專利名稱：用于車輪支撐的滾動軸承單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輪支撐滾動軸承單元的改進，其用來相對于懸架裝 置可旋轉(zhuǎn)地支撐車輛的車輪和諸如制動盤的制動旋轉(zhuǎn)部件。
背景技術(shù)：
車輛的車輪和制動旋轉(zhuǎn)部件用車輪支撐滾動軸承單元相對于懸架 可旋轉(zhuǎn)地支撐。在車輛轉(zhuǎn)彎的時候，很大的力矩施加到車輪支撐滾動 軸承單元上。因此，為了在轉(zhuǎn)彎期間保持穩(wěn)定性，對于這種車輪支撐 滾動軸承單元需要確保很高的抗彎剛度。因此，在用于車輪支撐的傳
統(tǒng)的滾動軸承單元中，通常采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中滾動元件以雙排 方式設(shè)置，并且使該滾動元件的各排具有預載荷以及成對的雙聯(lián)式接 觸角。而且，近幾年來，為了在不增加尺寸的情況下保證很高的抗彎
剛度，已經(jīng)提出了例如在專利文獻1至5中所公開的一些結(jié)構(gòu)，其中
將節(jié)圓直徑或者滾動元件直徑設(shè)計成在滾動元件的各排之間不同。
圖4示出了專利文獻4中公開的結(jié)構(gòu)。這種車輪支撐滾動軸承單 元1包括轂2，外環(huán)3以及其為滾動元件的多個滾珠4， 4。轂2包括 轂體5和內(nèi)環(huán)6的組合。轂2形成有在其軸向外側(cè)部分上的連接凸緣7， 通過該連接凸緣7來支撐車輪和制動旋轉(zhuǎn)部件，以及分別在其軸向中 間部分和軸向內(nèi)側(cè)部分上的雙排內(nèi)環(huán)滾道8 a和8 b (在下面的說明書以 及權(quán)利要求中，軸向外側(cè)是在組裝車輛的寬度方向上的外側(cè)，即，附 圖中的左側(cè)，而軸向內(nèi)側(cè)是在車輛寬度方向上的中間側(cè)，即附圖的右 側(cè))。在內(nèi)環(huán)滾道8a、 8b之間，在軸向外側(cè)上的內(nèi)環(huán)滾道8a的直徑大 于在軸向內(nèi)側(cè)上的內(nèi)環(huán)滾道8b的直徑。多個柱螺栓15的底端固定到 連接凸緣7上，使得諸如圓盤的制動旋轉(zhuǎn)部件、或者車輪可以通過該 連接凸緣7可靠地支撐。為了使各個內(nèi)環(huán)滾道8a、 8b的直徑彼此不同，在圖4所示的結(jié)構(gòu) 中，稍微在外側(cè)上的內(nèi)環(huán)滾道8a的軸向內(nèi)側(cè)上的外圓周傾斜臺階9形 成在轂體5的軸向中間部分的外圓周表面上。該外圓周傾斜臺階9以 這樣的方式傾斜，使得其外徑朝著軸向內(nèi)側(cè)方向逐漸減小。此外，在 外圓周傾斜臺階9的軸向內(nèi)側(cè)上的小直徑臺階10形成在轂體5的軸向 內(nèi)側(cè)部分上。在軸向內(nèi)側(cè)上的內(nèi)環(huán)滾道8b形成在內(nèi)環(huán)6的外圓周表面 上。該內(nèi)環(huán)6配合在小直徑臺階IO上，并且通過形成在轂體5的軸向 內(nèi)側(cè)端部上的鉚接部分11將內(nèi)環(huán)6固定地聯(lián)接到轂體5上。每一個內(nèi) 環(huán)滾道8a、 8b具有精確的橫截面(母線形狀)，并且各個內(nèi)環(huán)滾道8a、 8b的外徑隨著它們變得彼此靠近(朝著轂2的軸向中部)而變小。
外環(huán)3包括形成在其內(nèi)圓周表面上的雙排外環(huán)滾道12a、 12b，以 及形成在其外圓周表面上的用來將該外環(huán)3固定地聯(lián)接到懸架裝置上 的聯(lián)接凸緣13。在外環(huán)滾道12a、 12b之間，在軸向外側(cè)上的外環(huán)滾道 12a的直徑大于在軸向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道12b的直徑。因此，在圖4所 示的結(jié)構(gòu)中，在軸向外側(cè)上的外環(huán)滾道12a的軸向內(nèi)側(cè)上的內(nèi)圓周傾斜 臺階14形成在外環(huán)3的軸向中部的內(nèi)圓周表面上。該內(nèi)圓周傾斜臺階 14以這樣的方式傾斜，使得其內(nèi)徑朝著軸向內(nèi)側(cè)方向減小。每一個外 環(huán)滾道12a、 12b具有精確的橫截面(母線形狀)，并且各個外環(huán)滾道 12a、 12b的內(nèi)徑隨著它們變得彼此靠近(朝著轂2的軸向中間部分) 而變小。
