專利名稱：車輪用軸承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于相對于懸掛裝置可旋轉(zhuǎn)地支撐車輛(諸如汽車)的車輪的車輪用 軸承裝置，并且更具體而言涉及旨在改善密封性能和耐久性從而延長車輪用軸承裝置的壽 命的車輪用軸承裝置。
背景技術(shù)：
用于支撐車輛的車輪的車輪用軸承裝置經(jīng)滾動軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐用于安裝車輪 的轂輪，并且存在用于驅(qū)動輪和從動輪的車輪用軸承裝置。由于結(jié)構(gòu)的原因，內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)類型 用于驅(qū)動輪并且內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)類型和外環(huán)旋轉(zhuǎn)類型都用于從動輪。通常車輪用軸承裝置分成所 謂的第一代類型，其中包括雙列徑向止推滾珠軸承的車輪軸承裝配在轉(zhuǎn)向節(jié)和轂輪之間； 第二代類型，其中主體安裝用凸緣或車輪安裝用凸緣直接形成在外部構(gòu)件的外周上；第三 代類型，其中內(nèi)滾道表面中的一個直接形成在轂輪的外周上；以及第四代類型，其中內(nèi)滾道 表面直接形成在轂輪和等速萬向節(jié)的外接頭構(gòu)件的各自的外周上。車輪用軸承裝置設(shè)有密封件，該密封件用于防止容納在軸承裝置中的潤滑脂泄 漏，并且防止雨水或灰塵從軸承裝置外進入。隨著汽車免維護的趨勢，希望軸承裝置具有更 長的壽命。在這種情況下，已經(jīng)證實許多原因都基于軸承裝置的密封件中的故障而不是軸 承的結(jié)構(gòu)元件的剝離或破損。因此非常重要的是改善軸承裝置的密封性能以便延長其壽 命。已經(jīng)提出了密封性能得到改善的幾種密封件，并且結(jié)合有它們中的一個密封件的 現(xiàn)有技術(shù)的車輪用軸承裝置的一個實例在圖7中示出。在以下描述中，術(shù)語“外側(cè)”定義為 當(dāng)軸承裝置安裝在車體上時定位在車體外部的一側(cè)(圖中的左側(cè))，并且術(shù)語“內(nèi)側(cè)”定義 為定位在車體內(nèi)部的一側(cè)(圖中的右側(cè))。該車輪用軸承裝置是用于從動輪的第三代類型，并且包括外部構(gòu)件51，該外部 構(gòu)件在其外周上形成有待安裝在車輛的轉(zhuǎn)向節(jié)(未示出)上的主體安裝用凸緣51b，并且 在其內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面51a、51a ；內(nèi)部構(gòu)件55，該內(nèi)部構(gòu)件包括轂輪53和內(nèi) 環(huán)54，轂輪在其一端形成有車輪安裝用凸緣52并且在其外周上形成有與雙列外滾道表面 51a、51a中的一個相對的一個內(nèi)滾道表面53a，并且具有從內(nèi)滾道表面53a軸向延伸的圓筒 形部53b，內(nèi)環(huán)54壓配合在轂輪53的圓筒形部53b上并且在其外周上形成有與雙列外滾道 表面51a、51a中的另一個相對的另一個內(nèi)滾道表面54a ；以及雙列滾動元件57、57，該雙列 滾動元件可自由滾動地容納在外部構(gòu)件51的外滾道表面51a、51a和內(nèi)部構(gòu)件55的內(nèi)滾道 表面53a、54a之間。輪轂螺栓52a沿車輪安裝用凸緣52的外圍等距地布置在該車輪安裝用凸緣52 上。內(nèi)環(huán)54借助于通過使圓筒形部53b的端部塑性變形而形成的斂縫部58軸向地固定在 轂輪53上。密封件59、60安裝在形成于外部構(gòu)件51和內(nèi)部構(gòu)件55之間的環(huán)形開口內(nèi)。這 些密封件59、60防止容納在軸承裝置中的潤滑脂泄漏，并且防止雨水和灰塵從外面進入軸承。
如圖8的放大圖所示，外側(cè)密封件59包括芯金屬61和經(jīng)硫化粘附而整體附著于 芯金屬61的密封構(gòu)件62。芯金屬61包括裝配到外部構(gòu)件51內(nèi)的圓筒形壓配合部61a和 從該壓配合部61a徑向向內(nèi)延伸的內(nèi)部61b，并且該芯金屬61形成為具有大體上呈“L”形 的橫截面。密封構(gòu)件62由彈性材料(諸如合成橡膠)形成，并且通過圍繞芯金屬61的徑向 內(nèi)部尖端而固定在芯金屬61的徑向內(nèi)部61b上。密封構(gòu)件62包括徑向外部和內(nèi)部側(cè)唇部 63、64，該側(cè)唇部63、64形成為徑向向外彎曲使得它們被壓到車輪安裝用凸緣52的基部的 底面上。密封構(gòu)件還包括布置在徑向內(nèi)部61b的尖端上的徑向唇部65，并且適合于被壓到 車輪安裝用凸緣52的底面角部66上。另外防護板67安裝在外部構(gòu)件51的外周上。防護板67包括裝配在外部構(gòu)件51 上的圓筒形部67a和從該圓筒形部67a徑向向外延伸的直立部67b，并且該防護板67形成 為具有大體上呈“L”形的橫截面。直立部67b通過和車輪安裝用凸緣52的基部之間的預(yù) 定間隙與車輪安裝用凸緣52的基部相對地布置，以形成迷宮式密封68。迷宮式密封68可以防止雨水和灰塵從外面進入，因此盡管密封件59的側(cè)唇部63、 64的過盈量減小，也能保證具有足夠的密封功能。因此可以減小由密封件59引起的摩擦扭 矩并且因此改善車輛的耗油率。參考專利文獻1 日本特開專利公報No. 147298/2005

