专利名称：车轮用轴承装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于自由旋转地支撑诸如汽车之类的车辆的车轮的 车轮用轴承装置，更具体涉及一种旨在同时减少其重量和尺寸并增加其 强度和刚度以改善其耐久性的车轮用轴承装置。
背景技术：
通常，对于驱动轮和从动轮，车轮用轴承装置用于经由滚动轴承自 由旋转地支撑用于安装车轮的毂轮。出于结构原因，通常对驱动轮采用 内圈旋转型而对从动轮采用内圈旋转型和外圈旋转型。在这样的轴承装 置中广泛使用双列角接触滚珠轴承，因为其具有期望的轴承刚度、高耐 错位性以及改进燃料消耗的小旋转转矩。所述双列角接触滚珠轴承具有 这样的结构，其中多个滚珠插设在固定圈和旋转圈之间，且所述滚珠相 对于所述固定圈和旋转圈成预定接触角。
车轮用轴承装置大致分为第一代结构，其中双列角接触滚珠轴承 的车轮用轴承装配在悬架的转向节形成部分和毂轮之间；第二代结构， 其中车体安装凸缘或车轮安装凸缘在外部构件的外周上直接形成；第三 代结构，其中内滚道表面之一在毂轮的外周上直接形成；和第四代结构， 其中内滚道表面在毂轮和等速万向节的外周上直接形成。
在现有技术的由双列滚动轴承形成的这类车轮用轴承装置中，由于 双列轴承中两个轴承列的布置相同，所以尽管它在直道运行期间具有足 够的刚度，但在弯道运行期间不能总是获得最佳刚度。换言之，车轮和 轴承装置之间的位置关系通常被设计成使得车辆的重量在直道运行期间 基本作用于轴承滚珠列之间的中心上，但在转弯方向的反方向一侧的车
轴(即当向右转弯时车辆的左手侧车轴)上施加了较大的径向负载和较 大的轴向负载。从而有效的是，使外侧轴承列的刚度大于内侧轴承列的
4刚度，以便改善所述轴承装置的耐久性和强度。因此，已知一种图3所 示的车轮用轴承装置，其可具有高刚度而不用增大所述轴承装置。在以 下描述中，当所述轴承装置安装在车体上时，装置的术语"外侧"(图中
左手侧)指位于车体外侧的一侧，而装置的术语"内侧"(图中右手侧) 指位于车体内侧的一侧。
车轮用轴承装置50由双列角接触滚珠轴承形成，包括外部构件 51，该外部构件51在其外周上一体形成有待安装在车辆的转向节(未示
出)上的车体安装凸缘51c，且在其内周上形成有双列外滚道表面51a、 51b;内部构件55，该内部构件55包括在一端一体形成有用于安装车轮 (未示出)的车轮安装凸缘53的毂轮52，在毂轮52的外周形成有与双 列外滚道表面51a、 51b中的一个滚道表面51a相对的一个内滚道表面 52a，以及从内滚道表面52a轴向延伸的柱形部分52b，内部构件55还包 括装配在柱形部分52b上的内圈54，内圈54在其外周上形成有与双列外 滚道表面51a、 51b的另一滚道表面51b相对的另一内滚道表面54a;可 自由滚动地容纳在外滚道表面51a、51b和内部构件55的内滚道表面52a、 54a之间的双列滚珠56、 57;以及可滚动地保持滚珠56、 57的保持架58、 59。
内圈54由敛缝部52c轴向不动地固定，该敛缝部52c通过将毂轮52 的柱形部分52b径向向外塑性变形而形成。密封件60、 61安装于在外部 构件51和内部构件55之间形成的环形开口内，以防止所述轴承装置内 容纳的油脂泄露，并防止雨水或灰尘从外部进入所述轴承装置。
外侧滚珠组56的节圆直径D1被设定为大于内侧滚珠组57的节圆直 径D2。从而，毂轮52的内滚道表面52a的直径大于内圈54的内滚道表 面54a的直径，且外部构件51外侧的外滚道表面51a的直径大于外部构 件51内侧的外滚道表面51b的直径。此外，外侧滚珠56的数量大于内 侧滚珠57的数量。通过将外侧的节圆直径D1设定为大于内侧的节圆直 径D2(D^D2)，可以获得轴承装置50的高刚度并因此延长了它的寿命。
