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)明涉及一種用于車輪的軸承裝置，其用于可旋轉(zhuǎn)地支撐車輛(例如，汽車)的車輪，更具體地涉及這樣一種用于車輪的軸承裝置，在該軸承裝置中內(nèi)置有預負載改變裝置，用于可變地設定適于車輛行駛狀況的最佳預負載。
背景技術(shù)：
用于將發(fā)動機動力傳輸至車輪的動力傳輸裝置不僅需要允許動力從發(fā)動機傳輸給車輪，還需要允許當車輛在不平路面上行駛期間和車輛轉(zhuǎn)彎期間由于車體的跳動引起的車輪的徑向和軸向位移以及動量位移(momentum displacement)。因此，如圖12所示，布置在發(fā)動機和驅(qū)動輪之間的驅(qū)動軸100的一端通過滑動型恒速萬向接頭101連接到差動裝置102，而該驅(qū)動軸的另一端通過用于車輪的軸承裝置104(包括靜止型恒速萬向接頭103)連接到車輪105。
如圖11所示，該用于車輪的軸承裝置104包括在其一端安裝有車輪105的轂輪106、用于可旋轉(zhuǎn)地支撐轂輪106的雙列滾動軸承107，以及用于將驅(qū)動軸100的動力傳輸給轂輪106的靜止型恒速萬向接頭103的外接頭部件108。雙列滾動軸承107包括外部件110、壓配在轂輪106的外周上的單獨內(nèi)環(huán)109，以及可滾動地容納在轂輪106/內(nèi)環(huán)109與外部件110之間的雙列滾動元件111。
在這種用于車輪的軸承裝置104中，已經(jīng)實現(xiàn)向該軸承裝置施加預定預負載，從而確保期望的軸承剛性。已通過精確地修整在轂輪106與內(nèi)環(huán)109之間的抵靠表面、以及通過利用預定扭矩(軸向力)緊固鎖緊螺母112而牢固地連接轂輪106和外接頭部件108，從而實現(xiàn)對軸承預負載的控制。當然，軸承預負載不僅影響軸承壽命，而且還影響環(huán)境問題(例如，安全驅(qū)動和改善燃料消耗等)。即，如圖9所示，由于轉(zhuǎn)矩與軸承預負載成正比，因此通過減少預負載以減少轉(zhuǎn)矩，可以有助于改善燃料消耗。相反，如圖10所示，由于軸承的傾角(用于確定軸承剛性的要素)與軸承預負載成反比，因此可以通過增加預負載以減少軸承的傾角來改善軸承剛性，并因此也可以抑制在車輛轉(zhuǎn)彎行駛期間引起的剎車片(未示出)的傾斜。
如果可以根據(jù)車輛的行駛狀況以最佳的方式來控制軸承預負載，則能夠提供在安全駕駛和改善燃料消耗方面均理想的用于車輪的軸承裝置。然而，并沒有研制出可以根據(jù)車輛的行駛狀況可變地設定最佳軸承預負載的軸承裝置。
圖8表示可以改變軸承預負載的軸承單元50。該軸承單元包括兩個滾動軸承51和51、用于保持滾動軸承51和51的內(nèi)柱形部分52和外柱形部分53、布置在柱形部分52和53中之一的一端上的電致伸縮元件54，以及用于控制施加給電致伸縮元件54的電壓的電壓控制器55，并且柱形部分52與電致伸縮元件54一起固定在軸承單元50的靜止部分56和57上?？梢酝ㄟ^使用用于檢測內(nèi)柱形部分52和靜止部分56的溫度變化的溫度傳感器(未示出)，自動地將軸承的內(nèi)環(huán)之間的距離設定為預定值，然后根據(jù)該溫度變化通過使用電壓控制器55(用于控制施加給電致伸縮元件54的電壓)使得電致伸縮元件54伸長或收縮，從而可以獲得穩(wěn)定的預負載(參見日本專利公報特開No.223216/1999)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，該軸承單元50是指僅可以通過使用電致伸縮元件54來抑制兩個滾動軸承51和51的最初設定的預負載的變動(這可能是溫度變化引起的)的軸承單元，因此其不同于根據(jù)車輛的行駛狀況而可變地設定最佳預負載的軸承單元。因此，不可能通過使用現(xiàn)有技術(shù)的軸承單元50根據(jù)車輛的行駛狀況來可變地設定最佳預負載，該軸承單元50僅可以抑制由于溫度變化引起的軸承51和51的預負載。這是因為施加在用于車輪的軸承上的負載總是根據(jù)車輛的行駛狀況而隨機地改變，即，不管它是在筆直路面還是彎曲路面上行駛。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于車輪的軸承裝置，其可以根據(jù)車輛的行駛狀況可變地設定最佳預負載。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體地形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部件，其包括所述轂輪并形成有雙列內(nèi)滾道表面，每一雙列內(nèi)滾道表面均布置成與每一所述雙列外滾道表面相對；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于在所述外部件和內(nèi)部件中的至少一個上布置有單獨的外環(huán)或內(nèi)環(huán)，并且在所述外部件和內(nèi)部件之間的抵靠部分處布置有預負載改變裝置，用于改變施加到所述軸承的預負載，所述預負載改變裝置可以根據(jù)來自用于檢測車輛的行駛狀況的檢測傳感器的輸出信號而伸長或收縮。
