JP4225006B2 - Double row angular contact ball bearings for wheels - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明の車輪用複列アンギュラ型玉軸受は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に利用する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に従来から、例えば図5に示す様な車輪用複列アンギュラ型玉軸受が使用されている。この図5に示した車輪用複列アンギュラ型玉軸受は、駆動輪(FF車の前輪、FR車及びRR車の後輪、4WD車の全輪)を支持する為のもので、外輪相当部材である外輪1と、内輪相当部材であるハブ2と、複数個の玉3、3とを備える。このうちの外輪1は、内周面に外向アンギュラ型の外輪軌道4a、4bを複列に形成すると共に、外周面に結合フランジ5を形成している。車両への組み付け時には、この結合フランジ5を懸架装置を構成するナックルに結合する。
【0003】
又、上記ハブ2は、ハブ本体6と内輪7とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体6の中心部にはスプライン孔8を、外周面の外端(軸方向に関して「外」とは、車両への組み付け状態で幅方向外側となる側を言い、図1、5の左側。反対に、車両への組み付け状態で幅方向中央側となる、図1、5の右側を「内」と言う。本明細書全体で同じ。)寄り部分には取付フランジ9を、それぞれ形成している。車両への組み付け時には、上記スプライン孔8に図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入すると共に、上記取付フランジ9に車輪を固定する。
【0004】
又、上記ハブ本体6の外周面の中間部で、上記外輪1の内周面に形成した複列の外輪軌道4a、4bのうちのアウター側(車両への組み付け状態で幅方向外側となる側を言い、図1、5の左側。本明細書全体で同じ。)の外輪軌道4bと対向する部分には、アンギュラ型の内輪軌道10bを形成している。更に、上記ハブ本体6の内端部に形成した小径段部11に上記内輪7を外嵌している。そして、この内輪7の外周面に形成したアンギュラ型の内輪軌道10aを、上記複列の外輪軌道4a、4bのうちのインナー側(車両への組み付け状態で幅方向中央側となる側を言い、図1、5の右側。本明細書全体で同じ。)の外輪軌道4aに対向させている。
【0005】
そして、上記各外輪軌道4a、4bと上記各内輪軌道10a、10bとの間に前記各玉3、3を、それぞれ複数個ずつ、図示しない保持器により保持した状態で転動自在に設けている。この構成により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記外輪1の内径側に前記ハブ2を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を支承自在に支持している。尚、図示の構造の場合、上記内輪7の外端面を上記小径段部11の基端縁に設けた段差面12に当接させた状態で、インナー側の玉列とアウター側の玉列とを構成する各玉3、3に、それぞれ所定の接触角α1 、α2 及び予圧が付与される様に、各部の形状及び寸法を規制している。又、上記外輪1の内周面と上記ハブ2の外周面との間で、上記複数個の玉3、3を設置した空間には、潤滑用のグリースを封入すると共に、この空間の両端開口を、それぞれシールリング13a、13bにより密閉している。
【0006】
尚、上述の図5に示した構造を含む、従来の車輪用複列アンギュラ型玉軸受の場合、インナー側の玉列の接触角α1 とアウター側の玉列の接触角α2 とを、互いに等しく(α1 =α2 )している。又、インナー側の内輪軌道10aの負荷側(負荷を受ける側で、図5の右側)の溝肩高さHi1と、アウター側の内輪軌道10bの負荷側(同じく、図5の左側)の溝肩高さHi2とを、互いに等しく(Hi1=Hi2)している。更に、インナー側の外輪軌道4aの負荷側(同じく、図5の左側)の溝肩高さHo1と、アウター側の外輪軌道4bの負荷側(同じく、図5の右側)の溝肩高さHo2とを、互いに等しく(Ho1=Ho2)している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な車輪用複列アンギュラ型玉軸受には、車両の旋回走行時等にモーメント荷重が加わるが、この際、インナー側の玉列には、直進時に比べて大きなラジアル荷重が(アキシアル荷重よりも優勢に)負荷される。この様にインナー側の玉列にラジアル荷重が優勢に負荷されると、このインナー側の玉列の負荷圏が狭くなり、このインナー側の玉列を構成する個々の玉3に加わる荷重が大きくなる。この為、負荷分布に基づく計算寿命は、アウター側の玉列よりもインナー側の玉列の方が短くなる。
【0008】
一方、車輪用複列アンギュラ型玉軸受の回転速度や負荷荷重が大きくなると、上記各玉3、3の転動面と前記外輪、内輪各軌道4a、4b、10a、10bとの接触部に於ける、摩擦による発熱量が増大する。この様に当該接触部での発熱量が増大すると、潤滑用のグリースの劣化が促進されたり、当該接触部に油膜が形成されにくくなって、インナー側、アウター側の各玉列の疲れ寿命が低下する。特に、実際の運転条件に即した耐久試験に基づく実験寿命は、インナー側の玉列よりもアウター側の玉列の方が短くなる。
【0009】
本発明の車輪用複列アンギュラ型玉軸受は、上述の様な事情に鑑み、インナー側の玉列とアウター側の玉列との寿命のバランスを取りつつ、車輪用複列アンギュラ型玉軸受全体としての寿命の延長を図れる構造を実現すべく発明したものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪用複列アンギュラ型玉軸受は、外輪相当部材と、内輪相当部材と、複数個の玉とを備える。
