(57)【要約】      （修正有）【課題】保持器剛性を低下させることなくころ収容本数を増大可能であって、しかも引きずりトルクの増大を可及的に抑制可能な車輪用軸受装置を提供すること。【解決手段】複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、小径段部１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１ｃにより内輪６がハブ輪１に対して軸方向に固定される。複列の転動体のうちアウター側の転動体をボール９とし、インナー側の転動体を円すいころ１０とする。インナー側の円すいころ１０のピッチ円直径をアウター側のボールのピッチ円直径以下とする。ころ係数γを０．９４超、ポケットの窓押し角を５５°以上９０°以下とする。保持器８を、機械的強度、耐油性および耐熱性に優れた、エンジニアリング・プラスチックで構成する。【選択図】図１
2008008374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、
一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側軌道面に対向する内側軌道面が形成された少なくとも一つの内輪からなる内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
前記複列の転動体のうちアウター側の転動体がボールであり、インナー側の転動体が円すいころであると共に、インナー側の円すいころのピッチ円直径をアウター側のボールのピッチ円直径以下にしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入され、これらの内輪の内径が同一に設定され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】
前記ハブ輪の外周にアウター側の内側軌道面が直接形成されると共に、この内側軌道面からインナー側に前記小径段部が形成され、この小径段部に所定の締め代を介して前記インナー側の内輪が圧入され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４】
インナー側の円すいころの保持器を機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックで構成すると共に、この保持器のポケットの窓押し角を５５°以上９０°以下とし、かつ、ころ係数γを０．９４超としたことを特徴とする請求項１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、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に軽量化と高剛性化を図った車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪を支持する車輪用軸受装置は、懸架装置を構成するナックルと、車輪を取り付けるハブとの間に配設される。この車輪用軸受装置は、複列の軌道面を有する軸受からなる車輪用軸受を嵌合させた「第一世代」と称される構造や、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された「第二世代」構造、また、ハブの外周に一方の内側軌道面が直接形成されてなるハブ輪を有する「第三世代」構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側軌道面が直接形成された「第四世代」構造とに大別される。
【０００３】
乗用車など比較的軽量な車両には、軸受の転動体が鋼球（ボール）である複列アンギュラ玉軸受が使われる。図１０は複列のボール２９を使用した「第二世代」構造の車輪用軸受装置である。同図で３０はハブ輪、３１は外方部材、３２は一対の内輪である。また図１１は複列のボール２９を使用した「第三世代」構造の車輪用軸受装置である。この軸受装置では内輪３３はインナー側に１つだけであり、アウター側の軌道面３４はハブ輪３５に直接形成される。
【０００４】
大型のＳＵＶ車（スポーツ多目的車）やトラックでは、転動体が円すいころである複列円すいころ軸受が使われることが多い。図１２は円すいころ軸受を左右一対で使用した「第二世代」構造の車輪用軸受装置の一例である。同図で４０はハブ輪、４１はナックルに取り付けられる外方部材、４１ａは複列の外側円すい状軌道面、４２は左右一対の内方部材、４２ａは内側円すい状軌道面、４３は複列の円すいころ、４４は保持器である。円すいころ４３は図１３および図１４のように保持器４４のポケットＰ内に収容される。従来の保持器４４では図１４のようにポケットＰの窓押し角θ２が通常２５°〜５０°に設定される。ここで「窓押し角」とは、一つのころの周面に当接する保持器柱部の案内面のなす角度をいう。
【０００５】
最近は環境への影響低減のため、自動車の低燃費化、その達成のための自動車の軽量化が要求されている。車輪用軸受においても軽量化が求められており、自動車の車重を以前より小型軽量の軸受で支えることが要求されている。言い換えると、以前のサイズの軸受でより大きな車重を支えることが要求されている。
【０００６】
しかし、車両に対して相対的に軸受を小型化することで、１）軸受の転がり寿命の低下、２）軸受剛性の低下につながる。この２つの課題に対しては最大面圧低減が有効な解決策である。最大面圧低減のためには、軸受寸法を変更するか、軸受寸法を変えない場合は軸受のころ直径を減少させずにころ本数を増大させる。ころ直径を減少させずにころ本数を増大させるためには、保持器のポケット間隔を狭くしなければならないが、そのためは保持器のピッチ円を大きくして外方部材側にできるだけ寄せる必要がある。
