CN1760052A - 车轮支撑轮毂单元，其轴承环元件，及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮支撑轮毂单元、车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，及其制造方法。车轮支撑轮毂单元的滚道元件(6)具有车轮或车体固定部分(7)和车轮或车体定位圆柱形部分(9)，该固定部分从实心或空心轴部分径向向外延伸，该定位圆柱形部分与轴部分同心延伸，通过冷横向挤压成型对固定部分(7)进行成型，从而固定部分与轴部分(5)成为一体。

Description

车轮支撑轮毂单元，其轴承环元件，及其制造方法

技术领域

本发明涉及车轮支撑轮毂单元，该车轮支撑轮毂单元适合于将例如汽车的车轮可转动地支承在悬架单元上，还涉及车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，及其制造方法。

背景技术

汽车的车轮等可转动地支承在车轮支撑轮毂单元上，该车轮支撑轮毂单元固定在车体的悬架单元上。车轮支撑轮毂单元设置有位于内部元件和外部元件之间的多个滚动元件，该内部元件和外部元件具有滚道表面，并设置有固定凸缘，该固定凸缘将固定到车轮或车体的悬架单元上。适合于定位车轮的定位单元设置在该固定凸缘的侧面上。

当制造作为轴承环元件的内部元件和外部元件时，固定凸缘的表面面积较大，并且在冷锻过程(cold forging process)中需要非常大的成型载荷(molding load)，从而一般进行热锻过程。然而，在热锻过程中，尺寸精确度较低，并且在某些情况下需要在热处理装置中进行脱碳层去除操作。由于在后一过程中需要较大的切削余量(cutting margin)，所以制造成本增大。

在这种环境下，提出了一现有轴承环元件的制造方法，其中固定凸缘从中间原材料中切割和升起，该原材料通过对作为基材的圆柱形管冷锻进行成型，使一部分在切割和升起操作之后留下，作为定位部分(参照，例如，专利文件1)，还提出了一现有轴承环元件的制造方法，其中定位部分与轴承环元件分开成型，并固定到轴承环元件上(参照，例如，专利文件2)。

图14中所示的轮毂环106’和图15中所示的外环103已知为构成内部元件和外部元件的轴承环元件，其中已经考虑了减小其重量及保持其强度。轮毂环106’设置有实心轴部分105’和径向车轮固定凸缘107’，该径向车轮固定凸缘以直角在与轴部分105’相交叉的方向上延伸。在车轮固定凸缘107’中，多个固定部分121’成型成较大厚度，并且在固定部分121’中成型有厚度较小的连接板形部分122’。外环103设置有空心轴部分115和悬架单元固定凸缘118，该悬架单元固定凸缘以直角在与轴部分115交叉的方向上延伸，该悬架单元固定凸缘118在其外周边边部分处制成异形(heteromorphous)的。

这些轴承环元件利用如附图16所示的现有方法制作，通过利用热锻操作对车轮固定凸缘107’的固定部分121’中的过量部分进行扩张而成型厚度较小部分122’，然后通过使厚度较小部分122进行如附图17中所示的修剪过程而切除掉不需要的部分123。

[专利文件1]JP-A-2003-25803

[专利文件2]JP-A-2003-291604

[专利文件3]JP-A-2004-74815

然而，在上述专利文件1中公开的发明中，在需要最高强度的固定凸缘与轴承环元件的外周边部分之间的连接部分被切割和升起时进行弯曲处理，而易于出现破裂，如裂缝，使得结合部分的强度变得不稳定。而且，由于必须使得结合部分易于弯曲，所以不可能通过例如增大其厚度等来加强该部分。由于定位部分不形成圆周连续的圆柱形，所以定位操作变得不稳定。连接部分的强度也不够高。

在上述专利文件2和专利文件3所公开的专利中，定位部分与轴承环元件单独形成，从而定位精度和定位部分与轴承环元件侧面上的滚道表面之间的直角程度易于降低。而且，部件的数量增大到使得制造成本升高。而且，由于包括固定凸缘在内的轴承环元件无法进行冷成型，所以后续步骤中的切削余量较大，从而制造成本增大。

图6和7中所示的轴承环元件通过热锻制造，上述问题也包括在内。压制成较小厚度的轴承环元件的这些部件极大地朝其外周边侧延伸，从而使过量厚度的量变得较大，使得产量降低。而且，由于过量厚度较大，所以，镦锻(upsetting)部分的表面面积增大，并且成型载荷增大。出于这些原因，对利用冷锻成型这种应力变大的异形凸缘是尤其不利的。

发明内容

本发明制作成消除这些不利因素，并且本发明的目的是提供价格低廉的车轮支撑轮毂单元，车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，及其制造方法，其中能够将定位元件成型为圆周连续的圆柱形整体元件，并能够在不进行例如弯曲处理的情况下利用冷锻将固定凸缘成型为较小重量。

