CN106415037B - 车轮轴承装置 - Google Patents

Abstract

在用于将车轮支承为旋转自如的车轮轴承装置中设置有：内侧构件(10)，其在外周具有两列滚道槽(16a、16b)；外侧构件(30)，其在内周具有两列滚道槽(36a、36b)；以及多个滚动体(28a、28b)，所述多个滚动体(28a、28b)夹设于内侧构件(10)的滚道槽(16a、16b)与外侧构件(30)的滚道槽(36a、36b)之间。通过淬火钢切削形成内侧构件(10)的滚道槽(16a、16b)以及外侧构件(30)的滚道槽(36a、36b)，对于内侧构件(10)的滚道槽(16a、16b)中的至少外盘侧的滚道槽(16b)，在槽深设为h，滚动体的直径设为d时，h/d大于0.50。由此，提供不增大轴承的尺寸而小型且能够承受高负载载荷的车轮轴承装置。

Description

车轮轴承装置

技术领域

本发明涉及车轮轴承装置。

背景技术

车轮轴承装置用于支承机动车的车轮，有时称作轮毂轴承，具有驱动轮用和从动轮用。

车轮轴承装置包括经由滚动体相对旋转自如的内侧构件与外侧构件，将一方固定于车身，在另一方上安装有车轮。因此，固定于车身的构件成为固定侧，安装有车轮的构件成为旋转侧。在内侧构件上安装有车轮而将外侧构件固定于车身侧的类型称作内圈旋转类型，将内侧构件固定于车身侧而在外侧构件安装有车轮的类型称作外圈旋转类型。在任一类型中，安装车轮的构件均具有轮毂凸缘，利用植入该轮毂凸缘的轮毂螺栓与轮毂螺母来固定车轮(轮胎)。

驱动轮用的车轮轴承装置需要向驱动轮传递动力，因此采用内圈旋转类型。即，通过固定于转向节的外侧构件将具有用于安装车轮的轮毂凸缘的内侧构件支承为旋转自如，将内侧构件与驱动轴连结。

从动轮用的车轮轴承装置可以是内圈旋转类型也可以是外圈旋转类型。在内圈旋转类型的情况下，在内侧构件设置有轮毂凸缘，将内侧构件旋转自如地支承于固定在车身的外侧构件。在外圈旋转类型的情况下，在外侧构件设置有轮毂凸缘，将外侧构件旋转自如地支承于固定在车身的内侧构件。

车轮轴承装置多使用具有所希望的轴承刚性、对于未对准情况也能够发挥耐久性的双列角接触球轴承，并且基于改善燃料利用率的观点多使用转矩小的双列角接触球轴承。双列角接触球轴承为在轴承内圈(inner lace)与轴承外圈(out lace)之间夹有多列滚珠列且与各列滚珠具有规定的接触角的轴承形式。并且，相当于轴承内圈的内侧构件在外周具有两列滚道槽，相当于轴承外圈的外侧构件在内周具有两列滚道槽，多个滚珠在相对向且呈对的滚道槽之间滚动。各列滚动体通过保持器在圆周方向上被保持为规定的间隔。

滚道槽的深度，即槽深有时也称作肩高，但两者并不完全相同。换句话说，肩高是指，从滚道槽的底部至肩部的上表面(在内侧构件的情况下为外径面，在外侧构件的情况下为内径面)的距离。相对于此，槽深是指，从肩高中去除设置于滚道槽的表面即滚道面的端部的倒角、过渡部(面つぶし)、以及辅助滚道面等后而得到的值。因此，通常，槽深是比肩高小的值。在此，辅助滚道面是指，作为负载容量过大时的对策而设置在滚道面的端部的伪滚道面。通过横剖面观察滚道槽时呈圆弧状，但辅助滚道面即便与滚道槽的圆弧相连，也并非相同曲率的圆弧的延长线。

