CN1734112A - 用于车辆车轮的轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种用于车辆车轮的轴承装置，其能将在敛缝过程期间内环中产生的圆周应力限制为低于预定水平从而能够改善内环的耐用性和可靠性。根据本发明，由于测量在内环的塑性变形前后的内环外圆周表面的径向膨胀量，根据内环的圆周应力和径向膨胀量之间的预定关系控制内环的径向膨胀量，从而将内部件中的圆周应力限制为低于预定水平，因此可以非常容易和准确地控制敛缝在毂上的内环中的圆周应力并防止内环发生裂缝或滞后断裂，从而提供具有优良耐用性和可靠性的内环的轴承装置。

Description

用于车辆车轮的轴承装置

技术领域

本发明涉及一种车辆(例如，汽车)用轴承装置，用于相对于悬架装置可转动地支撑车轮，更具体地涉及这样一种车辆用轴承装置，其能改善通过在轴承装置的毂轮上进行敛缝(caulk)而固定的内环的耐用性。

背景技术

有两种车辆用轴承装置，即，用于主动轮和用于从动轮。尤其在用于相对于悬架装置可转动地支撑车轮的车辆轴承装置中，不仅要求制造成本低，而且要求制造得较轻且尺寸较小，以改善燃料消耗。现有技术中用于车辆的从动轮的轴承装置的典型示例如图6所示。

该轴承装置是所谓的第三代轴承装置并具有毂轮51、内环52、外环53和双列滚动元件54、54。毂轮51在其一端具有与其一体形成的车轮安装凸缘55、内滚道表面51a和从内滚道表面51a轴向延伸的轴向延伸部分51b。用于将车轮固定在凸缘55上的毂轮螺栓56沿凸缘55的周边等距地布置。

内环52在其外圆周表面上形成有内滚道表面52a，该内环52压配在毂轮51的轴向延伸部分51b上。内环52通过一敛缝部分51c不可轴向运动地固定，从而防止其从轴向延伸部分51b脱落，该敛缝部分51c通过使轴向延伸部分51b的端部径向向外塑性变形而形成。

外环53在其外圆周表面上一体地形成有主体安装凸缘53b，且还在其内圆周表面上形成有双列外滚道表面53a、53a。双列滚动元件54、54可自由滚动地保持在外滚道表面53a、53a和相对的内滚道表面51a、52a之间。

毂轮51由含有0.40重量％～0.80重量％碳的碳钢制成，且在从车轮安装凸缘55的基底通过内滚道表面51a到轴向延伸部分51b的区域中形成有一层(由网纹表示)，该层通过高频感应淬火而硬化。敛缝部分51c保持在其锻造后的初始表面硬度。另一方面，内环52由高碳铬轴承钢(例如，SUJ2)制成并通过淬火硬化到其芯部。

因此，可实现具有较低成本和足够耐用性的用于车辆车轮的轴承装置，从而防止发生诸如在敛缝部分51c上出现裂缝的损坏，并且还防止通过敛缝部分51c而固定在毂轮51上的内环52的直径发生较大变化。同样，还可以减少内环52由于固定操作而损坏的可能性，以将预载荷保持为适当的值，并且还可以减少部件的数量以及加工和装配的步骤(参见日本专利公开特开No.129703/1999)。

但是，在现有技术的轴承装置中，因为在形成敛缝部分51c期间，由于敛缝部分51c附近的轴向延伸部分51b径向向外的塑性变形而引起内环52的内径径向向外扩大，因此不可能防止在内环52的外径部分57中产生圆周应力。

为了减小圆周应力，已经提出通过改变毂轮51的轴向延伸部分51b的端部结构来抑止敛缝中的塑性变形量。但是，由于要求敛缝部分51c具有足够的强度，从而即使在较大的动量载荷施加在轴承装置上时也能强有力地固定内环52，因此必须同时解决一个矛盾的问题，即既抑止塑性变形量又确保敛缝部分的强度。

