JPH0396717A - ラジアル玉軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

く産業上の＋ｌＩ用分野〉 この発明は、自動車のリアンヤフト等を支持する際に用
いろラノアル玉軸受の改良に関する。 〈従来の技術〉 従来より、自動車のリアノヤフト等のように、ラノアル
荷重とアキンアル荷重か作用４ｒる軸を支持ずることが
できる軸受として、複列アンギュラ玉軸受がある。この
軸受は、第９図に示すように、内周に２本の軌道溝２．
２とその軌道溝２．２の間の肩郎３を有ｔる外輪ｌと、
この軌道溝２．２に対向する軌道ＩＩＩＦ７　．　７を
外周に有する内輪６と、上記外輪１の軌道溝２と内輪６
の軌道満７との間に回動自在に配置されたボール５を備
えている。 この複列アンギュラ玉軸受は自動車が直進あるいは停止
している場合は、外輪１の軌ｉ１２．２の初期設計時の
転勤体荷重方向と軌道：ｌ”ｌとの交点付丘でランアル
荷重を受ける一方、自動車が旋回した場合は、転勤体荷
重方向が移動して、接触ｍが大きくｆヨり、軌道溝２の
側面部２ａ付近で荷重を受けるようにしている。 く発明か解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の曳γリアンギュラ玉軸受は、
大きなアキシアル荷重を受けると外輪ｌの軌道溝２に生
じるボール５との接触楕円が、軌道溝２と肩部３で形成
されるエッジ３ａ，または、第ｌＯ図に示すように肩部
３に設けた面取り郎４と軌道溝２で形成されるエッジ４
ａにかかり、エッジ３ａまたは４ａおよびボール５にエ
ッジロードが発生して圧痕を生じ、軌道輪およびボール
５の表面の剥離や異常音を発生するという問題がある。 そこで、上記問題を解決するために、エッジ３ａまたは
４ａにアキシアル荷重による接触楕円がかからないよう
に、肩部３を径方向内側（第ｌＯ図中下方）により突出
させて軌道溝の深さを深くすると、第１１図に示すよう
に半径方向に同じ取代を設け、一方向に仕上げ加工をし
ている関係上、軌道溝２の側面部２ａ付近の取代が、最
深部における取代よりも非常に大きくなり、加工に非常
に時間がかかり、コストアップになるという問題がある
。 そこで、この発明の目的は、軌道輪の軌道河の端部に接
触楕円から滑らかに外方に連むる部分を設けることによ
って、軌道溝の深さを浅くして、仕上げ加工に過大な時
間がかからず、かつ、アキシアル荷重による接触楕円が
軌道溝の端部にかかってら、エッノロードの大きさを緩
和することにより早期剥離等の発生を抑えて軸受の寿命
を長くし、異常音が発生ずることのないラジアル玉軸受
を提供することにある。 〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、軌道溝を有する
軌道輪と、上記軌道輪の軌道溝の間に回動自在に配置さ
れたボールを備えるラジアル玉軸受において、アキンア
ル荷重によって上記軌道輪に生じる接触楕円の範囲内か
ら延びるように設けられ、上記軌道輪の軌道溝に変曲点
をなして滑らかに連なり、上記軌道溝の曲率半径ｒに等
しいかあるい（上上記曲率半径により大きな曲率半径Ｒ
を有する部分を、上記軌道輪の軌道溝の端部に形成した
ことを特徴する。 また、上記軌道溝の端部に設けた上記部分の曲率半径Ｒ
は上記軌道溝の曲率半径「の５倍以−ヒであることが望
ましい。 〈作用〉 軸受に非常に大きなアキシアル荷重が作用すると、軌道
輪の軌道溝に生じる接触楕円が軌道背の中央部から端部
