CN107949712B - 车轮轴承装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种车轮轴承装置，其中在不增加密封扭矩的情况下增强了密封件的密封性能，并且增加了轴承寿命。所述密封件8设置有：金属芯15，其被压配合到外构件10的端部处的内周中；第一侧唇16a，其结合到所述金属芯15并在径向方向上向外倾斜地形成，使得隔着轴向方向间隙面对金属环17，金属环17装配到车轮附接凸缘4的基部18上；第二侧唇16b，其形成在所述第一侧唇16a的内径侧并且以轴向过盈滑动；以及第三侧唇19a，其从覆盖所述金属芯15的外缘的基部19朝向所述车轮附接凸缘4的外表面在径向方向上向外倾斜地形成。所述第三侧唇19a的末端部分平坦地形成，并且隔着轴向间隙面对所述车轮附接凸缘4的侧表面4b，从而构造出第一迷宫式密封20；并且所述金属环17的外缘隔着轴向间隙面对密封构件16，从而构造出迷宫式密封25。

Description

车轮轴承装置
技术领域
本发明涉及一种用于相对于其悬架装置旋转地支撑车辆(诸如汽车)的车轮的车轮轴承装置，更具体地涉及一种旨在通过减小“密封扭矩”(即因密封件引起的扭矩阻力)以及改进轴承密封性能来延长轴承寿命的车轮轴承装置。
背景技术
迄今为止，用于支撑车辆车轮的车轮轴承装置用来旋转地支撑毂轮以经由双列滚动轴承来安装轮，并且有一些用于驱动轮和从动轮。出于结构上的原因，驱动轮采用内圈旋转类型，并且从动轮采用内圈旋转类型和外圈旋转类型两者。通常，车轮轴承装置大致分为：第一代类型，其中双列角接触滚珠轴承布置在形成悬架装置的一部分的转向节和毂轮之间；第二代类型，其中车身安装凸缘或车轮安装凸缘直接形成在外构件的外周上；第三代类型，其中内滚道表面中的一个直接形成在毂轮的外周上；或第四代类型，其中内滚道表面分别直接形成在毂轮的外周和等速万向接头的外接头构件上。
在这些车轮轴承装置中，通常配备有密封件，密封件具有坚固的密封性能以防止填充在轴承内侧中的油脂泄漏以及防止雨水或泥水进入轴承。已提出具有改进密封性能的各种密封件，其中一个实例示出在图4中。该密封装置包括第一密封件50和第二密封件51，第二密封件51布置在第一密封件50径向外部的轴承空间中。第一密封件50包括芯金属52和密封构件53，密封构件53通过硫化粘合一体地附着到芯金属52。芯金属52由钢板冲压形成并且包括配合到外构件54的内周中的筒形配合部分52a以及从配合部分52a弯折且径向向内延伸的内部分52b。
另一方面，密封构件53由合成橡胶形成并且包括：侧唇53a和防尘唇53b，其固定在芯金属52的内部分52b的内端上且径向向外倾斜并且以轴向过盈与车轮安装凸缘55的基部56的壁表面56a滑动接触；以及径向唇53c，其从防尘唇53b的基部径向向内延伸。径向唇53c以径向过盈与基部56的外表面滑动接触，以防止填充在轴承中的油脂流出。
第二密封件51安装在第一密封件50外侧的轴承空间中并且包括芯金属58和密封构件59，密封构件59通过硫化粘合一体地附着到芯金属58。芯金属58包括：筒状部58a，其压配合到外构件54的外周57上；直立平坦部分58b，其径向向外延伸；以及凸缘部分58c，其与外构件54的端面54c紧密接触。密封构件59包括堰部59b和侧唇59a，侧唇59a与堰部59b整合并且朝向径向外部倾斜。侧唇59a被布置成使得侧唇59a沿着车轮安装凸缘55的倾斜部分56b放置并且以预定间隙与之对置以形成迷宫式密封60。第二密封件51的侧唇59a布置在偏离第一密封件50的侧唇53a的位置处，使得侧唇59a位于比侧唇53a更轴向靠外的位置处。也就是说，侧唇59a的末端布置在这样的位置处，使得侧唇59a的末端从基部56的壁表面56a沿轴向向外偏离距离L1(L1>0)，并且侧唇59a的长度L2被设定为比其厚度T1大3倍以上(L2≥3T1)。这样可以防止泥水等直接进入第一密封件50。另外，当大量泥水等飞溅到第二密封件51的侧唇59a上时，侧唇59a将在泥水的推压力的作用下变形并抵着车轮安装凸缘55的倾斜部分56b滑动接触，因此侧唇59a将在重行驶条件下形成暂时接触密封并且有效地改进密封性能。
另外，堰部59b的高度L3大于外构件54的外周57的锥形部分57a的高度并设定为3mm以上，并且堰部59b的角度α设定为90°±15°。这样可以可靠地防止在车辆行驶期间落到外构件上的雨水或泥水流入车轮安装凸缘55和外构件54之间的空间，然后可以经由第二密封件51的堰部59b和锥形部分57a形成的环形空间顺利地向下排出雨水或泥水(例如参见下面的专利文件1)。
还已知图5中示出的密封件61。该密封件61包括：芯金属65，其安装在外构件62和与车轮安装凸缘63一体地形成的毂轮64之间；以及密封构件66，其具有通过硫化粘合一体地附着到芯金属65的四个唇。
密封构件66形成为使得密封构件66朝向车轮安装凸缘63倾斜并且包括：两个侧唇66a、66b，其适于与车轮安装凸缘63的侧表面63a弹性地接触；单个径向唇66c；以及外唇67，其定位在侧唇66a的径向外侧并且朝向车轮安装凸缘63倾斜。外唇67包括：突出部分67a，其朝向车轮安装凸缘63突出；倾斜部分67b，其朝向车轮安装凸缘63的侧表面63a径向向外延伸；直立部分67c，其与车轮安装凸缘63的侧表面63a大致平行地从倾斜部分67b的末端延伸。这样可以提供这样的密封件61：尽管具有外唇67，但是能够抑制旋转扭矩的增加、密封性能优异并且密封寿命长(例如参见下面的专利文件2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2013-032823号公报
