CN1862043B - 车轮用轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车轮用轴承装置，其能够在抑制轴承重量增加的同时，提高外侧部分的刚性。在外方部件(1)和内方部件(2)的相对的轨道面(3～6)之间，介设有多排滚动体(7、8)。内方部件(2)由轮毂(18)和内圈(19)构成，在该轮毂(18)的外侧具有车轮安装用的轮毂法兰(20)，该内圈(19)与该轮毂的内侧嵌合。两个滚动体排(Lo、Li)之间的中间位置(P)的轮毂(18)的外径(D1)大于内侧的轨道面(6)的最小直径(D2)。外侧排(Lo)的滚珠(7)的节圆直径(PCDo)大于内侧排(Li)的滚珠(8)的节圆直径(PCDi)。

Description

车轮用轴承装置

技术领域

本发明涉及汽车等的车轮用轴承装置。

背景技术

汽车的车轮通过车轮用轴承装置，以可旋转的方式支承于悬架装置上。作为车轮用轴承装置所要求的性能，可例举出较高的负荷容量、刚性。另外，由于燃料费用的提高等原因，人们强烈要求汽车部件的重量减轻，同样要求车轮用轴承装置的重量也减轻。

过去一般的车轮用轴承装置可满足负荷容量，但是，具有车辆转弯时的刚性不一定充分的情况。另外，为了实现汽车的稳定的行驶，必须要求提高车辆转弯时的轴承刚性。

车轮用轴承装置采用多排轴承，按照直行时的车重作用于多排轴承的中间的方式设计。但是，在车辆转弯时，因作用于轮胎的横向力，按照使轮毂法兰倾斜的方式产生力矩负载。由此，要求提高多排中的外侧排附近部位的刚性。

作为提高外侧排的刚性的方案，人们提出下述的方案(比如，JP特开2003-232343号文献)，其中，比如像图11所示的那样，多排滚动体Lo、Li中，外侧排(图11的左侧排)Lo的滚动体7的PCD(节圆直径)大于内侧排(图11的右侧排)Li的滚动体8的PCD。在该文献中，作为另一实施例，人们还提出有下述等的方案，其中，代替改变PCD的方式，外侧排Lo的滚动体7的个数多于内侧排Li的滚动体8的个数。

像JP特开2003-232343号文献等所示的那样，通过使外侧排Lo的PCD大于内侧排Li的PCD和增加外侧排Lo的滚动体(滚珠)个数，由此可获得提高外侧部分的轴承刚性的优良效果。另外，与谋求两排的PCD的增大、滚珠个数的增加的场合不同，可避免轴承装置的整体的尺寸、重量的增加。

但是，在过去的车轮用轴承装置中，均对轮毂形状的考虑不充分，外侧部分刚性提高的效果并不充分。比如，在图11的实例中，与轮毂18嵌合的内圈19中的，与轮毂18的内圈嵌合面对接的位置Q位于两排Lo、Li的滚珠中心距的中间位置的外侧，另外，上述位置Q的内侧的轮毂18的轴部18a的外径按照与内圈19的较小直径部的直径(上述位置Q的直径)一致的方式设计。由此，轮毂18的轴部18a的外径在从外侧的轨道面5稍稍靠近内侧的位置急剧地减小，轮毂18的外侧部分的刚性不充分。

同样在内侧，为了实现稳定的行驶，人们希望提高轴承刚性。在内侧，由于与周边的关系，轴承尺寸常常受到限制，难以提高轴承刚性。由于特别是在内圈旋转的车轮用轴承装置中，在内周形成轨道面的外方部件按照与转向节的内径面嵌合的方式安装，故必须相对受到限制的转向节内径，提高刚性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车轮用轴承装置，其可在抑制轴承重量的增加同时，提高外侧部分的刚性。本发明的另一目的在于提供下述车轮用轴承装置，其提高外侧部分的刚性，并且即使在内侧部分，仍可谋求通过受到限制的轴承直径，提高刚性，可确保滚动疲劳寿命，对于成本方面也是有利的。

本发明的车轮用轴承装置包括外方部件，该外方部件的内周具有多排轨道面，其外周具有相对于车体的安装部；内方部件，该内方部件的外周具有与上述各轨道面相对的多排的轨道面；介于相对的轨道面之间的多排滚动体，在上述外方部件和内方部件中的任何一个部件的外周，在外侧具有车轮安装用的轮毂法兰，上述内方部件由轮毂和内圈构成，在该轮毂的内侧具有呈台阶状直径减小的内圈嵌合面，该内圈与上述轮毂的内圈嵌合面嵌合，在该轮毂和内圈中形成上述各排轨道面，上述两个滚动体排之间的中间位置的轮毂的外径大于内侧的轨道面的最小直径。

按照本方案，由于两个滚动体排之间的中间位置的轮毂的外径大于内侧的轨道面的最小直径，故可相对作用于轴承装置的车辆行驶时的力矩负载，提高轮毂的刚性。在过去的轴承装置中，两个滚动体排之间的轮毂外径均与内侧排的轨道面的槽底直径一致，但是，在增加该部分的轮毂外径的场合，大大有助于刚性的提高。轴承装置中各部分的直径的增加和壁厚的增加关系到刚性的增强，而根据分析的结果知道，通过增加两个滚动体排之间的轮毂的外径，可有效提高相对上述力矩负载的刚性。因此，通过增加该部分的外径，削减轴承装置的其它部分的壁厚，没有伴随重量的增加的情况，可实现刚性的提高。