に向けて１２動ずる。，しかし、軌道溝の端部には、ア
キシアル荷重に上って生じた接触楕円の範囲内から延び
るように設けられ、上記軌道輪の軌道溝に変曲点をなし
て滑らかに連なり、上記軌道輪の曲率半径ｒに等しいか
あるいは上記曲率半径により大きな曲率半径Ｒを有する
部分が形成されているので、上記滑らかな部分でアキン
アル荷重を受けることができる。したがって、作用する
負荷がボールと軌道面の接触部分のうちの一部に集中し
てかかるのを防止できる。つまり、エッジロードを小さ
くすることができろ。また、軌道溝が浅いので仕上げ加
工の取代にわける最深部と側面部とのアンバランスがな
くなる。 〈実施例〉 以下、この発明を図示の尖施例により詳細に説明する。 第１図はこの発明のラジアル玉軸受の第１実施例におけ
ろ軌道輪である外輪ＩＩの軸方向部分断面図てある。外
輪ｌ１は内周に西率半径ｒの２本の軌道＋Ｍｌ２．１２
と、この２本の軌道’ｔｒｉ　Ｉ　２２の間に后部ｌ３
を有していろ。上記外輸１１の内側に配置される図示し
ムい内輪の外周に、外輪ｌ１の軌道溝１２．１２に対向
して設けられる２本の曲率半径ｒの軌道溝と、外輪ＩＩ
の軌道溝ｌ２，１２との間に図示しないボールを配置し
て軸受を構成する。この軸受は、ラジアル荷重とアキシ
アル荷重とが同時にかかった場合は、軌道溝ｌ２の側面
部１２ａで荷重を受ける。 」―記軌道溝Ｉ２の肩部１３側の端部には、第２図に示
すように、上記軌道溝１２に変曲点（図中ｐ参ｌ！（０
をなして滑らかに連なる曲率半径Ｒの面取り部１４を形
成しており、さらにこの半径Ｒの面取り部１４と肩部１
３内周面とを滑らかに連ねている。上記面取り部１４の
ｄｂ率半径Ｒは軌道溝ｌ２のｄｔｌ率半径『に等しい（
曲率半径比Ｒ／ｒ＝１）。 この場合、上記変曲点ｐは、アキノアル荷重がかかった
ときに軌道溝ｌ２に生じる接触楕円（第５図中Ｓ参照）
内になるよう設定する。 上述のように形戊した外輪１１を有する軸受に非常に大
きなアキシアル荷重が作用すると、ボールの外輪１１に
対する接触角（第５図（ａ）中α）が大きくなり、軌道
溝ｌ２に生じる接触楕円が軌道溝ｌ２の側面側に移動す
る。そして、接触楕円が変西点ｐにかかり、やがて、ボ
ールの肩乗り上げが始まる。しかし、上記軌道溝１２の
肩部１３側の端郎には、上記の如く、上記軌道溝１２に
変曲点ｐをなして滑らかに連なり、軌道溝ｌ２の曲率半
径ｒに等しい半径曲率半径Ｒの面取り部ｌ４を形威して
いるので、ボールに対するエッジロードが緩和され、ボ
ール表面あるいは軌道溝ｌ２の端部が傷つくのが抑えら
れて、軸受の寿命が長くなるとともに異常音を発生する
ことがなくなる。 第３図は軌道溝Ｉ２の端部形状を第１０図の面取り部４
のある従来形状とした場合と本実施例の形状とした場合
における肩乗り上げ率とボール傷最大深さとの関係を求
めた結果を共に示した図である。横軸は肩乗り上げ率（
％）を示し、縦軸はボール傷最大深さ（μｍ）を示して
いる。ここで、軌道７／４１２，２の形状は同一とし、
変曲点ｐの直径すなわち変曲点径を第ｌＯ図のエッジ４
ａの径と同一にしている。 上記肩乗り上げ率は、次のようにして求められる数値で
ある。すなわち、第５図（ａ）において、アキシアル荷
重がかかっているときの接触楕円Ｓの長半径をａとし、
接触楕円Ｓの中心と肩部１３の端部（本実施例では変萌
点ｐ）との距離をａ。とすると、ａ≧ａ０のときに肩（
而取り部）乗り上げが発生していると言う。このとき、
肩（面取り部）乗り上げ率を 肩（面取り部）乗り上げ率 一（ａ−ａｏ）／２ａｘ　Ｉ　Ｏ　Ｏ（％）　　　・（