在內(nèi)環(huán)滾道8a、 8b與外環(huán)滾道12a、 12b之間，分別可滾動地設(shè) 置滾珠4、 4。在這種情況下，使以雙排方式設(shè)置的各個滾動元具有預 載荷以及成對的雙聯(lián)式接觸角。根據(jù)內(nèi)環(huán)滾道8a、 8b之間與外環(huán)滾道 12a、 12b之間的直徑的不同，滾珠4、 4的各個排的節(jié)圓直徑彼此不同。 也就是說，在軸向外側(cè)排(外側(cè)排)中的滾珠4、 4的節(jié)圓直徑PCDouT 大于在軸向內(nèi)側(cè)排(內(nèi)側(cè)排)中的滾珠4、 4的節(jié)圓直徑PCDIN (PCD0UT>PCDIN)。盡管在附圖所示的例子中滾珠4、 4用作滾動元件，但是在滾動軸承單元用于重型車輛的情況下可以使用圓錐滾子作 為滾動元件。
上面描述了在專利文獻1至5所公開的車輪支撐滾動軸承單元的 結(jié)構(gòu)，其中在各排中的滾動元件的節(jié)圓直徑是彼此不同的。根據(jù)這種
結(jié)構(gòu)，抗彎剛度能夠依照外側(cè)排的節(jié)圓直徑PCDouT的增加而增加，由 此很容易作出用于提高在轉(zhuǎn)彎期間的行駛穩(wěn)定性以及車輪支撐滾動軸 承單元的耐用性的結(jié)構(gòu)。另一方面，內(nèi)側(cè)排的節(jié)圓直徑PCDw不需要 增加。因此，不需要特別增加懸架裝置的一部分(轉(zhuǎn)向節(jié)的連接孔) 的直徑。因此，可以改善行駛穩(wěn)定性以及耐用性，而不用增加懸架裝 置的這部分的尺寸。
專利文獻6公開了一種結(jié)構(gòu)，其中各排中的滾動元件的節(jié)圓直徑 是彼此相等的，而且其中熱硬化層分散地或者連續(xù)地形成在包括外環(huán) 滾道的部分中。
專利文獻1: JP 2003-232343A
專利文獻2: JP 2004-108449A
專利文獻3: JP 2004-345439A
專利文獻4: JP 2006-137365A
專利文獻5: WO/2005/065077
專利文獻6: JP 3-22124U

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
為了確保如圖4所示的車輪支撐滾動軸承單元的足夠的耐用性， 需要考慮熱硬化層存在于包括各個外環(huán)滾道12a、12b的部分中的范圍。 下面將給出關(guān)于這方面的描述。如在圖4中明白地看到的，其內(nèi)圓周 表面形成有外環(huán)滾道12a、 12b的外環(huán)3在徑向上的厚度在軸向外半部 分與軸向內(nèi)半部分之間是明顯不同的，更確切地說，對應于具有較大的節(jié)圓直徑PCDc)UT的外側(cè)排的軸向外半部分的厚度T()UT小于對應于 具有較小的節(jié)圓直徑PCDIN的內(nèi)側(cè)排的軸向內(nèi)半部分的厚度
TIN(T0UT<TIN)。因此，沒有對在包括外環(huán)滾道12a、 12b的部分中用于 形成硬化層的熱處理條件做任何考慮，很可能產(chǎn)生外環(huán)3的破壞。
