CN104160167B - 车轮轴承装置 - Google Patents

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Abstract

[问题]用于提供一种车轮轴承装置，其中在保持轴承性能的情况下降低密封件的旋转转矩，并且其中油脂的流动性被抑制并且不与轴承油脂发生混合。[方案]本发明由环形密封板(16)和抛油环(17)构成。密封板(16)包括金属芯(18)和密封构件(19)。抛油环(17)具有：圆筒状部(17a)，该圆筒状部压配合到内圈(3)中；以及直立板部(17b)，该直立板部相对于径向方向向外延伸。密封构件(19)具有：侧唇(19a)，该侧唇与直立板部(17b)滑动接触；以及径向唇(19b，19c)，这些径向唇与圆筒状部(17a)滑动接触。该车轮轴承装置设置有：被密封在车轮轴承中的轴承油脂；以及密封油脂，该密封油脂被涂覆到密封唇的滑动接触部。这两类油脂都具有相同的增稠剂，工作针入度都不大于350，并且在40℃的基油运动粘度被设定为30至170mm2/s的范围。密封油脂的基油运动粘度被设定为不大于轴承油脂的基油运动粘度的70％。

Description

车轮轴承装置
技术领域
本发明涉及一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置用于相对于悬架装置以可旋转的方式支撑车轮。
背景技术
一般来说，车轮轴承装置可以借助双列滚动轴承以可旋转的方式支撑用于安装车轮的毂轮，并且分类成用于驱动轮和从动轮。出于结构原因，内圈旋转型车轮轴承装置用于驱动轮，而内圈旋转型和外圈旋转型都用于从动轮。一般来说，车轮轴承装置分类成：包括双列角接触球轴承的车轮轴承装配在转向节与毂轮之间的所谓第一代类型；车体安装凸缘或车轮安装凸缘一体地形成在外构件的外周上的第二代类型；一个内滚道表面直接形成在毂轮的外周上的第三代类型；以及内滚道表面直接形成在毂轮的外周和等速万向接头的外接头构件的外周上的***类型。
车轮轴承装置设置有用于防止容纳在轴承装置内的油脂泄漏并防止雨水或灰尘从轴承装置的外部进入的密封件。近年来，随着汽车的免维护趋势，期望轴承装置具有长期耐用性。在这种情况下，已经证明了很多原因都是由于在轴承装置的密封件中因雨水或灰尘进入轴承而引起的问题，而不是由于轴承的结构元件的剥落或断开明。因此，为了延长轴承装置的寿命，提高其密封性非常重要。
近年来，从节能和全球环境污染的观点，要求改善油耗。因此，减小车轮轴承装置的旋转转矩是重要的。在车轮轴承装置中，因为密封装置的滑动阻力比滚动元件(滚珠球或锥形滚子)的滚动阻力占主导地位，所以可以通过抑制密封装置的滑动阻力来减小车轮轴承装置的旋转转矩。
已经提出可以改善密封性并减小旋转转矩的各种密封装置，并且其一个示例在图5中示出。该内侧密封装置51包括：抛油环53，该抛油环适于被装配到内构件52上；以及密封主体55，该密封主体55适于被装配到外构件54中。抛油环53包括：圆筒形装配部53a，该圆筒形装配部适于被装配到内构件52上；以及直立部53b，该直立部从装配部53a径向向外延伸。另外，密封主体55包括：芯金属56，该芯金属适于被装配到外构件54中；以及密封构件57，该密封构件被固定在芯金属56上并且包括与抛油环53紧密地接触的主唇57b、子唇57c和侧唇57a。
密封润滑剂(即，密封油脂)58以密封的方式被容纳在侧唇57a、主唇57b与抛油环之间的空间以及主唇57b、子唇57c与抛油环之间的空间中。密封油脂58在40℃的基油运动粘度是20～65mm2/s，并且工作针入度是220～280。当密封主体55被组装到抛油环53时，主唇57b的末端指向轴承的外侧“B”，并且与抛油环53的装配部53a的表面接触，并且子唇57c的末端指向轴承的内侧“A”，并且与抛油环53的装配部53a的表面接触。这使得可以防止容纳在轴承中的轴承润滑剂(即，轴承油脂)泄漏到轴承的外侧“B”。另一方面，侧唇57a的末端指向为径向向外并且与抛油环53的直立部53b的表面接触。这使得可以防止诸如泥水等的外部异物从外侧“B”进入轴承的内侧“A”。