このうちの外輪相当部材は、内周面にアンギュラ型の外輪軌道を、複列に設けている。
又、上記内輪相当部材は、外周面にアンギュラ型の内輪軌道を、複列に設けている。
又、上記各玉は、上記各内輪軌道と上記各外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられている。
【0011】
特に、本発明の車輪用複列アンギュラ型玉軸受に於いては、上記懸架装置への組み付け時、車両の幅方向中央側となるインナー側の玉列の玉径と、同じく幅方向外側となるアウター側の玉列の玉径とが等しい。
又、インナー側の玉列の接触角を、アウター側の玉列の接触角よりも小さくしている。
【0012】
又、アウター側の内輪軌道の負荷側の溝肩高さを、インナー側の内輪軌道の負荷側の溝肩高さよりも大きくしている。
【0013】
更に、アウター側の外輪軌道の負荷側の溝肩高さを、インナー側の外輪軌道の負荷側の溝肩高さよりも大きくしている。
【0014】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪用複列アンギュラ型玉軸受は、インナー側の玉列の接触角をアウター側の玉列の接触角よりも小さくしている為、インナー側の玉列のラジアル荷重の支承能力を、アウター側の玉列に比べて大きくできる。従って、車両の旋回走行時等に車輪用複列アンギュラ型玉軸受にモーメント荷重が負荷され、これに伴ってインナー側の玉列に大きなラジアル荷重が(アキシアル荷重よりも優勢に)負荷される状態が生じる事に拘らず、このインナー側の玉列の寿命をアウター側の玉列の寿命と同程度にまで長くする事ができる。又、インナー側の玉列の接触角をアウター側の玉列の接触角よりも小さくする事により、これら両玉列が支承する荷重の分担をバランスさせる事ができる。この為、各玉の転動面と各軌道との接触部に於ける、摩擦による発熱量を少なくできる。この結果、潤滑用のグリースの劣化が促進される事や、上記接触部での油膜形成が不良になる事を有効に防止でき、インナー側、アウター側の各玉列の寿命を長くする事ができる。
【0015】
又、インナー側の玉列の接触角を小さくしたので、このインナー側の玉列にラジアル荷重が負荷される際に発生する、アキシアル方向の分力を小さくできる。このアキシアル方向の分力は、アウター側の玉列に負荷されるアキシアル荷重の一部となる。この為、このアウター側の玉列に負荷されるアキシアル荷重を小さくできる。この結果、このアウター側の玉列を構成する各玉が軌道の肩部(幅方向端縁)に乗り上がりにくくなる為、このアウター側の玉列の寿命が低下する事を有効に防止できる。即ち、上記各玉が軌道の肩部に乗り上がると、これら各玉の転動面と軌道との接触面圧が過大になると共に、これら各玉の転動面が傷つき易くなる為、当該玉列の寿命が低下し易くなる。これに対し、本発明の場合には、上述した様にアウター側の玉列を構成する各玉が軌道の肩部に乗り上がりにくくなる為、このアウター側の玉列の寿命が低下する事を有効に防止できる。
【0016】
更に、本発明によれば、アウター側の玉列を構成する各玉を、内輪、外輪各軌道の肩部に乗り上がりにくくして、このアウター側の玉列の寿命が低下する事を有効に防止できる。即ち、次述する実施例で示す様に、アウター側の玉列の接触角は、(各玉が軌道の肩部に乗り上がらない範囲内では)その値を大きくする程各玉と軌道との接触部での発熱量を少なく抑える事ができ、且つ、計算寿命を長くできる。この為、アウター側の玉列の接触角は、(各玉が軌道の肩部に乗り上がらない範囲内で)できるだけ大きくするのが好ましい。ところが、車輪用複列アンギュラ型玉軸受の構造上、アウター側の玉列を構成する各玉は、インナー側の玉列を構成する各玉に比べて、軌道の肩部に乗り上がり易い。従って、上述した様にアウター側の玉列の接触角を大きくすると、このアウター側の玉列を構成する各玉が、軌道の肩部に余計に乗り上がり易くなる。これに対し、本発明の場合には、アウター側の内輪、外輪各軌道の負荷側の溝肩高さを、インナー側の内輪、外輪各軌道の負荷側の溝肩高さよりも大きくしている為、アウター側の玉列を構成する各玉を、内輪、外輪各軌道の肩部に乗り上がりにくくする事ができる。従って、このアウター側の玉列の寿命が低下する事を有効に防止できる。
【0017】
尚、インナー側の内輪、外輪各軌道の負荷側の溝肩高さも、アウター側の内輪、外輪各軌道の負荷側の溝肩高さと同程度に大きくすれば、インナー側の玉列を構成する各玉を、内輪、外輪各軌道の肩部に、より乗り上がりにくくする事ができる。但し、この様にすると、インナー側の内輪、外輪各軌道の表面の研磨面積が広がって加工コストが高くなると共に、車輪用複列アンギュラ型玉軸受の重量(車両のばね下荷重)が徒に大きくなる。従って、この様な不都合を防止する為に、インナー側の内輪、外輪各軌道の負荷側の溝肩高さは、必要最小限の値に抑えるのが好ましい。
【0018】
【実施例】
本発明をなす過程で行なった実験(コンピュータシミュレーション)に就いて説明する。実験は、図1に略示する様な車輪用複列アンギュラ型玉軸受を対象に行なった。この図1に略示した車輪用複列アンギュラ型玉軸受の構造及び作用は、前述の図5に示した従来の車輪用複列アンギュラ型玉軸受とほぼ同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。実験では、この様な車輪用複列アンギュラ型玉軸受に就き、諸元の異なる複数種類のものを用意し、それぞれを実験の試料とした。これら各試料の諸元を、以下の表1に示す。
【表1】
【0019】
