CN1315663C - 驱动车轮用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种驱动车轮用轴承装置，通过塑性结合实现装置的轻量、紧凑化并提高耐久性。将轮毂(1)，万向等速联轴节(3)和多列的滚动轴承(2)组件化，多列的滚动轴承(2)的内侧滚动面中的一方(1a)形成在轮毂(1)的外周面上，另一方(14a)形成在外侧联轴节构件(14)的外周面上，使轮毂(1)的端面(19)与外侧联轴节构件(14)的肩部(16)对接而嵌合，在嵌合部处，轮毂(1)的内周面上形成硬化的凹凸部(5)，使外侧联轴节构件(14)的嵌合部(17b)扩径而咬入该凹凸部(5)中，从而将两者一体地塑性结合在一起，其中，除了外侧联轴节构件(14)的嵌合部(17b)，至少在至内侧滚动面(14a)和轴部(17)的表面上形成硬化层。

Description

驱动车轮用轴承装置
技术领域
本发明涉及一种支承汽车等的驱动车轮的驱动车轮用轴承装置，特别是涉及将轮毂、万向等速联轴节和多列的滚动轴承组件化的驱动车轮用轴承装置。
背景技术
后轮驱动车的后轮、前轮驱动车的前轮，或者四轮驱动车的所有车轮的汽车的驱动轮通过悬架装置支承在驱动车轮用轴承装置上。近年来，存在着致力于驱动车轮用轴承装置的轻量、紧凑化，将轮毂、万向等速联轴节和轴承部组件化的倾向。
图12为表示现有的驱动车轮用轴承装置的纵向剖视图，是将轮毂50、多列的滚动轴承60、以及万向等速联轴节70组件化而构成的。轮毂50一体地具有用于安装车轮(未图示)的车轮安装法兰盘51，在该车轮安装法兰盘51的圆周方向等分位置上竖立设置有用于固定车轮的轮毂螺栓52。
多列的滚动轴承60由外部构件61和内部构件62以及多列的转动体63、63构成，外部构件61在外周上一体地具有用于安装在车体(未图示)上的车体安装法兰盘64，在内周上形成有多列的外侧滚动面61a、61a。另一方面，内部构件62形成有与上述的外部构件61的外侧滚动面31a、61a相对向的多列的内侧滚动面50a、71a。一方的内侧滚动面50a一体地形成在轮毂50的外周上，另一方的内侧滚动面71a一体地形成在万向等速联轴节70的外侧联轴节构件71的外周上。多列的转动体63、63分别收放在这些滚动面61a、50a、和61a、71a之间，由保持器65、65保持成能够自由转动。在这种情况下，内部构件62指的是轮毂50和外侧联轴节构件71。在多列的滚动轴承60的端部上安装密封件66、67，防止封入轴承内部的润滑油脂泄漏以及雨水或尘埃等从外部侵入。
万向等速联轴节70由外侧联轴节构件71和未图示的联轴节内轮、外壳、以及扭矩传递盘构成。外侧联轴节构件71具有杯状的开口部72，构成该开口部72的底部的肩部74，以及从该肩部74轴向延伸的轴部73，在开口部72的内周上形成有轴向延伸的曲线状的滑槽72a。
形成中空的外侧联轴节构件71的轴部73内嵌在轮毂50上，同时在轮毂50的内周面上形成硬化的凹凸部53，在端部上形成圆筒状的套筒部50b，使轴部73扩径咬入该凹凸部53中，紧固其嵌合部使轮毂50和外侧联轴节构件71塑性结合在一起(参照特开平2001-18605号公报)。
在这种现有的驱动车轮用轴承装置中，由于与花键等扭矩传递机构相比能够防止嵌合部松缓，并且抑制嵌合部的磨损，所以能够提高装置的耐久性和操作稳定性。而且，由于该结合部同时具有扭矩传递机构和外侧联轴节构件与轮毂的结合机构，所以不需要紧固螺母等固定机构，能够实现装置的进一步轻量、紧凑化。
但是，在这种驱动车轮用轴承装置中，在车轮旋转时产生过大的弯曲力矩负荷时，轮毂和外侧联轴节构件的对接部成为连接节，将承受反复的弯曲负荷。此时，轮毂的套筒部和外侧联轴节构件的轴部、特别是轴部的角部上将产生过大的应力，有可能降低耐久性。而且，由于反复的弯曲负荷，套筒部或轴部有可能变形，在对接部上产生异常磨损。还有可能因这种磨损而产生的磨损粉混入轴承内部，从而导致寿命降低。
而且，在这种现有的驱动车轮用轴承装置中，由于能够通过缩短塑性结合部的长度来降低凹凸部的加工成本，从而缩短扩径工序的循环时间，所以能够实现装置的低成本化。但是，在本申请人实施的承受弯曲力矩的耐久试验中，判断出仅通过将塑性结合部的长度缩短到满足容许传递扭矩的长度的制品并不能到达所希望的寿命。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种驱动车轮用轴承装置，通过塑性结合实现装置的轻量、紧凑化，同时抑制过大应力或磨损的发生，提高耐久性。
