JP2016196946A - 軌道輪 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく、強度を確保することが可能な軌道輪を提供する。【解決手段】軌道輪（１）は、軌道部材（１１）及び外径部（１２）を備える。軌道部材は、軌道面（１１１,１１２）を有し、金属で構成される。外径部は、軌道部材の外周面に巻き付けられた炭素繊維糸によって構成される。軌道部材の外周面は、径方向外方に突出又は径方向内方に凹む変形部（１１３）を有する。変形部における軌道輪の軸方向の一方の側の面（１１３ｂ）及び他方の側の面（１１３ｃ）には、炭素繊維糸の一部が接する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用軸受が有する軌道輪に関する。

例えば、ハブユニット等に用いられる車両用軸受は、軌道輪としての外輪及び内方部材を備えている。外輪は、筒状をなす。内方部材は、外輪の内側に配置される。外輪の内周面及び内方部材の外周面には、転動体が配置される軌道面が形成されている。ハブユニットの軌道輪の場合、外輪及び内方部材の少なくとも一方は、外周面から径方向外方に突出するフランジを有する。

特許文献１に記載の軌道輪は、径方向外方に延びるフランジを有するハブ輪を有する。当該軌道輪のフランジは、炭素繊維を用いて形成される。具体的には、フランジの一部が、炭素繊維プリプレグの積層体から成る炭素繊維強化樹脂で形成される。

特開２０１２−５１３８３号公報

特許文献１には、接着剤によってフランジをハブ輪に固定することが記載されている。しかしながら、接着剤では、フランジとハブ輪との接着強度を十分に確保することができない。このため、例えば、フランジに大きな荷重が作用した場合、フランジとハブ輪との接着状態が強固に維持されない場合がある。

特許文献１には、センターナットによってフランジをハブ輪に固定することも記載されている。しかしながら、センターナットを用いると、部品点数が増加する。

本願は、炭素繊維で形成された部分を含む軌道輪であって、部品点数を増加させることなく、強度を確保することが可能な軌道輪を開示する。

本開示は、車両用軸受に含まれる軌道輪に関する。軌道輪は、軌道部材及び外径部を備える。前記軌道部材は、軌道面を有し、金属で構成される。前記外径部は、前記軌道部材の外周面に巻き付けられた炭素繊維糸によって構成される。前記軌道部材の外周面は、径方向外方に突出又は径方向内方に凹む変形部を有する。前記変形部における前記軌道輪の軸方向の一方の側の面及び他方の側の面には、前記炭素繊維糸の一部が接する。

本開示に係る軌道輪によれば、部品点数を増加させることなく、強度を確保することができる。

図１は、実施形態１に係る外輪の側面断面図である。 図２は、図１に示す外輪の背面図である。 図３は、フィラメントワインディング装置の斜視図である。 図４は、マンドレルの分解斜視図である。 図５は、マンドレルを載置した状態のフィラメントワインディング装置の斜視図である。 図６は、隣り合う２つの巻芯に炭素繊維糸を掛け渡す方法を例示する図である。 図７は、隣り合う２つの巻芯に炭素繊維糸を掛け渡す方法を例示する図である。 図８は、図１に示す外輪の製造方法の一工程を示す図である。 図９は、外輪１の変形例１を示す図である。 図１０は、変形例２に係る外輪１の側面断面図である。 図１１は、変形例３に係るマンドレルの分解斜視図である。 図１２は、実施形態２に係る軸受の側面断面図である。 図１３は、図１２に示す内方部材の背面図である。

実施形態に係る軌道輪は、軌道部材及び外径部を備える。前記軌道部材は、軌道面を有し、金属で構成される。前記外径部は、前記軌道部材の外周面に巻き付けられた炭素繊維糸によって構成される。前記軌道部材の外周面は、径方向外方に突出又は径方向内方に凹む変形部を有する。前記変形部における前記軌道輪の軸方向の一方の側の面及び他方の側の面には、前記炭素繊維糸の一部が接する（第１の構成）。

第１の構成によれば、外径部は、炭素繊維糸を金属の軌道部材の外周面に巻き付けることによって形成される。このため、外径部が軌道部材から外れにくい。さらに、軌道部材の外周面が径方向に突出又は凹む変形部を有する。炭素繊維糸の一部が、変形部の軸方向における両側の面に接するように外周面に巻き付けられる。これにより、外径部が、軌道部材に対して軸方向にずれにくくなる。しかも、締結部材等を用いずに外径部を軌道部材に固定することができる。よって、部品点数を増加させることなく、軌道部材及び外径部の強度を確保することができる。

前記外径部は、前記軌道部材の外周面から径方向外方へ突出するフランジを有してもよい。この場合、前記軸方向において、前記フランジと重なる位置に、前記変形部を設けることができる（第２の構成）。

第２の構成によれば、フランジにかかる軸方向の力の作用点に比較的近い位置に変形部が設けられる。そのため、フランジにかかる力に起因する外径部と軌道部材との軸方向におけるずれに対する強度を、効率的に向上させることができる。

前記変形部は、径方向内方に凹む溝で形成することができる（第３の構成）。第３の構成によれば、溝に炭素繊維糸を巻きつけることができる。これにより、軌道部材と外径部との軸方向のずれに対する強度を向上させることができる。

前記変形部は、径方向外方に突出する凸部で形成することができる（第４の構成）。第４の構成によれば、凸部の軸方向両側の面に炭素繊維糸を接するように巻きつけることができる。これにより、軌道部材と外径部との軸方向のずれに対する強度を向上させることができる。

