JP7501776B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車輪用軸受装置に関する。
自動車の車体に対して車輪を回転自在に支持するために、ハブユニットと呼ばれる車輪用軸受装置が用いられる。この車輪用軸受装置には、複列アンギュラ玉軸受が採用されることがある。
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）。
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）。
ところで、車輪が道路の側端に設けられた縁石に乗り上げたり、車輪の側面下側が前記縁石に衝突（側突）したりすることで、車輪の側面下側が縁石によって押圧されると、車輪用軸受装置には、過大なモーメント荷重が作用することがある。このモーメント荷重は、車輪取付フランジを介して内方部材に作用する。この荷重は、内方部材の軸方向一方側の端部を下方へ押圧するように作用する。
このようなモーメント荷重が内方部材に作用すると、軸方向一方側（車輪側）に配置された複数の第１玉のうち、軸受装置の中心軸よりも下方に位置する第１玉に過大な荷重（転動体荷重）が作用する。このため、第１玉が転動する軸方向一方側の軌道面に圧痕を生じさせる可能性が高くなる。
さらに、上記のような過大なモーメント荷重が内方部材に作用すると、前記中心軸よりも下方に位置する第１玉の接触角が一時的に大きくなる。逆に、前記中心軸よりも下方に位置する第２玉の接触角は、一時的に小さくなる。
一般に、第１玉の接触角と第２玉の接触角とは同じ値に設定される。よって、上記のようなモーメント荷重が内方部材に作用すると、第１玉の接触角が第２玉の接触角よりも相対的に大きくなる。第１玉の接触角がより大きくなると、第１玉によるラジアル方向の許容負荷が相対的に低下し、第１玉に荷重が集中することで軸方向一方側の軌道面における圧痕の発生を助長させることとなる。
軌道面に圧痕が生じると、異音や軌道面の剥離等の原因となる。このため、上記のような圧痕の発生を抑制する方策が望まれる。
本発明に係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。
本開示によれば、軌道面における圧痕の発生を抑制することができる。
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
［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。
［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。
上記構成によれば、車輪の側面下側が縁石に衝突し、過大なモーメント荷重が内方部材に作用し、第１玉の接触角が一時的に大きくなったとしても、複数の第１玉の接触角が、複数の第２玉の接触角よりも小さいので、第１玉の接触角と第２玉の接触角との差異が大きくなるのを抑制することができる。この結果、複数の第１玉によるラジアル方向の許容負荷の相対的な低下を抑制することができ、第１玉に荷重が集中するのを抑制でき、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抑制することができる。
（２）上記車輪用軸受装置において、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ことが好ましく、この場合、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効果的に抑制することができる。
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。
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。
（３）上記車輪用軸受装置において、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することが好ましい。
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。
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。
（４）さらにこの場合、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ことが好ましい。
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、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。
（５）また、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ていてもよい。
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。
（６）また、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ことが好ましい。
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。
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。
［実施形態の詳細］
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〕
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１は、車輪用軸受装置１０の断面図である。車輪用軸受装置１０（以下、単に軸受装置１０ともいう。）は、自動車等の車両に用いられる軸受装置でありハブユニットとも呼ばれる。軸受装置１０は、自動車の車体に設けられている懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する。