而且，本发明的其他目的在于提供一种驱动车轮用轴承装置，满足所希望的寿命，找出塑性结合部的最佳结构，实现尽可能的轻量、紧凑化并且降低成本。
为了到达上述目的，本发明的第1技术方案为一种驱动车轮用轴承装置，将一端具有车轮安装法兰盘的轮毂，万向等速联轴节，以及相对车体自由转动地支承车轮的多列的滚动轴承组件化，万向等速联轴节具备分别一体地具有杯状的开口部、构成该开口部的底部的肩部、和从该肩部轴向延伸的轴部的外侧联轴节构件，该多列的滚动轴承的内侧滚动面中的一方形成在上述轮毂的外周面上，另一方形成在上述外侧联轴节构件的外周面上，使上述轮毂的端面与上述外侧联轴节构件的肩部对接，嵌合轮毂与万向外侧联轴节构件，在该嵌合部处，在上述轮毂的内周面上形成硬化的凹凸部，使上述外侧联轴节构件的嵌合部扩径而咬入该凹凸部中，从而将上述轮毂和外侧联轴节构件一体地塑性结合在一起，其中，采用了除了上述外侧联轴节构件的嵌合部，至少在上述内侧滚动面和轴部的表面上形成硬化层的结构。
通过这样的塑性结合实现了装置的轻量、紧凑化，同时即使是在车辆旋转时产生过大的弯曲力矩负荷，也可以抑制在外侧联轴节构件的轴部、或者轴部的肩部上产生过大的应力，可提供具有充分耐久性的驱动车轮用轴承装置。
本发明的技术方案2为，形成从上述轮毂的内侧滚动面轴向延伸的圆筒状的套筒部，包括该套筒部，在从上述内侧滚动面至上述端面的表面上形成硬化层，这样，即使是在过大的弯曲力矩负荷的情况下也具有充分的耐久性，同时不会因反复的弯曲负荷而使端面磨损，也不会因其磨损粉侵入轴承内部而导致轴承寿命降低。
本发明的技术方案3为，在从上述轮毂的端面至套筒部的端部内径的表面上形成硬化层，这样，抑制了该套筒部和由圆筒面嵌合的外侧联轴节构件的轴部的磨损。
本发明的技术方案4为，在上述轮毂的端面和上述外侧联轴节构件的肩部的对接面上具有润滑剂。这样，抑制了对接部的磨损，同时在经由外侧联轴节构件传递扭矩时，能够抑制外侧联轴节构件的轴部扭曲，并抑制轮毂和端面之间相对滑动的声音、即所谓粘附滑动声音的产生。
本发明的技术方案5为，通过在上述轮毂的端面上设置有润滑剂滞留部，可进一步抑制磨损和粘附滑动声音的产生。
本发明的技术方案6为，将上述轮毂的套筒部和上述外侧联轴节构件的轴部的径向间隙设定在0.5mm以下。这样，可相对于反复的弯曲负荷，抑制套筒部的变形，由圆筒面可靠地承受其负荷，所以可进一步提高装置的耐久性。
本发明的技术方案7为一种驱动车轮用轴承装置，将一端部上一体地具有车轮安装法兰盘的轮毂，万向等速联轴节，以及多列的滚动轴承组件化，使上述轮毂和上述万向等速联轴节的外侧联轴节构件嵌合，在该嵌合部处，在上述轮毂的内周面上形成硬化的凹凸部，使上述外侧联轴节构件的嵌合部扩径而咬入该凹凸部中，从而将上述轮毂和上述外侧联轴节构件一体地塑性结合在一起，其中，采用了将上述塑性结合部配置在上述多列的滚动轴承的作用线的轴向外方的结构。
这样，若将塑性结合部配置在多列的滚动轴承的作用线的轴向外方，可抑制弯曲力矩负荷作用在该塑性结合部上，因此，该塑性结合部可作为同时具有扭矩传递机构以及轮毂和外侧联轴节构件的结合机构的机构充分发挥其作用，可到达所希望的寿命。
本发明的技术方案8为，套筒嵌合上述轮毂和外侧联轴节构件，同时将该套筒嵌合部配置在上述多列的滚动轴承的作用线上。因此，可由套筒嵌合部、即具有充分刚性的圆筒面承受弯曲力矩负荷，提高耐久性。
本发明的技术方案9为，在上述车轮安装法兰盘的外部一侧上延伸设置车轮引导部，将上述塑性结合部配置在从该车轮引导部的端面到上述车轮安装法兰盘的部分上，这样，不会损害紧凑化即可抑制弯曲力矩负荷作用在该塑性结合部上。
本发明的技术方案10为，上述多列的滚动轴承的内侧滚动面中的一方形成在上述轮毂的外周面上，另一方形成在上述外侧联轴节构件的外周面上，这样，通过制成所谓的第4代结构，可实现装置进一步的轻量、紧凑化。
本发明的技术方案11为，通过制成在上述轮毂上形成小直径台阶部，将分体的内轮嵌合在该小直径台阶部上，上述多列的滚动轴承的内侧滚动面中的一方形成在上述轮毂的外周面上，另一方形成在上述内轮的外周面上所谓第3代结构，不仅轴承部的内部间隙的管理容易，还可以实现组装件化带来的标准化，达到低成本化。