根據(jù)本發(fā)明的軸承裝置，由于在所述外部件和內(nèi)部件中的至少一個上布置有單獨的外環(huán)或內(nèi)環(huán)，并且在所述外部件和內(nèi)部件之間的抵靠部分處布置有預負載改變裝置，用于改變施加到所述軸承上的預負載，所述預負載改變裝置可以根據(jù)來自用于檢測車輛的行駛狀況的檢測傳感器的輸出信號而伸長或收縮，因此可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，可以通過減少軸承預負載而減少軸承的轉(zhuǎn)矩和摩擦損失，并因此改善燃料消耗。
所述預負載改變裝置可以是下述中的任一個電致伸縮元件、磁致伸縮元件、形狀記憶元件或者熱膨脹系數(shù)比所述軸承的結(jié)構(gòu)部件高的部件。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，在所述預負載改變裝置中可以結(jié)合有負載傳感器、車速傳感器和溫度傳感器中的至少一個。這使得可以通過根據(jù)用于確定車輛當前是筆直行駛還是轉(zhuǎn)彎行駛的實時信息及時地計算預負載，而向所述預負載改變裝置施加預定電壓，從而總是可以獲得最佳的軸承預負載。
在本發(fā)明的另一實施例中，提供了一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面，所述轂輪在其外周上形成有雙列滾動軸承的其中一個內(nèi)滾道表面、以及從該內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部分；內(nèi)部件，其包括壓配在該軸向延伸部分上的單獨的內(nèi)環(huán)；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于所述外部件包括外環(huán)部件和單獨的外環(huán)，在該外環(huán)部件的內(nèi)周上形成有其中一個所述外滾道表面，在該外環(huán)的內(nèi)周上形成有另一個所述外滾道表面，并且在所述外環(huán)部件和外環(huán)之間的抵靠部分處布置有電致伸縮元件，該電致伸縮元件可以通過根據(jù)來自一傳感器的輸出信號向該電致伸縮元件施加預定電壓而伸長或收縮。
根據(jù)本發(fā)明的這個實施例，由于在所述外環(huán)部件和外環(huán)之間的抵靠部分處布置有電致伸縮元件，該電致伸縮元件可以通過根據(jù)來自一傳感器(例如，轉(zhuǎn)向角傳感器、車速傳感器等)的輸出信號向該電致伸縮元件施加預定電壓而伸長或收縮，因此可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，可以通過減少軸承預負載而減少軸承的轉(zhuǎn)矩和摩擦損失，并因此改善燃料消耗。
如果電致伸縮元件是層疊壓電元件，則可以簡化該軸承裝置的組裝，并且可以以相對精確且簡單的方式實現(xiàn)對預負載的控制。
在本發(fā)明的另一實施例中，還提供了一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，在其一端的外周上一體地形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面，所述轂輪在其外周上形成有雙列滾動軸承的其中一個內(nèi)滾道表面、以及從該內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部分；內(nèi)部件，其包括壓配在該軸向延伸部分上的單獨的內(nèi)環(huán)；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于所述轂輪的一端設置有固定部分，在該固定部分與內(nèi)環(huán)之間布置有磁致伸縮元件，在所述外部件的端部布置有電磁線圈并與所述電致伸縮元件相對，并且基于來自布置在所述外部件和內(nèi)部件之間的負載傳感器的輸出信號，所述磁致伸縮元件可以通過從所述電磁線圈施加磁場而伸長或收縮。
在該結(jié)構(gòu)中，當在車輛轉(zhuǎn)彎期間所述軸承被施加有大負載(例如，動量負載)時，根據(jù)所施加的負載向所述磁致伸縮元件施加預定磁場，并且根據(jù)由于所述磁致伸縮元件的伸長導致的軸承預負載增加，而設定最佳預負載。因此，可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛的情況下施加到軸承的負載沒有波動時，由于沒有向所述磁致伸縮元件施加磁場從而保持了初始預負載，因此可以減少軸承的轉(zhuǎn)矩從而改善燃料消耗。
