專利名稱：用于車輪的軸承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可自由旋轉(zhuǎn)地支撐車輪的軸承裝置，更具體地 涉及一種剛度可增大且壽命可延長(zhǎng)的用于車輪的軸承裝置。
背景技術(shù)：
通常，用于車輪的軸承裝置適于通過滾動(dòng)軸承可自由旋轉(zhuǎn)地支撐用 于安裝車輪的轂輪，并且對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪采用內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)方式，對(duì)于從動(dòng)輪采 用內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)和外圈旋轉(zhuǎn)兩種方式。在這樣的軸承裝置中廣泛使用雙列角 接觸滾珠軸承，因?yàn)槠渚哂衅谕妮S承剛度、對(duì)錯(cuò)位的高耐久性以及燃 料消耗所需的小轉(zhuǎn)矩。雙列角接觸滾珠軸承具有多個(gè)插設(shè)在靜止圈與旋 轉(zhuǎn)圈之間的滾珠，并且這些滾珠以預(yù)定的接觸角與靜止圈和旋轉(zhuǎn)圈接觸。
用于車輪的軸承裝置大致上分為第一代結(jié)構(gòu)，其中雙列角接觸滾 珠軸承式車輪軸承裝配在懸架的轉(zhuǎn)向節(jié)形成部與轂輪之間；第二代結(jié)構(gòu)，
其中車體安裝凸緣或車輪安裝凸緣直接形成在外部件的外周表面上；第 三代結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)滾道表面之一直接形成在轂輪的外周表面上；以及第 四代結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)內(nèi)滾道表面直接形成在轂輪和等速萬向節(jié)的外周表 面上。
在現(xiàn)有技術(shù)的車輪軸承裝置中，由于雙列軸承中的兩列軸承結(jié)構(gòu)相 同，所以盡管在直道行駛期間其具有足夠的剛度，但在彎道行駛期間不 能總是獲得最優(yōu)的剛度。也就是說，車輪和軸承裝置之間的位置關(guān)系通 常設(shè)計(jì)為使得在直道行駛期間車輛的重量作用在兩列軸承滾珠之間的大 致中央，但較大的徑向負(fù)載和較大的軸向負(fù)載作用于車輛的與轉(zhuǎn)彎方向 相反側(cè)的軸(即，在右轉(zhuǎn)時(shí)車輛左手側(cè)的軸)上。因此，為了改進(jìn)軸承 裝置的耐久性和強(qiáng)度，有效的是使外側(cè)軸承列的剛度比內(nèi)側(cè)軸承列的剛 度大。因而，公知一種圖12所示的用于車輪的軸承裝置，其可在不增大軸承裝置的情況下具有高剛度。用于車輪的軸承裝置50由雙列角接觸滾珠軸承形成，該雙列角接觸 滾珠軸承包括外部件51，在其外周表面上一體形成有待安裝在車輛的 轉(zhuǎn)向節(jié)(未示出)上的車體安裝凸緣，并在其內(nèi)周表面上一體形成有雙列外滾道表面51a、 51b;內(nèi)部件55，該內(nèi)部件包括轂輪52，該轂輪52 具有在其一端上一體形成的用于安裝車輪(未示出)的車輪安裝凸緣53、 形成在其外周表面上并與雙列外滾道表面51a、 51b中的一個(gè)外滾道表面 51 a相對(duì)的一個(gè)內(nèi)滾道表面52a以及從內(nèi)滾道表面52a軸向延伸的柱形部 52b，內(nèi)部件55還包括裝配在柱形部52b上的內(nèi)圈54，在該內(nèi)圈的外周 表面上形成有與雙列外滾道表面51a、 51b中的另一外滾道表面51b相對(duì) 的另一內(nèi)滾道表面54a;可自由滾動(dòng)地容納在外滾道表面51a、 51b與內(nèi) 部件55的內(nèi)滾道表面52a、 54a之間的雙列滾珠56、 57;以及用于可滾 動(dòng)地保持滾珠56、 57的保持架58、 59。內(nèi)圈54由斂縫部52c不可軸向運(yùn)動(dòng)地緊固，斂縫部52c通過使轂輪 52的柱形部52b徑向向外塑性變形而形成。在形成于外部件51與內(nèi)部件 55之間的環(huán)形開口中安裝密封件60、 61，以防止容納在軸承裝置內(nèi)的油 脂泄漏，并防止雨水或灰塵從外部進(jìn)入軸承裝置。外側(cè)滾珠組56的節(jié)圓直徑D1設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)滾珠組57的節(jié)圓直徑 D2。因此，轂輪52的內(nèi)滾道表面52a的直徑大于內(nèi)圈54的內(nèi)滾道表面 54a的直徑，并且外部件51外側(cè)的外滾道表面51a的直徑大于外部件51 內(nèi)側(cè)的外滾道表面51b的直徑。而且外側(cè)滾珠56的數(shù)量大于內(nèi)側(cè)滾珠57 的數(shù)量。通過將外側(cè)的節(jié)圓直徑Dl設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)的節(jié)圓直徑D2 (D1>D2)，可以獲得剛度較大的軸承裝置50，從而延長(zhǎng)其壽命(參見日 本專利特開2004-108449號(hào)公報(bào))。