本发明的技术方案12为一种驱动车轮用轴承装置，将在一端部上一体地具有车轮安装法兰盘的轮毂，万向等速联轴节，以及多列的滚动轴承组件化，该多列的滚动轴承的内侧滚动面中的一方形成在上述轮毂的外周面上，另一方形成在嵌合在上述轮毂上的分体的内轮上，在该内轮和上述轮毂中径向外方的构件的外端部内周面上形成硬化的凹凸部，使另一方的构件的嵌合部扩径而咬入该凹凸部上，从而将上述轮毂和内轮一体地塑性结合在一起，同时将上述万向等速联轴节的外侧联轴节构件可传递扭矩地内嵌在上述轮毂和内轮上径向内方的构件上，并且是可拆装地结合在一起，其中，采用了在上述轮毂或内轮，以及上述外侧联轴节构件上设置套筒嵌合部，同时将上述塑性结合部配置在上述多列的滚动轴承的作用线的轴向外方的结构。
这样，具有作为第3代结构的自保持方式，即将轴承部组装件化而可管理、维持内部间隙，同时向车辆上的组装操作简单的特征，而且可抑制弯曲力矩负荷作用在塑性结合部上，提高耐久性。
本发明的技术方案13为，将上述套筒嵌合部配置在上述多列的滚动轴承的作用线上，这样，可由套筒嵌合部、即具有充分刚性的圆筒面承受弯曲力矩负荷，提高耐久性。
本发明的技术方案14为一种驱动车轮用轴承装置，将轮毂，万向等速联轴节，以及多列的滚动轴承组件化，在上述轮毂上形成该多列的滚动轴承的内侧滚动面中一方的内侧滚动面和从该内侧滚动面轴向延伸的圆筒状的小直径台阶部，使该轮毂和上述万向等速联轴节的外侧联轴节构件嵌合，在该嵌合部处，在上述轮毂的内周面上形成硬化的凹凸部，使上述外侧联轴节构件的嵌合部扩径而咬入该凹凸部中，从而将上述轮毂和上述外侧联轴节构件一体地塑性结合在一起，其中，采用了由相互平行的多列交叉的槽形成上述凹凸部，至少该槽的一方是通过拉刀加工形成的，并且该槽的直径小于上述小直径台阶部的内径的结构。
这样，由于交叉的槽中由拉刀加工形成的槽的槽径小于轮毂的小直径台阶部的内径，所以能够可靠地防止在拉刀的齿通过该小直径台阶部的内径时产生的擦伤，不必担心最弱部分的轮毂的小直径台阶部的强度、耐久性降低。
本发明的技术方案15为，由独立的环状槽和与该环状槽相垂直的轴向槽形成上述凹凸部，这样，可通过该平行的多列轴向槽有效地将扭矩从外侧联轴节构件传递到轮毂上，而且，可通过平行的多列环状槽无旷动地在轴向上固定两构件。
本发明的技术方案16为，可由螺旋状槽和与该螺旋状槽相交叉的轴向槽形成上述凹凸部。采用螺旋状槽，具有与上述环状槽相同的功能，可通过车削等容易地形成。
本发明的技术方案17为，可由倾斜的第一螺旋状槽和与该第一螺旋状槽轴对称的第二螺旋状槽形成上述凹凸部。采用这样倾斜的螺旋状槽，由于既可以通过车削等形成一方、通过螺旋拉刀加工形成另一方，也可以通过螺旋拉刀加工将双方制成斜纹滚花状，所以适用于批量生产。
本发明的技术方案18为，通过采用上述多列的滚动轴承的内侧滚动面中一方形成在上述轮毂上，另一方形成在上述外侧联轴节构件上的所谓第4代结构，可将轴承部和轮毂的嵌合等的嵌合部或构件数量降低到最少，嵌合部的中心线不重合度等累计加在轮毂的车轮安装法兰盘上，可抑制对法兰盘侧面的端面摆动产生恶劣影响，实现装置的进一步轻量、紧凑化，并且可提高耐久性和操作稳定性。
本发明的技术方案19为，从上述内侧滚动面到小直径台阶部的端面以及端面内径的表面上形成硬化层，这样，抑制了该小直径台阶部和由圆筒面嵌合的外侧联轴节构件的轴部的磨损。
本发明的技术方案20为，将上述轮毂的小直径台阶部和上述外侧联轴节构件的轴部的径向间隙设定在0.5mm以下。虽然该套筒嵌合部的径向间隙越小越有利于抑制轮毂的变形，但考虑到在此处嵌合的容易性，以设定成0.50～-0.10mm为好，设定成0.35～-0.05mm则更好。这样，相对于反复的弯曲负荷，抑制了小直径台阶部的变形，能够可靠地由圆筒面承受该负荷，所以进一步提高装置的耐久性。
如上所述，本发明的驱动车轮用轴承装置除了外侧联轴节构件的嵌合部之外，至少在至内侧滚动面和轴部的表面上形成硬化层，所以能够实现塑性结合的装置的轻量、紧凑化，同时，即使在车辆旋转时产生过大的弯曲力矩负荷，也可以抑制在外侧联轴节构件的轴部、或者轴部的角部上产生过大的应力，可发挥充分的耐久性。另外，形成从轮毂的内侧滚动面轴向延伸的套筒部，包括该套筒部，在从上述内侧滚动面至端面的表面上形成硬化层，则即使承受过大的反复弯曲力矩负荷，套筒部也具有充分的耐久性，同时抑制端面等的磨损，磨损粉不会侵入轴承内部而导致轴承寿命降低。