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題雖然在現(xiàn)有技術(shù)的車輪用軸承裝置中，由于提供迷宮式密封68而可以減小由密 封件59引起的摩擦扭矩從而改善車輛的燃料消耗，并且假如雜質(zhì)69 (諸如雨水、泥漿水或 灰塵)通過迷宮式密封68，也可以通過兩個側(cè)唇部63、64防止雜質(zhì)進入車輪用軸承裝置內(nèi)。但是，當(dāng)通過迷宮式密封68進入側(cè)唇部63外的空間的泥漿水和灰塵凝固時，側(cè)唇 部63的柔性變形能力將大大降低。由于由粘附于側(cè)唇部63的尖端的沙或灰塵引起的該側(cè) 唇部63的磨損，側(cè)唇部63的柔性變形的抑制不但將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)扭矩的增大而且也將導(dǎo)致期 望密封性能的降低。另外，擔(dān)心停留在側(cè)唇部63外的空間中的泥漿水導(dǎo)致外部構(gòu)件51和 轂輪53上生銹，并且因此不但將阻礙它們之間的相對旋轉(zhuǎn)并且由生銹引起噪聲或振動，而 且剝落的鐵銹將損害密封件59的側(cè)唇部63并因此以進一步降低其密封性能。因此本發(fā)明的目的在于提供一種車輪用軸承裝置，該車輪用軸承裝置可以改善所 述車輪用軸承裝置的密封件的密封性能和耐久性，并因此延長其壽命。技術(shù)方案為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明，提供一種車輪用軸承裝置， 所述車輪用軸承裝置包括外部構(gòu)件，該外部構(gòu)件在其外周上形成有待安裝在車輛的懸掛 裝置的一部分上的主體安裝用凸緣，并且在其內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部構(gòu)件， 該內(nèi)部構(gòu)件包括轂輪和內(nèi)環(huán)或等速萬向節(jié)的外接頭構(gòu)件，所述轂輪在其一端形成有車輪安 裝用凸緣，在該轂輪的外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的一個相對的一個內(nèi)滾道表 面，并且具有從所述內(nèi)滾道表面軸向延伸的圓筒形部，所述內(nèi)環(huán)壓配合在所述轂輪的所述 圓筒形部上，在該內(nèi)環(huán)的外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的另一個相對的另一個內(nèi)
4滾道表面；雙列滾動元件，該雙列滾動元件可自由滾動地容納在所述外部構(gòu)件的所述外滾 道表面和所述內(nèi)部構(gòu)件的所述內(nèi)滾道表面之間；以及密封件，該密封件安裝在形成于所述 外部構(gòu)件和所述內(nèi)部構(gòu)件之間的環(huán)形開口內(nèi)，所述密封件的外側(cè)密封件與所述車輪安裝用 凸緣的內(nèi)側(cè)的具有圓弧橫截面的基部可滑動地接觸；所述車輪用軸承裝置的特征在于階 梯部(具有圓弧橫截面的環(huán)形凹部，從該環(huán)形凹部挖出多余的材料以減小所述轂輪的重 量)形成在所述車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè)面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預(yù)定曲 率半徑的圓弧橫截面；并且一環(huán)形凹部形成在所述外部構(gòu)件的外側(cè)端部的內(nèi)周上；該環(huán)形 凹部經(jīng)小間隙與所述階梯部的角邊緣相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形的橫截面 的環(huán)形迷宮式密封。在第三或第四代的車輪用軸承裝置中，所述車輪安裝用凸緣的所述內(nèi)側(cè)基部形成 為具有與所述外側(cè)密封件接觸的圓弧橫截面，由于根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明，階梯部 形成在所述車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè)面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預(yù)定曲率半 徑的圓弧橫截面；并且一環(huán)形凹部形成在所述外部構(gòu)件的外側(cè)端部的內(nèi)周上；該凹部經(jīng)小 間隙與所述階梯部的角邊緣相對地布置并且形成具有大體上呈“L”形的橫截面的環(huán)形迷宮 式密封，所以可以松弛由加載在所述車輪安裝用凸緣上的彎矩在所述轂輪上引起的應(yīng)力集 中，從而提高所述轂輪的強度和耐久性。另外所述迷宮式密封可以防止所述密封件直接暴 露于雨水或灰塵，并因此提出一種具有改進的密封性能、耐久性以及長壽命的車輪用軸承
直ο如權(quán)利要求2所限定的，優(yōu)選的是所述階梯部形成為包括具有兩個預(yù)定曲率半徑 的組合圓弧橫截面。與單個半徑比較，通過由組合半徑獲得的應(yīng)力分布和材料體積增大的 雙重效應(yīng)，這樣可以進一步松弛由加載在所述車輪安裝用凸緣上的彎矩在所述轂輪上引起 的應(yīng)力集中。如權(quán)利要求3所限定的，優(yōu)選的是所述雙列滾動元件的外側(cè)列的滾動元件的節(jié)圓 直徑設(shè)定為大于該雙列滾動元件的內(nèi)側(cè)列的滾動元件的節(jié)圓直徑，并且所述階梯部的外徑 設(shè)定為大于引導(dǎo)部的外徑。這不但可以松弛所述內(nèi)側(cè)階梯部的角部中的應(yīng)力，而且可以松 弛所述車輪安裝用凸緣的所述引導(dǎo)部的角部中的應(yīng)力，因此提高了所述軸承的剛度和強度。如權(quán)利要求4所限定的，優(yōu)選的是所述外側(cè)列的滾動元件的數(shù)量設(shè)定為大于所述 內(nèi)側(cè)列的滾動元件的數(shù)量。這樣與所述外側(cè)內(nèi)滾道表面的節(jié)圓直徑的擴大相協(xié)作，與內(nèi)側(cè) 軸承剛度比較，能夠提高外側(cè)軸承剛度。