CN104136236A - 车轮轴承装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种车轮轴承装置，该轴承装置通过减小施加至花键部的扭矩而获得提高的耐用性。车轮轴承装置具有第二代或第三代结构，构造成使得选择性地在四轮驱动和两轮驱动之间切换的齿轮构件(24)被附接至内构件(1)，该内构件包括毂轮(4)及装配至毂轮(4)的内圈(5,7)。硬化的环状齿轮构件(24)安装至毂轮(4)的小径台阶部(4b)的一端。齿轮构件(24)的外周上形成有齿轮部(24a)，内周上形成有花键部(24b)，花键部(24b)与小径台阶部(4b)的外周面上形成的毂花键部(25)啮合。与内圈(7)接触的齿轮构件(24)的接触面被磨削成表面粗糙度(Ra)为1.6以下。内圈(7)以铆合部(4c)经由齿轮构件(24)施加的预定轴承预载沿轴向固定。

Description

车轮轴承装置
技术领域
本发明涉及用于自由旋转地支撑诸如汽车之类的车辆的车轮的车轮轴承装置，尤其涉及具有用于将车轮切换至驱动模式或非驱动模式的离合器功能的车轮轴承装置。
背景技术
在四轮驱动型汽车中，存在这样一种汽车，其能够利用车轮轴承装置提供的离合器功能而选择性地将前车轮或后车轮切换为驱动车轮或从动车轮。如图6中所示，这种具有离合器功能的车轮轴承装置50包括：毂轮52，该毂轮同轴地安装在驱动系的轮轴51上；双列锥形滚子轴承53，该双列锥形滚子轴承作为滚动轴承安装在毂轮52的轴向中部；以及齿轮构件54，该齿轮构件与双列锥形滚子轴承53轴向并置。此外，车轮轴承装置50经由布置在轮轴51与毂轮52之间的深沟滚珠轴承55及滚针轴承56被同轴地支撑在轮轴51上。附图标记“G”表示滑动齿轮。
毂轮52包括：与轮轴51同轴形成的筒状部57；凸缘58，该凸缘从筒状部57的外侧端附近径向延伸；以及通过使筒状部57的内侧端径向向外弯曲形成的铆合部59。在铆合部59附近在筒状部57的外圆周上设置有毂花键部60，其包括相互交替布置的多个花键凹口(花键槽)60a及多个花键凸起60b。毂花键部60与齿轮构件54的内周上形成的包括花键凹口61a和花键凸起61b的内周花键部61啮合。凸缘58形成有多个通孔58a，诸如螺栓之类的紧固构件BO插入穿过这些通孔以紧固车轮(未示出)。
双列锥形滚子轴承53包括内圈62、外构件63、在内圈62与外构件63之间在轴向方向上并置的双列锥形辊子64、65。
更具体地说，内圈62包括具有第一滚道面66a的第一内圈构件66与具有第二滚道面67a的第二内圈构件67。第一内圈构件66与第二内圈构件67被布置成彼此抵接，第一内圈构件66的外侧端面66b抵接毂轮52的凸缘58的基部，并且第二内圈构件67的内侧端面67b抵接齿轮构件54的端面。因此，齿轮构件54及形成双列锥形滚子轴承53的内圈62(第一内圈构件66及第二内圈构件67)被牢固固定，从而不会相对于毂轮53旋转。
另一方面，外圈63包括第一滚道面63a、第二滚道面63b以及径向向外延伸的凸缘部63c。凸缘部63c适于固定至车辆的转向节(悬挂装置)。附图标记68表示密封构件。
齿轮构件54具有大致环形构造，并且与第二内圈构件67轴向并置，使得齿轮构件54抵接第二内圈构件67的端面67b。齿轮构件54的外圆周形成有多个花键凹口(花键槽)69a及多个花键凸起69b，该多个花键凹口(花键槽)与多个花键凸起形成外周花键部69。外周花键部69适于与齿轮环G的花键部G1啮合。
如图7中所示，齿轮构件54的内周花键部61的花键凸起61b的内侧处的内周边缘被倒角而形成具有曲面的内侧倒角部70。倒角部70被设计成定位在毂轮52的毂花键部60的内侧。具体地说，设计成使得距离L小于距离X，其中，距离L是从齿轮构件54的内侧端面71至倒角部70的外侧端部71a的距离，距离X是从齿轮构件54的内侧端面71到毂轮52的毂花键部60的花键凹口60a的终点60c的距离。因此，能够增大形成在毂轮52的筒状部的内侧端部上的铆合部59的弯曲半径，并因而有效抑制在铆合部59的基部中产生裂纹(例如参见以下的专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4466302号公报