参考专利文献1:日本特开第108449/2004号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
在现有技术的车轮用轴承装置50中，外侧滚珠组56的节圆直径Dl 设定为大于内侧滚珠组57的节圆直径D2。从而，外部构件51外侧的外 滚道表面51a的直径形成为使其大于外部构件51内侧的外滚道表面51b 的直径，另外外侧滚珠56的数量大于内侧滚珠57的数量。这能够改善 所述外侧轴承列的刚度并因此延长车轮用轴承装置50的寿命。然而与此 相反，由于内侧滚珠组57的轴承寿命与外侧滚珠组56相比变得不利， 因此期望解决这个问题并提供一种旨在可同时减少其重量和尺寸并增加 其强度和刚度以改善其耐久性的车轮用轴承装置。
因此，本发明的目的是提供一种车轮用轴承装置，该装置能同时减 少其重量和尺寸并增加其强度和刚度以改善其耐久性。
解决问题的方法
为实现本发明的目的，提供了一种车轮用轴承装置，其包括在其 内周上形成有双列外滚道表面的外部构件；在其外周表面上形成有双列 内滚道表面的内部构件，所述双列内滚道表面与所述双列外滚道表面相 对布置；可自由滚动地容纳于所述外部构件的外滚道表面和所述内部构 件的内滚道表面之间的双列滚珠组，所述双列滚珠组形成为背对背双联 类型的双列角接触滚珠轴承，其中每个滚珠成预定的接触角，所述车轮 用轴承装置的特征在于外侧滚珠组的节圆直径大于内侧滚珠组的节圆 直径，且外侧的槽曲率直径比小于内侧的槽曲率直径比。
根据本发明的权利要求1，在由包括双列滚珠组的双列角接触滚珠 轴承形成的第一至第四代类型的车轮用轴承装置中，由于它的特征在于 外侧滚珠组的节圆直径大于内侧滚珠组的节圆直径且外侧槽曲率直径比 小于内侧槽曲率直径比，所以可以降低在外侧滚道表面内由于与外侧滚 珠接触造成的接触轴承压力(即接触表面压力)，因此增加外侧轴承列的 强度和刚度，且可以縮短在内侧滚道表面上由于与内侧滚珠接触造成的 接触椭圆路径并因此防止"肩上越过"现象(即，滚珠的接触椭圆路径越 过滚道表面并从那里出来的现象)，从而也改善了内侧轴承列的轴承寿如权利要求2所限定，优选的是各外侧滚珠的直径小于各内侧滚珠 的直径。这能有效实现轴承空间的实际使用以便减少所述轴承装置的重 量和尺寸，并增加其强度和刚度以改善其耐久性。
如权利要求3所限定，优选的是外侧滚珠的数量大于内侧滚珠的数
量。这可以通过增加外侧轴承列的轴承刚度而进一步延长轴承寿命。
此外，如权利要求4所限定，优选的是所述内部构件包括在其一 端具有车轮安装凸缘的毂轮，在所述毂轮的外周表面上形成有与所述双
列外滚道表面之一相对布置的一个内滚道表面，以及从所述内滚道表面 经由锥形轴状部轴向延伸的柱形部分；经由预定干涉压配在所述柱形部 分上的内圈，在所述内圈的外周表面上形成有与所述双列外滚道表面中 的另一个相对布置的另一内滚道表面；形成在所述毂轮的外侧端上的基 本圆锥形的凹部，所述凹部的深度至少延伸至接近所述毂轮的内滚道表 面底部的位置，且所述凹部形成为使得所述毂轮在其外侧端部的壁厚基 本恒定。这能够减少所述内部构件的重量和尺寸。
另外，如权利要求5所限定，优选的是在所述毂轮的外周上从所述
车轮安装凸缘的基部到所述柱形部分的包括所述毂轮的内滚道表面在内 的区域通过高频感应淬火形成了预定硬化层。这能够增加所述毂轮的强 度和刚度并因此改善其耐久性。 发明效果
