CN100469598C - 轮轴轴承装置 - Google Patents

Abstract

用于等速节的外接头部件与轮毂的内缘相适合，且为了与轮毂和外接头部件连接在一起，位于内部的外接头部件的杆部沿着径向向外的方向产生塑性变形。在塑性变形前外接头部件的塑性变形部分中的内径ΦdA和在塑性变形后其内径ΦdB的比值(Δ＝ΦdB/ΦdA)被设定在从1.05至1.15的范围(1.05≤Δ≤1.15)内。这样，沿着径向向外的方向进行型锻加工时可同时获得高的可加工性和连接强度。

Description

轮轴轴承装置

技术领域

本发明是关于一种用于支撑车轮，例如用于汽车上的轮轴轴承装置。

背景技术

轮轴轴承装置通常分为用于主动轮应用和用于从动轮应用两类。例如，用于主动轮的轮轴轴承装置包括轮毂和双排轴承。一些装置还附有等速节并组成为一个整体。

用于主动轮的轴承装置中的一种具有的构造是，轴承的双排内圈中的一个位于轮毂的外缘上，另一个位于等速节的外接头部件的外缘上。在这种轴承装置中，轮毂和等速节必须相互连接以获得双排内圈的相对定位和保持应用在轴承内部的一定的预负荷。根据一些目前提出的方法，利用型锻连接二者的方法，例如在日本公开专利第2001-18605号中所示，依据其对轴承的轴向间距的有效利用和对连接部分刚度的提高，该方法被认为是有利的。通过这种方法，外接头部件的杆部在其直径沿着径向向外扩大的方向上发生塑性变形，所以它紧紧地与位于轮毂的内缘里的不规则部分接合在一起。

最近，在轮轴轴承装置领域中，不仅强烈要求有更轻型紧凑的装置，而且对质量与可靠性的提高，以及成本的降低也有迫切的需求。

发明内容

本发明就是针对这种需求的解决方法，并且本发明的第一个目的是提供一种在低成本的型锻加工过程中得到的允许高的可加工性和高的连接强度的轮轴轴承装置。

本发明的第二个目的是提供一种可通过在连接部分上施加一个大的瞬间负荷来防止松动的和利用一种简单的构造来增加抗拔出的阻力(拔拉阻力)的轮轴轴承装置。

根据本发明，轮轴轴承装置包括：由位于它的内缘上的双排外圈组成的外部部件；包括带有用于连接车轮的法兰的轮毂和与轮毂的内缘或外缘相适合的配合部件的内部部件，该内部部件由位于它的外缘上的双排内圈组成；和插入外圈与内圈之间的双排滚动体。在轮毂和配合部件中位于外部的部件有硬化的不规则部分，而在轮毂和配合部件中位于内部的另一个部件通过塑性变形沿着径向向外扩大以和不规则部分相接合，所以轮毂和配合部件就相互连接在一起了。

在轮轴轴承装置中，位于内部的部件的塑性变形部分在塑性变形前的内径ΦdA和塑性变形后其内径ΦdB的比值Δ(Δ＝ΦdB/ΦdA)等于1.05或是大一些。

当比值Δ小于1.05时，塑性变形部分的塑性变形量就减少，并且塑性变形部分不能与位于外部的部件很好地接合。

因此，轮毂和配合部件之间的连接强度就不够，这使得在汽车中应用轮轴轴承装置变得困难。

比值Δ的上限值由位于内部的部件的材料来确定。

更详细地，该值可根据材料的含碳量的值来确定，含碳量越小，比值Δ的上限值就越大。

例如，当位于内部的部件是由S53C构成的，则比值Δ的上限值最好是等于或者小于1.15(Δ≤1.15)。当部件是由含碳量较低的S40C构成的，则比值Δ最好是等于或者小于1.20(Δ≤1.20)。

注意S53C和S40C都是由JIS G4051所定义的用于机械结构的含碳钢，位于“S”之后的数字各代表含碳量的平均值。例如，就组成元素而言，S53C中含有0.50％至0.53％的碳，0.15％至0.35％的硅，0.60％至0.90％的锰，0.03％或更少的磷，和0.35％或更少的硫。S40C中的组成元素除了含碳量是从0.37％至0.43％之外，其它元素的含量都与S53C中的相同。

通过热处理硬化的不规则部分位于配合部件处，并且位于内部的产生塑性变形的部件的塑性变形部分与不规则部分紧紧地接合在一起。这样，轮毂和配合部件之间的连接强度就被提高了，并且轮轴轴承装置的耐用性也被提高了。在这种情况下，当塑性变形部分没有经过热处理时，塑性变形部件可以容易地产生塑性变形并且一定与不规则部分接合在一起。

根据本发明，轮轴轴承装置包括：由位于它的内缘上的双排外圈组成的外部部件；包括带有用于连接车轮的法兰的轮毂和与轮毂的内缘或外缘相适合的配合部件的内部部件，和插入外圈与内圈之间的双排滚动体，该内部部件由位于它的外缘上的双排内圈组成。在轮毂和配合部件之外，位于外部的部件有硬化的不规则部分，而在轮毂和配合部件之外，位于内部的另一个部件通过塑性变形沿着径向向外扩大以和不规则部分相接合，所以轮毂和配合部件就相互连接在一起了。不规则部分被部分地移除以形成环形凹处，且位于内部的部件中的一部分伸入到环形凹处内。

