(57)【要約】【課題】温度上昇時にも必要な潤滑性能を確保できるグリースを採用し、しかも、運転開始直後から回転抵抗を低く抑える事ができる転がり軸受ユニットを実現する。【解決手段】外輪２の外周面に、シート状若しくは帯状の電熱ヒータ１３を、この外輪２に貼着若しくは巻回する状態で設置する。この電熱ヒータ１３に、自動車の屋根面等に設置した太陽光発電パネル１４から通電可能とする。この太陽光発電パネル１４から前記電熱ヒータ１３への通電は、前記グリースの温度に基づいて制御（ＯＮ・ＯＦＦ）し、このグリースの温度が過度に（ハブ３の回転抵抗を抑えられる程度を越えて、必要とする潤滑性を確保できなくなる程）上昇する事を防止する。【選択図】図１
2011058523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置された回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ設けられた回転側軌道面及び静止側軌道面と、これら回転側軌道面と静止側軌道面との間に転動自在に設置された複数個の転動体と、これら各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口をシールするシール部材と、この軸受内部空間内に封入されたグリースとを備えた転がり軸受ユニットに於いて、前記静止側軌道輪の周面部分と前記軸受内部空間部分とのうちの少なくとも一方の部分に、ヒータを添着する事により、前記グリースを加温可能とした事を特徴とする転がり軸受ユニット。
【請求項２】
ヒータが電熱ヒータであり、太陽光発電パネルによりこの電熱ヒータに通電する、請求項１に記載した転がり軸受ユニット。
【請求項３】
互いに同心に配置された回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ設けられた回転側軌道面及び静止側軌道面と、これら回転側軌道面と静止側軌道面との間に転動自在に設置された複数個の転動体と、これら各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口をシールするシール部材と、この軸受内部空間内に封入されたグリースとを備えた転がり軸受ユニットに於いて、前記回転側軌道輪と前記静止側軌道輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪の表面で、外気に接触する部分の少なくとも一部に、断熱層を設けた事を特徴とする転がり軸受ユニット。
【請求項４】
互いに同心に配置された回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ設けられた回転側軌道面及び静止側軌道面と、これら回転側軌道面と静止側軌道面との間に転動自在に設置された複数個の転動体と、これら各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口をシールするシール部材と、この軸受内部空間内に封入されたグリースとを備えた転がり軸受ユニットに於いて、前記静止側軌道輪と、この静止側軌道輪を固定する支持部材との間に、この静止側軌道輪を構成する材料よりも熱伝達率が低い材料製のスペーサを介在させた事を特徴とする転がり軸受ユニット。
【請求項５】
転がり軸受ユニットが、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用ハブユニットであり、複列に配置された回転側軌道面と複列に配置された静止側軌道面との間に転動体が、両列毎に複数個ずつ配置されており、１対のシール部材が、軸受内部空間の両端開口をシールする状態で設けられており、使用状態で、静止側軌道輪が懸架装置に結合固定された状態で回転せず、回転側軌道輪が車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用ハブユニット等の転がり軸受ユニットの改良に関する。具体的には、起動時に、初期段階から回転抵抗（動トルク）を低く抑えて、回転部分を駆動する為に要するエネルギの低減を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用ハブユニットが、例えば特許文献１に記載される等により広く知られている。図５は、この様な車輪支持用ハブユニット１の１例を示している。この車輪支持用ハブユニット１は、静止側軌道輪である外輪２の内径側に、回転側軌道輪であるハブ３を、同心に配置している。そして、この外輪２の内周面に設けた複列の外輪軌道４、４と、前記ハブ３の外周面に設けた複列の内輪軌道５、５との間に、それぞれが転動体である玉６、６を、両列毎に複数個ずつ、それぞれ保持器７、７により保持した状態で転動自在に設けて、前記外輪２の内径側に前記ハブ３を、回転自在に支持している。前記各玉６、６を設置した軸受内部空間８の両端開口は、それぞれがシール部材である、シールリング９とカバー１０とによりシールしている。又、これらシールリング９とカバー１０との間に位置する、前記軸受内部空間８内にグリースを封入して、前記各玉６、６の転動面と、前記両外輪軌道４、４及び前記両内輪軌道５、５との転がり接触部の潤滑を図っている。
【０００３】
