CN100523531C - 用于车轮的轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮；和双列滚动轴承，其包括：外部件，形成有双列外滚道表面；内部件，其包括毂轮并形成有双列内滚道表面，每一双列内滚道表面均布置成与每一双列外滚道表面相对；和双列滚动元件，其可自由转动地容纳在双列外滚道表面和双列内滚道表面之间，双列滚动轴承适于被施加预定预负载，在外部件和内部件中的至少一个上布置有单独的外环或内环，且在外部件和所述外环或者所述内部件和所述内环之间的抵靠部分处布置有预负载改变装置，以改变施加到轴承的预负载，预负载改变装置可根据用于检测车辆的行驶状况的转向角传感器的输出信号而伸长或收缩，同时，根据所述输出信号，当车辆在弯曲路面上转弯期间，通过预负载改变装置增大所述预负载。

Description

用于车轮的轴承装置

技术领域

本发明涉及一种用于车轮的轴承装置，其用于可旋转地支撑车辆(例如，汽车)的车轮，更具体地涉及这样一种用于车轮的轴承装置，在该轴承装置中内置有预负载改变装置，用于可变地设定适于车辆行驶状况的最佳预负载。

背景技术

用于将发动机动力传输至车轮的动力传输装置不仅需要允许动力从发动机传输给车轮，还需要允许当车辆在不平路面上行驶期间和车辆转弯期间由于车体的跳动引起的车轮的径向和轴向位移以及动量位移(momentum displacement)。因此，如图12所示，布置在发动机和驱动轮之间的驱动轴100的一端通过滑动型恒速万向接头101连接到差动装置102，而该驱动轴的另一端通过用于车轮的轴承装置104(包括静止型恒速万向接头103)连接到车轮105。

如图11所示，该用于车轮的轴承装置104包括在其一端安装有车轮105的毂轮106、用于可旋转地支撑毂轮106的双列滚动轴承107，以及用于将驱动轴100的动力传输给毂轮106的静止型恒速万向接头103的外接头部件108。双列滚动轴承107包括外部件110、压配在毂轮106的外周上的单独内环109，以及可滚动地容纳在毂轮106/内环109与外部件110之间的双列滚动元件111。

在这种用于车轮的轴承装置104中，已经实现向该轴承装置施加预定预负载，从而确保期望的轴承刚性。已通过精确地修整在毂轮106与内环109之间的抵靠表面、以及通过利用预定扭矩(轴向力)紧固锁紧螺母112而牢固地连接毂轮106和外接头部件108，从而实现对轴承预负载的控制。当然，轴承预负载不仅影响轴承寿命，而且还影响环境问题(例如，安全驱动和改善燃料消耗等)。即，如图9所示，由于转矩与轴承预负载成正比，因此通过减少预负载以减少转矩，可以有助于改善燃料消耗。相反，如图10所示，由于轴承的倾角(用于确定轴承刚性的要素)与轴承预负载成反比，因此可以通过增加预负载以减少轴承的倾角来改善轴承刚性，并因此也可以抑制在车辆转弯行驶期间引起的刹车片(未示出)的倾斜。

如果可以根据车辆的行驶状况以最佳的方式来控制轴承预负载，则能够提供在安全驾驶和改善燃料消耗方面均理想的用于车轮的轴承装置。然而，并没有研制出可以根据车辆的行驶状况可变地设定最佳轴承预负载的轴承装置。

图8表示可以改变轴承预负载的轴承单元50。该轴承单元包括两个滚动轴承51和51、用于保持滚动轴承51和51的内柱形部分52和外柱形部分53、布置在柱形部分52和53中之一的一端上的电致伸缩元件54，以及用于控制施加给电致伸缩元件54的电压的电压控制器55，并且柱形部分52与电致伸缩元件54一起固定在轴承单元50的静止部分56和57上。可以通过使用用于检测内柱形部分52和静止部分56的温度变化的温度传感器(未示出)，自动地将轴承的内环之间的距离设定为预定值，然后根据该温度变化通过使用电压控制器55(用于控制施加给电致伸缩元件54的电压)使得电致伸缩元件54伸长或收缩，从而可以获得稳定的预负载(参见日本专利公报特开No.223216/1999)。

