(57)【要約】【課題】車輪用軸受装置において，軸受剛性を低下させることなく，低トルク化を実現する。【解決手段】車輪用軸受装置は，車輪を取り付けるためのハブフランジ26をもったハブ22と，インナレース34を有しハブ22に嵌合させた内輪32と，車体52に固定するためのフランジ40を有し内周面に２列のアウタレース44を形成した複列外輪38と，インナレース34とアウタレース44との間に転動自在に介在させた円すいころ46と，各列の円すいころ46を円周方向で所定間隔に保持する保持器48とを備え，ころ係数が0.94を越え，保持器48が，円すいころ46の小端面側で連なる小環状部6と，円すいころ46の大端面側で連なる大環状部7と，小環状部6と大環状部7を連結する複数の柱部8とからなり，隣接する柱部8間に，円すいころ46の小径側を収納する部分が狭幅側，大径側を収納する部分が広幅側となる台形状のポケット9が形成され，ポケット9の狭幅側の柱部に切欠き10aが設けてある。【選択図】図１
2008051275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に２列のアウタレースを有する外方部材と，外周に２列のインナレースを有する内方部材と，アウタレースとインナレースとの間に転動自在に介在させた円すいころと，各列の円すいころを円周方向で所定間隔に保持する保持器とを備え，
前記外方部材が，車体に固定するためのフランジ部を有し内周面に２列のアウタレースを形成した複列外輪であり，
前記内方部材が，車輪を固定するためのフランジをもったハブと，ハブに嵌合させた内輪とで構成され，
ころ係数γが０．９４を越え，
保持器が，円すいころの小端面側で連なる小環状部と，円すいころの大端面側で連なる大環状部と，これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり，隣接する柱部間に，円すいころの小径側を収納する部分が狭幅側，大径側を収納する部分が広幅側となる台形状のポケットが形成され，ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けた車輪用軸受装置。
【請求項２】
ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けた請求項１の車輪用軸受装置。
【請求項３】
ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けた請求項１または２の車輪用軸受装置。
【請求項４】
ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を，ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くした請求項３の車輪用軸受装置。
【請求項５】
保持器の小環状部の軸方向外側に，内輪の小つばの外径面に対向させた径方向内向きのつばを設け，前記つばの内径面と内輪の小つばの外径面との間のすきまの上限を小つばの外径寸法の２．０％とした請求項１から４のいずれかの車輪用軸受装置。
【請求項６】
少なくとも円すいころの表面に，微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け，このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータRyniを０．４μｍ≦Ryni≦１．０μｍとし，かつ，Ｓｋ値の上限を−１．６とした請求項１から５のいずれかの車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記複列の転動体のうちのいずれか一方をボールとした請求項１から６のいずれかの車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記複列の転動体のピッチ円径がインナ側とアウタ側で異なる請求項１から７のいずれかの車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記複列の転動体の個数がインナ側とアウタ側で異なる請求項１から８のいずれかの車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記複列の転動体のサイズがインナ側とアウタ側で異なる請求項１から６，８，９のいずれかの車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置では，モーメント荷重が作用することから，転がり軸受を２個１組で使用する場合が多く，ハブとユニット化したいわゆるハブ・ベアリングでは，円すいころ軸受や複列アンギュラ玉軸受などの複列転がり軸受が使用されている。
