JP2014029202A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】異径ＰＣＤ型で、転がり疲れ寿命及びモーメント剛性を確保しつつ、エッジロードの発生を抑えて耐久性確保を図れる構造を実現する。
【解決手段】外側外輪軌道６及び外側内輪軌道１５の断面形状を、曲率半径が互いに異なる複数種類の円弧を互いに端縁同士を互いの接線方向に滑らかに連続させた形状とする。そして、これら各円弧の曲率半径を、各玉４ａの接触角の方向である、前記外側外輪軌道６及び前記外側内輪軌道１５の幅方向中央部２１ａ、２１ｂで小さく、同じく幅方向両端部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで大きくする。
【選択図】図２

Description

この発明は、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の車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、複列に配置した玉のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニットで、軌道面肩部に玉の転動面が乗り上げ難くする事により、十分な耐久性を確保し易い構造の実現を図るものである。

自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる。従って、旋回走行時の走行安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、玉を複列に配置すると共に、これら両列の玉に、予圧並びに背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。更に近年、大型化を抑えつつ、より大きなモーメント剛性を確保する為に、例えば特許文献１に記載されている様な、両列の玉のピッチ円直径（ＰＣＤ）を互いに異ならせた構造（異径ＰＣＤ構造）が提案されている。

図１は、この様な異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、外輪２と、ハブ３と、複数個の玉４ａ、４ｂとを備える。
このうちの外輪２は、外周面に外向フランジ状の取付部５を、内周面に複列の外輪軌道である、軸方向外側に位置する外側外輪軌道６と、軸方向内側に位置する内側外輪軌道７とを設けている。これら外側、内側両外輪軌道６、７のうち、外側外輪軌道６の内径は、内側外輪軌道７の内径よりも大きい。尚、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で、図１の左側を言い、同じく内とは、車両への組み付け状態で幅方向中央側となる側で、図１の右側を言う。又、前記取付部５は、前記外輪２を懸架装置を構成するナックル（図示省略）に結合固定する為の部分である。従って、この外輪２は使用時にも回転しない。

又、前記外側、内側両外輪軌道６、７は、それぞれ断面形状が円弧形である。尚、本明細書及び特許請求の範囲中での断面形状とは、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１の中心軸（外輪２及びハブ３の中心軸と一致）を含む仮想平面に関する断面形状を言う。
又、前記外側外輪軌道６の軸方向内端部に内径が小さくなった外側外輪溝肩部８を、前記内側外輪軌道７の軸方向外端部に内径が小さくなった内側外輪溝肩部９を、それぞれ形成している。

又、前記ハブ３は、ハブ本体１０と内輪１１とを非分離に結合固定して成る。即ち、このハブ本体１０の軸方向内端寄り部分に設けた小径段部１２に前記内輪１１を締り嵌めにより外嵌し、このハブ本体１０の軸方向内端部を径方向外方に塑性変形して成るかしめ部１３により前記内輪１１を抑え付けている。この様に構成している前記ハブ３は、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持する為の取付フランジ１４を、同じく中間部及び軸方向内端寄り部分に、複列の内輪軌道であり、それぞれの断面形状が円弧形である、外側内輪軌道１５と内側内輪軌道１６とを設けている。このうちの外側内輪軌道１５は前記ハブ本体１０の中間部外周面に、内側内輪軌道１６は前記内輪１１の外周面に、それぞれ形成している。これら外側、内側両内輪軌道１５、１６のうち、外側内輪軌道１５の外径は、内側内輪軌道１６の外径よりも大きい。
又、前記外側内輪軌道１５の軸方向外端部に外径が大きくなった外側内輪溝肩部１７を、前記内側内輪軌道１６の軸方向内端部に外径が大きくなった内側内輪溝肩部１８を、それぞれ形成している。