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題在現(xiàn)有技術(shù)的軸承裝置50中，外側(cè)的內(nèi)滾道表面52a與內(nèi)圈54所 壓配合的柱形部52b之間形成有轂輪52的階梯狀部62。階梯狀部62 (階梯高度(Dl-D2) /2)的存在產(chǎn)生一個(gè)問題，SP:在軸承裝置50的組裝期間，通過保持架58臨時(shí)組裝在外部件51的外滾道表面51a中的外側(cè) 滾珠56容易與轂輪52的內(nèi)滾道表面52a的對(duì)立部(counter portion) 63 和階梯狀部62接觸，因而被它們損傷。此外還存在一個(gè)問題，S卩在其中將內(nèi)側(cè)滾珠57臨時(shí)組裝到外部件 51的內(nèi)側(cè)外滾道表面51b上的狀態(tài)下壓配合內(nèi)圈54期間，在滾珠56、 57的表面上會(huì)產(chǎn)生微損。也就是說，在該臨時(shí)組裝步驟中，滾珠56、 57 不僅由于與內(nèi)圈54的對(duì)立部64的接觸而且由于彼此接觸而受損。滾珠 56、 57的損傷表面產(chǎn)生軸承裝置的噪音并縮短軸承裝置的壽命。因此， 需要非常小心的組裝作業(yè)，這降低了軸承裝置的組裝效率。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于車輪的軸承裝置，其可解決 減小軸承裝置的重量和尺寸與增大軸承裝置的剛度相矛盾的問題，而且 還通過防止?jié)L珠在其組裝期間受損，而改善軸承裝置的噪音特性并延長(zhǎng) 軸承裝置的壽命。解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種用于車輪的軸承裝置，該軸承 裝置包括外部件，在該外部件的內(nèi)周表面上形成有雙列外滾道表面； 多個(gè)內(nèi)部件，每個(gè)內(nèi)部件在其外周表面上均形成有與所述雙列外滾道表 面相對(duì)布置的雙列內(nèi)滾道表面；以及雙列滾珠組，所述雙列滾珠組可自 由滾動(dòng)地容納在所述外部件的所述外滾道表面與所述內(nèi)部件的所述內(nèi)滾 道表面之間，該軸承裝置的特征在于外側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑大于內(nèi)側(cè) 滾珠組的節(jié)圓直徑，并且所述內(nèi)部件的外周表面的各角部被倒圓為光滑 圓弧(權(quán)利要求1)。根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，由于外側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑大于內(nèi)側(cè)滾珠 組的節(jié)圓直徑，并且所述內(nèi)部件的外周表面的各角部被倒圓為光滑圓弧， 因此可以提供這樣一種用于車輪的軸承裝置，該軸承裝置可抑制在其組 裝期間滾珠受損，由此可改善軸承裝置的噪音特性、延長(zhǎng)其壽命并增大 其剛度。優(yōu)選的是，所述外滾道表面和所述內(nèi)滾道表面的對(duì)立部的各角部被倒圓為光滑圓弧(權(quán)利要求2)。這樣可以抑制在軸承制造商和汽車制造
商組裝軸承裝置期間滾珠受損，由此可改善軸承裝置的噪音特性和可靠 性。
還優(yōu)選的是，所述外滾道表面和所述內(nèi)滾道表面的肩部的各角部被
倒圓為光滑圓弧(權(quán)利要求3)。這樣即使橢圓接觸區(qū)域越過滾道表面的 肩部，也可以抑制"邊緣負(fù)載"的產(chǎn)生，由此延長(zhǎng)軸承裝置的壽命。
優(yōu)選的是，各滾珠的外徑相同，并且外側(cè)滾珠組的滾珠數(shù)量大于內(nèi) 側(cè)滾珠組的滾珠數(shù)量(權(quán)利要求4)。這樣可以增大軸承裝置的剛度并延 長(zhǎng)其壽命。
優(yōu)選的是，所述肩部和所述對(duì)立部的相應(yīng)角部在熱處理之后與所述 內(nèi)滾道表面和所述外滾道表面一起通過成形砂輪同時(shí)進(jìn)行磨削(權(quán)利要 求5)。這樣可以更光滑地形成肩部和角部。
還優(yōu)選的是，所述內(nèi)部件包括轂輪，所述轂輪具有在其一端一體形 成的車輪安裝凸緣、形成在該轂輪的外周表面上并與所述雙列外滾道表 面中的一個(gè)外滾道表面相對(duì)的 一個(gè)內(nèi)滾道表面以及從所述內(nèi)滾道表面軸 向延伸的柱形部，所述內(nèi)部件還包括裝配在所述柱形部上的內(nèi)圈，在該 內(nèi)圈的外周表面上形成有與所述雙列外滾道表面中的另一外滾道表面相 對(duì)的另一內(nèi)滾道表面；并且其中在所述轂輪的外側(cè)端部處形成有大致錐 形的凹口 ，所述凹口的深度至少延伸至所述轂輪的所述內(nèi)滾道表面的底 部附近，使得所述轂輪的外側(cè)端部具有基本恒定的壁厚(權(quán)利要求6)。 這樣可以同時(shí)解決減小軸承裝置的重量和尺寸與增大軸承裝置的剛度相 矛盾的問題。