優(yōu)選地，所述負載傳感器可以包括由Fe-Al合金制成的待檢測的磁致伸縮部分(即，磁致伸縮被檢測部分)、以及布置成與該磁致伸縮被檢測部分相對的檢測線圈。這個結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)精確的負載檢測，而不會受到潤滑油(例如，油脂)的影響。
可以在所述雙列滾動軸承內(nèi)布置有一溫度傳感器，并且當來自該溫度傳感器的輸出信號超過預定閾值水平時，可以切斷所述電壓的施加以停止預負載改變功能。這個結(jié)構(gòu)可防止因異常溫度升高導致的故障，并因此可確保車輛的安全性。
可以通過來自所述電致伸縮元件或磁致伸縮元件的輸出信號來設定初始預負載。這個結(jié)構(gòu)可以使得在組裝所述軸承裝置期間的預負載控制比現(xiàn)有技術(shù)的預負載控制更加容易，這是因為可以這樣來完成組裝工作，即，其中通過注意來自形成預負載改變裝置的電致伸縮元件15的輸出信號來實現(xiàn)組裝工作，從而獲得預定預負載。
發(fā)明效果本發(fā)明的一個實施例是這樣一種用于車輪的軸承裝置，其包括轂輪，在其一端的外周上一體地形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，并還形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部件，其包括所述轂輪并形成有雙列內(nèi)滾道表面，該每一雙列內(nèi)滾道表面均布置成與每一所述雙列外滾道表面相對；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于在所述外部件和內(nèi)部件中的至少一個上布置有單獨的外環(huán)或內(nèi)環(huán)，并且在所述外部件和內(nèi)部件之間的抵靠部分處布置有預負載改變裝置，用于改變施加到所述軸承的預負載，所述預負載改變裝置可以根據(jù)來自用于檢測車輛的行駛狀況的檢測傳感器的輸出信號而伸長或收縮。這樣就可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，可以通過減少軸承預負載而減少軸承的轉(zhuǎn)矩和摩擦損失，并因此改善燃料消耗。
本發(fā)明的另一實施例是這樣一種用于車輪的軸承裝置，其包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面，所述轂輪在其外周上形成有雙列滾動軸承的其中一個內(nèi)滾道表面、以及從該內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部分；內(nèi)部件，其包括壓配在該軸向延伸部分上的單獨的內(nèi)環(huán)；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于所述外部件包括外環(huán)部件和單獨的外環(huán)，在該外環(huán)部件的內(nèi)周上形成有其中一個所述外滾道表面，在該外環(huán)的內(nèi)周上形成有另一個所述外滾道表面，并且在所述外環(huán)部件和外環(huán)之間的抵靠部分處布置有電致伸縮元件，該電致伸縮元件可以通過根據(jù)來自一傳感器的輸出信號向該電致伸縮元件施加預定電壓而伸長或收縮。這樣可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，可以通過減少軸承預負載而減少軸承的轉(zhuǎn)矩和摩擦損失，并因此改善燃料消耗。
本發(fā)明的另一實施例是這樣一種用于車輪的軸承裝置，其包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面，所述轂輪在其外周上形成有雙列滾動軸承的其中一個內(nèi)滾道表面、以及從該內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部分；內(nèi)部件，其包括壓配在該軸向延伸部分上的單獨的內(nèi)環(huán)；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于所述轂輪的一端設置有固定部分，在該固定部分與內(nèi)環(huán)之間布置有磁致伸縮元件，在所述外部件的端部布置有電磁線圈并與所述電致伸縮元件相對，并且基于來自布置在所述外部件和內(nèi)部件之間的負載傳感器的輸出信號，所述磁致伸縮元件可以通過從所述電磁線圈施加磁場而伸長或收縮。在這種結(jié)構(gòu)中，當在車輛轉(zhuǎn)彎期間所述軸承被施加有大負載(例如，動量負載)時，根據(jù)所施加的負載向所述磁致伸縮元件施加預定磁場，并且根據(jù)由于所述磁致伸縮元件的伸長導致的軸承預負載增加，而設定最佳預負載。因此，可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛的情況下施加到軸承上的負載沒有波動時，由于沒有向所述磁致伸縮元件施加磁場從而保持了初始的預負載，因此可以減少軸承的轉(zhuǎn)矩從而改善燃料消耗。