上述の様な車輪支持用ハブユニット１の使用状態では、前記外輪２を、懸架装置（を構成する、ナックル、アクスルハウジング、アクスルビ−ム等の支持部材に、この外輪２の外周面に設けた静止側フランジ１８を利用して結合固定する。又、前記ハブ３の軸方向外端寄り部分（軸方向に関して外とは、車体への取付状態で幅方向外側、反対に、幅方向中央側を、軸方向に関して内と言う）に設けた回転側フランジ１１に、車輪を支持固定する。これにより、この車輪を前記懸架装置に対し回転自在に支持する。
【０００４】
上述の様な車輪支持用ハブユニット１を構成するハブ３の回転抵抗（車輪支持用ハブユニット１の動トルク）は、各部の寸法や材質の他、前記各玉６、６の予圧及び前記グリースの粘度に大きく影響される。このうちの寸法、材質、予圧は、前記車輪支持用ハブユニット１の剛性等、必要とする性能を確保する必要上、回転抵抗の低減のみを考慮して変更する事は難しい。一方、前記グリースに関しては、粘度が低い程前記回転抵抗を低く抑えられるが、前記各転がり接触部に十分な厚さの油膜を形成する事を考慮した場合、粘度を低くする事には限度がある。特に、高速走行時等、前記各玉６、６の自転及び公転に伴う攪拌抵抗によって前記グリースの温度が上昇し、その粘度が低下した場合にも必要とする油膜厚さを確保する事を考慮した場合、或る程度粘度が高いグリースを使用する必要がある。
【０００５】
一方、グリースは、その組成により程度の差があるにしても、温度によりその粘度が変化する事が避けられない。具体的には、温度が高くなる程粘度が低下する。又、前記車輪支持用ハブユニット１に封入したグリースの温度は、気温（環境温度）を一定とした場合、長時間停止した状態で最も低くなり、走行開始後（起動後）に、前記攪拌抵抗により次第に高くなる。従って、前記ハブ３の回転抵抗は、起動直後に最も大きくなり、次第に低下する。この為、自動車の走行開始直後は抵抗が大きく、その分、加速性能を中心とする走行性能や燃費性能が悪化する。走行開始直後からこれらの性能を向上させる為、低温時でも粘度の低いグリースを使用する事は、上述の様に、グリースの温度上昇後にも必要とする潤滑性能（油膜保持性能）を確保する面から、採用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、温度上昇時にも必要な潤滑性能を確保できるグリースを採用し、しかも、運転開始直後から回転抵抗を低く抑える事ができる転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の転がり軸受ユニットは何れも、回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、回転側軌道面及び静止側軌道面と、複数個の転動体と、シール部材と、グリースとを備える。
このうちの回転側軌道輪及び静止側軌道輪は、互いに同心に配置されている。
又、前記回転側軌道面及び静止側軌道面は、前記両軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ設けられている。
又、前記各転動体は、前記回転側軌道面と静止側軌道面との間に転動自在に設置されている。
又、前記シール部材は、前記各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口をシールする。
更に、前記グリースは、前記軸受内部空間内に封入されている。
【０００８】
特に、請求項１に記載した転がり軸受ユニットに於いては、前記静止側軌道輪の周面部分と前記軸受内部空間部分とのうちの少なくとも一方の部分に、ヒータを添着する事により、前記グリースを加温可能としている。
この様な請求項１に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記ヒータを電熱ヒータとする。そして、太陽光発電パネルにより、この電熱ヒータに通電する。
【０００９】
又、請求項３に記載した転がり軸受ユニットに於いては、前記回転側軌道輪と前記静止側軌道輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪の表面で、外気に接触する部分の少なくとも一部に、断熱層を設けている。
更に、請求項４に記載した転がり軸受ユニットに於いては、前記静止側軌道輪と、この静止側軌道輪を固定する支持部材との間に、この静止側軌道輪を構成する材料よりも熱伝達率が低い材料製のスペーサを介在させている。
【００１０】
上述の様な本発明の転がり軸受ユニットは、例えば請求項５に記載した発明の様に、転がり軸受ユニットを、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用ハブユニットとして実施する。
この場合には、複列に配置された回転側軌道面と複列に配置された静止側軌道面との間に転動体を、両列毎に複数個ずつ配置する。
又、１対のシール部材を、前記軸受内部空間の両端開口をシールする状態で設ける。
そして、使用状態で、前記静止側軌道輪を懸架装置に結合固定した状態で回転させず、前記回転側軌道輪を、車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転させる。
