CN1727708A - 用于车辆驱动轮的轴承装置 - Google Patents

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CN1727708A CNA2005100871910A CN200510087191A CN1727708A CN 1727708 A CN1727708 A CN 1727708A CN A2005100871910 A CNA2005100871910 A CN A2005100871910A CN 200510087191 A CN200510087191 A CN 200510087191A CN 1727708 A CN1727708 A CN 1727708A
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Abstract

一种用于车辆驱动轮的轴承装置，可防止产生粘滑噪声以及摩擦磨损，因此能提高其寿命。其包括：外部件(10)，在其内周表面上形成有双列外滚道表面(10a，10a)；内部件(1，27)，其形成有布置成与双列外滚道表面相对的双列内滚道表面(2a(24a)，3a)；双列滚动元件(6)，其可自由转动地容纳在外部件和内部件的相应外滚道表面和内滚道表面之间；以及传递扭矩的恒速万向接头(11，26)，其插入到内部件(10；1，27)中并抵靠在其上，且通过螺母(19)与内部件可轴向分离地连接；其中外接合部件(15，29)的肩部(13，28)的端面(13a，23a，28a)和内部件(1，27)的端面预先形成为这样，从而这些端面在由内部件的端部上的倾斜面形成的顶峰处彼此线接触。

Description

用于车辆驱动轮的轴承装置
技术领域
本发明涉及一种用于支撑例如汽车等车辆的驱动轮的轴承装置，更具体地涉及一种用于车辆驱动轮的轴承装置，其用于相对于悬架装置可旋转地支撑驱动轮(即，前置前驱动车辆的前轮、前置后驱动或后置后驱动车辆的后轮、以及四轮驱动车辆的前轮和后轮)。
背景技术
车辆的动力传输装置不仅需要将动力从发动机传输给车辆，还需要允许当车辆在不平路面上行驶期间或者车辆转向期间由于车辆的跳动引起的车轮的径向及轴向位移或动量位移(momentum displacement)。因此，布置在发动机和驱动轮之间的驱动轴的一端通过滑动型恒速万向接头连接到差动齿轮单元，而该驱动轴的另一端通过用于驱动轮的轴承装置(包括非滑动型恒速万向接头)连接到驱动轮。
已经提出了这种用于车辆驱动轮的轴承装置的几种类型的结构，其中一种如图6所示。该用于驱动轮的轴承装置50包括适于在一端安装驱动轮(未示出)的毂轮51、用于可旋转地支撑毂轮51的双列滚动轴承52、以及用于将驱动轴(未示出)的动力传输给毂轮51的非滑动型恒速万向接头53。
毂轮51具有与其一体形成的车轮安装凸缘54，并且在该毂轮的外周表面上形成有内滚道表面51a、以及形成有从该内滚道表面51a轴向延伸的圆柱形部分51b。双列滚动轴承52包括外部件55和内部件57，在该外部件55的外周表面上一体形成有主体安装凸缘55b，以及在该外部件的内周表面上形成有双列外滚道表面55a和55a，并且该内部件57适于通过容纳在外部件55内的双列滚动元件(滚珠)56和56而插入外部件55中。
内部件57包括毂轮51以及内环58，该内环压配在毂轮51的轴向延伸部分51b上并且在其外周表面上形成有内滚道表面58a。通过一敛缝部分51c确保内环58不会轴向运动，该敛缝部分51c通过使毂轮51的轴向延伸部分51b的端部径向向外塑性变形而形成。
