JP6236754B2 - タンデム型複列アンギュラ玉軸受、デファレンシャル装置、及び、自動車 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用のデファレンシャル装置、トランスファ装置等の回転機械装置に組み込まれて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わった状態で回転する回転軸を支承する為のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の改良に関する。

運転時に、自動車用のデファレンシャル装置の構成部材である、左右１対の駆動軸、或いはピニオン軸等の支持部には、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重が同時に加わる。この様な両駆動軸、又はピニオン軸をデファレンシャルケースに対して、回転可能な状態に支持する為には、ラジアル、スラスト両方向の負荷容量が十分に大きな軸受を使用する必要がある。この為、従来は、特許文献１等に記載されている様に、接触角の方向が互いに異なる（背面組み合わせ型の）１対の円すいころ軸受が使用されていた。

しかしながら、転がり軸受の技術分野で周知の様に、円すいころ軸受は玉軸受に比べて、負荷容量が大きい代わりに、動トルク（回転抵抗）が大きい。この為、近年に於ける自動車の省燃費化の流れにより、例えば、デファレンシャルケースに対して前記両駆動軸、或はピニオン軸を支持する為の１対の転がり軸受のうちの少なくとも一方の転がり軸受として、ラジアル、スラスト両方向の荷重を支承可能な、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用する事が、前記特許文献１等に記載されている様に、従来から考えられている。タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、運転時に円すいころ軸受の場合の様な大きな滑り接触を伴わないので、動トルクを低く抑えられ、デファレンシャルギヤの抵抗を低くできる。

図６〜８は、この様なタンデム型複列アンギュラ玉軸受の従来構造の１例として、前記特許文献１に記載されたものを示している。この図６〜８に示したタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、外輪１と、内輪２と、大径側、小径側両保持器３、４と、大径側、小径側両玉列を構成する複数個の玉５ａ、５ｂとを備える。このうちの外輪１は、内周面に、互いの内径が異なる、複列アンギュラ型の大径側、小径側両外輪軌道６、７を設けている。
又、前記内輪２は、外周面に、互いの外径が異なる、複列アンギュラ型の大径側、小径側両内輪軌道８、９を設けている。又、前記大径側、小径側両保持器３、４は、全体を円環状に構成すると共に、円周方向等間隔の複数箇所にポケット１０、１１を有する。又、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａは、前記大径側保持器３の各ポケット１０、１０内に保持された状態で、前記大径側外輪軌道６と前記大径側内輪軌道８との間に転動自在に設けられている。又、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂは、前記小径側保持器４の各ポケット１１、１１内に保持された状態で、前記小径側外輪軌道７と前記小径側内輪軌道９との間に転動自在に設けられている。又、この状態で、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａと前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂとに、互いに同じ向きの（並列組み合わせ型の）接触角が付与されている。これら両列の接触角θ_１、θ_２の大きさは、同じにする（θ_１＝θ_２）事もできるし、異ならせる（θ_１≠θ_２）事もできる。

又、前記外輪１は、前記大径側、小径側両外輪軌道６、７の軸方向片側（軸方向に関して「片側」とは、図１、６〜８の左側を言う。反対に、図１、６〜８の右側を、軸方向に関して「他側」と言う。）に溝肩部を設けておらず、前記大径側外輪軌道６の軸方向他側に大径側外輪溝肩部１２を、前記小径側外輪軌道７の軸方向他側に小径側外輪溝肩部１３を、それぞれ設けている。図６に示す組み立て状態に於いて、前記大径側外輪溝肩部１２の内径寸法ｄ_１２は、大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａの外接円の直径寸法Ｄ_５ａよりも小さく（ｄ_１２＜Ｄ_５ａ）、前記小径側外輪溝肩部１３の内径寸法ｄ_１３は、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂの外接円の直径寸法Ｄ_５ｂよりも小さい（ｄ_１３＜Ｄ_５ｂ）。一方、前記外輪１の内周面のうちで、前記大径側外輪軌道６よりも軸方向片側は、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａの外接円の直径寸法Ｄ_５ａと等しい内径を有する円筒面であり、同じく前記小径側外輪軌道７よりも軸方向片側部分は、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂの外接円の直径寸法Ｄ_５ｂと等しい内径を有する円筒面である。