当在内环52的外径部分57中引起圆周应力且在该部分中生锈时，则存在于周围环境中的扩散氢会渗透到内环52的材料中并破坏其金属晶界。因此，将会引起所谓的“滞后断裂”。

迄今，已经开发了几种用于测量圆周应力本身的方法，例如，用于将X射线辐射到内环52的外径部分57上的产生最大圆周应力处的方法，或用于将应变计粘贴在内环52的外圆周表面上的方法。但是，考虑到批量生产过程，没有一种方法是简单而有效的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于车辆车轮的轴承装置，其可将在敛缝过程期间在内环中产生的圆周应力限制为低于预定水平并可提高内环的耐用性和可靠性。

为了实现本发明的目的，根据本发明第一方面提供了一种用于车辆车轮的轴承装置，其包括：外部件，在其内圆周表面上形成有双列外滚道表面；内部件，其包括毂轮和内环，该毂轮在其一端具有车辆安装凸缘和从该车辆安装凸缘延伸的轴向延伸部分，该内环装配在所述轴向延伸部分上，且毂轮和内环在它们的外圆周表面上分别形成有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，它们通过保持架可自由滚动地保持在相对的双列内滚道表面和外滚道表面之间；其中所述内环通过使所述轴向延伸部分的端部径向向外塑性变形而不可轴向运动地固定，其特征在于，通过在所述内环发生塑性变形之前和之后测量其外圆周表面的径向膨胀量，并通过根据在内环的圆周应力和径向膨胀量之间的预定关系来控制内环的径向膨胀量，从而将在内部件中的圆周应力限制为低于预定水平。

根据本发明，由于在所述内环塑性变形之前和之后测量了其外径，根据内环的圆周应力和径向膨胀量之间的预定关系控制内环的径向膨胀量，从而将内部件中的圆周应力限制为低于预定水平，因此可以非常容易且准确地控制敛缝在毂上的内环中的圆周应力，以防止内环发生裂缝或滞后断裂，因此提供了具有优良耐用性和可靠性的内环的轴承装置。

优选地，将内环的径向膨胀量与在内环中产生的圆周应力之间的关系限定为线性比例关系。这使得能容易且准确地测量在内环中产生的圆周应力本身。

根据本发明，毂轮由含有0.40重量％～0.80重量％碳的中碳钢制成，且从内滚道表面到毂轮的轴向延伸部分的区域形成有硬化层，该层通过高频感应淬火而具有58～64HRC的表面硬度，敛缝部分保持为具有低于25HRC的表面硬度的未淬火部分，且内环由高碳铬轴承钢制成并通过浸渍淬火硬化到其芯部以具有58～64HRC的表面硬度。这能容易且准确地将通过敛缝而在内环中产生的圆周应力限制为低于预定水平，例如250MPa。

根据本发明，内环的机内侧部分的外圆周表面形成有较小直径的台阶部分。这使得可控制暴露于生锈环境中的台阶部分的膨胀量并且也可将圆周应力限制为低于预定水平。

根据本发明，在轴向延伸部分的与内环的机内侧端部相对应的端部处进行敛缝之前，环绕轴向延伸部分的外圆周部分形成有一环形凹槽。这使得可抑止外圆周表面，尤其是所述机内侧台阶部分的变形，并且还可增加敛缝部分的强度并减少在内环中产生的圆周应力。

发明效果

本发明的用于车辆车轮的轴承装置包括：外部件，在其内圆周表面上形成有双列外滚道表面；内部件，其包括毂轮和内环，该毂轮在其一端部具有车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘延伸的轴向延伸部分，该内环装配在所述轴向延伸部分上，并且毂轮和内环在它们的外圆周表面上分别形成有与所述双列外滚道表面相对的双列内滚道表面；和双列滚动元件，它们通过保持架可自由滚动地保持在相对的双列内滚道表面和外滚道表面之间；其中所述内环通过使所述轴向延伸部分的端部径向向外塑性变形而不可轴向运动地固定，其特征在于，通过在所述内环塑性变形之前和之后测量其外圆周表面的径向膨胀量，并通过根据在内环的圆周应力和径向膨胀量之间的预定关系控制内环的径向膨胀量而将所述内部件中的圆周应力限制为低于预定水平。因此，可以非常容易和准确地控制敛缝在毂上的内环中的圆周应力，并防止内环发生裂缝或滞后断裂，从而提供了具有优良耐用性和可靠性的内环的轴承装置。

