JP7308019B2

JP7308019B2 - 車輪用軸受装置

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Publication number: JP7308019B2
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Inventors: 荘太鯉住
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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、前記保持器の前記柱部には、隣り合う柱部に向かって突出する一方の爪部と他方の爪部と前記柱部の先端から基部に向かう切り欠き部とが形成され、軸方向視で、前記一方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さと前記他方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さとが異なるものである。

第二の発明は、軸方向視で、前記一方の爪部のうち前記ボールの中心までの長さが最短である部分と前記他方の爪部のうち前記ボールの中心までの長さが最短である部分とが、前記ボールの中心を中心とする前記ボールの直径の０．７倍以上１.０倍未満の直径である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。

第三の発明は、軸方向視で、前記一方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さと前記他方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さとの合計が前記ボールの直径の０．７倍よりも大きく０．８５倍以下であるものである。

第四の発明は、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、前記保持器の前記柱部には、一方の隣り合う柱部に向かって突出する爪部と先端から基部に向かう切り欠き部とが形成され、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。

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、保持可能なボールの個数が増加する。また、軸方向視でボールを保持している二つの爪部とボールとの重複している領域が互いに異なるので、各爪部とボールとが接触するタイミングにずれが生じて柱部が変形し易い周方向に弾性変形される。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、保持器の軸方向視で保持器の一方の爪部および他方の爪部とボールとの重複している領域の上限が定められているので、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、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。

第三の発明によれば、軸方向視で保持器の一方の爪部とボールとが重複している領域と他方の爪部とボールとが重複している領域との合計が一定の範囲内なので、保持力を維持しつつ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、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。

第四の発明によれば、柱部の周方向一側にしか爪部がないので、ボールを保持器のポケットに挿入する際に柱部が変形し易い周方向に弾性変形される。これにより、車輪用軸受装置は、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。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。図５は保持器の部分拡大平面図を示す。（Ａ）は、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）は同じく保持器の切り欠き部を示す部分拡大断面図を示す。図６は保持器とボールの部分拡大平面図を示す。（Ａ）は、車輪用軸受装置の第一実施形態におけるボールの組み込み前の保持器とボールとの関係を示す部分拡大平面図、（Ｂ）は同じくボールの組み込み前の保持器とボールとの関係を示す部分拡大側面図を示す。図７はボールが組み込まれる際の保持器を示す。（Ａ）は車輪用軸受装置の第一実施形態における保持器の長爪部にボールが接触した状態を示す部分拡大平面図、（Ｂ）は同じく保持器の長爪部をボールが押圧している状態を示す部分拡大平面図、（Ｃ）は同じく保持器の長爪部と短爪部とをボールが押圧している状態を示す部分拡大平面図。図８はボールが組み込まれる際の保持器を示す。（Ａ）は車輪用軸受装置の第二実施形態における保持器の長爪部にボールが接触した状態を示す部分拡大平面図、（Ｂ）は同じく保持器の長爪部をボールが押圧している状態を示す部分拡大平面図、（Ｃ）は同じく保持器の長爪部と短爪部とをボールが押圧している状態を示す部分拡大平面図。

以下に、図１と図２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１０を具備する。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。

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１０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、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、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。

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。また、補強材として、樹脂の中にグラスファイバまたはカーボンファイバ等が含まれていてもよい。

図２に示すように、保持器７は、環状の基部７ａと、複数の柱部７ｂとを有している。柱部７ｂは、基部７ａから軸方向に突出している。複数の柱部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３参照）。

ボール８は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２からなる鋼球等から構成されている。複数のボール８は、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と略円筒状のスリンガとを具備する。

アウター側シール部材１０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１０は、シール板と同じ材質の鋼板を略円筒状に形成された芯金に例えばＮＢＲ（アクリロニトリル－ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなる複数のシールリップが固着されている。

以下に、図２から図５を用いて、保持器７について詳細に説明する。図２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２において、Ｄ_ＰＣＤが、ボール８のピッチ円ＰＣＤを示している。