专利文献2：JP特开2013-200039号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在图4所示的现有技术的密封件中，可以防止泥水等直接进入第一密封件50并且由于因侧唇59a的变形而形成的暂时密封来改进密封性能，因此在重行驶条件下因大量泥水进入侧唇59a而施加到侧唇59a上的推压力导致侧唇59a与车轮安装凸缘55的倾斜部分56b滑动接触。相反，除与车轮安装凸缘55的这种滑动接触之外，因为第一密封件50的侧唇53a与车轮安装凸缘的基部56的壁表面56a也滑动接触，所以车辆的密封扭矩以及燃料消耗将必然增加。
类似于图4的密封件，因为两个侧唇66a、66b与车轮安装凸缘63的侧表面63a总是滑动接触，所以在图5的密封件61中也不能抵制密封扭矩的增加。
因此，本发明的一个目的是提供一种车轮轴承装置，通过提供非接触型侧唇来抑制旋转滑动阻力以及通过形成双迷宫式密封来补充由于非接触型侧唇造成的密封性能降低，所述车轮轴承装置能通过在不增加密封扭矩的情况下改进密封件的密封性能来延长轴承寿命。
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，提供了一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，所述外构件的外周上形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节上的车身安装凸缘并且在该外构件的内周上形成有双列外滚道表面；内构件，所述内构件包括毂轮和内圈或等速万向接头的外接头构件，所述毂轮的一端上形成有车轮安装凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面对置的一个内滚道表面，并且该毂轮具有从所述内滚道表面沿轴向延伸的筒状部，并且所述内圈或等速万向接头的外接头构件被压配合到所述毂轮上并且在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个外滚道表面对置的另一个内滚道表面；双列滚动元件，所述双列滚动元件能自由滚动地容纳在所述外构件的所述外滚道表面与所述内构件的所述内滚道表面之间；以及密封件，所述密封件安装在形成在所述外构件和所述内构件之间的环形空间的外侧开口内，其特征在于：所述密封件由包括芯金属和密封构件的整合式密封件形成，所述芯金属被配合到所述外构件的外侧端内周中，所述密封构件通过硫化粘合一体地附着到所述芯金属并且具有多个密封唇；所述芯金属由钢板冲压形成并且包括：筒形的配合部分，所述配合部分适于配合到所述外构件的所述外侧端内周中；径向内部分，所述径向内部分从所述配合部分弯折并且径向向内延伸；环形平坦部分，所述环形平坦部分从所述配合部分的外侧端径向向外延伸并且适于与所述外构件的外侧端面紧密接触；以及筒形的凸缘部分，所述凸缘部分形成在所述环形平坦部分的径向最外端上并且朝向内侧延伸；所述密封构件由合成橡胶形成并且经由所述配合部分和所述环形平坦部分在从所述径向内部分的径向最内端到所述凸缘部分的范围内附着到所述芯金属，所述密封构件包括：第一侧唇，所述第一侧唇形成为使得所述第一侧唇从所述芯金属的所述径向内部分径向向外倾斜并且适于以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧基部对置；第二侧唇，所述第二侧唇从所述第一侧唇径向向内形成并且适于以轴向过盈与所述基部滑动接触；径向唇，所述径向唇从所述第二侧唇的基部延伸并且从所述第二侧唇的基部朝向内侧径向向内倾斜；以及第三侧唇，所述第三侧唇附着到所述芯金属的所述凸缘部分，使得所述第三侧唇覆盖所述凸缘部分的整个表面并且从该第三侧唇的基部朝向所述车轮安装凸缘径向向外延伸；所述第三侧唇的末端形成为具有竖直平坦表面，所述竖直平坦表面以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧表面对置以形成第一迷宫式密封；并且第二迷宫式密封形成在所述第一迷宫式密封和所述第一侧唇之间的以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部对置的位置处。