发明内容
本发明要解决的问题
如上所述，在现有技术的车轮轴承装置中，能够增大铆合部59的弯曲半径，并因而有效抑制在铆合部59的基部中产生裂纹。当驱动扭矩被从驱动/非驱动切换系统输入到齿轮构件54时，齿轮构件54将该驱动扭矩经由内周花键部61传递至毂轮52。尽管齿轮构件54的内周花键部61通过热处理被硬化，但是毂轮52的毂花键部60是未被硬化的生材。因此，限制了毂花键部60的允许扭矩，因此需要减小施加至毂花键部60的扭矩。
因此，本发明的目的是提供一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置可减小施加至毂轮的花键部的扭矩并因而能提供毂轮的耐久性。
解决问题的手段
为了实现本发明的此目的，根据本发明的第一方面，提供一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，该外构件一体地形成有在其外圆周上的车体安装凸缘以及在其内圆周上的双列外滚道面,该车体安装凸缘适于安装在悬挂设备的转向节上；内构件，该内构件包括毂轮以及至少一个内圈，所述毂轮一体地形成有在其一端上的车轮安装凸缘以及从所述车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，所述内圈以预定过盈压配合到所述毂轮的所述筒状部上，并在该内圈的外圆周上形成有内滚道面,所述内滚道面与所述外构件的所述外滚道面对应；以及双列滚动元件，该双列滚动元件经由保持架被能自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道面与所述外构件的外滚道面之间，其特征在于：硬化的环形齿轮构件安装在所述毂轮的所述筒状部的端部上，所述齿轮构件形成有在其外圆周上的齿轮部以及在其内圆周上的花键部，该花键部与形成在所述毂轮的所述筒状部的外圆周上的毂花键部啮合；相互抵接的所述齿轮构件的接触面与所述内圈的接触面是磨削过的；以及在经由所述齿轮构件将预定量的轴承预应力施加至所述内圈的情况下,所述内圈被轴向不可动地固定。
在第二代结构或第三代结构的车轮轴承装置中，用于选择性地切换四轮驱动模式或两轮驱动模式的齿轮构件固定在根据本发明的第一方面的包括毂轮与内圈的内构件上。硬化的环形齿轮构件安装在所述毂轮的所述筒状部的端部上，所述齿轮构件形成有在其外圆周上的齿轮部以及在其内圆周上的花键部，该花键部与形成在所述毂轮的所述筒状部的外圆周上的毂花键部啮合。相互抵接的所述齿轮构件的接触面与所述内圈的接触面是磨削过的。在经由所述齿轮构件将预定量的轴承预应力施加至所述内圈的情况下,所述内圈被轴向不可动地固定。此布置使得能够提供这样一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置能实现内圈与齿轮构件的接触面之间的紧密接触并相应地获得大摩擦阻力，并因此减小施加至毂花键部的扭矩，从而最终提高车轮轴承装置的耐久性。更具体地说，因为内圈与齿轮构件的接触面是磨削过的并且接触面的摩擦阻力会因二者的紧密接触而增大，所以能够经由内圈与齿轮构件的紧密接触面传递扭矩并因此减小施加至毂花键部的扭矩。
如第二方面中所限定的，优选的是，所述齿轮构件的与所述内圈接触的所述接触面的表面粗糙度Ra被设定为1.6以下(Ra≤1.6)。这使得能够确保获得内圈与齿轮构件的接触面的紧密接触以及其间的摩擦阻力。
如第三方面中所限定的，还优选的是，所述毂轮的所述筒状部的端部径向向外塑性变形而形成铆合部,所述内圈借助该铆合部而被固定；并且，所述铆合部作为具有锻造后的表面硬度的未硬化部分。这使得能够在齿轮构件与铆合部之间产生硬度差异，并能因此防止产生诸如在铆合部中产生微裂纹之类的问题。此外，能够通过防止因齿轮构件中产生过大应力产生变形或微裂纹而长期保持初始设定的轴承预压力。
如第四方面中所限定的，还优选的是，在所述毂轮的所述筒状部的端部上形成有外螺纹；并且扣紧螺帽紧固在所述外螺纹上以固定所述内圈。