前記凸部は、前記周方向の少なくとも一部において切り欠きを有してもよい。この場合、前記炭素繊維糸の一部は、前記切り欠きを通って前記外周面に巻き付けられる態様とすることができる（第５の構成）。

第５の構成によれば、炭素繊維糸の一部が周方向の一部における凸部の切り欠きを通って外周面に巻きつけられる。これにより、炭素繊維糸の一部が周方向に交差して配置される。そのため、軌道部材と外径部との周方向におけるずれに対する強度がより向上する。そのため、軌道部材と外径部との結合強度をより向上させることができる。

実施の形態に係る車両用軸受は、軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の外周に設けられ、軌道面を有する外輪と、前記内方部材の軌道面と前記外輪の軌道面との間に回転可能な状態で配置される転動体とを備える。前記内方部材又は前記外輪の少なくとも一方は、軌道部材と、外径部とを有する。軌道部材は、軌道面を有し、金属で構成される。外径部は、前記軌道部材の外周面に巻き付けられた炭素繊維糸によって構成される。前記軌道部材の外周面は、径方向外方に突出又は径方向内方に凹む変形部を有する。前記変形部における前記軌道輪の軸方向の一方の側の面及び他方の側の面には、前記炭素繊維糸の一部が接する。

＜実施形態＞
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。

［実施形態１］
（外輪の構成）
図１は、直線Ｘ１を通る平面で実施形態１に係る外輪１を切断した側面断面図である。直線Ｘ１は、外輪１の軸心である。外輪１は、一般にハブユニットと称される車両用軸受の一部である。外輪１は、車両用軸受の軌道輪の一例である。外輪１は、車両が有する懸架装置（図示略）に取り付けられる。

図１に示す外輪１において、符号Ａ１側の端は車両への取付状態において車体から遠い方の端であり、符号Ｂ１側の端は車両への取付状態において車体に近い方の端である。以後、外輪１において、車体からより遠い位置を軸方向の外方、車体により近い位置を軸方向の内方と称する場合がある。

図１に示すように、外輪１は、軌道部材１１と、外径部１２とを備える。外径部１２は、軌道部材１１の外周面から径方向に突出するフランジ１２１を有する。

軌道部材１１は、鋼等の金属で構成されている。軌道部材１１は、直線Ｘ１を軸心とする筒状をなす。軌道部材１１の内周面には、軌道面１１１，１１２が設けられている。軌道面１１１，１１２は、それぞれ、直線Ｘ１を軸心とする環状をなす。

軌道部材１１には、内方部材（図示略）が挿入される。軌道面１１１，１１２と、内方部材の外周面に設けられた２つの軌道面との間各々に、複数の転動体（図示略）が配置される。

軌道部材１１の外周面は、径方向に突出する変形部１１３を有する。変形部１１３は、軸方向の両側における側面１１３ｂ,１１３ｃと、側面１１３ｂ,１１３ｃの間の上面１１３ａを含む。側面１１３ｂ,１１３ｃは、軸方向に略垂直な面であり、軸方向において互いに対向している。上面１１３ａは、径方向に略垂直な面であり、２つの側面１１３ｂ,１１３ｃに接続される。変形部１１３は、軌道部材１１の外周面において、周方向に延びる稜を形成している。

軌道部材１１の外周面には、外径部１２が設けられる。言い換えると、外径部１２には、軌道部材１１が挿入される。すなわち、外径部１２の径方向内方には、軌道部材１１が配置されている。外径部１２は、軌道部材１１と同軸に配置される。すなわち、外径部１２の軸心は、直線Ｘ１である。外径部１２の内周面の少なくとも一部は、軌道部材１１の外周面に接している。外径部１２の内周面と、軌道部材１１の外周面の変形部１１３とは互いに接している。

外径部１２は、炭素繊維糸によって構成される。炭素繊維糸は、炭素繊維束を線状に成形した材料である。外径部１２は、樹脂に含浸させた炭素繊維糸を軌道部材１１の外周面に巻き付けることによって形成される。樹脂が硬化すると、炭素繊維糸は、軌道部材１１に対して周方向に巻き付けられた状態で固定される。このように、外径部１２は、軌道部材１１の外周面に巻きつけられた炭素繊維糸と、炭素繊維糸を固定する樹脂とを含む。すなわち、外径部１２は、炭素繊維によって樹脂を強化した複合材料である炭素繊維強化樹脂によって形成される。

炭素繊維強化樹脂の母材となる樹脂としては、例えば、エポキシ、フェノール、ポリイミド等の熱硬化性樹脂又は、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネイト等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。

炭素繊維糸の太さ（平均直径）は、面精度の観点から、例えば、５μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。

外径部１２を構成する炭素繊維糸の一部は、変形部１１３の側面１１３ｂ,１１３ｃに接するように軌道部材１１に巻き付けられる。これにより、変形部１１３の軸方向の両側の面に炭素繊維糸が配置される。炭素繊維糸が、軌道部材１１の外周面の変形部１１３を軸方向の両側から挟む構成となる。すなわち、変形部１１３の軸方向両側の面に炭素繊維糸が掛けられた状態で固定される。

このように、外径部１２の内周面は、軌道部材１１の外周面の変形部１１３の軸方向両側の面に対向して、かつ、接する部分を有する。すなわち、変形部１１３において、軌道部材１１の外周面と、外径部１２の内周面とが軸方向に係り合う。これにより、外径部１２と軌道部材１１との結合強度が増す。そのため、外径部１２の軌道部材１１に対する軸方向のずれが生じ難くなる。