【０００７】
保持器４４を外方部材内径面に接するまで寄せた例として、例えば特許文献１に記載の円すいころ軸受がある。この円すいころ軸受は保持器の小径側環状部の外周面と大径側環状部の外周面を外方部材内径面と摺接させて保持器をガイドしている。また、保持器の柱部の外径面に引きずりトルクを抑制するための凹所を形成し、柱部の外径面と外方部材の軌道面の非接触状態を維持するようにしている。保持器は、小径側環状部と、大径側環状部と、小径側環状部と大径側環状部とを軸方向に繋ぎ外径面に凹所が形成された複数の柱部とを有する。そして柱部相互間に円すいころを転動自在に収容するための複数のポケットが設けられている。小径側環状部には、内径側に一体に延びた鍔部が設けられている。特許文献１の円すいころ軸受は、保持器と外方部材とが接触しない従来タイプに比べ、ころの充填率を多くすることが可能なため、軌道面の面圧過大による早期破損を防止する上で有利な構造とされる。
【特許文献１】特開２００３−２８１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の円すいころ軸受では、保持器の柱部に凹所があるので板厚が必然的に薄くなって保持器の剛性が低下し、軸受の組立て時の応力によって保持器が変形したり、軸受の回転中に保持器が変形する等の課題がある。保持器の剛性を高めようとすると保持器の径寸法が大きくなるため、外方部材接触部での摺接によるトルク増大を引き起こす可能性がある。
【０００９】
また、車輪用軸受装置の場合には、車両旋回走行時にタイヤからホイールを介してハブフランジにモーメント荷重が負荷されるため、軸受の内方部材と外方部材の軸にずれ（傾き）が生じ、また保持器も軸に対し傾くため、保持器が外方部材に強く接触し、保持器の摩耗大、摺接抵抗大による発熱大となる可能性がある。また軸の傾きによって保持器が外方部材に接触するため、保持器ところ、外方部材間で力がかかり、保持器が破損する可能性もある。
【００１０】
一方、特許文献１記載の円すいころ軸受以外の従来の典型的な保持器付き円すいころ軸受は、外方部材と保持器との接触を避けた上で、保持器の柱幅を確保し、適切な保持器の柱強度と円滑な回転を得るために、次式で定義されるころ係数γ（ころの充填率）を、通常０．９４以下にして設計している。
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径
【００１１】
保持器のポケット寸法をそのままにして単純にころ充填率を高めようとすると、保持器の柱が細くなり、充分な柱強度を確保することができない。保持器剛性・強度を低下させること無く、ころ収容本数を増加させ、さらに保持器引き摺りトルクの増大を抑制可能な円すいころ軸受ができるとよい。
【００１２】
この発明の目的は、保持器剛性を低下させることなくころ収容本数を増大可能であって、しかも引きずりトルクの増大を可及的に抑制可能な車輪用軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側軌道面に対向する内側軌道面が形成された少なくとも一つの内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体がボールであり、インナー側の転動体が円すいころであると共に、インナー側の円すいころのピッチ円直径をアウター側のボールのピッチ円直径以下にしたことを特徴とする。
【００１４】
このように、複列の転動体のうちアウター側の転動体がボールであり、インナー側の転動体が円すいころであると共に、インナー側の円すいころのピッチ円直径をアウター側のボールのピッチ円直径以下にしたので、インナー側の転動体列部分の剛性が高くなると共に、インナー側の転動体列部分に加わる荷重がアウター側の転動体列部分に加わる荷重よりも大きくなっても寿命を同じかそれ以上にすることができる。したがって、無駄のない設計を実現することができ、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入され、これらの内輪の内径が同一に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
これによりハブ輪の小径段部をストレートな形状にすることができ、加工性を向上させることができる。また、一対の内輪の内径を揃えることでインナー側の円すいころとアウター側のボールに付与する予圧の設定が容易になる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ハブ輪の外周にアウター側の内側軌道面が直接形成されると共に、この内側軌道面からインナー側に前記小径段部が形成され、この小径段部に所定の締め代を介して前記インナー側の内輪が圧入されていることを特徴とする。
【００１８】
これは第三世代構造と称されるもので、複列の転動体構造でありながら内輪が一つ削減されて部品点数が少なく低コストにできる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、インナー側の円すいころの保持器を機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックで構成すると共に、この保持器のポケットの窓押し角を５５°以上９０°以下とし、かつ、ころ係数γを０．９４超としたことを特徴とする。
