JP7383909B2 - アンギュラ玉軸受及び車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンギュラ玉軸受及び車輪用軸受装置に関する。

自動車の生産台数は、今後も増加することが予想されており、また、これまでよりも更に、消費燃料の低減が求められる。自動車には、車輪を支持するために車輪用軸受装置（ハブユニット）が用いられる。車輪用軸受装置においても、消費燃料の低減のために、低トルク化の取り組み、つまり、回転抵抗を低減する取り組みが行われている。

車輪用軸受装置は、車体側に固定される外輪と、車輪を取り付けるフランジ部を有する内軸部材と、これら外輪と内軸部材との間に配置される複数の玉と、玉を収容するポケットを有する保持器とを備える。玉は外輪及び内軸部材に対して接触角を有して接触している。つまり、車輪用軸受装置はアンギュラ玉軸受を有して構成されている。玉と外輪及び内輪との間は、グリースによって潤滑される。特許文献１に、車輪用軸受装置が開示されている。

特開２０１４－３１１３６号公報

従来、保持器は玉を保持すると共に、保持器の位置決めは玉によって行われる。つまり、車輪用軸受が回転すると、複数の玉は保持器と共に周方向に並んで回転し、保持器はその複数の玉によってガイドされる。このような保持器は「玉案内の保持器」と称される。

車輪用軸受装置が回転し、玉が外輪及び内輪の軌道面に沿って回転（公転）すると、玉は保持器のポケット内で回転（自転）する。これにより、玉とポケットとの間に介在するグリースは、せん断される。玉案内の保持器の場合、ポケットは、玉よりも僅かに径の大きい球面に沿った形状を有することから、ポケットと玉との間の隙間は全体的に小さい。このため、玉とポケットとの間において、グリースが広い範囲でせん断され、そのせん断による抵抗が大きくなる。この抵抗は、車輪用軸受装置の回転抵抗となり、その回転抵抗は自動車の燃料消費に影響を及ぼす。また、グリースのせん断は、グリースの寿命低下の原因ともなる。なお、前記のようなグリースのせん断に起因する課題は、車輪用軸受装置のみならず、他の回転装置が有する転がり軸受においても生じる。

そこで、本開示は、軸受における回転抵抗を低減することを目的とする。

本開示のアンギュラ玉軸受は、外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に配置される複数の玉と、前記複数の玉を保持する保持器と、を備え、軸受中心線に直交し前記玉の中心を通る仮想平面に対して、前記玉と前記外方部材との接触点と前記玉と前記内方部材との接触点とを通過する仮想直線が、傾斜するアンギュラ玉軸受であって、
前記保持器は、前記玉の軸方向一方に位置する環状部と、当該環状部から軸方向他方に延びて設けられている複数の柱部と、を有し、前記環状部の軸方向他方であって周方向に隣り合う一対の前記柱部の間が、前記玉を収容するためのポケットであり、
前記ポケットは、前記保持器が軸方向他方に変位すると、前記仮想直線に直交する前記玉の回転中心線上の点で、当該玉と点接触する接触面部と、前記接触面部の隣りに設けられていると共に、前記保持器が軸方向他方に変位しても、前記玉と接触不能である非接触面部と、を有する。

前記アンギュラ玉軸受によれば、保持器が軸方向他方に変位する場合、ポケットの接触面部と玉とが点接触するため、ポケットと玉との接触面積はゼロに近づく。つまり、ポケットと玉との間においてグリースがせん断される面の面積（以下、「せん断面積」と称する。）が可及的に小さくなる。したがって、グリースのせん断抵抗を低減することが可能となる。しかも、玉は、回転中心線上の点でポケットの接触面部に点接触する。その点接触する位置では、ポケットと玉との相対速度（摺動速度）はゼロに近づく。このため、当該位置でのグリースのせん断抵抗を更に低減することが可能となる。そして、ポケットにおいて、接触面部の隣りに設けられている非接触面部では、玉と接触不能であり、非接触面部と玉との間に広いクリアランスが生じる。この広いクリアランスにより、非接触面部と玉との間においてグリースはせん断され難く、回転抵抗が低減される。

また、好ましくは、前記接触面部と前記玉との間の接触位置における軸方向のクリアランスは、前記玉と前記非接触面部との間に形成される軸方向のクリアランスの最小値よりも小さい。
この構成により、保持器が軸方向他方に変位した場合に、非接触面部が玉に接触する前に接触面部が玉に点接触し、玉と非接触面部とは接触しない。

また、好ましくは、前記保持器は、前記外方部材又は前記内方部材の一部である軌道輪接触面に径方向から接触可能であって、当該接触によって当該保持器を径方向について位置決めするガイド部を有する。

この構成により、保持器が径方向について変位すると、ガイド部が軌道輪接触面と接触し、保持器は外方部材又は内方部材によって位置決めされる。このような保持器は「軌道輪案内の保持器」と称される。
これに対して、玉に接触して位置決めされる保持器は「玉案内の保持器」と称される。この場合、保持器のポケットに対する玉の回転速度は高くなり、両者間の相対速度（摺動速度）は高く、グリースがせん断されやすい。
しかし、本開示の軌道輪案内の保持器の場合、保持器は外方部材又は内方部材に接触して位置決めされる。外方部材又は内方部材と保持器との相対速度差は、ポケットと玉との相対速度差よりも小さい。このため、軌道輪案内の保持器の場合、玉案内の保持器と比較して、グリースがせん断され難い。つまり、前記ガイド部によれば、グリースのせん断による回転抵抗を低減することが可能となる。