この表1に示す様に、試料の玉径、ピッチ円径、各列毎の玉3、3の数(玉数/列)、列間距離(列同士のピッチ)、予圧荷重、外輪軌道の負荷側の溝肩高さ、及び内輪軌道の負荷側の溝肩高さは、それぞれ上記各試料同士で互いに等しくした。尚、懸架装置への組み付け時、車両の幅方向中央側となるインナー側の玉列の玉径と、同じく幅方向外側となるアウター側の玉列の玉径とを等しくしている。但し、インナー側の外輪軌道4aの負荷側の溝肩高さHo1と、アウター側の外輪軌道4bの負荷側の溝肩高さHo2とを、互いに等しく(Ho1=Ho2=4.7mm)する一方で、アウター側の内輪軌道10bの負荷側の溝肩高さHi2を、インナー側の内輪軌道10aの負荷側の溝肩高さHi1よりも大きく{Hi2(=5.5mm)>Hi1(=5.0mm)}した。これに対し、上記各試料毎に、インナー側の玉列の接触角α1 とアウター側の玉列の接触角α2 とを、それぞれ30〜45度の範囲で異ならせた。
【0020】
そして、上述の様な各試料に就いて、軸受トルクから換算される発熱量と、Lundberg-Palmgren の寿命理論から計算される応力分布によるL10寿命と、アウター側の内輪軌道10bでの玉の乗り上げ率とを、それぞれコンピュータシミュレーションによって求めた。試験条件は、以下の通りである。
尚、本実験で、アウター側の内輪軌道10bでの玉の乗り上げ率を調べた理由は、車輪用複列アンギュラ型玉軸受の構造上、インナー側の軌道よりもアウター側の軌道の方が玉の乗り上げが生じ易く、特に、外輪軌道よりも内輪軌道の方が、より玉の乗り上げが生じ易い為である。
【0021】
上述の様にして行なったコンピュータシミュレーションの結果を、図2〜4に示す。先ず、図2は、インナー側、アウター側の各玉列の接触角と、軸受トルクから換算される発熱量との関係を示している。この図2に示した実験結果から明らかな通り、「インナー側の玉列の接触角=アウター側の玉列の接触角」の場合を基準に見ると、「インナー側の玉列の接触角<アウター側の玉列の接触角」の場合に発熱量が少なくなり、「インナー側の玉列の接触角>アウター側の玉列の接触角」の場合に発熱量が多くなる。従って、「インナー側の玉列の接触角<アウター側の玉列の接触角」とすれば、発熱量を少なくする事ができる。この結果、各玉3、3の設置部に封入した潤滑用のグリースの劣化が促進される事や、これら各玉3、3の転動面と外輪、内輪各軌道4a、4b、10a、10bとの接触部での油膜形成が不良になる事を有効に防止でき、インナー側、アウター側の各玉列の寿命を延長させる事ができる。
【0022】
次に、図3は、インナー側、アウター側の各玉列の接触角と、Lundberg-Palmgren の寿命理論から計算される応力分布によるL10寿命との関係を示している。この図3中、L10寿命は、「インナー側の玉列の接触角=アウター側の玉列の接触角=35度」の場合のL10寿命を「1」としてこれに対する比率を示す、「寿命比」で表している。この図3に示した実験結果から明らかな通り、「インナー側の玉列の接触角=アウター側の玉列の接触角」の場合を基準に見ると、「インナー側の玉列の接触角<アウター側の玉列の接触角」の場合に計算寿命が長くなり、「インナー側の玉列の接触角>アウター側の玉列の接触角」の場合に計算寿命が短くなる。従って、「インナー側の玉列の接触角<アウター側の玉列の接触角」とすれば、計算寿命を延長させる事ができる。
【0023】
次に、図4は、インナー側、アウター側の各玉列の接触角と、アウター側の内輪軌道10bでの玉の乗り上げ率との関係を示している。尚、玉の乗り上げ率は、ヘルツの接触理論から計算される接触楕円が軌道(上記内輪軌道10b)の幅方向端縁からはみ出している長さの割合を示し、接触楕円の長半径をa、この接触楕円が軌道の幅方向端縁からはみ出している長さをζとすると、(ζ/2a)×100[%]で表される。又、玉の乗り上げ率は、符号が「正」である場合に、上記接触楕円が上記内輪軌道10bの幅方向端縁からはみ出している事を示し、符号が「負」である場合に、上記接触楕円が上記内輪軌道10bの幅方向端縁からはみ出していない(はみ出す事に対する余裕がある)事を示す。
【0024】
図4に示した実験結果では、総ての試料に就いての玉の乗り上げ率の符号が負であるから、これら総ての試料が、玉の乗り上げに対する余裕を持っている事が分かる。この様な実験結果が得られた理由は、アウター側の内輪軌道10bの負荷側の溝肩高さHi2を、インナー側の内輪軌道10aの負荷側の溝肩高さHi1よりも大きく(Hi2>Hi1)した結果、アウター側の内輪軌道10bの肩部に前記各玉3、3が乗り上がりにくくなった為である。尚、インナー側の内輪軌道10aの負荷側の溝肩高さHi1も、アウター側の内輪軌道10bの負荷側の溝肩高さHi2と同程度に大きく(Hi2>Hi1)すれば、インナー側の内輪軌道10aでの玉の乗り上げ率も、更に小さくする事ができる。但し、この様にすると、インナー側の内輪軌道10aの表面の研磨面積が広がって加工コストが高くなると共に、車輪用複列アンギュラ型玉軸受の重量(車両のばね下荷重)が徒に大きくなる。従って、本例の場合には、この様な不都合を防止する為、インナー側の内輪軌道10aの負荷側の溝肩高さHi1を、必要最小限の値に抑えている。
【0025】
