車輪用軸承裝置及其制造方法
【專利說明】車輪用軸承裝置及其制造方法
[0001]本申請是申請日為2009年4月I日、申請?zhí)枮?00980116777.1、發(fā)明名稱為“車輪用軸承裝置及軸模塊”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種在機動車等車輛中用于將車輪相對于車身支承為旋轉(zhuǎn)自如的車輪用軸承裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在車輪用軸承裝置中，從被稱為第一代的將多列滾動軸承單獨使用的的結(jié)構(gòu)向在外方構(gòu)件上一體地具有車身安裝凸緣的第二代進化，并進一步開發(fā)有，將多列滾動軸承的一方的內(nèi)側(cè)滾道面一體地形成在一體具有車身安裝凸緣的轂輪的外周的第三代，進而，開發(fā)有在轂輪上將等速萬向接頭一體化，并在構(gòu)成該等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件的外周一體形成多列滾動軸承的另一方的內(nèi)側(cè)滾道面的第四代的車輪用軸承裝置。
[0004]例如，在專利文獻I中，記載有被稱為第三代的車輪用軸承裝置。如圖45所示，被稱為第三代的車輪用軸承裝置具有:轂輪152，其具有沿外徑方向延伸的凸緣151 ;等速萬向接頭154，其在該轂輪152上固定有外側(cè)接頭構(gòu)件153 ;外方構(gòu)件155，其配置在轂輪152的外周側(cè)。
[0005]等速萬向接頭154具有:所述外側(cè)接頭構(gòu)件153 ;配設(shè)在該外側(cè)接頭構(gòu)件153的碗形部157內(nèi)的內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件158 ;配置在該內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件158和外側(cè)接頭構(gòu)件153之間的球159 ;保持該球159的保持器160。另外，在內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件158的中心孔的內(nèi)周面形成有花鍵部161，在該中心孔內(nèi)插入有未圖示的軸的端部花鍵部，而使內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件158側(cè)的花鍵部161與軸側(cè)的花鍵部卡合。
[0006]另外，轂輪152具有筒狀的軸部163和所述凸緣151，在凸緣151的外端面164 (外側(cè)的端面)上突出設(shè)置有短筒狀的引導(dǎo)部165，該引導(dǎo)部165安裝有未圖示的車輪及制動盤。此外，引導(dǎo)部165包括大徑的第一部165a和小徑的第二部165b，在第一部165a外嵌有制動盤，在第二部165b外嵌有車輪。
[0007]并且，在軸部163的碗形部157側(cè)端部的外周面上設(shè)置小徑階梯部166，在該小徑階梯部166嵌合有內(nèi)圈167。在轂輪152的軸部163的外周面的凸緣附近設(shè)置有第一內(nèi)側(cè)滾道面168，在內(nèi)圈167的外周面設(shè)置有第二內(nèi)側(cè)滾道面169。而且，在轂輪152的凸緣151上設(shè)置有螺栓安裝孔162，而在螺栓安裝孔162安裝有用于將車輪及制動盤固定在該凸緣151的輪轂螺栓。
[0008]在外方構(gòu)件155中，在其內(nèi)周設(shè)有兩列外側(cè)滾道面170、171，并且在其外周設(shè)有凸緣(車身安裝凸緣)182。并且，外方構(gòu)件155的第一外側(cè)滾道面170與轂輪152的第一內(nèi)側(cè)滾道面168相對向，外方構(gòu)件155的第二外側(cè)滾道面171與內(nèi)圈167的滾道面169相對向，在它們之間夾裝有滾動體172。而且，在外方構(gòu)件155的外周面(外徑面)上設(shè)置車身安裝用的凸緣182，該凸緣182安裝在未圖示的關(guān)節(jié)上。
[0009]在轂輪152的軸部163中插入有外側(cè)接頭構(gòu)件153的軸部173。軸部173的碗形部相反側(cè)的端部上形成有螺紋部174，在比螺紋部174與碗形部157之間形成有花鍵部175。而且，在轂輪152的軸部163的內(nèi)周面(內(nèi)徑面)上形成有花鍵部176，將該軸部173插入轂輪152的軸部163時，軸部173側(cè)的花鍵部175與轂輪152側(cè)的花鍵部176卡合。