在本发明中，外侧的滚动体排的节圆直径也可大于内侧的滚动体排的节圆直径。

如果增加外侧排的节圆直径，则其本身也有助于外侧部分的轴承刚性的提高，但是，如果外侧排的节圆直径增加，则容易实现增加两个滚动体排之间的轮毂的外径的设计。即，由于即使在轮毂的两个滚动体排之间的部分大于内侧排的轨道面的槽底直径的情况下，其仍可小于外侧的轨道面槽底直径，故不妨碍作为外侧排的轮毂的轨道面的滚动体的装配性。由此，可在不降低滚动体的装配性的情况下，增加轮毂的两个滚动体排之间的部分的外径。

作为削减轴承装置的壁厚的方案，也可在外方部件的内径面的两排的轨道面之间设置壁厚较小部。

按照分析，在外方部件的内径面的两排的轨道面之间的部分对轴承刚性的影响小，即使在内径面设置由上述圆周槽形成的壁厚较小部，也几乎没有对刚性降低造成的影响。因此，通过增加轮毂的两个滚动体排之间的中间位置的外径，在外方部件的两个滚动体排之间的部分设置壁厚较小部，可在不伴随重量的增加的情况下，提高外侧的轴承刚性。

作为削减轴承装置的厚度的方案，除了上述方案，也可采用下述的方案，其中，设置于轮毂的外侧的端面的壁厚削减用的正面凹部的深度较大。该正面凹部的深度也可比轮毂侧的滚动体的中心的轴向位置深。

即使设置上述正面凹部，对轮毂刚性降低的影响也是很小的。像本发明那样，在增加轮毂的两个滚动体排之间的中间的外径的场合，可使正面凹部的深度进一步增加，由此，可在不伴随重量的增加的情况下，提高外侧的轴承刚性。

在本发明中，与形成于轮毂上的轨道面的内侧邻接的部分也可按照相对该轨道面的最小直径，其直径逐渐减小的方式形成于直径变化部分。在该方案的场合，上述直径变化部分的截面呈圆弧状，其曲率半径也可大于上述轮毂的轨道面的截面的曲率半径。另外，上述直径变化部分也可呈锥状。

在轮毂的外径面中与轨道面的内侧邻接的部分形成于直径比该轨道面的最小直径更小的直径变化部分的场合，通过减小轮毂的外径，可减轻轮毂的重量。在此场合，如果具有急剧的外径变化，则导致轮毂的外侧部分的刚性降低，但是，通过形成直径逐渐减小的直径变化部分，可在提高轮毂的外侧部分的刚性的同时，避免重量增加。

在上述直径变化部分的截面呈圆弧状，其曲率半径大于上述轮毂的轨道面的截面的曲率半径的场合，可更进一步提高轮毂的外侧部分的刚性。

在本发明中，也可这样形成，即，上述滚动体为滚珠，外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，两排的滚珠直径相同，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数；

滚珠直径d与内侧的滚珠排的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)可为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25。

按照本方案，由于外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，故可提高轴承装置的外侧部分的刚性。另外，通过使外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数，可进一步提高外侧部分的刚性。

另外，由于从像这样提高外侧的刚性的方面来说，滚珠直径d与内侧的滚珠排的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25，

故可使内侧的刚性提高，确保滚动疲劳寿命。

即，在节圆直径PCDi相同的场合，通过减小滚珠直径d，增加滚珠个数，则支点增加，轴承刚性提高。从刚性提高的方面来说，滚珠直径越小越好。但是，伴随滚珠直径的减小，滚动疲劳寿命降低。根据通过分析而求出节圆直径PCDi与滚珠直径d的关系的结果知道，如果d/PCDi大于0.25，则车轮用轴承装置的刚性不提高，另外如果d/PCDi小于0.14，则车轮用轴承装置的滚动疲劳寿命不足。

通过形成0.14≤d/PCDi≤0.25的范围，可在谋求刚性的提高的同时，确保滚动疲劳寿命。

过去的车轮用轴承装置为下述的设计，其中，相对PCDi，滚珠直径较大，从滚动疲劳寿命的方面来说，具有富裕，刚性不足。本结构谋求消除这样的过去的问题，使刚性和滚动疲劳寿命之间的关系达到最佳。

由于在外侧采用直径d与内侧相同的滚珠，PCD较大，故d/PCD的值小于内侧。但是，在外侧，由于PCD增加，故具有富裕，采用其直径与内侧相同的滚珠，可确保令人满意的滚动疲劳寿命。如果两排的滚珠直径相同，则可采用相同规格的滚珠，与改变滚珠直径的场合相比较，生产性优良，对于成本是有利的。

在本方案的车轮用轴承装置中，像这样，根据外侧和内侧的负载条件，提高外侧部分的刚性，并且即使在内侧部分，也可通过受到限制的轴承直径，获得刚性的提高，同时可确保滚动疲劳寿命，通过使两排的滚珠直径相同，对于成本方面也是有利的。

在本发明中，也可这样形成，其中，内方部件具有车轮安装用法兰，在外方部件的内侧端具有与悬架装置的转向节嵌合的转向节嵌合部，外方部件的内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合。

这样的在外方部件的转向节嵌合部的内径侧具有内侧的轨道面的轴承的场合，由于转向节，外方部件的转向节嵌合部的外径受到限制，位于其内径侧的轨道面的内径受到限制。由此，通过本方案可有效地发挥下述的优点，即，提高外侧部分的刚性，并且即使在内侧，也可谋求通过受到限制的轴承直径来提高刚性，并且可确保滚动疲劳寿命。

特别是，在下述的车轮用轴承装置的场合，可更加有效地发挥上述优点，在该车轮用轴承装置中，上述内方部件由轮毂和内圈构成，该轮毂的外侧端具有车轮安装用的轮毂法兰，其内侧端具有呈台阶状直径减小的内圈嵌合面，该内图与上述轮毂的内圈嵌合面嵌合。

在本发明中，也可为下述方案，其中，上述滚动体为滚珠，上述内方部件具有车轮安装用的法兰，在上述外方部件的内侧端具有与悬架装置的转向节嵌合的转向节嵌合部，外方部件的内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合，外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，两排的滚珠直径相同，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数，内侧的滚珠排的节圆直径PCDi与上述外方部件的转向节嵌合部的外径D的比例(PCDi/D)可为：

