CN103328229A

CN103328229A - 车轮用滚动轴承装置

Info

Publication number: CN103328229A
Application number: CN2012800057884A
Authority: CN
Inventors: 横田龙哉; 奥村刚史; 濑尾信之
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-09-25
Also published as: JP2012148643A; WO2012099081A1; EP2666647A1; US20130292996A1

Abstract

【问题】提供一种车轮用滚动轴承装置，其既能够确保形成为从安装车辆车轮的凸缘表面突出的插口接合部分的刚度又能够满足该插口接合部分的轻量化。【解决方案】该车轮用滚动轴承装置设置有轮毂轴（10）、外圈构件（30）以及多个滚动元件，所述轮毂轴（10）具有凸缘部分（11）和轴状部分（15），并且在该轴状部分的外周面上形成有内圈滚道面；所述外圈构件（30）设置在轴状部分的外周上，并且在该外圈构件的内周面上形成有外圈滚道面；所述多个滚动元件设置在内圈滚道面与外圈滚道面之间，其中，凸缘部分形成于轮毂轴在旋转轴线（ZS）方向上的一侧，并且，在凸缘表面上，与轮毂轴同轴地形成有在一侧突出的圆筒形的插口接合部分（13），凸缘表面与插口接合部分的外周面的边界部分形成为呈弧形边界表面（M2），在该弧形边界表面（M2）处，插口部分（13）的外周面（M3）朝向凸缘表面（M1）平滑地连接，并且进行精加工以使得边界表面（M2）的表面粗糙度比凸缘表面（M1）的表面粗糙度以及插口接合部分的外周面（M3）的表面粗糙度精细。

Description

车轮用滚动轴承装置

技术领域

本发明涉及将被作为车辆等的车轮用轴承使用的车轮用滚动轴承装置。

背景技术

近年来的车辆等被要求在重量方面更轻（改进燃油效率）以符合CO₂排放法规并且还被要求在刚度方面更高以改善安全性和运动性能；因此，车轮用滚动轴承装置同样也被要求重量更轻并且刚度更高。

在将被作为车辆等的车轮用轴承使用的车轮用滚动轴承装置中，车轮用滚动轴承装置在内侧（车辆向内侧）上的直径被确定成相对于与轴承装置所连接的悬架相关部件（转向节、承载件等）相对较小（该直径被确定成符合取决于轴承装置所连接的悬架相关部件轻量化等的直径）。此外，尽管轴承装置在外侧（车辆的向外侧）上的直径比在内侧上的直径具有更大的设计自由度，其中该外侧具有其上安装有车轮的凸缘表面，但如果该直径制得等于或小于内侧上的直径，则在某些情况下不能可靠地获得所需的刚度。

为此，在专利文献1中描述的常规技术中，已经公开了一种滚动轴承装置，在该滚动轴承装置中，外侧上的直径制得大于内侧上的直径以可靠地获得刚度。

此外，在专利文献2中描述的常规技术中，已经公开了一种车轮轴承装置，在该车轮轴承装置中，外侧上的直径制得大于内侧上的直径以可靠地获得所需的刚度，并且能够可靠地获得合适的轴承间隙范围。

此外，在专利文献3中描述的常规技术中，已经公开了一种车轮轴承装置，在该车轮轴承装置中，外侧上的直径制得大于内侧上的直径以可靠地获得所需的刚度，并且能够简化装配工作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2004-108449

专利文献2：JP-A-2008-089131

专利文献3：JP-A-2008-151247

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1至3中描述的所有轴承装置中，外侧上的直径制得大于内侧上的直径以改善刚度，并且在其上安装有车轮的凸缘表面的外侧中央部分中提供凹部以实现轻量化。此外，围绕该凹部形成有沿旋转轴线的方向圆筒形地延伸的插口接合部分，并且该插口接合部分的外径制得略小于在将被安装的车轮的中央部分上形成的孔的直径。

尽管圆筒形插口接合部分的外径已经由车轮侧的需求所确定并且不能更改，但是该插口接合部分的内径（凹部的直径）能够适当地改变。在该插口接合部分的内径制得较大并且该圆筒形插口接合部分的厚度制得较薄的情况下，能够减轻重量，但是却降低了将被安装的车轮所需的刚度；另一方面，在该插口接合部分的内径制得较小并且该圆筒形插口接合部分的厚度制得较厚的情况下，提高了刚度，但却增加了重量。