変形部１１３の側面１１３ｂ、１１３ｃの径方向の高さは、例えば、炭素繊維糸の平均直径の１０倍以上とすることができる。これにより、炭素繊維糸を変形部１１３に十分に絡ませて強度を向上させることができる。変形部１１３の側面１１３ｂ、１１３ｃの径方向の高さを、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ程度にすることができ、好ましくは、２ｍｍ程度とすることができる。

外径部１２は、フランジ１２１を有する。図１に示す例では、外径部１２の、軸方向の一方の端である内方端にフランジ１２１が設けられる。外径部１２は、フランジ１２１から軸方向の外方（他方端）に向かって延びる筒部を含む。外輪１の軸方向において、外径部１２の外方端は、軌道部材１１の外方端よりも外方に配置される。

図１に示す例では、軌道部材１１の外周面の変形部１１３は、軸方向において、フランジ１２１と重なる位置に設けられる。変形部１１３の軸方向の幅は、フランジ１２１の軸方向の幅より短い。このように、フランジ１２１の根元に変形部１１３を設けることにより、フランジ１２１の根元の強度を確保することができる。例えば、フランジ１２１と軸方向において重ならない位置に変形部１１３を設ける場合に比べて、効率よく強度を向上することができる。なお、本例では、変形部１１３の全体が、フランジ１２１と軸方向において重なる位置に配置されるが、変形部１１３の一部がフランジ１２１と軸方向において重なる位置に配置されても上記効果を得ることができる。

外径部１２の軸方向の外方端部における内径は、軌道部材１１の軸方向の外方端部における内径よりも大きい。したがって、外径部１２の軸方向の外方端部と軌道部材１１の軸方向の外方端部との間には段差が生じている。

外径部１２の内周面は、軸方向の外方端部を除き、軌道部材１１の外周面に接している。よって、外輪１を径方向内方から見た場合、外輪１の軸方向の外方端部では、外径部１２の内周面が軌道部材１１から露出している。

図２は、外輪１を軸方向内方から（図１のＢ１側から）見た図（外輪１の背面図）である。図２に示すように、フランジ１２１は、軌道部材１１の外周面から軌道部材１１の径方向外方に突出している。フランジ１２１には、懸架装置（図示略）が取り付けられる。

フランジ１２１は、実質的に、直線Ｘ１を軸心とする環状をなす。フランジ１２１は、複数の大径部１３１と、複数の小径部１３２と、複数の締結孔１３３とを有する。フランジ１２１の周方向において、大径部１３１及び小径部１３２は交互に設けられている。各締結孔１３３は、各大径部１３１に設けられている。各締結孔１３３には、懸架装置（図示略）をフランジ１２１に取り付けるため、ボルト等の締結部材が挿入される。

各大径部１３１は、各小径部１３２の径よりも大きい径を有する。外輪１の径方向において、各大径部１３１の厚みは、各小径部１３２の厚みよりも小さい。各大径部１３１の径は、外輪１の径方向において、軌道部材１１の中心Ｐ１１（直線Ｘ１）から各締結孔１３３の中心Ｐ１３３を通過してフランジ１２１の外縁まで延びる各直線Ｌ１３１の長さである。各小径部１３２の径は、外輪１の径方向において、隣り合う２つの締結孔１３３の中央に位置し、且つ軌道部材１１の中心Ｐ１１からフランジ１２１の外縁まで延びる各直線Ｌ１３２の長さである。

フランジ１２１は、外径部１２の一部として形成されている。したがって、フランジ１２１は、炭素繊維糸によって構成される。

フランジ１２１は、樹脂を含浸させた炭素繊維糸を軌道部材１１の外周面に巻き付けることによって形成される。フランジ１２１に含まれる炭素繊維は、複数の方向に配向されている。例えば、外輪１を軸方向から見た場合、フランジ１２１を構成する炭素繊維糸は、平行に巻かれていない。さらに、径方向から見た場合にも、炭素繊維糸は平行に巻かれていない形態とすることができる。言い換えると、軌道部材１１に巻き付けられてフランジ１２１を構成する炭素繊維糸は、外輪１の軸方向視で平面交差及び／又は立体交差している。

フランジ１２１に含まれる炭素繊維が複数の方向に配向されていることにより、フランジ１２１に含まれる炭素繊維が一方向に配向されている場合と比較して、炭素繊維が絡み合う。よって、フランジ１２１の剛性を高めることができ、フランジ１２１の強度をより向上させることができる。

図２では、軌道部材１１の変形部１１３の上面１１３ａの位置が点線で示されている。図２に示すように、変形部１１３は、軌道部材１１の外周面において、周方向全体にわたって設けられる。これに対して、後述の具体例のように、周方向において、変形部１１３の一部に切り欠きが設けられてもよい。

（外輪の製造方法）
次に、外輪１の製造方法について説明する。

外輪１は、フィラメントワインディング法を用いて製造することができる。図３は、フィラメントワインディング装置２の斜視図である。図３に示すように、フィラメントワインディング装置２は、載置台２１と、供給部２２とを備える。

載置台２１には、炭素繊維糸を巻き付けるためのマンドレルが載置される。フィラメントワインディング装置２は、載置台２１に載置されたマンドレルを中心軸周りに回転させることができる。フィラメントワインディング装置２は、載置台２１を幅方向（ｘ方向）及び奥行方向（ｙ方向）に移動させることができる。

供給部２２は、載置台２１上のマンドレルに炭素繊維糸を供給する。供給部２２は、樹脂に含浸させた後の炭素繊維糸をマンドレルに供給する。フィラメントワインディング装置２は、供給部２２を高さ方向（ｚ方向）に移動させることができる。