前記各玉４ａ、４ｂのうち、外側列の玉４ａ、４ａは前記外側外輪軌道６と前記外側内輪軌道１５との間に、内側列の玉４ｂ、４ｂは、前記内側外輪軌道７と前記内側内輪軌道１６との間に、それぞれ保持器１９ａ、１９ｂにより保持された状態で、転動自在に設けられている。又、前記各玉４ａ、４ｂに、背面接触型の接触角と共に予圧を付与している。この為に、前記内輪１１を前記小径段部１２に外嵌し、これら内輪１１の軸方向外端面とこの小径段部１２の軸方向外端部に存在する段差面２０とを突き当てた状態で、前記各玉４ａ、４ｂの転動面と前記各軌道６、７、１５、１６との転がり接触部が僅かに弾性変形する様に、各部の形状及び寸法を規制している。この様に、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１を組み立てた状態で、外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴは、内側列の玉４ｂ、４ｂのピッチ円直径ＰＣＤ_ＩＮよりも大きい（ＰＣＤ_ＯＵＴ＞ＰＣＤ_ＩＮ）。尚、図示の例では、前記特許文献１の図３、４に記載された構造と同様に、外側列の玉４ａ、４ａの直径を内側列の玉４ｂ、４ｂの直径よりも小さくし、この外側列の玉４ａ、４ａの数を内側列の玉４ｂ、４ｂの数よりも多くしている。但し、これら両列の玉４ａ、４ｂの直径（玉径）を互いに等しくする構造に就いても、前記特許文献１の図１、２に記載される等により、従来から知られている。

上述の様に構成する異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニット１は、外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴを大きくする分、モーメント剛性を高くできる。即ち、車輪支持用転がり軸受ユニット１のモーメント剛性は、複列に配置された各玉４ａ、４ｂの接触角を表す仮想直線α、βと、この車輪支持用転がり軸受ユニット１の中心軸Ｘとの交点同士の距離である、軸受スパンＬが長い程大きくなる。異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニット１の場合には、前記外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴが大きい分だけ前記軸受スパンＬを長くできて、モーメント剛性を高くでき、車両の走行安定性向上の面から有利になる。
一方、内側列の玉４ｂ、４ｂのピッチ円直径ＰＣＤ_ＩＮは、複列の玉のピッチ円直径が互いに等しい、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットと同等に抑えられる。従って、前記外輪２を支持固定する為のナックルは、この一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットを組み付けるものと同じものが使用できて、懸架装置に対する車輪支持部の大型化を抑えられる。

上述の様に、異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニット１はモーメント剛性を高くできて、懸架装置に対する車輪の支持剛性を向上させ、直進安定性向上、旋回走行時の安定性向上等、当該車両の走行性能の向上に寄与できるが、剛性確保と耐久性確保とを両立させる面からは改良の余地がある。即ち、車輪支持用転がり軸受ユニット１のモーメント剛性は、前記軸受スパンＬだけでなく、前記各玉４ａ、４ｂの転動面と前記各軌道６、７、１５、１６との転がり接触部に存在する接触楕円の大きさ（面積）にも大きく影響される。この接触楕円が大きく（面積が広く）、前記各転がり接触部の面圧が低い程、これら各転がり接触部の面圧を低く抑えて、モーメント作用時に於ける、前記各玉４ａ、４ｂや前記各軌道６、７、１５、１６の弾性変形量を少なく抑え、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１のモーメント剛性を高くできる。そして、前記接触楕円を大きくする為には、前記各軌道６、７、１５、１６の断面形状の曲率半径を、当該軌道６、７、１５、１６と転がり接触する、前記各玉４ａ、４ｂの転動面の曲率半径に近づける、即ち、前記各軌道６、７、１５、１６の断面形状の曲率半径を、前記各玉４ａ、４ｂの直径（玉径）の１／２に近づける（玉径の５０％よりも少しだけ大きな値にする）事が有効である。