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７ｑと、第１部分７ｑから軸方向に水平に延びる第２部分７ｒ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第１部分７ｑを有している。柱部７ｂの外径面（後述する外側柱７ｊ）は、柱部７ｂの内径面（後述する内側柱７ｋ）よりも軸方向外側に突出している。

図３と図４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２参照）に配置されたボール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ストレートに延びる案内面７ｄが形成されている。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４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。

柱部７ｂの凹曲面７ｃおよび案内面７ｄ（図３参照）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、周方向一側の隣接する柱部７ｂに向かって突出している一方の爪部である長爪部７ｅと、周方向他側の隣接する柱部７ｂに向かって突出している他方の爪部である短爪部７ｇとが形成されている。つまり、柱部７ｂの先端部分には、周方向一側と周方向他側にそれぞれ突出している長爪部７ｅと短爪部７ｇとが形成されている。

図５（Ａ）に示すように、長爪部７ｅと短爪部７ｇとの先端部は、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０．７倍以上、１.０倍未満に設定されている。

長爪部７ｅと短爪部７ｇとのポケットＰｔ側（径方向内側）の先端部は、径方向幅Ｒ１の範囲に含まれるように面取り状に切欠かれている。長爪部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長爪誘導面７ｆが形成されている。長爪誘導面７ｆは、長爪部７ｅにおいてボール８の中心に最も近接している部分である。つまり、ボール８の中心までの長さが最短である部分である。短爪部７ｇの先端部には、軸方向視で、直径Ｄａの仮想円Ｃａ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Ｄｂの仮想円Ｃｂに沿った円弧面である短爪誘導面７ｈが形成されている。短爪誘導面７ｈは、短爪部７ｇにおいてボール８の中心に最も近接している部分である。つまり、ボール８の中心までの長さが最短である部分である。

長爪誘導面７ｆは、軸方向視で、ボール８の中心（所定位置Ｐ）から仮想円Ｃａの直径Ｄａ／２（仮想円Ｃａの半径）だけ離れた位置に設けられている。短爪誘導面７ｈは、軸方向視で、ボール８の中心にから仮想円Ｃｂの直径Ｄｂ／２（仮想円Ｃｂの半径）だけ離れた位置に設けられている。つまり、長爪部７ｅと短爪部７ｇとは、軸方向視で、それぞれボール８の中心に最も近接している部分からボール８の中心までの長さ（ボール８の中心までの最短長さ）が異なる。また、長爪部７ｅと短爪部７ｇとは、軸方向視で、ボール８の中心から長爪誘導面７ｆまでの長さとボール８の中心から短爪誘導面７ｈまでの長さの合計がボール８の直径Ｄ０の０．７倍よりも大きく０．８５倍以下になるように構成されている。（※基準仮想円Ｃ１の範囲から算出しました。）なお、長爪部７ｅまたは短爪部７ｇが軸方向視でボール８と重複していない場合、ボール８の中心までの長さは、直径Ｄ０／２（外周円Ｃ０の半径）とする。

長爪部７ｅと短爪部７ｇとの先端部は、中心が所定位置Ｐ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、ポケットＰｔ内に配置されているボール８の軸方向への移動が規制されている。なお、長爪誘導面７ｆと短爪誘導面７ｈは、仮想円Ｃａに沿う曲面に形成されているが、仮想円Ｃａに近似する面でもよい。

長爪部７ｅにおいて、ボール８の外周円Ｃ０から長爪誘導面７ｆ（仮想円Ｃａ）までの部分が、軸方向視で、ボール８と重複する領域（濃い薄墨部分参照）である。同様に、短爪部７ｇにおいて、ボール８の外周円Ｃ０から短爪誘導面７ｈ（仮想円Ｃｂ）までの部分が、軸方向視で、ボール８と重複する領域（濃い薄墨部分参照）である。長爪誘導面７ｆは、軸方向視で、短爪誘導面７ｈよりもボール８の中心に近接している。つまり、長爪部７ｅが軸方向視でボール８と重複する領域は、短爪部７ｇが軸方向視でボール８と重複する領域よりも大きい。また、長爪部７ｅと短爪部７ｇとは、それぞれが軸方向視でボール８と重複する領域の大きさの合計値が一定の範囲に含まれるように形成されている。これにより、長爪部７ｅと短爪部７ｇとは、軸方向視でボール８との重複する領域の大きさの上限と下限が互いの形状に関連して決定される。