フィラメントワインディング装置２を用いて外輪１を製造するために、まず、マンドレルを作製する。図４は、本実施形態に係るマンドレル３の分解斜視図である。図４では、説明の便宜上、マンドレル３を半分に分割して示している。マンドレル３の作製に際し、軌道部材１１と、冶具４とを準備する。

図４に示すように、冶具４は、基板４１と、取付軸４２と、複数の巻芯４３と、蓋４４とを含む。

基板４１は、円板状をなす。取付軸４２は、基板４１の一方の面４１１から基板４１の厚み方向に延びている。取付軸４２は、円柱状をなす。取付軸４２は、軌道部材１１の内径よりも小さい直径Ｄ４２を有する。取付軸４２の直径Ｄ４２は、軌道部材１１の最小内径よりも小さい。取付軸４２の軸方向の長さＬ４２は、軌道部材１１の軸方向の長さＬ１１よりも大きい。

複数の巻芯４３は、基板４１の面４１１に設けられている。各巻芯４３は、基板４１の面４１１から取付軸４２と同じ方向に延びている。複数の巻芯４３は、基板４１の面４１１上において、取付軸４２の周囲に配置されている。各巻芯４３は、フランジ１２１の各締結孔１３３（図２）に対応する位置に配置されている。

図４に示すように、複数の巻芯４３は、それぞれ、円柱状の基部４３１と、円柱状の本体部４３２とを有する。各基部４３１は、基板４１の面４１１上に配置される。各本体部４３２は、各基部４３１上に配置される。各本体部４３２は、各基部４３１の直径よりも小さい直径を有する。すなわち、各巻芯４３は、二段円柱状をなす。各本体部４３２の直径は、フランジ１２１の各締結孔１３３（図２）の直径と実質的に等しい。

蓋４４は、概略円板状をなす。蓋４４の一方の面には、円形状の凹部４４１が設けられている。蓋４４は、取付軸４２の直径Ｄ４２よりも大きい直径Ｄ４４を有する。蓋４４の直径Ｄ４４は、軌道部材１１の内径よりも大きい。より詳細には、蓋４４の直径Ｄ４４は、軌道部材１１の軸方向の外方端の内径Ｄ１１よりも大きい。

冶具４と、軌道部材１１とを組み合わせることにより、マンドレル３を作製することができる。具体的には、まず、治具４の取付軸４２を軌道部材１１に挿入する。このとき、取付軸４２の先端が軌道部材１１の軸方向の外方端から突出する。軌道部材１１から突出した取付軸４２の先端を蓋４４の凹部４４１内に押し込み、取付軸４２の先端に蓋４４を装着する。これにより、マンドレル３が完成する。

次に、図５に示すように、作製したマンドレル３をフィラメントワインディング装置２の載置台２１に載置する。そして、樹脂に含浸された炭素繊維糸を供給部２２からマンドレル３に供給し、マンドレル３に巻き付ける。

フィラメントワインディング装置２は、載置台２１上のマンドレル３を中心軸周りに回転させ、炭素繊維糸にテンションを付与しながら、炭素繊維糸をマンドレル３に巻き付ける。フィラメントワインディング装置２は、炭素繊維糸をマンドレル３に巻き付けながら、供給部２２を徐々に上方に移動させる。フィラメントワインディング装置２は、炭素繊維糸をマンドレル３に巻き付けながら、必要に応じて載置台２１を幅方向及び／又は奥行方向に移動させる。

フィラメントワインディング装置２は、まず、図１に示すフランジ１２１に相当する部分（フランジ相当部分）を成形する。フィラメントワインディング装置２は、軌道部材１１の外周面に炭素繊維糸を巻き付ける。フィラメントワインディング装置２は、複数の巻芯４３の各外周面にも炭素繊維糸を巻き付ける。より具体的には、炭素繊維糸は、複数の巻芯４３の各本体部４３２に巻き付けられる。

炭素繊維糸は、隣り合う２つの巻芯４３に掛け渡されることが好ましい。図６及び図７は、隣り合う２つの巻芯４３に炭素繊維糸を掛け渡す例を示す図である。

「隣り合う２つの巻芯４３に炭素繊維糸を掛け渡す」とは、隣り合う２つの巻芯４３のうち、一方の巻芯４３から他方の巻芯４３まで炭素繊維糸が延びていることをいう。例えば、図６に示すように、隣り合う２つの巻芯４３を炭素繊維糸が取り囲むように、２つの巻芯４３に炭素繊維糸を巻き付けることができる。また、例えば、いわゆる８の字巻等、隣り合う２つの巻芯４３間で炭素繊維糸が交差するように、２つの巻芯４３に炭素繊維糸を巻き付けることができる。

炭素繊維糸は、複数種類の巻き方で軌道部材１１及び複数の巻芯４３に巻き付けられる。例えば、図７に示すように、軌道部材１１及び複数の巻芯４３の個々に炭素繊維糸１０を巻き付けたり、隣り合う２つの巻芯４３に炭素繊維糸１０を掛け渡したりしながら、フランジ相当部分を成形する。これにより、軌道部材１１の外周面上で炭素繊維糸が平面交差及び／又は立体交差する。よって、フランジ相当部分において、炭素繊維が様々な方向に配向される。

フランジ相当部分が成形された後、図１に示す、フランジから軸方向の他方端へ向かって延びる筒部に相当する部分（筒部相当部分）が成形される。すなわち、図５に示すフィラメントワインディング装置２は、軌道部材１１及び冶具４の蓋４４に炭素繊維糸を巻き付ける。フィラメントワインディング装置２は、まず、軌道部材１１の外周面のうちフランジ相当部分が設けられていない部分に炭素繊維糸を巻き付けていく。その後、フィラメントワインディング装置２は、蓋４４の外周面に炭素繊維糸を巻き付ける。これにより、炭素繊維糸によって筒部相当部分が成形される。

