CN101743134A - 车轮用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

【问题】一种车轮用轴承装置,其重量轻且紧凑。这在不降低外构件的强度和刚度的情况下实现。【解决问题的手段】该轴承装置具有第二至第四代结构,包括一体具有车体安装凸缘(5b)的外构件(5),转向节安装在该车体安装凸缘的外周上。车体安装凸缘(5b)的内凸缘面(11a)通过车削之类的机加工形成为平坦垂直面。此外,车体安装凸缘(5b)的外凸缘面(10a)具有通过锻造而形成5~20°倾角(θ)的锥面,使得车体安装凸缘(5b)的厚度沿径向方向向外逐渐减小。在螺纹孔(13)的中心处测得的车体安装凸缘(5b)的厚度设定成螺纹孔(13)的公称螺距的六倍以上。该构造使得外构件(5)重量轻且紧凑,并允许车体安装凸缘(5b)的原材料容易地放置至其端部,借此提高车体安装凸缘(5b)的易锻造性。

Description

车轮用轴承装置
技术领域
本发明涉及可旋转地支撑汽车车轮的车轮用轴承装置,更具体地涉及旨在减小其外构件的重量和尺寸的车轮用轴承装置。
背景技术
通常,用于支撑车轮的车轮用轴承装置适于经由滚动轴承可旋转地支撑用于安装车轮的毂轮,并包括用于驱动轮的类型和用于从动轮的类型。由于结构原因,驱动轮类型利用内圈旋转型,从动轮类型利用内圈旋转型和外圈旋转型。双列角接触球轴承由于具有期望的轴承刚度、抗错位性以及由于燃料消耗的改进带来的小转矩而用于车轮用轴承装置。
车轮用轴承装置大致分为:第一代类型,其中包括双列角接触球轴承的车轮轴承装配在形成悬架装置的一部分的转向节与毂轮之间;第二代类型,其中车体安装凸缘或车轮安装凸缘位于外构件的外周上;第三代类型,其中一个内滚道表面直接形成在毂轮的外周上;以及第四代类型,其中内滚道表面分别直接形成在毂轮的外周和等速接头的外接头构件上。
图8示出车轮用轴承装置的结构的一个示例。该车轮用轴承装置为用于驱动轮的第三代类型,并包括:包括毂轮51和内圈52的内构件53;以及经由双列滚珠54、54装配到内构件53上的外构件55。在以下描述中,术语“外侧”限定车轮用轴承装置安装在车体上时位于车体外侧的一侧(图8的左手侧),术语“内侧”限定车轮用轴承装置安装在车体上时位于车体内侧的一侧(图8的右手侧)。
毂轮51一体形成有在其外侧端延伸的车轮安装凸缘56,在车轮安装凸缘56上沿其周边等距地固定有毂螺栓56a。毂轮51在其外周上形成有外侧内滚道表面51a,并具有从该内滚道表面51a轴向延伸的筒状部51b。内圈52在其外周上形成有内侧内滚道表面52a并压配到筒状部51b上。
外构件55在其外周上一体形成有待安装在转向节(未示出)上的车体安装凸缘55b,在其内周上一体形成有双列外滚道表面55a、55a。双列滚珠54、54容纳在外构件55的外滚道表面55a、55a与对置的内滚道表面51a、52a之间,并由保持架57、57可滚动地保持。在外构件55的两端安装有密封件58、59以防止密封在轴承内的润滑脂泄漏并防止雨水或灰尘从外部进入轴承。车体安装凸缘的周边不连续地形成有三个或四个突起,每个突起均形成有紧固至转向节的螺栓所用的螺纹孔69。
在毂轮51的内周上形成有锯齿部51c,形成等速万向接头60的一部分的外接头构件61装配到该锯齿部51c中。外接头构件61包括杯状嘴部62、形成嘴部62的底部的肩部63以及从肩部63轴向延伸的杆部64,这些部分都形成一体。杆部64的外周上形成的锯齿部64a与毂轮51的锯齿部51c接合。外接头构件61通过紧固螺母65可轴向分离地连接至毂轮51,其肩部63抵靠内圈52。