図５（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７ｉαと半径Ｒの曲面部７ｉβとを有する切り欠き部７ｉが形成されている。切り欠き部７ｉ（曲面部７ｉβ）の底部は、所定位置Ｐよりも基部７ａ側に設けられている。つまり、切り欠き部７ｉは、所定位置Ｐを含むように形成されている。このように、保持器７は、隣接するボール８同士の距離が最も短くなる所定位置Ｐにおいて、切り欠き部７ｉの底部が所定位置Ｐよりも基部７ａ側に設けられていることで、ボール８の間隔が小さくなり、保持するボール８の個数を増やすことができる。

曲面部７ｉβは、スリット部７ｉαの終端部に設けられている。柱部７ｂは、切り欠き部７ｉによって径方向外側部分の柱（以下、単に「外側柱７ｊ」と記す）と径方向内側部分の柱（以下、単に「内側柱７ｋ」と記す）とに分岐される。外側柱７ｊの先端部には、周方向一側に長爪部７ｅが形成され、周方向他側に短爪部７ｇが形成されている。切り欠き部７ｉ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。

また、切り欠き部７ｉの径方向幅の範囲内にボール８の中心（所定位置Ｐ）が設けられている。本実施形態では、ボール８の中心が切り欠き部７ｉ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７ｉ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８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７ｉ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、保持器７は、隣り合うボール８がピッチ円ＰＣＤ上で非接触の状態で対向するように保持している。

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、同一のピッチ円ＰＣＤにおけるボール８の保持個数が増大するので、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、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。

図２及び図５（Ｂ）に示すように、内側柱７ｋの軸方向端面Ｓ１は、外側柱７ｊの軸方向端面Ｓ２よりもボール８の中心（所定位置Ｐ）側にオフセットしている。なお、内側柱７ｋの軸方向端面Ｓ１は、ボール８の中心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７ｋと長爪部７ｅとをボール８が同時に接触する点を通ることで規定されている。また、仮想円Ｃｂは、隣り合う内側柱７ｋと短爪部７ｇとをボール８が同時に接触する点を通ることで規定されている。

保持器７は、内側柱７ｋが外側柱７ｊの軸方向端面Ｓ２よりもボール８の中心側にオフセットしているので、仮想円Ｃａの直径Ｄａおよび仮想円Ｃｂの直径Ｄｂを外側柱７ｊと内側柱７ｋとのの軸方向端面の位置が一致している場合よりも大きくすることができる。仮想円Ｃａと仮想円Ｃｂとは、内側柱７ｋの軸方向位置を調整することで、径方向幅Ｒ１の範囲（ボール８の直径Ｄ０の０．７倍以上１倍未満）に含まれている状態で長爪部７ｅと短爪部７ｇとの先端部の設計自由度を向上することができる。

以下に、図６と図７とを用いて、保持器７にボール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６（Ａ）に示すように、保持器７のポケットＰｔにボール８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（図６（Ｂ）の黒塗矢印参照）。

図６（Ｂ）に示すように、始めに、ボール８の外周面には、各外側柱７ｊの周方向一側に形成されている長爪部７ｅの長爪誘導面７ｆが接触する。各長爪誘導面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５参照）に設定されている任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａと重複する位置で接触している。一方、各外側柱７ｊの周方向他側に形成されている短爪部７ｇの短爪誘導面７ｈは、軸方向視で仮想円Ｃａよりも大きい仮想円Ｃｂと重複する位置に配置されているので、ボール８の外周面に接触していない。

