CN101939175A - 车轮用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

一种车轮用轴承装置，其中密封件的密封能力和耐久性被提高以延长轴承的寿命。该车轮用轴承装置具有安装至形成在外部构件(5)和毂环(1′)之间的环形空间的开口的密封件(8)。车轮安装用凸缘(6)的内基部(6b)具有圆弧横截面形状，并且密封件(8)与基部(6b)滑动接触。阶梯形部(15)形成在内侧面(6d)和车轮安装用凸缘(6)的基部(6)之间，并且阶梯形部(15)的角部形成为具有曲率半径(Ra、Rb)的组合圆弧表面。环形凹部(13)在外部构件(5)的外端形成于内周中。大体上呈“L”形的迷宫式密封(14)形成为面向阶梯形部的角部，并与所述角部之间具有小间隙。因为上述结构，可以松弛毂环(1′)中的应力集中，并且防止密封件(8)直接暴露于来自外面的泥浆水，因此提高了密封件(8)的密封能力和耐久性。

Description

车轮用轴承装置
技术领域
本发明涉及用于相对于悬挂装置可旋转地支撑车辆(诸如汽车)的车轮的车轮用轴承装置，并且更具体而言涉及旨在改善密封性能和耐久性从而延长车轮用轴承装置的寿命的车轮用轴承装置。
背景技术
用于支撑车辆的车轮的车轮用轴承装置经滚动轴承可旋转地支撑用于安装车轮的毂轮，并且存在用于驱动轮和从动轮的车轮用轴承装置。由于结构的原因，内环旋转类型用于驱动轮并且内环旋转类型和外环旋转类型都用于从动轮。通常车轮用轴承装置分成所谓的：第一代类型，其中包括双列径向止推滚珠轴承的车轮轴承装配在转向节和毂轮之间；第二代类型，其中主体安装用凸缘或车轮安装用凸缘直接形成在外部构件的外周上；第三代类型，其中内滚道表面中的一个直接形成在毂轮的外周上；以及第四代类型，其中内滚道表面直接形成在毂轮和等速万向节的外接头构件的各自的外周上。
车轮用轴承装置设有密封件，该密封件用于防止容纳在轴承装置中的润滑脂泄漏，并且防止雨水或灰尘从轴承装置外进入。随着汽车免维护的趋势，希望轴承装置具有更长的寿命。在这种情况下，已经证实许多原因都基于轴承装置的密封件中的故障而不是轴承的结构元件的剥离或破损。因此非常重要的是改善轴承装置的密封性能以便延长其寿命。
已经提出了密封性能得到改善的几种密封件，并且结合有它们中的一个密封件的现有技术的车轮用轴承装置的一个实例在图7中示出。在以下描述中，术语“外侧”定义为当轴承装置安装在车体上时定位在车体外部的一侧(图中的左侧)，并且术语“内侧”定义为定位在车体内部的一侧(图中的右侧)。
该车轮用轴承装置是用于从动轮的第三代类型，并且包括：外部构件51，该外部构件在其外周上形成有待安装在车辆的转向节(未示出)上的主体安装用凸缘51b，并且在其内周上形成有双列外滚道表面51a、51a；内部构件55，该内部构件包括毂轮53和内环54，毂轮在其一端形成有车轮安装用凸缘52并且在其外周上形成有与双列外滚道表面51a、51a中的一个相对的一个内滚道表面53a，并且具有从内滚道表面53a轴向延伸的圆筒形部53b，内环54压配合在毂轮53的圆筒形部53b上并且在其外周上形成有与双列外滚道表面51a、51a中的另一个相对的另一个内滚道表面54a；以及双列滚动元件57、57，该双列滚动元件可自由滚动地容纳在外部构件51的外滚道表面51a、51a和内部构件55的内滚道表面53a、54a之间。
轮毂螺栓52a沿车轮安装用凸缘52的外围等距地布置在该车轮安装用凸缘52上。内环54借助于通过使圆筒形部53b的端部塑性变形而形成的敛缝部58轴向地固定在毂轮53上。密封件59、60安装在形成于外部构件51和内部构件55之间的环形开口内。这些密封件59、60防止容纳在轴承装置中的润滑脂泄漏，并且防止雨水和灰尘从外面进入轴承。
如图8的放大图所示，外侧密封件59包括芯金属61和经硫化粘附而整体附着于芯金属61的密封构件62。芯金属61包括装配到外部构件51内的圆筒形压配合部61a和从该压配合部61a径向向内延伸的内部61b，并且该芯金属61形成为具有大体上呈“L”形的横截面。
密封构件62由弹性材料(诸如合成橡胶)形成，并且通过围绕芯金属61的径向内部尖端而固定在芯金属61的径向内部61b上。密封构件62包括径向外部和内部侧唇部63、64，该侧唇部63、64形成为径向向外弯曲使得它们被压到车轮安装用凸缘52的基部的底面上。密封构件还包括布置在径向内部61b的尖端上的径向唇部65，并且适合于被压到车轮安装用凸缘52的底面角部66上。
