(57)【要約】【課題】アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】外輪２２に形成された外側転走面２ｄと転動体４の接点Ｘおよび内輪３２に形成された内側転走面３ｄと転動体４の接点Ｙを結ぶ仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している車輪用軸受装置１において、大径段部２Ｈに内嵌された状態で外輪主体２１と外輪２２の対向面間に介装される間座部材７を具備し、間座部材７は、外方部材２よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、外輪主体２１の温度上昇に伴って相対的に膨張して外輪２２に対するインナー側への付勢力を強める、とした。【選択図】図６
2018105456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に大径段部が設けられた外輪主体、および前記大径段部に内嵌される外輪からなり、前記外輪主体と前記外輪のそれぞれに外側転走面が形成された外方部材と、
軸方向に小径段部が設けられた内輪主体、および前記小径段部に外嵌される内輪からなり、前記内輪主体と前記内輪のそれぞれに内側転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
前記外輪に形成された前記外側転走面と前記転動体の接点および前記内輪に形成された前記内側転走面と前記転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している車輪用軸受装置において、
前記大径段部に内嵌された状態で前記外輪主体と前記外輪の対向面間に介装される間座部材を具備し、
前記間座部材は、前記外方部材よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、前記外輪主体の温度上昇に伴って相対的に膨張して前記外輪に対するインナー側への付勢力を強める、ことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記外輪主体が炭素鋼で構成されており、
前記間座部材は、その線膨張係数が前記外輪主体の線膨張係数よりも大きい材質特性を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
二つの外側転走面が形成された外方部材と、
軸方向に小径段部が設けられた内輪主体、および前記小径段部に外嵌される内輪からなり、前記内輪主体と前記内輪のそれぞれに内側転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
前記外方部材のインナー側に形成された前記外側転走面と前記転動体の接点および前記内輪に形成された前記内側転走面と前記転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している車輪用軸受装置において、
前記小径段部に外嵌された状態で前記内輪主体と前記内輪の対向面間に介装される間座部材を具備し、
前記間座部材は、前記内方部材よりも線膨張係数が小さい材質特性を有し、前記内輪主体の温度上昇に伴って相対的に収縮して前記内輪に対するインナー側への付勢力を弱める、ことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記内輪主体が炭素鋼で構成されており、
前記間座部材は、その線膨張係数が前記内輪主体の線膨張係数よりも小さい材質特性を有している、ことを特徴とする請求項３に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
二つの外側転走面が形成された外方部材と、
軸方向に小径段部が設けられた内輪主体、および前記小径段部に外嵌される内輪からなり、前記内輪主体と前記内輪のそれぞれに内側転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
前記外方部材のインナー側に形成された前記外側転走面と前記転動体の接点および前記内輪に形成された前記内側転走面と前記転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している車輪用軸受装置において、
前記小径段部の先端部分に径方向外側へ広がる係止部分を設けるとともに、
前記小径段部に外嵌された状態で前記係止部分と前記内輪の対向面間に介装される間座部材を具備し、
前記間座部材は、前記内方部材よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、前記内輪主体の温度上昇に伴って相対的に膨張して前記内輪に対するアウター側への付勢力を強める、ことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記内輪主体が炭素鋼で構成されており、
前記間座部材は、その線膨張係数が前記内輪主体の線膨張係数よりも大きい材質特性を有している、ことを特徴とする請求項５に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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（特許文献１参照）。車輪用軸受装置は、懸架装置を構成するナックルに外方部材が固定される。また、車輪用軸受装置は、外方部材の内側に内方部材が配置され、外方部材と内方部材のそれぞれの転走面間に複数の転動体が介装されている。こうして、車輪用軸受装置は、転がり軸受構造を構成し、内方部材に取り付けられた車輪を回転自在としているのである。
【０００３】
ところで、このような車輪用軸受装置は、転がり軸受構造の一態様であるアンギュラ玉軸受を構成しており、転動体のガタつきを抑えるために予圧が掛けられている。そのため、それぞれの転走面と転動体の接点で予圧に応じた荷重が掛かり、ひいては転がり抵抗を生じている。従って、アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置は、低予圧状態のときに転動体の転がり抵抗が小さくなり、走行燃費が向上するのである。
