CN104245181B - 车轮轴承装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在车轮安装凸缘(7)的多个周向部分中的各个部分中形成螺栓插入孔(7a)，待紧固至转向节的紧固螺栓(16)插入该螺栓插入孔中，通过热锻预先形成外构件(2)，并通过冷锻形成车体安装凸缘(7)的外侧面(10)以及螺栓插入孔(7a)，从而确保期望的精整精度并省除在车体安装凸缘(7)的外侧面(10)上进行机加工的步骤和开孔步骤。因此能够提供一种车轮轴承装置，其通过提高材料产出和减少工序而降低了成本。

Description

车轮轴承装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及车轮轴承装置及其制造方法，更具体地说，涉及能提高坯件产量并能借助减少工序而降低制造成本的车轮轴承装置及其制造方法。
背景技术
一般来说，车轮轴承装置被分类为：所谓的第一代类型，其中，包括双列角接触滚珠轴承的车轮轴承装配在转向节与毂轮之间；第二代类型，其中，车体安装凸缘或车轮安装凸缘一体地形成在外构件的外周上；第三代类型，其中，一个内滚道面直接形成在毂轮的外周上；以及第四代类型，其中，内滚道面直接形成在毂轮与等速万向节的外接头构件各自的外周上。
近来，考虑到资源节约或防污染强烈渴望改善油耗。降低汽车零部件尤其是车轮轴承装置的重量作为响应这些需求的因素受到关注，并且对其强烈渴望，尤其要在保持其强度与刚度的情况下减小车轮轴承装置的重量。已经提出了一种能够解决这些问题的图5中所示的车轮轴承装置50。
车轮轴承装置50是用于从动轮的第三代类型的车轮轴承装置，并且包括毂轮51、内圈52、外构件53以及双列滚珠54、54。毂轮51具有在其一端上的整合的车轮安装凸缘55、形成在毂轮51的外周上的内滚道面51a以及从内滚道面51a轴向延伸的筒状部51b。而且，毂螺栓55a沿车轮安装凸缘55的外周等距地固定在车轮安装凸缘55上。
外周上形成有内滚道面52a的内圈52压配合到毂轮51的筒状部51b上。可通过使毂轮51的筒状部51b的一端塑性变形成铆合部51c而防止内圈52从毂轮51轴向脱落。
外构件53在其外周上形成有待安装在转向节(未示出)上的车体安装凸缘53b，并且在其内周上形成有双列外滚道面53a、53a。双列滚珠54、54可滚动地容纳于双列外滚道面53a、53a和双列内滚道面51a、52a之间。
如图6中所示，外构件53的车体安装凸缘53b形成有多个螺栓插入孔56、57，待紧固至车体的螺栓插入通过这些螺栓插入孔。螺栓插入孔56、57的总数为四个，其中两个孔56布置在车体安装凸缘53b的上部(例如在低于车体安装凸缘53b的最高位置约60度角的位置处)，并且另两个孔57布置在车体安装凸缘53b的下部(例如在高于车体安装凸缘53b的最低位置约45度角的位置处)。
位于两个上部螺栓插入孔56、56之间的上部分58和位于两个下部螺栓插入孔57、57之间的下部分58的厚度与螺栓插入孔56、57周围外缘部59的厚度相同。上部分58和下部分58的厚度比前后部分60的厚度厚。
当螺栓插入孔的总数是三个，并且其中两个布置在车体安装凸缘53b的最上部的上部两侧，一个布置在接近车体安装凸缘53b的最下部的位置处时，螺栓插入孔周围外缘部的厚度未变薄，并且下部螺栓插入孔周围外缘部的厚度比上部两个螺栓插入孔周围外缘部的厚度薄。
车轮轴承装置50接受垂直负载、横向负载以及前后向负载，并且当横向负载施加至车轮轴承装置50时，施加至车体安装凸缘53b的上部分58和下部分58的力矩最大。因此，车体安装凸缘53b的上部分58和下部分58形成为较厚，以提高车体安装凸缘53b的强度和刚度。另一方面，因为施加至前后部分60的力矩相对较小，并且前后部分60不需要具有与上部分58和下部分58相同的强度和刚度，所以能够形成比上部分58和下部分58相对较薄的前后部分60，从而减少车体安装凸缘53b的重量并以更高程度平衡强度、刚度及轻质(参见例如以下的专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP2007-71352A