发明内容

然而，该轴承单元50是指仅可以通过使用电致伸缩元件54来抑制两个滚动轴承51和51的最初设定的预负载的变动(这可能是温度变化引起的)的轴承单元，因此其不同于根据车辆的行驶状况而可变地设定最佳预负载的轴承单元。因此，不可能通过使用现有技术的轴承单元50根据车辆的行驶状况来可变地设定最佳预负载，该轴承单元50仅可以抑制由于温度变化引起的轴承51和51的预负载。这是因为施加在用于车轮的轴承上的负载总是根据车辆的行驶状况而随机地改变，即，不管它是在笔直路面还是弯曲路面上行驶。

因此，本发明的目的是提供一种用于车轮的轴承装置，其可以根据车辆的行驶状况可变地设定最佳预负载。

为了实现本发明的目的，提供了一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体地形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面；内部件，其包括所述毂轮并形成有双列内滚道表面，每一双列内滚道表面均布置成与每一所述双列外滚道表面相对；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和双列内滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于：在所述外部件和内部件中的至少一个上布置有单独的外环或内环，并且在所述外部件和所述外环或者所述内部件和所述内环之间的抵靠部分处布置有预负载改变装置，用于改变施加到所述轴承的预负载，所述预负载改变装置可以根据来自用于检测车辆的行驶状况的转向角传感器的输出信号而伸长或收缩。

根据本发明的轴承装置，由于在所述外部件和内部件中的至少一个上布置有单独的外环或内环，并且在所述外部件和所述外环或者所述内部件和所述内环之间的抵靠部分处布置有预负载改变装置，用于改变施加到所述轴承上的预负载，所述预负载改变装置可以根据来自用于检测车辆的行驶状况的转向角传感器的输出信号而伸长或收缩，因此可以通过在车辆转弯期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，可以通过减少轴承预负载而减少轴承的转矩和摩擦损失，并因此改善燃料消耗。

所述预负载改变装置可以是下述中的任一个：电致伸缩元件、磁致伸缩元件、形状记忆元件或者热膨胀系数比所述轴承的结构部件高的部件。

根据本发明，优选地，在所述预负载改变装置中可以结合有负载传感器、车速传感器和温度传感器中的至少一个。这使得可以通过根据用于确定车辆当前是笔直行驶还是转弯行驶的实时信息及时地计算预负载，而向所述预负载改变装置施加预定电压，从而总是可以获得最佳的轴承预负载。

在本发明的另一实施例中，提供了一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面，所述毂轮在其外周上形成有双列滚动轴承的其中一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的柱形部分；内部件，其包括压配在该轴向延伸部分上的单独的内环；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和第二滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于：所述外部件包括外环部件和单独的外环，在该外环部件的内周上形成有其中一个所述外滚道表面，在该外环的内周上形成有另一个所述外滚道表面，并且在所述外环部件和外环之间的抵靠部分处布置有电致伸缩元件，该电致伸缩元件可以通过根据来自一传感器的输出信号向该电致伸缩元件施加预定电压而伸长或收缩。

根据本发明的这个实施例，由于在所述外环部件和外环之间的抵靠部分处布置有电致伸缩元件，该电致伸缩元件可以通过根据来自一传感器(例如，转向角传感器、车速传感器等)的输出信号向该电致伸缩元件施加预定电压而伸长或收缩，因此可以通过在车辆转弯期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，可以通过减少轴承预负载而减少轴承的转矩和摩擦损失，并因此改善燃料消耗。

如果电致伸缩元件是层叠压电元件，则可以简化该轴承装置的组装，并且可以以相对精确且简单的方式实现对预负载的控制。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮，在其一端的外周上一体地形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面，所述毂轮在其外周上形成有双列滚动轴承的其中一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的柱形部分；内部件，其包括压配在该轴向延伸部分上的单独的内环；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和第二滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于：所述毂轮的一端设置有固定部分，在该固定部分与内环之间布置有磁致伸缩元件，在所述外部件的端部布置有电磁线圈并与所述电致伸缩元件相对，并且基于来自布置在所述外部件和内部件之间的负载传感器的输出信号，所述磁致伸缩元件可以通过从所述电磁线圈施加磁场而伸长或收缩。