【０００４】
加えて、このような車輪用軸受装置は、負荷が掛かると、その負荷に応じた弾性変形を生じる。例えば、車体の旋回運動によって車輪を介して負荷が掛かると、その負荷に応じた弾性変形を生じる。また、負荷が掛かった際の弾性変形量が小さいことを軸受剛性が高いといい、アンギュラ玉軸受が低予圧状態のときよりも高予圧状態のときに軸受剛性が高くなることが知られている。従って、アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置は、高予圧状態のときに軸受剛性が高くなり、走行安定性が向上するのである。
【０００５】
以上より、アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる車輪用軸受装置が求められていたのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２２４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる車輪用軸受装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一の発明は、
軸方向に大径段部が設けられた外輪主体、および前記大径段部に内嵌される外輪からなり、前記外輪主体と前記外輪のそれぞれに外側転走面が形成された外方部材と、
軸方向に小径段部が設けられた内輪主体、および前記小径段部に外嵌される内輪からなり、前記内輪主体と前記内輪のそれぞれに内側転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
前記外輪に形成された前記外側転走面と前記転動体の接点および前記内輪に形成された前記内側転走面と前記転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している車輪用軸受装置において、
前記大径段部に内嵌された状態で前記外輪主体と前記外輪の対向面間に介装される間座部材を具備し、
前記間座部材は、前記外方部材よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、前記外輪主体の温度上昇に伴って相対的に膨張して前記外輪に対するインナー側への付勢力を強める、ものである。
【０００９】
第二の発明は、第一の発明に係る車輪用軸受装置において、
前記外輪主体が炭素鋼で構成されており、
前記間座部材は、その線膨張係数が前記外輪主体の線膨張係数よりも大きい材質特性を有している、ものである。
【００１０】
第三の発明は、
二つの外側転走面が形成された外方部材と、
軸方向に小径段部が設けられた内輪主体、および前記小径段部に外嵌される内輪からなり、前記内輪主体と前記内輪のそれぞれに内側転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
前記外方部材のインナー側に形成された前記外側転走面と前記転動体の接点および前記内輪に形成された前記内側転走面と前記転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している車輪用軸受装置において、
前記小径段部に外嵌された状態で前記内輪主体と前記内輪の対向面間に介装される間座部材を具備し、
前記間座部材は、前記内方部材よりも線膨張係数が小さい材質特性を有し、前記内輪主体の温度上昇に伴って相対的に収縮して前記内輪に対するインナー側への付勢力を弱める、ものである。
【００１１】
第四の発明は、第三の発明に係る車輪用軸受装置において、
前記内輪主体が炭素鋼で構成されており、
前記間座部材は、その線膨張係数が前記内輪主体の線膨張係数よりも小さい材質特性を有している、ものである。
【００１２】
第五の発明は、
二つの外側転走面が形成された外方部材と、
軸方向に小径段部が設けられた内輪主体、および前記小径段部に外嵌される内輪からなり、前記内輪主体と前記内輪のそれぞれに内側転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
前記外方部材のインナー側に形成された前記外側転走面と前記転動体の接点および前記内輪に形成された前記内側転走面と前記転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している車輪用軸受装置において、
前記小径段部の先端部分に径方向外側へ広がる係止部分を設けるとともに、
前記小径段部に外嵌された状態で前記係止部分と前記内輪の対向面間に介装される間座部材を具備し、
前記間座部材は、前記内方部材よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、前記内輪主体の温度上昇に伴って相対的に膨張して前記内輪に対するアウター側への付勢力を強める、ものである。
【００１３】
第六の発明は、第五の発明に係る車輪用軸受装置において、
前記内輪主体が炭素鋼で構成されており、
前記間座部材は、その線膨張係数が前記内輪主体の線膨張係数よりも大きい材質特性を有している、ものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
第一の発明に係る車輪用軸受装置は、外輪に形成された外側転走面と転動体の接点および内輪に形成された内側転走面と転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。また、車輪用軸受装置は、大径段部に内嵌された状態で外輪主体と外輪の対向面間に介装される間座部材を具備している。そして、間座部材は、外方部材よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、外輪主体の温度上昇に伴って相対的に膨張して外輪に対するインナー側への付勢力を強める。かかる車輪用軸受装置によれば、冷態時にはアンギュラ玉軸受が低予圧状態となり、暖態時にはアンギュラ玉軸受が高予圧状態となる。従って、アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる。