更に、保持器が軌道輪案内とされるために、好ましくは、前記軌道輪接触面と前記ガイド部との間の接触位置における径方向のクリアランスは、前記玉と前記ポケットとの間に形成される径方向のクリアランスの最小値よりも小さい。
この構成により、保持器が径方向に変位した場合に、ポケットが玉に接触する前にガイド部が軌道輪接触面に接触し、ポケットは玉に接触しない。

また、好ましくは、前記保持器は、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられる前の状態で、当該ポケットに収容している当該玉と接触することで当該玉が当該ポケットから径方向へ脱落するのを防止する径方向抜け止め部を、径方向の内側及び外側それぞれに有し、
前記保持器が、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられた状態で、前記ガイド部と前記軌道輪接触面との間の接触位置における径方向のクリアランスは、前記径方向抜け止め部と前記玉との間の径方向のクリアランスよりも小さいことで、当該径方向抜け止め部と当該玉とは非接触となる。

この構成によれば、保持器が、玉をポケットに収容した状態でかつ外方部材と内方部材との間に取り付けられる前の状態で、径方向抜け止め部が玉に接触することでポケットから玉が径方向に脱落するのを防止することができる。
これに対して、保持器が、玉をポケットに収容した状態でかつ外方部材と内方部材との間に取り付けられた状態では、保持器が径方向に変位した場合に、径方向抜け止め部が玉に接触する前に、ガイド部が軌道輪接触面に接触し、径方向抜け止め部と玉とは接触しない。
すなわち、ポケットに玉を収容して構成された保持器のユニットを、外方部材と内方部材との間に取り付けて組み立てた後は、径方向抜け止め部は玉に接触しないので、前記のとおり、保持器は軌道輪案内とされる。

また、好ましくは、前記保持器が軸方向一方に変位すると、前記ガイド部が前記軌道輪接触面に軸方向から接触することで当該変位が規制され、前記保持器が軸方向他方に変位すると、前記接触面部が前記玉と点接触することで当該変位が規制される。
この構成によれば、軸方向一方に変位する保持器の位置決めは、軌道輪接触面に接触するガイド部によって行われる。ガイド部（保持器）と軌道輪接触面（外方部材又は内方部材）との相対速度差は、前記のとおり小さいので、グリースはせん断され難い。そして、軸方向他方に変位する保持器の位置決めは、接触面部によって行われる。接触面部は玉と接触するが、その接触態様は、前記のとおり点接触であるため、グリースのせん断面積は小さく、また、接触面部と玉との相対速度（摺動速度）はゼロに近づくことから、グリースのせん断抵抗は低減される。

また、好ましくは、前記軌道輪接触面と前記ガイド部との間の接触位置における軸方向のクリアランスは、前記玉と前記ポケットとの間に形成される軸方向のクリアランスの最小値よりも小さく、前記接触面部と前記玉との間の接触位置における軸方向のクリアランスは、前記ポケットの前記接触面部以外の面と前記玉との間に形成される軸方向のクリアランスの最小値よりも小さい。
この構成によれば、保持器が軸方向一方に変位した場合に、保持器のガイド部が軌道輪接触面に接触し、保持器（ポケット）は玉に接触しない。保持器が軸方向他方に変位した場合に、接触面部が玉に点接触し、接触面部以外の面と玉とは接触しない。

また、好ましくは、前記保持器は、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられる前の状態で、当該ポケットに収容している当該玉と接触することで当該玉が当該ポケットから軸方向他方へ脱落するのを防止する軸方向抜け止め部を、前記柱部の軸方向他方側に有し、
前記保持器が、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられた状態で、前記ガイド部と前記軌道輪接触面との間の接触位置における軸方向のクリアランスが、前記軸方向抜け止め部と前記玉との間の軸方向のクリアランスよりも小さいことで、当該軸方向抜け止め部と当該玉とは非接触となる。

この構成によれば、保持器が、玉をポケットに収容した状態でかつ外方部材と内方部材との間に取り付けられる前の状態で、軸方向抜け止め部が玉に接触することでポケットから玉が軸方向他方へ脱落するのを防止することができる。
これに対して、保持器が、玉をポケットに収容した状態でかつ外方部材と内方部材との間に取り付けられた状態では、保持器が軸方向一方に変位した場合に、軸方向抜け止め部が玉に接触する前に、ガイド部が軌道輪接触面に接触し、軸方向抜け止め部と玉とは接触しない。
すなわち、ポケットに玉を収容して構成された保持器のユニットを、外方部材と内方部材との間に取り付けて組み立てた後は、軸方向抜け止め部は玉に接触しないので、前記のとおり、保持器は軌道輪案内とされる。

また、本開示は、外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に配置される複数の玉と、前記複数の玉を保持する保持器とを備え、軸受中心線に直交し前記玉の中心を通る仮想平面に対して、前記玉と前記外方部材との接触点と前記玉と前記内方部材との接触点とを通過する仮想直線が、傾斜する車輪用軸受装置であって、
前記保持器は、前記玉の軸方向一方に位置する環状部と、当該環状部から軸方向他方に延びて設けられている複数の柱部と、を有し、前記環状部の軸方向他方であって周方向に隣り合う一対の前記柱部の間が、前記玉を収容するためのポケットであり、
前記ポケットは、前記保持器が軸方向他方に変位すると、前記仮想直線に直交する前記玉の回転中心線上の点で、当該玉と点接触する接触面部と、前記接触面部の隣りに設けられていると共に、前記保持器が軸方向他方に変位しても、前記玉と接触不能である非接触面部と、を有する。

前記車輪用軸受装置は、前記アンギュラ玉軸受と同様の構成を備えることから、グリースはせん断され難く、回転抵抗が低減される。

本開示によれば、アンギュラ玉軸受及び車輪用軸受装置において、回転抵抗が低減される。

車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。 玉及び保持器の斜視図である。 保持器の中心線を含み、玉の中心を通過する面における断面図である。 保持器の中心線を含み、柱部を通過する面における断面図である。 玉及び保持器を、軸方向から見た場合であって、玉の中心を含む面における断面図である。 玉及び保持器を、径方向から見た場合であって、玉の中心を含む面における断面図である。 玉を保持する保持器の一部を示す斜視図である。

