CN107405951A - 车轮轴承装置 - Google Patents

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Abstract

提供这样一种车轮轴承装置，此车轮轴承装置在不减少外构件的强度/刚度的情况下实现重量减少与成本减小。车轮轴承装置具有车身安装凸缘5b，此车身安装凸缘具有多个螺纹孔13，紧固螺栓待旋拧到这些螺纹孔中。在车轮轴承装置中，车身安装凸缘5b由多个耳部10构成，这些耳部沿外构件5的外周表面的周向方向不连续地形成并且向外径向突出，锥形外周表面11形成为越过耳部10朝外侧直径逐渐减小，待配合到转向节中的筒状配合表面12以及径向向外突出超过配合表面12并且均布置在耳部10之间的突出带16通过锻造形成在内侧上，使得突出带16与耳部10的外周表面相互平滑地连接，并且肋15通过锻造形成在耳部10的外周表面的内侧上。

Description

车轮轴承装置
技术领域
本发明涉及一种可旋转地支承例如汽车的车轮的车轮轴承装置，并且更具体地说，涉及一种包括重量减轻的外构件的车轮轴承装置。
背景技术
通常，用于支撑例如汽车的车轮的车轮轴承装置可旋转地支承用于利用滚动轴承安装车轮的轮毂，并且这些车轮轴承装置用于主动车轮或者从动车轮。由于结构原因，内圈旋转系统常用于主动车轮，并且内圈旋转系统和外圈旋转系统常用于从动车轮。具有期望支承刚度、达到足以对抗错配的耐用度并且从燃料消耗改进方面的角度来看具有小旋转力矩的双列角接触滚珠轴承常用于车轮轴承装置。
车轮轴承装置的结构概括地分成四代：第一代结构，在此第一代结构中，包括双列角接触滚珠轴承的车轮轴承配合在轮毂与悬架系统的转向节之间；第二代结构，在此第二代结构中，车身安装凸缘或者车轮安装凸缘直接形成在外构件的外圆周上；第三代结构，在此第三代结构中，内滚道表面直接形成在轮毂的外圆周上；以及第四代结构，在此第四代结构中，内滚道表面直接形成在轮毂的外圆周以及恒速万向接头的外接头构件的外圆周上。
图3中所示的结构被认为是这样的车轮轴承装置的结构的实施例。此车轮轴承装置被称为从动车轮侧的第三代车轮轴承装置，并且包括由轮毂51以及内圈52形成的内构件53，还包括绕内构件53安装的外构件55，双列滚珠54介于内构件53与外构件55之间。在下面的描述中，在车轮轴承装置与车辆组装的状态下，车辆的外侧被称为外侧(图3中的左手侧)，并且车辆的中央侧被称为内侧(图3中的右手侧)。
轮毂51包括用于安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘56，此车轮安装凸缘一体地形成在外侧端部上。毂螺栓56a以规律间隔在圆周上插入车轮安装凸缘56中。外侧内滚道表面51a与沿轴向方向从内滚道表面51a延伸的筒状部51b形成在外圆周上。具有形成在外圆周上的内侧内滚道表面52a的内圈52压配合在筒状部51b上。
外构件55包括车身安装凸缘55b，此车身安装凸缘待安装至转向节(未示出)并且一体地形成在外圆周上，并且外构件55具有一体地形成在内圆周上的双列外滚道表面55a。双列滚珠54被容纳在外构件55的外滚道表面55a与面对外滚道表面55a的双列内滚道表面51a和52a之间，并且被保持架57保持成可滚动。密封装置58与59附接至外构件55的两个端部以防止密封在轴承内部的润滑脂泄漏并且防止例如雨水以及尘土从外部进入轴承内部。