【００１６】
第二の発明に係る車輪用軸受装置は、外輪主体が炭素鋼で構成されている。そして、間座部材は、その線膨張係数が外輪主体の線膨張係数よりも大きい材質特性を有している。かかる車輪用軸受装置によれば、簡素な構造でありながら確実に、冷態時における低予圧状態と暖態時における高予圧状態を実現できる。
【００１７】
第三の発明に係る車輪用軸受装置は、外方部材のインナー側に形成された外側転走面と転動体の接点および内輪に形成された内側転走面と転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。また、車輪用軸受装置は、小径段部に外嵌された状態で内輪主体と内輪の対向面間に介装される間座部材を具備している。そして、間座部材は、内方部材よりも線膨張係数が小さい材質特性を有し、内輪主体の温度上昇に伴って相対的に収縮して内輪に対するインナー側への付勢力を弱める。かかる車輪用軸受装置によれば、冷態時にはアンギュラ玉軸受が低予圧状態となり、暖態時にはアンギュラ玉軸受が高予圧状態となる。従って、アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる。
【００１８】
第四の発明に係る車輪用軸受装置は、内輪主体が炭素鋼で構成されている。そして、間座部材は、その線膨張係数が内輪主体の線膨張係数よりも小さい材質特性を有している。かかる車輪用軸受装置によれば、簡素な構造でありながら確実に、冷態時における低予圧状態と暖態時における高予圧状態を実現できる。
【００１９】
第五の発明に係る車輪用軸受装置は、外方部材のインナー側に形成された外側転走面と転動体の接点および内輪に形成された内側転走面と転動体の接点を結ぶ仮想線が径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。また、小径段部の先端部分に径方向外側へ広がる係止部分を設けるとともに、小径段部に外嵌された状態で係止部分と内輪の対向面間に介装される間座部材を具備している。そして、間座部材は、内方部材よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、内輪主体の温度上昇に伴って相対的に膨張して内輪に対するアウター側への付勢力を強める。かかる車輪用軸受装置によれば、冷態時にはアンギュラ玉軸受が低予圧状態となり、暖態時にはアンギュラ玉軸受が高予圧状態となる。従って、アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる。
【００２０】
第六の発明に係る車輪用軸受装置は、内輪主体が炭素鋼で構成されている。そして、間座部材は、その線膨張係数が内輪主体の線膨張係数よりも大きい材質特性を有している。かかる車輪用軸受装置によれば、簡素な構造でありながら確実に、冷態時における低予圧状態と暖態時における高予圧状態を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第一実施形態である車輪用軸受装置を示す斜視図。
【図２】第一実施形態である車輪用軸受装置を示す断面図。
【図３】第一実施形態である車輪用軸受装置の一部構造を示す断面図。
【図４】第一実施形態である車輪用軸受装置の一部構造を示す断面図。
【図５】第一実施形態である車輪用軸受装置の要部構造を示す断面図。
【図６】第一実施形態である車輪用軸受装置の要部構造による機能を示す断面図。
【図７】第一実施形態である車輪用軸受装置に適用し得る一部構造を示す断面図。
【図８】第二実施形態である車輪用軸受装置の要部構造を示す断面図。
【図９】第二実施形態である車輪用軸受装置の要部構造による機能を示す断面図。
【図１０】第二実施形態である車輪用軸受装置に適用し得る一部構造を示す断面図。
【図１１】第三実施形態である車輪用軸受装置の要部構造を示す断面図。
【図１２】第三実施形態である車輪用軸受装置の要部構造による機能を示す断面図。
【図１３】第三実施形態である車輪用軸受装置に適用し得る一部構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図１から図４を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置１について説明する。図１は、第一実施形態である車輪用軸受装置１を示す斜視図である。図２は、第一実施形態である車輪用軸受装置１を示す断面図である。図３および図４は、第一実施形態である車輪用軸受装置１の一部構造を示す断面図である。
【００２３】
車輪用軸受装置１は、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２と、内方部材３と、転動体４と、インナー側シール部材５と、アウター側シール部材６と、を備える。なお、以下において、「インナー側」とは、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、「径方向外側」とは、車輪用軸受装置１の中心軸Ｌから遠ざかる方向を表し、「径方向内側」とは、車輪用軸受装置１の中心軸Ｌに近づく方向を表す。
【００２４】
外方部材２は、転がり軸受構造の外輪部分を構成するものである。外方部材２は、外輪主体２１と外輪２２で構成されている。
【００２５】
外輪主体２１は、Ｓ５３Ｃ等の中高炭素鋼で構成されている。外輪主体２１には、そのインナー側端部から軸方向中央部まで大径段部２Ｈが形成されている。大径段部２Ｈは、外輪主体２１の内径が大きくなった部分を指し、その内周面が中心軸Ｌを中心とする円筒形状となっている。また、外輪主体２１のインナー側端部には、封止面２ａが形成されている。更に、外輪主体２１のアウター側端部には、封止面２ｂが形成されている。そして、外輪主体２１の内周には、外側転走面２ｃが形成されている。外側転走面２ｃは、後述する内側転走面３ｃに対向する。なお、外側転走面２ｃには、高周波焼入れが施され、表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲となるように硬化処理されている。加えて、外輪主体２１の外周には、ナックル取り付けフランジ２ｅが一体的に形成されている。ナックル取り付けフランジ２ｅには、複数のボルト穴２ｆが設けられている。