ところが、前記各軌道６、７、１５、１６の断面形状の曲率半径を前記各玉４ａ、４ｂの玉径の５０％に近づけると、これら各玉４ａ、４ｂの転動面が前記各軌道６、７、１５、１６の幅方向端部に存在する前記各溝肩部８、９、１７、１８に乗り上げ易くなる。この様な乗り上げが発生すると、前記各玉４ａ、４ｂの転動面が前記各軌道６、７、１５、１６から外れ（所謂接触楕円の欠けが発生し）、これら各玉４ａ、４ｂの転動面にエッジロードに基づく過大な面圧が加わる。この結果、これら各玉４ａ、４ｂの転動面に傷等の損傷が発生し、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性が損なわれる。

この様な乗り上げに起因する問題は、特に、前記外側列の玉４ａ、４ａの直径を前記内側列の玉４ｂ、４ｂの直径よりも小さくする構造で顕著になる。即ち、これら外側列の玉４ａ、４ａの直径を小さくすると、通常時に各接触楕円が存在する位置から溝肩部までの距離が短くなり、比較的小さなモーメントでも、これら各接触楕円が溝肩部に達し易くなる。前記各軌道６、７、１５、１６の断面形状の曲率半径を大きくすれば、上述の様な不都合の原因となる乗り上げを生じ難くできるが、前記各転がり接触部の接触楕円が小さくなる（面積が狭くなる）。この結果、これら各転がり接触部を構成する各面の転がり疲れ寿命が低下するだけでなく、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１のモーメント剛性が低くなり、異径ＰＣＤ型の構造を採用する意味が損なわれるので、そのまま採用する事はできない。

特許文献２〜４には、それぞれが断面円弧状である外輪軌道及び内輪軌道のうち、各玉の接触角の方向であり、通常時に各玉の転動面が転がり接触する部分の断面形状の曲率半径を小さくし（各玉の直径の５０％を少しだけ超える程度の値とし）、これから外れる部分の曲率半径を大きく（各玉の直径の５０％を超える程度を大きく）した、玉軸受の構造に関する発明が記載されている。この様な構造によれば、通常状態で各転がり接触部に存在する接触楕円の大きさを適切にしつつ（過小にせずに）、各玉の転動面が各軌道の軸方向端部に存在する溝肩部に乗り上げる事を防止できる。但し、前記特許文献２〜４に記載された発明の構造は何れも、単列深溝型玉軸受に関するものである（特許文献３、４に記載された発明の場合）か、複列に配置された玉のピッチ円直径が互いに等しい、等径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニットに関するものである（特許文献２に記載された発明の場合）。要するに、従来は、異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニットで、転がり疲れ寿命及びモーメント剛性を確保しつつ、エッジロードの発生を抑えて耐久性確保を図る事に就いては、特に考慮されていなかった。

特開２００４−１０８４４９号公報 特開２００４−０５２７８４号公報 特開２００８−１６９９２０号公報 特開２００９−１７４６９１号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニットで、転がり疲れ寿命及びモーメント剛性を確保しつつ、エッジロードの発生を抑えて耐久性確保を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、外輪と、ハブと、複数個の玉とを備える。
このうちの外輪は、それぞれが断面円弧形の外側、内側両外輪軌道を、内周面の軸方向外端寄り部分と軸方向内端寄り部分とに、それぞれ設けており、使用時にも回転しない。そして、このうちの軸方向外端寄り部分に設けた外側外輪軌道の軸方向内端部に、内径が小さくなった外側外輪溝肩部を設けている。又、軸方向内端寄り部分に設けた、前記外側外輪軌道とは直径が異なる内側外輪軌道の軸方向外端部に、内径が小さくなった内側外輪溝肩部を設けている。
又、前記ハブは、外周面の軸方向外端寄り部分に取付フランジを、同じく中間部に外側内輪軌道を、同じく軸方向内端寄り部分に内側内輪軌道を、それぞれ設けている。このうちの取付フランジは、車輪を支持する為のものである。又、前記外側内輪軌道は、断面円弧形で、軸方向外端部に外径が大きくなった外側内輪溝肩部を設けている。又、前記内側内輪軌道は、断面円弧形で、前記外側内輪軌道とは直径が異なり、軸方向内端部に外径が大きくなった内側内輪溝肩部を設けている。
又、前記各玉は、前記外側、内側両外輪軌道と前記外側、内側両内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けたもので、背面接触型の接触角と共に予圧を付与している。

