CN102227319A - 车轮滚动轴承设备 - Google Patents

Abstract

提供一种车轮用滚动轴承设备，其使得能够有效地加强外座圈构件的第一凸缘部分的基端。第一凸缘部分(21)从外座圈构件(11)的外周表面(11c)的上部突出。第一加强部分(26)设置成将第一凸缘部分(21)的基端(21b)连接到外座圈构件(11)的外周表面(11c)。第一加强部分(26)在凸起地弯曲的表面处将第一凸缘部分(21)的基端连接到外周表面(11c)，且第一加强部分(26)加强第一凸缘部分(21)。

Description

车轮滚动轴承设备

技术领域

本发明涉及一种用于支撑车辆的车轮的车轮滚动轴承设备。

背景技术

通常，凸缘部分在用于支撑机动车辆的车轮的车轮滚动轴承设备上突出，以便将滚动轴承设备固定地附接到车辆侧上的悬架系统。该凸缘部分包括：第一凸缘部分，该第一凸缘部分在外座圈构件的外周表面的上侧上突出；和第二凸缘部分，该第二凸缘部分在外座圈构件的外周表面的下侧上突出，并且第一凸缘部分和第二凸缘部分各包括多个突出的凸缘部分。螺栓孔形成在每一个凸缘部分中以便沿轴向方向延伸，并且内螺纹形成在螺栓孔的内周表面中以便使螺栓能够被拧到螺栓孔中，从而将凸缘部分紧固到悬架系统(例如，参考专利文献1)。

由于在车辆转弯时，例如当车辆向右转时，力矩载荷被施加到滚动轴承设备，因此在特别地布置在车辆的左轮中的滚动轴承设备的第一凸缘部分中产生强的张应力。因此，第一凸缘部分的与车辆的外侧面对的表面的近端部分通过加强部分平滑地连接到外座圈构件的外周表面，以便抑制凸缘部分相对于外座圈构件的轴线倾斜。加强部分的将凸缘部分与外座圈构件的外周表面连接的上表面在外座圈构件的轴向截面中构成弧形凹曲线。即，加强部分通过弧形凹入地弯曲的表面将凸缘部分与外座圈构件的外周表面平滑地连接。

此外，由于在车辆转弯时在第二凸缘部分的近端部分中产生压缩应力，因此加强部分也在第二凸缘部分的与车辆的外侧面对的表面的近端部分上突出，从而通过弧形凹入地弯曲的表面将近端部分与外座圈构件的外周表面连接。

第一凸缘部分和第二凸缘部分都形成为相同的形状，并且加强部分也都形成为相同的形状。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2000-162222(图1)

发明内容

本发明要解决的问题

在常规车轮滚动轴承设备中，特别地当车辆转弯时高的载荷被施加在第一凸缘部分的近端部分上，并且因此，需要在近端部分处增加刚性。为了增加凸缘部分的刚性，加强部分的凹入地弯曲表面的曲率半径被增加到一定程度以保证加强部分的径向和轴向厚度。然而，当该曲率半径超过预定值时，可以得出，凹入地弯曲的表面形成直到螺栓孔打开的位置。

另一方面，凸缘部分的与车辆的内侧面对的表面(凸缘表面)是与车辆侧上的构件邻接的表面，该表面被加工成平面，该平面以直角与轴向相交。因此，在形成螺栓孔时，通过将凸缘表面用作加工基准而利用诸如钻头或端铣刀的切削工具形成通孔，并且此后，通过丝锥在通孔的内周表面中形成内螺纹。

这样，在凸缘部分中形成螺栓孔时，凸缘表面被用作加工基准，并且因此，不能从凸缘表面侧切削螺栓孔。因此，在加强部分的凹入地弯曲的表面形成到螺栓孔打开的位置的情况下，可以得出，用于形成螺栓孔的切削加工被施加于凹入地弯曲的表面。然而，在该情况下，诸如钻头和丝锥的切削工具的刀片尖端的挺进角变得较不陡峭，并且因此，切削工具从外座圈构件向外径向脱离而使可加工性恶化或者切削工具的轴线偏移从而降低螺栓孔的精度。因此，加强部分的凹入地弯曲的表面的曲率不能增加到等于或大于预定值，在加强凸缘部分的近端部分中强力地且严格地施加限制。