0.66≤(PCDi/D)≤0.80。

按照该方案，由于外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，故可提高轴承装置的外侧部分的刚性。另外，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数，由此，可进一步提高外侧部分的刚性。

在本发明中，从像这样提高外侧的刚性方面来说，内侧的滚珠排的节圆直径PCDi与上述外方部件的转向节嵌合部的外径D的比例(PCDi/D)为：

0.66≤(PCDi/D)≤0.80。

由此，可实现内侧的刚性的提高，确保滚动疲劳寿命。

即，外方部件的转向节嵌合部的外径D为在轴承设计上作为要求尺寸而确定的值。由此，相对该转向节嵌合部外径D，必须要求谋求刚性的提高、滚动疲劳寿命的确保。

上述节圆直径PCDi为从内侧的轨道面的内径D4中，扣除滚珠直径d的值，滚珠直径d越小，滚珠中心越接近轨道面的内面，PCDi的值越接近轨道面内径D4的值。在这里，由于内侧轨道面位于转向节嵌合部的内周，转向节嵌合部的外径D是一定的，为在可确保外方部件中的轨道面外周的必要最低壁厚t的范围内尽可能大的值，轨道面内径D4满足D4＝D-2×t，为一定的值。

如果轨道面内径D4是一定的，PCDi(＝D4-d)的值依赖于滚珠直径d。如果考虑转向节嵌合部外径D是一定的，则PCDi/D的值依赖于滚珠直径d，滚珠直径越小，PCDi/D的值越大。

在减小滚珠直径d的场合，可增加滚珠个数，由于支点仅增加那么多，因此轴承刚性提高。由此，从刚性提高的方面来说，滚珠直径越小越好。

转向节嵌合部外径D一定，轨道面外周的必要壁厚t一定，即，轨道面内径D4一定，通过分析，求出由于PCDi/D的变化而显示的刚性、滚动疲劳寿命的关系。根据其结果可知，如果PCDi/D小于0.66，则车轮用轴承装置的刚性不提高，另外，如果PCDi/D大于0.80，则车轮用轴承装置的滚动疲劳寿命不足。

通过形成0.66≤(PCDi/D)≤0.80的范围，可在谋求刚性的提高的同时，确保滚动疲劳寿命。

过去的车轮用轴承装置为下述的设计，其中，(PCDi/D)小于0.66，相对转向节嵌合部外径D，滚珠直径较大，在滚动疲劳寿命的方面具有富裕，刚性不足。本结构消除这样的过去的问题，谋求刚性和滚动疲劳寿命的关系的最佳化。

在外侧，采用其直径d与内侧相同的滚珠，因PCD较大，尺寸具有富裕，通过采用直径与内侧相同的滚珠，可确保令人满意的滚动疲劳寿命。如果两排的滚珠直径相同，则可采用相同规格的滚珠，与改变滚珠直径的场合相比较，生产性优良，对于成本是有利的。

在本结构的车轮用轴承装置中，像这样，根据外侧和内侧的负载条件提高外侧部分的刚性的同时，在内侧部分也可通过受到限制的轴承直径来获得刚性的提高，可确保滚动疲劳寿命，通过使两排的滚珠直径相同，对于成本方面也是有利的。

在本发明中，上述滚动体为滚珠，上述内方部件具有车轮安装用的法兰，在上述外方部件的内侧端具有与悬架装置的转向节嵌合的转向节嵌合部，外方部件的内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合，外方部件的内侧的轨道面的内径为获得上述转向节嵌合部和该轨道面之间的必要壁厚的最大直径，内侧排的滚珠为获得规定的疲劳寿命的最小直径，直径与内侧排的滚珠直径相同的滚珠用于外侧排，外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数。

按照该方案，由于外方部件的内侧的轨道面的内径为获得上述转向节嵌合部和轨道面之间的必要壁厚的最大直径，内侧排的滚珠为获得规定的滚动疲劳寿命的最小直径，故可相对受到限制的转向节嵌合部的外径，形成获得刚性和滚动疲劳寿命的最适合的各部分的尺寸关系。另外，由于外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数，故可提高外侧部分的刚性。由于采用两排相同滚珠直径的滚珠，故对于成本方面来说，也是有利的。

附图说明

根据参照附图的下述优选实施例的说明，会清楚地理解本发明。但是，实施例和附图用于单纯的示例和说明，本发明的范围通过权利要求书而确定。在附图中，多个图中的同一部件标号表示相同部分。

图1为本发明的第1实施例的车轮用轴承装置的剖视图；

图2为该轴承装置的部分放大剖视图；

图3为从内侧观看该车轮用轴承装置的侧视图；

图4为本发明的第2实施例的车轮用轴承装置的剖视图；

图5为本发明的第3实施例的车轮用轴承装置的剖视图；

图6为该轴承装置的局部放大剖视图；

图7为表示滚珠直径d与节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)和刚性关系的试验结果的图表；

图8为表示节圆直径PCDi与转向节嵌合部的外径D的比例(PCDi/D)和刚性关系的图表；

图9为本发明的第4实施例的车轮用轴承装置的剖视图；

图10为本发明的第5实施例的车轮用轴承装置的剖视图；

图11为过去实例的剖视图。

具体实施方式

下面结合图1～图3，对本发明的第1实施例进行描述。本实施例为第3代的内圈旋转型，其适用于从动轮支承用的车轮用轴承装置。另外，在本说明书中，在安装于车辆上的状态，靠近车辆的车宽方向外侧的一侧称为“外侧”，靠近车辆的中间的一侧称为“内侧”。