【００２０】
保持器に樹脂材としてのエンジニアリング・プラスチックを使用することにより、鉄板製保持器に比べ、保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外方部材との接触による磨耗の発生を抑えることが可能になる。エンジニアリング・プラスチックは鋼板と比べると重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。
【００２１】
窓押し角は、保持器が外方部材から離間している典型的な保持器付き円すいころ軸受では、大きくて約５０°である。この発明では窓押し角を大きめに設定することにより、ころ係数γを０．９４超にすることが可能になった。
【００２２】
下限窓押し角を５５°以上としたのは、ころとの良好な接触状態を確保するためであり、窓押し角５５°未満ではころとの接触状態が悪くなる。すなわち、保持器強度を確保した上でγ＞０．９４とするためには、窓押し角を５５°以上としないと良好な接触状態を確保できないのである。
【００２３】
また上限窓押し角を９０°以下としたのは、これ以上大きくなると半径方向への押し付け力が大きくなり、自己潤滑性の樹脂材であっても円滑な回転が得られなくなる危険性が生じるからである。
【００２４】
エンジニアリング・プラスチックは、汎用エンジニアリング・プラスチックとスーパー・エンジニアリング・プラスチックを含む。以下に代表的なものを掲げるが、これらはエンジニアリング・プラスチックの例示であって、エンジニアリング・プラスチックが以下のものに限定されるものではない。
【００２５】
〔汎用エンジニアリング・プラスチック〕ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）
【００２６】
〔スーパー・エンジニアリング・プラスチック〕ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリメチルベンテン（ＴＰＸ）、ポリ１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリアミド１１，１２  （ＰＡ１１，１２）、フッ素樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）
【００２７】
なお、比較的車重の大きい車両用にはＰＡ４６のガラス繊維（ＧＦ）強化材を使用し、車重の小さい車両用にはＰＡ６６のＧＦ強化材を使用するとよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側軌道面に対向する内側軌道面が形成された少なくとも一つの内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体がボールであり、インナー側の転動体が円すいころであると共に、インナー側の円すいころのピッチ円直径をアウター側のボールのピッチ円直径以下にしたので、インナー側の転動体列部分の剛性が高くなると共に、インナー側の転動体列部分に加わる荷重がアウター側の転動体列部分に加わる荷重よりも大きくなっても寿命を同じかそれ以上にすることができる。したがって、無駄のない設計を実現することができ、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
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。この車輪用軸受装置は第二世代と呼称される従動輪用であって、ハブ輪１と、このハブ輪１に固定された車輪用軸受２とを備えている。ハブ輪１は、アウター側の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ３を一体に有し、この車輪取付フランジ３にはハブボルト３ａが周方向等配に植設されている。
【００３１】
車輪用軸受２は、ハブ輪１の肩部１ａに衝合した状態で小径段部１ｂに所定の締め代を介して圧入されると共に、小径段部１ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部１ｃによって軸方向に固定されている。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、肩部１ａから小径段部１ｂにわたって高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部１ｃは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、車輪取付フランジ３に負荷される回転曲げ荷重に対して十分な機械的強度を有し、車輪用軸受２の嵌合部となる小径段部１ｂの耐フレッティング性が向上するとともに、加締部１ｃの塑性加工を微小なクラック等の発生を防止してスムーズに行うことができる。
【００３２】
車輪用軸受２は、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ４ｃを一体に有し、内周に複列の外側軌道面４ａ、４ｂが形成された外方部材４と、外周にこれら複列の外側軌道面４ａ、４ｂに対向する内側軌道面５ａ、６ａがそれぞれ形成された２つの内輪５、６と、両軌道面４ａ、５ａおよび４ｂ、６ａ間に保持器７、８を介して転動自在に収容された複数のボール９および円すいころ１０とを備えている。外方部材４と２つの内輪５、６との間に形成された環状空間の開口部にはシール１１、１２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。
