CN101389876B - 车轮用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

一种车轮用轴承装置，其中降低敛缝部的表面压力以防止敛缝部的塑性变形以及固定螺母的松动，并防止在敛缝部和肩部之间的接触表面处产生粘滑噪声。该车轮用轴承装置具有毂轮(2)和压配在该毂轮中的内圈(3)，内圈(3)通过由毂轮(2)的端部塑性变形而形成的敛缝部(2d)固定在适当位置。通过切削在敛缝部(2d)上形成与肩部(14)面接触的平坦面(19)。在平坦面(19)的外径端处形成轻微凹陷的台阶部(19a)，使敛缝部(2d)和肩部(14)之间的接触部保持未被硬化。上述结构降低了施加至敛缝部(2d)的表面压力，因此防止了敛缝部(2d)的塑性变形和磨损以及固定螺母(18)的松动，同时防止了敛缝部(2d)和肩部(14)之间的接触表面处由于快速滑移而产生粘滑噪声。

Description

车轮用轴承装置
技术领域
本发明涉及用于支撑车辆(例如汽车)的车轮的轴承装置，更具体地涉及一种车轮用轴承装置，其包括车轮轴承和等速万向节，用于相对于悬架装置可旋转地支撑驱动轮(即，前置前驱车辆的前轮，前置后驱或后置后驱车辆的后轮，以及四轮驱动车辆的前后轮)。
背景技术
车辆的动力传递装置不但要将动力从发动机传递至车轮，还要允许在不平整的道路上行驶或车辆转向期间由车辆跳动引起的车轮径向和轴向位移或瞬时移动。相应地，布置在发动机和驱动轮之间的驱动轴的一端通过滑动式等速万向节连接至差动齿轮单元，而其另一端通过包括非滑动式等速万向节的驱动轮用轴承装置连接至驱动轮。
提出了几种车轮用轴承装置的结构，它们其中之一公知如图4所示。用于驱动轮的车轮用轴承装置50包括适于在一端安装车轮(未示出)的毂轮51、用于可旋转地支撑毂轮51的双列滚动轴承52、和用于传递驱动轴(未示出)的动力至毂轮51的固定式等速万向节53。
毂轮51具有与其一体形成的车轮安装凸缘54，并在外周面上形成有内滚道表面51a，还形成有从内滚道表面51a轴向延伸的筒状部51b。双列滚动轴承52包括外部件55和内部件57，在外部件55的外周面上一体形成有车体安装凸缘55b，在外部件55的内周面上一体形成有双列外滚道表面55a、55a，内部件57适于通过容纳在外部件55内的双列滚动元件(滚珠)56、56插入该外部件55中。
内部件57包括毂轮51和内圈58，内圈58压配在轮毂51的轴向延伸部51b上，并在其外周面上形成有内滚道表面58a。内圈58通过敛缝部51c相对于毂轮51不可轴向运动地固定，敛缝部51c由毂轮51的轴向延伸部51b的端部径向向外塑性变形而形成。
等速万向节53包括嘴部59和外连接件62，该外连接件62一体形成有形成嘴部59的底部的肩部60以及从该肩部60延伸的轴部61。外连接件62插入内部件57(毂轮51)中，它们之间可传递扭矩。也就是说，形成在毂轮51的内周面上的锯齿部63与形成在外连接件62的轴部61的外周面上的锯齿部64啮合。外连接件62的轴部61插入毂轮51中直到外连接件62的肩部60抵靠敛缝部51c，通过以预定紧固扭矩将固定螺母66紧固到在轴部61的端部形成的外螺纹65上而将毂轮51和外连接件62连接在一起从而使它们不会轴向分离。
公知在发动机增速时，即车辆启动时，大的扭矩从发动机经由滑动式等速万向节(未示出)施加到驱动轮，因此在驱动轴上产生扭矩。相应地，还在支撑该驱动轴的双列滚动轴承52的内部件57上产生扭矩。当在驱动轴上产生大的扭矩时，如果毂轮51的锯齿部63和外连接件62的轴部61的锯齿部64之间存在周向间隙，外连接件62和内部件57的相互抵接面之间的突然滑移会产生粘滑噪声。
为了解决这一问题，在现有技术中的车轮用轴承装置50中，毂轮51的敛缝部51c的与外连接件62的肩部60抵接的端面被精整成平坦面67。这使得可在敛缝部51c和肩部60之间形成面接触，因此降低了由螺母66的紧固力施加到敛缝部51c的表面应力。相应地，可防止敛缝部51c的塑性变形和螺母66的松动，并因此防止由于肩部60和敛缝部51c的抵接面之间的突然滑移而产生粘滑噪声(见日本专利No.3533883)。
发明内容
本发明要解决的问题