恒速万向接头53包括口部(mouth portion)59和外接合部件62，该外接合部件62一体地形成有形成口部59底部的肩部60以及从该肩部60延伸的轴部61。外接合部件62以能在其间传递扭矩的方式插入内部件57(毂轮51)内。即，形成在毂轮51的内周表面上的锯齿部63与形成在外接合部件62的轴部61的外周表面上的锯齿部64相配合。将外接合部件62的轴部61插入毂轮51内直至该外接合部件62的肩部60抵靠敛缝部分51c，并且通过以预定的夹紧扭矩将锁紧螺母66紧固在形成于轴部61的端部的外螺纹65上，而使毂轮51和外接合部件62接合在一起从而不会轴向分离。
已知的是，在低发动机转速或者车辆启动时，从发动机通过滑动型恒速万向接头(未示出)向驱动轮施加大的扭矩，因此致使驱动轴扭转。因此，也会导致支撑该驱动轴的双列滚动轴承52的内部件57扭转。当在该驱动轴上产生大扭矩时，如果在毂轮51的锯齿部63和外接合部件62的轴部61上的锯齿部64之间存在周向间隙，则在该外接合部件62和内部件57的抵靠表面之间的突然滑动会产生粘滑(stick-slip)噪声。
为了解决这一问题，在现有技术的用于车辆驱动轮的轴承装置50中，将毂轮51的敛缝部分51c的端面(外接合部件62的肩部60抵靠该端面)精加工成平面。这可使在敛缝部分51c与肩部60之间进行面接触，因而减少了由螺母66的紧固力施加在敛缝部分51c上的支承应力。因此，可防止敛缝部分51c的塑性变形以及螺母66松脱，因此可防止由于肩部60和敛缝部分51c的抵靠表面之间的突然滑动而产生粘滑噪声(参见日本专利公报特开平11-5404)。
然而，在现有技术的轴承装置中会出现这样的问题，即，当毂轮51和外接合部件62通过螺母66接合在一起时，由于外接合部件62的轴部61的延伸，肩部60的端面会发生倾斜。由于肩部60的端面的该倾斜，尽管为了在敛缝部分51c与肩部60之间获得面接触将该敛缝部分51c预先精加工成平面，但是该敛缝部分51c和该肩部的抵靠表面之间还是会形成线接触。这会导致敛缝部分51c和肩部60之间长期地反复相对转动，因此不仅会产生粘滑噪音而且由于摩擦磨损的持续会产生咔哒咔哒的噪音(rattle)。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于车辆驱动轮的轴承装置，它能防止产生粘滑噪声及摩擦磨损，因此能提高该轴承装置的寿命。
为了实现本发明的该目的，提供了一种用于车辆驱动轮的轴承装置，该装置包括：外部件，在其内周表面上形成有双列外滚道表面；内部件，其形成有布置成与所述双列外滚道表面相对的双列内滚道表面；双列滚动元件，其可自由转动地容纳在所述外部件的外滚道表面和内部件的内滚道表面之间；以及用于传递扭矩的恒速万向接头，其插入到内部件中并抵靠在其上，且通过螺母与该内部件可轴向分离地连接，该轴承装置的特征在于：外接合部件的肩部的端面和内部件的端面预先形成为这样，从而这些端面在由该内部件的端部上的倾斜面形成的顶峰(vertex)处彼此线接触。
由于插入内部件中并抵靠在其上的外接合部件的肩部的端面及该内部件的端面预先形成为，这些端面在由该内部件的端部上的倾斜面形成的顶峰处彼此线接触，因此这些端面可彼此面接触。这是因为当通过紧固螺母而使内部件和外接合部件接合在一起时，肩部的端面由于该外接合部件的轴部的延伸而倾斜。因此，可提供一种用于车辆驱动轮的轴承装置，其能防止产生粘滑噪声及摩擦磨损，因而能提高该轴承装置的寿命。