〔車輪用軸受装置の全体構成について〕
図１は、車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。図１に示す車輪用軸受装置１０（以下、「軸受装置１０」とも称する。）は、車両（自動車）の車体に設けられている懸架装置（ナックル）に取り付けられ、車輪７を回転可能に支持する。軸受装置１０はハブユニットとも称される。軸受装置１０が車体側（懸架装置）に取り付けられた状態で、図１の左側が、車輪７側であり、車両アウタ側と称される。図１の右側が、車体中央側であり、車両インナ側と称される。

本開示の軸受装置１０では、軸受装置１０の中心線Ｃ０に沿った方向が「軸方向」と定義される。軸受装置１０の中心線Ｃ０を「軸受中心線Ｃ０」と称する。前記軸方向には、軸受中心線Ｃ０に平行な方向も含まれる。本開示の軸受装置１０では、車両アウタ側が軸方向一方側となり、車両インナ側が軸方向他方側となる。軸受中心線Ｃ０に直交する方向が「径方向」と定義される。軸受中心線Ｃ０を中心とする軸受装置１０の回転方向が「周方向」と定義される。

軸受装置１０は、外輪１２（外輪部材、又は外方部材ともいう。）と、内軸部材（内方部材ともいう。）１４と、外輪１２と内軸部材１４との間に設けられている複数の玉１６と、玉１６を保持する環状の保持器１８とを備える。

外輪１２は、円筒形状である外輪本体部２２と、外輪本体部２２から径方向外方に向かって延びて設けられている固定用のフランジ部２４とを有する。外輪本体部２２の内周の軸方向一方側及び他方側それぞれに、外側軌道面２６が形成されている。外側軌道面２６は、軸受中心線Ｃを含む断面において、玉１６よりも僅かに大きな半径を有する凹円弧面形状を有する。玉１６と外側軌道面２６とは点接触する。フランジ部２４が車体側部材である懸架装置（図示せず）に取り付けられる。これにより、外輪１２を含む軸受装置１０が車体に固定される。

内軸部材１４は、軸状のハブ軸３２（内軸）と、ハブ軸３２の軸方向他方側に固定されている内輪３４とを有する。ハブ軸３２は、外輪１２の径方向内方に設けられている軸本体部３６と、フランジ部３８とを有する。軸本体部３６は、軸方向に長い部分である。フランジ部３８は、軸本体部３６の軸方向一方側から径方向外方に向かって延びて設けられている。フランジ部３８に、ボルト穴３９が形成されている。このボルト穴３９に取り付けられるボルト８によって車輪７がフランジ部３８に固定される。内輪３４は、環状の部材であり、軸本体部３６の軸方向他方側の一部４０に外嵌して固定されている。

軸本体部３６の外周側に軸軌道面４２が形成されていて、内輪３４の外周面に内輪軌道面４４が形成されている。軸方向一方側の外側軌道面２６と軸軌道面４２との間に複数の玉１６が設けられている。軸方向他方側の外側軌道面２６と内輪軌道面４４との間に複数の玉１６が設けられている。軸軌道面４２及び内輪軌道面４４それぞれは、軸受中心線Ｃを含む断面において、玉１６よりも僅かに大きな半径を有する凹円弧面形状を有する。玉１６と軸軌道面４２とは点接触し、玉１６と内輪軌道面４４とは点接触する。

軸方向一方側に配置されている複数の玉１６の列に関して、各玉１６と外側軌道面２６との接触点を「Ｐ１」とし、その玉１６と軸軌道面４２との接触点を「Ｐ２」とし、これら接触点Ｐ１と接触点Ｐ２とを通過する仮想直線を「Ｌ１」とする。軸受中心線Ｃ０に直交し玉１６の中心ｃを通る仮想平面Ｋ１に対して、仮想直線Ｌ１は傾斜している。つまり、軸方向一方側において、玉１６は、外側軌道面２６及び軸軌道面４２に対して接触角を有して接触している。前記接触角は、仮想直線Ｌ１と仮想平面Ｋ１とが成す角度である。複数の玉１６と、外側軌道面２６を有する外輪１２と、軸軌道面４２を有する内軸部材１４とにより、アンギュラ玉軸受が構成されている。

軸方向他方側に配置されている複数の玉１６の列に関して、各玉１６と外側軌道面２６との接触点を「Ｐ３」とし、その玉１６と内輪軌道面４４との接触点を「Ｐ４」とし、これら接触点Ｐ３と接触点Ｐ４とを通過する仮想直線を「Ｌ２」とする。軸受中心線Ｃ０に直交し玉１６の中心ｃを通る仮想平面Ｋ２に対して、仮想直線Ｌ２は傾斜している。つまり、軸方向他方側において、玉１６は、外側軌道面２６及び内輪軌道面４４に対して接触角を有して接触している。前記接触角は、仮想直線Ｌ２と仮想平面Ｋ２とが成す角度である。複数の玉１６と、外側軌道面２６を有する外輪１２と、内輪軌道面４４を有する内輪３４を含む内軸部材１４とにより、アンギュラ玉軸受が構成されている。

軸方向一方側及び軸方向他方側の玉１６の列それぞれにおいて、複数の玉１６は保持器１８によって保持されている。以上より、外輪１２に対して内軸部材１４が軸受中心線Ｃ０を中心として回転する。軸方向一方側の保持器１８と軸方向他方側の保持器１８とは、軸方向について反対向きで取り付けられているが、構成は同じである。以下において、車両インナ側となる軸方向他方側の保持器１８及びその周囲の構成について説明する。

