JP4098152B2 - 偏心スラスト軸受及びそれを用いたサスペンション内蔵ホイール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイール内にサスペンションを備えたサスペンション内蔵ホイール及びこのホイールに取り付けることができる偏心スラスト軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に用いられているサスペンションは、一般的に、スプリング等の弾性部材とダンパー（ショックアブソーバー）を備えるものであり、車体を支えつつ路面からの振動を吸収する役割を果たす。このサスペンションの形式には、ストラット式やウィッシュボーン式等種々のものが知られているが、これらはいずれもホイール内部に収容されるものではなく、ホイール外に設置されていた。そのため、かかるサスペンションの設置空間が必要となり、車内の居住性を犠牲にしていた。例えば、比較的構造が単純なストラット式のサスペンションであっても、スプリングやショックアブソーバーがホイール外に存在し、タイヤハウス内で縦向きに置かれていた為、車内スペースを狭くしていた。また、特に電気自動車では、バッテリーの設置空間を大きくすることにより、バッテリーを大型化してその容量を増大させることが極めて重要であるが、かかるサスペンションの存在がバッテリ−大型化の妨げになっていた。
【０００３】
かかる問題に対処すべく、サスペンションをホイールに内蔵したサスペンション内蔵ホイールが提案されている。通常のホイールでは、タイヤが装着されるリム部分と、車輪軸と連結するディスク部が一体化されているのに対し、このサスペンション内蔵ホイールでは、リム部とディスク部とが分割した構造となっている。そして、それらの間にゴム等の弾性体及び小型のダンパーを介在させた構造とすることにより、ホイール内にサスペンションを収容している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−３４１０３号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかるサスペンション内蔵ホイールでは、回転軸に垂直な方向の荷重に耐えることはできるとしても、軸方向の荷重に耐えることができないため、実用に供し得るものとはならない。即ち、乗用車のタイヤはキャンバー角を有し、またホイールには通常オフセット（ホイールの軸方向中心面とホイール取り付け面との軸方向距離）があるため、車が静止している状態であっても、ホイールのリム部とディスク部の間には、車重により軸方向の荷重（アキシャル荷重及びモーメント荷重）が作用する。さらに、車が旋回する際には車に横加速度（横Ｇ）が作用するため、ホイールに作用する軸方向荷重は極めて大きくなる。それにもかかわらず、前述のような従来のサスペンション内蔵ホイールではこの軸方向荷重に耐えるような構造は備えていないので、実用性が無い。
【０００６】
ここで、かかるサスペンション内蔵ホイールにおいて、このような軸方向荷重を支持可能とするために、偏心可能で且つ軸方向荷重を支持できる偏心スラスト軸受を用いることが考えられる。即ち、偏心スラスト軸受の対向するレースのそれぞれをリム部及びディスク部に固定することにより、軸方向荷重を支持することが考えられる。ただしこの場合、この偏心スラスト軸受は一方向のアキシャル荷重を支持するだけではその役割を果たし得ず、両方向のアキシャル荷重を支持可能とする必要がある。
【０００７】
従来公然実施されている単列の偏心スラスト軸受では、２枚一対のレースと、これらのレース間に介在する転動体を有するものとなっていた。この軸受は、対向する２枚の板状レースの間に複数個の玉等の転動体を挟んだ構造とすることにより、２枚のレースは互いに径方向にずれて偏心するように動くことができ、一方向のアキシャル荷重、即ち転動体を圧縮する方向のアキシャル荷重は支持することができるが、両方向のアキシャル荷重を支持することができない。即ち、対向する２枚のレースを引き離す方向のアキシャル荷重を支持することができない。
【０００８】
両方向のアキシャル荷重を支持できるようにするためには、転動体を複列（複式）とした複列スラスト軸受とする必要がある。しかし複列とした場合、軸受幅（軸受の軸方向幅）が大きくなってしまう。従来の複列構造の軸受よりも軸受の軸方向幅を小さくしつつ両方向のアキシャル荷重及びモーメント荷重を支持できる偏心スラスト軸受であれば、極めて限られたスペースであるホイール内に軸受を設ける上で非常に有利となる。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、複列構造の軸受よりも軸受幅を小さくし、且つ両方向のアキシャル荷重及びモーメント荷重が支持でき、サスペンション内蔵ホイールに取り付けることができる偏心スラスト軸受と、この軸受が装着されて軸方向荷重が支持でき且つサスペンションの設置スペースを減らすことのできるサスペンション内蔵ホイールとを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明では、タイヤが装着されるリム部を含む外側ホイール部材と、車輪軸と連結するディスク部を含む内側ホイール部材と、これらホイール部材間に介装された弾性部材と、を備えるサスペンション内蔵ホイールに取り付けられ、これらのホイール部材間に作用する軸方向荷重を支持しつつ当該ホイール部材間での偏心相対移動を可能とする偏心スラスト軸受であって、第一の外側部材及びその径方向内側に位置する第一の内側部材が設けられるとともに、これらに対向して第二の外側部材及びその径方向内側に位置する第二の内側部材が設けられ、周方向に沿った３カ所以上に局在する第一位置において対向した前記第一の外側部材と前記第二の内側部材とで、前記第一位置に配置された転動体を挟持するとともに、周方向に沿った３カ所以上に局在し前記第一位置とは位相が異なる第二位置において対向した前記第二の外側部材と前記第一の内側部材とで、前記第二位置に配置された転動体を挟持し、前記第一の外側部材と前記第一の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、且つ前記第二の外側部材と前記第二の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、前記第一の外側部材と前記第二の外側部材とが一体的に接合されるとともに、前記第一の内側部材と前記第二の内側部材とが一体的に接合されており、前記転動体のそれぞれの所定部は同一平面上に存在することを特徴とする偏心スラスト軸受としている。
【００１１】
この軸受によれば、従来複列としていた偏心スラスト軸受の各部材に対応する部材を互い違いに配置することにより、従来複列であった各列相互間の軸方向距離を近接させることができ、複列の軸受よりも軸方向幅を小さくすることができる。即ち、第一の外側部材と第二の内側部材及びこれらに挟持され周方向に沿った三カ所以上に局在した転動体が従来の複列軸受における第一列の偏心スラスト軸受部分▲１▼として機能し、第二の外側部材と第一の内側部材及びこれらに挟持され周方向に沿った三カ所以上に局在した転動体が第二列の偏心スラスト軸受部分▲２▼として機能することができる。本発明では外側部材同士、内側部材同士がそれぞれ相互に一体的に接合しているので、従来の複列偏心スラスト軸受部分▲１▼に相当する部分が一方向のアキシャル荷重を支持でき、偏心スラスト軸受部分▲２▼に相当する部分が他方向のアキシャル荷重を支持できる。また、第一位置と第二位置との位相を異ならせ、且つ外側部材と内側部材は両者間において可動平面方向で隙間があるので、前記転動体のそれぞれの所定部は同一平面上に存在する構成とすることが可能となるとともに、外側部材と内側部材とが互いに相対移動することができる。また、以上のような構成とすると、軸受の各部材が分離せず、組み立てられた軸受として供給することが可能となる。そして、この軸受はサスペンション内蔵ホイールに取り付けることができるので、外側ホイール部材と内側ホイール部材間での相対移動を可能としながらホイールに作用する軸方向荷重を支持する軸受とすることができる。
【００１２】
更に、全ての前記転動体の中心は同一平面上に配置されている構成とするのが好ましい。このようにすると、軸受を単列構造とすることができ、軸受の軸方向幅を最小とすることができる。
【００１３】
