JP2015183747A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のホイール１が縁石と衝突して車輪用軸受装置に過大なスラスト荷重が入力したときに、玉の肩乗り上げを完全に防止して、車輪用軸受装置の異音の発生を防止することである。【解決手段】複列の玉列を有する車輪用軸受装置において、車両アウター側の前記玉列における回転側軌道面２２においては、接触角方向の母線の形状が円弧であるとともに、前記回転側軌道面２２の車両アウター側の肩２４の高さが、前記円弧の曲率半径より大きいことを特徴としている。【選択図】図５

Description

本発明は、回転中の異音を低減した車輪用軸受装置に関する。

車両の車輪を回転可能に支持する車輪用軸受装置として、図１１に示すようなハブユニット１００が使用されている。ハブユニット１００は、ホイール１０１を取付けるためのフランジ１０２を有する回転軸１０３が、複列のアンギュラ型玉軸受１０４によって回転可能に支持されている。
このハブユニット１００は、車両走行中の騒音低減のために、円滑な回転を求められる。しかし、車両の運転中に運転手がハンドル操作を誤って、ホイール１０１が縁石に衝突することがある。このとき、衝突によってハブユニット１００に大きな荷重が入力されると、アンギュラ型玉軸受１０４の軌道面に圧痕が生じて、車両走行中に異音が発生するようになる。

従来、この異音が発生する原因は、玉１０５が肩１０６に肩乗り上げすることによって、軌道面１０７の肩１０６に近い部分に圧痕が生じるためであると考えられている。このため、玉１０５の直径に対する肩１０６の高さの比率を０．２５以上０．５０未満に設定することによって、玉の肩乗り上げを抑えた構造が提案されている(特許文献１)。
肩乗り上げとは、玉と軌道面とが弾性接触をして、その接触点を中心に楕円形に広がる接触領域（以下単に「接触領域」という）が、軌道面からはみ出す現象をいう。

特開２０１２−３１９３７

肩の高さを特許文献１に記載されている程度に設定した軸受装置においても、ホイールに入力される衝撃荷重の大きさによって、なおも異音が発生する場合があることが確認されている。これは、車輪用軸受装置に過大なスラスト荷重が作用すると、依然として玉の肩乗り上げが生じるからである。

本発明の課題は、過大なスラスト荷重が入力したときに、玉の肩乗り上げによる圧痕の発生を完全に防止して、車輪用軸受装置の異音の発生を防止することである。

請求項１に記載の車輪用軸受装置は、軸線の周りに複列の固定側軌道面を有する固定部材と、前記固定側軌道面に対向して、前記固定側軌道面と同軸に形成された、複列の回転側軌道面を有する回転部材と、互いに対向する前記複列の固定側軌道面と前記複列の回転側軌道面との間に、それぞれ複数個ずつの玉を転動自在に配置した、複列の玉列を有する車輪用軸受装置において、車両アウター側の前記玉列における前記回転側軌道面においては、接触角方向の母線の形状が円弧であるとともに、前記回転側軌道面の車両アウター側の肩の高さが、前記円弧の曲率半径より大きいことを特徴としている。

請求項１に記載する車輪用軸受装置は、回転側軌道面において、玉と前記回転側軌道面との接触点から、半径方向外方の端部までの母線に沿った長さを大きくすることが出来る。このため、大きなスラスト荷重が車輪用軸受装置に作用して、玉と軌道面との接触領域が拡大しても、また、その中心位置が半径方向外方に移動しても、接触領域の半径方向外方の端部が軌道面からはみ出すことがない。
玉と軌道面との接触領域の全域を軌道面上に形成できる（すなわち、肩乗り上げをしないということである。）ので、玉が軌道面の端部に形成されるエッジ部と接触せず、軌道面および玉の表面に圧痕が生じることがない。
この結果、玉の肩乗り上げによる圧痕の発生を完全に防止して、車輪用軸受装置の異音の発生を防止することができる。

請求項２に記載の車輪用軸受装置は、請求項１に記載する車輪用軸受装置であって、車両アウター側の前記玉列における前記回転側軌道面は、ひとつの円弧で形成されていて、前記円弧は、前記円弧の曲率中心より車両アウター側に、９０°以上の中心角からなる円弧部を有していることを特徴としている。