〔保持器１８について〕
図２は、玉１６及び保持器１８の斜視図である。図２は、説明のために、左側の玉１６が一つ、保持器１８から外された状態を示している。なお、玉１６を保持する保持器１８が外輪１２と内軸部材１４との間に設けられた状態では、保持器１８の中心線Ｃ１は、軸受中心線Ｃ０と一致する。図３は、保持器１８の中心線Ｃ１を含み、玉１６の中心ｃを通過する面における断面図である。なお、図３では、玉１６は断面として示されていない。

保持器１８は、円環状である環状部５１と、複数の柱部５２とを有する。環状部５１は、複数の玉１６の軸方向一方に位置する。各柱部５２は、環状部５１から軸方向他方に延びて設けられている。複数の柱部５２は周方向について等間隔で配置されている。環状部５１の軸方向他方であって周方向に隣り合う一対の柱部５２，５２の間が、玉１６を収容するためのポケット５３である。各柱部５２は、外側軌道面２６に接触可能であるガイド部５６を有する。ガイド部５６は、玉１６に対する保持器１８の位置決めを行う機能を有する。その機能については後に説明する。

前記のとおり、玉１６は、外輪１２及び内輪３４それぞれに点接触していて（図３参照）、外輪１２及び内輪３４に対して軸方向及び径方向に移動不能である。玉１６とポケット５３との間には全体として隙間が形成されていることから、保持器１８は玉１６に対して軸方向及び径方向に変位可能である。

軸受装置１０（内軸部材１４）が回転すると、玉１６は外輪１２及び内軸部材１４に沿って回転（公転）すると共に、玉１６はポケット５３内で回転中心線Ｌ３周りに回転（自転）する。回転中心線Ｌ３は、玉１６と外側軌道面２６との接触点Ｐ３と、玉１６と内輪軌道面４４との接触点Ｐ４とを通過する仮想直線Ｌ２に直交する。

〔ポケット５３について〕
図２及び図３に示すように、ポケット５３は、（第一の）接触面部５４と（第一の）非接触面部５５とを有する。接触面部５４は、保持器１８が軸方向他方に変位すると、玉１６の回転中心線Ｌ３上の点Ｑで、玉１６と点接触する。本開示の接触面部５４は、回転中心線Ｌ３に直交する平面により構成されている。非接触面部５５は、接触面部５４の隣りでありかつその周りに設けられている。本開示の非接触面部５５は、玉１６の径よりも大きな球面に沿った形状を有する。

非接触面部５５を構成する前記球面の中心が「ポケット５３の中心」と定義される。玉１６の中心ｃとポケット５３の中心とが一致した状態で、ポケット５３と玉１６との間に全体として隙間が形成される。このため、保持器１８は玉１６に対して軸方向及び径方向に変位可能となる。ただし、後に説明するが、その変位は、接触面部５４及び保持器１８のガイド部５６によって制限される。玉１６の中心ｃとポケット５３の中心とが一致した状態で、接触面部５４と玉１６との間に生じる隙間（点Ｑにおける隙間）は、非接触面部５５と玉１６との間に生じる隙間よりも小さい。その隙間について更に説明する。

本開示において、ポケット５３の中心と、玉１６の中心ｃとが一致した状態を、中心一致状態と称する。図３に示すように、中心一致状態で、接触面部５４と玉１６との間の接触位置（点Ｑ）における軸方向のクリアランスＥ１は、玉１６と非接触面部５５との間に形成される軸方向のクリアランスＥ２の最小値よりも小さい（Ｅ１＜Ｅ２ｍｉｎ）。このため、保持器１８が軸方向他方に変位した場合に、非接触面部５５が玉１６に接触する前に接触面部５４が玉１６に点接触し、玉１６と非接触面部５５とは接触しない。つまり、非接触面部５５は、保持器１８が軸方向他方に変位しても、玉１６と接触不能である。

〔ガイド部５６について〕
保持器１８の柱部５２が有するガイド部５６について説明する。図４は、保持器１８の中心線Ｃ１を含み、柱部５２を通過する面における断面図である。図５は、玉１６及び保持器１８を、軸方向から見た場合であって、玉１６の中心ｃを含む面における断面図である。つまり、図５は、図３に示す前記仮想平面Ｋ２における断面図である。図６は、玉１６及び保持器１８を、径方向から見た場合であって、玉１６の中心ｃを含む面における断面図である。

図４に示すように、本開示の柱部５２は、環状部５１から軸方向に延びて設けられていると共に、外輪１２側（径方向外方）に向かって延びて設けられている。柱部５２の径方向外側の部分が、外輪１２に接触可能となるガイド部５６である。ガイド部５６は、外輪１２の一部である外側軌道面２６（軌道輪接触面）に径方向から接触可能である。ガイド部５６と外側軌道面２６とは点接触するように、ガイド部５６の形状は設定されている。保持器１８が径方向外方に変位すると、ガイド部５６は、外側軌道面２６に対して径方向から接触する。これにより、保持器１８は外輪１２によって径方向について位置決めされる。このような本開示の保持器１８は「軌道輪案内の保持器」と称される。

なお、本開示では、ガイド部５６は、外側軌道面２６に接触する場合について説明したが、内輪軌道面４４に接触する構成であってもよい。以上より、ガイド部５６は、外輪１２又は内輪３４の一部である軌道輪接触面（外側軌道面２６又は内輪軌道面４４）に径方向から接触可能であって、その接触によって保持器１８が径方向について位置決めされる。