外构件55具有：外圆周表面60，此外圆周表面形成在外侧上并且稍微倾斜；以及筒状配合表面61，此筒状配合表面形成在内侧上并且待配合到转向节中，并且车身安装凸缘55b介于外圆周表面60与配合表面61之间。大弧形拐角62通过锻造加工在车身安装凸缘55b与外圆周表面60交会的部分处形成。外构件55的车身安装凸缘55b沿周向方向不连续地形成，并且其突出部均具有螺纹孔63。外构件55待利用紧固螺栓(未示出)紧固至转向节。
车身安装凸缘55b的内侧凸缘表面61a通过诸如车削加工之类的机械加工形成到平坦的垂直表面中。外侧凸缘表面60a通过锻造加工形成到以倾斜角θ成锥形的平坦表面中，使得凸缘基部64的厚度a沿径向向外方向逐渐减小。这使得能够在不减小外构件55的强度与刚度的情况下减小外构件55的重量与尺寸并且在锻造加工过程中使得材料容易到达车身安装凸缘55b的端部，从而提高了锻造的可加工性，并且提高了加工性能。能够减少锻造加工过程中造成的毛刺量，能够提高精确度，并且能够提高模具的寿命。
在传统的外构件55中，外侧凸缘表面60a形成到以倾斜角θ成锥形的平坦表面中，并因此难以钻用于形成螺纹孔63的导孔。因此，如图4中所示，车身安装凸缘65的外侧凸缘表面66由通过锻造加工形成并从凸缘基部64朝径向外侧延伸的垂直平面66a以及以预定倾斜角θ成锥形的平坦表面66b形成，此平坦表面66b形成为使得车身安装凸缘65的厚度沿径向向外方向逐渐减小。在车身安装凸缘65的底部上在与螺纹孔63对应的位置处进行锪平面。沿轴向方向延伸的凹进部67形成在拐角62上。
利用铣床通过切削加工形成凹进部67。随后，通过钻孔加工形成导孔，并且在导孔中进行攻丝加工以形成螺纹孔63。即便在螺纹孔63形成为使得螺纹孔63的PCD减小并且其一部分连接至凹进部67的情况下这也能防止形成导孔与螺纹孔63的加工被干扰。因此，螺纹孔63的PCD能够显著减小，并且能够在不减小外构件的强度与刚度的情况下进一步减小外构件的重量与尺寸(参见例如专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开第5242957号公报
发明内容
技术问题
但是，传统的外构件55不仅因锪平面加工而具有增大成本的问题，而且具有在大弯矩载荷施加至外构件55的情况下凹进部67在拐角62处的应力增大的问题。近年来，鉴于例如资源节约与污染强烈需求燃料消耗方面的改进，并且需要减小以上类型的车轮轴承装置的重量以便改进燃料消耗。除了重量减小以外，增加铝合金转向节的使用。在一些情况下，消费者需要车身安装凸缘65的外直径增大以减小内侧凸缘表面61a的压力，此内侧凸缘表面相当于车身安装凸缘65与转向节的接触表面。在传统外构件55的情况下，外直径的增大增加了外构件的重量，并且限制了外构件55的重量的减少。
鉴于这些情况完成本发明，本发明的目标是提供这样一种车轮轴承装置，此车轮轴承装置包括外构件，以车身安装凸缘的沿外构件的周向方向不连续地形成的突出耳部均具有肋结构的方式在不降低外构件的强度与刚度的情况下以减少的成本使得外构件具有减小的重量。
解决问题的方案