用于實施本發(fā)明的最佳方式一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面，所述轂輪在其外周上形成有雙列滾動軸承的其中一個內(nèi)滾道表面、以及從該內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部分；內(nèi)部件，其包括壓配在該軸向延伸部分上的單獨的內(nèi)環(huán)；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于所述外部件包括外環(huán)部件和單獨的外環(huán)，在該外環(huán)部件的內(nèi)周上形成有其中一個所述外滾道表面，在該外環(huán)的內(nèi)周上形成有另一個所述外滾道表面，并且在所述外環(huán)部件和外環(huán)之間的抵靠部分處布置有電致伸縮元件(由層疊壓電元件構(gòu)成)，該電致伸縮元件可以通過根據(jù)來自一傳感器的輸出信號向該壓電元件施加預定電壓而伸長或收縮。


從下面結(jié)合附圖的說明書和權(quán)利要求書，將明白本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征，其中圖1是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第一實施例的縱剖視圖；圖2是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第二實施例的縱剖視圖；圖3是表示用于控制本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的預負載的方法的流程圖；圖4是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第三實施例的縱剖視圖；圖5是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第四實施例的縱剖視圖；圖6是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第五實施例的縱剖視圖；圖7是表示來自本發(fā)明的電致伸縮元件的輸出信號的波形的曲線圖；圖8是現(xiàn)有技術(shù)的預負載改變軸承單元的縱剖視圖；圖9是表示軸承預負載與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的曲線圖；圖10是表示軸承預負載與軸承的傾角之間關(guān)系的曲線圖；
圖11是現(xiàn)有技術(shù)的用于車輪的軸承裝置的縱剖視圖；以及圖12是表示其中結(jié)合有用于車輪的軸承裝置的動力傳輸裝置的示例的縱剖視圖。
具體實施例方式
第一實施例下面將參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖1表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第一實施例。
所述用于車輪的軸承裝置用于從動輪，并包括轂輪1和雙列滾動軸承2。在下面的描述中，術(shù)語裝置的“機外側(cè)”(圖中的左手側(cè))是指當將軸承裝置安裝在車體上時位于車體外部的一側(cè)，而術(shù)語裝置的“機內(nèi)側(cè)”(圖中的右手側(cè))是指當將軸承裝置安裝在車體上時位于車體內(nèi)部的一側(cè)。
轂輪1一體形成有在機外側(cè)一端處的車輪安裝凸緣3；在其外周表面上的雙列滾動軸承2的機外側(cè)內(nèi)滾道表面1a；以及從內(nèi)滾道表面1a軸向延伸的柱形部分1b。沿著凸緣3的外周等距離地布置有用于將車輪固定在凸緣3上的輪轂螺栓4。轂輪1的外周表面在從內(nèi)滾道表面1a到軸向延伸部分1b的區(qū)域中，形成有表面硬度為54～64HRC的硬化層。優(yōu)選地，通過適于局部加熱并易于設定硬化層的深度的高頻感應硬化來實現(xiàn)熱處理。軸向延伸部分1b的一端仍保持為低于25HRC的未硬化部分，用于形成徑向向外塑性變形的斂縫部分5。
將單獨的內(nèi)環(huán)6壓配在轂輪1的軸向延伸部分1b上，并通過斂縫部分5固定在其上。在內(nèi)環(huán)6的外周表面上形成有機內(nèi)側(cè)的內(nèi)滾道表面6a，并且其與內(nèi)滾道表面1a一起形成雙列內(nèi)滾道表面1a和6a。
