專利名稱：輪軸軸承裝置的轂輪及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪軸軸承裝置的轂輪，更具體地，涉及一種具有車 輪安裝法蘭及其外周上的內(nèi)滾道表面的輪軸軸承裝置的轂輪，以及制造 該轂輪的方法。
背景技術(shù)：
隨著燃料消耗效率和汽車性能的改進(jìn)，希望得到重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊 并且耐用性好的軸承裝置。汽車的輪軸軸承裝置有從動輪型和驅(qū)動輪型， 現(xiàn)在己能通過減小轂輪的車輪安裝法蘭的厚度并且在其中形成通孔來減 輕從動輪的軸承裝置的重量。此外，通常還使用驅(qū)動輪的輪軸軸承裝置， 其中轂輪的車輪安裝法蘭的厚度被減小并且在轂輪的內(nèi)周上形成具有鋸 齒的通孔。在從動輪的軸承裝置中，其靜止環(huán)被設(shè)置成固定在車體上， 而轉(zhuǎn)動環(huán)被連接成能夠支撐和旋轉(zhuǎn)車輪。另一方面，在驅(qū)動輪的軸承裝 置中，其靜止環(huán)被設(shè)置成固定在車體上，而轉(zhuǎn)動環(huán)被連接成能夠支撐和 旋轉(zhuǎn)車輪并將引擎的動力傳遞到驅(qū)動輪。
輪軸軸承裝置有四代類型，即第一代類型，其中輪軸軸承包括裝 配在形成懸掛裝置的一部分的轉(zhuǎn)向節(jié)和轂輪之間的雙列向心推力球軸 承；第二代類型，其中車體安裝法蘭或車輪安裝法蘭直接形成在外部件 的外周上；第三代類型，其中一個內(nèi)滾道表面直接形成在轂輪的外周上； 第四代類型，其中多個內(nèi)滾道表面分別形成在轂輪的外周和外接合件上。
在第三代類型的輪軸軸承裝置中，轂輪上一體地形成有車輪安裝法 蘭和內(nèi)滾道表面，所述內(nèi)滾道表面直接形成在從車輪安裝法蘭的基部延 伸的軸部的外周上。通常對所述轂輪執(zhí)行多個加工步驟，例如在鍛造成 型后通過噴丸處理去除表面氧化皮，以及通過專用的車削線車削多個功 能性部分(如內(nèi)滾道表面)，然后轉(zhuǎn)到高頻感應(yīng)淬火步驟和打磨步驟。所述轂輪通常由鋼材制成，如S53C鋼，而內(nèi)滾道表面等部分通過高頻淬火 最終實現(xiàn)硬化。
作為旋轉(zhuǎn)地支撐轂輪的結(jié)構(gòu)，這種第三代類型的輪軸軸承裝置的耐 用性存在問題。至今已提出了多種提高轂輪的耐用性的方法。例如，一 種技術(shù)在轂輪的軸部的外周、車輪安裝法蘭的根部區(qū)以及制動導(dǎo)向面上 設(shè)置多個硬化層(見下面的專利文件1)， 一種技術(shù)在轂輪的軸部的外周 上設(shè)置單個硬化層并對未硬化的部分進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理(見下面的專利文件 2)。此外，轂輪作為滾動軸承應(yīng)具有軌道功能，因此已經(jīng)提出了一種輪
軸軸承裝置，其轂輪的內(nèi)滾道表面上的纖維流傾角被設(shè)置成15°或更小，
還提出減小內(nèi)滾道表面的加工余量、減少形成轂輪的材料用量以及切割
過程所需的時間(見下面的專利文件3)。
專利文件1:日本專利特許公開No. 87008/2002 專利文件2:日本專利特許公開No. 3061/2005 專利文件3:日本專利特許公開No. 83513/200
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
通過上述專利文件1 3公開的技術(shù)可以提高轂輪的耐用性并延長 其滾動疲勞壽命。然而，在轂輪的制造過程中還存在其它問題，下面結(jié) 合圖9進(jìn)行說明。如圖所示，轂輪50的最終構(gòu)造如雙點劃線所示，其具 有與內(nèi)環(huán)(未示出)相抵靠的肩部51以及從肩部51延伸的圓筒部50b。 施加在轂輪50的車輪安裝法蘭54上的重復(fù)力矩載荷被傳遞到從車輪安 裝法蘭54的基部延伸的軸部56上，并且在其上重復(fù)地引起彈性變形， 從而在轂輪50的肩部51中產(chǎn)生重復(fù)彎曲應(yīng)力。為了確保轂輪50所需的 強(qiáng)度，在從車輪安裝法蘭54的內(nèi)側(cè)基部圓角57 (密封接觸區(qū))經(jīng)過內(nèi)滾 道表面50a和肩部51到圓筒部50b的區(qū)域內(nèi)，對軸部56的外周進(jìn)行高 頻感應(yīng)淬火，使得轂輪50通過硬化層58而被硬化。
常見的方式是在轂輪50的軸部56的內(nèi)周59上形成通孔，以減輕轂 輪50的重量，或者針對驅(qū)動輪的輪軸軸承裝置形成用于傳遞扭矩的鋸齒。無論是哪種情況，裝配有內(nèi)環(huán)的圓筒部50b的壁厚都會因形成有通孔而 減小。盡管通過形成硬化層58而確保了圓筒部50b的必要強(qiáng)度，但由于
產(chǎn)生了較高的重復(fù)應(yīng)力，軸部56會發(fā)生最大變形，使得與肩部51對應(yīng) 的內(nèi)周59上可能會出現(xiàn)裂紋。