外构件55的在车体安装凸缘55b外侧的外周面66形成为略成锥形,并且其内侧外周形成为待装配到转向节中的筒状面67,如图9所示。此外,车体安装凸缘55b与外周面66之间的角部68通过锻造而形成为具有圆弧形截面的倒圆角部。内侧装配面67形成为直径小于外侧周面66的直径,从而紧固至转向节的螺栓可从装配面67侧拧入螺纹孔69中。通过在与螺纹孔69对应的位置处铣削而在角部68中形成轴向延伸的凹部70。螺纹孔69通过在钻出预备孔之后攻丝而成。
这使得可显著减小螺纹孔69的节圆直径(PCD),在不降低外构件55的强度和刚度的情况下减小轴承装置的重量和尺寸,并因而可在不与毂轮51的车轮安装凸缘56干涉的情况下紧固至螺栓从而改善轴承装置在组装和拆卸中的可加工性。
专利文献1:日本特开专利公报No.91078/2007
发明内容
本发明要解决的问题
近年来,出于节约材料和防止污染的考虑强烈期望改善车轮的燃料消耗。除了通过减小轴承装置的重量和尺寸而改善燃料消耗以外,还期望通过减小簧下质量而进一步减小轴承装置的重量来改善驾驶舒适性并通过改善轮胎的抓地性能而改善驾驶稳定性。
因此,本发明的目的是提供一种车轮用轴承装置,可在不降低外构件的强度和刚度的情况下减小其重量和尺寸。
解决问题的手段
为了实现本发明的目的,根据本发明的第一方面提供一种车轮用轴承装置,该轴承装置包括:外构件,在其外周上形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节上的车体安装凸缘,在其内周上形成有双列外滚道表面;内构件,该内构件包括毂轮以及至少一个内圈或等速万向接头的外接头构件,所述毂轮在其一端形成有车轮安装凸缘,在其另一端形成有轴向延伸的筒状部,所述内圈压配到所述毂轮的筒状部上,并且该内构件在其外周上形成有与所述双列外滚道表面相对的内滚道表面;以及双列滚动元件,所述双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道表面与所述外构件的外滚道表面之间;所述车体安装凸缘形成有供紧固螺栓拧入的多个螺纹孔,所述车轮用轴承装置的特征在于:所述车体安装凸缘的内侧凸缘面通过机加工而形成为相对于所述毂轮的纵向轴线具有平坦垂直面,并且所述车体安装凸缘的外侧凸缘面通过锻造而形成为具有成预定倾角的锥面,使得所述车体安装凸缘的厚度径向向外逐渐减小。
在其中外构件在其外周上一体形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘的第二代至第四代类型的车轮用轴承装置中,由于所述车体安装凸缘的内侧凸缘面通过机加工而形成为相对于所述毂轮的纵向轴线具有平坦垂直面,并且所述车体安装凸缘的外侧凸缘面通过锻造而形成为具有成预定倾角的锥面,使得所述车体安装凸缘的厚度径向向外逐渐减小,因而可减小车轮用轴承装置的重量和尺寸并在锻造期间用坯料材料填充整个车体安装凸缘至其末端,从而改善锻造的可加工性。此外,可抑制锻造期间产生的毛刺量,因而提高锻造和机加工精度,并延长模具的寿命。
如第二方面所限定的,优选的是所述车体安装凸缘的外侧表面相对于所述毂轮的纵向轴线具有平坦垂直面,该平坦垂直面从所述车体安装凸缘的基部径向向外延伸。这使得可精确测量车体安装凸缘的厚度,从而快速而容易地实施尺寸控制。
如第三方面所限定的,还优选的是所述倾角设定在5~20°的范围内。这使得可在不限制螺纹孔的有效长度的情况下减小外构件的重量,并具有期望的紧固强度。
如第四方面所限定的,优选的是所述车体安装凸缘在所述螺纹孔的中心处的厚度设定成为该螺纹孔的公称螺距的六倍以上。这使得可确保车轮安装凸轮的强度以及螺栓的紧固强度。