另外防护板67安装在外部构件51的外周上。防护板67包括装配在外部构件51上的圆筒形部67a和从该圆筒形部67a径向向外延伸的直立部67b，并且该防护板67形成为具有大体上呈“L”形的横截面。直立部67b通过和车轮安装用凸缘52的基部之间的预定间隙与车轮安装用凸缘52的基部相对地布置，以形成迷宫式密封68。
迷宫式密封68可以防止雨水和灰尘从外面进入，因此尽管密封件59的侧唇部63、64的过盈量减小，也能保证具有足够的密封功能。因此可以减小由密封件59引起的摩擦扭矩并且因此改善车辆的耗油率。
参考专利文献1：日本特开专利公报No.147298/2005
发明内容
发明要解决的问题
虽然在现有技术的车轮用轴承装置中，由于提供迷宫式密封68而可以减小由密封件59引起的摩擦扭矩从而改善车辆的燃料消耗，并且假如杂质69(诸如雨水、泥浆水或灰尘)通过迷宫式密封68，也可以通过两个侧唇部63、64防止杂质进入车轮用轴承装置内。
但是，当通过迷宫式密封68进入侧唇部63外的空间的泥浆水和灰尘凝固时，侧唇部63的柔性变形能力将大大降低。由于由粘附于侧唇部63的尖端的沙或灰尘引起的该侧唇部63的磨损，侧唇部63的柔性变形的抑制不但将导致旋转扭矩的增大而且也将导致期望密封性能的降低。另外，担心停留在侧唇部63外的空间中的泥浆水导致外部构件51和毂轮53上生锈，并且因此不但将阻碍它们之间的相对旋转并且由生锈引起噪声或振动，而且剥落的铁锈将损害密封件59的侧唇部63并因此以进一步降低其密封性能。
因此本发明的目的在于提供一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置可以改善所述车轮用轴承装置的密封件的密封性能和耐久性，并因此延长其寿命。
技术方案
为实现本发明的目的，根据权利要求1所述的本发明，提供一种车轮用轴承装置，所述车轮用轴承装置包括：外部构件，该外部构件在其外周上形成有待安装在车辆的悬挂装置的一部分上的主体安装用凸缘，并且在其内周上形成有双列外滚道表面；内部构件，该内部构件包括毂轮和内环或等速万向节的外接头构件，所述毂轮在其一端形成有车轮安装用凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个相对的一个内滚道表面，并且具有从所述内滚道表面轴向延伸的圆筒形部，所述内环压配合在所述毂轮的所述圆筒形部上，在该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另一个内滚道表面；双列滚动元件，该双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述外部构件的所述外滚道表面和所述内部构件的所述内滚道表面之间；以及密封件，该密封件安装在形成于所述外部构件和所述内部构件之间的环形开口内，所述密封件的外侧密封件与所述车轮安装用凸缘的内侧的具有圆弧横截面的基部可滑动地接触；所述车轮用轴承装置的特征在于：阶梯部(具有圆弧横截面的环形凹部，从该环形凹部挖出多余的材料以减小所述毂轮的重量)形成在所述车轮安装用凸缘的内侧面和其基部之间，该阶梯部形成为包括具有预定曲率半径的圆弧横截面；并且一环形凹部形成在所述外部构件的外侧端部的内周上；该环形凹部经小间隙与所述阶梯部的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形的横截面的环形迷宫式密封。
在第三或第四代的车轮用轴承装置中，所述车轮安装用凸缘的所述内侧基部形成为具有与所述外侧密封件接触的圆弧横截面，由于根据权利要求1所述的本发明，阶梯部形成在所述车轮安装用凸缘的内侧面和其基部之间，该阶梯部形成为包括具有预定曲率半径的圆弧横截面；并且一环形凹部形成在所述外部构件的外侧端部的内周上；该凹部经小间隙与所述阶梯部的角边缘相对地布置并且形成具有大体上呈“L”形的横截面的环形迷宫式密封，所以可以松弛由加载在所述车轮安装用凸缘上的弯矩在所述毂轮上引起的应力集中，从而提高所述毂轮的强度和耐久性。另外所述迷宫式密封可以防止所述密封件直接暴露于雨水或灰尘，并因此提出一种具有改进的密封性能、耐久性以及长寿命的车轮用轴承装置。