【発明の効果】
【００１１】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットによれば、温度上昇時にも必要な潤滑性能を確保できるグリースを採用し、しかも、運転開始直後から回転抵抗を低く抑える事ができる。
尚、特許文献２には、真空中で使用される固体潤滑転がり軸受で、この転がり軸受を内蔵するハウジングにヒータを設ける構造が記載されている。但し、前記特許文献２には、ヒータを設ける理由が記載されていない。この特許文献２で、ヒータは図面にのみ記載されており、明細書中で説明されていないが、試験時の加熱用と思われる。そもそも、前記特許文献２に記載された発明は、固体潤滑転がり軸受を対象としている以上、前記ヒータが、グリースの粘度低減による回転抵抗の低減を意図していない事は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。
【図２】転動体のピッチ円直径が６４ｍｍで５．３ｋＮの予圧を付した複列転がり軸受ユニットの温度と、この転がり軸受ユニットに封入したグリースの粘度に対応するこの転がり軸受の動トルクとの関係を示す線図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図４】同第３例を示す半部断面図。
【図５】本発明を適用していない転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２、５に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、軸受内部空間８内に封入したグリースの粘度を、車輪支持用ハブユニット１の起動直後から低く抑える為、外輪２の外周面に電熱ヒータ１３を設置し、前記グリースの温度を保持する（運転開始以前から、必要とする潤滑性を確保しつつ、ハブ３の回転抵抗を抑えられる程度に高くする）点にある。その他の部分の構成及び作用は、例えば図５で説明した、従来から知られている車輪支持用ハブユニット１とほぼ同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１４】
本例の場合、前記外輪２の外周面に、シート状若しくは帯状の電熱ヒータ１３を、この外輪２に貼着（シート状ヒータの場合）若しくは巻回（帯状ヒータの場合）する状態で設置している。何れにしても前記電熱ヒータ１３には、自動車の屋根面等に設置した太陽光発電パネル１４から通電可能としている。この太陽光発電パネル１４から前記電熱ヒータ１３への通電は、前記グリースの温度に基づいて制御（ＯＮ・ＯＦＦ）して、このグリースの温度が過度に（ハブ３の回転抵抗を抑えられる程度を越えて、必要とする潤滑性を確保できなくなる程）上昇する事を防止する。この為に、前記外輪２の内周面に、温度センサ、サーマルリレー等の温度検出器１５を設置している。
【００１５】
前記太陽光発電パネル１４と前記電熱ヒータ１３との間に設置した通電制御器は、前記温度検出器１５の検出信号に基づいて、前記太陽光発電パネル１４から前記電熱ヒータ１３への通電を制御し、前記グリースの温度を適正に（運転開始以前から、このグリースの粘度が、前記ハブ３の回転抵抗を抑えられる程度に低く、必要とする潤滑性を確保できる程度に高い値になる様に）維持する。即ち、前記車輪支持用ハブユニット１の動トルク（ハブ３の回転抵抗）は、この車輪支持用ハブユニット１の温度変化に伴う前記グリースの粘度変化に伴って、例えば図２に示す様に変化する。そこで、この図２に示す様な特性を考慮しつつ、前記動トルクが好ましい程度に低くなる迄前記車輪支持用転がり軸受ユニット１の温度を上昇させて当該温度に維持すべく、前記電熱ヒータ１３への通電を制御する。
【００１６】
上述の様に構成する本例の構造によれば、自動車を長時間停車させ、再起動する以前の状態でも、前記軸受内部空間８内に封入されたグリースの粘度を、前記ハブ３の回転抵抗を抑えられる程度に低く抑えられる。この為、前記自動車を長時間停車させた後に再発進させた状態でも、前記ハブ３に支持固定した車輪の回転抵抗を低く抑えて、加速性能を中心とする走行性能や、燃費性能を良好にできる。しかも本例の構造の場合には、前記電熱ヒータ１３に対して前記太陽光発電パネル１４から通電する為、バッテリーから通電する場合の様に、オルタネータの負荷を増大させる事がなく、前記燃費性能の改善効果を十分に得られる。
【００１７】
但し、屋内駐車場等、前記太陽光発電パネル１４による発電量を確保できない場合でも前記電熱ヒータ１３による前記グリースの加温を十分に行える様にする為、バッテリーからこの電熱ヒータ１３に通電する事もできる。この場合には、前記太陽光発電パネル１４により、この電熱ヒータ１３による消費量分を、（屋外走行時等に）前記バッテリーに充電する様に構成すれば、前記オルタネータの負荷の増大を抑えて、前記燃費性能の改善効果を十分に確保できる。或いは、前記電熱ヒータ１３への通電専用の小型バッテリーを設け、この小型バッテリーを前記太陽光発電パネル１４により充電する様に構成すれば、屋内駐車場等に駐車した状態での前記電熱ヒータ１３への通電を確保しつつ、前記オルタネータの負荷増大を確実に防止できる。
【００１８】
［実施の形態の第２例］
