JP5340866B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、ボールの接触楕円の肩乗り上げを防止してエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。

また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材（外輪）の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

近年、こうした車輪用軸受装置において、耐久性の向上や低コスト化は無論のこと、騒音（ＮＯＩＳＥ）、振動（ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ）、不快音（ＨＡＲＳＨＮＥＳＳ）、所謂ＮＶＨの向上に対する要望が強い。ところで車輪用軸受装置に使用される従来の車輪用軸受５０は、例えば、図５に示すように、内周に複列の断面円弧状の外側転走面５１ａが形成された外方部材５１と、外周に複列の外側転走面５１ａに対向する断面円弧状の内側転走面５２ａが形成された一対の内輪５２、５２と、これら両転走面間に収容された複列のボール５３とを備え、各列の軸受部分は接触角αを有する複列アンギュラ玉軸受で構成されている。そして、外方部材５１と内輪５２との間に形成される環状空間を密封するためにシール５４が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

各転走面５１ａ、５２ａの断面における肩の高い方の縁部５５、５６には、それぞれ転走面５１ａ、５２ａを構成する円弧状の曲線ａ、ｂから滑らかに続き、かつ曲線ａ、ｂよりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状を有する補助転走面５５ａ、５６ａが設けられている。また、これら補助転走面５５ａ、５６ａの縁部に続く円弧状断面形状の面取り部５５ｂ、５６ｂが形成されている。

こうした構成の車輪用軸受装置によると、補助転走面５５ａ、５６ａが設けられているため、軸受に大きなモーメント荷重が負荷されて接触角αが増大した時、ボール５３の接触楕円が各転走面５１ａ、５２ａから補助転走面５５ａ、５６ａからはみ出すことになる。しかし、これら補助転走面５５ａ、５６ａが転走面５１ａ、５２ａの断面を構成する曲線ａ、ｂから滑らかに続き、かつ直線からなる断面形状を有しているため、接触楕円が補助転走面５５ａ、５６ａにはみ出してもエッジロード（過大応力）が発生することがない。

また、補助転走面５５ａ、５６ａが直線からなるため、外方部材５１の内径を小さく、あるいは内輪５２の外径を大きく設定しても、円弧状の曲線ａ、ｂの転走面５１ａ、５２ａをそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度ができる。そのため、補助転走面５５ａ、５６ａを研削加工する時に砥石側面で加工する状態とはならなく、研削加工の加工時間の増加が避けられる。

さらに、各転走面５１ａ、５２ａには補助転走面５５ａ、５６ａの縁部に続く断面円弧状の面取り部５５ｂ、５６ｂが形成されているので、接触楕円のエッジロードがより一層緩和される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−５２７８４号公報

この種の車輪用軸受装置では、車両の運転中に縁石乗り上げ等で過大荷重が車輪から入力されると、ボール５３の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部に圧痕が付いて異音が発生する場合がある。こうした圧痕の問題を解決するには、肩高さを高くする必要があるが、肩高さを高くした場合、重量アップや加工性の低下等の問題が生じ、コストアップの要因となって好ましくない。また、内輪５２については、肩高さを高くするとシール５４の断面高さがその分減少して充分な密封性を確保することができなくなる。ここで、肩乗り上げとは、例えば、軸受に大きなモーメント荷重が負荷された時に、ボール５３と外側転走面５１ａとの接触部に発生する接触楕円が内径と外側転走面５１ａの角部からはみ出し、エッジロードが発生する現象を言う。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボールの接触楕円のエッジロード発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、前記複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合が、他方の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定され、前記複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合が、他方の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されると共に、前記複列のボール列のボールの初期接触角が同一で、前記複列の内側転走面の前記複列のボール径に対する肩高さの割合が前記複列の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されている。