密封润滑剂58容纳在侧唇57a、主唇57b与抛油环53之间的空间以及主唇57b、子唇57c与抛油环53之间的空间中。密封油脂58在40℃的基油运动粘度是20～65mm2/s，优选的是20～25mm2/s，并且工作针入度是220～280，优选的是240～260。在这种情况下，如果基油运动粘度小于20mm2/s并且工作针入度超过280，则密封油脂58的流动性将较高，因此密封油脂58将从抛油环53的滑动表面泄漏。如果基油运动粘度超过65mm2/s并且工作针入度小于220，则密封油脂58的表观粘度将较高，因此密封唇状部58的摩擦转矩会不期望地增大，相反，工作针入度超过280，密封油脂58的柔软度将较高，因此密封油脂58将从抛油环53的滑动表面泄漏。
在密封装置51中，因为主唇57b、子唇57c和侧唇57a紧密接触装配到内构件52上的抛油环53，所以可以防止轴承油脂从轴承的内侧“A”泄漏并防止诸如泥水等的外部异物从外侧“B”进入轴承的内侧“A”。另外，因为密封油脂58以密封的方式容纳在侧唇57a与主唇57b之间的空间以及主唇57b与子唇57c之间的空间中并且其在40℃的基油运动粘度是20～65mm2/s并且工作针入度是220～280，所以可以减小摩擦转矩，因此减小密封装置51的旋转转矩(参见下面的专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP2008-25668A
发明内容
由本发明解决的问题
然而，防止因轴承中密封的轴承油脂的润滑缺陷而引起轴承的耐久寿命缩短是重要的。虽然在密封装置51中，具有以下特征：因为密封油脂58以密封的方式容纳在侧唇57a与主唇57b之间的空间以及主唇57b与子唇57c之间的空间中并且其在40℃的基油运动粘度是20～65mm2/s并且工作针入度是220～280，所以可以减小摩擦转矩，因此减小密封装置51的旋转转矩，但是因为密封装置51中密封的密封油脂58可以与轴承中密封的轴承油脂不同，所以有时候会造成轴承油脂和密封油脂这两者因将它们混合而引起的质量下降的问题。由此，重要的是，选择不会造成上述问题的轴承油脂和密封油脂这两者的最佳特性和组合
因此，本发明的目的是提供一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置能够通过选择可以通过抑制轴承油脂和密封油脂的流动性来防止它们混合的轴承油脂和密封油脂这两者的最佳特性和组合，来减小密封唇状部的摩擦转矩并且因此减小密封装置的旋转转矩。
用于解决问题的手段
为了实现本发明的目的，根据本发明的第一方面，提供了一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，该外构件在其内周上形成有双列外滚道表面；内构件，该内构件包括毂轮、至少一个内圈以及双列内滚道表面，所述毂轮在其一个端部上一体地形成有车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘轴向延伸的圆筒状部，所述内圈被压配合到所述毂轮的所述圆筒状部上，并且所述双列内滚道表面分别与所述双列外滚道表面对置并且形成在所述毂轮的外周与所述内圈的外周上；双列滚动元件，所述双列滚动元件以可自由地滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道表面与所述外构件的所述双列外滚道表面之间；以及密封件，这些密封件安装在形成于所述外构件与所述内构件之间的环形开口内，其特征在于：所述密封件中的至少一个密封件包括由钢板压制成的金属芯并且还包括由合成橡胶形成的密封构件，所述金属芯包括圆筒状装配部和径向部，所述装配部适于以预定过盈被压配合到所述外构件的端部的内周中，所述径向部从所述装配部的端部径向向内延伸，所述密封构件形成有多个密封唇并且通过硫化粘合一体地粘合到所述金属芯的所述装配部；轴承油脂被以密封的方式容纳在所述轴承内，并且密封油脂被涂布到所述密封唇的滑动部；所述轴承油脂和所述密封油脂两者都使用相同的增稠剂并且工作针入度都是为350以下；并且所述密封油脂在40℃的基油运动粘度被设定为是所述轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下。
