專利名稱：車輪用軸承裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于相對于懸掛裝置可旋轉地支撐車輛(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：
用于支撐車輛的車輪的車輪用軸承裝置經滾動軸承可旋轉地支撐用于安裝車輪 的轂輪，并且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，內環旋轉類型 用于驅動輪并且內環旋轉類型和外環旋轉類型都用于從動輪。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向節和轂輪之間； 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件的外周上；第三 代類型，其中內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，其中內滾道 表面直接形成在轂輪和等速萬向節的外接頭構件的各自的外周上。車輪用軸承裝置設有密封件，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 承的結構元件的剝離或破損。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。已經提出了密封性能得到改善的幾種密封件，并且結合有它們中的一個密封件的 現有技術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，術語“外側”定義為 當軸承裝置安裝在車體上時定位在車體外部的一側(圖中的左側)，并且術語“內側”定義 為定位在車體內部的一側(圖中的右側)。該車輪用軸承裝置是用于從動輪的第三代類型，并且包括外部構件51，該外部 構件在其外周上形成有待安裝在車輛的轉向節(未示出)上的主體安裝用凸緣51b，并且 在其內周上形成有雙列外滾道表面51a、51a ；內部構件55，該內部構件包括轂輪53和內 環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滾道表面53a，并且具有從內滾道表面53a軸向延伸的圓筒 形部53b，內環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件51的外滾道表面51a、51a和內部構件55的內滾道 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。內環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件51和內部構件55之間的環形開口內。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，外側密封件59包括芯金屬61和經硫化粘附而整體附著于 芯金屬61的密封構件62。芯金屬61包括裝配到外部構件51內的圓筒形壓配合部61a和 從該壓配合部61a徑向向內延伸的內部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 內部尖端而固定在芯金屬61的徑向內部61b上。密封構件62包括徑向外部和內部側唇部 63、64，該側唇部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。密封構件還包括布置在徑向內部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安裝在外部構件51的外周上。防護板67包括裝配在外部構件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 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
發明內容
發明要解決的問題雖然在現有技術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，也可以通過兩個側唇部63、64防止雜質進入車輪用軸承裝置內。但是，當通過迷宮式密封68進入側唇部63外的空間的泥漿水和灰塵凝固時，側唇 部63的柔性變形能力將大大降低。由于由粘附于側唇部63的尖端的沙或灰塵引起的該側 唇部63的磨損，側唇部63的柔性變形的抑制不但將導致旋轉扭矩的增大而且也將導致期 望密封性能的降低。另外，擔心停留在側唇部63外的空間中的泥漿水導致外部構件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的側唇部63并因此以進一步降低其密封性能。因此本發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。技術方案為實現本發明的目的，根據權利要求1所述的本發明，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件，該外部構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，并且在其內周上形成有雙列外滾道表面；內部構件， 該內部構件包括轂輪和內環或等速萬向節的外接頭構件，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滾道表 面，并且具有從所述內滾道表面軸向延伸的圓筒形部，所述內環壓配合在所述轂輪的所述 圓筒形部上，在該內環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