【００２６】
外輪２２は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で構成されている。外輪２２の内周には、外側転走面２ｄが形成されている。外輪２２は、外輪主体２１の大径段部２Ｈに内嵌されることにより、外輪主体２１の内周に外側転走面２ｄを構成する。外側転走面２ｄは、後述する内側転走面３ｄに対向する。なお、外輪２２は、いわゆるズブ焼入れが施され、芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲となるように硬化処理されている。加えて、外輪２２は、いわゆる中間嵌め若しくはしめしろが小さなしまり嵌めで大径段部２Ｈに内嵌される。
【００２７】
内方部材３は、転がり軸受構造の内輪部分を構成するものである。内方部材３は、内輪主体３１（一般的に「ハブ輪」という）と内輪３２で構成されている。
【００２８】
内輪主体３１は、Ｓ５３Ｃ等の中高炭素鋼で構成されている。内輪主体３１には、そのインナー側端部から軸方向中央部まで小径段部３Ｓが形成されている。小径段部３Ｓは、内輪主体２１の外径が小さくなった部分を指し、その外周面が中心軸Ｌを中心とする円筒形状となっている。また、内輪主体３１のインナー側端部には、係止部分３ａが形成されている。更に、内輪主体３１のアウター側端部には、開口部３ｂが形成されている。そして、内輪主体３１の外周には、内側転走面３ｃが形成されている。内側転走面３ｃは、前述した外側転走面２ｃに対向する。なお、内輪主体３１は、小径段部３Ｓから内側転走面３ｃを経てシールランド部（後述する軸面部３ｅと曲面部３ｆと側面部３ｇで構成される）まで高周波焼入れが施され、表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲となるように硬化処理されている。加えて、内輪主体３１の外周には、車輪取り付けフランジ３ｈが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｈには、複数の貫通穴３ｉが設けられ、それぞれの貫通穴３ｉにハブボルト３３が圧入されている。
【００２９】
内輪３２は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で構成されている。内輪３２の外周には、封止面３ｊが形成されている。また、内輪３２の外周には、内側転走面３ｄが形成されている。内輪３２は、内輪主体３１の小径段部３Ｓに外嵌されることにより、内輪主体３１の外周に内側転走面３ｄを構成する。内側転走面３ｄは、前述した内側転走面２ｄに対向する。なお、内輪３２は、いわゆるズブ焼入れが施され、芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲となるように硬化処理されている。加えて、内輪３２は、いわゆる中間嵌め若しくはしめしろが小さなしまり嵌めで小径段部３Ｓに外嵌される。
【００３０】
転動体４は、転がり軸受構造の転動部分を構成するものである。転動体４は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で構成されている。インナー側の転動体列４Ｒは、複数の転動体４が保持器によって環状に配置されたものである。それぞれの転動体４は、外方部材２の外側転走面２ｄと内方部材３の内側転走面３ｄの間に転動自在に介装されている。一方で、アウター側の転動体列４Ｒも、複数の転動体４が保持器によって環状に配置されたものである。それぞれの転動体４は、外方部材２の外側転走面２ｃと内方部材３の内側転走面３ｃの間に転動自在に介装されている。なお、転動体４は、いわゆるズブ焼入れが施され、芯部まで６２〜６７ＨＲＣの範囲となるように硬化処理されている。
【００３１】
インナー側シール部材５は、外方部材２と内方部材３の間に形成された環状空間Ｓのインナー側端部を密封するものである。図３に示すように、インナー側シール部材５は、円環状のスリンガ５１とシールリング５２で構成されている。
【００３２】
スリンガ５１は、内輪３２の封止面３ｊに外嵌される。スリンガ５１は、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や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）で構成されている。スリンガ５１は、円環状の鋼板がプレス加工によって変形され、軸方向断面が直角に折り曲げられた形状となっている。これにより、スリンガ５１は、円筒状の嵌合部５１ａと、その端部から径方向外側に向かって延びる円板状の側板部５１ｂと、が形成されている。
【００３３】
シールリング５２は、外輪２の封止面２ａに内嵌される。シールリング５２は、芯金５３とシールゴム５４で構成されている。芯金５３は、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や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）で構成されている。芯金５３は、円環状の鋼板がプレス加工によって変形され、軸方向断面が直角に折り曲げられた形状となっている。これにより、芯金５３は、円筒状の嵌合部５３ａと、その端部から径方向内側に向かって延びる円板状の側板部５３ｂと、が形成されている。なお、嵌合部５３ａと側板部５３ｂには、弾性部材であるシールゴム５４が加硫接着されている。
【００３４】
シールゴム５４は、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で構成されている。シールゴム５４に形成されたシールリップ５４ａは、その先端部分がスリンガ５１の嵌合部５１ａに接触している。また、シールリップ５４ｂ・５４ｃは、その先端部分がスリンガ５１の側板部５１ｂに接触している。このようにして、インナー側シール部材５は、泥水や砂塵が環状空間Ｓに侵入するのを防ぐとともに、グリースが環状空間Ｓから漏出するのを防いでいるのである。