如圖4所示，在外側(cè)排的節(jié)圓直徑PCDouT與內(nèi)側(cè)排的節(jié)圓直徑 PCDw彼此不同的結(jié)構(gòu)中，各個外環(huán)滾道12a、 12b的作用與其中各個 排的節(jié)圓直徑是彼此相等的一般車輪支撐滾動軸承單元的外環(huán)滾道的 作用是不同的。更具體地說，在直線-向前或者基本直線-向前驅(qū)動期間 所施加的超過一半的徑向載荷是由在內(nèi)環(huán)滾道8b與外環(huán)滾道12b之間 的內(nèi)側(cè)排滾珠4、 4來支撐的。與此相反，在轉(zhuǎn)彎期間所施加的超過一 半的力矩是由在內(nèi)環(huán)滾道8a與外環(huán)滾道12a之間的外側(cè)排滾珠4、 4 來支撐的。在圖4所示的結(jié)構(gòu)中為了獲得最佳性能，在包括外環(huán)滾道 12a、 12b的部分中需要適當?shù)乜刂茻嵊不瘜拥挠捕群秃穸龋员闩c各 排的不同作用相對應。
然而，專利文獻1到5中沒有一個討論這個問題。即使在專利文 獻6中所公開的技術(shù)中，也沒有在包括外環(huán)滾道的部分中合適地設(shè)定 熱硬化層的特性的建議，該外環(huán)滾道具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中各排的滾 動元件的節(jié)圓直徑彼此不同。
考慮到上述的情況，為了使得構(gòu)造成通過將外側(cè)排的節(jié)圓直徑設(shè) 計成大于內(nèi)側(cè)排的節(jié)圓直徑以提高抗彎剛度的車輪支撐滾動軸承單元 達到最佳性能，而提出本發(fā)明。
解決問題的手段
與圖4中所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相類似，根據(jù)本發(fā)明的車輪支撐滾動軸 承單元包括外環(huán)、轂、以及多個滾動元件。
該外環(huán)由碳鋼制造，并且在其內(nèi)圓周表面上具有雙排外環(huán)滾道。該轂具有在其外圓周表面的軸向外端部上的用于將車輪支撐并固 定在其上的連接凸緣；以及在其軸向中間部分和軸向內(nèi)端部分上的雙 排內(nèi)環(huán)滾道。
該多個滾動元件設(shè)置在內(nèi)環(huán)滾道與外環(huán)滾道之間的每個排中，并 且使其具有預載荷和成對的雙聯(lián)式接觸角。
在軸向外側(cè)上的排的節(jié)圓直徑大于在軸向內(nèi)側(cè)上的排的節(jié)圓直徑。
具體地說，根據(jù)本發(fā)明的車輪支撐滾動軸承單元，在包括外環(huán)滾 道的外環(huán)的內(nèi)圓周表面的部分中，在沿著軸向的兩個位置處形成有熱 硬化層。
在包括外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層被在外環(huán)的內(nèi)圓周表面的軸 向中間部分中的未硬化部分彼此分隔。
如權(quán)利要求2所述，根據(jù)本發(fā)明的車輪支撐滾動軸承單元的優(yōu)選 實施例，可以將具有精確母線的非圓柱形彎曲部分設(shè)置外環(huán)的內(nèi)圓周 表面的軸向中間部分上并且在外環(huán)滾道之間。
而且，如權(quán)利要求3所述，在包括軸向外側(cè)上的外環(huán)滾道的部分 中的熱硬化層的厚度可以大于在包括軸向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道的部分中 的熱硬化層的厚度。
而且，如權(quán)利要求4和5所述，在兩排中的滾動元件可以是滾珠。
而且，如權(quán)利要求4所述，在軸向外側(cè)上的排中的滾珠的直徑可 以小于在軸向內(nèi)側(cè)上的排中的滾珠直徑，并且在軸向外側(cè)上的排中的滾珠的數(shù)目可以大于在軸向內(nèi)側(cè)上的排中的滾珠數(shù)目。
而且，如權(quán)利要求5所述，各個滾珠排的節(jié)圓直徑可以小于對應 一排中的滾珠的直徑的六倍。
發(fā)明的優(yōu)點
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的車輪支撐滾動軸承單元，在外側(cè)排 的節(jié)圓直徑設(shè)置成大于內(nèi)側(cè)排的節(jié)圓直徑的結(jié)構(gòu)中能夠獲得最佳性 能，以改善抗彎剛度。