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件的所述外滾 道表面和所述內部構件的所述內滾道表面之間；以及密封件，該密封件安裝在形成于所述 外部構件和所述內部構件之間的環形開口內，所述密封件的外側密封件與所述車輪安裝用 凸緣的內側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形凹部，從該環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側面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預定曲 率半徑的圓弧橫截面；并且一環形凹部形成在所述外部構件的外側端部的內周上；該環形 凹部經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側基部形成 為具有與所述外側密封件接觸的圓弧橫截面，由于根據權利要求1所述的本發明，階梯部 形成在所述車輪安裝用凸緣的內側面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預定曲率半 徑的圓弧橫截面；并且一環形凹部形成在所述外部構件的外側端部的內周上；該凹部經小 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如權利要求2所限定的，優選的是所述階梯部形成為包括具有兩個預定曲率半徑 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力分布和材料體積增大的 雙重效應，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 的應力集中。如權利要求3所限定的，優選的是所述雙列滾動元件的外側列的滾動元件的節圓 直徑設定為大于該雙列滾動元件的內側列的滾動元件的節圓直徑，并且所述階梯部的外徑 設定為大于引導部的外徑。這不但可以松弛所述內側階梯部的角部中的應力，而且可以松 弛所述車輪安裝用凸緣的所述引導部的角部中的應力，因此提高了所述軸承的剛度和強度。如權利要求4所限定的，優選的是所述外側列的滾動元件的數量設定為大于所述 內側列的滾動元件的數量。這樣與所述外側內滾道表面的節圓直徑的擴大相協作，與內側 軸承剛度比較，能夠提高外側軸承剛度。如權利要求5所限定的，優選的是所述外側列的滾動元件中的每一個的直徑設定 為小于所述內側列的滾動元件中的每一個的直徑。這可以使外側軸承剛度比內側軸承剛度 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。如權利要求6所限定的，優選的是基本上軸向延伸的圓錐形凹槽形成在所述轂輪 的外側端部上，并且延伸到所述外側的內滾道表面的底部附近，從而使所述轂輪的外側的 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。如權利要求7所限定的，優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件的內周上，錐形階梯部形成在所述圓筒形部 之間，并且所述內側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。有益效果根據本發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件，該 外部構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 在其內周上形成有雙列外滾道表面；內部構件，該內部構件包括轂輪和內環或等速萬向節 的外接頭構件，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滾道表面，并且具有從所述內滾道表面軸向延伸 的圓筒形部，所述內環壓配合在所述轂輪的所述圓筒形部上，在該內環的外周上形成有與 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件的所述外滾道表面和所述內部構件的所述內滾道表 面之間；以及密封件，該密封件安裝在形成于所述外部構件和所述內部構件之間的環形開 口內，所述密封件的外側密封件與所述車輪安裝用凸緣的內側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側 面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預定曲率半徑的圓弧橫截面；并且一環形凹部 形成在所述外部構件的外側端部的內周上；該環形凹部經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。實施本發明的最佳方式用于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 部構件，該外部構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，并且在其內周上形成有雙列外滾道表面；內部構件，該內部構件包括轂輪和內環或等 速萬向節的外接頭構件，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滾道表面，并且具有從所述內滾道表面 軸向延伸的圓筒形部，所述內環壓配合在所述轂輪的所述圓筒形部上，在該內環的外周上 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件的所述外滾道表面和所述內部構件的所述 內滾道表面之間；以及密封件，該密封件安裝在形成于所述外部構件和所述內部構件之間 的環形開口內，所述密封件的外側密封件與所述車輪安裝用凸緣的內側的具有圓弧橫截面 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 凸緣的內側面和其基部之間，該階梯部形成為包括具有預定曲率半徑的圓弧橫截面；并且 一環形凹部形成在所述外部構件的外側端部的內周上；該環形凹部經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”形的橫截面的環形迷宮式密封。