该车轮用轴承装置由，在内周形成多排轨道面3、4的外方部件1；在外周形成与上述各轨道面3、4相对的轨道面5、6的内方部件2；介设于该外方部件1和内方部件2的相对的轨道面3、5之间和轨道面4、6之间的多排滚动体7、8构成。该车轮用轴承装置为多排的止推球轴承型，滚动体7、8由滚珠构成，每排通过护圈9、10保持。上述各轨道面3～6的截面呈圆弧状，这些轨道面3～6中的接触角θ按照背面一致的方式形成。即，各排Lo、Li的轴承部11、12构成止推球轴承，背面一致。外方部件1和内方部件2之间的轴承空间中的外侧由密封件13密封，内侧通过覆盖轴承端面的整体的盖(图中未示出)密封。在内方部件2的内侧的外周，安装有旋转速度检测用的磁性编码器14。

外方部件1为固定侧的部件，作为安装于车体的悬架装置(图中未示出)中的转向节15上的安装部16，设置有使转向节15嵌合的转向节嵌合部16a和车体固定法兰16b。转向节嵌合部16a设置于外方部件1的内侧，车体固定法兰16b与转向节嵌合部16a邻接设置。车体固定法兰16b局部地设置于圆周方向的多个部位，具有由螺纹孔形成的螺栓插孔17，穿过转向节的固定螺栓(图中未示出)拧入螺栓插孔17中，由此，将上述车轮用轴承装置固定于转向节15上。也可代替螺栓插孔17为螺纹孔的方式而采用螺母。

转向节嵌合部16a的直径小于外方部件1的其它部分，外方部件1的内侧的轨道面4位于该转向节嵌合部16a的某轴向位置。

内方部件2为旋转侧的部件，由轮毂18和内圈19构成，分别在轮毂18上形成外侧的轨道面5，在内圈19上形成内侧的轨道面6。在该轮毂18中，在轴部18a的外侧的外周具有车轮安装用的轮毂法兰20，在轴部18a的内侧的外周具有呈台阶状而直径减小的内圈嵌合面21。内圈19与轮毂18的内圈嵌合面21嵌合，通过轮毂18的敛缝部22固定于轮毂18上。该敛缝部22通过下述方式形成，该方式为：将轮毂18的向内侧伸出的圆筒状部分以轧制敛缝等方式紧压于外径侧。

在轮毂法兰20的圆周方向的多个部位具有螺栓通孔23，螺栓24压入螺栓通孔23中。在轮毂法兰20的外侧的侧面，制动盘和轮(均在图中未示出)重合，通过拧于上述螺栓24上的螺母(图中未示出)而固定。轮毂法兰20整个外周连续，但是，圆周方向的多个部位的螺栓插孔23的周边部构成呈辐射状延伸的厚壁部20a(图3)，在邻对的厚壁部20a之间的薄壁部，设置用于减轻重量的开孔25。

在轮毂法兰20的外侧的侧面的基端，用于对上述制动盘和轮的内径面进行导向的引导部26突出。该引导部26通过设置于轮毂18的正面上的壁厚削减用的正面凹部27的形成，呈圆筒状。

在两排滚动体(滚珠)7、8的排Lo、Li的尺寸关系中，外侧的滚动体排(滚珠排)Lo的滚珠7的节圆直径PCDo大于内侧的滚动体排(滚珠排)Li的滚珠8的节圆直径PCDi。两排Lo、Li的滚动体7、8的滚珠直径相互相同，但是，因上述节圆直径PCDo、PCDi的差异，可使外侧排Lo的滚珠7的个数多于内侧排的滚珠8的个数。比如，外侧排Lo的滚珠的个数为19个，内侧排的滚珠的个数为17个。两排Lo、Li的接触角θ相同，比如，为40度。

在轮毂18的轴部18a的外周形状中，两个滚动体排(滚珠排)Lo、Li之间的中间位置P的外径D1大于作为内侧的轨道面6的槽底直径的最小直径D2。上述中间位置P为处于两排Lo、Li的滚动体中心距W的中间的位置。内圈19与轮毂18的内圈嵌合面21的端部对接的位置Q比上述中间位置P更靠内侧。

像图2以放大方式所示的那样，轮毂18的轴部18a的两个滚动体排(滚珠排)Lo、Li之间的部分具体为下述的形状尺寸。在外侧的轨道面5中，在滚珠中心处为最小直径D3，该最小直径D3的部分向滚珠中心的稍(滚珠直径的几分之一的程度)内侧延伸。轮毂轴部18a的外径面中的与轨道面5的内侧邻接的部分构成直径向内侧变小的截面呈圆弧状的第1直径变化部分18aa，从该直径变化部分18aa延伸到外径一定的直轴部分18ab，从直轴部分18ab通过内侧直径变小的锥状的第2直径变化部分18ac，连接到上述台阶状的内圈嵌合面21。直轴部分18ab的外径为上述中间位置P的外径D1。

第1直径变化部分18aa的截面呈圆弧状曲线的曲率半径R1大于轨道面5的截面的曲率半径，比如，为2倍程度的尺寸。如果通过尺寸的实例表示，则在轨道面5的槽曲率半径为10mm的场合，直径变化部分18aa的曲率半径R1为20mm。

内圈19中比轨道面6更靠外侧的部分为直径比作为轨道面6的槽底直径的最小直径D2更小的直径减小部19a，轮毂18的内图嵌合面21的端面的外径，即，第2直径变化部分18ac的最小直径与内圈直径减小部19a的端部的直径基本相同。另外，也不一定设置内圈直径减小部19a，但是，即使在该场合，轮毂19的直轴部分18ab的外径D1仍大于内圈19的最小直径D2。