如第五方面中所限定的，优选的是，所述齿轮构件与所述铆合部或所述扣紧螺帽之间的接触宽度被设定为1mm以上(≥1mm)。这能够确保借以挤压内圈的期望轴向力，并因而防止在向车轮轴承装置施加任何外力时轴承预压力被解除。
如第六方面中所限定的，还优选的是，所述齿轮构件由碳含量按重量计wt％为0.15％至0.45％的钢形成，并且通过浸渍淬火硬化至其芯部；并且，所述齿轮构件的表面硬度被设定为40HRC以上。这使得能够获得具有适中硬度的齿轮部，并能确保不单齿轮构件的齿轮部而且其整体的期望强度。
如第七方面中所限定的，优选的是，所述齿轮构件由钼含量按重量计wt％为0.15％至0.3％的铬钼钢形成，通过渗碳淬火在所述齿轮构件的表面上形成硬化层，并且所述硬化层的表面硬度被设定为40HRC以上。这使得能够抑制齿轮构件的脆性，并因此防止铆合过程中产生微裂纹并确保在驱动力施加至齿轮构件时的强度。
如第八方面中所限定的，还优选的是，通过高频感应硬化在所述毂花键部的一部分上形成表面硬度为50HRC至64HRC的硬化层。这使得能够抑制毂花键部的磨损，并且能够增大允许扭矩，因此能够提高车轮轴承装置的耐久性。
发明效果
根据本发明的车轮轴承装置，因为其包括：外构件，该外构件一体地形成有在其外圆周上的车体安装凸缘以及在其内圆周上的双列外滚道面,该车体安装凸缘适于安装在悬挂设备的转向节上；内构件，该内构件包括毂轮以及至少一个内圈，所述毂轮一体地形成有在其一端上的车轮安装凸缘以及从所述车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，所述内圈以预定过盈压配合到所述毂轮的所述筒状部上，并在该内圈的外圆周上形成有内滚道面,所述内滚道面与所述外构件的所述外滚道面对应；以及双列滚动元件，该双列滚动元件经由保持架被能自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道面与所述外构件的外滚道面之间，并且该车轮轴承装置的特征在于：硬化的环形齿轮构件安装在所述毂轮的所述筒状部的端部上，所述齿轮构件形成有在其外圆周上的齿轮部以及在其内圆周上的花键部，该花键部与形成在所述毂轮的所述筒状部的外圆周上的毂花键部啮合；相互抵接的所述齿轮构件的接触面与所述内圈的接触面是磨削过的；以及在经由所述齿轮构件将预定量的轴承预应力施加至所述内圈的情况下,所述内圈被轴向不可动地固定，因此能够提供一种车轮轴承装置，其能实现内圈与齿轮构件的接触面之间的紧密接触并相应地获得大摩擦阻力，并因此减小施加至毂花键部的扭矩，从而最终提高车轮轴承装置的耐久性。更具体地说，因为内圈与齿轮构件的接触面是磨削过的并且接触面的摩擦阻力会因二者的紧密接触而增大，所以能够经由内圈与齿轮构件的紧密接触面传递扭矩并因此减小施加至毂花键部的扭矩。
附图说明
图1是示出本发明的车轮轴承装置的第一实施方式的纵向剖面图；
图2的(a)是示出图1的轴承部分的局部放大图，并且(b)是示出图1的密封件的局部放大图；
图3是示出图1的实施方式的变型例的局部放大图；
图4是示出用于控制本发明的车轮轴承装置的轴向力的方法的说明图，其中(a)中示出了铆合前的状态，(b)中示出了铆合后的状态；
图5是示出本发明的车轮轴承装置的第一实施方式的纵向剖面图；
图6是示出现有技术的车轮轴承装置的纵向剖面图；以及
图7是图6的局部放大图。
具体实施方式
实施本发明的一个优选模式是一种车轮轴承装置，其包括：外构件，该外构件一体地形成有在其外圆周上的车体安装凸缘以及在其内圆周上的双列外滚道面,该车体安装凸缘适于安装在悬挂设备的转向节上；内构件，该内构件包括毂轮以及至少一个内圈，所述毂轮一体地形成有在其一端上的车轮安装凸缘以及从所述车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，在该内圈的外圆周上形成有内滚道面,所述内滚道面与所述外构件的所述外滚道面对应，所述内圈以预定过盈压配合到所述毂轮的所述筒状部上并由通过使毂轮的筒状部的端部塑性变形形成铆合部轴向固定；以及