CN107131214B - 车轮用轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车轮用轴承装置，具备：轮毂轴；外圈；多个滚动体，设置在上述轮毂轴与外圈之间；保持架；环状的密封构件，安装于外圈的内周侧的一部分；及环状的金属制挡圈，安装于轮毂轴的外周侧的一部分且与密封构件进行滑动接触。挡圈以过盈配合的状态嵌合并安装于作为所述外周侧的一部分的安装部。挡圈相对于安装部的半径方向的过盈量为40μm以上且100μm以下，以在挡圈与安装部之间产生面压，该面压用于通过静摩擦力来防止由于车辆转弯载荷引起的轮毂轴的椭圆变形而挡圈移动的情况。

Description

车轮用轴承装置

技术领域

本发明涉及车轮用轴承装置。

背景技术

在机动车等车辆中，为了将车轮支承为旋转自如而使用车轮用轴承装置(轮毂单元)。车轮用轴承装置具备轮毂轴、外圈、多个滚动体(例如，多个滚珠)、保持架。轮毂轴在车辆外侧具有安装车轮的凸缘部。外圈设置在该轮毂轴具有的轴主体的径向外侧并固定于车身侧构件(转向节)。滚动体设置在轮毂轴与外圈之间。保持架沿周向空出间隔地保持多个滚动体。在这样的车轮用轴承装置中，在轮毂轴与外圈之间且在设置滚动体的轴承内部设有密封装置，以防止泥水等异物从轴承外部侵入的情况(例如，参照日本特开2014-95403号公报)。

作为以往的密封装置，提出了在外圈的内周面的一部分安装密封构件并使该密封构件的唇部与轮毂轴的一部分进行滑动接触的结构。然而，轮毂轴例如由机械结构用碳钢构成，因此如果在唇部进行滑动接触的部分附着有泥水而生锈，则锈会攻击唇部而促进唇部的磨损，不久之后，异物可能会侵入轴承内部。因此，有时如图6所示采取如下的对策：在轮毂轴90安装环状的挡圈99(不锈钢制)，通过使唇部94与该挡圈99进行滑动接触，来防止唇部94的磨损。

如图6所示，挡圈99外嵌并安装于轮毂轴90的外周面的一部分。挡圈99具有截面L字形状。挡圈99具有圆筒部98和圆环部97。圆筒部98与轮毂轴90的轴主体部91的外周面91a接触。圆环部97与轮毂轴90的凸缘部92的侧面92a接触。

如果将这样的包含挡圈99的车轮用轴承装置安装于车辆而行驶，则挡圈99有时会向轴承内部侧(图6的情况下为右侧)移动。如果挡圈99向轴承内部侧移动，则唇部94的压缩量增加，摩擦阻力增加而旋转损耗增大，而且成为唇部94的异常磨损或发热引起的恶化的原因。在此，将所述那样的挡圈99的移动称为挡圈99的“脱离”(ウォークアウト)。

以往，这样的脱离的原因可考虑如下。即，当车辆行驶时，在车轮用轴承装置上作用有各种载荷，由于该载荷而轮毂轴90的凸缘部92发生弹性变形(弯曲变形)，可认为凸缘部92沿轴向按压挡圈99的圆环部97。然而，实际上，即使在挡圈99脱离而在圆环部97与凸缘部92的侧面92a之间产生间隙(比凸缘部92的变形量大的间隙)的情况下，如果行驶继续，则挡圈99进一步向轴承内部侧移动。因此，可认为所述的原因以外还存在脱离的原因。

发明内容

本发明的目的之一是在车轮用轴承装置中，通过与以往不同的想法来抑制挡圈的脱离。

本发明的一形态的车轮用轴承装置的结构上的特征在于，具备：轮毂轴，在车辆外侧具有安装车轮的凸缘部；外圈，设置在所述轮毂轴的径向外侧并固定于车身侧构件；多个滚动体，设置在所述轮毂轴与所述外圈之间；保持架，沿周向空出间隔地保持所述多个滚动体；环状的密封构件，安装于所述外圈的内周侧的一部分；及环状的金属制挡圈，安装于所述轮毂轴的外周侧的一部分且与所述密封构件进行滑动接触，所述挡圈以过盈配合的状态嵌合并安装于作为所述外周侧的一部分的安装部，所述挡圈相对于所述安装部的半径方向的过盈量为40μm以上且100μm以下，以在该挡圈与该安装部之间产生面压，该面压用于通过静摩擦力来防止由于车辆转弯载荷引起的所述轮毂轴的椭圆变形而所述挡圈移动的情况。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是车轮用轴承装置的剖视图。