在该结构中，当在车辆转弯期间所述轴承被施加有大负载(例如，动量负载)时，根据所施加的负载向所述磁致伸缩元件施加预定磁场，并且根据由于所述磁致伸缩元件的伸长导致的轴承预负载增加，而设定最佳预负载。因此，可以通过在车辆转弯期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶的情况下施加到轴承的负载没有波动时，由于没有向所述磁致伸缩元件施加磁场从而保持了初始预负载，因此可以减少轴承的转矩从而改善燃料消耗。

优选地，所述负载传感器可以包括由Fe-Al合金制成的待检测的磁致伸缩部分(即，磁致伸缩被检测部分)、以及布置成与该磁致伸缩被检测部分相对的检测线圈。这个结构可实现精确的负载检测，而不会受到润滑油(例如，油脂)的影响。

可以在所述双列滚动轴承内布置有一温度传感器，并且当来自该温度传感器的输出信号超过预定阈值水平时，可以切断所述电压的施加以停止预负载改变功能。这个结构可防止因异常温度升高导致的故障，并因此可确保车辆的安全性。

可以通过来自所述电致伸缩元件或磁致伸缩元件的输出信号来设定初始预负载。这个结构可以使得在组装所述轴承装置期间的预负载控制比现有技术的预负载控制更加容易，这是因为可以这样来完成组装工作，即，其中通过注意来自形成预负载改变装置的电致伸缩元件15的输出信号来实现组装工作，从而获得预定预负载。

发明效果

本发明的一个实施例是这样一种用于车轮的轴承装置，其包括：毂轮，在其一端的外周上一体地形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，并还形成有双列外滚道表面；内部件，其包括所述毂轮并形成有双列内滚道表面，该每一双列内滚道表面均布置成与每一所述双列外滚道表面相对；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和第二滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于：在所述外部件和内部件中的至少一个上布置有单独的外环或内环，并且在所述外部件和所述外环或者所述内部件和所述内环之间的抵靠部分处布置有预负载改变装置，用于改变施加到所述轴承的预负载，所述预负载改变装置可以根据来自用于检测车辆的行驶状况的转向角传感器的输出信号而伸长或收缩，同时，根据所述输出信号，当车辆在弯曲路面上转弯期间，通过预负载改变装置增大所述预负载。这样就可以通过在车辆转弯期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，可以通过减少轴承预负载而减少轴承的转矩和摩擦损失，并因此改善燃料消耗。

本发明的另一实施例是这样一种用于车轮的轴承装置，其包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面，所述毂轮在其外周上形成有双列滚动轴承的其中一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的柱形部分；内部件，其包括压配在该轴向延伸部分上的单独的内环；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和双列内滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于：所述外部件包括外环部件和单独的外环，在该外环部件的内周上形成有其中一个所述外滚道表面，在该外环的内周上形成有另一个所述外滚道表面，并且在所述外环部件和外环之间的抵靠部分处布置有电致伸缩元件，该电致伸缩元件可以通过根据来自一传感器的输出信号向该电致伸缩元件施加预定电压而伸长或收缩，同时，根据所述输出信号，当车辆在弯曲路面上转弯期间，通过预负载改变装置增大所述预负载。这样可以通过在车辆转弯期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，可以通过减少轴承预负载而减少轴承的转矩和摩擦损失，并因此改善燃料消耗。