如权利要求2所限定的，优选的是所述阶梯部形成为包括具有两个预定曲率半径的组合圆弧横截面。与单个半径比较，通过由组合半径获得的应力分布和材料体积增大的双重效应，这样可以进一步松弛由加载在所述车轮安装用凸缘上的弯矩在所述毂轮上引起的应力集中。
如权利要求3所限定的，优选的是所述双列滚动元件的外侧列的滚动元件的节圆直径设定为大于该双列滚动元件的内侧列的滚动元件的节圆直径，并且所述阶梯部的外径设定为大于引导部的外径。这不但可以松弛所述内侧阶梯部的角部中的应力，而且可以松弛所述车轮安装用凸缘的所述引导部的角部中的应力，因此提高了所述轴承的刚度和强度。
如权利要求4所限定的，优选的是所述外侧列的滚动元件的数量设定为大于所述内侧列的滚动元件的数量。这样与所述外侧内滚道表面的节圆直径的扩大相协作，与内侧轴承刚度比较，能够提高外侧轴承刚度。
如权利要求5所限定的，优选的是所述外侧列的滚动元件中的每一个的直径设定为小于所述内侧列的滚动元件中的每一个的直径。这可以使外侧轴承刚度比内侧轴承刚度增大得更多，同时抑制轴承直径的增大，因此减小了所述轴承的重量和尺寸。
如权利要求6所限定的，优选的是基本上轴向延伸的圆锥形凹槽形成在所述毂轮的外侧端部上，并且延伸到所述外侧的内滚道表面的底部附近，从而使所述毂轮的外侧的壁厚基本上不变。这能够解决所述车轮用轴承装置的尺寸减小和刚度增大的矛盾问题。
如权利要求7所限定的，优选的是较大直径的圆筒形部和较小直径的圆筒形部形成在所述双列外滚道表面之间的所述外部构件的内周上，锥形阶梯部形成在所述圆筒形部之间，并且所述内侧的外滚道表面的底部直径基本上和所述较大圆筒形部的直径相同。这也能解决所述车轮用轴承装置的尺寸减小和刚度增大的矛盾问题。
有益效果
根据本发明的所述车轮用轴承装置，因为所述车轮用轴承装置包括：外部构件，该外部构件在其外周上形成有待安装在车辆的悬挂装置的一部分上的主体安装用凸缘，并且在其内周上形成有双列外滚道表面；内部构件，该内部构件包括毂轮和内环或等速万向节的外接头构件，所述毂轮在其一端形成有车轮安装用凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个相对的一个内滚道表面，并且具有从所述内滚道表面轴向延伸的圆筒形部，所述内环压配合在所述毂轮的所述圆筒形部上，在该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另一个内滚道表面；双列滚动元件，该双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述外部构件的所述外滚道表面和所述内部构件的所述内滚道表面之间；以及密封件，该密封件安装在形成于所述外部构件和所述内部构件之间的环形开口内，所述密封件的外侧密封件与所述车轮安装用凸缘的内侧的具有圆弧横截面的基部可滑动地接触；所述车轮用轴承装置的特征在于：阶梯部形成在所述车轮安装用凸缘的内侧面和其基部之间，该阶梯部形成为包括具有预定曲率半径的圆弧横截面；并且一环形凹部形成在所述外部构件的外侧端部的内周上；该环形凹部经小间隙与所述阶梯部的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形的横截面的环形迷宫式密封，所以可以松弛由加载在所述车轮安装用凸缘上的弯矩在所述毂轮上引起的应力集中，因此提高了所述毂轮的强度和耐久性。另外，所述迷宫式密封可以防止所述密封件直接暴露于雨水或灰尘，并因此提供一种具有改进的密封性能和耐久性的车轮用轴承装置并且延长了其寿命。
实施本发明的最佳方式
用于实施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：外部构件，该外部构件在其外周上形成有待安装在车辆的悬挂装置的一部分上的主体安装用凸缘，并且在其内周上形成有双列外滚道表面；内部构件，该内部构件包括毂轮和内环或等速万向节的外接头构件，所述毂轮在其一端形成有车轮安装用凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个相对的一个内滚道表面，并且具有从所述内滚道表面轴向延伸的圆筒形部，所述内环压配合在所述毂轮的所述圆筒形部上，在该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另一个内滚道表面；双列