这样，环形凹处在不规则部分内形成，且位于内部的部件的直径沿径向向外扩大并伸入到环形凹处内，所以该部分处的塑性变形部分不受不规则部分的限制且其直径能向外更多地扩大。因此，利用一种简单的构造就可以增加轮毂和配合部件之间的拔拉阻力。

环形凹处至少在除了用于直径扩大的范围的中部以外的不规则部分的一端处形成。这样，在端部用相对小的直径扩张力，而不是在中部用较大的直径扩张力就可以提高拔拉阻力，所以在连接部分处传递的扭矩量的减少就可以降到最小程度了。

而且，根据本发明，轮轴轴承装置包括：由位于它的内缘上的双排外圈组成的外部部件；包括带有用于连接车轮的法兰的轮毂和与轮毂的内缘或外缘相适合的配合部件的内部部件，和插入外圈与内圈之间的双排滚动体该内部部件由位于它的外缘上的双排内圈组成。在轮毂和配合部件之外，位于外部的部件有硬化的不规则部分，而在轮毂和配合部件之外，位于内部的另一个部件通过塑性变形沿着径向向外扩大以和不规则部分相接合，所以轮毂和配合部件就相互连接在一起了。不规则部分的一个端面被部分地移除以形成一个规定的环形凹处，且位于内部的部件中的一部分伸入到环形凹处内。

这样，环形凹处在不规则部分的端面处形成，并且位于内部的部件的直径沿径向向外扩大并伸入到环形凹处内。扩大部分的剪切力增加了轮毂和外接头部件之间的拔拉阻力。

当不规则部分包含实质上由相互交叉的许多环形槽和许多轴向槽形成的交叉槽纹时，可以有效地增加连接部分处传递的扭矩量和拔拉阻力。

环形凹处的宽度最好以环形槽的脊距的0.5至3.0倍范围内形成，以从所述范围的一末端处来扩大直径。这样，具有不规则部分的部件处，例如轮毂，其剪切强度就能得到很好地保证，并且在增加拔拉阻力时，可以防止连接部分处传递的扭矩量的减少。

另外，环形凹处的轴向尺寸在是环形槽的脊距的0.5至3.0倍的范围内。这样，环形凹处易于通过加工形成，并且置于环形凹处内的延伸部分的剪切面面积就能得到很好地保证。因此，可以增加拔拉阻力和防止连接部分处传递的扭矩量的减少。

另外，环形凹处的底径在环形槽或轴向槽的底径的1.01至1.20倍的范围内。这样，具有不规则部分的部件，例如轮毂，就有足够的强度，并且可以增加拔拉阻力。

另外，在塑性变形部分的直径扩大后，环形凹处里的塑性变形部分的外径可在的环形槽或轴向槽的底径1.01至1.15倍的范围内。这样，连接部分处传递的扭矩量和包括拔拉阻力的强度值，直径扩大部分的材料的可延展性，可加工性，夹具的有效寿命能被可考虑用来确定最佳的直径扩大量。

更明确地，在上面所描述的轮轴轴承装置中，例如，配合部件是等速节的外接头部件。在这种情况下，轮毂和外接头部件中的一个是位于内部的部件，并且沿着径向向外的方向产生塑性变形。另一个部件是位于外部的。不论发生哪一种情况，双排内圈都位于轮毂和外接头部件各自的外缘处(如图1所示)。

二者择一地，配合部件可是与轮毂相适合的内环。

在这种情况下，双排内圈可位于轮毂和内环各自的外缘处(如图5所示)或位于与轮毂的外缘相适合的两个内环各自的外缘处(如图6所示)。

位于所述双排滚动体内侧的滚动体的轴承的承载能力被设置为比位于所述双排滚动体外侧的滚动体的轴承高。这样，两个轴承的有效寿命可被平衡，所以装置的耐用性实质上是被提高了。

附图说明

图1是本发明轮轴轴承装置一个较佳实施方式的横断面视图。

图2是用于例证沿着径向向外的方向型锻轮轴轴承装置的加工过程的横断面视图。

图3是表示在沿着径向向外的方向型锻前的轮轴轴承装置状态的横断面视图。

图4是表示在沿着径向向外的方向型锻后的轮轴轴承装置状态的横断面视图。

图5是本发明轮轴轴承装置另一个较佳实施方式的横断面视图。

图6是本发明轮轴轴承装置又一个较佳实施方式的横断面视图。图7是本发明轮轴轴承装置再一个较佳实施方式的横断面视图。图8是本发明的产品和比较样品之间的比较试验结果图。

图9是本发明轮轴轴承装置另一个较佳实施方式的横断面视图。

图10a是本发明用于轮毂的不规则部分的形状的横断面视图。

图10b是本发明用于轮毂的不规则部分的形状的横断面视图。

图11a是本发明轮轴轴承装置另一个较佳实施方式的基本部分的横断面视图。

图11b是图11a的侧视图。

图12是用于例证本发明轮轴轴承装置中塑性连接部分的视图。

图13a是另一个较佳实施方式中环形凹处的基本部分的放大图。图13b是又一个较佳实施方式中环形凹处的基本部分的放大图。图14a是本发明轮轴轴承装置另一个较佳实施方式的基本部分的横断面视图。