本发明的另一实施例是这样一种用于车轮的轴承装置，其包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面，所述毂轮在其外周上形成有双列滚动轴承的其中一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的柱形部分；内部件，其包括压配在该轴向延伸部分上的单独的内环；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和双列内滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于：所述毂轮的一端设置有固定部分，在该固定部分与内环之间布置有磁致伸缩元件，在所述外部件的端部布置有电磁线圈并与所述电致伸缩元件相对，并且基于来自布置在所述外部件和内部件之间的负载传感器的输出信号，所述磁致伸缩元件可以通过从所述电磁线圈施加磁场而伸长或收缩，同时，根据所述输出信号，当车辆在弯曲路面上转弯期间，通过预负载改变装置增大所述预负载。在这种结构中，当在车辆转弯期间所述轴承被施加有大负载(例如，动量负载)时，根据所施加的负载向所述磁致伸缩元件施加预定磁场，并且根据由于所述磁致伸缩元件的伸长导致的轴承预负载增加，而设定最佳预负载。因此，可以通过在车辆转弯期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶的情况下施加到轴承上的负载没有波动时，由于没有向所述磁致伸缩元件施加磁场从而保持了初始的预负载，因此可以减少轴承的转矩从而改善燃料消耗。

用于实施本发明的最佳方式

一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面，所述毂轮在其外周上形成有双列滚动轴承的其中一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的柱形部分；内部件，其包括压配在该轴向延伸部分上的单独的内环；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和第二滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于：所述外部件包括外环部件和单独的外环，在该外环部件的内周上形成有其中一个所述外滚道表面，在该外环的内周上形成有另一个所述外滚道表面，并且在所述外环部件和外环之间的抵靠部分处布置有电致伸缩元件(由层叠压电元件构成)，该电致伸缩元件可以通过根据来自一传感器的输出信号向该压电元件施加预定电压而伸长或收缩。

附图说明

从下面结合附图的说明书和权利要求书，将明白本发明的其它优点和特征，其中：

图1是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第一实施例的纵剖视图；

图2是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第二实施例的纵剖视图；

图3是表示用于控制本发明的用于车轮的轴承装置的预负载的方法的流程图；

图4是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第三实施例的纵剖视图；

图5是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第四实施例的纵剖视图；

图6是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第五实施例的纵剖视图；

图7是表示来自本发明的电致伸缩元件的输出信号的波形的曲线图；

图8是现有技术的预负载改变轴承单元的纵剖视图；

图9是表示轴承预负载与转矩之间关系的曲线图；

图10是表示轴承预负载与轴承的倾角之间关系的曲线图；

图11是现有技术的用于车轮的轴承装置的纵剖视图；以及

图12是表示其中结合有用于车轮的轴承装置的动力传输装置的示例的纵剖视图。

具体实施方式

第一实施例

下面将参照附图来描述本发明的优选实施例。图1表示本发明的用于车轮的轴承装置的第一实施例。

所述用于车轮的轴承装置用于从动轮，并包括毂轮1和双列滚动轴承2。在下面的描述中，术语装置的“机外侧”(图中的左手侧)是指当将轴承装置安装在车体上时位于车体外部的一侧，而术语装置的“机内侧”(图中的右手侧)是指当将轴承装置安装在车体上时位于车体内部的一侧。

毂轮1一体形成有：在机外侧一端处的车轮安装凸缘3；在其外周表面上的双列滚动轴承2的机外侧内滚道表面1a；以及从内滚道表面1a轴向延伸的柱形部分1b。沿着凸缘3的外周等距离地布置有用于将车轮固定在凸缘3上的轮毂螺栓4。毂轮1的外周表面在从内滚道表面1a到轴向延伸部分1b的区域中，形成有表面硬度为54～64HRC的硬化层。优选地，通过适于局部加热并易于设定硬化层的深度的高频感应硬化来实现热处理。轴向延伸部分1b的一端仍保持为低于25HRC的未硬化部分，用于形成径向向外塑性变形的敛缝部分5。

将单独的内环6压配在毂轮1的轴向延伸部分1b上，并通过敛缝部分5固定在其上。在内环6的外周表面上形成有机内侧的内滚道表面6a，并且其与内滚道表面1a一起形成双列内滚道表面1a和6a。