滚动元件，该双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述外部构件的所述外滚道表面和所述内部构件的所述内滚道表面之间；以及密封件，该密封件安装在形成于所述外部构件和所述内部构件之间的环形开口内，所述密封件的外侧密封件与所述车轮安装用凸缘的内侧的具有圆弧横截面的基部可滑动地接触；所述车轮用轴承装置的特征在于：一阶梯部形成在所述车轮安装用凸缘的内侧面和其基部之间，该阶梯部形成为包括具有预定曲率半径的圆弧横截面；并且一环形凹部形成在所述外部构件的外侧端部的内周上；该环形凹部经小间隙与所述阶梯部的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形的横截面的环形迷宫式密封。
附图说明
图1是示出本发明的车轮用轴承装置的第一优选实施方式的纵剖视图；
图2是图1的外侧密封件的局部放大视图；
图3是示出本发明的车轮用轴承装置的第二优选实施方式的局部放大视图；
图4是示出本发明的车轮用轴承装置的第三优选实施方式的纵剖视图；
图5是示出本发明的车轮用轴承装置的第四优选实施方式的纵剖视图；
图6是示出本发明的车轮用轴承装置的第五优选实施方式的纵剖视图；
图7是示出现有技术的车轮用轴承装置的纵剖视图；以及
图8是图7的外侧密封件的局部放大视图。
附图标记说明
1，1’，18，18’，25……………毂轮
1a，2a，18a，25a，26a……………内滚道表面
1b，25b…………圆筒形部
1c…………敛缝部
2，26……………内环
3，16，23，27……………内部构件
4，4a……………滚珠
5，17，17’，24……………外部构件
5a，17a，17a’，24a……………外滚道表面
5b……………主体安装用凸缘
6……………车轮安装用凸缘
6a……………轮毂螺栓
6b……………车轮安装用凸缘的基部
6c  ……………圆形孔
6d……………车轮安装用凸缘的内侧面
7，20，20’，29……………保持架
8……………外侧密封件
9……………内侧密封件
10……………芯金属
11…………密封构件
11a，11b……………侧唇部
11c……………润滑脂唇部
12，15，21a……………阶梯部
13……………凹部
14……………迷宫式密封
18b……………轴形部
18c……………斜面部
19……………凹部
21，22……………肩部
25c……………锯齿
25d，26b……………较大凸缘
26c……………较小凸缘
28……………锥形辊
30……………引导部
51……………外部构件
51a……………外滚道表面
51b……………主体安装用凸缘
52……………车轮安装用凸缘
52a……………轮毂螺栓
53……………毂轮
53a，54a……………内滚道表面
53b……………圆筒形部
54……………内环
55……………内部构件
56……………保持架
57……………滚珠
58……………敛缝部
59，60……………密封件
61……………芯金属
61a……………压配合部
61b………………内部
62…………密封构件
63，64…………侧唇部
65……………径向唇部
66……………角部
67……………防护板
67a……………圆周
67b……………直立部
68……………迷宫式密封
69……………泥浆水
di………………内侧滚珠列的滚珠直径
do……………外侧滚珠列的滚珠直径
Dp…………引导部的外径
Dr……………阶梯部的外径
PCDi……………内侧滚珠列的节圆直径
PCDo……………外侧滚珠列的节圆直径
Ra，Rb……………阶梯部的角R的曲率半径
Zi……………内侧滚珠列的滚珠数
Zo……………外侧滚珠列的滚珠数
具体实施方式
将参照附图在下文中描述本发明的优选实施方式。
第一实施方式
图1是示出本发明的车轮用轴承装置的第一优选实施方式的纵剖视图，并且图2是图1的外侧密封件的局部放大视图。
该车轮用轴承装置是用于从动轮的第三代类型，并且包括：内部构件3，该内部构件3包括毂轮1和固定在该毂轮1上的内环2；和外部构件5，该外部构件5通过双列滚珠4、4装配在内部构件3上。
毂轮1一体地形成有在其一端上的车轮安装用凸缘6、在其外周上的一个(外侧)内滚道表面1a以及从内滚道表面1a轴向延伸的圆筒形部1b。轮毂螺栓6a沿车轮安装用凸缘6的外围等距地布置在该车轮安装用凸缘6上。圆形孔6c形成在轮毂螺栓6a之间。这些孔6c有助于减小毂轮1的重量并且可以用于使紧固工具(诸如用于装拆刹车装置的扳钳(未示出))通过。