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在现有技术的这种车轮轴承装置50中，螺栓插入孔56、57只是简单的插入孔而不是攻丝孔，并因而可通过使紧固螺栓(未示出)从外侧(车轮安装凸缘55侧)插入通过螺栓插入孔56、57并将这些紧固螺栓紧固至转向节的攻丝孔而使外构件53固定至转向节。在此情况下，如图7中所示，需要在车体安装凸缘53b的外侧面61上形成螺栓座面62，以便提高安装精度。
如图8中所示，在热锻(由双点划线示出)外构件53后，通过车削(由点划线示出)形成外构件53的螺栓座面62，然后通过利用诸如钻头之类的开孔夹具开孔。这样，通过车削形成倒角部63、车体安装凸缘53b的内侧面64、前导部65以及外滚道面53s等。
如上所述，通过车削形成螺栓座面62。然而，为了车削螺栓座面62而需要重新卡紧外构件53，因此导致如下问题：增多工序、增长生产周期，并因而增加制造成本。
因此，本发明的目的是提供一种能提高坯件产量并能借助减少工序而降低制造成本的车轮轴承装置及其制造方法。
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，提供这样一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，在该外构件的外周上一体形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘，并且在该外构件的内周上一体形成有双列外滚道面；内构件，在该内构件的外周上形成有分别与所述双列外滚道面之一相对的双列内滚道面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件借助保持架以可自由滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道面和所述外构件的所述双列外滚道面之间，其特征在于：在沿所述车体安装凸缘的多个周向位置处、在所述车体安装凸缘上形成多个螺栓插入孔，待固定至所述转向节的紧固螺栓插入通过所述螺栓插入孔；通过热锻预先形成所述外构件；并且通过冷锻在所述车体安装凸缘的外侧面上形成所述紧固螺栓的座面。
根据第一方面的第二代至第四代类型的车轮轴承装置，因为其包括外构件，在该外构件的外周上一体形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘，并且在该外构件的内周上一体形成有双列外滚道面，并且其特征在于：待固定至所述转向节的紧固螺栓插入通过的多个螺栓插入孔在沿所述车体安装凸缘的多个周向位置处形成于所述车体安装凸缘上；通过热锻预先形成所述外构件；并且所述紧固螺栓的座面通过冷锻形成在所述车体安装凸缘的外侧面上，所以能够确保期望的精整精度，并且能够省除所述车体安装凸缘的所述外侧面的车削工序。因此，能够提供能提高坯件产量并能借助减少工序而降低制造成本的车轮轴承装置。
优选如第二方面中限定的，通过冷锻形成所述车体安装凸缘的所述螺栓插入孔。这使得能够通过机加工过程省除开孔步骤，并因而能够进一步借助减少工序而降低制造成本。
优选如第三方面中限定的，在各个所述螺栓插入孔的外侧周缘上形成有倒角部，并且通过冷锻形成所述倒角部。这也使得能够进一步借助减少工序而降低制造成本。
优选如第四方面中限定的，所述车体安装凸缘的所述外侧面的表面粗糙度设定成Ra6.3以下。这使得能够防止所述紧固螺栓倾斜，并且提高安装精度。
根据本发明的第五方面，提供一种用于制造车轮轴承装置的方法，该车轮轴承装置包括：外构件，在该外构件的外周上形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘，并且在该外构件的内周上形成有双列外滚道面；内构件，在该内构件的外周上形成有分别与所述双列外滚道面之一相对的双列内滚道面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件以可自由滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道面和所述外构件的所述双列外滚道面之间，其特征在于该方法包括以下步骤：在沿所述车体安装凸缘的多个周向位置处、在所述车体安装凸缘上形成多个螺栓插入孔；通过热锻预先形成所述外构件；以及之后，通过冷锻在所述车体安装凸缘的外侧面上形成所述紧固螺栓的座面。这使得能够提供能提高坯件产量并能借助减少工序而降低制造成本的车轮轴承装置