为了实现此目的，根据第一方面中陈述的发明，一种车轮轴承装置，此车轮轴承装置包括：外构件，此外构件包括车身安装凸缘，此车身安装凸缘一体地形成在外圆周上并且待安装至悬架系统的转向节，并且所述外构件具有一体地形成在内圆周上的双列外滚道表面；内构件，此内构件在外圆周上具有面对所述双列外滚道表面的双列内滚道表面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件能滚动地被容纳在所述内构件与所述外构件的滚道表面之间。在所述车身安装凸缘中形成有多个螺纹孔，紧固螺栓旋拧到所述螺纹孔中。所述车身安装凸缘由多个耳部形成，这些耳部沿所述外构件的外圆周表面的周向方向不连续地形成并且朝径向外侧突出，外侧的所述外圆周表面成锥形并且形成为使得所述外构件的直径沿朝所述外构件的外侧的方向逐渐减小，待配合到所述转向节中的筒状的配合表面形成在内侧上，所述多个耳部介于所述外圆周表面与所述配合表面之间，并且通过锻造加工在所述多个耳部的内侧外圆周表面上形成有肋。
在具有带有外构件因而包括一体地形成在外圆周上并且待安装至转向节的车身安装凸缘的第二代至第四代结构的车轮轴承装置中，所述车身安装凸缘由多个耳部形成，这些耳部沿所述外构件的外圆周表面的周向方向不连续地形成并且朝径向外侧突出，外侧上的所述外圆周表面成锥形并且形成为使得所述外构件的直径沿朝所述外构件的外侧的方向逐渐减小，待配合到所述转向节中的筒状的配合表面形成在内侧上，所述多个耳部介于所述外圆周表面与所述配合表面之间，并且通过锻造加工在所述多个耳部的内侧外圆周表面上形成有肋。因此，能够在不改变螺纹孔的长度以及耳部的内侧侧表面与转向节之间的接触面积的情况下减小外构件的重量，切削加工的数量被减少至最少，并且能以减少的成本提供车轮轴承装置。
如第二方面中陈述的发明，优选地，从所述配合表面突出的脊部形成在所述外构件的所述多个耳部之间，所述脊部通过锻造加工形成为平滑地连接至所述多个耳部的所述外圆周表面，并且所述脊部的内侧侧表面以及所述多个耳部的内侧侧表面通过切削加工变平。在此情况下，提高了外构件的强度与刚度，并且与转向节接触的面积被确保成能够减小施加至车身安装凸缘的压力。
如第三方面中陈述的发明，弧形拐角可以通过锻造加工在所述外构件的所述脊部以及所述多个耳部与所述外侧的所述外圆周表面交会的部分处形成，并且所述多个耳部的所述肋的厚度可大于所述脊部的厚度。在此情况下，能够在大弯矩载荷施加至外构件的情况下减小施加至位于耳部与外圆周表面之间的拐角的应力，并且能够增大外构件的耐用性。
如第四方面中陈述的发明，弧形拐角可以通过锻造加工在所述外构件的所述脊部以及所述多个耳部与所述外侧的所述外圆周表面交会的部分处形成，并且所述多个耳部的所述肋的厚度可以小于所述脊部的厚度。在此情况下，能够减小施加至位于脊部与外圆周表面之间的拐角的应力，并且能够增大外构件的强度与刚度。
本发明的有益效果
根据本发明的车轮轴承装置包括：外构件，此外构件包括车身安装凸缘，此车身安装凸缘一体地形成在外圆周上并且待安装至悬架系统的转向节，并且所述外构件具有一体地形成在内圆周上的双列外滚道表面；内构件，此内构件在外圆周上具有面对所述双列外滚道表面的双列内滚道表面；以及双列滚动元件，所述双列滚动元件能滚动地被容纳在所述内构件与所述外构件的滚道表面之间。在所述车身安装凸缘中形成有多个螺纹孔，紧固螺栓旋拧到所述螺纹孔中。所述车身安装凸缘由多个耳部形成，这些耳部沿所述外构件的外圆周表面的周向方向不连续地形成并且朝径向外侧突出，外侧的所述外圆周表面成锥形并且形成为使得所述外构件的直径沿朝所述外构件的外侧的方向逐渐减小。待配合到所述转向节中的筒状的配合表面形成在内侧上。所述多个耳部介于所述外圆周表面与所述配合表面之间。通过锻造加工在所述多个耳部的内侧外圆周表面上形成有肋。因此，能够在不改变螺纹孔的长度以及耳部的内侧侧表面与转向节之间的接触面积的情况下减小外构件的重量，切削加工的数量被减少至最少，能以减少的成本提供车轮轴承装置。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的车轮轴承装置的纵剖面图。