根据第一方面的本发明，因为密封件安装在形成在所述外构件和所述内构件之间的环形空间的外侧开口内，其特征在于：所述密封件由包括芯金属和密封构件的整合式密封件形成，所述芯金属被配合到所述外构件的外侧端内周中，所述密封构件通过硫化粘合一体地附着到所述芯金属并且具有多个密封唇；所述芯金属由钢板冲压形成并且包括：筒形的配合部分，所述配合部分适于配合到所述外构件的所述外侧端内周中；径向内部分，所述径向内部分从所述配合部分弯折并且径向向内延伸；环形平坦部分，所述环形平坦部分从所述配合部分的外侧端径向向外延伸并且适于与所述外构件的外侧端面紧密接触；以及筒形的凸缘部分，所述凸缘部分形成在所述环形平坦部分的径向最外端上并且朝向内侧延伸；所述密封构件由合成橡胶形成并且经由所述配合部分和所述环形平坦部分在从所述径向内部分的径向最内端到所述凸缘部分的范围内附着到所述芯金属，所述密封构件包括：第一侧唇，所述第一侧唇形成为使得所述第一侧唇从所述芯金属的所述径向内部分径向向外倾斜并且适于以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧基部对置；第二侧唇，所述第二侧唇从所述第一侧唇径向向内形成并且适于以轴向过盈与所述基部滑动接触；径向唇，所述径向唇从所述第二侧唇的基部延伸并且从所述第二侧唇的基部朝向内侧径向向内倾斜；以及第三侧唇，所述第三侧唇附着到所述芯金属的所述凸缘部分，使得所述第三侧唇覆盖所述凸缘部分的整个表面并且从该第三侧唇的基部朝向所述车轮安装凸缘径向向外延伸；所述第三侧唇的末端形成为具有竖直平坦表面，所述竖直平坦表面以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧表面对置以形成第一迷宫式密封；并且第二迷宫式密封形成在所述第一迷宫式密封和所述第一侧唇之间的以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部对置的位置处，所以可以提供这样的车轮轴承装置，即所述车轮轴承装置能在不增加密封扭矩的情况下防止泥水等直接进入径向内侧唇并且通过改进所述密封件的密封性能来延长轴承的寿命。
优选地，如第二方面限定的，直径比所述外构件的外侧外周小的小直径部分形成为经由锥形部分与所述外侧外周相邻，并且径向向内突出的环形突出部形成在所述密封构件的所述基部上，使得所述突出部与所述小直径部分弹性地紧密接触。这样可以改进密封件的密封性能并可以防止在所述芯金属和所述外构件之间的接触区域中生锈。另外，因为所述密封构件的所述基部起堰部的作用并且由所述基部、所述小直径部分和所述外构件的所述锥形部分形成槽状环形空间，所以流过所述外构件的外周的泥水等沿着所述槽状环形空间向下流动并被排出，并且可以防止泥水等在所述车轮安装凸缘和所述外构件之间流动。因此，能获得高的密封性能。
优选地，如第三方面限定的，金属环被配合在所述车轮安装凸缘的所述内侧基部上，并且所述密封件适于布置成使得所述密封件与所述金属环对置，所述金属环由钢板冲压形成并且包括：筒形的配合部分，所述配合部分待配合到所述毂轮的肩部上；弯曲部分，所述弯曲部分的圆弧形横截面对应于具有圆弧形横截面的所述内侧基部；环形平坦部分，所述环形平坦部分从所述弯曲部分径向向外延伸并且适于经由弹性构件与所述车轮安装凸缘的所述内侧表面紧密接触；弯折部分，所述弯折部分从所述环形平坦部分的径向最外部分径向向外延伸并且与所述车轮安装凸缘轴向地分开，并且所述车轮安装凸缘的所述内侧基部包括具有曲率半径“r”的圆弧形横截面并且所述金属环的所述弯曲部分包括具有曲率半径“R”的圆弧形横截面，其中相应的曲率半径R，r被设定为R≧r。这样可以防止在所述金属环被配合到所述基部上时所述金属环的所述弯曲部分被所述车轮安装凸缘的所述基部的圆弧部分干涉并且从其上升。
还优选地，如第四方面限定的，在所述金属环的表面上执行摩擦系数减小处理。这样可以抑制唇磨损并因此可以减小密封扭矩。
优选地，如第五方面限定的，由合成橡胶构成的所述弹性构件一体地附着到所述金属环的所述环形平坦部分和弯折部分的区域并与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部的壁表面弹性地接触，并且径向向外倾斜的弹性唇一体地形成在所述弹性构件上并从所述弹性构件的末端部分延伸至所述内侧基部的所述壁表面，所述末端部分绕所述金属环的所述弯折部分的末端覆盖而附着至所述末端。这样可以防止异物进入所述车轮安装凸缘的所述基部和所述金属环的所述环形平坦部分之间的空间并因此防止在所述车轮安装凸缘的配合有所述金属环的所述基部上生锈。
优选地，如第六方面限定的，在所述密封构件的与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部的所述壁表面对置的表面上形成有环形的凹陷部分，并且所述弹性构件的所述末端部分以轴向间隙面向所述凹陷部分以形成曲柄形第二迷宫式密封。这样可以防止经由所述侧唇的所述迷宫式密封进入的泥水等直接进入径向内侧唇。
另外优选地，如第七方面限定的，在所述车轮安装凸缘的所述内侧基部的所述壁表面上形成有轴向延伸的环形突出部，所述环形突出部被形成为使得所述环形突出部的末端具有竖直平坦表面并形成为具有尖顶状形状的横截面，并且所述环形突出部以轴向间隙与所述密封构件对置以形成迷宫式密封。这样可以防止经由所述侧唇的所述迷宫式密封进入的泥水等直接进入径向内侧唇，因此可以在不增加密封扭矩的情况下改进密封性能。
优选地，如第八方面限定的，所述第一侧唇的分叉的末端具有一对唇。这样可以进一步改进密封性能。
本发明的效果