實際上，轂輪50被鍛造成在軸部56的外周上形成一個后來被加工 為內(nèi)滾道表面50的部分，并且形成一個后來被加工為圓筒部50b的部分， 最后通過沖壓形成內(nèi)周55，該內(nèi)周55帶有殘留下來的分隔壁52，該分 隔壁52后來會被沖掉。在此步驟中，如圖IO (a)所示，由于分隔壁52 的外側(cè)壁面53形成在比肩部51更靠外的位置上，轂輪50的纖維流沿著 從肩部51到分隔壁的方向傾斜地形成。分隔壁52在沖切步驟中被去除， 內(nèi)周55形成為通孔(見圖10 (b))。因此，在與肩部51相對的部分內(nèi)的 纖維流在大約50。到80°的角度范圍內(nèi)被切割。此外在沖壓步驟之前、 之后或與其同時，直接地執(zhí)行修邊步驟，以去除車輪安裝法蘭的外周上 的毛刺(未示出)。
通常公知的是，在纖維流平行于彎曲應(yīng)力方向時獲得的抵抗旋轉(zhuǎn)彎 曲疲勞和沖擊彎曲的強(qiáng)度高于在纖維流垂直于彎曲應(yīng)力方向時獲得的強(qiáng) 度。由于在內(nèi)周55中纖維流與內(nèi)周的軸線并不平行，因此難以在內(nèi)周55 中得到預(yù)定的強(qiáng)度。盡管可以在車削步驟之后通過對軸部56的通孔進(jìn)行 高頻淬火使其硬化而提高強(qiáng)度，但是這樣不僅增加了輪軸軸承的制造成 本以及因熱處理而產(chǎn)生了應(yīng)變，還由于淬火缺陷而降低了軸部56的抗沖 擊性。相應(yīng)地，圓筒部50b的厚度也必須增加以獲得足夠強(qiáng)度。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種輪軸軸承裝置的轂輪及其制造方法， 所述方法能夠減少轂輪的用料并提高其強(qiáng)度。
解決問題的手段
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，提供一種輪軸軸承裝置的轂輪，其包括在 內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面的外部件；包括轂輪和內(nèi)環(huán)的內(nèi)部件，所 述轂輪具有位于其一端的車輪安裝法蘭、從所述車輪安裝法蘭的基部向 所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部、形成在所述軸部外周上并與 所述雙列外滾道表面之一相對布置的內(nèi)滾道表面、從所述內(nèi)滾道表面經(jīng)由肩部向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的圓筒部、以及單獨的通孔 或在內(nèi)周上形成有鋸齒以傳遞扭矩的通孔，所述內(nèi)環(huán)被壓配合到所述圓 筒部以抵靠所述轂輪的所述肩部，并且在內(nèi)環(huán)的外周上形成有與所述外 滾道表面中的另一個相對布置的另一內(nèi)滾道表面；雙列滾動件位于所述 內(nèi)部件和所述外部件的內(nèi)外滾道表面之間，其特征在于從所述肩部到 所述轂輪的開口端面，形成所述轂輪的材料的內(nèi)周附近的纖維流大致平 行于所述轂輪的軸線。
根據(jù)包括轂輪和內(nèi)環(huán)的第三代類型的輪軸軸承裝置的轂輪，所述轂 輪具有位于其一端的車輪安裝法蘭、從所述車輪安裝法蘭的基部向所述 輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部、形成在所述軸部外周上并與所述 雙列外滾道表面之一相對布置的內(nèi)滾道表面、從所述內(nèi)滾道表面經(jīng)由肩 部向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的圓筒部、以及形成在內(nèi)周上以 減輕所述轂輪的重量或形成鋸齒以傳遞扭矩的通孔，所述內(nèi)環(huán)被壓配合 到所述圓筒部以抵靠所述轂輪的所述肩部，并且在其外周上形成有與所 述外滾道表面中的另一個相對布置的另一內(nèi)滾道表面；由于從所述肩部 到所述轂輪的開口端面的形成所述轂輪的材料的內(nèi)周附近的纖維流大致 平行于所述轂輪的軸線，因此可以提高所述通孔的強(qiáng)度(如抗旋轉(zhuǎn)彎曲 疲勞強(qiáng)度和抗沖擊彎曲強(qiáng)度)，還可以將所述圓筒部的壁厚減到最小，從 而減少所述轂輪材料的用量。此外，也可以提高形成在驅(qū)動輪軸承裝置 的通道上的鋸齒的強(qiáng)度和耐用性。
