车轮用轴承装置的制作方法

1.本实用新型涉及车轮用轴承装置和具有上述车轮用轴承装置的车辆。


背景技术：

2.已知有以使车轮可旋转的方式支承该车轮的车轮用轴承装置。上述车轮用轴承装置构成为，作为与车轮连接的内方部件的轮毂隔着滚动体可旋转地由作为外方部件的外圈支承。上述车轮用轴承装置构成为，为了确保一定以上的刚性，对以使轮毂可旋转的方式支承该轮毂的滚动体施加预负荷。上述车轮用轴承装置，通过施加预负荷，能够抑制因力矩载荷而产生的内圈相对于外圈的倾斜量。
3.上述车轮用轴承装置，通过施加使刚性值(nm/deg)处于规定值以内的预负荷来确保刚性，该刚性值为对轮毂施加规定的力矩载荷时的轮毂相对于外圈的倾斜的比例。但是，车轮用轴承装置用多个滚动体支承轮毂。由此，车轮用轴承装置在一定的预负荷下的刚性值不是一定的。尤其是低预负荷的上述车轮用轴承装置的刚性值，在低速的直行和转弯时的力矩载荷下也发生变动。即，低预负荷的上述车轮用轴承装置的刚性值，在比较小的力矩载荷下发生变化。这样的低预负荷的上述车轮用轴承装置由于具有刚性值发生变化的力矩载荷的值即拐点，而有可能对低速行驶时的车辆的操纵安全性造成影响。因此，提案有抑制上述车轮用轴承装置由于刚性值的变动而对车辆的操纵安全性造成的影响的车轮用轴承装置。例如，如专利文献1中有记载。
4.专利文献1中记载的车轮用轴承装置，在车辆的等速万向节的轴部与轮毂之间具有按压部件。按压部件是能够在轴线方向上按压轮毂的部件。按压部件由控制部控制按压力。上述控制部基于向车轮用轴承装置施加的力矩载荷与按压部件的按压力的预先决定的对应关系，根据与车辆的行驶状态相应的力矩载荷确定按压力。控制部以所确定的按压力来按压轮毂，修正轮毂的倾斜。由此，专利文献1记载的车轮用轴承装置能够将刚性值维持为一定的值。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2017-114375号公报


技术实现要素：

8.实用新型要解决的技术问题
9.专利文献1记载的车轮用轴承装置，通过利用按压部件修正轮毂相对于力矩载荷的倾斜，将刚性值维持为一定的值。但是，在上述车轮用轴承装置中，以使轮毂可旋转的方式支承该轮毂的多个滚动体的对于力矩载荷的特性不发生变化。即，专利文献1记载的车轮用轴承装置，通过按压部件将车轮的刚性值看起来维持为一定。因此，在采用低预负荷的上述车轮用轴承装置的情况下，由于轮毂相对于外圈的刚性值的变动，有可能对在低速直线行驶或低速转弯行驶时的车辆的操纵安全性造成影响。
10.本实用新型是鉴于以上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种车轮用轴承装置和具有上述车轮用轴承装置的车辆，所述车轮用轴承装置能够抑制低力矩载荷下的刚性值的变动，提高低速直线行驶或者低速转弯行驶时的车辆的操纵安全性。
11.用于解决技术问题的技术方案
12.即，第一方面为一种车轮用轴承装置，其包括：外方部件，其在内周面具有轴线一致(相同)的圆环状的多排外侧轨道面；内方部件，其在外周面形成有与上述多排外侧轨道面相对的多排内侧轨道面；和多排滚动体，其可滚动地收纳在上述外方部件与上述内方部件的两轨道面之间。在相对于上述外方部件对上述内方部件施加了
±
0.2knm的力矩载荷时(即，在以上述外方部件为基准对上述内方部件施加了
±
0.2knm的力矩载荷时)，上述多排滚动体全部与上述两轨道面接触。
13.即，第二方面为，将在相对于上述外方部件(即，以上述外方部件为基准)对上述内方部件施加了
±