圖1是示出本發明的車輪用軸承裝置的第一優選實施方式的縱剖視圖；圖2是圖1的外側密封件的局部放大視圖；圖3是示出本發明的車輪用軸承裝置的第二優選實施方式的局部放大視圖4是示出本發明的車輪用軸承裝置的第三優選實施方式的縱剖視圖；圖5是示出本發明的車輪用軸承裝置的第四優選實施方式的縱剖視圖；圖6是示出本發明的車輪用軸承裝置的第五優選實施方式的縱剖視圖；圖7是示出現有技術的車輪用軸承裝置的縱剖視圖；以及圖8是圖7的外側密封件的局部放大視圖。附圖標記說明1，1，，18，18，，25...............轂輪la, 2a, 18a, 25a, 26a...............內滾道表面lb, 25b............圓筒形部Ic............斂縫部2，26...............內環3，16，23，27...............內部構件4,4a...............滾珠5，17，17，，24...............外部構件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側面7，20，20，，29...............保持架8...............外側密封件9...............內側密封件10...............芯金屬11............密封構件11a, lib...............側唇部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
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30...............引導部51...............外部構件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...............內滾道表面53b...............圓筒形部54...............內環55...............內部構件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..................內部62............密封構件63，64............側唇部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..................內側滾珠列的滾珠直徑do...............外側滾珠列的滾珠直徑Dp............引導部的外徑Dr...............階梯部的外徑POTi...............內側滾珠列的節圓直徑POTo...............外側滾珠列的節圓直徑Ra, Rb...............階梯部的角R的曲率半徑Zi...............內側滾珠列的滾珠數Zo...............外側滾珠列的滾珠數
具體實施例方式
將參照附圖在下文中描述本發明的優選實施方式。
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第一實施方式圖1是示出本發明的車輪用軸承裝置的第一優選實施方式的縱剖視圖，并且圖2 是圖1的外側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，并且包括內部構件3，該內部構 件3包括轂輪1和固定在該轂輪1上的內環2 ；和外部構件5，該外部構件5通過雙列滾珠 4、4裝配在內部構件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) 內滾道表面Ia以及從內滾道表面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。內環2通過預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 (內側)內滾道表面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。外部構件5在其外周上一體地形成有待安裝在車輛的轉向節(未示出)上的主體 安裝用凸緣5b，并且在其內周上一體地形成有與內部構件3的內滾道表面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和內部構件3的內滾道 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件5和 內部構件3之間的環形開口內，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。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 通過高頻感應淬火硬化，以使從車輪安裝用凸緣6的內側基部6b到圓筒形部lb、包括內滾 道表面Ia的區域被硬化為具有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淬火硬化，從而具有58-64HRC的表面 硬度。另一方面，內環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，外側密封件8包括壓配合到外部構件5的外側端的內周 中的芯金屬10和經硫化粘附而整體附著于芯金屬10的密封構件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。密封構件11由合成橡膠(諸如丁腈橡膠)形成，并且包括一對側唇部lla、llb， 該一對側唇部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 內側基部6b滑動地接觸；以及潤滑脂唇部11c，該潤滑脂唇部Ilc朝向軸承的內側并且徑 向向內傾斜。因為側唇部Ila徑向向外傾斜，所以將通過迷宮式密封14進入側唇部Ila的 泥漿水將朝向由側唇部Ila和密封構件11的主體形成的V形橫截面的環形空間的底部流 動，并且從那里排出，而不會停留在側唇部Ila的滑動接觸部上。因而可以得到高密封性 能。