而且，本发明的驱动车轮用轴承装置为一种将轮毂，多列的滚动轴承和万向等速联轴节组件化的驱动车轮用轴承装置，其中，由于塑性结合轮毂和万向等速联轴节的外侧联轴节构件或者内轮，并将该塑性结合部配置在多列的滚动轴承的作用线的轴向外方，所以可抑制弯曲力矩负荷作用在该塑性结合部上。因此，该塑性结合部具有充分的耐久性，满足所希望的寿命，同时，可找出塑性结合部的最佳结构，实现尽可能的轻量、紧凑化，并且提供一种低成本的驱动车轮用轴承装置。
而且，本发明的驱动车轮用轴承装置为一种驱动车轮用轴承装置，将在一端部上一体地具有车轮安装法兰盘的轮毂，万向等速联轴节，以及多列的滚动轴承组件化，该多列的滚动轴承的内侧滚动面中的一方形成在上述轮毂的外周面上，另一方形成在嵌合在上述轮毂上的分体的内轮上，在该轮毂和上述轮毂中径向外方的构件的外端部内周面上形成硬化的凹凸部，使另一方的构件的嵌合部扩径而咬入该凹凸部中，从而将上述轮毂和上述内轮一体地塑性结合在一起，同时将上述万向等速联轴节的外侧联轴节构件可传递扭矩地内嵌在上述轮毂和内轮上径向内方的构件上，并且是可拆装地结合在一起，其中，在上述轮毂或上述内轮，以及上述外侧联轴节构件上设置套筒嵌合部，同时将上述塑性结合部配置在上述多列的滚动轴承的作用线的轴向外方，这样，具有作为第3代结构的自保持方式，即将轴承部组装件化而可管理、维持内部间隙，同时向车辆上的组装操作简单的特征，而且可抑制弯曲力矩负荷作用在塑性结合部上，提高耐久性。
另外，本发明的驱动车轮用轴承装置为一种将轮毂，多列的滚动轴承和万向等速联轴节组件化的驱动车轮用轴承装置，其中，形成在轮毂内周面上的凹凸部由相互平行的多列交叉的槽构成，同时至少该槽的一方是由拉刀加工形成的，并且其槽径小于小直径台阶部的内径，所以能够可靠地防止在拉刀的齿通过该小直径台阶部的内径时产生的擦伤，不必担心作为最弱部分的轮毂的小直径台阶部的强度、耐久性降低。
附图说明
图1为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第1实施方式的纵向剖视图。
图2(a)为表示本发明的轮毂的凹凸部形状的纵向剖视图，示出以相互倾斜的螺旋槽构成的斜纹滚花形状。
图2(b)示出同上的以轴向槽和独立的环状槽的交叉槽构成的斜纹滚花的形状。
图3(a)为本发明的驱动车轮用轴承装置的轮毂的纵向剖视图。
图3(b)为图3(a)的主要部分放大剖视图。
图4(a)为表示本发明的驱动车轮用轴承装置的塑性结合方法的说明图。
图4(b)为图4(a)的主要部分放大剖视图。
图5为本发明的驱动车轮用轴承装置的外侧联轴节构件的纵向剖视图。
图6(a)为表示现有的驱动车轮用轴承装置上承受弯曲力矩负荷时产生的应力的说明图。
图6(b)为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第2实施方式中承受弯曲力矩负荷时产生的应力的说明图。
图7为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第3实施方式的纵向剖视图。
图8为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第4实施方式的纵向剖视图。
图9为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第5实施方式的纵向剖视图。
图10(a)～(c)为表示图9中所示的实施方式的制造方法的说明图。
图11(a)为表示本发明的轮毂中凹凸部形状的其他实施方式的纵向剖视图。
图11(b)为表示同上的轴向槽的主要部分侧视图。
图12为表示现有的驱动车轮用轴承装置的纵向剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式加以详细说明。图1为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第1实施方式的纵向剖视图。
这种驱动车轮用轴承装置是将轮毂1，多列的滚动轴承2，以及万向等速联轴节3组件化而构成的。另外，在以下的说明中，在组装到车辆上的状态下，将靠近车辆外侧的一侧称为外部一侧(图中的左侧)，将靠近中央的一侧称为内部一侧(图中的右侧)。