軌道部材１１の外周面への炭素繊維糸の巻き付けにおいて、フィラメントワインディング装置２は、軌道部材１１の外周面の変形部１１３の軸方向両側の側面１１３ｂ,１１３ｃに炭素繊維糸が掛かるように、炭素繊維糸を巻き付けていく。

フランジ相当部分及び筒部相当部分は、連続した１本の炭素繊維糸で成形してもよいし、複数本の炭素繊維糸で成形してもよい。ただし、フランジ１２１を含む外径部１２（図１）の強度の観点から、フランジ相当部分及び筒部相当部分は、連続した１本の炭素繊維糸で構成されていることが好ましい。

フランジ相当部分及び筒部相当部分を成形した後、マンドレル３を載置台２１から取り外し、オーブン等で加熱する。これにより、フランジ相当部分及び筒部相当部分が硬化し、フランジ１２１及び筒部を含む外径部１２（図１）が完成する。このようにして製造された外径部１２では、炭素繊維糸が軌道部材１１と締結孔１３３とに巻き付けられた状態で固定される。

その後、図８に示すように、マンドレル３から冶具４を取り外す。すなわち、冶具４の蓋４４を取付軸４２の先端から取り外し、取付軸４２を軌道部材１１から抜き取る。以上の工程により、外輪１が完成する。

（変形例１）
図９は、外輪１の変形例を示す図である。図９は、変形例における軌道部材１１を軸方向から見た場合の構成を示す図である。図９に示す例では、軌道部材１１の変形部１１３は、径方向外方に突出する凸部で形成される。変形部１１３を形成する凸部は、周方向において切り欠き１１３ｄを有する。すなわち、軌道部材１１の外周面には、周方向において、変形部１１３が設けられる部分すなわち凸部と、変形部１１３が設けられない部分すなわち切り欠き１１３ｄとが、交互に配置される。

本例では、変形部１１３を構成する複数の凸部が、周方向に等間隔で配置される。例えば、変形部１１３として、軌道部材１１の外周面にギヤ又はスプラインを形成することもできる。

軌道部材１１の外周面に外径部１２が設けられる。図９に示す軌道部材１１に外径部１２を設けた場合の、軸心Ｘ１及び変形部１１３を含む面における断面の構成は、例えば、図１と同様にすることができる。

外径部１２（図９では図示省略）を構成する炭素繊維糸１０の一部は、切り欠き１１３を通って軌道部材１１の外周面に巻き付けられる。例えば、炭素繊維糸１０の一部は、隣り合う２つの凸部において、一方の凸部の軸方向一方の側の面から、切り欠き１１３ｄを通り、他方の凸部の軸方向他方の側の面へ掛け渡される。炭素繊維糸１０は、複数の凸部に対して、軸方向一方の側と他方の側を交互に通るように配置される。すなわち、炭素繊維糸１０は、複数の凸部の間を縫うように通ることができる。これにより、軸方向に加えて周方向におけるずれに対する強度を高めることができる。そのため、外径部１２の軌道部材１１に対する抜け止め及び回転止めの強度が向上する。

図９に示す例では、複数の凸部は、軸方向において同じ位置に配置される。これに対して、複数の凸部が、軸方向において異なる位置に配置されてもよい。

また、図９に示す例では、複数の凸部は、いずれも、軸方向に垂直な面と平行でかつ周方向に延びる稜となっている。これに対して、凸部は、軸方向に垂直な面に交差する方向に延びる稜であってもよい。例えば、外周面においてらせん状に凸部を配置することができる。

また、図９に示す例では、変形部１１３が設けられない箇所を切り欠き１１３ｄとしている。これに対して、変形部１１３の突出度合いが他の部分より小さくなっている部分を切り欠きとすることができる。

（変形例２）
図１０は、軸心Ｘ１を通る平面で本変形例に係る外輪１を切断した側面断面図である。図１０に示す例では、変形部１１３は、径方向内方に凹む凹部（溝）となっている。この場合も、凸部の場合と同様に、炭素繊維糸の一部が、軸方向に対向する２つの側面１１３ｂ,１１３ｃに接するように軌道部材１１に巻き付けられる。このように、軌道部材１１に溝を形成し、溝に炭素繊維糸の一部を通すことで、外径部１２と軌道部材１１の結合強度を確保することができる。

（変形例３）
また、変形部１１３は、凸部と凹部の組み合わせであってもよい。図１１は、凸部と凹部の組み合わせにより変形部１１３を形成した軌道部材１１と外径部１２の構成例を治具４とともに示す分解斜視図である。

図１１に示す例では、軌道部材１１の変形部１１３は、軸方向に隣接する凸部および凹部で形成される。具体的には、軌道部材１１の一方の端部から続く外周面１１ａに対して径方向外方に突出する凸部が形成される。凸部は、軸方向に互いに対向する２つの側面１１３ｂ,１１３ｃとこれらに挟まれた上面１１３ａとを含む。

凸部の側面１１３ｂ,１１３ｃのうち、軌道部材１１の他方端側の側面１１３ｃは、凹部の一方端側の側面１１３ｃとなっている。凹部は、この側面１１３ｃと、この側面１１３ｃに軸方向に対向する側面１１３ｅと、これらの側面１１３ｃ,１１３ｅに挟まれた底面とで形成される。