また、前記第一の外側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取り付けられた第一の外側ケースから成り、前記第二の外側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取り付けられた第二の外側ケースから成り、前記第一の内側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取り付けられた第一の内側ケースから成り、前記第二の内側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取り付けられた第二の内側ケースから成るとともに、前記転動体は前記外レースと前記内レースの間に挟持されている構成とするのが好ましい。
【００１４】
この場合には、局在する転動体の各位置にそれぞれ別個のレースを分割して配しているので、個々のレースを小型化することができる。レースが大型化するとレース軌道面の平面度の精度を確保しにくくなるが、レースを小型化できることにより、軸受の大型化が容易となる。また、軸受用鋼等によりなるレース部分を減らし且つケース部分にはアルミ合金等の低比重金属や樹脂等を利用できるので、軸受全体の重量を軽量化できる。かかる軸受の軽量化は、ホイールの軽量化に直結するので、ホイール内に用いられる軸受として極めて有効である。
【００１５】
前記隙間により生ずる外側部材と内側部材との相対移動可能範囲が、転動体の移動可能範囲に略対応している構成としてもよい。このようにすると、外側部材と内側部材との間の隙間と、転動体の移動空間を確保するためレース上に設けられた隙間のいずれについても、余分な隙間を無くすか、あるいは最小限とすることができる。従って、軸受を小型化しながらその偏心可能範囲をより広くすることができる。極めて限られたスペースのホイール内に収容される軸受にあっては、軸受の小型化が求められるため、偏心可能範囲を広くすることが困難となる。一方、偏心可能範囲が狭すぎれば、サスペンションとしてのストロークが小さくなり、その機能を十分発揮できなくなる。よって、軸受を小型化しながらその偏心可能範囲をより広くすることにより、サスペンション内蔵ホイール用の軸受として極めて好適なものとなる。
【００１６】
さらに、前記偏心スラスト軸受は、次の構成としてもよい。即ち、前記第一位置及び第二位置はそれぞれＮカ所（Ｎは３以上の整数）に等配されており、前記第一及び第二の外側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の外周を成す外周円環状部と、この外周円環状部から径方向内側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の内向き舌片部とを有するものであり、前記第一及び第二の内側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の内周を成す内周円環状部と、この内周円環状部から径方向外側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の外向き舌片部とを有するものであり、前記全ての外向き舌片部には前記内レースが同一円周上で取り付けられ、前記全ての内向き舌片部には前記外レースが同一円周上で取り付けられるとともに、前記内レース及び前記外レースは全て同一形状の円板状部材であり、前記第一位置と第二位置は、同一円周上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に局在している構成としてもよい。
【００１７】
このようにすると、転動体の第一位置と第二位置を周方向及び径方向に均等に配置できるので、周方向の均等性が求められるホイール用の軸受として極めて好適なものとなる。また、両方向のアキシャル荷重をより安定的に支持でき、さらに偏心された軸からのアキシャル荷重によって生ずるモーメント荷重もより安定的に支持できることとなり、車の旋回時に発生する横加速度（横Ｇ）等に起因する軸方向荷重を安定的に支持できる。さらに、各レースを同一とできるので、各レース部材を共通化できる。
【００１８】
前記偏心スラスト軸受は、各レースの周囲を包囲する第一保持器ガイドを有する構成としてもよい。このようにすると、転動体の位置調整が容易となる。即ち、転動体の位置をレース上の最適位置に調整するのは容易ではないが、軽予圧をかけた状態で軸受を全ての径方向及び周方向について最大に相対移動させることにより、位置ズレした転動体は第一保持器ガイドに係止されレース上を適宜滑りつつ位置調整がなされる。よって、転動体をレース上の最適な位置に配置することが容易となる。また、この第一保持器ガイドにより、対向するレース間への異物の侵入や潤滑剤の流出を抑制できる。
【００１９】
さらに全ての前記転動体間の相対的位置関係を維持する単一の第二保持器ガイドを有する構成としてもよい。このようにすると、転動体に偏荷重が作用した場合でも転動体が移動して位置ズレを起こすことがない。したがって、車の旋回時の横加速度（横Ｇ）により偏荷重が発生した場合でも転動体の位置ズレを防止でき、サスペンション内蔵ホイール用の軸受として好適なものとなる。
【００２０】
また、本発明のサスペンション内蔵ホイールは、前記の偏心スラスト軸受を備え、前記外側ホイール部材と前記内側ホイール部材との間に弾性部材が介装されており、この軸受の前記外側部材に前記外側ホイール部材が固定されるとともに、軸受の前記内側部材に前記内側ホイール部材が固定されていることを特徴とする。このようなホイールとすると、ホイール内にサスペンションが収容される分、ホイール外におけるサスペンションの設置スペースを減らすことができ、さらには、ばね下重量を低下させることができる。また、軸方向荷重を支持できるホイールとなるので、実用性を有するホイールとすることができる。
【００２１】
前記外側ホイール部材と前記内側ホイール部材との間にダンパーが介装されているサスペンション内蔵ホイールとした場合には、弾性部材に加えてダンパーが装着されたサスペンションとなるので、弾性部材の伸縮を早期に減衰させることができる。
【００２２】
前記外側ホイール部材の周方向に等間隔なＰカ所（Ｐは２以上の整数）の外側連結位置と、前記内側ホイール部材の周方向に等間隔なＰカ所（Ｐは２以上の整数）の内側連結位置との位相を３６０／（２Ｐ）度相違させ、周方向に隣り合う外側連結位置と内側連結位置とを弾性部材で連結することにより、２Ｐ個の弾性部材を同一の円周に略沿って周方向に等間隔で配置した構成としてもよい。このようにすると、２Ｐ個の弾性部材を周方向に均等に配置することができる。また、外側ホイール部材と弾性部材とが連結する外側連結位置と、内側ホイール部材と弾性部材とが連結する内側連結位置が交互に且つ周方向に等間隔で配置されるので、弾性部材から各ホイール部材に作用する力が周方向で均等化される。
【００２３】
この場合更に、かかる構成をホイールの表側と裏側のそれぞれに設け、この表側と裏側とで位相が３６０／（２Ｐ）度相違している構成としてもよい。このようにすると、ホイールの表面及び裏面のそれぞれにおいて、複数の弾性部材が周方向に均等間隔に配置される。さらに、表裏で位相を３６０／（２Ｐ）度相違させているので、ホイール表側の内側連結位置とホイール裏側の外側連結位置とが同位相となり、ホイール表側の外側連結位置とホイール裏側の内側連結位置とが同位相となる。よって、弾性部材から各ホイール部材に作用する力が周方向で更に均等化される。
【００２４】
さらに、前記外側ホイール部材と前記内側ホイール部材とが直接接触することを防止する緩衝材を設置するホイールとするのが好ましい。このようにすると、強い衝撃がホイールに作用して、サスペンションのストロークを超える偏心が起こった場合でも、外側ホイール部材と内側ホイール部材が接触することが無くなり、衝撃を緩和することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受１が取り付けられたサスペンション内蔵ホイールｈの断面図であり、図２は、このサスペンション内蔵ホイールｈの側面図（車両に取り付けた場合における外側から見た図）である。図１は、図２のＡ−Ａ線における断面図であり、ホイールｈの軸心付近の記載を適宜省略している。このホイールｈは、通常のホイールと異なり、タイヤ（図示しない）が装着されるリム部ｈ１を含む外側ホイール部材ｈ２と、車輪軸（図示しない）と連結するためのボルト孔ｈ２０（図２参照。図１において記載省略）を有するディスク部ｈ３を含む内側ホイール部材ｈ４とが分割されている。そして、これら外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４との間には、両部材ｈ２及びｈ４間に作用する軸方向荷重を支持しつつ、両部材ｈ２及びｈ４間の偏心相対移動を可能とする偏心スラスト軸受１が取り付けられている。