另外，直径变化部分18aa的截面既可呈锥状，也可呈直径较平缓地逐渐减小的形状。

轮毂18中的上述正面凹部27的深度大于轮毂18侧的滚动体7的中心的轴向位置A。该正面凹部27的深度在本实施例中，为轮毂轴部18a的第1直径变化部分18aa的最小直径部附近，即，到直轴部分18ab的端部附近处的深度。正面凹部27的截面形状呈直径向底侧减小的形状，另外，接触角θ的直线M的附近呈向正面凹部27的内侧隆起的隆起部27a的形状。

在外方部件的内径面的两排Lo、Li的轨道面3、4之间，设置由圆周槽形成的壁厚较小部28。壁厚较小部28为两个轨道面3、4之间的轴向尺寸的一半程度的轴向宽度，其深度与外侧的轨道面3的槽底为相同程度。

按照该方案，由于两个滚动体排Lo、Li之间的中间位置P的轮毂18的外径D1大于内侧排Li的轨道面6的最小直径D2，故可相对作用于轴承装置的车辆行驶时的力矩负载，提高轮毂18的刚性。在过去的轴承装置中，两个滚动体排之间的轮毂外径均与内侧排的轨道面的槽底直径一致，但是，在增加该部分的轮毂外径D1的场合，很有助于提高刚性。轴承装置中各部分的直径的增加或壁厚的增加与刚性的增加有关，但是，根据FEM分析(有限元法的分析)的结果而知道，两个滚动体Lo、Li之间的轮毂18的外径增加，可有效地提高抵抗上述力矩负载的刚性。因此，通过增加该部分的外径D1，削减轴承装置的其它的部分的壁厚，没有伴随重量的增加的情况，可实现刚性的提高。

作为削减轴承装置的壁厚的方案，在外方部件1的内径面的两排Lo、Li的轨道面3、4之间，设置由圆周槽形成的壁厚较小部28。

如果进行分析，则在外方部件1的内径面的两排Lo、Li的轨道面3、4之间的部分，对轴承刚性的影响小，即使在上述壁厚较小部28设置于内径面的情况下，也几乎没有对刚性降低的影响。因此，通过增加轮毂1的两个滚动体排Lo、Li之间的中间的外径D1，在外方部件1上设置上述壁厚较小部28，没有伴随重量的增加的情况，可提高外侧的轴承刚性。

另外，在本第1实施例中，由于增加外侧排Lo的滚珠7的节圆直径PCDo，故外侧部分的轴承刚性提高。由于即使滚动体7、8的个数，也增加了外侧排Lo的个数，故外侧部分的轴承刚性进一步提高。伴随外侧排Lo的节圆直径PCDo的增加，像上述那样，增加两个滚动体排Lo、Li之间的中间位置P的轮毂外径D1的设计便得容易。即，由于即使在轮毂18的两个滚动体排Lo、Li之间的部分大于内侧排Li的轨道面6的槽底直径D2的情况下，仍可小于外侧排Lo的轨道面槽底直径D3，故不妨碍相对作为外侧排Lo的轮毂轨道面5的滚动体7的装入性。

对于轮毂18的轴承部18a的外径面形状，由于与轮毂18的轨道面5的内侧邻接的部分为直径小于轨道面5的最小直径D3的直径变化部分18aa，故通过减小轮毂18的外径，减轻轮毂18的重量。在此场合，如果有急剧的外径变化，则导致轮毂18的外侧部分的刚性降低，但是由于形成直径逐渐变小的截面呈圆弧状的直径变化部分18aa，截面的曲率半径R1大于轨道面5的曲率半径，故可提高轮毂18的外侧部分的刚性，同时避免重量的增加。

此外，由于设置于轮毂18的外侧的端面的正面凹部27的深度比轮毂18侧的滚动体7的中心的轴向位置A深，故可通过正面凹部27增加壁厚削减量，可进一步减轻重量。即使设置正面凹部27，对轮毂18的刚性降低的影响也较小，像本实施例那样，使轮毂18的两个滚动体排Lo、Li之间的中间的外径D1增加，在此场合，即使在像上述那样增加正面凹部27的深度的情况下，仍可确保刚性。同样通过该方式，可在抑制重量的增加的同时，提高外侧的轴承刚性。正面凹部27的形状在本实例中，呈在形成接触角θ的直线M的附近部位，向正面凹部27的内侧隆起的隆起部27a的形状，故可在尽可能地增加正面凹部27的内径，以进一步减少重量的同时，确保必要的刚性。

图4表示本发明的第2实施例。该第2实施例为第3代的内圈旋转型，其适用于驱动轮支承用的车轮用轴承装置。在该车轮用轴承装置中，针对结合图1～图3而描述的第1实施例，在内方部件2的轮毂18的中心部，贯通地开设驱动轴连接孔31。该驱动轴连接孔31为贯穿构成等速接头(图中未示出)中的一个接头部件的外圈的杆部的孔，在内径面形成与上述杆部的花键啮合的花键槽31a。正面凹部27A作为接纳拧于上述杆部的前端的外螺纹部分上的螺母(图中未示出)的埋头部而设置。内圈19相对轮毂18的固定通过借助上述螺母的紧固，将等速接头外圈的一部分按压于内圈19的幅面上的方式进行。另外，外方部件1和内方部件2之间的轴承空间的内侧通过密封件32密封，上述磁性编码器14同时用作密封件32的甩油环。本实施例的其它的结构与第1实施例相同。

即使在像这样，用于驱动轮支承用的车轮用轴承装置的情况下，与上述第1实施例相同，仍可获得在抑制轴承重量的增加的同时，提高外侧部分的刚性等的各种效果。

下面结合图5～图6，对本发明的第3实施例进行描述。第3实施例与第1实施例相同，为第3代内圈旋转型，其适用于从动轮支承用的车轮用轴承装置。在该车轮用轴承装置中，针对结合图1～图3而描述的第1实施例，外方部件1的转向节嵌合部16a的外径为D，在描述Li的尺寸关系时，滚珠直径(滚珠的直径)d与滚珠排Li的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25