更に、前記外側外輪軌道及び前記外側内輪軌道の断面形状を、曲率半径が互いに異なる複数種類の円弧を互いの端縁同士を互いの接線方向に滑らかに連続させた形状としている。そして、これら各円弧の曲率半径を、前記接触角の方向である前記外側外輪軌道及び前記外側内輪軌道の幅方向中央部で小さく、同じく幅方向両端のうちで少なくとも前記外側外輪溝肩部及び前記外側内輪溝肩部の側で大きくしている。
尚、各円弧の曲率半径に関する範囲を規制する為の接触角の方向は、車輪支持用転がり軸受ユニットを組み立てて、各方向の荷重やモーメントが加わっていない状態での方向であり、この点は、本明細書及び特許請求の範囲全体で同じである。

上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記内側外輪軌道の直径を前記外側外輪軌道の直径よりも小さく、前記内側内輪軌道の直径が前記外側内輪軌道の直径よりも小さくする。
この様な請求項２に記載した発明を実施する場合により、請求項３に記載した発明の様に、前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径を、前記内側外輪軌道と前記内側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径よりも小さくする。

上述の様な本発明を実施する場合、具体的には、請求項４に記載した発明の様に、前記外側外輪軌道の幅方向中央部の範囲を、前記接触角の方向を中心とする±１５〜２５度の範囲（３０〜５０度の角度範囲）とする。そして、この幅方向中央部の曲率半径を、前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径の５２〜５４％とし、前記外側外輪軌道のうちで前記外側溝肩部寄り部分の曲率半径を同じく５３〜５５％とする。
又、前記外側内輪軌道の幅方向中央部の範囲を、前記接触角の方向を中心とする±２０〜３０度の範囲（４０〜６０度の角度範囲）とする。そして、この幅方向中央部の曲率半径を前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径の５１〜５３％とし、前記外側外輪軌道のうちで前記外側溝肩部寄り部分の曲率半径を同じく５２〜５４％とする。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記外側外輪軌道及び前記外側内輪軌道の断面形状に加えて、前記内側外輪軌道及び前記内側内輪軌道の断面形状を、曲率半径が互いに異なる複数種類の円弧を互いに端縁同士を互いの接線方向に滑らかに連続させた形状とする。そして、これら各円弧の曲率半径を、前記接触角の方向である前記内側外輪軌道及び前記内側内輪軌道の幅方向中央部で小さく、同じく幅方向両端のうちで少なくとも前記内側外輪溝肩部及び前記内側内輪溝肩部の側で大きくする。

又、本発明は、請求項６に記載した発明の様に、前記内側外輪軌道の直径が、前記外側外輪軌道の直径よりも大きく、前記内側内輪軌道の直径が前記外側内輪軌道の直径よりも大きい構造で実施する事もできる。
この様な請求項６に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した発明の様に、前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設ける前記各玉の直径を、前記内側外輪軌道と前記内側内輪軌道との間に設ける前記各玉の直径よりも小さくする。