【０００３】
円すいころ軸受は，外径面の軌道面の両側に小つばと大つばが設けられた内輪と，内径面に軌道面が設けられた外輪と，内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円すいころと，これらの円すいころをポケットに収納して保持する保持器とからなり，保持器には，円すいころの小径端面側で連なる小環状部と，円すいころの大径端面側で連なる大環状部と，これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり，ポケットが，円すいころの小径側を収納する部分が狭幅側，大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されたものが用いられている。
【０００４】
円すいころ軸受を有する車輪用軸受装置では、円すいころの小径側からグリースが軸受内部に流入する一方、保持器外径側と内径側からもグリースが軸受内部に流入する。保持器外径側から流入するグリースは外輪となる外方部材の軌道面（アウタレース）に沿って円すいころの大径側へ通過する。保持器内径側から流入するグリースは内輪の軌道面（インナレース）に沿って円すいころの大径側へ通過する。
【０００５】
このようにグリースなどの潤滑剤が外部から流入する部位に使用される円すいころ軸受には，保持器のポケットに切欠きを設けて，保持器の外径側と内径側とに分かれて流入する潤滑剤がこの切欠きを通過するようにし，軸受内部での潤滑剤の流通を向上させるようにしたものがある（特許文献１，２参照）。特許文献１に記載されたものでは，図２０（Ａ）に示すように，保持器５のポケット９間の柱部８の中央部に切欠き１０ｄを設け，潤滑剤に混入する異物が軸受内部に滞留しないようにしている。また，特許文献２に記載されたものでは，図２０(Ｂ)に示すように，保持器５のポケット９の軸方向両端の小環状部６と大環状部７に切欠き１０ｅを設け，保持器の外径側から流入する潤滑剤が内輪側へ流れやすくなるようにしている。なお，各図中に記入したポケット９の各寸法は，後述するトルク測定試験における比較例に用いたものの値である。
【特許文献１】特開平０９−３２８５８号公報（第３図）
【特許文献２】特開平１１−２０１１４９号公報（第２図）
【特許文献３】特開平０９−０９６３５２号公報
【特許文献４】特開平１１−０２１０７６５公報
【特許文献５】特開２００３−３４３５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、潤滑剤が保持器の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入する円すいころ軸受では，保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤の割合が多くなると，トルク損失が大きくなることが分かった。この理由は，以下のように考えられる。すなわち，保持器の外径側から外輪側へ流入する潤滑剤は，外輪の内径面には障害物がないので，その軌道面に沿って円すいころの大径側へスムーズに通過して軸受内部から流出するが，保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤は，内輪の外径面には大つばがあるので，その軌道面に沿って円すいころの大径側へ通過したときに大つばで堰き止められ，軸受内部に滞留しやすくなる。このため，保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤の割合が多くなると，軸受内部に滞留する潤滑剤の量が多くなり，この滞留する潤滑剤が軸受回転に対する流動抵抗となってトルク損失が増大するものと考えられる。
【０００７】
したがって，軸受内部に潤滑剤が流入する円すいころ軸受における潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失を低減させる必要がある。以上が低トルク化のために潤滑剤の流動抵抗を減少させる方法であるが，大幅な低トルク化を行うためには，ころがり粘性抵抗が低下するように軸受諸元を変更することが必要である。しかしながら，従来の低トルク化手法（特許文献３〜５参照）では，定格荷重を低下させない低トルク化は可能であるが，軸受剛性はいくらか低下する。
【０００８】