在专利文献1的0006段落中，记载了与构成滚道槽的剖面的圆弧状的曲线平滑地连续的辅助滚道面。通过设置这种辅助滚道面，能够实现如下的作用。即，在轴承上负载有较大的力矩载荷而使接触角增大时，接触椭圆从滚道槽向辅助滚道面延出。但是，辅助滚道面与构成滚道槽的圆弧状的曲线平滑地连续，因此即便接触椭圆向辅助滚道面延出，也能够防止边缘负载的发生。另外，辅助滚道面与使滚道面保持原样延长而得到的面相比倾斜较大，能够确保一定程度的倾斜角度，在进行磨削加工时，并非通过磨石的侧面进行加工的状态，因此能够避免磨削加工的加工时间的增加。

在专利文献2的0005～0008段落中，记载了如下的辅助滚道面，该辅助滚道面设置在滚道槽的端部，与构成滚道槽的圆弧状的曲线平滑地连续，并且，具有由曲率比该圆弧状的曲线小的曲线或者直线构成的剖面形状。辅助滚道面的作用与针对专利文献1如上所述的作用大致同样，但在专利文献2中，通过还形成与辅助滚道面的缘部连续的剖面呈圆弧状的倒角部，进一步缓和了接触椭圆的边缘负载。

在槽深设为h，滚珠直径设为d时，对于槽深h与滚珠直径d之比的值h/d，以往，根据功能面和加工面，在内圈的情况下为h/d＜0.50，在外圈的情况为h/d＜0.40。在通过横剖面观察滚道槽时，若h/d大于0.50，则滚道槽的侧壁成为向内侧弯曲的形状，因此难以进行磨削加工。此外，在外圈的情况下，h/d的上限为0.40。

滚道槽的槽深的上限在内圈的情况下为0.50d而在外圈的情况下为0.40d的理由如以下说明那样。对于内圈，根据磨削磨石的抵接方式，即便h/d大于0.50也能够进行加工，但由于加工工时的关系，实际上难以使h/d＞0.50。但是，对于外圈而言，为了获得精度同时对双列的滚道槽进行磨削，因此，只能使用具有与滚道槽的剖面形状一致的轮廓的成形磨石，进行将其进给设为切削方向的横向进给磨削。因此，难以进行深槽加工，h/d的极限为0.40。

需要说明的是，通过设置上述的辅助滚道面，在内圈的情况下能够实现H/d＞0.50。在此，附图标记H表示包括辅助滚道面的肩高，附图标记h表示不包括辅助滚道面的槽深。换句话说，以往，不存在h/d＞0.50的轴承，但存在H/d＞0.50的轴承(参照专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-085555号公报

专利文献2：日本特开2011-241938号公报

发明内容

发明要解决的课题

在车轮轴承装置中，在车辆行驶中当在转弯、开上路缘石等情况下从车轮输入有过大载荷时，存在滚珠与滚道槽的接触椭圆移至肩部，对肩部造成压痕且产生异常声音的情况。为了解决这种压痕的问题，需要增高肩高，但在增高肩高的情况下，产生重量提高、加工性降低等问题，成为成本升高的重要因素故而不优选。另外，对于内圈而言，若增高肩高则密封件的剖面高度与之相应地减少从而无法确保足够的密封性。

另外，滚道槽的剖面形状为从滚道槽的底部朝向肩部逐渐立起的形状。因此，在以往的磨削加工中，磨削磨石的切削方向的按压力基本不作用于肩部附近，相对于工件按压磨石的力变小，因此存在加工时间变长、或产生烧灼的问题。此外，在设置有辅助滚道面的轴承中，在无法进行精加工、形状的检查方法方面存在课题。

本发明的目的在于消除上述的问题点，提供不增大轴承的尺寸而小型且能够承受高负载载荷的车轮轴承装置。

用于解决课题的手段

根据本发明，通过如下方式实现上述目的，作为滚道槽的加工方法采用在热处理后进行切削的淬火钢切削，并且，形成未设置有辅助滚道面的圆弧状的滚道面，将槽深设置成h/D≥0.50这样大。

