CN100559034C - 滚动轴承单元及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种滚动轴承单元包括：外圈；设置在外圈径向内侧的内轴，所述内轴在轴向一侧的外周面上具有内圈装配部分；装配在内轴的内圈装配部分上的内圈，所述内轴在轴向一侧的内轴端部在内圈的轴向一侧的端面处进行卷边；内圈在其台肩部分的轴向一侧具有倾斜表面，其直径向着轴向另一侧增大。在滚珠轴承单元的制造过程中，在将所述内轴端部向着内圈卷边时，具有与所述倾斜表面相结合的倾斜结合面的环状结合夹具沿着轴向挤压所述倾斜表面。所述倾斜表面的倾斜角度设定为：在卷边加工时，″垂直挤压所述倾斜表面的力P2远远大于作用于内圈的内周一侧的弯曲面上的、沿径向向外的力P7″。

Description

滚动轴承单元及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种支撑车轮用的滚动轴承单元，该滚动轴承单元适合于将车轮可转动地支撑在悬架上。
背景技术
此类滚动轴承单元包括外圈和内轴，所述内轴布置在外圈的径向内部并且与外圈同心，在所述内轴的一个轴向侧的外周面上具有内圈装配部分。这个单元还包括装配在内圈装配部分上的内圈。
上述单元构造成：在沿轴向挤压内圈轴向一侧的端部处的外端面的状态下，内轴轴向一侧的端部卷边在内圈端部的外端面上。公开的日本专利申请2001-248650和H10-272903中披露了这样的滚动轴承单元。
然而，当内轴的轴向一侧的端部卷边在内圈端部的外端面上时，在内圈端部上产生了力。这个力挤压着内圈，使内圈沿径向向外扩张，从而带来了这样的危险：滚动轴承单元内部的内圈的装配位置可能会受到影响。另外，当内圈具有端部外周面并且端部外周面上形成有台阶部时，如果内轴端部卷边在内圈的外周面上，同时台阶部分沿轴向受到挤压，则会向内圈上施加一个沿径向向外的较大力。这个力将会致使内圈装配位置倾斜。
发明内容
本发明的滚动轴承包括：外圈；设置在外圈径向内侧的内轴，该内轴在轴向一侧的外周面上具有内圈装配部分。此轴承包括装配在内圈装配部分上的内圈，所述内轴在轴向一侧的内轴端部在内圈的轴向一侧的端面处进行卷边。内圈在其台肩部分的轴向一侧具有环状台阶部分。该环状台阶部分具有倾斜表面，其直径向着轴向另一侧增大。在滚珠轴承单元的制造过程中，在将所述内轴端部向着内圈卷边时，具有与所述倾斜表面相结合的倾斜结合面的环状结合夹具沿着轴向挤压所述倾斜表面。所述倾斜表面的倾斜角度设定为：在卷边加工时，垂直挤压所述倾斜表面的力P2远远大于作用于内圈的内周一侧的弯曲面上的、沿径向向外的力P7。
由此，在此滚动轴承单元的制造过程中，当将要使内轴的轴向一方的端部卷边在内圈的轴向一方的端部的端面上时，卷边在这样一种状态下进行：内圈例如被沿内圈台阶部分的倾斜表面形成的环状结合夹具所限制，并且轴向力施加在环状结合夹具上，卷边夹具和内轴的端部结合，使内轴端部卷边以扩大其直径。
当轴向的压力施加在环状结合夹具上，来自环状结合夹具的挤压力沿轴向挤压在倾斜表面上。该力包括一个垂直挤压在倾斜面上的挤压力，和一个沿着倾斜表面的力。同时，当内部枢轴端部的直径在卷边夹具的作用下增大，以和内圈的形状相符合的过程中，沿径向向外，和轴向倾斜的挤压力作用在内部枢轴端部。这个力包括一个轴向力和一个沿径向向外引导的力。
因而，在通过卷边夹具使直径增大以符合内圈形状的过程中，沿轴向挤压倾斜表面的力远远大于相对于轴向倾斜且沿径向向外方向的挤压力，或者沿径向向外引导的力。由此，介于内圈和内轴端部之间，垂直压在倾斜表面上的力和沿径向向外导引的、作用在内轴端部的力沿相互抵消的方向作用。相应的，向下挤压以使内圈变大的作用力得到消减或者抵消。这有效地防止了内圈的倾斜或毁损。
倾斜面相对于内圈的中轴线的倾斜角最好大于90°，小于175°。如果倾斜角在上述范围内，则在制造滚动轴承单元的过程中，内圈的倾斜和毁损将能得到有效地预防。