これに対して、前記内輪２の外周面には、前記大径側内輪軌道８の軸方向両側に大径側内輪溝肩部１４ａ、１４ｂを、小径側内輪軌道９の軸方向両側に小径側内輪溝肩部１５ａ、１５ｂを、それぞれ設けている。又、前記両大径側内輪溝肩部１４ａ、１４ｂの直径寸法Ｄ_１４ａ、Ｄ_１４ｂは、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａの内接円の直径寸法ｄ_５ａよりも大きい（Ｄ_１４ａ＞ｄ_５ａ、Ｄ_１４ｂ＞ｄ_５ａ）。又、前記両小径側内輪溝肩部１５ａ、１５ｂの直径寸法Ｄ_１５ａ、Ｄ_１５ｂは、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂの内接円の直径寸法ｄ_５ｂよりも大きい（Ｄ_１５ａ＞ｄ_５ｂ、Ｄ_１５ｂ＞ｄ_５ｂ）。又、前記大径側、小径側両保持器３、４は、前記各ポケット１０、１１内に前記各玉５ａ、５ｂを保持した状態で、これら各玉５ａ、５ｂがこれら各ポケット１０、１１内から径方向外方に抜け出る事を阻止できる構成（これら各ポケット１０、１１の形状）を有している。

上述の様に構成するタンデム型複列アンギュラ玉軸受を組み立てる場合には、先ず、図７に実線で示す様な、内輪側組立品１６を組み立てる。この為に、先ず、同図に鎖線で示す様に、前記各玉５ａ、５ｂを、前記大径側、小径側両保持器３、４の各ポケット１０、１１内に保持する。尚、この大径側保持器３の各ポケット１０、１０内に保持されている各玉５ａ、５ａを、この大径側保持器３を弾性変形させる事なく、この大径側保持器３の外径側に最も寄せた状態での、これら各玉５ａ、５ａの内接円の直径寸法は、少なくとも前記大径側内輪軌道８の軸方向両側部分に存在する溝肩部１４ａ、１４ｂの外径寸法Ｄ_１４ａ、Ｄ_１４ｂよりも小さい。

又、前記小径側保持器４の各ポケット１１、１１内に保持されている各玉５ｂ、５ｂを、この小径側保持器４を弾性変形させる事なく、この小径側保持器４の外径側に最も寄せた状態での、これら各玉５ｂ、５ｂの内接円の直径寸法は、少なくとも前記小径側内輪軌道９の軸方向両側に存在する溝肩部１５ａ、１５ｂの外径寸法Ｄ_１５ａ、Ｄ_１５ｂよりも小さい。そして、上述の様に各玉５ａ、５ｂを大径側、小径側両保持器３、４の各ポケット１０、１１内に保持したならば、次いで、図７に矢印で示す様に、これら大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂを、前記内輪２の外径側に、この内輪２の軸方向他側から進入させる。これにより、同図に実線で示す様に、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂを、前記大径側、小径側両内輪軌道８、９の外径側に組み付ける。この際に、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂは、これら大径側、小径側両保持器３、４を弾性変形させて、これら各玉５ａ、５ｂの内接円の直径を拡げつつ、前記各溝肩部１４ｂ、１５ａ、１５ｂを通過する。そして、通過後は、前記大径側、小径側両保持器３、４の弾性的復元により前記各玉５ａ、５ｂの内接円の直径が縮まり、これら各玉５ａ、５ｂが前記大径側、小径側両内輪軌道８、９の外径側に組み付けられた状態となる。

この様にして前記内輪側組立品１６を完成させた状態で、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂは、これら大径側、小径側両保持器３、４の各ポケット１０、１１内から外径側に抜け出る事を阻止されており、且つ、前記大径側、小径側両内輪軌道８、９から軸方向に抜け出る事を、前記各溝肩部１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂによって阻止されている。この為、前記内輪２と前記大径側、小径側両保持器３、４と前記各玉５ａ、５ｂとは、前記内輪側組立品１６として一体的に取り扱う事が可能となる。この様な内輪側組立品１６を組み立てたならば、その後、図８に矢印で示す様に、この内輪側組立品１６を前記外輪１の内径側に、この外輪１の軸方向片側から挿入する。これにより、図６に示す様に、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂを、前記大径側、小径側両外輪軌道６、７の内径側に組み付けて、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受の組み立てを完了する。