双列滚动轴承2包括外部件7、内部件8以及双列滚动元件11和11。外部件7包括：外环部件9，该外环部件在其外周表面上一体形成有用于将轴承装置安装在车体(未示出)上的主体安装凸缘9b，并在其内周表面上形成有外滚道表面9a；和单独的外环10，在其机内侧压配在外环部件9中并在其内周表面上形成有外滚道表面10a。内部件8是指毂轮1和内环6。双列滚动元件11和11容纳在双列外滚道表面9a和10a与双列内滚道表面1a和6a之间，并通过保持架(cage)12和12可滚动地保持在其中。在外环部件9的内周表面上，在从外滚道表面9a到机内侧端的区域中形成有表面硬度为54～64HRC的硬化层。优选地，通过适于局部加热并易于设定硬化层的深度的高频感应硬化来实现热处理。密封件13和14布置在双列滚动轴承2的端部处，以防止容纳在轴承2内的油脂泄漏以及雨水或灰尘进入。示出的球滚动元件11和11可以例如由锥形滚动元件替换。

在外环部件9和外环10之间的抵靠区域处，布置有由层叠压电元件等形成的环形电致伸缩元件15，用于控制施加给电致伸缩元件15的电压的电压控制装置(未示出)通过缆线16与其相连。在该实施例中，在车辆转弯行驶期间，根据基于来自转向角传感器和车速传感器等(未示出)的输出信号的转向角和车速等，向电致伸缩元件15施加预定电压，从而使电致伸缩元件15伸长以增加轴承预负载并设定最佳预负载。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，不向电致伸缩元件15施加电压，从而保持初始预负载。因此，可以通过在车辆转弯期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片(未示出)的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，可以通过减少轴承预负载来减少轴承的转矩和摩擦损失，并因此改善燃料消耗。根据这个实施例，由于将轴承预负载设定为较轻的预负载以满足在笔直路面(其比在转弯行驶时长的多)上的行驶状况，因此可以进一步提高轴承寿命。

第二实施例

图2是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第二实施例的纵剖视图。在这个实施例中，相同的附图标记用于表示具有与第一实施例中所使用的部件功能相同的相同部件。

这个用于车轮的轴承装置包括毂轮1和双列滚动轴承17，并且该双列滚动轴承17包括外部件18、内部件19以及双列滚动元件11和11。该外部件18在其外周表面上一体形成有用于将轴承装置安装在车体(未示出)上的主体安装凸缘9b，并且在其内周表面上形成有双列外滚道表面9a和9a。

将单独的内环6压配在毂轮1的轴向延伸部分1b上，并通过敛缝部分5固定在其上。双列滚动元件11和11容纳在双列外滚道表面9a和9a与双列内滚道表面1a和6a之间，并通过保持架12和12可滚动地保持在其中。在外部件18的内周表面上，在从外滚道表面9a到密封件13和14的压配部分的区域中形成有表面硬度为54～64HRC的硬化层。优选地，通过适于局部加热并易于设定硬化层的深度的高频感应硬化来实现热处理。

将环形磁致伸缩元件20插设在内环6的端部6b与敛缝部分5之间。另一方面，将电磁线圈21安装在外部件18的机内侧端面上并与磁致伸缩元件20相对。当由电磁线圈21向磁致伸缩元件20施加磁场时，磁致伸缩元件20伸长并增加预负载。这里，内部件19是指毂轮1、内环6和磁致伸缩元件20。

根据当前实施例，在外部件18和毂轮1之间布置有负载传感器22。负载传感器22包括安装在毂轮1上并由磁致伸缩材料(例如，Fe-Al合金)制成的待检测部分(即，被检测部分)22a、以及安装在外部件18上的检测线圈22b。负载传感器22可以检测由于施加到该装置上的负载的增加和减少而引起的磁致伸缩的变化，作为由检测线圈22b检测的磁阻的变化。因此，当在弯曲路面上转弯期间所述装置被施加大负载(例如，动量负载)时，通过电磁线圈21根据该负载向磁致伸缩元件20施加预定磁场，并因此磁致伸缩元件20伸长以增加轴承预负载并设定最佳预负载。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，没有磁场施加于磁致伸缩元件20，并因此保持初始预负载。因此，可以通过在车辆转弯行驶期间在需要轴承刚性时增加轴承预负载，来抑制刹车片的倾斜，并因此可以确保安全驾驶而不会有任何不规则的运动。相反，当车辆在笔直路面上行驶时，可以通过减少轴承预负载而减少轴承的转矩和摩擦损失，并因此改善燃料消耗。