このように、複列アンギュラ玉軸受で構成された第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置において、複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面のボール径に対する肩高さの割合が、他方の内側転走面のボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定され、複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面のボール径に対する肩高さの割合が、他方の外側転走面のボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されると共に、複列のボール列のボールの初期接触角が同一で、複列の内側転走面のボール径に対する肩高さの割合が複列の外側転走面のボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されているので、耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記複列のボール列のうち、アウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大きく設定されていれば、ピッチ円直径の拡径化によりアウター側の肉厚が厚くなり、強度アップを図ることができると共に、複列のボール列の作用点距離が拡大し、全体の軸受剛性と寿命を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記複列の内側転走面のうち、アウター側の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合がインナー側の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されると共に、前記複列の外側転走面のうち、アウター側の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合がインナー側の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されていれば、アウター側の強度・剛性が高くなると共に、耐圧痕性が向上し、肩乗り上げが防止されて音響特性と寿命の向上を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記アウター側のボール列のボール個数が前記インナー側のボール列のボール個数よりも多く設定されていれば、インナー側のボール列に対して、アウター側のボール列の基本定格荷重が増大して剛性および軸受疲労寿命を向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記肩高さが前記複列のボール列のボール径に対して０．３５〜０．５０の範囲に設定されていれば、耐圧痕性が向上すると共に、肩乗り上げを確実に防止することができる。

また、請求項６に記載の発明は、前記一方の内側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して０．４５〜０．５０の範囲に設定されると共に、他方の内側転走面の肩高さが当該ボール径に対して０．４０〜０．４５の範囲に設定されている。

また、請求項７に記載の発明は、前記一方の外側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して０．４０〜０．４５の範囲に設定されると共に、他方の外側転走面の肩高さが当該ボール径に対して０．３５〜０．４０の範囲に設定されている。

また、請求項８に記載の発明のように、前記内側転走面の肩部の角部が、曲率半径がＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められると共に、前記内側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該内側転走面から滑らかに連続して形成されていても良い。また、請求項９に記載の発明のように、前記複列の外側転走面の肩部の角部が、曲率半径がＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められると共に、前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該外側転走面から滑らかに連続して形成されていても良い。これにより、一層耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、前記複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合が、他方の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定され、前記複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合が、他方の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されると共に、前記複列のボール列のボールの初期接触角が同一で、前記複列の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合が前記複列の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されているので、耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１のアウター側のボール列を示す要部拡大図である。 図１のインナー側のボール列を示す要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 従来の車輪用軸受を示す要部拡大図である。

外周にナックルに取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のボール径が同一に設定され、前記複列の両転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の転走面の肩高さが、他方の転走面の肩高さよりも大きく設定されると共に、前記転走面の肩部の角部が、曲率半径がＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められ、当該転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に滑らかに連続して形成されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のアウター側のボール列を示す要部拡大図、図３は、図１のインナー側のボール列を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入固定された内輪２とからなる内方部材３と、この内方部材３に複列のボール４、４を介して外挿された外方部材５とを主たる構成としている。

ハブ輪１は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を有し、外周に一方（アウター側）の円弧状の内側転走面１ａと、この内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１ｃが形成されている。一方、内輪２は、外周に他方（インナー側）の円弧状の内側転走面２ａが形成され、ハブ輪１の小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。また、車輪取付フランジ６には車輪およびブレーキロータ（図示せず）を締結するハブボルト６ａが周方向等配に植設されている。

ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面１ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ６に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有すると共に、内輪２の嵌合部となる小径段部１ｂの耐フレッティング性が向上し、ハブ輪１の耐久性が向上する。また、内輪２およびボール４はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材５は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５ｃを一体に有し、内周に内方部材３の内側転走面１ａ、２ａに対向する複列の円弧状の外側転走面５ａ、５ｂが一体に形成されている。外方部材５はハブ輪１と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面５ａ、５ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、この外方部材５と内方部材３の両転走面間に複列のボール４、４が保持器７を介して転動自在に収容されている。また、外方部材５と内方部材３との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