如權(quán)利要求5所限定的，優(yōu)選的是所述外側(cè)列的滾動元件中的每一個的直徑設(shè)定 為小于所述內(nèi)側(cè)列的滾動元件中的每一個的直徑。這可以使外側(cè)軸承剛度比內(nèi)側(cè)軸承剛度 增大得更多，同時抑制軸承直徑的增大，因此減小了所述軸承的重量和尺寸。如權(quán)利要求6所限定的，優(yōu)選的是基本上軸向延伸的圓錐形凹槽形成在所述轂輪 的外側(cè)端部上，并且延伸到所述外側(cè)的內(nèi)滾道表面的底部附近，從而使所述轂輪的外側(cè)的 壁厚基本上不變。這能夠解決所述車輪用軸承裝置的尺寸減小和剛度增大的矛盾問題。如權(quán)利要求7所限定的，優(yōu)選的是較大直徑的圓筒形部和較小直徑的圓筒形部形 成在所述雙列外滾道表面之間的所述外部構(gòu)件的內(nèi)周上，錐形階梯部形成在所述圓筒形部 之間，并且所述內(nèi)側(cè)的外滾道表面的底部直徑基本上和所述較大圓筒形部的直徑相同。這也能解決所述車輪用軸承裝置的尺寸減小和剛度增大的矛盾問題。有益效果根據(jù)本發(fā)明的所述車輪用軸承裝置，因為所述車輪用軸承裝置包括外部構(gòu)件，該 外部構(gòu)件在其外周上形成有待安裝在車輛的懸掛裝置的一部分上的主體安裝用凸緣，并且 在其內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部構(gòu)件，該內(nèi)部構(gòu)件包括轂輪和內(nèi)環(huán)或等速萬向節(jié) 的外接頭構(gòu)件，所述轂輪在其一端形成有車輪安裝用凸緣，在該轂輪的外周上形成有與所 述雙列外滾道表面中的一個相對的一個內(nèi)滾道表面，并且具有從所述內(nèi)滾道表面軸向延伸 的圓筒形部，所述內(nèi)環(huán)壓配合在所述轂輪的所述圓筒形部上，在該內(nèi)環(huán)的外周上形成有與 所述雙列外滾道表面中的另一個相對的另一個內(nèi)滾道表面；雙列滾動元件，該雙列滾動元 件可自由滾動地容納在所述外部構(gòu)件的所述外滾道表面和所述內(nèi)部構(gòu)件的所述內(nèi)滾道表 面之間；以及密封件，該密封件安裝在形成于所述外部構(gòu)件和所述內(nèi)部構(gòu)件之間的環(huán)形開 口內(nèi)，所述密封件的外側(cè)密封件與所述車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè)的具有圓弧橫截面的基部可 滑動地接觸；所述車輪用軸承裝置的特征在于階梯部形成在所述車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè) 面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預(yù)定曲率半徑的圓弧橫截面；并且一環(huán)形凹部 形成在所述外部構(gòu)件的外側(cè)端部的內(nèi)周上；該環(huán)形凹部經(jīng)小間隙與所述階梯部的角邊緣相 對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形的橫截面的環(huán)形迷宮式密封，所以可以松弛由加載 在所述車輪安裝用凸緣上的彎矩在所述轂輪上引起的應(yīng)力集中，因此提高了所述轂輪的強 度和耐久性。另外，所述迷宮式密封可以防止所述密封件直接暴露于雨水或灰塵，并因此提 供一種具有改進的密封性能和耐久性的車輪用軸承裝置并且延長了其壽命。實施本發(fā)明的最佳方式用于實施本發(fā)明的最佳方式是一種車輪用軸承裝置，該車輪用軸承裝置包括外 部構(gòu)件，該外部構(gòu)件在其外周上形成有待安裝在車輛的懸掛裝置的一部分上的主體安裝用 凸緣，并且在其內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部構(gòu)件，該內(nèi)部構(gòu)件包括轂輪和內(nèi)環(huán)或等 速萬向節(jié)的外接頭構(gòu)件，所述轂輪在其一端形成有車輪安裝用凸緣，在該轂輪的外周上形 成有與所述雙列外滾道表面中的一個相對的一個內(nèi)滾道表面，并且具有從所述內(nèi)滾道表面 軸向延伸的圓筒形部，所述內(nèi)環(huán)壓配合在所述轂輪的所述圓筒形部上，在該內(nèi)環(huán)的外周上 形成有與所述雙列外滾道表面中的另一個相對的另一個內(nèi)滾道表面；雙列滾動元件，該雙 列滾動元件可自由滾動地容納在所述外部構(gòu)件的所述外滾道表面和所述內(nèi)部構(gòu)件的所述 內(nèi)滾道表面之間；以及密封件，該密封件安裝在形成于所述外部構(gòu)件和所述內(nèi)部構(gòu)件之間 的環(huán)形開口內(nèi)，所述密封件的外側(cè)密封件與所述車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè)的具有圓弧橫截面 的基部可滑動地接觸；所述車輪用軸承裝置的特征在于一階梯部形成在所述車輪安裝用 凸緣的內(nèi)側(cè)面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預(yù)定曲率半徑的圓弧橫截面；并且 一環(huán)形凹部形成在所述外部構(gòu)件的外側(cè)端部的內(nèi)周上；該環(huán)形凹部經(jīng)小間隙與所述階梯部 的角邊緣相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形的橫截面的環(huán)形迷宮式密封。