【００２６】
このホイールｈにサスペンションとしての機能を持たせるべく、外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４との間には、弾性部材である圧縮コイルスプリングｈ５が介装されている（図２参照）。圧縮コイルスプリングｈ５は、ホイールｈの表裏に６個ずつ、合計１２個使用されている。図２の側面図には、ホイールｈの表側に設置された６個のスプリングが示されている。さらに、このサスペンション内蔵ホイールｈでは、従来のストラット式サスペンションと同様、ダンパーｈ６が各圧縮コイルスプリングｈ５の内側に設置され、弾性部材の伸縮を早期に減衰させることができるようにされている。
【００２７】
ダンパーｈ６は、全ての圧縮コイルスプリングｈ５内部に設置されているので、その数は圧縮コイルスプリングｈ５と同じく、ホイールｈの表裏に６個ずつ、合計１２個である。これら圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６は、図２に示すように、その長手方向が円周に略沿った方向で並べられつつ設置されている。なお、図２においては一部の圧縮コイルスプリングｈ５の記載を一部欠截してダンパーｈ６を見やすいようにしている。なお、圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６のそれぞれは、従来のサスペンションに用いられているものと同様の構造で、その大きさを小型化したものである。
【００２８】
これら圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６を介装するために、外側ホイール部材ｈ２及び内側ホイール部材ｈ４にはそれぞれ突起ｈｔが設けられ、この突起ｈｔにおいて圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６と連結している。外側ホイール部材ｈ２には、その内周面（タイヤが装着される面と反対の面）ｈ１１から径方向内向きに突出する突起ｈｔが設けられており、ホイールｈの表側（ホイールｈが車両に装着された場合における軸方向外側寄り）に設けられた表側内向き突起ｈ７と、ホイールｈの裏側（ホイールｈが車両に装着された場合における軸方向内側寄り）に設けられた裏側内向き突起ｈ８とがある。
【００２９】
一方、内側ホイール部材ｈ４には、その外周面（ディスク部ｈ３以外の部分である円筒部分の外周面）ｈ１２から径方向外向きに突出する突起ｈｔが設けられており、ホイールｈの表側（ホイールｈが車両に装着された場合における軸方向外側寄り）に設けられた表側外向き突起ｈ９と、ホイールｈの裏側（ホイールｈが車両に装着された場合における軸方向内側寄り）に設けられた裏側外向き突起ｈ１０とがある。
【００３０】
図２に示すように、表側内向き突起ｈ７は周方向に等間隔で、即ち１２０度おきに三カ所設けられ、表側外向き突起ｈ９も同様に周方向に等間隔（１２０度おき）に三カ所設けられている。さらに、表側内向き突起ｈ７と表側外向き突起ｈ９はその位相が６０度相違している。その結果、表側内向き突起ｈ７と表側外向き突起ｈ９は６０度おきに交互に配置されている。
【００３１】
各圧縮コイルスプリングｈ５の両端にはバネ受け板ｈ１６が設けられている（図２参照）。このバネ受け板ｈ１６は、圧縮コイルスプリングｈ５の長手方向に対して垂直な向きに設置されており、圧縮コイルスプリングｈ５の両端はこのバネ受け板ｈ１６の一面に固定されている。そして、ダンパーｈ６の両端も同じくバネ受け板ｈ１６の一面に固定されている。また、バネ受け板ｈ１６の他面（圧縮コイルスプリングｈ５が固定された面の反対面）には、軸着用リングｈ１７が突設されている。一方、図１に示すように、各突起ｈ７〜ｈ１０は、それぞれ軸方向中央部に隙間を有する構造となっており、この隙間に軸着用リングｈ１７が挿入されている（図１参照）。そして、固定ねじｈ２１が、各突起ｈ７〜ｈ１０と軸着用リングｈ１７とを貫通することにより、軸着用リングｈ１７は各突起ｈ７〜ｈ１０に軸着されている。なお、軸止用リングｈ１７と固定ねじｈ２１との間にはブッシュｈ１８が介在している（図１参照）。以上のような構成により、圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６は、バネ受け板ｈ１６を介して外側ホイール部材ｈ２及び内側ホイール部材ｈ４と連結している。
【００３２】
図２に示すように、各突起ｈ７〜ｈ１０は、一つの突起につき二つの圧縮コイルスプリングｈ５（及びダンパーｈ６）と連結している。そのようにすることで、隣り合った表側内向き突起ｈ７と表側外向き突起ｈ９（及び、図示しないが、隣り合った裏側内向き突起ｈ８と裏側外向き突起ｈ１０）とが、圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６により連結される。表側内向き突起ｈ７と表側外向き突起ｈ９とは、周方向に等間隔で交互に配置されているので、６個の圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６は、同一の円周に略沿って周方向に等間隔で配置されることとなる。
【００３３】
ここで、外側ホイール部材ｈ２と圧縮コイルスプリングｈ５とが連結する位置を、外側連結位置とする。本実施形態では、表側内向き突起ｈ７及び裏側内向き突起ｈ８の設置位置が外側連結位置となる。また、内側ホイール部材ｈ４と圧縮コイルスプリングｈ５とが連結する位置を内側連結位置とする。本実施形態では、表側外向き突起ｈ９と裏側外向き突起ｈ１０の設置位置が内側連結位置となる。本実施形態では、前述のように、周方向に隣り合った表側内向き突起ｈ７と表側外向き突起ｈ９（及び、図示しないが、周方向に隣り合った裏側内向き突起ｈ８と裏側外向き突起ｈ１０）とが、圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６により連結されているので、周方向に隣り合う外側連結位置と内側連結位置とが弾性部材である圧縮コイルスプリングｈ５で連結されていることになる。
【００３４】
このように、偏心スラスト軸受１を挟んだホイール１の表側と裏側の両方に各突起ｈ７〜ｈ１０を設け、圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６をサスペンション内蔵ホイールｈの表裏両面に設置しているので、圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６の設置個数を多くすることができ、サスペンションとしての性能（振動吸収性能、振動減衰性能など）をより高めることができるとともに、耐久性を向上させることができる。
【００３５】
このサスペンション内蔵ホイールｈは、外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４とが偏心相対移動をし、この偏心相対移動に伴って圧縮コイルスプリングｈ５が伸縮することにより、衝撃が緩和され、サスペンションとしての機能を果たす。更に、ダンパーｈ６により、圧縮コイルスプリングｈ５の急激な伸縮が抑制され、緩衝性が向上する。このように、外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４間との間の偏心相対移動によりサスペンション機能が発現するわけであるが、この偏心相対移動を可能としているのが、偏心スラスト軸受１である。
【００３６】
次に、この偏心スラスト軸受１について説明する。図３は、図１のホイールｈに取り付けられた偏心スラスト軸受１（軸受部分のみ）の構成を示す分解斜視図、図４はこの軸受１の、玉８の中心位置を通る軸方向断面（中心から外周までの半断面）の断面図である。この図４の断面の周方向位置は、第一の外側ケース２の内向き舌片部２ｂの中心位置としている。なお図４は玉８がいずれの方向にも移動していない状態（以下、標準状態ともいう）を示す。図３に示すように、この軸受１の外周等を構成する外側部材は、第一の外側部材と第二の外側部材により構成される。第一の外側部材は、第一の外側ケース２と、これに取り付けられた円板状の外レース６からなる。第二の外側部材は、第二の外側ケース３と、これに取り付けられた円板状の外レース６からなる。
【００３７】