根据本发明的另一方面，提供一种滚动轴承单元的制造方法，其中所述滚动轴承单元包括：外圈；设置在外圈径向内侧的内轴，所述内轴在轴向一侧的外周面上具有内圈装配部分；装配在内轴的内圈装配部分上的内圈，所述内轴在轴向一侧的内轴端部在内圈的轴向一侧的端面处进行卷边；内圈在其台肩部分的轴向一侧具有倾斜表面，其直径向着轴向另一侧增大。其中所述方法包括：使用具有与所述倾斜表面结合的倾斜结合面的环状结合夹具，沿轴向挤压所述倾斜表面，从而将所述内轴的轴端向着内圈卷边。
附图说明
伴随说明书的附图用于辅助说明本发明的实施例，其中：
图1是示出根据本发明实施例的滚动轴承单元的剖视图；
图2是图1中的一部分的剖视放大图；
图3是示出其一部分被制成状态下的滚动轴承单元的剖视图；
图4是图3中的一部分的剖视放大图；
图5是根据本发明的另一个实施例的滚动轴承单元的剖视图；
图6是示出其一部分被制成状态下的图5所示单元的剖视图；以及
图7是又一个实施例的一部分的剖视放大图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的实施例的车轮支撑用滚动轴承单元。
图1是示出根据本发明的实施例的滚动轴承单元的剖视图，图2是图1中主要部分的剖视放大图。在图1和图2中，向右的方向称为轴向一方；向左方向称为轴向另一方。1表示用于车辆的车轮支撑用滚动轴承单元，所述滚动轴承单元被构造成多列向外角接触球轴承；2表示一个外圈；3、4表示滚珠列；5表示布置在外圈2的径向内侧的内轴；6a、6b表示保持架；7表示一个内圈。
外圈2构造成沿轴向延伸的圆筒，它包括：沿径向向外延伸的凸缘部分8，该部分位于轴向一方的外周面上，用以固定在车体上；以及滚道部分10和11。相应的，两列中的一列沿轴向形成在内周面上。在凸缘部分8上，固定来自车体侧的钩爪9。
内轴5被构造成：使套管部分18处于轴向另一端。凸缘部分12处于套管部分18的轴向一侧。内轴主体13穿过从凸缘部分12到轴向一侧的端部的整个区域。
套管部分18用作车轮支撑件，以具有平坦外周面的圆筒形式向轴向另一方延伸。
凸缘部分12用作车轮装配件，以圆环形状沿径向向外方向延伸，一直延伸超出外圈的外径。
内轴主体13包括位于轴向另一端的大直径轴13a，和位于轴向一端的小直径轴13b。大直径轴13a的外周面包括与外圈2的滚道部分10相对的滚道部分14。小直径轴13b的外周面包括内圈装配部分13b1。内圈7的外周面上包括与外圈2的滚道部分11相对的滚道部分7a。小直径轴13b的轴端部13b2具有圆筒形状，并且当弯卷在内圈7的外端面7b时，构成卷边部分19，该部分向轴承的内部施加规定的预加负荷。
在内圈7的台肩部分20的轴向一侧形成有环状台阶部分21。台肩部分20的外周面是一个沿轴向平直的圆柱面20a。该台阶部分21的外周面包括：圆柱面21a，该表面沿轴向延伸，并且外径小于台肩部分20的外径；以及环状倾斜表面21b，该表面将圆柱面21a和台肩部分20的外圆周柱面连接起来。随着向轴向另一方移动，倾斜表面21b的直径逐渐变大。倾斜表面21b相对于圆柱面21a的倾斜角θ大于90°，而小于175°，倾斜角θ是由倾斜表面21b和圆柱面21a构成的夹角。
在内圈7的台肩部分20的圆柱面20a上，连接装配着脉冲星环(pulsarring)24。脉冲星环24包括检测面，通过沿圆周方向交替设置N和S磁极片而构成所述检测面。在外圈2的轴向一侧的内圆周面上，连接装配着脉冲星环保护盖25。所述盖25包括：沿着脉冲星环24的检测面设置的环状部分26；以及圆柱部分27，所述圆柱部分27环状部分26的径向向内部分朝向轴向一方突出。通过形成在内圈7上的台阶部分21，可以避免内圈7与用于连接盖25的环状部分27和圆柱部分26的连接部分26a之间发生干涉。
下面将参照图3和4说明滚动轴承单元1的制造。如图3所示，将内轴5放置在支撑台60上，并且使套管部分18向下；将包括已结合入保持架6a中的滚子列3的组件组装到外圈2的滚道部分10中；将内轴5的内轴主体13插入外圈2中，滚子列3和内轴5的大直径轴13a的滚道部分14相接合。