这些目的可以通过下述结构实现。

(1)一种车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，包括：

车轮或车体固定部分，该固定部分从实心或空心轴部分径向向外延伸，及

车轮或车体定位圆柱(positioning cylinder)，该定位圆柱与轴部分同心设置，其中

固定部分通过冷横向挤压成型(cold sideway extrusion forming)形成，从而固定部分与轴部分整体形成。

(2)一种车轮支撑轮毂单元，包括：

内部元件，

外部元件，及

轴承单元，该轴承单元至少具有在内部元件和外部元件之间滚动元件，其中

内部元件和外部元件中的至少一个与权利要求1所限定的轴承环元件相同。

(3)一种制造车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，包括车轮或车体固定部分和车轮或车体定位圆柱，该固定部分从实心或空心轴部分径向向外延伸，该车轮或车体的定位圆柱与轴部分同心设置，

该方法包括如下步骤：

放置步骤，其中，将用于轴部分的事先成型成预定形状的原材料放置到具有径向向外延伸的凹槽的金属压模中；

压制步骤，其中，在常温下压制用于轴部分的原材料中的对应于轴部分的一个或两个端部区域的各个部分；

流化步骤，其中，将用于轴部分的原材料流化到金属压模的凹槽中，及

成型步骤，用于利用横向挤压成型将固定部分与轴部分成型成一体。

(4)一种制造车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，该轴承环元件包括实心或空心轴部分，车轮或车体固定部分，和车轮或车体定位圆柱部分，该固定部分从轴部分沿径向向外的方向上延伸，该定位圆柱部分设置在轴部分的相对侧上，使固定部分保持在定位圆柱部分和轴部分之间，并且定位圆柱部分与轴部分同心，

该方法通过冷锻操作实现，它包括：

挤压步骤，用于将实心或空心轴部分的原材料挤压成型为头部分，该头部分设置有与轴部分的内圆周和定位圆柱部分的形状相同的形状，及

镦锻步骤，用于通过使用金属压模对头部分进行镦锻而成型固定部分，该金属压模具有一孔，该孔对应于定位圆柱部分的外周边在头部分上留出固定部分的高度。

(5)一种制造(4)所述的车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，还包括：

用于成型头部分的异形成型步骤，通过利用异形金属压模限制头部分并在完成挤压步骤之后对其进行镦锻，该头部分形成具有径向突起的异形外周边形状，该突起的数量等于在固定部分中制作的固定孔的数量，其中

在不限制固定部分的外周边的情况下，利用头部分上留出的固定部分的高度，通过使用金属压模进行镦锻步骤，以成型具有异形外周边的固定部分。

(6)一种制造如(4)所述车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，其中

执行挤压步骤，以将头部分同时成型为异形外周边形状，该头部分具有径向突起，该径向突起的数量等于形成在固定部分中的固定孔的数量，

在不限制固定部分的外周边的情况下，利用头部分上留出的固定部分的高度，通过使用金属压模实现镦锻步骤，以成型具有异形外周边的固定部分。

(7)一种制造如(5)或(6)所述的车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，还包括：

在镦锻步骤之后进行变薄步骤，用于将固定部分的一部分镦锻成较小厚度，该部分位于周向相邻的径向突起之间。

(8)一种用如(4)至(7)中所限定的任一方法制造的车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，其中

该轴承环元件包括：

实心或空心轴部分，

从轴部分径向向外延伸的车轮或车体固定部分，及

车轮或车体定位圆柱部分，该定位圆柱部分与轴部分同心设置，并设置在轴部分的相对侧上，使固定部分保持在定位圆柱部分和轴部分之间。

(9)一种车轮支撑轮毂单元，包括：

内部元件，

外部元件，及

轴承部分，它设置在内部元件和外部元件之间，并具有至少一个滚动元件，其中

内部元件和外部元件中的至少一个元件为如(8)中所限定的轴承环元件。

根据本发明，通过冷横向挤压成型，固定部分与轴部分成型成一体。因此，与压成型固定部分的情况相比，即使当挤压长度增大时，也就是固定部分的面积增大时，成型载荷也不会改变，并且可以用较小的载荷进行成型操作。这使得能够使用比较小的设备通过冷锻进行成型操作，后续阶段中产生的切削余量减少，并且获得价格低廉的轴承环元件和车轮支撑轮毂单元。而且，固定部分和轴承环元件的外周边部分之间的结合部分不进行弯曲处理，从而可以保证结合部分具有足够的厚度。这使得能够获得具有足够强度的轴承元件和车轮支撑轮毂单元。

由于固定部分通过横向挤压成型，所以挤压保留部分可以用作定位圆柱部分。因此，周向连续的定位圆柱部分可以很容易地并且高精度地与轴部分成型成一体。当单独形成定位圆柱部分时，所需要的固定过量厚度变得不再需要，并且在所需部分厚度得到保证的条件下，可以提高材料产量。这能够使得制造成本下降。