根据本发明的轴承装置，因为该车轮轴承装置包括：外构件，所述外构件的外周上形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节上的车身安装凸缘并且在该外构件的内周上形成有双列外滚道表面；内构件，所述内构件包括毂轮和内圈或等速万向接头的外接头构件，所述毂轮的一端上形成有车轮安装凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面对置的一个内滚道表面，并且该毂轮具有从所述内滚道表面沿轴向延伸的筒状部，并且所述内圈或等速万向接头的外接头构件被压配合到所述毂轮上并且在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个外滚道表面对置的另一个内滚道表面；双列滚动元件，所述双列滚动元件能自由滚动地容纳在所述外构件的所述外滚道表面与所述内构件的所述内滚道表面之间；以及密封件，所述密封件安装在形成在所述外构件和所述内构件之间的环形空间的外侧开口内，其特征在于：所述密封件由包括芯金属和密封构件的整合式密封件形成，所述芯金属被配合到所述外构件的外侧端内周中，所述密封构件通过硫化粘合一体地附着到所述芯金属并且具有多个密封唇；所述芯金属由钢板冲压形成并且包括：筒形的配合部分，所述配合部分适于配合到所述外构件的所述外侧端内周中；径向内部分，所述径向内部分从所述配合部分弯折并且径向向内延伸；环形平坦部分，所述环形平坦部分从所述配合部分的外侧端径向向外延伸并且适于与所述外构件的外侧端面紧密接触；以及筒形的凸缘部分，所述凸缘部分形成在所述环形平坦部分的径向最外端上并且朝向内侧延伸；所述密封构件由合成橡胶形成并且经由所述配合部分和所述环形平坦部分在从所述径向内部分的径向最内端到所述凸缘部分的范围内附着到所述芯金属，所述密封构件包括：第一侧唇，所述第一侧唇形成为使得所述第一侧唇从所述芯金属的所述径向内部分径向向外倾斜并且适于以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧基部对置；第二侧唇，所述第二侧唇从所述第一侧唇径向向内形成并且适于以轴向过盈与所述基部滑动接触；径向唇，所述径向唇从所述第二侧唇的基部延伸并且从所述第二侧唇的基部朝向内侧径向向内倾斜；以及第三侧唇，所述第三侧唇附着到所述芯金属的所述凸缘部分，使得所述第三侧唇覆盖所述凸缘部分的整个表面并且从该第三侧唇的基部朝向所述车轮安装凸缘径向向外延伸；所述第三侧唇的末端形成为具有竖直平坦表面，所述竖直平坦表面以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧表面对置以形成第一迷宫式密封；并且第二迷宫式密封形成在所述第一迷宫式密封和所述第一侧唇之间的以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部对置的位置处，所以可以提供这样的车轮轴承装置，即所述车轮轴承装置能在不增加密封扭矩的情况下防止泥水等直接进入径向内侧唇并且能通过改进所述密封件的密封性能来延长轴承的寿命。
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截面图；
图2是示出图1的密封部分的局部放大图；
图3是示出图2的变型例的局部放大图；
图4是示出现有技术的车轮轴承装置的密封部分的局部放大图；以及
图5是示出现有技术的车轮轴承装置的另一密封部分的局部放大图。
具体实施方式
实施本发明的最佳模式是一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，所述外构件的外周上形成有待安装在车身上并且在该外构件的内周上形成有双列外滚道表面；内构件，所述内构件包括毂轮和内圈，所述毂轮的一端上形成有车轮安装凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面对置的一个内滚道表面，并且该毂轮具有从所述内滚道表面沿轴向延伸的筒状部，并且所述内圈被压配合到所述毂轮的筒状部上并且在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个外滚道表面对置的另一个内滚道表面；双列滚动元件，所述双列滚动元件能自由滚动地容纳在所述外构件的所述外滚道表面与所述内构件的所述内滚道表面之间；以及密封件，所述密封件安装在形成在所述外构件和所述内构件之间的环形空间的开口内，其特征在于：所述密封件由包括芯金属和密封构件的整合式密封件形成，所述芯金属被配合到所述外构件的外侧端内周中，所述密封构件通过硫化粘合一体地附着到所述芯金属并且具有多个密封唇；所述芯金属由钢板冲压形成并且包括：筒形的配合部分，所述配合部分适于配合到所述外构件的所述外侧端内周中；径向内部分，所述径向内部分从所述配合部分弯折并且径向向内延伸；环形平坦部分，所述环形平坦部分从所述配合部分的外侧端径向向外延伸并且适于与所述外构件的外侧端面紧密接触；以及筒形的凸缘部分，所述凸缘部分形成在所述环形平坦部分的径向最外端上并且朝向内侧延伸；所述密封构件由合成橡胶形成并且经由所述配合部分和所述环形平坦部分在从所述径向内部分的径向最内端到所述凸缘部分的范围内附着到所述芯金属，所述密封构件包括：第一侧唇，所述第一侧唇形成为使得所述第一侧唇从所述芯金属的所述径向内部分径向向外倾斜并且适于以