雙列滾動軸承2包括外部件7、內(nèi)部件8以及雙列滾動元件11和11。外部件7包括外環(huán)部件9，該外環(huán)部件在其外周表面上一體形成有用于將軸承裝置安裝在車體(未示出)上的主體安裝凸緣9b，并在其內(nèi)周表面上形成有外滾道表面9a；和單獨的外環(huán)10，在其機內(nèi)側(cè)壓配在外環(huán)部件9中并在其內(nèi)周表面上形成有外滾道表面10a。內(nèi)部件8是指轂輪1和內(nèi)環(huán)6。雙列滾動元件11和11容納在雙列外滾道表面9a和10a與雙列內(nèi)滾道表面1a和6a之間，并通過保持架(cage)12和12可滾動地保持在其中。在外環(huán)部件9的內(nèi)周表面上，在從外滾道表面9a到機內(nèi)側(cè)端的區(qū)域中形成有表面硬度為54～64HRC的硬化層。優(yōu)選地，通過適于局部加熱并易于設定硬化層的深度的高頻感應硬化來實現(xiàn)熱處理。密封件13和14布置在雙列滾動軸承2的端部處，以防止容納在軸承2內(nèi)的油脂泄漏以及雨水或灰塵進入。示出的球滾動元件11和11可以例如由錐形滾動元件替換。
在外環(huán)部件9和外環(huán)10之間的抵靠區(qū)域處，布置有由層疊壓電元件等形成的環(huán)形電致伸縮元件15，用于控制施加給電致伸縮元件15的電壓的電壓控制裝置(未示出)通過纜線16與其相連。在該實施例中，在車輛轉(zhuǎn)彎行駛期間，根據(jù)基于來自轉(zhuǎn)向角傳感器和車速傳感器等(未示出)的輸出信號的轉(zhuǎn)向角和車速等，向電致伸縮元件15施加預定電壓，從而使電致伸縮元件15伸長以增加軸承預負載并設定最佳預負載。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，不向電致伸縮元件15施加電壓，從而保持初始預負載。因此，可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片(未示出)的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，可以通過減少軸承預負載來減少軸承的轉(zhuǎn)矩和摩擦損失，并因此改善燃料消耗。根據(jù)這個實施例，由于將軸承預負載設定為較輕的預負載以滿足在筆直路面(其比在轉(zhuǎn)彎行駛時長的多)上的行駛狀況，因此可以進一步提高軸承壽命。
第二實施例圖2是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第二實施例的縱剖視圖。在這個實施例中，相同的附圖標記用于表示具有與第一實施例中所使用的部件功能相同的相同部件。
這個用于車輪的軸承裝置包括轂輪1和雙列滾動軸承17，并且該雙列滾動軸承17包括外部件18、內(nèi)部件19以及雙列滾動元件11和11。該外部件18在其外周表面上一體形成有用于將軸承裝置安裝在車體(未示出)上的主體安裝凸緣9b，并且在其內(nèi)周表面上形成有雙列外滾道表面9a和9a。
將單獨的內(nèi)環(huán)6壓配在轂輪1的軸向延伸部分1b上，并通過斂縫部分5固定在其上。雙列滾動元件11和11容納在雙列外滾道表面9a和9a與雙列內(nèi)滾道表面1a和6a之間，并通過保持架12和12可滾動地保持在其中。在外部件18的內(nèi)周表面上，在從外滾道表面9a到密封件13和14的壓配部分的區(qū)域中形成有表面硬度為54～64HRC的硬化層。優(yōu)選地，通過適于局部加熱并易于設定硬化層的深度的高頻感應硬化來實現(xiàn)熱處理。
將環(huán)形磁致伸縮元件20插設在內(nèi)環(huán)6的端部6b與斂縫部分5之間。另一方面，將電磁線圈21安裝在外部件18的機內(nèi)側(cè)端面上并與磁致伸縮元件20相對。當由電磁線圈21向磁致伸縮元件20施加磁場時，磁致伸縮元件20伸長并增加預負載。這里，內(nèi)部件19是指轂輪1、內(nèi)環(huán)6和磁致伸縮元件20。
根據(jù)當前實施例，在外部件18和轂輪1之間布置有負載傳感器22。負載傳感器22包括安裝在轂輪1上并由磁致伸縮材料(例如，F(xiàn)e-Al合金)制成的待檢測部分(即，被檢測部分)22a、以及安裝在外部件18上的檢測線圈22b。負載傳感器22可以檢測由于施加到該裝置上的負載的增加和減少而引起的磁致伸縮的變化，作為由檢測線圈22b檢測的磁阻的變化。因此，當在彎曲路面上轉(zhuǎn)彎期間所述裝置被施加大負載(例如，動量負載)時，通過電磁線圈21根據(jù)該負載向磁致伸縮元件20施加預定磁場，并因此磁致伸縮元件20伸長以增加軸承預負載并設定最佳預負載。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，沒有磁場施加于磁致伸縮元件20，并因此保持初始預負載。因此，可以通過在車輛轉(zhuǎn)彎行駛期間在需要軸承剛性時增加軸承預負載，來抑制剎車片的傾斜，并因此可以確保安全駕駛而不會有任何不規(guī)則的運動。相反，當車輛在筆直路面上行駛時，可以通過減少軸承預負載而減少軸承的轉(zhuǎn)矩和摩擦損失，并因此改善燃料消耗。