【００３５】
アウター側シール部材６は、外方部材２と内方部材３の間に形成された環状空間Ｓのアウター側端部を密封するものである。図４に示すように、アウター側シール部材６は、円環状のシールリング６１で構成されている。
【００３６】
シールリング６１は、外輪２の封止面２ｂに内嵌される。シールリング６１は、芯金６２とシールゴム６３で構成されている。芯金６２は、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や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）で構成されている。芯金６２は、円環状の鋼板がプレス加工によって変形され、軸方向断面が複雑に折り曲げられた形状となっている。これにより、芯金６２は、円筒状の嵌合部６２ａと、その端部から径方向内側に向かって延びる円板状の側板部６２ｂと、が形成されている。なお、嵌合部６２ａと側板部６３ｂには、弾性部材であるシールゴム６３が加硫接着されている。
【００３７】
シールゴム６３は、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で構成されている。シールゴム６３に形成されたシールリップ６３ａは、その先端部分が内輪主体３１の軸面部３ｅに接触している。また、シールリップ６３ｂは、その先端部分が内輪主体３１の曲面部３ｆに接触している。更に、シールリップ６３cは、その先端部分が内輪主体３１の側面部３ｇに接触している。このようにして、アウター側シール部材６は、泥水や砂塵が環状空間Ｓに侵入するのを防ぐとともに、グリースが環状空間Ｓから漏出するのを防いでいるのである。
【００３８】
次に、第一実施形態である車輪用軸受装置１の特徴部分について詳細に説明する。図５は、第一実施形態である車輪用軸受装置１の要部構造を示す断面図である。図６は、第一実施形態である車輪用軸受装置１の要部構造による機能を示す断面図である。図７は、第一実施形態である車輪用軸受装置１に適用し得る一部構造を示す断面図である。
【００３９】
第一実施形態である車輪用軸受装置１においては、上述した各構成部品のほかに、一つの間座部材７を具備している。間座部材７は、Ａ５０５２等のアルミニウム合金で構成されている。また、間座部材７は、略円環状に形成され、大径段部２Ｈに内嵌された状態で外輪主体２１と外輪２２の対向面間に介装されている。具体的に説明すると、間座部材７は、大径段部２Ｈの内側に嵌め込まれ、互いに対向している外輪主体２１の端面２１ｓと外輪２２の端面２２ｓに挟まれた状態となっている。なお、間座部材７についても、いわゆる中間嵌め若しくはしめしろが小さなしまり嵌めで大径段部２Ｈに内嵌される。
【００４０】
ここで、Ａ５０５２等のアルミニウム合金は、その線膨張係数が約２３.８×１０−６／Ｋであることが知られている。本車輪用軸受装置１において、間座部材７の材質をＡ５０５２等のアルミニウム合金としたのは、外輪主体２１の材質がＳ５３Ｃ等の中高炭素鋼であることに起因する。即ち、間座部材７の材質をＡ５０５２等のアルミニウム合金としたのは、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも大きいからである。但し、間座部材７は、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも大きければよく、これに限定するものではない。従って、間座部材７は、線膨張係数が約１７．３×１０−６／Ｋであるオーステナイト系ステンレス鋼材や線膨張係数が約１９．０×１０−６／Ｋである真鍮材等であってもよい。また、好ましくは、間座部材７は、外輪主体２１および外輪２２の線膨張係数よりも大きい材質特性を有しているとよい。
【００４１】
ところで、本車輪用軸受装置１は、外輪２２に形成された外側転走面２ｄと転動体４の接点をＸとし、内輪３２に形成された内側転走面３ｄと転動体４の接点をＹとし、接点Ｘと接点Ｙを結ぶ仮想線をＺとすると、仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。そのため、転動体４には、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる。換言すると、作用反作用の法則により、外側転走面２ｄと内側転走面３ｄには、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる（図５における矢印Ｆａ・Ｆｂ参照）。
【００４２】
また、本車輪用軸受装置１は、外輪主体２１に形成された外側転走面２ｃと転動体４の接点をＸとし、内輪主体３１に形成された内側転走面３ｃと転動体４の接点をＹとし、接点Ｘと接点Ｙを結ぶ仮想線をＺとすると、仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてインナー側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。そのため、転動体４には、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる。換言すると、作用反作用の法則により、外側転走面２ｃと内側転走面３ｃには、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる（図５における矢印Ｆｃ・Ｆｄ参照）。
【００４３】
本車輪用軸受装置１においては、外輪主体２１の温度が上昇すると、それに伴って間座部材７の温度も上昇する。このとき、外輪主体２１よりも間座部材７の線膨張係数が高いので、外輪主体２１よりも間座部材７が相対的に膨張することとなる（図６の（Ａ）および（Ｂ）における矢印Ｅ参照）。こうして、外輪主体２１の温度上昇に伴って外輪２２に対するインナー側への付勢力が強まっていき、徐々に外輪２２をインナー側へ押し付けるのである。これにより、外輪２２が微小ながら移動および変形し、転動体４に掛かる荷重が外輪主体２１の温度上昇に伴って冷態時における初期値から徐々に増加していく。従って、外側転走面２ｄと内側転走面３ｄに掛かる荷重も徐々に増加していくこととなる（図６の（Ｂ）における矢印Ｆａ・Ｆｂ参照）。これは、アンギュラ玉軸受が低予圧状態から高予圧状態に移行していくことを意味する。同時に、外側転走面２ｃと内側転走面３ｃに掛かる荷重も徐々に増加していくこととなる。これについても、アンギュラ玉軸受が低予圧状態から高予圧状態に移行していることを意味する。
