专利名称：车轮用轴承和具有它的半浮式车轮用轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将汽车等的车轮支承成相对悬架装置可自由旋转的车轮用轴承装置，特别地涉及用多列滚动轴承支承驱动轮的车轮用轴承和具有它的半浮式车轮用轴承装置。
背景技术：
在如卡车等具有框架结构车体的汽车中，作为驱动轮的车桥(axle)结构，以往多采用全浮式的结构。此外，在最近的驱动轮的支承结构中，以提高装配性、轻量化和小型化等为目标，多采用将多列滚动轴承单元化的结构。作为这种现有结构的一例，已经公知如图4所示的车轮用轴承装置。
该车轮用轴承装置，在半轴套管(車軸管)51中插通有与差速器(未图示)连接的驱动轴52，在半轴套管51的外径面上安装有多列圆锥滚动轴承53。由该多列圆锥滚动轴承53支承着自由旋转的轮毂圈54，通过轮毂螺栓55连接在驱动轴52的法兰56上。多列圆锥滚动轴承53的左右一对内圈57用连结环58结合起来，并外嵌在半轴套管51的端部上，并且用固定螺母59拧紧固定。多列圆锥滚动轴承53的外圈60内嵌在轮毂圈54上，并在由法兰56和制动转子61夹持其两端的状态下，在轴向上被固定。在这些内外圈57、60之间的环状空间中，由保持器63收容着多列圆锥滚子62并使它们自由旋转，在环状空间的两端部安装有密封件64，来密封轴承内部。
在内圈57的车内侧端部形成有环状阶梯部65，并安装着由弹性部件构成的密封圈66。此外，在一对内圈57、57的对接部的外周面上形成有环状凹部67，在该环状凹部67上安装着由弹性部件构成的密封圈68。从而，防止泥水从外部向半轴套管51内进入以及差速器的油向外部泄漏，也防止差速器油向轴承内部进入。
专利文献1日本特开2001-99172号公报但是，这样的现有车轮用轴承装置，在轮毂圈54与半轴套管51之间安装有多列圆锥滚动轴承53，并且在半轴套管51中插通有驱动轴52，通过轮毂螺栓55连接该驱动轴52的法兰56和轮毂圈54，由于这样的结构，所以不仅对装置的轻量化和小型化存在局限性，而且零部件数量也多，装配麻烦。
发明内容
本发明就是鉴于这样的现有问题而提出的，其目的在于提供一种车轮用轴承装置，其能够实现轻量化和小型化，并且可以防止雨水或灰尘等进入和差速器油泄漏。
为了实现该目的，本发明采用以下的结构，由轮毂圈和多列滚动轴承单元化而构成，其具有内侧部件，由轮毂圈和内圈构成，其中，轮毂圈在一端部具有与其成为一体的车轮安装法兰，在外周形成有沿轴向延伸的圆筒状的小径阶梯部，并在内周形成有细齿；所述内圈压入该轮毂圈的小径阶梯部，并在其外周形成有所述多列滚动轴承的至少一方的内侧滚道面；外侧部件，其插在该内侧部件外侧，在其内周面形成与所述内侧滚道面相对置的多列外侧滚道面；多列滚动体，其被收容在该外侧部件和所述内侧部件的两滚道面之间；保持器，其保持该滚动体并使其自由滚动；密封件，其对所述内侧部件和外侧部件的环状空间进行密封。在所述轮毂圈的车外侧端部，一体地形成有封闭内径部的间壁。
这样地，由于在构成车轮用轴承的轮毂圈的车外侧端部，一体地形成有封闭内径部的间壁，因此，可增大轮毂圈的刚性，在车辆行驶时，即使在轮毂圈上施加力矩载荷，也可以抑制轮毂圈产生弹性变形，可以使轴承的耐久性提高。
此外，本发明由于在所述轮毂圈的外周，直接形成有所述多列滚动轴承中的一方的内侧滚道面，因此，可以实现进一步轻量化和小型化，并且，可以实现轴承刚性的增大，使耐久性提高。
