车轮用轴承装置.pdf

本发明的课题在于提供一种车轮用轴承装置，其可不对轴承性能造成不利影响，防止向车辆的装配工序中的内圈的脱落，可抑制荷载负荷时的轮毂圈的变形，防止内圈蠕变的发生。该车轮用轴承装置包括外方部件(1)和内方部件(2)，以及介设于它们之间的多排的轨道面(3，4)之间的多排滚珠(5)。内方部件(2)由轮毂圈(9)和内圈(10)构成，在该轮毂圈(9)的外周具有车轴安装用的法兰(9a)，在其中心具有通孔(11)，该内圈(10)与设置于该轮毂圈(9)的内侧部的外周的台阶状的内圈嵌合部(15)嵌合。在内圈(10)的内侧的端面的内周缘设置高差部(16)。在轮毂圈(9)的内侧端，通过扩径压紧，设置与朝向内圈(10)的高差部(16)的轴向的台阶面(16b)卡合的压紧部(9c)。在压紧部(9c)中，对在轮毂圈(9)的内侧端的内周设置轮毂内径高差部(11c)而壁厚减小的部分进行扩径压紧。该壁厚减小部的整体设置于构成内侧的轨道面(4)的滚珠接触角(θ)的直线(L)的内侧。

1.  一种车轮用轴承装置，其包括在内周具有多排轨道面的外方部件；在外周具有与上述各轨道面面对的轨道面的内方部件；介设于这些面对的轨道面之间的多排滚珠，上述内方部件由轮毂圈和内圈构成，该轮毂圈在外侧端的外周具有车轮安装用的法兰，在中心具有通孔，该内圈与设置于该轮毂圈的内侧部的外周的高差部状的内圈嵌合部嵌合，在上述轮毂圈和内圈中具有各排的上述轨道面，在上述内圈的内侧的端面的内周缘设置高差部，在轮毂圈的内侧端，通过扩径压紧而设置与朝向上述内圈的上述高差部的轴向的台阶面卡合的压紧部，其特征在于：
在上述轮毂圈的压紧部中，对在上述轮毂圈的内侧端的内周设置轮毂内径高差部而壁厚减少的部分进行扩径压紧，上述壁厚减少部的整体设置于构成内侧的轨道面的滚珠接触角的直线的内侧。

2.  根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于轮毂圈的轨道面为进行了淬火处理的表面硬化处理面，上述壁厚减小部为非热处理部，内圈中的从表面到芯部的整体通过淬火处理而硬化。

3.  根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述内圈的高差部的轴向长度为内圈的轴向长度的0.25～6mm。

4.  根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述内圈的高差部的径向深度在0.25～2.5mm的范围内。

5.  根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述轮毂圈的压紧部的外径面与由具有上述内圈的高差部的最大直径的圆筒面形成的平直部接触。

6.  根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述轮毂圈的压紧部的外径面不与由具有上述内圈的高差部的最大直径的圆筒面形成的平直部接触。