又、図4に示した実験結果では、上述した様に、総ての試料に就いての玉の乗り上げ率の符号が負になる事が示された。ところが、実際の運転時には、タイヤが縁石に乗り上げる等により、車輪用複列アンギュラ型玉軸受に負荷されるアキシアル荷重が、前記試験条件で示したアキシアル荷重Fa よりも大きくなる可能性がある。そして、この様な場合に、車輪用複列アンギュラ型玉軸受を構成する各部材の弾性変形量が予想以上に大きくなって、上記玉の乗り上げ率の符号が負から正に変わる可能性がある。従って、この様な不都合が生じない様にすべく、車輪用複列アンギュラ型玉軸受の諸元は、図4に示した実験結果で、玉の乗り上げ率が−25%以下(絶対値が25%以上)になる様に設定するのが好ましい。即ち、図4に示す様に、アウター側の玉列の接触角を45度まで大きくすると、玉の乗り上げ率が−25%以上(絶対値が25%以下)になって上述した条件を満足しなくなる為、アウター側の玉列の接触角は40度以上45度未満に設定するのが好ましい。又、前述の図2〜3に示した実験結果に基づく結論を踏まえて、インナー側の玉列の接触角は、アウター側の玉列の接触角(40度以上45度未満)よりも小さく設定するのが好ましい。
【0026】
又、上述した様な計算機シミュレーションの結果に基づいて、車輪用複列アンギュラ型玉軸受のインナー側の玉列の接触角を33±2度とし、アウター側の玉列の接触角を40±2度として実際の運転を行なったところ、この車輪用複列アンギュラ型玉軸受の実験寿命が、従来構造の実験寿命の2〜5倍に延びた。以上の点から、本発明を実施する場合に、インナー側の玉列の接触角α1 を30〜40度、アウター側の玉列の接触角α2 を35〜45度の範囲内に収め、且つ、アウター側の玉列の接触角α2 をインナー側の玉列の接触角α1 よりも5度以上大きく(α2 −α1 ≧5度)する事が好ましい。
【0027】
尚、上述した構造では、各試料のインナー側の外輪軌道4aの負荷側の溝肩高さHo1と、アウター側の外輪軌道4bの負荷側の溝肩高さHo2とを、互いに等しくした。但し、本発明の様に、アウター側の外輪軌道4bの負荷側の溝肩高さHo2をインナー側の外輪軌道4aの負荷側の溝肩高さHo1よりも大きく(Ho2>Ho1)すれば、アウター側の外輪軌道4bでの玉の乗り上げ率を、インナー側の外輪軌道4aでの玉の乗り上げ率と同程度に小さくする事ができる。
【0028】
又、本発明の車輪用複列アンギュラ型玉軸受は、前述の図1、5に示した様な駆動輪用のものに限らず、従動輪用のものにも適用可能である。又、駆動輪用、従動輪用とも、各種構造の車輪用複列アンギュラ型玉軸受に適用できる。
【0029】
【発明の効果】
本発明の車輪用複列アンギュラ型玉軸受は、以上に述べた様に構成され作用する為、インナー側の玉列とアウター側の玉列との寿命のバランスを取りつつ、車輪用複列アンギュラ型玉軸受全体としての寿命の延長を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明をなす過程で行った実験の対象となる構造を、一部を切断して示す略図。
【図2】インナー側、アウター側の各玉列の接触角と発熱量との関係を示す三次元グラフ。
【図3】インナー側、アウター側の各玉列の接触角と寿命比との関係を示す三次元グラフ。
【図4】インナー側、アウター側の各玉列の接触角と、アウター側の内輪軌道での玉の肩部への乗り上げ率との関係を示す三次元グラフ。
【図5】車輪用複列アンギュラ型玉軸受の従来構造の1例を示す断面図。
【符号の説明】
1 外輪
2 ハブ
3 玉
4a、4b 外輪軌道
5 結合フランジ
6 ハブ本体
7 内輪
8 スプライン孔
9 取付フランジ
10a、10b 内輪軌道
11 小径段部
12 段差面
13a、13b シールリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The double-row angular ball bearing for a wheel of the present invention is used for rotatably supporting a wheel of an automobile with respect to a suspension device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a double-row angular ball bearing for a wheel as shown in FIG. 5 is used to rotatably support a vehicle wheel with respect to a suspension device. The double-row angular contact ball bearing shown in FIG. 5 is for supporting driving wheels (front wheels of FF vehicles, rear wheels of FR and RR vehicles, all wheels of 4WD vehicles) An
[0003]
The
[0004]
The outer side of the double-row
[0005]
A plurality of
[0006]
Incidentally, including the structure shown in FIG. 5 described above, the conventional case of a double row angular type ball bearing for a wheel, ball row of contact angle alpha 1 and the outer side of the ball row on the inner side of the contact angle alpha 2, They are equal to each other (α 1 = α 2 ). Further, the groove shoulder height H i1 on the load side (the load receiving side on the right side in FIG. 5) of the