0.2knm的力矩载荷时为了使上述多排滚动体全部与上述两轨道面接触所需的最小的预负荷作为(取为)预负荷下限值。
14.即，第三方面为，具有第一方面和第二方面的车轮用轴承装置的车辆。
15.即，第四方面为，上述车轮用轴承装置支承上述车辆的转向轮。
16.实用新型效果
17.作为本实用新型的效果，起到以下所述的效果。
18.即，在第一方面中，上述车轮用轴承装置，在作为低力矩载荷的
±
0.2knm的力矩载荷施加在了上述轮毂的情况下，因为预负荷被施加在与上述外侧轨道面及上述内侧轨道面接触的全部上述滚动体，所以维持上述多排滚动体全部与上述外侧轨道面及上述内侧轨道面接触的状态。当然，上述车轮用轴承装置即使在小于0.2knm的力矩载荷施加在了上述轮毂的情况下，也维持上述多排滚动体全部与上述外侧轨道面及上述内侧轨道面接触的状态。因此，上述车轮用轴承装置能够在以
±
0.2knm的力矩载荷为中心的低力矩载荷的范围内，将刚性值维持在一定的范围。由此，能够抑制低力矩载荷下的刚性值的变动，提高低速直线行驶或低速转弯行驶时的车轮的操作安全性。
19.在第二方面中，上述车轮用轴承装置在作为低力矩载荷的
±
0.2knm的力矩载荷施加在了上述轮毂的情况下，将为了使上述多排滚动体全部与上述两轨道面接触所需的最小的预负荷作为预负荷下限值，将预负荷施加于上述滚动体。因此，上述车轮用轴承装置能够适当地设定在以
±
0.2knm的力矩载荷为中心的低力矩载荷的范围内将刚性值维持在一定的范围的预负荷值。由此，能够抑制低力矩载荷下的刚性值的变动，提高低速直线行驶或低速转弯行驶时的车轮的操作安全性。
20.在第三方面和第四方面中，具有上述车轮用轴承装置的车辆能够使低速直线行驶或低速转弯行驶时的操纵安全性提高。
21.[刚性值]
[0022]
在本说明书中，刚性值(nm/deg)是指，在车轮用轴承装置中，使轮毂相对于外圈倾斜单位角度时所需要的力矩载荷。或者，刚性值是指，施加于轮毂的力矩载荷、与施加了上述力矩载荷时的轮毂相对于外圈的倾斜的比例。
[0023]
[低速直线行驶或低速转弯行驶]
[0024]
在本说明书中，低速直线行驶或低速转弯行驶是指，车辆的直线行驶或转弯行驶
的速度为时速20km左右的行驶状态。
[0025]
[低力矩载荷]
[0026]
在本说明书中，低力矩载荷是指，在车辆低速直线行驶或低速转弯行驶时施加于车轮用轴承装置的力矩载荷。低力矩载荷例如是以
±
0.2knm为中心值的力矩载荷。
附图说明
[0027]
图1是表示本实用新型的一个实施方式的车轮用轴承装置的整体结构的立体图。
[0028]
图2是表示本实用新型的一个实施方式的车轮用轴承装置的整体结构的截面图。
[0029]
图3是表示对本实用新型的一个实施方式的车轮用轴承装置的轮毂施加力矩载荷的结构的截面图。
[0030]
图4是按每个预负荷表示在对车轮用轴承装置分别施加了0.1knm的力矩载荷和0.2knm的力矩载荷的情况下，承受载荷的滚动体的数量的表。
[0031]
图5是表示施加了特定的低预负荷的车轮用轴承装置的力矩载荷与轮毂的倾角的关系的图表。
[0032]
图6是表示施加了特定的高预负荷的车轮用轴承装置的力矩载荷与轮毂的倾角的关系的图表。
[0033]
附图标记的说明
[0034]
1车轮用轴承装置
[0035]
2外圈
[0036]
2a里面侧开口部
[0037]
2b外面侧开口部
[0038]
2c第一外侧轨道面
[0039]
2d第二外侧轨道面
[0040]
2e车体安装凸缘
[0041]
2g导向部
[0042]
3轮毂
[0043]
3a小径台阶部
[0044]
3b铆接部
[0045]
3c车轮安装凸缘
[0046]
3d轮毂螺栓