圖1是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第一優(yōu)選實施方式的縱剖視圖；圖2是圖1的外側(cè)密封件的局部放大視圖；圖3是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第二優(yōu)選實施方式的局部放大視圖4是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第三優(yōu)選實施方式的縱剖視圖；圖5是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第四優(yōu)選實施方式的縱剖視圖；圖6是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第五優(yōu)選實施方式的縱剖視圖；圖7是示出現(xiàn)有技術(shù)的車輪用軸承裝置的縱剖視圖；以及圖8是圖7的外側(cè)密封件的局部放大視圖。附圖標(biāo)記說明1，1，，18，18，，25...............轂輪la, 2a, 18a, 25a, 26a...............內(nèi)滾道表面lb, 25b............圓筒形部Ic............斂縫部2，26...............內(nèi)環(huán)3，16，23，27...............內(nèi)部構(gòu)件4,4a...............滾珠5，17，17，，24...............外部構(gòu)件5a，17a，17a，，24a...............外滾道表面5b...............主體安裝用凸緣6...............車輪安裝用凸緣6a...............輪轂螺栓6b...............車輪安裝用凸緣的基部6c ...............圓形孔6d...............車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè)面7，20，20，，29...............保持架8...............外側(cè)密封件9...............內(nèi)側(cè)密封件10...............芯金屬11............密封構(gòu)件11a, lib...............側(cè)唇部Ilc...............潤滑脂唇部12，15，21a...............階梯部13...............凹部14...............迷宮式密封18b...............軸形部18c...............斜面部19...............凹部21，22...............肩部25c...............鋸齒25d，26b...............較大凸緣26c...............較小凸緣28...............錐形輥
7
30...............引導(dǎo)部51...............外部構(gòu)件51a...............外滾道表面51b...............主體安裝用凸緣52...............車輪安裝用凸緣52a...............輪轂螺栓53...............轂輪53a, 54a...............內(nèi)滾道表面53b...............圓筒形部54...............內(nèi)環(huán)55...............內(nèi)部構(gòu)件56...............保持架57...............滾珠58...............斂縫部59，60...............密封件61...............芯金屬61a...............壓配合部61b..................內(nèi)部62............密封構(gòu)件63，64............側(cè)唇部65...............徑向唇部66...............角部67...............防護板67a...............圓周67b...............直立部68...............迷宮式密封69...............泥漿水di..................內(nèi)側(cè)滾珠列的滾珠直徑do...............外側(cè)滾珠列的滾珠直徑Dp............引導(dǎo)部的外徑Dr...............階梯部的外徑POTi...............內(nèi)側(cè)滾珠列的節(jié)圓直徑POTo...............外側(cè)滾珠列的節(jié)圓直徑Ra, Rb...............階梯部的角R的曲率半徑Zi...............內(nèi)側(cè)滾珠列的滾珠數(shù)Zo...............外側(cè)滾珠列的滾珠數(shù)
具體實施例方式
將參照附圖在下文中描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
8