１）とする。換言すれば、肩（面取り部）乗り上げ率は
接触楕円Ｓの肩（面取りｆｌｆｔ｛）へのはみ出し率と
言うことができる。肩乗り上げ率は、たとえば作用する
アキンアル荷重が増加するとその値が大きくなる。 第３図より、従米形状の場合は、エッジ（第９図参照）
によるエッジロードのために、ボールが深く傷付き、か
つ、肩乗り上げ率の増加に伴って、傷の深さが肩乗り上
げ率が低いうちから図示の如く急激に増加するが、本実
施例の形状の場合は、上記従来形状の場合に比べて明ら
かにボール傷の深さは小さく抑えられ、同じ肩乗り上げ
率における傷の深さは従来形状の場合に比べて数分の一
以下になることがわかる。したがって、同一深さの傷を
許容するとすれば、本実施例における形状においては従
来形状よりも肩（面取り部）乗り上げ率を大きく設定す
ることができる。肩（而取り郎）乗り上げ率を大きく設
定できると言うことは、式（１）より接触楕円Ｓの長半
径ａは一定であるから、ａｏを小さくできろと言うこと
である。第５図（ａ），第５図（ｂ）上り ａｏ−ｒＸ　Ｓ　ｉｎ７ γ＝β−α の関係があり、ａ０を小さくできると言うことは、（Ｏ
Ｒ−ＯＤ）／２すなわち軌道溝ｌ２の最深部から変＋ｌ
ｔ＋点ｐまでの距離（軌道Ｍｌ　２の深さ）を小さくで
き、ひいては肩部Ｉ３の内径を大きくすることができる
ことを意味する。したがって、従来よりｔ．）軌道溝１
２の仕上げ加工時の取代を小さくできて、コストダウン
がはかることができると共に、加工時間を短縮すること
ができろ。また、加工しやすいことによって軌道ｉＮＩ
２の加工仕上り状態ら良く、不良率を大幅に減少するこ
とができる。 第４図は軌道溝１２の端部形状を第ｌＯ図の而取り部４
のある従来形状とした場合と曲率半径比］？／ｒが１の
形状とした場合における変曲点径（肩乗り上げ率）と圧
痕深さの和（ボールの圧痕深さと弛道溝の圧痕深さの和
）との関係を求めた結果を共に示した図である。第４図
における横軸は変■点径（第５図（ｂ）中ＯＤ参照）と
それに対応する肩乗り上げ率（％）を示し、縦軸は圧痕
深さの和Ｃｔｔｍ）を示している。なお、接触角αは４
０゜で一定とし、旋回陽加速度を１．２Ｇだけ与え、こ
の状態で一定の時間軸受を作動させた。接触角α一定の
もとでは、外輪の場合、変曲点径を大きく設けると、そ
れに応じて肩乗り上げ率は増加する。 第４図より、本実施例のように曲率半径比Ｒ　／　ｒを
ｌとした場合は、同じ変曲点径（肩（面取り部）乗り上
げ率）における圧痕深さの和は、図中Ａで示す従来形状
のものに比べて小さく抑えられることがわかる。逆に言
えば、同じ圧痕深さの和を許容すれば、本実施例（Ｒ／
ｒ＝１）の形状のものは従来形状のものに比べてこの従
来形状のエッジ径に相当する変曲点径を大きく設定する
ことができ、肩（面取り部）乗り上げ率を大きく設定す
ることができる。上記ボール傷の最大深さと圧痕深さの
和は一定の相関があるため、このように第３図からと第
４図からで同じことが言えた。肩（面取り部）乗り上げ
率を大きく設定することができることによる作用，効果
および変ｄｂ点径を大きく設定゛３ｌ′ることかできる
こと、すなわち軌道溝の深さを浅くできることによる作
用，効果はすでに述べた。 第７図は、軌道溝ｌ２の端部形状を第ｌＯ図の而取り部
４のある従来形状とした場合と本実施例の形状とした場
合とにおける旋回横加速度（旋回ｔ＆Ｇ）と軸方向の振
動加速度レベル比（旋回横Ｇ＝Ｏのときの軸方向の振動
加速度レベルを１とした）との関係を求めた結果をとも
に示した図であり、また、第８図は上記場合における旋