下面将参照图3中所示的流程图来描述用于控制预负载的方法。如前所述，本发明的轴承装置设置有包括电致伸缩元件15或磁致伸缩元件20和电磁线圈21的预负载改变装置，用于检测车辆的行驶状况的负载传感器22，车速传感器、温度传感器等。通过获得关于转向角、车速和作用在轴承上的负载的各种实时信息，在车辆行驶期间通过及时计算，向预负载改变装置施加预定电压以获得所期望的最佳预负载。在此期间，在安装在轴承内的温度传感器的输出超过阈值时，使得电压施加关(OFF)，从而停止预负载改变功能。因此，可以预先防止因异常温度升高导致的任何故障，并因此可确保车辆的安全。

尽管将包括电致伸缩元件15的预负载改变装置以及包括磁致伸缩元件20和电磁线圈21的预负载改变装置示出作为优选实施例，但是例如也可以使用形状记忆合金来代替它们。在这种情况下，如果将形状记忆合金的两个条件设定为高于或低于变形点，则可以获得形状记忆合金的两个轴向长度条件。因此，可以使形状记忆合金在车辆转弯行驶状况下伸长，而在车辆笔直行驶状况下并不伸长。可以采用向电磁线圈通电的接触方法或非接触方法，作为加热形状记忆合金的方式。另外，也可以使用铝合金或具有高热膨胀系数的塑料来代替形状记忆合金。此外，来自转向角传感器、负载传感器等的输出信号可以通过无线方式传输到外部。

第三实施例

图4是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第三实施例的纵剖视图。在这个实施例中，相同的附图标记用于表示具有与第二实施例中所使用的部件功能相同的相同部件，因为这个实施例与第二实施例的不同之处仅在于其预负载施加结构。

这个用于车轮的轴承装置包括毂轮23和双列滚动轴承24，并且这个双列滚动轴承24包括外部件18、内部件25以及双列滚动元件11和11。该外部件18在其外周表面上一体形成有用于将轴承装置安装在车体(未示出)上的主体安装凸缘9b，并且在其内周表面上形成有双列外滚道表面9a和9a。单独的内环6压配在毂轮23的轴向延伸部分1b上。双列滚动元件11和11容纳在双列外滚道表面9a和9a与双列内滚道表面1a和6a之间，并通过保持架12和12可滚动地保持在其中。

毂轮23形成为具有中空结构，并且一固定部件26插入到毂轮23的中心孔中。固定部件26具有在其一端的凸缘部分26a、以及其上形成有外螺纹26c的轴部分26b。环形磁致伸缩元件20插设在内环6的较大直径端与凸缘部分26a之间。通过以预定的紧固扭矩将螺母27紧固在外螺纹26c上，而将内环6相对于毂轮23轴向不可移动地固定。相反，电磁线圈21安装在外部件18的机内侧端面上并与磁致伸缩元件20相对。当通过电磁线圈21向磁致伸缩元件20施加磁场时，磁致伸缩元件20伸长以增加预负载。这里，内部件25是指毂轮23、固定部件26、螺母27、内环6和磁致伸缩元件20。

第四实施例

图5是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第四实施例的纵剖视图。这个实施例是第三实施例的修改例，因此在这个实施例中相同的附图标记用于表示具有与第三实施例中所使用的部件功能相同的相同部件。

这个用于车轮的轴承装置包括毂轮28和双列滚动轴承29，并且该双列滚动轴承29包括外部件18、内部件30以及双列滚动元件11和11。该毂轮28具有从内滚道表面1a延伸的轴向延伸部分、以及其上形成有外螺纹28b的轴部分28a。单独的内环6压配在毂轮28的轴向延伸部分1b上，并且借助于环形固定部件31通过紧固螺母27而相对于毂轮28不可移动地固定。