轮毂1一体地具有用于将车轮(未示出)安装在外部一侧的端部上的车轮安装法兰盘4，在该车轮安装法兰盘4的圆周方向等分位置上竖立设置有用于固定车轮的轮毂螺栓4b。而且，从车轮安装法兰盘4向外部一侧延伸设置有车轮引导部4a。在轮毂1的内周面上形成有凹凸部5，通过热处理形成表面硬度为54～64HRC的硬化层10(图中用交叉的剖面线表示)。作为热处理，由能够局部加热，硬化层深度的设定比较容易的高频感应加热进行的淬火是合适的。
另外，凹凸部5可如图2所示例示出使多列的槽相交叉的形状。图2(a)为可由相互倾斜的螺旋槽6形成斜纹滚花的形状，图2(b)为可由轴向槽和独立的环状槽的交叉槽6’形成斜纹滚花的形状。而且，凹凸部5的凸部为了确保良好的咬入性而形成三角形等尖塔形状。
多列的滚动轴承2由外部构件7和内部构件8以及多列的转动体9、9构成，外部构件7在外周上一体地具有用于安装在车体(未图示)上的车体安装法兰盘7a，在内周上形成多列的外侧滚动面7b、7b。另一方面，内部构件8是指轮毂1和后述的外侧联轴节构件14，在轮毂1的外周上形成有与外部构件7的外侧滚动面7b、7b相对向的外部一侧的内侧滚动面1a，并且在外侧联轴节构件14的外周上形成内部一侧的内侧滚动面14a。多列的转动体9、9分别收放在这些滚动面7b、1a和7b、14a之间，由保持器11、11保持在能够自由转动。在多列的滚动轴承2的端部上安装有密封件12、13，防止封入轴承内部的润滑油脂泄漏和雨水或尘埃等从外部侵入。在此，多列的滚动轴承2例示出将转动体9、9制成球体的多列向心推力球轴承，但并不仅限于此，也可以是在转动体上使用了圆锥滚子的滚锥滚子轴承。
在轮毂1上，如图3(a)所示，在密封件12的密封凸缘滑动接触的密封台肩部18、内侧滚动面1a、以及与外侧联轴节构件14的肩部16抵接的套筒部1b的表面上，进而在该套筒部1b的端面19上，通过高频淬火形成有硬化层10’(图中用交叉的剖面线表示)。
图3(b)放大地示出套筒部1b的端部，硬化层10’设定成一部分到达端面19和套筒部1b的端面内径。因此，可抑制由圆筒面嵌合的套筒部1b和后述的外侧联轴节构件14的小直径台阶部17a的磨损。另外，在套筒部1b的端面上，在内径一侧形成有润滑剂滞留部20。在此，虽然例示出在端面19上形成凹部的形状，但并不仅限于此，也可以是例如在内径一侧形成大的倒角作为润滑剂滞留部。
图1中，万向等速联轴节3具备外侧联轴节构件14和未图示的联轴节内轮，外壳、以及扭矩传递盘。外侧联轴节构件14具有杯状的开口部15，构成该开口部15的底部的肩部16，以及从该肩部16轴向延伸的轴部17，开口部15的内周上形成有轴向延伸的曲线状的滑槽15a。
外侧联轴节构件14形成中空，在该肩部16的外周上形成有上述的内侧滚动面14a。而且，外侧联轴节构件14的轴部17具有小直径台阶部17a和嵌合部17b，压入小直径台阶部17a上的轮毂1的套筒部1b的端面19对接在外侧联轴节构件14的肩部上，嵌合部17b内嵌在轮毂1上。之后，通过在嵌合部17b的内径上插入、拔出心轴等适当的方式将嵌合部17b扩径，使其咬入轮毂1的凹凸部5中，使轮毂1和外侧联轴节构件14塑性结合。因此，由于该结合部同时具有扭矩传递机构和外侧联轴节构件14与轮毂1的结合机构，所以不必象以往那样在轮毂1或外侧联轴节构件14上形成花键等扭矩传递机构，而且，由于也不需要紧固螺母等固定机构，所以可实现装置的进一步轻量、紧凑化。
而且，如图4(a)、(b)所示，通过将内部构件8放置在承受台B上，从内部一侧向外部一侧插入心轴M，通过其推压力由外侧联轴节构件14的肩部16和承受台B向轴向压缩轮毂1的套筒部1b，在该状态下使嵌合部17b(交叉剖面线部分)扩径，因而在塑性结合后也残留有压缩应力。因此，在这样进行塑性结合时，在套筒部1b和肩部16的对接部上不产生轴向的间隙，多列的滚动轴承2可维持当初设定的负间隙。
在外侧联轴节构件14上，如图5所示，在形成于开口部15内周上的滑槽15a和从密封件13滑动接触的密封台肩部21到滚动面14a和轴部17的小直径台阶部17a的表面上形成有硬化层10”。作为硬化处理，由高频感应加热进行的淬火较为合适。而且，最好是扩径的嵌合部17b为锻造后的坯料表面硬度为24HRC以下的非淬火部，将其与上述的轮毂1的凹凸部5的表面硬度54～64HRC的硬度差设定在30HRC以上。这样一来，嵌合部17b容易、并且深深地咬入凹凸部5中，凹凸部5的前端不会压扁地将两者牢固地塑性结合在一起。