第一實施方式圖1是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第一優(yōu)選實施方式的縱剖視圖，并且圖2 是圖1的外側(cè)密封件的局部放大視圖。該車輪用軸承裝置是用于從動輪的第三代類型，并且包括內(nèi)部構(gòu)件3，該內(nèi)部構(gòu) 件3包括轂輪1和固定在該轂輪1上的內(nèi)環(huán)2 ；和外部構(gòu)件5，該外部構(gòu)件5通過雙列滾珠 4、4裝配在內(nèi)部構(gòu)件3上。轂輪1 一體地形成有在其一端上的車輪安裝用凸緣6、在其外周上的一個(外側(cè)) 內(nèi)滾道表面Ia以及從內(nèi)滾道表面Ia軸向延伸的圓筒形部lb。輪轂螺栓6a沿車輪安裝用 凸緣6的外圍等距地布置在該車輪安裝用凸緣6上。圓形孔6c形成在輪轂螺栓6a之間。 這些孔6c有助于減小轂輪1的重量并且可以用于使緊固工具(諸如用于裝拆剎車裝置的 扳鉗(未示出))通過。內(nèi)環(huán)2通過預(yù)定過盈壓配合在轂輪1的圓筒形部Ib上，在其外周上形成有另一 (內(nèi)側(cè))內(nèi)滾道表面2a，并且借助于通過使圓筒形部Ib的端部塑性變形而形成的斂縫部Ic 軸向地固定在轂輪1的圓筒形部Ib上。外部構(gòu)件5在其外周上一體地形成有待安裝在車輛的轉(zhuǎn)向節(jié)(未示出)上的主體 安裝用凸緣5b，并且在其內(nèi)周上一體地形成有與內(nèi)部構(gòu)件3的內(nèi)滾道表面la、2a相對的雙 列外滾道表面5a、5a。雙列滾珠4、4容納在這些外滾道表面5a、5a和內(nèi)部構(gòu)件3的內(nèi)滾道 表面la、2a之間并且被保持架7、7可滾動地保持。密封件8、9安裝在形成于外部構(gòu)件5和 內(nèi)部構(gòu)件3之間的環(huán)形開口內(nèi)，以防止容納在軸承中的潤滑脂泄漏，并防止雨水或灰塵從 外面進入到軸承內(nèi)。轂輪1由按重量計算含有0.40-0. 80%的碳的中/高碳鋼(諸如S53C)制成，并且 通過高頻感應(yīng)淬火硬化，以使從車輪安裝用凸緣6的內(nèi)側(cè)基部6b到圓筒形部lb、包括內(nèi)滾 道表面Ia的區(qū)域被硬化為具有50-64HRC的表面硬度。斂縫部Ic未被淬火而保持其在鍛 造之后的表面硬度。外部構(gòu)件5由按重量計算含有0. 40-0. 80%的碳的中/高碳鋼(諸如S53C)制成， 并且至少雙列外滾道表面5a、5a的表面通過高頻感應(yīng)淬火硬化，從而具有58-64HRC的表面 硬度。另一方面，內(nèi)環(huán)2和滾珠4用高碳鉻鋼(諸如SUJ2)制成并且通過浸漬淬火而硬化 至它們的芯部，從而具有58-64HRC的表面硬度。如圖2的放大視圖所示，外側(cè)密封件8包括壓配合到外部構(gòu)件5的外側(cè)端的內(nèi)周 中的芯金屬10和經(jīng)硫化粘附而整體附著于芯金屬10的密封構(gòu)件11。芯金屬10由奧氏體不 銹鋼板(Jis SUS 304等)、鐵素體不銹鋼板(JIS SUS 430等)或防腐冷軋鋼板(JIS SPCC 等)壓制形成，并且形成為具有“L”形橫截面。密封構(gòu)件11由合成橡膠(諸如丁腈橡膠)形成，并且包括一對側(cè)唇部lla、llb， 該一對側(cè)唇部IlaUlb與形成為具有圓弧橫截面并且徑向向外傾斜的車輪安裝用凸緣6的 內(nèi)側(cè)基部6b滑動地接觸；以及潤滑脂唇部11c，該潤滑脂唇部Ilc朝向軸承的內(nèi)側(cè)并且徑 向向內(nèi)傾斜。因為側(cè)唇部Ila徑向向外傾斜，所以將通過迷宮式密封14進入側(cè)唇部Ila的 泥漿水將朝向由側(cè)唇部Ila和密封構(gòu)件11的主體形成的V形橫截面的環(huán)形空間的底部流 動，并且從那里排出，而不會停留在側(cè)唇部Ila的滑動接觸部上。因而可以得到高密封性 能。
根據(jù)本發(fā)明，階梯部12形成在車輪安裝用凸緣6的內(nèi)側(cè)面6d和其基部6b之間。 階梯部12是具有圓弧橫截面的環(huán)形凹部，該圓弧橫截面具有曲率半徑Ra，從該環(huán)形凹部挖 去多余材料以減小轂輪1的重量并且因此減小車輪安裝用凸緣6的厚度。另外階梯部12 可以松弛由加載在車輪安裝用凸緣6上的彎矩在轂輪1上引起的應(yīng)力集中，并因此提高了 車輪用軸承裝置的強度和耐久性。環(huán)形凹部13形成在外部構(gòu)件5的外側(cè)端的內(nèi)周上，經(jīng)小間隙與階梯部12的角邊 緣相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”型橫截面的環(huán)形迷宮式密封14。迷宮式密封14 可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰塵，并且因此提出一種具有改進的密封性能、耐久 性以及長壽命的車輪用軸承裝置。雖然本文示出第三代類型的車輪用軸承裝置，但是本發(fā) 明可以應(yīng)用于其中內(nèi)滾道表面直接形成在轂輪的外周上的第四代類型的車輪用軸承裝置。第二實施方式圖3是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第二優(yōu)選實施方式的局部放大縱剖視圖。 由于第二實施方式與第一實施方式的不同僅在于車輪安裝用凸緣的階梯部的結(jié)構(gòu)，所以相 同的附圖標(biāo)記也用于本實施方式以表示功能與第一實施方式中使用的那些部件相同的相 同部件，并且將省略對它們的詳述。根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，階梯部15形成為包括具有兩個預(yù)定的曲率半徑Ra、 Rb的組合圓弧橫截面。這可以減小轂輪1’的重量并且進一步松弛由加載在車輪安裝用凸 緣6上的彎矩在轂輪1’上引起的應(yīng)力集中，因此進一步增大車輪用軸承裝置的強度和耐久 性。在本實施方式中，環(huán)形凹部13形成在外部構(gòu)件5的外側(cè)端的內(nèi)周上，經(jīng)小間隙與階梯 部12的角邊相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形橫截面的環(huán)形迷宮式密封14。迷宮 式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰塵，因此改善密封件8的密封性能和耐久 性。