CN101617138A - 车轮用轴承装置 - Google Patents

Abstract

[问题]为了提供一种用于车轮的轴承单元，通过增强外部件和转向节之间的密封性能而防止锈蚀。[解决问题的手段]内侧密封件(9)由环形吊环(11)和环形密封板(12)组成，它们均具有大致L形的截面并且被分别压配到内环(3)和外部件(10)上从而彼此相对，其中所述密封板(12)包括芯金属(13)以及粘结在该芯金属上的密封件(14)，该密封件(14)具有在吊环(11)上滑动的密封唇。在该车轮用轴承单元中，在密封件(14)的外周部形成有外周唇(17)，其具有钩状截面并且径向向外延伸。该外周唇装入外部件(10)和转向节(N)的法兰(18)之间，该外周唇(17)的唇顶(17a)直径d大于法兰(18)的内倒角部(18a)的外径D，并且外周唇(17)以直径为0.1或更大的钩状区(δ)抵靠法兰(18)。

Description

车轮用轴承装置

技术领域

本发明涉及一种用于自由旋转地支撑车轮的轮轴轴承装置，更具体地涉及一种用于提高外部件和转向节之间的密封性以防止其自身发生腐蚀的轮轴轴承装置。

背景技术

通常轮轴轴承装置用于自由旋转地支撑毂轮，所述毂轮用于通过驱动轮类型用或从动轮类型用的双列滚动轴承来安装车轮。从结构因素考虑，通常驱动轮采用内环旋转方式，而从动轮则采用内环旋转方式和外环旋转方式。所述轮轴轴承装置大致可分为：第一代类型结构，其中双列角面接触滚珠轴承的轮轴轴承被装配在毂轮和形成部分悬架的转向节之间；第二代类型结构，其中车体安装法兰或车轮安装法兰直接形成在外部件的外周上；第三代类型结构，其中多个内滚道表面中的一个直接形成在所述毂轮的外周上；以及第四代类型结构，其中多个内滚道表面直接形成在所述毂轮和等速万向接头的外周上。

所述轮轴轴承装置设有密封件以防止轴承装置内的润滑油泄露，并防止雨水或灰尘从轴承外部进入。由于汽车有免维护的发展趋势，因此希望轴承的寿命较长。在这种情况下，已经证明许多缩短轴承寿命的因素都源于轴承密封问题，而非机械部件的表皮剥落或破坏。因此通过提高轴承装置的密封性来延长其寿命非常重要。

目前已出现了多种具有改进密封性能的密封件，图6示出了其中一个具有代表性的实例。密封件50包括分别安装在内环51和外部件52上的环形吊环53和环形密封板54，它们彼此相对布置并且都具有大致L形的截面。

吊环53通过压制钢板而形成，其包括圆筒部53a和直立于圆筒部53a上的直立部53b。磁式编码器55由橡胶磁体制成并通过硫化粘结而连接到直立部53b的侧面。磁式编码器55具有沿其周向交替分布的多个N极和S极，从而构成了用于检测车轮转速的旋转编码器。

另一方面，密封板54包括芯金属56，所述芯金属56通过压制钢板而形成并被压配到外部件52中；以及密封件57，所述密封件57通过硫化粘结一体地连接到芯金属56上。密封件57由弹性材料(如橡胶或合成树脂)制成，并且包括与吊环53的直立部53b滑动接触的侧唇57a以及与吊环53的圆筒部53a滑动接触的一对径向唇57b、57c。密封件57的外周和吊环53的直立部53b通过它们之间微小的径向间隙而相对布置，以形成迷宫式密封58。

密封件57的外周上形成有径向向外延伸的突唇59。突唇59形成为具有L形截面并被设置在外部件52和转向节60之间的间隙“e”内，以防止雨水或泥水通过间隙“e”进入轴承，从而防止轴承发生腐蚀。

专利文件1：日本专利特许公开No.56579/2003

发明内容

本发明要解决的问题

在现有的密封件50中，当突唇59的唇顶59a的接合余量δ较小时(如图7(a)所示)，如果唇顶59a未处于适当的位置，则在转向节60组装完成之后(如图7(b)所示)，突唇59可能被径向向内地压出转向节60。从而可能在外部件52和突唇59之间产生间隙，不仅不能保证外部件52和转向节60之间的密封性，还可能使突唇59受损。

