JP7501776B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
上記車輪用軸受装置は、軸方向一方側に車輪取付フランジを有する内方部材と、外方部材と、複列に配置されて両部材に介在する複数の玉とを有する。複数の玉は、複列のうちの軸方向一方側の列に配置される複数の第1玉と、軸方向他方側の列に配置される複数の第2玉と、を含む(例えば、特許文献1参照)。
[実施形態の概要]
(1)実施形態である車輪用軸受装置は、軸方向一方側に車輪取付フランジを有するとともに軸方向他方側に複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記複列の内側軌道面に対向する複列の外側軌道面を有する外方部材と、前記複列の内側軌道面のうちの軸方向一方側の第1内側軌道面と、前記複列の外側軌道面のうちの軸方向一方側の第1外側軌道面と、の間に介在する複数の第1玉と、前記複列の内側軌道面のうちの軸方向他方側の第2内側軌道面と、前記複列の外側軌道面のうちの軸方向他方側の第2外側軌道面と、の間に介在する複数の第2玉と、を備え、前記複数の第1玉と前記複数の第2玉とは同じ直径であり、前記複数の第1玉の接触角が、前記複数の第2玉の接触角よりも小さい。
また、複数の第1玉の接触角を小さくすれば、アキシャル荷重に対する許容負荷が低下し通常の使用による軸受としての寿命が低下するおそれがある。よって、複数の第1玉、第1外側軌道面、及び第1内側軌道面の軸受としての寿命が、複数の第2玉、第2外側軌道面、及び第2内側軌道面の寿命よりも低下するおそれがある。
この点、複数の第1玉のピッチ円直径を、複数の第2玉のピッチ円直径よりも大きくし、複数の第1玉に作用する荷重に対する許容負荷を大きくしたので、接触角の変更によって生じる複数の第1玉、第1外側軌道面、及び第1内側軌道面の相対的な寿命低下を補完することができる。この結果、車輪用軸受装置全体としての寿命低下を抑制することができる。
複数の第1玉に作用する荷重の第1作用線は、車輪用軸受装置の中心軸に垂直な平面との間で複数の第1玉の接触角を成す。また、前記複数の第2玉に作用する荷重の第2作用線は、車輪用軸受装置の中心軸に垂直な平面との間で複数の第2玉の接触角を成す。よって、第1作用線と第2作用線との交点の軸方向位置が、前記第1外側軌道面の底部の軸方向位置と、前記第2外側軌道面の底部の軸方向位置との軸方向中心よりも軸方向一方側に位置するようにすることで、複数の第1玉の接触角は、複数の第2玉の接触角よりも小さく設定される。
この場合、例えば、車体取付フランジを外方部材の軸方向他方側の端部に設けた場合と比較して、車体取付フランジの軸方向位置と、荷重が与えられる車輪取付フランジの軸方向位置とがより近くなる。よって、車輪の側面下側が縁石に衝突したときに車輪取付フランジを介して車輪用軸受装置全体に作用するモーメント荷重を低減することができ、第1内側軌道面及び第1外側軌道面に圧痕が生じるのをより効果的に抑制することができる。
この場合も、車体取付フランジを外方部材の軸方向他方側の端部に設けた場合と比較して、車体取付フランジの軸方向位置と、荷重が与えられる車輪取付フランジの軸方向位置とがより近くなる。よって、車輪の側面下側が縁石に衝突したときに車輪取付フランジを介して車輪用軸受装置全体に作用するモーメント荷重を低減することができ、第1内側軌道面及び第1外側軌道面に圧痕が生じるのをより効果的に抑制することができる。
この場合、車輪の側面下側が縁石に衝突し、第1玉の接触角が一時的に大きくなったときに、交点の軸方向位置が車体取付フランジの軸方向中央及び前記軸方向中心に近づく。よって、両玉を介して外方部材に伝わる荷重を、外方部材における車体取付フランジ及び軸受中心近傍で負担することができる。この結果、車輪の側面下側が縁石に衝突したことで生じる荷重が軸方向に偏って外方部材に負担されるのを抑制することができ、外方部材に伝わる荷重を適切に負担することができる。
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔軸受装置の全体構成〕
図2に示すように車体取付フランジ11bは、周方向に沿って設けられた複数の突起部11b1を有する。複数の突起部11b1(図例では4つ)は、外周面11aから突出している。
各突起部11b1は、中心軸C1に平行な貫通孔11b2を有する。貫通孔11b2には、外輪11を車体側の懸架装置に固定するためのボルトが挿通される。
