JP5570297B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

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、ボールの接触楕円の肩乗り上げを防止してエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。

また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材（外輪）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２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３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転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

近年、こうした車輪用軸受装置において、耐久性の向上や低コスト化は無論のこと、騒音（ＮＯＩＳＥ）、振動（ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ）、不快音（ＨＡＲＳＨＮＥＳＳ）、所謂ＮＶＨの向上に対する要望が強い。ところで車輪用軸受装置に使用される従来の車輪用軸受５０は、例えば、図１１に示すように、内周に複列の断面円弧状の外側転走面５１ａが形成された外方部材５１と、外周に複列の外側転走面５１ａに対向する断面円弧状の内側転走面５２ａが形成された一対の内輪５２、５２と、これら両転走面間に保持器５７を介して収容された複列のボール５３とを備え、各列の軸受部分は接触角αを有する複列アンギュラ玉軸受で構成されている。そして、外方部材５１と内輪５２との間に形成される環状空間を密封するためにシール５４が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ここで、図１２に示すように、各転走面５１ａ、５２ａの断面における肩の高い方の縁部５５、５６には、それぞれ転走面５１ａ、５２ａを構成する円弧状の曲線ａ、ｂから滑らかに続き、かつ曲線ａ、ｂよりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状を有する補助転走面５５ａ、５６ａが設けられている。また、これら補助転走面５５ａ、５６ａの縁部に続く円弧状断面形状の面取り部５５ｂ、５６ｂが形成されている。

こうした構成の車輪用軸受装置によると、補助転走面５５ａ、５６ａが設けられているため、軸受に大きなモーメント荷重が負荷されて接触角αが増大した時、ボール５３の接触楕円が各転走面５１ａ、５２ａから補助転走面５５ａ、５６ａへはみ出すことになる。しかし、これら補助転走面５５ａ、５６ａが転走面５１ａ、５２ａの断面を構成する曲線ａ、ｂから滑らかに続き、かつ直線からなる断面形状を有しているため、接触楕円が補助転走面５５ａ、５６ａにはみ出してもエッジロード（過大応力）が発生することがない。

また、補助転走面５５ａ、５６ａが直線からなるため、外方部材５１の内径を小さく、あるいは内輪５２の外径を大きく設定しても、円弧状の曲線ａ、ｂの転走面５１ａ、５２ａをそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度ができる。そのため、補助転走面５５ａ、５６ａを研削加工する時に砥石側面で加工する状態とはならなく、研削加工の加工時間の増加が避けられる。

さらに、各転走面５１ａ、５２ａには補助転走面５５ａ、５６ａの縁部に続く断面円弧状の面取り部５５ｂ、５６ｂが形成されているので、接触楕円のエッジロードがより一層緩和される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−８５５５５号公報

この種の車輪用軸受装置では、車両の運転中に縁石乗り上げ等で過大荷重が車輪から入力されると、ボール５３の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部に圧痕が付いて異音が発生する場合がある。こうした圧痕の問題を解決するには、肩高さを高くする必要があるが、肩高さを高くした場合、重量アップや加工性の低下等の問題が生じ、コストアップの要因となって好ましくない。また、内輪５２については、肩高さを高くするとシール５４の断面高さがその分減少して充分な密封性を確保することができなくなる。ここで、肩乗り上げとは、例えば、軸受に大きなモーメント荷重が負荷された時に、ボール５３と外側転走面５１ａとの接触部に発生する接触楕円が内径と外側転走面５１ａの角部からはみ出し、エッジロードが発生する現象を言う。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボールの接触楕円のエッジロード発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に円弧状の複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の肩部の角部が、前記外側転走面の接線となる直線とされた逃げ面と、この逃げ面からさらに所定の傾斜角をもって延びる直線状の第２の逃げ面と、所定の曲率半径で円弧状に丸められた面取り部とで構成され、前記逃げ面が前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面から滑らかに連続して形成されると共に、前記逃げ面の半径方向長さが０．２ｍｍ以上に設定されている。