也就是說，由于在包括外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層構(gòu)造成被在 軸向中間部分中的未硬化部分彼此分隔，所以可以用最優(yōu)化的條件對 在包括外環(huán)滾道的部分中的每個硬化層進行熱處理。因此，在包括外 環(huán)滾道的部分中硬化層的特性能夠做成適合于各自的使用條件。
此外，能夠抑制由在包括外環(huán)滾道的部分中形成硬化層所引起的 外環(huán)的變形，由此減少在用于形成硬化層的熱處理之后用于最終加工 以設(shè)置外環(huán)的形狀所需要的成本。
具體說，如果如權(quán)利要求2所述，在外環(huán)滾道之間設(shè)置非圓柱形 的彎曲部分，可以使得在外環(huán)滾道之間的熱傳遞長度比較長，并且可 以使得在外環(huán)滾道之間的熱輻射面積比較大，由此在外環(huán)滾道之間較 少地傳遞由熱處理所產(chǎn)生的熱量。因此，容易單獨地控制在包括外環(huán) 滾道的部分中的熱硬化層，以分別具有最佳的特性。也就是說，能夠 控制在包括外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層，以分別具有最佳的特性。 在這種情況下，如果將非圓柱形彎曲部分的母線構(gòu)造成具有平滑準確 的形狀，那么能夠防止外環(huán)通過從滾動元件輸入到包括外環(huán)的外環(huán)滾 道的部分上的力矩而遭受局部的或者過大的壓力(應力能夠被抑制)。
在控制在包括外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層以分別具有最佳的特性時，如果在包括在軸向外側(cè)的外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層的厚度 大于權(quán)利要求3所述的軸向內(nèi)側(cè)的外環(huán)滾道中的熱硬化層的厚度，那 么能夠提高外側(cè)排的外環(huán)滾道的壓痕阻抗，并且提高內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾 道的滾動疲勞壽命。
也就是說，如上所述，在直線-向前或者基本直線-向前驅(qū)動期間， 超過一半的徑向載荷由內(nèi)側(cè)排支撐，反之，在轉(zhuǎn)彎期間，超過一半的 力矩由外側(cè)排支撐。因此，優(yōu)選的是在正常使用條件下的滾動疲勞壽 命相對于內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾道來保證，而在施加大力矩的條件下的壓痕 阻抗相對于外側(cè)排的外環(huán)滾道來保證。
從滾動軸承領(lǐng)域中所熟知的赫茲理論中是很明顯的，在輸入過大 的載荷的條件下，動態(tài)剪切力r。在滾動疲勞壽命中是影響最大的，而 靜態(tài)剪切力^,在壓痕阻抗中是影響最大的。在產(chǎn)生最大的靜態(tài)剪切力 rw處的點比在產(chǎn)生最大的動態(tài)剪切力r。處的點大約深1.5倍。
像在本發(fā)明中那樣，在外側(cè)排的節(jié)圓直徑大于內(nèi)側(cè)排的節(jié)圓直徑 的車輪支撐滾動軸承單元中，在徑向上的外環(huán)厚度在對應于內(nèi)側(cè)排的
外環(huán)滾道的部分中比在對應于外側(cè)排的外環(huán)滾道的部分中大。
當通過例如感應硬化的熱處理而在包括外環(huán)滾道的部分中形成硬 化層的時候，該硬化層的金相結(jié)構(gòu)由于馬氏體的轉(zhuǎn)化而略微擴展。在 這樣的情形中，如果在該硬化層周圍有未硬化的部分(沒有因馬氏體 變化而擴展)，該硬化層由于該未硬化的部分而偏移，由此在其內(nèi)部 產(chǎn)生殘余壓應力。這種殘余壓應力有益地作用，以保證滾動疲勞壽命 并提高壓痕阻抗。該殘余壓應力的量隨著在硬化層周圍的未硬化部分 的厚度的增加而增加。