此外，本发明由于使所述小径阶梯部的端部在径向外侧塑性变形而形成嵌紧部，由此防止所述内圈相对于所述轮毂圈沿轴向脱出，因此，不必像以往那样，要用螺母等牢固地紧固内圈并管理预压量，所以能够使对车辆的装配性更加简便，能够长时间保持该预压量。进而，可以大幅度地削减零部件数量，并且与装配性的提高相结合，可以实现低成本化以及轻量化和小型化。
优选如本发明那样，通过高频淬火对从所述车轮安装法兰的内侧的基部到所述小径阶梯部进行硬化处理，使表面硬度在58～64HRC的范围内，如果所述嵌紧部形成为锻造后的坯料表面硬度是小于等于25HRC的未淬火部，则轮毂耐久性提高，并且使嵌紧部塑性变形时的可加工性提高，其质量的可靠性提高。
此外，由于本发明具有支承在车体下面的半轴套管；插通在该半轴套管的内侧的驱动轴；以及安装在该驱动轴和所述半轴套管的开口部之间的所述发明的车轮用轴承，所述驱动轴与内侧部件被相结合并可传递扭矩，因此，能够提供较高刚性并实现了轻量化和小型化的半浮式车轮用轴承装置，并且，可以防止差速器油向外部流出，可以完全防止雨水或灰尘等从外部进入驱动轴内并混入差速器油中。
此外，由于本发明使所述驱动轴和内侧部件通过细齿可自由分离地相结合，因此大幅度地提高了装置的可装配性。
发明效果根据本发明的车轮用轴承，由轮毂圈和多列滚动轴承单元化而构成，其具有内侧部件，由轮毂圈和内圈构成，其中，轮毂圈在一端部具有与其成为一体的车轮安装法兰，在外周形成有在轴向上延伸的圆筒状的小径阶梯部，并在内周形成有细齿，所述内圈压入该轮毂圈的小径阶梯部，并在其外周形成有所述多列滚动轴承的至少一方的内侧滚道面；外侧部件，其插在该内侧部件外侧，在内周形成与所述内侧滚道面相对置的多列外侧滚道面；多列滚动体，其被容纳在该外侧部件和所述内侧部件的两滚道面之间；保持器，其保持该滚动体并使其自由滚动；密封件，其对所述内侧部件和外侧部件的环状空间进行密封，在所述轮毂圈的车外侧端部，一体地形成有封闭内径部的间壁，因此，可增大轮毂圈的刚性，在车辆行驶时，即使在轮毂圈上施加力矩载荷，也可以抑制轮毂圈弹性变形，可以使轴承的耐久性提高。
此外，本发明的车轮用轴承装置具有支承在车体下面的半轴套管；插通在该半轴套管的内侧的驱动轴；以及安装在该驱动轴和所述半轴套管的开口部之间的上述请求项1至4中任何一项所述的车轮用轴承，所述驱动轴与内侧部件相结合并可传递扭矩，因此，能够提供较高刚性并实现了轻量化和小型化的半浮式车轮用轴承装置，并且，可以防止差速器油向外部流出，可以完全防止雨水或灰尘等从外部进入驱动轴内并混入差速器油中。
图1是表示本发明的车轮用轴承装置的第1实施方式的纵剖面图。
图2同上、是表示该车轮用轴承的纵剖面图。
图3是表示本发明的车轮用轴承的第2实施方式的纵剖面图。
图4是表示现有的车轮用轴承装置的纵剖面图。
标号说明1、14 … 轮毂圈2、15 … 多列滚动轴承3、16 … 内侧部件4 … 外侧部件4a … 外侧滚道面4b … 车体安装法兰5 … 滚动体6 … 车轮安装法兰7 … 小径阶梯部8 … 细齿(serration)9 … 间壁
10 … 内圈10a、14a … 内侧滚道面10b … 大凸缘11 … 保持器12 … 密封件13 … 嵌紧部14b … 凸缘部14c … 阶梯部51 … 半轴套管52 … 驱动轴53 … 多列圆锥滚动轴承54 … 轮毂圈55 … 轮毂螺栓56 … 法兰57 … 内圈58 … 连接环59 … 固定螺母60 … 外圈61 … 制动转子62 … 圆锥滚子63 … 保持器64 … 密封件65 … 环状阶梯部66、68 … 密封圈B … 制动转子D/S … 驱动轴N … 半轴套管W … 车轮