このように、複列アンギュラ玉軸受で構成された第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材の肩部の角部が、外側転走面の接線となる直線とされた逃げ面と、この逃げ面からさらに所定の傾斜角をもって延びる直線状の第２の逃げ面と、所定の曲率半径で円弧状に丸められた面取り部とで構成され、逃げ面が複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面から滑らかに連続して形成されると共に、逃げ面の半径方向長さが０．２ｍｍ以上に設定されているので、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができると共に、角部の耐圧痕性が高くなり、ボールの接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記肩高さが前記複列のボール列のボール径に対して０．３５〜０．５０の範囲に設定されていれば、耐圧痕性が向上すると共に、肩乗り上げを確実に防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面の肩高さが、他方の外側転走面の肩高さよりも大きく設定されていれば、ボール列に大きなモーメント荷重が負荷されても耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記複列の外側転走面のうちアウター側の外側転走面の肩高さＨｏ１が前記ボール列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝０．４０〜０．５０の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面の肩高さＨｉ１が前記ボール列のボール径ｄｉに対して、Ｈｉ１／ｄｉ＝０．３５〜０．４５の範囲に設定されていれば、アウター側のボール列に大きなモーメント荷重が負荷されても耐圧痕性が向上すると共に、インナー側のボール列に比べボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記複列のボール列のうちアウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大きく設定され、前記アウター側のボール列のボール個数が前記インナー側のボール個数よりも多く設定されていれば、アウター側のボール列の基本定格荷重がインナー側のボール列よりも高くなり、アウター側のボール列に大きなモーメント荷重が負荷されても耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記第２の逃げ面の傾斜角が前記逃げ面に対して１０°以下に設定されていれば、角部の圧痕深さを抑えることができる。

また、請求項７に記載の発明は、前記逃げ面と第２の逃げ面とが所定の曲率半径からなる円弧面で繋がれていれば、角部の圧痕深さをさらに抑えることができ、ボールの接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができる。

また、請求項８に記載の発明は、前記円弧面の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されていれば、組立時に角部にボールが接触してもこのボールに傷が生じるのを抑制することができ、ボール傷による異音の発生を防止することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記第２の逃げ面の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されていれば、組立時に角部にボールが接触してもこのボールに傷が生じるのを抑制することができ、ボール傷による異音の発生を防止することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に円弧状の複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の肩部の角部が、前記外側転走面の接線となる直線とされた逃げ面と、この逃げ面からさらに所定の傾斜角をもって延びる直線状の第２の逃げ面と、所定の曲率半径で円弧状に丸められた面取り部とで構成され、前記逃げ面が前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面から滑らかに連続して形成されると共に、前記逃げ面の半径方向長さが０．２ｍｍ以上に設定されているので、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができると共に、角部の耐圧痕性が高くなり、ボールの接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の車輪用軸受を示す縦断面図である。 （ａ）は、図２の外方部材を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２の外方部材の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２の外方部材の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２の外方部材の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２の外方部材の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２の外方部材の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２の外方部材の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２の外方部材の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 従来の車輪用軸受を示す縦断面図である。 図１１の要部拡大図である。

内周に円弧状の複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の内側転走面が形成された一対の内輪と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の肩部の肩高さが前記複列のボール列のボール径に対して０．３５〜０．５０の範囲に設定され、前記肩部の角部が、前記外側転走面の接線となる直線とされた逃げ面と、所定の曲率半径で円弧状に丸められた面取り部とで構成され、前記角部が前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面から滑らかに連続して形成されると共に、前記逃げ面の半径方向長さが０．２ｍｍ以上に設定されている。

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。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受を示す縦断面図、図３は（ａ）は、図２の外方部材を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図４（ａ）は、図２の外方部材の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図５〜１０（ａ）は、図２の外方部材の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は第１世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入され、ナックル２に対してハブ輪１を回転自在に支承する車輪用軸受３とを主たる構成としている。ハブ輪１は、アウター側の端部に車輪Ｗを取り付けるための車輪取付フランジ４と、外周にこの車輪取付フランジ４から軸方向に延びる円筒状の小径段部５が形成されている。車輪取付フランジ４には車輪ＷおよびブレーキロータＢを締結するハブボルト４ａが周方向等配に植設されている。また、ハブ輪１の内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）６が形成されると共に、小径段部５の外周面には車輪用軸受３が圧入されている。

ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ４のインナー側の基部から小径段部５に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ４に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有すると共に、車輪用軸受３の嵌合部となる小径段部５の耐フレッティング性が向上し、ハブ輪１の耐久性が向上する。

車輪用軸受３は、等速自在継手７を構成する外側継手部材８の肩部９とハブ輪１とで挟持された状態で固定されている。外側継手部材８は、肩部９から軸方向に延びるステム部１０が一体に形成され、このステム部１０の外周には、ハブ輪１のセレーション６に係合するセレーション（またはスプライン）１０ａと雄ねじ１０ｂが形成されている。そして、エンジンからのトルクが図示しないドライブシャフト、等速自在継手７、およびこのステム部１０のセレーション１０ａを介してハブ輪１に伝達される。また、ステム部１０の雄ねじ１０ｂに固定ナット１１を所定の締付トルクで締結することにより、車輪用軸受３に所望の軸受予圧が付与されている。

車輪用軸受３は、図２に拡大して示すように、外方部材（外輪）１２と、この外方部材１２に内挿された一対の内輪１３、１３と、外方部材１２と内輪１３間に収容された複列のボール１４、１４とを備え、一対の内輪１３、１３の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。

外方部材１２はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、内周に複列の外側転走面１２ａ、１２ａが一体に形成されている。内輪１３はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、その外周には複列の外側転走面１２ａ、１２ａに対向する内側転走面１３ａが形成されている。そして、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなる複列のボール１４、１４がこれら転走面１２ａ、１３ａ間にそれぞれ収容され、保持器１５、１５によって転動自在に保持されている。また、車輪用軸受３の端部にはシール１６、１７が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、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。

本実施形態では、アウター側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｏとインナー側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｉが同一径（ＰＣＤｏ＝ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール１４列のボール径ｄｏとインナー側のボール１４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール１４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール１４列のボール個数Ｚｉと同一（Ｚｏ＝Ｚｉ）に設定されている。

ここで、図３（ａ）に示すように、外方部材１２の複列の外側転走面１２ａ、１２ａの肩高さＨｏ、Ｈｉが同一に設定されている。また、これら肩高さＨｏ、Ｈｉがボール１４列のボール径ｄｏ、ｄｉに対して、Ｈｏ／ｄｏ＝Ｈｉ／ｄｉ＝０．３５〜０．５０の範囲に設定されている。そして、（ｂ）に示すように、肩部１８の角部１９が、逃げ面１９ａと面取り部１９ｂで構成されている。逃げ面１９ａは、断面円弧状の外側転走面１２ａの接線となる直線とされ、面取り部１９ｂは、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められている。そして、この角部１９は複列の外側転走面１２ａ、１２ａを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面１２ａ、１２ａから滑らかに連続して形成されている。例えば、「逃げ面」は断面形状を測定し、Ｒと非Ｒの分岐点を割り出すことにより得ることができる。ここで、当該分岐点から非Ｒの領域を「逃げ面」とする。そして、「逃げ面」の径方向長さをｈとする。

通常、複列の外側転走面１２ａ、１２ａの研削加工は、研削砥石を複列の外側転走面１２ａ、１２ａの内径側に配置し、研削砥石を径方向外方側に送りながら加工を行うが、外方部材１２の肩高さが高い場合は、肩部１８の角部１９は、研削砥石の側面で加工するようになり、切り込み方向の押し付け力が不足して加工時間が長くなるが、本実施形態のように、肩部１８の角部１９が、逃げ面１９ａと面取り部１９ｂで構成されていることにより、肩高さが高く設定されていても充分な押し付け力が得られ、加工時間が長くなることはなく、所望の加工効率を維持することができる。本出願人は、以下に示す表１の仕様でサンプルを製作し、肩部の角部の耐圧痕試験を実施した。

この耐圧痕試験結果から明らかなように、逃げ面１９ａが、断面円弧状の外側転走面１２ａの接線となる直線とされ、その半径方向長さｈが０．２ｍｍ以上であれば、角部の耐圧痕性（圧痕の付き難さ）が高くなり、ボール１４の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部１８に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができると共に、加工効率も維持することができる。