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧基部对置；第二侧唇，所述第二侧唇从所述第一侧唇径向向内形成并且适于以轴向过盈与所述金属环滑动接触；径向唇，所述径向唇从所述第二侧唇的基部延伸并且从所述第二侧唇的基部朝向内侧径向向内倾斜；以及第三侧唇，所述第三侧唇附着到所述芯金属的所述凸缘部分，使得所述第三侧唇覆盖所述凸缘部分的整个表面并且从该第三侧唇的基部朝向所述车轮安装凸缘径向向外延伸；所述第三侧唇的末端形成为具有竖直平坦表面，所述竖直平坦表面以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧表面对置以形成第一迷宫式密封；并且所述金属环的外边缘以轴向间隙与所述密封构件对置从而形成第二迷宫式密封。
实施方式
将在下文中参考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截面图；图2是示出图1的密封部分的局部放大图；而图3是示出图2的变型例的局部放大图。在下面的描述中，当将车轮轴承装置安装在车辆上时定位在车身外侧的那一侧被称为“外侧”(图中左侧)，而定位在车身内侧的那一侧被称为“内侧”(图中右侧)。
图1中示出的车轮轴承装置是从动轮采用的第三代类型并且包括内构件1、外构件10以及能滚动地容纳在内构件1和外构件10之间的双列滚动元件(滚珠)7、7。内构件1包括毂轮2以及压配合到毂轮2上的内圈3。
毂轮2一体地形成有用于在其一端处安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘4、位于其外周上的一个(外侧)内滚道表面2a以及从内滚道表面2a沿轴向延伸的筒状部2b。毂螺栓4a沿着车轮安装凸缘4的外围等距地布置在车轮安装凸缘4上。
内圈3在其外周上形成有另一个(内侧)内滚道表面3a并以预定过盈压配合到毂轮2的筒状部2b上，并且通过使筒状部2b的端部径向向外塑性变形而形成的敛缝部5轴向地固定在毂轮2上。
毂轮2由含碳0.40-0.80重量％的中/高碳钢(诸如S53C)形成并且通过高频感应淬火而硬化，使得从车轮安装凸缘4的内侧基部18到筒状部2b的区域被硬化为具有58-64HRC的表面硬度。敛缝部5未被硬化并且在锻造之后保持为其表面硬度。另一方面，内圈3由高碳铬钢(诸如SUJ2)形成并且通过浸渍淬火而硬化至其芯部以具有58-64HRC的表面硬度。类似于内圈3，滚动元件7也由高碳铬钢(诸如SUJ2)形成并且通过浸渍淬火而硬化至其芯部以具有62-67HRC的表面硬度。
外构件10在其外周上一体地形成有待安装在形成悬架装置一部分的转向节(未示出)上的车身安装凸缘10b并且在其内周上形成有与内构件1的内滚道表面2a、3a相对的双列外滚道表面10a、10a。双列滚动元件7、7被容纳在这些外滚道表面和内滚道表面2a、3a和10a、10a之间并且由保持架6、6能滚动地保持。类似于毂轮2，外构件10由含碳0.40-0.80重量％的中/高碳钢形成(诸如S53C)，并且至少双列外滚道表面10a、10a被高频感应淬火硬化为具有58-64HRC的表面硬度。
密封件8、9安装在外构件10的两端上并且密封形成在外构件10和内构件1之间的环形开口。这些密封件8、9防止包含在轴承中的油脂泄漏并且防止雨水和灰尘进入轴承的内侧。
密封件8、9的内侧密封件9形成所谓的“封装式密封件”，其包括朝向彼此相对布置的抛油环11和环形密封板12。抛油环11由奥氏体不锈钢板(JIS SUS 304等)或防腐冷轧钢板(JIS SPCC等)形成并且冲压形成为具有大致L形横截面，该大致L形横截面包括待压配合到内圈3上的筒状部11a以及从筒状部11a径向向外延伸的直立部分11b。
另一方面，密封板12具有大致L形横截面并且安装在外构件10上与抛油环11对置。密封板12包括配合到外构件10的端部中的芯金属13以及通过硫化粘合附着到芯金属13的密封构件14。芯金属13由奥氏体不锈钢板或防腐冷轧钢板冲压形成。
密封构件14由通过硫化粘合一体地附着到芯金属13的诸如NBR(丙烯腈-丁二烯橡胶)之类的合成橡胶形成并且包括与抛油环11滑动接触的侧唇和径向唇。
存在除了NBR之外的密封构件14的材料的实例，例如耐热性优异的HNBR(氢化丙烯腈-丁二烯橡胶)和EPDM(聚丙烯酸酯橡胶)等以及耐热性和耐化学性优异的ACM(聚丙烯酸酯橡胶)、FKM(氟橡胶)或硅橡胶。
尽管这里示出了使用滚珠作为滚动元件7的双列角接触滚珠轴承的车轮轴承装置，但是本发明并不限于这样的轴承并且可以是使用圆锥滚子作为滚动元件的双列圆锥滚子轴承。另外，尽管这里示出了第三代类型，但是本发明可应用于其中一对内圈被压配合到毂轮的筒状部上的所谓的第二代类型，或其中内滚道表面分别直接形成在毂轮的外周和等速万向接头的外接头构件(如果是内圈旋转类型的话)上的第四代类型。
如图2的放大图所示，外侧密封件8由包括芯金属15和密封构件16的整合式密封件形成，芯金属15被配合到外构件10的外侧端内周中，密封构件16通过硫化粘合一体地结合到芯金属15并且具有多个密封唇。在该实施方式中，金属环17被配合到车轮安装凸缘4的内侧基部18上，并且密封件8被布置成使得密封件8与金属环17对置。