請求項２の車輪用軸受装置は、車両アウター側の回転側軌道面が、曲率中心より車両アウター側に９０°以上の中心角からなる円弧部を有している。
従来の車輪用軸受装置では、円弧部の中心角が９０°より小さい角度であったので、接触領域が円弧部からはみ出すことがあった。接触領域が円弧部からはみ出すと、楕円形の接触領域の軸長が短くなって、接触面圧が上昇する。
請求項２の車輪用軸受装置では、接触領域の全域を、回転側軌道面の円弧部に形成することが出来るので、接触領域の楕円形の軸長を長く保持できて、接触面圧を低減出来る。こうして、軌道面の圧痕の発生をさらに確実に防止して、車輪用軸受装置の異音の発生を防止することができる。

請求項３に記載の車輪用軸受装置は、請求項１に記載の車輪用軸受装置において、車両アウター側の前記玉列における前記回転側軌道面は、円弧部と、前記円弧部の半径方向外側で前記円弧部に接する直線部とを有し、前記直線部と、前記円弧部より車両アウター側の前記軸線とのなす角度が、９０°以下であることを特徴としている。

請求項３の構成とすることによって、研削加工砥石と内側軌道面の肩部との干渉を回避できて、内側軌道面を効率よく加工することが出来る。この結果、過大なスラスト荷重が入力したときの、異音の発生を防止した車輪用軸受装置を、低コストで生産することが出来る。

本発明によると、過大なスラスト荷重が入力したときの、玉の肩乗り上げを完全に防止して、車輪用軸受装置の異音の発生を防止することができる。

本発明の第1実施形態であるハブユニットの軸線方向の断面図である。 本発明の第１実施形態の軸受部分を説明するための要部拡大図である。 第1実施形態のハブユニットにおける、内側軌道面の形状を説明するとともに、その内側軌道面を研削加工する方法を説明する図である。 ホイールが縁石に衝突したときの、ホイールへの負荷の状態を説明する図である。 ホイールが縁石に衝突したときの、第1実施形態のハブユニットにおける玉と軌道面の接触状態を説明する図である。 第２実施形態のハブユニットにおける、内側軌道面の形状を説明するとともに、その内側軌道面を研削加工する方法を説明する図である。 ホイールが縁石に衝突したときの、第２実施形態のハブユニットにおける玉と軌道面の接触状態を説明する図である。 第２実施形態の効果を説明するための、研削加工時の内側軌道面と砥石の位置関係を表わす正面図である。 第２実施形態の効果を説明するための、図８の左方から見た側面図である。 第２実施形態における内側軌道面を、中心角を７０°として形成したときの断面形状を示す図である。 従来のハブユニットの構造図である。

この発明の第１実施形態であるハブユニット５について、図１から図３を参照して説明する。図１は、ハブユニット５の軸線方向の断面図である。図２は、軸受部分を説明するための要部拡大図である。図３は、ハブユニット５における、内側軌道面の形状を説明するとともに、その内側軌道面を研削加工する方法を説明する図である。
このハブユニット５は車両に取り付けたときに、図１の右手側が車両の外側になるので、以下の説明において、右側をアウター側、左側をインナー側として説明する。

ハブユニット５は、車両に固定される外輪６（固定部材）と、外輪６と同軸に回転支持される回転部材３と、外輪６と回転部材３との間に転動自在に組み込まれた複数の玉７，８と、玉７，８を円周方向に所定の間隔で配置する保持器９，１０を有している。

外輪６は、Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼で製作されている。外輪６の外周にフランジ部１７が一体に形成されている。フランジ部１７には軸線方向に貫通するボルト穴１８が形成されていて、ボルト穴１８にボルト（図示を省略）を挿入して、車両本体にねじ止めすることによって、ハブユニット５が車両に固定される。

外輪６の内周に、２列の外側軌道面１１，１２が形成されている。外側軌道面１１，１２は旋削加工で形状が製作された後、高周波熱処理によって表面が硬さ６０ＨＲＣ程度に焼入れ硬化される。その後、外側軌道面１１，１２は、研磨加工および超仕上げ加工によって精密に仕上げられている。外側軌道面１１，１２の軸線方向の断面形状は、円弧形状であって、その曲率半径はいずれも、玉７，８の半径よりわずかに大きくなっている。