图2是表示密封装置的放大剖视图。

图3是表示将挡圈安装于安装部之前的状态的说明图。

图4是表示车辆转弯载荷作用时的轮毂轴的安装部的截面形状的影像图。

图5是说明车轮用轴承装置具备的挡圈的过盈量的说明图。

图6是以往的挡圈的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。图1是车轮用轴承装置的剖视图。该车轮用轴承装置(轮毂单元)10安装于例如机动车的车身侧的悬架装置(转向节)，将车轮支承为旋转自如。车轮用轴承装置10具备轮毂轴11、外圈12、滚动体13、保持架14、密封装置15、17。

外圈12是圆筒状的构件，例如由机械结构用碳钢制造。外圈12具有圆筒形状的外圈主体51和固定用的凸缘部52。凸缘部52从该外圈主体51向径向外侧延伸而设置。通过该凸缘部52固定于作为车身侧构件的转向节(未图示)，而包含外圈12的车轮用轴承装置10固定于转向节。

在车轮用轴承装置10固定于车身侧的状态下，轮毂轴11具有的后述的车轮安装用的凸缘部56侧成为车辆的外侧。即，图1的左侧(凸缘部56侧)成为车辆外侧，图1的右侧成为车辆内侧。图1的左右方向成为车轮用轴承装置10的轴向。在外圈12的内周面上形成有车辆外侧的外圈轨道面12a和车辆内侧的外圈轨道面12b。

轮毂轴11具有轴主体部55、车轮安装用的凸缘部56、内圈构件57。它们例如由机械结构用碳钢制造。轴主体部55是在轴向上较长的轴构件。凸缘部56从轴主体部55的车辆外侧向径向外侧延伸而设置，且具有圆环形状。在凸缘部56沿着周向形成有多个孔，在该孔内安装有车轮安装用的螺栓69。在凸缘部56，除了未图示的车轮之外，还安装有制动盘。内圈构件57是环状的构件，嵌合并固定于轴主体部55的车辆内侧。在轴主体部55的车辆外侧的外周面形成有轴轨道面11a。在内圈构件57的外周面形成有内圈轨道面11b。

车辆外侧的外圈轨道面12a与轴轨道面11a沿径向相对，车辆内侧的外圈轨道面12b与内圈轨道面11b沿径向相对。在车辆外侧及内侧各自的轨道面之间配置有作为滚珠的滚动体13。滚动体(滚珠)13设置两列，各列滚动体(滚珠)13由环状的保持架14保持。通过在轮毂轴11与外圈12之间设置多个滚动体13，从而外圈12成为在轮毂轴11的径向外侧与轮毂轴11呈同心状设置的结构。

车辆外侧的保持架14将在位于车辆外侧的滚动体列中包含的多个滚动体13沿周向空出间隔地保持。车辆内侧的保持架14将在位于车辆内侧的滚动体列中包含的多个滚动体13沿周向空出间隔地保持。保持架14可以设为例如树脂制。

车辆内侧的密封装置17由环状的密封构件40和环状的挡圈50构成。密封构件40嵌合并安装于位于外圈12(外圈主体51)的内周侧的车辆内侧。挡圈50以过盈配合的状态嵌合并安装于内圈构件57的外周面。密封构件40(密封构件40的唇部)与挡圈50进行滑动接触。由此，能够抑制异物从车辆内侧的外部侵入轴承内部的情况。轴承内部是轮毂轴11与外圈12之间且设置有两列滚动体13的区域。

车辆内侧的密封装置15由环状的密封构件20和环状的挡圈30构成。密封构件20嵌合并安装于位于外圈12(外圈主体51)的内周侧的车辆外侧。图2是表示密封装置15的放大剖视图。挡圈30以过盈配合的状态嵌合并安装于位于轴主体部55的外周面的车辆外侧。密封构件20的唇部21与挡圈30进行滑动接触。由此，能够抑制异物从车辆外侧的外部侵入轴承内部的情况。