この発明の目的は，車輪用軸受装置において，軸受剛性を低下させることなく，低トルク化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の車輪用軸受装置は， 内周に２列のアウタレースを有する外方部材と，外周に２列のインナレースを有する内方部材と，アウタレースとインナレースとの間に転動自在に介在させた円すいころと，各列の円すいころを円周方向で所定間隔に保持する保持器とを備え，前記外方部材が，車体に固定するためのフランジ部を有し内周面に２列のアウタレースを形成した複列外輪であり，前記内方部材が，車輪を固定するためのフランジをもったハブと，ハブに嵌合させた内輪とで構成され，ころ係数γが０．９４を越え，保持器が，円すいころの小端面側で連なる小環状部と，円すいころの大端面側で連なる大環状部と，これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり，隣接する柱部間に，円すいころの小径側を収納する部分が狭幅側，大径側を収納する部分が広幅側となる台形状のポケットが形成され，ポケットの狭幅側の柱部に切欠きが設けてあることを特徴とするものである。
【００１０】
ころ係数γ（ころの充填率）は（ころ本数×ころ平均径）／（π×ＰＣＤ）で表されるパラメータであって，ころ平均径が一定とした場合，ころ係数γの値が大きいほどころ本数が多いことを意味する。従来の典型的な保持器付き円すいころ軸受では，ころ係数γを，通常０．９４以下にして設計しているので，ころ係数γが０．９４を越えるということは，従来と比較して，ころ充填率ひいては軸受剛性が高いことを意味する。
【００１１】
ころ係数γが０．９４を越えるようにすることによって，ころ本数を増加させつつころＰＣＤを小さくできる。これにより，軸受剛性を低下させることなく，低トルク化を実現できる。また，ころ本数を増加させることによって，負荷容量がアップするばかりでなく，軌道面の最大面圧を低下させることができる。
【００１２】
図２１は円すいころ軸受においてころピッチ円径（ＰＣＤ）を変化させたときの剛性比（−●−）およびトルク比（−○−）を表したものである。図２１に示すように，ＰＣＤを小さくすると軸受のトルクは大幅に低下するが，軸受剛性はあまり低下しないことが，ころの弾性変形量を計算確認した結果として得られた。そこで，ころ本数を減らさないか増加させつつＰＣＤを小さくすれば，剛性を低下させずにトルクを低減させることができる。
【００１３】
また，保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けることにより，次のような作用が得られる。すなわち，保持器の内径側から内輪側へ流入した潤滑剤を，この切欠きを通して外輪側へ速やかに逃がすことができる。その結果，内輪の軌道面に沿って大つばに至る潤滑剤の量が少なくなり，軸受内部に滞留する潤滑剤の量が減少する。したがって，潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失が低減する。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の車輪用軸受装置において、ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより，保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤をこの切欠きからも外輪側へ逃がしてやることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２の車輪用軸受装置において、ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３の車輪用軸受装置において、ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を，ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くしたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかの車輪用軸受装置において、保持器の小環状部の軸方向外側に，内輪の小つばの外径面に対向させた径方向内向きのつばを設け，前記つばの内径面と内輪の小つばの外径面との間のすきまの上限を小つばの外径寸法の２．０％としたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかの車輪用軸受装置において、少なくとも円すいころの表面に，微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け，このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータRyniを０．４μｍ≦Ryni≦１．０μｍとし，かつ，Ｓｋ値の上限を−１．６としたことを特徴とするものである。
【００１９】