根据本发明，所述内部件包括：具有车轮安装凸缘的毂轮，在该毂轮的外周表面上形成有与所述外滚道表面之一相对的一个内滚道表面、以及从该内滚道表面轴向延伸的圆柱形部分；以及内环，其压配在毂轮的轴向延伸的圆柱形部分上，并在外周表面上形成有与另一外滚道表面相对的另一内滚道表面，其中通过一敛缝部分确保该内环不会相对于毂轮轴向运动，该敛缝部分是通过使轴向延伸的圆柱形部分的端部径向向外塑性变形而形成的，并且该敛缝部分的内端面抵靠外接合部件的肩部的端面。外接合部件的肩部的端面与内部件的端面能够相互面接触。这是因为当通过紧固螺母使内部件与外接合部件接合在一起时，该肩部的端面由于该外接合部件的轴部的延伸而倾斜。因此，可减少作用在敛缝部分51c上的支承应力，并且可提供一种用于车辆驱动轮的轴承装置，其可防止产生粘滑噪声以及摩擦磨损，并因此可提高该轴承装置的寿命。
优选地，所述敛缝部分的内表面形成为相对于竖直面倾斜预定角度的倾斜面。优选地，如本发明第四方面中所限定，所述敛缝部分的内表面大致形成为平面，而肩部的端面形成为相对于竖直面倾斜预定角度的倾斜面。
根据本发明，将在肩部的端面与内部件的端面之间的轴向可变形长度设定在0.010～0.015mm范围内。这可有效地实现在内部件和外接合部件的肩部的抵靠表面之间的面接触，这是因为当通过紧固螺母而使内部件与外接合部件接合在一起时，该肩部的端面由于该外接合部件的轴部的延伸而倾斜。
发明效果
由于根据该用于车辆驱动轮的轴承装置，该装置包括：外部件，在其内周表面上形成有双列外滚道表面；内部件，其形成有布置成与所述双列外滚道表面相对的双列内滚道表面；双列滚动元件，其可自由转动地容纳在该外部件的外滚道表面和内部件的内滚道之间；以及用于传递扭矩的恒速万向接头，其插入到内部件中并抵靠在其上，通过螺母与该内部件可轴向分离地连接，该轴承装置的特征在于：所述外接合部件的肩部的端面及内部件的端面预先形成为这样，从而这些端面在由该内部件的端部的倾斜面形成的顶峰处彼此线接触，外接合部件的肩部的端面和内部件的端面可彼此面接触。因此，可提供一种用于车辆驱动轮的轴承装置，其可防止产生粘滑噪声以及摩擦磨损，并因此能提高该轴承装置的寿命。
实施本发明的最佳方式
一种用于车辆驱动轮的轴承装置，其包括：外部件，在其内周表面上形成有双列外滚道表面；内部件，其包括具有车辆安装凸缘的毂轮，在该毂轮的外周表面上形成有与所述外滚道表面之一相对的一个内滚道表面，以及形成有从该内滚道表面轴向延伸的圆柱形部分，并且该内部件还包括压配在毂轮的轴向延伸的圆柱形部分上的内环，并在该内环的外周表面上形成有与另一外滚道表面相对的另一内滚道表面；双列滚动元件，其可自由转动地容纳在该外部件的外滚道表面和内部件的内滚道表面之间；以及用于传递扭矩的恒速万向接头，其插入到内部件中并抵靠在其上，其通过螺母与该内部件可轴向分离地连接；其中，通过一敛缝部分确保内环不会相对于毂轮轴向运动，该敛缝部分通过使由轴向延伸的圆柱形部分的端部径向向外塑性变形而形成；该轴承装置的特征在于：所述外接合部件的肩部的端面及内部件的端面预先形成为这样，从而这些端面在由内部件的端部上的倾斜端面形成的顶峰处彼此线接触。
附图说明
从下面结合附图的描述及所附权利要求将明白本发明的其它优点和特征，其中：
图1是表示本发明的用于车辆驱动轮的轴承装置的第一实施例的纵向剖视图；
图2(a)是图1的一部分的放大视图；
图2(b)是图2(a)的修改例的放大视图；
图3是表示在敛缝部分和肩部之间的接触情况的示意图；
图4是表示本发明的用于车辆驱动轮的轴承装置的第二实施例的纵向剖视图；
图5是图4的一部分的放大图；以及
图6是现有技术的另一用于车辆驱动轮的轴承装置的纵向剖视图。
具体实施方式