双列滚动元件，该双列滚动元件经由保持架被能自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道面与所述外构件的外滚道面之间，并且该车轮轴承装置的特征在于：硬化的环形齿轮构件安装在所述毂轮的所述筒状部的端部上，所述齿轮构件形成有在其外圆周上的齿轮部以及在其内圆周上的花键部，该花键部与形成在所述毂轮的所述筒状部的外圆周上的毂花键部啮合；所述齿轮构件的与所述内圈接触的所述接触面的表面粗糙度Ra被设定为1.6以下(Ra≤1.6)；以及在经由所述齿轮构件将预定量的轴承预应力施加至所述内圈的情况下,所述内圈被轴向不可动地固定。
第一实施方式
下文中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轴承装置的第一实施方式的纵向剖面图；图2的(a)是示出图1的轴承部分的局部放大图，并且图2的(b)是示出图1的密封件的局部放大图；图3是示出图1的实施方式的变型例的局部放大图；图4是示出用于控制本发明的车轮轴承装置的轴向力的方法的说明图，其中图4的(a)中示出了铆合前的状态，并且图4的(b)中示出了铆合后的状态。在本发明的描述中，车轮轴承装置在安装在车辆上时的外侧被称为“外侧”(附图中的左侧)，并且车轮轴承装置在安装在车辆上时的内侧被称为“内侧”(附图中的右侧)。
此实施方式的车轮轴承装置被用于驱动车辆，并且包括内构件1、外构件2以及双列滚动元件(锥形辊子)3、3，该双列滚动元件被可滚动地容纳在内构件1与外构件2之间。内构件1包括毂轮4与一对内圈5、7，这一对内圈借助毂轮4的塑性变形固定在毂轮4上。
毂轮4一体地形成有在其外侧端上的用于安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘6以及经由肩部4a从车轮安装凸缘6轴向延伸的筒状部4b。毂螺栓6a也沿车轮安装凸缘6的外周等距地布置在车轮安装凸缘6上。
一对内圈5、7的外圆周上均形成有锥形内滚道面5a，并且这一对内圈被压配合到毂轮4的筒状部4b上。如图2的(a)的放大图中所示，大肋部5b、5b形成在内滚道面5a、5a的较大直径侧上用于引导滚动元件3、3，并且小肋部5c、5c形成在内滚道面5a、5a的较小直径侧上用于防止滚动元件3、3掉落。两个内圈5、7都安装在毂轮4的筒状部4b上，较小侧端面相互抵接，形成背靠背双联轴承式双列锥形辊子轴承。外侧内圈5的较大直径侧倒角部的直径比内侧内圈7的较大直径侧倒角部的直径大，除此之外这对内圈5、7彼此基本相同。
如图1中所示，外构件2一体地形成有在其外圆周上的待安装至转向节(未示出)的车体安装凸缘2b以及在其内圆周上的向外成锥形的双列外滚道面2a、2a。双列锥形辊子3、3借助保持架8被可自由滚动地容纳在内构件1的内滚道面与外构件2的外滚道面之间。可借助装配到形成在外构件2的外圆周上的环形槽9中的诸如O形环之类的弹性环10实现转向节与外构件2之间的密封。
毂轮4由碳含量按重量计为0.40％至0.80％的诸如S53C之类的中/高碳钢(机械结构用JIS SC-碳钢)制成，并且借助高频感应淬火硬化成使得从肩部4a至筒状部4b的区域具有58至64HRC的表面硬度。内圈5、7与滚动元件3由诸如SUJ2之类的高碳铬钢形成，并且通过浸渍淬火硬化至其芯部而具有58至64HRC的硬度。稍后描述的铆合部4c保持在未硬化状态而具有锻造后的表面硬度。这使得铆合操作容易并防止铆合操作过程中发生微裂纹，而且借助提供足以对抗施加至车轮安装凸缘6的旋转弯曲负载的机械强度而增大了毂轮4的耐久性。
与毂轮4相似，外构件2由碳含量按重量计为0.40％至0.80％的诸如S53C之类的中/高碳钢制成，并且借助高频感应淬火硬化成使得至少双列外滚道面2a、2a具有58至64HRC的表面硬度。密封件11、11被安装在形成于外构件2与内圈5、7之间的环形开口内，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。