根据本发明的车轮用轴承装置，由于所述装置包括在其内周上形 成有双列外滚道表面的外部构件；在其外周表面上形成有双列内滚道表 面的内部构件，所述双列内滚道表面与所述双列外滚道表面相对布置； 可自由滚动地容纳于所述外部构件的外滚道表面和所述内部构件的内滚 道表面之间的双列滚珠组，所述双列滚珠组形成为背对背双联类型的双 列角接触滚珠轴承，其中每个滚珠成预定的接触角，并且所述车轮用轴 承装置的特征在于，外侧滚珠组的节圆直径大于内侧滚珠组的节圆直径， 且外侧的槽曲率直径比小于内侧的槽曲率直径比，因此可以降低在外侧 滚道表面内由于与外侧滚珠接触造成的接触轴承压力(即接触表面压力)，从而增加外侧轴承列的强度和刚度，且可以使在内侧滚道表面上由 于与内侧滚珠接触造成的接触椭圆路径最小，并因此防止"肩上越过"现 象，从而也改善了内侧轴承列的轴承寿命。因而，可以提供一种车轮用 轴承装置，该装置能同时减少其重量和尺寸并增加其强度和刚度以改善 其耐久性。
实施本发明的最佳方式
实施本发明的最佳方式是一种车轮用轴承装置，该装置包括外部 构件，该外部构件在其外周上形成有待安装在转向节上的车体安装凸缘， 且在其内周上形成有双列外滚道表面；包括穀轮和内圈的内部构件，所 述毂轮在其一端一体形成有车轮安装凸缘，在其外周上形成有与所述双 列外滚道表面之一相对布置的一个内滚道表面，以及从所述内滚道表面 轴向延伸的柱形部分，所述内圈适于装配在所述毂轮的所述柱形部分上， 在所述内圈的外周表面上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个相对
布置的另一内滚道表面；自由地容纳于所述外部构件的外滚道表面和所
述内部构件的内滚道表面之间的双列滚动元件，所述双列滚动元件形成 为背对背双联类型的双列角接触滚珠轴承，其中每个滚珠成预定的接触 角，所述车轮用轴承装置的特征在于，外侧滚珠组的节圆直径大于内侧
滚珠组的节圆直径；各个外侧滚珠的直径小于各个内侧滚珠的直径，且 外侧的槽曲率直径比小于内侧的槽曲率直径比。
图1是表示本发明的车轮用轴承装置的一个优选实施方式的纵向剖
面图2是图1中轴承部分的说明性剖面图；并且
图3是表示现有技术的车轮用轴承装置的纵向剖面图。
附图标记说明
1.........内部构件
2.........外部构件3， 4.........滚珠
5.........毂轮
5a, 6a.........内滚道表面
5b.........柱形部分
5c.........敛缝部
6.........内圈
7.........车轮安装凸缘
7a.........毂螺栓
7b.........圆形孔
7c.........基部
8.........轴状部
8a, 17, 18.........阶梯部
9. 14.........硬化层
10， 11.........保持架
12,13.........密封件
15.........对置部(counterportion)
16.........凹入部
50.........车轮用轴承装置
51.........外部构件
51a.........外侧外滚道表面
51b.........内侧外滚道表面
51c.........车体安装凸缘
52.........毂轮
52a， 54a.........内滚道表面
52b.........柱形部分
952c.........敛缝部
53.........车轮安装凸缘
54.........内圈
55.........内部构件
56. 57.........滚珠
58,59.........保持架
60， 61.........密封件
di.........内侧滚珠直径
do.........外侧滚珠直径
Dl.........外侧滚珠组的节圆直径
D2.........内侧滚珠组的节圆直径
PCDo.........外侧滚珠组的节圆直径