考慮到上述情況，優(yōu)選在直線-向前或者基本直線-向前驅(qū)動期間， 將內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾道中的熱硬化層控制成關(guān)于由施加的徑向載荷所產(chǎn)生的動態(tài)剪切力r。具有最有利的厚度。更具體地說，優(yōu)選在直線-向前 或者基本直線-向前驅(qū)動期間，在內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾道中的熱硬化層的厚 度，略大于對應于由施加的徑向載荷所產(chǎn)生的動態(tài)剪切力r。的最大值 的深度。因此，在內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾道中的熱硬化層的厚度不需要很大。 原因是，由于在內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾道中的熱硬化層周圍的比較厚的未硬 化部分，較大的殘余壓應力產(chǎn)生在熱硬化層中。
在另一方面，為了在由于通過轉(zhuǎn)彎引起的力矩而輸入過大的載荷 時確保壓痕阻抗，優(yōu)選將外側(cè)排的外環(huán)滾道中的熱硬化層構(gòu)造成依據(jù) 靜態(tài)剪切力ra具有足夠的厚度。
如權(quán)利要求3所述，如果在包括軸向外側(cè)的外環(huán)滾道的部分中的 熱硬化層的厚度大于在包括軸向內(nèi)側(cè)的外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層 的厚度，那么能夠提高外側(cè)排的外環(huán)滾道的壓痕阻抗，并且提高內(nèi)側(cè) 排的外環(huán)滾道的滾動疲勞壽命。
在這樣的情況下，根據(jù)在包括軸向外側(cè)上的外環(huán)滾道的部分中形 成的的熱硬化層比在軸向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道中的熱硬化層厚，徑向上 的外環(huán)的厚度在對應于外側(cè)排的外環(huán)滾道的部分小于在對應于內(nèi)側(cè)排 的外環(huán)滾道的部分的該結(jié)構(gòu)是有利的。這是因為，如果這部分的厚度 較小，g卩，如果其熱容較小，很容易增加熱硬化層的厚度。所以，形 成在外環(huán)的外圓周表面上的聯(lián)接凸緣增加了對應部分的熱容，并且起 作用以抑制在包括軸向內(nèi)側(cè)的外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層的厚度， 該熱硬化層存在于聯(lián)接凸緣的徑向內(nèi)側(cè)。
在外側(cè)排與內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾道的熱硬化層之間的厚度差異是根據(jù) 外環(huán)的形狀結(jié)構(gòu)和厚度而確定的，然而，其絕對值不是很大。也就是
說，在大多數(shù)情況下，該差值是大約0.2到0.3mm的小的值就足夠了。 在熱硬化層之間的厚度差基于從每個外環(huán)滾道的表面(其是與滾動元 件的滾動表面滾動接觸的部分)到具有預先設(shè)定的硬度值的深度的距離(例如，在表面處的較高的硬度逐漸減小以達到Hv500的距離)。
如權(quán)利要求4所述，如果兩排的滾動元件是滾珠，并且在軸向外
側(cè)上的排中的滾珠的直徑小于在軸向內(nèi)側(cè)上的排中的滾珠的直徑，則 能夠?qū)⒃谕鈧?cè)排中的滾珠的數(shù)目增加為大于在內(nèi)側(cè)排中的滾珠的數(shù) 目，同時抑制外側(cè)排的節(jié)圓直徑的增加，從而能夠進一步提高抗彎剛 度。如果該滾珠的滾動表面的接觸橢圓的尺寸，通過改變在各排之間 的滾珠的直徑而在各排之間變得不同，那么在外環(huán)滾道中的熱硬化層 的最佳的厚度也變成在各排之間不同。在這樣的情況下，如果如像在 本發(fā)明中那樣，在各個外環(huán)滾道中的熱硬化層彼此分開，那么對于在 外環(huán)滾道中的每個熱硬化層比較容易提供最佳的厚度。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實施，以用于車輪支架的比較小的滾動軸承