内环2通过预定过盈压配合在毂轮1的圆筒形部1b上，在其外周上形成有另一(内侧)内滚道表面2a，并且借助于通过使圆筒形部1b的端部塑性变形而形成的敛缝部1c轴向地固定在毂轮1的圆筒形部1b上。
外部构件5在其外周上一体地形成有待安装在车辆的转向节(未示出)上的主体安装用凸缘5b，并且在其内周上一体地形成有与内部构件3的内滚道表面1a、2a相对的双列外滚道表面5a、5a。双列滚珠4、4容纳在这些外滚道表面5a、5a和内部构件3的内滚道表面1a、2a之间并且被保持架7、7可滚动地保持。密封件8、9安装在形成于外部构件5和内部构件3之间的环形开口内，以防止容纳在轴承中的润滑脂泄漏，并防止雨水或灰尘从外面进入到轴承内。
毂轮1由按重量计算含有0.40-0.80％的碳的中/高碳钢(诸如S53C)制成，并且通过高频感应淬火硬化，以使从车轮安装用凸缘6的内侧基部6b到圆筒形部1b、包括内滚道表面1a的区域被硬化为具有50-64HRC的表面硬度。敛缝部1c未被淬火而保持其在锻造之后的表面硬度。
外部构件5由按重量计算含有0.40-0.80％的碳的中/高碳钢(诸如S53C)制成，并且至少双列外滚道表面5a、5a的表面通过高频感应淬火硬化，从而具有58-64HRC的表面硬度。另一方面，内环2和滚珠4用高碳铬钢(诸如SUJ2)制成并且通过浸渍淬火而硬化至它们的芯部，从而具有58-64HRC的表面硬度。
如图2的放大视图所示，外侧密封件8包括压配合到外部构件5的外侧端的内周中的芯金属10和经硫化粘附而整体附着于芯金属10的密封构件11。芯金属10由奥氏体不锈钢板(JIS SUS 304等)、铁素体不锈钢板(JIS SUS 430等)或防腐冷轧钢板(JIS SPCC等)压制形成，并且形成为具有“L”形横截面。
密封构件11由合成橡胶(诸如丁腈橡胶)形成，并且包括：一对侧唇部11a、11b，该一对侧唇部11a、11b与形成为具有圆弧横截面并且径向向外倾斜的车轮安装用凸缘6的内侧基部6b滑动地接触；以及润滑脂唇部11c，该润滑脂唇部11c朝向轴承的内侧并且径向向内倾斜。因为侧唇部11a径向向外倾斜，所以将通过迷宫式密封14进入侧唇部11a的泥浆水将朝向由侧唇部11a和密封构件11的主体形成的V形横截面的环形空间的底部流动，并且从那里排出，而不会停留在侧唇部11a的滑动接触部上。因而可以得到高密封性能。
根据本发明，阶梯部12形成在车轮安装用凸缘6的内侧面6d和其基部6b之间。阶梯部12是具有圆弧横截面的环形凹部，该圆弧横截面具有曲率半径Ra，从该环形凹部挖去多余材料以减小毂轮1的重量并且因此减小车轮安装用凸缘6的厚度。另外阶梯部12可以松弛由加载在车轮安装用凸缘6上的弯矩在毂轮1上引起的应力集中，并因此提高了车轮用轴承装置的强度和耐久性。
环形凹部13形成在外部构件5的外侧端的内周上，经小间隙与阶梯部12的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”型横截面的环形迷宫式密封14。迷宫式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰尘，并且因此提出一种具有改进的密封性能、耐久性以及长寿命的车轮用轴承装置。虽然本文示出第三代类型的车轮用轴承装置，但是本发明可以应用于其中内滚道表面直接形成在毂轮的外周上的第四代类型的车轮用轴承装置。
第二实施方式
图3是示出本发明的车轮用轴承装置的第二优选实施方式的局部放大纵剖视图。由于第二实施方式与第一实施方式的不同仅在于车轮安装用凸缘的阶梯部的结构，所以相同的附图标记也用于本实施方式以表示功能与第一实施方式中使用的那些部件相同的相同部件，并且将省略对它们的详述。
根据本发明的第二实施方式，阶梯部15形成为包括具有两个预定的曲率半径Ra、Rb的组合圆弧横截面。这可以减小毂轮1’的重量并且进一步松弛由加载在车轮安装用凸缘6上的弯矩在毂轮1’上引起的应力集中，因此进一步增大车轮用轴承装置的强度和耐久性。在本实施方式中，环形凹部13形成在外部构件5的外侧端的内周上，经小间隙与阶梯部12的角边相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形横截面的环形迷宫式密封14。迷宫式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰尘，因此改善密封件8的密封性能和耐久性。