根据本发明，轴承环元件通过冷锻进行成型，它包括用实心或空心轴原材料挤压成型出轴部分和头部分的步骤，该头部分具有定位圆柱目标的内圆周的形状，还包括镦锻步骤，用于通过使用设置有孔的金属压模，镦锻其上保持固定部分的高度的头部分，来成型固定部分，该孔的直径与定位圆柱形部分的外周边的直径相对应。因此，当进行固定部分的镦锻成型时，位于定位圆柱形部分的外周边内侧的部分不需要进行挤压，在固定部分的镦锻成型期间，施加最大的处理负荷。与整个材料进行镦锻的情况相比，这使得能够用较小的镦锻表面和较低的载荷成型固定部分。

由于这些操作，固定部分可以使用较小的设备利用冷锻进行成型。因此，可以减小后续处理中所使用的切割处理余量，并且可以获得价格低廉的轴承环元件和车轮支撑轮毂单元。由于固定部分和轴承环元件的外周边部分之间的结合部分不进行弯曲处理，所以可以保证结合部分具有足够的厚度，并且可以获得具有足够强度的轴承环元件和车轮支撑轮毂单元。

由于原材料的内圆周侧部分可以在镦锻过程中成型为定位圆柱形部分，所以圆周连续的定位圆柱形部分可以很容易地精确成型为与轴部分形成整体。而且，当单独成型定位圆柱形部分时，上述情况中固定操作所需要的过量厚度变得不再需要，从而在保证所需部分的厚度的情况下，可以提高材料产量。这使得能够降低制造成本。

还未经历镦锻步骤的头部分的外周边形状设置成异形形状，镦锻部分的表面面积在镦锻过程期间减小，从而成型载荷可以保持在较低的水平。当较小厚度部分只进行镦锻时，可以减小镦锻部分的外周边，从而可以将镦锻载荷减小到较低的水平。而且，减小了外周边中的要修剪的部分的量，从而可以提高产量。

附图说明

图1是剖视图，示出了本发明所述车轮支撑轮毂单元的一个例子；

图2是用于将轮毂环描述为车轮支撑轮毂单元的滚道元件的图，其中图2A是其侧视图，图2B是沿着图2A中的线II-II的剖视图；

图3是用于将外环描述为车轮支撑轮毂单元的滚道元件的图，其中图3A是其侧视图，图3B是沿着图3A中的线III-III的剖视图；

图4A-4D是用于描述制造轮毂环的过程的图；

图5是沿着图4D中的箭头V的方向的剖视图；

图6A和6B是用于描述获得轮毂环的横向挤压压模的剖视图；

图7A-7C是用于描述制造外环的过程的图；

图8是沿着图7B中的箭头VIII的方向的剖视图；

图9是用于描述获得外环的横向挤压压模的剖视图；

图10A-10E工艺过程图，用于描述制造本发明第二实施例中车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法；

图11是剖视图，示出了镦锻压模的例子；

图12A-12F是工艺过程图，用于描述制造本发明第三实施例中车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法；

图13A-13G是工艺过程图，制造本发明第四实施例中车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法；

图14是一视图，示出了在固定凸缘之间具有较小厚度部分的轴承环元件，其中图14A是沿着轴向的视图，图14B是沿着图14A中的线VI-VI的剖视图；

图15是示出了具有异形固定凸缘的轴承环元件的图，其中图15A是沿着轴向的视图，图15B是沿着图15A中的线VIII-VIII的剖视图；

图16是用于描述制造图14中所示轴承环元件的现有方法的视图，其中图16A是沿着轴向的视图，图16B沿着图16A中的线VIII-VIII的剖视图；

图17是示出通过修剪过程去除图16的轴承环元件的固定凸缘的多余厚度部分的图，其中图17A是沿着轴向的图，图17B是沿着图17A中的线IX-IX的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明所述车轮支撑轮毂单元的实施例。

[第一实施例]

如图1至3中所示，车轮支撑轮毂单元1用作从动轮，并设置有轴承单元，该轴承单元具有轮毂(内部元件)2，用作轴承环元件的外环(外部元件)3，和多个滚动元件4。

轮毂2设置有毂轮(hub wheel)6，该毂轮包括作为轴承环元件的实心轴部分5。该毂轮在其外周边表面的外侧端部分(在车辆组合状态下，车辆宽度方向上的外端部分(附图1中的左端部分))处设置有车轮固定凸缘7，该车轮固定凸缘7构成在径向向外的方向上延伸的固定部分，它与轴部分5成直角交叉。车轮固定凸缘7在其外侧表面上设置有多个双头螺柱8，该双头螺柱8以基本相等的间隔插入在其中，从而将车轮、刹车转子等固定到车轮固定凸缘上。每个车轮固定凸缘7都设置有固定孔7a，并形成使得车轮固定凸缘7不会一起连接到车轮固定孔7a的节距圆的位置上。毂轮6在车轮固定凸缘7的外侧处，即轴部分5的与车轮固定凸缘7相对侧设置有车轮定位圆柱形部分9，该车轮定位圆柱形部分9与轴部分5同心突出。