單元可以獲得極好的效果，其中如權(quán)利要求5所述，滾珠的各個排的
節(jié)圓直徑小于在對應一排中的滾珠的直徑的六倍。也就是說，在用于 支撐車輪的比較大的滾動軸承單元中，在大多數(shù)情況下，能夠保證所 所需要的滾動疲勞壽命或者壓痕阻抗，而無需應用本發(fā)明。


圖1是示出本發(fā)明實施例的一個例子的剖視圖。
圖2是用于示出在包括外環(huán)滾道的部分上的熱硬化層的范圍的外
環(huán)的局部剖視圖。
圖3是用于示出在包括內(nèi)環(huán)滾道的部分上的熱硬化層的范圍以及 較小直徑臺階的轂體的局部剖視圖。
圖4是示出傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 一 個例子的剖視圖。
附圖標記的說明
1:用于支撐車輪的滾動軸承
2:轂
3:外環(huán)4: 4a,、 4b:滾珠
5:轂體
6:內(nèi)環(huán)
7:連接凸緣
8a、 8b:內(nèi)環(huán)滾道 9:外圓周傾斜臺階
10:較小直徑臺階
lh鉚接部分
12a、 12b:外環(huán)滾道
13:聯(lián)接凸緣
14:內(nèi)圓周傾斜臺階
15:螺栓
16a、 16b:熱硬化層
17:未硬化部分 18:非圓柱彎曲部分 19:熱硬化層 20:槽肩部分
本發(fā)明的優(yōu)選實施例
圖1至圖3示出了與所有權(quán)利要求對應的本發(fā)明實施例的實例。 本發(fā)明的特征在于形成在包括在外環(huán)3的內(nèi)圓周表面上的兩排外環(huán)
滾道12a、 12b的部分中的熱硬化層16a、 16b是彼此獨立的，以分別獲 得最佳的特性。根據(jù)附圖所示的實例，在外側(cè)排中的滾珠4a、 4a的直 徑(例如，大約10.3mm)小于在內(nèi)側(cè)排中的滾珠4b、 4b的直徑(例 如，大約ll.lmm)，并且在外側(cè)排中的滾珠4a、 4a的數(shù)目(例如，15) 大于在內(nèi)側(cè)排中的滾珠4b、 4b的數(shù)目(例如，大約ll)。相應地，外 側(cè)排的外環(huán)滾道12a和內(nèi)環(huán)滾道8a的橫截面形狀(母線)的曲率半徑 小于內(nèi)側(cè)排的外環(huán)滾道12b和內(nèi)環(huán)滾道8b的橫截面形狀的曲率半徑。 在外側(cè)排中的滾珠4a、 4a的節(jié)圓直徑例如是60mm，而在內(nèi)側(cè)排中的 滾珠4b、 4b的節(jié)圓直徑例如是50mm。滾珠4a、 4b的各排的節(jié)圓直徑小于在相應一排中的滾珠4a、 4b的直徑的6倍。下面將省略或者簡化 與圖4所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和作用相類似的部分的說明，并且將主 要說明本發(fā)明的實例的特征部分。
如圖2所示，通過感應硬化，熱硬化層16a、 16b (傾斜的網(wǎng)格所 表示的部分)沿著軸向局部地形成，即，在繞其整個圓周，包括外環(huán)3 的內(nèi)圓周表面的兩排外環(huán)滾道12a和12b的部分中。該熱硬化層16a、 16b是通過獨立的高頻率熱處理而形成的。然而，無需臨時轉(zhuǎn)移各個熱 硬化層16a、 16b的形成工藝，而可以通過使用單獨控制的高頻率熱線 圈來同時進行。
控制在外環(huán)滾道12a和12b中的每個熱硬化層16a、 16b的范圍， 使得在外環(huán)滾道12a、 12b與滾珠4a、 4b的滾動表面之間的滾動接觸部 分處的接觸橢圓不會跑出各自的熱硬化層16a、 16b，而與施加到車輪 支撐滾動軸承單元的力矩或者徑向載荷無關(guān)。