図４に、外方部材の変形例を示す。この外方部材２０は、（ａ）に示すように、アウター側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｏとインナー側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｉが同一径（ＰＣＤｏ＝ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール１４列のボール径ｄｏとインナー側のボール１４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール１４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール１４列のボール個数Ｚｉと同一（Ｚｏ＝Ｚｉ）に設定されている。

また、複列の外側転走面２０ａ、１２ａの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１が異なって設定されている。すなわち、アウター側の外側転走面２０ａの肩高さＨｏ１がボール１４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝０．４０〜０．５０の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面１２ａの肩高さＨｉ１がボール１４列のボール径ｄｉに対して、Ｈｉ１／ｄｉ＝０．３５〜０．４５の範囲に設定されている（Ｈｏ１≧Ｈｉ１）。

そして、（ｂ）に示すように、両肩部１８の角部１９が、逃げ面１９ａと面取り部１９ｂで構成されている。逃げ面１９ａは、断面円弧状の外側転走面２０ａ、１２ａの接線となる直線とされ、面取り部１９ｂは、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められている。そして、この角部１９は複列の外側転走面２０ａ、１２ａを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面２０ａ、１２ａから滑らかに連続して形成されている。

これにより、アウター側のボール１４列とインナー側のボール１４列の基本定格荷重は同一であるが、アウター側のボール１４列に大きなモーメント荷重が負荷されても耐圧痕性が向上すると共に、インナー側のボール１４列に比べボール１４の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

図５に、外方部材の他の変形例を示す。この外方部材２１は、（ａ）に示すように、アウター側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｏとインナー側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｉが同一径（ＰＣＤｏ＝ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール１４列のボール径ｄｏとインナー側のボール１４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール１４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール１４列のボール個数Ｚｉと同一（Ｚｏ＝Ｚｉ）に設定されている。

また、複列の外側転走面２０ａ、２０ａの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１が同一に設定されている。そして、これらの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１がボール１４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝Ｈｉ１／ｄｉ＝０．４０〜０．５０の範囲に設定されている。

そして、（ｂ）に示すように、両肩部２２の角部２３が、逃げ面１９ａと第２の逃げ面２４および面取り部１９ｂで構成されている。逃げ面１９ａは、断面円弧状の外側転走面２０ａ、２０ａの接線となる直線とされ、第２の逃げ面２４はこの逃げ面１９ａからさらに傾斜角θをもって延びる直線状とされ、旋削面で形成されると共に、逃げ面１９ａは複列の外側転走面２０ａ、２０ａを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面２０ａ、２０ａから滑らかに連続して形成されている。ここで、第２の逃げ面２４の表面粗さは３．２Ｒａ以下に規制されるのが好ましい。このＲａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）、算術平均粗さのことで、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。これにより、組立時に角部２３にボール１４が接触してもこのボール１４に傷が生じるのを抑制することができ、ボール傷による異音の発生を防止することができる。

なお、第２の逃げ面２４の傾斜角θは、逃げ面１９ａに対して１０°以下に設定されている。また、逃げ面１９ａの半径方向長さｈが０．２ｍｍ以上に設定されると共に、第２の逃げ面２４の半径方向長さｈ１が０．２〜０．７ｍｍの範囲に設定されている。これにより、角部２３の圧痕深さをさらに抑えることができ、ボール１４の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部２２に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができると共に、耐圧痕性と重量をバランス良く設定することができる。

図６に、外方部材の他の変形例を示す。この外方部材２１’は、図４の外方部材２１と肩部の角部の構成が一部異なる。すなわち、複列の外側転走面２０ａ、２０ａの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１が同一に設定されている。そして、これらの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１がボール１４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝Ｈｉ１／ｄｉ＝０．４０〜０．５０の範囲に設定されている。

そして、（ｂ）に示すように、両肩部２２の角部２３’が、逃げ面１９ａと第２の逃げ面２４および面取り部１９ｂで構成され、逃げ面１９ａと第２の逃げ面２４とが所定の曲率半径ｒ１からなる円弧面で繋がれている。これにより、角部２３’の圧痕深さをさらに抑えることができ、ボール１４の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部２２に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができる。

図７に、外方部材の他の変形例を示す。この外方部材２５は、（ａ）に示すように、アウター側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール１４列のボール径ｄｏとインナー側のボール１４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール１４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール１４列のボール個数Ｚｉよりも多く（Ｚｏ＞Ｚｉ）に設定されている。