图14b是图14a的侧视图。

图15a是本发明轮轴轴承装置另一个较佳实施方式的横断面视图。

图15b是图15a的侧视图。

图16是本发明另一个较佳实施方式中轮轴轴承装置的基本部分的横断面视图。

具体实施方式

现在，将通过参考图1至图16对发明的较佳实施方式进行描述。

图1所示是本发明用于主动轮的轮轴轴承装置。该轮轴轴承装置包括轮毂10，轴承20和等速节40，并且这些部件形成为一个整体。注意当安装在车辆上时，位于车辆外侧的轴承装置的一侧称为“外侧”(每一幅图的左边部分)，而靠近车辆中心的轴承装置的一侧称为“内侧”(每一幅图的右边部分)。

位于轴心处有轴孔的轮毂10的内部是空心的。用于连接车轮(未图示)的车轮连接法兰14位于轮毂10的末端的外侧，并且用于固定轮盘的轮毂螺栓15沿着法兰14的圆周方向被等间隔地插入。外侧上的内圈27放置在相对于法兰14更在内侧上的轮毂10的外缘面上。

等速节40通过内接头部件和扭矩传递滚珠(二者均未图示)将扭矩从驱动轴传递到外接头部件41处。外接头部件41在它的内缘里有许多轨道槽41a。这些轨道槽41a和许多在内接头部件的外缘里的轨道槽一起形成了许多滚道。扭矩传递滚珠安装在各自的滚道内。扭矩传递滚珠由未图示的隔离圈固定在同一平面内。

外接头部件41是与轮毂10的内缘相适合的配合部件。外接头部件41包括相互结合在一起的杆部45和口部46，并且其杆部45与轮毂10的内缘相适合。口部46的肩部47与轮毂10的内侧端面相邻接，所以轮毂10和外接头部件41沿轴向定位，并且内圈27和28之间的距离是确定的。内侧内圈28位于靠近肩部47的口部46的外缘面处。当配有与杯状口部46的底部相连接的轴孔48时，杆部45的内部被制成空心的。

外接头部件41通过铸造成形，然后进行部分热处理。如图1中的阴影所示，由热处理硬化的部分包括从通过内侧内圈28的肩部47到带有密封26的密封唇的滑动式接触面(密封带)的区域，和在口部46的内缘里的轨道槽41a的区域，其中扭矩传递滚珠在口部46里滚动。这些区域都被硬化直到它们的硬度达到58HRc或者更高。最好用感应淬火作为热处理方法。根据这种方法，可进行局部加热，可根据需要选择硬化层的厚度，除了硬化层以外的部分受热影响很小，并且还可维护基底材料的性能。

另一部分，尤其是在后面将要描述的型锻中沿着径向向外发生塑性变形的杆部45的部分(塑性变形部分34)在铸造后没被热处理。在没被热处理的部分中，考虑到型锻加工过程中的可加工性，塑性变形部分34的硬度最好尽可能的低。但是，如果硬度过低，那么抗疲劳性就降低了。因此，塑性变形部分34的硬度最好是在从13HRc到28HRc的范围内，更好的是在从18HRc到25HRc的范围内。

轴承20包括外部部件21和双排滚动体22。外部部件21包括用于连接车体(未图示)的法兰23和位于滚动体22滚动的内缘面上的双排外圈24。双排滚动体22插入在轮毂10的内圈27，外接头部件41的内圈28和外部部件21的双排外圈24之间。本图例中所示为将滚珠作为滚动体22的径向止推滚珠轴承，但是在一些重型汽车轮轴轴承装置中，应用将圆锥滚柱作为滚动体的圆锥滚柱轴承。为了防止填充在轴承内的润滑脂泄漏或者为了防止水和杂质进入到轴承内，密封25和26添加在外部部件21的两端的开口处。

位于轮毂10的内缘处的配合面16的部分是不规则部分31，该内缘对着外接头部件41的塑性变形部分34。除了为不规则部分31，配合面16的部分为了与杆部45的圆柱形外缘面处于牢固的接触状态被制成圆柱形。不规则部分31的形状是任意的，例如，可是不同的形状，如螺纹形，包括齿条的锯齿形和十字形网状图案的滚花形，其中滚花形是由许多行相互交叉的槽形成。因此形成的不规则部分31是经过热处理和硬化的，其硬度在从45HRc到64HRc的范围内。

如图1中阴影所示，由热处理硬化的硬化层不仅存在于轮毂10的内缘里的不规则部分31所在的区域里，还存在于轮毂10的外缘所在的区域里，该区域从经过内圈27的密封25的密封带到内侧端的端面处。基于上面所述的相同的原因，这些区域最好用感应淬火进行热处理。注意如图所示的这些硬化层是不连续的，所以可防止轮毂10产生淬火裂纹。

作为位于内部的部件的轮毂10和作为配合部件的外接头部件41沿径向向外的方向通过型锻被完整地塑性连接在一起。更详细地，当外接头部件41的杆部45与轮毂10的内缘相适合时，杆部45的塑性变形部分34从内径侧到外径侧产生塑性变形。塑性变形部分34的外缘与不规则部分31紧紧地接合在一起，所以轮毂10和外接头部件41塑性连接在一起。这样，内圈27和28之间的距离是确定的，并且轴承20内被施以规定的预负荷。当轮毂10和外接头部件41被塑性连接在一起时，它们形成了内部部分29，在其外缘上该内部部分29具有双排内圈27和28。