[0047]
3e密封滑动面
[0048]
3f第二内侧轨道面
[0049]
4内圈
[0050]
4a第一内侧轨道面
[0051]
5里面侧滚珠排
[0052]
6外面侧滚珠排
[0053]
7里面侧密封部件
[0054]
8外面侧密封部件
[0055]
9滚珠
[0056]
m力矩载荷
[0057]
f力
[0058]
l距离
[0059]
p拐点
具体实施方式
[0060]
以下，使用图1和图2，对作为本实用新型的车轮用轴承装置的一个实施方式的车轮用轴承装置1进行说明。图1是表示车轮用轴承装置1的整体结构的立体图。图2是表示车轮用轴承装置1的整体结构的截面图。
[0061]
如图1所示，车轮用轴承装置1为在汽车等车辆的悬架装置中以使车轮可旋转的方式支承该车轮的装置。本实施方式中，车轮用轴承装置1为从动轮用的车轮用轴承装置。另外，车轮用轴承装置1为支承未图示的车辆的转向轮的转向轮用的车轮用轴承装置。
[0062]
车轮用轴承装置1具有作为外方部件的外圈2、作为内方部件的轮毂3和内圈4、作为滚动排的2排的里面侧滚珠排5、外面侧滚珠排6、里面侧密封部件7以及外面侧密封部件8。在此，里面侧表示安装于车体时的车轮用轴承装置1的车体侧，外面侧表示安装于车体时的车轮用轴承装置1的车轮侧。另外，轴线方向表示沿着车轮用轴承装置1的旋转轴的方向。
[0063]
如图2所示，作为外方部件的外圈2为支承内方部件(轮毂3和内圈4)的部件。外圈2由成形为大致圆筒状的s53c等含有0.40～0.80wt％的碳的中高碳钢构成。外圈2在里面侧端部具有供里面侧密封部件7嵌合在其中的里面侧开口部2a。外圈2在外面侧端部具有供外面侧密封部件8嵌合在其中的外面侧开口部2b。
[0064]
外圈2在内周面具有圆环状的第一外侧轨道面2c和第二外侧轨道面2d。作为多排的外侧轨道环之中的一个外侧轨道环的第一外侧轨道面2c，位于外圈2的里面侧。作为多排外侧轨道环之中的另一个外侧轨道环的第二外侧轨道面2d位于外圈2的外面侧。另外，第一外侧轨道面2c和第二外侧轨道面2d位于轴线一致(相同)、且在周向上相互平行的位置。第一外侧轨道面2c的节圆直径与第二外侧轨道面2d的节圆直径为相等的大小。此外，第一外侧轨道面2c的节圆直径与第二外侧轨道面2d的节圆直径也可以构成为不同的大小。第一外侧轨道面2c和第二外侧轨道面2d具有通过高频淬火而使表面硬度在58～64hrc的范围的硬化层。外圈2在外周面具有用于安装在未图示的悬架装置的转向节的车体安装凸缘2e。在车体安装凸缘2e的里面侧具有与车辆的转向节嵌合的圆筒状的导向(pilot)部2g。
[0065]
构成内方部件的轮毂3为以使未图示的车辆的车轮可旋转的方式支承该车轮的圆筒状的部件。轮毂3由s53c等含0.40～0.80wt％的碳的中高碳钢构成。轮毂3在里面侧端部具有小径台阶部3a，该小径台阶部3a为从里面侧端起在轴线方向上在规定的范围外径较小的部分。即，小径台阶部3a的里面侧端具有从轮毂3的里面侧端沿轴线方向延伸的后述的铆接部3b。轮毂3在外面侧端部具有用于安装车轮的车轮安装凸缘3c。车轮安装凸缘3c在圆周等间距位置上具有轮毂螺栓3d。轮毂3在外面侧(车轮安装凸缘3c侧)的外周面具有在周向上为环状的密封滑动面3e和多排内侧轨道面之中的一个环状的第二内侧轨道面3f。轮毂3以第二内侧轨道面3f与外圈2的第二外侧轨道面2d相对的方式配置。
[0066]
轮毂3从里面侧的小径台阶部3a至外面侧的第二内侧轨道面3f被进行通过高频淬火(inductionhardening)使表面硬度处在58～64hrc的范围内的硬化处理。由此，轮毂3对