また、複列の外側転走面１２ａ、１２ａの肩高さＨｏ、Ｈｉが同一に設定されている。すなわち、アウター側の外側転走面２０ａの肩高さＨｏ１がボール１４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ／ｄｏ＝Ｈｉ／ｄｉ＝０．３５〜０．５０の範囲に設定されている。

そして、（ｂ）に示すように、肩部１８、２６の角部１９が、逃げ面１９ａと面取り部１９ｂで構成されている。逃げ面１９ａは、断面円弧状の外側転走面１２ａ、１２ａの接線となる直線とされ、面取り部１９ｂは、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められている。そして、この角部１９は複列の外側転走面１２ａ、１２ａを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面１２ａ、１２ａから滑らかに連続して形成されている。

これにより、アウター側のボール１４列とインナー側のボール１４列の基本定格荷重が高くなり、アウター側のボール１４列に大きなモーメント荷重が負荷されても耐圧痕性が向上すると共に、ボール１４の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

図８に、外方部材の他の変形例を示す。この外方部材２７は、（ａ）に示すように、アウター側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール１４列のボール径ｄｏとインナー側のボール１４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール１４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール１４列のボール個数Ｚｉよりも多く（Ｚｏ＞Ｚｉ）に設定されている。

また、複列の外側転走面２０ａ、１２ａの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１が異なって設定されている。すなわち、アウター側の外側転走面２０ａの肩高さＨｏ１がボール１４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝０．４０〜０．５０の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面１２ａの肩高さＨｉ１がボール４列のボール径ｄｉに対して、Ｈｉ１／ｄｉ＝０．３５〜０．４５の範囲に設定されている（Ｈｏ１≧Ｈｉ１）。

そして、（ｂ）に示すように、肩部２６の角部１９が、逃げ面１９ａと面取り部１９ｂで構成されている。逃げ面１９ａは、断面円弧状の外側転走面１２ａ、１２ａの接線となる直線とされ、面取り部１９ｂは、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められている。そして、この角部１９は複列の外側転走面２０ａ、１２ａを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面２０ａ、１２ａから滑らかに連続して形成されている。

これにより、アウター側のボール１４列とインナー側のボール１４列の基本定格荷重が高くなり、アウター側のボール１４列に大きなモーメント荷重が負荷されても耐圧痕性が向上すると共に、インナー側のボール１４列に比べボール１４の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

図９に、外方部材の他の変形例を示す。この外方部材２８は、（ａ）に示すように、アウター側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール１４列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール１４列のボール径ｄｏとインナー側のボール１４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール１４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール１４列のボール個数Ｚｉよりも多く（Ｚｏ＞Ｚｉ）に設定されている。

また、複列の外側転走面２０ａ、２０ａの肩高さＨｏ、Ｈｉが同一に設定されている。すなわち、複列の外側転走面２０ａ、２０ａの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１がボール１４列のボール径ｄｏ、ｄｉに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝Ｈｉ１／ｄｉ＝０．３５〜０．５０の範囲に設定されている。

そして、（ｂ）に示すように、肩部２６、２９の角部２３が、逃げ面１９ａと第２の逃げ面２４および面取り部１９ｂで構成されている。逃げ面１９ａは、断面円弧状の外側転走面２０ａ、２０ａの接線となる直線とされ、第２の逃げ面２４はこの逃げ面１９ａからさらに傾斜角θをもって延びる直線状とされ、旋削面で形成されると共に、逃げ面１９ａは複列の外側転走面２０ａ、２０ａを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面２０ａ、２０ａから滑らかに連続して形成されている。

なお、第２の逃げ面２４の傾斜角θは、逃げ面１９ａに対して１０°以下に設定されている。また、逃げ面１９ａの半径方向長さｈが０．２ｍｍ以上に設定されると共に、第２の逃げ面２４の半径方向長さｈ１が０．２〜０．７ｍｍの範囲に設定されている。これにより、角部２３の圧痕深さをさらに抑えることができ、ボール１４の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部２６、２９に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができると共に、耐圧痕性と重量をバランス良く設定することができる。