【００３３】
アウター側の軌道面４ａ、５ａはボール９にアンギュラコンタクトする円弧状に形成されると共に、インナー側の軌道面４ｂ、６ａは円すいころ１０にラインコンタクトするテーパ状に形成されている。そして、インナー側の内輪６における内側軌道面６ａの大径側に円すいころ１０を案内するための大鍔６ｂと、小径側に円すいころ１０の脱落を防止するための小鍔６ｃが形成されている。
【００３４】
外方部材４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側軌道面４ａ、４ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、内輪５、６およびボール９、円すいころ１０はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００３５】
ここで、本実施形態で、アウター側のボール９のピッチ円直径ＰＣＤとインナー側の円すいころ１０のピッチ円直径ＰＣＤが同一に設定されている。したがって、インナー側の転動体列部分の剛性が大きくなると共に、基本定格荷重がアウター側の転動体列部分の基本定格荷重よりも大きくなり、インナー側の転動体列部分に加わる荷重がアウター側の転動体列部分に加わる荷重よりも大きくなって寿命を同じかそれ以上にすることができる。すなわち、無駄のない設計を実現することができ、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【実施例２】
【００３６】
図２は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
この車輪用軸受装置は第三世代と呼称される従動輪用であって、外方部材４と、ハブ輪１３、およびこのハブ輪１３の小径段部１３ｂに圧入された内輪６からなる内方部材１４とを備えている。ハブ輪１３は、外周にアウター側の外側軌道面４ａに対向するアウター側の内側軌道面１３ａと、この内側軌道面１３ａから軸方向に延びる小径段部１３ｂが形成されている。内輪６はこの小径段部１３ｂに所定の締め代を介して圧入され、加締部１３ｃによって軸方向に固定されている。
【００３８】
外方部材４とハブ輪１３および内輪６との間に形成された環状空間の開口部にはシール１５、１２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。また、ハブ輪１３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、シール１５が摺接するシールランド部から内側軌道面１３ａおよび小径段部１３ｂにわたって高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００３９】
ここで、本実施形態は、前述した実施形態と同様、アウター側のボール９列のピッチ円直径ＰＣＤとインナー側の円すいころ１０列のピッチ円直径ＰＣＤが同一に設定されている。したがって、いっそう装置の軽量・コンパクト化を図りつつ、インナー側の転動体列部分の剛性が高くなると共に、基本定格荷重がアウター側の転動体列部分の基本定格荷重よりも大きくなり、インナー側の転動体列部分に加わる荷重がアウター側の転動体列部分に加わる荷重よりも大きくなっても寿命を同じかそれ以上にすることができる。
【実施例３】
【００４０】
図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的には両転動体列のピッチ円直径が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
この車輪用軸受装置は第二世代と呼称される従動輪用であって、ハブ輪１６と、このハブ輪１６に固定された車輪用軸受１７とを備えている。ハブ輪１６は、アウター側の端部に車輪取付フランジ３を一体に有し、この車輪取付フランジ３から肩部１６ａを介して軸方向に延びる小径段部１６ｂが形成されている。また、車輪用軸受１７は、ハブ輪１６の肩部１６ａに衝合した状態で小径段部１６ｂに所定の締め代を介して圧入されると共に、小径段部１６ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部１６ｃによって軸方向に固定されている。
【００４２】
車輪用軸受１７は、外周に車体取付フランジ４ｃを一体に有し、内周に複列の外側軌道面１８ａ、１８ｂが形成された外方部材１８と、外周にこれら複列の外側軌道面１８ａ，１８ｂに対向する内側軌道面１９ａ、２０ａ間に保持器７、１２を介して転動自在に収容された複数のボール９および円すいころ１０とを備えている。外方部材１８と２つの内輪１９、２０との間に形成された環状空間の開口部にはシール２２、２３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。
【００４３】
外方部材１８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側軌道面１８ａ，１８ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、内輪１９、２０はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００４４】
