JP7261599B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Description

本発明は車輪用軸受装置に関する。
従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。車輪用軸受装置は、複数の転動体（ここでは、ボール）を介してハブ輪を含む内方部材が外方部材に回転自在に支持されている。複数のボールは、保持器によって周方向に等配されるとともに、隣り合うボール同士の接触が防止された状態で保持されている。
このような車輪用軸受装置において、隣り合うボール同士を仕切っている保持器の柱部の周方向の厚さを薄くするとともに、柱部に切り欠き部を形成してボールの個数を増やすことで、保持器を強度不足の問題ないものとしつつ、軸受寿命の増大を可能としたものが知られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
特許文献１に記載の車輪用軸受装置には、樹脂製の保持器のうち柱部の周方向の厚さを薄くするとともに、隣り合うボール同士が最も近接している部分に切り欠き部が形成されている。つまり、隣り合うボール同士は、最も近接している部分に柱部が介在していない。これにより、車輪用軸受装置は、ボールのピッチ円直径を大きくすることなくボールの個数を増やすことができる。
特開２００５－１８０６３０号公報
特許文献１の保持器では、隣り合うボール間の距離を近づけるために、柱部の周方向の厚さが薄くなっている。このため、保持器にボールを組み込む際に、ボールの組み込み性が低下する場合があった。
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、ボール個数を増大しつつ、保持器へのボールの組み込み性を向上することができる車輪用軸受装置の提供を目的とする。
即ち、第一の発明は、内周に複列の外側軌道面が設けられた外方部材と、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、および前記小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪を有し、外周に前記複列の外側軌道面と対向する複列の内側軌道面が設けられた内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列のボールと、環状に形成される基部と前記基部から周方向に一定の間隔でその軸方向に延びる複数の柱部とを有し、隣り合う前記柱部と前記基部とによって前記ボールの外周面に沿う曲面を有するポケットがそれぞれ形成され、前記ポケットに前記ボールを保持する樹脂製の保持器と、を具備する車輪用軸受装置であって、前記柱部は、隣り合う柱部に向かって突出する爪部を有し、前記柱部の少なくとも一つは、先端から基部に向かう切り欠き部を有し、前記爪部の先端部が、軸方向視で、前記ボールの中心を中心とする所定半径の基準仮想円と前記ボールの外周円とに囲まれる円環状の範囲に含まれるものである。
第二の発明は、前記爪部の先端部には、前記ボールの中心から任意の半径の仮想円に沿った誘導面が形成されている車輪用軸受装置である。
第三の発明は、前記ポケットが前記基部を底部とする半球状の曲面と前記半球状の曲面の縁から前記柱部の先端に向かって軸方向に延びる案内面とから構成されている車輪用軸受装置である。
第四の発明は、前記所定半径の基準仮想円の直径が前記ボールの直径の０．８倍以上１倍未満である車輪用軸受装置である。
第五の発明は、前記柱部は、前記切り欠き部よりも内径側に設けられる内側柱と前記切り欠き部よりも外径側に設けられる外側柱とを有し、前記内側柱の軸方向端面は、前記外側柱の軸方向端面よりも前記ボールの中心側にオフセットしている車輪用軸受装置である。
第六の発明は、内周に複列の外側軌道面が設けられた外方部材と、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、および前記小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪を有し、外周に前記複列の外側軌道面とに対向する複列の内側軌道面が設けられた内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列のボールと、環状に形成される基部と前記基部から周方向に一定の間隔でその軸方向に延びる複数の柱部とを有し、隣り合う前記柱部と前記基部とによって前記ボールの外周面に沿う曲面を有するポケットがそれぞれ形成され、前記ポケットに前記ボールを保持する樹脂製の保持器と、を具備する車輪用軸受装置であって、前記柱部には、先端から基部に向かう切り欠き部によって外側柱と内側柱とが形成され、前記外側柱には、隣り合う前記外側柱に向かって突出する爪部が形成され、前記保持器に前記ボールを組み込む際に、隣り合う前記内側柱と前記爪部とにおいて前記ボールが同時に接触する点を通る仮想円の直径が前記ボールの直径の０．