毂轮6在内侧端部分处(在车辆组合状态下，车辆宽度方向上的内端部分，也就是附图1中的右端部分)设置有小直径的台阶部分10，其中安装有内座圈(inner race)11。该内座圈11在其外周边侧上设置有内滚道表面12，并在毂轮6的轴向中间部分的外周边侧上设置有内滚道表面13。在毂轮6的内侧处的前端形成圆柱形，并且圆柱形部分(将要捻缝(calked)的部分)14径向向外捻缝膨胀(calk expanded)。从而，内座圈11捻缝固定(calk fixed)到毂轮6上。除了捻缝固定技术之外，内座圈11还可以通过固定到毂轮6的内侧端表面上的螺母(未示出)进行必要的预加压。

外环3形成使得包括空心轴部分15。外环3的内圆周侧设置有与毂轮6的内滚道表面13相对的外滚道表面16，和与内座圈11的内滚道表面12相对的外滚道表面17。远离车轮固定凸缘7的外环3的末端部分设置有多个悬架单元固定凸缘18，该悬架单元固定凸缘18在径向向外的位置处构成固定部分，该固定部分在与轴部分15成直角交叉的方向上延伸。每个悬架单元固定凸缘18都设置有固定孔18a，并形成使得这些凸缘在悬架单元固定凸缘18的这些固定孔18a的节距圆中不彼此连接。外环3在其悬架单元固定凸缘18的内侧，也就是，在它位于轴部分15的经过悬架固定凸缘18的相对侧上的部分，设置有与轴部分15同心形成的车体定位圆柱部分19。

多个滚动元件4在圆周方向上经过保持器20可滚动地设置在多行内滚道表面12、13和多个外滚道表面16、17之间。

在所说明的例子中，滚珠用作滚动元件4。在车轮支撑轮毂单元具有较大重量的情况下，有时将锥形滚子用作滚动元件4。

为了将上述车轮支撑轮毂单元1与车辆组合在一起，外环3的悬架单元固定凸缘18固定到悬架单元上，并且刹车转子和车轮经过双头螺柱8和螺母(未示出)等固定到转环侧毂环6的车轮固定凸缘7上。

这使得车轮能够转动地支承在悬架单元上。

在毂轮6中，在与轴部分5成直角的径向方向上延伸的车轮固定凸缘7通过冷横向挤压成型形成，从而这些凸缘7与轴部分5整体形成，并且定位圆柱形部分9也与轴部分5同心设置，从而圆柱部分9与轴部分整体形成，该定位圆柱形部分由在成型操作期间所发生的挤压剩余部分而形成。另一方面，在外环3中，悬架单元固定凸缘18通过冷横向挤压成型形成，从而悬架单元固定凸缘18与轴部分15整体形成，该悬架单元固定凸缘18在与轴部分15成直角的径向上延伸，并且定位圆柱形部分19也与轴部分15同心设置，从而圆柱形部分19与轴部分15整体形成，该定位圆柱形部分由在成型操作期间发生的挤压剩余部分而形成。现在将描述毂轮6和外环3的冷锻。

图4至6示出了冷锻毂环6的过程的例子。首先，图4A的实心杆材料30受到向前挤压成型，因而成型为图4B所示的轴形构件30a。然后，通过将轴形构件30a头部分镦粗(head)成基本等于定位圆柱形部分9的直径的外径，对该轴形构件30a的头部分进行压制。结果，成型为图4C中所示的轴部分元件30b。通过使用图6中所示的压模50，该轴部分元件30b进一步经历在与挤压方向成直角的横向挤压成型。结果，与车轮固定凸缘7和定位圆柱形部分9形成整体的毂环6成型为如图4D和5中所示。在本实施例中，使用了实心轴部分元件。当使用空心轴部分元件时，可以以同样方式成型驱动轮的毂环。

图6示出了在生产毂环6的横向挤压成型过程中使用的压模50，并且图6A示出了处于原材料插入状态的同样压模，图6B示出了处于材料成型状态的同样压模。该压模50设置有下金属压模52和上金属压模51，轴部分材料30b的内侧端部区域插入到该下金属压模中，该上金属压模通过弹性元件56推向下金属压模。上金属压模51设置有孔57，该孔的直径基本等于定位圆柱部分9的外径ΦD，并且轴部分原材料30b的外侧端部区域(头部区域)设置在该孔57中。位于头部分上侧的孔57的内部部分设置有环形冲头(ring punch)55和冲头(punch)54，使得这些冲头可滑动。环形冲头55和冲头54固定到上压模58上，上金属压模51经过弹性元件56固定于该上压模58上。径向凹槽53可以单独形成在上金属压模51中或下金属压模52中。