上述の様に構成する本発明によれば、異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニットで、転がり疲れ寿命及びモーメント剛性を確保しつつ、エッジロードの発生を抑えて耐久性確保を図れる構造を実現できる。
例えば、請求項２に記載した発明によれば、外側列の各玉のピッチ円直径を大きくする事で、ナックルへの取付部を大型化する事なく軸受スパンを長くできて、モーメント剛性を向上させられる。
又、請求項６に記載した発明によれば、軸受スパンの短縮を抑え、モーメント剛性の低下を抑えつつ、外輪の直径を小さくして、車輪支持用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図れる。
又、各軌道の断面形状の曲率半径を、各軌道のうちで接触角の方向である各軌道の幅方向中央部で小さくしているので、通常状態でこれら各軌道と各玉の転動面との転がり接触部に存在する接触楕円を大きくできる。従って、これら各転がり接触部の弾性変形量を少なく抑える事による剛性及び転がり疲れ寿命の確保を図れる。
更に、各軌道の断面形状の曲率半径を、溝肩部側の幅方向端部で大きくしているので、前記各玉の転動面をこの溝肩部に乗り上げ難くでき、これら各玉の転動面にエッジロードが作用する事を防止できて、これら各玉の転動面の損傷に基づく耐久性低下を防止できる。

本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。 本発明の実施の形態の第１例を示す、図１のＡ部拡大図。 本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。

［実施の形態の第１例］
請求項１〜５に対応する、本発明の実施の形態の第１例に就いて、図２により説明する。尚、本例を含めて本発明の特徴は、各軌道の断面形状を工夫する事により、転がり疲れ寿命及びモーメント剛性を確保しつつ、エッジロードの発生を抑えて耐久性確保を図る点にある。本例に関して、車輪支持用転がり軸受ユニット１の基本構造に就いては、前述した図１に示した通りであるから、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に、必要に応じて図１を参照しつつ、図２により説明する。

本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１の場合には、外側外輪軌道６及び外側内輪軌道１５の断面形状を、曲率半径ｒ_Ｏ１、ｒ_Ｏ２、ｒ_Ｉ１、ｒ_Ｉ２が互いに異なる複数種類の円弧を、互いの端縁同士を互いの接線方向に滑らかに連続させた、複合円弧形状としている。そして、これら各円弧の曲率半径ｒ_Ｏ１、ｒ_Ｏ２、ｒ_Ｉ１、ｒ_Ｉ２を、各玉４ａの接触角の方向を中心とする所定範囲である、前記外側外輪軌道６及び前記外側内輪軌道１５の幅方向中央部２１ａ、２１ｂで、比較的小さな値（ｒ_Ｏ１、ｒ_Ｉ１）としている。これに対して、この幅方向中央部２１ａ、２１ｂを幅方向両側から挟む位置に存在する、幅方向両端部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの曲率半径を、比較的大きな値（ｒ_Ｏ２、ｒ_Ｉ２）としている（ｒ_Ｏ１＜ｒ_Ｏ２、ｒ_Ｉ１＜ｒ_Ｉ２）。

具体的には、前記外側外輪軌道６の幅方向中央部２１ａの範囲を、前記接触角の方向を中心とする±１５〜２５度の範囲としている。そして、この幅方向中央部２１ａの曲率半径ｒ_Ｏ１を、前記各玉４ａの直径の５２〜５４％としている。これに対して、この幅方向中央部２１ａを幅方向両側から挟む、前記幅方向両端部２２ａ、２２ｂの曲率半径ｒ_Ｏ２を、前記各玉４ａの直径の５３〜５５％としている。

又、前記外側内輪軌道１５の幅方向中央部２１ｂの範囲を、前記接触角の方向を中心とする±２０〜３０度の範囲としている。そして、この幅方向中央部２１ｂの曲率半径ｒ_Ｉ１を、前記各玉４ａの直径の５１〜５３％としている。これに対して、この幅方向中央部２１ｂを幅方向両側から挟む、前記幅方向両端部２２ｃ、２２ｄの曲率半径ｒ_Ｉ２を、前記各玉４ａの直径の５２〜５４％としている。尚、前記外側外輪軌道６の曲率半径ｒ_Ｏ１、ｒ_Ｏ２に比べて前記外側内輪軌道１５の曲率半径ｒ_Ｉ１、ｒ_Ｉ２が、それぞれの対応する部分で小さい理由は、前記外側外輪軌道６が周方向に関して凹形状であるのに対して、前記外側内輪軌道１５が周方向に関して凸形状である為である。この様な周方向形状の相違に対応して、前記断面形状の複数種類の円弧の曲率半径に差を設定し、前記各玉４ａの転動面と前記外側外輪軌道６及び前記外側内輪軌道１５との転がり接触部に存在する接触楕円の大きさに顕著な差が生じない様にしている。