密封构件20具有金属制的芯体25和橡胶制的密封主体26。芯体25以过盈配合的状态安装于外圈12(外圈主体51)的车辆外侧的端部12c的内周面。密封主体26固定(硫化粘接)于芯体25，且具有与挡圈30滑动接触的多个(在图例中为三个)唇部(第一唇部)21。这些唇部21具有防止泥水等异物从唇部21与挡圈30之间侵入轴承内部的功能。这些唇部21也具有防止设置在轴承内部的润滑脂向外部流出的功能。图2所示的密封主体26还具有第二唇部22，该第二唇部22具有过盈量地与外圈12(外圈主体51)的车辆外侧的端部12c的外周面接触。该第二唇部22具有防止泥水等异物通过外圈12与芯体25之间而侵入轴承内部的功能。

挡圈30是金属制的环状构件，在本实施方式中为不锈钢制(SUS430)。挡圈30具有圆筒部(第一圆筒部)31和圆环部32。圆筒部31与轴主体部55的车辆外侧的一部分(29)的外周面28接触。圆环部32与轮毂轴11的凸缘部56的侧面56a接触。在本实施方式中，在车轮用轴承装置10的包含轴线的截面中，凸缘部56的基部56b具有凹圆角形状。因此，对应于此而圆环部32具有圆角形状的曲面部33。

挡圈30还具有从圆环部32的径向外侧的端部32a向车辆内侧延伸的第二圆筒部35。第二圆筒部35位于密封构件20的第二唇部22的径向外侧。在第二圆筒部35与第二唇部22之间形成迷宫间隙。该迷宫间隙具有抑制泥水等异物从外部侵入第一唇部21与挡圈30的滑动接触部分的功能。

如以上所述，在该车轮用轴承装置10中，具备环状的密封构件20和环状的挡圈30。密封构件20安装于外圈12的车辆外侧的内周侧的一部分(端部12c)。挡圈30安装于轮毂轴11的车辆外侧的外周侧的一部分(29)。密封构件20(第一唇部21)与挡圈30滑动接触。挡圈30以过盈配合的状态嵌合并安装于轮毂轴11的车辆外侧的外周侧的一部分。将轮毂轴11中的通过紧贴嵌合而安装挡圈30(圆筒部31)的部分(所述一部分)称为“安装部29”。安装部29的外周面28由以轮毂轴11(车轮用轴承装置10)的轴线为中心线的圆筒面构成。

图3是表示将挡圈30安装于安装部29之前的状态的说明图。将挡圈30以过盈配合的状态嵌合并安装于安装部29。因此，挡圈30的内径D0，即，圆筒部31的内径D0设定得比安装部29的外周面28的外径D1小(D0<D1)。为了将挡圈30安装于安装部29而使挡圈30向扩径方向进行弹性变形。在图3中，关于挡圈30，示出其弹性变形之前的状态(自然状态)。

安装部29的外周面28的外径D1与挡圈30的内径D0之差(D1-D0)的一半的值{(D1-D0)/2}相当于挡圈30的半径方向的弹性变形量。该值{(D1-D0)/2}成为挡圈30相对于安装部29的过盈量α。该过盈量α设定为40μm以上且100μm以下(40μm≤α≤100μm)。通过这样设定挡圈30的过盈量α，能抑制由车辆行驶引起的挡圈30的向轴承内部侧的移动(挡圈30的脱离)。

对于挡圈30的脱离的原因进行说明。在道路上行驶的车辆转弯时，车辆转弯载荷发挥作用。由于该转弯载荷而弯曲载荷作用于轮毂轴11。由此，安装部29在截面处轮廓形状(外周面28)从正圆弹性变形为椭圆(参照图4)。图4是表示转弯载荷作用时的轮毂轴11的安装部29的截面形状的影像图，示出变形为椭圆的状态。即便像这样安装部29在截面处从正圆变形为椭圆，挡圈30也仅与轮毂轴11嵌合而未通过粘接等进行一体化。因此，外嵌于安装部29的挡圈30(圆筒部31)未完全追随于所述变形。于是，安装部29与挡圈30之间的面压局部减小。由于该面压的下降而安装部29与挡圈30之间的静摩擦力减弱。在图4的情况下，面压下降的部分是椭圆的长轴侧的区域K1、K2。在上述的区域K1、K2中，安装部29与挡圈30之间的静摩擦力下降。在图4中，为了使说明容易，在区域K1、K2中使安装部29与挡圈30之间产生间隙。然而，实际上不产生这样的间隙，处于面压(比短轴侧)下降而相互接触的状态。

