用于车轮上的轴承单元 【技术领域】
本发明涉及到对车轮轴承单元的改进，这种车轮轴承支撑着汽车的车轮，以使车轮能够相对悬挂装置自由转动。具体而言，本发明涉及一种结构，在该结构中，车轮与一个旋转凸缘连接在一起，该旋转凸缘形成在轮毂的外周面周围，这样，就可穿过多个设置在车轮轮缘上的通孔将多个螺栓插装到多个设置在旋转凸缘上的螺钉孔内，从而实现螺钉固定。
背景技术
对于图3所示的结构而言，例如，汽车车轮的轮缘1和盘式制动器装置的转子2支撑在悬挂装置的转向节3上，从而使车轮能够自由转动。换言之，作为本发明主题的车轮轴承单元5，其外座圈6通过多个螺栓7被固定到环形支承孔部分4上，而该环形支承孔部分又形成于该转向节3上。
另一方面，轮缘1和转子2被多个螺栓9连接并固定到车轮轴承单元5的轮毂8上。为此，在位于该轮毂8的外端部分上并从外座圈6突出的那部分外周面上设置了一个旋转凸缘10。(在本文中，沿轴向的“外侧”是指当将该轴承单元装配到汽车内时的宽度方向，该方向位于附图3的左侧；轴向上地“内侧”是指宽度方向的中央侧，该侧位于附图3的右侧。这一点同样适用于本文中的所有附图。)而且，还在多个位置(一般为4至6个位置)上形成有多个螺钉孔11，这些孔均匀分布在位于旋转凸缘10之外周边附近的一个圆周的周向上。另外，在轮缘1和转子2上，有多个通孔12、13设置在位于内周缘附近的部分上，而且这些通孔与螺钉孔11相对应。当将轮缘1和转子2连接并固定到轮毂8上时，可将多个螺栓9从外侧经过通孔12、13插向内侧，然后将其拧入螺钉孔11内并拧紧。
此外，围绕外座圈6的内周面上还形成有多排外座圈轨道14a、14b，围绕该外座圈的外周面上形成有一个固定凸缘15。该外座圈6可通过螺栓7将固定凸缘15连接到转向节3上而得以固定到转向节3上。另一方面，轮毂8包括一个轮毂主体16和一个内座圈17，该内座圈与轮毂主体16接合在一起。旋转凸缘10形成在轮毂主体16的部分外周面上，该部分位于由外座圈6之外端上的开口伸出的那部分上。另外，在该轮毂主体16的外端表面上还形成有一个圆筒形的定位部分19。该圆筒形定位部分19的外周面20与轮毂主体16同心。
轮缘1和转子2的内周缘部分被装配到该圆筒形定位部分19内，而且该轮缘1和转子2还被螺栓9连接并固定到位于旋转凸缘10一侧的表面(例如图中的外表面)上。在该状态下，轮缘1、转子2和轮毂8彼此同心。此外，对于这多排外座圈轨道14a、14b而言，外座圈轨道14a设置在外侧，而外座圈14b则设置在内侧，而且一个第一内座圈轨道21直接围绕轮毂主体16之中间部分的外表面形成，该部分位于面向位于外侧的外座圈轨道14a。此外，围绕轮毂主体16之内端部分的外周面还设置有一个小直径的台阶状部分22，一个内座圈17被固定到该小直径的台阶部分22上，从而形成了轮毂8。一个第二内座圈轨道23围绕该内座圈17的外周面形成，以面向位于内侧的外座圈轨道14b。
在外座圈轨道14a、14b与第一、第二内座圈轨道21、23之间分别设置有多个滚动体或滚珠24，24，这些滚珠以能够自由滚动的方式被护圈25、25所保持。该结构还设置有两排背对背接合在一起的径向滚珠轴承，从而以能够自由转动的方式将轮毂8支承在外座圈6内并承受径向载荷和冲击载荷。在位于外座圈6之两端上的内周面和位于轮毂主体16之中间部分的外周面及位于内座圈17之内端周围的外周面之间设置有密封圈26a、26b，这样它们就将滚珠24、24所在的内部空间与外界密封隔开。此外，图示的实例还涉及到一种用于汽车从动车轮(FR和RR汽车的后轮，FF汽车的前轮和4轮驱动汽车的所有车轮)上的轴承单元5，因此在轮毂主体16的中心处还设置有一个花键孔27。此外，还设置有一个恒速万向节28，该恒速万向节上又设置有一个花键轴29，该恒速万向节28的花键轴29被插装到花键孔27内。