根據(jù)本發(fā)明，由于從所述轂輪的所述車輪安裝法蘭的基部延伸的所 述軸部的外周上的所述肩部中的纖維流大致平行于所述轂輪的軸線，因 此可以提高所述肩部的強(qiáng)度(如抗旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度)，并且提高形成在 驅(qū)動輪軸承裝置的通道上的鋸齒的強(qiáng)度和耐用性，還可以將所述圓筒部 的壁厚減到最小，從而減少所述轂輪材料的用量。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于所述內(nèi)環(huán)是通過由所述轂輪的所述圓筒部 的端部的塑性變形形成的斂縫部來軸向地固定，并且所述斂縫部與從內(nèi) 周經(jīng)過所述內(nèi)環(huán)的倒角部到端面的區(qū)域緊密接觸，并且在斂縫部中未發(fā) 生纖維流斷裂，因此可以防止如因重復(fù)應(yīng)力而導(dǎo)致的裂紋等危害的發(fā)生，從而提高斂縫部的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造輪軸軸承裝置的轂輪的方 法，其中轂輪具有位于其一端的車輪安裝法蘭、從所述車輪安裝法蘭的 基部向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部、形成在所述軸部外周 上的內(nèi)滾道表面、從所述內(nèi)滾道表面經(jīng)由肩部向所述輪軸軸承裝置的內(nèi) 側(cè)軸向延伸的圓筒部、以及形成在內(nèi)周上的通孔，其特征在于，所述方 法包括以下步驟在切割經(jīng)軸向軋制并具有軸向纖維流的棒材、并且加 熱通過垂直于纖維流方向切割棒材而形成的坯料之后，通過壓制坯料的 兩端來鐓鍛所述坯料，使其中部擴(kuò)大而形成為桶狀構(gòu)造；擠壓鐓鍛后的 毛坯以減小其內(nèi)側(cè)直徑；通過模鍛來精沖壓被擠壓過的毛坯，以形成所 述轂輪的輪廓，所述轂輪包括所述車輪安裝法蘭、所述軸部、所述肩部、 所述圓筒部以及具有分隔壁的內(nèi)周；在精沖壓步驟之后，所述分隔壁形
成為其外側(cè)壁面比所述肩部更靠內(nèi)，并且最后沖掉所述分隔壁以形成所
述通孔。
根據(jù)本發(fā)明的制造所述轂輪的方法，由于在精沖壓步驟中所述分隔 壁形成為其外側(cè)壁面比所述肩部更靠內(nèi)，所述轂輪的纖維流可被設(shè)置成 從所述肩部向所述分隔壁的外側(cè)壁適度傾斜，并且沿所述內(nèi)周大致軸向 地延伸。此外，由于所述分隔壁的內(nèi)惻壁面形成在深入到外側(cè)的位置， 所述轂輪的纖維流可被設(shè)置成從所述圓筒部的端部的內(nèi)周向所述分隔壁 適度傾斜，并且沿所述內(nèi)周大致軸向地延伸。在沖掉所述分隔壁后，車 削所述通孔以完成其加工。相應(yīng)地可以獲得從所述肩部到外側(cè)開口端面 的大致沿軸向分布的纖維流，由此增加與所述肩部相對的內(nèi)周的旋轉(zhuǎn)彎 曲疲勞強(qiáng)度和沖擊彎曲強(qiáng)度，從而提高其強(qiáng)度和耐用性。此外，可以將 所述圓筒部的壁厚減到最小，通過在所述圓筒部的端部進(jìn)行鍛造以形成 開口，從而減少所述轂輪材料的用量。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述分隔壁的內(nèi)側(cè)壁面形成在深入到所述斂縫 部的內(nèi)周的外側(cè)的位置處，因此可以使纖維流沿軸向分布。此外，由于 所述斂縫部與從內(nèi)周經(jīng)所述內(nèi)環(huán)的倒角部到端面的區(qū)域緊密接觸，并且 在斂縫部中沒有發(fā)生纖維流斷裂，因此可以防止如因重復(fù)應(yīng)力而導(dǎo)致的裂紋等危害的發(fā)生，從而提高斂縫部的強(qiáng)度。 本發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的輪軸軸承裝置的轂輪，由于其包括在內(nèi)周上形成有雙 列外滾道表面的外部件；包括轂輪和內(nèi)環(huán)的內(nèi)部件，所述轂輪具有位于 其一端的車輪安裝法蘭、從所述車輪安裝法蘭的基部向所述輪軸軸承裝 置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部、形成在所述軸部外周上并與所述雙列外滾道 表面之一相對布置的內(nèi)滾道表面、從所述內(nèi)滾道表面經(jīng)由肩部向所述輪 軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的圓筒部、以及單獨的通孔或內(nèi)周上形成有 鋸齒以傳遞扭矩的通孔，所述內(nèi)環(huán)被壓配合到所述圓筒部以抵靠所述轂 輪的所述肩部，并且在其外周上形成有與所述外滾道表面中的另一個相 對布置的另一內(nèi)滾道表面；雙列滾動件包含在所述內(nèi)部件和所述外部件 的內(nèi)外滾道表面之間，其特征在于從所述肩部到所述轂輪的開口端面 的形成所述轂輪的材料的內(nèi)周附近的纖維流大致平行于所述轂輪的軸 線，因此可以增加通孔的強(qiáng)度(如旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度和沖擊彎曲強(qiáng)度)， 也可以將所述圓筒部的壁厚減到最小，從而減少所述轂輪材料的用量。