至于型锻，当位于直径扩大侧上的塑性变形部分34比不规则部分31的硬度小和韧性大时，不规则部分31如上面所述的具有高的硬度且不易断裂。因此，它可以为型锻形成一个较大的边缘，而不会增加杆部45里产生型锻裂纹的危险。因此，不规则部分31和塑性变形部分34深深地接合在一起，所以可以保证轮毂10与外接头部件41之间具有高的连接强度。

例如，如图2所示，通过将型锻夹具(冲头)60插入到外接头部件41的杆部45的内缘处的轴孔48内进行型锻。从末端侧(插入到杆部45的一侧)起，型锻夹具60包括，一个小直径圆柱形部分61，一个锥形部分62和一个大直径圆柱形部分63。小直径圆柱形部分61的外径在型锻前比塑性变形部分34的内径ΦdA小。大直径圆柱形部分63的外径比内径ΦdA大。

至于型锻，如图2所示，当外接头部件41被插入到轮毂10的内缘里时，轮轴轴承装置被安置在垫64上。当时，车轮连接法兰14的外侧端面对垫64的端面施加压力。轮毂螺栓15被置于垫64里的螺栓孔65内。

在这种情形下，型锻夹具60被从内侧压入外接头部件41的轴孔48内。这样，杆部45的塑性变形部分34在由型锻夹具60的锥形面62和随后它的大直径圆柱形部分63产生的压力下扩大，并且沿径向向外的方向发生塑性变形，所以外缘面与轮毂10的内缘处的不规则部分31紧紧地接合在一起。

当时，当型锻夹具60被插入时，外接头部件41受到对外侧作用的压力。同时，对垫64施加压力的轮毂10抵抗该压力，所以位于轮毂10和外接头部件41之间的轴向邻接部分(位于外接头部件41的肩部47和轮毂10的内侧端面之间)受到压应变。这使得轴向轴承间隙变成负的，并且将预负荷作用在轴承20上，所以当型锻连接完成的时候，预负荷就被施加了。通过在引起压应变的方向上插入型锻夹具60可产生相同的效果，该压应变产生在通过型锻连接在一起的两个部件之间的邻接部分(轴向邻接部分)处。

同时，在塑性变形部分34的型锻过程中，直径沿轴向向外扩大的程度有一个下限值。如果该值不大于一固定值，那么塑性变形部分34就不能与不规则部分31很好地接合，并且不能为轮轴轴承装置提供必要的连接强度。

发明者基于上面的假设进行了试验。图3所示为塑性变形部分34在塑性变形前的内径ΦdA。图4所示为塑性变形部分34在塑性变形后的内径ΦdB。可以得到这些直径ΦdA和ΦdB的比值Δ(Δ＝ΦdB/ΦdA)，换句话说，直径扩大比不小于1.05，在轮毂10和外接头部件41之间可获得足够的连接强度(目标强度)，如图8所示。根据本发明，在图8中，x表示比较样本，其它的符号表示其它的产品。

Δ的下限值几乎不受塑性变形部分34的材料的影响，该值在不同的钢材料中几乎是相同的。

当比值Δ太大时，材料就非常地易于变形，这将引起如型锻裂纹的断裂。根据用于塑性变形部分34的材料的含碳量的不同，比值Δ的上限值也不同，并且当含碳量越小时，比值Δ的上限值就越大。

发明者通过试验发现，例如，当外接头部件41的材料是S40C(其含碳量是从0.37％至0.43％)，且比值Δ大于1.20时，型锻裂纹出现。在这种情况下，比值Δ最大只能是1.20(Δ≤1.20)。

例如，还发现当外接头部件41的材料是S53C(其含碳量是从0.50％至0.56％)，且比值Δ大于1.15时，型锻裂纹出现。在这种情况下，比值Δ最大只能是1.15(Δ≤1.15)。

对于外接头部件41，不论是上面所述的S40C或S53C，还是其它类型的用于机械结构的含碳量是从0.30％至0.61的含碳钢(由JIS定义)都可被广泛应用。在用于机械结构的任意含碳钢适合此范围的情况下，经过感应淬火的轴承座圈表面与浸渍硬化的高碳铬含量的轴承钢或是渗碳的表面硬化钢相比，其滚动强度可提高到一定水平。生产出来的产品成本低且有效寿命长。同时，甚至可在没被热处理的情况下降低塑性变形部分34的硬度和保证高的型锻可加工性。这将进一步降低成本。

另外，选用的钢材可含有0.5wt％至0.7wt％的碳，0.6wt％至1.2wt％的硅，0.6wt％至1.0wt％的锰和铁以及在剩余部分中不可避免的杂质。发明者通过试验发现用于钢材的比值Δ最好是如下面所定义的：

1.05≤Δ≤1.14

注意在图1中，轮毂10位于型锻部分的外部，而相反地外接头部件41位于外部(如图7所示)。在这种情况下，轮毂10是位于塑性变形部分34所在的内部的部件。外接头部件41作为与轮毂10的外缘相适合的配合部件。在这种情况下，塑性变形部分34在塑性变形前和塑性变形后的内径比值Δ如上面所述的被设定在相同的范围内。