此外如图8(a)所示，如果弯折角θ没有设置成适当的值，突唇59不一定会在两点(即唇顶59a和尖端59b)处接触转向节60和外部件52。如果这样，在转向节60的组装期间(如图8(b)所示)，突唇59可能会折叠，而不会在外部件52的端面和转向节60之间伸展。因此不能保证外部件52和转向节60之间的密封性。

因此，本发明的目标是提供一种用于车辆的轮轴轴承装置，其可以提高外部件和转向节之间的密封性，以防止轮轴轴承装置内发生腐蚀。

解决问题的手段

为了实现本发明的目标，提供一种用于车辆的轮轴轴承装置，其包括：外部件，在所述外部件的内周上形成有双列外滚道表面；内部件，所述内部件包括毂轮和内环，所述毂轮具有一体地形成在其一端的车轮安装法兰，以及形成在其外周上的轴向延伸的圆筒部，所述内环通过预定的过盈量被装配到所述毂轮的所述圆筒部上，所述内部件在其外周上形成有双列内滚动表面，所述双列内滚动表面被设置成与所述双列外滚道表面相对；双列滚动件，所述双列滚动件可自由滚动地容纳在所述内部件的内滚道表面和所述外部件的外滚道表面之间；以及密封件，所述密封件安装在形成于所述外部件和所述内部件之间的环形口中；所述密封件的内侧密封件包括环形的吊环和环形的密封板，所述吊环和所述密封板被压配到所述内部件和所述外部件上，从而被设置成彼此相对并且均具有大致L形的截面，所述密封板包括由钢板制成的芯金属以及通过硫化粘结而连接到芯金属的密封件，并且具有多个与所述吊环滑动接触的密封唇，所述用于车辆的轮轴轴承装置的特征在于，在所述密封件的周缘上形成有外周唇，所述外周唇径向向外延伸，具有大致L形的截面，并适于被装配到所述外部件和转向节的法兰部之间的间隙中，所述外周唇的唇顶具有被设定为预定值的直径，并且以预定的接合余量抵靠所述转向节的所述法兰部。(权利要求1)

根据权利要求1的本发明的轮轴轴承装置，由于其包括密封件，所述密封件安装在形成于所述外部件和所述内部件之间的环形口中；所述密封件的内侧密封件包括环形的吊环和环形的密封板，所述吊环和所述密封板被压配到所述内部件和所述外部件上，从而被设置成彼此相对并且均具有大致L形的截面，所述密封板包括由钢板制成的芯金属以及通过硫化粘结连接到芯金属的密封件，并且具有多个与所述吊环滑动接触的密封唇，其特征在于，在所述密封件的周缘上形成有外周向唇，所述外周唇径向向外延伸，具有大致L形的截面，并被装配到所述外部件和转向节的法兰部之间的间隙中，所述外周唇的唇顶具有预定的直径，并且以预定的接合余量抵靠所述转向节的所述法兰部，因此可以防止所述转向节组装完成后所述外周唇被压出，从而保证所述外部件和所述转向节之间的密封性。此外，还可以防止所述外周唇受损，并防止雨水或泥水进入。因此可以提高所述外部件和所述转向节之间的密封性，防止在所述轮轴轴承中发生腐蚀。

优选地，所述接合余量的值设置为

或更高。从而可以确定地防止所述外周唇被压出所述转向节。(权利要求2)

优选地，在所述转向节的组装期间，在所述外周唇的尖端和所述外部件的端面之间保持预定的轴向间隙的情况下，所述外周唇的唇顶抵靠在所述转向节的所述法兰部上。从而可以保证所述外部件和所述转向节之间的密封性，并在它们之间保持所需的过盈量。(权利要求3)

优选地，倒角部形成在所述转向节的所述法兰部的内周棱角上，并且所述唇顶的直径被设置成大于所述倒角部的外径。从而可以在所述转向节的组装期间防止所述外周唇受损。(权利要求4)

所述密封件可以被固定在所述芯金属的圆筒部的外周表面并包围所述圆筒部的边缘，其适于与装配到所述外部件(10)中的部分紧密接触。从而可以提高密封件装配部分的密封性。(权利要求5)