優(yōu)選的是，形成軸狀部使其從所述轂輪的所述內(nèi)滾道表面的底部朝 向所述柱形部延伸，并且在所述軸狀部與所述內(nèi)圈所抵靠的肩部之間形 成錐形的階梯狀部，并且其中所述凹口的深度超過所述內(nèi)滾道表面的底 部延伸至所述階梯狀部附近(權(quán)利要求7)。這樣可以進(jìn)一步減輕軸承裝 置的重量。
還優(yōu)選的是，各個(gè)滾珠的外徑d與內(nèi)側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑PCDi之比 d/PCDi設(shè)定在0.14^(d/PCDi)^).25的范圍內(nèi)(權(quán)利要求8)。這樣可以同時(shí)滿足軸承裝置的高剛度和長(zhǎng)壽命。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置，由于其包括外部件，在該外 部件的內(nèi)周表面上形成有雙列外滾道表面；多個(gè)內(nèi)部件，每個(gè)內(nèi)部件在 其外周表面上均形成有與所述雙列外滾道表面相對(duì)布置的雙列內(nèi)滾道表 面；以及雙列滾珠組，所述雙列滾珠組可自由滾動(dòng)地容納在所述外部件 的所述外滾道表面與所述內(nèi)部件的所述內(nèi)滾道表面之間，該軸承裝置的 特征在于外側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑大于內(nèi)側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑，并且所 述內(nèi)部件的外周表面的各角部被倒圓為光滑圓弧，因此可以提供這樣一 種用于車輪的軸承裝置，該軸承裝置可抑制在其組裝期間滾珠受損，由 此可改善軸承裝置的噪音特性、延長(zhǎng)其壽命并增大其剛度。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式是一種用于車輪的軸承裝置，該軸承裝置包 括外部件，在該外部件的內(nèi)周表面上形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部件， 該內(nèi)部件包括轂輪，所述轂輪具有在其一端一體形成的車輪安裝凸緣、 形成在該轂輪的外周表面上并與所述雙列外滾道表面中的一個(gè)外滾道表 面相對(duì)的一個(gè)內(nèi)滾道表面以及從所述內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部，所 述內(nèi)部件還包括裝配在所述柱形部上的內(nèi)圈，在該內(nèi)圈的外周表面上形 成有與所述雙列外滾道表面的另一外滾道表面相對(duì)的另一內(nèi)滾道表面； 以及雙列滾珠組，所述雙列滾珠組可自由滾動(dòng)地容納在所述外部件的所 述外滾道表面與所述內(nèi)部件的所述內(nèi)滾道表面之間，該軸承裝置的特征 在于外側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑大于內(nèi)側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑，并且所述內(nèi) 部件的外周表面的各角部被倒圓為光滑圓弧。


從下面結(jié)合附圖的描述和所附權(quán)利要求將明白本發(fā)明的附加優(yōu)點(diǎn)和 特征，在附圖中
圖1是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第一實(shí)施方式的縱向剖
面圖；圖2是圖1的轂輪的放大剖面圖；圖3是在將內(nèi)側(cè)滾珠組組裝到轂輪的內(nèi)滾道表面上期間的情況的放 大剖面圖；圖4是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第二實(shí)施方式的縱向剖面圖；圖5是圖4的轂輪的放大剖面圖；圖6是在將內(nèi)側(cè)滾珠組組裝到轂輪的內(nèi)滾道表面上期間的情況的放 大剖面圖；圖7是圖4的外側(cè)軸承列的放大剖面圖； 圖8是圖4的內(nèi)側(cè)軸承列的放大剖面圖；圖9是表示外部件在熱處理之后所進(jìn)行的磨削作業(yè)的說明圖；圖10 (a)是表示轂輪在熱處理之后所進(jìn)行的磨削作業(yè)的說明圖，圖10 (b)是表示內(nèi)圈在熱處理之后所進(jìn)行的磨削作業(yè)的說明圖；圖11是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第三實(shí)施方式的縱向剖面圖；以及圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的用于車輪的軸承裝置的縱向剖面圖。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施方式下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第一實(shí)施方式的縱向剖 面圖，圖2是圖1的轂輪的放大剖面圖，圖3是在將內(nèi)側(cè)滾珠組組裝到 轂輪的內(nèi)滾道表面上期間的情況的放大剖面圖。