作为根据FEM(有限元)分析测定毂轮1’中引起的应力的结果，发现通过设定Ra＝R8的单个曲率半径可以获得大约20％的应力松弛，并且通过设定Ra＝R8和Rb＝R3的组合曲率半径，与阶梯部15的角R为Ra＝R1.2的情况比较可以获得大约27％的应力松弛。据推测这是通过由组合曲率半径实现的阶梯部15处的材料体积增大效应和应力分布效应而获得的。
第三实施方式
图4是示出本发明的车轮用轴承装置的第三优选实施方式的纵剖视图。由于第三实施方式与第一实施方式(图1)的不同仅在于轴承的结构，所以相同的附图标记也用于本实施方式以表示功能与第一实施方式中使用的那些部件相同的相同部件，并且将省略对它们的详述。
本实施方式的车轮用轴承装置是用于从动轮的第三代类型，包括内部构件16、外部构件17以及滚动地容纳在内部构件16和外部构件17之间的双列滚珠4、4。内部构件16包括毂轮18和通过预定过盈量压配合在毂轮18上的内环2。
毂轮18一体地形成有在其一端上的车轮安装用凸缘6、在其外周上的一个(外侧)内滚道表面18a以及通过轴形部18b和斜面部18c从内滚道表面18a轴向延伸的圆筒形部1b。毂轮18由按重量计算含有0.40-0.80％的碳的中/高碳钢(诸如S53C)制成，并且通过高频感应淬火硬化，以使从车轮安装用凸缘6的内侧基部6b到圆筒形部1b、包括内滚道表面18a的区域被硬化为具有58-64HRC的表面硬度。
外部构件17在其外周上一体地形成主体安装用凸缘5b，在其内周上一体地形成有与毂轮18的内滚道表面18a相对的外侧外滚道表面17a，并且形成有与内环2的内滚道表面2a相对的内侧外滚道表面5a。双列滚珠4、4容纳在这些外滚道表面17a、5a和内滚道表面18a、2a之间并且由保持架20、7可滚动地保持。外部构件17由按重量计算含有0.40-0.80％的碳的中/高碳钢(诸如S53C)制成，并且双列外滚道表面17a、5a的表面通过高频感应淬火硬化，从而具有58-64HRC的表面硬度。
在本发明的本实施方式中，外侧的一组滚珠4的节圆直径PCDo设定为大于内侧的一组滚珠4的节圆直径PCDi(PCDo＞PCDi)，并且外侧列的滚珠4中的每一个的直径“do”设定为与内侧列的滚珠4中的每一个的直径“di”相同(do＝di)。由于节圆直径PCDo和PCDi的不同，所以外侧列的滚珠4的数量“Zo”设定为大于内侧列的滚珠4的数量“Zi”(Zo＞Zi)。与内侧轴承刚度比较，这能够增大外侧轴承刚度并且因此延长轴承寿命。
基本上轴向延伸的圆锥形凹槽19形成在毂轮18的外侧端部。凹槽19通过锻造形成并且延伸到毂轮18的外侧内滚道表面18a的底部附近，使得毂轮18的外侧端部具有基本上不变的壁厚。由于节圆直径PCDo和PCDi的不同，毂轮18的内滚道表面18a的凹槽底部直径形成为大于内环2的内滚道表面2a的凹槽底部直径，并且轴形部18b的外径形成为大于内滚道表面2a的凹槽底部直径。
另一方面由于节圆直径PCDo和PCDi的不同，外滚道表面17a的凹槽底部直径形成为大于外滚道表面5a的凹槽底部直径。较大的圆筒形肩部21、圆角部21a以及较小的圆筒形肩部22布置在外侧外滚道表面17a和内侧外滚道表面5a之间。外滚道表面5a的凹槽底部直径形成为基本上与较大的圆筒形肩部21的内径相同。具有这种结构的毂轮18和外部构件17能够解决减小轴承装置的重量和尺寸的矛盾问题。
而且在本实施方式中，阶梯部12形成在车轮安装用凸缘6的内侧面6d和其基部6b之间。阶梯部12是包括具有曲率半径Ra的圆弧横截面的环形凹部。与外侧内滚道表面的节圆直径PCDo的扩大相结合，阶梯部12可以减小毂轮18的重量并且松弛由加载在车轮安装用凸缘6上的弯矩在毂轮18上引起的应力集中。
环形凹部13形成在外部构件17的外侧端的内周上，经小间隙与阶梯部12的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形横截面的环形迷宫式密封14。迷宫式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰尘，并且因此改善密封件8的密封性能和耐久性。