作為根據(jù)FEM(有限元)分析測定轂輪1’中引起的應(yīng)力的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過設(shè)定Ra =R8的單個曲率半徑可以獲得大約20%的應(yīng)力松弛，并且通過設(shè)定Ra = R8和Rb = R3的 組合曲率半徑，與階梯部15的角R為Ra = Rl. 2的情況比較可以獲得大約27%的應(yīng)力松 弛。據(jù)推測這是通過由組合曲率半徑實現(xiàn)的階梯部15處的材料體積增大效應(yīng)和應(yīng)力分布 效應(yīng)而獲得的。第三實施方式圖4是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第三優(yōu)選實施方式的縱剖視圖。由于第三 實施方式與第一實施方式(圖1)的不同僅在于軸承的結(jié)構(gòu)，所以相同的附圖標(biāo)記也用于本 實施方式以表示功能與第一實施方式中使用的那些部件相同的相同部件，并且將省略對它 們的詳述。本實施方式的車輪用軸承裝置是用于從動輪的第三代類型，包括內(nèi)部構(gòu)件16、外 部構(gòu)件17以及滾動地容納在內(nèi)部構(gòu)件16和外部構(gòu)件17之間的雙列滾珠4、4。內(nèi)部構(gòu)件 16包括轂輪18和通過預(yù)定過盈量壓配合在轂輪18上的內(nèi)環(huán)2。轂輪18 —體地形成有在其一端上的車輪安裝用凸緣6、在其外周上的一個(外 側(cè))內(nèi)滾道表面18a以及通過軸形部18b和斜面部18c從內(nèi)滾道表面18a軸向延伸的圓筒 形部lb。轂輪18由按重量計算含有0.40-0. 80%的碳的中/高碳鋼(諸如S53C)制成，并 且通過高頻感應(yīng)淬火硬化，以使從車輪安裝用凸緣6的內(nèi)側(cè)基部6b到圓筒形部lb、包括內(nèi)滾道表面18a的區(qū)域被硬化為具有58-64HRC的表面硬度。外部構(gòu)件17在其外周上一體地形成主體安裝用凸緣5b，在其內(nèi)周上一體地形成 有與轂輪18的內(nèi)滾道表面18a相對的外側(cè)外滾道表面17a，并且形成有與內(nèi)環(huán)2的內(nèi)滾 道表面2a相對的內(nèi)側(cè)外滾道表面5a。雙列滾珠4、4容納在這些外滾道表面17a、5a和內(nèi) 滾道表面18a、2a之間并且由保持架20、7可滾動地保持。外部構(gòu)件17由按重量計算含有 0. 40-0. 80%的碳的中/高碳鋼(諸如S53C)制成，并且雙列外滾道表面17a、5a的表面通 過高頻感應(yīng)淬火硬化，從而具有58-64HRC的表面硬度。在本發(fā)明的本實施方式中，外側(cè)的一組滾珠4的節(jié)圓直徑PCDo設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)的 一組滾珠4的節(jié)圓直徑POTi (P⑶ο > POTi)，并且外側(cè)列的滾珠4中的每一個的直徑“do” 設(shè)定為與內(nèi)側(cè)列的滾珠4中的每一個的直徑“di”相同(do = di)。由于節(jié)圓直徑POTo和 PCDi的不同，所以外側(cè)列的滾珠4的數(shù)量“Zo”設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)列的滾珠4的數(shù)量“Zi” (Zo > Zi)。與內(nèi)側(cè)軸承剛度比較，這能夠增大外側(cè)軸承剛度并且因此延長軸承壽命?；旧陷S向延伸的圓錐形凹槽19形成在轂輪18的外側(cè)端部。凹槽19通過鍛造 形成并且延伸到轂輪18的外側(cè)內(nèi)滾道表面18a的底部附近，使得轂輪18的外側(cè)端部具有 基本上不變的壁厚。由于節(jié)圓直徑PCDo和PCDi的不同，轂輪18的內(nèi)滾道表面18a的凹槽 底部直徑形成為大于內(nèi)環(huán)2的內(nèi)滾道表面2a的凹槽底部直徑，并且軸形部18b的外徑形成 為大于內(nèi)滾道表面2a的凹槽底部直徑。另一方面由于節(jié)圓直徑P⑶ο和POTi的不同，外滾道表面17a的凹槽底部直徑形 成為大于外滾道表面5a的凹槽底部直徑。較大的圓筒形肩部21、圓角部21a以及較小的圓 筒形肩部22布置在外側(cè)外滾道表面17a和內(nèi)側(cè)外滾道表面5a之間。外滾道表面5a的凹 槽底部直徑形成為基本上與較大的圓筒形肩部21的內(nèi)徑相同。具有這種結(jié)構(gòu)的轂輪18和 外部構(gòu)件17能夠解決減小軸承裝置的重量和尺寸的矛盾問題。而且在本實施方式中，階梯部12形成在車輪安裝用凸緣6的內(nèi)側(cè)面6d和其基部 6b之間。階梯部12是包括具有曲率半徑Ra的圓弧橫截面的環(huán)形凹部。與外側(cè)內(nèi)滾道表面 的節(jié)圓直徑PCDo的擴大相結(jié)合，階梯部12可以減小轂輪18的重量并且松弛由加載在車輪 安裝用凸緣6上的彎矩在轂輪18上引起的應(yīng)力集中。環(huán)形凹部13形成在外部構(gòu)件17的外側(cè)端的內(nèi)周上，經(jīng)小間隙與階梯部12的角邊 緣相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形橫截面的環(huán)形迷宮式密封14。迷宮式密封14 可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰塵，并且因此改善密封件8的密封性能和耐久性。階梯部12的外徑Dr設(shè)定為大于引導(dǎo)部30的外徑Dp (Dr > Dp)。這樣可以增大 引導(dǎo)部30的厚度和剛度并且因此抑制引導(dǎo)部30的變形，盡管引導(dǎo)部30在其根部附近被加 載。換言之，不但可以減小階梯部12的角部中的應(yīng)力而且減小引導(dǎo)部30的角部中的應(yīng)力， 并且因此實現(xiàn)增大車輪用軸承裝置的剛度和硬度。