如第五方面所限定的,优选的是所述车体安装凸缘的周边不连续地形成为具有多个突起,每个突起中形成有所述螺纹孔,其中所述外构件在所述车体安装凸缘的内侧形成有待装配到所述转向节中的筒状外装配面,在所述车体安装凸缘的外侧形成有略成锥形的外周面;并且其中所述略成锥形的外周面与所述车体安装凸缘之间的过渡部通过锻造而形成有与所述螺纹孔连续的具有圆弧形截面的角部。这使得可在不降低外构件的强度和刚度的情况下减小外构件的重量和尺寸。
如第六方面所限定的,还优选的是在所述角部中在与各螺纹孔对应的位置处形成轴向延伸的凹部。这使得尽管螺纹孔的PCD设为较小从而使各螺纹孔的一部分向凹部开口,但是可在机加工期间不与角部发生任何干涉的情况下形成预备孔和螺纹孔。因此,螺纹孔的PCD可设定成极小,从而可在不降低外构件的强度和刚度的情况下实现轴承装置的重量的进一步减小。
如第七方面所限定的,优选的是所述筒状外装配面的直径小于所述略成锥形的外周面的直径。这使得可从装配面侧插入螺栓,并因而在不与毂轮的车轮安装凸缘干涉的情况下紧固螺栓,从而提高车轮用轴承装置的组装和拆卸的可加工性。
发明效果
根据本发明的车轮用轴承装置,由于该轴承装置包括:外构件,在其外周上形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节上的车体安装凸缘,在其内周上形成有双列外滚道表面;内构件,该内构件包括毂轮以及至少一个内圈或等速万向接头的外接头构件,所述毂轮在其一端形成有车轮安装凸缘,在其另一端形成有轴向延伸的筒状部,所述内圈压配到所述毂轮的筒状部上,并且该内构件在其外周上形成有与所述双列外滚道表面相对的内滚道表面;以及双列滚动元件,所述双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道表面与所述外构件的外滚道表面之间;所述车体安装凸缘形成有供紧固螺栓拧入的多个螺纹孔,所述车轮用轴承装置的特征在于:所述车体安装凸缘的内侧凸缘面通过机加工而形成为相对于所述毂轮的纵向轴线具有平坦垂直面,并且所述车体安装凸缘的外侧凸缘面通过锻造而形成为具有成预定倾角的锥面,使得所述车体安装凸缘的厚度径向向外逐渐减小,因而可减小车轮用轴承装置的重量和尺寸并在锻造期间用坯料材料填充整个车体安装凸缘至其末端,从而改善锻造的可加工性。此外,可抑制锻造期间产生的毛刺量,因而提高锻造和机加工的精度,并延长模具的寿命。
实施本发明的最佳模式
实施本发明的最佳模式是一种车轮用轴承装置,该轴承装置包括:外构件,在其外周上形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节上的车体安装凸缘,在其内周上形成有双列外滚道表面;内构件,该内构件包括毂轮和内圈,所述毂轮在其一端形成有车轮安装凸缘,在其外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面相对的一个内滚道表面,并具有从该内滚道表面轴向延伸的筒状部,所述内圈压配到所述毂轮的筒状部上,并在其外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一外滚道表面相对的另一内滚道表面;以及双列滚动元件,所述双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道表面与所述外构件的外滚道表面之间;所述车体安装凸缘形成有供紧固螺栓拧入的多个螺纹孔;所述车轮用轴承装置的特征在于:所述车体安装凸缘的内侧凸缘面通过机加工而形成为相对于所述毂轮的纵向轴线具有平坦垂直面,所述车体安装凸缘的外侧凸缘面通过锻造而形成为具有倾角为5~20°的锥面,使得所述车体安装凸缘的厚度径向向外逐渐减小,并且所述车体安装凸缘在所述螺纹孔的中心处的厚度设定成为该螺纹孔的公称螺距的六倍以上。
附图说明
图1是示出本发明的车轮用轴承装置的第一实施方式的纵剖视图;