上述した様なタンデム型複列アンギュラ玉軸受により、例えば、デファレンシャル装置を構成するピニオン軸の先端寄り（ピニオンギヤ寄り）部分を、デファレンシャルケースに支持する場合には、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する外輪１を、このデファレンシャルケース内に設けた支持孔に締り嵌めで内嵌すると共に、同じく内輪２を、前記ピニオン軸の先端寄り部分に締り嵌めで外嵌する必要がある。この理由は、デファレンシャル装置の運転時に、前記外輪１及び前記内輪２と相手部材との嵌合部でクリープが発生する事を防止して、これら両嵌合部に、摩耗に基づくがたつきが発生する事を防止する為である。但し、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受の全体を組み立てた状態で、前記外輪１を前記支持孔に、前記内輪２を前記ピニオン軸の先端寄り部分に、それぞれ締り嵌めで嵌合固定する事はできない。この理由は、この嵌合固定作業に伴い、前記大径側、小径側両外輪軌道６、７及び大径側、小径側両内輪軌道８、９の一部で、前記各玉５ａ、５ｂの転動面が接触している部分に、圧痕が形成され、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受の運転時に、過大な振動や騒音が発生する原因となるだけでなく、耐久性が著しく損なわれる為である。従って、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受を、前記支持孔の内周面と前記ピニオン軸の外周面との間に組み付ける場合には、前記外輪１を前記支持孔に締り嵌めで内嵌し、前記内輪側組立品１６を前記ピニオン軸の先端寄り部分に締り嵌めで外嵌した後、これら外輪１と内輪側組立品１６とを組み合わせる必要がある。

ところで、前述の様な構造を有するタンデム型複列アンギュラ玉軸受の運転時に於いて、前記各玉５ａ、５ｂの転動面と前記大径側、小径側両外輪軌道６、７又は大径側、小径側両内輪軌道８、９との転がり接触部の面圧が過大になると、これら各玉５ａ、５ｂの転動面又は大径側、小径側両外輪軌道６、７又は大径側、小径側両内輪軌道８、９の耐久性（疲れ寿命）を確保できなくなる可能性がある。そこで、前記接触部の面圧が過大になる事を防止すべく、前記各玉５ａ、５ｂの半径と、前記大径側、小径側両外輪軌道６、７及び大径側、小径側両内輪軌道８、９の曲率半径との関係（曲率比）を適正化する事が考えられる。

特開２００４−１２４９９６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する各玉の転動面と大径側、小径側両外輪軌道、又は大径側、小径側両内輪軌道との転がり接触部分の面圧が過大になる事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のうちのタンデム型複列アンギュラ玉軸受に係る発明は、外輪と、内輪と、大径側保持器と、小径側保持器と、大径側玉列を構成する複数個の玉と、小径側玉列を構成する複数個の玉とを備える。
このうちの外輪は、内周面の軸方向片側に大径側外輪軌道を、同じく軸方向他側にこの大径側外輪軌道よりも直径が小さい小径側外輪軌道を、それぞれ有する。又、この大径側外輪軌道の軸方向他側に、前記大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する大径側溝肩部を設けている。一方、前記小径側外輪軌道の軸方向他側に、前記小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する小径側溝肩部を設けている。

又、前記内輪は、外周面の軸方向片側に大径側内輪軌道を、同じく軸方向他側にこの大径側内輪軌道よりも直径が小さい小径側内輪軌道を、それぞれ有する。又、この大径側内輪軌道の軸方向両側部分に、前記大径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する大径側内輪溝肩部を設け、前記小径側内輪軌道の軸方向両側部分に、前記小径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する小径側内輪溝肩部を設けている。
又、前記大径側保持器は、円環状であり、円周方向複数箇所にポケットを有する。
又、前記小径側保持器は、前記大径側保持器よりも直径が小さい円環状であり、円周方向複数箇所にポケットを有する。

又、前記大径側玉列を構成する複数個の玉は、前記大径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記大径側外輪軌道と前記大径側内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、前記小径側玉列を構成する複数個の玉は、前記小径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記小径側外輪軌道と前記小径側内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
そして、前記大径側玉列を構成する各玉と前記小径側玉列を構成する各玉とに、互いに同じ向きの接触角を付与している。

特に本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受に於いては、前記大径側外輪軌道の曲率半径をＲ_１とし、前記大径側玉列を構成する各玉の直径寸法をΦ_１とした場合に、０．５０５（好ましくは０．５１）≦Ｒ_１／Φ_１ ＜０．５３の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_１、Φ_１を規制する。
更に、前記小径側外輪軌道の曲率半径をＲ_２とし、前記小径側玉列を構成する各玉の直径寸法をΦ_２とした場合に、０．５３＜Ｒ_２／Φ_２≦０．５４の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_２、Φ_２を規制する。

この様な本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を実施する場合に好ましくは、前記大径側内輪軌道の曲率半径をＲ_３とした場合に、０．５０５≦Ｒ_３／Φ_１ ＜０．５２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_３、Φ_１を規制する。
更に、前記小径側内輪軌道の曲率半径をＲ_４とした場合に、０．５１≦Ｒ_４／Φ_２ ＜０．５２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_４、Φ_２を規制する。
上述の様な本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を実施する場合には、具体的には、小径側玉列を構成する各玉の直径が、前記大径側玉列を構成する各玉の直径よりも大きい構成を採用できる。
又、上述の様な構成を有する本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、例えば、自動車用のデファレンシャル装置に組み込んで使用する事ができる。
又、本発明のうちのデファレンシャル装置又は自動車に係る発明は、上述の様な本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を備えている。