如图2的(b)的局部放大图中所示，密封件11包括挡油环12与环形密封板13，并且形成为所谓的“封装密封件”。挡油环12由诸如铁素体不锈钢板(JIS SUS 430等)或防腐冷轧钢板(JIS SPCC等)之类的铁磁钢板压制成具有大致L形的纵剖面，并且包括待被压配合到内圈5、7的大肋部5b中的筒状部12a以及从筒状部12a径向向外延伸的直立部12b。
另一方面，密封板13包括待被配合到外构件2的端部中的芯金属14以及借助硫化粘合一体粘附至芯金属14的密封构件15。芯金属14由奥氏体不锈钢板或防腐冷轧钢板压制成具有大致L形的纵剖面。
密封构件15由诸如NBR(丁腈橡胶)等之类的合成橡胶形成，并且一体地形成有成角度地径向向外延伸的一对侧唇15a、15b以及成角度地朝轴承内侧延伸的油脂唇15c。侧唇15a、15b以预定的轴向过盈与挡油环12的直立部12b的内侧表面滑动接触，并且油脂唇15c以预定的径向过盈与挡油环12的筒状部12a滑动接触。除了NBR外，还有诸如HNBR(氢化丁腈橡胶)、EPDM(三元乙丙橡胶)、耐热和耐化学性优异的ACM(聚丙烯酸橡胶)、FKM(氟橡胶)或硅橡胶之类的密封构件15的材料的实施例。
在此实施方式中，转速传感器17被插入到在外构件2的外滚道面2a、2a之间径向延伸的传感器插入孔16中。转速传感器17嵌入合成树脂中，并且包括IC电路，该IC电路集成有霍尔元件、磁阻元件(MR元件)及用于对磁检测元件的输出波形进行整形的波形整形电路。转速传感器17包括待插入到插入孔16中的插入部17a以及位于外构件2外部的未插入部17b。环形槽18形成在插入部17a的外圆周上，并且诸如O形环之类的弹性环19装配在其中。未插入部17b构造成位于外构件2的传感器安装部20上，并借助横向延伸的安装件(未示出)被紧固至此。
另一方面，脉冲环21被固定在外侧内圈5的小肋部5c的外圆周上，而且以预定的径向间隙(气隙)与转速传感器17对置。此脉冲环21形成为类似于齿轮，具有齿21a。因此，能够借助转速传感器17基于因毂轮4的旋转引起的磁场的交替变化而检测车轮的转速。
以预定过盈将内圈5、7压配合到毂轮4的筒状部4b上，而后使筒状部4b的端部径向向外塑性变形而形成铆合部4c，借此进行内圈5、7到毂轮4的筒状部4b的刚性固定(参见图1)。
尽管在此示出了双列锥形滚子轴承，但是本发明可应用于利用滚珠作为滚动元件的双列角接触滚珠轴承。
如图1中所示，形成等速万向节(未示出)的外接头构件的轴部适于借助滚动轴承22、23被可旋转地支撑在毂轮4中。外侧滚动轴承22是深沟滚珠轴承，并且内侧滚动元件23是壳式滚针轴承。
如图2的(a)中所示，内圈7借助铆合部4c经由环形齿轮构件24轴向固定在毂轮4上。齿轮构件24形成有在其外圆周上的齿轮部24a以及在其内圆周上的花键部24b，该花键部适于与形成在筒状部4b的位于毂轮4的内侧端的外圆周上的毂花键部25啮合。齿轮构件24借助从铆合部4c作用在齿轮构件24的内侧端面上的铆合压力被挤压到内圈7上。因此，可借助铆合部4c施加的铆合压力确保实现齿轮构件24与一对内圈5、7相对于毂轮4的固定。
可通过选择性地使与外接头构件26的齿轮部27啮合的环形滑动齿轮28滑动而使齿轮构件24的齿轮部24a选择性地与滑动齿轮28啮合。在齿轮构件24与齿轮部27经由滑动齿轮28相互接合的情况下，驱动力可经由内圈7与毂轮4两者从等速万向节传递至车轮。即，在此情况下由毂轮4支撑的车轮起驱动轮的作用。反之，在齿轮构件24与齿轮部27未相互接合的情况下，驱动力不能被传递至车轮。在此情况下由毂轮4支撑的车轮起从动轮的作用，并因此可在四轮驱动与两轮驱动之间选择性地进行切换。
根据本发明，齿轮构件24由碳含量按重量计(wt％)为0.15％至0.45％，优选为0.38％至0.43％的钢形成，并且通过浸渍淬火硬化至其芯部而具有40至55HRC(392至600HV)的硬度。