inner side inner ring raceway 10a and the load side (same on the left side in FIG. 5) of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The double row angular contact ball bearings for wheels as described above are subject to moment load when the vehicle is turning, etc., but at this time, a larger radial load (axial load) is applied to the inner row of balls than when traveling straight. More preferentially). In this way, when a radial load is preferentially applied to the inner side ball row, the load area of the inner side ball row becomes narrower, and the load applied to the
[0008]
On the other hand, when the rotational speed and load load of the double row angular contact ball bearing for wheels increase, at the contact portion between the rolling surface of the
[0009]
The double-row angular contact ball bearing for wheels of the present invention is an overall double-row angular contact ball bearing for wheels while balancing the life of the inner and outer ball arrays in view of the circumstances as described above. The invention was invented to realize a structure capable of extending the service life as.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The double-row angular ball bearing for a wheel of the present invention includes an outer ring equivalent member, an inner ring equivalent member, and a plurality of balls.
Of these, the outer ring equivalent member has an angular outer ring raceway provided in double rows on the inner peripheral surface.
Further, the inner ring equivalent member is provided with angular inner ring raceways in double rows on the outer peripheral surface.
Further, a plurality of balls are provided between the inner ring raceways and the outer ring raceways so as to be capable of rolling.
[0011]
In particular, in the double-row angular contact ball bearing for a wheel of the present invention, when assembled to the suspension device, the ball diameter of the inner-side ball row , which is the center side in the width direction of the vehicle, is also the outer side in the width direction. The ball diameter of the outer row of balls is equal.
Also, the contact angle of the inner side ball row is made smaller than the contact angle of the outer side ball row.
[0012]
Also, the load-side groove shoulder height of the outer side inner ring raceway is made larger than the load side groove shoulder height of the inner side inner ring raceway.
[0013]