なお、本実施形態では、複数の突起部11b1は、上下方向に対称となるように設けられているが、周方向に等間隔で設けられていてもよい。また、突起部11b1の個数は、より多数であってもよいし、より少なくてもよい。
軸部材18の軸方向他方側には、本体部18aの他の部分よりも外径が小さい小径部18cが設けられる。内輪19は、小径部18cに軸方向他方側から圧入され、小径部18cの外周面に嵌合されている。軸部材18の軸方向他方側の端部18dは径方向外方へ塑性変形させることにより、かしめられている。これによって、内輪19は軸部材18に固定されている。
第1内側軌道面20aは、軸部材18の本体部18aの外周面に設けられている。第1内側軌道面20aは、第1外側軌道面17aに対向している。
第2内側軌道面20bは、内輪19の外周面に設けられている。第2内側軌道面20bは、第2外側軌道面17bに対向している。
よって、第1内側軌道面20aは、第2内側軌道面20bよりも、軸方向一方側に設けられている。
複数の第1玉13aは、第1外側軌道面17aと、第1内側軌道面20aとの間に介在する。
複数の第2玉13bは、第2外側軌道面17bと、第2内側軌道面20bとの間に介在する。
複数の第1玉13aの直径と、複数の第2玉13bの直径とは、同じである。
シール部材15は、外輪11の軸方向一方側の端部と本体部18aとの間に取り付けられている。シール部材16は、外輪11の軸方向他方側の端部と内輪19との間に取り付けられている。シール部材15、16は、外輪11と内軸12との間に形成される環状空間に泥水等の異物が浸入するのを防ぎ、かつ環状空間内の潤滑剤が漏出しないように封止する役割を有している。
図3に示すように、複数の第1玉13aのピッチ円直径D1は、複数の第2玉13bのピッチ円直径D2よりも大きい。
なお、複数の第1玉13aの接触角θaは、25~35度の範囲で設定される。また、複数の第2玉13bの接触角θbは、35~45度の範囲で設定される。
ここで、玉13の接触角とは、中心軸C1に垂直な平面(ラジアル平面)と、外輪11及び内軸12によって玉13へ伝えられる力の合力の作用線と、がなす角度である。
第1玉13aに作用する荷重の第1作用線L1は、第1玉13aにおける第1外側軌道面17aに対する接触部分31、第1玉13aにおける第1内側軌道面20aに対する接触部分32、及び第1玉13aの中心33を通過する直線である。
第1玉13aの接触角θaは、第1作用線L1と、第1玉13aの中心33を通過しかつ中心軸C1と直交する直線L2とが成す角度である。
また、第2玉13bに作用する荷重の第2作用線L3は、第2玉13bにおける第2外側軌道面17bに対する接触部分41、第2玉13bにおける第2内側軌道面20bに対する接触部分42、及び第2玉13bの中心43を通過する直線である。
第2玉13bの接触角θbは、第2作用線L3と、第2玉13bの中心43を通過しかつ中心軸C1と直交する直線L4とが成す角度である。
より具体的に、直線L2は、第1外側軌道面17aの底部51を通過している。また、直線L4は、第2外側軌道面17bの底部52を通過している。
図3中、軸方向中心線LCは、中心軸C1に直交するとともに、直線L2と直線L4との軸方向中心に位置する。交点P1は、軸方向中心線LCよりも軸方向一方側に位置する。
よって、交点P1の軸方向位置は、第1外側軌道面17aの底部51の軸方向位置と、第2外側軌道面17bの底部52の軸方向位置との軸方向中心よりも軸方向一方側に位置する。
より詳細に、車体取付フランジ11bの軸方向中央を示す直線LFは、中心軸C1に直交するとともに、車体取付フランジ11bの軸方向中央を通過する直線である。直線LFは、軸方向中心線LCよりも軸方向一方側に位置する。
よって、車体取付フランジ11bの軸方向中央の軸方向位置は、第1外側軌道面17aの底部51の軸方向位置と、第2外側軌道面17bの底部52の軸方向位置との軸方向中心よりも軸方向一方側に位置する。
言い換えると、車体取付フランジ11bの軸方向中央の軸方向位置は、第2外側軌道面17bの底部52の軸方向位置よりも、第1外側軌道面17aの底部51の軸方向位置に近い位置である。
よって、交点P1の軸方向位置は、車体取付フランジ11bの軸方向中央の軸方向位置よりも軸方向一方側に位置する。
図4は、車輪の側面下側が縁石に衝突した場合を説明するための車輪用軸受装置10の断面図である。
例えば、車輪Wの側面下側が縁石に衝突したとする。すると、内軸12には、車輪取付フランジ18bを介して矢印Y1に示す方向に過大なモーメント荷重が作用する。