在以下說明中，裝置的 術(shù)語(yǔ)"外側(cè)"(圖中的左手側(cè))是指在將軸承裝置安裝在車體上時(shí)位于車 體外部的那一側(cè)，裝置的術(shù)語(yǔ)"內(nèi)側(cè)"(圖中的右手側(cè))是指在將軸承裝 置安裝在車體上時(shí)位于車體內(nèi)部的那一側(cè)。圖1所示的本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置是用于從動(dòng)輪的第三代類 型，包括內(nèi)部件1、外部件2以及可滾動(dòng)地容納在內(nèi)部件1與外部件2之 間的雙列滾珠(滾珠組)3、 3。內(nèi)部件包括轂輪4和以預(yù)定過盈壓配在轂輪上的內(nèi)圈5。
轂輪4 一體形成有在其一端的車輪安裝凸緣6、在其外周表面上的 一個(gè)(外側(cè))內(nèi)滾道表面4a、以及從內(nèi)滾道表面4a通過軸狀部7延伸的 柱形部4b。在車輪安裝凸緣6上沿著其周邊等距地布置輪轂螺栓6a，并 且在輪轂螺栓6a之間形成圓形孔6b。這些圓形孔6b不僅有助于減輕軸 承裝置的重量，而且有助于供任何用于組裝和拆卸軸承裝置的緊固工具 通過。
內(nèi)圈5在其外周表面上形成有另一 (內(nèi)側(cè))內(nèi)滾道表面5a，并適于 以預(yù)定過盈壓配在轂輪4的柱形部4b上并由斂縫部8軸向緊固，斂縫部 8通過使柱形部4b的端部塑性變形而形成。
轂輪4由碳含量按重量計(jì)為0.40 0.80%的中碳鋼(例如S53C)制 成，并通過高頻感應(yīng)淬火而硬化，使得從車輪安裝凸緣6的內(nèi)側(cè)基部6c 到柱形部4b的包括內(nèi)滾道表面4a在內(nèi)的區(qū)域具有58 64HRC的表面硬 度。斂縫部8保持其鍛造之后的表面硬度。因此，車輪安裝凸緣6具有 抵抗施加到其上的旋轉(zhuǎn)彎曲負(fù)載足夠的機(jī)械強(qiáng)度，可提高在被內(nèi)圈5壓 配的區(qū)域處的柱形部4b的抗微振磨損強(qiáng)度，并且可在斂縫過程中在沒有 任何微裂的情況下執(zhí)行斂縫部8的塑性變形作業(yè)。內(nèi)圈5和滾珠3由諸 如SUJ2的高碳鉻軸承鋼制成，并且通過浸入淬火硬化至其芯部而具有 58 64HRC的硬度。
外部件2在其外周表面上一體形成有待安裝在車輛的轉(zhuǎn)向節(jié)(未示 出)上的車體安裝凸緣2c，并在其內(nèi)周表面上一體形成有與轂輪4的內(nèi) 滾道表面4a相對(duì)的外側(cè)外滾道表面2a以及與內(nèi)圈5的內(nèi)滾道表面5a相 對(duì)的內(nèi)側(cè)外滾道表面2b。雙列滾珠3、 3容納在這些外滾道表面與內(nèi)滾道 表面之間并由保持架9、 IO可滾動(dòng)地保持。外部件2由碳含量按重量計(jì) 為0.40 0.80%的中碳鋼(例如S53C)制成，雙列外滾道表面2a、 2b通 過高頻感應(yīng)淬火而硬化從而具有58 64HRC的表面硬度。在外部件2與 內(nèi)部件1之間形成的環(huán)形空間的外側(cè)端部中安裝密封件11，并在該環(huán)形 空間的內(nèi)側(cè)端中安裝用于檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速的磁性編碼器12。密封件11和覆 蓋外部件2開口端的蓋(未示出)防止容納在軸承內(nèi)的油脂泄漏，并防止雨水和灰塵從外部進(jìn)入軸承。雖然這里所示的結(jié)構(gòu)是第三代軸承的結(jié) 構(gòu)，但本發(fā)明的軸承裝置也可應(yīng)用于第一代、第二代和第四代軸承的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，外側(cè)滾珠組3的節(jié)圓直徑PCDo設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)滾珠 組3的節(jié)圓直徑PCDi (PCDo>PCDi)。外側(cè)和內(nèi)側(cè)的各個(gè)滾珠3的直徑 "d"相同，因而由于PCDo>PCDi，所以外側(cè)滾珠組3的滾珠數(shù)量大于 內(nèi)側(cè)滾珠組3的滾珠數(shù)量。在轂輪4的外側(cè)端部形成有大致錐形的凹口 13以減輕軸承裝置的重 量，凹口 13的深度延伸至轂輪4的內(nèi)滾道表面4a的底部附近，使得轂 輪4的外側(cè)端部具有基本恒定的壁厚。如圖1清楚所示，轂輪4的輪廓 構(gòu)造從內(nèi)滾道表面4a經(jīng)由對(duì)立部14、階梯狀部7a、直徑較小的軸狀部 以及內(nèi)圈5所抵靠的肩部7b到柱形部4b逐漸減小。由于PCDo>PCDi， 所以轂輪4的內(nèi)滾道表面4a的直徑大于內(nèi)圈5的內(nèi)滾道表面5a的直徑， 并且軸狀部7的外徑設(shè)定為使其與內(nèi)圈5的內(nèi)滾道表面5a的底部直徑基 本相同。