在车辆旋转时产生过大的弯曲力矩负荷时，轮毂1和外侧联轴节构件14的对接部称为连接节而承受反复的弯曲负荷。此时，在轮毂1的套筒部1b和外侧联轴节构件14的轴部17、特别是小直径台阶部17a的角部22上将产生过大的应力，耐久性有可能降低。而且，由于反复的弯曲负荷，套筒部1b或小直径台阶部17a变形，在对接部上将产生异常磨损，其磨损粉有可能混入轴承内部而导致寿命降低。但是，根据本发明的实施方式，通过在从内侧滚动面14a到包含角部22的小直径台阶部17a的表面上形成硬化层10”，相对于扭曲扭矩的强度、耐久性得以提高，同时即使由于反复的弯曲负荷而在套筒部1b和肩部16的对接部上产生相对滑动，也能够抑制磨损的发生。
虽然图中未示出，但在中空状的外侧联轴节构件14的内径上安装有端盖，防止了封入开口部15中的润滑油脂向外部泄漏和尘埃从外部侵入。
轮毂1的套筒部1b和外侧联轴节构件14的小直径台阶部17a分别以圆筒面嵌合，相对于反复的弯曲负荷具有充分的刚性。通常，在用于嵌合的这种套筒部1b上设置0.5～1.0mm的径向间隙，在组装时作为引导面，但在本实施方式中，是牺牲一些组装性，尽可能小地设定其径向间隙，从套筒部1b或小直径台阶部17a的加工能力以及本申请人实施的耐久试验的结果可以验证，若将该嵌合部的径向间隙设定在0.5mm以下，则在耐久性的提高上是有效的。
图6为表示驱动车轮用轴承装置上承受弯曲力矩负荷时产生的应力的说明图，图6(a)表示现有的驱动车轮用轴承装置，图6(b)表示本发明的驱动车轮用轴承装置第2实施方式。
在这样通过塑性结合将轮毂1和外侧联轴节构件14一体化的驱动车轮用轴承装置中，由于通过缩短塑性结合部的长度可降低凹凸部5的加工成本，缩短扩径工序的循环时间，所以能够实现装置的低成本化。本申请人为了找出塑性结合部的长度和其位置的关系上的最佳结构而对各部位的强度进行了解析，同时制作出改变塑性结合部的长度和其位置的各种试样，进行了承受弯曲力矩负荷的耐久试验。其结果，在图6(a)所示的现有的驱动车轮用轴承装置中，即仅将塑性结合部的长度缩短到满足容许传递扭矩的长度的装置中，在10小时左右在塑性结合部上产生了滑动。而在本实施方式中，即在将塑性结合部配置在多列的滚动轴承2的作用线的轴线外方的装置中，即使超过了100小时也未在塑性结合部发现滑动等破损，均是在轴承部的转动疲劳寿命下产生剥离。相对于图6(a)、(b)所示，当装置上承受弯曲力矩时，是由轮毂1和外侧联轴节构件14的嵌合面承受，而在图6(b)所示的本发明的装置的情况下，与图6(a)所示的现有的结构相比，相对于弯曲力矩负荷的受压面增大(L2＞L1)，因此，在受压面上产生的应力减小(σ1＞σ2)，验证了耐久性得以提高。
本实施方式的耐久性的提高可认为是通过将塑性结合部配置在多列的滚动轴承2的作用线的外部一侧而抑制弯曲力矩负荷对该塑性结合部的作用，另外，通过将套筒嵌合部配置在作用线上，可由该套筒嵌合部的圆筒面承受弯曲力矩的负荷而刚性提高。虽然套筒嵌合部的径向间隙越小越有利于抑制轮毂1的变形，但考虑到在此嵌合的容易性，以设定在0.50～-0.10mm为宜，设定在0.35～-0.05mm则更好。另外，作用线在此是指连接转动体9和各滚动面7b、1a的接触点的延长线。
图7为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第3实施方式的纵向剖视图，与上述的实施方式的不同之处仅为轴承部的结构，对相同的构件和相同的部位赋予相同的附图标记，省略其详细说明。
这种轴承部被称为第3代的结构，多列的滚动轴承23具备外部构件7和内部构件24，以及收放在这些外部构件7和内部构件24之间的多列的转动体9、9。在此，内部构件24是指后述的轮毂25和内轮26。
轮毂25的端部外周上一体地具有用于安装车轮(未图示)的车轮安装法兰盘4，从该车轮安装法兰盘4向外部一侧延伸设置有车轮引导部4a。而且，从内侧滚动面25a到外部一侧形成小直径台阶部25b，将分体的内轮26以对接的状态压入该小直径台阶部25b上。在该内轮26的外周面上形成另一方的内侧滚动面26a，与轮毂25的内侧滚动面25a一起构成多列的滚动轴承23的内侧滚动面25a、26a。而且，从轮毂25的车轮引导部4a的端面到车轮安装法兰4盘的内周面，形成有使表面硬化的凹凸部5。