根据第一方面的车轮轴承装置，因为该车轮轴承装置的特征在于所述密封件中的至少一个密封件包括由钢板压制成的金属芯并且还包括由合成橡胶形成的密封构件，所述金属芯包括圆筒状装配部和径向部，所述装配部适于以预定过盈被压配合到所述外构件的端部的内周中，所述径向部从所述装配部的端部径向向内延伸，所述密封构件形成有多个密封唇并且通过硫化粘合一体地粘合到所述金属芯的所述装配部；轴承油脂被以密封的方式容纳在所述轴承内，并且密封油脂被涂布到所述密封唇的滑动部；所述轴承油脂和所述密封油脂两者都使用相同的增稠剂并且工作针入度都是为350以下；并且所述密封油脂在40℃的基油运动粘度被设定为是所述轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下，所以可以提供这样的车轮轴承装置，该车轮轴承装置通过选择可以通过抑制轴承油脂和密封油脂的流动性来防止它们的混合的轴承油脂和密封油脂这两者的最佳特性和组合，可减小密封唇的摩擦转矩并且因此减小密封装置的旋转转矩。
优选地，如第二方面中限定的，所述轴承油脂包括尿素基增稠剂，并且所述轴承油脂在40℃的基油运动粘度被设定为30～170mm2/s的范围。
优选地，如第三方面所限定的，所述密封油脂的基油的倾点被调节到-65～-12.5℃的范围。这使得可以抑制密封件的起动转矩因在冰点以下的温度基油的高粘度或凝固而引起的增大。
还优选地，如第四方面中限定的，通过混合矿油和合成油来调节基油的所述倾点，并且如第五方面中限定的，通过向所述基油添加倾点抑制剂来调节基油的倾点。
优选地，如第六方面所限定的，所述密封油脂的饱和含水量被设定为按重量计30～60％的范围。这使得即使在使密封油脂湿润时也可以获得高油膜形成，并且因此长期减小密封唇的摩擦转矩而不造成滑动劣化。
优选地，如第七方面中限定的，将与所述密封唇接合的构件的配合表面粗糙化至在JIS B0601-2001下最大高度Rz为5～20。这使得可以因表面积增大而增大油脂保持力，并且因此由于唇的润滑性的提高和唇的滑动阻力的减小而减小旋转转矩。
还优选地，如第八方面中限定的，经由喷丸处理使与所述密封唇接合的构件的配合表面形成有无数个凹陷，并且将所述配合表面粗糙化至在JIS B0601-2001下最大高度Rz为1～9的范围。这使得可以因经由凹陷增大表面积而增大油脂保持力，并且因此由于抑制密封唇的磨损和唇的滑动部的生热而长期提高密封件的密封性和耐久性。
优选地，如第九方面中限定的，所述密封构件被粘合到所述金属芯使得该密封构件从所述金属芯的所述径向部到所述装配部覆盖所述金属芯，并且所述密封构件形成环形突起，并且所述环形突起的外径朝所述外构件的外侧端逐渐增大，从而形成具有预定倾斜角和预定突出高度的锥形外表面，所述预定突出高度比所述金属芯的所述装配部的外径稍大。这使得可以在减小压配合阻力的情况下改善过盈效果并且因此通过提高装配部的密封性来保护轴承的内部，另外通过防止密封构件在其压配合期间的损坏而提高轴承的可靠性。还优选的是，如第十方面所限定的，所述金属芯的所述装配部的内侧末端部变薄，并且所述密封构件被粘合到所述金属芯使得该密封构件从所述金属芯的所述径向部到所述装配部覆盖所述金属芯的外表面。这使得也可以改善过盈效果并且因此通过提高装配部的可密封性来保护轴承的内部。
发明效果
根据本发明的轮轴承装置，因为该车轮轴承装置包括：外构件，该外构件在其内周上形成有双列外滚道表面；内构件，该内构件包括毂轮、至少一个内圈以及双列内滚道表面，所述毂轮在其一个端部上一体地形成有车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘轴向延伸的圆筒状部，所述内圈被压配合到所述毂轮的所述圆筒状部上，并且所述双列内滚道表面分别与所述双列外滚道表面对置并且形成在所述毂轮的外周与所述内圈的外周上；双列滚动元件，所述双列滚动元件以可自由地滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道表面与所述外构件的所述双列外滚道表面之间；以及密封件，这些密封件安装在形成于所述外构件与所述内构件之间