根據(jù)本發(fā)明的所述制造輪軸軸承的轂輪的方法，由于其包括以下步 驟在切割經(jīng)軸向軋制并具有軸向纖維流的棒材、并且加熱通過垂直于 纖維流方向切割棒材而形成的坯料之后，通過壓制坯料的兩端來鐓鍛所 述坯料，使其中部擴(kuò)大而形成為桶狀構(gòu)造；擠壓鐓鍛后的毛坯以減小其 內(nèi)側(cè)的直徑；通過模鍛來精沖壓擠壓過的毛坯，以形成所述轂輪的輪廓， 該轂輪包括所述車輪安裝法蘭、所述軸部、所述肩部、所述圓筒部以及 具有分隔壁的內(nèi)周；在精沖壓步驟之后，所述分隔壁形成為其外側(cè)壁面 比所述肩部更靠內(nèi)，所述轂輪中的纖維流可被設(shè)置成從所述肩部向所述 分隔壁的外側(cè)壁適度傾斜，并且沿所述內(nèi)周大致軸向地延伸。此外，由 于所述分隔壁的內(nèi)側(cè)壁面形成在深入到外側(cè)的位置處，所述轂輪的纖維 流可被設(shè)置成從所述圓筒部的端部的內(nèi)周向所述分隔壁適度傾斜，并且 沿所述內(nèi)周大致軸向地延伸。相應(yīng)地可以獲得從所述肩部到外側(cè)開口端 面的大致沿軸向分布的纖維流，由此增加與所述肩部相對的內(nèi)周的旋轉(zhuǎn) 彎曲疲勞強(qiáng)度和沖擊彎曲強(qiáng)度，從而提高其強(qiáng)度和耐用性。此外，可以提高驅(qū)動輪的軸承裝置的鋸齒的強(qiáng)度和耐用性，并將所述圓筒部的壁厚 減到最小，從而減少所述轂輪的材料用量。 實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式是一種制造輪軸軸承的轂輪的方法，其中的 轂輪具有位于其一端的車輪安裝法蘭、從所述車輪安裝法蘭的基部向所 述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部、形成在所述軸部外周上的內(nèi)滾 道表面、從所述內(nèi)滾道表面經(jīng)由肩部向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延 伸的圓筒部、以及單獨的通孔或內(nèi)周上形成有鋸齒以傳遞扭矩的通孔， 其特征在于，所述方法包括以下步驟在切割經(jīng)軸向軋制并具有軸向纖 維流的棒材、并且加熱通過垂直于纖維流方向切割棒材而得到的坯料后， 通過壓制坯料的兩端來鐓鍛坯料，使其中部擴(kuò)大為桶狀構(gòu)造；擠壓被鐓 鍛毛坯以減小其內(nèi)側(cè)直徑；通過模鍛對擠壓的毛坯進(jìn)行精沖壓，以形成 轂輪的輪廓，該轂輪包括車輪安裝法蘭、軸部、肩部、圓筒部以及具有 分隔壁的內(nèi)周；最后沖掉分隔壁以形成通孔；在精沖壓步驟之后，分隔 壁形成為其外側(cè)壁面比肩部更靠內(nèi)。


圖1是表示本發(fā)明的車輛輪軸軸承裝置的第一實施方式的縱向剖視
圖2是僅示出圖1的轂輪的示意圖3 (a)是轂輪的縱向剖視圖，其示出了鍛造步驟中的纖維流； 圖3 (b)是轂輪的縱向剖視圖，其示出了鍛造步驟之后的纖維流； 圖4是轂輪的局部縱向剖視圖，其示出了斂縫部分中的纖維流； 圖5是示出制造轂輪的全部步驟的框圖； 圖6是示出鍛造步驟的示意圖； 圖7是示出斂縫步驟的示意圖8是示出本發(fā)明的車輛輪軸軸承裝置的第二實施方式的縱向剖視
圖9是示出現(xiàn)有技術(shù)中轂輪的鍛造步驟的縱向剖視圖；圖10 (a)是現(xiàn)有技術(shù)中轂輪的縱向剖視圖，其示出了鍛造步驟中的
纖維流；
圖10 (b)是現(xiàn)有技術(shù)中轂輪的縱向剖視圖，其示出了鍛造步驟之 后的纖維流。
附圖標(biāo)記說明
1 ......內(nèi)部件
2 ......轂輪
2a、 3a ...... 內(nèi)滾道表面
2b ......圓筒部
3 ......內(nèi)環(huán)
3b ......內(nèi)周
3c ......倒角部
3d ...... 端面
4 ......車輪安裝法蘭
4a ......密封接觸區(qū)
5、 20a ......鋸齒
6 ......輪轂螺栓
7 ......斂縫部
8 ......滾動件
9 ......保持架
10 ......外部件
10a ......外滾道表面
10b ......車體安裝法蘭
11、 12 ...... 密封件
13 ......等速萬向接頭
14 ......外接合件
15 ......接頭內(nèi)環(huán)
15a、 18a ...... 軌道凹槽
16 ......保持架17 ......扭矩傳遞滾珠
18 ...... 口部
19 ......肩部
20 ......桿部
20b...... 外螺紋
21 ......鎖緊螺母
22 ......肩部
23、 23，......內(nèi)周
24 ......分隔壁的外側(cè)壁面
25 ......分隔壁的內(nèi)側(cè)壁面
26 ......軸部
27 ......內(nèi)周
28 ......硬化層
29 ......外側(cè)開口端面