上述の様に構成する本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する各玉の転動面と前記大径側、小径側両外輪軌道及び大径側、小径側両内輪軌道との転がり接触部分の面圧が過大になる事を防止できる。即ち、後述する本発明者が行ったシミュレーションの結果に基づいて、大径側外輪軌道の曲率半径をＲ_１とし、前記大径側玉列を構成する各玉の直径寸法をΦ_１とした場合に、大径側外輪軌道の曲率比（Ｒ_１／Φ_１）を０．５０５≦Ｒ_１／Φ_１ ＜０．５３の関係を満たすと共に、前記小径側外輪軌道の曲率半径をＲ_２とし、前記小径側玉列を構成する各玉の直径寸法をΦ_２とした場合に、小径側外輪軌道の曲率比（Ｒ_２／Φ_２）を０．５３＜Ｒ_２／Φ_２≦０．５４の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_１、Φ_１、Ｒ_２、Φ_２を規制している。この為、前記大径側、小径側両外輪軌道と各玉との転がり接触部分の面圧が過大になる事を防止できる。

又、大径側内輪軌道の曲率半径をＲ_３とした場合に、０．５０５≦Ｒ_３／Φ_１ ＜０．５２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_３、Φ_１を規制すると共に、小径側内輪軌道の曲率半径をＲ_４とした場合に、０．５１≦Ｒ _４ ／Φ_２ ＜０．５２の関係を満たす様に、各部の寸法を規制すれば、前記各玉の転動面と、前記大径側、小径側両内輪軌道との転がり接触部分の面圧が過大になる事を防止できる事も、後述する本発明者が行ったシミュレーションの結果に基づいて明らかである。

本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。 本発明の効果を確認する為に行ったシミュレーションの結果を示す、大径側外輪軌道の曲率比のみを変化させた場合に、最大接触面圧が変化する状態を示す図。 同じく、小径側外輪軌道の曲率比のみを変化させた場合に、最大接触面圧が変化する状態を示す図。 同じく、大径側内輪軌道の曲率比のみを変化させた場合に、最大接触面圧が変化する状態を示す図。 同じく、小径側内輪軌道の曲率比のみを変化させた場合に、最大接触面圧が変化する状態を示す図。 従来構造の１例を示す断面図。 内輪側組立品を組み立てる状況を示す断面図。 外輪と内輪側組立品とを組み合わせてタンデム型複列アンギュラ玉軸受を完成させる状況を示す断面図。

図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する外輪１ａ、及び内輪２ａの形状及び寸法を工夫した点にある。その他の部分の構造は図６〜８に示した従来構造を含め、従来から知られているタンデム型複列アンギュラ玉軸受の構造とほぼ同様であるから、従来と同様に構成する部分に就いては、図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する外輪１ａは、前述した従来構造とほぼ同様の構造を有している。尚、本例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する外輪１ａの大径側外輪軌道６ａの軸方向他側（図１の右側）部分に設けた、大径側外輪溝肩部１２ａ、及び小径側外輪軌道７ａの軸方向他側部分に設けた、小径側外輪溝肩部１３ｂの形状は、前述した従来構造とは異なる。又、内輪２ａの大径側内輪軌道８ａの軸方向両側部分に設けた、大径側内輪溝肩部２１ａ、２１ｂのうち軸方向他側の大径側溝肩部２１ｂ、及び小径側内輪軌道９ａの軸方向両側部分に設けた小径側内輪溝肩部２２ａ、２２ｂのうち軸方向片側（図１の左側）の大径側溝肩部２２ａの形状も、前述した従来構造とは異なる。更に、本例の場合、大径側玉列を構成する各玉５ａの直径Φ_５ａと、小径側玉列を構成する各玉５ｂの直径Φ_５ｂとを、互いに異ならせている｛小径側玉列を構成する各玉５ｂの直径を大きく（Φ_５ｂ＞Φ_５ａ）している｝。但し、この様な相違点は、本発明の要点に直接的に関係する部分ではない。