９倍以上１倍未満であるものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、第一の発明によれば、保持器の柱部に隣り合うボールを近接させるための切り欠き部が形成されているため、ボール個数を増大することができる。また、保持器の軸方向視で保持器の爪部がボールと重複している範囲が制限されているので、保持器の軸方向に沿って複数のボールを保持器のポケットに挿入する際における保持器の柱部の変形量が抑制される。これにより、車輪用軸受装置は、保持器に組む込むボール個数を増大しつつ、ボールの組み込み性を向上することができる。
第二の発明によれば、保持器の軸方向に沿って複数のボールを保持器のポケットに挿入する際、保持器の爪部に形成されている誘導面によって爪部とボールとの接触位置がボールの外周円に近づく。これにより、車輪用軸受装置は、保持器の柱部にボールを近接させるための切り欠き部が形成されていても、ボールの組み込み時における柱部の変形を抑制することができる。
第三の発明によれば、保持器の軸方向に沿って複数のボールを保持器のポケットに挿入する際、ボールが保持器の爪部を通過すれば、保持器の柱部はボールによって押し広げられない。これにより、車輪用軸受装置は、保持器の柱部にボールを近接させるための切り欠き部が形成されていても、ボールの組み込み時における柱部の変形を抑制することができる。
第四の発明によれば、保持器の軸方向視で保持器の爪部がボールと重複している範囲がボールの直径の１割未満に制限されているので、保持器の軸方向に沿って複数のボールを保持器のポケットに挿入する際における保持器の柱部の変形量が制限される。これにより、車輪用軸受装置は、保持器の柱部にボールを近接させるための切り欠き部が形成されていても、ボールの組み込み時における柱部の変形を抑制することができる。
第五の発明によれば、内側柱の軸方向端面が外側柱の軸方向端面よりもボールの中心側にオフセットし、当該内側柱と爪部とによって仮想円が設定されるため、外側柱の軸方向端面と軸方向位置が一致している軸方向端面を有する内側柱によって仮想円が設定される構成と比べて、仮想円の直径を大きくすることができ、爪部の設計自由度を向上することができる。
第六の発明によれば、保持器の柱部がボールと重複している範囲が制限されているので、複数のボールを保持器のポケットに挿入する際における保持器の柱部の変形量が抑制される。これにより、車輪用軸受装置は、保持器の柱部にボールを近接させるための切り欠き部が形成されていても、ボールの組み込み時における柱部の変形を抑制することができる。
車輪用軸受装置の第一実施形態における全体構成を示す斜視図。 車輪用軸受装置の第一実施形態における全体構成を示す断面図。 車輪用軸受装置の第一実施形態におけるボールと保持器の構成を示す拡大段面図。 車輪用軸受装置の第一実施形態における保持器の全体構成を示す斜視図。 （ａ）車輪用軸受装置の第一実施形態における保持器の全体構成を示す平面図、（ｂ）同じく保持器の全体構成を示す側面図。 （ａ）車輪用軸受装置の第一実施形態における保持器の爪部とボールとの関係を示す部分拡大平面図、（ｂ）同じく保持器の切り欠き部を示す部分拡大断面図。 （ａ）車輪用軸受装置の第一実施形態における保持器へのボールの組み込み前の状態を示す部分拡大平面図、（ｂ）同じく保持器へのボールの組み込み途中の状態を示す部分拡大平面図、（ｃ）同じく保持器へのボールの組み込み後の状態を示す部分拡大平面図。 （ａ）車輪用軸受装置の第二実施形態における保持器の爪部とボールとの関係を示す部分拡大斜視図、（ｂ）同じく保持器の柱部の長さを変更した場合の爪部とボールとの関係を示す部分拡大斜視図。
以下に、図１から図３を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態である車輪用軸受装置１について説明する。
図１と図２に示すように、車輪用軸受装置１は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１は、外方部材である外輪２、内方部材であるハブ輪３、内輪４、転動列である二列のインナー側ボール列５、アウター側ボール列６、シール部材であるインナー側シール部材９、シール部材であるアウター側シール部材１６を具備する。インナー側シール部材９およびアウター側シール部材１６は、車輪用軸受シールである。ここで、本明細書において、インナー側とは、車輪用軸受装置１を車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、車輪用軸受装置１を車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。また、車輪用軸受装置１の回転軸と平行な方向を「軸方向」、車輪用軸受装置１の回転軸に直交する方向を「径方向」、車輪用軸受装置１の回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」と表す。