的环形开口内，其特征在于：所述密封件中的至少一个密封件包括由钢板压制成的金属芯并且还包括由合成橡胶形成的密封构件，所述金属芯包括圆筒状装配部和径向部，所述装配部适于以预定过盈被压配合到所述外构件的端部的内周中，所述径向部从所述装配部的端部径向向内延伸，所述密封构件形成有多个密封唇并且通过硫化粘合一体地粘合到所述金属芯的所述装配部；轴承油脂被以密封的方式容纳在所述轴承内，并且密封油脂被涂布到所述密封唇的滑动部；所述轴承油脂和所述密封油脂两者都使用相同的增稠剂并且工作针入度都是为350以下；并且所述密封油脂在40℃的基油运动粘度被设定为是所述轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下，所以可以提供这样的车轮轴承装置，该车轮轴承装置通过选择可以通过抑制轴承油脂和密封油脂的流动性来防止轴承油脂和密封油脂的混合的轴承油脂和密封油脂这两者的最佳特性和组合，可减小密封唇的摩擦转矩并且因此减小密封装置的旋转转矩。
附图说明
图1是示出了本发明的车轮轴承装置的一个优选实施方式的纵向剖视图；
图2是示出了图1的外侧密封件的局部放大图；
图3是示出了图1的内侧密封件的局部放大图；
图4的(a)是示出图3的抛油环的示例性局部放大剖视图，图4的(b)是从图4的(a)中的箭头IVb截取的示例性局部放大图，以及图4的(c)是从图4的(a)中的箭头IVc截取的示例性局部放大图；以及
图5是示出了现有技术的车轮轴承装置的内侧密封件的局部放大图。
具体实施方式
用于实现本发明的优选方式是一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括外构件，该外构件在其外周上形成有待安装在车体上的车体安装凸缘并且在其内周上形成有双列外滚道表面；内构件，该内构件包括毂轮、至少一个内圈以及双列内滚道表面，所述毂轮在其一个端部上一体地形成有车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘轴向延伸的圆筒状部，所述内圈被压配合到所述毂轮的所述圆筒状部上，并且所述双列内滚道表面分别与所述双列外滚道表面对置并且形成在所述毂轮的外周与所述内圈的外周上；双列滚动元件，所述双列滚动元件以可自由地滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道表面与所述外构件的所述双列外滚道表面之间；以及密封件，这些密封件安装在形成于所述外构件与所述内构件之间的环形开口内，其特征在于：所述密封件中的至少一个密封件包括环形密封板和抛油环，所述环形密封板和抛油环均具有大致L形截面并且朝向彼此相对地布置，所述密封板包括金属芯和密封构件，所述金属芯适于被压配合到所述外构件的端部的内周中，所述密封构件通过硫化粘合一体地粘合到所述金属芯；轴承油脂被以密封的方式容纳在所述轴承内，并且密封油脂被涂布到所述密封唇的滑动部；所述轴承油脂和所述密封油脂两者都使用相同的增稠剂并且工作针入度都是为350以下；并且所述密封油脂在40℃的基油运动粘度被设定为是所述轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下。
实施方式
下文中将参照附图说明本发明的优选实施方式。
图1是示出了本发明的车轮轴承装置的一个优选实施方式的纵向剖视图；图2是示出了图1的外侧密封件的局部放大图；图3是示出了图1的内侧密封件的局部放大图；并且图4的(a)是示出了图3的抛油环的示例性局部放大剖视图，图4的(b)是从图4的(a)中的箭头IVb截取的示例性局部放大图，以及图4的(c)是从图4的(a)中的箭头IVc截取的示例性局部放大图。在本说明书中的描述中，术语“外侧”定义为当轴承装置安装在车体上时位于车体外侧(图中的左手侧)的那一侧，而术语“内侧”定义为当轴承装置安装在车体上时位于车体内侧(图中的右手侧)的那一侧。
本发明的示例性车轮轴承装置是所谓的用于驱动轮的“第三代类型”，并且包括内构件1、外构件10以及容纳在内构件1和外构件10之间的双列滚动元件(滚珠)6、6。内构件1包括毂轮2和压配合到毂轮2上的内圈3。