环形磁致伸缩元件20插设在内环6的较大直径端6b与固定部件31之间。相反，电磁线圈21安装在外部件18的机内侧端面上并与磁致伸缩元件20相对。当通过电磁线圈21向磁致伸缩元件20施加磁场时，磁致伸缩元件20伸长以增加预负载。这里，内部件30是指毂轮28、固定部件31、螺母27、内环6和磁致伸缩元件20。

第五实施例

图6是表示本发明的用于车轮的轴承装置的第五实施例的纵剖视图。在这个实施例中，相同的附图标记用于表示具有与第三实施例(图4)中所使用的部件功能相同的相同部件，因为这个实施例是第三实施例的修改例，并且与第三实施例的不同之处仅在于固定所述固定部件的方式。

这个用于车轮的轴承装置包括毂轮32和双列滚动轴承33，并且这个双列滚动轴承33包括外部件18、内部件34以及双列滚动元件11和11。该毂轮32形成为具有中空结构，并且一固定部件35插入到毂轮32的中心孔中。固定部件35具有中空结构并形成有凸缘部分26a、轴部分26b以及在轴部分26b一端处的装配部分36。环形磁致伸缩元件20插设在内环6的较大直径端6b与凸缘部分26a之间。

在毂轮32的内周表面上形成有不规则部分32a，并在该不规则部分上形成有表面硬度为54～64HRC的硬化层。优选地，通过适于局部加热并易于设定硬化层的深度的高频感应硬化来实现热处理。不规则部分32a可以形成为具有压纹的十字形图案。

通过使用合适的装置(例如，心轴)使得装配部分36膨胀并塑性变形，以使得毂轮32的不规则部分32a咬入固定部件35的装配部分36的材料中，从而将毂轮32和固定部件35结合为一体。因此，使得内环6相对于毂轮32轴向不可移动地固定。装配部分36保持为低于24HRC的未硬化部分，并且优选地将装配部分36和不规则部分32a之间的表面硬度差设定为高于30HRC。这使得不规则部分32a容易并深深地咬入到装配部分36中，且还使它们塑性地结合在一起，而不会使不规则部分32a的末端变形。这里，内部件34是指毂轮32、固定部件35、内环6和磁致伸缩元件20。

下面将参照图1的实施例来描述在组装本发明的用于车轮的轴承装置期间的预负载控制方法。

在组装该轴承装置时，在通过敛缝部分5相对于毂轮来固定内环6期间，来自电致伸缩元件15的输出信号具有如图7所示的波形。在这个波形中，相对于峰值的左手部分(图7中的阴影部分)表示在预负载变化中的正部分，而右手部分表示在电致伸缩元件15中电荷的放电。由于左手部分的整数值对应于预负载，因此可以通过控制其整数数量(integral amount)来精确地设定合适的初始预负载。因此，由于可以通过注意来自形成预负载改变装置的电致伸缩元件15的输出信号来实现轴承装置的组装，因此可以在获得预定预负载时完成组装工作，并且也可以比传统的扭矩控制方式更精确且更容易地控制预负载。

在第二实施例(图2)中使用磁致伸缩元件20的情况下可以实现相似的预负载控制。在这个磁致伸缩元件20中，可以容易地检测预负载的变化作为导磁率的变化，即作为在电磁线圈21中呈线性关系的电压变化。因此，由于可以与电致伸缩元件15的情况类似，通过注意来自磁致伸缩元件20的输出信号来实现组装工作，因此可以精确且容易的实现预负载控制。

工业应用性

本发明的用于车轮的轴承装置可以应用于其中适于向双列滚动轴承施加预定预负载的任何类型的结构。

已经参照优选实施例描述了本发明。本领域技术人员在阅读和理解了前述的详细说明后，各种修改和变动是显而易见的。本发明应理解为包括落在所附权利要求或其等价物范围内的所有这种变动和修改。

Claims (15)

1、一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面；内部件，其包括所述毂轮并形成有双列内滚道表面，每一双列内滚道表面均布置成与每一所述双列外滚道表面相对；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和双列内滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于，