图2是图1的左侧视图,示出了外构件;
图3是示出图1的外构件的车体安装凸缘的局部放大图;
图4是示出本发明的车轮用轴承装置的第二实施方式的纵剖视图;
图5是图4的左侧视图,示出了外构件;
图6是示出图4的外构件的车体安装凸缘的局部放大图;
图7是示出图6的修改例的局部放大图;
图8是示出现有技术的车轮用轴承装置的纵剖视图;以及
图9是示出图8的外构件的一部分的局部放大立体图。
附图标记及符号说明
1……毂轮
1a、2a……内滚道表面
1b……筒状部
1c……敛缝部
2……内圈
3……内构件
4……滚动元件
5、15、17……外构件
5a……外滚道表面
5b、15a、17a……车体安装凸缘
6……车轮安装凸缘
6a……毂螺栓
7……保持架
8……外侧密封件
9……内侧密封件
10……外周
10a、16……外侧凸缘面
11……装配面
11a……内侧凸缘面
12……角部
13……螺纹孔
14……凸缘基部
16a……垂直面
16b……锥形面
18……凹部
51……毂轮
51a、52a……内滚道表面
51b……筒状部
51c、64a……锯齿部
52……内圈
54……滚珠
55……外构件
55a……外滚道表面
55b……车体安装凸缘
56……车轮安装凸缘
56a……毂螺栓
57……保持架
58、59……密封件
60……等速万向接头
61……外接头构件
62……嘴部
63……肩部
64……杆部
65……紧固螺母
66……外周
67……装配面
68……角部
69……螺纹孔
70……凹部
a……车体安装凸缘的基部厚度
b……螺纹孔中央的车体安装凸缘厚度
θ……倾角
具体实施方式
第一实施方式
以下将参照附图描述本发明的优选实施方式。
图1是示出本发明的车轮用轴承装置的第一实施方式的纵剖视图,图2是图1的左侧视图,示出了外构件,图3是示出图1的外构件的车体安装凸缘的局部放大图。
本发明的车轮用轴承装置为用于从动轮的第三代类型并包括:包括毂轮1和内圈2的内构件3;以及经由双列滚动元件(滚珠)4、4装配到内构件3上的外构件5。
毂轮1与在其外侧端的车轮安装凸缘6一体形成,并且在车轮安装凸缘6上沿其周边等距地布置毂螺栓6a。毂轮1在其外周上形成有外侧内滚道表面1a,并具有从该内滚道表面1a延伸的筒状部1b。在其外周上形成有内侧内滚道表面2a的内圈2以预定过盈压配到毂轮1的筒状部1b上,并在通过由筒状部1b的端部径向向外塑性变形而形成的敛缝部1c向其施加轴承预载荷的情况下轴向固定在毂轮1上,从而形成所谓的“自保持结构”。这使得可减小车轮用轴承装置的重量和尺寸并与此相悖地提高毂轮1的刚度和耐用性。
外构件5由碳含量按重量计为0.40~0.80%的中/高碳钢(例如S53C)制成,并在其外周上一体形成有待安装在形成车辆的悬架装置的一部分的转向节(未示出)上的车体安装凸缘5b,在其内周上一体形成有与双列内滚道表面1a、2a相对的双列外滚道表面5a、5a。双列外滚道表面5a、5a通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4、4容纳在外构件5的双列外滚道表面5a、5a与双列内滚道表面1a、2a之间,并由保持架7、7可滚动地保持在其内。在外构件5与内构件3之间形成的环形开口中安装密封件8、9以防止容纳在轴承中的油脂泄漏并防止雨水和灰尘从外部进入轴承中。
外构件5的车体安装凸缘5b的周边不连续地形成有多个(这里为四个)突起,各突起中形成有如图2中所示的螺纹孔13,外构件5通过紧固螺栓(未示出)固定至转向节。