于施加在车轮安装凸缘3c的旋转弯曲载荷具有充分的机械强度，耐久性提高。轮毂3在小径台阶部3a嵌合有内圈4，并且为了固定内圈4，具有里面侧端部向径向外侧塑性变形了的铆接部3b。
[0067]
内圈4为对作为滚动排的、车载时配置于车体侧的里面侧滚珠排5和车载时配置于车轮侧的外面侧滚珠排6施加预负荷的部件。内圈4在外周面具有第一内侧轨道面4a。内圈4通过压入和铆接加工固定在轮毂3的小径台阶部3a。即，在轮毂3的里面侧通过内圈4构成第一内侧轨道面4a。内圈4的第一内侧轨道面4a与外圈2的里面侧的第一外侧轨道面2c相对。内圈4根据轴线方向上相对于轮毂3的固定位置对里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6施加预负荷。
[0068]
作为滚动排的里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6，由保持器将作为滚动体的多个滚珠9保持为环状。里面侧滚珠排5可滚动地收纳在内圈4的第一内侧轨道面4a与外圈2的里面侧的第一外侧轨道面2c之间。外面侧滚珠排6可滚动地收纳在轮毂3的第二内侧轨道面3f与外圈2的外面侧的第二外侧轨道面2d之间。
[0069]
车轮用轴承装置1由多排角接触球轴承构成，该多排角接触球轴承由外圈2、轮毂3、内圈4、里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6构成。此外，在本实施方式中，车轮用轴承装置1不限于多排角接触球轴承，也可以由多排圆锥滚子轴承构成。
[0070]
作为密闭部件的里面侧密封部件7，为堵塞外圈2与内圈4的间隙的填充密封件(pack seal)。里面侧密封部件7例如由使2片密封唇(seal lip)接触的2侧唇型的填充密封件构成。里面侧密封部件7具有大致圆筒状的密封板和大致圆筒状的甩油环(slinger)。里面侧密封部件7的密封板嵌合在外圈2的里面侧开口部2a。里面侧密封部件7的甩油环的圆筒部分嵌合于内圈4。里面侧密封部件7构成为密封板的一侧密封唇隔着油膜与甩油环接触，从而可相对于甩油环滑动。由此，里面侧密封部件7能够防止润滑油从外圈2的里面侧开口部2a与内圈4之间泄漏、并防止来自外部的雨水和粉尘等的侵入。
[0071]
作为密闭部件的外面侧密封部件8是主要堵塞外圈2与轮毂3的间隙的密封部件。外面侧密封部件8构成为，圆筒部分嵌合在外圈2的外面侧开口部2b，多个密封唇隔着油膜接触或者靠近轮毂3的密封滑动面3e，由此防止泥水或者异物等从外圈2与轮毂3之间的进入。
[0072]
这样构成的车轮用轴承装置1，由外圈2、轮毂3、内圈4、里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6构成多排角接触球轴承。轮毂3通过里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6可旋转地被外圈2支承。另外，车轮用轴承装置1构成为，外圈2与内圈4的间隙由里面侧密封部件7堵塞，外圈2与轮毂3的间隙由外面侧密封部件8堵塞。由此，车轮用轴承装置1能够防止来自内部的润滑油的泄漏以及来自外部的雨水和粉尘等的侵入，并且以使由外圈2支承的轮毂3可旋转的方式支承轮毂3。
[0073]
接着，使用图3至图6，对施加了预负荷的车轮用轴承装置1的刚性值(nm/deg)进行说明。图3是表示对本车轮用轴承装置1的轮毂3施加力矩载荷的结构的截面图。图4是按每个预负荷表示对车轮用轴承装置1分别施加了0.1knm的力矩载荷m和0.2knm的力矩载荷m的情况下承受载荷的滚动体即滚珠9的数量的表。图5是表示施加了低预负荷的车轮用轴承装置1的力矩载荷m与轮毂3的倾角的关系的图表。图6是表示施加了高预负荷的车轮用轴承装置1的力矩载荷m与轮毂3的倾角的关系的图表。在本实施方式中，车轮用轴承装置1在里面