毂轮2在其外侧端部上一体地形成有用于安装车轮(未示出)的车轮安装凸缘4，并且毂螺栓5在车轮安装凸缘4的周向等距的位置处沿着车轮安装凸缘4安装在车轮安装凸缘上。毂轮2在其外周上一体地形成有一个(外侧)内滚道表面2a和从该内滚道表面2a轴向延伸的圆筒状部2b。毂轮2还在其内周上形成有用于传递转矩的锯齿部(或花键)2c。内圈3在其外周上形成有另一个(内侧)内滚道表面3a，并且内圈3以预定过盈压配合到毂轮2的圆筒状部2b上。
毂轮2碳含量按重量计为0.40～0.80％的诸如S53C之类的中高碳钢形成，并且在从车轮安装凸缘的形成密封件8(后面描述)的配合表面(密封带部)的内侧基部11经过外侧内滚道表面2a到圆筒状部2b的区域上通过高频感应淬火被硬化成具有58～64HRC的表面硬度。这向毂轮2施加了抵抗加载在车轮安装凸缘4上的旋转弯曲足够的机械强度，并因此提高毂轮2的强度和耐久性。另一方面，内圈3和滚动元件6由诸如SUJ2之类的高碳铬钢形成，并且被浸淬至芯部而具有58～64HRC的硬度。
外构件10在其外周上形成有待安装在车体(未示出)上的车体安装凸缘10b，并且在其内周上安装有与内构件1的内滚道表面2a、3a相对的双列外滚道表面10a、10b。类似于毂轮2，外构件10由含碳量按重量计为0.40～0.80％的诸如S53C之类的中高碳钢形成，并且通过高频感应淬火而硬化为具有58～64HRC的表面硬度。双列滚动元件6、6可滚动地容纳在内滚道表面2a、3a与外滚道表面10a、10a之间的环形空间中，并且经由保持架7、7以可自由滚动的方式保持。密封件(即，内侧密封件9和外侧密封件8)在外构件10与内构件1的两端处安装在形成于外构件10与内构件1之间的环形开口中，以闭合并密封该环形开口，从而防止以密封的方式容纳在轴承中的轴承油脂泄漏，并且防止雨水或灰尘从轴承的外部进入到其内部。
虽然这里示出了由利用滚珠作为滚动元件6的双列角接触球轴承形成的车轮轴承装置，但是本发明不限于这种轴承，而可以是利用锥形滚子作为滚动元件6的双列锥形滚子轴承。另外，虽然这里示出了其中内滚道表面2a直接形成在毂轮2上的第三代类型，但是本发明也可以被应用于其中一对内圈压配合到毂轮的圆筒状部上的例如第一类型和第二代类型。
如图2所示，外侧密封件8形成为一体密封件，该一体密封件包括金属芯12和经由硫化粘合一体粘合到金属芯12的密封构件13。金属芯12由诸如铁系不锈钢板(JIS SUS430等)、奥氏体不锈钢板(JIS SUS304等)或防腐冷轧钢板之类的钢板压制成为具有大致L形纵向截面，并且包括待以预定过盈压配合到外构件10的内周面10d中的圆筒状装配部12a和从该装配部12a的端部径向向内延伸的径向部12b。密封构件13被粘合到金属芯12，使得该密封构件13从金属芯12的径向部12b到装配部12a覆盖芯金属12的外表面并且形成环形突起14。
环形突起14具有朝向外构件10的外侧端10c逐渐增大的外径，从而具有预定倾斜角α和稍大于金属芯12的装配部12a的外径的预定突出高度δ的锥形外表面，并且该环形突起14以预定过盈压配合到外构件10的内周面10d中。在这种情况下，通过在密封构件13的表面上预先涂布油脂，可以防止在压配合期间损坏密封构件13的橡胶。
环形突起14的倾斜角α被设定为5～15°的范围，并且突出高度δ被设事实上为0.25～0.30mm。因此，可以提供一种这样的车轮轴承装置，该车轮轴承装置可以通过减小压配合阻力来改善过盈效果，并且因通过提高装配部的密封性来保护轴承的内部，并且另外通过防止密封构件13在其压配合期间的损坏而提高轴承的可靠性。
在这种情况下，如果倾斜角α超过15°，则恐怕对密封构件13会造成任何损坏，相反，如果倾斜角α小于5°，则环形突起14的效果将减小到一半。另外，如果突出高度δ超过0.30mm，则会增大压配合阻力，并且造成密封构件13的损坏，相反，如果突出高度δ小于0.25mm，则会降低密封效果。
另一方面，密封构件13由诸如NBR(丁晴橡胶)之类的合成橡胶形成，并且包括侧唇13a、防尘唇13b以及油脂唇13c，所述侧唇13a和防尘部13b向外径向倾斜地延伸并且与车轮安装凸缘4的形成为具有圆弧纵向截面的基部11滑动接触，所述油脂唇13c倾斜地朝向轴承内部延伸。作为密封构件13的材料，除了NBR之外，还有例如诸如为HNBR(氢化丁晴橡胶)、EPDM(乙烯丙烯橡胶)、耐热和耐化学性优良的ACM(聚丙烯酸酯橡胶)和FKM(氟橡胶)或硅橡胶。