上述の様に構成する本例の構造によれば、異径ＰＣＤ型の車輪支持用転がり軸受ユニット１で、転がり疲れ寿命及びモーメント剛性を確保しつつ、エッジロードの発生を抑えて耐久性確保を図れる構造を実現できる。
即ち、外側列の各玉４ａのピッチ円直径を大きくする事で、ナックルへの取付部５を大型化する事なく軸受スパンＬを長くできて、モーメント剛性を向上させられる。
又、前記外側外輪軌道６及び前記外側内輪軌道１５の断面形状の曲率半径を、幅方向中央部２１ａ、２１ｂで小さくしているので、通常状態でこれら両軌道６、１５と前記各玉４ａの転動面との転がり接触部に存在する接触楕円を大きくできる。従って、これら各転がり接触部の弾性変形量を少なく抑える事による剛性及び転がり疲れ寿命の確保を図れる。
更に、前記外側外輪軌道６及び前記外側内輪軌道１５の断面形状の曲率半径を、外側外輪、外側内輪両溝肩部８、１７側を含め、これら両軌道６、１５の幅方向両端部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで大きくしているので、一時的に大きなモーメントが加わった場合でも、前記各玉４ａの転動面を前記両溝肩部８、１７に乗り上げ難くできる。この結果、これら各玉４ａの転動面にエッジロードが作用する事を防止できて、これら各玉４ａの転動面の損傷に基づく耐久性低下を防止できる。

［実施の形態の第２例］
請求項１、６、７に対応する、実施の形態の第２例に就いて、図３により説明する。本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合には、前述の図１に示した構造とは逆に、外側列の玉４ａのピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴを、内側列の玉４ｂのピッチ円直径ＰＣＤ_ＩＮよりも小さく（ＰＣＤ_ＯＵＴ＜ＰＣＤ_ＩＮ）している。そして、このうちの内側列の玉４ｂのピッチ円直径ＰＣＤ_ＩＮを、複列の玉のピッチ円直径が互いに等しい、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットと同等に抑えている。逆に言えば、本例の構造の場合には、前記外側列の玉４ａのピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴを、前記一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットよりも小さくしている。尚、図３に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａは、駆動輪用である為、ハブ３ａを構成するハブ本体１０ａの中心部にスプライン孔２３を形成している。

この様な本例の構造によれば、前記一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットと比べて、軸受スパンＬの短縮を抑え、モーメント剛性の低下を抑えつつ、外輪２ａの直径を小さくして、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの小型・軽量化を図れる。即ち、車輪の接地性を高めて乗り心地や旋回性等の走行性能を向上させるべく、バネ下荷重を軽減する為に、車輪支持用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図る為、外輪の小径化を求められる場合がある。この様な場合に、前記一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの構造のままで外輪を小径化すると、軸受スパンＬが極端に短くなり、必要とするモーメント剛性を確保する事が難しくなる。これに対して、前記図３に示した本例の構造によれば、内側列の玉４ｂのピッチ円直径ＰＣＤ_ＩＮを小さくする事なく、外側列の玉４ａのピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴのみを小さくしている。この為、前記軸受スパンＬの短縮を抑え、モーメント剛性の低下を抑え（必要なモーメント剛性を確保し）つつ、前記外輪２ａの直径を小さくして、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの小型・軽量化を図れる。