如图3所示，当用于车轮上的上述轴承单元5处于使用状态下时，外座圈6被固定到转向节3上，轮缘1、转子2及安装在轮缘1上的轮胎(未在图中示出)被固定到轮毂主体16的旋转凸缘10上。此时，如上所述，可通过将轮缘1和转子2的内周边缘安装到圆筒形定位部分19上，而使轮缘1和转子2及轮毂8保持同心。这样，转子2就与一个支架及固定到转向节3上的卡钳(未在附图中示出)接合到一起，从而形成了一个用于制动的盘式制动器。制动时，一对设置在转子2两侧的衬垫就会抵压在转子2的两个侧面上。
在上述的结构中，为防止轮缘1在行驶过程中产生涡动(whirling)(当轮缘1转动时，轮缘1的外周缘将沿径向跳动(runout))，轮缘1的几何中心必须与轮毂8的转动中心重合。另一方面，在将所谓第三代轴承单元用于汽车车轮上的情况下，即第一内座圈轨道21直接设置在轮毂8之中间部分的外周面上时，如图3所示，将在设置有第一内座圈轨道21的轮毂主体16之轴向中间部分和小直径台阶部分22之间形成一个台阶状结构，其中设置有第二内座圈轨道2 3的内座圈17就为了固定而装配在该小直径的台阶部分22上。在这种结构中，由于第一和第二内座圈轨道21的平行度和同心度都很差，因此轮毂8的几何中心和旋转中心很容易错开。当这些中心相互错开时，设置在轮毂8之外端面上的圆筒形定位部分19周围的外周面20就容易在轮毂8的转动过程中涡动并沿径向跳动。
当位于圆筒形定位部分19周围的外周面20因此而涡动时，装配在该圆筒形定位部分19上的轮缘1就会开始涡动并沿径向跳动。这样，即使车轮本身能够保证车轮的平衡，但在实际行进过程中，旋转平衡也会变差，而且在高速行驶时，基于舒适性和驾驶稳定性的驾驶性能也很差。尤其是，在这种结构中，将轮缘1连接并固定到旋转凸缘10上的操作是通过将螺栓9拧入到设置在旋转凸缘10上的螺钉孔11内并将其拧紧的方式完成的，因此圆筒形定位部分19之外周面20的旋转就会很容易地对轮缘1产生影响。
根据本发明的车轮轴承单元正是基于对上述背景技术的考虑而发明出来的，目的在于抑制带有轮缘1的车轮在轮毂8的旋转过程中沿径向跳动。
【发明内容】
本发明的车轮用轴承单元用于将一个汽车车轮支撑在一个悬挂装置上，以使车轮能够自由转动；该轴承单元包括：一个不可转动的外座圈，一个可沿径向在该外座圈内旋转的轮毂和多个滚动元件。
该外座圈在其内周面上设置有两排外座圈轨道，而且在操作过程中，该外座圈以不能旋转的方式支撑在悬挂装置上。
该轮毂还包括一个轮毂主体和一个内座圈。
该轮毂包括：一个旋转凸缘，该旋转凸缘设置在位于轮毂外端的外周面上，以使旋转凸缘的外表面起到一个用于对车轮进行支撑的安装表面的作用，而且该旋转凸缘还设置有多个用于固定车轮的螺钉孔；一个第一内座圈轨道，其直接设置在位于轮毂中部的外周面上，以面向位于两个外座圈轨道外侧的那个外座圈轨道；一个圆筒形定位部分，该部分设置于轮毂主体的外端面上，车轮的内周缘就装配在该外圆筒形定位部分上。
此外，该内座圈在其外周面上设置有一个第二内座圈轨道，该第二内座圈轨道面向位于两个外座圈轨道内侧的那个外座圈轨道，而且该内座圈被装配到轮毂主体的内端部分上。
另外，多个滚动元件以能够自由转动的方式设置在每个外座圈轨道和内座圈轨道之间。
具体而言，在采用本发明的车轮用轴承单元的情况下，当轮毂旋转时，至少在圆筒形定位部分的外周面上，装配有车轮轮缘的那部分沿径向的跳动量为15微米或更小。该圆筒形定位部分设置在轮毂的外端上。