万向等速联轴节27的外侧联轴节构件28具备杯状的开口部15，构成该开口部15的底部的肩部29，以及从该肩部29轴向延伸的轴部30。轴部30具有小直径台阶部30a和嵌合部30b，小直径台阶部30a与轮毂25的小直径台阶部25b套筒嵌合。
在将肩部29的端面抵接在内轮26的背面侧端面上的状态下，将外侧联轴节构件28的轴部30内嵌在轮毂25上，使与凹凸部5相对向的嵌合部30b扩径，咬入凹凸部5中，从而将轮毂25和外侧联轴节构件28塑性结合在一起。
通过将轴承部制成第3代结构，轴承内部间隙的管理容易，而且可通过轴承部的组装件化而标准化，能够实现装置的低成本化。在第3实施方式中也与上述第2实施方式一样，通过将塑性结合部配置在多列的滚动轴承23的作用线的外部一侧，另外，将套筒嵌合部配置在作用线上，可抑制弯曲力矩负荷作用在该塑性结合部上，同时由该套筒嵌合部的圆筒面承受弯曲力矩负荷。
图8为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第4实施方式的纵向剖视图，与上述实施方式的不同之处为轴承部的结构以及该轴承部和外侧联轴节构件的结合机构，对相同的构件和相同的部位赋予相同的附图标记，省略其详细说明。
这种轴承部是第3代结构的变形，多列的滚动轴承31具备外部构件7和内部构件32，以及收放在这些外部构件7和内部构件32之间的多列的转动体9、9。内部构件32在此是指后述的轮毂33和内轮34。
在轮毂33的端部外周上一体地具有用于安装车轮(未图示)的车轮安装法兰盘4，从该车轮安装法兰盘4到外部一侧延伸设置有车轮引导部4a。而且，在从内侧滚动面1a到内部一侧形成套筒部1b，将分体的内轮34以对接的状态压入该套筒部1b中。在该内轮34的外周面上形成另一方的内侧滚动面34a，与轮毂34的内侧滚动面1a一起构成多列的滚动轴承31的内侧滚动面1a、34a。而且，从轮毂33的车轮引导部4a的端面到车轮安装法兰盘4的内周面形成有将表面硬化的凹凸部5。
内轮34呈圆筒状，具有从内侧滚动面34a轴向延伸的小直径台阶部34b和嵌合部34c，小直径台阶部34b嵌合在轮毂33的套筒部1b上，同时使与凹凸部5相对向的嵌合部34c扩径，咬入该凹凸部5中，从而将轮毂33和内轮34塑性结合在一起。
而且，另一方面，万向等速联轴节35的外侧联轴节构件36具有实心的轴部37。该轴部37具有小直径台阶部38和细齿(或花键)39，并在前端上形成有螺纹部40。而且，在内轮34的内周上形成有细齿(或花键)41，可传递扭矩地啮合在形成于外侧联轴节构件36的轴部37上的细齿39上。另外，内轮34和外侧联轴节构件36的小直径台阶部38套筒嵌合，在肩部42与内轮34的端面相抵接的状态下，通过旋合在螺纹部40上的螺母43，将内部构件32和外侧联轴节构件36可拆装地结合在一起。
第4实施方式呈自保持结构。即，由于是在对轴承部的内部间隙进行了管理的状态下一体地塑性结合在一起，所以可维持其内部间隙。另外，由于可抑制弯曲力矩负荷作用在塑性结合部上，使耐久性提高，同时将外侧联轴节构件36可传递扭矩、并可拆装地结合在内部构件32上，所以可提高装置向车辆上组装的操作性，具有以组装件为单位进行构件更换的优点，提高了便利性。
图9为表示本发明的驱动车轮用轴承装置第5实施方式的纵向剖视图。与上述第4实施方式的不同之处仅为轴承部的结构，对其他相同构件和相同部位赋予相同的附图标记，省略其详细说明。
这种轴承部也为自保持方式的第3代结构，多列的滚动轴承44具备外部构件7和内部构件45，以及收放在这些外部构件7和内部构件45之间的多列的转动体9、9。内部构件45在此是指后述的轮毂46和内轮47。
轮毂46从小直径台阶部46a延伸设置嵌合部46b，将分体的内轮47嵌合在小直径台阶部46a上，同时将嵌合部46b扩径咬入形成于该内轮47的端部内周上的凹凸部48中，将轮毂46和内轮47塑性结合在一起。
在使内轮47的端面抵接在外侧联轴节构件36的肩部42上的状态下套筒嵌合轮毂46的嵌合部46b和外侧联轴节构件36的小直径台阶部38，同时使轴部37的细齿(或花键)39啮合在形成于轮毂46的内周上的细齿(或花键)41上，可传递扭矩地嵌合在一起。而且，将螺母43旋合在形成于轴部37前端部上的螺纹部40上，将轮毂46和外侧联轴节构件36可拆装地结合在一起。