ここで、本実施形態は、インナー側の円すいころ１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール９列のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも小径に設定されている。これにより、外方部材１８におけるインナー側の外径Ｄを小径に設定することができ、インナー側の転動体列の基本定格荷重を低下させることなくナックルサイズを小さくでき、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。また、アウター側のボール９列におけるピッチ円直径ＰＣＤｏの拡径量に対応してアウター側の内輪１９の肉厚を厚くすることにより、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＤＣｉに違いがあってもハブ輪１６の小径段部１６ｂをストレートな軸状に形成することができ、加工性を向上させることができる。
【実施例４】
【００４５】
図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。この実施例は「第三世代」構造と称される従動輪用であって、ハブ輪２５と、このハブ輪２５に固定された車輪用軸受１７とを備えている。ハブ輪２５の外径面にはアウター側の軌道面２５ａが直接形成されている。すなわち、図３の内輪１９をハブ輪１６に一体形成したものである。ハブ輪２５の小径段部２５ｂには内輪２０を嵌合している。図３と同様に、インナー側の円すいころのピッチ円直径ＰＣＤｉは、アウター側のボールのピッチ円直径ＰＣＤoよりも小さい。
【００４６】
ハブ輪２５は、アウター側の端部に車輪取付フランジ３を一体に有し、この車輪取付フランジ３から肩部２５ｄおよびアウター側軌道面２５ａを介して軸方向に延びる小径段部２５ｂが形成されている。車輪用軸受１７は、ハブ輪２５の肩部２５ｄに衝合した状態で小径段部２５ｂに所定の締め代を介して圧入されると共に、小径段部２５ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部２５ｃによって軸方向に固定されている。
【００４７】
車輪用軸受１７は、外周に車体取付フランジ４ｃを一体に有し、内周に複列の外側軌道面１８ａ、１８ｂが形成された外方部材１８と、外周にこれら複列の外側軌道面１８ａ、１８ｂに対向する内側軌道面２５ａ、２０ａ間に保持器７、１２を介して転動自在に収容された複数のボール９および円すいころ１０とを備えている。外方部材１８とハブ輪肩部２５ｄおよび外方部材１８と内輪２０との間に形成された環状空間の開口部にはシール２２、２３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。
【００４８】
外方部材１８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側軌道面１８ａ、１８ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、内輪２０はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００４９】
ここで、本実施形態は、インナー側の円すいころ１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール９列のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも小径に設定されている。これにより、外方部材１８におけるインナー側の外径Ｄを小径に設定することができ、インナー側の転動体列の基本定格荷重を低下させることなくナックルサイズを小さくでき、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。
【実施例５】
【００５０】
図５は、本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。この実施例では、ころ直径を減少させないでころ本数を増やすため、図６に示すように保持器８を外方部材側にできるだけ寄せてころピッチ円を大きくしている。その他は前記実施例１〜４と同様でよい。保持器８は、例えばＰＡ４６、ＰＡ６６、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等のエンジニアリング・プラスチックで一体成形されたもので、小径側環状部８ａと、大径側環状部８ｂと、小径側環状部８ａと大径側環状部８ｂとを軸方向に繋ぐ複数の柱部８ｃとを備える。
【００５１】
図７に示す柱部８ｃの柱面８ｄの窓押し角Θ１は、下限窓押し角Θ１minが５５°であり、上限窓押し角Θ１maxが９０°である。窓押し角は、保持器が外方部材から離間している典型的な保持器付き円すいころ軸受では、大きくて約５０°である。この発明では窓押し角を大きめに設定することにより、ころ係数γを０．９４超にすることが可能になった。下限窓押し角Θ１minを５５°以上としたのは、ころとの良好な接触状態を確保するためであり、窓押し角５５°未満ではころとの接触状態が悪くなる。すなわち、保持器強度を確保した上でγ＞０．９４とするためには、窓押し角を５５°以上としないと良好な接触状態を確保できないのである。また上限窓押し角Θ１maxを９０°以下としたのは、これ以上大きくなると半径方向への押し付け力が大きくなり、自己潤滑性の樹脂材であっても円滑な回転が得られなくなる危険性が生じるからである。
【００５２】
ポケットの柱面８ｄと円すいころ１０外周との間には所定の隙間が形成される。この隙間の大きさは、図８のように円すいころ１０が周方向に進退しても互いに当接しない程度とする。