50 ......轂輪
50a ......內(nèi)滾道表面
50b ......圓筒部
51 ......肩部
52 ......分隔壁
53 ......分隔壁端面
54 ......車輪安裝法蘭
55 ......內(nèi)周
56 ......軸部
57 ......密封接觸區(qū)
58 ......硬化層
59 ......內(nèi)周
A ......分隔壁
N ......轉(zhuǎn)向節(jié)
w ...... 棒材具體實施方式
第一實施方式
參照附圖對本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方式描述如下。
圖1是示出本發(fā)明的車輛用輪軸軸承裝置的第一實施方式的縱向剖
視圖；圖2是僅示出轂輪的示意圖；圖3 (a)是轂輪的縱向剖視圖，其 示出了鍛造步驟之中的纖維流；圖3 (b)是轂輪的縱向剖視圖，其示出 了鍛造步驟之后的纖維流；圖4是轂輪的局部縱向剖視圖，其示出斂縫 部分中的纖維流。在下文中，當(dāng)軸承裝置被安裝到車體上時，術(shù)語"外 側(cè)"定義的是位于車體之外的一側(cè)(圖1中的左手側(cè))，而術(shù)語"內(nèi)側(cè)" 定義的是位于車體之內(nèi)的一側(cè)(圖1中的右手側(cè))。
所述輪軸軸承裝置包括內(nèi)部件1、外部件10以及位于內(nèi)部件1和外 部件10之間的雙列滾動件(滾珠)8。內(nèi)部件1包括轂輪2和壓配合在 轂輪2上的內(nèi)環(huán)3。
轂輪2在其外側(cè)端部一體地形成有用于安裝車輪(未示出)的車輪 安裝法蘭4，在從車輪安裝法蘭4的基部延伸到內(nèi)側(cè)的軸部26的外周上 一體地形成有一個(外側(cè))內(nèi)滾道表面2a和從該內(nèi)滾道表面2a軸向延 伸的圓筒部2b，并且在該轂輪2的內(nèi)周上一體地形成有用于傳遞扭矩的 鋸齒(或花鍵)5。此外，多個輪轂螺栓6沿周向等距離地固定在車輪安 裝法蘭4上。
轂輪2由含碳量為0.40 0.80% (重量百分比)的中碳鋼如S53C制 成，通過高頻感應(yīng)淬火進(jìn)行硬化，在包括內(nèi)滾道表面2a、軸部26的外周、 與側(cè)密封件11可滑動地接觸的密封接觸區(qū)4a、以及圓筒部2b的區(qū)域內(nèi) 得到厚度為0.5 4 mm、表面硬度為58 64 HRC的硬化層28。內(nèi)環(huán)3 以預(yù)定的過盈量壓配合到轂輪2的圓筒部2b上，并通過由圓筒部2b的 端部沿徑向向外塑性變形而形成的斂縫部7來軸向不動地固定。斂縫部7 不進(jìn)行淬火，使得鍛造后的毛坯硬度為13 25HRC。內(nèi)環(huán)3由高碳鉻鋼 如SUJ2制成，在其外周上形成有另一 (內(nèi)側(cè))內(nèi)滾道表面3a，浸浴硬化 到核心，硬度為58 64HRC。外部件10由含碳量為0.40 0.80% (重量百分比)的中碳鋼如S53C 制成，在其外周上一體地形成有適于安裝在車體(未示出)上的車體安 裝法蘭10b，在其內(nèi)周上一體地形成有與內(nèi)部件的內(nèi)滾道表面2a、 3a相 對的雙列外滾道表面10a、 10a。雙列外滾道表面10a、 10a經(jīng)高頻感應(yīng)淬 火而被硬化，得到表面硬度為58 64HRC、厚度為1 4mm的硬化層。 雙列滾動件8、 8位于內(nèi)外滾道表面10a、 2a; 10a、 3a之間，并由保持架 9、 9可滾動地保持。滾動件8、 8由高碳鋼如SUJ2制成，浸浴硬化到核 心，硬度為60 68HRC。
密封件ll、 12安裝在外部件10的兩端，以防止軸承裝置中的潤滑 油泄露，并且防止雨水或灰塵進(jìn)入軸承。盡管示出的實例采用雙列角面 接觸滾珠軸承作為滾動件8，但也可以采用錐形輥作為滾動件8。
等速萬向節(jié)13包括外接合件14、接頭內(nèi)環(huán)15、保持架16以及扭矩 傳遞滾珠17。外接合件14包括杯形口部18、形成該口部18的底的肩部 19、以及從肩部19軸向延伸的桿部20。軌道槽18a、 15a分別形成在口 部18的內(nèi)周和接頭內(nèi)環(huán)15的外周上，從而構(gòu)成了固定式等速萬向節(jié)13。
外接合件14由含碳量為0.40-0.80°/。(重量百分比)的中碳鋼如S53C 制成。軌道槽18a以及從桿部20到肩部19的外周區(qū)通過高頻感應(yīng)淬火 進(jìn)行硬化，獲得表面硬度為58 64HRC。
外接合件14的桿部20在其外周上形成有鋸齒(或花鍵)20a和外螺 紋20b，該鋸齒20a用于與轂輪2的鋸齒5結(jié)合以傳遞扭矩。外接合件 14與轂輪2的組裝通過以下步驟而實現(xiàn)將桿部20插入到內(nèi)部件1中， 直到外接合件14的肩部19抵靠在斂縫部7上，然后將鎖緊螺母21擰緊 在外螺紋20b上。