实施本发明的最佳方式

用于实施本发明的最佳方式是一种用于车辆车轮的轴承装置，其包括：外部件，该外部件具有与其一体形成的主体安装凸缘和形成在其内圆周表面上的双列外滚道表面；内部件，其包括毂轮和内环，该毂轮在其一端部处具有车轮安装凸缘、与所述双列外滚道表面中的一个相对的内滚道表面、和从所述内滚道表面延伸的轴向延伸部分，该内环装配在轴向延伸部分上且在它们的外圆周表面上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个相对的另一内滚道表面；和双列滚动元件，它们通过保持架可自由滚动地保持在相对的双列内滚道表面和外滚道表面之间；其中所述内环通过使轴向延伸部分的端部径向向外塑性变形而不可轴向运动地固定，其特征在于，通过在所述内环发生所述塑性变形之前和之后测量其外圆周表面的径向膨胀量，并通过根据在内环的圆周应力和径向膨胀量之间的预定关系控制内环的径向膨胀量而将内部件中的圆周应力限制为低于预定水平。

附图说明

通过下面结合附图的描述和所附的权利要求，本发明的其他优点和特征将变得清晰，其中：

图1是表示本发明的用于车辆车轮的轴承装置的第一实施例的纵向剖视图；

图2是表示由于敛缝而在内环中产生的圆周应力与内环外圆周表面的径向膨胀量之间的关系的图表；

图3(a)和图3(b)是示意图，其中图3(a)示出用于测量内环在其单独状态下的外圆周表面的跳动的方法，而图3(b)示出用于测量内环在被敛缝之后的外圆周表面的跳动的方法；

图4(a)和图4(b)是示意图，其中图4(a)示出用于测量内环在敛缝之前的外圆周表面的量的方法；而图4(b)示出用于测量内环在敛缝之后的外圆周表面的膨胀量的方法；

图5是表示用于测量内环的外圆周表面的量的位置的示意图；和

图6是表示现有技术的用于车辆车轮的轴承装置的纵向剖视图。

具体实施方式

图1是本发明的用于车辆车轮的轴承装置的第一实施例的纵向剖视图。在下面的描述中，术语：装置的“机外侧”(图中的左手侧)指当所述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)指当该轴承装置安装在车体上时位于该车体内部的一侧。

该用于车辆车轮的轴承装置被称为第三代，包括：内部件1、外部件10和可滚动地保持在内部件1与外部件10之间的双列滚动元件(球)6、6。内部件1包括毂轮2和以预定的过盈压配到毂轮2上的内环3。

毂轮2在机外侧端部处具有与其形成一体的车辆安装凸缘4，用于安装车轮(未示出)，且用于将车轮固定在凸缘4上的毂轮螺栓5沿凸缘4的周边等距布置。毂轮2在其外圆周表面上形成有内滚道表面2a和从内滚道表面2a轴向延伸的轴向延伸圆柱部分2b。在其外圆周表面上形成有内滚道表面3a的内环3压配到毂轮2的轴向延伸部分2b上。内环3通过敛缝部分2c而不可轴向运动地固定，从而防止其从轴向延伸部分2b上脱落，该敛缝部分2c通过使轴向延伸部分2b的端部径向向外塑性变形而形成。