図２に示すように、外輪２は、インナー側ボール列５およびアウター側ボール列６を介してハブ輪３と内輪４を支持するものである。外輪２は、略円筒状に形成されている。外輪２のインナー側端部には、インナー側シール部材９が嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材１６が嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。
外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃとアウター側の外側軌道面２ｄとが設けられている。外輪２の外周面には、図示しない懸架装置のナックルに取り付けるための車体取り付けフランジ２ｅが一体に形成されている。
ハブ輪３は、図示しない車両の車輪を回転自在に支持するものである。ハブ輪３は、円柱状に形成されている。ハブ輪３のインナー側端部には、外周面に縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、円周等配位置にハブボルト３ｄが挿通されている。また、ハブ輪３は、アウター側の内側軌道面３ｃが外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するように配置されている。ハブ輪３の内周は、トルク伝達用のセレーション（またはスプライン）が形成されている。ハブ輪３には、小径段部３ａに内輪４が嵌合されている。
内輪４は、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とに予圧を与えるものである。内輪４の外周面には、周方向に環状の内側軌道面４ａが形成されている。内輪４は、かしめによりハブ輪３のインナー側端部に固定されている。つまり、ハブ輪３のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。内輪４は、その内側軌道面４ａが外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃに対向するように配置されている。
インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール８が樹脂製の保持器７によって環状に保持されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。つまり、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、外輪２に対してハブ輪３と内輪４とを回転自在に支持している。車輪用軸受装置１は、外輪２と、ハブ輪３または内輪４と、その間に挟まれているインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とから複列アンギュラ玉軸受が構成されている。車輪用軸受装置１は、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６（図２参照）とによって外輪２と内輪４とが相対回転自在に構成されている。
保持器７は、ボール８を保持するものである。保持器７は、耐油性、耐摩耗性、潤滑性に優れた合成樹脂であるポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド９Ｔ(ＰＡ９Ｔ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等から構成されている。本実施形態の保持器７には、補強材として、樹脂の中にグラスファイバ（ＧＦ）またはカーボンファイバ（ＣＦ）等が混練され、成形されている。
図３に示すように、保持器７は、基部７ａと、柱部７ｂとから形成されている。基部７ａは、環状に形成されている。柱部７ｂは、基部７ａから軸方向に突出している。柱部７ｂは、基部７ａの周方向に沿って等間隔に配置されている。保持器７には、ボール８を独立して保持するポケットＰｔが隣り合う柱部７ｂの間に等間隔で形成されている（図４参照）。
ボール８は、外輪２と内輪４との間に充填されている潤滑材であるグリースを介して保持器７のポケットＰｔに回転自在に保持されている。