パラメータRyniは，基準長毎最大高さの平均値，すなわち，粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り，この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である（ISO 4287:1997）。また，Sk値は粗さ曲線のひずみ度，すなわち，粗さの凹凸分布の非対称性を表す値であり（ISO 4287:1997），ガウス分布のように対称な分布ではSk値は０に近くなり，凹凸の凸部を削除した場合は負の値，逆に凹部を削除した場合は正の値となる。Sk値のコントロールは，バレル研磨機の回転速度，加工時間，ワーク投入量，研磨チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行うことができ，Sk値の上限を−１．６とすることにより，無数の微小凹形形状のくぼみに満遍なく潤滑剤を保持することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかの車輪用軸受装置において、前記複列の転動体のうちのいずれか一方をボールとしたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれかの車輪用軸受装置において、前記複列の転動体のピッチ円径がインナ側とアウタ側で異なることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項９の発明は，請求項１から８のいずれかの車輪用軸受装置において，前記複列の転動体のピッチ円径がインナ側とアウタ側で異なることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項１から６，８，９のいずれかの車輪用軸受装置において、前記複列の転動体のサイズがインナ側とアウタ側で異なることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば，軸受剛性を低下させることなく，低トルク化を実現することができる。すなわち，保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に外径側から内径側まで切り通した切欠きを設けることにより，保持器の内径側から内輪側へ流入した潤滑剤を，この切欠きを通して外輪側へ速やかに逃がすことができるため，内輪の軌道面に沿って大つばに至る潤滑剤の量が少なくなり，軸受内部に滞留する潤滑剤の量が減少して，潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失が低減する。
【００２５】
また，ころ係数γが０．９４を越える設定とすることにより，ころ本数を増加させつつ，ころＰＣＤを小さくできる。これにより，軸受剛性を低下させることなく，低トルク化を実現できる。また，ころ本数を増加させることによって，負荷容量がアップするばかりでなく，軌道面の最大面圧を低下させることができるため，過酷潤滑条件下での極短寿命での表面起点剥離を防止することができる。
【００２６】
請求項２の発明のように，ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けることにより，保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油をこの小環状部の切欠きからも外輪側へ逃がし，内輪の軌道面に沿って大つばまで到る潤滑剤の量をより少なくして，潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失をさらに低減することができる。
【００２７】
請求項３の発明のように，ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けることにより，円すいころをバランスよく柱部に摺接させることができる。
【００２８】
請求項４の発明のように，ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を，台形状ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くすることによっても，内輪の軌道面に沿って大つばまで到る潤滑剤の量をより少なくして，潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失をさらに低減することができる。
【００２９】
請求項５の発明にように，保持器の小環状部の輪方向外側に，内輪の小つばの外径面に対向させた径方向内向きのつばを設け，この対向させた小環状部のつばの内径面と内輪の小つばの外径面との隙間を，内輪の小つばの外径寸法の２．０％以下とすることにより，保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤の量を少なくし，潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失をより低減することができる。