外側軌道面１１，１２の軸方向両側に、当該軌道面に連続する円筒面を有している。以下、この円筒面を「肩」という。以下に説明する、内側軌道面についても「肩」とは同様の円筒面をいうものとする。
外側軌道面の軸線方向の両側に肩１３，１４，１５，１６が形成されている。肩１３，１４，１５，１６は、いずれも外側軌道面１１，１２と同軸に形成された円筒形状である。
外側軌道面１１では、インナー側の肩１３の高さはアウター側の肩１４の高さより低くなっており、外側軌道面１２では、アウター側の肩１６の高さはインナー側の肩１５の高さより低くなっている。なお、外側軌道面における肩の高さとは、軌道面の溝底（直径が最大の位置）から外輪６の軸線に直交する方向の寸法をいう。

回転部材３は、ハブシャフト２１と、そのインナー側の軸端に圧入された内輪４とで構成されている。

ハブシャフト２１はＳ５５Ｃ等の炭素鋼で製作されている。ハブシャフト２１の外周に、アンギュラ型の内側軌道面２２が、ハブシャフト２１の軸線８４と同軸に形成されている。内側軌道面２２の軸線方向の断面形状は、円弧形状である。
内側軌道面２２のアウター側に、肩２４が形成されている。肩２４は、内側軌道面２２と同軸に形成された円筒形状である。肩２４の高さは、玉８の半径より大きく設定されている。内側軌道面における肩の高さとは、内側軌道面２２の溝底（直径が最小の位置）から肩２４の外周までの半径方向の寸法をいう。

内側軌道面２２のインナー側に、ハブシャフト２１の軸線８４と同軸に形成した軸部２５が設けられている。軸部２５は円筒形状であって、その外径寸法は、内側軌道面２２の最小径とほぼ等しく、軸部２５の一部が、内側軌道面２２のインナー側の肩を形成している。

軸部２５のインナー側端部に、軸部２５より小径の内輪嵌合部２６が軸部２５と同軸に形成されている。軸部２５と内輪嵌合部２６とは、軸線８４と直角方向の平面である段部２７で連続している。

ハブシャフト２１のアウター側の端部には、円盤状のフランジ２が形成されている。肩２４とフランジ２との連続する部分には、軸線方向断面が円弧状の隅Ｒ部７５を設けて、フランジ２に入力される曲げ荷重に対する強度が確保されている。
フランジ２には、ホイール（図示省略）を取付けるためのボルト２８が複数個設けられている。フランジ２のアウター側側面には、円筒形状のホイール取付部２９が同軸に設けられている。ホイール取付部２９の内周には凹部３０が形成されている。

ハブユニット５が車両に組付けられた後、ホイールが、ホイール取付部２９に外嵌される。その後、ホイールがボルト２８で締め付けられて、フランジ２に締結固定される。

内輪４は軸受鋼で製作されている。内輪４の外周に、内側軌道面３１が形成されている。内側軌道面３１の軸線方向の両側に、肩３２，３３が形成されていて、インナー側の肩３３の高さは、アウター側の肩３２の高さより高くなっている。
内側軌道面３１の軸線方向の断面形状は、円弧形状である。内側軌道面３１の曲率半径は、玉７の半径よりわずかに大きくなっている。内輪４は、焼入れ硬化処理がされて、全体が硬さ６０ＨＲＣ程度に硬化されている。その後、内側軌道面３１が研磨加工および超仕上げ加工されて、精密に仕上げられている。

次に、図１、図２によってハブユニット５の全体構造について説明する。
外輪６にシール４４が装着された後、ハブシャフト２１が外輪６と同軸に組み合わされ、互いに対向する外側軌道面１１と内側軌道面３１、および、外側軌道面１２と内側軌道面２２との間に、それぞれ複数個ずつの玉７，８が組み込まれる。
各軌道面に組み込まれた玉７，８は、それぞれ、保持器９，１０によって保持されている。保持器９，１０は樹脂製である。保持器９，１０には、玉７，８を収容するポケットが、それぞれ円周方向に一定の間隔で設けられていて、各ポケットに玉７，８がひとつずつ収容されている。
こうして、ハブユニット５には、軸線方向に離れた２列の玉列が形成される。