优选地，所述外周唇被设置成相对于所述外部件的端面的垂线成10°或更大的弯折角，并且在所述转向节的组装期间，当所述尖端接触所述外部件的端面时，所述外周唇的两点(即所述尖端和所述唇顶)分别弹性地接触所述外部件的端面和所述转向节的所述法兰部。从而可以保证所述外部件和所述转向节之间的密封性。此外，还可以防止所述外周唇受损，并防止雨水或泥水进入。因此可以提高所述外部件和所述转向节之间的密封性，进一步防止在所述轮轴轴承中发生腐蚀。(权利要求6)

本发明的效果

根据本发明的用于车辆的轮轴轴承装置，由于其包括外部件，在所述外部件的内周上形成有双列外滚道表面；内部件，所述内部件包括毂轮和内环，所述毂轮具有一体地形成在其一端的车轮安装法兰以及形成在其外周上的轴向延伸的圆筒部，所述内环通过预定的过盈量被装配到所述毂轮的所述圆筒部上，所述内部件在其外周上形成有双列内滚动表面，所述双列内滚动表面被设置成与所述双列外滚道表面相对；双列滚动件，所述双列滚动件可自由滚动地容纳在所述内部件的内滚道表面和所述外部件的外滚道表面之间；以及密封件，所述密封件安装在形成于所述外部件和所述内部件之间的环形口中；所述密封件的内侧密封件包括环形的吊环和环形的密封板，所述吊环和所述密封板被压配到所述内部件和所述外部件上，从而被设置成彼此相对并且均具有大致L形的截面，所述密封板包括由钢板制成的芯金属以及通过硫化粘结连接到芯金属的密封件，并且具有多个与所述吊环滑动接触的密封唇，其特征在于，在所述密封件的周缘上形成有外周唇，所述外周唇径向向外延伸，具有大致L形的截面，并被装配到所述外部件和转向节的法兰部之间的间隙中，所述外周唇的唇顶具有预定值的直径，并且以预定的接合余量抵靠所述转向节的所述法兰部，因此可以防止所述转向节组装完成后所述外周唇被压出，从而保证所述外部件和所述转向节之间的密封性。此外，还可以防止所述外周唇受损，并防止雨水或泥水进入。因此可以提高所述外部件和所述转向节之间的密封性，防止在所述轮轴轴承中发生腐蚀。

实现本发明的最佳方式

实现本发明的最佳方式是一种用于车辆的轮轴轴承装置，其包括外部件，在所述外部件的外周上形成有适于安装在转向节上的车体安装法兰，在所述外部件的内周上形成有双列外滚道表面；内部件，所述内部件包括毂轮和内环，所述毂轮具有一体地形成于其一端的车轮安装法兰、形成在其外周上并与所述双列外滚道表面之一相对的内滚道表面、以及从所述内滚道表面轴向延伸的圆筒部，所述内环被装配到所述毂轮的所述圆筒部上，并且在所述内环的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个相对的内滚道表面；双列滚动件，所述双列滚动件可自由滚动地容纳在所述内部件的内滚道表面和所述外部件的外滚道表面之间；以及密封件，所述密封件安装在形成于所述内部件和所述外部件之间的环形口中；所述密封件的内侧密封件包括环形的吊环和环形的密封板，所述吊环和所述密封板被压配到所述内部件和所述外部件上，从而被设置成彼此相对并且均具有大致L形的截面，所述密封板包括由钢板制成的芯金属以及通过硫化粘结连接到所述芯金属的密封件，并具有多个与所述吊环滑动接触的密封唇，其特征在于，在所述密封件的周缘上形成有外周唇，所述外周唇径向向外延伸，具有大致L形的截面，并且适于被装配到所述外部件和转向节的法兰部之间的间隙中，所述外周唇的唇顶的直径被设置成大于所述法兰部的倒角部的外径，并且所述唇顶以大于

或更大的接合余量抵靠所述法兰部。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。

图1是示出本发明的用于车辆的轮轴轴承装置的一个实施方式的纵向剖视图；图2是图1的局部放大纵向视图；图3(a)是示出转向节组装期间状态的示意图；图3(b)是示出转向节组装之后状态的示意图；图4(a)是示出图3的密封件的放大视图；图4(b)是示出图4(a)的比较例的放大视图；图5(a)是示出转向节组装期间状态的示意图；图5(b)是示出转向节组装之后状态的示意图。在下面的描述中，当轮轴轴承装置被安装到车辆上时，轮轴轴承装置的外侧称为“外侧”(图1中的左侧)，而轮轴轴承装置的内侧称为“内侧”(图1中的右侧)。