回横加速度（旋回横Ｇ）と径方向の振動加速度レベル比
（旋回横Ｇ＝Ｏのときの径方向の振動加速度レベルを１
とした）との関係を求めた結果をともに示した図である
。そして、軸方向あるいは径方向の振動加速度の測定は
、ある大きさの旋回横Ｇを作用させた状態で軸受を一定
の時間作動させた後（作動条件は図中に示すとおり）、
旋回横Ｇを取り除いた状態で測定した。 第７，８図より、本実施例（曲率半径比Ｒ／ｒ＝１）は
、軸方向の振動加速度および径方向の振動加速度がとも
に、従来よりも小さく抑えられ、特に従来形状では急激
に振動加速度レベル比が立ち上がる旋回横Ｇが０．８以
上の領域において、軸方向および径方向の振動加速度レ
ベル比の増加が小さく抑えられる。このことは、本実施
例のボール傷の最大深さが従来形状において発生したボ
ール傷の最大深さよりも小さく抑えられた上述の結果を
よく裏付ける。振動加速度が小さく抑えられるため、本
実施例はレベルの高い騒音を発することがない。 このように、軌道溝１２の肩郎

【３側の端部に、接触楕
円Ｓの範囲内から延びるように設けられ、上記軌道溝ｌ
２に変曲点ｐをなして滑らかに連なり、軌道溝の曲率半
径ｒに等しい曲率半径Ｒを打する面取り郎１４を形成し
ているので、上記滑らかに連なる部分によって、肩（面
取り部）乗り上げ時におけるボールと軌道溝１２との接
触部分のうちの一部に負荷か集中して作用するのが防止
され、つまりボールあるいは軌道ｉ７１１２の端部に対
するエッジロードが緩和され、ボール表面が傷つくのが
抑えられる。したかって、軸受の寿命が長くなり、また
、大きなアキシアル荷重がかかっても異常音を発生する
ことがなくなる。また、一定のボール傷の最大深さある
いは圧痕和を許容した場合において、肩（面取り部）乗
り上げ率を大きく設定することができる。したがって、
従来形状のエッジに相当する変曲点径を大きくすること
ができ、これにより軌道溝ｌ２の最深部から変曲点ｐま
での距離（軌道ｉＭＩ２の深さ）を小さくでき、ひいて
は肩部ｌ３の内径をも小さくすることができる。 したがって、従来よりも軌道溝】２の仕上げ加工時の取
代を小さくできて、コストダウンがはかることができる
と共に、加工時間を短縮することができる。また、加工
しやすいことによって軌道Ｍｌ２の加工仕上り状態も良
く、不良率を大幅に減少することができる。 第６図はこの発明の第２尖施例の上記第１実施例におけ
る第２図に相当する要部の図である。この第２実施例は
基本的には第ｌ実施例と同じであり、曲率半径Ｒが軌道
溝ｌ２の曲率半径ｒのＩＯ倍である面取り郎２４を設け
ていろ、つまり、曲率半径比Ｒ／ｒ＝ＩＱとしている点
のみが弄なるだけであるので、同じ部分には同じ符号を
付して説明は省略する。 上述のように形戊した外輪！ｌを有する軸受に非常に大
きなアキシアル荷重が作用すると、図示しないボールの
外輪Ｉ１に対する接触角が大きくなり、軌道溝１２に生
じる接触楕円が軌道ｉ１？ｌ　１　２の側而側に移動す
る。そして、接触楕円が変曲点ｐにかかり、やがて、ボ
ールの肩乗り上げが始まる。 しかし、上記軌道溝ｌ２の肩部１３側の端部には、アキ
ンアル荷重によって軌道溝に生じる接触楕円の範囲内か
らのびるように設けられ、上記軌道溝１２に変曲点ｐを
なして滑らかに連なり、軌道溝の曲率半径ｒのｌＯ倍も
の大きな曲率半径Ｒを有する上記面取り部２４を形成し
ているので、ボールに対するエノジロードが第１実施例
よりもさらに緩和され、したがって、ボール表面が傷つ
いたり軌道溝ｌ２が傷付くのがより抑えられて、軸受の