【００４４】
以上のように、第一実施形態である車輪用軸受装置１は、外輪２２に形成された外側転走面２ｄと転動体４の接点Ｘおよび内輪３２に形成された内側転走面３ｄと転動体４の接点Ｙを結ぶ仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。また、車輪用軸受装置１は、大径段部２Ｈに内嵌された状態で外輪主体２１と外輪２２の対向面間に介装される間座部材７を具備している。そして、間座部材７は、外輪主体２１よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、外輪主体２１の温度上昇に伴って相対的に膨張して外輪２２に対するインナー側への付勢力を強める。かかる車輪用軸受装置１によれば、冷態時にはアンギュラ玉軸受が低予圧状態となり、暖態時にはアンギュラ玉軸受が高予圧状態となる。従って、アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる。具体的な効果として、低速走行時には外輪主体２１の温度が上昇せずに低予圧状態となるので走行燃費の向上を実現でき、高速走行時には外輪主体２１の温度が上昇して高予圧状態となるので走行安定性の向上を実現できる。ちなみに、高速走行時には、車輪軸受装置１の転がり抵抗をはじめとする、種々の走行抵抗のうち、空気抵抗が支配的となる。
【００４５】
加えて、間座部材７は、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも大きい材質特性を有している。かかる車輪用軸受装置１によれば、簡素な構造でありながら確実に、冷態時における低予圧状態と暖態時における高予圧状態を実現できる。
【００４６】
更に、係止部分３ａは、揺動加工法による塑性変形によって形成されている。このため、係止部分３ａは、高硬度かつ高剛性であり、高い信頼性に寄与している。そして、図７に示すように、本車輪用軸受装置１においては、軸方向に付勢力を発揮する付勢部材１０を具備し、この付勢部材１０が小径段部３Ｓに外嵌された状態で係止部分３ａと内輪３２の対向面間に介装されるとしてもよい。これにより、常に一定の付勢力で内輪３２をアウター側へ押し（矢印Ｐ参照）、転動体４を介して外輪２２を押すので、同じ温度におけるアンギュラ玉軸受の予圧状態を安定させることができる。なお、付勢部材１０は、波バネや皿バネなどが挙げられる。
【００４７】
次に、第二実施形態である車輪用軸受装置１の特徴部分について詳細に説明する。図８は、第二実施形態である車輪用軸受装置１の要部構造を示す断面図である。図９は、第二実施形態である車輪用軸受装置１の要部構造による機能を示す断面図である。図１０は、第一実施形態である車輪用軸受装置１に適用し得る一部構造を示す断面図である。
【００４８】
第二実施形態である車輪用軸受装置１においては、外輪主体２１に大径段部２Ｈが形成されておらず、外輪主体２１の内周に外側転走面２ｃと外側転走面２ｄが形成されている点で第一実施形態である車輪用軸受装置１と異なる。また、第二実施形態である車輪用軸受装置１においては、一つの間座部材８を具備している。間座部材８は、炭化物系のセラミックス素材で構成されている。また、間座部材８は、略円環状に形成され、小径段部３Ｓに外嵌された状態で内輪主体３１と内輪３２の対向面間に介装されている。具体的に説明すると、間座部材８は、小径段部３Ｓの外側に嵌め込まれ、互いに対向している内輪主体３１の端面３１ｓと内輪３２の端面３２ｓに挟まれた状態となっている。なお、間座部材８についても、いわゆる中間嵌め若しくはしめしろが小さなしまり嵌めで小径段部３Ｓに外嵌される。
【００４９】
ここで、炭化物系のセラミックス素材は、その線膨張係数が約４.４×１０−６／Ｋであることが知られている。本車輪用軸受装置１において、間座部材８の材質を炭化物系のセラミックス素材（ＳｉＣ）としたのは、内輪主体３１の材質がＳ５３Ｃ等の中高炭素鋼であることに起因する。即ち、間座部材８の材質を炭化物系のセラミックス素材としたのは、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも小さいからである。但し、間座部材８は、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも小さければよく、これに限定するものではない。従って、間座部材７は、線膨張係数が約２．６×１０−６／Ｋである窒化物系のセラミックス素材（Ｓｉ３Ｎ４）や酸化物系のセラミックス素材（Ａｌ２Ｏ３）等であってもよい。
【００５０】
ところで、本車輪用軸受装置１は、外輪主体２１に形成された外側転走面２ｄと転動体４の接点をＸとし、内輪３２に形成された内側転走面３ｄと転動体４の接点をＹとし、接点Ｘと接点Ｙを結ぶ仮想線をＺとすると、仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。そのため、転動体４には、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる。換言すると、作用反作用の法則により、外側転走面２ｄと内側転走面３ｄには、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる（図８における矢印Ｆａ・Ｆｂ参照）。
【００５１】
また、本車輪用軸受装置１は、外輪主体２１に形成された外側転走面２ｃと転動体４の接点をＸとし、内輪主体３１に形成された内側転走面３ｃと転動体４の接点をＹとし、接点Ｘと接点Ｙを結ぶ仮想線をＺとすると、仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてインナー側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。そのため、転動体４には、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる。換言すると、作用反作用の法則により、外側転走面２ｃと内側転走面３ｃには、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる（図８における矢印Ｆｃ・Ｆｄ参照）。