図２に示すように、各玉列においては、外側軌道面１１と内側軌道面３１，および、外側軌道面１２と内側軌道面２２が、それぞれ玉７および玉８と接触し、玉７，８のそれぞれの中心を挟む一対の点で接触している。以下、この点を「接触点」という。
玉７と玉８のそれぞれの一対の接触点を結ぶ直線は、玉７，８のそれぞれの中心を通ってハブシャフト２１の軸線８４に直交する直線と、所定の角度θを持つように各部寸法が設定されている。以下、この角度θを「接触角」という。接触角は通常３０°〜４０°程度に設定されている。
２列の玉列における接触角の方向は、互いに逆向きに設定されている。

その後、内輪４が内輪嵌合部２６に圧入され、その後、ハブシャフト２１のインナー側端部をかしめ付けて、内輪４が抜け止めされる。こうして、ハブユニット５の組立てが完了する。

次に、図３によって内側軌道面２２の形状を詳細に説明する。
内側軌道面２２は、ハブシャフト２１の軸線方向の断面形状が、ひとつの円弧で形成された面（円弧部）となっている。円弧部の曲率半径は、玉８の半径よりわずかに大きくなっている。

内側軌道面２２の外径側は、角部４３を介して肩２４と連続している。角部４３を鋭い角度で形成すると、その角が欠けたりする不具合を生じやすい。一方、後述するように、玉８が肩乗り上げするのを防止するために、内側軌道面２２の面積を出来るだけ大きく確保する必要がある。そこで、角部４３における面取りの大きさは０．２ｍｍ程度に設定されている。

こうして、内側軌道面２２は、軸部２５と接する点と角部４３との間に、アウター側に凸状となったひとつの円弧で形成されている。角部４３は肩２４の軸方向の一端部に形成されていて、肩２４の溝底部（点Ｒ）からの半径方向寸法が、円弧の曲率半径と同等以上の大きさであるので、この円弧に対する中心角θｋ（円弧の両端と曲率中心Ｏとで形成される扇形の中心角）の大きさは、９０°以上となっている。

内側軌道面２２と肩２４は、高周波熱処理によって表面が硬さ６０ＨＲＣ程度に焼入れ硬化された後、研磨加工されている。内側軌道面２２を研磨加工するに当たっては、図３に示すように、半径が、内側軌道面２２の曲率半径と同じ寸法である球形砥石４５を用いて、軸線と所定角だけ傾斜した回転中心軸４６の周りに球形砥石４５を回転させることによって、研磨加工を行なうことが出来る。

その後、内側軌道面２２は、超仕上げ加工されて精密に仕上げられている。内側軌道面２２の超仕上げ加工は、内側軌道面２２を形成する円弧の曲率中心Ｏと同じ位置に、揺動中心を有する超仕上げ砥石で行なわれる。内側軌道面２２がひとつの円弧で形成されているので、超仕上げ砥石を内側軌道面２２の母線に沿って揺動させることによって、内側軌道面２２の全面を精密に仕上げることが出来る。

次に、ホイールが縁石に衝突したときの玉と軌道面の接触状態を図４、および、図５によって説明する。

ホイール１が縁石に衝突したとき、荷重Ｑが、図４に二重矢印で示した方向に、ホイール１の外周部に作用する。
通常の車両旋回走行時においては、車両の遠心力によって発生する横荷重Ｆは、タイヤ接地点に作用するのに対し、荷重Ｑは、直径がタイヤの直径より小さいホイール１の外周に作用する。このため、荷重の作用点と軸線８４との半径方向の距離は、縁石に衝突したときの方が、通常の旋回走行時より小さくなる。このため、ハブユニット５には、スラスト方向の成分が大きい荷重（スラスト荷重Ｆａ）が作用し、アウター側の玉列（図４に「Ａ」と表示した箇所）が最も厳しい使用条件下に置かれることになる。
そこで以下の説明では、アウター側の玉列における、玉８と内側軌道面２２との間の接触状態について説明する。