车轮用轴承装置
技术领域
本发明涉及以可旋转的方式支承汽车等的车轮的车轮用轴承装置。
背景技术
在过去，作为驱动轮支承用的车轮用轴承装置，人们提出有图3所示的类型(比如，专利文献1)。其中，在外方部件21和内方部件22中的所面对的轨道面23、24之间，按照多排而介设作为滚动体的滚珠25，上述内方部件22为由轮毂圈29和内圈30构成的形式，在该轮毂圈29的外周，具有车轮安装用轮毂法兰29a，该内圈30与该轮毂圈29的内侧端的外周嵌合。在轮毂圈29的中间的通孔31中，插有等速接头的外圈33的杆部33a，实现花键嵌合，等速接头外圈33的台阶面33b按压于内圈30的内侧端面30a上。在该状态，通过将螺母34螺合于上述杆部33a的前端，通过等速接头外圈33和螺母34，从宽度方向将内方部件22紧固。
在该方案实例中，在形成于轮毂圈29的内侧端部的外周的高差部状的内圈嵌合部35上，外嵌内圈30，并且在内圈30的内侧端部的内周，形成高差部36，在外径侧，使轮毂圈29的内侧端扩径变形，将上述内圈30的高差部36压紧。由此，防止安装于车辆上时产生的外力造成的内圈30的脱落。
专利文献1：日本特开平9-164803号文献
但是，在上述的车轮用轴承装置中，具有下述这样的问题。
(1)由于轮毂圈29的压紧部29b较大，故必须像以放大方式表示图3中的一部分的图4所示的那样，形成于内圈30的内侧端部的高差部36的径向高差为半径差，在5～7mm的范围内。如果像这样，高差部36的高差较大，由于内圈30的内侧端面30a的面积减小，故与等速接头外圈33的台阶面33b的接触面压力增加。由此，成为磨耗、异常声音的发生原因。
(2)如果要将轮毂圈29的压紧部29b接纳于内圈30的内侧端的内侧(外侧)，则必须像图4那样，内圈30的高差部36的轴向长度在7～8mm的范围内。如果像这样，内圈高差部36的轴向长度增加，则具有内圈高差部36位于滚珠接触角θ的延长线L上的倾向，具有运转时的负荷荷载造成的内轮变形增加，寿命缩短的可能性。另外，如果内圈高差部36的轴向长度增加，由此，内圈30与轮毂圈29的嵌合长度(面积)减少，这样，具有产生内圈蠕变、轴承寿命降低的可能性。如果延长内圈30的整体的宽度(轴向长度)，则可避免这些问题，但是，由此，必须要求沿宽度方向多余的空间。
(3)另外，由于轮毂圈29的压紧部29b大，故在摆动压紧加压中，压紧冲压器对内圈30造成妨碍，加工困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车轮用轴承装置，其不对轴承性能造成不利影响，可防止向车辆的装配工序中的内圈脱落，抑制荷载负荷时的轮毂圈的变形，可防止内圈蠕变的发生。
本发明的车轮用轴承装置包括在内周具有多排轨道面的外方部件；在外周具有与上述各轨道面面对的轨道面的内方部件；介设于这些面对的轨道面之间的多排滚珠，上述内方部件由轮毂圈和内圈构成，该轮毂圈在外侧端的外周具有车轮安装用的法兰，在中心具有通孔，该内圈与设置于该轮毂圈的内侧部的外周的高差部状的内圈嵌合部嵌合，在上述轮毂圈和内圈中具有各排的上述轨道面，在上述内圈的内侧的端面的内周缘设置高差部，在轮毂圈的内侧端，通过扩径压紧而设置与朝向上述内圈的上述高差部的轴向的台阶面卡合的压紧部，在上述轮毂圈的压紧部中，对在上述轮毂圈的内侧端的内周设置轮毂内径高差部而壁厚减少的部分进行扩径压紧，上述壁厚减少部的整体设置于构成内侧的轨道面的滚珠接触角的直线的内侧。
在本发明的车轮用轴承装置中，由于在内圈的内周面上设置高差部，轮毂圈的压紧加工的压紧部与上述高差部内部卡合，故防止在向车辆的装配工序中产生的外力造成的内圈相对轮毂圈的脱落。由于高差部为内圈的内周缘的极有限的范围，故内圈相对轮毂圈的嵌合长度增加，这样，可防止内圈的蠕变的发生，可抑制轴承寿命的降低。另外，由于在设置高差部的同时，内圈端面的面积的减少量降低，故在将等速接头连接于轮毂圈上时，由于抑制与等速接头的台阶面的接触面压力的增加，故可防止磨耗、异常声音的发生。