【００５２】
本車輪用軸受装置１においては、内輪主体３１の温度が上昇すると、それに伴って間座部材８の温度も上昇する。このとき、内輪主体３１よりも間座部材８の線膨張係数が低いので、内輪主体３１よりも間座部材８が相対的に収縮することとなる（図９の（Ａ）および（Ｂ）における矢印Ｅ参照）。こうして、内輪主体３１の温度上昇に伴って内輪３２に対するインナー側への付勢力が弱まっていき、徐々に内輪３２をアウター側へ引き付けるのである。これにより、内輪３２が微小ながら移動および変形し、転動体４に掛かる荷重が外輪主体２１の温度上昇に伴って冷態時における初期値から徐々に増加していく。従って、外側転走面２ｄと内側転走面３ｄに掛かる荷重も徐々に増加していくこととなる（図９の（Ｂ）における矢印Ｆａ・Ｆｂ参照）。これは、アンギュラ玉軸受が低予圧状態から高予圧状態に移行していくことを意味する。同時に、外側転走面２ｃと内側転走面３ｃに掛かる荷重も徐々に増加していくこととなる。これについても、アンギュラ玉軸受が低予圧状態から高予圧状態に移行していることを意味する。
【００５３】
以上のように、第二実施形態である車輪用軸受装置１は、外方部材２のインナー側に形成された外側転走面２ｄと転動体４の接点Ｘおよび内輪３２に形成された内側転走面３ｄと転動体４の接点Ｙを結ぶ仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。また、車輪用軸受装置１は、小径段部３Ｓに外嵌された状態で内輪主体３１と内輪３２の対向面間に介装される間座部材８を具備している。そして、間座部材８は、内輪主体３１よりも線膨張係数が小さい材質特性を有し、内輪主体３１の温度上昇に伴って相対的に収縮して内輪３２に対するインナー側への付勢力を弱める。かかる車輪用軸受装置１によれば、冷態時にはアンギュラ玉軸受が低予圧状態となり、暖態時にはアンギュラ玉軸受が高予圧状態となる。従って、アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる。具体的な効果として、低速走行時には内輪主体３１の温度が上昇せずに低予圧状態となるので走行燃費の向上を実現でき、高速走行時には内輪主体３１の温度が上昇して高予圧状態となるので走行安定性の向上を実現できる。ちなみに、高速走行時には、車輪軸受装置１の転がり抵抗をはじめとする、種々の走行抵抗のうち、空気抵抗が支配的となる。なお、間座部材８は、内輪主体３１および内輪３２よりも線膨張係数が小さい材質特性を有していることが好ましい。
【００５４】
加えて、間座部材８は、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも小さい材質特性を有している。かかる車輪用軸受装置１によれば、簡素な構造でありながら確実に、冷態時における低予圧状態と暖態時における高予圧状態を実現できる。
【００５５】
更に、係止部分３ａは、揺動加工法による塑性変形によって形成されている。このため、係止部分３ａは、高硬度かつ高剛性であり、高い信頼性に寄与している。そして、図１０に示すように、本車輪用軸受装置１においては、軸方向に付勢力を発揮する付勢部材１１を具備し、この付勢部材１１が小径段部３Ｓに外嵌された状態で係止部分３ａと内輪３２の対向面間に介装されるとしてもよい。これにより、常に一定の付勢力で内輪３２をアウター側へ押すので（矢印Ｐ参照）、同じ温度におけるアンギュラ玉軸受の予圧状態を安定させることが可能となる。なお、付勢部材１１は、波バネや皿バネなどが挙げられる。
【００５６】
次に、第三実施形態である車輪用軸受装置１の特徴部分について詳細に説明する。図１１は、第三実施形態である車輪用軸受装置１の要部構造を示す断面図である。図１２は、第三実施形態である車輪用軸受装置１の要部構造による機能を示す断面図である。図１３は、第一実施形態である車輪用軸受装置１に適用し得る一部構造を示す断面図である。
【００５７】
第三実施形態である車輪用軸受装置１においては、外輪主体２１に大径段部２Ｈが形成されておらず、外輪主体２１の内周に外側転走面２ｃと外側転走面２ｄが形成されている点で第一実施形態である車輪用軸受装置１と異なる。また、第三実施形態である車輪用軸受装置１においては、一つの間座部材９を具備している。間座部材９は、Ａ５０５２等のアルミニウム合金で構成されている。また、間座部材９は、略円環状に形成され、小径段部３Ｓに外嵌された状態で係止部分３ａと内輪３２の対向面間に介装されている。具体的に説明すると、間座部材９は、小径段部３Ｓの外側に嵌め込まれ、互いに対向している係止部分３ａの端面３１ｔと内輪３２の端面３２ｔに挟まれた状態となっている。なお、間座部材９についても、いわゆる中間嵌め若しくはしめしろが小さなしまり嵌めで小径段部３Ｓに外嵌される。
【００５８】
ここで、Ａ５０５２等のアルミニウム合金は、その線膨張係数が約２３.８×１０−６／Ｋであることが知られている。本車輪用軸受装置１において、間座部材９の材質をＡ５０５２等のアルミニウム合金としたのは、外輪主体２１の材質がＳ５３Ｃ等の中高炭素鋼であることに起因する。即ち、間座部材９の材質をＡ５０５２等のアルミニウム合金としたのは、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも大きいからである。但し、間座部材９は、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも大きければよく、これに限定するものではない。従って、間座部材９は、線膨張係数が約１７．３×１０−６／Ｋであるオーステナイト系ステンレス鋼材や線膨張係数が約１９．０×１０−６／Ｋである真鍮材等であってもよい。
【００５９】