如图1所示的本发明的轮轴轴承装置是用于驱动轮的第三代类型，其包括内部件1、外部件10、以及多个可自由滚动地容纳在内外部件1、10之间的滚珠7、7。内部件1包括毂轮2和内环3，内环3通过预定的过盈量压配合到毂轮2上。

毂轮2上一体地形成有以下部件：位于其一端的车轮安装法兰4、一个(外侧的)内滚道表面2a、以及从内滚道表面2a延伸的圆筒部2b。在车轮安装法兰4的周缘等距离地设置有多个轮毂螺栓5。在内环3的外周上形成有另一个(内侧的)内滚道表面3a，并通过预定的过盈量配合到圆筒部2b上。

毂轮2由含碳量为0.40～0.80％(重量百分比)的中碳钢如S53C制成，通过高频感应淬火进行硬化，使得从车轮安装法兰4的基部到圆筒部2b的区域获得58～64HRC的硬度，其中车轮安装法兰4的基部形成外侧的密封件的密封接触区，外侧包括内滚道表面2a。内环3和滚动件(滚珠)7由高碳铬钢如SUJ2制成，通过浸浴淬火硬化到核心，以获得58～64HRC的表面硬度。

外部件10在其外周上一体地形成有用于安装到车辆转向节(未示出)的车体安装法兰10b，在其内周上一体地形成有与内部件1的内滚道表面2a、3a相对的双列外滚道表面10a、10a。多个滚动件(滚珠)7通过保持架6可自由滚动地容纳在滚道表面10a、10a；2a、3a之间。外部件10由含碳量为0.40～0.80％(重量百分比)的中碳钢如S53C制成，并且至少所述双列外滚道表面10a、10a通过高频感应淬火而硬化，以获得58～64HRC的表面硬度。

密封件8、9安装在形成于外部件10和内部件1之间的多个环形口内，以防止轴承中的润滑油泄露，并且防止雨水或灰尘从外面进入轴承。

如图2的放大视图所示，密封件8、9中的内侧密封件9由所谓的“高填充密封(hi-pack seal)”形成，所述“高填充密封”包括彼此相对布置的环形吊环11和密封板12。吊环11是通过压制铁磁性钢板如铁素体不锈钢板(JIS SUS 430等)或预制冷轧板(JIS SPCC等)而形成的基本环形的结构，其具有大致L形的截面，并包括装配到内环3上的圆筒部11a，以及从圆筒部11a径向向外延伸的直立部11b。这样能防止吊环11发生腐蚀，并提高密封件9的耐用性。

磁式编码器15由混合了磁粉(如铁素体)的弹性体(如橡胶)形成，并通过硫化粘结一体地连接到直立部15b的内侧表面。磁式编码器15具有沿其周向交替分布的多个N极和S极，从而构成了用于检测车轮转速的旋转编码器。

另一方面，密封板12包括芯金属13，所述芯金属13包括装配到外部件10的端部的圆筒部13a、从圆筒部13a径向向内延伸的直立部13b、以及通过硫化粘结连接到芯金属13的密封件14。芯金属13由奥氏体不锈钢板(JIS SUS 304等)或预制冷轧板(JIS SPCC等)压制形成。

密封件14由弹性件(如丁腈橡胶)形成，其包括与吊环11的直立部11b滑动接触的侧唇14a，以及与吊环11的圆筒部11a滑动接触的径向唇14b、14c。侧唇14a形成为具有从芯金属13的直立部13b径向向外倾斜的截面，并且侧唇14a的尖端通过预定的过盈量与吊环11的直立部11b滑动接触。吊环11的直立部11b的外周边缘和密封件14的外周通过微小的径向间隙相对布置，从而形成迷宫式密封16，以提高密封性，防止雨水或灰尘从外面直接进入并落到侧唇14a上。