アウター側のシール８は、外方部材５のアウター側の端部内周に圧入された芯金１０と、この芯金１０に加硫接着等により一体に接合され、ニトリルゴム等の弾性部材からなるシール部材１１とからなる一体型のシールで構成されている。シール部材１１は、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ１１ａ、１１ｂと軸受内方側に傾斜して延びるラジアルリップ１１ｃとを備えている。一対のサイドリップ１１ａ、１１ｂは、断面が円弧状に形成された車輪取付フランジ６の基部６ｂに所定の軸方向シメシロを介して摺接され、ラジアルリップ１１ｃは基部６ｂの外径に所定の径方向シメシロを介して摺接されている。

また、インナー側のシール９は、断面略Ｌ字状に形成された環状のシール板１２とスリンガ１３とからなる、所謂パックシールを構成している。シール板１２は、外方部材５のインナー側の端部内周に圧入される芯金１４と、この芯金１４に一体に加硫接着されたシール部材１５とからなる。このシール部材１５は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１５ａと、二股状に形成されたグリースリップ１５ｂと中間リップ１５ｃとを備えている。

一方、スリンガ１３は、内輪２の外径に圧入される円筒部１３ａと、この円筒部１３ａから径方向外方に延びる立板部１３ｂとからなる。そして、シール部材１５のサイドリップ１５ａが立板部１３ｂに摺接されると共に、グリースリップ１５ｂと中間リップ１５ｃが円筒部１３ａにそれぞれ摺接されている。

本実施形態では、アウター側のボール４列のピッチ円直径ＰＣＤｏとインナー側のボール４列のピッチ円直径ＰＣＤｉが同一径（ＰＣＤｏ＝ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール４列のボール径ｄｏとインナー側のボール４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール４列のボール個数Ｚｉと同一（Ｚｏ＝Ｚｉ）に設定されている。

ここで、本実施形態では、ハブ輪１の内側転走面１ａと内輪２の内側転走面２ａの肩高さＨｏ１、Ｈｉ１が異なって設定されている。すなわち、アウター側の内側転走面１ａの肩高さＨｏ１がボール４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝０．４５〜０．５０の範囲に設定されると共に、インナー側の内側転走面２ａの肩高さＨｉ１がボール４列のボール径ｄｉに対して、Ｈｉ１／ｄｉ＝０．４０〜０．４５の範囲に設定されている（Ｈｏ１≧Ｈｉ１）。

これにより、アウター側のボール４列とインナー側のボール４列の基本定格荷重は同一であるが、ハブ輪１の肉厚が実質的に厚くなって強度アップを図ることができると共に、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール４列に比べアウター側のボール４列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール４の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

また、外方部材５の複列の外側転走面５ａ、５ｂのうち、アウター側の外側転走面５ａの肩高さＨｏ２とインナー側の外側転走面５ｂの肩高さＨｉ２が異なって設定されている。すなわち、アウター側の外側転走面５ａの肩高さＨｏ２がボール４列のボール径ｄｏに対して、Ｈｏ２／ｄｏ＝０．４０〜０．４５の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面５ｂの肩高さＨｉ２がボール４列のボール径ｄｉに対して、Ｈｉ２／ｄｉ＝０．３５〜０．４０の範囲に設定されている（Ｈｏ２≧Ｈｉ２）。

これにより、外方部材５の肉厚を効果的に薄く設定でき、軽量化と低コスト化を図ることができると共に、内方部材３側と同様、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール４列に比べアウター側のボール４列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール４の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、図２に拡大して示すように、ハブ輪１における内側転走面１ａの肩部の角部Ａが、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められている。この角部Ａは、内側転走面１ａを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、内側転走面１ａから滑らかに連続して形成されている。

また、外方部材５におけるアウター側の外側転走面５ａの肩部の角部Ｂが、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められている。この角部Ｂは、複列の外側転走面５ａ、５ｂを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、外側転走面５ａから滑らかに連続して形成されている。