侧滚珠排5和外面侧滚珠排6分别包括16个、共计32个滚珠9。
[0074]
如图3所示，车轮用轴承装置1的刚性值，在将外圈2的车体安装凸缘2e固定在基台b、并且在车轮安装凸缘3c固定了偏置臂(offset arm)a的状态下进行测量。对于车轮用轴承装置1，测量在从轮毂3的轴线起间隔偏置量l的位置施加力f1或者f2而产生的轴线或者车轮安装凸缘3c的倾角。根据力矩载荷m中包含的力矩载荷m1和m2、以及在施加了力矩载荷m1和m2时的轮毂3的车轮安装凸缘3c的倾角或轮毂3的轴线的倾角，计算车轮用轴承装置1的刚性值。
[0075]
轮毂3的轴线的倾斜，取决于里面侧滚珠排5与外面侧滚珠排6的间隔、对里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6施加的预负荷值、和承受施加于轮毂3的力矩载荷m的滚珠9的数量等。预负荷值越大，轮毂3越不容易倾斜。另外，承受力矩载荷m的滚珠9的数量越多，轮毂3越不容易倾斜。因此，预负荷值越大，车轮用轴承装置1的刚性值变得越大。另外，承受力矩载荷m的滚珠9的数量越多，车轮用轴承装置1的刚性值变得越大。另一方面，在任意的预负荷值下承受施加于轮毂3的力矩载荷m的滚珠9的数量一定的情况下，车轮用轴承装置1的刚性值不依赖于力矩载荷m的变动地大致不变(大致一定)。
[0076]
如图4所示，对轮毂3施加了0.1knm的力矩载荷m的车轮用轴承装置1，在预负荷值为1.8kn至4.0kn的范围内32个滚珠9中的所有滚珠9承受载荷。另一方面，对轮毂3施加了0.2knm的力矩载荷m的车轮用轴承装置1，在预负荷值为1.8kn至3.0kn的范围内，32个滚珠9中承受力矩载荷m的滚珠9的数量发生了变化。即，车轮用轴承装置1，在预负荷值为1.8kn至3.0kn的范围内对轮毂3施加了0.2knm以下的力矩载荷m的情况下，具有刚性值发生变化的力矩载荷m的值即拐点p(参照图5)。
[0077]
如图5所示，在作为低预负荷施加了1.8kn的预负荷的车轮用轴承装置1中，在使施加于轮毂3的力矩载荷m变化至1.6knm的情况下，当力矩载荷m超过0.2knm时，轮毂3的轴线的倾角相对于力矩载荷m的变化率增大。即，预负荷值为1.8kn的车轮用轴承装置1，以对轮毂3施加的0.2knm为力矩载荷的拐点p，在拐点p的前后刚性值发生变化。
[0078]
如图6所示，在作为高预负荷值施加了5.2kn的预负荷的车轮用轴承装置1中，在使施加于轮毂3的力矩载荷m变化至1.6knm的情况下，直至力矩荷重m达到1.6knm为止，轮毂3的轴线的倾角相对于力矩载荷m的变化率与施加了1.8kn的预负荷的车轮用轴承装置1的变化率相比足够小。即，预负荷值为5.2kn的车轮用轴承装置1，在力矩载荷m为0.2knm以下的低力矩载荷的范围没有明确的刚性值的拐点。
[0079]
如图4所示，施加了3.2kn以上的预负荷的车轮用轴承装置1，以
±
0.2knm的力矩载荷m为中央值的低力矩载荷m被施加于轮毂3的情况下，维持里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6包含的滚珠9全部与第一外侧轨道面2c和第一内侧轨道面4a接触并与第二外侧轨道面2d和第二内侧轨道面3f接触的状态。当然，在小于
±