图2是作为图1中所示的单个部件的外构件的立体图。
图3是传统车轮轴承装置的纵剖面图。
图4是图3中的主要部分的放大图并且示出了此主要部分的变型。
具体实施方式
一种车轮轴承装置包括：外构件，此外构件包括车身安装凸缘，此车身安装凸缘一体地形成在外圆周上并且待安装至悬架系统的转向节，并且此外构件具有一体地形成在内圆周上的双列外滚道表面；内构件，此内构件由轮毂以及内圈形成，轮毂包括用于安装车轮的车轮安装凸缘，此车轮安装凸缘一体地形成在端部上，并且轮毂具有面对外圆周上的双列外滚道表面中的一者的内滚道表面以及沿轴向方向从内滚道表面延伸的筒状部，内圈压配合在轮毂的筒状部上并且具有面对外圆周上的另一双列外滚道表面的另一内滚道表面；以及双列滚动元件，双列滚动元件可滚动地容纳在内构件与外构件的滚道表面之间。在车身安装凸缘中形成有多个螺纹孔，紧固螺栓旋拧到这些螺纹孔中。车身安装凸缘由多个耳部形成，这些耳部沿外构件的外圆周表面的周向方向不连续地形成并且朝径向外侧突出。外侧上的外圆周表面成锥形并且形成为外构件的直径沿朝外构件的外侧方向逐渐减小。待配合到转向节中的筒状的配合表面形成在内侧上。多个耳部介于外圆周表面与配合表面之间。从配合表面朝径向外侧突出的脊部形成在多个耳部之间。脊部通过锻造加工形成为平滑地连接至所述多个耳部的外圆周表面。肋通过锻造加工形成在所述多个耳部的内侧外圆周表面上。
实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明的实施方式。图1是根据本发明的实施方式的车轮轴承装置的纵剖面图。图2是作为图1中所示的单个部件的外构件的立体图。在下面的描述中，在车轮轴承装置与车辆组装的状态下，车辆的外侧被称为外侧(图1中的左手侧)，并且车辆的中央侧被称为内侧(图1中的右手侧)。
图1中所示的车轮轴承装置被认为是用于从动车轮的第三代车轮轴承装置，并且包括由轮毂1以及内圈2形成的内构件3，还包括绕内构件3安装的外构件5，双列滚动元件(滚珠)4介于内构件3与外构件5之间。
轮毂1包括用于安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘6，此车轮安装凸缘一体地形成在外侧端部上。毂螺栓6a以规律间隔在圆周上插入车轮安装凸缘6中。(外侧)内滚道表面1a与沿轴向方向从内滚道表面1a延伸的筒状部1b形成在外圆周上。外圆周上形成有另一(内侧)内滚道表面2a的内圈2以预定过盈量压配合在筒状部1b上。筒状部1b的端部可朝径向外侧塑性变形并且形成敛缝部1c，此敛缝部使得在施加轴承预载的状态下能够沿轴向方向固定，形成所谓的自保持结构。
外构件5由诸如S53C之类的碳含量为0.40至0.80wt％的中碳钢或者高碳钢制成，并且包括车身安装凸缘5b，此车身安装凸缘一体地形成在外圆周上并且待安装至悬架系统的转向节(未示出)。面对双列内滚道表面1a与2a的双列外滚道表面5a一体地形成在内圆周上。外滚道表面5a通过感应淬火以58至64HRC的范围硬化。双列滚动元件4被容纳在外构件5的外滚道表面5a与面对外滚道表面5a的双列内滚道表面1a和2a之间，并且被保持架7保持成可滚动。密封件8、9附接在形成于外构件5与内构件3之间的环形空间的开口处，以防止密封在轴承内部的润滑脂泄漏并且防止例如雨水以及尘土从外部进入轴承内部。