在专利文献1至3中描述的常规技术中，没有任何关于满足轻量化以及对刚度的确保两者的插口接合部分的描述。

鉴于这些问题作出本发明，并且本发明的目的是提供一种车轮用滚动轴承装置，该车轮用滚动轴承装置能够在形成为从其上安装有车轮的凸缘表面突出的插口接合部分中既满足轻量化又满足对刚度的确保。

解决问题的手段

为解决上述问题，根据本发明的滚动轴承装置采取以下措施。

首先，本发明的第一方面提供了一种车轮用滚动轴承装置，该车轮用滚动轴承装置包括轮毂轴、内圈滚道面、外圈构件、外圈滚道面以及多个滚动元件，其中，该轮毂轴具有凸缘部分和轴状部分，车轮将被安装在该凸缘部分上并且该凸缘部分形成为凸缘形，该内圈滚道面形成在该轴状部分的外周面上，该外圈构件围绕轮毂轴的轴状部分的外周设置，在该外圈构件的内周面上形成有与内圈滚道面相对应的外圈滚道面，所述多个滚动元件可旋转地设置在形成于内圈滚道面与外圈滚道面之间的环形容置空间中。

该凸缘部分形成在轮毂轴的旋转轴线的方向上的一侧，并且在作为凸缘部分的在旋转轴线方向上的一侧的表面的凸缘表面上，与轮毂轴同轴地形成有在该一侧突出的圆筒形插口接合部分。

此外，凸缘表面和插口接合部分的外周面的边界部分形成为呈弧形边界表面，在该弧形边界表面处，插口接合部分的外周面朝向凸缘表面平滑地连接，并且执行精加工，使得边界表面的表面粗糙度比凸缘表面的表面粗糙度以及插口接合部分的外周面的表面粗糙度更精细。

根据该第一方面，由于来自所安装车轮等的应力所集中的边界部分的边界表面上的表面织构的减少而造成的疲劳强度的减少能够得到抑制。

因此，能够将插口接合部分的厚度均匀地制得更薄，同时可靠地获得等于或大于常规插口接合部分的刚度的刚度，并且能够满足轻量化和以及对刚度的确保。

接下来，本发明的第二方面提供了一种车轮用滚动轴承装置，该车轮用滚动轴承装置包括轮毂轴、内圈滚道面、外圈构件、外圈滚道面以及多个滚动元件，其中，该轮毂轴具有凸缘部分和轴状部分，车轮将被安装在该凸缘部分上并且该凸缘部分形成为凸缘形，该内圈滚道面形成在轴状部分的外周面上，该外圈构件围绕轮毂轴的轴状部分的外周设置，外圈构件的内周面上形成有与内圈滚道面相对应的外圈滚道面，所述多个滚动元件可旋转地设置在形成于内圈滚道面与外圈滚道面之间的环形容置空间中。

凸缘部分形成在轮毂轴的旋转轴线的方向上的一侧，在在作为凸缘部分的在旋转轴线方向上的一侧的表面的凸缘表面上，与轮毂轴同轴地形成有在该一侧突出的圆筒形插口接合部分，用于安装车轮的多个轮毂螺栓与旋转轴线方向平行地设置在凸缘部分中且设置为环绕插口接合部分。

此外，非螺栓位置厚度制得比螺栓位置厚度薄，其中，该非螺栓位置厚度为插口接合部在非螺栓位置直线与插口接合部分的交点周围沿径向方向的厚度，该非螺栓位置直线为从轮毂轴的旋转轴线沿径向方向朝向每个介于彼此相邻的轮毂螺栓之间的中间位置绘出的直线，该螺栓位置厚度为插口接合部分在螺栓位置直线与插口接合部分的交点周围沿径向方向的厚度，该螺栓位置直线为从旋转轴线沿径向方向朝向每个轮毂螺栓绘出的直线。

根据该第二方面，相对于插口接合部分的厚度，非螺栓位置厚度制得比螺栓位置厚度薄。

因此，能够将插口接合部分的厚度部分地制得更薄，同时可靠地获得等于或大于常规插口接合部分的刚度的刚度，并且既能够满足轻量化又能够满足对硬度的确保。

附图说明

图1（A）和图1（B）为示出显示根据本发明的车轮用滚动轴承装置1的示例的视图，图1（A）为沿车轮用滚动轴承装置1的旋转轴线ZS截取的截面图，图1（B）为正视图；以及