[实施例1]
图1表示本发明的用于车辆驱动轮的轴承装置的第一实施例，图2(a)是图1的一部分的放大视图，而图2(b)是图2(a)的修改例的放大视图。在以下说明中，术语装置的“外侧”(图中的左手侧)是指当将轴承装置安装在车体上时位于车体外部的一侧，而术语装置的“机内侧”(图中的右手侧)是指当将轴承装置安装在车体上时位于车体内部的一侧。
用于车辆驱动轮的轴承装置包括内部件1、外部件10、及可转动地容纳在该内部件1和外部件10之间的双列滚动元件(滚珠)6。内部件1包括毂轮2以及压配在该毂轮2上的分离的内环3。毂轮2具有在外侧端处一体形成的用于安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘4，并且用于将车轮固定在凸缘4上的毂螺栓5沿着凸缘4的外围等距离地布置。
毂轮2具有在其外周表面上形成的内滚道表面2a、以及从该内滚道表面2a轴向延伸的轴向延伸圆柱形部分2b。内环3在其外周表面上形成有内滚道表面3a，该内环压配在毂轮2的轴向延伸部分2b上。通过使轴向延伸部分2b的端部径向向外塑性变形而形成的敛缝部分2c，来确保内环3不可轴向运动以防止其从轴向延伸部分2b脱落。本实施例采用了第三代自保持结构，该结构可在不牢固地紧固螺母(如传统的方式)的情况下控制预载荷，因此可容易地将该轴承装置结合在车辆中并还可长时间地保持所述预载荷。
外部件10在其外周表面上一体地形成有用于将该外部件10安装在主体(未示出)上的主体安装凸缘10b，并且在其内周表面上还形成有与内滚道表面2a和3a相对的双列外滚道表面10a和10a。双列滚动元件6和6通过保持器(cage)7和7可自由转动地保持在外滚道表面10a和10a及内滚道表面2a和3a之间。密封装置8和9布置在外部件10的端部处，以防止容纳在轴承内的油脂泄漏以及雨水或灰尘从外部进入该轴承装置内。
恒速万向接头11包括杯状口部12以及外接合部件15，该外接合部件一体地形成有形成口部12底部的肩部13、以及从该肩部13延伸的轴部14。外接合部件15以使扭矩能够在其间传递的方式插入内部件1(即，毂轮2)中。即，形成在毂轮2的内周表面上的锯齿部(或花键)16与形成在外接合部件15的轴部14的外周表面上的锯齿部(或花键)17相配合。外接合部件15的轴部14插入毂轮2内直至外接合部件15的肩部13抵靠毂轮2的敛缝部分2c，并且通过以预定的夹紧扭矩将锁紧螺母19紧固在形成于轴部14的端部的外螺纹18上，而使毂轮2和外接合部件15可轴向分离地接合在一起。
外接合部件15由含有按重量计算为0.40％～0.80％碳的中碳钢(例如，S53C)制成，并且通过对从肩部13到轴部14进行高频感应淬火硬化处理而形成表面硬度为58～64HRC的硬化层。轴部14的基部14a通过在它们之间的预定径向间隙而插入轴向延伸部分2b中，从而基部14a可支撑施加于轴承装置的动量载荷。
毂轮2由含有按重量计算为0.40％～0.80％碳的中碳钢(例如，S53C)制成，并且通过在内滚道表面2a、密封装置8与其接触的密封抵接(land)部分、以及轴向延伸部分2b进行高频感应淬火硬化处理，而形成表面硬度为58～64HRC的硬化层。这种高频感应淬火硬化方式提高了毂轮2的强度，并且因减小了在内环3的配合面的摩擦磨损而提高了轴承装置的寿命。敛缝部分2c仍然是未淬火部分，其锻造后的表面硬度低于25HRC。