保持器１８が、前記のとおり軌道輪案内とされるために、次のように構成されている。すなわち、前記中心一致状態において、外側軌道面２６とガイド部５６との間に形成される接触位置における径方向のクリアランスＥ３は（図４参照）、玉１６とポケット５３（図５参照）との間に形成される径方向のクリアランスＥ４の最小値よりも小さい（Ｅ３＜Ｅ４ｍｉｎ）。この構成により、保持器１８が径方向外方に変位した場合に、ポケット５３が玉１６に接触する前にガイド部５６が外側軌道面２６に接触し、ポケット５３は玉１６に接触しない。

前記のとおり、ガイド部５６は、保持器１８の径方向についての位置決めを行う機能を有する。本開示のガイド部５６は、次に説明するように、保持器１８の軸方向についての位置決めを行う機能も有する。すなわち、図４において、保持器１８が軸方向一方に変位すると、ガイド部５６は外側軌道面２６に軸方向から接触することで、保持器１８の軸方向一方の変位が規制される。ガイド部５６と外側軌道面２６とは点接触するように、ガイド部５６の形状は設定されている。

前記のように、保持器１８が軸方向一方に変位した場合に、ガイド部５６が外側軌道面２６に接触し、ポケット５３は玉１６に接触しないようにするために、次のように構成されている。すなわち、外側軌道面２６とガイド部５６との間の接触位置における軸方向のクリアランスＥ５（図４参照）は、玉１６とポケット５３（図６参照）との間に形成される軸方向のクリアランスＥ６の最小値よりも小さい（Ｅ５＜Ｅ６ｍｉｎ）。

反対に、保持器１８が軸方向他方に変位すると、図３において、ポケット５３の接触面部５４が玉１６と点接触することで、保持器１８の軸方向他方の変位が規制される。保持器１８が軸方向他方に変位した場合に、接触面部５４が玉１６に点接触し、ポケット５３の接触面部５４以外の面（例えば、非接触面部５５）と玉１６とが接触しないようにするために、次のように構成されている。すなわち、図３において、接触面部５４と玉１６との間の接触位置における軸方向のクリアランスＥ１は、ポケット５３の接触面部５４以外の面（非接触面部５５）と玉１６との間に形成される軸方向のクリアランスＥ７の最小値よりも小さい（Ｅ１＜Ｅ７ｍｉｎ）。

〔本開示の軸受装置１０について〕
以上のように、本開示の軸受装置１０は、図１に示すように、玉１６が接触角を有して外輪１２及び内軸部材１４に接触するアンギュラ玉軸受を、軸方向一方側及び軸方向他方側それぞれに有して構成されている。軸方向一方側及び軸方向他方側それぞれの保持器１８において（図２及び図３参照）、各ポケット５３は、接触面部５４と、非接触面部５５とを有する。図３において、保持器１８が軸方向他方に変位すると、接触面部５４は、玉１６の回転中心線Ｌ３上の点Ｑで、玉１６と点接触する。非接触面部５５は、接触面部５４の隣りに設けられている面であり、保持器１８が軸方向他方に変位しても、玉１６と接触不能である。

この軸受装置１０によれば、図３に示すアンギュラ玉軸受を構成する部分において、保持器１８が軸方向他方に変位する場合、接触面部５４と玉１６とが点接触する。このため、ポケット５３と玉１６との接触面積はゼロに近づく。つまり、ポケット５３と玉１６との間においてグリースがせん断される面の面積（グリースのせん断面積）が可及的に小さくなる。したがって、グリースのせん断抵抗を低減することが可能となる。

しかも、玉１６は、回転中心線Ｌ３上の点Ｑでポケット５３の接触面部５４に点接触する。その点接触する位置では、ポケット５３と玉１６との相対速度（摺動速度）はゼロに近づく。このため、玉１６とポケット５３とが接触する点Ｑでのグリースのせん断抵抗を更に低減することが可能となる。

そして、ポケット５３において、接触面部５４の隣りに設けられている非接触面部５５では、玉１６と接触不能であり、これにより、非接触面部５５と玉１６との間に広いクリアランス（Ｅ２）が生じる。この広いクリアランス（Ｅ２）により、非接触面部５５と玉１６との間においてグリースはせん断され難く、回転抵抗が低減される。

また、本開示の軸受装置１０では、保持器１８がガイド部５６を有する（図４参照）。ガイド部５６は、外輪１２の一部である外側軌道面２６に径方向から接触可能であって、その接触によって保持器１８を径方向について位置決めすることができる。つまり、本開示の軸受装置１０では、保持器１８は「軌道輪案内の保持器」である。

ここで、図示しないが、玉に接触して径方向について位置決めされる保持器は「玉案内の保持器」と称される。玉案内の保持器の場合、保持器のポケットに対する玉の回転速度は高くなり、両者間の相対速度（摺動速度）は高く、グリースがせん断されやすい。

しかし、本開示のように、軌道輪案内の保持器１８の場合、その保持器１８は外輪１２に接触して位置決めされる。外輪１２と保持器１８との相対速度差は、ポケット５３と玉１６の相対速度差（ポケット５３に対する玉１６の回転速度）よりも小さい。このため、軌道輪案内の保持器１８では、前記玉案内の保持器と比較して、グリースがせん断され難い。つまり、本開示のガイド部５６によれば、グリースのせん断による回転抵抗を低減することが可能となる。

ガイド部５６は、前記のとおり、保持器１８の径方向の位置決めのために機能する他に、軸方向の位置決めのためにも機能する。すなわち、保持器１８が軸方向一方に変位すると、ガイド部５６が外側軌道面２６に軸方向から接触することで、その変位が規制される。なお、本開示では、保持器１８が軸方向他方に変位すると、接触面部５４が玉１６と点接触することで、その変位が規制される。