根据本发明，密封件14固定在芯金属13的圆筒部13a的外周表面并包围圆筒部13a的边缘，其与装配到外部件10中的部分紧密接触以提高密封性，并具有截面从密封件14的外周径向向外延伸的外周唇17。外周唇17具有大致L形的截面，并被装配到外部件10和转向节N的法兰部18之间的间隙“e”中。此外，唇顶17a的直径

被设置为预定值(见图3(b))。也就是说，如图3(a)所示，唇顶17a的直径

被设置成使得在转向节N的组装期间，当外周唇17的尖端17b和外部件10的端面之间具有预定的轴向间隙“e0”时，唇顶17a和转向节N之间的接合余量δ大于预定值。

本发明申请人进行的装配试验的检查结果如表1所示。表1中的结果分别涉及如图3(b)所示的转向节N组装之后的抵靠外部件10端面的外周唇17的尖端17b、以及抵靠转向节N的法兰部18的唇顶17a，其中将外周唇17的唇顶17a的直径

设置比转向节N的法兰部18的内周棱角的倒角部18a的直径

大

或更多，从而防止外周唇17被压出。因此，可以确保外部件和转向节之间的密封性。此外，还可以防止外周唇受损，并防止雨水或泥水进入。从而可以提高外部件和转向节之间的密封性，防止在轮轴轴承中发生腐蚀。

【表1】

此外，如图4(b)所示，当突唇(外周唇)17的尖端17b与外部件的端面以相对于该端面接近90°的角度接触时，尖端17b可能会径向向内翻转，而不会径向向外伸展。本发明的申请人已注意到突唇17的弯折角θ，并发现通过将相对于外部件10的端面的垂线的弯折角θ(如图4(a)所示)设置成10°或以上，优选15°或以上，突唇17的尖端17b必然可以在转向节N组装期间径向向外伸展。因此在预定的过盈量条件下(如图5(b)所示)，外周唇17的两点(即尖端17b和唇顶17a)可以弹性地分别接触外部件10的端面和转向节N的法兰部18。因此可以保证外部件10和转向节N之间的密封性。此外，还可以防止外周唇受损，并防止雨水或泥水进入。从而可以提高外部件和转向节之间的密封性，防止在轮轴轴承中发生腐蚀。

尽管在例示的实施方式中使用的是以滚珠作为滚动件7的双列角面接触滚珠轴承，但是本发明并不限于该例示的实施方式，也可采用以锥形辊作为滚动件7的双列圆锥滚子轴承。此外，尽管在第三代类型的例示实施方式中内滚道表面2a直接形成在毂轮2的外周上，但是也可将本发明应用到其它类型的轮轴轴承，如第一代或第二代类型，其中一对内环被压配合到毂轮的圆筒部上。

上面已参照优选实施方式对本发明进行了描述。显然，本领域技术人员在阅读和理解前面的详细描述之后，可以对其进行修改和变更。在不超出所附的权利要求或其等同物范围的情况下，本发明应被解释为包括所有此类的修改和变更。