インナー側シール部材９は、外輪２のインナー側開口部２ａと内輪４との隙間を塞ぐものである。インナー側シール部材９は、例えば二枚のシールリップ１２を接触させる２サイドリップタイプのパックシールから構成されている。インナー側シール部材９は、略円筒状のシール板１０と略円筒状のスリンガ１３とを具備する。
略円筒状の芯金１１にシールリップ１２（薄墨部分参照）が、固着されることでシール板１０が構成される。芯金１１は金属製であり、例えば、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）から構成されている。芯金１１は、軸方向断面視で略Ｌ字状に形成されている。シールリップ１２は、例えば、ＮＢＲ（アクリロニトリル－ブタジエンゴム）、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等の合成ゴムから構成されている。シール板１０は、外輪２のインナー側開口部２ａに嵌合されている。
スリンガ１３は、例えば、シール板１０と同じ材質の鋼板から構成されている。スリンガ１３は、軸方向断面視で略Ｌ字状に形成されている。スリンガ１３は、内輪４に嵌合されている。スリンガ１３は、シール板１０に対向した状態でシール板１０のインナー側に配置されている。
このように、インナー側シール部材９は、外輪２のインナー側開口部２ａに嵌合されたシール板１０と内輪４に嵌合されたスリンガ１３とからパックシールを構成している。シール板１０のシールリップ１２は、油膜を介してスリンガ１３に接触または近接し、主に車輪用軸受装置１の内部のグリースの外部への漏れまたは外部から泥水等の内部への入り込みを防止している。なお、以下の実施形態においてインナー側シール部材９は、単数または複数のシールリップ１２を備えるパックシールであればよい。
図２に示すように、アウター側シール部材１６は、外輪２のアウター側開口部２ｂとハブ輪３との隙間を塞ぐものである。アウター側シール部材１６は、略円筒状の芯金１５にシールリップ１４が固着されている。
アウター側シール部材１６の芯金１５は、例えば、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）から構成されている。芯金１５は、軸方向断面視で略Ｌ字状に形成されている。シールリップ１４は、例えば、ＮＢＲ（アクリロニトリル－ブタジエンゴム）、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等の合成ゴムから構成されている。
芯金１５は、外輪２のアウター側開口部２ｂに嵌合されている。この際、アウター側シール部材１６は、シールリップ１４がハブ輪３のシール摺動面に油膜を介して接触するように配置されている。アウター側シール部材１６は、シール摺動面に対して摺動可能に構成されている。これにより、シールリップ１４は、外輪２のアウター側開口部２ｂからの潤滑グリースの漏れおよび外部からの雨水または泥水等の入り込みを防止する。
このように構成される車輪用軸受装置１には、ハブ輪３と内輪４とが、保持器７によって複数のボール８が均等な間隔で保持されているインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とを介して回転自在に支持されている。また、車輪用軸受装置１は、外輪２のインナー側開口部２ａと内輪４との隙間がインナー側シール部材９で塞がれ、外輪２のアウター側開口部２ｂとハブ輪３との隙間がアウター側シール部材１６で塞がれている。これにより、車輪用軸受装置１は、内部からの潤滑グリースの漏れおよび外部からの雨水または泥水等の入り込みを防止している。
以下に、図３から図６を用いて、保持器７について詳細に説明する。なお、以下の説明において、径方向とは、保持器７の基部７ａの径方向を示すものとする。軸方向とは、基部７ａの軸方向を示すものとする。周方向とは、基部７ａの周方向を示すものとする。
図３に示すように、基部７ａは、ボール８のピッチ円ＰＣＤよりも内径側に位置している。本実施形態では、基部７ａの全体がピッチ円ＰＣＤよりも内径側に位置しているが、基部７ａの一部がピッチ円ＰＣＤよりも外径側に位置していてもよい。なお、図３において、ＤＰＣＤが、ボール８のピッチ円ＰＣＤを示している。
各柱部７ｂの内径面は、軸方向に延びている。柱部７ｂの外径面は、基部７ａの先端から当該基部７ａの外周面よりも径方向外側に離れるように傾斜して延びる第１部分と、第１部分から軸方向に水平に延びる第２部分とを有している。つまり、柱部７ｂは、基部７ａから先端に向かうにつれて径方向の幅が大きくなる部分を有している。柱部７ｂの外径面は、柱部７ｂの内径面よりも軸方向外側に突出している。