已经考虑到这些情况作出本发明，并且本发明的目的是提供一种车轮滚动轴承设备，该车轮滚动轴承设备可以通过加强部分而加强凸缘部分的近端部分。

解决问题的手段

根据实现该目的的本发明，提供了一种车轮滚动轴承设备，该车轮滚动轴承设备包括：

外座圈构件，该外座圈构件具有分别在上部侧和下部侧上突出的具有螺栓孔的第一凸缘部分和具有螺栓孔的第二凸缘部分，并且该外座圈构件经由第一凸缘部分和第二凸缘部分连接到车辆侧；

内座圈构件，该内座圈构件布置在外座圈构件的内周向内，并且车轮附接到该内座圈构件；和

多个滚动元件，该多个滚动元件插入外座圈构件和内座圈构件之间，其特征在于，

第一加强部分在第一凸缘部分的至少位于螺栓孔的两侧上的近端部分上突出，以通过将近端部分与外座圈构件的外周表面连接而加强近端部分，并且

第一加强部分的将第一凸缘部分的近端部分与外座圈构件的外周表面连接的上表面在其轴向截面中构成凸曲线或直线。

根据如上述构造的车轮滚动轴承设备，第一加强部分的上表面在其轴向截面中构成凸曲线或直线，并且因此，第一加强部分的径向和轴向厚度可以制成比常规凹曲面的径向和轴向厚度厚而不使第一加强部分形成直到形成螺栓的位置。因此，可以比常规设备更坚固地且刚性地加强凸缘部分的近端部分。

在车轮滚动轴承设备中，优选的是，第二加强部分在第二凸缘部分的近端部分上突出，以通过将第二凸缘部分的近端部分和外座圈构件的外周表面连接而加强第二凸缘部分的近端部分，并且第二凸缘部分的近端部分以及第二加强部分被设置成沿着从滚动元件对第二凸缘部分施加载荷的区域的整个周向长度延伸。

在这种情况下，可以沿载荷施加到其上的区域的整个周向长度由第二加强部分加强第二凸缘部分的近端部分，并且因此，可以有效地加强近端部分。

本发明的优点

因此，根据本发明，可以由第一加强部分坚固地且刚性地加强第一凸缘部分的近端部分，并且因此，可以有效地增加近端部分的刚性。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的车轮滚动轴承设备的剖视图。

图2是示出滚动轴承设备的外座圈构件的正视图。

图3是沿图2中的线III-III截取的主要部分的剖视图。

图4是沿图2中的线IV-IV截取的主要部分的剖视图。

图5是沿图2中的线V-V截取的剖视图。

图6是其它实施例的主要部分的剖视图。

图7是示出本发明的实例的外座圈构件的位移的FEM分析的结果的图。

图8是示出比较例的外座圈构件的位移的FEM分析的结果的图。

图9是示出本发明的实例和比较例的外座圈构件的倾斜角度之间的比较的图表。

具体实施方式

接下来，将通过参考附图描述本发明的优选实施例。图1是示出根据本发明的车轮滚动轴承设备的实施例的剖视图。该滚动轴承设备1用来以可旋转的方式支撑诸如机动车辆的车辆的车轮。

滚动轴承设备1包括外座圈构件11、内座圈构件12、多排滚珠13、保持架14和密封件15，内座圈构件12布置在外座圈构件11的内周向内，多排滚珠13滚动地插入外座圈构件11和内座圈构件12之间，保持架14分别保持多排滚珠13，密封件15安装在外座圈构件11和内座圈构件12之间的间隙中以便密封滚动轴承设备的内部，并且双排角接触滚珠轴承由这些构成构件组成。