なお、ホイール１が縁石に衝突したときに、ホイール１に作用する荷重Ｑの大きさは、衝突したときの速度等によって大きく変化する。しかし、あまりに過大な荷重が作用すると、ハブユニット以外の他の部品（例えばナックルなど）が変形する等の不具合が生じてしまう。
縁石に衝突した後であっても、実質的に継続使用するためには、ホイール１に作用する荷重Ｑの最大値を、車両重量の６倍の大きさ（以下、この荷重の大きさを「６Ｇ」と表現する）とするのが適当である。以下の説明で、縁石に衝突したときに作用する荷重Ｑの大きさは、６Ｇの大きさであるとして説明する。

図５は、ホイール１が縁石に衝突して、ホイール１に６Ｇの大きさの荷重Ｑが作用することによって、二重矢印で示したスラスト荷重Ｆａがハブシャフト２１に作用したときの、玉８と内側軌道面２２との接触状態を説明する図である。
スラスト荷重Ｆａが作用したとき、玉８が内側軌道面２２及び外側軌道面１２に押し付けられて、玉８と内側軌道面２２が接触点Ｐ１で接触する。そして、内側軌道面２２には、接触点Ｐ１を中心として接触領域Ｅ１が形成される。この接触領域Ｅ１の発生位置を、内側軌道面２２の断面形状に太い実線で示すとともに、接触角の方向から見たときの接触領域Ｅ１の形状を、接触角方向の延長上に示している。接触領域Ｅ１は、接触点Ｐ１を中心として、内側軌道面２２の母線方向に長軸を有する楕円形状である。

玉と内側軌道面とを押し付ける力が強いほど、接触領域の大きさが拡大する。ホイール１が縁石に衝突して、大きなスラスト荷重Ｆａが作用したときは、曲率中心Ｏと、接触領域Ｅ１の両端とで形成される扇形の中心角（以下、単に「中心角」という）の大きさφは、通常の車両走行時の中心角の大きさより大きくなる。
さらに、このスラスト荷重Ｆａによって、内側軌道面２２が外側軌道面１２に対して相対的にインナー側に変位して、玉８と内側軌道面２２との接触角θは、通常の車両走行時の接触角より大きくなっている。

こうして、縁石に衝突したときは、通常の車両走行時に比べて接触角，中心角ともに増大するので、接触領域Ｅ１の半径方向外側の端部Ｓ１の位置は、内側軌道面２２の溝底部（点Ｒ）からの半径方向寸法が、円弧の曲率半径より大きい位置となる場合がある。
肩２４の高さが、端部Ｓ１の軸線からの半径方向寸法より小さいときは、接触領域Ｅ１が内側軌道面２２からはみ出して、玉８が内側軌道面２２のエッジ部（角部４３の位置）と接触する。エッジ部での接触は、平面同士の接触に比べて面圧が高くなるので、内側軌道面２２の肩２４に近い部分に圧痕が発生するとともに、玉８の表面にも圧痕が発生する。

ここで、内側軌道面に生じた圧痕は、異音発生に対する影響は小さい。これは、スラスト荷重Ｆａがハブシャフト２１に作用したときは、通常走行時に比べて接触角が大きい位置で圧痕が発生しているので、通常走行に戻ったときには、接触角が元の小さい値に戻って、玉８と内側軌道面２２との接触領域Ｅ１が、圧痕の発生位置から外れるためである。

一方、玉８の表面に圧痕が生じると、その後の通常走行時に戻ったとき、ハブシャフトが回転して玉８が転動すると、その圧痕は、必ず、玉８と内側軌道面２２および外側軌道面１２との接触点を通過する。この結果、異音が発生するので、玉８の表面における圧痕の発生を、確実に防止する必要がある。

第1実施形態のハブユニット５では、内側軌道面２２の車両アウター側の肩２４の高さが、内側軌道面２２を形成する円弧の曲率半径より大きい。このため、肩２４に連続する内側軌道面２２を、溝底部（点Ｒ）から内側軌道面２２の半径方向外側の端部の半径方向寸法が、円弧の曲率半径より大きい寸法となるように、形成することが出来る。
この結果、内側軌道面２２の半径方向外側の端部の位置を、接触領域Ｅ１の端部Ｓ１より半径方向外方に設けることが出来る。このため、接触領域Ｅ１が、内側軌道面２２の半径方向外側の端部からはみ出ることがないので、内側軌道面２２のエッジと玉８とが接触することがない。この結果、内側軌道面２２の肩２４に近い部分と、玉８の表面に圧痕が発生することがない。