另外，内侧滚珠排Li的节圆直径PCDi与外方部件1的转向节嵌合部16a的外径D的比例(PCDi/D)为：

0.66≤(PCDi/D)≤0.80

此外，对于内侧排Li，外方部件1的内侧的轨道面4的内径D4在转向节嵌合部16a和轨道面4之间的壁厚t获得必要壁厚的范围内，为最大直径，内侧排Li的滚珠8为获得规定的滚动寿命的最小直径。壁厚t的最小必要壁厚在从小型车到大型车，普通汽车的车轮用轴承装置中，与转向节嵌合部16a的外径D无关，比如为4mm。

外方部件1中，对两排Lo、Li的轨道面3、4和转向节嵌合部16a进行淬火处理，根据这些淬火处理必要程度来确定上述壁厚t的最小壁厚。

按照该结构的车轮用轴承装置，由于外侧排Lo的节圆直径PCDo大于内侧排Li的圆直径PCDi，故外侧部分的轴承刚性提高。对于滚珠7、8的个数，由于增加了外侧排Lo的个数，故外侧部分的轴承刚性更进一步提高。

像这样，从提高外侧的刚性方面来说，滚珠直径d与内侧的滚珠排Li的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25

由此，可实现内侧的刚性的提高，确保滚动疲劳寿命。

即，在节圆直径PCDi相同的场合，通过减小滚珠直径d，增加滚珠个数，支点增加，轴承刚性提高。从刚性提高的方面来说，滚珠直径约小越好。但是，伴随滚珠直径的减小，滚珠疲劳寿命降低。通过FEM分析(有限元法的分析)，求出节圆直径PCDi与滚珠直径d的关系，根据其结果而知道，如果d/PCDi大于0.25，则车轮用轴承装置的刚性不提高，另外，如果d/PCDi小于0.14，则车轮用轴承装置的滚动疲劳寿命不足。

通过形成0.14≤(d/PCDi)≤0.25的范围，可在谋求刚性的提高的同时，确保滚动疲劳寿命。

另外，更优选为0.15≤(d/PCDi)≤0.20的范围。

关于内侧，分析d/PCDi的值与刚性的关系，则获得图7的结果。刚性由在JIS B1519中记载的额定静负荷导出。

参照该图，d/PCDi的值在0.14～0.25的范围内，刚性基本是一定的，但是，在d/PCDi的值超过0.25的附近，刚性急剧地降低，即使d/PCDi进一步增加，刚性也为该降低的值，是一定的。由此知道，如果d/PCDi的值超过0.25，则刚性不增加。在d/PCDi的值小于0.14的场合，从刚性方面来说没有问题，但是，无法像上述那样确保滚动疲劳寿命，不是优选的。

此外，还具有根据轴承尺寸，即使d/PCDi的值在上述范围内，刚性仍未提高的情况，故如果在该范围内，则可通过适当地选择轴承尺寸，谋求刚性的提高。

过去的车轮用轴承装置为下述的设计，其中，相对PCDi，滚珠直径较大，在滚动疲劳寿命的方面具有富裕，刚性不足。该第3实施例消除这样的过去的问题，谋求刚性和滚动疲劳寿命的关系的最佳化。

关于外侧，采用与内侧相同的滚珠直径d的滚珠，PCD较大，故d/PCD的值小于内侧。但是在外侧PCD较大，具有富裕，通过采用与内侧相同的滚珠直径的滚珠，可确保令人满意的滚动疲劳寿命。如果两排的滚珠直径相同，则可采用相同规格的滚珠，与改变滚珠直径的场合相比较，生产性优良，对于成本方面是有利的。

另外，在该第3实施例中，由于内侧的滚珠排Li的节圆直径PCDi与外方部件1的转向节嵌合部16a的外径D的比例(PCDi/D)为：

0.66≤(PCDi/D)≤0.80

故可实现内侧的刚性提高，确保滚动疲劳寿命。

即，外方部件1的转向节嵌合部16a的外径D为作为在轴承设计上的要求尺寸而确定的值。由此，必须相对该转向节嵌合部的外径D，谋求刚性的提高、滚动疲劳寿命的确保。

上述节圆直径PCDi为从内侧的轨道面4的内径D4中，扣除滚珠直径d的值，滚珠直径d越小，滚珠中心越接近轨道面4的内面，PCDi的值接近轨道面内径D4的值。在这里，由于内侧轨道面4位于转向节嵌合部16a的内周，转向节嵌合部16a的外径D是一定的，外方部件1中的轨道面外周的壁厚t为确保必要最低壁厚的范围内的尽可能大的值，轨道面内径D4满足D4＝D-2×t，为一定的值。像上述那样，壁厚t的必要最低厚度比如为4mm。

如果轨道面内径D4是一定的，PCDi(＝D-d)的值依赖于滚珠直径d。如果考虑转向节嵌合部外径D是一定的，则PCDi/D的值依赖于滚珠直径d，滚珠直径越小，PCDi/D的值越大。

在滚珠直径d小的场合，可增加滚珠个数，由于支点仅增加那么多，因此轴承刚性提高。由此，从刚性提高的方面来说，滚珠直径越小越好。

转向节嵌合部外径D一定，轨道面外周的必要壁厚t一定，即，轨道面内径D4一定，通过FEM分析，求出PCDi/D的变化的刚性、滚动疲劳寿命的关系。根据其结果而知道，如果PCDi/D小于0.66，则车轮用轴承装置的刚性不提高，另外，如果PCDi/D大于0.80，则车轮用轴承装置的滚动疲劳寿命不足。