芯金属15由诸如奥氏体不锈钢板或防腐冷轧钢板之类的钢板冲压形成并且包括：筒形配合部分15a，其具有双重弯折形状并且适于配合到外构件10的外侧端内周中；径向内部分15b，其从配合部15a弯折并且径向向内延伸；以及环形平坦部分15c，其从配合部分15a的外侧端径向向外延伸并且适于与外构件10的外侧端面10c紧密接触。另外，筒形凸缘部分15d形成在环形平坦部分15c的径向最外端上并且朝向内侧延伸。
另一方面，密封构件16由诸如NBR之类的合成橡胶形成并且经由配合部分15a和环形平坦部分15c在从径向内部分15b的径向最内端到凸缘部分15d的范围内附着到芯金属15。密封构件16包括：第一侧唇16a，其从芯金属15的径向内部分15b径向向外倾斜并且以轴向间隙与金属环17的环形平坦部分17c对置；第二侧唇16b，其适于经由预定轴向过盈与金属环17的弯曲部分17b滑动接触；以及径向唇16c，其从第二侧唇16b的基部延伸并且从其朝向内侧径向向内倾斜。该径向唇16c以预定径向过盈与金属环17的配合部分17a的外周滑动接触，以防止密封在轴承中的油脂泄漏至外侧。
另外，密封构件16包括第三侧唇19a，第三侧唇19a附着到芯金属15的凸缘部分15d，使得第三侧唇19a覆盖凸缘部分15d的整个表面并且从其基部19朝向车轮安装凸缘4径向向外延伸。第三侧唇19a的末端形成为具有以预定轴向间隙(第一迷宫式间隙)S1与车轮安装凸缘4的内侧表面4b对置的竖直平坦表面，以形成第一迷宫式密封20。这样可以防止泥水等直接进入第一侧唇16a，因此可以在不增加密封扭矩的情况下改进密封性能。
第一迷宫式密封20的轴向间隙(即第一迷宫式间隙S1)被设定在0.2-1.0mm的范围内。这使得至少第一迷宫式间隙S1可以保持原样，或者如果密封件8的定位精度被设定在±0.1内并且考虑到密封构件16的厚度制造变化以及外构件10和车轮安装凸缘4的尺寸变化，则第三侧唇19a将与车轮安装凸缘4的侧表面4b稍微滑动接触。相反，如果第一迷宫式间隙S1超过1.0mm，则迷宫效应将恶化。
直径小于外构件10的外侧外周10d的小直径部分23被形成为经由锥形部分23a与外侧外周10d相邻。另一方面，径向向内突出的环形突出部19b形成在密封构件16的基部19上，使得径向向内突出的环形突出部19b能够与小直径部分23弹性地紧密接触。这样可以改进密封件8的密封性能，以及可以防止在芯金属15和外构件10之间的接触区域中生锈。
另外，因为密封构件16的基部19起堰部的作用并且槽状环形空间由基部19、外构件10的小直径部分23和锥形部分23a形成，所以流过外构件10的外周10d的泥水等沿着槽状环形空间向下流动并被排出，并且可以防止泥水等在车轮安装凸缘4和外构件10之间流动。因此，能获得高密封性能。
金属环17由诸如奥氏体不锈钢板、铁素体不锈钢板(例如JIS SUS 430)或防腐冷轧钢板之类的耐腐蚀钢板冲压形成并且包括：筒形配合部分17a，其待配合到毂轮2的肩部2c上；弯曲部分17b，其圆弧形横截面对应于具有圆弧形横截面的基部18；环形平坦部分17c，其从弯曲部分17b径向向外延伸并且适于经由弹性构件21与内侧表面4b紧密接触；弯折部分17d，其从环形平坦部分17c的径向最外部分径向向外延伸并且与车轮安装凸缘4轴向分开。
金属环17的钢板具有0.2-0.6范围内的表面粗糙度Ra。表面粗糙度“Ra”是JIS(JISB0601-1994)表面粗糙度参数之一并且由算术平均粗糙度(是与平均线的绝对值偏差的平均值)定义。这样可以具有优异的密封滑动表面并抑制唇磨损，相应地即使在苛刻的条件下使用也可以维持密封件8的密封性能。另外，能进一步抑制唇磨损并且能通过在金属环17的表面上施加摩擦系数降低处理(诸如钼涂覆等)减小密封扭矩。
内侧基部18的位于肩部2c和车轮安装凸缘4之间的角部包括具有预定曲率半径“r”的圆弧形横截面，并且金属环17的弯曲部分17b包括具有预定曲率半径“R”的圆弧形横截面，其中相应曲率半径R、r被设定为R≧r。这样可以防止在金属环17被配合到基部18上时金属环17的弯曲部分17b被车轮安装凸缘4的基部18的圆弧部分干涉并且从其上升。
弹性构件21一体地附着到金属环17的环形平坦部分17c和弯折部分17d的区域并且与车轮安装凸缘4的基部18的壁表面18a弹性地接触，并且径向向外倾斜的弹性唇21b与弹性构件21一体地形成并从弹性构件21的末端部分21a延伸至基部18的壁表面18a，该末端部分绕金属环17的弯折部分17d的末端覆盖而附着至该末端。弹性构件21由合成橡胶(诸如NBR)形成并且可以防止异物进入车轮安装凸缘4的基部18和金属环17的环形平坦部分17c之间的空间并因此在配合有金属环17的车轮安装凸缘4的基部18上生锈。
另外根据本实施方式，弹性构件21的附着到金属环17的末端21a以预定轴向间隙与附着到芯金属15的环形平坦部分15c的外表面的密封构件16对置，以形成第二迷宫式密封25。更具体地，环形凹陷部分24形成在密封构件16的表面上，并且弹性构件21的末端部分21a与凹陷部分24对置以形成曲柄形轴向间隙。该第二迷宫式密封25可以防止穿过第三侧唇19a的第一迷宫式密封20进入的泥水等直接进入第一侧唇16a。
