JP2021181811A - 保持器及び保持器を用いた車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】保持器の遠心力による変形を抑制し、軸受内の潤滑剤の流動性を確保して軸受装置の撹拌抵抗を低減し、ひいては車両の燃費低減に寄与する車両用軸受装置を提供する。【解決手段】軸受の内外輪間を周回する円環状に形成された小径円環部及び大径円環部と、これらの一対の円環部間に軸受の軸方向に橋渡しされる複数本の柱部と、隣接する柱部と大径円環と小径円環とで画成される空間であって軸受の転動体を転動自在に収容するポケットよりなる軸受の樹脂製保持器において、大径側円環部におけるポケット間の柱部に対応する部位に保持器の径方向に向けて流通溝を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置及びその構成部品である保持器に関する。

自動車等の車両の車輪用軸受装置は、懸架装置に対して車輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。例えば、特許文献１に示す従来の車輪用軸受装置は、図３に示すように内方部材５１と外方部材５２、および両部材５１、５２間に転動自在に収容された複列のボール５３、５３とを備えている。内方部材５１は、ハブ輪５４と、このハブ輪５４に所定の締め代を介して圧入された内輪５５とからなる。

ハブ輪５４は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５６を一体に有し、この車輪取付フランジ５６の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５６ａが植設されている。また、ハブ輪５４の外周には一方の円弧状の内側転走面５４ａと、この内側転走面５４ａから軸方向に延びる小径段部５４ｂが形成されている。そして、外周に他方の円弧状の内側転走面５５ａが形成された内輪５５が小径段部５４ｂに圧入されている。この内輪５５は、ハブ輪５４の小径段部５４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５７によって所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。

外方部材５２は、懸架装置に接続されるナックル（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ５２ｂを外周に一体に有し、内周に前記内方部材５１の内側転走面５４ａ、５５ａに対向する円弧状の複列の外側転走面５２ａ、５２ａが一体に形成されている。そして、それぞれの転走面５２ａ、５４ａと５２ａ、５５ａ間に複列の玉からなる転動体５３、５３が所定の接触角を有して収容され、保持器５８、５８によりこれら複列の転動体５３、５３が転動自在に等間隔に保持され複列アンギュラ玉軸受の構成をなしている。この軸受構成を採用することで燃費向上が期待できるとともに、外方部材に連なる図示しない懸架装置や内方部材に締結される図示しない車輪等の相対動から軸受に対して入力されるアキシャル荷重やラジアル荷重、モーメント荷重に対応できるものとなっている。前記の保持器は円環部の円周方向に複数の柱部を設け、隣接する一対の柱部と円環部とで形成されるポケット部に転動体を保持する冠型保持器を採用している。また、外方部材５２と内方部材５１との間に形成される環状空間の開口部にはシール５９、６０が装着され、軸受内部に封入された潤滑剤の漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

ここで、車輪用軸受装置の回転が高まり遠心力が増加してくると、図４に示すように軸受内部に封入されている潤滑剤のうち余剰分が図示の領域Ｇ１及びＧ４からＧ２を経てＧ３に至る。さらに詳しくは、外方部材５２の転走面５２ａと転動体５３間の余剰な潤滑剤は領域Ｇ４から領域Ｇ２に移動して一部は領域Ｇ３へ移動する。内方部材の転走面５４ａ、５５ａと転動体５３間の余剰な潤滑剤は領域Ｇ１から領域Ｇ２に移動して外方部材からの余剰な潤滑剤と合流して一部が領域Ｇ３に至る。これにより転動体５３と内方部材の転走面５４ａ、５５ａ間、転動体５３と外方部材５２の転走面５２ａ間、転動体５３と保持器間の剪断抵抗の低減に寄与している。

上記構成の保持器を車両用軸受装置に採用することによって、車両用軸受装置の回転状態に応じて、内輪の転走面と転動体、外輪の転走面と転動体、及び転動体と保持器の間に存在している余剰の潤滑剤が、保持器とシールとの間に生じた所定の空間に吐出して軸受装置の回転トルクが低減される。従って上記車両用軸受装置を備えた車両の燃費低減に寄与することが可能となっている。

また、図５に示す特許文献２の車両用軸受装置１００では、内周面に複列の外輪転走面２１，２２を有する外輪部材１１と、各外輪転走面２１，２２に対応した内輪転走面２３，２４と、係止溝２７とが外周面にそれぞれ形成される一対の内輪部材１２，１３と、外輪転走面２１，２２と内輪転走面２３，２４との間で転動自在に配置される複列の複数の玉よりなる転動体１４と、各列の転動体を等間隔に保持する保持器１５とを備えている。

保持器は、図６に示すように大径円環部２９と、大径円環部２９よりも小径で、係合溝２７に係合可能な係合爪２８を持った小径円環部３０と、大径円環部２９と小径円環部３０とを連結する複数の柱部３１と、をそれぞれ有している。