在以下表1和表2中，轴承内密封的“轴承油脂”由字符“A”表示，并且被涂布并保持在侧唇13a与防尘唇13b之间的空间以及防尘唇13b与油脂唇13c之间的空间中的两种“密封油脂”分别由字符“B”和“C”表示。进行实验以利用40℃的基油运动粘度是30～170mm2/s并且工作针入度是270～330的轴承油脂“A”和具有表1所示的规格的密封油脂“B”、“C”来确认转矩减小的效果和轴承寿命。已经确认，通过将密封油脂“B”在40℃的基油运动粘度设定为是轴承油脂“A”在40℃的基油运动粘度的70％以下，可以减小旋转转矩。然而，在利用不同增稠剂的密封油脂“C”的情况下，确认了减小旋转转矩，但是轴承寿命劣于当前规格的轴承的寿命。
[表1]
[表2]
根据这些实验，发现可以提供这样一种密封件，通过将密封油脂(该密封油脂具有与轴承油脂相同的增稠剂并且具有350以下的工作针入度且在40℃的基油运动粘度是轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下)涂布在密封唇的滑动部上，该密封件可以减小密封唇的摩擦转矩并且因此通过保持轴承性能而减小密封件的旋转转矩，并且该密封件中，通过抑制密封油脂的流动性而不使密封油脂与轴承油脂混合。如果工作针入度超过350，则恐怕密封油脂会由于离心力而分散。因此，优选的是，将工作针入度设定为在350以下，以将适中的自保持力施加于密封油脂。另外，为了减小车轮轴承装置的旋转转矩，将密封润滑剂在40℃的基油运动粘度设定为是轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下。
另外，通过利用包括由矿油和合成油的混合物形成的基油的密封油脂，可以抑制因冰点以下温度的基油的高粘度或凝固而引起外侧密封件8的起动转矩的增大。而且，通过向密封油脂添加倾点抑制剂，可以将基油的倾点调节到预定温度范围(-65～-12.5℃)。基油的倾点越低，油保持其流动性的能力越高，并且具有-12.5℃的倾点的密封油脂可以用于非常寒冷的地区。例如，倾点大约为-5℃的基油的密封油脂在北海道地区(日本)中会凝固，所以无法在那里使用。因此，-65℃是可以使用密封油脂的倾点，并且如果倾点高于-12.5℃，则在非常寒冷的地区中会造成一些麻烦。
车轮轴承装置有时候用在雨水或泥水会进入轴承中的环境中，因此使用这样的密封油脂，通过混入用于将水作为细颗粒分散到密封油脂中的分散剂来控制该密封油脂的饱和含水量。即，可以理解，因为在其饱和含水量被控制的密封油脂中，渗入密封油脂中的水作为细颗粒可以分散到密封油脂中并且被限制在连续相的油脂中，所以无法阻止密封油脂的油膜的形成，并且因此将提高轴承的耐久寿命。本发明基于这种知识，并且具体地，当密封油脂的饱和含水量在按重量计为30～60％(更优选地，按重量计为40-50％)的范围中时，可以获得高油膜形成。
当水已渗入密封油脂中时，恐怕在饱和含水量按重量计小于30％的油脂和饱和含水量按重量计超过60％的油脂中，会破坏油膜的形成，因此，会造成金属间的接触或生锈。因为当饱和含水量按重量计在30-60％的范围中时可以形成油膜，所以很少出现金属间的接触，并且将防止生锈。因此，可以保持滚动接触部的润滑性能和密封油脂15的滑动性能，由此减小密封唇的摩擦转矩。在本发明中，饱和含水量(％按重量以)被定义为如下：饱和含水量(％按重量计)＝(油脂中可分散的最大含水量×100)/(油脂重量+油脂中可分散的最大含水量)。
在本发明中，可以使用表面活性剂作为用于控制密封油脂15中的饱和含水量的分散剂。即使水已渗入轴承部和密封件8中，表面活性剂也可以用于分散渗入油脂中的水并使之无害，以防止油膜破裂和生锈。渗入密封油脂中的水经由表面活性剂被变为细微水颗粒，并且分散到密封油脂中。因为油脂可以作为连续相存在，所以应理解没有造成油膜破裂。作为表面活性剂的示例，有基于聚二醇、羧酸亚烷基二醇、羧酸聚亚烷基二醇等的表面活性剂。通过将诸如硫酸盐、酯等的防腐剂与密封油脂15混合，可以有效抑制在唇的滑动部的生锈。