另一方面，在外部件2中，由于PCDo〉PCDi，所以外側(cè)外滾道表面 2a的直徑大于內(nèi)側(cè)外滾道表面2b的直徑。外側(cè)外滾道表面2a經(jīng)由柱形 肩部15、階梯狀部15a和直徑較小的肩部16延續(xù)到內(nèi)側(cè)外滾道表面2b。 外滾道表面2b的底部的內(nèi)徑設(shè)定為使其與直徑較大的肩部15的內(nèi)徑基 本相同。在具有這一結(jié)構(gòu)的用于車輪的軸承裝置中，由于外側(cè)滾珠組3的節(jié) 圓直徑PCDo大于內(nèi)側(cè)滾珠組3的節(jié)圓直徑PCDi并且外側(cè)滾珠組3的滾 珠數(shù)量也大于內(nèi)側(cè)滾珠組3的滾珠數(shù)量，所以可增大軸承裝置外側(cè)的剛 度，從而可延長(zhǎng)軸承裝置的壽命。此外，在轂輪4的外側(cè)端部處形成凹 口 13，使得轂輪4在該外側(cè)端部處的壁厚基本恒定。這樣能夠解決減小 軸承裝置的重量和尺寸與增大軸承裝置的剛度相矛盾的問題。除了增大軸承外側(cè)的剛度之外，各個(gè)滾珠3的直徑"d"與內(nèi)側(cè)滾珠 組3的節(jié)圓直徑PCDi之比(d/PCDi)設(shè)定在預(yù)定范圍內(nèi)，即， 0.14鄰/PCD妙.25?？紤]到軸承剛度，由于在節(jié)圓直徑PCDi相同的情況下數(shù)量較大的滾珠3 (即，直徑"d"較小)可增大軸承剛度，所以各個(gè)滾珠3的直徑"d" 較小是優(yōu)選的。然而，考慮到軸承裝置的壽命，由于直徑"d"較小的滾 珠3會(huì)降低滾動(dòng)疲勞強(qiáng)度，所以滾珠3的直徑"d"較大是優(yōu)選的。節(jié)圓 直徑PCDi與滾珠3的直徑"d"之間的關(guān)系的FEM分析(有限元分析) 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在d/PCDi超過0.25時(shí)不能增大軸承剛度，相反在d/PCDi小于 0.14時(shí)滾動(dòng)疲勞強(qiáng)度降低。因此，除了將外側(cè)滾珠組3的節(jié)圓直徑PCDo 設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)滾珠組3的節(jié)圓直徑PCDi之外，可以通過將比率d/PCDi 設(shè)定在0.14S(d/PCDi)^).25的范圍內(nèi)來同時(shí)滿足增大剛度和延長(zhǎng)軸承壽 命。在該實(shí)施方式中，轂輪4的外周表面上的各個(gè)角部倒圓成具有光滑 圓弧。也就是說，如圖2的放大圖所示，基部(肩部)6c與內(nèi)滾道表面 4a之間的角部(過渡部)A、以及階梯狀部7a的角部B形成為圓角半徑 為R的預(yù)定倒角結(jié)構(gòu)。更具體地說，為了使過渡部光滑，角部A形成為 使其軸向倒角尺寸La為0.15-0.8 mm (優(yōu)選為0.15 0.3 mm)、徑向倒角 尺寸Lr為0.15 0.8 mm (優(yōu)選為0.15~0.3 mm)，圓角半徑R為0.15~2.0R (優(yōu)選0.45 0.7R)。當(dāng)圓角半徑R小于0.15R時(shí)，滾珠3容易擦傷，另 一方面，當(dāng)圓角半徑R超過2.0R時(shí)，滾珠3的橢圓接觸區(qū)域(即，由滾 珠3與內(nèi)滾道表面4a之間的接觸區(qū)域形成的橢圓區(qū)域)容易越過內(nèi)滾道 表面4a而從內(nèi)滾道表面4a脫出。同樣，角部B形成為使其徑向倒角尺 寸Lr和軸向倒角尺寸La為0.5~5 mm，圓角半徑R為L(zhǎng)0 10R，由此具 有光滑的過渡部。另外，在內(nèi)滾道表面4a的底部附近形成有具有預(yù)定寬度的對(duì)立部 14，對(duì)立部14的直徑大于內(nèi)滾道表面4a的底部直徑。對(duì)立部14包括在 內(nèi)滾道表面4a的底部附近的角部C、以及由直徑從角部C朝向內(nèi)側(cè)減少 的錐面或具有預(yù)定曲率半徑的圓弧面形成的小直徑部14a。階梯狀部7a 經(jīng)由角部B形成在小直徑部14a附近。對(duì)立部14的角部C也形成為圓角 半徑R為1.0 5R的光滑圓弧。由于轂輪4的外周表面上的角部A、 B、 C被倒圓，因此在如圖3所示的軸承裝置的組裝步驟期間，盡管外側(cè)滾珠3會(huì)與轂輪4的角部A、 B、 C接觸，也可以抑制滾珠3受損，由此改善軸承裝置的噪音特性并延長(zhǎng) 其壽命。此外，可以防止密封件ll的唇部與角部A接觸，由此改善密封質(zhì)量 的可靠性。即使在車輪軸承裝置作用有較大的彎矩時(shí)橢圓接觸區(qū)域越過 角部A，也可以抑制"邊緣負(fù)載"的產(chǎn)生。這里，術(shù)語(yǔ)"邊緣負(fù)載"表 示在角部中產(chǎn)生的較大集中應(yīng)力，其通常導(dǎo)致部件的過早脫層。角部A、 C在熱處理之后與內(nèi)滾道表面4a —起通過成形砂輪同時(shí)進(jìn) 行磨削，并且階梯狀部7a的角部B例如通過切削而形成為被倒圓的圓弧。 