この軸受１の内周等を構成する内側部材は、第一の内側部材と第二の内側部材からなる。第一の内側部材は、第一の内側ケース４と、これに取り付けられた円板状の内レース７からなる。第二の内側部材は、第二の内側ケース５と、これに取り付けられた円板状の内レース７からなる。
【００３８】
そして、この軸受１が、ホイールｈの外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４とを連結するように取り付けられている。即ち、第一の外側ケース２及び第二の外側ケース３の外周面２ｄ、３ｄと、外側ホイール部材ｈ２の内周面ｈ１１とが面接触しつつ相互に溶接等により一体化されている。また、第一の内側ケース４及び第二の内側ケース５の内周面４ｄ、５ｄと、内側ホイール部材ｈ４の外周面ｈ１２とが面接触しつつ相互に溶接等により一体化されている。
【００３９】
したがって、ホイールｈの内側ホイール部材ｈ４と外側ホイール部材ｈ２相互間の偏心相対移動に連動して、偏心スラスト軸受１が偏心相対移動することとなる。そして、外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４の間に作用するアキシャル荷重及びモーメント荷重は、偏心スラスト軸受１により支持されることとなる。
【００４０】
この偏心スラスト軸受１について更に詳細に説明する。図３に示すように、第一の外側ケース２は、軸受１の外周を成す外周円環状部２ａと、この外周円環状部２ａから径方向内側に向かってかつ周方向に９０度おきに等間隔をおいて突出した４個の内向き舌片部２ｂを有する。第二の外側ケース３は、第一の外側ケース２と同一形状であって、同じく外周円環状部３ａと４個の内向き舌片部３ｂを有する。これら第一の外側ケース２と第二の外側ケース３は周方向に４５度だけ位相をずらした状態で対向している。したがって、互いの舌片部２ｂと３ｂは対向することなく互い違いの周方向位置に４５度おきに配置される。
【００４１】
第一の外側ケース２の径方向内側に位置し、この軸受１の内周等を構成する第一の内側ケース４は、軸受１の内周を成す内周円環状部４ａと、この内周円環状部４ａから径方向外側に向かってかつ周方向に９０度おきに等間隔をおいて突出した４個の外向き舌片部４ｂを有する。また、第二の外側ケース３の径方向内側に設けられた第二の内側ケース５は第一の内側ケース４と同一形状であって、同様に内周円環状部５ａと４個の内向き舌片部５ｂを有する。これら第一の内側ケース４と第二の内側ケース５は周方向に４５度だけ相対的に相違した状態で対向している。したがって、互いの舌片部４ｂと５ｂは対向することなく互い違いの周方向位置に４５度おきに配置される。
【００４２】
第一の外側ケース２の４個の内向き舌片部２ｂと第二の内側ケース５の４個外向き舌片部５ｂとは、位相が同一の第一位置２１で互いに対向している。また、第二の外側ケース３の４個の内向き舌片部３ｂと第一の内側ケース４の４個の外向き舌片部４ｂとは位相が同一の第二位置２２で互いに対向している。また、全ての内向き舌片部２ｂ及び３ｂの各対向面には円板状の外レース６が舌片部１個につき１枚（合計８枚）設けられている。同様に、全ての外向き舌片部４ｂ及び５ｂの対向面には、外レース６と同一形状の円板状の内レース７が舌片部１個につき１枚（合計８枚）設けられている。そして、外レース６と内レース７の間には転動体である玉８が各レース間に一個ずつ、合計８個介在している。これら全ての玉８はその中心が同一平面上に配置されており、本実施形態は単列の偏心スラスト軸受となっている。
【００４３】
図３及び図４に示すように、各玉８はそれぞれ別個に円筒状の保持器１０に挿入されている。また、外レース６及び内レース７の全てにおいて、その周囲にはリング状の第一保持器ガイド１１が外嵌して、内外レース６，７を包囲している。（図４参照）。この第一保持器ガイド１１は、各内外レース６，７に外嵌しつつレース軌道面よりも転動体側に突出している。よって、第一保持器ガイド１１の内周面は、各内外レース６，７の周囲にレース軌道面と垂直な壁面を構成する。さらに、その中心が同一平面上に配置されたこれら全ての玉８を保持する全ての保持器１０間の相対的位置関係は、略ドーナツ型の円板である一枚の第二保持器ガイド１２によって維持されている。この第二保持器ガイド１２には、周方向の４５度おきに合計８カ所の保持器挿入孔１２ａが設けられており、この保持器挿入孔１２ａに円筒状の保持器１０が内嵌している（図４参照）。これら第二保持器ガイド１２及び保持器１０によって、全ての玉８が等間隔に保持されている。
【００４４】
ホイールｈの使用時に車両が横加速度（横Ｇ）を受けた場合等、軸受１にモーメント荷重がかかる場合においては、転動体に偏荷重が作用することがあり、この偏荷重により一部の玉８がレースから浮いた場合等には、この一部の玉８が移動してしまうことが考えられる。しかしこの場合でも、第二保持器ガイド１２により、一部の玉８が移動して位置ズレを起こすことがない。なお、第二保持器ガイド１２の外周縁部に周方向等間隔をおいて円弧状の凹部１２ｃがあるが、これは２つの外側ケースを連結するねじ１５部分に対する逃げである。
【００４５】
図５は、図４のＡ−Ａ断面位置から第二保持器ガイド１２を除いて矢印方向に軸受１内部をみた要部正面図（１／４周分のみ記載）である。この図５も標準状態であり、また第二保持器ガイド１２は仮想線で示してある。図６は、図５のＢ−Ｂ位置の断面におけるこの軸受１の標準状態における断面図である。図４〜図６に示すように、第一の外側ケース２の径方向内側には第一の内側ケース４が設けられ、互いの軸方向位置は略同一である。同様に、第二の外側ケース３の径方向内側には第二の内側ケース５が設けられ、互いの軸方向位置は略同一である。また、図６に示すように、第一の外側ケース２と第二の外側ケース３は、これらの外周円環状部２ａ及び３ａの近傍において、ねじ１５により一体的に接合されている。また、第一の内側ケース４と第二の内側ケース５は、これらの内周円環状部４ａ及び５ａの近傍において、ねじ１６により一体的に接合されている。これらのねじ１５及び１６は、それぞれ周方向に均等な位置に複数設けられている。なお図３では、このねじ１５及び１６部分の記載を省略している。
【００４６】
この偏心スラスト軸受１には、軸受１内部を隠蔽するためのシールドが設けられている。このシールドは、図４及び図６に示すように（図３及び図５では記載を省略）、内側ケース４，５の内周円環状部４ａ，５ａに装着され、そこから径方向外側に向かって延在するドーナツ型円板状の内シールド１３，１３と、外側ケース２，３の外周円環状部２ａ，３ａに装着され、そこから径方向内側に向かって延在するドーナツ型円板状の外シールド１４，１４から構成される。これら内外シールド１３及び１４は標準状態において同心の位置に配置されており、且つ両者は僅かな層状隙間を介して軸方向に重ねて（内シールド１３の軸方向外側に外シールド１４を重ねて）配置されている。
【００４７】
このように、内外シールド１３，１４を設けることにより、外部から偏心スラスト軸受１内への異物の侵入を防止するとともに、偏心スラスト軸受１内から外部への潤滑剤の流出を抑制している。内外シールド１３，１４の間には層状隙間が設けられているので、両者間で相対偏心移動が可能となっている。また、この層状隙間はできるだけ狭くして、防塵性を確保している。
【００４８】
図３に示すように、第一の外側ケース２の内向き舌片部２ｂに取り付けられた４つの外レース６と、これらに対向する４つの内レース７（第二の内側ケース５の外向き舌片部５ｂに取り付けられた４つの内レース７）の周方向配置位置は４カ所に局在する第一位置２１である。また、第二の外側ケース３の内向き舌片部３ｂに取り付けられた４つの外レース６と、これらに対向する４つの内レース７（第一の内側ケース４の外向き舌片部４ｂに取り付けられた４つの内レース７）の周方向配置位置は４カ所に局在する第二位置２２である。これら第一位置２１と第二位置２２及び各レースは、図５に示すように、同一円周上２３に、且つ互いに周方向の相違角度αを４５度として、この角度αずつ位相をずらして交互に配置されている。
【００４９】