优选如第六方面中限定的，通过冷锻形成所述车体安装凸缘的所述螺栓插入孔。这也使得能够进一步借助减少工序而降低制造成本。
还优选如第七方面中限定的，在支撑夹具位于所述车体安装凸缘的最外部轮廓上的状态下利用开孔夹具通过冷锻同时形成多个所述螺栓插入孔。这使得能够不仅提高所述螺栓插入孔的尺寸精度，而且提高螺栓插入孔的相对位置精度。
发明效果
根据本发明的车轮轴承装置，因为其包括：外构件，在该外构件的外周上一体形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘，并且在该外构件的内周上一体形成有双列外滚道面；内构件，在该内构件的外周上形成有分别与所述双列外滚道面之一相对的双列内滚道面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件借助保持架以可自由滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道面和所述外构件的所述双列外滚道面之间，并且其特征在于：在沿所述车体安装凸缘的多个周向位置处、在所述车体安装凸缘上形成多个螺栓插入孔，待固定至所述转向节的紧固螺栓插入通过所述螺栓插入孔；通过热锻预先形成所述外构件；并且通过冷锻在所述车体安装凸缘的外侧面上形成所述紧固螺栓的座面，所以能够提供能提高坯件产量并能借助减少工序而降低制造成本的车轮轴承装置。
附图说明
图1是示出本发明的车轮轴承装置的一个优选实施方式的纵向剖面图；
图2是示出图1的外构件的单个单元的纵向剖面图；
图3是示出图2的外构件的工序的说明图；
图4是图2的外构件的侧面图；
图5是示出现有技术的车轮轴承装置的纵向剖面图；
图6是图5的外构件的单个单元的立体图；
图7是示出图5的外构件的单个单元的纵向剖面图；以及
图8是示出图7的外构件的工序的说明图。
具体实施方式
用于实施本发明的一个优选模式是这样一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，在该外构件的外周上一体形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘，并且在该外构件的内周上一体形成有双列外滚道面；内构件，该内构件包括毂轮和内圈，该毂轮在其一端上一体形成有车轮安装凸缘，并且在其外周上形成有与其中一个双列外滚道面相对的一个内滚道面，并且该毂轮具有从车轮安装凸缘轴向延伸的筒状部，该内圈压配合到毂轮的筒状部并且在该内圈的外周上形成有与所述双列外滚道面中的另一外滚道面相对的另一内滚道面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件借助保持架以可自由滚动的方式容纳在所述内构件的所述内滚道面和所述外构件的所述外滚道面之间，通过使所述筒状部的端部塑性变形，以轴承的预定轴向预应力将所述内圈轴向固定至所述毂轮，其特征在于：在沿所述车体安装凸缘的多个周向位置处、在所述车体安装凸缘上形成多个螺栓插入孔，待固定至所述转向节的紧固螺栓插入通过所述螺栓插入孔；通过热锻预先形成所述外构件；并且通过冷锻形成所述车体安装凸缘的外侧面及所述螺栓插入孔。
实施方式
下文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一个优选实施方式的纵向剖面图；图2是示出图1的外构件的单个单元的纵向剖面图；图3是示出图2的外构件的工序的说明图；以及图4是图2的外构件的侧面图。在本说明书的描述中，术语“外侧”定义为当车轮轴承装置安装在车体上时位于车体外侧的那一侧(附图中的左侧)，术语“内侧”定义为位于车体内侧的那一侧(附图中的右侧)。
图1中所示的车轮轴承装置是用于从动轮的所谓的第三代类型的车轮轴承装置，并且包括内构件1、外构件2以及双列滚动元件(滚珠)3、3。内构件1包括毂轮4以及以预定过盈压配合到毂轮4上的内圈5。