Furthermore, the load-side groove shoulder height of the outer-side outer ring raceway is made larger than the load-side groove shoulder height of the inner-side outer ring raceway.
[0014]
[Action]
The double row angular contact ball bearing for a wheel of the present invention configured as described above has a smaller contact angle of the inner side ball row than the contact angle of the outer side ball row. Radial load bearing capacity can be increased compared to the outer row of balls. Therefore, a moment load is applied to the double row angular contact ball bearings for wheels when the vehicle is turning, and a large radial load is applied to the inner side ball array (dominantly over the axial load). Regardless of the occurrence of this, the life of the inner side ball train can be extended to the same extent as that of the outer side ball train. Further, by making the contact angle of the inner side ball row smaller than the contact angle of the outer side ball row, it is possible to balance the sharing of the load supported by both the ball rows. For this reason, the amount of heat generated by friction at the contact portion between the rolling surface of each ball and each track can be reduced. As a result, it is possible to effectively prevent deterioration of the grease for lubrication and to prevent the formation of an oil film at the contact portion, and to prolong the service life of each inner row and outer row. it can.
[0015]
In addition, since the contact angle of the inner side ball row is reduced, the axial component force generated when a radial load is applied to the inner side ball row can be reduced. This axial component force is a part of the axial load applied to the outer ball array. For this reason, the axial load applied to this outer side ball train can be reduced. As a result, it is difficult for the balls constituting the outer side ball row to ride on the shoulder portion (width direction edge) of the track, so that the life of the outer side ball row can be effectively prevented from being reduced. That is, when the balls ride on the shoulders of the tracks, the contact surface pressure between the rolling surfaces of the balls and the tracks becomes excessive, and the rolling surfaces of the balls tend to be damaged. The lifetime of the row is likely to decrease. On the other hand, in the case of the present invention , as described above, it is difficult for the balls constituting the outer ball array to ride on the shoulders of the track, so that the life of the outer ball array is reduced. It can be effectively prevented.