根據本發明，階梯部12形成在車輪安裝用凸緣6的內側面6d和其基部6b之間。 階梯部12是具有圓弧橫截面的環形凹部，該圓弧橫截面具有曲率半徑Ra，從該環形凹部挖 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上引起的應力集中，并因此提高了 車輪用軸承裝置的強度和耐久性。環形凹部13形成在外部構件5的外側端的內周上，經小間隙與階梯部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 明可以應用于其中內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是示出本發明的車輪用軸承裝置的第二優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構，所以相 同的附圖標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。根據本發明的第二實施方式，階梯部15形成為包括具有兩個預定的曲率半徑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，環形凹部13形成在外部構件5的外側端的內周上，經小間隙與階梯 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FEM(有限元)分析測定轂輪1’中引起的應力的結果，發現通過設定Ra =R8的單個曲率半徑可以獲得大約20%的應力松弛，并且通過設定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%的應力松 弛。據推測這是通過由組合曲率半徑實現的階梯部15處的材料體積增大效應和應力分布 效應而獲得的。第三實施方式圖4是示出本發明的車輪用軸承裝置的第三優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構，所以相同的附圖標記也用于本 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，包括內部構件16、外 部構件17以及滾動地容納在內部構件16和外部構件17之間的雙列滾珠4、4。內部構件 16包括轂輪18和通過預定過盈量壓配合在轂輪18上的內環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)內滾道表面18a以及通過軸形部18b和斜面部18c從內滾道表面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 且通過高頻感應淬火硬化，以使從車輪安裝用凸緣6的內側基部6b到圓筒形部lb、包括內滾道表面18a的區域被硬化為具有58-64HRC的表面硬度。外部構件17在其外周上一體地形成主體安裝用凸緣5b，在其內周上一體地形成 有與轂輪18的內滾道表面18a相對的外側外滾道表面17a，并且形成有與內環2的內滾 道表面2a相對的內側外滾道表面5a。雙列滾珠4、4容納在這些外滾道表面17a、5a和內 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 過高頻感應淬火硬化，從而具有58-64HRC的表面硬度。在本發明的本實施方式中，外側的一組滾珠4的節圓直徑PCDo設定為大于內側的 一組滾珠4的節圓直徑POTi (P⑶ο > POTi)，并且外側列的滾珠4中的每一個的直徑“do” 設定為與內側列的滾珠4中的每一個的直徑“di”相同(do = di)。由于節圓直徑POTo和 PCDi的不同，所以外側列的滾珠4的數量“Zo”設定為大于內側列的滾珠4的數量“Zi” (Zo > Zi)。與內側軸承剛度比較，這能夠增大外側軸承剛度并且因此延長軸承壽命。基本上軸向延伸的圓錐形凹槽19形成在轂輪18的外側端部。凹槽19通過鍛造 形成并且延伸到轂輪18的外側內滾道表面18a的底部附近，使得轂輪18的外側端部具有 基本上不變的壁厚。由于節圓直徑PCDo和PCDi的不同，轂輪18的內滾道表面18a的凹槽 底部直徑形成為大于內環2的內滾道表面2a的凹槽底部直徑，并且軸形部18b的外徑形成 為大于內滾道表面2a的凹槽底部直徑。另一方面由于節圓直徑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布置在外側外滾道表面17a和內側外滾道表面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的內徑相同。具有這種結構的轂輪18和 外部構件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的內側面6d和其基部 6b之間。階梯部12是包括具有曲率半徑Ra的圓弧橫截面的環形凹部。與外側內滾道表面 的節圓直徑PCDo的擴大相結合，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上引起的應力集中。環形凹部13形成在外部構件17的外側端的內周上，經小間隙與階梯部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設定為大于引導部30的外徑Dp (Dr > Dp)。這樣可以增大 引導部30的厚度和剛度并且因此抑制引導部30的變形，盡管引導部30在其根部附近被加 載。換言之，不但可以減小階梯部12的角部中的應力而且減小引導部30的角部中的應力， 并且因此實現增大車輪用軸承裝置的剛度和硬度。圖5是示出本發明的車輪用軸承裝置的第四優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格和階梯部的結構，所以相同 的附圖標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，并且包括內部構件 23、外部構件17’以及滾動地容納在內部構件23和外部構件17’之間的雙列滾珠4、4。內部構件23包括轂輪18’和壓配合在轂輪18’上的內環2。在本發明的本實施方式中，外側的一組滾珠4的節圓直徑PCDo設定為大于內側的 一組滾珠4的節圓直徑POTi (P⑶ο > POTi)，并且外側列的滾珠4中的每一個的直徑“do”設 定為小于內側列的滾珠4中的每一個的直徑“di” (do < di)。由于節圓直徑POTo和POTi 以及滾珠直徑do和di的不同，所以外側列的滾珠4的數量“Zo”設定為大于內側列的滾珠 4的數量“Zi” (Zo > Zi)。與內側軸承剛度比較，這能夠增大外側軸承剛度，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。