如圖2所示，在本實施方式中，轂輪2在鍛造之后被車削。也就是 說，轂輪2在其外側(cè)端部形成有車輪安裝法蘭4、從車輪安裝法蘭4的基 部延伸的軸部26的密封接觸區(qū)4a、內(nèi)滾道表面2a、肩部22以及圓筒部 2b，上述部分留有預(yù)定車削余量。
內(nèi)周23通過模鍛技術(shù)進(jìn)行精沖壓，預(yù)先形成為從外側(cè)開口端到預(yù)定 位置的深陷的凹坑，并保留0.5 1.5mm的車削余量，以便通過拉削處理形成鋸齒(圖2中未示出)。也就是說，內(nèi)周23被形成為使得分隔壁A
的外側(cè)壁面24的位置深入到內(nèi)側(cè)，并且超出了肩部22的位置，該肩部 22形成抵靠內(nèi)環(huán)3的抵靠面。此外，分隔壁A的內(nèi)側(cè)壁面25的位置深 入到外側(cè)，大致對應(yīng)于斂縫部7的內(nèi)周。
因此，轂輪2中的纖維流如此形成，g卩，從肩部22向分隔壁A適度 傾斜，特別是從肩部22到外側(cè)開口端面29的纖維流沿內(nèi)周23大致軸向 地延伸，如圖3 (a)所示。因此，如圖3 (b)所示，由于分隔壁A被沖 掉后的內(nèi)周23'附近的纖維流以類似于圖3 (a)所示的情形軸向延伸，內(nèi) 周27處的纖維流能夠從肩部22向外側(cè)開口端面29軸向延伸(相對于轂 輪軸線的最大角度為5° )。此外，轂輪2的肩部22處的縱向剖面的纖維 流能夠形成為大致軸向地延伸。這種纖維流的形成可以提高旋轉(zhuǎn)彎曲疲 勞強(qiáng)度和沖擊彎曲強(qiáng)度，并且提高鋸齒的強(qiáng)度和耐用性。相應(yīng)地，也可 以將圓筒部2b的壁厚設(shè)置成最小，從而減少形成轂輪2所用的材料(成 品轂輪2的構(gòu)造如圖3中的雙點畫線所示)。
此外，由于分隔壁A的內(nèi)側(cè)壁面25的位置深入外側(cè)并大致對應(yīng)于斂 縫部7的內(nèi)周，在形成斂縫部7的圓筒部2b的端部上的纖維流能夠沿軸 向延伸。因此，如圖4所示，由于與斂縫部7緊密接觸的區(qū)域從內(nèi)周3b 經(jīng)內(nèi)環(huán)3的倒角部3c到端面3d，而且斂縫部7中的纖維流并未發(fā)生斷裂， 因此可以防止如因重復(fù)應(yīng)力而導(dǎo)致的裂紋等危害的發(fā)生，從而提高斂縫 部7的強(qiáng)度。
下面將更詳細(xì)地描述制造轂輪2的步驟。
圖5是示出制造轂輪的全部步驟的框圖。圖6是示出鍛造步驟的示 意圖。圖7是示出斂縫步驟的示意圖。 1.熱鍛
如圖5 6所示，制造轂輪的方法包括以下步驟通過切割棒材W 來制備坯料，所述棒材由含碳重量百分比為0.40 0.80%的中碳鋼(如 S53C)制成，經(jīng)過軸向軋制，具有軸向纖維流，直徑為30 60mm;在 被加熱到約120(TC時，通過壓制坯料的兩端來鐓鍛坯料，使其中部擴(kuò)大 為桶狀；擠壓鐓鍛后的毛坯以減小其內(nèi)側(cè)的直徑；通過模鍛對擠壓后的毛坯進(jìn)行精沖壓，以形成穀輪2的輪廓，其包括車輪安裝法蘭4、從車輪
安裝法蘭4的基部延伸的軸部26以及具有分隔壁A的內(nèi)周23;最后沖 切掉分隔壁A以形成通孔23'。由于分隔壁A的外側(cè)壁面24深入到內(nèi)側(cè) 并且超出肩部22，因此轂輪2中的纖維流被形成為從外側(cè)開口端向分隔 壁A適度傾斜。此外，由于分隔壁A的內(nèi)側(cè)壁面25深入到外側(cè)并且大 致對應(yīng)于斂縫部7的內(nèi)周，因此在形成斂縫部7的圓筒部2b的端部中的 纖維流能夠沿軸向延伸。采用沖床來沖掉分隔壁A以形成通孔23'。內(nèi)周 23，的沖切區(qū)域附近的纖維流以大致垂直于軸線(內(nèi)周23')的方式傾斜。 然而，由于分隔壁A的外側(cè)壁面24深入內(nèi)周23'并且超出肩部22，因 此從外側(cè)開口端到肩部22的纖維流能夠大致沿軸向延伸。轂輪表面因熱 鍛而產(chǎn)生的腐蝕標(biāo)皮可以采用諸如噴砂或噴丸等方式處理。也可以在熱 鍛后在轂輪的整個表面上進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以進(jìn)一步提高轂輪的機(jī)械特性。
2. 車削
包括制動/車輪導(dǎo)向面、外側(cè)滾道表面以及通孔在內(nèi)的外周面以0.5 1.5 mm的余量被車削。這使得從肩部到外側(cè)開口端的內(nèi)滾道表面附近的 纖維流大致沿軸向延伸(相對于軸線的角度最大為5° ),因此可以得到 大致軸向延伸的纖維流。
3. 鉆孔
在車輪安裝法蘭上沿其圓周等距離的4到6個位置上通過鉆或沖而 形成用于輪轂螺栓的孔，該輪轂螺栓用于安裝車輪。
4. 高頻感應(yīng)熱處理
在從車輪安裝法蘭的基部經(jīng)軸部的圓角R部(密封接觸區(qū))到圓筒 部(斂縫部除外)的區(qū)域內(nèi)，內(nèi)滾道表面和肩部通過高頻感應(yīng)熱處理進(jìn) 行硬化，以得到表面硬度為58 64 HRC、深度為0.5 4 mm的硬化層。 這樣能夠確保滾道表面的滾動疲勞壽命和軸部外周的耐用性得以提高。