在所述外部件和内部件中的至少一个上布置有单独的外环或内环，并且在所述外部件和所述外环或者所述内部件和所述内环之间的抵靠部分处布置有预负载改变装置，用于改变施加到所述轴承的预负载，所述预负载改变装置可以根据来自用于检测车辆的行驶状况的转向角传感器的输出信号而伸长或收缩，同时，根据所述输出信号，当车辆在弯曲路面上转弯期间，通过预负载改变装置增大所述预负载。

2、根据权利要求1所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，所述预负载改变装置包括电致伸缩元件。

3、根据权利要求1所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，所述预负载改变装置包括磁致伸缩元件。

4、根据权利要求1所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，所述预负载改变装置包括形状记忆元件。

5、根据权利要求1所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，所述预负载改变装置由这样的部件构成，该部件具有比所述轴承的结构部件高的热膨胀系数。

6、根据上述权利要求1至5中任一项所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，在所述预负载改变装置中结合有负载传感器、车速传感器和温度传感器中的至少一个。

7、根据前述权利要求1至5中任一项所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，在所述双列滚动轴承内布置有一温度传感器，并且当来自该温度传感器的输出信号超过预定阈值水平时，所述电压的施加被切断以停止预负载改变功能。

8、一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面，所述毂轮在其外周上形成有双列滚动轴承的其中一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的柱形部分；内部件，其包括压配在该轴向延伸部分上的单独的内环；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和双列内滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于，

所述外部件包括外环部件和单独的外环，在该外环部件的内周上形成有其中一个所述外滚道表面，在该外环的内周上形成有另一个所述外滚道表面，并且在所述外环部件和外环之间的抵靠部分处布置有电致伸缩元件，该电致伸缩元件可以通过根据来自一传感器的输出信号向该电致伸缩元件施加预定电压而伸长或收缩，同时，根据所述输出信号，当车辆在弯曲路面上转弯期间，通过预负载改变装置增大所述预负载。

9、根据权利要求8所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，所述电致伸缩元件包括层叠压电元件。

10、根据前述权利要求8或9所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，在所述双列滚动轴承内布置有一温度传感器，并且当来自该温度传感器的输出信号超过预定阈值水平时，所述电压的施加被切断以停止预负载改变功能。

11、根据前述权利要求8或9所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，通过来自所述电致伸缩元件或磁致伸缩元件的输出信号来设定初始预负载。

12、一种用于车轮的轴承装置，包括：毂轮，在其一端的外周上一体形成有车轮安装凸缘；以及双列滚动轴承，该双列滚动轴承包括：外部件，在其外周上一体形成有主体安装凸缘，且还形成有双列外滚道表面，所述毂轮在其外周上形成有双列滚动轴承的其中一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的柱形部分；内部件，其包括压配在该轴向延伸部分上的单独的内环；以及双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述双列外滚道表面和双列内滚道表面之间，所述双列滚动轴承适于被施加预定预负载，其特征在于，

所述毂轮的一端设置有固定部分，在该固定部分与内环之间布置有磁致伸缩元件，在所述外部件的端部布置有电磁线圈并与所述磁致伸缩元件相对，并且基于来自布置在所述外部件和内部件之间的负载传感器的输出信号，所述磁致伸缩元件可以通过从所述电磁线圈施加磁场而伸长或收缩，同时，根据所述输出信号，当车辆在弯曲路面上转弯期间，通过预负载改变装置增大所述预负载。

13、根据权利要求12所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，所述负载传感器包括由Fe-Al合金制成的磁致伸缩被检测部分、以及布置成与该磁致伸缩被检测部分相对的检测线圈。

14、根据前述权利要求12或13所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，在所述双列滚动轴承内布置有一温度传感器，并且当来自该温度传感器的输出信号超过预定阈值水平时，所述电压的施加被切断以停止预负载改变功能。

15、根据前述权利要求12或13所述的用于车轮的轴承装置，其特征在于，通过来自所述电致伸缩元件或磁致伸缩元件的输出信号来设定初始预负载。

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