これにより、アウター側のボール１４列とインナー側のボール１４列の基本定格荷重が高くなり、アウター側のボール１４列に大きなモーメント荷重が負荷されても耐圧痕性が向上すると共に、ボール１４の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

図１０に、外方部材の他の変形例を示す。この外方部材２８’は、図９の外方部材２８と肩部の角部の構成が一部異なる。すなわち、複列の外側転走面２０ａ、２０ａの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１が同一に設定されている。そして、これらの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１がボール１４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝Ｈｉ１／ｄｉ＝０．４０〜０．５０の範囲に設定されている。

そして、（ｂ）に示すように、肩部２６、２９の角部２３’が、逃げ面１９ａと第２の逃げ面２４および面取り部１９ｂで構成され、逃げ面１９ａと第２の逃げ面２４とが所定の曲率半径ｒ１からなる円弧面で繋がれている。これにより、角部２３’の圧痕深さをさらに抑えることができ、ボール１４の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部２６、２９に圧痕が付いて異音が発生するのを防止することができる。

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等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のことであり、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。

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、第１乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１ ハブ輪
２ ナックル
３ 車輪用軸受
４ 車輪取付フランジ
４ａ ハブボルト
５ 小径段部
６、１０ａ セレーション
７ 等速自在継手
８ 外側継手部材
９ 肩部
１０ ステム部
１０ｂ 雄ねじ
１１ 固定ナット
１２、２０、２１、２１’、２５、２８ 外方部材
１２ａ、２０ａ 外側転走面
１３ 内輪
１３ａ 内側転走面
１３ｂ 小端面
１４ ボール
１５ 保持器
１６、１７ シール
１８、２２、２６、２９ 肩部
１９、２３、２３’ 肩部の角部
１９ａ、２４ 逃げ面
１９ｂ 面取り部
５０ 車輪用軸受装置
５１ 外方部材
５１ａ 外側転走面
５２ 内輪
５２ａ 内側転走面
５３ ボール
５４ シール
５５、５６ 肩部の縁部
５５ａ、５６ａ 補助転走面
５５ｂ、５６ｂ 面取り部
５７ 保持器
ａ、ｂ 曲線部
ｄｉ インナー側のボール列のボール径
ｄｏ アウター側のボール列のボール径
Ｈｉ、Ｈｉ１ インナー輪の外側転走面の肩高さ
Ｈｏ、Ｈｏ１ アウター側の外側転走面の肩高さ
ｈ、ｈ１ 逃げ面の半径方向長さ
ＰＣＤｉ インナー側のボール列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ アウター側のボール列のピッチ円直径
ｒ 角部の面取り部の曲率半径
ｒ１ 円弧面の曲率半径
Ｚｉ インナー側のボール列のボール個数
Ｚｏ アウター側のボール列のボール個数
α 接触角
θ 逃げ面の傾斜角

Claims (9)

1. 内周に円弧状の複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列とを備えた車輪用軸受装置において、
   前記外方部材の肩部の角部が、前記外側転走面の接線となる直線とされた逃げ面と、この逃げ面からさらに所定の傾斜角をもって延びる直線状の第２の逃げ面と、所定の曲率半径で円弧状に丸められた面取り部とで構成され、前記逃げ面が前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、それぞれの外側転走面から滑らかに連続して形成されると共に、前記逃げ面の半径方向長さが０．２ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記肩部の肩高さが前記複列のボール列のボール径に対して０．３５〜０．５０の範囲に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面の肩高さが、他方の外側転走面の肩高さよりも大きく設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記複列の外側転走面のうちアウター側の外側転走面の肩高さＨｏ１が前記ボール列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝０．４０〜０．５０の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面の肩高さＨｉ１が前記ボール列のボール径ｄｉに対して、Ｈｉ１／ｄｉ＝０．３５〜０．４５の範囲に設定されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記複列のボール列のうちアウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大きく設定され、前記アウター側のボール列のボール個数が前記インナー側のボール個数よりも多く設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記第２の逃げ面の傾斜角が前記逃げ面に対して１０°以下に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記逃げ面と第２の逃げ面とが所定の曲率半径からなる円弧面で繋がれている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記円弧面の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されている請求項７に記載の車輪用軸受装置。
9. 前記第２の逃げ面の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されている請求項１、６および７いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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