外构件5的车身安装凸缘5b沿外圆周表面的周向方向不连续地形成，并且由沿径向方向突出的耳部10(这里，四个耳部)形成。耳部10均具有稍后描述的螺纹孔13。外构件5待利用紧固螺栓(未示出)紧固至转向节。
轮毂1由诸如S53C之类的碳含量为0.40至0.80wt％的中碳钢或者高碳钢制成。从滑动接触外侧密封件8的密封地带部到包括内滚道表面1a在内的筒状部1b的部分的表面通过感应淬火以58至64HRC的范围硬化。敛缝部1c是在锻造后表面硬度小于25HRC的非淬火部。因此，提高了轮毂1的刚度，能够避免配合内圈2的配合表面的微动磨损，并且提高了轮毂1的耐用性。提高了敛缝部1c可塑性变形时的可加工性，避免了加工过程中例如裂纹的产生，并且提高了其质量可靠性。
内圈2由诸如SUJ2之类的高碳铬轴承钢制成并且通过利用冷却剂淬火以58至64HRC的范围硬化至芯部。滚动元件4由诸如SUJ2之类的高碳铬轴承钢制成并且通过利用冷却剂淬火以从62至67HRC的范围硬化至芯部。
本文中通过实施例的方式描述的车轮轴承装置包括用滚珠作为滚动元件4的双列角接触滚珠轴承。但是，车轮轴承装置不限于此并且可以包括用圆锥辊作为滚动元件的双列锥形辊。根据本实施方式，以实施例的方式描述了第三代结构。但是，本实施方式不限于此并且可以使用例如第二代结构或者第四代结构。
根据本实施方式，外构件5具有外圆周表面11，此外圆周表面成锥形并且形成为使得外构件5的直径沿朝外侧方向逐渐减小，待配合到转向节中的筒状配合表面12形成在耳部10的内侧上，并且形成车身安装凸缘5b的耳部10介于外圆周表面11与配合表面12之间。耳部10的外侧侧表面10a与内侧侧表面10b形成为相互平行。
如图2中所示，肋15形成在耳部10的内侧外圆周表面上(位于配合表面12那一侧)，并且脊部16形成在耳部10之间并从配合表面12突出。脊部16通过锻造加工形成为平滑地连接至耳部10的外圆周表面。脊部16使外构件5的强度与刚度能够提高并且使与转向节接触的面积能够确保施加至车身安装凸缘5b的压力能够被减小。
大弧形拐角14通过锻造加工在耳部10与外侧上的外圆周表面11交会的部分处形成，并且弧形拐角17通过锻造加工在脊部16与外圆周表面11交会的部分处形成(参见图1)。脊部16的内侧侧表面16a(与转向节接触的表面)以及耳部10的内侧侧表面10b通过切削加工变平，并且螺纹孔13穿过耳部10形成。外构件5待以紧固螺栓(未示出)从配合表面12侧插入到螺纹孔13中的方式紧固至转向节。
因为肋15形成在形成车身安装凸缘5b的耳部10的内侧外圆周表面上，并且从配合表面12突出的脊部16通过如上所述的锻造加工形成在耳部10之间，所以能够在不改变螺纹孔13的长度以及耳部10的内侧侧表面10b与转向节之间的接触面积的情况下减小外构件5的重量。换而言之，能够维持耳部10的期望的外直径，确保与转向节接触的面积，耳部10的外圆周部分的过大厚度通过锻造过程减小至最小，并且能够减小外构件5的重量。此外，切削加工的数量被尽可能减少，能以减少的成本提供车轮轴承装置。
这里，保持W1≥W2，其中W1表示耳部10的肋15的厚度，并且W2表示脊部16的厚度。这减小大弯矩载荷施加至外构件5的情况下施加至位于耳部10与外圆周表面11之间的拐角14的应力，并且能够增大外构件5的耐用性。在保持W1＜W2的情况下，能够减小施加至位于脊部16与外圆周表面11之间的拐角17的应力，并且能够增大外构件5的强度与刚度。