[0010]并且，在從軸部163突出的軸部173的螺紋部174上螺接螺母構(gòu)件177，而將轂輪152和外側(cè)接頭構(gòu)件153連結(jié)。此時，螺母構(gòu)件177的內(nèi)端面(里面)178與軸部163的外端面179抵接，并且碗形部157的軸部側(cè)的端面180與內(nèi)圈167的外端面181抵接。S卩，通過緊固螺母構(gòu)件177，而使轂輪152隔著內(nèi)圈167由螺母構(gòu)件177和碗形部157夾持。
[0011]專利文獻1:日本特開2004-340311號公報
[0012]以往，如上所述，軸部173側(cè)的花鍵部175與轂輪152側(cè)的花鍵部176卡合。因此，需要對軸部173側(cè)及轂輪152側(cè)這兩者實施花鍵加工，而成本變高，并且在壓入時需要將軸部173側(cè)的花鍵部175與轂輪152側(cè)的花鍵部176的凹凸對合，此時，由于使齒面對合而壓入時，有可能損傷(啃削)該凹凸齒。而且，當(dāng)不對合齒面而以凹凸齒的大徑對合進行壓入時，容易產(chǎn)生圓周方向的松動。如此，當(dāng)圓周方向存在松動時，旋轉(zhuǎn)力矩的傳遞性差，并且可能產(chǎn)生噪聲。因此，如上所述，在利用花鍵嵌合的情況下，難以同時避免凹凸齒的損傷及圓周方向的松動這兩者。
[0013]然而，在花鍵嵌合中，即使提高外花鍵與內(nèi)花鍵的密接性而不產(chǎn)生圓周方向的松動，但只要作用有驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，就有可能在外花鍵和內(nèi)花鍵上發(fā)生相對位移。發(fā)生此種相對位移時，會產(chǎn)生微振磨損，由于該微振磨損的磨損粉末，而花鍵有可能產(chǎn)生磨損。由此，有可能在花鍵嵌合部位產(chǎn)生松動或無法進行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩傳遞。
[0014]另外，如上所述，此種車輪用軸承裝置的外方構(gòu)件155安裝在車身側(cè)的關(guān)節(jié)上。近年來，不設(shè)置凸緣182而設(shè)置使外方構(gòu)件155的外徑面成為圓筒面的壓入面，并將該壓入面壓入關(guān)節(jié)的孔部。然而，僅為此種壓入時，防脫的可靠性差。因此，在防脫方法中使用擋圈。
[0015]若使用擋圈，則在修補等時，不容易從關(guān)節(jié)取下外方構(gòu)件，必須負載大的拉拔載荷進行分解。其結(jié)果是，關(guān)節(jié)的擋圈槽被破壞，需要更換關(guān)節(jié)，從而修補成本高漲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明鑒于上述課題，第一目的在于提供一種等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部經(jīng)由凹凸嵌合結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定地與轂輪一體化的車輪用軸承裝置。第二目的在于提供一種削減加工工時、組裝工時并抑制修補時的部件更換費用的低成本的驅(qū)動車輪用軸承裝置及軸豐吳塊。
[0017]本發(fā)明的第一車輪用軸承裝置具備車輪用軸承，該車輪用軸承具有:在內(nèi)周形成有多列外側(cè)滾道面的外方構(gòu)件；在外周形成有多列內(nèi)側(cè)滾道面的內(nèi)方構(gòu)件；配置在外方構(gòu)件的外側(cè)滾道面與內(nèi)方構(gòu)件的內(nèi)側(cè)滾道面之間的滾動體，其中，內(nèi)方構(gòu)件在外徑面上具有突出設(shè)置有車輪安裝用凸緣的轂輪，并經(jīng)由凹凸嵌合結(jié)構(gòu)與嵌插在轂輪孔部的等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部結(jié)合，所述車輪用軸承裝置的特征在于，在外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部的外徑面和轂輪的孔部的內(nèi)徑面的任一方設(shè)置沿軸向延伸的凸部，將所述凸部沿軸向壓入另一方，通過該壓入而在另一方形成與凸部密接嵌合的凹部，從而構(gòu)成凸部與凹部的嵌合接觸部位整個區(qū)域密接的所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)，使所述外方構(gòu)件以規(guī)定的配合與車輛的關(guān)節(jié)的孔嵌合，并且在所述外方構(gòu)件的外周面和所述關(guān)節(jié)的孔的內(nèi)周面上分別形成環(huán)狀槽，通過與雙方的環(huán)狀槽卡合的擋圈，防止所述外方構(gòu)件從所述關(guān)節(jié)脫落，并且僅通過施加比通常使用時作用的拉拔力大的拉拔力使所述擋圈變形或破裂，就能夠使所述外方構(gòu)件從所述關(guān)節(jié)分離。