さらに、第１実施形態における内側軌道面２２は、曲率中心Ｏより軸線方向のアウター側において、角部４３まで、ひとつの円弧で形成されている。このため、玉８と内側軌道面２２との接触領域は、常に内側軌道面２２の円弧の部分に形成される。
この結果、接触楕円の軸長が長くなって、接触領域の面積を大きくすることが出来るので、玉８と内側軌道面２２との接触面圧を低減できる。こうして、内側軌道面２２の圧痕の発生を確実に防止することが出来る。

以上説明したように、第１実施形態のハブユニット５は、ホイールが縁石に衝突したときに、玉の肩乗り上げによる圧痕の発生を防止して、異音の発生を確実に防止することが出来る。

次に、この発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態における内側軌道面の形状を、図６を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態のハブユニットは、第１実施形態に対してハブシャフトに形成した内側軌道面の形状のみが異なっている。その他の部分の形態は同一であるので、共通の部分についての説明は省略する。また、共通する部品には同じ番号を付した。

図６に示すように、ハブシャフト８７の外周に、内側軌道面７０が、軸線７６と同軸に形成されている。内側軌道面７０の軸線方向の断面形状は、円弧部７１と直線部７２とで形成されている。円弧部７１の小径側の端部は軸部７９と連続している。軸部７９の外形線は円弧部７１の接線となっていて、溝底部(点Ａ）で軸部７９と円弧部７１は互いに接している。円弧部７１の曲率半径は、玉８の半径よりわずかに大きくなっている。
円弧部７１は、内側軌道面７０の溝底部（点Ａ）よりアウター側に形成されている。直線部７２は、点Ｂで円弧部７１と接する接線である。溝底部(点Ａ）から点Ｂまでの半径方向寸法と、溝底部(点Ａ）から円弧部７１の曲率中心Ｏまでの半径方向寸法とは同じであり、この関係から明らかなように、直線部７２は軸線７６に直交している。
こうして、内側軌道面７０の車両アウター側の肩７３の高さが、円弧部７１の曲率半径より大きくなっている。

内側軌道面７０の外周方向の端部（すなわち直線部７２の外周側の端部）は、円筒形状の肩７３と連続している。直線部７２と肩７３とが連続する角部７４にはわずかに面取りがされている。角部７４に鋭い角を形成すると、その角が欠けたりする不具合を生じやすいからである。一方、玉８の肩乗り上げを防止するためには、内側軌道面７０の面積を確保する必要があり、角部７４の面取りの大きさは０．２ｍｍ程度に設定されている。
なお、肩７３と、そのアウター側に設けたフランジ２との連続する部分は、軸線方向断面が円弧状の隅Ｒ部７５を設けて、フランジ２に入力される曲げ荷重に対する強度を確保している。

次に、内側軌道面の加工方法について、図６によって説明する。
内側軌道面７０と肩７３は、高周波熱処理によって表面が硬さ６０ＨＲＣ程度に硬化された後、研削加工されている。この研削加工は、ハブシャフト８７をその軸線７６の回りにゆっくり回転させながら、円盤形状の砥石７７をハブシャフト８７の被加工部に当接させて行なう。
砥石７７は、回転中心軸７８がハブシャフト８７の軸線７６と４５°傾いている。砥石７７の外周形状は、ハブシャフト８７の内側軌道面７０から隅Ｒ部７５までの輪郭形状と同じ形状に形成されていて、上記の範囲を同時に研削加工するようになっている。

第２実施形態は、第１実施形態に比べて内側軌道面７０の研削加工を効率よく実施することが出来るという点に特長がある。まず、この特長について説明する。理解を容易にするために、第１実施形態のハブユニットの内側軌道面２２を、上記第２実施形態で使用した研削方法で加工する場合を例にして、図８と図９によって説明する。ここで、内側軌道面２２は、９０°より大きい（例えば１３５°）中心角θをもつ円弧で形成されている。
図８は、研削加工時の内側軌道面２２と砥石８５の位置関係を表わす正面図である。図９は、図８が示す内側軌道面２２の加工状態を、その左方から見た側面図である。