弯曲载荷作用于轮毂轴11而安装部29进行弹性变形，由此该安装部29与挡圈30的相对的位置关系发生变化。由此，在静摩擦力减弱的部分(区域K1、K2)，在挡圈30与安装部29之间产生轴向的位置偏离。这样，如果由转弯引起的弯曲载荷作用于轮毂轴11，则产生使挡圈30和安装部29沿轴向剪切而使挡圈30移动的力(将其称为轴向剪切力)。在车辆转弯期间，轮毂轴11旋转。因此，面压下降的部分沿周向连续地变化，在周向的整个区域且在挡圈30与安装部29之间产生位置偏离。而且，由于轮毂轴11继续旋转而该位置偏离蓄积。其结果是，挡圈30脱离。

因此，为了抑制这样的脱离，只要使安装部29与挡圈30之间的静摩擦力大于所述轴向剪切力即可。为了增大所述静摩擦力，增大安装部29与挡圈30之间的摩擦係数的情况也是一个手段，但是作为其他的手段，只要增大挡圈30相对于安装部29的张紧力即可。即，为了增大所述静摩擦力，只要增大安装部29与挡圈30之间的面压即可。因此，只要将挡圈30相对于安装部29的过盈量α设定为40μm以上即可。并且，只要将该过盈量α设定为100μm以下即可，这在后文进行说明。

通过该过盈量α来增大面压的作用受到挡圈30的材质及挡圈30的内径D0(参照图3)的影响。在本实施方式中，挡圈30为不锈钢(SU430)。内径D0的范围为φ48毫米以上且φ70毫米以下。

这样设定挡圈30的过盈量α的车轮用轴承装置10是探求挡圈30的脱离的原因的结果而得到的结构。即，通过挡圈30与安装部29之间的静摩擦力来防止由于车辆的转弯载荷引起的轮毂轴11的椭圆变形而挡圈30移动的情况。使上述挡圈30与安装部29之间产生用于得到这样的静摩擦力的面压。因此，挡圈30相对于安装部29的半径方向的过盈量α设定为40μm以上且100μm以下。

通过使过盈量α为下限值(40μm)以上，能够在整周充分确保挡圈30与安装部29之间的面压。由此，静摩擦力胜出而能够抑制挡圈30的脱离。如果过盈量α超过上限值(100μm)，则在将挡圈30安装于安装部29时，挡圈30可能会发生塑性变形。如果挡圈30发生塑性变形，则在与安装部29之间无法得到所希望的面压。其结果是，挡圈30可能发生脱离。

关于所述过盈量α的下限值，除了设为40μm以外，也可以设为65μm。过盈量α的上限值除了设为100μm以外，也可以设为80μm。由此，能得到适当的过盈量α，抑制挡圈30的脱离的功能升高。

图5是说明挡圈30的过盈量α的说明图。如上所述，当车辆行驶而转弯载荷发挥作用时，安装挡圈30的安装部29发生弹性变形，在截面处从正圆形状成为椭圆形状。在图5中，转弯载荷未发挥作用而截面的轮廓形状成为正圆的安装部29由实线表示。规定的转弯载荷发挥作用而截面的轮廓形状成为椭圆的安装部29由双点划线表示。挡圈30由虚线表示，关于该挡圈30，假想性地示出未安装于安装部29的情况(自然状态)。

在图5中，实线所示的安装部29的外周面28与双点划线所示的安装部29的外周面28之间的半径方向的尺寸β相当于由所述转弯载荷引起的安装部29的缩径量。实线所示的安装部29的外周面28与虚线所示的挡圈30的内周面之间的半径方向的尺寸相当于挡圈30的过盈量α。在本实施方式中，挡圈30的过盈量α设定得大于成为由转弯载荷引起的安装部29的缩径量的所述尺寸β。在该图5中如双点划线所示安装部29发生了弹性变形的状态是规定的转弯载荷发挥作用的情况，该转弯载荷是在转弯加速度(也称为横向加速度)成为0.5G的驾驶条件下产生的值。这样转弯加速度成为0.5G的转弯载荷称为设计车辆转弯载荷。在由于转弯而0.7G的转弯加速度发挥作用的条件的情况下，所述过盈量α的下限值优选为65μm。

