專利名稱：車輪用軸承裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于相對于懸架裝置可自由旋轉地支撐諸如機動車 的車輛車輪的車輪用軸承裝置，更具體地涉及這樣一種車輪用軸承裝置，
其旨在通過改善安裝在該車輪用軸承裝置上的密封件的密封性和耐用性 而延長該車輪用軸承裝置的壽命。
背景技術：
用于支撐車輪的車輪用軸承裝置是通過雙列滾動軸承可自由旋轉地 支撐用于安裝車輪的轂輪的裝置，并存在用于驅動輪和從動輪的車輪用 軸承裝置。由于結構的原因，對于驅動輪采用內圈旋轉型，對于從動輪 采用內圈旋轉型和外圈旋轉型。車輪用軸承裝置有四代型，即第一代 型，其中包括雙列角接觸滾珠軸承等的車輪軸承裝配在懸架裝置的轉向 節形成部與轂輪之間；第二代型，其中車體安裝凸緣或車輪安裝凸緣直 接形成在外部件的外周上；第三代型，其中一個內滾道表面直接形成在 轂輪的外周上；以及第四代型，其中內滾道表面形成在轂輪和外接合部 件各自的外周上。
在軸承部中，安裝密封件以防止密封在軸承內的潤滑油脂泄漏并防 止雨水或灰塵從外部進入軸承中。近來在機動車中采取了免維修思想， 并由此期望進一步延長車輪用軸承裝置的使用壽命。在這種情況下，在 對所回收軸承的損傷進行檢驗之后發現，使車輪軸承受損的主要原因是 由于密封缺陷而不是軸承構成元件的剝離。因而確定，可通過改善軸承 密封件的密封性和耐用性而延長軸承的使用壽命。
已提出多種密封件來改善密封性，在圖4中示出了這種密封件的一 個示例。密封件50適于安裝在內周上形成有外滾道表面51a的外圈51 與形成有與外滾道表面51a相對的內滾道表面52a的轂輪52之間以填充
3外圈51的內周與轂輪52的外周之間的外端開口。密封件50包括例如 由軟金屬板制成的芯金屬53，其適于裝配在外圈51的內周中；以及例如 由諸如橡膠的彈性體部件制成的密封部件54，其附著于芯金屬53上。密 封部件54包括三個同心的密封唇，即側唇55、防塵唇56和油脂唇57。
在三個密封唇55、 56、 57中布置在徑向最外側的側唇55形成為朝 向其頂部徑向向外延伸，并且該頂部適于在其整個周邊上以預定過盈與 轂輪52的車輪安裝凸緣58的內側的徑向內部滑動接觸。
中間的防塵唇56適于在其整個周邊上以預定過盈與在轂輪52的內 側面和外周表面之間的連接部處的曲面60滑動接觸，其頂部朝向與軸承 的內部空間59相反的方向。
布置成最靠近軸承的內部空間59的油脂唇57在其頂部朝向內部空 間59的情形下形成迷宮式間隙61。由于迷宮式間隙61位于內部空間59 的外端開口的最內側，因此填充在內部空間59內的油脂趨于通過因轂輪 52旋轉產生的離心力而徑向向外聚集。
也就是說，當轂輪52旋轉時，滾珠62和保持架63以轂輪52的旋 轉速度約一半的速度旋轉，并且該旋轉被傳遞給油脂。結果，油脂趨于 從內部空間59徑向向外聚集，并由此出現在迷宮式間隙61附近的徑向 內側位置處幾乎沒有油脂的情況。因而，將油脂唇57布置成使其朝向內 部空間59徑向向內延伸，能夠防止油脂通過迷宮式間隙61從內部空間 59泄漏，并由此保持必要的密封性能，以減少轂輪52的旋轉阻力，并改 善車輛的行駛性能。
專利文獻1:日本特開2003-222145號公報
發明內容
本發明要解決的問題
在現有技術的密封件50中，可以通過油脂唇57的迷宮式間隙61有 效地防止油脂泄漏，并且還可以通過朝向它們的頂部徑向向外延伸的側 唇55和防塵唇56而防止雨水或灰塵從外部進入軸承中。在這種情形下， 已知的是由于密封唇的長度越長，就可以獲得越充足的彈性，并由此側唇55可以在其整個周邊上以均勻過盈與車輪安裝凸緣58內側的徑向向 內部分滑動接觸，因此可以通過增加徑向最外側的側唇55的長度而改善 密封性能。