這樣能防止產(chǎn)生毛刺，從而高精度地形成對(duì)立部14的外徑。根據(jù)本實(shí)施 方式，不僅轂輪14的內(nèi)滾道表面4a，而且內(nèi)圈5的內(nèi)滾道表面5a的肩 部5b、外部件2的外滾道表面2a、 2b的肩部15、 16及其對(duì)立部都被倒 圓而形成為光滑圓弧。這樣能防止在軸承裝置的組裝期間產(chǎn)生滾珠損傷， 并且即使橢圓接觸區(qū)域越過角部，也可以防止"邊緣負(fù)載"的產(chǎn)生。第二實(shí)施方式圖4是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第二實(shí)施方式的縱向剖 面圖，圖5是圖4的轂輪的放大剖面圖，圖6是在將內(nèi)側(cè)滾珠組組裝到 轂輪的內(nèi)滾道表面上期間的情況的放大剖面圖，圖7是圖4的外側(cè)軸承 列的放大剖面圖，圖8是圖4的內(nèi)側(cè)軸承列的放大剖面圖，圖9是表示 外部件在熱處理之后所進(jìn)行的磨削作業(yè)的說明圖，圖10 (a)是表示轂輪 在熱處理之后所進(jìn)行的磨削作業(yè)的說明圖，圖10 (b)是表示內(nèi)圈在熱處 理之后所進(jìn)行的磨削作業(yè)的說明圖。由于第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式 的不同之處僅在于轂輪的結(jié)構(gòu)，因此這里使用相同的附圖標(biāo)記來表示與 第一實(shí)施方式中使用的功能相同的相同部件。該軸承裝置是用于從動(dòng)輪的第三代類型，包括內(nèi)部件20、外部件2 以及可自由滾動(dòng)地容納在內(nèi)部件20與外部件2之間的雙列滾珠組3、 3。 內(nèi)部件20包括轂輪21和以預(yù)定過盈壓配到轂輪21上的內(nèi)圈5。轂輪21由碳含量按重量計(jì)為0.40 0.80%的中碳鋼(例如S53C)制 成，并形成有凹口22。凹口 22設(shè)在轂輪21的外側(cè)端部，并且比第一實(shí)施方式的凹口 13 (由虛線示出)深。凹口 22的深度超過內(nèi)滾道表面4a 的底部延伸到階梯狀部24附近的位置，使得轂輪21的外側(cè)端部的壁厚 基本恒定。由于PCDc^PCDi，所以轂輪21的內(nèi)滾道表面4a的直徑大于 內(nèi)圈5的內(nèi)滾道表面5a的直徑，并且軸狀部23的外徑設(shè)定為使其直徑 比內(nèi)圈5的內(nèi)滾道表面5a的底部直徑大。與第一實(shí)施方式相似，第二實(shí)施方式的軸承裝置在外側(cè)具有比內(nèi)側(cè) 更大的軸承剛度。另外，由于第二實(shí)施方式中的凹口22的深度大于第一 實(shí)施方式中的凹口 13的深度，因此可以進(jìn)一步減輕軸承裝置的重量。而且在本實(shí)施方式中，轂輪21的外周表面上的各角部被倒圓成具有 光滑圓弧。也就是說，如圖5的放大圖所示，基部6c與外側(cè)內(nèi)滾道表面 4a之間的角部(過渡部)A、錐形的階梯狀部24與軸狀部23之間的角 部D以及階梯狀部24與肩部7b之間的角部E形成為具有圓角半徑R的 預(yù)定倒角結(jié)構(gòu)。更具體地說，各角部D、 E形成為使其軸向倒角尺寸La 為0.5~5 mm，徑向倒角尺寸Lr為0.5~5 mm，圓角半徑R為1.0 10R， 從而具有光滑的過渡部。由于轂輪21的外周表面上的角部A、 C、 D、 E被倒圓，因此在軸承 裝置的組裝步驟期間，盡管外側(cè)滾珠3會(huì)與轂輪21的角部A、 C、 D、 E 接觸，也可以抑制滾珠3受損，由此改善軸承裝置的噪音特性并延長(zhǎng)其 壽命。而且在本實(shí)施方式中，滾道表面4a與基部6c之間的角部A、外部 件2的肩部15、 16處的角部F、 G以及內(nèi)圈5的外周表面5b上的角部H 均被倒圓成具有光滑圓弧，并且外部件2的對(duì)立部17、 18、外滾道表面 2a、 2b上的角部J、 K以及對(duì)立部19的角部M也均被倒圓成具有光滑圓 弧。對(duì)立部17、 18、 14、 19分別與各滾道表面的肩部15、 16、 6c、 5b 軸向相對(duì)應(yīng)。更具體地說，如圖7和圖8的放大圖所示，為了具有光滑 的過渡部，軸向倒角尺寸La為0.15 0.8mm，優(yōu)選為0.15~0.3 mm，徑向 倒角尺寸Lr為0.15 0.8 mm，優(yōu)選為0.15 0.3 mm，并且圓角半徑R為 0.15 2.0R，優(yōu)選為0.45 0.7R。如圖9和圖10所示，肩部的角部A、 F、 G、 H和對(duì)立部的角部C、J、 K、 M在熱處理之后與滾道表面一起通過成形砂輪25、 26、 27同時(shí)進(jìn) 行磨削。也就是說，如圖9所示，外部件2的雙列外滾道表面2a、 2b通 過成形砂輪25 —起進(jìn)行磨削，肩部15、 16的角部F、 G和對(duì)立部17、 18的角部J、 K也通過成形砂輪25同時(shí)進(jìn)行磨削。而且如圖10 (a)所 示，內(nèi)滾道表面4a和形成車輪安裝凸緣6的密封臺(tái)部的基部6c通過成 形砂輪26進(jìn)行磨削，同時(shí)肩部6c的角部A和對(duì)立部14的角部C也通過 成形砂輪26進(jìn)行磨削。