如以上所述，在本实施方式的车轮用轴承装置10中，挡圈30以过盈配合的状态嵌合并安装于轮毂轴11的安装部29。挡圈30相对于该安装部29的半径方向的过盈量α设定得大于在转弯加速度成为0.5G的设计车辆转弯载荷发挥作用的情况下在安装部29产生的半径方向的缩径量β。根据该车轮用轴承装置10，能够在整周确保挡圈30与安装部29之间的面压。其结果是，静摩擦力胜出而能够抑制挡圈30的脱离。

如图3所示，挡圈30具有圆筒部31和圆环部32。圆筒部31外嵌于安装部29。圆环部32从该圆筒部31的轴向一端部37向径向外侧延伸而设置。只要将挡圈30的圆筒部31的过盈量α如上所述设定即可，但是该过盈量α是适用于距挡圈30的圆筒部31的轴向另一端部36为至少1毫米以内的范围的值。尤其是在本实施方式中，距圆筒部31的端部36为1毫米的位置的过盈量α设定在所述下限值与所述上限值之间。这样距挡圈30的圆筒部31的轴向另一端部36为1毫米以内的范围设定为所述过盈量α。由此，在挡圈30与安装部29之间能确保所希望的面压，能适当地得到克服脱离的静摩擦力。

以上，根据本实施方式的车轮用轴承装置10，能够抑制挡圈30的脱离。由此，能够长期地维持与该挡圈30进行滑动接触的密封构件20(唇部21)的压缩量。其结果是，通过上述挡圈30和密封构件20能够确保高密封性能。

包含所述挡圈30的密封装置15是车辆外侧的结构。然而，在车辆内侧的密封装置17用的挡圈50(参照图1)也可以适用所述过盈量α。由此，能够抑制挡圈50的脱离。

如以上所述公开的实施方式在全部的点上为例示而不是限制性的实施方式。即，本发明的车轮用轴承装置10并不局限于图示的方式，在本发明的范围内可以是其他的方式的结构。例如，图2所示的挡圈30在径向外侧具有第二圆筒部35，但是该圆筒部35可以省略。密封构件20可以是图示的形状以外的形状。

根据本发明，通过抑制挡圈的脱离，能够长期维持与该挡圈滑动接触的密封构件的压缩量。由此，通过上述挡圈和密封构件能够确保较高的密封性能。

Claims (3)

1.一种车轮用轴承装置，包括：

轮毂轴，在车辆外侧具有安装车轮的凸缘部；

外圈，设置在所述轮毂轴的径向外侧并固定于车身侧构件；

多个滚动体，设置在所述轮毂轴与所述外圈之间；

保持架，沿周向空出间隔地保持所述多个滚动体；

环状的密封构件，安装于所述外圈的内周侧的一部分；及

环状的金属制挡圈，安装于所述轮毂轴的外周侧的一部分且与所述密封构件进行滑动接触，其中，

所述挡圈以过盈配合的状态嵌合并安装于作为所述外周侧的一部分的安装部，

所述挡圈相对于所述安装部的半径方向的过盈量为40μm以上且100μm以下，以在该挡圈与该安装部之间产生面压，该面压用于通过静摩擦力来防止由于车辆转弯载荷引起的所述轮毂轴的椭圆变形而导致该挡圈移动的情况。

2.一种车轮用轴承装置，包括：

轮毂轴，在车辆外侧具有安装车轮的凸缘部；

外圈，设置在所述轮毂轴的径向外侧并固定于车身侧构件；

多个滚动体，设置在所述轮毂轴与所述外圈之间；

保持架，沿周向空出间隔地保持所述多个滚动体；

环状的密封构件，安装于所述外圈的内周侧的一部分；及

环状的金属制挡圈，安装于所述轮毂轴的外周侧的一部分且与所述密封构件进行滑动接触，其中，

所述挡圈以过盈配合的状态嵌合并安装于作为所述外周侧的一部分的安装部，

所述挡圈相对于所述安装部的半径方向的过盈量大于在设计车辆转弯载荷作用的情况下在所述安装部产生的半径方向的缩径量。

3.根据权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其中，

所述挡圈具有：

圆筒部，外嵌于所述安装部；及

圆环部，从该圆筒部的轴向一端部向径向外侧延伸而设置，

将距所述圆筒部的轴向另一端部为1毫米以内的范围设定为所述过盈量。

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