このような過大なモーメント荷重が内軸12に作用すると、複数の第1玉13aのうち、中心軸C1よりも下方に位置する第1玉13a1に大きく荷重が作用する。
これにより、第1内側軌道面20a及び第1外側軌道面17aに圧痕が生じるのを効果的に抑制することができる。
また、複数の第1玉13aの接触角θaを小さくすれば、アキシャル荷重に対する許容負荷が低下し通常の使用による軸受としての寿命が低下するおそれがある。
よって、複数の第1玉13a及び軌道面17a、20aの軸受としての寿命が、複数の第2玉13b及び軌道面17b、20bの軸受としての寿命よりも低下するおそれがある。
この点、本実施形態では、複数の第1玉13aのピッチ円直径D1を、複数の第2玉13bのピッチ円直径D2よりも大きくし、複数の第1玉13aに作用する荷重に対する許容負荷を大きくしたので、接触角θaの変更によって生じる複数の第1玉13a及び軌道面17a、20aの相対的な寿命低下を補完することができる。この結果、車輪用軸受装置10全体としての寿命低下を抑制することができる。
言い換えると、車体取付フランジ11bの軸方向中央の軸方向位置(直線LF)が、第2外側軌道面17bの底部52の軸方向位置よりも、第1外側軌道面17aの底部51の軸方向位置に近い位置である。
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。
例えば、本実施形態では、車体取付フランジ11bの軸方向中央の軸方向位置が、第1外側軌道面17aの底部51の軸方向位置と、第2外側軌道面17bの底部52の軸方向位置との軸方向中心よりも軸方向一方側に位置する場合を例示したが、車体取付フランジ11bの軸方向中央の軸方向位置は、第1外側軌道面17aの底部51の軸方向位置と、第2外側軌道面17bの底部52の軸方向位置との軸方向中心の軸方向他方側に位置していてもよい。
11 外輪
11a 外周面
11b 車体取付フランジ
11b1 突起部
11b2 貫通孔
12 内軸
13 玉
13a,13a1 第1玉
13b,13b1 第2玉
14 保持器
15 シール部材
16 シール部材
17 外側軌道面
17a 第1外側軌道面
17b 第2外側軌道面
18 軸部材
18a 本体部
18b 車輪取付フランジ
18c 小径部
18d 端部
19 内輪
20 内側軌道面
20a 第1内側軌道面
20b 第2内側軌道面
31 接触部分
32 接触部分
33 中心
41 接触部分
42 接触部分
43 中心
51 底部
52 底部
C1 中心軸
D1 ピッチ円直径
D2 ピッチ円直径
L1 第1作用線
L2 直線
L3 第2作用線
L4 直線
LC 軸方向中心線
LF 直線
P1 交点
W 車輪
Y1 矢印
Y2 矢印
θa 接触角
θb 接触角
Claims (3)
- 軸方向一方側に車輪取付フランジを有するとともに軸方向他方側に複列の内側軌道面を有する内方部材と、
前記複列の内側軌道面に対向する複列の外側軌道面を有する外方部材と、
前記複列の内側軌道面のうちの軸方向一方側の第1内側軌道面と、前記複列の外側軌道面のうちの軸方向一方側の第1外側軌道面と、の間に介在する複数の第1玉と、
前記複列の内側軌道面のうちの軸方向他方側の第2内側軌道面と、前記複列の外側軌道面のうちの軸方向他方側の第2外側軌道面と、の間に介在する複数の第2玉と、を備え、
前記複数の第1玉と前記複数の第2玉とは同じ直径であり、
前記複数の第1玉の接触角が、前記複数の第2玉の接触角よりも小さく、
前記複数の第1玉に作用する荷重の第1作用線と前記複数の第2玉に作用する荷重の第2作用線との交点の軸方向位置が、前記第1外側軌道面の底部の軸方向位置と、前記第2外側軌道面の底部の軸方向位置との軸方向中心よりも軸方向一方側に位置し、
前記外方部材は、前記外方部材が車体に取り付けられるための車体取付フランジを外周に有し、
前記車体取付フランジの軸方向中央の軸方向位置は、前記第1外側軌道面の底部の軸方向位置と、前記第2外側軌道面の底部の軸方向位置との軸方向中心よりも軸方向一方側に位置し、
前記交点の軸方向位置は、前記車体取付フランジの軸方向中央の軸方向位置よりも軸方向一方側に位置する
車輪用軸受装置。 - 前記複数の第1玉のピッチ円直径が、前記複数の第2玉のピッチ円直径よりも大きい
請求項1に記載の車輪用軸受装置。 - 前記車体取付フランジの軸方向中央の軸方向位置が、前記第2外側軌道面の底部の軸方向位置よりも、前記第1外側軌道面の底部の軸方向位置に近い位置である
請求項1又は2に記載の車輪用軸受装置。
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