在现有技术的车轮用轴承装置中，因为毂轮51的敛缝部51c被精整成平坦面67，所以可在敛缝部51和肩部60之间形成面接触，从而降低施加到敛缝部51c上的表面压力。这防止了由于肩部60和敛缝部51c的抵接面之间的突然滑移而产生粘滑噪声。在这种情况下，使筒状部51b的端部径向向外塑性变形(图5(a)中的虚线所示)，然后沿箭头切削敛缝端面以形成平坦面67。在此期间，切削加工有时会在敛缝部的角部处形成毛刺68或翘曲69，如图5(b)和5(c)所示。尽管这些毛刺68和翘曲69会通过固定螺母66的紧固而被压缩和挤压在平坦面67和肩部60之间，但会在平坦面67和肩部60之间产生微小的轴向间隙δ。该轴向间隙δ会导致敛缝部51c的平坦面67和肩部60之间线接触，因此增大了施加到敛缝部51c上的表面压力，相应地，由于敛缝部51c和肩部60之间的突然滑移会产生粘滑噪声。
因此，本发明的一个目的是提供一种车轮用轴承装置，其中敛缝部形成有一平坦面从而可以降低施加到敛缝部上的表面压力，并防止敛缝部的塑性变形和固定螺母的松动，还进一步防止粘滑噪声的产生。
解决问题的手段
为了实现本发明的目的，根据第一方面，提供一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括：外部件，在该外部件的内周面上形成有双列外滚道表面；内部件，该内部件包括毂轮和至少一个内圈，所述毂轮具有形成在其一端部的车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，所述内圈压配在所述毂轮的所述筒状部上，并且所述内部件具有适于与所述双列外滚道表面相对布置的双列内滚道表面；可自由滚动地容纳在所述外滚道表面和所述内滚道表面之间的双列滚动元件；以及形成等速万向节的外连接件，该外连接件具有杯状的嘴部、形成该嘴部的底部的肩部以及从该肩部轴向延伸的轴部，该轴部适于在所述肩部抵靠所述敛缝部的情况下可轴向分离且可传递扭矩地插入所述毂轮中，以在它们之间传递扭矩；所述内圈通过敛缝部相对于所述毂轮轴向固定，所述敛缝部由所述筒状部的端部径向向外塑性变形而形成，该车轮用轴承装置的特征在于：所述敛缝部具有通过切削加工形成的平坦面，该平坦面适于与所述肩部面接触，并且所述平坦面的径向最外端被布置成其不抵靠所述肩部，其中所述平坦面的径向最外端形成有轻微凹陷的环形部，该环形部是切削面。
根据第一方面的本发明，因为敛缝部具有由切削加工形成的适于与肩部面接触的平坦面，而且所述平坦面的径向最外端被布置成其不抵靠所述肩部，所以即使所述敛缝部的径向最外端上会由于切削加工而产生毛刺和/或翘曲，也能确保所述肩部和所述敛缝部之间的面接触。因此这使得能够降低由固定螺母的紧固力施加到所述敛缝部上的表面压力，从而防止敛缝部的塑性变形和螺母的松动，还防止肩部和敛缝部的相互抵接面之间突然产生粘滑噪声。所述平坦面的径向最外端形成有轻微凹陷的环形部。这能够防止径向最外端上产生的毛刺等从所述敛缝部的所述平坦面突出，因此确保肩部与敛缝部之间的面接触。
根据本发明的第二方面，提供了一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括：外部件，在该外部件的内周面上形成有双列外滚道表面；内部件，该内部件包括毂轮和至少一个内圈，所述毂轮具有形成在其一端部的车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，所述内圈具有适于与所述多个外滚道表面相对布置并压配在所述毂轮的筒状部上的多个内滚道表面；可自由滚动地容纳在所述外滚道表面和所述内滚道表面之间的双列滚动元件；以及形成等速万向节的外连接件，该外连接件具有杯状的嘴部、形成该嘴部的底部的肩部以及从该肩部轴向延伸的轴部，该轴部适于在所述肩部抵靠敛缝部的情况下可轴向分离且可传递扭矩地插入所述毂轮中以在它们之间传递扭矩；所述内圈通过敛缝部相对于所述毂轮轴向固定，所述敛缝部由所述筒状部的端部径向向外塑性变形而形成，该车轮用轴承装置的特征在于：所述敛缝部(2d)具有通过切削加工形成的平坦面，该平坦面适于与所述肩部面接触，并且所述平坦面的径向最外端被布置成其不抵靠所述肩部，其中所述平坦面的径向最外端形成为具有比所述外连接件的所述肩部的径向最外端的直径大的直径。这也能防止所述肩部和所述敛缝部之间的面接触受到切削加工过程中在所述敛缝部的径向最外端上产生的毛刺的不利影响。
根据本发明的第三方面，在根据第一或第二方面的车轮用轴承装置中，优选的是所述敛缝部保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部，所述外连接件的硬化层的区域被限制在所述肩部的角部的区域内，抵靠所述敛缝部的肩部保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部。这能够抑制由硬度差异引起的敛缝部的磨损，并能防止固定螺母的松动。