由于上述内圈高差部小，故可在压紧在该内圈高差部上的轮毂圈的压紧部中，在轮毂圈的内侧端的内周设置轮毂内径高差部，对壁厚减少部进行扩径压紧。由此，即使在不依赖摆动压紧的情况下，仍可通过加压加工的较简单的方法，实现塑性变形。由于作为压紧部的上述璧厚减少部的整体设置于构成内侧的轨道面的滚珠接触角的直线的内侧，故可抑制荷载负荷时的轮毂圈轴部的变形。即使在像这样，抑制轮毂圈轴部的变形，仍可防止内圈蠕变。
在本发明中，轮毂圈的轨道面为进行了淬火处理的表面硬化处理面，上述壁厚减小部为非热处理部，内圈中的从表面到芯部的整体可通过淬火处理而硬化。
通过使轮毂圈的轨道面为进行了淬火处理的表面化处理面，可确保滚动寿命。通过使壁厚减少部为非热处理部，容易进行壁厚减少部的压紧加工。内圈的从表面到芯部的整体通过淬火处理而硬化，由此，滚动寿命优良，并且与轮毂圈的嵌合面的耐磨耗性优良。
在本发明中，最好，上述内圈的高差部的轴向长度在0.25～6mm的范围内。由此，充分地增加作为向内圈的轮毂的嵌合面的内径面的长度，可有效地防止内圈蠕变的发生。
在本发明中，最好，上述内圈的高差部的径向深度在0.25～2.5mm的范围内。由此，内圈的内侧的端面的面积充分地增加，其结果是，在将等速接头连接于轮毂圈上时，由于抑制与该等速接头的台阶面的接触面压力的增加，故可有效防止上述端面和台阶面之间的磨耗、异常声音的发生。
此外，在本发明中，上述轮毂圈的压紧部的外径面既可与由具有上述内圈的高差部的最大直径的圆筒面形成的平直部接触，也可不与该平直部接触。
附图说明
根据参照附图的下面的优选实施形态的说明，会更加清楚地理解本发明。但是，实施形态和附图用于单纯的图示和说明，其不应用于确定本发明的范围。本发明的范围通过后附的权利要求确定。在附图中，多幅图中的同一部件标号表示同一部分。
图1为本发明的实施形态的车轮用轴承装置的纵向剖视图；
图2为该车轮用轴承装置的部分放大纵向剖视图；
图3为车轮用轴承装置的过去实例的纵向剖视图；
图4为上述过去实例的部分放大纵向剖视图。
具体实施方式
通过图1和图2，对本发明的实施形态进行说明。本实施形态为第3代的内圈旋转型，并且适用于驱动轮支承用的车轮用轴承装置。另外，在该说明书中，在安装于车辆的状态，将车辆中的靠近车宽方向外侧的一侧称为外侧，将车辆中的靠近中间的一侧称为内侧。
该车轮用轴承装置由在内周形成有多排轨道面3的外方部件1；形成与这些各轨道面3面对的轨道面4的内方部件2；介设于该外方部件1和内方部件2的轨道面3、4之间的作为滚动体的多排的滚珠5构成。该车轮用轴承装置为多排向外角接触球轴承型，滚珠5针对每排而通过护圈6保持。上述轨道面3、4的截面为圆弧状，各轨道面3、4按照滚珠接触角θ在背面对准的方式形成。外方部件1和内方部件2之间的轴承空间的两端通过密封机构7、8而分别密封。
外方部件1为固定侧的部件，在外周具有安装于车体的悬架装置(图中未示出)的转向节上的法兰1a，整体为一体的部件。
内方部件2为旋转侧的部件，由轮毂圈9和与该轮毂圈9的轴部9b的内侧端的外周嵌合的内圈10构成。轮毂圈9由筒状轴部9b，与设置于该轴部9b的外侧端的外周的车轮安装用的轮毂法兰9a构成。在该轮毂圈9和内圈10中，形成上述各排的轨道面4。轮毂圈9的轨道面4为淬火处理的表面硬化处理面。在内圈10中，从表面到芯部的整体通过淬火处理而硬化。
在轮毂圈9的中心具有通孔11。通孔11的内周面由普通直径部11a、中间直径部11b与轮毂内径高差部11c构成，在该普通直径部11a中，形成占通孔1的大半的花键槽11aa，在上述普通直径部11a的内侧，该中间径部11b的直径大于该普通直径部11a，在该中间直径部11b的内侧，该轮毂内径高差部11c的直径大于中间直径部11b。
像图2的放大剖面图所示的那样，在轮毂圈9的内侧端的外周，形成其直径小于轮毂圈9的其它的部分的外周的高差部状的内圈嵌合部15，在该内圈嵌合部15上，嵌合内圈10的内径面10b。在内圈10的内侧的端面的内周缘，设置高差部16。即，在内圈10的内径面10b的内侧端，设置具有连接到该内圈10的内侧的端面10a的轴向长度L，具有径向深度D的高差部16。该高差部16位于构成内圈10的轨道面4的滚珠接触角θ的直线L的内侧。高差部16的内面呈由通过圆筒面形成的平直部16a；从该平直部16a的外侧的端缘沿径向内方延伸，朝向沿轴向的台阶面16b构成的形状。平直部16a为具有高差部16的最大直径的部分。台阶面16b为沿轴向剖面为直线或曲线的倾斜面。另外，台阶面16b也可为与轴向相垂直的面。