在采用按照上述方式构造而成的本发明之车轮用轴承单元时，装配在圆筒形定位部分上的轮缘之几何中心与轮毂的转动中心重合，从而防止车轮包括轮缘偏转，以提高基于驾驶舒适性和驾驶稳定性的驾驶性能。
【附图说明】
图1为本发明第一实施例的剖视图；
图2为本发明第二实施例的剖视图；
图3为一个剖视图，图中示出了一个可以采用本发明的车轮轴承单元的例子。
【具体实施方式】
图1示出了本发明的第一实施例。在该实施例中，车轮的轴承单元5a设置有一个固定凸缘15，该固定凸缘围绕着位于外座圈6之中间部分的外周面设置，以用于将外座圈6连接并固定到一个转向节3(见图3)上。另外，围绕该外座圈6的内周面还设置有两排外座圈轨道14a、14b。此外，就轮毂8a而言，一个第一内座圈轨道21和一个第二内座圈轨道23围绕该轮毂主体16a和内座圈17的外周面设置，从而使它们分别面向外座圈轨道14a、14b。
换言之，第一内座圈轨道21直接围绕位于轮毂主体16a之中间部分的外周面设置，一个内座圈17被装配到一个小直径的台阶部分22上，该台阶部分围绕位于轮毂主体16a之内端附近的部分设置；一个第二内座圈轨道23围绕内座圈17的外周面设置。此外，为防止内座圈17从小直径台阶部分22上脱开，围绕轮毂主体16a的内端设置一个卷边部分30。就是说，在将内座圈17装配到该小直径的台阶部分22上之后，位于轮毂主体16a的内端上并从内座圈17的内端面伸出的那部分将沿径向向外塑性变形，从而形成一个卷边部分30；该卷边部分30保持着内座圈17的内端面。利用这种结构，就可将内座圈17牢固固定到轮毂主体16a的内端部分上形成轮毂8a。
此外，围绕位于轮毂主体16a之外端附近的外周面，用来与轮缘1和转子2或转鼓连接起来的旋转凸缘10a设置在从外座圈6之外端上的开口伸出的那部分上，所述转子2或转鼓为制动器的旋转体(见图3)。围绕该旋转凸缘10a，沿其圆周的周向多个位置上设置有多个螺钉孔11a，其圆周的中心定位在轮毂主体16a的旋转中心处。这些螺钉孔11a用于拧入螺栓9(见图3)，而螺栓9用于固定轮缘1和转子2。
另外，在轮毂主体16a的外端面上还设置有一个圆筒形的定位部分19a，目的在于将轮缘1和转子2装配并支撑在该圆筒形定位部分19a上并使该圆筒形定位部分19a与轮毂主体16a同心。在该实例中，围绕圆筒形定位部分19a的外周面20a，一个大直径部分31设置在底端部分(内端部分)上，转子2的内周缘就装配在该大直径部分31上，而且从中间部分到顶端部分(外端部分)设置有一个小直径部分32，轮缘1的内周缘部分就装配在该小直径部分32上。该大直径部分31和小直径部分32彼此同心，而且通过一个台阶部分33连接在一起。
此外，在每个外座圈轨道14a、14b和第一、第二内座圈轨道21、23之间还设置有多个滚珠24、24，这些滚珠由保持架(retainer)25、25保持而能自由转动。在外座圈6两个端部部分的内周面和轮毂主体16a之中间部分的外周面及内座圈17之内端部分的外周面之间设置有一对密封圈26a、26b，以将滚珠24、24所在的内部空间34与外界密封隔开并防止充填在该内部空间34中的油脂产生泄漏，同时还可防止异物进入该内部空间34。
当轮毂8a在外座圈6的内径侧转动时，围绕上述车轮轴承单元5a的圆筒形定位部分19a的外周面20a(大直径部分31和小直径部分32)将沿径向跳动。在采用本发明的车轮轴承单元5a的情况下，该跳动量保持在15微米或更小。换言之，当外座圈6被固定到位，位移传感器的探头与外周面20a相接触，而且允许轮毂8a转动时，该外周面20a相对轮毂8a之旋转中心的尺寸和形状精度按照下述方式进行设计：由位移传感器测得的跳动值(最大值和最小值之间的差)为15微米或更小。在本发明中，如果至少外周面20a的小直径部分32的跳动量保持为15微米或更小(仅将小直径部分32的跳动量控制在15微米或更小)，也是可以接受的，但是，除了小直径部分32外，大直径部分31的跳动量最好也保持为15微米或更小。