外部件10在其外圆周表面上一体地形成有主体安装凸缘10b，用于将该外部件10安装在主体(未示出)上，并且在其内圆周表面上还形成有双列外滚道表面10a、10a。双列滚动元件6、6通过保持架7、7可自由滚动地保持在外滚道表面10a、10a与内滚道表面2a、3a之间。密封件8和9设置在外部件10的端部处，以防止容纳在轴承内的润滑脂泄漏并防止雨水和灰尘从外部进入。

虽然示出的轴承装置是所谓的“第三代类型”，但是本发明也可以应用于第一和第二代轴承装置，其中一对内环装配在毂轮的轴向延伸部分上。在示出的实施例中，示出了用球作为滚动元件的双列径向止推滚珠轴承，但是也可以采用其他轴承，例如利用圆锥滚子作为滚动元件的双列锥形滚子轴承。

毂轮2由含有0.40重量％～0.80重量％碳的中碳钢制成，例如S53C，并形成有：在机外侧的内滚道表面2a处的硬化层20，该硬化层通过高频感应淬火而具有58～64HRC的表面硬度；与密封部件8接触的密封接合部分(seal land portion)；和轴向延伸部分2b。敛缝部分2c保持为具有在其锻造之后低于25HRC的表面硬度的未淬火部分。另一方面，内环3由例如SUJ2的高碳铬轴承钢制成并通过浸渍淬火硬化至其芯部而具有58～64HRC的表面硬度。

外部件10由含有0.40重量％～0.80重量％碳的中碳钢制成，例如S53C，且其双列滚道表面10a和10a通过高频感应淬火硬化，从而具有58～64HRC的表面硬度。

本申请人分析了在内环3的外径部分11中产生圆周应力的原因并研究了由敛缝过程产生的圆周应力σ与内环3的外径部分11的径向膨胀量δ之间的关系。其结果是，发现由敛缝过程引起的圆周应力σ越大，则内环3的外圆周部分的径向膨胀量δ就越大，且它们之间大致成线性比例关系，如图2所示。因此，本申请人得出了这样的结论，即通过控制内环3的径向膨胀量δ，可以将内环3中产生的圆周应力σ限制为低于预定水平。当在暴露于外部环境的条件下使用内环3时，需要将圆周应力限制为低于250MPa。

如图2所示，可以看出，通过将内环3的部分11的径向膨胀量δ控制为低于75μm，可以将由敛缝过程而在内环3的外圆周部分11中产生的圆周应力σ限制为低于250MPa。因此，确定合格性的标准设置为75μm，即，当内环3的径向膨胀量δ低于75μm时，产品(内环3)合格，反之，当内环3的径向膨胀量δ超过75μm时，产品不合格。通过采用这种方法，可以非常容易且准确地控制敛缝在毂轮2上的内环3的圆周应力σ，并因此将内环3的圆周应力σ限制为低于预定水平。因此，可以防止内环3发生裂缝或滞后断裂，因此提供了一种能改善敛缝在毂轮2上的内环3的耐用性和可靠性的、用于车辆车轮的轴承装置。

在上述示例中，虽然描述圆周应力σ的极限值为250MPa，但这是在其中内环3暴露于外部环境的条件下的情况。如果在与外部环境密封隔离的环境中使用内环3，则可将圆周应力的极限值设置为300MPa。

在所示的实施例中，最佳如图3(b)所示，在从部分11a的机内侧处的外径部分11上形成有台阶部分11b，密封件9装配在该部分11a上。台阶部分11b的直径小于部分11a的直径。这是因为所产生的内环3的圆周应力σ在外圆周表面处是最大的。因此，通过控制至少暴露于外部环境的台阶部分11b的径向膨胀量δ，可以将内环3的圆周应力σ限制为低于预定水平(值)。当然也可以采用不具有台阶部分11b的结构。