以上のように、軸方向一方に変位する保持器１８の位置決めは、外側軌道面２６に接触するガイド部５６によって行われる。ガイド部５６（保持器１８）と外輪１２との相対速度差は、前記のとおり小さいので、グリースはせん断され難い。そして、軸方向他方に変位する保持器１８の位置決めは、接触面部５４（図３参照）によって行われる。接触面部５４は玉１６と接触するが、その接触態様は点接触である。このため、グリースのせん断面積は小さくなる。また、玉１６の回転中心線Ｌ３上の点Ｑで、接触面部５４と玉１６とは点接触する。点Ｑでは、接触面部５４と玉１６との相対速度（摺動速度）はゼロに近づくことから、グリースのせん断抵抗は低減される。

〔ポケット５３の形状について〕
ポケット５３の形状について更に説明する。図７は、玉１６を保持する保持器１８の一部を示す斜視図である。図７では、ポケット５３の形状を説明するために、玉１６が一つ外された状態にある。各柱部５２は、ポケット５３に含まれる周方向に向く側面５９に、第二の接触面部５７と、第二の接触面部５７の隣りに設けられている非接触面部とを有する。

本開示では、第二の接触面部５７の径方向外側の隣りに、第二の非接触面部５８が設けられていて、第二の接触面部５７の径方向内側の隣りに、第一の非接触面部５５が設けられている。第二の接触面部５７は、平面により構成されている。第二の接触面部５７は、玉１６と点接触可能な面である。第二の非接触面部５８は、玉１６と接触不能な面である。前記のとおり、第一の非接触面部５５も、玉１６と接触不能となる面である。

前記のとおり、第二の接触面部５７は、玉１６と点接触可能な面であるのに対して、第二の非接触面部５８は、玉１６と接触不能な面である。この構成を得るために、次のように各部の形状は設定されている。すなわち、前記中心線一致状態において、第二の接触面部５７と玉１６との間の接触位置における周方向のクリアランスＥ９は、ポケット５３の内の第二の接触面部５７以外の面（第一の非接触面部５５及び第二の非接触面部５８）と玉１６との間に形成される周方向のクリアランス（Ｅ１０及びＥ１１）の最小値よりも小さく設定されている。

軸受装置１０（内軸部材１４）が回転すると、玉１６は、周方向に進んで柱部５２に接触する。この際、その玉１６は柱部５２の第二の接触面部５７に点接触し、非接触面部５５，５８には非接触となる。軸受装置１０が回転すると、各ポケット５３の周方向に向く側面５９に玉１６が接触するが、側面５９の内の第二の接触面部５７に玉１６が接触する。玉１６が第二の接触面部５７に接触する態様は、点接触である。このため、その接触位置における、グリースのせん断面積を可及的に小さくすることができる。

〔保持器１８が有する玉１６の脱落防止の機能について〕
図１に示す軸受装置１０は、次のようにして組み立てられる。まず、単体の保持器１８の各ポケット５３に玉１６を収容し、保持器１８のユニット１９（図２参照）を得る。保持器１８のユニット１９は、二つ組み立てられる。外輪１２に対して、その軸方向一方側から、一つのユニット１９を軸本体部３６と共に取り付ける。これら外輪１２及び軸本体部３６に対して、外輪１２の軸方向他方側から、別のユニット１９を内輪３４と共に取り付ける。軸本体部３６の端部３６ａを塑性変形させることで、内輪３４が軸本体部３６に固定される。以上のようにして軸受装置１０は組み立てられる。

図２に示すユニット１９の状態で、ポケット５３から玉１６が脱落しないように、保持器１８は、玉１６の脱落を防止する部分を有する。つまり、保持器１８は、ポケット５３に収容した玉１６が軸方向他方に脱落するのを防止する軸方向抜け止め部６１を有する。軸方向抜け止め部６１は、柱部５２の軸方向他方側の端部に設けられている。ポケット５３に収容されている玉１６の直径よりも、そのポケット５３の周方向両側にある軸方向抜け止め部６１，６１の間隔Ｇ１は小さい。このため、ポケット５３から玉１６は、軸方向に脱落しない。

更に、保持器１８は、ポケット５３に収容した玉１６が径方向外方に脱落するのを防止する外側の径方向抜け止め部６２（図５参照）、及び、当該玉１６が径方向内方に脱落するのを防止する内側の径方向抜け止め部６３（図５参照）を有する。外側の径方向抜け止め部６２は、柱部５２の径方向外側の端部に設けられている。内側の径方向抜け止め部６３は、柱部５２の径方向内側の端部に設けられている。

一つのポケット５３に収容されている玉１６の直径よりも、そのポケット５３の周方向両側にある外側の径方向抜け止め部６２，６２の間隔Ｇ２は小さい。このため、ポケット５３から玉１６は、径方向外方に脱落しない。また、一つのポケット５３に収容されている玉１６の直径よりも、そのポケット５３の周方向両側にある内側の径方向抜け止め部６３，６３の間隔Ｇ３は小さい。このため、ポケット５３から玉１６は、径方向内方に脱落しない。なお、玉１６をポケット５３に収容するためには、本開示の場合、玉１６を保持器１８の外周側からポケット５３へ押し入れ、その際、外側の径方向抜け止め部６３，６３を弾性変形させる。

以上のように（図２参照）保持器１８は、軸方向抜け止め部６１を有する。軸方向抜け止め部６１は、玉１６をポケット５３に収容した状態で、かつ、外輪１２と内輪３４（軸本体部３６）との間に取り付けられる前の状態で、ポケット５３に収容している玉１６と接触することで玉１６がポケット５３から軸方向他方へ脱落するのを防止する。