图2为示出车轮WH安装在根据本发明的车轮用滚动轴承装置1上的状态的视图以及示出车轮用滚动轴承装置1的插口接合部分13的一部分的放大视图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述实施本发明的方式。图1（A）为示出根据本发明的车轮用滚动轴承装置1的沿着其旋转轴线ZS截取的截面图的示例，图1（B）为示出车轮用滚动轴承装置1的正视图的示例。从图1（A）中的方向B观察到的视图为图1（B），并且图1（B）的A-A截面图为图1（A）。

内侧为车辆在车轮用滚动轴承的旋转轴线ZS的方向上的向内侧，而外侧为车辆在旋转轴线ZS的方向上的向外侧。

【车轮用滚动轴承装置1（图1（A）和1（B））的整体结构】

如图1（A）所示，车轮用滚动轴承装置1（所谓的轮毂单元）配备有轮毂轴10、外圈构件30、滚珠50、滚珠51、保持架55、保持架56，其中，轮毂轴10一体地具有轴状部分15和凸缘部分11，该轴状部分15用作构成双列角接触球轴承的内圈构件，滚珠50位于所述双列的内侧列上，滚珠51位于外侧列上，保持架55用于以等间距保持所述多个滚珠50，保持架56用于以等间距保持所述多个滚珠51，这些部件形成为一个单元。

在轮毂轴10上，小直径部17和大直径部16形成为自旋转轴线ZS内侧的阶梯轴形状，并且具有更大直径的大直径肩部16a形成在大直径部16的外侧上。

此外，凸缘部分11形成于轴状部分15在旋转轴线ZS方向一侧的外侧上，以及以圆筒形形状延伸的插口接合部分13形成在凸缘部分11的外侧凸缘表面上。

内圈元件26配装在轮毂轴10的小直径部17的外周面上，并且轮毂轴10的内侧端部沿径向方向敛缝，由此，形成敛缝部18，并且内圈元件26一体地固定至轮毂轴10。

此外，内侧内圈滚道面20形成在内圈元件26的外周面（与轮毂轴10的轴状部分15的外周面一体）上。

此外，外侧内圈滚道面25形成在轮毂轴10的大直径肩部16a的外周面（轮毂轴10的轴状部分15的外周面）上。

外圈构件30围绕轴状部分15的外周设置，并且在外圈构件30的内侧上形成有将被配装到车体侧构件的安装孔中的配合轴部35，其中，该车体侧构件包括由车辆的悬架装置支承的转向节、承载件等（未图示）。

另外，在外圈构件30的与配合轴部35相邻的外周面上形成有车体凸缘部分31，该车体凸缘部分31在车体侧构件被安装在其上时用螺栓或其他方式紧固（螺栓孔等，未图示）。

此外，在外圈构件30的内周表面上，沿旋转轴线ZS方向以在其间提供的预定距离形成有与轮毂轴10（内圈元件26）的内侧内圈滚道面20相对应的内侧外圈滚道面40以及与轮毂轴10的外侧内圈滚道面25相对应的外侧外圈滚道面45。

在内侧内圈滚道面20与内侧外圈滚道面40之间形成的容置空间中，以保持在保持架55中的状态可旋转地设置有多个滚珠50。另外，在外侧内圈滚道面25与外侧外圈滚道面45之间形成的容置空间中，以保持在保持架56中的状态可旋转地设置有多个滚珠51。

此外，通过由轮毂轴10的敛缝部18施加的敛缝力分别向所述多个滚珠50以及所述多个滚珠51施加所需的预负载。

此外，在本发明的实施方式中描述的车轮用滚动轴承装置1中，如图1（A）和图1（B）所示，当假定内侧滚珠50的节圆直径为D1并且外侧滚珠51的节圆直径为D2时，做出使得获得节圆直径D1<节圆直径D2的关系的设定。

换句话说，为了在外圈构件30的配合轴部35的外径尺寸必须具有能插入到车体侧构件的组装孔中的尺寸时使车轮用滚动轴承装置1重量更轻并且刚度更大，节圆直径D2被设定成大于节圆直径D1，并且位于外侧列上的滚珠51的直径设定成小于位于内侧列上的滚珠50的直径。因此，外侧列上的滚珠51的数目大于内侧列上的滚珠50的数目。