内座圈构件12构成未示出的车轮附接到其上的轮轴并且使得座圈构件17与内轴16结合。内轴16包括车轮附接到其上的套管部分16a和设置在其一个端侧的劲圈部分16b。用于固定车轮的多个毂螺栓16c被固定到劲圈部分16b。

第一内滚道12a形成在内轴16的外周表面上，并且直径比第一内滚道12a小的小直径部分16d形成在其另一端部侧。形成为环形形状的座圈构件17被压配合在小直径部分16d上。座圈构件17被压配合使得其一个端面邻接将内轴16的外周表面与小直径部分16d连接的台阶部分16e，并且座圈构件17通过卷曲部分16f被固定到内轴16以便与其一起旋转，该卷曲部分通过径向向外卷曲小直径部分16d的远端部分而形成。

外座圈构件11具有第一外滚道11a和第二外滚道11b，该第一外滚道11a和第二外滚道11b形成在外座圈构件11的内周表面上以便分别面对第一内滚道12a和第二内滚道12b，并且通过滚珠13以可旋转的方式支撑内座圈构件12。

也参考图2，多个第一凸缘部分21和第二凸缘部分22沿外座圈构件11的周向方向设置在外座圈构件11的外周表面上，以从其突出而将外座圈构件11附接到车辆侧上的悬架系统。在该图中，两个第一凸缘部分21在外座圈构件11的上部侧上突出，并且两个第二凸缘部分22在外座圈构件11的下部侧上突出。这些凸缘部分21、22彼此连接，因此被劲圈形周向部分28加强。

此外，螺栓孔25形成在凸缘部分21、22中的每一个凸缘部分中，使得螺栓孔25的轴线平行于外座圈构件11的轴线。内螺纹形成在螺栓孔25的内周表面中以使得用于将外座圈构件11结合到车辆侧上的悬架系统的螺栓能够拧入螺栓孔25中。

外座圈构件11通过机加工环形材料而形成，该环形材料通过使用碳钢等被热锻造。当它被热锻造时，凸缘部分21、22与外座圈构件11一起形成。通过钻头或端铣刀从单个凸缘部分21、22的作为与车辆的外侧(车轮侧)面对的侧的外表面23侧形成通孔，并且此后通过丝锥在该通孔的内周表面中形成内螺纹，形成了螺栓孔25。

第一加强部分26设置在第一凸缘部分21的近端部分21b以从其突出，以便将近端部分21b与外座圈构件11的外周表面11c连接从而加强近端部分21b。该第一加强部分从第一凸缘部分21的近端部分21b沿图1中的轴向方向朝向外座圈构件11的左手侧，即朝向内轴16的劲圈部分16b侧隆起。在该实施例中，第一加强部分26的在其间保持对应的螺栓孔25的两个侧部以肋状方式隆起(参考图2和图5)。以肋状方式隆起的这些部分(此后，称为“肋状部分”)沿第一凸缘部分21的周向侧21a朝向第一凸缘部分21的远端侧延伸。肋状部分26a的远边缘延伸直到穿过每一个螺栓孔25的中心的节圆附近。

在第一加强部分26中，位于该对肋状部分26a之间的肋间部分26b以光滑弯曲表面的形式延续，并且隆起量朝向所述部分的周向中心C逐渐减小(参考图5)。此外，肋间部分26b的远边缘延伸直到螺栓孔25附近。

在第一加强部分26中，将第一凸缘部分21的近端部分21b和外座圈构件11的外周表面11c连接的上表面26c在外座圈构件11的轴向截面中由凸曲线构成(参考图1、图3和图4)。即，第一加强部分26通过凸起地弯曲的表面将第一凸缘部分21的近端部分21b与外座圈构件11的外周表面11c连接。另外，在该对肋状部分26a之间的肋间部分26b中，凸曲线的曲率朝向其周向中心C逐渐减小，并且该中心C的上表面在轴向截面中呈现接近直线的形状(参考图1)。当用于外座圈构件11的环形材料被热锻造时，第一加强部分26一体地形成。