5. 拉削
在軸部的通孔上通過拉削形成轂輪的鋸齒，該鋸齒與形成在等速萬 象接頭上的鋸齒相結(jié)合。
6. 打磨在從車輪安裝法蘭的基部經(jīng)過軸部的圓角R部(密封接觸區(qū))到圓 筒部的區(qū)域內(nèi)，采用成形砂輪對內(nèi)滾道表面、肩部和肩部的圓角R部同 時進(jìn)行打磨。連接肩部和圓筒部的圓角R部具有單獨的曲率半徑或復(fù)合 的曲率半徑，并且平滑地連接所述肩部和所述圓筒部，以減少應(yīng)力集中。
對滾道表面進(jìn)行超精加工，以獲得0.08 Ra或更低的表面粗糙度。
7. 組裝
在組裝滾動件/保持架組件以及外側(cè)密封件之后，將轂輪插入外部 件，在將內(nèi)環(huán)壓配合到轂輪上直至該內(nèi)環(huán)與肩部相抵靠之后，把內(nèi)側(cè)密 封件組裝到外部件中。因此，可以通過將軸承的預(yù)加載荷設(shè)為預(yù)定值(2kN 或以上，8kN或以下，優(yōu)選為3 6KN)而在斂縫前完成輪軸軸承裝置的 局部組裝。
8. 斂縫
圖5和圖7示出了所謂的擺動斂縫方法，其中斂縫工具被推到轂輪 的圓筒部的端部上，通過向所述工具施加擺動和旋轉(zhuǎn)運動使得圓筒部的 圓筒端沿著徑向向外發(fā)生塑性變形從而形成斂縫部。斂縫部與內(nèi)環(huán)的內(nèi) 周、內(nèi)環(huán)的倒角部以及端面緊密接觸，從而內(nèi)環(huán)在10 40 kN的夾持力 作用下結(jié)合至轂輪。
第二實施方式
下面介紹本發(fā)明的第二優(yōu)選實施方式。
圖8是示出本發(fā)明車輛輪軸軸承裝置的第二實施方式的縱向剖視 圖。本實施方式的輪軸軸承裝置用于從動輪。本實施方式中與第一實施 方式相同的部件均釆用相同的附圖標(biāo)記。
與第一實施方式類似，本實施方式中的分隔壁A也被沖掉。然而， 在轂輪2的內(nèi)周27上僅簡單地形成通孔，并且沒有鋸齒形成于其上。
在本實施方式中，所述轂輪的內(nèi)周附近的纖維流在從肩部22到外側(cè) 幵口端面29的區(qū)域內(nèi)沿所述轂輪的軸線分布。相應(yīng)地，轂輪2的內(nèi)周附 近的纖維流大致沿軸向分布(相對于轂輪軸線的角度最大為5° )，并且 在形成斂縫部7的圓筒部2b的端部的纖維流也被設(shè)置成大致沿軸向分 布。上面已參照優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述。顯然，本領(lǐng)域技術(shù) 人員在閱讀和理解前面的詳細(xì)描述之后，可以對其進(jìn)行修改和變更。在 不超出權(quán)利要求及其等同物范圍的情況下，本發(fā)明應(yīng)被解釋為包括所有 此類的修改和變更。
工業(yè)實用性
本發(fā)明的所述輪軸軸承裝置的轂輪可應(yīng)用于第三代類型的軸承裝 置，其中所述轂輪在其一端上具有車輪安裝法蘭，并且在從所述車輪安 裝法蘭的基部向內(nèi)側(cè)延伸的軸部的外周上形成有內(nèi)滾道表面，所述圓筒 部從所述內(nèi)滾道表面經(jīng)所述肩部軸向地延伸。
權(quán)利要求
1.一種輪軸軸承裝置的轂輪，其包括外部件(10)，在該外部件(10)的內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面(10a、10a)；內(nèi)部件(1)，該內(nèi)部件(1)包括轂輪(2)和內(nèi)環(huán)(3)，所述轂輪(2)具有位于其一端的車輪安裝法蘭(4)、從所述車輪安裝法蘭(4)的基部向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部(26)、形成在所述軸部(26)的外周上并與所述雙列外滾道表面(10a、10a)之一相對布置的內(nèi)滾道表面(2a)、從所述內(nèi)滾道表面(2a)經(jīng)由肩部(22)向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的圓筒部(2b)、以及在其內(nèi)周上形成有鋸齒(5)以傳遞扭矩的通孔；所述內(nèi)環(huán)(3)被壓配合到所述圓筒部(2b)上并抵靠所述轂輪(2)的所述肩部(22)，并且在所述內(nèi)環(huán)(3)的外周上形成有與所述外滾道表面(10a、10a)中的另一個相對布置的另一內(nèi)滾道表面(3a)；雙列滾動件(8)，所述雙列滾動件(8)容納在所述內(nèi)部件(3)的內(nèi)滾道表面(2a、3a)和所述外部件(10)的外滾道表面(10a、10a)之間，其特征在于從所述肩部(22)到所述轂輪(2)的開口端面，形成所述轂輪(2)的材料的內(nèi)周附近的纖維流大致平行于所述轂輪(2)的軸線。