内环3的台阶部分11b的径向膨胀量δ被限定为当内环3在图3(a)所示的单独状态下其台阶部分11b的跳动的读数与图3(b)所示的内环3在被敛缝之后内环3的台阶部分11b的跳动的读数之间的差值。量δ也可以被限定为在如图4(a)和图4(b)所示的敛缝过程之前和之后的台阶部分11b的跳动的读数之间的差值。为了提高测量数据的可靠性，优选地预先将测量点P设置在与内环3的端部3b相隔距离“e”的位置处。

由于已经发现内环3的径向膨胀量δ朝向其机内侧较大，因此在所述轴向延伸部分2b的、与内环3的机内侧端部相对应的端部处进行敛缝之前，在该轴向延伸部分2b的外圆周部分的周围形成一环形凹槽13，如图4(a)所示。设置环形凹槽13使得可以抑止由敛缝引起的内环3的外圆周部分11的变形，尤其是在内环的机内侧的台阶部分11b的变形，从而增大敛缝部分2c的强度，并减小在内环3中产生的圆周应力σ。敛缝部分2c的强度例如由产生大于20kN的轴向力的内环3的轴向位移量来限定。

工业实用性

本发明的用于车辆车轮的轴承装置可以应用于第一至第三代的自保持类型的轴承装置，其中通过将内环压配到毂轮的轴向延伸部分上并随后通过塑性变形敛缝毂轮的轴向延伸部分的端部而使该内环固定。

已经参照优选实施例对本发明进行了描述。显然，在阅读并理解上文详细描述的基础上，本领域普通技术人员可以做出修改和变化。因此本发明应被认为包括落在本发明的所附权利要求及其等同物的范围内的所有这些修改和变化。

Claims (5)

1、一种用于车辆车轮的轴承装置，其包括：

外部件(10)，在其内圆周表面上形成有双列外滚道表面(10a，10a)；

内部件(1)，其包括毂轮(2)和内环(3)，该毂轮(2)在其一端具有车轮安装凸缘(4)和从该车轮安装凸缘(4)延伸的轴向延伸部分(2b)，该内环(3)装配在该轴向延伸部分(2b)上，且毂轮(2)和内环(3)在它们的外圆周表面上分别形成有与所述双列外滚道表面(10a，10a)相对的双列内滚道表面(2a，3a)；和

双列滚动元件(6，6)，它们通过保持架(7，7)可自由滚动地保持在相对的双列内滚道表面(2a，3a)和外滚道表面(10a，10a)之间；

其中所述内环(3)通过使轴向延伸部分(2b)的端部径向向外塑性变形而不可轴向运动动地固定，其特征在于，

通过在所述内环(3)塑性变形之前和之后测量其外径，并通过根据在内环(3)的圆周应力和径向膨胀量之间的预定关系控制内环(3)的径向膨胀量而将内部件(3)中的圆周应力限制为低于预定水平。

2、如权利要求1所述的用于车辆车轮的轴承装置，其特征在于，所述内环(3)的径向膨胀量与内环(3)中产生的圆周应力之间的关系由一线性比例关系限定。

3、如权利要求1或2所述的用于车辆车轮的轴承装置，其特征在于，所述毂轮(2)由含有0.40重量％～0.80重量％碳的中碳钢制成，并且从毂轮(2)的内滚道表面(2a)到轴向延伸部分(2b)的区域形成有硬化层，该硬化层通过高频感应淬火而具有58～64HRC的表面硬度，敛缝部分(2c)保持为具有低于25HRC的表面硬度的未淬火部分，且内环(3)由高碳铬轴承钢制成并通过浸渍淬火硬化至其芯部而具有58～64HRC的表面硬度。

4、如权利要求1至3中任一项所述的用于车辆车轮的轴承装置，其特征在于，所述内环(3)的机内侧部分的外圆周表面形成有直径较小的台阶部分。

5、如权利要求1至4中任一项所述的用于车辆车轮的轴承装置，其特征在于，在所述轴向延伸部分(2b)的、与内环(3)的机内侧端部相对应的端部处进行敛缝之前，围绕该轴向延伸部分(2b)的外圆周部分形成一环形凹槽(13)。

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