如图3的放大图所示，内侧密封件9形成为所谓的“封装密封”的复合密封件，该复合密封件包括均具有大致“L”形纵向截面并相对地排布的环形密封板16和环形抛油环17。
环形密封板16包括：金属芯18，该金属芯适于被压配合到外构件10的内侧端的内周中；和密封构件19，该密封构件通过硫化粘合一体地粘合到金属芯18。金属芯18由铁系不锈钢板、奥氏体不锈钢板或防腐冷轧钢板压制成为具有大致L形纵向截面，并且包括被压配合到外构件10中的圆筒状装配部18a和从该装配部18a的端部径向向内延伸的径向部18b。使金属芯18的装配部18a的内侧末端变薄，并且将密封构件19粘合到金属芯18，使得密封构件19从径向部18b到装配部18a覆盖金属芯18的外表面，以形成所谓的半金属结构。
类似于金属芯18，抛油环17也由铁系不锈钢板、奥氏体不锈钢板或防腐冷轧钢板压制成为具有大致L形纵向截面，并且包括待被压配合到内圈3中的圆筒部17a和从该圆筒状部17a的端部径向向外延伸的直立部17b。抛油环17的直立部17b的外周边缘布置成以轻微径向间隙与密封板16相对，以形成迷宫式密封件20。
密封构件19由诸如NBR之类的合成橡胶形成，并且包括：侧唇19a，该侧唇与抛油环17的直立部17b的外侧面滑动接触；以及油脂唇19b和防尘唇19c，油脂唇和防尘唇在侧唇19a的径向向内位置处形成为叉状构造，并且与抛油环17的圆筒状部17a的外周面滑动接触。
密封油脂15涂布于侧唇19a与防尘唇19c之间的空间和防尘唇19c与油脂唇19b之间的空间。类似于外侧密封件8，密封油脂15由与轴承油脂不同的油脂形成。而且，在该内侧密封件9中，通过使用由与轴承油脂不同的油脂形成的密封油脂15并且通过将密封油脂在40℃的基油运动粘度设定为是轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下，可以减小唇的摩擦转矩并且因此减小密封件9的旋转转矩。
进一步地，根据本发明，如图4示意性所示，无数个凹陷21经由喷丸处理形成在抛油环17的唇的滑动表面上。凹陷21可以形成在车轮安装凸缘4的基部11的、与外侧密封件8的密封唇接合的表面上。如图4的(a)所示，首先通过将抛油环17放置在旋转夹具(未示出)上然后通过在使喷丸喷嘴22指向抛油环17并且使旋转夹具旋转的状态下将诸如钢珠之类的介质喷射到抛油环17的表面上，来执行喷丸。通过在珠直径是20～100μm、喷射持续时间大约为90秒并且喷射压力是1～3kg/cm2的条件下使喷嘴22在预定范围内移动，来执行喷丸的一个示例。
通过喷丸，对形成抛油环17的钢板(该钢板通常具有的表面粗糙度是最大高度Rz2.4或更小)进行粗糙化至最大高度Rz1～9(其中，最大高度Rz是JIS(JIS B0601-2001)的粗糙形状参数中的一个，并且被定义为在从基准线采样的值中距平均线的最大值和最小值之和)。
当无数个凹陷21被预先形成在抛油环17的滑动表面上时，润滑性能得以改善，并且因此减小唇的滑动阻力和旋转转矩。另外，可以因经由凹陷增大表面积而增大油脂保持力，并且因此因抑制密封唇的磨损和唇滑动部的生热而长期提高密封件的密封性和耐久性。
已经参照优选实施方式描述了本发明。显然，通过阅读并理解之前的详细描述，本领域普通技术人员将会想到各种修改例和变更。本发明理应被解释为包括所有这种改变和变形，只要它们落入所附权利要求或其等同物的范围内即可。
工业实用性
本发明能够应用于内圈旋转型的第一至第三代车轮轴承装置。
附图标记和符号说明
1 内构件
2 毂轮
2a、3a 内滚道表面
2b 圆筒状部
2c 锯齿
3 内圈
4 车轮安装凸缘
5 毂螺栓
6 滚动元件
7 保持架
8 外侧密封件
9 内侧密封件
10 外构件
10a 外滚道表面
10b 车体安装凸缘
10c 外构件的外侧端面
10d 外构件的端部的内周面
11 车轮安装凸缘的内侧基部
12、18 金属芯
12a、18a 装配部
12b、18b 径向部
13、19 密封构件
13a、19a 侧唇
13b、19c 防尘唇状物
13c、19b 油脂唇
14 环形突起
15 密封油脂