[0016]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to make it difficult for the balls constituting the outer row of balls to ride on the shoulders of the inner and outer races and to reduce the life of the outer row of balls. Can be prevented. That is, as shown in the embodiment described below, the contact angle of the outer ball array is such that the larger the value is (in the range where each ball does not ride on the shoulder of the track), The amount of heat generated at the contact portion can be reduced, and the calculation life can be extended. For this reason, it is preferable to make the contact angle of the outer side ball row as large as possible (within a range in which each ball does not ride on the shoulder of the track). However, due to the structure of the double row angular contact ball bearing for a wheel, each ball constituting the outer side ball row is more likely to ride on the shoulder of the track than each ball constituting the inner side ball row. Therefore, when the contact angle of the outer ball array is increased as described above, each ball constituting the outer ball array easily gets on the shoulder portion of the track. On the other hand, in the case of the present invention , the load-side groove shoulder height of the inner ring on the outer side and each track on the outer ring is made larger than the groove shoulder height on the load side of each track on the inner side and outer ring. Therefore, it is possible to make it difficult for the balls constituting the outer row of balls to ride on the shoulders of the inner and outer races. Therefore, it is possible to effectively prevent the life of the outer side ball train from being reduced.
[0017]
In addition, if the height of the shoulder on the load side of the inner ring on the inner side and the race on the outer ring is set to be approximately the same as the height of the shoulder on the load side of the inner ring on the outer side and the race on the outer ring, the inner row of balls is configured. Each ball can be made more difficult to get on the shoulder of each track of the inner ring and outer ring. However, if this is done, the polishing area of the inner and outer ring raceways on the inner side will increase and processing costs will increase, and the weight of the double-row angular contact ball bearing for wheels (the unsprung load of the vehicle) will increase. growing. Therefore, in order to prevent such inconveniences, it is preferable to keep the groove shoulder height on the load side of the inner ring on the inner side and the outer ring on the outer ring at a necessary minimum value.
[0018]
【Example】
An experiment (computer simulation) performed in the process of forming the present invention will be described. The experiment was conducted on a double row angular contact ball bearing for a wheel as schematically shown in FIG. The structure and operation of the double-row angular contact ball bearing for wheels schematically shown in FIG. 1 are substantially the same as those of the conventional double-row angular contact ball bearing for wheels shown in FIG. The description which attaches a code | symbol and overlaps is abbreviate | omitted. In the experiment, a double-row angular ball bearing for a wheel like this was used, and a plurality of types with different specifications were prepared, and each was used as a sample for the experiment. The specifications of these samples are shown in Table 1 below.
[Table 1]
[0019]
As shown in Table 1, the ball diameter of the sample, the pitch circle diameter, the number of
[0020]
For each sample as described above, the calorific value converted from the bearing torque, the L 10 life due to the stress distribution calculated from the life theory of Lundberg-Palmgren, and the ball on the
In this experiment, the reason for examining the ball climbing rate on the
[0021]
The results of the computer simulation performed as described above are shown in FIGS. First, FIG. 2 shows the relationship between the contact angle of each ball array on the inner side and the outer side and the heat generation amount converted from the bearing torque. As is apparent from the experimental results shown in FIG. 2, when the case of “contact angle of the inner side ball row = contact angle of the outer side ball row” is taken as a reference, “contact angle of the inner side ball row < In the case of “the contact angle of the outer side ball row”, the heat generation amount is reduced, and in the case of “the contact angle of the inner side ball row> the contact angle of the outer side ball row”, the heat generation amount is increased. Therefore, if “the contact angle of the inner side ball row <the contact angle of the outer side ball row”, the amount of heat generation can be reduced. As a result, the deterioration of the grease for lubrication enclosed in the installation portions of the
[0022]
Next, FIG. 3 shows the relationship between the contact angle of each ball array on the inner side and the outer side and the L 10 life by the stress distribution calculated from the life theory of Lundberg-Palmgren. In FIG. 3, the L 10 life is expressed as a ratio to “1” as the L 10 life when “contact angle of the inner side ball row = contact angle of the outer side ball row = 35 degrees”. It is expressed as “life ratio”. As is apparent from the experimental results shown in FIG. 3, when the case of “contact angle of the inner side ball row = contact angle of the outer side ball row” is taken as a reference, “contact angle of the inner side ball row < In the case of “the contact angle of the outer side ball row”, the calculated life becomes longer, and in the case of “the contact angle of the inner side ball row> the contact angle of the outer side ball row”, the calculated life becomes shorter. Therefore, if “the contact angle of the inner side ball row <the contact angle of the outer side ball row” is satisfied, the calculation life can be extended.