特に、本例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の場合、前記大径側玉列を構成する各玉５ａの直径寸法をΦ_５ａ（特許請求の範囲のΦ_１に相当）とし、前記大径側外輪軌道６ａの曲率半径をＲ_６ａ（特許請求の範囲のＲ_１に相当）とした場合に、Ｒ_６ａ／Φ_５ａ（大径側外輪軌道の曲率比）が、０．５０５≦Ｒ_６ａ／Φ_５ａ ＜０．５３の関係を満たす様に、各部の寸法Φ_５ａ、Ｒ_６ａを規制している。

又、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂの直径寸法をΦ_５ｂ（特許請求の範囲のΦ_２に相当）とし、前記小径側外輪軌道７ａの曲率半径をＲ_７ａ（特許請求の範囲のＲ_２に相当）とした場合に、Ｒ_７ａ／Φ_５ｂ（小径側外輪軌道の曲率比）が、０．５３＜Ｒ_７ａ／Φ_５ｂ≦０．５４の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_７ａ、Φ_５ｂを規制している。
又、大径側内輪軌道８ａの曲率半径をＲ_８ａ（特許請求の範囲のＲ_３に相当）とした場合に、Ｒ_８ａ／Φ_５ａ（大径側内輪軌道の曲率比）が、０．５０５≦Ｒ_８ａ／Φ_５ａ ＜０．５２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_８ａ、Φ_５ａを規制している。
更に、小径側内輪軌道９ａの曲率半径をＲ_９ａ（特許請求の範囲のＲ_４に相当）とした場合に、Ｒ_９ａ／Φ_５ｂ（小径側内輪軌道の曲率比）が、０．５１≦Ｒ_９ａ／Φ_５ｂ ＜０．５２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ _９ａ、Φ_５ａを規制している。

上述の様に構成する本例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する各玉５ａ、５ｂの転動面と前記大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａ、及び、大径側、小径側両内輪軌道８ａ、９ａとの転がり接触部分の面圧が過大になる事を防止できる。
即ち、後述する本発明者が行ったシミュレーションの結果に基づいて、大径側外輪軌道６ａの曲率半径をＲ_６ａとし、前記大径側玉列を構成する各玉５ａの直径寸法をΦ_５ａとした場合に、大径側外輪軌道の曲率比（Ｒ_６ａ／Φ_５ａ）を０．５０５≦Ｒ_６ａ／Φ_５ａ ＜０．５３の関係を満たすと共に、前記小径側外輪軌道７ａの曲率半径をＲ_７ａとし、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂの直径寸法をΦ_５ｂとした場合に、小径側外輪軌道の曲率比（Ｒ_７ａ／Φ_５ｂ）を０．５３＜Ｒ_７ａ／Φ_５ｂ≦０．５４の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_６ａ、Φ_５ａ、Ｒ_７ａ、Φ_５ｂを規制している。この為、前記大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａと各玉５ａ、５ｂとの転がり接触部分の面圧が過大になる事を防止できる。

更に、本例の場合、大径側内輪軌道８ａの曲率半径をＲ_８ａとした場合に、０．５０５≦Ｒ_８ａ／Φ_５ａ ＜０．５２の関係を満たすと共に、小径側内輪軌道９ａの曲率半径をＲ_９ａとした場合に、０．５１≦Ｒ_９ａ／Φ_５ｂ ＜０．５２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_８ａ、Φ_５ａ、Ｒ_９ａ、Φ_５ｂを規制している。この様な関係に規制する事により、前記各玉５ａ、５ｂの転動面と、前記大径側、小径側両内輪軌道８ａ、９ａとの転がり接触部分の面圧が過大になる事の防止を図れる事も、後述する本発明者が行ったシミュレーションの結果から明らかである。

本発明の効果を確認する為に行ったシミュレーションの結果に就いて説明する。シミュレーションに用いたタンデム型複列アンギュラ玉軸受の仕様は、以下の通りとした。
外径：９０ｍｍ
内径：５０ｍｍ
大径側玉列を構成する玉径：８．７３１ｍｍ
小径側玉列を構成する玉径：９．５２５ｍｍ
大径側玉列のピッチ円直径：７７ｍｍ
小径側玉列のピッチ円直径：６９ｍｍ

上述の様な条件のタンデム型複列アンギュラ玉軸受に対して、大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａの曲率比（Ｒ_６ａ／Φ_５ａ、Ｒ_７ａ／Φ_５ｂ）、大径側、小径側両内輪軌道８ａ、９ａの曲率比（Ｒ_８ａ／Φ_５ａ、Ｒ_９ａ／Φ_５ｂ）をそれぞれ変化させた場合に、各玉５ａ、５ｂの転動面と、大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａ、大径側、小径側両内輪軌道８ａ、９ａとの転がり接触部の最大面圧（以下、最大接触面圧）が変化する状況（曲率比が最大接触面圧に及ぼす影響）を知る為に行ったシミュレーションに就いて、図２〜５を参照しつつ説明する。