工业实用性

本发明的轮轴轴承装置可应用于第一代、第二代和三代类型的轮轴轴承装置，其中在内侧密封件上使用高填充密封。

附图说明

图1是示出本发明的用于车辆的轮轴轴承装置的一个实施方式的纵向剖视图；

图2是图1的局部放大纵向视图；

图3(a)是示出转向节组装期间的状态的示意图；

图3(b)是示出转向节组装之后的状态的示意图；

图4(a)是示出图3的密封件的放大视图；

图4(b)是示出图4(a)的比较例的放大视图；

图5(a)是示出转向节组装期间的状态的示意图；

图5(b)是示出转向节组装之后的状态的示意图；

图6是示出现有技术的用于车辆的轮轴轴承装置的密封件的纵向剖视图；

图7(a)是示出转向节组装期间的状态的示意图；

图7(b)是示出转向节组装之后的状态的示意图；

图8(a)是示出转向节组装期间的状态的示意图；

图8(b)是示出转向节组装之后的状态的示意图。

附图标记及符号说明

1......内部件

2......毂轮

2a，3a......内滚道表面

2b......圆筒部

3......内环

3b......外周

4......车轮安装法兰

5......轮毂螺栓

6......保持架

7......滚动件

8......外侧密封件

9......内侧密封件

10......外部件

10a......外滚道表面

10b......车体安装法兰

11......吊环

11a，13a......圆筒部

11b，13b......直立部

12......密封板

13......芯金属

14......密封件

14a......侧唇

14b，14c......径向唇

15......磁式编码器

16......迷宫式密封

16b......内周

17......外周唇

17a......唇顶

17b......尖端

18......法兰部

18a......内周倒角部

50......密封件

51......内环

52......外部件

53......吊环

53a......圆筒部

53b......直立部

54......密封板

55......磁式编码器

56......芯金属

57......密封件

57a......侧唇

57b，57c......径向唇

58......迷宫式密封

59......突唇

60......转向节

d......唇顶直径

D......转向节法兰内周倒角部直径

e......外部件和转向节之间的间隙

e0......轴向间隙

N......转向节

δ......接合余量

θ......弯折角

Claims (6)

1.一种用于车辆的轮轴轴承装置，其包括：

外部件(10)，在所述外部件(10)的内周上形成有双列外滚道表面(10a、10a)；

内部件(1)，所述内部件(1)包括毂轮(2)和内环(3)，所述毂轮(2)具有一体地形成在该毂轮一端的车轮安装法兰(4)以及形成在该毂轮外周上的轴向延伸的圆筒部(2b)，所述内环(3)通过预定的过盈量被装配到所述毂轮(2)的所述圆筒部(2b)上，所述内部件(1)在其外周上形成有双列内滚动表面(2a、3a)，所述双列内滚动表面(2a、3a)被设置成与所述双列外滚道表面(10a、10a)相对；

双列滚动件(7)，所述双列滚动件(7)可自由滚动地容纳在所述内部件(1)的内滚道表面(2a、3a)和所述外部件(10)的外滚道表面(10a、10a)之间；以及

密封件(8、9)，所述密封件(8、9)安装在形成于所述外部件(10)和所述内部件(1)之间的环形口中；

所述密封件(8、9)的内侧密封件(9)包括环形的吊环(11)和环形的密封板(12)，所述吊环(11)和所述密封板(12)被压配到所述内部件(1)和所述外部件(10)上，从而被设置成彼此相对并且均具有大致L形的截面，所述密封板(12)包括由钢板制成的芯金属(13)以及通过硫化粘结连接到所述芯金属(13)的密封件(14)，并且具有多个与所述吊环(11)滑动接触的密封唇，所述用于车辆的轮轴轴承装置的特征在于：

在所述密封件(14)的周缘上形成有外周唇(17)，所述外周唇(17)径向向外延伸并具有大致L形的截面，并其该外周唇(17)适于被装配到所述外部件(10)和转向节(N)的法兰部(18)之间的间隙中，所述外周唇(17)的唇顶(17a)具有预定值的直径

并且以预定的接合余量(δ)抵靠所述转向节(N)的所述法兰部(18)。

2.如权利要求1所述的用于车辆的轮轴轴承装置，其中所述接合余量(δ)的值设置为

或更高。

3.如权利要求1或2所述的用于车辆的轮轴轴承装置，其中，在所述转向节(N)的组装期间，在所述外周唇(17)的尖端(17b)和所述外部件(10)的端面之间保持预定轴向间隙(e0)的情况下，所述外周唇(17)的唇顶(17a)抵靠在所述转向节(N)的所述法兰部(18)上。

4.如权利要求1到3任一项所述的用于车辆的轮轴轴承装置，其中倒角部(18a)形成在所述转向节(N)的所述法兰部(18)的内周棱角上，并且其中所述唇顶(17a)的直径

被设置成大于所述倒角部(18a)的外径

5.如权利要求1到4任一项所述的用于车辆的轮轴轴承装置，其中所述密封件(14)被固定在所述芯金属(13)的圆筒部(13a)的外周表面并包围所述圆筒部(13a)的边缘，该密封件(14)适于与装配到所述外部件(10)中的部分紧密接触。

6.如权利要求1到5任一项所述的用于车辆的轮轴轴承装置，其中所述外周唇(17)被设置成相对于所述外部件(10)的端面的垂线成10°或更大的弯折角(θ)，并且在所述转向节(N)的组装期间，当所述尖端(17b)接触所述外部件(10)的端面时，所述外周唇(17)的两点，即所述尖端(17b)和所述唇顶(17a)，分别弹性地接触所述外部件(10)的端面和所述转向节(N)的所述法兰部(18)。

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