このように、第一位置２１と第二位置２２の位置を相互に異ならせることにより、従来複列であった軸受の各列相互間の軸方向距離を近接させ、全ての玉８のそれぞれの所定部は同一平面上に存在する構成とすることができる。さらには単列化することも可能である。よって、複列構造の軸受よりも軸方向幅を小さくしながら両方向のアキシャル荷重を支持することが可能となる。即ちこのようにすると、従来複列としていた偏心スラスト軸受の各部材に対応する部材を周方向に互い違いに配置することとなり、全ての玉８のそれぞれの所定部は同一平面上に存在する構成を採ることができる。また、第一の外側ケース２と第二の内側ケース５及びこれらの間に介在する内外レース７，６と玉８が、従来の複列軸受における第一列の偏心スラスト軸受部分▲１▼として機能し、第二の外側ケース３と第一の内側ケース４及びこれらの間に介在する内外レース７，６と玉８が、従来の複列軸受における第二列の偏心スラスト軸受部分▲２▼として機能することができる。外側ケース２，３同士及び内側ケース４，５同士がそれぞれ相互に一体的に接合しているので、従来の複列偏心スラスト軸受部分▲１▼に相当する部分が一方向のアキシャル荷重を支持でき、偏心スラスト軸受部分▲２▼に相当する部分が他方向のアキシャル荷重を支持できる。さらに偏心スラスト軸受１に作用するモーメント荷重も支持できる。よって、前述のようにホイールｈに取り付けられた場合に、ホイールｈの外側ホイール部材ｈ２及び内側ホイール部材ｈ４の相互間に作用する軸方向荷重を支持することが可能となる。
【００５０】
また、このような構造としたことにより、複列とした場合と比較して軸受幅を小さくすることができる。したがって、極めて限られたスペースのホイールｈ内に収容する軸受として極めて好適なものとなる。なお、本発明の偏心スラスト軸受は、その偏心可能範囲内において周方向及び径方向に移動が可能であるので、この移動可能範囲内で相対的に回転することもできるが、自由に相対回転することはできない。この軸受１は、前述のようにホイールｈに取り付けられた場合、ホイールｈの回転と共に軸受全体が回転する。
【００５１】
この軸受１において、円板状部材の各外レース６及び各内レース７が第一位置２１及び第二位置２２の各局在位置にそれぞれ配置されている。図４に示すように、各レース６，７にはその周縁に段差９を設けることにより軸方向外側面を凸部とする一方、各舌片部にはこの凸部に対応する凹部を設け、これら凹凸を組み合わせることにより各レース６，７と各舌片部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂとが組合わされている。
【００５２】
図４及び図５に示すように、第二の外側ケース３の内周面３ｃと、第二の内側ケース５の外周面５ｃとの間には、隙間Ｋ１（図５においてハッチングで表示）が全周に亘って設けられている。図５に示すように、隙間Ｋ１の幅は、外向き舌片部５ｂの径方向最外位置では径方向で距離Ｌであり、内向き舌片部３ｂの径方向最内位置では径方向で距離Ｍとなっている。また、この隙間Ｋ１の幅を全体に亘って略同一とすべく、第二の外側ケース３の内周面３ｃの輪郭形状は、第二の内側ケース５の外周面５ｃの輪郭形状を略倣う形状とされている。その結果、隙間Ｋ１の幅はその全体に亘ってＬ以上Ｍ以下となっている。また、距離Ｍは内側ケース４，５の強度確保にも留意して設定する。距離Ｍは距離Ｌと略同一にするのが好ましく、同一とするとさらに好ましい。この隙間Ｋ１があるので、第二の外側ケース３と第二の内側ケース５を軸線方向同一位置に配置して玉８を単列又は単列に近い状態とすることができ、さらに、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３は径方向全方位に略距離Ｌまでの相対移動が可能で且つ周方向にも互いに相対移動（相対回転）可能となる。第二の内側ケース５の外向き舌片部５ｂの先端部は半円形状となっているが（図３参照）、これは、内レース７の円形形状に対応させたものであり、且つ、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３の間で、玉８の標準位置を中心とした周囲に距離略Ｌの相対的な移動距離を確保するためである。また、第二の外側ケース３の内向き舌片部３ｂの先端部も円弧状となっているが、これは外レース６の形状に対応させたものであり、且つ、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３の間で、玉８の標準位置を中心とした周囲に距離略Ｌの相対的な移動距離を確保するためである。このように、隙間Ｋ１の範囲が、内側ケース５と外側ケース３との相対的移動可能範囲を決めている。
【００５３】
転動体である玉８は、これを収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの間に存在する、玉８を中心とした円環状の幅Ｒの隙間Ｋ２（図５参照）により移動が可能となっている。即ち、保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとが接触するまで、玉８は移動することが可能である。本実施形態では、各レース６，７の面積（直径）、玉８及び保持器１０の直径、第一保持器ガイド１１の内径が玉８の移動可能範囲を決定している。このように、隙間Ｋ２の範囲が、玉８の移動可能範囲を決めている。
【００５４】
本実施形態では、玉８を収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの間の隙間距離Ｒ（標準状態における径方向の隙間距離Ｒ）は、前記隙間距離Ｌの半分となっている。即ち、次の数式、
Ｌ＝２Ｒ
の関係が成立している。このようにしたのは、レースの相対移動距離に対して玉８の移動距離が半分であることに対応したものである。このように、距離Ｒが距離Ｌの半分となるように、内レース６及び外レース７の直径を設定している。
【００５５】
このように、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３との間の隙間Ｋ１により生ずるこれらケース間の相対的移動可能範囲と、保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの隙間Ｋ２により生ずる玉８の移動可能範囲とが略対応している。換言すれば、内外ケース５，３間の隙間Ｋ１により生ずる両者の相対的移動可能範囲が軸受１の偏心可能範囲に略一致している。つまり、玉８を収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとが当接するまで玉８が移動すると、同時に第二の内側ケース５と第二の外側ケース３が略当接することとなり、余分な隙間が最小限とされている。よって、軸受１を小型化しながら偏心可能範囲を最大限に広げることができる。そうすると、極めて限られたホイール内のスペースに容易に取り付けることができ、さらにサスペンションのストロークを大きくすることができる。
【００５６】
玉８の周囲に余分な隙間を設けないということは、各レース６，７を余分に大きくしないことをも意味する。従って、小さいレース６，７で最大限の偏心可能範囲を確保することができる。なお、図４に示すように、第二保持器ガイド１２の外周面と、２つの外側ケースの外周円環状部２ａ，３ａの内周面との間の隙間距離Ｓは前記距離Ｒよりも若干大きくしており、軸受１の偏心可能範囲において互いに接触しないようになっている。
【００５７】
また、内外シールド１３，１４は、軸受１の偏心可能範囲を拘束しないようにその内外径が設定されている。即ち、内シールド１３の径方向最外端外周面とそれに対向する外シールド１４の内周面との間の標準状態における径方向隙間距離は、前述の距離Ｌと同程度又はそれ以上とされており、また、外シールド１４の径方向最内端内周面と、第一の内側ケース４及び第二の内側ケース５の内周面４ｄ、５ｄとの間の径方向距離も、前述の距離Ｌと同程度又はそれ以上とされている。
【００５８】
この軸受１では、全ての外レース６及び内レース７は同一径で同一形状の円板となっており、しかも、標準状態においてすべてのレースが同一円周上２３（図３参照）に設けられている。そうすると、全ての局在位置、即ち全ての第一位置２１及び第二位置２２において、各玉８におけるそれぞれの移動可能範囲が、軸受１の偏心可能範囲と対応している。即ち、可動平面内の全方位について、軸受１を偏心可能範囲の限界まで移動させると、全ての玉８がそれぞれの移動可能範囲のほぼ限界まで移動するようになっている。即ち、全ての内外レース６，７を同一の部材で共通化でき且つそれらの大きさを最小限としている。
なお、ここでは第二の外側ケース３と第二の内側ケース５との関係を例として説明したが、第一の外側ケース２と第一の内側ケース４との関係も同様の構成である。
【００５９】