然后将已经结合入保持架6中的滚子列4的组件组装到外圈2的滚道部分11中；将内圈7连接配合在内轴主体13的小直径轴13b的内圈装配部分13b1上，使得滚子列4和内圈7的滚道部分7a相接合。
环状结合夹具30装配在内圈7的中间点上，所述环状结合夹具30具有短圆筒形状，其剖面形状和内圈7的外周面形状相符合的。
如图4所示，环状结合夹具30的内圆周面由大直径结合面31、倾斜结合面32以及小直径结合面33构成，其中所述大直径结合面31装配在内圈7的台肩部分20的每个圆柱面20a上并且与每个圆柱面20a互锁，所述倾斜结合面32与台阶部分21的倾斜面21b相匹配，而所述小直径结合面33与台阶部分21的圆柱面21a相匹配。
在环状结合夹具30装配在内圈7上的状态下，以朝向轴向另一侧的力P1挤压环状结合表面30的轴向一侧表面30a。从而，向轴承内部施以预加负荷。在已经施加了预加负荷的状态下，采用卷边夹具35实施滚动卷边，其中所述卷边夹具35在轴线上的一点P处以滚动角α绕着滚动轴线O-O’滚动，使小直径轴13b的轴端部13b2沿径向向外扩展。滚动卷边使得小直径轴13b的轴端部13b2发生变形，沿径向向外弯曲，从而，被压在内圈7的轴向一侧的外表面7b上。
当向环状结合夹具30施加力P1时，沿轴向推动倾斜表面21b的力P3作用在内圈7的台阶部分21的倾斜表面21b上。力P3的分量是力P2和力P4，其中力P2垂直挤压倾斜表面21b，力P4沿着倾斜面21b作用。分量P2用作与挤压并扩大内圈7的其他力(力P5和P7)相反的力。
来自卷边夹具35的卷边力P5作用在小直径轴13b的轴端部13b2上，并且导向内圈7的轴向一端的内周弯曲表面36，所述卷边力P5通过轴端部13b2作用在内圈7的弯曲表面36上。力P5的分量是力P6和力P7，其中力P6导向轴向一侧，力P7沿径向向外。力P5和P7作为从这些方向挤压和扩大内圈7的力。
通过具有如上所述关系的力，在内圈7和小直径轴13b的轴端部13b2之间，力P2和P7沿相互抵消的方向作用。此时，将在轴向一侧挤压环状结合夹具30的力P1和倾斜表面21b的倾斜角θ设置成：使得力P2远远大于力P5和它的分量P7。通过这种设置，削减或者抵消挤压和扩大内圈7的力，从而防止内圈7由于卷边夹具35的卷边而沿轴向倾斜，或者在某种情况下，受到损坏。
之后，卷边夹具35进一步进行卷边，将小直径轴13b的轴端部13b2(如图4中虚线所示)挤压向内圈7的端面7b，以形成卷边部分19(如图4中实线所示，它和虚线所示的轴端部13b2是同一部分)。卷边部分19形成后，将环状结合夹具30从内圈7上取下。这样，由于通过环状结合夹具30向轴承内部施加了预加负载，由此，当小直径轴13b的轴端部13b2卷边在端面7b上时，内圈7的端面7b和卷边部分19紧密挤压在一起，从而将理想的预加负载施加在了轴承内部。
进一步，由于力P2抵消了力P7，这意味着，实际上只有轴向力作用在内圈7上，从而，必需的预加负载有效地施加在轴承内部。
参照附图5和6说明另一个优选实施例。在内轴5的内轴主体13的外周面上，沿轴向平行设置两个内圈7、7’。内轴主体13的外周面包括位于轴向一端的内圈7的内圈装配部分13b1，以及位于轴向另一端的内圈7的内圈装配件13b3。轴向一端处的内圈7的台肩部分20的轴向一侧，形成有环状台阶部分21。台阶部分21的结构和图1-图4中所示优选实施例中的台阶部分21的结构相同。
在这个滚动轴承单元1中，如图6所示，采用了环状结合夹具30，在内圈7和小直径轴13b的圆筒状轴端部13b2之间，沿相反方向作用的力相互抵消。这样，当轴端部13b2被卷边时，在轴向一侧挤压并扩大内圈7的力得到消减或抵消，从而有效地防止了内圈7的轴向倾斜或者损坏。
下面将参照图7说明本发明的另一个优选实施例。在该滚动轴承单元1中，在内圈7的台肩部分20的轴向一侧形成有倾斜面21b。本优选实施例中的环状结合夹具30包括与内圈7的台肩部分20的外周面20a相匹配的小直径结合面34a，以及与倾斜表面21b相匹配的倾斜结合面34b。