因为齿轮构件24具有按重量计约0.09％至0.12％的铬含量，高于由诸如S53C之类的中/高碳钢制成的毂轮4的铬含量，所以齿轮构件24具有较高的韧性。在使碳含量相当于高碳钢的齿轮构件24浸渍淬火的情况下，其硬度将为60HRC(700HV)。然而，因为齿轮构件24由碳含量少于中/高碳的碳含量的钢形成，并通过浸渍淬火硬化，所以能够得到齿轮部具有适中硬度的齿轮构件24。即，齿轮构件24具有比铆合部4c的260HV硬度高大致132HV至340HV的硬度，并因而能确保除齿轮部24a与花键部24b外还有齿轮构件24全体的期望强度。因此能够在铆合过程中防止齿轮构件24中产生过大应力并因而防止产生变形或微裂纹。此外，能够使毂轮4的筒状部4b的端部径向向外塑性变形以形成铆合部4c而不在其中产生微裂纹，并因此长期保持初始设定的轴承预压力。
齿轮构件24由钼含量按重量计(wt％)为0.15％至0.3％的诸如SCM440或SCM430的铬钼钢形成，并且硬化层通过渗碳淬火形成在齿轮构件24的表面，硬化层的表面硬度被设定为40HRC至55HRC或更高。这使得能够抑制齿轮构件24的脆性，因而防止铆合过程中产生微裂纹并保证驱动力施加至齿轮构件24时的强度。
根据本发明，借助热处理后的磨削，内圈7的较大端面7a的表面粗糙度被设定为Ra0.63以下，抵接内圈7的较大端面7a的齿轮构件24的接触面24c的表面粗糙度被设定为Ra1.6以下(Ra≤1.6)，优选Ra0.63以下(Ra≤0.63)。这使得能确保内圈7与齿轮构件24的接触面7a、24c紧密接触并确保其间的摩擦阻力，因此能够提供一种能减小加载到毂花键部25上的扭矩并因而能够提高耐久性的车轮轴承装置。“Ra”是日本工业标准(JIS B0601-1994)中一个粗糙度形状参数，其定义为偏离平均线的绝对偏差值的平均值(算术平均粗糙度)。
而且，齿轮构件24与铆合部4c之间的接触宽度W被设定为1mm以上(≥1mm)。这使得能够确保借以挤压内圈7的期望轴向力。即，相对于车辆运行期间输入至车轮轴承装置的最大轴向力20kN来说，通常需要防止任一外力施加至车轮轴承装置时轴承预压力被解除。在申请人进行的铆合试验中，从通过变更铆合量而获得的轴向力的测量结果看出，对于确保轴向力的下限值20kN来说齿轮构件24与铆合部4c之间的至少1mm的接触宽度W是必要的。
图3示出了图1的第一实施方式的变型例。在此变型例中，在毂花键部25′的一部分上借助高频感应淬火硬化形成具有50HRC至64HRC的表面硬度的硬化层29(由交叉影线示出)，并且齿轮构件24的花键部24b与毂花键部25′啮合。这使得能够抑制毂花键部25′的磨损，并且能够增大允许扭矩，因此能够提高车轮轴承装置的耐久性。
然后，将参照图4描述本发明的车轮轴承装置的轴向力(轴承间隙)的控制方法。内圈7与齿轮构件24在铆合作用下弹性变形，并且弹性变形会减小轴承间隙。因为弹性变形量与间隙减小量之间存在相对关系，所以可通过对于具有相似规格的轴承进行弹性变形量及间隙减小量的测试而得到回归公式。
然后测量铆合前的轴承间隙以及铆合前齿轮构件的高度H0。即，如图4的(a)中所示，在如下状态下测量从毂轮4的外侧端开始的齿轮构件24的高度H0，即：将齿轮构件插入筒状部4b的铆合前筒状端部，使齿轮构件24的花键部24b与毂花键部25啮合并且使齿轮构件24的外侧端面与内圈7的较大端面7a紧密接触。然后，如图4的(b)中所示，测量铆合后齿轮构件24的高度H1。可根据先前确定的回归公式依据高度变化量(弹性变化量)ΔH＝H1-H0计算间隙减小量。最后，可通过从铆合前轴承间隙量减去间隙减小量计算铆合后的轴承间隙。
因为根据铆合后预压力将轴承间隙设定为负间隙，所以不可能进行直接测量。可通过测量铆合齿轮构件24前后齿轮构件24的高度得到的内圈7与齿轮构件24的弹性变形量而间接控制预压力量。在本发明中，因为齿轮构件24不容易通过铆合而塑性变形，所以能够准确地测量弹性变形量，并因此能够借助抑制测量结果变化进行准确而稳定的预压力控制。
第二实施方式
图5是示出本发明的车轮轴承装置的第二实施方式的纵向剖面图。因为此实施方式的根本不同仅在于用于将轴向力施加至内圈的方式，所以对该实施方式中的与前一实施方式中的功能相同的部件或部分同样使用与前一实施方式中所用的相同的附图标记。