寿命が長くなるのである。 第３図に軌道Ｒ・〒１２の肩部Ｉ３側の端部を本第２実
施例の形状にした場合における肩（面取り部）乗り上げ
率とボール傷最大深さとの関係を求めた結果を合わせて
示すように、この第２実施例は従来形状のものよりボー
ル傷の深さが小さく抑えられるのは勿論のこと、第１実
施例よりもさらにボール傷の深さは小さく抑えられ、同
じ肩（面取り部）乗り上げ率における傷の深さは第１実
施例よりもさらに小さく抑えられる。したがって、同一
深さの傷を許容するとすれば、本第２実施例の形状にお
いては第１実施例よりもさらに大きな肩（面取り部）乗
り上げ率を設定できる。このことは、第４図からもわか
る。すなわち、第４図に曲率半径比ｎ　／　ｒがＩＯで
ある形状とした場合における変曲点径（肩乗り上げ率）
と圧痕深さの和（ボールの圧痕深さと軌道溝の圧痕深さ
の和）との関係を求めた結果を合わせて示すように、こ
の第２実施例のようにＲ／ｒ＝ＩＯとした場合は、同じ
変曲点径（肩（面取り部）乗り上げ率）における圧痕深
さの和が、図中Ａで示す従来形状のものに比べるとよる
かに小さく抑えられ、第１実施例（Ｒ／ｒ＝ｌ）に比べ
てもさらに約半分に小さく抑えられる。逆に言えば、同
じ圧痕深さの和を許容するとすれば、本実施例の形状の
ものは従来形状のものに比べて変曲点径を大きく設定す
ることができるのはもちろんのこと、上記第１実施例よ
りさらに変曲点径を大きく設定することができる。換言
すれば、第１実施例よりさらに肩（面取り部）乗り上げ
率を大きく設定することができる。 第４図には、曲率半径比Ｒ　／　ｒが５である他の実施
例（Ｒ／ｒ＝５）および曲率半径比ＩＮ　／　ｒが２０
である池の実施例（Ｒ／ｒ＝２０）と、比較例としての
ｄｂ率半径比Ｒ　／　ｒが０．５のらの（１１／　ｒ＝
　０　．　５　）の結果も合わせて示してあり、この第
４図より、Ｒ／ｒ＝５以上においては、変曲点径（肩乗
り上げ率）と圧痕深さの和との関係の結果は、従来に比
べてはるかに肩（面取り部）乗り上げ率を大きく設定で
きることがわかった本実施例の結果とほぼ同じになるこ
とがわかった。これより、曲率半径比Ｒ　／　ｒを５以
上にすることがエッジロードの緩和１ことってよりｆ丁
効であることがことがわかる。 なお、軸受は、軌道輪の軌道溝が２本のらのに限らない
のはいうまでもない。また、図示しない内輪の軌道溝の
肩部側の端郎にも同じ曲率半径比Ｒ　／　ｒの面取り部
を形成するのは言うまでしない。 く発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明のラジアル玉軸受は
、軌道輪の軌道溝の端郎に、アキシアル荷重によって軌
道討に生じる接触楕円の範囲内から延びるように設（Ｙ
られ、上記軌道輪の軌道溝に変曲点をなして滑らかに連
なり、上記軌道溝の曲率半径ｒに等しいかあるいは上記
曲率半径により大きな曲率半径Ｒを有する部分が形戊し
てあるので、大きなアキシアル荷重がかかって肩（面取
り部）乗り上げか生じた場合におけるボールあるいはｖ
Ｌｉｉ溝の端郎に対するエッジロードを緩和でき、ボー
ルあるいは軌道溝が従来のように深く傷付くのを抑えろ
ことができる。したがって、この発明のラジアル玉軸受
によれば、軸受の寿命を長することかできろ。また、使
用時に、なかでも大きむアキノアル荷重がかかったとき
に、異常音が発生するのを無くすことができる。また、
ある一定深さのポールおよび軌道満の傷を許容したもと
で、肩偕り上げ率を従来よりも大きく設定することがで