在包括軸向外側(cè)上的外環(huán)滾道12a的部分中的熱硬化層16a的厚 度Ta大于在包括軸向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道12b的部分中的熱硬化層16b 的厚度Tb(Ta>Tb)。此外，在外環(huán)3內(nèi)圓周表面的軸向中間部分中，未 硬化部分17設(shè)置在包括外環(huán)滾道12a、 12b的部分中的熱硬化層16a、 16b之間。因此，該熱硬化層16a、 16b被未硬化部分17彼此分開。在 這個實例中，未硬化部分17設(shè)置在包括具有精確母線的非圓柱形彎曲 部分18的部分中，該未硬化部分17形成在外環(huán)滾道12a、 12b之間的 外環(huán)3的內(nèi)圓周表面的軸向中間部分上。
在非圓柱形彎曲部分18與軸向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道12b之間，具有 圓柱形表面形狀的槽肩部分20設(shè)置在外環(huán)3的中間部分的內(nèi)圓周表面 的部分上。由于在外環(huán)3的軸向上的該槽肩部分20的端部的熱容比外 環(huán)3的其他部分的熱容小，該槽肩部分20的端部的溫度很有可能比其 他部分增加。如果該溫度過分地增加(過熱)，由于微觀結(jié)構(gòu)的粗化而使得包括該槽肩部分20的端口 (porting)的強度降低，從而在靠近 該槽肩部分20的徑向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道12b滾動疲勞壽命下降。因此， 為了防止在感應硬化的時候過熱，槽肩部分20的寬度W2o具有需要保 證足夠熱容的尺寸。更具體地說，該寬度W2()大于在包括軸向內(nèi)側(cè)上 的外環(huán)滾道12b的部分中的熱硬化層16b的厚度，使得該熱硬化層16b 沒有達到槽肩部分20的外邊緣。
鑒于確保外環(huán)8的強度和剛度以及減小外環(huán)3的重量，控制非圓 柱形彎曲部分18的曲率半徑。當僅僅考慮減輕重量的時候，可以將在 軸向外側(cè)上靠近槽肩部分20的部分構(gòu)造成具有如圖2中點劃線a所示 的形狀，即，通過圓柱形表面與沿著垂直于外環(huán)3的中心軸線延伸的 圓環(huán)表面的直角相交而形成的形狀。然而，如果采用這樣的形狀，當 力矩施加到外環(huán)3的時候，在圓環(huán)表面與圓柱表面之間的相交部分產(chǎn) 生應力集中，使得該相交部分很有可能發(fā)生諸如斷裂的破壞。而且， 在由于施加到車輪支撐滾動軸承單元的很大的軸向載荷，使得滾珠4b、 4b與軸向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道12b之間的接觸角增加到如圖2中的點劃 線"所示的情況下，沿著該點劃線々的方向的載荷的作用線穿過外環(huán)3 的切口部分(即，圓環(huán)表面的徑向外側(cè)和圓柱形表面的徑向內(nèi)側(cè))。 這種狀態(tài)不是優(yōu)選的，因為這會由于內(nèi)側(cè)排中的滾珠4b、 4b在外環(huán)3 中產(chǎn)生局部過大的應力而引起支撐剛度的減小?？紤]上述情況，優(yōu)選 這樣來控制非圓柱形彎曲部分18的曲率半徑，即使當接觸角增加時， 沿著接觸角的線延伸穿過外環(huán)3的外圓周表面的徑向內(nèi)側(cè)，而不是朝 著外環(huán)3的外側(cè)延伸。
在另一方面，如圖3所示，關(guān)于由碳鋼制造的轂體5的外圓周表 面，熱硬化層19 (由傾斜網(wǎng)格所示的部分)在徑向上并且沿其整個圓 周連續(xù)地形成在包括軸向外側(cè)上的內(nèi)環(huán)滾道8a的部分中，從連接凸緣 7的基端部分的內(nèi)側(cè)表面到小直徑臺階10。該淬火硬化層19也是通過 感應硬化而形成的。由軸承鋼制造并且其通過淬火(所謂的浸沒淬火) 全部硬化的內(nèi)環(huán)6配合到較小直徑臺階10上，并且通過鉚接部分11固定地地聯(lián)接到轂體5上。
由于在"本發(fā)明的優(yōu)點"部分所說明的原因，在通過將外側(cè)排的 節(jié)圓直徑設(shè)置成大于內(nèi)側(cè)排的節(jié)圓直徑來提高抗彎剛度的結(jié)構(gòu)中，如 上所述構(gòu)造的實例的車輪支撐滾動軸承單元能夠獲得最佳的性能。