现在，将根据参考图5和图6中本发明的一个较佳实施方式，对另一种类型轮轴轴承装置进行描述。注意在这些图例中，和图1中所示的那些具有相同功能的元件将用相同的参考数字表示且不做描述。

图5所示为本发明的一个较佳实施方式，其中轮毂10和与轮毂10的外缘相适合的内环35形成了内部部件29。内部部件29的外侧内圈27安置在轮毂10的外缘上。内侧内圈28安置在内环35的外缘上。

根据该较佳实施方式，内环35被压入与安置在轮毂10的内侧末端上的小直径圆柱形部分19的外缘相适合。外接头部件41与轮毂10的内缘相适合，并且通过扭矩传递装置37，如花键，与轮毂10连接在一起。同时，通过挡圈38防止该部件从轮毂10上分离。内环35的内侧端面与外接头部件41的肩部42相邻接，而外侧端面与轮毂10的肩部18相邻接。

根据该较佳实施方式，塑性变形部分34位于轮毂10的小直径圆柱形部分19内，并且硬化的不规则部分31位于内环35的内缘内。不规则部分31的区域用“x”记号来表示。轮毂10的塑性变形部分34没被进行热处理，并且沿轴向向外的方向发生塑性变形。这样，小直径圆柱形部分19的外缘就紧紧地与内环35的不规则部分31接合在一起，所以轮毂10和内环35相互塑性连接在一起。在这种情况下，轮毂10作为位于内部的部件，内环35作为与轮毂10的外缘相适合的配合部件。

根据该较佳实施方式，轮毂10的塑性变形部分34在塑性变形前和塑性变形后的内径比值Δ被设定在如上面所述的范围内。

图6所示为本发明的一个较佳实施方式，其中轮毂10和与轮毂10的外缘相适合的第一及第二内环32和33形成了内部部件29。内部部件29的内圈27和28各自安置在内环33和32的外缘内。未图示的外接头部件与轮毂10的内缘相适合，所以扭矩能在该部件和轮毂10之间传递。

轴向延伸部分36位于第一内环32的内侧末端处，并且通过热处理硬化的不规则部分31位于延伸部分36的内缘里。位于轮毂10的内侧末端处的塑性变形部分34没被进行热处理，这个部分沿着径向向外的方向发生塑性变形并与不规则部分31紧紧地接合在一起。这样，轮毂10和内环32塑性连接在一起。在这种情况下，轮毂10作为位于内部的部件，内环32和33作为与轮毂10的外缘相适合的配合部件。

根据该较佳实施方式，轮毂10的塑性变形部分34在塑性变形前和塑性变形后的内径比值Δ被设定在如上面所述的范围内。

注意图5和图6中所示的通过图例法描述的用于主动轮的轮轴轴承装置，其包括形成为一体的轮毂10，轴承20和外接头部件。同时，本发明的轮轴轴承装置显然可用于不包括任何外接头部件，而仅包括轮毂和轴承的主动轮中。

如前面所述的，根据本发明，塑性变形部分的变形程度可被控制在一个合适的数量上，并且因此可以保证位于内部的部件和配合部件之间有足够的连接强度。同时，可防止损坏塑性变形部分，例如，防止由于过分的塑性变形引起的型锻裂纹所导致的损坏，这还可提高塑性变形部分的可加工性。这样，可提高轮轴轴承装置的强度和使该装置的质量稳定。

图9是本发明的一个较佳实施方式中轮轴轴承装置的纵向剖面图。该轮轴轴承装置包括形成为一体的轮毂10、双排滚动轴承20和等速节40。

轮毂10与外侧端上连接车轮(未图示)的法兰14完整地形成为一体。不规则部分31位于轮毂10的内缘里。通过热处理形成的硬化层12的表面硬度从54HRc到64HRc(图中用点状部分表示)。最好应用感应淬火作为热处理方法，因为该方法允许局部加热，并且相对地易于调整硬化层的深度。

注意，例如在图10a和图10b中所示的不规则部分31中有由若干条相互交叉的槽形成的图案。图10a中所示为槽6之间相互倾斜交叉，图10b中所示为由沿着轴向和圆周方向的槽6’形成的十字形网状图案的滚花形。不规则部分31的突起部分为了保证部分间能很好地咬合，有如三角形状的尖端。这里，许多例如用车床独立车出来的环形槽6a和许多例如通过拉削形成的轴向槽6b实质上是相互交叉排列以形成交叉槽图案6’。

双排滚动轴承20包括外部部件21，内部部件29和许多滚动体22，22。外部部件21的在外缘上用于连接车体(未图示)的法兰23和位于内缘里的双排外圈24，24完整地形成为一体。内部部件29指轮毂10和后面将要描述的外接头部件41。对着外部部件21的外圈24的外侧内圈27安置在轮毂10的外缘内，并且内侧内圈28安置在外接头部件41的外缘内。双排滚动体22，22置于座圈24和27之间及座圈24和28之间，并且被隔离圈30，30固定，所以滚动体可按所要求的进行滚动。密封25和26安装在双排滚动轴承20的末端，所以可防止装入在轴承内的润滑脂泄漏和防止雨水及灰尘进入到轴承内。在轮毂10的外缘处，密封25的密封唇移动式地进入与密封带部分接触。通过感应淬火在密封带部分，内圈部分27和与外接头部件41的肩部47相邻接的嵌套部分10a的表面处形成了硬化层12’(用点状部分表示)。在上面的描述中，通过图例说明了双排滚动轴承20是将滚珠作为滚动体的双排向心止推滚珠轴承。但是，将圆锥滚柱作为滚动体的双排圆锥滚柱轴承将不能用上面的例子。