具体实施例方式
本发明的车轮用轴承装置是由轮毂圈和多列滚动轴承单元化而构成，其具有内侧部件，由轮毂圈和一对内圈构成，其中，轮毂圈在一端部具有与其成为一体的车轮安装法兰，在外周形成有在轴向上延伸的圆筒状的小径阶梯部，并在内周形成有卡合在驱动轴上的细齿，内圈压入该轮毂圈的小径阶梯部，并在外周形成有内侧滚道面；外侧部件，其插在该内侧部件外侧，具有固定在半轴套管上的车体安装法兰，在内周形成与所述内侧滚道面相对置的多列外侧滚道面；多列滚动体，其被收容在该外侧部件和所述内侧部件的两个滚道面之间；保持器，其保持该滚动体并使其自由滚动；密封件，其对所述内侧部件和外侧部件的环状空间进行密封。在所述轮毂圈的车外侧端部，一体地形成有封闭内径部的间壁。
实施例1以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的车轮用轴承装置的第1实施方式的纵剖面图，图2是表示该车轮用轴承的纵剖面图。并且，在以下的说明中，在安装在车辆上的状态下，将靠近车辆外侧的一侧称为车外侧(附图左侧)，将靠近中央一侧称为车内侧(附图右侧)。
该车轮用轴承装置是由轮毂圈1和多列滚动轴承2单元化而构成，并连接在驱动轴D/S上。多列滚动轴承2具有内侧部件3、外侧部件4以及收容在两部件3、4之间自由滚动的多列滚动体(圆锥滚子)5、5。此处，内侧部件3是指轮毂圈1和被压入该轮毂圈1中的一对内圈10、10。轮毂圈1具有与其成为一体的车轮安装法兰6，该车轮安装法兰6用于把车轮W和制动转子B安装在轮毂圈1的车外侧端部上，轮毂圈1形成有从该车轮安装法兰6在轴向上延伸的圆筒状的小径阶梯部7。并且，形成有细齿(或花键)8，以使驱动轴D/S内嵌在内周中并使其可传递扭矩，并且在车外侧端部一体地形成有间壁9。
另一方面，如图2所示，多列滚动轴承2具有外侧部件4，在其内周形成有多列锥状的外侧滚道面4a、4a，在外周形成有固定在半轴套管N上的车体安装法兰4b；一对内圈10、10，其插在该外侧部件4内侧，在外周形成有与所述多列外侧滚道面4a、4a相对置的锥状内侧滚道面10a；多列滚动体5、5，其收容在两滚道面4a、10a之间；保持器11，其把这些多列滚动体5、5保持成自由滚动。在一对内圈10、10的大径侧端部形成有大凸缘10b，对滚动体5进行导向。进而，一对内圈10、10的正面侧端面被设定为对接的状态，构成所谓靠背式多列圆锥滚动轴承。在外侧部件4的两端部安装着密封件12、12，以密封外侧部件4和内圈10的环状空间。通过该密封件12、12，防止被封入轴承内部的润滑脂向外部泄漏，以及防止雨水或灰尘等从外部进入轴承内部。另外，车内侧的密封件12也防止差速器油通过轮毂圈1的细齿8进入轴承内部。
此处，在形成于轮毂圈1的外周的小径阶梯部7中，压入一对内圈10、10，通过使小径阶梯部7的端部在径向外侧塑性变形而形成的嵌紧部13，来防止内圈10、10相对于轮毂圈1向轴向脱出。在本实施方式中，通过采用这样的第2代自保持(self-retaining)结构，由于没有必要像以往那样，要用螺母等牢固地拧紧内圈并管理预压量，因此能够使在车辆上的装配性更加简便，能够长时间保持该预压量，并且，可以大幅度地削减零部件数量，并与装配性的提高相结合，能够实现低成本化以及轻量化和小型化。