【００３０】
請求項６の発明のように，少なくとも円すいころの表面に，微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け，このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータRyniを０．４μm≦Ryni≦１．０μmとし，かつ，Sk値の上限を−１．６とすることにより，円すいころの表面に満遍なく潤滑剤を保持させて，軸受内部に滞留する潤滑剤の量を減らしても，円すいころと内外輪との接触部を十分に潤滑することができる。
【００３１】
請求項７の発明のように，保持器が軸中心に位置した状態では保持器外径と外輪軌道面間にすきまが存在しているので，軸受運転中には外輪と保持器との接触が殆ど発生せず，接触による引きずりトルクの増大や摩耗を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下，図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１に示す実施例１は，ハブ２２と複列転がり軸受とをユニット化したもので，いわゆる２．５世代のハブ・ベアリングである。複列転がり軸受は，軸受外輪に相当する外方部材と，軸受内輪に相当する内方部材と，両部材間に介在する転動体とで構成される。実施例１は複列円すいころ軸受を用いた例で，転動体４６はアウタ側もインナ側も円すいころであり，その数およびピッチ円径ＰＣＤも同一である。
【００３４】
ハブ２２は等速自在継手の外側継手部材１２のステム部１４を受け入れる軸孔２４を有している。ハブ２２は外周にハブフランジ２６を有し，ハブフランジ２６にはホイールディスク（図示せず）を固定するためのハブボルト３０が植え込んである。
【００３５】
複列円すいころ軸受は，一対の内輪３２と，外輪３８と，円すいころ４６と，保持器４８とを主要な構成要素としている。内輪３２が内方部材を構成し，外輪３８が外方部材を構成する。内輪３２は外周にインナレース３４を有し，ハブ２２の円筒状をしたスリーブ２８の外周面に嵌合させてある。アウタ側の内輪３２は大つば３６をハブ２２に当ててあり，インナ側の内輪３２は大つば３６を外側継手部材１２の肩部２０に当ててある。外側継手部材１２のステム部１４をハブ２２の軸孔２４に挿入し，軸端の雄ねじ部１６にナット１８を締め付けることにより，外側継手部材１２の肩部２０との間にハブ２２を固定する。
【００３６】
外輪３８の外周にはボルト穴４２をもったフランジ４０が形成してある。ボルト穴４２に通したボルト５４を締め付けることにより外輪３８を車体５２に固定する。外輪３８は内周に２列の軌道すなわちアウタレース４４を有している。内輪３２のインナレース３４と外輪３８のアウタレース４４との間に２列の転動体ここでは円すいころ４６が介在させてある。各列の転動体４６は保持器４８で円周方向に所定間隔に保持される。
【００３７】
軸受内部に充填した潤滑剤の漏れを防止し，また，外部から異物が侵入するのを防止するため，外輪３８の両端開口部と内輪３２の大つば３６との間にシール５０が装着してある。
【００３８】
図２に示す実施例２は，２列のインナレース３４のうちの一方をハブ２２に直接形成したもので，いわゆる３世代ハブ・ベアリングの例である。この場合，ハブ２２と内輪３２とで内方部材を構成する。
【００３９】
図３に示す実施例３は，実施例１において，複列の転動体のピッチ円径ＰＣＤをインナ側とアウタ側で異ならせたものである。ここでは，アウタ側転動体のピッチ円径ＰＣＤをインナ側転動体のピッチ円径ＰＣＤより大きくしてある。
【００４０】
図４に示す実施例４は，実施例２において，複列の転動体のピッチ円径ＰＣＤをインナ側とアウタ側で異ならせたものである。ここでは，アウタ側転動体のピッチ円径ＰＣＤをインナ側転動体のピッチ円径ＰＣＤより大きくしてある。
【００４１】
図５に示す実施例５は，複列の転動体４６をインナ側とアウタ側で異ならせたものである。具体的には，アウタ側の転動体４６をボールに変更して，アンギュラ玉軸受を構成している。この実施例５は従動輪の場合を例示したもので，ハブ２２は中実で，符号２０で示すようにハブフランジ２６とは反対側の軸端をかしめることによって内輪３２の軸方向位置決めがしてある。
【００４２】
図６に示す実施例６はいわゆる３世代ハブ・ベアリングの例である。実施例５との相違点は，実施例５が一対の分離型内輪３２を用いていたのに対して，２列のインナレース３４のうちの一方，ここではアウタ側のインナレース３４がハブ２２に直接形成してある点である。複列の転動体４６は，アウタ側がボール，インナ側が円すいころで，その数およびピッチ円径ＰＣＤは同一である。この場合，実施例２と同様に，ハブ２２と内輪３２とで内方部材を構成する。