在用于主动轮的这种轴承装置中，双排滚动轴承20的内侧承受相对较大的瞬间负荷。为了使左右两部分的滚动疲劳和寿命保持平衡，位于外侧和内侧之间的双排滚动体22有不同的PCD(节圆直径)。内侧的PCD可设置地比外侧的稍大一点，因为内侧承受相对大的瞬间负荷。这样，承载能力就增加了。二者择一地，内侧上滚动体22的数量或尺寸是可变，所以可增加内侧轴承的承载能力。

等速节40包括外接头部件41，接头内环42，罩43和扭矩传递滚珠44。外接头部件41包括杯状口部46，形成口部46的底部的肩部47和从肩部47沿轴向延伸的轴向部分45(杆部)。在口部46的内缘里沿轴向延伸形成了弧形轨道槽41a。

上面所描述的内圈28安置在外接头部件41的肩部47的外缘里，该外接头部件41的内部被制成空心的。轴向部分45有将轮毂10的嵌套部分10a压入到其中的小直径分级部分45a和与轮毂10相适合的塑性变形部分34。轮毂10的嵌套部分10a被压入到小直径分级部分45a中。然后，嵌套部分10a与肩部47相邻接，并且当塑性变形部分34的直径通过合适的方法，如将心轴插入/牵进/牵出塑性变形部分34的内径，沿径向向外扩大的时候，塑性变形部分34就紧紧地与轮毂10的不规则部分31接合在一起了，这时，塑性变形部分34与轮毂10相适合。这样，对塑性变形部分34进行型锻，以使轮毂10和外接头部件41塑性连接在一起。照这样，连接部分作为扭矩传递装置和用于轮毂10及外接头部件41的连接装置。因此，传统的扭矩传递装置如锯齿在轮毂10或外接头部件41处就不必用了。换句话说，该装置是既轻型又紧凑。

在外接头部件41中，对在口部46的内缘里形成的轨道槽41a的区域和沿着从其中通过内圈28，密封26移动式接触的密封带部分到小直径分级部分45a之间的部分的区域进行表面硬化处理。当硬化处理时，最好应用感应淬火。沿径向扩大的塑性变形部分34是非硬化部分，并且铸造后该部分材料的表面硬度从18HRc到24HRc。塑性变形部分34和上面所述的轮毂10的不规则部分31(从54HRc到64HRc)之间的表面硬度的差值最好是30HRc或更大一点。这样，塑性变形部分34能容易地且深深地与不规则部分31接合在一起，所以不规则部分31的端部不会弯曲，并且它们能相互紧紧地塑性连接在一起。注意端盖48安装在空心的外接头部件41的内径处，且可防止装入口部46内的润滑脂泄漏和防止灰尘进入。

如上面所述的，不规则部分31位于轮毂10的内缘里，且不规则部分31大致覆盖的区域是从轮毂10的导入部分13到通过车轮连接法兰14外侧上的滚动体22的作用线(从位于滚动体22，内圈27和滚动体22的中心之间的连接接触点的线处延伸的线)的附近。环形凹处51形成于不规则部分31的外侧上。更详细地，如图11a所示，环形凹处51形成于直径扩大范围L的外侧末端处。轴向部分45处的塑性变形部分34的直径沿径向向外扩大，所以塑性变形部分34的外径部分紧紧地与不规则部分31接合在一起。因此，不规则部分31被部分地移除以形成环形凹处51，所以塑性变形部分34不受限制且其直径能更大地扩大。因此，沿轴向的拔拉阻力增加了。

通过关于由申请者实现的直径扩大试验发现直径扩大范围L的中心十分深地咬入不规则部分31中。如图12所示，这可根据塑性变形部分34的内径表面的形状进行估算。因此，位于中心的环形凹处51增加了拔拉阻力，但是降低了连接部分处传递的扭矩量，这是不可取的。增加拔拉阻力的环形凹处51在任意轴向位置里同等地形成。根据该较佳实施方式，在直径扩大范围L的末端里形成的凹处能最小化扭矩传递量的降低，实际上，环形凹处的宽度范围是从直径扩大范围L的外侧端处的环形槽6a的脊距t0的0.5至3.0倍。在外侧上形成更多的环形凹处51使得轮毂10的一侧的剪切强度降低，不能提供所需的拔拉阻力。相反地，在内侧上形成更多的环形凹处51使得连接部分处传递的扭矩量大大减少，这是不可取的。

如图11a所示，环形凹处51的宽度t1的范围是独立的环形槽6a的脊距t0的0.5至3.0倍。环形凹处51的底径d5的范围是环形槽6a的底径d4或图11b中所示的轴向槽6b的底径d3的1.01至1.20倍。一般而言，环形槽6a的底径d4和轴向槽6b的底径d3是同等地形成的。当底径d3和d4存在差异时，将大的直径用于该范围。