通过形成0.66≤(PCDi/D)≤0.80的范围，可在谋求刚性的提高的同时，确保滚动疲劳寿命。

另外，更优选为0.67≤(PCDi/D)≤0.76的范围。

关于内侧，分析PCDi/D的值与刚性的关系，则获得图8所示的结果。

如图所示，PCDi/D的值在0.66～0.80的范围内，刚性基本一定，但是，在小于0.66的附近处，刚性急剧降低，即使PCDi/D进一步减小，刚性也为降低的值，是一定的。由此知道，如果PCDi/D的值小于0.66，则刚性未提高。在PCDi/D的值超过0.80的场合，从刚性的方面来说没有问题，但是，无法像上述那样确保滚动疲劳寿命，不是优选的。

另外，还具有伴随轴承尺寸，即使PCDi/D的值在上述范围内，刚性仍不提高的情况，如果在该范围内，则可通过适当选择轴承尺寸谋求刚性的提高。

过去的车轮用轴承装置为下述的设计，其中，相对转向节嵌合部外径D，滚珠直径较大，在滚动疲劳寿命的方面具有富裕，刚性不足。该第3实施例消除这样的过去的问题，谋求刚性和滚动疲劳寿命的关系的最佳化。

图9表示本发明的第4实施例。该第4实施例为第2代的外圈旋转型，其适用于从动轮支承用的车轮用轴承装置。在该车轮用轴承装置中，在外方部件1A的外侧端的外周具有车轮安装用的法兰20A，在内径面形成有多排轨道面3、4。内方部件2A为固定侧的部件，由2个内圈2Aa、2Ab并列而构成，在各内圈2Aa、2Ab的外周分别形成有轨道面5、6。在外方部件1和内方部件2的相对的轨道面3、5之间和轨道面4、6之间，介设多排滚珠7、8。在内方部件2A的内周嵌合固定的车轴(图中未示出)。

该车轮用轴承装置为多排的止推球轴承型，滚珠7、8每排通过护圈9、10而保持。上述各轨道面3～6的截面呈圆弧状，在这些轨道面3～6中，接触角θ按照背面一致的方式形成。即，各排Lo、Li的轴承部11、12为止推球轴承，实现背面一致。外方部件1和内方部件2之间的轴承空间的内侧端通过密封件33密封。

在法兰20A的圆周方向的多个部位，具有螺栓插孔23，螺栓24压入螺栓插孔23中。在轮毂法兰20的外侧的侧面，制动盘和轮(在图中均未示出)重合，通过拧于上述螺栓24上的螺母(图中未示出)而固定。轮毂法兰20A全周连续，但是，圆周方向的多个部位的螺栓插孔23的周边部构成呈辐射状延伸的厚壁部20a，在邻对的厚壁部20a之间的薄壁部设置用于减轻重量的开孔25。

在轮毂法兰20A的外侧的侧面的基端，用于对上述制动盘和轮的内径面进行导向的引导部26突出。

在两排滚珠7、8的排Lo、Li的尺寸关系中，外侧的滚珠排Lo的节圆直径PCDo大于内侧的滚珠排Li的节圆直径PCDi。两排Lo、Li的滚珠7、8的滚珠直径相同，但是，因上述节圆直径PCDo、PCDi的不同，可使外侧排Lo的滚珠7的个数多于内侧排的滚珠8的个数。比如，外侧排Lo的滚珠个数为19个，内侧排Li的滚珠个数为17个。两排Lo、Li的接触角θ相同，比如为40度。

在对内侧排Li的尺寸关系进行描述的场合，滚珠直径(滚珠的直径)d与滚珠排Li的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25

同样在该第4实施例的车轮用轴承装置中，由于外侧排Lo的节圆直径PCDo大于内侧排Li的圆直径PCDi，故外侧部分的轴承刚性提高。对于滚珠7、8的个数，外侧排Lo的个数增加，故外侧部分的轴承刚性更进一步地提高。

像这样，从提高外侧的刚性的方面来说，滚珠直径d与内侧的滚珠排Li的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25

由此，与上述第1～第3实施例相同，可实现内侧的刚性的提高，确保滚动疲劳寿命。

图10表示本发明的第5实施例。该第5实施例为第2代的外圈旋转型，其适用于驱动轮支承用的车轮用轴承装置。在该第5实施例的车轮用轴承装置中，在结合图9而描述的从动轮支承用的车轮用轴承装置中，外方部件1A的车辆安装用的法兰20A位于比两滚动体排Lo、Li之间的中心更靠内侧的位置，比该法兰20A更靠内侧的外方部件1A的外径面为驱动轴结合用嵌合面35。外方部件1A和内方部件2A之间的轴承空间的两端通过密封件33、34密封。该第5实施例的其它的结构与图9的第4实施例相同。

同样在该第5实施例中，由于外侧排Lo的节圆直径PCDo大于内侧排Li的节圆直径PCDi，故外侧部分的轴承刚性提高。对于滚珠7、8的个数，由于增加了外侧排Lo的个数，因此外侧部分的轴承刚性更进一步地提高。

像这样，从提高外侧的刚性的方面来说，滚珠直径d与内侧的滚珠排Li的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25

由此，与上述各实施例相同，可实现内侧的刚性提高，确保滚动疲劳寿命。

在上述各实施例中，虽然具有2个滚动体排之间的中间位置的轮毂的外径D1大于内侧的轨道面的最小直径的限定特征，但是不具有该限定特征的本发明的应用实例包括下述的1)～7)。

形式1)

其涉及一种车轮用轴承装置，其包括在内周具有多排轨道面的外方部件；在外周具有与上述各轨道面相对的多排的轨道面的内方部件；介于相对的轨道面之间的滚珠，在上述外方部件和内方部件中的任意一个部件的外周，设置车轮安装用的法兰；

外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，两排的滚珠直径相同，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数；

滚珠直径d与内侧的滚珠排的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25

形式2)