図８に示すように、円盤形状の砥石８５の外周を内側軌道面２２の輪郭形状と同じ形に形成し、砥石８５の回転中心軸８１をハブシャフト２１の軸線８４に対して４５°傾斜させて、内側軌道面２２の研削加工を行なっている。
このとき、ハブシャフト２１は軸線８４の周りに、ゆっくり回転させている。
この研削方法を使用すると、内側軌道面２２の曲率半径と同一の半径から成る球形砥石４５で加工するのに比べて、研削加工能率を格段に向上させることが出来る。研削面の周速を高く出来るからである。

しかし、肩２４の高さが、内側軌道面２２を形成する円弧部の曲率半径より大きいときは、内側軌道面２２と肩２４とが連続する角部４３の軸線方向の位置が、砥石８５の軸線方向の位置と重なった位置に形成される。このため、ハブシャフト２１を軸線８４の周りに回転させると、角部４３が、図９のＴ１，Ｔ２において、砥石８５と干渉する。図９において、砥石８５は、角部４３と干渉する部分の軌跡を破線で示している。
この結果、角部４３が削られて、内側軌道面２２の面積が減少し、玉８が肩乗り上げしやすくなってしまうので、この干渉を回避する必要がある。

第２実施形態の内側軌道面の形状とすることによって、上記の干渉を避けることが出来る。第２実施形態においては、直線部７２は、軸線７６に直交する方向に設けられているので、内側軌道面７０と肩７３とが連続する角部７４は、砥石７７と軸線方向に重ならない。従って、角部７４が砥石７７と干渉することがないので、内側軌道面を研削加工するときの加工能率を、格段に向上させることが出来る。

次に、第２実施形態のハブユニットを組み込んだホイールが、縁石に衝突して、ホイール１に６Ｇの大きさの荷重Ｑが作用したとき（図４参照）の、玉８と内側軌道面７０の接触状態を図７によって説明する。
ホイール１に荷重Ｑが作用すると、ハブシャフト８７には、図７に二重矢印で示したように、スラスト荷重Ｆａが作用する。
このとき、玉８が内側軌道面７０に押し付けられて、玉８と内側軌道面７０との接触点Ｐ２の回りに接触領域Ｅ２が形成される。この接触領域Ｅ２の発生位置を、内側軌道面７０の軸線方向の断面形状に太い実線で示すとともに、接触角の方向から見たときの接触領域Ｅ２の形状を、接触角方向の延長上に示している。接触領域Ｅ２は、接触点Ｐ２を中心として、内側軌道面７０の母線方向に長軸を有する略楕円形状である。

ホイール１が縁石に衝突して、スラスト荷重Ｆａがハブシャフト８７に作用したときの接触領域E２の大きさは、通常の車両走行時の接触領域の大きさより大きくなる。
さらに、このスラスト荷重Ｆａがハブシャフト８７に作用するときは、内側軌道面７０が外側軌道面１２に対して相対的にインナー側に変位して、玉８と内側軌道面７０との接触角θは、通常の車両走行時の接触角より大きくなっている。
こうして、縁石に衝突したときは、接触領域Ｅ２の半径方向外側の端部Ｓ２の位置は、内側軌道面７０の溝底部（点Ａ）からの半径方向寸法が、円弧の曲率半径より大きい位置となる場合がある。このため、接触領域Ｅ２は、円弧部７１と直線部７２にかけて形成される。

第２実施形態のハブユニットでは、内側軌道面７０の車両アウター側の肩７３の高さが、内側軌道面７０を形成する円弧の曲率半径より大きいので、内側軌道面７０の半径方向外側端部の位置を、溝底部（点Ａ）からの半径方向寸法が、円弧の曲率半径より大きい寸法となる位置に形成することが出来る。
この結果、内側軌道面７０の半径方向外側の端部の位置を、接触領域Ｅ２の端部Ｓ２の溝底部（点Ａ）からの寸法より大きい寸法の位置とすることが出来る。このため、接触領域Ｅ２が、内側軌道面７０の半径方向外側の端部からはみ出ることがないので、内側軌道面７０のエッジと玉８とが接触することがない。この結果、内側軌道面７０の肩７３に近い部分と、玉８の表面に圧痕が発生することがない。