下面將參照圖3中所示的流程圖來描述用于控制預負載的方法。如前所述，本發(fā)明的軸承裝置設置有包括電致伸縮元件15或磁致伸縮元件20和電磁線圈21的預負載改變裝置，用于檢測車輛的行駛狀況的負載傳感器22，車速傳感器、溫度傳感器等。通過獲得關(guān)于轉(zhuǎn)向角、車速和作用在軸承上的負載的各種實時信息，在車輛行駛期間通過及時計算，向預負載改變裝置施加預定電壓以獲得所期望的最佳預負載。在此期間，在安裝在軸承內(nèi)的溫度傳感器的輸出超過閾值時，使得電壓施加關(guān)(OFF)，從而停止預負載改變功能。因此，可以預先防止因異常溫度升高導致的任何故障，并因此可確保車輛的安全。
盡管將包括電致伸縮元件15的預負載改變裝置以及包括磁致伸縮元件20和電磁線圈21的預負載改變裝置示出作為優(yōu)選實施例，但是例如也可以使用形狀記憶合金來代替它們。在這種情況下，如果將形狀記憶合金的兩個條件設定為高于或低于變形點，則可以獲得形狀記憶合金的兩個軸向長度條件。因此，可以使形狀記憶合金在車輛轉(zhuǎn)彎行駛狀況下伸長，而在車輛筆直行駛狀況下并不伸長?？梢圆捎孟螂姶啪€圈通電的接觸方法或非接觸方法，作為加熱形狀記憶合金的方式。另外，也可以使用鋁合金或具有高熱膨脹系數(shù)的塑料來代替形狀記憶合金。此外，來自轉(zhuǎn)向角傳感器、負載傳感器等的輸出信號可以通過無線方式傳輸?shù)酵獠俊?br> 第三實施例圖4是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第三實施例的縱剖視圖。在這個實施例中，相同的附圖標記用于表示具有與第二實施例中所使用的部件功能相同的相同部件，因為這個實施例與第二實施例的不同之處僅在于其預負載施加結(jié)構(gòu)。
這個用于車輪的軸承裝置包括轂輪23和雙列滾動軸承24，并且這個雙列滾動軸承24包括外部件18、內(nèi)部件25以及雙列滾動元件11和11。該外部件18在其外周表面上一體形成有用于將軸承裝置安裝在車體(未示出)上的主體安裝凸緣9b，并且在其內(nèi)周表面上形成有雙列外滾道表面9a和9a。單獨的內(nèi)環(huán)6壓配在轂輪23的軸向延伸部分1b上。雙列滾動元件11和11容納在雙列外滾道表面9a和9a與雙列內(nèi)滾道表面1a和6a之間，并通過保持架12和12可滾動地保持在其中。
轂輪23形成為具有中空結(jié)構(gòu)，并且一固定部件26插入到轂輪23的中心孔中。固定部件26具有在其一端的凸緣部分26a、以及其上形成有外螺紋26c的軸部分26b。環(huán)形磁致伸縮元件20插設在內(nèi)環(huán)6的較大直徑端與凸緣部分26a之間。通過以預定的緊固扭矩將螺母27緊固在外螺紋26c上，而將內(nèi)環(huán)6相對于轂輪23軸向不可移動地固定。相反，電磁線圈21安裝在外部件18的機內(nèi)側(cè)端面上并與磁致伸縮元件20相對。當通過電磁線圈21向磁致伸縮元件20施加磁場時，磁致伸縮元件20伸長以增加預負載。這里，內(nèi)部件25是指轂輪23、固定部件26、螺母27、內(nèi)環(huán)6和磁致伸縮元件20。
第四實施例圖5是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第四實施例的縱剖視圖。這個實施例是第三實施例的修改例，因此在這個實施例中相同的附圖標記用于表示具有與第三實施例中所使用的部件功能相同的相同部件。
這個用于車輪的軸承裝置包括轂輪28和雙列滾動軸承29，并且該雙列滾動軸承29包括外部件18、內(nèi)部件30以及雙列滾動元件11和11。該轂輪28具有從內(nèi)滾道表面1a延伸的軸向延伸部分、以及其上形成有外螺紋28b的軸部分28a。單獨的內(nèi)環(huán)6壓配在轂輪28的軸向延伸部分1b上，并且借助于環(huán)形固定部件31通過緊固螺母27而相對于轂輪28不可移動地固定。
環(huán)形磁致伸縮元件20插設在內(nèi)環(huán)6的較大直徑端6b與固定部件31之間。相反，電磁線圈21安裝在外部件18的機內(nèi)側(cè)端面上并與磁致伸縮元件20相對。當通過電磁線圈21向磁致伸縮元件20施加磁場時，磁致伸縮元件20伸長以增加預負載。這里，內(nèi)部件30是指轂輪28、固定部件31、螺母27、內(nèi)環(huán)6和磁致伸縮元件20。
第五實施例圖6是表示本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置的第五實施例的縱剖視圖。在這個實施例中，相同的附圖標記用于表示具有與第三實施例(圖4)中所使用的部件功能相同的相同部件，因為這個實施例是第三實施例的修改例，并且與第三實施例的不同之處僅在于固定所述固定部件的方式。