轮毂圈1用S53C(碳素结构钢)等含碳量为0.40～0.80wt％的中碳钢形成，通过高频淬火对车轮安装法兰6的车内侧基部到小径阶梯部7进行硬化处理，使表面硬度在58～64HRC的范围内(图中用交叉线表示)。并且，嵌紧部13为锻造后的坯料表面硬度是小于等于25HRC的未淬火部。从而，耐久性提高，并且嵌紧部13塑性变形时的可加工性提高，防止裂纹等，其质量的可靠性提高。
此外，与轮毂圈1同样地，外侧部件4用S53C等含碳量0.40～0.80wt％的中碳钢形成，通过高频淬火对多列外侧滚道面4a、4a和安装有密封件12的端部内周面进行硬化处理，使表面硬度在58～64HRC的范围内。另一方面，内圈10用SUJ2等高碳铬轴承钢形成，通过整体淬火进行硬化处理，直到芯部，使硬度在58～64HRC的范围内。并且，此处，示例了将滚动体5、5作为圆锥滚子的多列圆锥滚动轴承，但并不仅限于此，滚动体5、5也可以是使用了滚珠的多列止推球轴承。
在本实施方式中，由于在轮毂圈1的车外侧端部一体地形成有间壁9，所以，即使是半浮式车轮用轴承装置，轮毂圈1的刚性也较高，在车辆行驶时，即使在轮毂圈1上施加力矩载荷，也可以抑制轮毂圈1产生弹性变形。因此，可以实现装置的轻量化和小型化，且可以提高轴承的耐久性，并且，可以完全防止差速器油向外部流出，完全防止雨水或灰尘等从外部进入驱动轴内并混入差速器油内。
实施例2图3是表示本发明的车轮用轴承装置的第2实施方式的纵剖面图。在该实施方式中，只有轮毂圈的结构与上述实施方式不同，所以对于与上述第1实施方式相同的零部件和相同部位，赋予同样的符号，并省略其详细说明。
该车轮用轴承是由轮毂圈14和多列滚动轴承15单元化而构成的。多列滚动轴承15具有内侧部件16，外侧部件4，以及收容在两部件16、4之间自由滚动的多列滚动体5、5。此处，内侧部件16是指轮毂圈14和被压入该轮毂圈14的内圈10。轮毂圈14具有与其成为一体的车轮安装法兰6，该车轮安装法兰6用于把车轮(未图示)安装在外周的车外侧端部上，轮毂圈14形成有多列滚动轴承15的车外侧的内侧滚道面14a，和从该内侧滚道面14a在轴向上延伸的圆筒状的小径阶梯部7。此外，形成有细齿(或花键)8，以使未图示的驱动轴内嵌在内周中并使其可传递扭矩，并且在车外侧端部一体地形成有间壁9。
此处，在轮毂圈14的外周，形成有与内圈10的大凸缘部10b相当的凸缘部14b，和与内圈10的正面侧端面抵接的阶梯部14c，构成靠背式多列圆锥滚动轴承。此外，在轮毂圈14的小径阶梯部7中压入内圈10，通过使小径阶梯部7的端部在径向外侧塑性变形而形成的嵌紧部13，来防止内圈10相对于轮毂圈14向轴向脱出。在本实施方式中，通过采用这种第3代自保持结构，与上述实施方式相同，不需要管理预压量，因此能够使在车辆上的装配性更加简便，并能够长时间保持该预压量。
此外，由于在轮毂圈14的外周直接形成有内侧滚道面14a，进而在轮毂圈14的车外侧端部一体地形成有间壁9，因此，轮毂圈14的刚性增大，在车辆行驶时，即使轮毂圈14被施加力矩载荷，也能够进一步抑制轮毂圈14产生弹性变形。从而，可以实现装置的轻量化和小型化，且可以提高轴承的耐久性，并且，可以完全防止差速器油向外部流出，以及雨水或灰尘等从外部进入驱动轴内并混入差速器油内。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不受这些实施方式的任何限定，不过是示例而已，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然还可以按各种方式进行实施，本发明的范围通过权利要求范围的记载来表示，进而，还包含与权利要求的范围内所记载的等价的含意，以及包含该范围内的所有变更。