根据该实施方式，除由金属环17和不与金属环17接触的第一侧唇16a形成的迷宫式密封之外，因为进一步形成有双重迷宫式密封20、25，其包括形成在第三侧唇19a的末端和车轮安装凸缘4的内侧表面4b之间的第一迷宫式密封20以及形成在弹性构件21的附着到金属环17的末端和与芯金属15的环形平坦部分15c的外表面附着的密封构件16之间的第二迷宫式密封25，所以可以提供这样的车轮轴承装置，即能在不增加密封扭矩的情况下防止泥水等直接进入第一侧唇16a并且能通过改进密封件8的密封性能来延长轴承的寿命。
图3示出了图2的密封件8的变型。本文中使用相同的附图标记指示与前一实施方式相同的结构元件，并且将省略其详细描述。
该密封件26是整合式密封件，其包括压配合到外构件10的外侧端圆周中的芯金属15以及具有多个唇并且通过硫化粘合一体地结合到芯金属15的密封构件27。
密封构件27由合成橡胶(诸如NBR)形成并且经由配合部分15a和环形平坦部分15c在从芯金属15的径向内部分15b的径向最内端到凸缘部分15d的范围内附着到芯金属15。密封构件27包括：分叉的第一侧唇29，其具有一对唇29a、29b并且从芯金属15的径向内部分15b径向向外倾斜且以轴向间隙与车轮安装凸缘28的圆弧形基部18的壁表面18a对置；第二侧唇16b，其适于以预定轴向过盈与基部18滑动接触；以及径向唇16c，其从第二侧唇16b的基部径向向内倾斜。该径向唇16c以预定径向过盈与毂轮30的肩部2c的外周滑动接触，以防止密封在轴承中的油脂泄漏至外侧。
轴向延伸的环形突出部31形成在车轮安装凸缘28的基部18的壁表面18a上。突出部31被形成为使得其末端具有竖直平坦表面并形成为具有尖顶状形状的横截面，并且环形突出部31以预定轴向间隙S2与附着到环形平坦部分15c的外侧表面的密封构件27对置，以形成第二迷宫式密封32。这样可以在不增加密封扭矩的情况下防止经由第三侧唇19a的第一迷宫式密封20进入的泥水等直接进入第一侧唇29，因此可以通过分叉的第一侧唇29来改进密封性能以及迷宫效应。
第二迷宫式密封32的轴向间隙S2略大于第一迷宫式间隙S1并且设定在0.5-1.5mm的范围内。这使得在密封件26的定位精度设定在±0.1内的情况下，并且考虑到密封构件27的厚度的制造变化以及外构件10和突出部31的尺寸变化，至少第二迷宫式间隙S2可以在突出部31和密封构件27之间保持原样。相反，如果第二迷宫式间隙S2超过1.5mm，则迷宫效应将变差。
已经参考优选实施方式描述了本发明。显然，本领域普通技术人员在阅读并理解前面的详细描述后将想到变型和改变。本发明旨在被解释为包括所有这样的改变和变型，只要它们落入所附权利要求书或其等同物的范围内即可。
工业实用性
本发明的车轮轴承装置能应用于内圈旋转类型的第二代至第四代车轮轴承装置中的任一者。
附图标记说明
1 内构件
2、30 毂轮
2a、3a 内滚道表面
2b 筒状部
3 内圈
4、28 车轮安装凸缘
4a 毂螺栓
4b 车轮安装凸缘的内侧表面
5 敛缝部
6 保持架
7 滚动元件
8、26 外侧密封件
9 内侧密封件
10 外构件
10a 外滚道表面
10b 车身安装凸缘
10c 外构件的外侧端面
10d 外构件的外周
11 抛油环
11a 筒状部
11b 直立部分
12 密封板
13、15 芯金属
14、16、27 密封构件
15a、17a 配合部分
15b 径向内部分
15c、17c 环形平坦部分
16a、29 第一侧唇
16b 第二侧唇
16c 径向唇
17 金属环
17b 弯曲部分
17d 弯折部分
18 车轮安装凸缘的内侧基部
18a 基部的壁表面
19 密封构件的基部
19a 第三侧唇
20、25、32 迷宫式密封
21 弹性构件
21a 弹性构件的末端部分
21b 弹性唇
23 外构件的外侧端的外周(小直径部分)
23a 锥形部分
24 凹陷部分
29a、29b 唇
31 突出部
50 第一密封件
51 第二密封件
52、58、65 芯金属
52a 配合部分
52b 内部分
53、59、66 密封构件
53a、59a、66a、66b 侧唇
53b 防尘唇
53c、66c 径向唇
54、62 外构件
54c 外构件的端面
55、63 车轮安装凸缘
56 车轮安装凸缘的基部
56a 基部的壁表面
56b 车轮安装凸缘的倾斜部分
57 外构件的外周
57a 锥形部分
58a 筒状部
58b 直立部分
58c 凸缘部分
59b 堰部
60 迷宫式密封
61 密封件
63a 车轮安装凸缘的侧表面
64 毂轮
67 外唇
67a 突出部分
67b 倾斜部分
67c 直立部分
L1 侧唇的偏离距离
L2 侧唇的长度
L3 堰部的高度
S1、S2 迷宫式间隙
T1 侧唇的厚度
α 堰部的角度

Claims (8)

1.一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：
外构件，所述外构件的外周上形成有待安装在形成悬架装置的一部分的转向节上的车身安装凸缘并且在该外构件的内周上形成有双列外滚道表面；