図４と図５（ａ）とに示すように、隣り合う柱部７ｂの対向する側面の基部７ａ側と、その間の基部７ａとから構成される部分には、中心が所定位置Ｐ（図３参照）にくるように配置したボール８の外周面に沿う凹曲面７ｃが基部７ａを底部とする略半球状に形成されている。さらに、柱部７ｂには、半球状の凹曲面７ｃの縁から柱部７ｂの先端に向かって軸方向に延びる案内面７ｄが形成されている。案内面７ｄは、軸方向視で凹曲面７ｃの縁の曲率と同一の曲率で湾曲している。案内面７ｄは、ボール８を柱部７ｂの先端から凹曲面７ｃに囲まれた空間に導くように構成されている。これにより、保持器７には、隣り合う柱部７ｂの間に凹曲面７ｃと案内面７ｄとからボール８を保持するポケットＰｔが等間隔に形成されている。
図５（ａ）に示すように、ボール８が柱部７ｂの内面に接することで、ピッチ円ＰＣＤ上における隣り合うボール８間の最小間隔が規制される。柱部７ｂの厚さは、ピッチ円ＰＣＤ上で最も薄く、それよりも内径側および外径側に離れるにしたがい、次第に厚くなる。
図５（ａ）と図５（ｂ）とに示すように、柱部７ｂの凹曲面７ｃおよび案内面７ｄは、軸方向視で柱部７ｂの径方向幅の略中央部分を底として湾曲している。隣り合う柱部７ｂ同士の間隔は、径方向内側端同士の間隔Ｗｉと径方向外側端同士の間隔Ｗｏとが径方向略中央同士の間隔Ｗｃよりも小さくなるように形成されている。これにより、柱部７ｂは、ポケットＰｔの内部に配置されているボール８の径方向内側および径方向外側への移動を規制している。柱部７ｂの先端部分には、隣り合う柱部７ｂ（ポケットＰｔ側）に向かって突出している爪部７ｅが形成されている。つまり、爪部７ｅは、柱部７ｂの先端部分から周方向両側にそれぞれ突出している。
図６（ａ）に示すように、爪部７ｅの先端部は、軸方向視で、所定位置Ｐを中心とする直径Ｄ１の基準仮想円Ｃ１と直径Ｄ０のボール８の外周円Ｃ０とに囲まれた径方向幅Ｒ１の円環状の範囲（薄墨部分）に含まれるように形成されている。基準仮想円Ｃ１はボール８の外周円Ｃ０と同心であり、基準仮想円Ｃ１の直径Ｄ１は外周円Ｃ０の直径Ｄ０よりも小さい。具体的には、基準仮想円Ｃ１の直径Ｄ１は、ボール８の直径Ｄ０の０．８倍以上、１倍未満に設定されている。
爪部７ｅのうちポケットＰｔ側の先端部は、径方向幅Ｒ１に含まれるように面取り状に切欠かれている。爪部７ｅの先端部には、軸方向視で、直径Ｄ１の基準仮想円Ｃ１よりも大きく直径Ｄ０のボール８の外周円Ｃ０よりも小さい任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａに沿った円弧面である誘導面７ｆが形成されている。仮想円Ｃａの直径は、基準仮想円Ｃ１の直径よりも大きく、かつ、ボール８の外周円Ｃ０の直径よりも小さい。また、爪部７ｅの先端部は、中心が所定位置Ｐ（図３参照）に配置されたボール８の外周面に接触するように構成されている。これにより、柱部７ｂは、爪部７ｅによってポケットＰｔ内に配置されているボール８の軸方向への移動を規制している。なお、誘導面７ｆは、仮想円Ｃａに沿う曲面に形成されているが、仮想円Ｃａに近似する平面でもよい。
図６（ｂ）に示すように、柱部７ｂの径方向幅の略中央部分には、先端から基部７ａ側に向かって径方向幅Ｗ、軸方向長さＬのスリット部７ｇαと半径Ｒの曲面部７ｇβとを有する切り欠き部７ｇが形成されている。切り欠き部７ｇ（曲面部７ｇβ）の底部は、ボール８の中心Ｐよりも基部７ａ側に設けられている。このように、隣接するボール８同士の距離が最も短くなるボール中心Ｐにおいて、切り欠き部７ｇの底部が当該中心Ｐよりも基部７ａ側に設けられていることで、ボール８間の距離を短くでき、ボール８の個数を増やすことができる。
曲面部７ｇβは、スリット部7ｇαの終端部に設けられている。柱部７ｂは、切り欠き部７ｇによって径方向外側部分の柱（以下、単に「外側柱７ｈ」と記す）と径方向内側部分の柱（以下、単に「内側柱７ｉ」と記す）とに分岐される。外側柱７ｈの先端部には、上述の爪部７ｅが形成されている。切り欠き部７ｇは、凹曲面７ｃおよび案内面７ｄによって柱部７ｂの厚さが最も薄くなる径方向略中央部分を中心に必要な強度を有していない部分を除去するように形成されている。これにより、保持器７は、ピッチ円ＰＣＤ上でボール８の間隔を小さくして保持するボール８の数を増やしても、柱部７ｂの強度を確保することができる。このように、ボール８の個数を増大することができるため、個々のボール８に負荷される軸受荷重が低減され、車輪用軸受装置１の寿命向上、ひいては車輪用軸受装置１の軽量化、小型化が可能となる。
また、切り欠き部７ｇの径方向幅の範囲内にボール８の中心Ｐが設けられている。本実施形態では、ボール８の中心Ｐが切り欠き部７ｇの径方向幅中央よりも外径側に設けられている。