毂轮1由碳含量按重量计为0.40~0.80%的中/高碳钢(例如S53C)制成,并通过高频感应淬火硬化而将与外侧密封件8接触的密封平台部开始经由内滚道表面1a至筒状部1b的区域硬化为具有58~64HRC的表面硬度。不对敛缝部1c进行淬火,使其保持锻造后的表面硬度为25HRC以下。内圈由高碳铬轴承钢(例如SUJ2)形成,并通过浸淬硬化至其芯部而具有58~64HRC的硬度。因此,提高了毂轮1的刚度,并可防止毂轮1与内圈2之间的微动磨损,因而可提高毂轮1的耐用性。此外,可改善敛缝部1c的塑性变形的可加工性,并可防止在敛缝过程期间在敛缝部1c中产生微裂纹。
尽管示出了利用双列角接触球轴承作为滚动元件4、4的示例性实施例,然而也可利用锥形辊子作为滚动元件。而且虽然在示例性实施例中示出了第三代类型的结构,本发明也可应用于第二代类型或第四代类型的轴承装置。
外构件5的在车体安装凸缘5b外侧的外周面10形成为略成锥形的表面,并且其内侧外周形成为待装配到转向节中的筒状面11。此外,车体安装凸缘5b与外周面10之间的角部通过锻造而形成为具有圆弧形截面的倒圆角部12。内侧装配面11可形成为直径小于外侧周面10的直径。车体安装凸缘5b形成有螺纹孔13,螺纹孔13的一部分与角部12连续。因而,可将紧固螺栓(未示出)插入螺纹孔13中并将这些螺栓紧固至转向节。
如图3中所示,车体安装凸缘5b的内侧凸缘面11a通过机加工而形成为相对于毂轮1的纵向轴线具有平坦垂直面,车体安装凸缘5b的外侧表面10a通过锻造而形成为具有成预定倾角θ的锥面,从而车体安装凸缘5b在基部14处的厚度“a”径向向外逐渐减小。这可减小车轮用轴承装置的重量和尺寸并在锻造期间用坯料材料填充整个车体安装凸缘5b至其末端,从而改善锻造的可加工性。此外,可抑制锻造期间产生的毛刺量,因而提高锻造和机加工的精度,并延长模具的寿命。
外侧凸缘面10a的倾角θ设定在5~20°的范围内。这是因为若倾角θ超过20°,有效长度会受到限制,因而紧固强度会降低:相反,若倾角θ小于5°,会难以实现重量减小效果。尽管外侧凸缘面10a示出为成平坦锥面,然而其也可由中心位于车轮轴承的轴线上的圆锥面形成。
此外,车体安装凸缘5b在螺纹孔13的中心处的厚度“b”设定成螺纹孔13(紧固螺栓)的公称螺距的六倍以上,优选大于八倍。这可确保车轮安装凸缘的强度以及螺栓的紧固强度。
第二实施方式
图4是示出本发明的车轮用轴承装置的第二实施方式的纵剖视图,图5是图4的左侧视图,示出了外构件,图6是示出图4的外构件的车体安装凸缘的局部放大图,图7是示出图6的修改例的局部放大图。在该实施方式中使用相同附图标记表示与第一实施方式的具有相同功能的相同部件和相似部件。
本发明的车轮用轴承装置为用于从动轮的第三代类型,包括:包括毂轮1和内圈2的内构件3;以及经由双列滚动元件4、4装配到内构件3上的外构件15。
外构件15由碳含量按重量计为0.40~0.80%的中/高碳钢(例如S53C)制成,并在其外周上一体形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节(未示出)上的车体安装凸缘15a,在其内周上一体形成有双列外滚道表面5a、5a。
外构件15的车体安装凸缘15a的周边不连续地形成有多个(这里为四个)突起,各突起中形成有如图5中所示的螺纹孔13,外构件15通过紧固螺栓(未示出)固定至转向节。
如图6中所示,车体安装凸缘15a的外侧凸缘面16包括:相对于毂轮1的纵向轴线的平坦垂直面16a,其从凸缘的基部14径向向外延伸并通过锻造形成;以及平坦锥面16b,其形成为具有预定倾角θ,使得车体安装凸缘15a的厚度径向向外逐渐减小。与第一实施方式类似,这使得可在不降低外构件15的强度和刚度的情况下减小车轮用轴承装置的重量和尺寸,并在锻造期间用坯料材料填充整个车体安装凸缘15a至其末端,从而改善锻造的可加工性。此外,由于在凸缘的基部14处存在平坦垂直面16a,可准确测量车体安装凸缘15a的厚度“a”,因而可快速而容易地实施尺寸控制。