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的車輪用軸承裝置，將設(shè)置在外側(cè)接頭構(gòu)件的桿軸的外徑面和轂輪的孔部的內(nèi)徑面的任一方而沿軸向延伸的凸部沿軸向壓入另一方，而在該另一方利用凸部形成與凸部密接嵌合的凹部，從而構(gòu)成所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)。即，在對方側(cè)的凹部形成面上進行凸部的形狀的轉(zhuǎn)印。此時，凸部陷入對方側(cè)的凹部形成面，孔部成為稍擴徑的狀態(tài)，容許凸部的軸向移動，當(dāng)軸向移動停止時，孔部要返回原來的直徑而進行縮徑。由此，凸部的凹部嵌合部位的整體相對于其對應(yīng)的凹部進行密接。此時，在基于凸部的凹部成形過程中，在嵌合部位的極小的局部區(qū)域中不可避免地會產(chǎn)生間隙。
[0019]如此，由于凹凸嵌合結(jié)構(gòu)的凸部的凹部嵌合部位的整體相對于其對應(yīng)的凹部進行密接，因此在該嵌合結(jié)構(gòu)中，在徑向及圓周方向不會形成松動產(chǎn)生的間隙。
[0020]若例示軸承的結(jié)構(gòu)，則當(dāng)軸承形式為多列角接觸球軸承時，包括:具有2列外環(huán)的外方構(gòu)件；具有2列內(nèi)環(huán)的內(nèi)方構(gòu)件；夾設(shè)在外環(huán)與內(nèi)環(huán)之間的滾動體(這種情況下為球)。相當(dāng)于軸承內(nèi)圈的內(nèi)方構(gòu)件包含分別具有I列內(nèi)環(huán)的轂輪和內(nèi)圈，通過使內(nèi)圈與轂輪嵌合來緊固轂輪的端部而能夠進行固定。已知有各種緊固加工，作為一例，能夠列舉擺動緊固。通過緊固轂輪的端部，使2列內(nèi)環(huán)間的間隔變窄，從而施加軸承預(yù)壓。相當(dāng)于軸承外圈的外方構(gòu)件為與關(guān)節(jié)的孔相配合的關(guān)系。
[0021]外側(cè)接頭構(gòu)件包括所述軸部和在內(nèi)部收容內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件或轉(zhuǎn)矩傳遞要素的口部，在外側(cè)接頭構(gòu)件的開口端部安裝保護罩。通常，從外側(cè)對該保護罩進行緊固的保護罩帶的最大外徑為驅(qū)動軸的最大外徑。因此，通過將外方構(gòu)件的外徑設(shè)定為大于該最大外徑，而能夠從關(guān)節(jié)的孔向外側(cè)取出驅(qū)動軸整體。
[0022]在此，驅(qū)動軸包括外側(cè)等速萬向接頭、軸、內(nèi)側(cè)等速萬向接頭，起到將來自發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩向車輪傳遞的作用。內(nèi)側(cè)等速萬向接頭與傳動裝置的輸出軸結(jié)合成能夠傳遞轉(zhuǎn)矩且通過滑動花鍵能夠軸向移動。外側(cè)等速萬向接頭經(jīng)由轂輪向車輪傳遞轉(zhuǎn)矩。
[0023]通過使外方構(gòu)件與關(guān)節(jié)的孔的配合為過盈配合(緊配合)，在某種程度上能夠進行軸向的防脫。然而，由于無法形成過大的過盈量，因此為了進行可靠的防脫來實現(xiàn)自動保險及負載有設(shè)想外的高載荷時的對策，而在本發(fā)明中并用擋圈。而且，由于僅通過施加比通常使用時作用的拉拔力大的拉拔力使所述擋圈變形或破裂就能夠使所述外方構(gòu)件從所述關(guān)節(jié)分離，因此在通常使用時作用的拉拔力下，擋圈不會變形或破裂，而限制外方構(gòu)件從關(guān)節(jié)的分離。而且，施加比通常使用時作用的拉拔力大的拉拔力時，擋圈會變形或破裂，從而能夠使外方構(gòu)件從關(guān)節(jié)分離。
[0024]這種情況下，優(yōu)選使用比關(guān)節(jié)及外方構(gòu)件的剪切應(yīng)力小的材料的擋圈。具體來說，擋圈的剪切應(yīng)力優(yōu)選為5?150MPa的范圍。由此，能夠有效地防止關(guān)節(jié)或外方構(gòu)件比擋圈早變形或破裂的情況。作為此種擋圈的材料的一例，能夠列舉熱塑性合成樹脂。