【００４３】
図７に示す実施例７は，実施例５において，複列の転動体４６のピッチ円径ＰＣＤをインナ側とアウタ側で異ならせたものである。ここでは，アウタ側転動体４６のピッチ円径ＰＣＤをインナ側転動体４６のピッチ円径ＰＣＤより大きくしてある。
【００４４】
図８に示す実施例８は，実施例６において，複列の転動体４６のピッチ円径ＰＣＤをインナ側とアウタ側で異ならせたものである。ここでは，アウタ側転動体４６のピッチ円径ＰＣＤをインナ側転動体４６のピッチ円径ＰＣＤより大きくしてある。
【００４５】
上述の各実施例では，転動体の数をインナ側とアウタ側で同数としてあるが，インナ側とアウタ側で異ならせてもよい。あるいは，インナ側とアウタ側で転動体のサイズを異ならせてもよい。
【００４６】
次に，車輪用軸受装置を構成する複列転がり軸受の構成要素につき，単列の円すいころ軸受を例にとって説明する。図９に示す円すいころ軸受１は，１つの内輪２と転動体ここでは円すいころ４のサブアセンブリを示す。円すいころ４は保持器５に形成されたポケット９内に収容されている。各円すいころ４は，内輪２の軌道面２ａの両側に設けた小つば２ｂと大つば２ｃとで軸方向への移動を規制されている。
【００４７】
保持器５は，円すいころ４の小径端面側で連なる小環状部６と，円すいころ４の大径端面側で連なる大環状部７と，これらの小環状部６と大環状部７を連結する複数の柱部８とを含んでいる。そして，図１０に示すように，隣り合った柱部８間にポケット９が形成される。保持器５のポケット９は台形状で，円すいころ４の小径側を収納する部分が狭幅側，大径側を収納する部分が広幅側となる。ポケット９の狭幅側と広幅側には，それぞれ両側の柱部８に２つずつ，外径側から内径側まで切り通した切欠き１０ａ，１０ｂが設けてある。各切欠き１０ａ，１０ｂの寸法は，いずれも深さ１．０mm，幅４．６mmとされている。なお，図面に例示した切欠き１０ａ，１０ｂは，保持器５の半径方向に切り通した溝の形態をしているが，保持器５の内径側と外径側を連絡して潤滑剤の円滑な通過を許容することができる限り，形状や寸法は任意である。
【００４８】
図１１および図１２に保持器５の変形例を示す。図１１に示す変形例は，ポケット９の狭幅側の小環状部６にも切欠き１０ｃを設けたものである。そして，狭幅側の３つの切欠き１０ａ，１０ｃの合計面積が，広幅側の２つの切欠き１０ｂの合計面積よりも広くなっている。なお，切欠き１０ｃは深さ１．０mm，幅５．７mmとしてある。図１２に示す変形例は，狭幅側の柱部８の各切欠き１０ａの深さが１．５mmと広幅側の柱部８の各切欠き１０ｂよりも深く，狭幅側の各切欠き１０ａの合計面積が，広幅側の各切欠き１０ｂの合計面積よりも広くなっている。
【００４９】
図１３に示すように，保持器５の小環状部６の軸方向外側には，内輪２の小つば２ｂの外径面に対向させた径方向内向きのつば１１が設けてあり，このつば１１の内径面と内輪２の小つば２ｂの外径面との間のすきまδは，小つば２ｂの外径寸法の２．０％以下に狭く設定してある。
【００５０】
また，図示は省略するが，円すいころ４の全表面には微小凹形状のくぼみがランダムに無数に設けてある。このくぼみを設けた表面は，面粗さパラメータRyniが０．４μm≦Ryni≦１．０μm，かつ，Sk値が−１．６以下としてある。
【００５１】
軸受が高速で回転すると，図１３に矢印で示すように，潤滑剤が円すいころ４の小径側から保持器５の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入し，保持器５の外径側から外輪３へ流入した潤滑剤は，外輪３の軌道面３ａに沿って円すいころ４の大径側へ通過して軸受内部から流出する。一方，保持器５の内径側から内輪２側へ流入する潤滑剤は，保持器５の外径側から流入する潤滑剤よりも遥かに少なく，かつ，このすきまδから流入する潤滑剤の大半は，ポケット９の狭幅側の柱部８に設けた切欠き１０ａを通過して，保持器５の外径側へ移動する。したがって，そのまま内輪２の軌道面２ａに沿って大つば２ｃに至る潤滑剤の量は非常に少なくなり，軸受内部に滞留する潤滑剤の量を減らすことができる。
【００５２】
保持器５は，例えばＰＰＳ，ＰＥＥＫ，ＰＡ，ＰＰＡ，ＰＡＩ等のスーパーエンプラで一体成形される。保持器に，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，外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また，これらの樹脂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。