本发明的效果
根据本发明的车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括：外部件，在该外部件的内周面上形成有双列外滚道表面；内部件，该内部件包括毂轮和至少一个内圈，所述毂轮具有形成在其一端部的车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，所述内圈具有适于与所述多个外滚道表面相对布置并压配在所述毂轮的所述筒状部上的多个内滚道表面；可自由滚动地容纳在所述外滚道表面和所述内滚道表面之间的双列滚动元件；以及形成等速万向节的外连接件，该外连接件具有杯状的嘴部、形成该嘴部的底部的肩部以及从该肩部轴向延伸的轴部，该轴部适于在所述肩部抵靠所述敛缝部的情况下可轴向分离且可传递扭矩地插入所述毂轮中，以在它们之间传递扭矩；所述内圈通过敛缝部相对于所述毂轮轴向固定，所述敛缝部由所述筒状部的端部径向向外塑性变形而形成，该车轮用轴承装置的特征在于：所述敛缝部具有通过切削加工形成的平坦面，该平坦面适于与所述肩部面接触，并且所述平坦面的径向最外端被布置成其不抵靠所述肩部。因此，即使所述敛缝部的径向最外端上会由于切削加工而产生毛刺和/或翘曲，也能确保所述肩部和所述敛缝部之间的面接触。因此这使得能够降低由固定螺母的紧固力施加到所述敛缝部上的表面压力，从而防止敛缝部的塑性变形和螺母的松动，还防止肩部和敛缝部的相互抵接面之间突然产生粘滑噪声。
实施本发明的最佳方式
实现本发明的最佳方式是一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括：外部件，在该外部件的外周面上一体形成有车体安装凸缘，在其内周面上形成有双列外滚道表面；内部件，该内部件包括毂轮和内圈，所述毂轮具有适于与所述双列外滚道表面中的一个相对布置的一个内滚道表面以及从所述一个内滚道表面轴向延伸的筒状部，所述内圈具有适于与所述双列外滚道表面中的另一个相对布置的另一个内滚道表面并压配到毂轮的筒状部上；可自由滚动地容纳在所述外滚道表面和所述内滚道表面之间的双列滚动元件；以及形成等速万向节的外连接件，该外连接件具有杯状的嘴部、形成该嘴部的底部的肩部以及从该肩部轴向延伸的轴部，该轴部适插入所述内部件中以在它们之间传递扭矩；所述内圈通过敛缝部相对于所述毂轮轴向固定，所述敛缝部由所述筒状部的端部径向向外塑性变形而形成，所述外连接件可轴向分离且可传递扭矩地插入所述内部件中使得所述肩部抵靠所述敛缝部，该车轮用轴承装置的特征在于：所述敛缝部具有通过切削加工形成的平坦面，该平坦面适于与所述肩部面接触，所述平坦面的径向最外端形成有轻微凹陷的环形部，并且所述肩部和所述敛缝部之间的抵接部保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部。
附图说明
结合附图从随后的说明和所附权利要求将会清楚本发明的其他优点和特征，在附图中：
图1(a)是表示本发明的车轮用轴承装置的第一实施方式的纵剖面图，图1(b)是图1(a)的局部放大图；
图2是表示用于形成图1中的敛缝部的方法的说明图；
图3是表示本发明的车轮用轴承装置的第二实施方式的纵剖面图；
图4是现有技术的车轮用轴承装置的纵剖面图；以及
图5(a)是表示用于形成图4的敛缝部的方法的说明图，图5(b)和5(c)是图4的局部放大图。
具体实施方式
以下参考附图说明本发明的优选实施方式。
实施方式1
图1(a)是表示本发明的车轮用轴承装置的第一实施方式的纵剖面图，图1(b)是图1(a)的局部放大图，图2是表示用于形成图1中的敛缝部的方法的说明图。在下面的说明中，术语装置的“外侧”(图中的左手侧)是指当轴承装置安装在车体上时位于车体外侧的那一侧，而术语装置的“内侧”(图中的右手侧)是指当轴承装置安装在车体上时位于车体内侧的那一侧。
该车轮用轴承装置被称为第三代类型，其包括内部件1、外部件10、和可滚动地容纳在内部件1和外部件10之间的双列滚动元件(滚珠)6。内部件1包括毂轮2和压配在毂轮2上的独立内圈3。