除了提高车轮轴承单元5a的所有部件的形状和尺寸精度外，还可以在完成车轮轴承单元5a的装配操作后通过对圆筒形定位部分19a的外周面20进行精加工的方式来确保该外周面20的精度。当然，在装配后，进行精加工处理的操作还可通过对该外周面20a进行车削、研磨或精密磨削的方式来实现，这样就能够将该外周面20a精加工成一个与轮毂8a之旋转中心同心的圆筒形表面。在这种情况下，在对圆筒形定位部分19a的外周面20a进行车削、研磨或精密磨削前，除了该圆筒形定位部分19a的外周面20a外，车轮轴承单元5a的所有部件都被加工成特定形状和尺寸。而且，该圆筒形定位部分19a的外周面20a被加工成毛坯形状和尺寸。接着，将该车轮轴承单元5a的各个部件装配到一起，形成图1所示的状态。此后，该轮毂8a随着被固定的外座圈6一起旋转并对外周面20a进行车削、研磨或精密磨削。
在任何情况下，对于该实施例的车轮轴承单元5a而言，圆筒形定位部分19a之外周面20a(尤其是小直径部分)的跳动量都保持在15微米或更小，这样，就可以抑制轮缘1在操作过程中涡动(whirling)，从而能够提高汽车的驾驶性能(例如驾驶的舒适性和驾驶的稳定性)，其中圆筒形定位部分19a设置在轮毂主体16a的外端面上，而且轮缘1(见图3)就装配在该定位部分上。
换言之，根据由本发明人所做的试验，如下表所示，当跳动量为20微米或更大时，汽车的驾驶性能例如驾驶的舒适性和驾驶的稳定性就不会很好，但是，当跳动量保持在15微米或更小时，驾驶性能就很好。
表1 跳动量(微米) 评价 50 × 30 × 20 × 15 ○ 10 ○
在圆筒形定位部分19a上涂覆一种防腐蚀涂层，这一点已经在现有技术中公开，例如日本实用新型公报第Jitsu kai Hei 7-18906。这种形成涂层的操作最好用电解沉积涂覆来替代刷涂或喷涂或常规的浸渍涂敷。其原因在于：利用电解沉积涂覆法可以得到厚度均匀的稳定涂层，而且还可以缩短烘干所需的时间，这样就可以提高操作效率。在这种情况下所采用的电解沉积涂覆工作例如可通过下述的方法来完成。
“对轮毂8a的外端部进行脱脂和清洗处理”→“将保护帽安装到那些不需要涂覆的部件(例如花键孔27)上并将电极连接到轮毂8a上”→“将圆筒形定位部分19a放置到一个存放有涂层材料(例如能够分解的水溶性涂层材料)的电镀容器内”→“在被放置在电镀容器中的电极和与轮毂8a相连接的电极之间施加电压”→“将圆筒形定位部分19a从电镀容器中取出”。
通过执行上述的操作，就可以形成一种坚固耐用的防腐蚀涂层，这种涂层不易剥落，而且在圆筒形定位部分19a(包括其外周面20a)的表面上具有均匀的厚度。
下面，图2示出了本发明的第二实施例。对于该实施例中的车轮轴承单元5b而言，与轮毂主体16b的内端部分相比，被装配在小直径台阶部分22上的内座圈17之内端部分以更长的距离向里延伸，其中小直径台阶部分位于轮毂8b之轮毂主体16b的内端部上。当安装到汽车上时，恒速万向节28(图3)的外端部与内座圈17的内端面相互接触并防止该内座圈17从轮毂主体16b上脱开。其它结构和功能与上述的第一实施例基本相同，因此不再对其进行赘述。本发明并非局限于如图所示的从动轮轴承单元，本发明也可应用到非从动轮的轴承单元上。
工业实用性
根据本发明的车轮轴承单元可按照上述方式进行制造和操作，而且其可以提高驾驶性能，例如高速时的舒适性和稳定性。