軸受１において、玉８を、標準状態で図４のように外レース６及び内レース７の中心位置に配置するには、軸受１を組み立てた後、軸受１に軽予圧をかけた状態で全ての径方向及び周方向について最大に相対移動させればよい。このようにすると、位置ズレしている玉８を保持する保持器１０が第一保持器ガイド１１と接触して玉８がレース上で滑り、玉８の位置が標準状態で内外レース６，７の中心位置になるように調整される。このように、第一保持器ガイド１１を設けることにより、玉８の位置調整が容易となり、特に軸受１が組み立てられた状態であっても玉８の位置調整を簡便に行うことが可能となっている。
【００６０】
本発明のサスペンション内蔵ホイールｈは、偏心スラスト軸受１を備え、外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４との間に圧縮コイルスプリングｈ５が介装されており、この軸受１の外側部材を構成する第一の外側ケース２及び第二の外側ケース３に外側ホイール部材ｈ２が固定されるとともに、軸受１の内側部材を構成する第一の内側ケース４及び第二の内側ケース５に内側ホイール部材ｈ４部材が固定されている。
【００６１】
このようなホイールｈとすると、ホイールｈ外におけるサスペンションの設置スペースが減少するか又は無くなるため、その分の空間を、車の居住空間や、電気自動車のバッテリー設置空間等として利用することができる。また、このサスペンション内蔵ホイールｈのばね下重量（ばね下荷重）は、おおよそタイヤ及び外側ホイール部材のみとなり、従来のようにホイール外にのみサスペンションが設けられている場合と比べてばね下重量を低下させることができる。したがって、路面の不整や凹凸等による外乱を吸収でき、車両の乗り心地を向上させることができる。また、軸方向荷重を支持できるホイールｈとなるので、ホイールとして実用性を有するものとなる。
【００６２】
また、このホイールｈは、アキシャル荷重およびモーメント荷重を支持できる軸受１を、外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４との間に取り付けているので、軸方向荷重をも支持できるホイールｈとなっている。乗用車のタイヤはキャンバー角を有し、またホイールｈにはオフセット（ホイールｈの軸方向中心面とホイール取り付け面との軸方向距離）ｈ１４があるため、車が静止している状態であっても、ホイールｈの外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４との間には、車重により軸方向荷重（アキシャル荷重及びモーメント荷重）が作用する。さらに、車両が旋回する際には車に横加速度（横Ｇ）が作用するため、ホイールｈに作用する軸方向荷重は極めて大きくなる。このような軸方向荷重を支持できるホイールｈとしたことにより、実用性のあるサスペンション内蔵ホイールｈとなっている。
【００６３】
このホイールｈでは、弾性部材である圧縮コイルスプリングｈ５が、ホイールの表裏にそれぞれ６個ずつ、同一の円周にその長手方向が略沿うように並べられて設置されている。また表裏合計で１２個の圧縮コイルスプリングｈ５は全て同一である。このようにすると、ホイールの表面及び裏面のそれぞれにおいて、複数の弾性部材が周方向に均等間隔に配置される。
さらに、この設置位置の位相が表裏間で（３６０／６）度、即ち６０度相違している。この位相の相違について以下に詳細に説明する。
【００６４】
前述の通り、図２に示す如く、ホイールｈの表側において、外側ホイール部材ｈ２に三カ所設けられた外側連結位置に三個の表側内向き突起ｈ７があり、これらは周方向に均等間隔で（つまり１２０度おきに）配置されている。また、内側ホイール部材ｈ４の三カ所の内側連結位置にも三個の表側外向き突起ｈ９が設けられ、これらは周方向に均等間隔で（つまり１２０度おきに）配置されている。これら表側内向き突起ｈ７と表側外向き突起ｈ９とは位相が６０度相違するため、突起ｈ７と突起ｈ９が６０度おきに交互に配置される。この突起ｈ７とｈ９とが圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６で連結されており、その結果、６個の圧縮コイルスプリングｈ５及びダンパーｈ６が、その長手方向が同一の円周に略沿うように並べられて設置されることとなる。
【００６５】
図示しないが、ホイールｈの裏側においても、表側と同様、三カ所の外側連結位置に設けた三個の裏側内向き突起ｈ８と、三カ所の内側連結位置に設けた三個の裏側外向き突起ｈ１０が交互に６０度おきに配置されている。ただし、表側と裏側では位相が（３６０／６）度、即ち６０度だけ異なる。その結果、図１の断面図で分かるように、ホイール表側の外側連結位置に位置する表側内向き突起ｈ７と、ホイール裏側の内側連結位置に位置する裏側外向き突起ｈ１０が同位相となる。また、ホイール表側の内側連結位置に位置する表側外向き突起ｈ９と、ホイール裏側の外側連結位置に位置する裏側内向き突起ｈ８とが同位相となる。
【００６６】
つまり、ホイールの表側において内側ホイール部材ｈ４と圧縮コイルスプリングｈ５とが連結している位置と同位相の位置で、ホイールの裏側では、外側ホイール部材ｈ２と圧縮コイルスプリングｈ５とが連結している。また、ホイールの表側において外側ホイール部材ｈ２と圧縮コイルスプリングｈ５とが連結している位置と同位相の位置で、ホイールの裏側では、内側ホイール部材ｈ４と圧縮コイルスプリングｈ５とが連結している。このように、ホイールの表裏で、内外のホイール部材ｈ２，ｈ４と圧縮コイルスプリングｈ５との連結関係が互い違いになっている。よって、外側ホイール部材ｈ２及び内側ホイール部材ｈ４に作用する力が周方向で均等化され、周方向により均一なサスペンションとすることができる。
【００６７】
さらに、図１及び図２に示すように、このホイールｈでは、表側外向き突起ｈ９及び裏側外向き突起ｈ１０の径方向外側に、合計６個の緩衝材ｈ１５を設けている。前述のように、表側外向き突起ｈ９と裏側外向き突起ｈ１０はそれぞれ１２０度おきに配置され且つ位相が６０度相違するから、６個の緩衝材ｈ１５は、ホイールｈの表裏を合わせて考えると、６０度おきに均等に設けられている。この緩衝材ｈ１５により、外側ホイール部材ｈ２と内側ホイール部材ｈ４とが直接接触することを防止される。よって、強い衝撃がホイールに作用して、サスペンションのストロークを超える偏心が起こった場合でも、外側ホイール部材と内側ホイール部材が接触することが無くなり、衝撃を緩和することができる。この緩衝材ｈ１５は、ゴム等の弾性部材からなるものが好適である。
【００６８】
サスペンション内蔵ホイールｈのサスペンションとしてのストロークは、前述の軸受１の偏心可能距離Ｌにより左右され、この距離Ｌより大きくすることはできない。よって、サスペンションのストロークを大きくしてサスペンションとしての性能を向上させるためには、軸受１の偏心可能距離Ｌを大きくすることが必要となる。したがって、軸受を小型化しつつその偏心可能範囲をより広くすることができる本発明の軸受１は、サスペンション内蔵ホイール用に使用され、極めて限られたスペースのホイール内に収容される軸受として極めて好適なものとなる。また、サスペンション内蔵ホイールｈのストロークを、軸受１の偏心可能距離Ｌよりも小さくしておけば、軸受１はその構成部品間で干渉することがないので好ましい。
【００６９】
このサスペンション内蔵ホイールｈでは、サスペンションとしてのストロークを±２５ｍｍとしている。車両のサスペンションがこのサスペンション内蔵ホイールｈのみであり、ホイール外のサスペンションと兼用しない場合は、ストロークを±１０ｍｍ以上とするのが好ましい。±１０ｍｍ程度以上のストロークが確保できれば、通常の路面を走行する車両のサスペンションとして実用性を有するものとなるからである。本実施形態では、±２５ｍｍのストロークを確保するため、偏心スラスト軸受１における偏心可能距離Ｌは２５ｍｍより大きくしている。そうすると、軸受１はその構成部品間で干渉することがない。
【００７０】
このように、サスペンション内蔵ホイールｈのサスペンションとしての機能を高めるためには、そのストロークを一定以上確保する必要がある。このためには、軸受１の偏心可能距離Ｌを、前記ストローク以上とすることが求められる。一方、ホイール内部のスペースは極めて限定されたものであるため、ホイール内部に収容する偏心スラスト軸受１においてその偏心可能範囲Ｌを確保するのは非常に困難となる。したがって、軸受の小型化を可能としつつ偏心可能範囲を最大限とできる本発明の偏心スラスト軸受１は、サスペンション内蔵ホイールｈに取り付ける軸受として極めて好適なものとなる。
【００７１】