阶梯部12的外径Dr设定为大于引导部30的外径Dp(Dr＞Dp)。这样可以增大引导部30的厚度和刚度并且因此抑制引导部30的变形，尽管引导部30在其根部附近被加载。换言之，不但可以减小阶梯部12的角部中的应力而且减小引导部30的角部中的应力，并且因此实现增大车轮用轴承装置的刚度和硬度。
图5是示出本发明的车轮用轴承装置的第四优选实施方式的纵剖视图。由于第四实施方式与第三实施方式(图4)的不同仅在于滚动元件的规格和阶梯部的结构，所以相同的附图标记也用于本实施方式以表示功能与第三实施方式中使用的那些部件相同的相同部件，并且将省略对它们的详述。
本实施方式的车轮用轴承装置是用于从动轮的第三代类型，并且包括内部构件23、外部构件17’以及滚动地容纳在内部构件23和外部构件17’之间的双列滚珠4、4。内部构件23包括毂轮18’和压配合在毂轮18’上的内环2。
在本发明的本实施方式中，外侧的一组滚珠4的节圆直径PCDo设定为大于内侧的一组滚珠4的节圆直径PCDi(PCDo＞PCDi)，并且外侧列的滚珠4中的每一个的直径“do”设定为小于内侧列的滚珠4中的每一个的直径“di”(do＜di)。由于节圆直径PCDo和PCDi以及滚珠直径do和di的不同，所以外侧列的滚珠4的数量“Zo”设定为大于内侧列的滚珠4的数量“Zi”(Zo＞Zi)。与内侧轴承刚度比较，这能够增大外侧轴承刚度，同时抑制车轮用轴承装置的直径增大，并且与第三实施方式比较，这也能够减小轴承装置的重量和尺寸。
根据本发明的本实施方式，阶梯部15形成为包括具有两个预定曲率半径Ra、Rb的组合圆弧横截面。这可以减小毂轮18’的重量，进一步松弛由加载在车轮安装用凸缘6上的弯矩在毂轮18’上引起的应力集中，并且因此进一步增大车轮用轴承装置的强度和耐久性。而且在本实施方式中，环形凹部13形成在外部构件17的外侧端的内周上，经小间隙与阶梯部15的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形横截面的环形迷宫式密封14。迷宫式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰尘，并且因此改善密封件8的密封性能和耐久性。
第五实施方式
图6是示出本发明的车轮用轴承装置的第五优选实施方式的纵剖视图。由于第五实施方式与第四实施方式(图5)的不同仅在于轴承部的结构，所以相同的附图标记也用于本实施方式以表示功能与第四实施方式中使用的那些部件相同的相同部件，并且将省略它们的详述。
本实施方式的车轮用轴承装置是用于从动轮的第三代类型，包括内部构件24、外部构件27以及滚动地容纳在内部构件24和外部构件27之间的双列锥形辊28。内部构件27包括毂轮25和压配合在毂轮25上的内环26。
外部构件24在其外周上一体地形成主体安装用凸缘5b，并且在其内周上一体地形成有锥形双列外滚道表面24a、24a。外部构件24由高碳铬轴承钢(诸如SUJ2)或渗碳钢制成。高碳铬轴承钢通过在820-860℃的温度下已淬火后在160-200℃的温度下回火被硬化至其芯部而具有58-64HRC的硬度。另一方面渗碳钢被硬化为其表面具有58-64HRC的硬度。类似于外部构件，内环26和锥形辊28用高碳铬轴承钢制成并且被硬化至其芯部而具有58-64HRC的硬度。
毂轮25在其外侧端部一体地形成有车轮安装用凸缘6，毂轮25在其外周上具有与双列外滚道表面24a、24a中的一个(外侧的一个)相对的锥形内滚道表面25a和从该内滚道表面25a轴向地延伸的圆筒形部25b，并且毂轮25在其内周上形成有锯齿(或齿条)25c。内环26在其外周上形成与双列外滚道表面24a、24a中的另一个(内侧的一个)相对的锥形内滚道表面26a，并且通过预定过盈量压配合在圆筒形部25b上。
毂轮25由按重量计算含有0.40-0.80％的碳的中/高碳钢(诸如S53C)制成，并且通过高频感应淬火，将从车轮安装用凸缘6的与外侧密封件8滑动地接触的基部6b到圆筒形部25b的区域硬化为具有50-64HRC的表面硬度。
双列锥形辊28、28可通过保持架29、29滚动地容纳在外滚道表面24a、24a和内滚道表面25a、26a之间。锥形背面肋部25d、26形成在毂轮25和内环26的内滚道表面25a、26a的较大直径端上。另外锥形前面肋部26c形成在内环26的内滚道表面26a的较小直径端上，以防止锥形辊28从内滚道表面26a脱落。