但是，側唇55的長度越長，其外徑就越大，從而在將密封件50壓 配合到外圈51中時壓配合工具(未示出)趨于與側唇55干涉而使側唇 55受損。因而，為了避免壓配合工具與側唇55的這種干涉，采用具有用 于壓配合密封件50端面的薄爪的簡單壓配合工具，其可以插入側唇55 周圍的窄環形空間中。但是，這種具有薄爪的壓配合工具不能在密封件 50的端面上施加足夠的壓配合力，因而在軸承中的壓力因軸承溫度上升 而升高時密封件有可能會被推出外部件。
因此，本發明的目的是提供一種車輪用軸承裝置，通過改善其密封 件的密封性和耐用性而可延長該車輪用軸承裝置的使用壽命。
解決問題的手段
為了實現本發明的目的，根據本發明的第一方面，提供一種車輪用 軸承裝置，該車輪用軸承裝置包括外部件，在該外部件的外周上形成 有待安裝在車體上的車體安裝凸緣，在該外部件的內周上形成有雙列外 滾道表面；內部件，該內部件包括轂輪和內圈或等速萬向節的外接合部 件，所述轂輪在其一端形成有車輪安裝凸緣，在其外周上形成有與所述 雙列外滾道表面中的一個外滾道表面相對的一個內滾道表面以及從所述 內滾道表面軸向延伸的柱形部，所述內圈或等速萬向節的外接合部件壓 配合到所述轂輪的柱形部上，在該內圈的外周上形成有與所述雙列外滾 道表面中的另一外滾道表面相對的另一內滾道表面；雙列滾動元件組， 所述雙列滾動元件組可自由滾動地容納在所述外部件的所述外滾道表面 與所述內部件的所述內滾道表面之間；以及密封件，該密封件適于安裝 在所述外部件的外側端內部，該車輪用軸承裝置的特征在于所述密封 件具有一體形成的側唇，該側唇朝向其頂部徑向向外延伸并以預定過盈 與所述車輪安裝凸緣的內側基部滑動接觸，并且所述側唇的初始最大直 徑形成為小于所述密封件的最大直徑，所述側唇的初始最大直徑與所述 密封件的最大直徑在一側(即，半徑)之差設定為至少lmm。根據本發明的第一方面，由于所述轂輪在其一端形成有車輪安裝凸 緣，在其外周上形成有一個內滾道表面，所述密封件具有一體形成的側 唇，該側唇朝向其頂部徑向向外延伸并以預定過盈與所述車輪安裝凸緣 的內側基部滑動接觸，所述側唇的初始最大直徑形成為小于所述密封件 的最大直徑，并且所述側唇的初始最大直徑與所述密封件的最大直徑在
一側(即，半徑)之差設定為至少lmm，因此可以提供這樣一種車輪用軸 承裝置，其能夠在不與側唇干涉的情況下將密封件穩定地壓配合到外部 件中，保持抵抗推出力的預定阻力以改善密封件的密封性和耐用性，由 此能延長軸承裝置的壽命。
優選的是，如本發明第二方面中所限定的，外側的所述雙列滾珠組 的節圓直徑大于內側的所述雙列滾珠組的節圓直徑。這樣與內側的軸承 剛度相比，可以增加外側的軸承剛度，由此在進一步有效地防止由于節 圓直徑差異導致的外側密封件被推出的情況下，可延長軸承裝置的壽命 并長期保持軸承的穩定密封性能。
還優選的是，如本發明第三方面中所限定的，所述密封件還包括-布置在所述側唇的徑向內側的防塵唇，該防塵唇朝向其頂部徑向向外延 伸且長度比所述側唇的長度短，并以預定過盈與所述基部滑動接觸；以 及油脂唇，在該油脂唇的頂部朝向所述軸承內部的情況下該油脂唇形成 徑向唇。這樣可以防止油脂泄漏并防止雨水或灰塵從外部進入軸承。
發明效果