圖5是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第四優(yōu)選實施方式的縱剖視圖。由于第四 實施方式與第三實施方式(圖4)的不同僅在于滾動元件的規(guī)格和階梯部的結(jié)構(gòu)，所以相同 的附圖標(biāo)記也用于本實施方式以表示功能與第三實施方式中使用的那些部件相同的相同 部件，并且將省略對它們的詳述。本實施方式的車輪用軸承裝置是用于從動輪的第三代類型，并且包括內(nèi)部構(gòu)件 23、外部構(gòu)件17’以及滾動地容納在內(nèi)部構(gòu)件23和外部構(gòu)件17’之間的雙列滾珠4、4。內(nèi)部構(gòu)件23包括轂輪18’和壓配合在轂輪18’上的內(nèi)環(huán)2。在本發(fā)明的本實施方式中，外側(cè)的一組滾珠4的節(jié)圓直徑PCDo設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)的 一組滾珠4的節(jié)圓直徑POTi (P⑶ο > POTi)，并且外側(cè)列的滾珠4中的每一個的直徑“do”設(shè) 定為小于內(nèi)側(cè)列的滾珠4中的每一個的直徑“di” (do < di)。由于節(jié)圓直徑POTo和POTi 以及滾珠直徑do和di的不同，所以外側(cè)列的滾珠4的數(shù)量“Zo”設(shè)定為大于內(nèi)側(cè)列的滾珠 4的數(shù)量“Zi” (Zo > Zi)。與內(nèi)側(cè)軸承剛度比較，這能夠增大外側(cè)軸承剛度，同時抑制車輪 用軸承裝置的直徑增大，并且與第三實施方式比較，這也能夠減小軸承裝置的重量和尺寸。根據(jù)本發(fā)明的本實施方式，階梯部15形成為包括具有兩個預(yù)定曲率半徑Ra、Rb的 組合圓弧橫截面。這可以減小轂輪18’的重量，進一步松弛由加載在車輪安裝用凸緣6上的 彎矩在轂輪18’上引起的應(yīng)力集中，并且因此進一步增大車輪用軸承裝置的強度和耐久性。 而且在本實施方式中，環(huán)形凹部13形成在外部構(gòu)件17的外側(cè)端的內(nèi)周上，經(jīng)小間隙與階梯 部15的角邊緣相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形橫截面的環(huán)形迷宮式密封14。迷 宮式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰塵，并且因此改善密封件8的密封性能 和耐久性。第五實施方式圖6是示出本發(fā)明的車輪用軸承裝置的第五優(yōu)選實施方式的縱剖視圖。由于第五 實施方式與第四實施方式(圖5)的不同僅在于軸承部的結(jié)構(gòu)，所以相同的附圖標(biāo)記也用于 本實施方式以表示功能與第四實施方式中使用的那些部件相同的相同部件，并且將省略它 們的詳述。本實施方式的車輪用軸承裝置是用于從動輪的第三代類型，包括內(nèi)部構(gòu)件24、外 部構(gòu)件27以及滾動地容納在內(nèi)部構(gòu)件24和外部構(gòu)件27之間的雙列錐形輥28。內(nèi)部構(gòu)件 27包括轂輪25和壓配合在轂輪25上的內(nèi)環(huán)26。外部構(gòu)件24在其外周上一體地形成主體安裝用凸緣5b，并且在其內(nèi)周上一體地 形成有錐形雙列外滾道表面24a、24a。外部構(gòu)件24由高碳鉻軸承鋼(諸如SUJ2)或滲碳鋼 制成。高碳鉻軸承鋼通過在820-860°C的溫度下已淬火后在160-200°C的溫度下回火被硬 化至其芯部而具有58-64HRC的硬度。另一方面滲碳鋼被硬化為其表面具有58-64HRC的硬 度。類似于外部構(gòu)件，內(nèi)環(huán)26和錐形輥28用高碳鉻軸承鋼制成并且被硬化至其芯部而具 有58-64HRC的硬度。轂輪25在其外側(cè)端部一體地形成有車輪安裝用凸緣6，轂輪25在其外周上具有與 雙列外滾道表面24a、24a中的一個(外側(cè)的一個)相對的錐形內(nèi)滾道表面25a和從該內(nèi)滾 道表面25a軸向地延伸的圓筒形部25b，并且轂輪25在其內(nèi)周上形成有鋸齒(或齒條)25c。 內(nèi)環(huán)26在其外周上形成與雙列外滾道表面24a、24a中的另一個(內(nèi)側(cè)的一個)相對的錐 形內(nèi)滾道表面26a，并且通過預(yù)定過盈量壓配合在圓筒形部25b上。轂輪25由按重量計算含有0.40-0. 80%的碳的中/高碳鋼(諸如S53C)制成，并 且通過高頻感應(yīng)淬火，將從車輪安裝用凸緣6的與外側(cè)密封件8滑動地接觸的基部6b到圓 筒形部25b的區(qū)域硬化為具有50-64HRC的表面硬度。雙列錐形輥28、28可通過保持架29、29滾動地容納在外滾道表面24a、24a和內(nèi)滾 道表面25a、26a之間。錐形背面肋部25d、26形成在轂輪25和內(nèi)環(huán)26的內(nèi)滾道表面25a、 26a的較大直徑端上。另外錐形前面肋部26c形成在內(nèi)環(huán)26的內(nèi)滾道表面26a的較小直徑端上，以防止錐形輥28從內(nèi)滾道表面26a脫落。根據(jù)本發(fā)明的本實施方式，車輪安裝用凸緣6的階梯部15形成為包括具有兩個預(yù) 定的曲率半徑Ra、Rb的組合圓弧橫截面。這可以減小轂輪25的重量，進一步松弛由加載在 車輪安裝用凸緣6上的彎矩在轂輪25上引起的應(yīng)力集中，并且因此進一步增大車輪用軸承 裝置的強度和耐久性。而且在本實施方式中，環(huán)形凹部13形成在外部構(gòu)件24的外側(cè)端的 內(nèi)周上，經(jīng)小間隙與階梯部15的角邊緣相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形橫截面 的環(huán)形迷宮式密封14。迷宮式密封14可以防止密封件8直接暴露于雨水或灰塵，并且因此 提供可以改善密封件8的密封性能和耐久性并且具有延長的壽命的車輪用軸承裝置。已經(jīng)參照優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解前面 的詳述時將可以想到修改和變型。本發(fā)明旨在解釋為包括所有這種變型和修改，只要它們 落在隨附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以應(yīng)用于內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)型的第三代或第四代的車輪用軸承裝置。