凹部の側面１１３ｅに接続される径方向に垂直な外周面１１ｂは、凸部の上面１１３ａと径方向の高さが同じになっている。外周面１１ｂは、軌道部材１１の他方の端部まで同じ高さで続いている。本例では、軌道部材１１の一方の端部から変形部１１３すなわち凸部までの外周面１１ａの径方向の高さより、変形部１１３から軌道部材１１の他方端までの外周面１１ｂの径方向の高さの方が高くなっている。そのため、軌道部材１１の一方の端部の径より、他方の端部の径の方が大きい。

（実施形態の効果）
実施形態１に係る外輪１において、外径部１２は、軌道部材１１の外周面に巻き付けられた炭素繊維糸によって構成される。炭素繊維糸は、テンションを付与されながら軌道部材１１に巻き付けられる。このため、接着剤や締結部材等を使用しなくても、外径部１２を軌道部材１１の外周面にしっかりと固定することができる。その結果、接着剤等による外径部１２と軌道部材１１との接着状態を維持できないという事態が生じることがない。よって、部品点数を増加させることなく、外径部１２の強度を確保することができる。

また、外径部１２の炭素繊維糸は、軌道部材１１の外周面の変形部１１３の軸方向に対向する２つの側面１１３ｂ,１１３ｃに掛かるように、巻き付けられる。これにより、外径部１２が軌道部材１１に対して軸方向にずれにくくなる。そのため、外径部１２の抜け止めを防止することができる。

軌道部材１１の外周面に設けられた凸部又は溝（凹部）による強度の確保は、上記のように炭素繊維糸を巻き付けて外径部１２を形成する形態を採ることで可能となる。

例えば、炭素繊維プリプレグのようなシート状の炭素繊維強化樹脂を積層して外径部１２を構成する場合、軌道部材の凸部又は溝に炭素繊維強化樹脂を配置するのが困難になる。すなわち、シート状の炭素繊維強化樹脂を、軌道部材の凸部や凹部に十分な接着力で密着させるのが難しい。そのため、軌道部材と炭素繊維強化樹脂との十分な結合力を得るのが難しい。これに対して、本実施形態では、炭素繊維強化樹脂を、軌道部材１１の変形部１１３に絡ませて、軌道部材１１との結合力を十分に得ることができる。

また、本実施形態では、軌道部材１１の外周面の変形部１１３は、フランジ１２１と軸方向において重なる位置に設けられる。これにより、フランジ１２１の強度をより効率的に高めることができる。なお、フランジ１２１と重ならない位置に変形部１１３を設けた場合も、軌道部材１１と外径部１２との結合強度を向上する効果を得ることができる。

外輪１を製造する際、炭素繊維糸は、軌道部材１１だけでなく、各巻芯４３にも巻き付けられる。これにより、フランジ１２１の本体と同時に各締結孔１３３を形成することができる。よって、各締結孔を形成するための後加工が不要となり、フランジ１２１を構成する炭素繊維糸が後加工によって切断されることがない。結果として、フランジ１２１の強度を確保することができる。

フランジ１２１を形成する場合、炭素繊維糸は、隣り合う２つの巻芯４３に掛け渡される。すなわち、連続する１本の炭素繊維糸が隣り合う２つの巻芯４３に巻き付けられる。このため、個々の巻芯４３に対して別々に炭素繊維糸を巻き付けてフランジ１２１を形成する場合と比較して、フランジ１２１の強度を高めることができる。

外輪１では、軌道部材１１の径方向の外方に筒部が設けられるため、金属で構成された軌道部材１１が小型化される。よって、外輪１を軽量化することができる。

外輪１の軸方向において、外径部１２の外方端部は、軌道部材１１の外方端部よりも外方に突出している。外径部１２は、フィラメントワインディング法を用いて炭素繊維糸で形成されるため、軸方向の外方端部において高い面精度を有する。外径部１２の軸方向の外方端は、シール部材（図１２参照）が取り付けられるため、面精度が要求される部分である。

外輪１では、外径部１２の軸方向の外方端において高い面精度が得られるため、外径部１２の後加工が不要である。すなわち、外径部１２を形成した後、外径部１２に対して面精度を出すための機械加工を施す必要がない。このため、外径部１２を構成する炭素繊維糸が後加工によって切断されることがない。結果として、外径部１２の強度を確保することができ、外輪１の強度を向上させることができる。

フランジ１２１は、大径部１３１及び小径部１３２を有している。フランジ１２１の径方向において、小径部１３２の厚みは、大径部１３１の厚みよりも小さい。仮に、フランジ１２１を炭素繊維シートの積層体等で形成するとすれば、小径部１３２に圧をかけにくく、炭素繊維シート同士を密着させにくいため、層間剥離が生じるおそれがある。しかしながら、実施形態１では、炭素繊維糸によってフランジ１２１を構成しているため、小径部１３２における層間剥離の問題は生じない。すなわち、フランジ１２１の強度を確保することができる。

［実施形態２］
図１２は、実施形態２に係る車両用軸受１００の軸心Ｘ２を通る平面における断面図である。図１２に示す車両用軸受１００において、符号Ａ２側の端は車両への取付状態において車体から遠い方の端であり、符号Ｂ２側の端は車両への取付状態において車体に近い方の端である。以後、車両用軸受において、車体からより遠い位置を軸方向の外方、車体により近い位置を軸方向の内方と称する場合がある。

図１２に示すように、軸受１００は、外輪１と、内方部材５と、複数の転動体３１，３２とを備える。外輪１及び内方部材５は、軸受１００の軌道輪である。図１２に示す例では、外輪１は、固定輪であり、内方部材５は、外輪１の内周側に設けられる回転軸（回転輪又は内軸とも称される）である。転動体３１，３２は、外輪１と内方部材５との間に回転可能な状態で配置される。外輪１は、例えば、上記実施形態１の外輪１と同様の構成とすることができる。