另外，如圖10 (b)所示，對(duì)于內(nèi)圈5，內(nèi)滾道 表面5a、供編碼器12壓配合的外周表面5b以及小直徑側(cè)的端面5c通過 成形砂輪27進(jìn)行磨削，并且同時(shí)外周表面5b上的角部H和對(duì)立部19的 角部M通過同一成形砂輪27進(jìn)行磨削。如上所述，由于肩部的角部A、 F、 G、 H和對(duì)立部的角部C、 J、 K、 M與內(nèi)外滾道表面4a、 2a、 2b、 5a—起通過成形砂輪25、 26、 27同時(shí) 進(jìn)行磨削并被倒圓成具有光滑圓弧的各角部，因此即使因各滾道表面4a、 2a、 2b、 5a與滾珠3之間的接觸形成的橢圓接觸區(qū)域越過各角部，也可 以抑制"邊緣負(fù)載"的產(chǎn)生。因而，可以提供這樣一種軸承裝置，該軸 承裝置可防止?jié)L珠受損，由此除了其高剛度之外，還可延長(zhǎng)其壽命并改 善其噪音特性和可靠性。盡管描述成各滾珠3的外徑"d"相同，但是在各列滾珠中也可以使 用不同直徑的滾珠。例如，布置在外側(cè)的各滾珠的直徑可小于布置在內(nèi) 側(cè)的各滾珠的直徑，從而增加外側(cè)列中的滾珠數(shù)量。第三實(shí)施方式圖11是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第三實(shí)施方式的縱向剖 面圖。這里使用相同的附圖標(biāo)記來表示與前述實(shí)施方式中使用的功能相 同的相同部件。該軸承裝置是用于從動(dòng)輪的第二代類型，包括內(nèi)部件28、外部件29 以及可自由滾動(dòng)地容納在內(nèi)部件28與外部件29之間的雙列滾珠3、 3。 內(nèi)部件28包括一對(duì)內(nèi)圈30、 5，內(nèi)圈30、 5在它們的外周表面上形成有 內(nèi)滾道表面30a、 5a。外部件29由碳含量按重量計(jì)為0.40 0.80%的中碳鋼(例如S53C)制成，并在其外周表面上一體形成有車輪安裝凸緣6，在其內(nèi)周表面上一體形成有雙列外滾道表面2a、 2b。雙列滾珠組3、 3通過保持架9、 10可 滾動(dòng)地容納在外滾道表面與內(nèi)滾道表面之間，并形成背靠背雙列角接觸 滾珠軸承。在外部件29的內(nèi)側(cè)端部上安裝密封件31，并在外側(cè)端與內(nèi)圈 30之間形成迷宮密封件32。這些密封件32和覆蓋外部件29開口端的蓋 (未示出)防止容納在軸承內(nèi)的油脂泄漏，并防止雨水和灰塵從外部進(jìn) 入軸承。與前述實(shí)施方式相同，外側(cè)滾珠組3的節(jié)圓直徑PCDo設(shè)定為大于 內(nèi)側(cè)滾珠組3的節(jié)圓直徑PCDi。外側(cè)和內(nèi)側(cè)的各個(gè)滾珠3的直徑"d" 相同，因而由于PCDo〉PCDi，所以外側(cè)滾珠組3的滾珠數(shù)量大于內(nèi)側(cè)滾 珠組3的滾珠數(shù)量。由于PCDo>PCDi，因此外側(cè)內(nèi)圈30的外滾道表面 30a的直徑大于內(nèi)側(cè)內(nèi)圈5的內(nèi)滾道表面5a的直徑。而且與前述實(shí)施方式相同，由于外側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑設(shè)定為大于 內(nèi)側(cè)滾珠組的節(jié)圓直徑，所以可延長(zhǎng)軸承的壽命。此外，由于肩部的角 部A、 F、 G、 H和對(duì)立部的角部C、 J、 K、 M被倒圓而形成為光滑圓弧， 所以在軸承裝置的組裝期間可以抑制滾珠3由接觸或振動(dòng)引起的損傷。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置可應(yīng)用于第一代至第四代的任一軸承 裝置，而與用于驅(qū)動(dòng)輪還是從動(dòng)輪無關(guān)。己參考優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明。顯然，在閱讀并理解了前面的 詳細(xì)描述之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白多種修改和替代。本發(fā)明應(yīng) 理解為包括所有這樣的修改和替代，只要它們落在所附權(quán)利要求或其等 同物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1、一種用于車輪的軸承裝置，該軸承裝置包括外部件(2，29)，在該外部件的內(nèi)周表面上形成有雙列外滾道表面(2a，2b)；多個(gè)內(nèi)部件(1，20，28)，每個(gè)內(nèi)部件在其外周表面上均形成有與所述雙列外滾道表面(2a，2b)相對(duì)布置的雙列內(nèi)滾道表面(4a，5a，30a)；以及雙列滾珠組(3)，所述雙列滾珠組可自由滾動(dòng)地容納在所述外部件(2，29)的所述外滾道表面(2a，2b)與所述內(nèi)部件(1，20，28)的所述內(nèi)滾道表面(4a，5a，30a)之間，該軸承裝置的特征在于外側(cè)滾珠組(3)的節(jié)圓直徑(PCDo)大于內(nèi)側(cè)滾珠組(3)的節(jié)圓直徑(PCDi)，并且所述內(nèi)部件(1，20，28)的外周表面的各角部(A，B，C，D，E，H，M)被倒圓為光滑圓弧。