軸受１の外レース６及び内レース７の形状は特に限定されないが、本実施形態では、これらのレース６，７は第一位置２１及び第二位置２２の各局在位置に分割して設けるレース分割構造としている。このようにすると、玉８が転がり接触する部分であって通常軸受用鋼等の鉄系材料で作製されるレース部分を少なくすることができるので、コストを低減することができる。また、これらのレース６，７を保持して各レースを一体的に連結する内側ケース４，５及び外側ケース２，３は、玉８と接触しないので、アルミ合金等の軽金属を用いることができる。したがって、このようなレース分割構造とした場合には、個々のレース６，７の大きさを小さくでき、軸受１の軽量化が可能となるので好ましい。また、一般に軸受が大型化されると、レース６，７も大型化される傾向にあるが、レースが大型化されるとレース軌道面の平面度を確保するための加工が極めて困難となる。本実施形態のようにレースを分割すると、個々のレースの大きさは小型化しつつ軸受全体の大型化が容易となる。よって、大型のホイールにも対応が容易である。
【００７２】
ここで、前記第一位置２１及び第二位置２２はそれぞれ４カ所、つまり３カ所以上に局在しており、さらにこれら３カ所以上の位置は一直線上になく、周方向に沿っているので、玉８を介して対向する２組の内側ケース４，５と外側ケース２，３は、それぞれ３点以上で支持されることになる。したがって両方向のアキシャル荷重が支持可能になるとともに、モーメント荷重も支持可能となる。したがって、この第一位置２１及び第二位置２２は、本実施形態のようにそれぞれ４カ所に局在する場合に限られず、３カ所以上であればよい。好ましくは本実施形態のように、第一位置２１及び第二位置２２共に、これら３カ所以上の局在位置を周方向１８０度（半円）の範囲にすべて設けることのないように、周方向で１８０度を超える範囲に配置するのがよい。このようにすると対向する面の支持点が周方向により分散するので、大きなモーメント荷重を支持できるとともに、アキシャル荷重を面内により均等分散でき、各玉８にかかる負荷がより均等になるので、特にサスペンション内蔵ホイールｈに作用する軸方向荷重を支持する軸受として好ましい。
【００７３】
そして、本実施形態では、第一位置２１と第二位置２２の局在位置の数はそれぞれ同数のＮカ所（Ｎは３以上の整数）とし、さらに、第一位置２１と第二位置２２は、同一円周２３（図５参照）上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に配置している。このようにすると、第一位置２１と第二位置２２が周方向及び径方向に均等に分散して局在することになるので、両方向のアキシャル荷重及びモーメント荷重を効率よく支持することができる。
【００７４】
さらにこの場合、それぞれの玉８の移動範囲は同一となる。そうすると、全てのレース６，７の大きさを最小限とした同一形状のものにすることができ、軸受１をさらに軽量化することができる。なお、Ｎは３以上の整数であるのが良いが、多すぎると偏心可能範囲を確保するための部材間の隙間距離が狭くなると共に、部品点数が多くなり構造が複雑となる傾向となるので、通常はＮを４〜６とするのが好ましい。モーメント負荷能力と偏心可能範囲のバランスからはＮを５とするのがさらに好ましい。
【００７５】
保持器１０は本発明では必ずしも必要ではない。しかし、本実施形態のように、各玉８を収容する保持器１０を用いると、玉８周辺に供給される潤滑油やグリース等の潤滑剤の流出を抑制できる。また、第一保持器ガイド１１は、前述のように玉８の位置調整を容易にするが、保持器１０と第一保持器ガイド１１とを組み合わせて使用することによりこの位置調整がより確実となる。即ち、保持器１０の外周面と第一保持器ガイド１１の内周面とが当接することにより、位置調整の際により確実に玉８を滑らすことができる。また、第一保持器ガイド１１により、各レース６，７の周囲にレース間への異物の侵入を抑制することが可能となり、軸受全体のシール部材としての機能も有する。
【００７６】
さらに、保持器１０と第二保持器ガイド１２の組み合わせにより、第二保持器ガイド１２の厚みが比較的薄くても各玉８間の相対的位置関係を維持できる。即ち、保持器１０が第二保持器ガイド１２の保持器挿入孔１２ａに収容されているので、第二保持器ガイド１２の厚みを玉８の直径程度まで厚くしなくても玉８を確実に保持できる。なお、保持器１０はフェノール樹脂等の樹脂により作製することができ、第二保持器ガイド１２はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂により作製することができる。また、第一保持器ガイド１１は樹脂製等でもよいが、前述のように玉８の位置調整に第一保持器ガイド１１を使用をする場合には、玉８の押圧力に耐えて玉８を滑らせる必要がある。よってその材質はある程度剛性の高いもののほうが好ましく、例えばアルミ合金などが好適である。
【００７７】
転動体の形状は問わないが、実施形態のようにすべての転動体を玉８とすれば、軌道面内の全方位に対して転がり抵抗が少ない軸受とすることができる点で好ましい。また、転動体の数は特に限定されず、前記第一位置及び第二位置の各局在位置１カ所当たり複数の転動体を設けてもよいし、本実施形態のように、各局在位置１カ所あたり１個の転動体としてもよい。各局在位置１カ所あたり１個の転動体が最低限必要である。
【００７８】
軸受１の軸方向側面に設けた内シールド１３や外シールド１４等のシールドは必ずしも必要ではないが、特に軸受１がサスペンション内蔵ホイールｈに用いられる場合には、車両の走行中に路面上の異物等が軸受１内に多く侵入してくるため、この侵入を防止すべくシールドを設けるのが好ましい。なお、軸受１において、前述の標準状態における部材相互の相対的位置関係を保持するためには、予圧付加用ねじ等により内外部材間に予圧を与えて、転動体とレース間の滑りを抑えるようにしておくのがよい。
【００７９】
本発明の軸受は、外側部材又は内側部材が円形（円環状）のものに限定されず、例えば多角形であってもよい。多角形の場合、本願にいう径方向及び周方向とは、この多角形の外接円における径方向及び周方向を意味するものとする。ただし、サスペンション内蔵ホイールｈにおいて、外側ホイール部材ｈ２の内周面ｈ１１及び内側ホイール部材ｈ４の外周面ｈ１２は通常円筒状であるので、このホイールｈに取り付けることのできる軸受の外側部材又は内側部材は、円形（円環状）のものが好ましい。
【００８０】
前記の実施形態の軸受では、全ての玉８の中心が同一平面上に配置されている単列の軸受としたが、本発明はこのような単列構造に限定されないことは言うまでもない。即ち、転動体のそれぞれの所定部は同一平面上に存在していればよく、その限りにおいて転動体相互間で軸方向位置がずれていても良い。従来の複列構造では、転動体の各列の軸方向隙間に少なくともレースが存在する必要があるので、軸受の軸方向厚みが大きくなっていた。
【００８１】
本発明のホイールｈでは、前記の実施形態の如く、外側ホイール部材ｈ２の周方向に等間隔なＰカ所（Ｐは２以上の整数）の外側連結位置と、前記内側ホイール部材ｈ４の周方向に等間隔なＰカ所（Ｐは２以上の整数）の内側連結位置との位相を３６０／（２Ｐ）度相違させ、周方向に隣り合う外側連結位置と内側連結位置とを圧縮コイルスプリングｈ５等の弾性部材で連結することにより、２Ｐ個の圧縮コイルスプリングｈ５を同一の円周に略沿って周方向に等間隔で配置した構成としてもよい。この場合更に、かかる構成をホイールの表側と裏側のそれぞれに設け、この表側と裏側とで位相が３６０／（２Ｐ）度相違している構成としてもよい。前述の実施形態におけるサスペンション内蔵ホイールｈではＰを３としたが、Ｐは２以上の整数であればよい。Ｐが小であると、周方向の不均一性が過大となる。一方、Ｐが大であると、周方向の均一性は高まるが、個々の弾性部材が小型化し、サスペンションとしてのストロークが小さくなる。したがって、Ｐは３以上６以下がより好ましい。
【００８２】
本発明のサスペンション内蔵ホイールｈは、車両におけるサスペンションの全てをホイール内に収容しうるものであるが、サスペンション内蔵ホイールｈと、ホイール外のサスペンションとを兼用するものであってもよい。この場合は、ホイール外のサスペンションが無い場合と比べて、サスペンションの設置空間が減少する効果は少ない。ただし、例えば、ホイール外のサスペンションには比較的振幅の大きい振動を吸収させる一方、サスペンション内蔵ホイールには比較的振幅の小さい高周波の振動を吸収させることにより、全体として広汎な領域の振動を吸収しうるという効果を得ることも可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、複列構造の軸受と比較して軸受幅を小さくし且つ両方向のアキシャル荷重及びモーメント荷重が支持でき、サスペンション内蔵ホイールに取り付けることができる偏心スラスト軸受を提供できる。また、この軸受が装着されて軸方向荷重が支持でき、サスペンションの設置スペースを減らすことのできるサスペンション内蔵ホイールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるサスペンション内蔵ホイールの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるサスペンション内蔵ホイールの側面図である。