毂轮4在其外侧端上一体形成有用于安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘6，并且在其外周上形成有一个(外侧)内滚道面4a，并且该毂轮4一体形成有从内滚道面4a轴向延伸的筒状部4b。毂螺栓6a沿车轮安装凸缘6的外缘等距地固定安装在车轮安装凸缘6上。
内圈5在其外周上形成有另一(内侧)滚道面5a，并且该内圈压配合到毂轮4的筒状部4b上，从而形成背靠背双联式双列角接触滚珠轴承。通过使筒状部4b的端部塑性变形，以轴承的预定轴向预应力将内圈5轴向固定至毂轮4。内圈5和滚动元件3由诸如SUJ2之类的高碳铬钢形成，并通过浸渍淬火硬化至其芯部而具有58至64HRC的硬度。
毂轮4由诸如碳含量按重量计为0.40％至0.80％的S53C之类的中高碳钢形成，并在内滚道面4a和从车轮安装凸缘6的内侧基部6b至筒状部4b的区域上通过高频感应淬火硬化成具有58至64HRC的表面硬度。铆合部4c维持未淬火的状态从而具有锻造后的表面硬度。这使得能够应用足够的机械强度对抗施加至车轮安装凸缘6的旋转弯曲负载，并因而能够提高供装配内圈5的筒状部4b的抗微动磨损性能以及能够不致产生裂纹地进行铆合部4c的塑性变形的工序。
外构件2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7。沿车体安装凸缘7的外缘形成有多个螺栓插入孔7a，固定至转向节的紧固螺栓(未示出)插入通过这些螺栓插入孔，并且车体安装凸缘7还在其内周上形成有双列外滚道面2a、2a，该双列外滚道面与内构件1的双列内滚道面4a、5a相对。双列滚动元件3、3借助保持架8、8可滚动地容纳于内滚道面和外滚道面之间的环形空间中。密封件9与盖子(未示出)安装在外构件2和内构件1的两端之间形成的环形开口中，以闭合并且密封环形开口，以便防止容纳在轴承中的油脂泄露，并且防止雨水或灰尘从外部进入轴承中。
外构件2由诸如碳含量按重量计为0.40％至0.80％的S53C之类的中高碳钢形成，并且至少双列外滚道面2a、2a通过高频感应淬火硬化成具有58至64HRC的表面硬度。尽管在此示出了由利用滚珠作为滚动元件3的双列角接触滚珠轴承形成的车轮轴承装置，但是本发明不限于这种轴承，并且可以是利用锥形辊子作为滚动元件的双列锥形辊子轴承。此外，尽管在此示出了从动轮方面的第三代类型，但是本申请可应用于例如第二代类型和第四代类型。
根据本发明，如图2中所示，这样形成外构件2：预先热锻车体安装凸缘7的例如最外部轮廓面，然后冷锻外侧面(螺栓座面)10、螺栓插入孔7a及倒角部分7b。接着，通过车削形成双列外滚道面2a、2a、密封件装配面11、12与前导部13以及车体安装凸缘7的抵接转向节的内侧面14。
更具体地说，如图3中所示，外构件2的最外部轮廓面的车体安装凸缘7的外侧外周面15形成为由双点划线所示的锻造表皮状态，并且外侧面(螺栓座面)10、螺栓插入孔7a及倒角部分7b形成为由虚线所示的冷锻表皮状态。此外，双列外滚道面2a、2a、密封件装配面11、12与前导部13以及车体安装凸缘7的抵接转向节的内侧面14形成为由点划线所示的车削表皮状态。
根据本发明，因为车体安装凸缘7的外侧面(螺栓座面)10、螺栓插入孔7a及倒角部分7b由冷锻形成，所以能够确保期望的精整精度。而且，因为可省略车体安装凸缘7的外侧面(螺栓座面)10的车削步骤、螺栓插入孔7a的开孔步骤以及倒角部分7b的车削步骤，所以能够提供一种可提高坯件产量并可借助减少工序而降低制造成本的车轮轴承装置。
根据本发明，车体安装凸缘7的外侧面(螺栓座面)10的表面粗糙度设定成Ra6.3以下。这使得能够防止紧固螺栓16去倾斜，并能够提高安装精度。“Ra”是其中一个粗糙度形状参数(JISB0601-1994)，并且表示成算数平均粗糙度，该算数平均粗糙度是指偏离平均线的绝对偏差值的平均值。
此外，根据本发明，在通过冷锻形成螺栓插入孔7a时，如图4中所示，在支撑夹具位于车体安装凸缘7的最外部轮廓上的状态下利用开孔夹具通过冷锻同时形成多个(所示实施方式中为四个)螺栓插入孔7a。这使得能够不仅提高螺栓插入孔的尺寸精度，而且提高螺栓插入孔的相对位置精度。