当降低上压模58时，冲头54在轴部分原材料30b的头部分的上表面中成型一凹陷，并在径向上挤压它，以使得轴部分原材料30b的头部分的外周边部分在与冲头前进方向成直角的方向(横向)上被挤压到径向凹槽中。因而，车轮固定凸缘7成型为与轴部分5形成整体，使在成型操作期间发生的直径ΦD的头部分的剩余部分被挤压成为定位圆柱形部分9。

在此期间，成型载荷只施加到头区域的内表面上，对长度(表面面积)没有影响。因此，当车轮固定凸缘7的长度(表面面积)较大时，与车轮固定凸缘7挤压成型的情况相比，可以用非常小的成型载荷对凸缘成型。

现在将参照图7至9描述冷锻外环3的步骤的例子。在该例子中，通过使用图9中所示的压模，图7A的空心圆柱形轴部分原材料40(除了有缝焊接管切割方法之外，该轴部分原材料可以通过利用拉模(draw molding)去除底部，或者通过利用向后挤压成型去除底部等获得)受到在与推动方向成直角的方向上横向挤压成型，从而将如图7B和8中所示的悬架单元固定凸缘18和定位圆柱形部分19成型成整体组合。然后，将与外环滚道表面16相对的台阶部分41成型在如图7C所示的位于外侧上的端部内表面上，以成型外环3。

图9示出了用于获得外环3的横向挤压成型方法的压模70，其中图9A示出了原材料插入状态，图9B示出了成型状态。该压模70设置有下金属压模72和上金属压模71，轴部分元件40的外侧上的端部插入到该下金属压模中，该上金属压模适合于利用弹性元件76推向下金属压模72。上金属压模71设置有孔77，其直径基本等于定位圆柱形部分19的外径ΦD0，并且轴部分原材料40的内侧的端部设置在该孔77中。环形冲头75和冲头74可滑动地设置在位于端部上侧上的孔77的部分的内部，并且这些冲头固定到上金属压模71经过弹性元件76所固定的上压模78中。在冲头74的前端部分处，直径基本等于轴部分原材料40的内径ΦD1的心轴74a设置成，限制圆柱形轴部分原材料40。在上金属压模71和下金属压模72的末端表面之间，设置有径向向外延伸的径向凹槽。该径向凹槽73可以单独形成在上金属压模71中或者单独形成在下金属压模72中。

当降低上压模78时，冲头74首先成型台阶部分42，该台阶部分与外环滚道表面17相对，位于轴部分原材料40上的末端部分的内表面上。然后，环形冲头75接触轴部分原材料40的内侧端表面，并在轴向(横向)上对其进行挤压。结果，轴部分原材料40的外周边部分在与冲头前进的方向成直角的方向上(横向)被挤压到径向凹槽73中，并且悬架单元固定凸缘18与轴部分15成型为一体，在成型操作期间发生的直径ΦD0的挤压剩余部分变为定位圆柱形部分19。

在此期间，成型载荷只施加到轴部分原材料的直径ΦD0至ΦD1的环形部分上，不受悬架单元固定凸缘18的长度(表面面积)影响。因此，与挤压成型凸缘18的情况下的成型载荷相比，具有较长长度(表面面积)的悬架单元固定部分18可以用非常小的成型载荷成型。为了以平衡方式使得原材料流动到径向凹槽73中，下金属压模72可以像上金属压模71那样制作成垂直地可移动，并且经过弹性元件可以推向上金属压模71(上、下金属压模浮动(mold-floating)结构)。

因此，在本实施例中，毂环6的车轮固定凸缘7通过冷横向挤压成型与实心轴部分5成型成一体，并且利用冷横向挤压成型将外环3的悬架单元固定凸缘18与空心轴部分15成型成一体。因此，即使当车轮固定凸缘7和悬架单元固定凸缘18的突出长度(表面面积)变大时，成型载荷也不会由于挤压压模的特性而改变。与挤压成型固定凸缘7和悬架单元固定凸缘18相比，这能够使用较小的设备通过冷锻用较小载荷对车轮固定凸缘7和悬架单元固定凸缘18进行成型。

车轮固定凸缘7和轮毂环6的外周边部分之间的连接部分，以及悬架单元固定凸缘18和外环3的外周边部分之间的连接部分不进行弯曲处理。因此，可以确保这些连接部分的足够厚度，并且轮毂环6和外环3可以获得足够长的长度。

由于车轮固定凸缘7和悬架单元固定凸缘18受到横向挤压成型，所以挤压剩余部分可以用作车轮定位圆柱形部分9和车体定位圆柱形部分19。这能够使得圆周连续的圆柱形定位部分9、19很容易高精度地与轴部分5、15冷成型为一体。而且，当这些定位圆柱形部分9、19单独形成时所需要的过量固定部分变得不再需要，从而在保证所需部分的厚度的情况下可能提高材料产量，从而降低制造成本。