また、図３に拡大して示すように、内輪２における内側転走面２ａの肩部の角部Ｃが、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められ、総型の研削砥石によって内側転走面１ａと同時に滑らかに連続して形成されると共に、インナー側の外側転走面５ｂの肩部の角部Ｄが、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められ、総型の研削砥石によって複列の外側転走面５ａ、５ｂと同時に滑らかに連続して形成されている。

このように、これら角部Ａ〜Ｄが総型の研削砥石によって円弧状に丸められ、滑らかに各転走面と連続して形成され、その曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０に設定されているので、一層耐圧痕性が向上すると共に、ボール４の接触楕円の肩乗り上げを防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。なお、これら角部Ａ〜Ｄの曲率半径ｒが、Ｒ２．０を超えると実質的な肩高さが減少して肩乗り上げが懸念され、また、曲率半径ｒが０．１５以下では、砥石の成形が難しくなるだけでなく前述したような効果が期待できず好ましくない。

図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は第１の実施形態と基本的には複列のボール列のピッチ円直径が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１６と、このハブ輪１６に圧入固定された内輪２とからなる内方部材１７と、この内方部材１７に複列のボール４、４を介して外挿された外方部材１８とを主たる構成としている。

ハブ輪１６は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６と、外周にアウター側の円弧状の内側転走面１６ａと、この内側転走面１６ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション１ｃが形成されている。このハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面１６ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材１８は、外周に車体取付フランジ５ｃを一体に有し、内周に内方部材１７の内側転走面１６ａ、２ａに対向する複列の円弧状の外側転走面１８ａ、５ｂが一体に形成されている。外方部材１８はハブ輪１６と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面１８ａ、５ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、この外方部材１８と内方部材１７の両転走面間に複列のボール４、４が保持器７を介して転動自在に収容されている。また、外方部材１８と内方部材１７との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

本実施形態では、アウター側のボール４列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール４列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側のボール４列のボール径ｄｏとインナー側のボール４列のボール径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）に設定され、アウター側のボール４列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール４列のボール個数Ｚｉよりも多く（Ｚｏ≧Ｚｉ）に設定されている。これにより、インナー側のボール４列に対して、アウター側のボール４列の基本定格荷重が増大して剛性および軸受疲労寿命を向上させることができる。また、ピッチ円直径ＰＣＤｏの拡径化によりハブ輪１６の肉厚が厚くなり、強度アップを図ることができると共に、複列のボール４列の作用点距離が拡大し、全体の軸受剛性と寿命をさらに向上させることができる。

ここで、アウター側の内側転走面１６ａの肩高さＨｏ１がボール４の外径ｄｏに対して、Ｈｏ１／ｄｏ＝０．４５〜０．５０の範囲に設定されると共に、インナー側の内側転走面２ａの肩高さＨｉ１がボール４の外径ｄｉに対して、Ｈｉ１／ｄｉ＝０．４０〜０．４５の範囲に設定されている（Ｈｏ１≧Ｈｉ１）。

これにより、ハブ輪１６の肉厚がさらに厚くなって強度アップを図ることができると共に、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール４列に比べアウター側のボール４列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール４の接触楕円の肩乗り上げが防止され、エッジロードの発生を防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。

また、外方部材１８の複列の外側転走面１８ａ、５ｂのうち、アウター側の外側転走面１８ａの肩高さＨｏ２がボール４の外径ｄｏに対して、Ｈｏ２／ｄｏ＝０．４０〜０．４５の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面５ｂの肩高さＨｉ２がボール４の外径ｄｉに対して、Ｈｉ２／ｄｉ＝０．３５〜０．４０の範囲に設定されている（Ｈｏ２≧Ｈｉ２）。