另一方面，内环13由高碳铬轴承钢(例如，SUJ2)制成，并通过液浸淬火而硬化至其芯部，从而具有58～64HRC的表面硬度。外部件10由含有按重量计算为0.40％～0.80％碳的中碳钢(例如，S53C)制成，并且通过对其双外滚道表面10a和10a进行高频感应淬火而具有58～64HRC的表面硬度。在所示实施例中，示出了采用滚珠作为滚动元件的双列向心止推滚珠轴承，但是也可以采用其它轴承，例如采用圆锥形滚子作为滚动元件的双列圆锥滚动轴承。
根据如图2(a)的放大视图所示的本实施例，敛缝部分2c的内表面预先由倾斜面(在它们的交叉位置处具有顶峰)形成，从而该敛缝部分2c的内表面与肩部13的端面13a在该顶峰处线接触。将倾斜面21的长度“A”设定在3～5mm的范围内，并且将该倾斜面21相对于肩部13的端面13a的轴向深度“B”设定在0.010～0.015mm的范围内。当通过紧固螺母19而使毂轮2和外接合部件15接合在一起时，外接合部件15的轴部14延伸，并因此肩部13的端面13a倾斜。因此，敛缝部分2c和肩部13的抵靠表面从线接触变形为面接触(见图1)。因此，可减小由紧固力在敛缝部分2c上引起的支承应力，因此可防止敛缝部分2c的塑性变形以及锁紧螺母19松脱，这样就防止了摩擦磨损和粘滑噪音。
申请人通过在敛缝部分2c和肩部的端面13a之间插设压力感应纸，并紧固螺母19以使毂轮2和外接合部件15接合在一起，从而检测在敛缝部分2c和肩部13的端面13a的抵靠表面之间的接触情况。结果如图3所示，其中“AA”表示手动紧固状态(即，初始接触状态)，而“BB”表示在以150Nm的夹紧扭矩紧固后的状态，并且数字“1”表示轴向深度“B”(图2(a)和(b))为10.5μm的样本，而数字“2”表示轴向深度“B”为12.5μm的样本。
如从这些结果可以看出，在初始阶段，敛缝部分2c的内端面与肩部13的端面13a在由内部件的端部上的倾斜面形成的顶峰处线接触，另一方面，在以预定的夹紧扭矩将螺母19紧固后，敛缝部分2c的大致整个端面与肩部13的端面13a面接触。
图2(b)为图2(a)的实施例的修改例。在该示例中，敛缝部分22的内端面大致形成为平面，另一方面，肩部23的端面23a形成为相对于竖直面倾斜预定角度α的表面。在初始接触阶段，敛缝部分22的端面与肩部23的端面23a在敛缝部分22的端面顶峰处彼此线接触。将倾斜面23a相对于敛缝部分22的端面的轴向深度“B”设定在0.010～0.015mm范围内。与前一示例相似，当通过紧固而使螺母毂轮和外接合部件接合在一起时，该外接合部件的轴部14延伸，因此肩部23的端面23a倾斜，这样敛缝部分22和肩部23的抵靠表面彼此面接触。
[实施例2]
图4是本发明的用于车辆驱动轮的轴承装置的第二实施例的纵向剖视图。图5是图4的一部分的放大视图。相同的附图标记用于表示具有与第一实施例相同功能的相同部件。
该轴承装置是所谓的“第三代”，并且其包括毂轮24、双列滚动轴承25、以及恒速万向接头26，而该双列滚动轴承25包括外部件10、内部件27、以及双列滚动元件6和6。
内部件27包括毂轮24和压配在毂轮24上的内环3。毂轮24由含有按重量计算为0.40％～0.80％碳的中碳钢(例如，S53C)制成，并具有在其内周表面上形成的内滚道表面24a、以及从该内滚道表面24a轴向延伸的轴向延伸圆柱形部分24b。
恒速万向接头26包括杯状口部12以及外接合部件29，该外接合部件一体地形成有形成口部12底部的肩部28、以及从该肩部28延伸的轴部14。外接合部件29由含有按重量计算为0.40％～0.80％碳的中碳钢(例如，S53C)制成，并且通过对从肩部28到轴部14进行高频感应淬火硬化处理而形成表面硬度为58～64HRC的硬化层。