毂轮2具有在外侧端与其一体形成的用于安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘4，并在其外周面上形成有内滚道表面2a。毂轮2还具有从内滚道表面2a延伸的筒状部2b和位于其内周面上用于传递扭矩的锯齿部(或花键)。用于将车轮固定在凸缘4上的毂螺栓5沿着凸缘4的周边等距布置。在毂轮2的轴向延伸部2b上压配有内圈3，该内圈3的外周面上形成有另一(即，内侧)内滚道表面3a，并且该内圈3通过敛缝部2d不可轴向运动地固定以防其从毂轮2脱落，该敛缝部2d由轴向延伸部2b的端部径向向外塑性变形而形成。
毂轮2由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如S53C)制成，并通过在包括内滚道表面2a、可供密封件8在其上滑动的密封件安置部以及轴向延伸部2b的区域上进行高频感应淬火而形成表面硬度为58～64HRC的硬化层11(图1中的交叉影线所示)。另一方面，内圈3由例如SUJ2的高碳铬轴承钢制成，并通过浸入淬火硬化至其芯部而具有58～64HRC的表面硬度。这样的高频感应淬火方式提高了毂轮2的强度并抑制了在内圈3的装配面处的摩擦磨损，因此提高了轴承装置的耐用性。敛缝部2d保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部。
外部件10在其外周面上一体形成有用于将该外部件10安装在车体(未示出)上的车体安装凸缘10b，在其内周面上还形成有与内滚道表面2a和3a相对的双列外滚道表面10a、10a。外部件10由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如S53C)制成，并且双列外滚道表面10a、10a经过高频感应淬火硬化而具有58～64HRC的表面硬度。双列滚动元件6、6通过保持架7、7可自由滚动地容纳在外滚道表面10a、10a和内滚道表面2a、3a之间。密封件8、9布置在外部件10的端部从而防止容纳在轴承内的油脂泄漏并防止雨水或灰尘从外部侵入。
形成为等速万向节12的外连接件13具有肩部14和从该肩部14轴向延伸的轴部15，肩部14形成杯状嘴部(未示出)的底部。外连接件13由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如S53C)制成，且从肩部14到轴部15经过高频感应淬火硬化而形成表面硬度为58～64HRC的硬化层。
在外连接件13的轴部15的外周面上形成有锯齿部(或花键)16和外螺纹17。轴部15的锯齿部16与毂轮2的锯齿部2c啮合从而在它们之间传递扭矩。外连接件13的轴部15插入轮毂2内直到外连接件13的肩部14抵接轮毂2的敛缝部2d，以可轴向分离且可传递扭矩的方式以预定紧固扭矩将固定螺母18紧固在轴部15的外螺纹17上。
根据本发明，在轮毂2的筒状部2b的端部塑性变形后(图中虚线所示)，从径向内侧至径向外侧沿图2中的箭头切削该筒状部2b的端部从而在敛缝部2d上形成平坦面19。平坦面19的径向最外端形成有轻微凹陷的环形部19a。如图1(b)所示，这使得即使在切削加工中会在敛缝部2d的径向最外端上产生毛刺(和/或翘曲)20，也能确保外连接件13的肩部14与敛缝部2d之间的面接触。因而，能降低由固定螺母18的紧固力施加在敛缝部2d上的表面压力，从而防止敛缝部2d的塑性变形和螺母18的松动，并防止在敛缝部2d和肩部14的相互抵接表面之间突然产生粘滑噪声。
根据上述实施方式，表明通过在平坦面19的径向最外端上形成轻微凹陷的环形部19a，确保了肩部14和敛缝部2d之间的面接触。然而，本发明不限于上述实施方式，通过使平坦面19的径向最外端的直径大于外连接件13的肩部14的径向最外端(倒角部分的角部)的直径也能获得同样的效果。
此外，敛缝部2d保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部，外连接件13的硬化层的区域被限制在肩部14的角部14a的区域内，从而抵接敛缝部2d的肩部14也保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部。这能够抑制由硬度差异引起的敛缝部2d的磨损，因此防止固定螺母18松动。
实施方式2
图3是表示本发明的车轮用轴承装置的第二实施方式的纵剖面图。在该实施方式中，相同的附图标记表示与第一实施方式中相同的部件、部分和功能，并省略对它们的详细说明。