図７（Ａ）に示すように、長爪部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一側外力Ｆａ（薄い薄墨矢印）がボール８から加わる。すなわち、外側柱７ｊには、一側外力Ｆａの分力として径方向外側に向かう径方向分力Ｆａ１と周方向他側に向かう周方向分力Ｆａ２とが同時に加わる。一方、短爪誘導面７ｈは、ボール８の外周面に接触していないので力が加わらない（図６（Ｂ）参照）。

図７（Ｂ）に示すように、ボール８が基部７ａ側に移動されると、長爪部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の外周面上を摺動される。この際、各外側柱７ｊは、長爪部７ｅに加わる一側外力Ｆａによって、短爪誘導面７ｈが他側のボール８の外周面に接触するまで径方向外側と周方向他側とに押し広げられる。つまり、各外側柱７ｊは、長爪部７ｅと短爪部７ｇとがボール８に同時に接触しないため変形し易い周方向に弾性変形される。

図７（Ｃ）に示すように、短爪誘導面７ｈがボール８の外周面に接触すると、短爪部７ｇ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他側外力Ｆｂ（薄い薄墨矢印）がボール８から加わる。この結果、外側柱７ｊには、一側外力Ｆａと他側外力Ｆｂと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。

ボール８がさらに基部７ａ側に移動されると、長爪部７ｅと短爪部７ｇは、軸方向視でボール８の外周円Ｃ０に向かってボール８の外周面上を摺動される。この際、外側柱７ｊは、長爪誘導面７ｆと短爪誘導面７ｈとが外周円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。このようにして、外側柱７ｊは、周方向他側に向かう弾性変形と径方向外側に向かう弾性変形によって最大でボール８の直径Ｄ０の約０．１５倍分（任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａの半径相当分）だけ弾性変形される。外側柱７ｊは、その形状から周方向の剛性が径方向の剛性よりも低いので、周方向の弾性変形が含まれることで長爪誘導面７ｆと短爪誘導面７ｈとが外周円Ｃ０に到達するまでに必要な力とが抑制される。

柱部７ｂには、径方向外側への変形による応力と周方向他側への変形による応力とがそれぞれ発生している。この際、柱部７ｂに発生している応力は、長爪部７ｅおよび切り欠き部７ｉ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。

ボール８が柱部７ｂの案内面７ｄに到達すると、長爪部７ｅと短爪部７ｇとは、外側柱７ｊの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。長爪部７ｅと短爪部７ｇとは、軸方向視で任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａと仮想円Ｃｂとに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、長爪部７ｅと短爪部７ｇと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。

このように構成することにより、保持器７は、長爪部７ｅと短爪部７ｇとにボール８が同時に接触しないため、各外側柱７ｊが変形し易い周方向に弾性変形される。つまり、外側柱７ｊは、変形し易い周方向の弾性変形が含まれることで長爪誘導面７ｆと短爪誘導面７ｈとが外周円Ｃ０に到達するまでに必要な力が抑制される。さらに、保持器７は、軸方向視で長爪部７ｅと短爪部７ｇのボール８との重複する領域の大きさの上限が互いの形状に関連して決定されるので、外側柱７ｊの変形量が一定の範囲に制限される。これにより、車輪用軸受装置は、ボール８の保持個数を増大しつつ、ボール８の保持力を維持し、保持器７へのボール８の組み込み性を向上することができる。

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。

図８（Ａ）に示すように、車輪用軸受装置１が具備する保持器７の外側柱７ｊの先端部分には、隣接する周方向一側の柱部７ｂに向かって周方向に突出する爪部７ｍが形成され、周方向他側に切欠き面７ｐが形成されている。つまり、外側柱７ｊには、周方向一側のみに爪部７ｍが形成され、周方向他側に爪部が形成されていない。爪部７ｍ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の円環状の範囲に含まれるように形成されている（図５（Ａ）参照）。基準仮想円Ｃ１の直径Ｄ１は、ボール８の直径Ｄ０の０．７倍以上、１.０倍未満に設定されている。