PCDi.........内侧滚珠组的节圆直径
Ril.........内侧外滚道表面的曲率半径
Ri2.........内圈的内滚道表面的曲率半径
Rol.........外侧外滚道表面的曲率半径
Ro2.........毂轮的内滚道表面的曲率半径
ai.........内侧滚珠的初始接触角
ao.........外侧滚珠的初始接触角
具体实施例方式
下文将参考附图对本发明的一个优选实施方式进行说明。
图1是表示本发明的车轮用轴承装置的实施方式的纵向剖面图，而
图2是图1的轴承部分的说明图。
图1所示的本发明的车轮用轴承装置是用于从动轮的第三代类型，
所述装置包括内部构件1、外部构件2和可滚动地容纳于内部构件1和外部构件2之间的双列滚珠组3、 4。内部构件1包括穀轮5和经由预定干 涉压配在毂轮5上的内圈6。
毂轮5 —体形成有位于其外侧端的车轮安装凸缘7、位于其外周上 的一个圆弧截面的(外侧)内滚道表面5a、以及从内滚道表面5a延伸经 过轴状部8的柱形部分5b。毂螺栓7a沿车轮安装凸缘7的周边等距地布 置在车轮安装凸缘7上，在毂螺栓7a之间形成了圆形孔7b。这些圆形孔 7b不仅有助于减少所述轴承装置的重量，还有助于供用于装配和拆卸所 述轴承装置的紧固工具通过。
内圈6在其外周上形成有另一个圆弧截面的(内侧)内滚道表面6a， 内圈6适于压配在毂轮5的柱形部分5b上，以形成背对背双联类型的双 列角接触滚珠轴承，且由通过使柱形部分5b端部塑性变形形成的敛缝部 5c轴向固定。内圈6和滚珠3、 4由诸如SUJ2的高碳铬钢制成，且通过 浸渍淬火硬化至芯部，从而具有58 HRC-64 HRC的表面硬度。
毂轮5由碳含量按重量计为0.40 0.80%的中/高碳钢(例如S53C) 制成，且通过高频感应淬火硬化，使得从车轮安装凸缘7的内侧基部7c 到柱形部分5b的包括内滚道表面5a在内的区域形成有硬化层9 (如图1 上半部分中剖面线所示)，该硬化层9具有58 HRC 64 HRC的表面硬度。 敛缝部5c在铸造后保留了其表面硬度。从而，车轮安装凸缘7具有抵抗 施加在其上的旋转弯曲负载的足够机械强度，且柱形部分5b在被内圈6 压配的区域处的抗磨损强度可提高，在敛缝过程中可在没有任何微裂的 情况下进行敛缝部5c的塑性变形加工。
外部构件2在其外周上一体形成有待安装于车辆的转向节(未示出) 上的车体安装凸缘2c，且在其内周上一体形成有与毂轮5的内滚道表面 5a相对的圆弧截面的外侧外滚道表面2a和与内圈6的内滚道表面6a相 对的圆弧截面的内侧外滚道表面2b。双列滚珠组3、 4容纳在所述外滚道 表面和内滚道表面之间且被保持架10、 ll可滚动地保持。密封件12、 13 安装于在外部构件2和内部构件1之间形成的环形空间的开口内，防止 轴承中容纳的油脂泄露，并防止雨水及灰尘从外部进入所述轴承。
外部构件2由碳含量按重量计为0.40 0.80%的中/高碳钢(例如S53C)制成，且双列外滚道表面2a、 2b形成有硬化层14 (如图1上半 部分中剖面线所示)，该硬化层14通过高频感应淬火硬化从而具有58 HRC-64 HRC的表面硬度。尽管本文所示结构为用于从动轮的第三代类 型的轴承装置，但本发明无论是用于从动轮还是驱动轮都可以被应用到 第一至第四代类型的任何一种轴承装置。
根据本发明的优选实施方式，外侧滚珠组3的节圆直径PCDo设定 为大于内侧滚珠组4的节圆直径PCDi。另外，各外侧滚珠3的直径"do" 设定为小于各内侧滚珠4的直径("di") (do<di)，且外侧滚珠3的数量大 于内侧滚珠4的数量。这能有效实现轴承空间的实际使用，以便减少所 述轴承装置的重量和尺寸，并增加其强度和刚度以改善其耐久性。