本申請是基于在2006年8月31日提交的日本專利申請No. 2006-235749，其整個內(nèi)容結(jié)合于此以供參考。
權(quán)利要求
1. 一種車輪支撐滾動軸承單元，其包括外環(huán)，其由碳鋼制造，并且包括在其內(nèi)圓周表面上的兩排外環(huán)滾道；轂，其包括在其外圓周表面的軸向外端部上的連接凸緣，用來將車輪支撐并固定到其上；以及在其軸向中間部分和軸向內(nèi)端部上的雙排內(nèi)環(huán)滾道；以及多個滾動元件，其設(shè)置在內(nèi)環(huán)滾道與外環(huán)滾道之間的每個排中，同時使其具有預載荷以及成對的并聯(lián)式接觸角，其中在軸向外側(cè)上的排的節(jié)圓直徑大于在軸向內(nèi)側(cè)上的排的節(jié)圓直徑，在包括外環(huán)滾道的外環(huán)的內(nèi)圓周表面的部分中，在沿著軸向的兩個位置處，形成有熱硬化層，并且在包括外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層被在所述外環(huán)的內(nèi)圓周表面的軸向中間部分中的未硬化部分彼此分隔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪支撐滾動軸承單元，其中將具有精 確母線的非圓柱形彎曲部分設(shè)置在所述外環(huán)的內(nèi)圓周表面的軸向中間 部分上并且在所述外環(huán)滾道之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輪支撐滾動軸承單元，其中在包括軸向外側(cè)上的外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層的厚度大于在包括軸向 內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道的部分中的熱硬化層的厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一個所述的車輪支撐滾動軸承單元， 其中在兩排中的滾動元件是滾珠，在軸向外側(cè)上的排中的滾珠的直徑 小于在軸向內(nèi)側(cè)的排中的滾珠的直徑，并且在軸向外側(cè)上的排中的滾 珠的數(shù)目大于在軸向內(nèi)側(cè)的排中的滾珠的數(shù)目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一個所述的車輪支撐滾動軸承單元， 其中在兩排中的滾動元件是滾珠，并且滾珠的各個排的節(jié)圓直徑小于 對應的一排中的滾珠的直徑的六倍。
全文摘要
一種車輪支撐滾動軸承單元，其中將外側(cè)排的節(jié)圓直徑設(shè)置成大于內(nèi)側(cè)排的節(jié)圓直徑，從而提高抗彎剛度，使得該軸承單元獲得最佳的性能。在包括兩個外環(huán)滾道(12a、12b)的部分中的兩個軸向位置處，熱處理硬化層(16a、16b)形成在外環(huán)(3)的內(nèi)圓周表面上。該熱處理硬化層(16a、16b)被位于外環(huán)(3)軸向中間部分中的未硬化部分(17)彼此分隔。而且，具有圓弧形狀的母線的非圓柱形彎曲部分(18)位于所述外環(huán)(3)的內(nèi)圓周表面的軸向中間上，在所述兩個外環(huán)滾道(12a、12b)之間的部分處。而且，在軸向外側(cè)上的外環(huán)滾道(12a)的那部分的熱處理硬化層(16a)的厚度T_a大于在軸向內(nèi)側(cè)上的外環(huán)滾道(12b)的那部分的熱處理硬化層(16b)的厚度T_b。
文檔編號B60B35/02GK101512171SQ20078003243
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者若林達男 申請人:日本精工株式會社