这样，在本发明中，第一凸缘部分21的近端部分21b和外座圈构件11的外周表面11c通过第一加强部分26的凸起地弯曲的表面连接在一起。因此，第一加强部分26的径向和轴向厚度可以制成比常规加强部分的径向和轴向厚度厚，在该常规加强部分中，所述部分通过凹入地弯曲的表面连接在一起而不形成第一加强部分26直到形成螺栓孔25的位置。因此，第一凸缘部分21的近端部分21b可以被坚固地且刚性地加强以便有效地增加近端部分21b的刚性。

另一方面，在外座圈构件11的下端部侧上突出的第二凸缘部分22形成为使得其宽度从远端侧朝向近端部分22b逐渐扩大(参考图2)。第二凸缘部分22的近端部分22b的周向宽度W比第一凸缘部分21的近端部分21b的周向宽度宽。此外，第二加强部分27在第二凸缘部分22的近端部分22b上突出(参考图1)以将第二凸缘22与外座圈构件11的外周表面11c连接，从而加强第二凸缘部分22的近端部分22b。

第二加强部分27用来通过凹入地弯曲的表面将第二凸缘部分22与外座圈构件11的外周表面11c连接。第二凸缘部分22的近端部分22b和第二加强部分27设置成在滚珠13对第二凸缘部分22施加载荷的区域的整个周向长度L上延伸。即，在图1中示出的滚动轴承设备1附接到车辆的左手侧的状态下，例如，当车辆向右转时，载荷从滚珠13被施加到第二凸缘部分22的近端部分22b，因此在那里产生预定的压缩应力。因此，第二凸缘部分22的近端部分22b的周向宽度W扩大以便匹配在其中产生压缩应力的周向范围，并且沿周向方向的近端部分22b的整体和外座圈构件11的外周表面11c通过第二加强部分27的凹入地弯曲的表面连接在一起。在该方面，在常规滚动轴承设备中，第一凸缘部分和第二凸缘部分的形状是相同的，并且第二加强部分的周向宽度短于本专利申请的第二加强部分的周向宽度。注意，第二加强部分27的凹入地弯曲的表面的曲率范围在周向位置中几乎相等。

这样，在该实施例中，第二凸缘部分22的近端部分22b可以沿载荷从滚珠13施加到第二凸缘部分22的区域的整个周向长度L被加强，并且因此可以有效地加强近端部分22b。

在第二凸缘部分22的近端部分22b中产生的应力的绝对值小于在第一凸缘部分21的近端部分21b中产生的应力的绝对值。因此，即使在第二加强部分27由凹入地弯曲的表面构成的情况下，也可以保证第二凸缘部分22的近端部分的刚性。

在该实施例中，为了在保证滚动轴承设备1的刚性的同时减小滚动轴承设备1的重量，减小直径部分11在其劲圈部分16b侧端部分处形成在第一凸缘部分21的外周表面上(参考图1)。此外，在将各个凸缘部分20连接在一起的劲圈形状的周向边缘部分28中，不需要高刚性的、在车辆的前后方向(图2中的左右方向)上的部分的厚度制成薄的，以进一步减小滚动轴承设备1的重量。

图6是根据本发明的第二实施例的车轮滚动轴承设备1的主要部分的剖视图。该实施例与图1中示出的实施例的不同之处在于，第一加强部分26的上表面26c在轴向截面中构成直线，不是突出的曲线。即，在该实施例中，第一加强部分26的沿轴向方向的截面形状形成为三角形形状。同样，在该情况下，与第一凸缘部分21和外座圈构件的外周表面通过凹入地弯曲的表面连接在一起的常规滚动轴承设备相比，可以更有效地增加第一凸缘部分21的近端部分21b的刚性。