【図３】図１のサスペンション内蔵ホイールに取り付けられている偏心スラスト軸受の構成を示す分解斜視図である。
【図４】図１のサスペンション内蔵ホイールに取り付けられている偏心スラスト軸受の、軸方向断面の断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面位置から第二保持器ガイドを除いて軸受内部をみた要部正面図である。
【図６】図１のサスペンション内蔵ホイールに取り付けられている偏心スラスト軸受の、図３のＢ−Ｂ位置の断面における断面図である
【符号の説明】
ｈ サスペンション内蔵ホイール
ｈ１ リム部
ｈ２ 外側ホイール部材
ｈ３ ディスク部
ｈ４ 内側ホイール部材
ｈ５ 圧縮コイルスプリング
ｈ６ ダンパー
ｈ１５ 緩衝材
１ 偏心スラスト軸受
２ 第一の外側ケース
２ａ 外周円環状部
２ｂ 内向き舌片部
３ 第二の外側ケース
３ａ 外周円環状部
３ｂ 内向き舌片部
４ 第一の内側ケース
４ａ 内周円環状部
４ｂ 外向き舌片部
５ 第二の内側ケース
５ａ 内周円環状部
５ｂ 外向き舌片部
６ 外レース
７ 内レース
８ 玉
１０ 保持器
１１ 第一保持器ガイド
１２ 第二保持器ガイド
２１ 第一位置
２２ 第二位置
Ｌ 外側ケースと内側ケースとの隙間距離
Ｒ 保持器と保持器ガイドとの間の隙間距離

Claims (12)

1. タイヤが装着されるリム部を含む外側ホイール部材と、車輪軸と連結するディスク部を含む内側ホイール部材と、これらホイール部材間に介装された弾性部材と、を備えるサスペンション内蔵ホイールに取り付けられ、これらのホイール部材間に作用する軸方向荷重を支持しつつ当該ホイール部材間での偏心相対移動を可能とする偏心スラスト軸受であって、
   第一の外側部材及びその径方向内側に位置する第一の内側部材が設けられるとともに、これらに対向して第二の外側部材及びその径方向内側に位置する第二の内側部材が設けられ、
   周方向に沿った３カ所以上に局在する第一位置において対向した前記第一の外側部材と前記第二の内側部材とで、前記第一位置に配置された転動体を挟持するとともに、周方向に沿った３カ所以上に局在し前記第一位置とは位相が異なる第二位置において対向した前記第二の外側部材と前記第一の内側部材とで、前記第二位置に配置された転動体を挟持し、
   前記第一の外側部材と前記第一の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、且つ前記第二の外側部材と前記第二の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、
   前記第一の外側部材と前記第二の外側部材とが一体的に接合されるとともに、前記第一の内側部材と前記第二の内側部材とが一体的に接合されており、
   前記転動体のそれぞれの所定部は同一平面上に存在することを特徴とする偏心スラスト軸受。
2. 全ての前記転動体の中心は同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の偏心スラスト軸受。
3. 前記第一の外側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取り付けられた第一の外側ケースから成り、
   前記第二の外側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取り付けられた第二の外側ケースから成り、
   前記第一の内側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取り付けられた第一の内側ケースから成り、
   前記第二の内側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取り付けられた第二の内側ケースから成るとともに、
   前記転動体は前記外レースと前記内レースの間に挟持されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の偏心スラスト軸受。
4. 前記隙間により生ずる外側部材と内側部材との相対移動可能範囲が、転動体の移動可能範囲に略対応していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の偏心スラスト軸受。
5. 前記第一位置及び第二位置はそれぞれＮカ所（Ｎは３以上の整数）に等配されており、
   前記第一及び第二の外側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の外周を成す外周円環状部と、この外周円環状部から径方向内側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の内向き舌片部とを有するものであり、
   前記第一及び第二の内側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の内周を成す内周円環状部と、この内周円環状部から径方向外側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の外向き舌片部とを有するものであり、
   前記全ての外向き舌片部には前記内レースが同一円周上で取り付けられ、前記全ての内向き舌片部には前記外レースが同一円周上で取り付けられるとともに、前記内レース及び前記外レースは全て同一形状の円板状部材であり、
   前記第一位置と第二位置は、同一円周上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に局在していること特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の偏心スラスト軸受。
6. 前記各レースの周囲を包囲する第一保持器ガイドを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の偏心スラスト軸受。
7. 全ての前記転動体間の相対的位置関係を維持する単一の第二保持器ガイドを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の偏心スラスト軸受。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の偏心スラスト軸受を備え、前記外側ホイール部材と前記内側ホイール部材との間に弾性部材が介装されており、
   この軸受の前記外側部材に前記外側ホイール部材が固定されるとともに、軸受の前記内側部材に前記内側ホイール部材が固定されていることを特徴とするサスペンション内蔵ホイール。
9. 前記外側ホイール部材と前記内側ホイール部材との間にダンパーが介装されていることを特徴とする請求項８に記載のサスペンション内蔵ホイール。
10. 前記外側ホイール部材の周方向に等間隔なＰカ所（Ｐは２以上の整数）の外側連結位置と、前記内側ホイール部材の周方向に等間隔なＰカ所（Ｐは２以上の整数）の内側連結位置との位相を３６０／（２Ｐ）度相違させ、周方向に隣り合う外側連結位置と内側連結位置とを弾性部材で連結することにより、２Ｐ個の弾性部材を同一の円周に略沿って周方向に等間隔で配置したことを特徴とする請求項８又は９のいずれかに記載のサスペンション内蔵ホイール。
11. ホイールの表側と裏側のそれぞれに請求項１０に記載の構成を有し、この構成の位相が、表側と裏側とで３６０／（２Ｐ）度相違していることを特徴とするサスペンション内蔵ホイール。
12. 前記外側ホイール部材と前記内側ホイール部材とが直接接触することを防止する緩衝材が設置されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載のサスペンション内蔵ホイール。

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