本发明不仅局限于上述实施例，在不脱离本发明的精神的情况下可以作出合适的修改。

在本实施例中，示出了用于内座圈转动从动轮的车轮支撑轮毂单元的滚道环元件。当然，本发明可以应用于内座圈转动驱动轮、外座圈转动从动轮或外座圈转动驱动轮的车轮支撑轮毂单元。

在本实施例中，将多行滚动轴承图示为其轴承部分，外环3安装在该滚动轴承周围。不使用上述轴承，除了两行单排径向止推滚珠轴承(single-line angular ball bearing)和两行单排圆锥滚动轴承之外，本发明也可以使用多行滚动轴承应用于车轮支撑轮毂单元的滚道元件上。

此外，现在将参照附图详细描述本发明的每个实施例中的车轮支撑轮毂单元的轴承环元件及其制造方法。

(第二实施例)

将采用驱动轮的轮毂环106作为例子，并且将描述其制造方法，该轮毂环是车轮支撑轮毂单元101的轴承环元件。首先，如图10A中所示，空心圆柱形轴部分原材料130受到向前挤压成型，以成型图10B的轴部分元件130a。然后，轴部分元件130a的头部分镦锻以成型图10C中所示的轴部分元件130b。该轴部分元件130b受到头部分向后挤压成型，以成型头部分132，该头部分具有台阶凹陷131，该台阶凹陷形成轴部分105的内圆周和定位圆柱形部分109的形状。然后，对该头部分132进行镦锻，从而通过使用图11中所示的压模140，保持车轮固定凸缘107的高度，以成型车轮固定凸缘107。

压模140设置有下金属压模141和上金属压模143以及径向防止变形导向元件144，该下金属压模具有内圆周表面，其直径基本等于轴部分105的外周边表面的直径，该上金属压模具有孔142，该孔的直径对应于定位圆柱部分109的外周边D的直径，该径向防止变形导向元件与上金属压模143配合，并可与定位圆柱形部分109的内圆周表面配合。当头部分132镦锻成具有由上金属压模143保持的车轮固定凸缘117的高度，同时由下金属压模141保持的车轮固定凸缘107的轴部分105时，成型车轮固定凸缘107。

在该压模中，上金属压模143不与定位圆柱形部分109的一部分接触，该部分具有小于定位圆柱形部分109的外周边D的直径，并且只有定位圆柱形部分109的外部受到镦锻。在这种镦锻操作期间，头部分的高度H不会改变，从而定位圆柱形部分109与车轮固定凸缘107同时成型。尽管径向防止变形导向元件144配装到定位圆柱形部分109的凹陷131的内圆周中，但是导向元件144的端表面不与定位圆柱形部分109的底部表面接触。

当制造用于从动轮的外环和轮毂环时，也可以应用本实施例中的制造方法。

因此，在本实施例中，轴部分105和凹陷131由空心轴部分原材料130挤压成型，此后，通过使用上金属压模143，头部分132镦锻成其上保留有车轮固定凸缘107的高度，该上金属压模具有孔142，该孔的直径对应于定位圆柱形部分109的外周边。结果，在处理载荷最高的车轮固定凸缘107的镦锻成型期间，定位圆柱形部分109中的位于其外周边内侧的部分不需要进行挤压。因此，与车轮固定凸缘107整体进行镦锻的情况相比，进行镦锻的表面面积减小了，从而可以以较低的载荷成型车轮固定凸缘107。

这使得能够使用较小的设备通过冷锻来成型车轮固定凸缘107，并且减小了在后续步骤中使用的切削余量，从而可以获得价格低廉的轮毂环106和车轮支撑轮毂单元101。由于车轮固定凸缘107和轴部分105的外周边区域之间的连接部分不进行弯曲处理，所以可以确保在结合部分具有足够的厚度，并且可以获得具有足够强度的轮毂环106和车轮支撑轮毂单元101。

在镦锻期间，上压模143的内圆周侧可以用于成型定位圆柱形部分109。因此，圆周连续的圆柱形定位部分109可以很容易高精度地与轴部分105成型为一体。而且，当定位圆柱部分109单独成型时，用于实现所需固定操作的过量厚度变得不再需要，在确保所需部分的厚度的情况下，可以提高材料产量。这能够降低制造成本。

(第三实施例)

现在将参照图12详细描述制造本发明第三实施例中车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，使第二实施例中用于驱动轮的外环103作为轴承环元件。