這個用于車輪的軸承裝置包括轂輪32和雙列滾動軸承33，并且這個雙列滾動軸承33包括外部件18、內(nèi)部件34以及雙列滾動元件11和11。該轂輪32形成為具有中空結(jié)構(gòu)，并且一固定部件35插入到轂輪32的中心孔中。固定部件35具有中空結(jié)構(gòu)并形成有凸緣部分26a、軸部分26b以及在軸部分26b一端處的裝配部分36。環(huán)形磁致伸縮元件20插設在內(nèi)環(huán)6的較大直徑端6b與凸緣部分26a之間。
在轂輪32的內(nèi)周表面上形成有不規(guī)則部分32a，并在該不規(guī)則部分上形成有表面硬度為54～64HRC的硬化層。優(yōu)選地，通過適于局部加熱并易于設定硬化層的深度的高頻感應硬化來實現(xiàn)熱處理。不規(guī)則部分32a可以形成為具有壓紋的十字形圖案。
通過使用合適的裝置(例如，心軸)使得裝配部分36膨脹并塑性變形，以使得轂輪32的不規(guī)則部分32a咬入固定部件35的裝配部分36的材料中，從而將轂輪32和固定部件35結(jié)合為一體。因此，使得內(nèi)環(huán)6相對于轂輪32軸向不可移動地固定。裝配部分36保持為低于24HRC的未硬化部分，并且優(yōu)選地將裝配部分36和不規(guī)則部分32a之間的表面硬度差設定為高于30HRC。這使得不規(guī)則部分32a容易并深深地咬入到裝配部分36中，且還使它們塑性地結(jié)合在一起，而不會使不規(guī)則部分32a的末端變形。這里，內(nèi)部件34是指轂輪32、固定部件35、內(nèi)環(huán)6和磁致伸縮元件20。
下面將參照圖1的實施例來描述在組裝本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置期間的預負載控制方法。
在組裝該軸承裝置時，在通過斂縫部分5相對于轂輪來固定內(nèi)環(huán)6期間，來自電致伸縮元件15的輸出信號具有如圖7所示的波形。在這個波形中，相對于峰值的左手部分(圖7中的陰影部分)表示在預負載變化中的正部分，而右手部分表示在電致伸縮元件15中電荷的放電。由于左手部分的整數(shù)值對應于預負載，因此可以通過控制其整數(shù)數(shù)量(integral amount)來精確地設定合適的初始預負載。因此，由于可以通過注意來自形成預負載改變裝置的電致伸縮元件15的輸出信號來實現(xiàn)軸承裝置的組裝，因此可以在獲得預定預負載時完成組裝工作，并且也可以比傳統(tǒng)的扭矩控制方式更精確且更容易地控制預負載。
在第二實施例(圖2)中使用磁致伸縮元件20的情況下可以實現(xiàn)相似的預負載控制。在這個磁致伸縮元件20中，可以容易地檢測預負載的變化作為導磁率的變化，即作為在電磁線圈21中呈線性關(guān)系的電壓變化。因此，由于可以與電致伸縮元件15的情況類似，通過注意來自磁致伸縮元件20的輸出信號來實現(xiàn)組裝工作，因此可以精確且容易的實現(xiàn)預負載控制。
工業(yè)應用性本發(fā)明的用于車輪的軸承裝置可以應用于其中適于向雙列滾動軸承施加預定預負載的任何類型的結(jié)構(gòu)。
已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解了前述的詳細說明后，各種修改和變動是顯而易見的。本發(fā)明應理解為包括落在所附權(quán)利要求或其等價物范圍內(nèi)的所有這種變動和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部件，其包括所述轂輪并形成有雙列內(nèi)滾道表面，每一雙列內(nèi)滾道表面均布置成與每一所述雙列外滾道表面相對；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于，在所述外部件和內(nèi)部件中的至少一個上布置有單獨的外環(huán)或內(nèi)環(huán)，并且在所述外部件和內(nèi)部件之間的抵靠部分處布置有預負載改變裝置，用于改變施加到所述軸承的預負載，所述預負載改變裝置可以根據(jù)來自用于檢測車輛的行駛狀況的檢測傳感器的輸出信號而伸長或收縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，所述預負載改變裝置包括電致伸縮元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，所述預負載改變裝置包括磁致伸縮元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，所述預負載改變裝置包括形狀記憶元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，所述預負載改變裝置由這樣的部件構(gòu)成，該部件具有比所述軸承的結(jié)構(gòu)部件高的熱膨脹系數(shù)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求1至5中任一項所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，在所述預負載改變裝置中結(jié)合有負載傳感器、車速傳感器和溫度傳感器中的至少一個。