權(quán)利要求
一種車輪用軸承裝置，該車輪用軸承裝置包括外部構(gòu)件，該外部構(gòu)件在其外周上形成有待安裝在車輛的懸掛裝置的一部分上的主體安裝用凸緣，并且在該外部構(gòu)件的內(nèi)周上形成有雙列外滾道表面；內(nèi)部構(gòu)件，該內(nèi)部構(gòu)件包括轂輪和內(nèi)環(huán)或等速萬向節(jié)的外部接頭構(gòu)件，該轂輪在其一端形成有車輪安裝用凸緣，在該轂輪的外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的一個相對的一個內(nèi)滾道表面，并且該轂輪具有從該內(nèi)滾道表面軸向地延伸的圓筒形部，所述內(nèi)環(huán)壓配合在所述轂輪的所述圓筒形部上，并且在該內(nèi)環(huán)的外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的另一個相對的另一個內(nèi)滾道表面；雙列滾動元件，該雙列滾動元件可自由滾動地容納在所述內(nèi)部構(gòu)件的所述內(nèi)滾道表面和所述外部構(gòu)件的所述外滾道表面之間；密封件，該密封件安裝在形成于所述外部構(gòu)件和所述內(nèi)部構(gòu)件之間的環(huán)形開口內(nèi)，所述密封件中的外側(cè)密封件與所述車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè)的具有圓弧橫截面的基部可滑動地接觸；所述車輪用軸承裝置的特征在于一階梯部形成在所述車輪安裝用凸緣的內(nèi)側(cè)面和所述車輪安裝用凸緣的基部之間，該階梯部形成為包括具有預(yù)定曲率半徑的圓弧橫截面；并且一環(huán)形凹部形成在所述外部構(gòu)件的外側(cè)端部的內(nèi)周上，該環(huán)形凹部經(jīng)小間隙與所述階梯部的角邊緣相對地布置，并且形成具有大體上呈“L”形的橫截面的環(huán)形迷宮式密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪用軸承裝置，其中，所述階梯部形成為包括具有兩個預(yù) 定曲率半徑的組合圓弧橫截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輪用軸承裝置，其中，所述雙列滾動元件的外側(cè)列的滾 動元件的節(jié)圓直徑設(shè)定為大于所述雙列滾動元件的內(nèi)側(cè)列的滾動元件的節(jié)圓直徑，并且所 述階梯部的外徑設(shè)定為大于引導(dǎo)部的外徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輪用軸承裝置，其中，所述外側(cè)列的滾動元件的數(shù)量設(shè)定 為大于所述內(nèi)側(cè)列的滾動元件的數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的車輪用軸承裝置，其中，所述外側(cè)列的滾動元件中的每一 個的直徑設(shè)定為小于所述內(nèi)側(cè)列的滾動元件中的每一個的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項所述的車輪用軸承裝置，其中，基本上軸向延伸的圓 錐形凹槽形成在所述轂輪的外側(cè)端部上，并且延伸到所述外側(cè)的內(nèi)滾道表面的底部附近， 從而使所述轂輪的外側(cè)的壁厚基本上不變。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中的任一項所述的車輪用軸承裝置，其中，較大直徑的圓筒形部 和較小直徑的圓筒形部形成在所述雙列外滾道表面之間的所述外部構(gòu)件的內(nèi)周上，錐形階 梯部形成在所述圓筒形部之間，并且所述內(nèi)側(cè)的外滾道表面的底部直徑基本上和所述較大 圓筒形部的直徑相同。
全文摘要
一種車輪用軸承裝置，其中密封件的密封能力和耐久性被提高以延長軸承的壽命。該車輪用軸承裝置具有安裝至形成在外部構(gòu)件(5)和轂環(huán)(1′)之間的環(huán)形空間的開口的密封件(8)。車輪安裝用凸緣(6)的內(nèi)基部(6b)具有圓弧橫截面形狀，并且密封件(8)與基部(6b)滑動接觸。階梯形部(15)形成在內(nèi)側(cè)面(6d)和車輪安裝用凸緣(6)的基部(6)之間，并且階梯形部(15)的角部形成為具有曲率半徑(Ra、Rb)的組合圓弧表面。環(huán)形凹部(13)在外部構(gòu)件(5)的外端形成于內(nèi)周中。大體上呈“L”形的迷宮式密封(14)形成為面向階梯形部的角部，并與所述角部之間具有小間隙。因為上述結(jié)構(gòu)，可以松弛轂環(huán)(1′)中的應(yīng)力集中，并且防止密封件(8)直接暴露于來自外面的泥漿水，因此提高了密封件(8)的密封能力和耐久性。
文檔編號F16C19/18GK101939175SQ20088012150
公開日2011年1月5日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者小森和雄 申請人:Ntn株式會社