内构件，所述内构件包括毂轮和内圈或等速万向接头的外接头构件，所述毂轮的一端上形成有车轮安装凸缘，在该毂轮的外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面对置的一个内滚道表面，并且该毂轮具有从所述内滚道表面沿轴向延伸的筒状部，并且所述内圈或等速万向接头的外接头构件被压配合到所述毂轮上并且在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个外滚道表面对置的另一个内滚道表面；
双列滚动元件，所述双列滚动元件能自由滚动地容纳在所述外构件的所述外滚道表面与所述内构件的所述内滚道表面之间；以及
密封件，所述密封件安装在形成在所述外构件和所述内构件之间的环形空间的外侧开口内，其特征在于：
所述密封件由包括芯金属和密封构件的整合式密封件形成，所述芯金属被配合到所述外构件的外侧端内周中，所述密封构件通过硫化粘合一体地附着到所述芯金属并且具有多个密封唇；
所述芯金属由钢板冲压形成并且包括：筒形的配合部分，所述配合部分适于配合到所述外构件的所述外侧端内周中；径向内部分，所述径向内部分从所述配合部分弯折并且径向向内延伸；环形平坦部分，所述环形平坦部分从所述配合部分的外侧端径向向外延伸并且适于与所述外构件的外侧端面紧密接触；以及筒形的凸缘部分，所述凸缘部分形成在所述环形平坦部分的径向最外端上并且朝向内侧延伸；
所述密封构件由合成橡胶形成并且经由所述配合部分和所述环形平坦部分在从所述径向内部分的径向最内端到所述凸缘部分的范围内附着到所述芯金属，所述密封构件包括：第一侧唇，所述第一侧唇形成为使得所述第一侧唇从所述芯金属的所述径向内部分径向向外倾斜并且适于以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧基部对置；第二侧唇，所述第二侧唇从所述第一侧唇径向向内形成并且适于以轴向过盈与所述基部滑动接触；径向唇，所述径向唇从所述第二侧唇的基部延伸并且从所述第二侧唇的基部朝向内侧径向向内倾斜；以及第三侧唇，所述第三侧唇附着到所述芯金属的所述凸缘部分，使得所述第三侧唇覆盖所述凸缘部分的整个表面并且从该第三侧唇的基部朝向所述车轮安装凸缘径向向外延伸；
所述第三侧唇的末端形成为具有竖直平坦表面，所述竖直平坦表面以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的内侧表面对置以形成第一迷宫式密封；并且
第二迷宫式密封形成在所述第一迷宫式密封和所述第一侧唇之间的以轴向间隙与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部对置的位置处，该第二迷宫式密封竖直平坦地形成。
2.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，直径比所述外构件的外侧外周小的小直径部分形成为经由锥形部分与所述外侧外周相邻，并且径向向内突出的环形突出部形成在所述密封构件的所述基部上，使得所述突出部与所述小直径部分弹性地紧密接触。
3.根据权利要求1或2所述的车轮轴承装置，其中，金属环被配合在所述车轮安装凸缘的所述内侧基部上，并且所述密封件适于布置成使得所述密封件与所述金属环对置，所述金属环由钢板冲压形成并且包括：待配合到所述毂轮的肩部上的筒形的配合部分；弯曲部分，所述弯曲部分的圆弧形横截面对应于具有圆弧形横截面的所述内侧基部；环形平坦部分，所述环形平坦部分从所述弯曲部分径向向外延伸并且适于经由弹性构件与所述车轮安装凸缘的所述内侧表面紧密接触；弯折部分，所述弯折部分从所述环形平坦部分的径向最外部分径向向外延伸并且与所述车轮安装凸缘轴向地分开，并且所述车轮安装凸缘的所述内侧基部包括具有曲率半径r的圆弧形横截面并且所述金属环的所述弯曲部分包括具有曲率半径R的圆弧形横截面，其中相应的曲率半径R，r被设定为R≥ r。
4.根据权利要求3所述的车轮轴承装置，其中，在所述金属环的表面上执行摩擦系数减小处理。
5.根据权利要求3所述的车轮轴承装置，其中，由合成橡胶构成的所述弹性构件一体地附着到所述金属环的所述环形平坦部分和弯折部分的区域并与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部的壁表面弹性地接触，并且径向向外倾斜的弹性唇一体地形成在所述弹性构件上并从所述弹性构件的末端部分延伸至所述内侧基部的所述壁表面，所述末端部分绕所述金属环的所述弯折部分的末端覆盖而附着至所述末端。
6.根据权利要求5所述的车轮轴承装置，其中，在所述密封构件的与所述车轮安装凸缘的所述内侧基部的所述壁表面对置的表面上形成有环形的凹陷部分，并且所述弹性构件的所述末端部分以轴向间隙面向所述凹陷部分以形成曲柄形第二迷宫式密封。
7.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，在所述车轮安装凸缘的所述内侧基部的壁表面上形成有轴向延伸的环形突出部，所述环形突出部被形成为使得所述环形突出部的末端具有竖直平坦表面并形成为具有尖顶状形状的横截面，并且所述环形突出部以轴向间隙与所述密封构件对置以形成迷宫式密封。
8.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，所述第一侧唇的分叉的末端具有一对唇。
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