产业上的应用本发明的车轮用轴承装置，可以适用于在驱动轴和半轴套管的开口部上安装了车轮用轴承的半浮式的驱动轮侧的车轮用轴承装置。
权利要求
1.一种车轮用轴承，其是将轮毂圈和多列滚动轴承进行单元化而构成的，具有内侧部件，由轮毂圈和内圈构成，其中，所述轮毂圈在一端部一体地具有车轮安装法兰，在外周形成有沿轴向延伸的圆筒状的小径阶梯部，在内周形成有细齿；所述内圈被压入该轮毂圈的小径阶梯部，并在其外周形成有所述多列滚动轴承的至少一方的内侧滚道面；外侧部件，其插在该内侧部件外侧，在其内周形成有与所述内侧滚道面相对置的多列外侧滚道面；多列滚动体，其被收容在该外侧部件和所述内侧部件的两滚道面之间；保持器，其保持该滚动体并使其自由滚动；密封件，其对所述内侧部件和外侧部件的环状空间进行密封，其特征在于，在所述轮毂圈的车外侧端部，一体地形成有封闭内径部的间壁。
2.如权利要求1所述的车轮用轴承，其特征在于，在所述轮毂圈的外周，直接形成有所述多列滚动轴承中的一方的内侧滚道面。
3.如权利要求1或2中所述的车轮用轴承，其特征在于，使所述小径阶梯部的端部在径向外侧塑性变形而形成嵌紧部，由此防止所述内圈相对于所述轮毂圈沿轴向脱出。
4.如权利要求3所述的车轮用轴承，其特征在于，通过高频淬火对从所述车轮安装法兰的车内侧基部到所述小径阶梯部进行硬化处理，使表面硬度在58～64HRC的范围内，所述嵌紧部形成为锻造后的坯料表面硬度是小于等于25HRC的未淬火部。
5.一种半浮式车轮用轴承装置，其特征在于，具有半轴套管，其支承在车体下面；驱动轴，其插通在该半轴套管的内侧；安装在该驱动轴和所述半轴套管的开口部之间的所述权利要求1至4中任一项所述的车轮用轴承，所述驱动轴与内侧部件相结合并可传递扭矩。
6.如权利要求5所述的半浮式车轮用轴承装置，其特征在于，使所述驱动轴和内侧部件通过细齿可自由分离地相结合。
全文摘要
本发明提供一种车轮用轴承装置，可以实现轻量化和小型化，并可以防止雨水或灰尘等的进入和差速器油的泄漏。该车轮用轴承装置具有内侧部件(3)，其由轮毂圈(1)和一对内圈(10)构成，其中，轮毂圈(1)在一端部具有与其成为一体的车轮安装法兰(6)，在外周形成有在轴向延伸的圆筒状的小径阶梯部(7)，并在内周形成有与驱动轴(D/S)卡合的细齿(8)，该内圈(10)被压入小径阶梯部(7)，并在外周形成有内侧滚道面(10a)；外侧部件(4)，其具有固定在半轴套管(N)上的车体安装法兰(4b)，在内周形成有与内侧滚道面(10a)相对置的多列外侧滚道面(4a)；被收容在该外侧部件(4)和内侧部件(3)的两滚道面之间的多列滚动体(5)；保持该滚动体(5)并使其自由滚动的保持器(11)；对内侧部件(3)和外侧部件(4)的环状空间进行密封的密封件(12)，在轮毂圈(1)的外侧端部，一体地形成有封闭内径部的间壁(9)。
文档编号F16C19/22GK1890116SQ20048003679
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月2日 优先权日2003年12月10日
发明者大槻寿志 申请人:Ntn株式会社