これにより、外方部材１８の肉厚を効果的に薄く設定でき、軽量化と低コスト化を図ることができると共に、内方部材１７側と同様、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール４列に比べアウター側のボール４列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール４の接触楕円の肩乗り上げが防止され、エッジロードの発生を防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、各内側転走面１６ａ、２ａ、１８ａ、５ｂの肩部の角部Ａ〜Ｄが、曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められ、各内側転走面１６ａ、２ａ、１８ａ、５ｂを形成する総型の研削砥石によって同時に滑らかに連続して形成されている。

このように、これら角部Ａ〜Ｄが総型の研削砥石によって円弧状に丸められ、滑らかに各転走面と連続して形成され、その曲率半径ｒがＲ０．１５〜２．０に設定されているので、一層耐圧痕性が向上すると共に、ボール４の接触楕円の肩乗り上げを防止し、エッジロードの発生を防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る車輪用軸受は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第１乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１、１６ ハブ輪
１ａ、２ａ、１６ａ 内側転走面
１ｂ 小径段部
１ｃ セレーション
２ 内輪
３、１７ 内方部材
４ ボール
５、１８ 外方部材
５ａ、１８ａ アウター側の外側転走面
５ｂ インナー側の外側転走面
５ｃ 車体取付フランジ
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
６ｂ 基部
７ 保持器
８、２１ アウター側のシール
９ インナー側のシール
１０、１４ 芯金
１１、１５ シール部材
１１ａ、１１ｂ、１５ａ サイドリップ
１１ｃ ラジアルリップ
１２ シール板
１３ スリンガ
１３ａ 円筒部
１３ｂ 立板部
５０ 車輪用軸受装置
５１ 外方部材
５１ａ 外側転走面
５２ 内輪
５２ａ 内側転走面
５３ ボール
５４ シール
５５、５６ 肩部の縁部
５５ａ、５６ａ 補助転走面
５５ｂ、５６ｂ 面取り部
ａ、ｂ 曲線部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 肩部の角部
ｄｉ インナー側のボール列のボール径
ｄｏ アウター側のボール列のボール径
Ｈｉ１、Ｈｉ２、Ｈｏ１、Ｈｏ２ 肩高さ
ＰＣＤｉ インナー側のボール列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ アウター側のボール列のピッチ円直径
Ｚｉ インナー側のボール列のボール個数
Ｚｏ アウター側のボール列のボール個数
α 接触角

Claims (9)

1. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、
   前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
   前記複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、前記複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面の前記複列のボール列のボール径に対する肩高さの割合が、他方の内側転走面の前記複列のボール列のボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定され、前記複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合が、他方の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されると共に、前記複列のボール列のボールの初期接触角が同一で、前記複列の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合が前記複列の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記複列のボール列のうち、アウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大きく設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記複列の内側転走面のうち、アウター側の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合がインナー側の内側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されると共に、前記複列の外側転走面のうち、アウター側の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合がインナー側の外側転走面の前記ボール径に対する肩高さの割合よりも大きく設定されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記アウター側のボール列のボール個数が前記インナー側のボール列のボール個数よりも多く設定されている請求項２または３に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記肩高さが前記複列のボール列のボール径に対して０．３５〜０．５０の範囲に設定されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記一方の内側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して０．４５〜０．５０の範囲に設定されると共に、他方の内側転走面の肩高さが当該ボール径に対して０．４０〜０．４５の範囲に設定されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 前記一方の外側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して０．４０〜０．４５の範囲に設定されると共に、他方の外側転走面の肩高さが当該ボール径に対して０．３５〜０．４０の範囲に設定されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。
8. 前記内側転走面の肩部の角部が、曲率半径がＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められると共に、前記内側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該内側転走面から滑らかに連続して形成されている請求項１乃至７いずれかに記載の車輪用軸受装置。
9. 前記複列の外側転走面の肩部の角部が、曲率半径がＲ０．１５〜２．０からなる円弧状に丸められると共に、前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該外側転走面から滑らかに連続して形成されている請求項１乃至８いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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