【００５３】
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。
【００５４】
〔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）
【００５５】
〔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）
【００５６】
なお，保持器材料の例としてＰＰＳ，ＰＥＥＫ，ＰＡ，ＰＰＡ，ＰＡＩ等のスーパーエンプラを挙げたが，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，ガラス繊維または炭素繊維などを配合したものを使用してもよい。
【００５７】
円すいころ軸受１は，ころ係数γがγ＞０．９４となっている。ころ係数γはころの充填率を表し，次式で定義される。
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここに，
Ｚ：ころ本数
ＤＡ：ころ平均径
ＰＣＤ：ころピッチ円径。
【００５８】
柱部８の側面すなわち柱面５ａの窓角θは，図１４に示すように下限窓角θminが５５°であり，図１５に示すように上限窓角θmaxが８０°である。窓角とは，一つのころの周面に当接する柱部の案内面のなす角度をいう。下限窓角θmin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，窓角５５°未満ではころとの接触状態が悪くなる。すなわち，窓角を５５°以上とすると，保持器強度を確保した上でγ＞０．９４として，かつ，良好な接触状態を確保できるのである。また，上限窓角θmaxを８０°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。
【００５９】
比較のために従来の技術に言及するならば，図１６に示すように，保持器が外輪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，窓角は大きくても約５０°である。図１６のように外輪７１と保持器７２との接触を避けた上で，保持器７２の柱幅を確保し，適切な保持器７２の柱強度と円滑な回転を得るために，ころ係数γを通常０．９４以下にして設計している。なお，図１６で符号７３は円すいころ，７４は柱面，７５は内輪である。
【００６０】
図１７に軸受の寿命試験の結果を示す。同図中，「軸受」欄の「比較例１」が保持器と外輪とが離れた典型的な従来の円すいころ軸受（図１６），「比較例２」がこの発明の円すいころ軸受のうち従来品に対してころ係数γのみをγ＞０．９４とした円すいころ軸受，「実施例」がころ係数γをγ＞０．９４とし，かつ，窓角を５５°〜８０°の範囲にしたこの発明の円すいころ軸受である。試験は，過酷潤滑，過大負荷条件下で行なった。同図より明らかなように，「比較例２」は「比較例１」の２倍以上の長寿命となる。さらに，「実施例」の軸受はころ係数が「比較例２」と同じ０．９６であるが，寿命時間は「比較例２」の約５倍以上にもなる。なお，「比較例１」，「比較例２」および「実施例」の寸法（単位mm）はφ４５×φ８１×１６，ころ本数は２４（「比較例１」），２７（「比較例２」，「実施例」），油膜パラメータΛ＝０．２である。
【００６１】
図１８に示す変形例は，エンジニアリング・プラスチックで一体成形した保持器５の柱部８の外径面に，外輪３の軌道面３ａ側に向けて凸状を成す突起部５ｂを形成したものである。その他は前述した保持器５と同じである。この突起部５ｂは柱部８の横断方向の断面輪郭形状が円弧状を成している。この円弧状の曲率半径Ｒ2は外輪３の軌道面３ａの半径Ｒ1より小さく形成されている。これは突起部５ｂと外輪３の軌道面３ａとの間に良好な楔状油膜が形成されるようにするためであり，望ましくは突起部５ｂの曲率半径Ｒ2は外輪３の軌道面３ａの半径Ｒ1の７０〜９０％程度に形成するとよい。７０％未満であると楔状油膜の入口開き角度が大きくなりすぎて却って動圧が低下する。９０％を超えると楔状油膜の入口角度が小さくなりすぎて同様に動圧が低下する。また，突起部５ｂの横幅Ｗ2は望ましくは柱部８の横幅Ｗ1の５０％以上となるように形成する（Ｗ2≧０．５×Ｗ）。５０％未満では良好な楔状油膜を形成するための充分な突起部５ｂの高さが確保できなくなるためである。なお，外輪３の軌道面３ａの半径Ｒ1は大径側から小径側へと連続的に変化しているので，突起部５ｂの曲率半径Ｒ2もそれに合わせて大環状部７の大きな曲率半径Ｒ2から小環状部６の小さな曲率半径Ｒ2へと連続的に変化するようにする。
【００６２】