（内方部材５の構成）
内方部材５は、車両が有する車軸に取り付けられる。図１２に示すように、内方部材５は、軌道部材５１と、内輪５２と、フランジ５３（外径部の一例）とを備える。フランジ５３は、軌道部材５１の外周面から軌道部材５１の径方向外方に突出している。フランジ５３には、ディスクホイール（図示略）やブレーキディスク（図示略）等が取り付けられる。

軌道部材５１は、鋼等の金属で構成されている。軌道部材５１は、直線Ｘ２を軸心とする概略円柱状をなす。軌道部材５１は、軸方向の外方端に軸方向に凹む凹部５１１を有する。軌道部材５１の外周面には、軌道面５１２が設けられている。軌道面５１２は、直線Ｘ２を軸心とする環状をなす。

内輪５２は、軌道部材５１の外周面に固定されている。内輪５２は、直線Ｘ２を軸心とする環状をなす。すなわち、内輪５２は、軌道部材５１と同軸に配置される。内輪５２の外周面には、軌道面５２１が設けられている。軌道面５２１は、直線Ｘ２を軸心とする環状をなす。

軌道部材５１及び内輪５２は、外輪１の内側に配置される。軌道部材５１の軌道面５１２及び内輪５２の軌道面５２１と、外輪１の内周面に設けられた２つの軌道面１１１,１１２との間各々に、複数の転動体３２,３１が配置される。

外輪１の軸方向内方の端部と、内輪５２の外周面との間にシール部材７１が設けられる。また、外輪の軸方向外方の端部と、軌道部材５１の外周面との間にシール部材７２が設けられる。ここで、図１２に示す例では、外輪１の外径部１２の軸方向の外方端部における内周面に、シール部材７２が配置される。この場合、外径部１２の軸方向外方の端部には、面精度（例えば、真円度、表面粗さ等）が要求される。

軌道部材５１の外周面であって、外輪１と対向しない部分には、フランジ５３が設けられる。軌道部材５１の外周面において、フランジ５３と接する部分には、変形部５１３が設けられる。変形部５１３は、軌道部材５１の外周面において径方向に突出する凸部で形成される。

変形部５１３の軸方向の幅は、フランジ５３の軸方向の幅より小さい。変形部５１３における軸方向に対向する２つの側面５１３ｂ，５１３ｃは、フランジ５３の軸方向に互いに対向する２つの側面の間に配置される。そのため、変形部５１３の２つの側面５１３ｂ，５１３ｃはいずれも、軸方向においてフランジ５３と対向し、かつ接している。

フランジ５３は、軸心Ｘ２を中心とする概略円環状をなす。フランジ５３は、複数の締結孔５３１を有する。各締結孔５３１には、ディスクホイール（図示略）やブレーキディスク（図示略）等をフランジ５３に取り付けるため、ボルト等の締結部材が挿入される。

フランジ５３は、実施形態１に係る外輪１の外径部１２と同様に、軌道部材５１に巻きつけられた炭素繊維糸及び炭素繊維糸を固定する樹脂によって構成される。フランジ５３は、樹脂に含浸させた炭素繊維糸を軌道部材５１の外周面に巻き付けることによって形成される。すなわち、フランジ５３は、少なくとも炭素繊維及び樹脂を含有している。

フランジ５３を構成する炭素繊維糸の一部は、変形部５１３の側面５１３ｂ,５１３ｃに接するように軌道部材５１に巻き付けられる。すなわち、変形部５１３の軸方向の両側の面５１３ｂ,５１３ｃに炭素繊維糸が配置される。これにより、フランジ５３と軌道部材５１との結合強度が向上する。なお、変形部５１３は、径方向に凹む溝で形成されてもよい。この場合も、同様に、フランジ５３と軌道部材５１との結合強度が向上する。

図１３は、内方部材５を軸方向外方から見た図（内方部材５の正面図）である。図１３において、変形部５１３及び炭素繊維糸１０の一部を点線で示している。軌道部材５１の外周面には、変形部５１３として、複数の凸部が周方向に交互に配置される。すなわち、変形部５１３は、周方向において複数の切り欠き５１３ｄを有する。凸部と切り欠きが周方向において交互に配置される。複数の凸部は、周方向に等間隔に配置される。

炭素繊維糸１０の一部は、変形部５１３の切り欠き５１３ｄを通るように軌道部材５１に巻き付けられる。炭素繊維糸１０は、複数の凸部に対して、軸方向一方の側と他方の側を交互に通るように配置される。これにより、軸方向及び周方向におけるずれに対する強度を高めることができる。

（内方部材５の製造方法）
内方部材５は、実施形態１に係る外輪１と同様、フィラメントワインディン法を用いて製造することができる。例えば、各締結孔５３１に対応する位置に設けられる巻芯を有する治具を軌道部材５１に取り付けたものをマンドレルとする。マンドレルをフィラメントワインディング装置２（図３）に載置する。そして、樹脂に含浸させた炭素繊維糸をマンドレルに供給し、炭素繊維糸をマンドレルに巻き付ける。巻芯及び軌道部材５１に炭素繊維糸を巻き付けることで、フランジ５３に対応する部分を形成することができる。

実施形態１と同様に、炭素繊維糸は、隣り合う２つの巻芯に掛け渡されることが好ましい。すなわち、一の巻芯から、当該一の巻芯の隣に位置する他の巻芯に炭素繊維糸が延びていることが好ましい。