根據本發明的車輪用軸承裝置，由于其包括外部件，在該外部件 的外周上形成有待安裝在車體上的車體安裝凸緣，在該外部件的內周上 形成有雙列外滾道表面；內部件，該內部件包括轂輪和內圈或等速萬向 節的外接合部件，所述轂輪在其一端形成有車輪安裝凸緣，在其外周上 形成有與所述雙列外滾道表面中的一個外滾道表面相對的一個內滾道表 面以及從所述內滾道表面軸向延伸的柱形部，所述內圈或等速萬向節的 外接合部件壓配合到所述轂輪的柱形部上，在該內圈的外周上形成有與 所述雙列外滾道表面中的另一外滾道表面相對的另一內滾道表面；雙列 滾動元件組，所述雙列滾動元件組可自由滾動地容納在所述外部件的所述外滾道表面與所述內部件的所述內滾道表面之間；以及密封件，該密 封件適于安裝在所述外部件的外側端內部，該車輪用軸承裝置的特征在 于所述密封件具有一體形成的側唇，該側唇朝向其頂部徑向向外延伸
并以預定過盈與所述車輪安裝凸緣的內側基部滑動接觸，并且所述側唇 的初始最大直徑形成為小于所述密封件的最大直徑，所述側唇的初始最
大直徑與所述密封件的最大直徑在一側(即，半徑)之差設定為至少lmm， 因此可以提供這樣一種車輪用軸承裝置，其能夠在不與側唇干涉的情況 下將密封件穩定地壓配合到外部件中，保持抵抗推出力的預定阻力以改 善密封件的密封性和耐用性，由此能延長軸承裝置的壽命。 實施本發明的最佳方式
實施本發明的最佳方式是一種車輪用軸承裝置，該車輪用軸承裝置 包括外部件，在該外部件的外周上形成有待安裝在車體上的車體安裝 凸緣，在該外部件的內周上形成有雙列外滾道表面；內部件，該內部件 包括轂輪和內圈或等速萬向節的外接合部件，所述轂輪在其一端形成有 車輪安裝凸緣，在其外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的一個外滾 道表面相對的一個內滾道表面以及從所述內滾道表面軸向延伸的柱形 部，所述內圈或等速萬向節的外接合部件壓配合到所述轂輪的柱形部上， 在該內圈的外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的另一外滾道表面相 對的另一內滾道表面；雙列滾動元件組，所述雙列滾動元件組可自由滾 動地容納在所述外部件的所述外滾道表面與所述內部件的所述內滾道表 面之間；以及密封件，該密封件適于安裝在所述外部件的外側端內部， 該車輪用軸承裝置的特征在于所述密封件具有一體形成的側唇、防塵 唇和油脂唇，所述側唇和防塵唇適于以預定過盈與位于所述車輪安裝凸 緣內側的具有圓弧形截面的基部滑動接觸，所述油脂唇在其頂部指向軸 承內部的情況下形成徑向唇，并且所述側唇的初始最大直徑形成為小于 所述密封件的最大直徑，所述側唇的初始最大直徑與所述密封件的最大 直徑在一側(即，半徑)之差設定為至少lmm。
7圖1是表示本發明的車輪用軸承裝置的一個優選實施方式的縱向剖
面圖2是圖1的局部放大圖3是表示本發明的密封件的壓配合方法的說明圖；以及
圖4是表示現有技術的車輪用軸承裝置的密封件的局部放大圖。
附圖標記說明
1內部件
2外部件
3滾珠(組)
4轂輪
4a、 5a內滾道表面
4b柱形部
5內圈
6車輪安裝凸緣
轂螺栓
6b圓形孔
6c基部
7軸狀部
7a、 15a臺階部
7b、 15、 16肩部
8斂縫部
9、 10保持架
11、 12密封件
12a擋油環
12b密封板
13臺部
14凹口
17芯金屬
17a裝配部17b內側部
18密封部件
18a側唇
18b防塵唇
18c油脂唇
19壓配合工具
19a擠壓部
50外側密封件
51外部件
51a外滾道表面
52轂輪
52a內滾道表面
53芯金屬
54密封部件
55側唇
56防塵唇
57油脂唇
58車輪安裝凸緣
59內部空間
60曲面部
61迷宮式間隙
62滾珠(組)
63保持架
6側唇和密封件之間的最外側半徑之差