切り欠き部７ｇの半径Ｒは、ボール８の直径Ｄ０に対して０．０５倍よりも大きく０．３倍よりも小さくなるように設定されている（０．０５＜Ｒ／Ｄ０＜０．３）。半径Ｒがボールの直径Ｄ０の０．０５倍を下回るとボール８の保持器７への組み込み性が悪くなる。半径Ｒがボール８の直径Ｄ０の０．３倍を上回ると保持器７の剛性が低下する。また、切り欠き部７ｇの径方向幅Ｗは、ボール８の直径Ｄ０に対して０．２倍よりも大きく０．５倍よりも小さくなるように設定されている（０．２＜Ｗ／Ｄ０＜０．５）。径方向幅Ｗがボール８の直径Ｄ０の０．２倍を下回るとボール８を組み込むことができない。径方向幅Ｗがボール８の直径Ｄ０の０．５倍を上回ると柱部７ｂが無い形状になり、ボール８を保持できない。
このように形成されている保持器７とボール８とからインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とを構成することで、車輪用軸受装置１は、外輪２とハブ輪３および内輪４との相対位置の精度が向上し、全ての径方向において等しい荷重を受けることができる。また、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、各ボール８が保持器７のポケットＰｔによって独立して支持されているので、ボール８同士の接触による摩耗および接触音が生じることがない。このように、本実施形態では、隣り合うボール８がピッチ円ＰＣＤ上で直接にかつ非接触で対向するように保持器７によって保持されている。
図３及び図６（ａ）に示すように、内側柱７ｉの軸方向端面Ｓ１は、外側柱７ｈの軸方向端面Ｓ２よりもボール８の中心Ｐ側（基部７ａ側）にオフセットしている。なお、内側柱７ｉの軸方向端面Ｓ１は、ボール８の中心Ｐよりも軸方向外側に設けられている。仮想円Ｃａは、隣り合う内側柱７ｉと爪部７ｅとをボールが同時に接触する点を通ることで規定されている。このように、外側柱７ｈの軸方向端面Ｓ２よりもボール８の中心Ｐ側にオフセットした内側柱７ｉと爪部７ｅとによって仮想円Ｃａが設定されるため、外側柱の軸方向端面と軸方向位置が一致した軸方向端面を有する内側柱と爪部とによって仮想円を規定する構成と比べて、仮想円Ｃａの直径Ｄ１を大きくすることができる。よって、内側柱７ｉの軸方向位置を規定することで、当該仮想円Ｃａを径方向幅Ｒ１の範囲（ボール８の直径Ｄ０の０．８倍以上１倍未満）に設定し易くなり、爪部７ｅの先端部の設計自由度を向上することができる。例えば、爪部７ｅの先端部を本実施形態の形状（円弧状に切り欠いた）に限らずとも、仮想円Ｃａを径方向幅Ｒ１の範囲に含めることもできる。
以下に、図７を用いて、保持器７に軸方向からボール８が組み込まれる際の保持器７の変形状態を説明する。なお、ボール８は、図示しないボール挿入具等によって軸方向にのみ移動されるものとする。
図７（ａ）に示すように、保持器７のポケットＰｔにボールを組み込む場合、ボール８は、中心が所定位置Ｐと軸方向視で重複している状態で保持器７の柱部７ｂの先端側から軸方向に沿って基部７ａ側に向けて挿入される。ボール８は、その外周面がポケットＰｔの両側の柱部７ｂの先端に形成されている爪部７ｅの誘導面７ｆに接触する。各爪部７ｅの誘導面７ｆは、軸方向視でボール８の直径Ｄ０の０．８倍以上１倍未満の径方向幅Ｒ１（図６参照）に設定されている任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａと重複する位置でボール８の外周面と接触している。
ボール８を基部７ａ側に移動させるために外力が加わると、爪部７ｅは、軸方向視でボール８の外周円Ｃ０に向かってボール８の外周面上を摺動する。この際、爪部７ｅには、ボール８の中心と外周面での接触位置とを結ぶ方向の力Ｆｃ（薄い薄墨矢印）が隣り合うボール８からそれぞれ加わる。この結果、爪部７ｅには、力Ｆｃが合成されて径方向外側に向かう合力Ｆｒ（濃い薄墨矢印）が加わる。
図７（ｂ）に示すように、ボール８が基部７ａ側へ移動すると、柱部７ｂは、発生した合力Ｆｒによって爪部７ｅが形成されている外側柱７ｈが径方向外側に押し広げられる。外側柱７ｈは、爪部７ｅの先端部が軸方向視でボール８の外周円Ｃ０に到達するまで径方向外側に向かって押し広げられる。外側柱７ｈは、最大でボール８の直径Ｄ０の約０．１倍分（任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａの半径相当分）だけ径方向外側に弾性変形される。この際、柱部７ｂに発生している応力は、爪部７ｅおよび切り欠き部７ｇの形状が制限されているため、保持器７の材質の特性から定めた許容限度応力未満に抑制されている。