轮毂轴10一体地具有轴状部分15和凸缘部分11，其中，轴状部分15呈大致圆筒状，凸缘部分11（与轴状部分15）同轴地（相对于旋转轴线ZS同轴）形成在轴状部分15的外侧上并且沿径向方向延伸。另外，在凸缘部分11外侧上的凸缘表面M1上（参照图2），与轴状部分15和凸缘部分11同轴地形成有圆筒状地延伸至外侧以突出的插口接合部分13。此外，在凸缘部分11处，用于紧固车轮的多个轮毂螺栓12以预定节距固定。此外，所述多个轮毂螺栓12与旋转轴线ZS的方向平行地设置以环绕插口接合部分13。

另外，如图2所示，制动盘BK的中心孔和车轮WH的中心孔从用作凸缘部分11的外侧表面的凸缘表面M1的一侧围绕插口接合部分13配装，并且螺母NW紧固至轮毂螺栓12上，从而使车轮WH安装在车轮用滚动轴承装置1上。

更进一步地，在从插口接合部分13的内周面朝向内侧的方向上形成有中空凹部10a。

中空凹部10a形成为深的以具有尽可能大的直径，同时在凹部和外侧内圈滚道面25之间留下所需的厚度，从而可靠地获得了所需的刚度并且得到了最大可能的轻量化。

由于制动盘BK的中心孔和车轮WH的中心孔被如上所述配装并且所述中心孔已经确定，因此套筒接合部13的外径不能更改。因此，凹部10a的直径（插口接合部分13的内径）设定成使得获得能够为插口接合部分13可靠地提供所需刚度的厚度，并且使得获得更大直径以减轻重量。

在根据本发明的车轮用滚动轴承装置1中，尽管插口接合部分13的厚度被均匀地或部分地制得较薄以实现进一步的轻量化而不会使插口接合部分13的厚度制得更厚，插口接合部分仍能够可靠地获得与具有常规厚度的插口接合部分相等的刚度。

【第一实施方式（图2）】

在第一实施方式中，位于边界部分处的弧形（横截面）边界表面M2的表面粗糙度制得更精细，在该边界部分中，插口接合部分13的外周面M3平滑地连接到凸缘表面M1（参照图2）。

如图2所示，由于来自制动盘BK和车轮WH的应力集中在插口接合部分13的边界表面M2（倒圆角部分）中，因此可能发生疲劳强度的降低。因此，边界表面M2的表面粗糙度通过车削或磨削被制得更精细。

例如，在车削的情况下，凸缘表面M1和插口接合部分13的外周面M3被加工成使得获得Ra=6.3μm的算数平均粗糙度；并且在机加工边界表面M2的情况下，以低进给速率执行机加工以获得Ra=2.5μm。

结果，由于表面织构的减小而造成的疲劳强度的降低能够得到抑制，并且强度的可靠性能够得到进一步改善。

因此，由于插口接合部分13的刚度能够进一步提高，因此插口接合部分13的厚度能够被均匀地制得更薄，同时可靠地获得等于或大于常规插口接合部分的刚度的刚度，并且既能够满足轻量化又能够满足对刚度的确保。

【第二实施方式（图1（A）和图1（B））】

在第二实施方式中，尽管注意到利用多个轮毂螺栓12将制动盘BK和车轮WH紧固至轮毂轴10的凸缘部分11的事实，插口接合部分13上不与轮毂螺栓12的位置相对应的位置处的厚度仍被部分地制得更薄。

如图1（B）所示，假定插口接合部分13在非螺栓位置直线S2与插口接合部分13的交点（参照图1（B））周围的径向厚度为非螺栓位置厚度ΔD2，其中，该非螺栓位置直线S2用作从旋转轴线ZS沿径向方向朝向彼此相邻的轮毂螺栓12之间的每个中间位置绘出的直线。

另外，假定插口接合部分13在螺栓位置直线S1与插口接合部分13的交点（参照图1（B））周围的径向厚度为螺栓位置厚度ΔD1，其中，该螺栓位置直线S1用作从旋转轴线ZS沿径向方向朝向每个轮毂螺栓12绘出的直线。