此实施方式的车轮轴承装置包括内构件30、外构件2以及可滚动地容纳在内构件30与外构件2之间的双列滚动元件3、3。内构件30包括毂轮31以及经由毂轮31的塑性变形固定在毂轮31上的一对内圈5、7。
毂轮31一体地形成有在其外侧端上的车轮安装凸缘6以及从车轮安装凸缘6经由肩部4a轴向延伸的筒状部4b。在毂轮31的筒状部4b的端部上形成有外螺纹31a，并且扣紧螺帽32紧固在外螺纹31a上以固定那对内圈5、7。
根据本实施方式，齿轮构件24与扣紧螺帽32之间的接触宽度W被设定为1mm以上。这使得能够通过紧固扣紧螺帽32经齿轮构件24挤压内圈7而确保得到期望的轴向力。
已参照优选实施方式以及变型例描述了本发明。显然，在阅读并理解在前的详细描述的基础上，本领域中的那些普通技术人员会想到其它变型及变更。本发明理应被解释为包括所有这样的变更及变型，只要它们落在所附权利要求或其等同物的范围内。
工业实用性
本发明的车轮轴承装置可适用于第二代类型与第三代类型的车轮轴承装置，在第二代类型与第三代类型中，用于切换四轮驱动与二轮驱动的齿轮构件被固定在内构件上，该内构件包括毂轮以及装配在毂轮上的内圈。
附图标记说明
1、30  内构件
2      外构件
2a     外滚道面
2b     车体安装凸缘
3      滚动元件
4、4′、31  毂轮
4a          肩部
4b          筒状部
4c          铆合部
5、7        内圈
5a          内滚道面
5b          大肋部
5c          小肋部
5d          较小端面
6           车轮安装凸缘
6a          毂螺栓
7a          内圈的较大端面
8           保持架
9、18       环形槽
10、19      弹性构件
11          密封件
12          挡油环
12a         筒状部
12b         直立部
13          密封板
14          芯金属
15          密封构件
15a、15b    侧唇
15c         油脂唇
16          传感器插入孔
17          转速传感器
17a         插入部
17b         未插入部
20          传感器安装部
21           脉冲环
21a          齿
22、23       滚动轴承
24           齿轮构件
24a          齿轮部
24b          花键部
25、25′     毂花键
26           外接头构件
27           外接头构件的齿轮部
28           滑动齿轮
29           硬化层
31a          外螺纹
32           扣紧螺帽
50           车轮轴承装置
51           轮轴
52           毂轮
53           双列锥形滚子轴承
54           齿轮构件
55           深沟滚珠轴承
56           滚针轴承
57           筒状部
58           凸缘部
58a          通孔
59           铆合部
60           花键部
60a          毂轮的花键凹口
60b          毂轮的花键凸起
60c          毂轮的花键凹口的终点
61           内圆周花键部
61a          花键凹口
61b          花键凸起
62           内圈
63           外圈
63a          外圈的第一外滚道面
63b          外圈的第二外滚道面
63c          凸缘部
64、65       锥形辊子
66           第一内圈
66a          内圈的第一内滚道面
66b          第一内圈的端面