[0023]
Next, FIG. 4 shows the relationship between the contact angle of each ball array on the inner side and the outer side, and the ball riding rate on the
[0024]
In the experimental results shown in FIG. 4, since the sign of the ball climbing rate for all the samples is negative, it can be seen that all these samples have a margin for the ball climbing. The reason why such an experimental result was obtained is that the load-side groove shoulder height H i2 of the
[0025]
Further, the experimental results shown in FIG. 4 showed that the sign of the ball climbing rate for all the samples was negative as described above. However, in actual operation, by such tire rides on the curb, axial load applied to the double row angular type ball bearing wheels, can be greater than the axial load F a shown in the test conditions. In such a case, there is a possibility that the amount of elastic deformation of each member constituting the double-row angular contact ball bearing for wheels becomes larger than expected, and the sign of the above-mentioned ball riding rate may change from negative to positive. . Therefore, in order to prevent such inconvenience, the specifications of the double-row angular contact ball bearing for wheels are based on the experimental results shown in FIG. 4 and the ball climbing rate is -25% or less (the absolute value is 25 % Or more) is preferable. That is, as shown in FIG. 4, when the contact angle of the outer ball array is increased to 45 degrees, the ball climbing rate is -25% or more (absolute value is 25% or less), and the above-mentioned conditions are satisfied. In order to eliminate this, it is preferable to set the contact angle of the outer ball array to 40 degrees or more and less than 45 degrees. In addition, based on the conclusion based on the experimental results shown in FIGS. 2 to 3, the contact angle of the inner ball array is set to be smaller than the contact angle of the outer ball array (40 degrees or more and less than 45 degrees). It is preferable to do this.
[0026]
Further, based on the result of the computer simulation as described above, the contact angle of the inner side ball row of the double row angular contact ball bearing for wheels is set to 33 ± 2 degrees, and the contact angle of the outer side ball row is set to 40 ± 2. When actual operation was performed as a result, the experimental life of this double-row angular contact ball bearing for wheels was extended to 2 to 5 times the experimental life of the conventional structure. From the above points, when carrying out the present invention, the contact angle α 1 of the inner side ball row is set to 30 to 40 degrees, and the contact angle α 2 of the outer side ball row is set to a range of 35 to 45 °, In addition, it is preferable that the contact angle α 2 of the outer side ball row is larger by 5 degrees or more (α 2 −α 1 ≧ 5 °) than the contact angle α 1 of the inner side ball row.
[0027]
In the above structure, the groove shoulder height H o1 on the load side of the
[0028]
The double-row angular ball bearing for a wheel according to the present invention is not limited to that for driving wheels as shown in FIGS. Moreover, it can be applied to double-row angular ball bearings for wheels of various structures for both driving wheels and driven wheels.
[0029]
【The invention's effect】
The double-row angular contact ball bearing for a wheel of the present invention is configured and operates as described above, so that the double-row angular contact for the wheel is achieved while balancing the life of the inner and outer ball arrays. The life of the entire type ball bearing can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a part of a structure which is an object of an experiment conducted in the process of forming the present invention.
FIG. 2 is a three-dimensional graph showing the relationship between the contact angle of each ball array on the inner side and outer side and the amount of heat generated.
FIG. 3 is a three-dimensional graph showing the relationship between the contact angle of each ball array on the inner side and the outer side and the life ratio.
FIG. 4 is a three-dimensional graph showing the relationship between the contact angle of each ball array on the inner side and the outer side, and the riding rate on the shoulder of the ball on the inner ring raceway on the outer side.
FIG. 5 is a sectional view showing an example of a conventional structure of a double-row angular contact ball bearing for a wheel.
[Explanation of symbols]
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