図７（ｃ）に示すように、ボール８は、外側柱７ｈの径方向外側への変形により爪部７ｅを通過して柱部７ｂの案内面７ｄに到達する。柱部７ｂは、爪部７ｅの先端部が弾性力によって軸方向視でボール８の外周円Ｃ０から径方向内側に向かってボール８の外周面上を摺動する。ボール８は、案内面７ｄに沿って軸方向に移動され、凹曲面７ｃに到達する。爪部７ｅは、軸方向視で任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａと重複する位置で停止する。ボール８は、凹曲面７ｃと案内面７ｄとによって径方向外側および径方向内側への移動が規制されるとともに、爪部７ｅによって軸方向への移動が規制される。これにより、ボール８は、保持器７によって等間隔に保持される。
このように爪部７ｅの誘導面７ｆによって爪部７ｅとボール８との接触位置を軸方向視でボール８の外周円Ｃ０に近づけることで、軸方向視で爪部７ｅがボール８に重複している範囲が最大でボール８の直径Ｄ０の約０．１倍分に制限されている。また、ボール８が爪部７ｅを通過すれば、保持器７の柱部７ｂがボール８によって押し広げられない。従って、保持器７は、軸方向に沿って複数のボール８を保持器７のポケットＰｔに挿入する際における柱部７ｂの変形量が抑制される。これにより、車輪用軸受装置１は、柱部７ｂに切り欠き部７ｇが形成されていても、ボール８の組み込み性を向上させることができる。
表１は、基準仮想円Ｃ１の直径Ｄ１をボール８の直径Ｄ０に対して変化させたときの、ボール８の組込性に関する評価結果である。表１において、「○」はボールの組み込み時に保持器の柱部が破損しなかったこと、「×」はボールの組み込み時に保持器の柱部が破損したこと、をそれぞれ意味する。
Figure 0007261599000001
この表１より、ボール８を保持器７に組込む際にボール８と保持器７の柱部７ｂとの接触点で結んだ基準仮想円Ｃ１の直径Ｄ１を、ボール８の直径Ｄ０の０．８倍以上、１倍未満に設定することが、最適であることが分かった。
なお、上述の実施形態における全ての柱部７ｂは、切り欠き部７ｇをそれぞれ有しているが、少なくとも一つの柱部７ｂが切り欠き部７ｇを有していればよい。保持器７は、切り欠き部７ｇを有する柱部７ｂに隣接するボール８が径方向外側への移動することで他のボール８の周方向の自由度が増大し、全てのボール８の組み込み性を向上させることができる。切り欠き部７ｇを有していない柱部７ｂには、半径Ｒの貫通孔が形成されているものとする。また、上述の実施形態では、ボール８を保持器７に対して軸方向から組込む例を説明したが、ボール８を保持器７に対して径方向外側から組込む場合に適用してもよい。
次に、図８を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置１の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態に係る車輪用軸受装置１は、図１から図７に示す車輪用軸受装置１において、車輪用軸受装置１に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、符号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の各実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
保持器７の柱部７ｂには、切り欠き部７ｇによって外側柱７ｈと内側柱７ｊとが形成されている。柱部７ｂの外側柱７ｈには、隣り合う柱部７ｂに向かって突出している爪部７ｋが形成されている。つまり、爪部７ｋは、柱部７ｂの先端部分から周方向両側にそれぞれ突出している。これにより、柱部７ｂは、爪部７ｋによってポケットＰｔ内に配置されているボール８の軸方向への移動を規制している。
隣り合う柱部７ｂのポケットＰｔ側の各爪部７ｋと各内側柱７ｊとに同時に４点で接触するようにボール８を配置した際、ボール８と各爪部７ｋ、およびボール８と各内側柱７ｊとの接触点Ｐｃを結ぶ円を直径Ｄｂの仮想円Ｃｂとする。仮想円Ｃｂの直径Ｄｂは、内側柱７ｊの長さが小さくなるほど（内側柱７ｊの先端部が爪部７ｋから離間するほど）大きくなる。
図８（ｂ）に示すように、仮想円Ｃｂの直径Ｄｂは、内側柱７ｊの長さをＨだけ小さくすることで増大させることができる。内側柱７ｊの長さは、仮想円Ｃｂと同一平面上であって仮想円Ｃｂと同一の中心である直径Ｄ２の基準仮想円Ｃ２から、仮想円Ｃｂと同一平面上に投影したボール８の外周円Ｃ０までの範囲に仮想円Ｃｂの直径Ｄｂが含まれるように定められている。直径Ｄ２の仮想円Ｃ２は、ボール８の直径Ｄ０の０．９倍以上、１倍未満に設定されている。表２は、基準仮想円Ｃ２の直径Ｄ２をボール８の直径Ｄ０に対して変化させたときの、ボール８の組込性に関する評価結果である。表２において、「○」は、ボールの組み込み時に保持器の柱部が破損しなかったこと、「×」は、ボールの組み込み時に保持器の柱部が破損したこと、をそれぞれ意味する。
Figure 0007261599000002