上記構成の軸受装置では、大径円環部と小径円環部によって保持器の柱部の剛性が向上するので、軸受装置の高速回転に伴う遠心力によって保持器の柱部の変形が抑制できる。これによって、保持器が外輪部材に接触することなく軸受装置の摺動抵抗を抑制することが可能となる。

特開２０１０−４２７６３号公報 特開２００８−８４６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車輪用軸受及びその構成部品の保持器では、車輪用軸受の回転時に保持器の柱部が遠心力によって開くことで外方部材と接触して、軸受の摺動抵抗が増大し車両の燃費を悪化させる一因になることが懸念されていた。

また、特許文献２に記載の車輪用軸受装置では、一対の円環部と柱部で構成した保持器を備えているので、車輪用軸受装置における保持器とシール間の隙間を十分に確保できない。すなわち、軸受装置の回転による遠心力に応じ潤滑剤の流動を許容する空間が少なくなる。これにより転動体と内輪の転送面、転動体と外輪の転走面及び転動体と保持器の間などに余剰な潤滑剤が留まり易くなることで、軸受の回転トルクが高まることが懸念されていた。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、遠心力環境下での保持器の変形を抑制する保持器を提供することにある。さらに、軸受内の潤滑剤の流動性を確保して軸受装置の撹拌抵抗を低減し、ひいては車両の燃費低減に寄与する車両用軸受装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 軸受の内外輪間を周回する円環状に形成された小径円環部及び大径円環部と、
これらの一対の円環部間に軸受の軸方向に橋渡しされる複数本の柱部と、
隣接する前記柱部と前記大径円環と前記小径円環とで画成される空間であって軸受の転動体を転動自在に収容するポケットよりなる軸受の樹脂製保持器において、
前記大径側円環部における前記ポケット間の柱部に対応する部位に保持器の径方向に向けて流通溝を設けたことを特徴とする樹脂製保持器。
（２） 前記流通溝は互いに対向する傾斜面によって形成していることを特徴とする（１）に記載の樹脂製保持器。
（３） 前記流通溝は前記ポケットの周面に沿って形成されていることを特徴とする（１）に記載の樹脂製保持器。
（４） 内周面に一対の軌道溝を備えた外方部材と、
外周面に軌道溝を備えた内方部材と、
外周面に軌道溝を備え、前記内方部材の外周面に圧入される内輪と、
前記外方部材と、前記内輪が一体となった前記内方部材とが相対回転可能に前記外方部材の一対の軌道溝と前記内輪が一体となった前記内方部材の一対の軌道溝間に転動自在に備えられている複列の複数の玉よりなる転動体と、
外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されるシール部と、
前記複数の転動体を互いに所定の間隔をもって配置されるように保持する（１）に記載の樹脂製保持器とを備える車輪用軸受装置であって、
前記シール部に隣接する前記樹脂製保持器の円環部は大径円環部となるように前記樹脂製保持器を配置したことを特徴とする車輪用軸受装置。

本発明の樹脂製保持器によれば、一対の円環部と一対の隣接する柱部によってポケットが形成されているので、遠心力による樹脂製保持器の柱部の容易な変形を抑制することができる。また、本発明の樹脂製保持器を用いた車輪用軸受装置にあっては、前記保持器における前記円環部の一部に流通溝を設けたので、車輪用軸受装置の潤滑剤の流動性を確保して撹拌抵抗を抑制することで車両の燃費向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。 図１の車輪用軸受装置に用いる保持器の図である。 従来の車輪用軸受装置を示す断面図である。 図３のＡ部を拡大した図である。 従来の他の車輪用軸受装置を示す断面図である。 従来の他の車輪用軸受装置に用いられている保持器を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る保持器及び保持器を用いた車輪用軸受装置受について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態）
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置Ｈは第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に圧入された内輪５とから構成されている。

ハブ輪４は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有している。さらにハブ輪４の外周はアウター側からインナー側に向けて、外径部４ａ、外径部４ａより小径の中径部４ｃ、この中径部４ｃより小径で軸方向に延びる小径部４ｅによって構成されている。中径部４ｃのアウター側と外径部４ａは円弧状の段差で接続されており、これが一方（アウター側）の転走面４ｂとなっている。中径部４ｃのインナー側と小径部４ｅも段部４ｄで接続されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが周方向等配に植設されると共に、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂが所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、後述するアウター側のシール８が摺接するシールランド部を構成している。

内輪５は、外周に他方（インナー側）の転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径部４ｅに所定の締め代を介して圧入されると共に、この小径部４ｅの端部を塑性変形させて形成した加締部４ｆによって所定の軸受予圧が付与された状態で、小径部４ｅのアウター側の段部４ｄに突き当てた状態で軸方向に固定されている。

外方部材２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に内方部材１の転走面４ｂ、５ａに対向する複列の転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。これら外方部材、内方部材と内輪の両転走面間に複列の複数の転動体３、３が収容され、保持器７、７によって転動自在に保持されている。