本例の場合には、この様に、必要なモーメント剛性を確保しつつ小型・軽量化を図れる、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの構造に関して、前述の図２により説明した実施の形態の第１例に係る構造と同様に、前記外輪２ａの内周面に形成した外側外輪軌道６及びハブ３ａの外周面に形成した外側内輪軌道１５の断面形状の曲率半径を、外側外輪、外側内輪両溝肩部８、１７側を含め、これら両軌道６、１５の幅方向両端部で大きくしている。これにより、一時的に大きなモーメントが加わった場合でも、前記各玉４ａの転動面を前記両溝肩部８、１７に乗り上げ難くしている。そして、これら各玉４ａの転動面にエッジロードが作用する事を防止して、これら各玉４ａの転動面の損傷に基づく耐久性低下を防止する様にしている。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１〜２に示した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

上述した実施の形態の各例では、前記外側外輪軌道６及び前記外側内輪軌道１５の断面形状の曲率半径を幅方向両端部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで幅方向中央部２１ａ、２１ｂよりも大きくしている。但し、乗り上げに基づいて各玉４ａ、４ａの転動面にエッジロードが加わるのは、主として前記外側外輪溝肩部８及び前記外側内輪溝肩部１７の側である。例えば、前記外側外輪軌道６の大径側端縁及び前記外側内輪軌道１５の小径側端縁がそれぞれ、そのまま接線方向に連続するカウンタボア形状の場合には、これら外側外輪軌道６の大径側端縁及び外側内輪軌道１５の小径側端縁では、前記各玉４ａ、４ａの転動面にエッジロードが加わる事はない。従って、この様な場合には、前記外側外輪軌道６及び前記外側内輪軌道１５の断面形状の曲率半径を、前記外側外輪溝肩部８及び前記外側内輪溝肩部１７の側のみで大きくすれば足りる。勿論、この様な場合にも、前記曲率半径を幅方向両端部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで幅方向中央部２１ａ、２１ｂよりも大きくする事は自由である。

又、車輪支持用転がり軸受ユニット１（１ａ）にモーメントが加わった状態で、溝肩部への玉４ａ、４ｂの乗り上げに伴ってこれら各玉４ａ、４ｂの転動面にエッジロードが加わり易いのは、外側列の玉４ａ、４ａである。従って、内側外輪軌道７及び内側内輪軌道１６の断面形状に関しては、必ずしも内側外輪溝肩部９や内側内輪溝肩部１８寄り部分の曲率半径を、幅方向中央部に比べて大きくする必要はない。但し、前記内側外輪軌道７及び内側内輪軌道１６の断面形状に関しても、内側列の玉４ｂ、４ｂの転動面が前記両肩部９、１８に乗り上げ難くする為に、前記内側外輪軌道７及び内側内輪軌道１６の断面形状の曲率半径を、前記両肩部９、１８寄りの端部で、幅方向中央部よりも大きくしても良い（請求項５に記載した発明）。

更に、本発明による効果は、前記外側列の玉４ａ、４ａの直径を前記内側列の玉４ｂ、４ｂの直径よりも小さくする構造に適用した場合に顕著になる（請求項３、７に記載した発明）。この理由は、前述した様に、前記外側列の玉４ａ、４ａの直径を前記内側列の玉４ｂ、４ｂの直径よりも小さくする構造では、通常時に各接触楕円が存在する位置から溝肩部までの距離が短くなり、比較的小さなモーメントでも、これら各接触楕円が溝肩部に達し易くなる為である。但し、本発明は、前記両列の玉４ａ、４ｂの直径を互いに等しくした構造で実施しても、一定の効果を得られる。