毂轮5的轮廓外形从内滚道表面5a的槽底经过对置部15、从对置部 15轴向延伸的锥形轴状部8和与内圈6抵接的肩部8a延续至柱形部分 5b。在毂轮5的外侧端部形成了轴向延伸的基本圆锥形凹部16，从而减 少所述轴承装置的重量。凹部16通过铸造成型，且凹部16的深度至少 延伸至接近毂轮5的外侧内滚道表面5a的底部附近，从而毂轮5的外侧 端部具有基本恒定的壁厚。
另一方面，在外部构件2中，由于节圆直径PCDo和PCDi的差，外 侧外滚道表面2a形成为使其具有大于内侧外滚道表面2b直径的直径。 在外侧外滚道表面2a和内侧外滚道表面2b之间形成了锥形肩部17和柱 形肩部18。
另外根据本发明，设计成使得在分别与外侧滚珠3的直径"do"和内 侧滚珠4的直径"di"对应的外侧内外滚道表面5a、 2a和内侧内外滚道表 面6a、 2b中，各滚道表面的槽的曲率直径(下文简称"槽曲率直径")互 不相同。将参考图2对此进行更详细的说明，其中外侧外滚道表面2a和 外侧内滚道表面5a的槽曲率直径分别表示为Rol和Ro2，类似地内侧外 滚道表面2b和内侧内滚道表面6a的槽曲率直径分别表示为Ril和Ri2。 另外，外侧列的外滚道表面2a的槽曲率直径(2'Rol)相对滚珠直銜do)之 比(即2*Rol/do)表示为Al (下文中，"槽曲率直径相对于滚珠直径之比" 简称为"槽曲率直径比")。类似地，外侧列的内滚道表面5a的槽曲率直径比(即2'Ro2/do)表示为A2。此外，内侧列的外滚道表面2b的槽曲率 直径比(即2'Ril/di)表示为B1，类似地内侧列的内滚道表面6a的槽曲 率直径比(即2'Ri2/di)表示为B2。在所述情况下，根据本发明将外侧 槽曲率直径比(A1， A2)设定为小于内侧槽曲率直径比(B1,B2)，即AKB1 且A2〈B2。
由于外侧槽曲率直径比(A1， A2)被设定为小于内侧槽曲率直径比(B1， B2),即AKB1且A2〈B2，所以可以降低由于外侧滚珠组3与外部构件 2的外侧外滚道表面2a和毂轮5的内滚道表面5a的接触造成的所述外滚 道表面2a和所述内滚道表面5a上的接触轴承压力(接触表面压力)，因 此可以增加所述外侧轴承列的强度和刚度。另外，可以使由于内侧滚珠 组4与外部构件2的内侧外滚道表面2b和内圈6的内滚道表面6a的接 触在所述外滚道表面2b和所述内滚道表面6a上造成的接触椭圆路径最 小化，因此能防止"肩上越过"现象，即滚珠组4的接触椭圆路径越过外 滚道表面2b和内滚道表面6a的肩部并从那里出来的现象。从而，尽管 由于内侧滚珠组4的节圆直径PCDi小于外侧滚珠组3的节圆直径(PCDo) 而使内侧轴承列在力矩负载方面有所不利，也能防止由"肩上越过"现象 造成的"边缘负载"现象，因此能延长所述轴承装置的寿命。所述"边缘负 载"现象指在构件的角落等处造成过度应力集中，过度应力集中有时形成 导致构件过早剥落的一个因素。
采用上述结构，外侧轴承列内的外侧滚珠3的初始接触角ao可由ao =cos—1 (1 _e /2'Fo)获得，且内侧轴承列内的内侧滚珠4的初始接触角ai 可由ai=cos—1 (1—e /2'Fi)获得，其中Fo=Rol+Ro2—do， Fi=Ril + Ri2—di，且"e"表示径向间隙的一半。从而，在槽曲率直径比B1、 B2大 于外侧轴承列的槽曲率直径比的内侧轴承列中Fi值变大(F〉Fo)，结果内 侧轴承列的初始接触角ai变得大于外侧轴承列的初始接触角ao (aiXxo)。 从而，可以增加当将推力负载施加到内圈6时可容许的推力负载，因此 可以延长所述内侧轴承列的寿命。
已经参考所述优选实施方式对本发明进行了说明。显而易见的是， 本领域内的普通技术人员会在阅读和理解上述详细说明后进行修改和变