尽管以上描述了本发明的实施方式，但是本发明不限于以实施例的方式描述的此实施方式。当然可以在不脱离本发明的理念的情况下以多种模式实施本发明。本发明的范围由权利要求示出并且涵盖具有与权利要求相同的内容与范围的所有变型。
工业实用性
根据本发明的车轮轴承装置可以用作具有第二代结构至第四代结构的其中一种车轮轴承装置，此车轮轴承装置包括车身安装凸缘，此车身安装凸缘一体地形成在形成轴承的外构件的外圆周上，并且此车身安装凸缘待安装至转向节。
附图标记说明
1 轮毂
1a、2a 内滚道表面
1b 筒状部
1c 敛缝部
2 内圈
3 内构件
4 滚动元件
5 外构件
5a 外滚道表面
5b 车身安装凸缘
6 车轮安装凸缘
6a 毂螺栓
7 保持架
8 外侧密封件
9 内侧密封件
10 耳部
10a 耳部的外侧侧表面
10b 耳部的内侧侧表面
11 外构件的外侧上的外圆周表面
12 配合表面
13 螺纹孔
14、17 拐角
15 肋
16 脊部
16a 脊部的内侧侧表面
51 轮毂
51a、52a 内滚道表面
51b 筒状部
52 内圈
53 内构件
54 滚珠
55 外构件
55a 外滚道表面
55b 车身安装凸缘
56 车轮安装凸缘
56a 毂螺栓
57 保持架
58 外侧密封件
59 内侧密封件
60 外圆周表面
60a 车身安装凸缘的外侧凸缘表面
61 配合表面
61a 车身安装凸缘的内侧凸缘表面
62 拐角
63 螺纹孔
64 凸缘基部
a 车身安装凸缘的凸缘基部的厚度
W1 耳部的肋的厚度
W2 脊部的厚度
θ 倾斜角

Claims (4)

1.一种车轮轴承装置，此车轮轴承装置包括：外构件，此外构件包括车身安装凸缘，此车身安装凸缘一体地形成在外圆周上并且待安装至悬架系统的转向节，并且所述外构件具有一体地形成在内圆周上的双列外滚道表面；
内构件，此内构件在外圆周上具有面对所述双列外滚道表面的双列内滚道表面；以及
双列滚动元件，所述双列滚动元件能滚动地被容纳在所述内构件与所述外构件的滚道表面之间，
其中，在所述车身安装凸缘中形成有多个螺纹孔，紧固螺栓旋拧到所述螺纹孔中，并且
其中，所述车身安装凸缘由多个耳部形成，这些耳部沿所述外构件的外圆周表面的周向方向不连续地形成并且朝径向外侧突出，外侧的所述外圆周表面成锥形并且形成为使得所述外构件的直径沿朝所述外构件的外侧的方向逐渐减小，待配合到所述转向节中的筒状的配合表面形成在内侧上，所述多个耳部介于所述外圆周表面与所述配合表面之间，并且通过锻造加工在所述多个耳部的内侧外圆周表面上形成有肋。
2.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，从所述配合表面突出的脊部形成在所述外构件的所述多个耳部之间，所述脊部通过锻造加工形成为平滑地连接至所述多个耳部的所述外圆周表面，并且所述脊部的内侧侧表面以及所述多个耳部的内侧侧表面通过切削加工变平。
3.根据权利要求1或2所述的车轮轴承装置，其中，通过锻造加工在所述外构件的所述脊部以及所述多个耳部与所述外侧的所述外圆周表面交会的部分处形成有弧形拐角，并且所述多个耳部的所述肋的厚度大于所述脊部的厚度。
4.根据权利要求1或2所述的车轮轴承装置，其中，通过锻造加工在所述外构件的所述脊部以及所述多个耳部与所述外侧的所述外圆周表面交会的部分处形成有弧形拐角，并且所述多个耳部的所述肋的厚度小于所述脊部的厚度。
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