根據本發明的本實施方式，階梯部15形成為包括具有兩個預定曲率半徑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，環形凹部13形成在外部構件17的外側端的內周上，經小間隙與階梯 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是示出本發明的車輪用軸承裝置的第五優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構，所以相同的附圖標記也用于 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，包括內部構件24、外 部構件27以及滾動地容納在內部構件24和外部構件27之間的雙列錐形輥28。內部構件 27包括轂輪25和壓配合在轂輪25上的內環26。外部構件24在其外周上一體地形成主體安裝用凸緣5b，并且在其內周上一體地 形成有錐形雙列外滾道表面24a、24a。外部構件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。類似于外部構件，內環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(外側的一個)相對的錐形內滾道表面25a和從該內滾 道表面25a軸向地延伸的圓筒形部25b，并且轂輪25在其內周上形成有鋸齒(或齒條)25c。 內環26在其外周上形成與雙列外滾道表面24a、24a中的另一個(內側的一個)相對的錐 形內滾道表面26a，并且通過預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 且通過高頻感應淬火，將從車輪安裝用凸緣6的與外側密封件8滑動地接觸的基部6b到圓 筒形部25b的區域硬化為具有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和內滾 道表面25a、26a之間。錐形背面肋部25d、26形成在轂輪25和內環26的內滾道表面25a、 26a的較大直徑端上。另外錐形前面肋部26c形成在內環26的內滾道表面26a的較小直徑端上，以防止錐形輥28從內滾道表面26a脫落。根據本發明的本實施方式，車輪安裝用凸緣6的階梯部15形成為包括具有兩個預 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，環形凹部13形成在外部構件24的外側端的 內周上，經小間隙與階梯部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。已經參照優選實施方式描述了本發明。顯然，本領域技術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 落在隨附的權利要求或其等同物的范圍內。工業應用性本發明可以應用于內環旋轉型的第三代或第四代的車輪用軸承裝置。
權利要求
一種車輪用軸承裝置，該車輪用軸承裝置包括外部構件，該外部構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，并且在該外部構件的內周上形成有雙列外滾道表面；內部構件，該內部構件包括轂輪和內環或等速萬向節的外部接頭構件，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滾道表面，并且該轂輪具有從該內滾道表面軸向地延伸的圓筒形部，所述內環壓配合在所述轂輪的所述圓筒形部上，并且在該內環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部構件的所述內滾道表面和所述外部構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件和所述內部構件之間的環形開口內，所述密封件中的外側密封件與所述車輪安裝用凸緣的內側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側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定曲率半徑的圓弧橫截面；并且一環形凹部形成在所述外部構件的外側端部的內周上，該環形凹部經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”形的橫截面的環形迷宮式密封。
2.根據權利要求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 定曲率半徑的組合圓弧橫截面。
3.根據權利要求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列的滾 動元件的節圓直徑設定為大于所述雙列滾動元件的內側列的滾動元件的節圓直徑，并且所 述階梯部的外徑設定為大于引導部的外徑。
4.根據權利要求3所述的車輪用軸承裝置，其中，所述外側列的滾動元件的數量設定 為大于所述內側列的滾動元件的數量。
5.根據權利要求3或4所述的車輪用軸承裝置，其中，所述外側列的滾動元件中的每一 個的直徑設定為小于所述內側列的滾動元件中的每一個的直徑。
6.根據權利要求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端部上，并且延伸到所述外側的內滾道表面的底部附近， 從而使所述轂輪的外側的壁厚基本上不變。
7.根據權利要求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件的內周上，錐形階 梯部形成在所述圓筒形部之間，并且所述內側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件(5)和轂環(1′)之間的環形空間的開口的密封件(8)。車輪安裝用凸緣(6)的內基部(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)形成在內側面(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。環形凹部(13)在外部構件(5)的外端形成于內周中。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。因為上述結構，可以松弛轂環(1′)中的應力集中，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 優先權日2007年12月19日
發明者小森和雄 申請人:Ntn株式會社