そして、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間の両側開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

保持器７は樹脂による射出成型で形成されている。そして、軸受の回転軸を中心に周回する円環状に形成された小径円環部７ａと大径円環部７ｂとを備えて、これらの一対の円環部を軸受の軸方向に橋渡しする複数本の柱部７ｃ（図２参照）が円環部の円周方向に接続されている。これによって、隣接する前記柱部７ｃ、７ｃと前記大径円環部７ｂと前記小径円環部７ａとで画成される空間が転動体３を収容するポケット部７ｄを形成して、複数の転動体３を略等間隔に保持している。

大径円環部７ｂにおける前記ポケット７ｄ間の柱部７ｃに対応する部位には保持器の径方向に向けて切り通した流通溝７ｅ形成している。大径円環部７ｂ、小径円環部７ａは転動体３を収容するためのポケット７ｄを形成するために必要であり、柱部７ｃは大径円環部７ｂと小径円環部７ａを連結させつつ転動体３を収容するポケット７ｄを形成する目的で設けているため、この機能維持に必要以外の余肉は排除できる。

また、流通溝７ｅは大径側円環部７ｂにおける隣接するポケット７ｄ間の柱部７ｃに対応する部位に、保持器７を径方向から見たときに略Ｖ字状の互いに対向する傾斜面によって設けてもよいし、大径円環部７ｂ、小径円環部７ａ、柱部７ｃによって形成されるポケット７ｄの（保持器７における）外径面形状に沿って、保持器７を径方向から見たときに略Ｖ字状の互いに対向する湾曲した傾斜面によって設けてもよい。これによって大径側円環部７ｂにおける余肉を排して樹脂保持器の歩留まりを向上させることができる。

このように構成された保持器７を組み込んだ車輪用軸受装置Ｈでは、シール８，９と保持器７の大径円環部７ｂが対向するよう配置すると保持器７の柱部７ｃと転動体３の接触角が直交するような関係となるので転動体３が円滑に回転できる。また、軸受内に封入された潤滑剤が大径円環部７ｂに設けた流通溝７ｅとシール８，９間によって形成される空間を利用して外方部材２の転走面側と内方部材の転走面側の間を流通することができる。これにより車輪用軸受装置Ｈの回転時、遠心力による保持器７の柱部７ｃの変形を抑制できる。また、車輪用軸受装置Ｈの回転状況に応じて内方部材１の転走面４ｂ、５ａと外方部材の転走面２ａとの間で適量の潤滑剤の流通が可能となると同時に、流通溝７ｅが転走面２ａ、４ｂ、５ａから排出された余剰な潤滑剤の受け皿の空間となる。これにより、内方部材１の転走面４ｂ、５ａと転動体３間、外方部材２の転走面２ａと転動体３間、及び保持器７と転動体３の間で潤滑剤が過剰に滞留することを防止することができる。これらの効果により、車輪用軸受装置の摺動抵抗と潤滑剤の撹拌抵抗を抑制でき、本発明の車輪用軸受装置を用いる車両の燃費低減に寄与する。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 内方部材
２ 外方部材
７ 保持器
７ａ 小径円環部
７ｂ 大径円環部
７ｃ 柱部
７ｄ ポケット部
７ｅ 流通溝

Claims (4)

1. 軸受の内外輪間を周回する円環状に形成された小径円環部及び大径円環部と、
   これらの一対の円環部間に軸受の軸方向に橋渡しされる複数本の柱部と、
   隣接する前記柱部と前記大径円環と前記小径円環とで画成される空間であって軸受の転動体を転動自在に収容するポケットよりなる軸受の樹脂製保持器において、
   前記大径側円環部における前記ポケット間の柱部に対応する部位に保持器の径方向に向けて流通溝を設けたことを特徴とする樹脂製保持器。
2. 前記流通溝は互いに対向する傾斜面によって形成していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製保持器。
3. 前記流通溝は前記ポケットの周面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製保持器。
4. 内周面に一対の軌道溝を備えた外方部材と、
   外周面に軌道溝を備えた内方部材と、
   外周面に軌道溝を備え、前記内方部材の外周面に圧入される内輪と、
   前記外方部材と、前記内輪が一体となった前記内方部材とが相対回転可能に前記外方部材の一対の軌道溝と前記内輪が一体となった前記内方部材の一対の軌道溝間に転動自在に備えられている複列の複数の玉よりなる転動体と、
   外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されるシール部と、
   前記複数の転動体を互いに所定の間隔をもって配置されるように保持する請求項１から請求項４のいずれかに記載の樹脂製保持器とを備える車輪用軸受装置であって、
   前記シール部に隣接する前記樹脂製保持器の円環部は大径円環部となるように前記樹脂製保持器を配置したことを特徴とする車輪用軸受装置。

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