在轮毂圈9的内侧端，通过压紧加工，设置与朝向内圈10的高差部16的轴向的台阶面16b卡合的压紧部9c。在该压紧部9c中，将上述通孔11的轮毂内径高差部11c扩径压紧，在压紧加工之前(图中未示出)和之后，内周面的直径大于其它的部分，该内周面为壁厚小的壁厚减小部分。另外，在从通孔11的轮毂内径高差部11c到中间径部11b的内周面部分中，截面形状为圆弧状。
压紧部9c的压紧加工采用图中未示出的压紧冲压器而进行，像图2所示的那样，将压紧部9c压紧到扩径状态。由于内圈高差部16小，故压紧部(壁厚减少部)9c的扩径变形可通过加压加工的较简单的方法而进行。扩径变形的压紧部9c与上述高差部16的台阶面16b卡合，限制内圈10向内侧的移动。压紧部9c的外径面9ca既可与高差部16的平直部16a接触，也可不与该平直部16a接触。另外，压紧部9c不从内圈10的端面10a突出。
在该车轮用轴承装置安装于车辆上时，构成图1的等速接头12中的一个接头部件的外圈13的杆部13a穿过轮毂圈9的通孔11，以花键方式将杆部13a的外周的花键13aa和通孔11的内周面的花键槽11aa嵌合，通过与杆部13a的前端螺合的螺母14的紧固，将等速接头外圈13与内方部件2连接。此时，朝向设置于等速接头外圈13上的外侧的台阶面13b按压于朝向内圈10的内侧的端面10a上，通过等速接头外圈13和螺母14，从宽度方向将内方部件2紧固。
车轮安装用的轮毂法兰9a位于轮毂圈9的外侧端，车轮(均在图中未示出)经由制动转子，借助轮毂螺栓17而安装于该轮毂法兰9a上。
按照该方案的车轮用轴承装置，在图2中的内圈10的内周面上，设置高差部16，通过轮毂圈9的压紧加工，将压紧部9c与朝向上述高差部16的轴向的台阶面16b卡合，由此，可防止在向车辆的组装工序中产生的外力造成的内圈10相对轮毂圈9的脱开。由于高差部16为内圈10的内周缘的极有限的范围，故增加内径面10b的轴向长度L1-L，确保内圈10的抗脱力，同时，可防止内圈蠕变的发生，抑制轴承寿命的降低。高差部16的轴向长度L在0.25～6mm的范围内，最好在2～5.5mm的范围内。通过形成该尺寸范围，在确保压紧造成的内圈10的牢固的固定的同时，内径面10b的长度充分地增加。另外，高差部16的径向深度D在0.25～2.5mm的范围内，最好在0.25～1.3mm的范围内。通过形成该范围，在确保压紧造成的内圈10的牢固的固定的同时，内圈10的端面10a的面积充分大。由此，在设置高差部16的同时，内圈10的端面10a的面积的减少量少，抑制与等速接头外圈13的台阶面13b的接触面压力的增加，由此，可防止两者10a、13b之间的磨耗、异常声音的发生。
另外，由于内圈高差部16小，故在压紧于该内圈高差部16上的轮毂圈9的压紧部9c中，可对在轮毂圈9的内侧端的内周，设置内径高差部11c而壁厚减小的部分进行扩径压紧。由此，即使不依赖摆动压紧，仍可通过加压加工的较简单的方法，进行塑性变形。由于作为压紧部9c的上述壁厚减小部的整体设置于构成内侧的轨道面4的滚珠接触角θ的直线L的内侧，故可抑制荷载负荷时的轮毂圈轴部9b的变形。即使在通过像这样，抑制轮毂圈轴部9b的变形的情况下，仍可防止内圈蠕变。
此外，由于内圈高差部16位于上述直线L的内侧，故可减小荷载负荷时的内圈10的变形，由此，可延长寿命。另外，由于内圈10的高差部16的轴向长度短，故可充分地确保内圈10与轮毂圈9的嵌合长度(面积)，抑制内圈蠕变的发生，可谋求轴承寿命的延长。
轮毂圈9的通孔11呈形成有花键槽11aa的普通直径部11a的内侧的部分由中间直径部11b和轮毂内径高差部11c构成的2节的带台阶的形状，这样中间直径部11b构成插入等速接头外圈13的杆部13a时的导向部，装配性进一步提高。
在该车轮用轴承装置中，由于轮毂圈9的轨道面4为进行了淬火处理的表面硬化处理面，故可确保滚动寿命。由于压紧部9c为非热处理部，故容易进行压紧加工。由于内圈10为小部件，故具有轨道面4，并且在轮毂圈9嵌合内径面，这样可像前述那样，从表面到芯部的整体通过淬火处理而硬化，滚动寿命优良，并且嵌合面的耐磨耗性优良。