PCDi內側滾珠的節圓直徑
PCDo外側滾珠的節圓直徑
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發明的一個優選實施方式。圖1是表示本發明的車輪用軸承裝置的一個優選實施方式的縱向剖
面圖，圖2是圖1的局部放大圖，圖3是表示本發明的密封件的壓配合 方法的說明圖。在本說明書的描述中，術語"外側"限定為在將軸承裝 置安裝于車體上時位于車體外側的那一側(圖中的左手側)，術語"內側" 限定為在將軸承裝置安裝于車體上時位于車體內側的那一側(圖中的右 手側)。
圖1所示的本發明的用于車輪的軸承裝置是用于從動輪的第三代類 型，并包括內部件l、外部件2以及可滾動地容納在內部件1與外部件2 之間的雙列滾動元件(滾珠)組3、 3。內部件1包括轂輪4和以預定過 盈壓配合在轂輪4上的內圈5。
轂輪4 一體形成有在其一端的車輪安裝凸緣6、在其外周上的一個 (外側)內滾道表面4a、以及從內滾道表面4a通過軸狀部7延伸的柱形 部4b。在車輪安裝凸緣6上沿著其周邊等距地布置多個轂螺栓6a，并且 在這些轂螺栓6a之間形成圓形孔6b。這些圓形孔6b不僅有助于減輕軸 承裝置的重量，而且有助于供任何用于組裝和拆卸軸承裝置的緊固工具 通過。
內圈5在其外周上形成有另一 (內側)內滾道表面5a,并適于壓配 合在轂輪4的柱形部4b上以形成背靠背雙聯式雙列角接觸滾珠軸承，并 且由斂縫部8軸向緊固，斂縫部8通過使柱形部4b的端部塑性變形而形 成。內圈5和滾珠3由諸如SUJ2的高碳鉻鋼制成，并且通過浸入淬火硬 化至其芯部而具有58 64HRC的硬度。
轂輪4由碳含量按重量計為0.40 0.80%的中碳鋼(例如S53C)制 成，并通過高頻感應淬火而硬化，使得從車輪安裝凸緣6的內側基部6c 到柱形部4b的包括內滾道表面4a在內的區域被硬化為具有58 64HRC 的表面硬度。斂縫部8保持其鍛造之后的表面硬度。因此，車輪安裝凸 緣6具有足以抵抗施加到其上的旋轉彎曲負載的機械強度，可提高在被 內圈5壓配合的區域處的柱形部4b的抗微振磨損強度，并且也可在斂縫 過程中在沒有任何微裂紋的情況下執行斂縫部8的塑性變形作業。
外部件2在其外周上一體形成有待安裝在車輛的轉向節(未示出)上的車體安裝凸緣2c，并在其內周上一體形成有與轂輪4的內滾道表面 4a相對的外側外滾道表面2a以及與內圈5的內滾道表面5a相對的內側 外滾道表面2b。雙列滾珠組3、 3容納在這些外滾道表面與內滾道表面之 間并由保持架9、 IO可滾動地保持。
外部件2由碳含量按重量計為0.40 0.80%的中碳鋼(例如S53C) 制成，雙列外滾道表面2a、 2b通過高頻感應淬火被硬化而具有58 64HRC 的表面硬度。在外部件2與內部件1之間形成的環形空間的開口內安裝 密封件ll、 12。內側密封件12形成包括擋油環12a和密封板12b的所謂 的"充填密封件"，并防止容納在軸承內的油脂泄漏，且防止雨水和灰塵 從外部進入軸承。盡管這里所述的結構為使用滾珠作為滾動元件3的雙 列角接觸滾珠軸承，但是也可以采用使用錐形滾子作為滾動元件3的雙 列錐形滾子軸承。另外，本發明的車輪用軸承裝置并不限于第三代軸承 的結構，其也可應用于其中內滾道表面直接形成于轂輪上的第四代軸承 的結構。
根據本發明的優選實施方式，外側滾珠組3的節圓直徑PCDo設定 為大于內側滾珠組3的節圓直徑PCDi。由于節圓直徑PCDi和PCDo的 差異，所以盡管滾珠具有相同的尺寸，外側滾珠組3的滾珠數量大于內 側滾珠組3的滾珠數量。這樣可以在通過有效地利用軸承空間而與內側 軸承相比增加外側軸承的剛度，并由此延長軸承壽命。