軸受装置１０は、外輪１１（外方部材）と、内軸１２（内方部材）と、複数の玉１３と、保持器１４と、シール部材１５、１６とを備えている。外輪１１と内軸１２とは同心状に配置されている。本実施形態では、外輪１１に対して内軸１２が中心軸Ｃ１回りに回転自在となっている。すなわち、外輪１１が固定輪であり、内軸１２が回転輪（回転軸）である。
以下の説明においては、中心軸Ｃ１に沿う方向を「軸方向」という。軸方向には、中心軸Ｃ１に平行な方向も含まれる。軸受装置１０が自動車の車体に設けられた状態において、車両アウタ側を軸方向一方側といい、車両インナ側を軸方向他方側という。軸方向に直交する方向を「径方向」という。内軸１２が中心軸Ｃ１回りに回転する方向を「周方向」という。軸受装置１０は、図示しない車輪やブレーキディスクが一体回転可能に固定される内軸１２を、車体に対して回転自在に支持することができる。
外輪１１は、機械構造用炭素鋼等により形成されている。外輪１１は、円筒形状であり、外周面１１ａに車体取付フランジ１１ｂを有している。車体取付フランジ１１ｂは、外輪１１を車体に取り付けるための部材である。
図２は、車体取付フランジ１１ｂを車両インナ側から中心軸Ｃ１に沿って見たときの図である。
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。
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。
図１に示すように、外輪１１の内周面には、複列の外側軌道面１７が設けられている。複列の外側軌道面１７は、第１外側軌道面１７ａと、第２外側軌道面１７ｂとを含む。第１外側軌道面１７ａは、第２外側軌道面１７ｂよりも、軸方向一方側に設けられている。また、第１外側軌道面１７ａの外径は、第２外側軌道面１７ｂの外径よりも大きい。
内軸１２は、機械構造用炭素鋼等により形成されている。内軸１２は、軸部材１８と、内輪１９とを有している。軸部材１８は、軸方向に沿って延びる本体部１８ａと、本体部１８ａから径方向外方に突出する車輪取付フランジ１８ｂとを有している。本体部１８ａと車輪取付フランジ１８ｂとは一体である。車輪取付フランジ１８ｂは、本体部１８ａの軸方向一方側に設けられている。車輪取付フランジ１８ｂには、車輪やブレーキディスク（図示せず）が取り付けられる。
内輪１９は、機械構造用炭素鋼等により形成される環状の部材である。内輪１９は、軸部材１８の軸方向他方側の端部に固定されている。
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。
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。
内軸１２の外周面には、複列の内側軌道面２０が設けられている。複列の内側軌道面２０は、第１内側軌道面２０ａと、第２内側軌道面２０ｂとを含む。
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。
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。
複数の玉１３は、それぞれ軸受鋼等により形成されている玉である。複数の玉１３は、複数の第１玉１３ａと、複数の第２玉１３ｂとを含む。
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。
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。
複数の玉１３は、外側軌道面１７ａ，ｂ及び内側軌道面２０ａ，２０ｂに対して所定の接触角を有して点接触する。すなわち、軸受装置１０は、複列のアンギュラ玉軸受を含み、外輪１１及び内軸１２が、それぞれ軌道輪を構成する。
保持器１４は、樹脂により形成されている環状の部材である。保持器１４は、各列の複数の玉１３を周方向に所定の間隔を空けて保持している。
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。
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は、軸受装置１０の要部断面図である。
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。
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。
また、本実施形態では、複数の第１玉１３ａの接触角θａが３０度、複数の第２玉１３ｂの接触角θｂが４０度である。このように、複数の第１玉１３ａの接触角θａが、複数の第２玉１３ｂの接触角θｂよりも小さい。
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。
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。
また、第１作用線Ｌ１と、第２作用線Ｌ３との交点Ｐ１の軸方向位置は、第１外側軌道面１７ａの軸方向位置と、第２外側軌道面１７ｂ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。
本実施形態の車体取付フランジ１１ｂの軸方向位置は、直線Ｌ２と、直線Ｌ４との間に位置する。
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。
さらに、交点Ｐ１の軸方向位置は、直線ＬＦ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、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。
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。
〔車輪の側面下側が縁石に衝突した場合について〕