13更。本发明旨在理解为包括落在所附权利要求或其等同物的范围内的所 有这些变更和修改。
工业适用性
本发明的车轮用轴承装置无论是用于驱动轮还是从动轮都可应用于 第一至第四代的任一种轴承装置。
权利要求
1. 一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括在内周上形成有双列外滚道表面(2a，2b)的外部构件(2)；在外周表面上形成有双列内滚道表面(5a，6a)的内部构件(1)，所述双列内滚道表面与所述双列外滚道表面(2a，2b)相对布置；可自由滚动地容纳于所述外部构件(2)的外滚道表面(2a，2b)和所述内部构件(1)的内滚道表面(5a，6a)之间的双列滚珠组(3，4)，所述双列滚珠组形成为背对背双联类型的双列角接触滚珠轴承，其中每个滚珠(3，4)成预定的接触角，所述车轮用轴承装置的特征在于外侧滚珠组(3)的节圆直径(PCDo)大于内侧滚珠组(4)的节圆直径(PCDi)，并且外侧的槽曲率直径比(A1，A2)小于内侧的槽曲率直径比(B1，B2)，即，A1<B1并且A2<B2。
2. 如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中各外侧滚珠(3)的 直径(do)小于各内侧滚珠(4)的直径(di)。
3. 如权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其中所述外侧滚珠(3) 的数量大于所述内侧滚珠(4)的数量。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的车轮用轴承装置，其中所述内 部构件(1)包括在其一端具有车轮安装凸缘(7)的毂轮(5)，在所 述毂轮的外周表面上形成有与所述双列外滚道表面(2a， 2b)中的一个 外滚道表面(2a)相对布置的一个内滚道表面(5a)，以及从所述内滚道 表面(5a)经由锥形轴状部(8)轴向延伸的柱形部分(5b);经由预定 干涉压配在所述柱形部分(5b)上的内圈(6)，在所述内圈的外周表面 上形成有与所述双列外滚道表面(2a， 2b)中的另一个外滚道表面(2b) 相对布置的另一内滚道表面(6a);形成在所述毂轮(5)的外侧端上的 基本圆锥形的凹部(16)，所述凹部(16)的深度至少延伸至接近所述毂 轮(5)的内滚道表面(5a)的底部的位置，且所述凹部(16)形成为使得所述毂轮(5)在其外侧端部的壁厚基本恒定。
5.如权利要求4所述的车轮用轴承装置，其中在所述毂轮(5)的 外周上从所述车轮安装凸缘(7)的基部(7c)到所述柱形部分(5b)的 包括所述毂轮(5)的内滚道表面(5a)在内的区域内通过高频感应淬火 形成了预定硬化层(9)。
全文摘要
问题一种车轮用轴承装置，其重量和尺寸减少并且强度和刚度增加以增强轴承的耐久性。解决问题的手段车轮用轴承装置由在一端结合有车轮安装凸缘的毂轮(5)和具有双列滚珠(3，4)的双列角接触滚珠轴承构成。在双列滚珠(3，4)中，外侧的滚珠(3)的节圆直径PCDo大于内侧的滚珠(4)的节圆直径PCDi。外侧的滚珠(3)的直径设定为小于内侧的滚珠(4)的直径。外侧的滚道表面(2a，5a)与外侧的滚珠(3)的外径的槽曲率/直径比设定为小于内侧的滚道表面(2b，6a)与内侧的滚珠(4)的外径的槽曲率/直径比。
文档编号F16C19/18GK101535665SQ20078004207
公开日2009年9月16日 申请日期2007年11月13日 优先权日2006年11月14日
发明者大槻寿志 申请人:Ntn株式会社