将外接合部件29的轴部14插入毂轮24内直至外接合部件29的肩部28抵靠内环3的端面，并且通过以预定的夹紧扭矩将锁紧螺母19紧固在形成于轴部14端部的外螺纹18上，而使毂轮24和外接合部件29可轴向分离地接合在一起。
与前一实施例相似并如图5中以放大的方式所示，肩部28的端面28a形成为相对于竖直面倾斜预定角度α的表面。在初始接触阶段，内环3的内端面3b和肩部28的端面28a在这些端面3b和28a的角边缘的顶峰处彼此线接触。将肩部28的倾斜面28a相对于内环3的内端面3b的轴向深度“B”设定在0.010～0.015mm范围内。与前一示例相似，当通过紧固螺母而使毂轮和外接合部件接合在一起时，该外接合部件的轴部14延伸，因此肩部28的端面28a倾斜，这样内环3的内端面3b和肩部28的端面28a的抵靠表面彼此面接触。
工业适用性
本发明的用于车辆驱动轮的轴承装置可应用于从第一代到第三代、具有布置在外部件和内部件之间的双列滚动元件的所有轴承装置。
已经参照优先实施例对本发明进行了描述。显然，对于本领域的技术人员在阅读和理解前述详细描述后可进行修改和变动。本发明应理解为包括所有这些变动和修改，只要它们落在由所附权利要求或其等价物的范围内即可。

Claims (5)

1、一种用于车辆驱动轮的轴承装置，包括：
外部件(10)，在其内周表面上形成有双列外滚道表面(10a，10a)；
内部件(1，27)，其形成有布置成与所述双列外滚道表面(10a，10a)相对的双列内滚道表面(2a(24a)，3a)；
双列滚动元件(6)，其可自由转动地容纳在所述外部件和内部件(10；1，27)的相应外滚道表面和内滚道表面(10a，10a；2a(24a)，3a)之间；以及
用于传递扭矩的恒速万向接头(11，26)，其插入到内部件(10；1，27)中并抵靠在其上，并且通过螺母(19)与该内部件可轴向分离地连接；
所述轴承装置的特征在于：
外接合部件(15，29)的肩部(13，28)的端面(13a，23a，28a)与内部件(1，27)的端面预先形成为这样，从而使得这些端面在由所述内部件(1，27)端部上的倾斜面形成的顶峰处彼此线接触。
2、如权利要求1所述的用于车辆驱动轮的轴承装置，其特征在于，所述内部件(1)包括：
具有车轮安装凸缘(4)的毂轮(2)，在该毂轮的外周表面上形成有与所述外滚道表面(10a，10a)相对的一个内滚道表面(2a)、以及从该内滚道表面(2a)轴向延伸的圆柱形部分(2b)；以及
内环(3)，其压配在毂轮(2)的轴向延伸的圆柱形部分(2b)上，并在外周表面上形成有与另一外滚道表面(10a)相对的另一内滚道表面(3a)，
其中，通过一敛缝部分(2c)确保该内环(3)不会相对于毂轮(2)轴向运动，该敛缝部分通过使轴向延伸的圆柱形部分(2b)的端部径向向外塑性变形而形成，且该敛缝部分(2c)的内端面抵靠所述外接合部件(15)的肩部(13，23)的端面(13a，23a)。
3、如权利要求2所述的用于车辆驱动轮的轴承装置，其特征在于，所述敛缝部分(2c)的内端面形成为相对于竖直面倾斜预定角度的倾斜面。
4、如权利要求2所述的用于车辆驱动轮的轴承装置，其特征在于，所述敛缝部分(2c)的内端面大致形成为平面，并且所述肩部(23)的端面(23a)形成为相对于竖直面倾斜预定角度(α)的倾斜面。
5、如权利要求1至4中任一项所述的用于车辆驱动轮的轴承装置，其特征在于，在所述肩部(13，23)的端面(13a，23a)与内部件(2)的端面之间的轴向可变形长度设定在0.010～0.015mm的范围内。
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