轂輪4具有從內滾道表面4a的槽底部經由臺部13、軸狀部7和內圈 5所抵靠的肩部7b到柱形部4b的輪廓構造，軸狀部7經由具有圓弧形截 面的臺階部7a從臺部13軸向延伸。在轂輪4的外側端部處形成有錐形 凹口 14。凹口 14的深度延伸到轂輪4的外側內滾道表面4a的底部附近， 以使得轂輪4的外側端部具有基本恒定的壁厚。由于節圓直徑PCDo和 PCDi的差異，轂輪4的外側內滾道表面4a形成為使其具有比內圈5的 內滾道表面5a大的直徑，并且軸狀部7的外徑與內滾道表面5a的槽底 部直徑基本相同。這樣能夠解決減小軸承裝置的重量和尺寸與增大軸承
裝置的剛度相矛盾的問題。
另一方面，在外部件2中，由于節圓直徑PCDo和PCDi的差異，外側外滾道表面2a的直徑大于內側外滾道表面2b的直徑。外側外滾道表 面2a經由柱形肩部15、臺階部15a和小直徑側肩部16延續到內側外滾 道表面2b。內側外滾道表面2b的底部的內徑設定為使其與大直徑側肩部 15的內徑基本相同。
如圖2的放大圖所示，外側密封件11包括芯金屬17以及通過硫化 粘接而一體附著于芯金屬17的密封部件18。芯金屬17由奧氏體不銹鋼 (JISSUS304等)或冷軋碳素鋼板(JISSPCC等)制成，并通過擠壓工 藝而形成為具有大致C形截面。芯金屬17包括適于裝配到外部件2的端 部的內周中的柱形裝配部17a，以及從該柱形裝配部彎曲并徑向向內延伸 的內側部17b。
密封部件18由諸如丁腈橡膠的合成橡膠制成，在從裝配部17a的一 部分到內側部17b的內端部的區域中緊固到芯金屬17上，并包括側唇 18a、防塵唇18b和油脂唇18c。車輪安裝凸緣6的內側基部6c形成為具 有圓弧形截面。側唇18a和防塵唇18b具有彼此不同的長度并朝它們的 頂部徑向向外延伸，并且適于在它們的整個周邊以預定過盈與基部6c滑 動接觸。油脂唇18c形成徑向唇，其頂部朝向軸承內部延伸，并且以預 定過盈與基部6c的外周表面滑動接觸。
根據本發明的優選實施方式，側唇18a的最大直徑形成為小于密封 件11的最大直徑。將二者的最大直徑在一側(即，半徑)之差"e"設 定為至少lmm。這樣可以通過壓配合工具19，在不使工具19與側唇18a 有任何干涉的情況下將密封件11壓配合到外部件2中。壓配合工具19 在其一端一體形成有環形擠壓部19a。擠壓部19a的壁厚設定為至少 lmmo
已知的是，由于車輛行駛期間的溫度升高，軸承的內壓通常上升到 0.2MPa。此外，當將最大內壓設為0.3 MPa時(安全系數1.5)，盡管 會導致該內壓，但是有必要以預定的擠壓力(推出阻力)壓配合密封件 11以防止密封件11被推出。應理解，在這種具有60mm外徑的密封件 11上會作用約2000kgf的負載。因而，有必要將密封件11的擠壓力設定 為至少約600kgf，從而能夠抵抗該推出負載。也就是說，假定密封部件18的容許軸承壓力為3kgPmm2，將擠壓部19a的壁厚設定為至少lmm。 根據本發明的優選實施方式，由于側唇18a的最大直徑形成為比密 封件11的最大直徑在其一側(即，半徑)小至少lmm。該半徑差異"e" 使得可以通過壓配合工具19在不與側唇18a干涉的情況下將密封件11 穩定地壓配合到外部件2中，從而確保了抵抗推出力的預定阻力以及期 望的密封性能，改善了密封件ll的密封性和耐用性，這樣能提供具有延 長壽命的車輪用軸承裝置。具體而言，在有效地利用軸承空間并且使軸 承組3的外側節圓直徑PCDo大于內側節圓直徑PCDi的車輪用軸承裝置 中，不可避免地增加了外側密封件ll的直徑，由此增加了施加于外側密 封件ll的推出力。因而，通過采用具有簡單結構并解決該問題的密封件 而獲得的效果是顯著的。