爪部７ｍのポケットＰｔ側の先端部は、径方向幅Ｒ１の範囲に含まれるように面取り状に切欠かれている。爪部の先端部には、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７ｎが形成されている。誘導面７ｎは、爪部７ｍにおいてボール８の中心に最も近接している部分である。つまり、ボール８の中心までの長さが最短である部分である。

以下に、保持器７にボール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８（Ｂ）に示すように、ボール８の外周面には、各外側柱７ｊの爪部７ｍの誘導面７ｎが接触する。各誘導面７ｎは、任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａと重複する位置で接触している。爪部７ｍ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一側外力Ｆａ（薄い薄墨矢印）がボール８から加わる。すなわち、外側柱７ｊには、一側外力Ｆａの分力として径方向外側に向かう径方向分力Ｆａ１と周方向他側に向かう周方向分力Ｆａ２が同時に加わる。

図８（Ｃ）に示すように、ボール８が基部７ａ側に移動されると、爪部７ｍは、軸方向視でボール８の外周円Ｃ０に向かってボール８の外周面上を摺動される。この際、各外側柱７ｊは、爪部７ｍに加わる一側外力Ｆａによって、径方向外側と周方向他側とに押し広げられる。つまり、各外側柱７ｊは、周方向他側に爪部が形成されていないため変形し易い周方向に弾性変形される。

ボール８が柱部７ｂの案内面７ｄに到達すると、爪部７ｍは、外側柱７ｊの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７ｍは、軸方向視で任意の直径Ｄａの仮想円Ｃａと仮想円Ｃｂとに重複する位置で停止する。

このように構成することにより、保持器７は、外側柱７ｊの周方向一側に形成されている爪部７ｍのみがボール８に接触しているため各外側柱７ｊが変形し易い周方向に弾性変形される。つまり、外側柱７ｊは、誘導面７ｎが外周円Ｃ０に到達するまでに必要な力が抑制される。これにより、車輪用軸受装置は、ボール８の保持個数を増大しつつ、ボール８の保持力を維持し、保持器７へのボール８の組み込み性を向上することができる。

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
３ハブ輪
４内輪
７保持器
７ａ基部
７ｂ柱部
７ｅ長爪部
７ｇ短爪部
７ｉ切り欠き部
８ボール

Claims

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、隣り合う柱部に向かって突出する一方の爪部と他方の爪部と、前記柱部のうち前記爪部よりも径方向内側で先端から基部に向かって切り欠かれた切り欠き部とが形成され、
前記柱部において、
前記切り欠き部に対して径方向内側に位置する内側柱の軸方向端面は、前記切り欠き部に対して径方向外側に位置する外側柱の軸方向端面に比べて、前記ボールの中心側にオフセットしており、
前記一方の爪部、及び前記他方の爪部は、前記外側柱の先端部に各々形成されており、
軸方向視で、前記一方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さと前記他方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さとが異なる車輪用軸受装置。
軸方向視で、前記一方の爪部のうち前記ボールの中心までの長さが最短である部分と前記他方の爪部のうち前記ボールの中心までの長さが最短である部分とが、前記ボールの中心を中心とする前記ボールの直径の０．７倍以上１.０倍未満の直径である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請求項１に記載の車輪用軸受装置。
軸方向視で、前記一方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さと前記他方の爪部のうち前記ボールの中心までの最短長さとの合計が前記ボールの直径の０．７倍よりも大きく０．８５倍以下である請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置。
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、
前記保持器の前記柱部には、一方の隣り合う柱部に向かって突出する爪部と他方の隣り合う柱部に向かって切り欠かれた切欠き面と先端から基部に向かう切り欠き部とが形成され、
前記柱部において、
前記切り欠き部に対して径方向内側に位置する内側柱の軸方向端面は、前記切り欠き部に対して径方向外側に位置する外側柱の軸方向端面に比べて、前記ボールの中心側にオフセットしており、
前記爪部及び前記切欠き面は、前記外側柱の先端部に各々形成されており、
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車輪用軸受装置。