针对上述形式1，上述车轮安装用的法兰设置于上述外方部件和内方部件中的任意一个部件的外侧端的外周。

形式3)

针对上述形式2，内方部件具有车轮安装用的法兰，在外方部件的内侧端，具有与悬架装置中的转向节嵌合的转向节嵌合部，外方部件的内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合。

形式4)

针对上述形式3，上述内方部件由轮毂和内圈构成，该轮毂的外侧端具有车轮安装用的轮毂法兰，其内侧端具有呈台阶状直径减小的内圈嵌合面，该内圈与上述轮毂的内圈嵌合面嵌合。

形式5)

其涉及一种车轮用轴承装置，其包括外方部件，该外方部件的内侧端的外周具有嵌合车体的悬架装置的转向节的转向节嵌合部，其内周设置有多排轨道面，内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合；内方部件，该内方部件的外周具有与上述各轨道面相对的多排的轨道面，其外侧端的外周具有车轮安装用的轮毂法兰；介于相对的轨道面之间的滚珠；

外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，两排的滚珠直径相同，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数；

内侧的滚珠排的节圆直径PCDi与上述外方部件的上述转向节嵌合部的外径D的比例(PCDi/D)为：

0.66≤(PCDi/D)≤0.80

形式6)

针对上述形式5，上述内方部件包括轮毂和内圈，该轮毂的外侧端具有上述轮毂法兰，其内侧端具有呈台阶状直径减小的内圈嵌合面，该内圈与该轮毂的内圈嵌合面嵌合。

形式7)

其涉及一种车轮用轴承装置，其包括外方部件，该外方部件的内侧端的外周具有嵌合车体的悬架装置的转向节的转向节嵌合部，其内周设置有多排轨道面，内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合；内方部件，该内方部件的外周具有与上述各轨道面相对的多排的轨道面，其外侧端的外周具有车轮安装用的轮毂法兰；介于相对的轨道面之间的滚珠；

上述外方部件的内侧的轨道面的内径为获得上述转向节嵌合部和该轨道面之间的必要壁厚的最大直径，内侧排的滚珠为获得规定的滚动疲劳寿命的最小直径；

直径与该内侧排的滚珠直径相同的滚珠用于外侧排，外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数。

如上所述，参照附图，对优选的实施例进行了描述，但是，如果是本领域的普通技术人员，在看到本说明书后，应该能够容易地在公知的范围内想到各种变更和修改方案。因此，这样的变更和修改按照权利要求所确定的本发明的范围内进行解释。

Claims (12)

1.一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括外方部件，该外方部件的内周具有多排轨道面，其外周具有相对于车体的安装部；内方部件，该内方部件的外周具有与上述各轨道面相对的多排的轨道面；介于相对的轨道面之间的多排滚动体，在上述外方部件和内方部件中的任何一个部件的外周，在外侧具有车轮安装用的轮毂法兰，上述内方部件由轮毂和内圈构成，在该轮毂的内侧具有呈台阶状直径减小的内圈嵌合面，该内圈与上述轮毂的内圈嵌合面嵌合，并且由在上述轮毂的内侧形成的敛缝部固定，在该轮毂和内圈中形成上述各排滚动面；

外侧的滚动体排和内侧的滚动体排之间的中间位置的轮毂的外径大于内侧的轨道面的最小直径，将比上述内圈的轨道面更外侧的部分作为比所述内圈的轨道面的最小直径还小的直径减小部。

2.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于所述外侧的滚动体排的节圆直径大于所述内侧的滚动体排的节圆直径。

3.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于在外方部件的内径面的两排轨道面之间，设置壁厚较小部。

4.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于两排轴承部分为背面一致的止推球轴承。

5.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于在上述轮毂的外侧的端面具有壁厚削减用的正面凹部，该正面凹部的深度比轮毂侧的滚动体的中心的轴向位置深。

6.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于两排的轴承部分为背面一致的止推球轴承，与形成于上述轮毂上的轨道面的内侧邻接的部分按照相对该轨道面的最小直径其直径逐渐减小的方式形成于直径变化部分。

7.根据权利要求6所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述直径变化部分的截面呈圆弧状，其曲率半径大于上述轮毂的轨道面的截面的曲率半径。

8.根据权利要求6所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述直径变化部分呈锥状。

9.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于：

上述滚动体为滚珠；

外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，两排的滚珠直径相同，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数；

滚珠直径d与内侧的滚珠排的节圆直径PCDi的比例(d/PCDi)为：

0.14≤(d/PCDi)≤0.25。

10.根据权利要求9所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述内方部件具有车轮安装用的法兰，在上述外方部件的内侧端，具有与悬架装置的转向节嵌合的转向节嵌合部，外方部件的内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合。

11.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于：

上述滚动体为滚珠；

上述内方部件具有车轮安装用的法兰，在上述外方部件的内侧端，具有与悬架装置的转向节嵌合的转向节嵌合部，外方部件的内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合；

外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，两排的滚珠直径相同，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数；

内侧的滚珠排的节圆直径PCDi与上述外方部件的转向节嵌合部的外径D的比例(PCDi/D)为：

0.66≤(PCDi/D)≤0.80。

12.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于：

上述滚动体为滚珠；

上述内方部件具有车轮安装用的法兰，在上述外方部件的内侧端，具有与悬架装置的转向节嵌合的转向节嵌合部，外方部件的内侧的轨道面的整体或一部分与设置上述转向节嵌合部的轴向范围重合；

上述外方部件的内侧的轨道面的内径为获得上述转向节嵌合部和该轨道面之间的必要壁厚的最大直径，内侧排的滚珠为获得规定的滚动疲劳寿命的最小直径；

直径与该内侧排的滚珠直径相同的滚珠用于外侧排，外侧的滚珠排的节圆直径大于内侧的滚珠排的节圆直径，外侧排的滚珠个数多于内侧排的滚珠个数。

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