また、直線部７２は円弧部７１の接線であるため、内側軌道面７０の母線の形状は、曲率が滑らかに変化している。このため、直線部７２と円弧部７１とのつなぎ目に、いわゆる応力集中が発生しないので、接触面圧が平均化されて最大面圧を低く抑えることが出来る。こうして、軌道面に圧痕が発生することを確実に防止することが出来る。

直線部７２の方向は、軸線７６と直交する方向に限定するものではない。砥石７７と角部７４との干渉を確実に避けるために、直線部７２を半径方向外方のアウター側に僅かに傾けることは、この発明の範囲に含まれるものである。

しかし、直線部７２を上記のように傾けるときに、その傾斜角を大きくすると、接触領域Ｅ２のうち、直線部７２に形成される領域が大きくなる。直線部７２では、接触領域を形成する接触楕円の軸長が減少して、接触領域の面積が縮小し、接触面圧が上昇する。
内側軌道面７０にはく離などの不具合が生じることを防止するため、その傾斜角（軸線７６と直線部７２とのなす角）を７０°以上に設定することが望ましい。
図１０に、傾斜角を７０°で形成したときの内側軌道面５０の形状を示す。内側軌道面５０は円弧部５１と直線部５２とで形成されている。点Ｃと点Ｄの間に円弧部５１が形成されていて、その中心角は７０°である。直線部５２は、円弧部５１と点Ｄで接する接線である。内側軌道面５０のアウター側に肩５３が形成されていて、内側軌道面５０と肩５３は角部５４で連続している。こうして、肩５３の高さは、円弧部５１の曲率半径より大きく形成されている。

以上説明したように、第２実施形態のハブユニットは、ホイールが縁石に衝突したときに、玉の肩乗り上げによる圧痕の発生を防止して、異音の発生を確実に防止することが出来る。

１：ホイール、２：フランジ、７，８：玉、５：ハブユニット（車輪用軸受装置）、６：外輪、（固定部材）、３：回転部材、９，１０：保持器、１７：フランジ部、１１，１２：外側軌道面（固定側軌道面）、２１，８７：ハブシャフト、４：内輪、２２，７０：内側軌道面（回転側軌道面）、２４：肩、４３、７４：角部、２５，７９：軸部、２６：内輪嵌合部、７５：隅Ｒ部、２９：ホイール取付部、４５：球形砥石、７７，８５：砥石、７８，８１：回転中心軸、７１：円弧部、７２：直線部、７３：肩、１００：ハブユニット（車輪用軸受装置）、１０１：ホイール、１０２：フランジ、１０５：玉、１０６：肩

Claims (3)

1. 軸線の周りに複列の固定側軌道面を有する固定部材と、
   前記固定側軌道面に対向して、前記固定側軌道面と同軸に形成された、複列の回転側軌道面を有する回転部材と、
   互いに対向する前記複列の固定側軌道面と前記複列の回転側軌道面との間に、それぞれ複数個ずつの玉を転動自在に配置した、複列の玉列を有する車輪用軸受装置において、
   車両アウター側の前記玉列における前記回転側軌道面においては、
   接触角方向の母線の形状が円弧であるとともに、
   前記回転側軌道面の車両アウター側の肩の高さが、前記円弧の曲率半径より大きいことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１に記載する車輪用軸受装置であって、
   車両アウター側の前記玉列における前記回転側軌道面は、
   ひとつの円弧で形成されていて、
   前記円弧は、前記円弧の曲率中心より車両アウター側に、９０°以上の中心角からなる円弧部を有していることを特徴とする車輪用軸受装置。
3. 請求項１に記載の車輪用軸受装置において、
   車両アウター側の前記玉列における前記回転側軌道面は、円弧部と、前記円弧部の半径方向外側で前記円弧部に接する直線部とを有し、
   前記直線部と、前記円弧部より車両アウター側の前記軸線とのなす角度が、９０°以下であることを特徴とする車輪用軸受装置。

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