已经参照优选实施方式描述了本发明。显然，本领域的普通技术人员通过阅读并理解在前的详细描述会想到多种变型及变更。本发明理应解释成包括所有这样的变型及变更，只要它们落入所附权利要求或其同等物的范围内。
工业实用性
车轮本发明可应用于第二代类型至第四代类型的车轮轴承装置，而不论这些类型是用于驱动轮还是用于从动轮。
附图标记及特征说明
1内构件
2外构件
2a外滚道面
3滚动元件
4毂轮
4a、5a内滚道面
4b筒状部
4c铆合部
5内圈
6车轮安装凸缘
6a毂螺栓
6b基部
7车体安装凸缘
7a螺栓插入孔
7b倒角部分
8保持架
9密封件
10车体安装凸缘的外侧面(螺栓座面)
11、12密封件装配面
13前导部
14车体安装凸缘的内侧面
15外侧外周
16紧固螺栓
50车轮轴承装置
51毂轮
51a、52a内滚道面
51b筒状部
51c铆合部
52内圈
53外构件
53a外滚道面
53b车体安装凸缘
54滚珠
55车轮安装凸缘
55a毂螺栓
56、57螺栓插入孔
58上下部
59螺栓插入孔周围的外缘部
60车体安装凸缘的前后部分
61车体安装凸缘的外侧面
62螺栓座面
63倒角部
64车体安装凸缘的内侧面
65前导部

Claims (7)

1.一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，在该外构件的外周上一体形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘，并且在该外构件的内周上一体形成有双列外滚道面；内构件，在该内构件的外周上形成有分别与所述双列外滚道面之一相对的双列内滚道面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件借助保持架以可自由滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道面和所述外构件的所述双列外滚道面之间，其特征在于：
在沿所述车体安装凸缘的多个周向位置处、在所述车体安装凸缘上形成多个螺栓插入孔，待固定至所述转向节的紧固螺栓插入通过所述螺栓插入孔；通过热锻预先形成所述外构件；并且在所述车体安装凸缘的外侧面上形成所述紧固螺栓的座面，该座面是直接冷锻而成的。
2.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，通过冷锻形成所述车体安装凸缘的所述螺栓插入孔。
3.根据权利要求1或2所述的车轮轴承装置，其中，在各个所述螺栓插入孔的外侧周缘上形成有倒角部，并且通过冷锻形成所述倒角部。
4.根据权利要求1或2所述的车轮轴承装置，其中，所述车体安装凸缘的所述外侧面的表面粗糙度设定成Ra6.3以下。
5.一种用于制造车轮轴承装置的方法，该车轮轴承装置包括：外构件，在该外构件的外周上形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘，并且在该外构件的内周上形成有双列外滚道面；内构件，在该内构件的外周上形成有分别与所述双列外滚道面之一相对的双列内滚道面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件以可自由滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道面和所述外构件的所述双列外滚道面之间，其特征在于该方法包括以下步骤：
在沿所述车体安装凸缘的多个周向位置处、在所述车体安装凸缘上形成多个螺栓插入孔；
通过热锻预先形成所述外构件；以及
之后，在所述车体安装凸缘的外侧面上形成紧固螺栓的座面，该座面是直接冷锻而成的。
6.根据权利要求5所述的用于制造车轮轴承装置的方法，其中，通过冷锻形成所述车体安装凸缘的所述螺栓插入孔。
7.根据权利要求5或6所述的用于制造车轮轴承装置的方法，其中，在支撑夹具位于所述车体安装凸缘的最外部轮廓上的状态下，利用开孔夹具通过冷锻同时形成多个所述螺栓插入孔。
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