なお、以下において、玉１６をポケット５３に収容した状態で、かつ、保持器１８が外輪１２と内輪３４（軸本体部３６）との間に取り付けられる前の状態（図２に示す状態）を、「取り付け前ユニット状態」と称する。これに対して、玉１６をポケット５３に収容した状態で、かつ、保持器１８が外輪１２と内輪３４（軸本体部３６）との間に取り付けられた状態（図１に示す状態）を、「取り付け後組み立て状態」と称する。

図２に示す取り付け前ユニット状態では、保持器１８からの玉１６の脱落の防止のために、軸方向抜け止め部６１，６１に玉１６が接触可能である。これに対して、取り付け後組み立て状態では、軸方向抜け止め部６１，６１と玉１６とは非接触となるように構成されている。この構成とするために、前記中心一致状態において、ガイド部５６と外側軌道面２６との間の接触位置における軸方向のクリアランスＥ５（図４参照）が、軸方向抜け止め部６１と玉１６との間の軸方向のクリアランス（Ｅ６、図６参照）の最小値よりも小さくなる（Ｅ５＜Ｅ６ｍｉｎ）ように設定されている。

以上より、取り付け後組み立て状態では、保持器１８が軸方向一方に変位した場合に、軸方向抜け止め部６１，６１が玉１６に接触する前に、ガイド部５６が外側軌道面２６に接触し、軸方向抜け止め部６１，６１と玉１６とは接触しない。よって、取り付け後組み立て状態では、「玉案内の保持器」ではなく、前記のとおり、「軌道輪案内の保持器１８」とされる。

更に、保持器１８は、図５に示すように、径方向について外側の径方向抜け止め部６２を有し、更に、径方向について内側の径方向抜け止め部６３を有する。外側の径方向抜け止め部６２は、取り付け前ユニット状態で、ポケット５３に収容している玉１６と接触することで玉１６がポケット５３から径方向の外方へ脱落するのを防止する。内側の径方向抜け止め部６３は、取り付け前ユニット状態で、ポケット５３に収容している玉１６と接触することで玉１６がポケット５３から径方向の内方へ脱落するのを防止する。

前記のように、取り付け前ユニット状態では、玉１６の脱落の防止のために、外側の径方向抜け止め部６２，６２に玉１６が接触可能であり、また、内側の径方向抜け止め部６３，６３に玉１６が接触可能である。これに対して、取り付け後組み立て状態では、外側の径方向抜け止め部６２，６２と玉１６とは非接触となり、また、内側の径方向抜け止め部６３，６３と玉１６とは非接触となるように構成されている。

この構成とするために、前記中心一致状態において、ガイド部５６と外側軌道面２６との間の接触位置における径方向のクリアランスＥ３（図４参照）が、外側の径方向抜け止め部６２，６２と玉１６との間の径方向のクリアランスＥ８（図５参照）の最小値よりも小さくなる（Ｅ３＜Ｅ８ｍｉｎ）ように設定されている。また、前記中心一致状態において、ガイド部５６と外側軌道面２６との間の接触位置における径方向のクリアランスＥ３（図４参照）が、内側の径方向抜け止め部６３，６３と玉１６との間の径方向のクリアランスＥ４（図５参照）の最小値よりも小さくなる（Ｅ３＜Ｅ４ｍｉｎ）ように設定されている。

以上より、取り付け後組み立て状態では、保持器１８が径方向外方（内方）に変位した場合に、径方向抜け止め部６２，６２（６３，６３）が玉１６に接触する前に、ガイド部５６が外側軌道面２６に接触し、径方向抜け止め部６２，６２（６３，６３）と玉１６とは接触しない。よって、取り付け後組み立て状態では、「玉案内の保持器」ではなく、前記のとおり、「軌道輪案内の保持器１８」とされる。

〔その他〕
以上の保持器１８に関する説明は、図１に示す軸受装置１０の軸方向他方側の保持器１８についての説明である。前記のとおり、軸方向一方側の保持器１８と軸方向他方側の保持器１８とは、取り付けの向きが軸方向について反対であるが、構成は同じである。このため、軸方向他方側の保持器１８に関する前記の各説明を、軸方向一方側の保持器１８に当てはめる場合、軸方向についての一方と他方とを反対にして読み替えればよい。

前記のとおり開示した発明は、自動車に用いられる車輪用軸受装置１０に係る発明である。しかし、前記車輪用軸受装置１０における複数の玉１６と、外側軌道面２６と、軸軌道面４２（又は内輪軌道面４４）とにより構成されるアンギュラ玉軸受の部分については、他の回転機器に適用されてもよい。または、前記のように構成されるアンギュラ玉軸受の部分は、一般的な（汎用の）アンギュラ玉軸受に適用されてもよい。このアンギュラ玉軸受においても、グリースがせん断され難くなり、回転抵抗が低減される。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定されるものではなく、この技術的範囲には特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０：車輪用軸受装置 １２：外輪（外方部材） １４：内軸部材（内方部材） １６：玉 １８：保持器 ２６：外側軌道面（軌道輪接触面） ３４：内輪 ５１：環状部 ５２：柱部 ５３：ポケット ５４：第一の接触面部 ５５：第一の非接触面部 ５６：ガイド部 ５７：第二の接触面部 ５８：第二の非接触面部 ６１：軸方向抜け止め部 ６２：径方向抜け止め部 ６３：径方向抜け止め部 Ｃ０：軸受中心線 ｃ：玉の中心 Ｅ１～Ｅ１０：クリアランス Ｋ１：仮想平面 Ｋ２：仮想平面 Ｌ１：仮想直線 Ｌ２：仮想直線 Ｌ３：回転中心線 Ｐ１：接触点 Ｐ２：接触点 Ｐ３：接触点 Ｐ４：接触点

Claims (9)