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。
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。
さらに、上記のような過大なモーメント荷重が作用すると、第１玉１３ａ１の接触角θａが一時的に大きくなる。逆に、複数の第２玉１３ｂのうち中心軸Ｃ１よりも下方に位置する第２玉１３ｂ１の接触角θｂは、一時的に小さくなる。
上記のようなモーメント荷重が内軸１２に作用し、第１玉１３ａ１の接触角θａがより大きくなると、第１玉１３ａ１によるラジアル方向の許容負荷が相対的に低下し、第１玉１３ａ１に荷重が集中することで第１外側軌道面１７ａにおける圧痕の発生を助長させるおそれが生じる。
この点、本実施形態では、複数の第１玉１３ａの接触角θａが、複数の第２玉１３ｂの接触角θｂよりも小さいので、車輪Ｗの側面下側が縁石に衝突し、第１玉１３ａ１の接触角θａが一時的に大きくなったとしても、第１玉１３ａの接触角θａと第２玉１３ｂの接触角θｂとの差異が大きくなるのを抑制することができる。この結果、複数の第１玉１３ａによるラジアル方向の許容負荷の相対的な低下を抑制することができ、第１玉１３ａに荷重が集中するのを抑制でき、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抑制することができる。
また、本実施形態では、複数の第１玉１３ａの接触角θａを、複数の第２玉１３ｂの接触角θｂよりも小さくしたことで、複数の第１玉１３ａと、第１外側軌道面１７ａ及び第１内側軌道面２０ａと、の間で生じる滑りが抑制され、車輪用軸受装置１０全体の昇温が抑制されるとともに、回転トルクの低減化を図ることができる。
また、本実施形態では、複数の第１玉１３ａのピッチ円直径Ｄ１が、複数の第２玉１３ｂのピッチ円直径Ｄ２よりも大きいので、複数の第１玉１３ａに作用する荷重に対する許容負荷が複数の第２玉１３ｂに作用する荷重に対する許容負荷よりも大きくすることができる。
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。
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。
また、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（直線ＬＦ）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。
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。
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。
これにより、例えば、車体取付フランジ１１ｂを外輪１１の車両インナ側の端部に設けた場合と比較して、車体取付フランジ１１ｂの軸方向位置と、荷重が与えられる車輪取付フランジ１８ｂの軸方向位置とがより近くなる。よって、車輪Ｗの側面下側が縁石に衝突したときに車輪取付フランジ１８ｂを介して軸受装置１０全体に作用するモーメント荷重を低減することができる。この結果、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より効果的に抑制することができる。
さらに、車体取付フランジ１１ｂを第１外側軌道面１７ａの底部５１の軸方向位置に近い位置に設けることで、交点Ｐ１と、車体取付フランジ１１ｂとを軸方向に近づけて設けることができる。これにより、車輪Ｗの側面下側が縁石に衝突したとき以外の場合において、内軸１２から両玉１３を介して外輪１１に伝わる荷重を、外輪１１における車体取付フランジ１１ｂに近い位置で負担することができる。よって、車輪Ｗの側面下側が縁石に衝突したとき以外の場合において内軸１２から両玉１３を介して外輪１１に伝わる荷重を適切に負担することができる。
また、本実施形態では、交点Ｐ１の軸方向位置が、車体取付フランジ１１ｂの軸方向中央の軸方向位置（直線ＬＦ）よりも軸方向一方側に位置するので、車輪Ｗの側面下側が縁石に衝突し、第１玉１３ａ１の接触角θａが一時的に大きくなったときに、交点Ｐ１の軸方向位置が直線ＬＦ及び軸方向中心線ＬＣに近づく。よって、両玉１３ａ、１３ｂを介して外輪１１に伝わる荷重を、外輪１１における車体取付フランジ１１ｂ及び軸方向中心線ＬＣ近傍で負担することができる。この結果、車輪Ｗ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輪１１に負担されるのを抑制することができる。
〔その他〕
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。
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。
また、本実施形態では、交点Ｐ１の軸方向位置が、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場合を例示したが、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他方側に位置していてもよい。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、交点Ｐ１の軸方向位置よりも軸方向一方側に位置していてもよい。
本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
１０ 車輪用軸受装置
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
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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