図２は、大径側外輪軌道６ａの曲率比（Ｒ_６ａ／Φ_５ａ）を０．５０５〜０．５４まで変化させた場合に、この大径側外輪軌道６ａと各玉５ａの転動面との転がり接触部の最大接触面圧が変化する状態を示す図である。尚、このシミュレーションは、小径側外輪軌道７ａの曲率比を０．５３に、大径側、小径側両内輪軌道８ａ、９ａの曲率比を０．５２に固定して行った。この様な図２から明らかな通り、前記曲率比の値が、０．５０５〜０．５１の範囲では、この曲率比が大きくなる程、最大接触面圧が小さくなり、０．５１〜０．５４の範囲では、この曲率比が大きくなる程、最大接触面圧が大きくなっている事が確認できた。尚、前記大径側外輪軌道６ａの曲率比の値が、０．５０５〜０．５１の範囲では、一般的な曲率比と最大接触面圧との関係と異なる（一般的に、曲率比が大きくなる程、前記転がり接触部の接触面積が小さくなる為、最大接触面圧は大きくなる傾向になると考えられる）結果を示している。この理由は、タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、スラスト荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重等の複合荷重を、大径側、小径側各玉列同士が、相互に作用し合って荷重を支承している為、一般的な曲率比と最大接触面圧との関係と比べて、複雑な（非線形性が強い）挙動を示したものと考えられる。但し、前記大径側外輪軌道６ａの曲率比の値が、０．５０５〜０．５１の範囲に於ける最大接触面圧は、後述する閾値（４．２ＧＰａ）との関係では、十分に小さい値を示している。

そこで、図２に鎖線αで示す、ＪＩＳ Ｂ １５１９（転がり軸受の静定格荷重の計算方法）に基づいて決定した閾値（４．２ＧＰａ）との関係を確認してみると、前記曲率比が０．５０５〜０．５１の範囲では、この曲率比が小さくなる程、最大接触面圧が大きくなる傾向にあるものの、前記閾値よりも小さい事が確認できた。一方、前記曲率比が０．５１〜０．５４の範囲のうち、曲率比が０．５１≦Ｒ _６ａ ／Φ _５ａ ＜０．５３の範囲では、最大接触面圧が、前記閾値よりも小さいのに対して、この曲率比が０．５３５では、最大接触面圧がこの閾値よりも大きくなる事が確認できた。
この様なシミュレーションの結果から、大径側外輪軌道６ａの曲率比（Ｒ_６ａ／Φ_５ａ）を、０．５０５（好ましくは０．５１）≦Ｒ_６ａ／Φ_５ａ ＜０．５３の範囲に規制する事とした。

又、図３は、小径側外輪軌道７ａの曲率比（Ｒ_７ａ／Φ_５ｂ）を０．５０５〜０．５４まで変化させた場合に、この小径側外輪軌道７ａと各玉５ｂの転動面との転がり接触部の最大接触面圧が変化する状態を示す図である。尚、このシミュレーションは、大径側外輪軌道６ａの曲率比を０．５３に、大径側、小径側両内輪軌道８ａ、９ａの曲率比を０．５２に固定して行った。この様な図３から明らかな通り、前記曲率比の値が０．５０５〜０．５３５の範囲では、この曲率比が大きくなる程、最大接触面圧が小さくなる事が確認できた。一方、この曲率比が０．５３５〜０．５４の範囲では、この曲率比が大きくなる程、最大接触面圧が大きくなっている事が確認できた。そこで、図３に鎖線αで示す、閾値（４．２ＧＰａ）との関係を確認してみると、前記曲率比が０．５０５〜０．５２５の範囲では、最大接触面圧が前記閾値よりも大きい事が確認できた。一方、この曲率比が０．５３５〜０．５４の範囲では、この曲率比が大きくなる程、最大接触面圧が大きくなる傾向にはあるものの、前記閾値よりも小さい事が確認できた。尚、前記小径側外輪軌道７ａの曲率比の値が、０．５０５〜０．５３５の範囲では、一般的な曲率比と最大接触面圧との関係と異なる（一般的に、曲率比が大きくなる程、前記転がり接触部の接触面積が小さくなる為、最大接触面圧は大きくなると考えられる）結果を示している。この理由は、前述した大径側外輪軌道６ａの曲率比が、０．５０５〜０．５１の範囲に於ける最大接触面圧の結果（図２参照）に対する考察と同様であると考えられる。
この様なシミュレーションの結果から、小径側外輪軌道７ａの曲率比（Ｒ_７ａ／Φ_５ｂ）を、０．５３＜Ｒ _７ａ／Φ_５ｂ ≦０．５４の範囲に規制する事とした。