根据本发明的滚动轴承设备不限于该实施例。例如，对于第一加强部分26的上表面26c，仅仅该对肋状部分在轴向截面中形成为凸曲线，而肋间部分26b可以沿轴向方向形成为直线。此外，该对肋状部分26a的上表面26c可以沿轴向方向形成为直线，而肋间部分26a的上表面26c可以沿轴向方向形成为凸曲线。简而言之，在根据本发明的滚动轴承设备1中，第一加强部分26可以仅仅必须设置在近端部分的位于其两侧上的在其间保持螺栓孔的部分，并且第一加强部分26的上表面26c可以仅仅必须在轴向截面中形成为凸曲线或直线。此外，在第二加强部分27中，第二凸缘部分22和外座圈构件11的外周表面11c可以通过凸起地弯曲的表面连接在一起。

实例

为验证本发明的优点，外座圈构件被制作成实例，在该实例中，其上表面由图2到图4中示出的凸曲面构成的第一加强部分形成在第一凸缘部分的近端部分，并且外座圈构件被制作成比较例，在该比较例中，其上表面由凹曲线组成的常规第一加强部分形成在第一凸缘的近端部分中，其它特征保持与该实例相同。然后，当1.0G的载荷作为力矩载荷被施加到各个外座圈构件(当轮胎转动时该力矩载荷将被施加到外座圈构件)时，FEM分析外座圈构件的相应的位移和倾斜角度。该实例的外座圈构件的位移的FEM分析的结果在图7中示出，并且该比较例的外座圈构件的位移的FEM分析的结果在图8中示出。此外，该比较例的倾斜角度与该实例的倾斜角度之比在图9中示出。

在图7和图8中，如从位移最大的、由从2.05E-01mm到2.07-01mm的范围表示的区域(图中涂黑的部分)变得比比较例的那个区域显著窄的事实显而易见的，可以看到，由于力矩载荷导致的该实例的外座圈构件的位移小于该比较例的外座圈构件的位移，并且该实例的第一凸缘部分的近端部分的刚性高于该比较例的对应刚性。此外，如从图9(该图显示，该比较例的外座圈构件的倾斜角度与该实例的外座圈构件的倾斜角度之比是1.00比0.69)显而易见的，可以看到，该实例的第一凸缘部分的近端部分的刚性比该比较例的对应刚性高大约45％。

附图标记的说明

1滚动轴承设备；11外座圈构件；11c外周表面；12内座圈构件；13滚珠(滚动元件)；21第一凸缘部分；22第二凸缘部分；25螺栓孔；26第一加强部分；26c上表面；27第二加强部分

Claims (2)

1.一种车轮滚动轴承设备，包括：

外座圈构件，所述外座圈构件具有分别在上部侧和下部侧上突出的具有螺栓孔的第一凸缘部分和具有螺栓孔的第二凸缘部分，并且所述外座圈构件经由所述第一凸缘部分和所述第二凸缘部分附接到车辆侧；

内座圈构件，所述内座圈构件布置在所述外座圈构件的内周向内，并且车轮附接到所述内座圈构件；和

多个滚动元件，所述多个滚动元件插入所述外座圈构件和所述内座圈构件之间，其特征在于，

第一加强部分在所述第一凸缘部分的至少位于所述螺栓孔的两侧上的近端部分上突出，以通过将所述近端部分与所述外座圈构件的外周表面连接而加强所述近端部分，并且

所述第一加强部分的将所述第一凸缘部分的所述近端部分与所述外座圈构件的所述外周表面连接的上表面在所述外座圈构件的轴向截面中构成凸曲线或直线。

2.如权利要求1中所述的车轮滚动轴承设备，其特征在于：第二加强部分在所述第二凸缘部分的近端部分上突出，以通过将所述第二凸缘部分的所述近端部分与所述外座圈构件的所述外周表面连接而加强所述第二凸缘部分的所述近端部分；并且

所述第二凸缘部分的所述近端部分和所述第二加强部分被设置成沿着从所述滚动元件对所述第二凸缘部分施加载荷的区域的整个周向长度延伸。

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