在这个优选实施例中，在内圈7和小直径轴13b的轴端13b2之间，沿相反方向作用的力相互抵消。这样，当轴端部13b2被卷边时，挤压并扩大内圈7的力得到了消减或者抵消，从而有效地防止了内圈7的轴向倾斜或者损坏。
本发明可以用在用于支撑车轮或者类似装置的滚动轴承单元中。
在不脱离本发明的精神和实质特性的情况下，可以以其他具体的方式实施本发明。从各个方面考虑，所述实施例仅用于说明本发明，而不对其构成限制。因而，本发明的范围由所附的权利要求、以及它们之间整体或者部分的组合来限定，而不是由以上描述来限定。所有落入权利要求等同意义和范围内的变化都包括在此范围内。

Claims (9)

1.一种滚动轴承单元，包括：
外圈；
设置在外圈径向内侧的内轴，所述内轴在轴向一侧的外周面上具有内圈装配部分；
装配在内轴的内圈装配部分上的内圈，所述内轴在轴向一侧的内轴端部在内圈的轴向一侧的端面处进行卷边；
内圈在其台肩部分的轴向一侧具有环状台阶部分；
所述环状台阶部分具有倾斜表面，其直径向着轴向另一侧增大；
其中，在滚珠轴承单元的制造过程中，在将所述内轴端部向着内圈卷边时，具有与所述倾斜表面相结合的倾斜结合面的环状结合夹具沿着轴向挤压所述倾斜表面，
所述倾斜表面的倾斜角度设定为：在卷边加工时，垂直挤压所述倾斜表面的力P2远远大于作用于内圈的内周一侧的弯曲面上的、沿径向向外的力P7。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承单元，其中
所述环状台阶部分还具有：沿着轴向形成的、外径小于台肩部分外径的圆柱面；所述倾斜表面将圆柱面和台肩部分的外周面连接起来。
3.如权利要求2所述的滚动轴承单元，其特征在于，倾斜表面相对于圆柱面的倾斜角大于90°，小于175°。
4.根据权利要求1或2所述的滚动轴承单元，其中，所述内轴在轴向另一侧的外周面上具有另一内圈装配部分；
所述滚动轴承单元还包括装配在内轴的所述另一内圈装配部分上的另一内圈。
5.一个滚动轴承单元，包括，
外圈；
设置在外圈径向内侧的内轴，所述内轴在轴向一侧的外周面上具有内圈装配部分；以及
装配在内轴的内圈装配部分上的内圈，所述内轴在轴向一侧的内轴端部在内圈的轴向一侧的端面处实施卷边；
内圈包括位于轴向一侧的台肩部分的边缘上的倾斜表面，该倾斜表面的直径沿着轴向另一侧的方向逐渐变大；
其中，在滚珠轴承单元的制造过程中，在将所述内轴端部向着内圈卷边时，具有与所述倾斜表面相结合的倾斜结合面的环状结合夹具沿着轴向挤压所述倾斜表面，
所述倾斜表面的倾斜角度设定为：在卷边加工时，垂直挤压所述倾斜表面的力P2远远大于作用于内圈的内周一侧的弯曲面上的、沿径向向外的力P7。
6.如权利要求5所述的滚动轴承单元，其特征在于，倾斜表面相对于内圈中轴线的倾斜角大于90°，小于175°。
7.一种滚动轴承单元的制造方法，其中所述滚动轴承单元包括：外圈；设置在外圈径向内侧的内轴，所述内轴在轴向一侧的外周面上具有内圈装配部分；装配在内轴的内圈装配部分上的内圈，所述内轴在轴向一侧的内轴端部在内圈的轴向一侧的端面处进行卷边；内圈在其台肩部分的轴向一侧具有台阶部分；台阶部分具有倾斜表面形状，其直径向着轴向另一侧增大，
其特征在于，所述方法包括：
使用具有与所述倾斜表面结合的倾斜结合面的环状结合夹具，沿轴向挤压所述倾斜表面，从而将所述内轴的轴端向着内圈卷边。
8.如权利要求7所述的滚动轴承单元的制造方法，所述倾斜表面的倾斜角度设定为：在卷边加工时，垂直挤压所述倾斜表面的力P2远远大于作用于内圈的内周一侧的弯曲面上的、沿径向向外的力P7。
9.如权利要求8所述的滚动轴承单元的制造方法，所述倾斜表面相对于所述内圈中轴线的倾斜角度为大于90°，小于175°。
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