在第5实施方式中，由于也将塑性结合部配置在多列的滚动轴承44的作用线的外部一侧，另外，将套筒嵌合部配置在该作用线上，所以可抑制弯曲力矩负荷作用在该塑性结合部上，同时可由该套筒嵌合部的圆筒面承受弯曲力矩的负荷。
以下，采用图10对该实施方式的制造方法加以说明。如图10(a)所示，形成轮毂46的小直径台阶部46a和相当于嵌合部46b的部位46a’、46b’，考虑到扩径量，该部位46b’形成得直径小于部位46a’，使该部位46b’扩径，咬入内轮47的凹凸部48中。之后，通过车削等削去图10(b)中所示的修补部分，对规定的细齿41的下孔径和嵌合部的内径进行精加工。最后，如图10(c)所示，由拉刀精加工成形出细齿41。
图11为表示本发明的轮毂中凹凸部形状的其他实施方式的纵向剖视图。对与上述第1实施方式(图1)相同的构件和相同的部位赋予相同的附图标记，省略其详细说明。
与上述的实施方式相同，由包括拉刀加工的工序形成斜纹滚花状凹凸部5’，首先，如图11(a)所示，通过车削等切削加工在轮毂1’的内周上形成平行的多列环状槽5a，然后，如图11(b)所示，通过拉刀加工形成与环状槽5a相垂直的平行的多列轴向槽5b。环状槽5a和轴向槽5b的形成顺序并无关系，可与上述相反先形成轴向槽5b。
在此，使形成于轮毂1’端部上的套筒部1b的内径为D1，环状槽5a的内切圆直径为D2，槽底直径为D4，另一方面，在使轴向槽5b的槽底直径为D3时，通过设定成D1＞D3，可防止在内径D1部上进行拉刀加工时因拉刀的齿通过而引起的擦伤。另外，在本实施方式中，D1和D2的尺寸关系设定成D1＞D2，D4和D1的尺寸关系设定成D4＝D1。但是，也可以是D4和D1的任一个为大直径。
在此，由环状槽5a和与其相垂直的轴向槽5b例示出斜纹滚花状的凹凸部5’，但即使是改变环状槽5a为一条螺旋槽，也具有与5a相同的功能，可通过车削等容易地形成。除此之外，也可以通过以数次螺旋拉刀加工形成第一螺旋槽，然后与其轴对称地进行第二次的螺旋拉刀加工而形成第二螺旋槽，从而形成斜纹滚花状的凹凸部。
以上，对本发明的实施方式，即多列的滚动轴承中的内侧滚动面中的一方形成在轮毂上，另一方形成在外侧联轴节构件上的所谓第4代结构进行了说明，但本发明并不仅限于这样的实施方式，仅仅是例示而已，在不脱离本发明的要旨的范围内能够以各种方式实施，本发明的范围由权利要求书的范围表示，也包括权利要求书中记载的等同物以及该范围内的所有变更。例如，也可以是多列的滚动轴承上的内侧滚动面中一方的内侧滚动面形成在轮毂上，另一方的内侧滚动面形成在分体的内轮上，将该内轮压入轮毂的小直径台阶部上的所谓第3代结构。

Claims (6)

1.一种驱动车轮用轴承装置，将一端具有车轮安装法兰盘的轮毂，万向等速联轴节，以及相对车体自由转动地支承车轮的多列的滚动轴承组件化，万向等速联轴节具备分别一体地具有杯状的开口部、构成该开口部的底部的肩部、和从该肩部轴向延伸的轴部的外侧联轴节构件，该多列的滚动轴承的内侧滚动面中的一方形成在上述轮毂的外周面上，另一方形成在上述外侧联轴节构件的外周面上，使上述轮毂的端面与上述外侧联轴节构件的肩部对接，嵌合轮毂与外侧联轴节构件，在该嵌合部处，在上述轮毂的内周面上形成硬化的凹凸部，使上述外侧联轴节构件的嵌合部扩径而咬入该凹凸部中，从而将上述轮毂和外侧联轴节构件一体地塑性结合在一起，其特征是，
除了上述外侧联轴节构件的嵌合部，至少在上述内侧滚动面和轴部的表面上形成硬化层。
2.如权利要求1所述的驱动车轮用轴承装置，其特征是，形成从上述轮毂的内侧滚动面轴向延伸的圆筒状的套筒部，包括该套筒部，在从上述内侧滚动面至端面的表面上形成硬化层。
3.如权利要求2所述的驱动车轮用轴承装置，其特征是，在从上述轮毂的端面至套筒部的端部内径的表面上形成硬化层。
4.如权利要求1至3中任一项所述的驱动车轮用轴承装置，其特征是，在上述轮毂的端面和上述外侧联轴节构件的肩部的对接面上具有润滑剂。
5.如权利要求1至3中任一项所述的驱动车轮用轴承装置，其特征是，在上述轮毂的端面上设置有润滑剂滞留部。
6.如权利要求2或3所述的驱动车轮用轴承装置，其特征是，将上述轮毂的套筒部和上述外侧联轴节构件的轴部的径向间隙设定在0.5mm以下。
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