根据本发明的本实施方式，车轮安装用凸缘6的阶梯部15形成为包括具有两个预定的曲率半径Ra、Rb的组合圆弧横截面。这可以减小毂轮25的重量，进一步松弛由加载在车轮安装用凸缘6上的弯矩在毂轮25上引起的应力集中，并且因此进一步增大车轮用轴承装置的强度和耐久性。而且在本实施方式中，环形凹部13形成在外部构件24的外侧端的内周上，经小间隙与阶梯部15的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形横截面的环形迷宫式密封14。迷宫式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰尘，并且因此提供可以改善密封件8的密封性能和耐久性并且具有延长的寿命的车轮用轴承装置。
已经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面的详述时将可以想到修改和变型。本发明旨在解释为包括所有这种变型和修改，只要它们落在随附的权利要求或其等同物的范围内。
工业应用性
本发明可以应用于内环旋转型的第三代或第四代的车轮用轴承装置。

Claims (7)

1.一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括：
外部构件，该外部构件在其外周上形成有待安装在车辆的悬挂装置的一部分上的主体安装用凸缘，并且在该外部构件的内周上形成有双列外滚道表面；
内部构件，该内部构件包括毂轮和内环或等速万向节的外部接头构件，该毂轮在其一端形成有车轮安装用凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个相对的一个内滚道表面，并且该毂轮具有从该内滚道表面轴向地延伸的圆筒形部，所述内环压配合在所述毂轮的所述圆筒形部上，并且在该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另一个内滚道表面；
双列滚动元件，该双列滚动元件可自由滚动地容纳在所述内部构件的所述内滚道表面和所述外部构件的所述外滚道表面之间；
密封件，该密封件安装在形成于所述外部构件和所述内部构件之间的环形开口内，所述密封件中的外侧密封件与所述车轮安装用凸缘的内侧的具有圆弧横截面的基部可滑动地接触；
所述车轮用轴承装置的特征在于：
一阶梯部形成在所述车轮安装用凸缘的内侧面和所述车轮安装用凸缘的基部之间，该阶梯部形成为包括具有预定曲率半径的圆弧横截面；并且
一环形凹部形成在所述外部构件的外侧端部的内周上，该环形凹部经小间隙与所述阶梯部的角边缘相对地布置，并且形成具有大体上呈“L”形的横截面的环形迷宫式密封。
2.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中，所述阶梯部形成为包括具有两个预定曲率半径的组合圆弧横截面。
3.根据权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其中，所述双列滚动元件的外侧列的滚动元件的节圆直径设定为大于所述双列滚动元件的内侧列的滚动元件的节圆直径，并且所述阶梯部的外径设定为大于引导部的外径。
4.根据权利要求3所述的车轮用轴承装置，其中，所述外侧列的滚动元件的数量设定为大于所述内侧列的滚动元件的数量。
5.根据权利要求3或4所述的车轮用轴承装置，其中，所述外侧列的滚动元件中的每一个的直径设定为小于所述内侧列的滚动元件中的每一个的直径。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的车轮用轴承装置，其中，基本上轴向延伸的圆锥形凹槽形成在所述毂轮的外侧端部上，并且延伸到所述外侧的内滚道表面的底部附近，从而使所述毂轮的外侧的壁厚基本上不变。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的车轮用轴承装置，其中，较大直径的圆筒形部和较小直径的圆筒形部形成在所述双列外滚道表面之间的所述外部构件的内周上，锥形阶梯部形成在所述圆筒形部之间，并且所述内侧的外滚道表面的底部直径基本上和所述较大圆筒形部的直径相同。
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