2. —種輪軸軸承裝置的轂輪，其包括-外部件(10)，在該外部件(10)的內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面(10a、 10a);內(nèi)部件(1)，該內(nèi)部件(1)包括轂輪(2)和內(nèi)環(huán)(3)，所述轂輪 (2)具有位于其一端的車輪安裝法蘭(4)、從所述車輪安裝法蘭(4) 的基部向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部(26)、形成在所述軸 部(26)的外周上并與所述雙列外滾道表面(10a、 10a)之一相對布置 的內(nèi)滾道表面(2a)、從所述內(nèi)滾道表面(2a)經(jīng)由肩部(22)向所述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的圓筒部(2b)、以及形成在該圓筒部(2b) 內(nèi)周上的通孔，所述內(nèi)環(huán)(3)被壓配合到所述圓筒部(2b)上并抵靠所述轂輪(2)的所述肩部(22)，并且在該內(nèi)環(huán)(3)的外周上形成有與所 述外滾道表面(10a、 10a)中的另一個相對布置的另一內(nèi)滾道表面(3a);雙列滾動件(8)，所述雙列滾動件(8)容納在所述內(nèi)部件(3)的 內(nèi)滾道表面(2a、 3a)和所述外部件(10)的外滾道表面(10a、 10a)之 間，其特征在于從所述肩部(22)到所述轂輪(2)的開口端面，形成所述轂輪(2) 的材料的內(nèi)周附近的纖維流大致平行于所述轂輪(2)的軸線。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的輪軸軸承裝置的轂輪，其中所述轂輪(2) 在其肩部(22)處的縱向剖面中的纖維流大致平行于該轂輪(2)的軸線。
4. 如權(quán)利要求1 3任一項所述的輪軸軸承裝置的轂輪，其中所述 內(nèi)環(huán)(3)由斂縫部(7)軸向地固定，所述斂縫部(7)通過所述轂輪(2) 的圓筒部(2b)的端部的塑性變形而形成，其中所述斂縫部(7)與所述 內(nèi)環(huán)(3)的從內(nèi)周(3b)經(jīng)倒角部(3c)到端面(3d)的區(qū)域緊密接觸， 從而在所述斂縫部(7)內(nèi)的纖維流不發(fā)生斷裂。
5. —種制造輪軸軸承裝置的轂輪的方法，其中，轂輪(2)具有位 于其一端的車輪安裝法蘭(4)、從所述車輪安裝法蘭(4)的基部向所述 輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的軸部(26)、形成在所述軸部(26)的外 周上的內(nèi)滾道表面(2a)、從所述內(nèi)滾道表面(2a)經(jīng)由肩部(22)向所 述輪軸軸承裝置的內(nèi)側(cè)軸向延伸的圓筒部(2b)、以及單獨的通孔(23，) 或在內(nèi)周上形成有鋸齒(5)以傳遞扭矩的通孔(23，)，其特征在于，所述方法包括以下步驟通過壓制坯料的兩端來鐓鍛所述坯料，使坯料的中部擴(kuò)大而形成為 桶狀構(gòu)造；擠壓鐓鍛后的毛坯以減小其內(nèi)側(cè)的直徑；通過模鍛來精沖壓 擠壓過的毛坯，以形成所述轂輪(2)的輪廓，所述轂輪(2)包括所述 車輪安裝法蘭(4)、所述軸部(26)、所述肩部(22)、所述圓筒部(2b) 以及具有分隔壁(A)的內(nèi)周(23);在精沖壓步驟之后，所述分隔壁(A)如此形成，即，該分隔壁(A)的外側(cè)壁面(24)比所述肩部(22)更靠 內(nèi)，并且最后沖掉所述分隔壁(A)以形成所述通孔(23')。
6.如權(quán)利要求5所述的輪軸軸承裝置的轂輪，其中所述分隔壁(A) 的所述內(nèi)側(cè)壁面(25)被設(shè)置在低于所述斂縫部(7)的端部的深陷位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種輪軸軸承裝置的轂輪及其制造方法。該轂輪能夠以少量材料制造并具有增大的強(qiáng)度。在鍛造轂輪(2)時的沖孔步驟中，該轂輪(2)被形成為其沖孔部(分隔壁)(A)的外側(cè)壁面(24)比肩部(22)更靠內(nèi)。這導(dǎo)致轂輪(2)的沿著孔部(23)軸向形成的纖維流從肩部(22)向沖孔部(分隔壁)(A)逐漸傾斜。結(jié)果，在內(nèi)周表面(27)處的纖維流大致沿軸向，在沖孔之后在該內(nèi)周表面(27)上形成有轂輪(2)的鋸齒。如此的纖維流這使得肩部(22)的強(qiáng)度(例如旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度以及沖擊彎曲強(qiáng)度)有所增加，并且鋸齒的強(qiáng)度和耐用性也有所增加。此外，小直徑臺階部分(2b)的壁厚能夠減至最小，從而生產(chǎn)轂輪所需的材料用量也減少。
文檔編號F16C33/60GK101583498SQ20078004718
公開日2009年11月18日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者平井功, 柴田清武, 田洼孝康, 鈴木昭吾 申請人:Ntn株式會社