又、図４は、大径側内輪軌道８ａの曲率比（Ｒ_８ａ／Φ_５ａ）を０．５０５〜０．５４まで変化させた場合に、この大径側内輪軌道８ａと各玉５ａの転動面との転がり接触部の最大接触面圧が変化する状態を示す図である。尚、このシミュレーションは、大径側、小径側外輪軌道６ａ、７ａの曲率比を０．５３に、小径側内輪軌道９ａの曲率比を０．５２に固定して行った。この様な図４から明らかな通り、前記曲率比の値が大きくなる程、最大接触面圧が大きくなる事が確認できた。そこで、図４に鎖線αで示す、閾値（４．２ＧＰａ）との関係を確認してみると、曲率比が０．５０５≦Ｒ _８ａ ／Φ _５ａ ＜０．５２の範囲では、最大接触面圧が前記閾値よりも小さいのに対して、この曲率比が０．５３では、最大接触面圧が前記閾値よりも大きい事が確認できた。
この様なシミュレーションの結果から、大径側内輪軌道８ａの曲率比（Ｒ_８ａ／Φ_５ａ）を、０．５０５≦Ｒ_８ａ／Φ_５ａ ＜０．５２の範囲に規制する事とした。尚、下限値（０．５０５）は、前記各玉５ａと前記大径側内輪軌道８ａとの転がり接触部の滑り摩擦が過大になる事の防止を図る観点から決定した。

又、図５は、小径側内輪軌道９ａの曲率比（Ｒ_９ａ／Φ_５ｂ）を０．５０５〜０．５３まで変化させた場合に、この小径側内輪軌道９ａと各玉５ｂの転動面との転がり接触部の最大接触面圧が変化する状態を示す図である。尚、このシミュレーションは、大径側、小径側外輪軌道６ａ、７ａの曲率比を０．５３に、大径側内輪軌道８ａの曲率比は０．５２に固定して行った。この様な図５から明らかな通り、前記曲率比の値が０．５０５〜０．５１の範囲では、この曲率比が大きくなる程、最大接触面圧が小さくなる事が確認できた。又、前記曲率比が０．５１〜０．５３の範囲では、この曲率比が大きくなる程、最大接触面圧が大きくなる事が確認できた。そこで、図５に鎖線αで示す、閾値（４．２ＧＰａ）との関係を確認してみると、前記小径側内輪軌道の曲率比が０．５０５では、最大接触面圧が前記閾値よりも大きいのに対して、曲率比が０．５１≦Ｒ _９ａ ／Φ _５ｂ ＜０．５２の範囲では、最大接触面圧が前記閾値よりも小さい事が確認できた。一方、この曲率比が０．５３では、最大接触面圧が前記閾値よりも大きい事が確認できた。尚、前記小径側内輪軌道９ａの曲率比の値が、０．５０５〜０．５１の範囲では、一般的な曲率比と最大接触面圧との関係と異なる（一般的に、曲率比が大きくなる程、前記転がり接触部の接触面積が小さくなる為、最大接触面圧は大きくなると考えられる）結果を示している。この理由は、前述した大径側外輪軌道６ａの曲率比が、０．５０５〜０．５１の範囲に於ける最大接触面圧の結果（図２参照）に対する考察と同様であると考えられる。
この様なシミュレーションの結果から、小径側内輪軌道９ａの曲率比（Ｒ_９ａ／Φ_５ｂ）を、０．５１≦Ｒ_９ａ／Φ_５ｂ ＜０．５２の範囲に規制する事とした。

前述した実施の形態の１例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の場合、前記外輪１ａの大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａの軸方向片側部分に、それぞれ溝肩部が存在していない。この為、運転時に前記各玉５ａ、５ｂが、前記外輪１ａの大径側、小径側外輪軌道６ａ、７ａに対して軸方向片側に変位してしまう（外輪１ａが、前記各玉５ａ、５ｂに対して軸方向他側に変位してしまう）可能性がある。この様に、前記各玉５ａ、５ｂの転動面が、前記外輪１ａの大径側、小径側外輪軌道６ａ、７ａから軸方向片側に外れる（単なる円筒面であるカウンタボア部２３ａ、２３ｂの内周面と転がり接触する）と、これら各玉５ａ、５ｂと相手面との転がり接触部の面圧が過大になり、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の耐久性が著しく損なわれる可能性がある。そこで、前記各玉５ａ、５ｂの転動面が、前記外輪１ａの大径側、小径側外輪軌道６ａ、７ａから軸方向片側に外れる事を防止すべく、前記大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａの曲率比を、前述した規制範囲のうちの、大きい値を採用する事が好ましい。又、この規制範囲のうちの、大きい値を採用すれば、前記両外輪軌道６ａ、７ａと各玉５ａ、５ｂの転動面との接触面積が小さくなる為、動トルクの低減を図る観点からも好ましい。