図３も、請求項１、２、５に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、外輪２の内周面で複列の外輪軌道４、４の間部分に、電熱ヒータ１３ａを設置している。この様な本例の場合には、この電熱ヒータ１３ａが軸受内部空間８内に封入したグリースに、直接対向乃至は接触する為、このグリースの加温を効果的に行える。この為、前記電熱ヒータ１３ａの容量を、上述した実施の形態の第１例の電熱ヒータ１３の容量より低く抑えても、前記グリースを所望温度に迄十分に加温できる。但し本例の場合には、前記電熱ヒータ１３ａが前記グリースに直接接触する可能性がある。従って、安全を考えて、仮にこの電熱ヒータ１３ａにショート等の故障が発生しても、前記グリースが発火しない様にする為の考慮が必要である。具体的には、前記電熱ヒータ１３ａとして、発熱体をシリコンゴム等の絶縁材により覆って全体を帯状としたバンドヒータを使用する。又、このシリコンゴムがグリースにより劣化する可能性が考えられる場合には、シリコンゴムの代わりにポリイミドフィルムにより発熱体を覆ったバンドヒータを使用する事もできる。何れにしても、このバンドヒータである前記電熱ヒータ１３ａを前記外輪２の内周面に、接着により固定する。このバンドヒータへの通電量は、前記絶縁材や接着剤を損傷しない程度に抑える事は勿論である。
【００１９】
この様な本例の構造は、単独で実施しても、前記軸受内部空間８内のグリースを十分に加温できる。但し、上述した実施の形態の第１例の構造と組み合わせて実施する（外輪２の内外両周面に電熱ヒータ１３、１３ａを設ける）事もできる。その他の部分の構成及び作用は、この第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００２０】
［実施の形態の第３例］
図４は、請求項１、３、５に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、軸受内部空間８の周囲に位置する、外輪２の中間部外周面、及び、ハブ３の中心部に形成されて軸方向外端面に開口する凹部１６の底面及び内周面に、それぞれ断熱層１７ａ、１７ｂを設けている。これら両断熱層１７ａ、１７ｂとして好ましくは、雨水等に曝されても、含水して断熱性能が低下する事がないものを使用する。具体的には、セラミックのコーティング層、ニトリルゴム等の有機物系シートを巻回したもの、外輪２或いは凹部１６の周面との間に空気層（断熱層）を介在させた板材（金属板或いは非金属板）、熱伝達率が低い材料によるコーティング層（合成樹脂コーティング、メッキ等）が、採用可能である。
【００２１】
この様な本例の構造によれば、前記外輪２及び前記ハブ３から大気中への熱の放散を抑えられる。従って、これら外輪２とハブ３との相対回転に伴う玉６、６の転動により軸受内部空間８内のグリースが攪拌され、このグリースの温度が上昇する過程で、このグリースの熱が周囲に放散されにくい。この為、運転開始に伴って前記各玉６、６がこのグリースの攪拌を開始すると、このグリースの温度が迅速に上昇する。この結果、運転開始後、極く短時間でこのグリースの温度が、前記ハブ３の回転抵抗を抑えられる程度に低くなり、加速性能を中心とする走行性能や、燃費性能を良好にできる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
運転開始後にグリースの温度を迅速に上昇させる為には、上述の図４に示した構造に代えて、或いはこの図４に示した構造と共に、懸架装置に対する外輪２の取付部を通じての熱の放散を抑える事も効果がある。この場合には、この外輪２の外周面に設けた静止側フランジ１８（図５参照）の軸方向内側面と、懸架装置を構成する、ナックル、アクスルハウジング、アクスルビーム等の回転しない支持部材の軸方向外側面との突き合わせ部に、十分な強度及び剛性（耐座屈性）を有し、前記外輪２を構成する材料（一般的には中炭素鋼）よりも熱伝達率が低い材料製のスペーサを介在させる。具体的には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０、チタン若しくはその合金等により造ったワッシャを、前記両側面同士の間に挟持する。
【符号の説明】
【００２３】
１    車輪支持用ハブユニット
２    外輪
３    ハブ
４    外輪軌道
５    内輪軌道
６    玉
７    保持器
８    軸受内部空間
９    シールリング
１０    カバー
１１    回転側フランジ
１２    内輪
１３、１３ａ  電熱ヒータ
１４    太陽光発電パネル
１５    温度検出器
１６    凹部
１７ａ、１７ｂ  断熱層
１８    静止側フランジ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００８−１８８２２号公報
【特許文献２】特開平３−１７２６１０号公報
【図１】
2011058523.tif 000003
【図２】
2011058523.tif 000004
【図３】
2011058523.tif 000005
【図４】
2011058523.tif 000006
【図５】
2011058523.tif 000007