16 密封板
17 抛油环
17a 圆筒状部
17b 直立部
20 迷宫式密封件
21 凹陷
22 喷嘴
51 密封装置
52 内构件
53 抛油环
53a 装配部
53b 直立部
54 外构件
55 密封主体
56 金属芯
57a 侧唇
57b 主唇
57c 子唇
57 密封构件
58 润滑剂
A 轴承内部
B 轴承外侧
α 环形突起的倾斜角
δ 环形突起的突出高度

Claims (9)

1.一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：
外构件，该外构件在其内周上形成有双列外滚道表面；
内构件，该内构件包括毂轮、至少一个内圈以及双列内滚道表面，所述毂轮在其一个端部上一体地形成有车轮安装凸缘和从该车轮安装凸缘轴向延伸的圆筒状部，所述内圈被压配合到所述毂轮的所述圆筒状部上，并且所述双列内滚道表面分别与所述双列外滚道表面对置并且形成在所述毂轮的外周与所述内圈的外周上；
双列滚动元件，所述双列滚动元件以可自由地滚动的方式容纳在所述内构件的所述双列内滚道表面与所述外构件的所述双列外滚道表面之间；以及
密封件，这些密封件安装在形成于所述外构件与所述内构件之间的环形开口内，其特征在于：
所述密封件中的至少一个密封件包括由钢板压制成的金属芯并且还包括由合成橡胶形成的密封构件，所述金属芯包括圆筒状装配部和径向部，所述装配部适于以预定过盈被压配合到所述外构件的端部的内周中，所述径向部从所述装配部的端部径向向内延伸，所述密封构件形成有多个密封唇并且通过硫化粘合一体地粘合到所述金属芯的所述装配部；
轴承油脂被以密封的方式容纳在所述轴承内，并且密封油脂被涂布到所述密封唇的滑动部；
所述轴承油脂和所述密封油脂两者都使用相同的增稠剂并且工作针入度都是为350以下；并且
所述密封油脂在40℃的基油运动粘度被设定为是所述轴承油脂在40℃的基油运动粘度的70％以下，并且该密封油脂的饱和含水量被设定为按重量计30～60％的范围，且使用表面活性剂作为分散剂。
2.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，所述轴承油脂包括尿素基增稠剂，并且所述轴承油脂在40℃的基油运动粘度被设定为30～170mm2/s的范围。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的车轮轴承装置，其中，所述密封油脂的基油的倾点被调节到-65～-12.5℃的范围。
4.根据权利要求3所述的车轮轴承装置，其中，通过混合矿油和合成油来调节基油的倾点。
5.根据权利要求3所述的车轮轴承装置，其中，通过向所述基油添加倾点抑制剂来调节所述基油的倾点。
6.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，将与所述密封唇接合的构件的配合表面粗糙化至在JIS B 0601-2001下最大高度Rz为5～20。
7.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，经由喷丸处理使与所述密封唇接合的构件的配合表面形成有无数个凹陷，并且将所述配合表面粗糙化至在JIS B 0601-2001下最大高度Rz为1～9的范围。
8.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，所述密封构件被粘合到所述金属芯使得该密封构件从所述金属芯的所述径向部到所述装配部覆盖所述金属芯，并且所述密封构件形成有环形突起，并且其中所述环形突起的外径朝所述外构件的外侧端逐渐增大，从而形成具有预定倾斜角和预定突出高度的锥形外表面，所述预定突出高度比所述金属芯的所述装配部的外径稍大。
9.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，所述金属芯的所述装配部的内侧末端部变薄，并且其中所述密封构件被粘合到所述金属芯使得该密封构件从所述金属芯的所述径向部到所述装配部覆盖所述金属芯的外表面。
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