0.2knm的力矩载荷m施加于轮毂3的情况下，车轮用轴承装置1也维持里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6包含的滚珠9全部与第一外侧轨道面2c和第一内侧轨道面4a接触并与第二外侧轨道面2d和第二内侧轨道面3f接触的状态。因此，在以
±
0.2knm的力矩载荷m为中心的低力矩载荷的范围内，车轮用轴承装置1的刚性值维持在一定的范围。由此，能够抑制低力矩载荷下的刚性值的变动，并且提高低速直线行驶或低速转弯行驶时的车辆的操纵安全性。
[0080]
这时，关于车轮用轴承装置1，将相对于外圈2对轮毂3施加了
±
0.2knm的力矩载荷
m时(即，以外圈2为基准对轮毂3施加了
±
0.2knm的力矩载荷m时)、为了使里面侧滚珠排5和外面侧滚珠排6中包含的滚珠9全部与第一外侧轨道面2c和第一内侧轨道面4a接触并与第二外侧轨道面2d和第二内侧轨道面3f接触所需的最小的预负荷作为(取为)预负荷下限值。因此，上述车轮用轴承装置1能够适当地设定在以
±
0.2knm的力矩载荷m为中心的低力矩载荷的范围内将刚性值维持在一定的范围的预负荷值。由此，能够抑制低力矩载荷下的刚性值的变动，并且能够提高低速直线行驶或者低速转弯走行时的车辆的操纵安全性。
[0081]
另外，施加了3.2kn以上的预负荷的车轮用轴承装置1，在至少
±
1.6knm的高力矩载荷m施加于轮毂3的情况下，直至一部分滚珠9从第一外侧轨道面2c和第一内侧轨道面4a或者第二外侧轨道面2d和第二内侧轨道面3f离开为止由全部滚珠9承受力矩载荷m。因此，车轮用轴承装置1能够在直至
±
1.6knm的高力矩载荷的范围为止将刚性值维持在一定的范围。由此，能够在从低力矩载荷至高力矩载荷的范围抑制刚性值的变动，使较宽的速度区间的直线行驶或者转弯行驶时的车辆的操纵安全性提高。
[0082]
具有车轮用轴承装置的车辆，根据路面状态和车辆的行驶状态从转向轮对车轮用轴承装置输入宽范围的力矩载荷。但是，利用具有上述的特性的车轮用轴承装置1支承转向轮的车辆，即使从转向轮输入到车轮用轴承装置1的力矩载荷在从低力矩载荷至高力矩载荷的范围中变动，也能够抑制车轮用轴承装置1的刚性值的变动。因此，车辆能够利用车轮用轴承装置1提高在宽的速度区间的直线行驶或转弯行驶时的车辆的操纵安全性。
[0083]
本实用新型的车轮用轴承装置1，具有将一个内圈4作为内方部件嵌合的轮毂3，形成为由作为外方部件的外圈2和作为内方部件的内圈4及轮毂3的嵌合体构成的内圈旋转式的第三代结构。但是，也可以是由作为外方部件的外圈和作为内方部件的一对内圈构成的第一代结构、由作为外方部件的外圈和作为内方部件的一对内圈构成的、该一对内圈嵌合在轮毂的外周的内圈旋转式的第二代结构。
[0084]
另外，本实用新型的车轮用轴承装置1作为从动轮用的车轮用轴承装置进行了说明，但也可以是驱动轮用的车轮用轴承装置。另外，本实用新型的车轮用轴承装置1作为转向轮用的车轮用轴承装置进行了说明，但也可以是固定轮用的车轮用轴承装置。另外，本实用新型的车轮用轴承装置1为，具有车轮安装凸缘3c的轮毂3和内圈4进行旋转的内圈旋转用的车轮用轴承装置。但是，车轮用轴承装置也可以是具有车轮安装凸缘的外圈进行旋转的外圈旋转用的车轮用轴承装置。
[0085]
以上，关于本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型不限于上述的实施方式，上述的实施方式只是一个例子，在不脱离本实用新型的主旨的范围内，当然能够进一步以各种方式实施，本实用新型的范围由实用新型内容的部分表示，并且包括与实用新型内容的部分等同的意思和范围内的全部改变。