如图12A所示，空心圆柱形轴部分原材料150受到向前挤压成型，以成型轴部分元件150a，该轴部分元件具有头部分152，该头部分设置有凹陷151，该凹陷形成图12B的轴部分115和定位圆柱形部分119的内圆周形状。如图12C中所示，然后将头部分152成型为具有径向突起153的异形外周边形状，该突起的数量等于设置在悬架单元固定凸缘118中的定位孔118a的数量。在图12D的镦锻步骤中，然后通过使用具有孔的上金属压模(未示出)，在轴部分115保持在下压模(未示出)中、在悬架单元固定凸缘118的高度留出头部分152，且不限制其外周边的情况下，镦锻头部分152，其中上金属压模的孔的直径对应于定位圆柱部分119的外周边D，以成型悬架单元固定凸缘。

在本实施例中，头部分152，也就是异形镦锻步骤中的中间元件是异形的，从而在镦锻步骤中经过镦锻的悬架单元固定凸缘118也是异形的，且镦锻表面面积变得最小。因此，成型载荷变得较小，并且头部分118的高度H不会改变，从而同时形成定位圆柱形部分119。

在图12E中所示的台阶部分形成步骤(变薄步骤)中，圆周相邻的径向突起142的插入部分镦锻成较小厚度，以使得悬架单元固定凸缘118的不需要部分形成为较小厚度部分154。如图12F中所示，然后通过修剪将多余厚度部分去除，从而制造外环103。由于台阶部分形成步骤中的镦锻操作应用于厚度较小部分154，并且其它部分未受到挤压，从而可以减小成型载荷。

当制造驱动轮的轮毂环和从动轮的轮毂环时，也可以应用本实施例中的制造方法。

因此，在本实施例中，具有径向突起153的头部分152的外周边形状在异形头部分成型步骤中设置成异形，从而尚未镦锻的悬架单元固定凸缘118的外周边可以设置成异形。结果，减小了将进行镦锻的部分的表面面积，在镦锻过程期间，能够使成型载荷保持在较低的水平上。为了只对悬架单元固定凸缘118的较小厚度部分进行镦锻，由于外周边在经过镦锻之后可以减小，所以成型载荷可以保持在较低水平。而且，由于减小了外周边修剪量，所以可以提高产量。

其他操作和效果与上述第二实施例的对应操作和效果相同，从而将省略其在第三实施例中的描述。

(第四实施例)

现在将参照图13详细描述制造本发明第四实施例中车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，采用图14中所示用于从动轮的轮毂环106’作为轴承环元件的例子。

首先，图13A中所示的实心轴部分原材料160受到挤压成型，以成型图13B中所示的轴部分元件160a。然后，对轴部分元件160a的头部分进行镦锻，以成型图13C中所示轴部分元件160b。然后，轴部分元件160b经历头部分向后挤压成型，如图13D中所示，以成型凹陷161，该凹陷形成轴部分105’和定位圆柱形部分109’的圆周形状。当金属压模(未示出)的内圆周同时设置为异形时，成型为其外周边的头部分162膨胀成异形形状。于是，形成具有径向突起163的外圆形状，该径向突起的数量等于设置在车轮固定凸缘107’中的固定孔107a’的数量。然后，通过使用具有孔的上金属压模(未示出)，在在头部分162上留有车轮固定凸缘107的高度H而不限制外周边，且轴部分105’保持在下金属压模(未示出)中的情况下，根据图13E的镦锻步骤将头部分162镦锻，其中上金属压模的孔的圆周长度对应于定位圆柱部分109’的外周边D，由此成型车轮固定凸缘107’。

在此期间，由于中间材料的头部分在头部分向后挤压步骤中具有异形形状，所以在镦锻步骤中经过镦锻的车轮固定凸缘107’也变为异形。结果，镦锻表面面积变为所需的最小水平，使得成型载荷变得较低。由于高度H不会改变，所以同时成型出定位圆柱形部分109’。

在图13F所示的台阶部分形成步骤(变薄步骤)中，周向相邻的径向突起163中的各部分受到镦锻，从而车轮固定凸缘107’的不需要部分的厚度设置得更小。然后，通过进行图13G中所示的修剪过程去除过量厚度部分，以制造轮毂环106’。台阶部分形成步骤中的镦锻操作只应用于将形成较小厚度的部分和未受挤压的其他部分，从而可以降低成型载荷。当在修剪步骤中削减掉不需要的过量厚度部分时，成型为不同厚度和较小厚度部分122’的车轮固定凸缘107’。

本实施例中的制造方法也可以应用于制造驱动轮的外环和轮毂环的情况。

因此，在本实施例中，具有轴部分105’和凹陷151的头部分162在头部分向后挤压步骤中进行成型，其中具有径向突起163的头部分162的外周边形状同时设置成异形。因而，尚未经过镦锻的车轮固定凸缘107’的外周边形状设置为异形，从而在镦锻期间将进行镦锻的部分的表面面积减小，因而所提供的成型载荷能够保持在较低的水平上。在用于只相对于车轮固定凸缘107’镦锻较小厚度部分122’的变薄步骤中，由于可以减小已经镦锻的同一凸缘的外周边，所以可以将成型载荷保持在较低水平。而且，由于减小了外周边的修剪量，所以可以提高产量。