7.一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面，所述轂輪在其外周上形成有雙列滾動軸承的其中一個內(nèi)滾道表面、以及從該內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部分；內(nèi)部件，其包括壓配在該軸向延伸部分上的單獨的內(nèi)環(huán)；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于，所述外部件包括外環(huán)部件和單獨的外環(huán)，在該外環(huán)部件的內(nèi)周上形成有其中一個所述外滾道表面，在該外環(huán)的內(nèi)周上形成有另一個所述外滾道表面，并且在所述外環(huán)部件和外環(huán)之間的抵靠部分處布置有電致伸縮元件，該電致伸縮元件可以通過根據(jù)來自一傳感器的輸出信號向該電致伸縮元件施加預定電壓而伸長或收縮。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，所述電致伸縮元件包括層疊壓電元件。
9.一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，在其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；以及雙列滾動軸承，該雙列滾動軸承包括外部件，在其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面，所述轂輪在其外周上形成有雙列滾動軸承的其中一個內(nèi)滾道表面、以及從該內(nèi)滾道表面軸向延伸的柱形部分；內(nèi)部件，其包括壓配在該軸向延伸部分上的單獨的內(nèi)環(huán)；以及雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在所述雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，所述雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于，所述轂輪的一端設置有固定部分，在該固定部分與內(nèi)環(huán)之間布置有磁致伸縮元件，在所述外部件的端部布置有電磁線圈并與所述磁致伸縮元件相對，并且基于來自布置在所述外部件和內(nèi)部件之間的負載傳感器的輸出信號，所述磁致伸縮元件可以通過從所述電磁線圈施加磁場而伸長或收縮。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，所述負載傳感器包括由Fe-Al合金制成的磁致伸縮被檢測部分、以及布置成與該磁致伸縮被檢測部分相對的檢測線圈。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求1至10中任一項所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，在所述雙列滾動軸承內(nèi)布置有一溫度傳感器，并且當來自該溫度傳感器的輸出信號超過預定閾值水平時，所述電壓的施加被切斷以停止預負載改變功能。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求7至11中任一項所述的用于車輪的軸承裝置，其特征在于，通過來自所述電致伸縮元件或磁致伸縮元件的輸出信號來設定初始預負載。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于車輪的軸承裝置，包括轂輪，其一端的外周上一體形成有車輪安裝凸緣；和雙列滾動軸承，其包括外部件，其外周上一體形成有主體安裝凸緣，且還形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部件，其包括轂輪并形成有雙列內(nèi)滾道表面，每一雙列內(nèi)滾道表面均布置成與每一雙列外滾道表面相對；和雙列滾動元件，其可自由轉(zhuǎn)動地容納在雙列外滾道表面和第二滾道表面之間，雙列滾動軸承適于被施加預定預負載，其特征在于在外部件和內(nèi)部件中的至少一個上布置有單獨的外環(huán)或內(nèi)環(huán)，且在外部件和內(nèi)部件之間的抵靠部分處布置有預負載改變裝置，以改變施加到軸承的預負載，預負載改變裝置可根據(jù)用于檢測車輛的行駛狀況的檢測傳感器的輸出信號而伸長或收縮。
文檔編號F16C41/00GK1802517SQ200480015639
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日
發(fā)明者岡田浩一, 林豐, 巖本憲市, 小池孝志 申請人:Ntn株式會社