67           第二内圈
67a          内圈的第二滚道面
67b          第二内圈的端面
68           密封构件
69           外圆周花键部
69a          齿轮构件的花键凹口
69b          齿轮构件的花键凸起
70           内侧倒角部
71           连接环的侧面
71a          内侧倒角部的一端
L            从齿轮构件的侧面到内侧倒角部的一端的距离
G            滑动齿轮
G1           花键部
ΔH          齿轮构件的高度变化量
H0           铆合前齿轮构件的高度
H1           铆合后齿轮构件的高度
W            齿轮构件与铆合部或螺帽之间的接触宽度
X            从齿轮构件的侧面到毂轮的花键凹口的终点的距离

Claims (8)

1.一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：
外构件，该外构件一体地形成有在其外圆周上的车体安装凸缘以及在其内圆周上的双列外滚道面,该车体安装凸缘适于安装在悬挂设备的转向节上；
内构件，该内构件包括毂轮以及至少一个内圈，所述毂轮一体地形成有在其一端上的车轮安装凸缘以及从所述车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，所述内圈以预定过盈压配合到所述毂轮的所述筒状部上，并在该内圈的外圆周上形成有内滚道面,所述内滚道面与所述外构件的所述外滚道面对应；以及
双列滚动元件，该双列滚动元件经由保持架被能自由滚动地容纳在所述内构件的内滚道面与所述外构件的外滚道面之间，
其特征在于：
硬化的环形齿轮构件安装在所述毂轮的所述筒状部的端部上，所述齿轮构件形成有在其外圆周上的齿轮部以及在其内圆周上的花键部，该花键部与形成在所述毂轮的所述筒状部的外圆周上的毂花键部啮合；
相互抵接的所述齿轮构件的接触面与所述内圈的接触面是磨削过的；以及
在经由所述齿轮构件将预定量的轴承预应力施加至所述内圈的情况下,所述内圈被轴向不可动地固定。
2.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，所述齿轮构件的与所述内圈接触的所述接触面的表面粗糙度Ra被设定为1.6以下。
3.根据权利要求1或2所述的车轮轴承装置，其中，所述毂轮的所述筒状部的端部径向向外塑性变形而形成铆合部,所述内圈借助该铆合部而被固定；并且其中，所述铆合部作为具有锻造后的表面硬度的未硬化部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的权利要求，其中，在所述毂轮的所述筒状部的端部上形成有外螺纹；并且其中，扣紧螺帽紧固在所述外螺纹上以固定所述内圈。
5.根据权利要求3或4所述的车轮轴承装置，其中，所述齿轮构件与所述铆合部或所述扣紧螺帽之间的接触宽度被设定为1mm以上。
6.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，所述齿轮构件由碳含量按重量计wt％为0.15％至0.45％的钢形成，并且通过浸渍淬火硬化至其芯部；并且其中，所述齿轮构件的表面硬度被设定为40HRC以上。
7.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，所述齿轮构件由钼含量按重量计wt％为0.15％至0.3％的铬钼钢形成，其中通过渗碳淬火在所述齿轮构件的表面上形成硬化层，并且其中所述硬化层的表面硬度被设定为40HRC以上。
8.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，通过高频感应硬化在所述毂花键部的一部分上形成表面硬度为50HRC至64HRC的硬化层。
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