また、フランジ５３に相当する部分の成形において、実施形態１と同様、複数種類の炭素繊維糸の巻き方が組み合わせて用いることができる。これにより、軌道部材５１の外周面上で、フランジ５３を構成する炭素繊維糸が平面交差及び／又は立体交差する構成とすることができる。すなわち、フランジ５３において、炭素繊維を様々な方向に配向することができる。

フランジ５３に相当する部分を成形した後、マンドレルをオーブン等で加熱する。これにより、フランジ５３に相当する部分が硬化し、フランジ５３が完成する。その後、冶具を軌道部材５１から取り外す。以上の工程により、フランジ５３が取り付けられた軌道部材５１が得られる。

実施形態２では、内方部材５において、軌道部材５１の外周面に変形部５１３を形成し、炭素繊維糸を変形部５１３の軸方向の側面に接するように巻き付けることで外径部すなわちフランジ５３を形成する。変形部５１３では、軌道部材５１の外周面に対して炭素繊維糸が軸方向から掛かるので、軸方向のずれに対する強度が向上する。また、フランジ５３の根元に変形部５１３が設けられるので、フランジ５３に掛かる軸方向の力に対する強度を効率的に確保することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

例えば、変形部１１３，５１３の側面１１３ｂ,１１３ｃ，５１３ｂ，５１３ｃは、軸方向に垂直な面でなくてもよい。また、変形部１１３，５１３の側面１１３ｂ,１１３ｃ，５１３ｂ，５１３ｃは、平面でなく曲面であってもよい。変形部１１３，５１３は、軸方向に並ぶ複数の凸部又は溝を含んでもよい。

上記各実施形態では、フランジに含まれる炭素繊維が様々な方向に配向されている。しかしながら、フランジに含まれる炭素繊維が概ね同じ方向に配向されていてもよい。すなわち、軌道部材に対して炭素繊維糸を一定方向に巻き付けることにより、フランジを形成してもよい。

上記各実施形態では、フランジの成形に際し、隣り合う２つの巻芯に炭素繊維糸を掛け渡している。しかしながら、炭素繊維糸の巻き方は特に限定されるものではない。複数の巻芯のうち一部の巻芯に炭素繊維糸を掛け渡すこともできるし、複数の巻芯に対して別々に炭素繊維糸を巻き付け、巻芯間の炭素繊維糸の掛け渡しを行わなくてもよい。

上記実施形態１では、外径部１２は、フランジ１２１と、フランジ１２１から軸方向に延びる筒部とを含む。これに対して，外径部１２の筒部に相当する部分は、成形されなくてもよい。すなわち、実施形態１に係る外径部１２から筒部を排除することもできる。また、上記実施形態２では、外径部１２としてフランジ５３のみが設けられる。これに対して、実施形態２でもフランジ５３から軸方向に延びる筒部を形成することができる。

上記実施形態２では、外輪１及び内方部材５それぞれにおいて、炭素繊維糸を含む外径部１２又はフランジ５３が設けられる。これに対して、外輪１又は内方部材５のいずれかにおいて、炭素繊維糸を含む外径部が形成される構成であってもよい。

上記実施形態では、外輪１が、固定輪であり、内方部材５が、回転軸である。これに対して、外輪１を回転輪に、内方部材５を固定軸にすることもできる。

１ 外輪（軌道輪）
５ 内方部材（軌道輪）
１１，５１ 軌道部材
１１３、５１３ 変形部
１１３ｄ、５１３ｄ 切り欠き
１２ 外径部
１２１，５３ フランジ
４ 冶具
４２ 取付軸
４３ 巻芯
１０ 炭素繊維糸
１００ 軸受

Claims (6)

1. 車両用軸受に含まれる軌道輪であって、
   軌道面を有し、金属で構成される軌道部材と、
   前記軌道部材の外周面に巻き付けられた炭素繊維糸によって構成される外径部とを有し、
   前記軌道部材の外周面は、径方向外方に突出又は径方向内方に凹む変形部を有し、
   前記変形部における前記軌道輪の軸方向の一方の側の面及び他方の側の面には、前記炭素繊維糸の一部が接する、軌道輪。
2. 前記外径部は、前記軌道部材の外周面から径方向外方へ突出するフランジを有し、
   前記変形部は、前記軸方向において前記フランジと重なる位置に設けられる、請求項１に記載の軌道輪。
3. 前記変形部は、径方向内方に凹む溝で形成される、請求項１又は２に記載の軌道輪。
4. 前記変形部は、径方向外方に突出する凸部で形成される、請求項１又は２に記載の軌道輪。
5. 前記凸部は、前記周方向の少なくとも一部において切り欠きを有し、
   前記炭素繊維糸の一部は、前記切り欠きを通って前記外周面に巻き付けられる、請求項４に記載の軌道輪。
6. 軌道面を有する内方部材と、
   前記内方部材の外周に設けられ、軌道面を有する外輪と、
   前記内方部材の軌道面と前記外輪の軌道面との間に回転可能な状態で配置される転動体とを備える車両用軸受であって、
   前記内方部材又は前記外輪の少なくとも一方は、
   軌道面を有し、金属で構成される軌道部材と、
   前記軌道部材の外周面に巻き付けられた炭素繊維糸によって構成される外径部とを有し、
   前記軌道部材の外周面は、径方向外方に突出又は径方向内方に凹む変形部を有し、
   前記変形部における前記軌道輪の軸方向の一方の側の面及び他方の側の面には、前記炭素繊維糸の一部が接する、車両用軸受。

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