考虑到本实施例的其他操作和效果与第二实施例的相对应操作和效果相同，从而将省略对其的描述。

本发明不仅局限于这些实施例，但是可以在不脱离本发明的精神的范围内进行合适的修改。

在这些实施例中，以环绕外环103所安装的轮毂环106的端部的多行滚动轴承示为滚动部分的例子。除了具有两行单排径向止推滚珠轴承或两行单排圆锥滚动轴承外，本发明也可以适当地应用于使用多行滚动轴承的车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，取代实施例中作为例子描述的滚动轴承，在所述多行滚动轴承中，内座圈在其基本轴向的中间部分处分成两个。

在本发明的实施例中，内座圈转动驱动轮的车轮支撑轮毂单元的驱动轮构件，和内座圈转动从动轮的车轮支撑轮毂单元的驱动轮构件作为例子加以说明。当然，本发明可以应用于外环转动从动轮或外环转动驱动轮的车轮支撑轮毂单元的轴承环元件。

Claims (9)

1.一种车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，包括：

从实心或空心轴部分径向向外延伸的车轮或车体固定部分，及与轴部分同心设置的车轮或车体定位圆柱，其中，

固定部分通过冷横向挤压成型形成，使得固定部分与轴部分成一体。

2.一种车轮支撑轮毂单元，包括：

内部元件，

外部元件，及

至少具有在内部元件和外部元件之间的滚动元件的轴承单元，其中内部元件和外部元件中的至少一个与权利要求1所限定的轴承环元件相同。

3.一种制造车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，该轴承环元件包括车轮或车体固定部分和车轮或车体定位圆柱，该固定部分从实心或空心轴部分径向向外延伸，该定位圆柱与轴部分同心设置，

该方法包括如下步骤：

用于将用于轴部分的原材料放置于具有径向向外延伸的凹槽的金属压模中的放置步骤，该原材料首先成型为预定形状，

压制步骤，用于在常温下压制用于轴部分的原材料中的一部分，该部分对应于轴部分的一个或两个端部区域，

流动步骤，用于使轴部分的原材料流动到金属压模的凹槽中，

使得通过横向挤压使固定部分与轴部分成为一体。

4.一种制造车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，该轴承环元件包括实心或空心轴部分，车轮或车体固定部分，和车轮或车体定位圆柱部分，该固定部分从轴部分沿径向向外的方向延伸，该定位圆柱部分设置在轴部分的相对侧上，使固定部分保持在定位圆柱部分和轴部分之间，并且定位圆柱部分与轴部分同心，

该方法通过冷锻操作进行，包括：

挤压步骤，用于将实心或空心轴部分的原材料挤压成型为头部分，该头部分设置有与轴部分的内圆周和定位圆柱部分的形状相同的形状，及

镦锻步骤，用于通过使用压模对头部分进行镦锻而成型固定部分，同时在头部分上留下固定部分的高度，该压模具有对应于定位圆柱部分的外周边的孔。

5.如权利要求4所述的制造车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，还包括：

用于成型头部分的异形成型步骤，通过利用异形金属压模限制头部分和在完成挤压步骤之后对头部分进行镦锻，该头部分形成具有径向突起的异形外周边形状，该突起的数量等于在固定部分中形成的固定孔的数量，其中，

在不限制固定部分的外周边，且在头部分上留出固定部分的高度的情况下，通过使用金属压模进行镦锻步骤，以成型具有异形外周边的固定部分。

6.如权利要求4所述的制造车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，其中，

进行挤压步骤，以将头部分同时成型为异形外周边形状，具有径向突起，该径向突起的数量等于形成在固定部分中的固定孔的数量，

在不限制固定部分的外周边且在头部分上留出固定部分的高度的情况下，通过使用压模进行镦锻步骤，以成型具有异形外周边的固定部分。

7.如权利要求5或6所述的制造车轮支撑轮毂单元的轴承环元件的方法，还包括：

在镦锻步骤之后进行变薄步骤，用于将固定部分中的位于周向相邻的径向突起之间的部分镦锻成较小厚度。

8.一种由如权利要求4至7中所限定的任一种方法制造的车轮支撑轮毂单元的轴承环元件，其中，

该轴承环元件包括：

实心或空心轴部分，

从轴部分径向向外延伸的车轮或车体固定部分，及

车轮或车体定位圆柱部分，该定位圆柱部分与轴部分同心设置，并设置在轴部分的相对侧上，使固定部分保持在定位圆柱部分和轴部分之间。

9.一种车轮支撑轮毂单元，包括：

内部元件，

外部元件，及

轴承部分，它设置在内部元件和外部元件之间，并具有至少一个滚动元件，其中，

内部元件和外部元件中的至少一个元件为如权利要求8中所限定的轴承环元件。

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