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輪的軸承裝置，其中，所述外滾道 表面和所述內(nèi)滾道表面的對(duì)立部的各角部(C， J， K， M)被倒圓為光滑 圓弧。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于車輪的軸承裝置，其中，所述外 滾道表面和所述內(nèi)滾道表面的肩部的各角部(A， B， D， E， F， G， H) 被倒圓為光滑圓弧。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于車輪的軸承裝置，其中， 各滾珠(3)的外徑相同，并且外側(cè)滾珠組(3)的滾珠數(shù)量大于內(nèi)側(cè)滾 珠組(3)的滾珠數(shù)量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于車輪的軸承裝置，其中， 所述肩部的相應(yīng)角部(A， B， D， E， F， G， H)和所述對(duì)立部的相應(yīng)角 部(C， J， K， M)在熱處理之后與所述內(nèi)滾道表面和所述外滾道表面一 起通過成形砂輪(25， 26， 27)同時(shí)進(jìn)行磨削。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于車輪的軸承裝置，其中， 所述內(nèi)部件(1， 20)包括轂輪(4， 21)，所述轂輪具有在其一端一體形成的車輪安裝凸緣(6)、形成在該轂輪的外周表面上并與所述雙列外滾道表面(2a， 2b)中的一個(gè)外滾道表面(2a)相對(duì)的一個(gè)內(nèi)滾道表面(4a) 以及從所述內(nèi)滾道表面(4a)軸向延伸的柱形部(4b)，所述內(nèi)部件還包 括裝配在所述柱形部(4b)上的內(nèi)圈(5)，在該內(nèi)圈的外周表面上形成 有與所述雙列外滾道表面(2a， 2b)中的另一外滾道表面(2b)相對(duì)的 另一內(nèi)滾道表面(5a);并且其中在所述轂輪(4)的外側(cè)端部處形成有 大致錐形的凹口 (13或22)，所述凹口 (13)的深度至少延伸至所述轂 輪(4)的所述內(nèi)滾道表面(4a)的底部附近，使得所述轂輪(4)的外 側(cè)端部具有基本恒定的壁厚。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于車輪的軸承裝置，其中，形成軸狀部 (23)使其從所述轂輪(21)的所述內(nèi)滾道表面(4a)的底部朝向所述柱形部(4b)延伸，并且在所述軸狀部(23)與所述內(nèi)圈(5)所抵靠的 肩部(7b)之間形成錐形的階梯狀部(24)，并且其中所述凹口 (22)的 深度超過所述內(nèi)滾道表面(4a)的底部延伸至所述階梯狀部(24)附近。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用于車輪的軸承裝置，其中， 各個(gè)滾珠(3)的外徑(d)與內(nèi)側(cè)滾珠組(3)的節(jié)圓直徑(PCDi)之比(d/PCDi)設(shè)定在大于等于0.14且小于等于0.25的范圍內(nèi)。
全文摘要
[問題]提供一種用于車輪的軸承裝置，其同時(shí)解決了減輕裝置的重量和尺寸與增大其剛度相矛盾的問題，另外防止在組裝期間出現(xiàn)滾珠擦傷，以改善軸承的聲學(xué)特性并延長(zhǎng)其壽命。[解決問題的手段]該用于車輪的軸承裝置具有轂輪(4)，其一體具有車輪安裝凸緣(6)還具有形成在其外周上的內(nèi)滾道表面(4a)。雙列滾珠組(3，3)的外側(cè)滾珠組(3)的節(jié)圓直徑(PCDo)設(shè)定為大于其內(nèi)側(cè)滾珠組(3)的節(jié)圓直徑(PCDi)。滾珠(3)的直徑設(shè)定為彼此相等。外側(cè)滾珠組(3)的滾珠數(shù)量設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)滾珠組(3)的滾珠數(shù)量。轂輪(4)的外周表面的角部(A至C)被壓成光滑的圓弧形狀。通過該結(jié)構(gòu)，抑制了在組裝期間出現(xiàn)滾珠擦傷以改善軸承的聲學(xué)特性，還增大了裝置的剛度并延長(zhǎng)了軸承壽命。
文檔編號(hào)F16C33/58GK101297125SQ200680039920
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者小森和雄, 馬場(chǎng)一宏 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社