图7示出了图6的外构件15的修改例。外构件17的车体安装凸缘17a的周边不连续地形成。此外,车体安装凸缘17a与外周面10之间的角部通过锻造而形成为具有圆弧形截面的倒圆角部12。车体安装凸缘17a的基部在与螺纹孔13对应的位置处凹入而在角部12中形成轴向延伸的凹部18。这些凹部18可铣削而成,然后通过钻孔形成预备孔,之后通过攻丝而在预备孔上形成螺纹孔13。除铣削外,凹部18还可预锻造而成。因而,尽管通过将螺纹孔13的PCD设为小的直径使各螺纹孔13的一部分与凹部18连续来形成螺纹孔13,但是预备孔或螺纹孔13的机加工中不会出现问题。因此,螺纹孔13的PCD可设定成极小,因而可在不降低外构件的强度和刚度的情况下实现轴承装置的重量的进一步减小。
参照优选实施方式描述了本发明。显然,本领域普通技术人员通过阅读并理解前述详细说明将会想到多种变型和更改。本发明理应解释为包括落于所附权利要求及其等同物的范围内的所有这样的更改和变型。
工业实用性
本发明的车轮用轴承装置可应用于在外周上一体形成有待安装在车辆转向节上的车体安装凸缘的外构件的第二代类型至第四代类型的车轮用轴承装置中的任一类型。

Claims (7)

1.一种车轮用轴承装置,该车轮用轴承装置包括:
外构件,在其外周上形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节上的车体安装凸缘,在其内周上形成有双列外滚道表面;
内构件,该内构件包括毂轮以及至少一个内圈或等速万向接头的外接头构件,所述毂轮在其一端形成有车轮安装凸缘,在其另一端形成有轴向延伸的筒状部,所述内圈压配到所述毂轮的筒状部上,并且所述内构件在其外周上形成有与所述双列外滚道表面相对的内滚道表面;以及
双列滚动元件,所述双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道表面与所述外构件的外滚道表面之间;
所述车体安装凸缘形成有供紧固螺栓拧入的多个螺纹孔,
所述车轮用轴承装置的特征在于:
所述车体安装凸缘的内侧凸缘面通过机加工而形成为相对于所述毂轮的纵向轴线具有平坦垂直面,并且所述车体安装凸缘的外侧凸缘面通过锻造而形成为具有成预定倾角的锥面,使得所述车体安装凸缘的厚度径向向外逐渐减小。
2.如权利要求1所述的车轮用轴承装置,其中所述车体安装凸缘的外侧表面相对于所述毂轮的纵向轴线具有平坦垂直面,该平坦垂直面从所述车体安装凸缘的基部径向向外延伸。
3.如权利要求1或2所述的车轮用轴承装置,其中所述倾角设定在5~20°的范围内。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车轮用轴承装置,其中所述车体安装凸缘在所述螺纹孔的中心处的厚度设定成该螺纹孔的公称螺距的六倍以上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车轮用轴承装置,其中所述车体安装凸缘的周边不连续地形成为具有多个突起,每个突起中形成有所述螺纹孔,其中所述外构件在所述车体安装凸缘的内侧形成有待装配到所述转向节中的筒状外装配面,在所述车体安装凸缘的外侧形成有略成锥形的外周面;并且其中所述略成锥形的外周面与所述车体安装凸缘之间的过渡部通过锻造而形成有与所述螺纹孔连续的具有圆弧形截面的角部。
6.如权利要求5所述的车轮用轴承装置,其中在所述角部中在与各螺纹孔对应的位置处形成轴向延伸的凹部。
7.如权利要求5或6所述的车轮用轴承装置,其中所述筒状外装配面的直径小于所述略成锥形的外周面的直径。
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