図１８の円すいころ軸受１は以上のように構成されているため，軸受１が回転して保持器５が回転し始めると，外輪軌道面と保持器５の突起部５ｂとの間に楔状油膜が形成される。この楔状油膜は軸受１の回転速度にほぼ比例した動圧を発生するので，保持器５のピッチ円径（ＰＣＤ）を従来よりも大きくして外輪３の軌道面３ａに近接させても，軸受１を大きな摩耗ないしトルク損失を生じることなく回転させることが可能となり，無理なくころ本数を増加させることが可能となる。
【００６３】
実施例として，図１０に示した保持器を用いた円すいころ軸受（実施例１）と，図１１に示した保持器を用いた円すいころ軸受（実施例２）を用意した。また，比較例として，ポケットに切欠きのない保持器を用いた円すいころ軸受（比較例１）と，図２０に示した保持器を用いた円すいころ軸受（比較例２，３）を用意した。なお，各円すいころ軸受は，寸法（単位mm）が外径１００，内径４５，幅２７．２５であり，ポケットの切欠き以外の部分は同じである。
【００６４】
実施例と比較例の円すいころ軸受について，縦型トルク試験機を用いてトルク測定試験を行った。試験条件は次のとおりである。
アキシアル荷重：３００kgf
回転速度：３００〜２０００r/min（１００r/minピッチ）
潤滑条件：油浴潤滑（潤滑油：７５Ｗ−９０）
【００６５】
図１９に試験結果を示す。同図のグラフの縦軸は，ポケットに切欠きのない保持器を用いた比較例Ａのトルクに対するトルク低減率を表す。ポケットの柱部中央部に切欠きを設けた比較例Ｂや，ポケットの小環状部と大環状部に切欠きを設けた比較例Ｃも，トルク低減効果が認められるが，ポケットの狭幅部側の柱部に切欠きを設けた実施例Ａは，これらの比較例よりも優れたトルク低減効果が認められ，狭幅側の小環状部にも切欠きを設け，狭幅側の切欠きの合計面積を広幅側のそれよりも広くした実施例Ｂは，さらに優れたトルク低減効果が認められる。
【００６６】
また，試験の最高回転速度である２０００r/minにおけるトルク低減率は，実施例Ａが９．５％，実施例Ｂが１１．５％であり，車輪用軸受装置等における高速回転での使用条件でも優れたトルク低減効果を得ることができる。なお，比較例Ｂと比較例Ｃの回転速度２０００r/minにおけるトルク低減率は，それぞれ８．０％と６．５％である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１の車輪用軸受装置の縦断面図
【図２】実施例２の車輪用軸受装置の縦断面図
【図３】実施例３の車輪用軸受装置の縦断面図
【図４】実施例４の車輪用軸受装置の縦断面図
【図５】実施例５の車輪用軸受装置の縦断面図
【図６】実施例６の車輪用軸受装置の縦断面図
【図７】実施例７の車輪用軸受装置の縦断面図
【図８】実施例８の車輪用軸受装置の縦断面図
【図９】（Ａ）は内輪と円すいころのサブアセンブリの横断面図，（Ｂ）は縦断面図
【図１０】図９における保持器の展開平面図
【図１１】保持器の変形例を示す図１０と類似の展開平面図
【図１２】保持器の別の変形例を示す図１０と類似の展開平面図
【図１３】図９（Ｂ）の部分拡大図
【図１４】図１（Ａ）の部分拡大図
【図１５】図１（Ａ）の部分拡大図
【図１６】図１（Ａ）の部分拡大図
【図１７】軸受の寿命試験の結果を示す図
【図１８】（Ａ）は変形例を示す円すいころ軸受の部分拡大断面図，（Ｂ）は図１８（Ａ）の柱部の拡大図
【図１９】トルク測定試験の結果を示すグラフ
【図２０】従来の技術を示す保持器の展開平面図
【図２１】円すいころ軸受においてころピッチ円径（ＰＣＤ）を変化させたときの剛性比およびトルク比の変化を表す線図
【符号の説明】
【００６８】
１  円すいころ軸受
２  内輪
２ａ  軌道面
２ｂ  小つば
２ｃ  大つば
３  外輪
３ａ  軌道面
４  円すいころ
５  保持器
６  小環状部
７  大環状部
８  柱部
９  ポケット
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  切欠き
１１  つば
１２  外側継手部材
１４  ステム部
１６  雄ねじ部
１８  ナット
２０  肩部
２２  ハブ
２４  軸孔
２６  フランジ
２８  スリーブ
３０  ハブボルト
３２  内輪
３４  インナレース
３６  大つば
３８  外輪
４０  フランジ
４２  ボルト孔
４４  アウタレース
４６  円すいころ
４８  保持器
５０  シール
５２  車体
５４  ボルト
【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９】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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