１、１ａ 外輪
２、２ａ 内輪
３ 大径側保持器
４ 小径側保持器
５ａ、５ｂ 玉
６、６ａ 大径側外輪軌道
７、７ａ 小径側外輪軌道
８、８ａ 大径側内輪軌道
９、９ａ 小径側内輪軌道
１０ ポケット
１１ ポケット
１２、１２ａ 大径側外輪溝肩部
１３、１３ｂ 小径側外輪溝肩部
１４ａ、１４ｂ 大径側内輪溝肩部
１５ａ、１５ｂ 小径側内輪溝肩部
１６ 内輪側組立品
１７ 大径側係り代部
１８ 小径側係り代部
１９ 連続部
２０ 連続部
２１ａ、２１ｂ 大径側内輪溝肩部
２２ａ、２２ｂ 小径側内輪溝肩部
２３ａ、２３ｂ カウンタボア部

Claims (6)

1. 外輪と、内輪と、大径側保持器と、小径側保持器と、大径側玉列を構成する複数個の玉と、小径側玉列を構成する複数個の玉とを備えており、
   前記外輪は、内周面の軸方向片側に大径側外輪軌道を、同じく軸方向他側にこの大径側外輪軌道よりも直径が小さい小径側外輪軌道を、それぞれ有し、この大径側外輪軌道の軸方向他側に前記大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する大径側溝肩部が設けられていて、前記小径側外輪軌道の軸方向他側に、前記小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する小径側溝肩部が設けられており、
   前記内輪は、外周面の軸方向片側に大径側内輪軌道を、同じく軸方向他側にこの大径側内輪軌道よりも直径が小さい小径側内輪軌道を、それぞれ有し、この大径側内輪軌道の軸方向両側部分に、前記大径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する大径側内輪溝肩部が設けられていて、前記小径側内輪軌道の軸方向両側部分に、前記小径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する小径側内輪溝肩部が設けられており、
   前記大径側保持器は、円周方向複数箇所にポケットを有する円環状であり、
   前記小径側保持器は、円周方向複数箇所にポケットを有する、直径が前記大径側保持器よりも小さい円環状であり、
   前記大径側玉列を構成する複数個の玉は、前記大径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記大径側外輪軌道と前記大径側内輪軌道との間に転動自在に設けられており、
   前記小径側玉列を構成する複数個の玉は、前記小径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記小径側外輪軌道と前記小径側内輪軌道との間に転動自在に設けられており、
   前記大径側玉列を構成する各玉と前記小径側玉列を構成する各玉とに、互いに同じ向きの接触角が付与されているタンデム型複列アンギュラ玉軸受に於いて、
   前記大径側外輪軌道の曲率半径をＲ_１とし、前記大径側玉列を構成する各玉の直径寸法をΦ_１とした場合に、０．５０５≦Ｒ_１／Φ_１＜０．５３の関係を満たし、
   前記小径側外輪軌道の曲率半径をＲ_２とし、前記小径側玉列を構成する各玉の直径寸法をΦ_２とした場合に、０．５３＜Ｒ_２／Φ_２≦０．５４の関係を満たし、
   前記大径側内輪軌道の曲率半径をＲ_３とした場合に、０．５０５≦Ｒ_３／Φ_１＜０．５２の関係を満たし、
   前記小径側内輪軌道の曲率半径をＲ_４とした場合に、０．５１≦Ｒ_４／Φ_２＜０．５２の関係を満たす事を特徴とするタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
2. 前記小径側外輪軌道の曲率半径Ｒ _２ と、前記小径側玉列を構成する各玉の直径寸法Φ_２とが、０．５３５＜Ｒ_２／Φ_２ ≦０．５４の関係を満たす、請求項１に記載したタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
3. 前記小径側玉列を構成する各玉の直径が、前記大径側玉列を構成する各玉の直径よりも大きい、請求項１又は請求項２に記載したタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
4. 自動車用のデファレンシャル装置に組み込まれるものである、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
5. 請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したタンデム型複列アンギュラ玉軸受を備えたデファレンシャル装置。
6. 請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したタンデム型複列アンギュラ玉軸受を備えた自動車。
   

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