已參考優選實施方式描述了本發明。顯然，在閱讀并理解了前面的 詳細描述之后，本領域普通技術人員將會想到多種修改和替代。本發明 應理解為包括所有這樣的修改和替代，只要它們落在所附權利要求或其 等同物的范圍內即可。 工業實用性
本發明的車輪用軸承裝置無論是用于驅動輪還是從動輪可應用于第 三代或第四代的任一軸承裝置。
權利要求
1、一種車輪用軸承裝置，該車輪用軸承裝置包括外部件，在該外部件的外周上形成有待安裝在車體上的車體安裝凸緣(2c)，在該外部件的內周上形成有雙列外滾道表面(2a，2b)；內部件，該內部件包括轂輪(4)和內圈(5)或等速萬向節的外接合部件，所述轂輪(4)在其一端形成有車輪安裝凸緣(6)，在其外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的一個外滾道表面(2a)相對的一個內滾道表面(4a)以及從所述內滾道表面(4a)軸向延伸的柱形部(4b)，所述內圈(5)或等速萬向節的外接合部件壓配合到所述轂輪(4)的柱形部(4b)上，在該內圈的外周上形成有與所述雙列外滾道表面中的另一外滾道表面(2b)相對的另一內滾道表面(5a)；雙列滾動元件組(3，3)，所述雙列滾動元件組可自由滾動地容納在所述外部件(2)的所述外滾道表面(2a，2b)與所述內部件(1)的所述內滾道表面(4a，5a)之間；以及密封件(11)，該密封件適于安裝在所述外部件(2)的外側端內部，該車輪用軸承裝置的特征在于所述密封件(11)具有一體形成的側唇(18a)，該側唇朝向其頂部徑向向外延伸并以預定過盈與所述車輪安裝凸緣(6)的內側基部(6c)滑動接觸，并且所述側唇(18a)的初始最大直徑形成為小于所述密封件(11)的最大直徑，并且所述側唇(18a)的初始最大直徑與所述密封件(11)的最大直徑在一側，即半徑之差(e)設定為至少1mm。
2、 根據權利要求1所述的車輪用軸承裝置，其中，外側的所述雙 列滾珠組(3)的節圓直徑(PCDo)大于內側的所述雙列滾珠組(3) 的節圓直徑(PCDi)。
3、 根據權利要求1或2所述的車輪用軸承裝置，其中，所述密封件 (11)還包括布置在所述側唇(18a)的徑向內側的防塵唇(18b)，該防塵唇朝向其頂部徑向向外延伸且長度比所述側唇(18a)的長度短，并 以預定過盈與所述基部(6c)滑動接觸；以及油脂唇(18c)，在該油脂 唇的頂部朝向所述軸承內部的情況下該油脂唇形成徑向唇。
全文摘要
[問題]通過增強密封件的密封性和耐用性而延長車輪用軸承裝置的使用壽命。[解決問題的手段]一種車輪用軸承裝置，其可確保指定拉動阻力以及期望密封性能，并通過增強密封件(11)的密封性和耐用性而延長軸承的使用壽命，并且設置轂輪(40)，該轂輪在其一端具有車輪安裝凸緣(6)并在其外周上直接形成有內滾道表面(4a)，密封件(11)在外側逐漸朝其頂端徑向向外傾斜并與側唇(18a)一體形成，該側唇以指定過盈與車輪安裝凸緣(6)內側的基部(6c)滑動接觸，該側唇(18a)的初始最大直徑形成為小于密封件(11)的最大直徑，它們之間在一側的直徑之差(e)設定為至少1mm，使得能在不與側唇(18a)干涉的情況下通過壓配合工具穩定地壓配密封件(11)。
文檔編號F16C19/18GK101506536SQ20078003033
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月7日 優先權日2006年8月17日
發明者龜高晃司 申請人:Ntn株式會社