此外，做出使得获得非螺栓位置厚度ΔD2<螺栓位置厚度ΔD1的关系的设定，由此，在插口接合部分13处可靠地获得了所需刚度，并且插口接合部分13的厚度被部分地制得更薄。例如，做出使得获得非螺栓位置厚度ΔD2：螺栓位置厚度ΔD1=1:1.1的设定。

这种部分变薄的形状能够通过利用由热锻等制成以具有插口接合部分13内径形状的冲头而相对容易地形成。

因此，插口接合部分13的厚度能够被部分地制地较薄，同时可靠地获得等于或大于常规插口接合部分的刚度的刚度，并且既满足轻量化又满足对刚度的确保。

如上所述，在第二实施方式中，能够提供凹部10a的最佳形状，因而能够抑制插口接合部分13的刚度的降低，并且能够获得进一步的轻量化。

根据本发明的车轮用滚动轴承装置1并不限于具有实施方式中所描述的外观、构型、结构、形状等，而是在不改变本发明的主旨的情况下能够做出各种改型、增加及删除。

此外，通过应用第一实施方式中所描述的车轮用滚动轴承装置1和第二实施方式中所描述的车轮用滚动轴承装置1中的至少一者，既能够满足轻量化又能够满足对刚度的确保。

此外，在实施方式的描述中使用的数值为示例并且不限于此。

本申请基于2011年1月18日提交的日本专利申请No.2011-007845，该申请的全部内容通过参引并入本文中。

工业实用性

通过根据本发明的车轮用滚动轴承装置，轻量化以及对硬度的确保均能够在形成为使得能够从安装有车轮的凸缘表面突出的插口接合部分中得到满足。

附图标记和符号的说明

1车轮用滚动轴承装置

10轮毂轴

10a凹部

11凸缘部分

12轮毂螺栓

13插口接合部分

15轴状部分

20、25内圈滚道面

30外圈构件

40、45外圈滚道面

50、51滚珠

55、56保持架

BK制动盘

M1凸缘表面

M2边界表面

M3（插口接合部分13的）外周面

S1螺栓位置直线

S2非螺栓位置直线

WH车轮

ZS旋转轴线

ΔD1螺栓位置厚度

ΔD2非螺栓位置厚度

Claims

1.一种车轮用滚动轴承装置，包括：

轮毂轴，所述轮毂轴具有凸缘部分和轴状部分，车轮将被安装在所述凸缘部分上并且所述凸缘部分形成为凸缘形，在所述轴状部分的外周面上形成有内圈滚道面；

外圈构件，所述外圈构件围绕所述轮毂轴的所述轴状部分的外周设置，在所述外圈构件的内周面上形成有与所述内圈滚道面相对应的外圈滚道面；以及

多个滚动元件，所述多个滚动元件可旋转地设置在形成于所述内圈滚道面与所述外圈滚道面之间的环形容置空间中，其中，

所述凸缘部分形成在所述轮毂轴的旋转轴线的方向上的一侧，

在作为所述凸缘部分的在所述旋转轴线方向上的一侧的表面的凸缘表面上，与所述轮毂轴同轴地形成有在所述一侧突出的圆筒形的插口接合部分，

所述凸缘表面与所述插口接合部分的外周面的边界部分形成为呈弧形边界表面，在所述弧形边界表面处，所述插口接合部分的所述外周面朝向所述凸缘表面平滑地连接，以及

执行精加工，使得所述边界表面的表面粗糙度比所述凸缘表面的表面粗糙度以及所述插口接合部分的所述外周面的表面粗糙度精细。

2.一种车轮用滚动轴承装置，包括：

用于安装所述车轮的多个轮毂螺栓，所述多个轮毂螺栓与所述旋转轴线方向平行地设置在所述凸缘部分中且设置为环绕所述插口接合部分，以及

非螺栓位置厚度制得比螺栓位置厚度薄，其中，所述非螺栓位置厚度为所述插口接合部分在非螺栓位置直线与所述插口接合部分的交点周围沿径向方向的厚度，所述非螺栓位置直线为从所述轮毂轴的所述旋转轴线沿所述径向方向朝向每个介于彼此相邻的轮毂螺栓之间的中间位置绘出的直线，所述螺栓位置厚度为所述插口接合部分在螺栓位置直线与所述插口接合部分的交点周围沿所述径向方向的厚度，所述螺栓位置直线为从所述旋转轴线沿所述径向方向朝向每个轮毂螺栓绘出的直线。