【００５３】
本発明品は一例としてころ係数γ＝０．９５、ころ本数Ｚ＝２５本とし、これに対して従来品で例えばころ係数γ＝０．８８、ころ本数Ｚ＝２３本とする。計算値では、この発明の車輪用円すいころ軸受は従来品に対して基本動定格荷重Ｃが７％増加し、基本静定格荷重Ｃ０が９％増加する。この基本動定格荷重と基本静定格荷重の増加により、軸受の転がり寿命（計算値）は以下の実施例１で述べるように２０％のアップ、軸受剛性（計算値）は７％の向上が見込まれる。
【００５４】
実際に製作した本発明の軸受寿命試験、及び軸受剛性試験の結果を図９Ａ、図９Ｂに示す。
過酷走行を想定した軸受寿命試験の結果、本発明品（実施例）の運転寿命は従来例品の計算寿命に対し３．２倍であった。
従来例の運転寿命は、従来例品の計算寿命に対し２．３倍であったため、これより転がり寿命の長寿命化が確認できた（図９Ａ）。
軸受剛性試験の結果、本発明品は従来品に対し７％の剛性アップが確認できた（図９Ｂ）。
試験は軸受の車輪取付けフランジに荷重負荷アームを固定して実車タイヤ半径位置にアキシアル方向の荷重（コーナー走行時のモーメント荷重を模す）を負荷した際の、車輪取付けフランジの変位を測定し傾きに換算した。
本発明品と従来品では保持器ところ数以外は同じであり（同形状の部品を使用）、軸受予圧も同等とした。
【００５５】
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ら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、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論であり、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。例えば、本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、さらに円すいころ軸受の形状は、図に示した第二世代型、第三世代型に限らず、外方部材にフランジがない構造（第一世代型）、等速ジョイント外輪の外径にインナー側の軌道面が形成された構造（第四世代型）にも適用可能である。また、前記実施形態では保持器材料にＰＡ４６、ＰＡ６６、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等のエンジニアリング・プラスチックを使用したが、必要に応じて、強度増強のためこれら樹脂材料またはその他のエンジニアリング・プラスチックに、ガラス繊維又は炭素繊維などを配合したものを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】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。
【図２】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図。
【図３】本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図。
【図４】本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図。
【図６】本発明の車輪用軸受装置に使用する円すいころ軸受の部分断面図。
【図７】本発明の車輪用軸受装置に使用する円すいころ軸受の部分拡大断面図。
【図８】ポケット内での円すいころの周方向進退範囲を示す円すいころ軸受の部分拡大断面図。
【図９Ａ】軸受の寿命試験の結果を示す図。
【図９Ｂ】軸受の剛性試験の結果を示す図。
【図１０】従来の第二世代車輪用ボール軸受装置の縦断面図。
【図１１】従来の第三世代車輪用ボール軸受装置の縦断面図。
【図１２】従来の第二世代車輪用円すいころ軸受装置の縦断面図。
【図１３】従来の車輪用軸受装置に使用する円すいころ軸受の部分断面図。
【図１４】従来の車輪用軸受装置に使用する円すいころ軸受の部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１      ハブ輪
１ａ    肩部
１ｂ    小径段部
１ｃ    加締部
２      車輪用軸受
３      車輪取付フランジ
３ａ    ハブボルト
４      外方部材
４ａ、４ｂ     外側軌道面
４ｃ    車体取付フランジ
５、６  内輪
５ａ、６ａ     内側軌道面
６ｂ    大鍔
６ｃ    小鍔
７      保持器
８      保持器
８ａ    小径側環状部
８ｂ    大径側環状部
８ｃ    柱部
８ｄ    柱面
９      ボール
１１    シール
１３    ハブ輪
１３ａ  内側軌道面
１３ｂ  小径段部
１３ｃ  加締部
１４    内方部材
１５    シール
１６    ハブ輪
１６ａ  肩部
１６ｂ  小径段部
１６ｃ  加締部
１７    車輪用軸受
１８    外方部材
１８ａ  外側軌道面
１９    内輪
１９ａ  内側軌道面
２０    内輪
２２    シール
２５    ハブ輪
２５ａ  軌道面
２５ｂ  小径段部
２５ｃ  加締部
２５ｄ  肩部
２９    ボール
３３    内輪
３４    軌道面
３５    ハブ輪
４４    保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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