ところで、本車輪用軸受装置１は、外輪主体２１に形成された外側転走面２ｄと転動体４の接点をＸとし、内輪３２に形成された内側転走面３ｄと転動体４の接点をＹとし、接点Ｘと接点Ｙを結ぶ仮想線をＺとすると、仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。そのため、転動体４には、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる。換言すると、作用反作用の法則により、外側転走面２ｄと内側転走面３ｄには、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる（図１１における矢印Ｆａ・Ｆｂ参照）。
【００６０】
また、本車輪用軸受装置１は、外輪主体２１に形成された外側転走面２ｃと転動体４の接点をＸとし、内輪主体３１に形成された内側転走面３ｃと転動体４の接点をＹとし、接点Ｘと接点Ｙを結ぶ仮想線をＺとすると、仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてインナー側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。そのため、転動体４には、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる。換言すると、作用反作用の法則により、外側転走面２ｃと内側転走面３ｃには、仮想線Ｚに対して平行に荷重が掛かることとなる（図１１における矢印Ｆｃ・Ｆｄ参照）。
【００６１】
本車輪用軸受装置１においては、内輪主体３１の温度が上昇すると、それに伴って間座部材９の温度も上昇する。このとき、内輪主体３１よりも間座部材９の線膨張係数が高いので、内輪主体３１よりも間座部材９が相対的に膨張することとなる（図１２の（Ａ）および（Ｂ）における矢印Ｅ参照）。こうして、内輪主体３１の温度上昇に伴って内輪３２に対するアウター側への付勢力が強まっていき、徐々に内輪３２をアウター側へ押し付けるのである。これにより、内輪３２が微小ながら移動および変形し、転動体４に掛かる荷重が外輪主体２１の温度上昇に伴って冷態時における初期値から徐々に増加していく。従って、外側転走面２ｄと内側転走面３ｄに掛かる荷重も徐々に増加していくこととなる（図１２の（Ｂ）における矢印Ｆａ・Ｆｂ参照）。これは、アンギュラ玉軸受が低予圧状態から高予圧状態に移行していくことを意味する。同時に、外側転走面２ｃと内側転走面３ｃに掛かる荷重も徐々に増加していくこととなる（図示せず）。これについても、アンギュラ玉軸受が低予圧状態から高予圧状態に移行していることを意味する。
【００６２】
以上のように、第三実施形態である車輪用軸受装置１は、外方部材２のインナー側に形成された外側転走面２ｄと転動体４の接点Ｘおよび内輪３２に形成された内側転走面３ｄと転動体４の接点Ｙを結ぶ仮想線Ｚが径方向外側へ向かうにつれてアウター側へ傾くアンギュラ玉軸受を構成している。また、車輪用軸受装置１は、小径段部３Ｓに外嵌された状態で係止部分３ａと内輪３２の対向面間に介装される間座部材９を具備している。そして、間座部材９は、内輪主体３１よりも線膨張係数が大きい材質特性を有し、内輪主体３１の温度上昇に伴って相対的に膨張して内輪３２に対するアウター側への付勢力を強める。かかる車輪用軸受装置１によれば、冷態時にはアンギュラ玉軸受が低予圧状態となり、暖態時にはアンギュラ玉軸受が高予圧状態となる。従って、アンギュラ玉軸受が低予圧状態であるときの走行燃費の向上と、アンギュラ玉軸受が高予圧状態であるときの走行安定性の向上と、をともに実現できる。具体的な効果として、低速走行時には内輪主体３１の温度が上昇せずに低予圧状態となるので走行燃費の向上を実現でき、高速走行時には内輪主体３１の温度が上昇して高予圧状態となるので走行安定性の向上を実現できる。ちなみに、高速走行時には、車輪軸受装置１の転がり抵抗をはじめとする、種々の走行抵抗のうち、空気抵抗が支配的となる。なお、間座部材９は、内輪主体３１および内輪３２よりも線膨張係数が大きい材質特性を有していることが好ましい。
【００６３】
加えて、間座部材９は、その線膨張係数が炭素鋼の線膨張係数である１０．８×１０−６／Ｋよりも大きい材質特性を有している。かかる車輪用軸受装置１によれば、簡素な構造でありながら確実に、冷態時における低予圧状態と暖態時における高予圧状態を実現できる。
【００６４】
更に、図１３に示すように、本車輪用軸受装置１においては、軸方向に付勢力を発揮する付勢部材１２を具備し、この付勢部材１２が小径段部３Ｓに外嵌された状態で内輪主体３１と内輪３２の対向面間に介装されるとしてもよい。これにより、常に一定の付勢力で内輪３２をインナー側へ押すので（矢印Ｐ参照）、同じ温度におけるアンギュラ玉軸受の予圧状態を安定させることが可能となる。なお、付勢部材１０は、波バネや皿バネなどが挙げられる。
【符号の説明】
【００６５】
１      車輪用軸受装置
２      外方部材
２Ｈ    大径段部
２１    外輪主体
２２    外輪
２ｃ    外側転走面
２ｄ    外側転走面
３      内方部材
３Ｓ    小径段部
３１    内輪主体
３２    内輪
３ａ    係止部分
３ｃ    内側転走面
３ｄ    内側転走面
４      転動体
７      間座部材
８      間座部材
９      間座部材
Ｘ      外側転走面と転動体の接点
Ｙ      内側転走面と転動体の接点
Ｚ      仮想線
【図１】
2018105456.tif 000003
【図２】
2018105456.tif 000004
【図３】
2018105456.tif 000005
【図４】
2018105456.tif 000006
【図５】
2018105456.tif 000007
【図６】
2018105456.tif 000008
【図７】
2018105456.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018105456.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2018105456.tif 000015