１、１ａ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２、２ａ 外輪
３、３ａ ハブ
４ａ、４ｂ 玉
５ 取付部
６ 外側外輪軌道
７ 内側外輪軌道
８ 外側外輪溝肩部
９ 内側外輪溝肩部
１０、１０ａ ハブ本体
１１ 内輪
１２ 小径段部
１３ かしめ部
１４ 取付フランジ
１５ 外側内輪軌道
１６ 内側内輪軌道
１７ 外側内輪溝肩部
１８ 内側内輪溝肩部
１９ａ、１９ｂ 保持器
２０ 段差面
２１ａ、２１ｂ 幅方向中央部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 幅方向端部
２３ スプライン孔

Claims (7)

1. 外輪と、ハブと、複数個の玉とを備え、
   このうちの外輪は、軸方向内端部に内径が小さくなった外側外輪溝肩部を備えた断面円弧形の外側外輪軌道を内周面の軸方向外端寄り部分に、軸方向外端部に内径が小さくなった内側外輪溝肩部を備え、断面円弧形で前記外側外輪軌道とは直径が異なる内側外輪軌道を内周面の軸方向内端寄り部分に、それぞれ有し、使用時にも回転しないものであり、
   前記ハブは、車輪を支持する為の取付フランジを外周面の軸方向外端寄り部分に、軸方向外端部に外径が大きくなった外側内輪溝肩部を備えた断面円弧形の外側内輪軌道を外周面の中間部に、軸方向内端部に外径が大きくなった内側内輪溝肩部を備え、断面円弧形で前記外側内輪軌道とは直径が異なる内側内輪軌道を外周面の軸方向内端部に、それぞれ有するものであり、
   前記各玉は、前記外側、内側両外輪軌道と前記外側、内側両内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たものであり、
   前記各玉に背面接触型の接触角と共に予圧を付与しており、
   且つ、前記外側外輪軌道及び前記外側内輪軌道の断面形状を、曲率半径が互いに異なる複数種類の円弧を互いの端縁同士を互いの接線方向に滑らかに連続させた形状とし、これら各円弧の曲率半径を、前記接触角の方向である前記外側外輪軌道及び前記外側内輪軌道の幅方向中央部で小さく、同じく幅方向両端のうちで少なくとも前記外側外輪溝肩部及び前記外側内輪溝肩部の側で大きくしている
   車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 前記内側外輪軌道の直径が、前記外側外輪軌道の直径よりも小さく、前記内側内輪軌道の直径が前記外側内輪軌道の直径よりも小さい、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
3. 前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径が、前記内側外輪軌道と前記内側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径よりも小さい、請求項２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
4. 前記外側外輪軌道の幅方向中央部の範囲が、前記接触角の方向を中心とする±１５〜２５度の範囲であって、この幅方向中央部の曲率半径が前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径の５２〜５４％、前記外側外輪軌道のうちで前記外側溝肩部寄り部分の曲率半径が同じく５３〜５５％であり、前記外側内輪軌道の幅方向中央部の範囲が、前記接触角の方向を中心とする±２０〜３０度の範囲であって、この幅方向中央部の曲率半径が前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径の５１〜５３％、前記外側外輪軌道のうちで前記外側溝肩部寄り部分の曲率半径が同じく５２〜５４％である、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
5. 前記外側外輪軌道及び前記外側内輪軌道の断面形状に加えて、前記内側外輪軌道及び前記内側内輪軌道の断面形状を、曲率半径が互いに異なる複数種類の円弧を互いの端縁同士を互いの接線方向に滑らかに連続させた形状とし、これら各円弧の曲率半径を、前記接触角の方向である前記内側外輪軌道及び前記内側内輪軌道の幅方向中央部で小さく、同じく幅方向両端のうちで少なくとも前記内側外輪溝肩部及び前記内側内輪溝肩部の側で大きくしている、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
6. 前記内側外輪軌道の直径が、前記外側外輪軌道の直径よりも大きく、前記内側内輪軌道の直径が前記外側内輪軌道の直径よりも大きい、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
7. 前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径が、前記内側外輪軌道と前記内側内輪軌道との間に設けられた前記各玉の直径よりも小さい、請求項６に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。

Images