该车轮用轴承装置被称为第二代类型并包括毂轮21和车轮轴承22。毂轮21具有车轮安装凸缘4和从车轮安装凸缘4经过肩部21a径向延伸的筒状部21b。毂轮21由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如S53C)制成，包括肩部21a和筒状部21b的区域通过高频感应淬火硬化成表面硬度为50～64HRC。
车轮轴承22包括：外部件23，在其外周面上一体形成有车体安装凸缘23b，在其内周面上形成有锥形双列外滚道表面23a、23a；一对内圈24、24，在它们的外周面上形成有适于与双列外滚道表面23a、23a相对布置的锥形内滚道表面24a、24a；以及通过保持架25、25可自由滚动地容纳在内滚道表面24a、24a和外滚道表面23a、23a之间的双列滚动元件(圆锥滚子)26、26。
每个内圈24(24)的内滚道表面24a的大直径侧形成有用于引导滚动元件26的大凸缘24b，内滚道表面24a的小直径侧形成有防止滚动元件26滑落的小凸缘24c。内圈24、24被设置成它们的前端(在小凸缘24c侧的端部)相互抵接，从而形成背靠背的双列圆锥滚子轴承。
车轮轴承22以预定过盈压配到筒状部21b上，并在外侧的内圈24与肩部21a抵接的情况下通过敛缝部2d相对于毂轮21不可轴向运动地固定，敛缝部2d由筒状部21b的端部径向向外塑性变形而形成。与前述第一实施方式类似，在筒状部21b塑性变形后切削敛缝部2d以在平坦面19的径向最外端处形成轻微凹陷的环形部19a。这能够防止径向最外端上产生的毛刺和/或翘曲从敛缝部2d的平坦面19突出，并因此确保外连接件(未示出)的肩部与敛缝部2d之间的面接触。
工业实用性
本发明的车轮用轴承装置可以应用在自保持结构的车轮轴承装置中，其中内圈被压配在毂轮上，毂轮和内圈通过由毂轮的端部径向向外塑性变形而形成的敛缝部结合。
已参照优选实施方式描述了本发明。显然，本领域技术人员在阅读和理解前述详细说明的基础上可以想到多种改进和修改。本发明理应解释为包括所有这样的改进和修改，只要它们落于所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (2)

1.一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括：
外部件(10；23)，在该外部件的内周面上形成有双列外滚道表面(10a；23a)；
内部件(2，3；21，24)，该内部件包括毂轮(2；21)和至少一个内圈(3；24)，所述毂轮(2；21)具有形成在其一端部的车轮安装凸缘(4)和从该车轮安装凸缘(4)轴向延伸的筒状部(2b；21b)，所述内圈(3；24)压配在所述毂轮(2；21)的筒状部(2b；21b)上，并且所述内部件具有适于与所述双列外滚道表面(10a；23a)相对布置的双列内滚道表面(2a，3a；24a)；
可自由滚动地容纳在所述外滚道表面(10a；23a)和所述内滚道表面(2a，3a；24a)之间的双列滚动元件(6；26)；以及
形成等速万向节(12)的外连接件(13)，该外连接件(13)具有杯状的嘴部、形成该嘴部的底部的肩部(14)以及从该肩部(14)轴向延伸的轴部(15)，该轴部适于在所述肩部(14)抵靠敛缝部(2d)的情况下可轴向分离且可传递扭矩地插入所述毂轮(2；21)中以在所述轴部与所述毂轮之间传递扭矩；
所述内圈(3；24)通过敛缝部(2d)相对于所述毂轮(2；21)轴向固定，所述敛缝部(2d)由所述筒状部(2b，21b)的端部径向向外塑性变形而形成，该车轮用轴承装置的特征在于：
所述敛缝部(2d)具有通过切削加工形成的平坦面(19)，该平坦面(19)适于与所述肩部(14)面接触，并且
所述平坦面(19)的径向最外端被布置成其不抵靠所述肩部(14)，
其中所述平坦面(19)的径向最外端形成有轻微凹陷的环形部(19a)，该环形部是切削面。
2.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中所述敛缝部(2d)保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部，所述外连接件(13)的硬化层的区域被限制在所述肩部(14)的角部(14a)的区域内，抵靠所述敛缝部(2d)的肩部(14)也保持为在锻造后表面硬度低于25HRC的未淬火部。
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