1. 外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に配置される複数の玉と、前記複数の玉を保持する保持器と、を備え、軸受中心線に直交し前記玉の中心を通る仮想平面に対して、前記玉と前記外方部材との接触点と前記玉と前記内方部材との接触点とを通過する仮想直線が、傾斜するアンギュラ玉軸受であって、
   前記保持器は、前記玉の軸方向一方に位置する環状部と、当該環状部から軸方向他方に延びて設けられている複数の柱部と、を有し、前記環状部の軸方向他方であって周方向に隣り合う一対の前記柱部の間が、前記玉を収容するためのポケットであり、
   前記保持器は、前記外方部材の一部である軌道輪接触面に径方向から接触可能であって、当該接触によって当該保持器を径方向について位置決めするガイド部を有し、
   前記ポケットは、
   前記保持器が軸方向他方に変位すると、前記仮想直線に直交する前記玉の回転中心線上の点で、当該玉と点接触する接触面部と、
   前記接触面部の隣りに設けられていると共に、前記保持器が軸方向他方に変位しても、前記玉と接触不能である非接触面部と、を有し、
   前記非接触面部は、前記玉よりも大きな球面に沿った形状を有し、
   前記球面の中心は、前記ポケットの中心と定義され、
   前記接触面部は、前記環状部が有する軸方向他方側の面の一部であり、前記ポケットの中心より軸方向一方側かつ径方向内側に位置し、
   前記ガイド部は、前記柱部の一部であり、前記ポケットの中心より軸方向一方側かつ径方向外側に位置する、
   アンギュラ玉軸受。
2. 前記接触面部と前記玉との間の接触位置における軸方向のクリアランスは、前記玉と前記非接触面部との間に形成される軸方向のクリアランスの最小値よりも小さい、請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。
3. 前記接触面部は、前記玉の回転中心線に直交する平面である、請求項１又は２に記載のアンギュラ玉軸受。
4. 前記軌道輪接触面と前記ガイド部との間の接触位置における径方向のクリアランスは、前記玉と前記ポケットとの間に形成される径方向のクリアランスの最小値よりも小さい、請求項３に記載のアンギュラ玉軸受。
5. 前記保持器は、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられる前の状態で、当該ポケットに収容している当該玉と接触することで当該玉が当該ポケットから径方向へ脱落するのを防止する径方向抜け止め部を、径方向の内側及び外側それぞれに有し、
   前記保持器が、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられた状態で、前記ガイド部と前記軌道輪接触面との間の接触位置における径方向のクリアランスは、前記径方向抜け止め部と前記玉との間の径方向のクリアランスよりも小さいことで、当該径方向抜け止め部と当該玉とは非接触となる、
   請求項３又は４に記載のアンギュラ玉軸受。
6. 前記保持器が軸方向一方に変位すると、前記ガイド部が前記軌道輪接触面に軸方向から接触することで当該変位が規制され、
   前記保持器が軸方向他方に変位すると、前記接触面部が前記玉と点接触することで当該変位が規制される、
   請求項３～５のいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受。
7. 前記軌道輪接触面と前記ガイド部との間の接触位置における軸方向のクリアランスは、前記玉と前記ポケットとの間に形成される軸方向のクリアランスの最小値よりも小さく、
   前記接触面部と前記玉との間の接触位置における軸方向のクリアランスは、前記ポケットの前記接触面部以外の面と前記玉との間に形成される軸方向のクリアランスの最小値よりも小さい、
   請求項６に記載のアンギュラ玉軸受。
8. 前記保持器は、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられる前の状態で、当該ポケットに収容している当該玉と接触することで当該玉が当該ポケットから軸方向他方へ脱落するのを防止する軸方向抜け止め部を、前記柱部の軸方向他方側に有し、
   前記保持器が、前記玉を前記ポケットに収容した状態でかつ前記外方部材と前記内方部材との間に取り付けられた状態で、前記ガイド部と前記軌道輪接触面との間の接触位置における軸方向のクリアランスが、前記軸方向抜け止め部と前記玉との間の軸方向のクリアランスよりも小さいことで、当該軸方向抜け止め部と当該玉とは非接触となる、
   請求項３～７のいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受。
9. 外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に配置される複数の玉と、前記複数の玉を保持する保持器とを備え、軸受中心線に直交し前記玉の中心を通る仮想平面に対して、前記玉と前記外方部材との接触点と前記玉と前記内方部材との接触点とを通過する仮想直線が、傾斜する車輪用軸受装置であって、
   前記保持器は、前記玉の軸方向一方に位置する環状部と、当該環状部から軸方向他方に延びて設けられている複数の柱部と、を有し、前記環状部の軸方向他方であって周方向に隣り合う一対の前記柱部の間が、前記玉を収容するためのポケットであり、
   前記保持器は、前記外方部材の一部である軌道輪接触面に径方向から接触可能であって、当該接触によって当該保持器を径方向について位置決めするガイド部を有し、
   前記ポケットは、
   前記保持器が軸方向他方に変位すると、前記仮想直線に直交する前記玉の回転中心線上の点で、当該玉と点接触する接触面部と、
   前記接触面部の隣りに設けられていると共に、前記保持器が軸方向他方に変位しても、前記玉と接触不能である非接触面部と、を有し、
   前記接触面部は、前記玉の回転中心線に直交する平面であり、
   前記非接触面部は、前記玉よりも大きな球面に沿った形状を有し、
   前記球面の中心は、前記ポケットの中心と定義され、
   前記接触面部は、前記環状部が有する軸方向他方側の面の一部であり、前記ポケットの中心より軸方向一方側かつ径方向内側に位置し、
   前記ガイド部は、前記柱部の一部であり、前記ポケットの中心より軸方向一方側かつ径方向外側に位置する、
   車輪用軸受装置。

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