この表２より、ボール８を軸方向から保持器７に組み込む際にボール８と保持器７の柱部７ｂとの４つの接触点Ｐｃで結んだ基準仮想円Ｃ２の直径Ｄ２を、ボール８の直径Ｄ０の０．９倍以上、１倍未満に設定することが、最適であることが分かった。
このように内側柱７ｊとボール８との接触位置がボール８の外周円Ｃ０に近づくように柱部７ｂの内側柱７ｊの長さを定めることで、柱部７ｂの爪部７ｋおよび内側柱７ｊがボール８と重複している範囲が最大でボール８の直径Ｄ０の約０．０５倍分に制限されている。従って、保持器７は、軸方向に沿って複数のボール８をポケットＰｔに挿入する際における柱部７ｂの変形量が抑制される。これにより、車輪用軸受装置１は、保持器７の柱部７ｂに切り欠き部７ｇが形成されていても、ボール８の組み込み性を向上させることができる。
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、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更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、更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。また、本実施形態において、車輪用軸受装置１は、ハブ輪３の外周に内側軌道面３ｃが直接形成されている第３世代構造の車輪用軸受装置として構成されているがこれに限定するものではなく、ハブ輪３に一対の内輪４が圧入固定された第２世代構造、または、ナックルとハブ輪との間に複列のアンギュラ玉軸受を嵌合させた第１世代構造であってもよい。
１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ａ インナー側開口部
３ ハブ輪
４ 内輪
７ 保持器
７ａ 基部
７ｂ 柱部
７ｅ 爪部
７ｇ 切り欠き部
７ｈ 外側柱
７ｉ 内側柱
８ ボール
Ｃ１ 基準仮想円
Ｃａ 仮想円
Ｄａ 仮想円の直径
Ｓ１ 軸方向端面
Ｓ２ 軸方向端面

Claims (4)

  1. 内周に複列の外側軌道面が設けられた外方部材と、
    外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、および前記小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪を有し、外周に前記複列の外側軌道面と対向する複列の内側軌道面が設けられた内方部材と、
    前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列のボールと、
    環状に形成される基部と前記基部から周方向に一定の間隔でその軸方向に延びる複数の柱部とを有し、隣り合う前記柱部と前記基部とによって前記ボールの外周面に沿う曲面を有するポケットがそれぞれ形成され、前記ポケットに前記ボールを保持する樹脂製の保持器と、を具備する車輪用軸受装置であって、
    前記柱部は、隣り合う柱部に向かって突出する爪部を有し、
    前記柱部の少なくとも一つは、先端から基部に向かう切り欠き部を有し、
    前記爪部の先端部が、軸方向視で、前記ボールの中心を中心とする所定半径の基準仮想円と前記ボールの外周円とに囲まれる円環状の範囲に含まれており、
    前記爪部の先端部には、前記ボールの中心から任意の半径の仮想円に沿った誘導面が形成されており、
    前記柱部は、前記切り欠き部よりも内径側に設けられた内側柱と前記切り欠き部よりも外径側に設けられた外側柱とを有し、
    前記内側柱の軸方向端面は、前記外側柱の軸方向端面よりも前記ボールの中心側にオフセットしていて、
    前記仮想円は、前記ボールが隣り合う前記内側柱と前記爪部とを同時に接触する点を通る、
    車輪用軸受装置。
  2. 前記ポケットが、前記基部を底部とする半球状の曲面と、前記半球状の曲面の縁から前記柱部の先端に向かって軸方向に延びる案内面とから構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記所定半径の基準仮想円の直径が、前記ボールの直径の０．８倍以上１倍未満である請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記保持器に前記ボールを組み込む際に、隣り合う前記内側柱と前記爪部とにおいて前記ボールが同時に接触する点を通る前記仮想円の直径が、前記ボールの直径の０．９倍以上１倍未満である請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
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