き、したがって、従来形状のエッジの径に相当する変曲
点の径をこの従来形状のエッジの径よりも、軌道輪が外
輪の場合は大きく、また、軌道輪が内輪の場合は小さく
することができ、これにより、軌道溝の最深部から変曲
点までの距離、つまり軌道溝の深さを従来に比べて小さ
くすることができ、ひいては外輪の肩部の内径をも大き
くすることができる。したがって、従来よりも軌道溝の
仕上げ加工時の取代を小さくできて、加工時間を短縮す
ることができ、加工コストを低くすることができる。ま
た、加工しやすいことによって軌道溝の加工仕上り状態
も良く、不良率を大幅に減少することができる。 また、上記軌道溝の端部に設けた上記部分の曲率半径Ｒ
を上記軌道溝の曲率半径ｒの５倍以上にすれば、肩（面
取り部）乗り上げが生じた場合におけるボールあるいは
軌道溝の端部に対するエブジロードをほぼ極限近くまで
緩和できる。換言すれば、ボールと軌道面の接触部分に
生じる応力の最大値を非常に小さくできる。したがって
、上記部分の曲率半径Ｒを上記軌道溝の曲率半径ｒの５
倍以上にすれば、ボールあるいは軌道湾が傷付くことが
あってもその傷の深さ等をさらに小さく抑えることがで
き、軸受の寿命を従来に比べて長くすることができる。 また、ある一定深さのボールおよび軌道溝の傷を許容し
たときにおいて、肩（面取り部）乗り上げ率を、従来に
比べてはるかに大きく設定することかでき、かつほぼ最
大に設定することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の第１実施例における外輪の軸方向断
面図、第２図は第１図の要部断面図、第３図は第１実施
例．第２実施例および従来例における肩（面取り部）乗
り上げ率とボール傷最大深さとの関係を表した図、第４
図は第１実施例，第２実施例，２つの他の実施例．比較
例および従来例における変曲点径または肩乗り上げ率と
圧痕深さの和（外輪十ボール）との関係を表した図、第
５図（ａ）（ｂ）は肩（面取り部）乗り上げ率の説明図
、第６図はこの発明の第２実施例の第ｌ実施例における
第２図相当図、第７図は第１実施例，第２実施例および
従来例における旋回横加速度（旋回横Ｇ）と軸方向の振
動加速度レベル比との関係を表した図、第８図は第１実
施例．第２実施例および従来例における旋回横加速度（
旋回横Ｇ）と径方向の振動加速度レベル比との関係を表
した図、第９図は従来の軸受の外輪の軸方向断面図、第
１０図は従来例におけるエッジロードかかかる状態の説
明図、第１１図は軌道溝の最深部と側面郎の取代の説明
図である。 １ｌ・・・外輪、　　　　　ｌ２・・・軌道溝、１４．
２４・・・面取り部、ｐ・・・変曲点、ｒ・・・軌道溝
の曲率半径、 Ｒ・・・面取り部の曲率半径、 Ｓ・・・接触楕円。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軌道溝を有する軌道輪と、上記軌道輪の軌道溝の
   間に回動自在に配置されたボールを備えるラジアル玉軸
   受において、 アキシアル荷重によって上記軌道輪に生じる接触楕円の
   範囲内から延びるように設けられ、上記軌道輪の軌道溝
   に変曲点をなして滑らかに連なり、上記軌道溝の曲率半
   径ｒに等しいかあるいは上記曲率半径により大きな曲率
   半径Ｒを有する部分を、上記軌道輪の軌道溝の端部に形
   成したことを特徴とするラジアル玉軸受。
2. （２）上記軌道溝の端部に設けた上記部分の曲率半径Ｒ
   は上記軌道溝の曲率半径ｒの５倍以上である請求項１に
   記載のラジアル玉軸受。