这里，当环形凹处51的宽度t1不大于环形槽6a的脊距t0的0.5倍时，不但加工困难，而且填充在环形凹处51里的扩大部分处的剪切面面积将减少，所以就不能按期望增加拔拉阻力了。同时，当宽度不小于脊距t0的3.0倍时，连接部分处的扭矩传递量就大大地降低了，这使得增加直径扩大范围L成为必要。这种直径扩大范围L的增加会导致装置质量的增加，这是不可取的。

环形凹处51的底径d5是环形槽6a的底径d4或轴向槽6b的底径d3的1.01至1.20倍，但是该范围取决于外接头部件41的材料。例如，S53C的扩大的有保证的最小值是15％，因此最好取值1.20。任何不小于1.20的值都不会有助于增加拔拉阻力，但是取而代之地会降低轮毂10的强度，这是不可取的。

现在将描述塑性变形部分34的直径扩大量。如上面所述的，为了扩大直径和使得部分34咬住轮毂10的不规则部分31，合适的工具如心轴被插入/牵出到/牵离塑性变形部分34的内径。考虑到如连接部分处包括传递的扭矩量或拔拉阻力的强度值，材料的可延展性，可加工性，夹具和类似工具的有效寿命来决定直径扩大量。更详细地，由轮毂10的不规则部分31的内径，塑性变形部分34的内径，用于扩大直径的如心轴的夹具的外径来决定。根据该较佳实施方式，如图11a和11b所示，在直径扩大后，环形凹处51里的塑性变形部分34的外径d2比环形槽6a的底径d4或轴向槽6b的底径d3大1.01至1.15倍。注意环形凹处51的横断面的形状不仅可是矩形，还可是如图13A中环形凹处51’的三角形或如图13B中环形凹处51”的半圆形。

注意根据该较佳实施方式，轴承是所谓的第四代轮轴轴承，其中双排滚动轴承20的内圈27和28直接位于轮毂10的外缘里和外接头部件41的外缘面上。但是，只要结构中有位于装置外侧的轮毂和外接头部件之间的塑性连接部分，该发明同样地可用于传统的第二和第三代轮轴轴承装置中(分别如图6和图5所示)。更详细地，当结构的特征不变时，可通过交变应力来防止连接部分的松动，该交变应力是由车辆运行时施加于装置上的弯矩负荷和包括塑性连接部分的外接头部件的轴向部分的弯曲引起的。另外，可防止塑性连接部分处传递的扭矩量的减少，和可利用一个简单的结构来增加拔拉阻力。

图14a是本发明另一个较佳实施方式中轮轴轴承装置的基本部分的横断面视图，图14b是它的侧视图。这里，不规则部分31置于轮毂10的内缘里，且环形凹处51位于外侧上。该较佳实施方式实质上与图9所示的较佳实施方式相同，仅有的差异是除了如图11a中所示的环形凹处51之外在直径扩大范围L的内侧末端处形成了另一个环形凹处51。相同元件和部分用相同的参考字符表示且不做描述。这样，环形凹处51在直径扩大范围L的两端处形成，所以可防止连接部分传递的扭矩量的减少和更大地增加拔拉阻力。注意环形凹处51的位置，尺寸和外形都和上面的较佳实施方式中描述的相同。

图15a是本发明另一个较佳实施方式中轮轴轴承装置的基本部分的横断面视图，图15b是它的侧视图。这个较佳实施方式实质上与前面所描述的较佳实施方式相同，仅有的差异在轮毂的结构里。相同元件和部分用相同的参考字符表示且不做描述。

轮毂10在内缘里有一个硬化的不规则部分31，并且为了将轮毂10和外接头部件41塑性连接在一起，可使外接头部件41里的轴向部分45的塑性变形部分34紧紧地与不规则部分31接合在一起。与上面所描述的较佳实施方式相似，不规则部分31覆盖的面积的范围从经过车轮连接法兰14的车轮导入部分13到外侧上滚动体(未图示)的作用线的附近。这里，为了形成环形凹处52，轮毂10的外侧端面是埋头的。轴向部分45的塑性变形部分34的直径沿径向向外扩大，所以塑性变形部分34的外径部分与不规则部分31咬合。通过部分地移除不规则部分31而产生的环形凹处52使得该部分处的塑性变形部分34不受限值且可更多地扩大。因此，环形凹处52里的扩大部分增加了沿轴向的拔拉阻力。

在图15a中，环形凹处52的深度，换句话说，从端面34a处的塑性变形部分34的尺寸t2在独立的环形槽6a的脊距t0的0.5至3.0倍范围内。环形凹处52的底径d5不小于环形槽6a的底径d4或者如图15b中所示的轴向槽6b的底径d3，它比位于轮毂10里的导入部分13的外径D1小1mm(D1-1(mm))。

当环形凹处52的深度t2不大于环形槽6a的脊距t0的0.5倍时，伸入环形凹处52内的部分的剪切面面积就减少了，并且拔拉阻力不能按期望地增加。同时，当深度不小于脊距t0的3.0倍时，连接部分处传递的扭矩量就大大地降低了，这是不可取的。