[0025]也可以對擋圈的外徑側(cè)棱線部進行倒角。這是擋圈的截面形狀為矩形的情況，也可以采用截面形狀為圓形的擋圈。即，能夠采用以圓形截面的線材為原料的擋圈。也可以對關(guān)節(jié)的孔的外側(cè)的端緣進行倒角。
[0026]外方構(gòu)件通過壓入而與關(guān)節(jié)的孔嵌合，并且在該壓入時，與外方構(gòu)件的外周面的環(huán)狀槽卡合的擋圈被關(guān)節(jié)的孔的內(nèi)周面引導(dǎo)而進行縮徑，從而容許向關(guān)節(jié)的孔的環(huán)狀槽的滑動，擋圈在對應(yīng)于關(guān)節(jié)的孔的環(huán)狀槽的狀態(tài)下進行擴徑，與該環(huán)狀槽卡合。如此，在外方構(gòu)件的外周面安裝擋圈，在通過彈性變形而使其縮徑的狀態(tài)下插入到關(guān)節(jié)的孔中，使其沿軸向移動時，擋圈到達關(guān)節(jié)的孔的擋圈槽的位置，然后在彈性的作用下進行擴徑而在關(guān)節(jié)的孔內(nèi)擴展，從而與雙方的擋圈槽卡合。
[0027]本發(fā)明的第二車輪用軸承裝置具備車輪用軸承，該車輪用軸承具有:在內(nèi)周形成有多列外側(cè)滾道面的外方構(gòu)件；在外周形成有多列內(nèi)側(cè)滾道面的內(nèi)方構(gòu)件；配置在外方構(gòu)件的外側(cè)滾道面與內(nèi)方構(gòu)件的內(nèi)側(cè)滾道面之間的滾動體，其中，內(nèi)方構(gòu)件在外徑面上具有突出設(shè)置有車輪安裝用凸緣的轂輪，并經(jīng)由凹凸嵌合結(jié)構(gòu)與嵌插在轂輪孔部的等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部能夠分離地結(jié)合，所述車輪用軸承裝置的特征在于，在外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部的外徑面和轂輪的孔部的內(nèi)徑面的任一方設(shè)置沿軸向延伸的凸部，將所述凸部沿軸向壓入另一方，通過該壓入而在另一方形成與凸部密接嵌合的凹部，從而構(gòu)成凸部與凹部的嵌合接觸部位整個區(qū)域密接的所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)，利用壓縮殘留應(yīng)力施加方法對所述凸部施加壓縮殘留應(yīng)力。
[0028]由于凸部被施加壓縮殘留應(yīng)力，因此能夠?qū)崿F(xiàn)凸部的耐磨損性的提高。即，通過施加壓縮殘留應(yīng)力，能夠使殘留奧氏體變形成馬氏體，從而能夠提高耐磨損性。
[0029]壓縮殘留應(yīng)力施加方法能夠由噴丸硬化處理構(gòu)成。所謂噴丸硬化處理是將被稱為丸狀材料的硬質(zhì)的小球通過投射裝置等進行加速而噴射，使其以高速碰撞被加工部件的冷加工法。被噴丸硬化處理后的被加工部件在表面形成某種粗糙度，表層部被加工硬化，從而被施加高的壓縮殘留應(yīng)力。而且，在被加工部件為滲碳材料時，殘留奧氏體變形成加工誘發(fā)型馬氏體。
[0030]也可以在等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件的桿軸設(shè)置所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)的凸部，并且至少使該凸部的軸向端部的硬度高于轂輪的孔部內(nèi)徑部的硬度，通過將所述桿軸從凸部的軸向端部側(cè)壓入轂輪的孔部，而利用該凸部在轂輪的孔部內(nèi)徑面上形成與凸部密接嵌合的凹部，從而構(gòu)成所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)。而且，也可以在轂輪的孔部的內(nèi)徑面上設(shè)置所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)的凸部，并且至少使該凸部的軸向端部的硬度高于等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件的桿軸的外徑部，通過將所述轂輪側(cè)的凸部從其軸向端部側(cè)壓入外側(cè)接頭構(gòu)件的桿軸，而利用該凸部在外側(cè)接頭構(gòu)件的桿軸的外徑面上形成與凸部密接嵌合的凹部，從而構(gòu)成所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)。
[0031]優(yōu)選，所述凸部的硬度(洛氏硬度)為50HRC?65HRC，供凸部壓入的對方側(cè)的硬度(洛氏硬度)為10HRC?30HRC。凸部的硬度為50HRC?65HRC時，能夠具備用于向?qū)Ψ絺?cè)壓入的硬度。而且，對方側(cè)的硬度為10HRC?30HRC時，能夠供凸部壓入。