考虑到导入部分13的强度和可加工性，环形凹处52的底径d5不大于D1-1(mm)。因此，与上面所述的较佳实施方式中的环形凹处51相似，直径在环形槽6a的底径d4或者轴向槽6b的底径d3的1.01至1.20倍范围内。

至于塑性变形部分34的直径扩大量与前面所述的较佳实施方式中的相似，考虑到如连接部分处包括传递的扭矩量或拔拉阻力的强度值，材料的可延展性，可加工性，夹具和类似工具的有效寿命来决定轮毂10的不规则部分31的内径，塑性变形部分34的内径和直径扩大夹具如心轴的外径。更详细地，直径扩大后环形凹处52里的塑性变形部分34的外径d2在环形槽6a的底径d4或者轴向槽6b的底径d3的1.01至1.15倍的范围内。

图16所示是本发明另一个较佳实施方式中的轮轴轴承装置。该轮轴轴承装置与图9中所示的轮轴轴承装置的不同在于外接头部件41沿径向向外塑性变形以形成用于轴向固定轮毂10和外接头部件41的型锻部分53。在这种轮轴轴承装置中，如上面所述的形成环形凹处51和52。

如前面所述的，根据本方面的轮轴轴承装置，不规则部分被部分地移除以形成规定的环形凹处，所以位于内部的部件的一部分在环形凹处内部分地伸入。这样，在该部分处的塑性变形部分不受不规则部分的限制，且可更大地扩大。因此，利用一个简单的结构可增加位于轮毂和外接头部件之间的拔拉阻力。

尽管用细节对本发明进行了描述和举例说明，但是很显然仅通过图解和例子及不采用通过限制法进行说明也是一样的。本发明当然可在没有偏离主旨的情况下由其它不同的形式体现。通过后面的权利要求指明了本发明的范围，并且因此来自于和这些权利要求具有等价意义及范围的所有变化也被专门包括在其中了。

Claims (17)

1.一种轮轴轴承装置，包括：

外部部件，由位于它的内缘上的双排外圈形成；

内部部件，包括带有用于连接车轮的法兰的轮毂和与轮毂的内缘或外缘中的一个相适合的配合部件，该内部部件由位于它的外缘上的双排内圈形成，在轮毂和配合部件中位于外部的部件有硬化的不规则部分，而在轮毂和配合部件中位于内部的另一个部件通过塑性变形沿着径向向外扩大以和不规则部分相接合，所以轮毂和配合部件就相互连接在一起了；和

双排滚动体，其插入在外圈和内圈之间，其中：

位于内部的部件的塑性变形部分处在塑性变形前的内径ΦdA和塑性变形后的内径ΦdB的比值Δ等于1.05或是大一些。

2.根据权利要求1所述的轮轴轴承装置，其特征在于：比值Δ的上限值根据位于内部的部件的材料来确定。

3.根据权利要求2所述的轮轴轴承装置，其特征在于：位于内部的部件是由S40C制成，且比值Δ等于或者小于1.20。

4.根据权利要求2所述的轮轴轴承装置，其特征在于：位于内部的部件是由S53C制成，且比值Δ等于或者小于1.15。

5.根据权利要求1所述的轮轴轴承装置，其特征在于：

不规则部分被部分地移除以形成环形凹处，且位于内部的部件中的一部分伸入到环形凹处内。

6.根据权利要求5所述的轮轴轴承装置，其特征在于：环形凹处至少在除了用于直径扩大的范围的中部以外的上述不规则部分的一端处形成。

7.根据权利要求5所述的轮轴轴承装置，其特征在于：

不规则部分的一个端面被部分地移除以形成环形凹处。

8.根据权利要求1所述的轮轴轴承装置，其特征在于：不规则部分包含实质上由相互交叉的许多环形槽和许多轴向槽形成的交叉槽纹。

9.根据权利要求8所述的轮轴轴承装置，其特征在于：环形凹处的宽度以环形槽的脊距的0.5至3.0倍的范围内形成，以从所述范围的一末端处来扩大直径。

10.根据权利要求8所述的轮轴轴承装置，其特征在于：环形凹处的轴向尺寸在环形槽的脊距的0.5至3.0倍的范围内。

11.根据权利要求8所述的轮轴轴承装置，其特征在于：环形凹处的底径在环形槽或者轴向槽的底径的1.01至1.20倍的范围内。

12.根据权利要求8所述的轮轴轴承装置，其特征在于：在塑性变形部分的直径扩大后，环形凹处里的塑性变形部分的外径被设置在环形槽或者轴向槽的底径的1.01至1.15倍的范围内。

13.根据权利要求1所述的轮轴轴承装置，其特征在于：配合部件是等速节的外接头部件，并且双排内圈位于轮毂和外接头部件各自的外缘处。

14.根据权利要求1所述的轮轴轴承装置，其特征在于：配合部件是与轮毂的外缘相适合的内环。

15.根据权利要求14所述的轮轴轴承装置，其特征在于：双排内圈位于轮毂和内环的各自的外缘处。

16.根据权利要求14所述的轮轴轴承装置，其特征在于：双排内圈位于与轮毂的外缘相适合的两个内环的各自的外缘处。

17.根据权利要求1所述的轮轴轴承装置，其特征在于：位于所述双排滚动体内侧的滚动体的轴承的承载能力被设置为比位于所述双排滚动体外侧的滚动体的轴承高。

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