[0032]所述凸部優(yōu)選利用高頻熱處理進行熱處理硬化。在此，所謂高頻淬火是應(yīng)用了如下原理的淬火方法，該原理為:將需要淬火的部分放入到高頻電流流動的線圈中，利用電磁感應(yīng)作用，產(chǎn)生焦耳熱，而對傳導(dǎo)性物體進行加熱。
[0033]優(yōu)選使所述凸部的突出方向中間部的周向厚度小于沿周向相鄰的凸部間的對應(yīng)于所述突出方向中間部的位置上的周向尺寸。通過如此設(shè)定，凸部的突出方向中間部位的周向厚度的總和小于嵌合在沿周向相鄰的凸部間的對方側(cè)的凸部中的對應(yīng)于所述中間部位的位置上的周向厚度的總和。
[0034]所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)優(yōu)選容許通過施加軸向的拉拔力而分離。這種情況下，對外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部施加軸向的拉拔力時，能夠從轂輪的孔部取下外側(cè)接頭構(gòu)件。而且，在從轂輪的孔部拔下外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部后，若再次將外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部壓入轂輪的孔部，則能夠構(gòu)成凸部與凹部的嵌合接觸部位整個區(qū)域密接的所述凹凸嵌合結(jié)構(gòu)。
[0035]優(yōu)選在所述轂輪的內(nèi)徑面上設(shè)置壁部，該壁部的前端部與等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部抵接而進行該軸部的軸向的定位。通過設(shè)置壁部，能夠使螺栓固定穩(wěn)定，并能夠?qū)⒀剌S向配設(shè)的凹凸嵌合結(jié)構(gòu)的軸向長度確保為穩(wěn)定的長度。
[0036]通過設(shè)置壁部，能夠?qū)⒀剌S向配設(shè)的凹凸嵌合結(jié)構(gòu)的軸向長度確保為穩(wěn)定的長度。
[0037]也可以在外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部與轂輪的內(nèi)徑面之間設(shè)置軸部防脫結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置軸部防脫結(jié)構(gòu)，能夠防止等速萬向接頭的外側(cè)接頭構(gòu)件相對于轂輪沿軸向脫落的情況。此時，優(yōu)選，軸部防脫結(jié)構(gòu)由與轂輪的內(nèi)徑面卡合的外側(cè)接頭構(gòu)件的軸部的端部擴徑緊固部構(gòu)成，并且該端部擴徑緊固部為未硬化處理狀態(tài)。
[0038]本發(fā)明的軸模塊具備:外側(cè)等速萬向接頭；內(nèi)側(cè)等速萬向接頭；一端側(cè)與外側(cè)等速萬向接頭連結(jié)且另一端側(cè)與內(nèi)側(cè)等速萬向接頭連結(jié)的中間軸，其中，所述外側(cè)等速萬向接頭使用所述車輪用軸承裝置的等速萬向接頭。這種情況下，優(yōu)選使外側(cè)等速萬向接頭及內(nèi)側(cè)等速萬向接頭的最大外徑小于車輪用軸承裝置的車輪用軸承的外方構(gòu)件的外徑。
[0039]發(fā)明效果
[0040]在本發(fā)明中，由于凹凸嵌合結(jié)構(gòu)的徑向及圓周方向上未形成松動產(chǎn)生的間隙，因此嵌合部位全部有助于旋轉(zhuǎn)力矩傳遞，從而能夠進行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩傳遞，而且不產(chǎn)生噪音。此夕卜，由于無間隙地進行密接，因此提高轉(zhuǎn)矩傳遞部位的強度。因此，能夠使車輪用軸承裝置輕量、緊湊。而且，在通常使用時作用的拉拔力下，擋圈不會產(chǎn)生變形或破裂，而限制外方構(gòu)件從關(guān)節(jié)的分離。因此，將該車輪用軸承裝置相對于關(guān)節(jié)以穩(wěn)定的狀態(tài)連結(jié)。
[0041]在將車輪用軸承裝置安裝于關(guān)節(jié)的狀態(tài)下，通過施加比通常使用時作用的拉拔力大的拉拔力，會使擋圈變形或破裂。由此，不會損傷關(guān)節(jié)的環(huán)狀槽或外方構(gòu)件的環(huán)狀槽等，而能夠使外方構(gòu)件甚至車輪用軸承裝置整體從關(guān)節(jié)分離。
[0042]通過將設(shè)置在外側(cè)接頭構(gòu)件的桿軸的外徑面