即，本发明涉及一种车轮轴承装置，其用于将车轮支承为旋转自如，其特征在于，所述车轮轴承装置具备：内侧构件，其在外周具有两列滚道槽；外侧构件，其在内周具有两列滚道槽；以及多个滚动体，所述多个滚动体夹设于所述内侧构件的滚道槽与所述外侧构件的滚道槽之间，所述内侧构件的滚道槽以及所述外侧构件的滚道槽通过淬火钢切削而形成，对于所述内侧构件的滚道槽中的至少外盘侧的滚道槽，在槽深设为h，所述滚动体的直径设为d时，h/d大于0.50。

发明效果

根据本发明，提供采用淬火钢切削，消除了在磨削加工中成为课题的因磨削磨石的切削方向与按压力小引起的问题，即，加工时间的增加、产生烧灼的问题，能够实现h/d≥0.50的加工。因此，能够提供如下的轴承，该轴承对于以往利用增大轴承尺寸等来对应的高负载载荷，通过增大肩高从而不会增大尺寸(小型设计)。

附图说明

图1是用于对实施方式进行说明的车轮用轴承装置的半剖视图。

图2是图1的轮毂的放大图。

图3A是图1的内圈的放大图。

图3B是图3A的滚道槽部分的放大图。

图4A是图1的外侧构件的放大图。

图4B是图4A的内盘侧的滚道槽部分的放大图。

图5是与图4A类似的外侧构件的放大图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图1所示的车轮轴承装置是驱动轮用的、被称作第三代的类型，作为主要的构成要素，具有：相当于轴承内圈的内侧构件10、相当于轴承外圈的外侧构件30、以及两列滚动体28a、28b。内侧构件10与外侧构件30处于经由滚动体28a、28b相对旋转自如的关系。需要说明的是，在实施方式中，轴承形式为双列角接触球轴承，因此作为滚动体使用滚珠28a、28b。如公知那样，各列滚珠28a、28b通过保持器29a、29b在圆周方向上被保持为规定间隔。

在此，将在组装于车辆的状态下靠近车辆的中央的一侧称作内盘侧，将靠近车辆的外侧的一侧称作外盘侧。并且，对两列滚珠中的、内盘侧的滚珠标注带有后缀“a”的附图标记28a，对外盘侧的滚珠标注带有后缀“b”的附图标记28b。这种附图标记的标注方式对于滚道槽16a、16b、36a、36b、保持器29a、29b、密封件Sa、Sb电是同样的。

内侧构件10由轮毂10A与内圈10B构成，相当于内圈滚道的两列滚道槽16a、16b分配形成在内圈10B与轮毂10A。

轮毂10A例如由S53C等碳0.40～0.80wt％的中碳钢形成，如图2所示，具有筒状部12、以及位于筒状部12的外盘侧(在图1、图2中为左侧)的端部附近的轮毂凸缘14。在图2中，附图标记hh表示轮毂10A的内盘侧滚道槽16b的槽深。

轮毂凸缘14是用于安装车轮(轮胎)以及制动器转子的凸缘，在圆周方向上以规定的间隔植入有轮毂螺栓15。需要说明的是，图2示出向轮毂凸缘14植入轮毂螺栓15前的状态的轮毂10A。通过使未图示的轮毂螺母与该轮毂螺栓15结合，从而将车轮以及制动器转子与轮毂凸缘14紧固。

在轮毂10A的、比轮毂凸缘14靠外盘侧的端部设置有短筒状的导向部。导向部呈带阶梯的圆筒状，小径部分为轮胎导向部20，大径部分为盘导向部22。上述轮胎导向部20和盘导向部22分别发挥在安装车轮(轮胎)与制动器转子时的引导和定心的作用。导向部的内径侧被切除而形成圆筒形状的内周面24。

轮毂10A的筒状部12具有沿轴向贯通的锯齿(或者花键。以下相同)孔26。实施方式的车轮轴承装置是驱动轮用，因此通过将未图示的等速万向联轴器的外侧联轴器构件的锯齿轴***轮毂10A的锯齿孔26从而连结为能够进行转矩传递。等速万向联轴器的结构是公知的，另外，并非与本发明直接关联的部分，因此省略详细的说明。

轮毂凸缘14的凸缘面中的、外盘侧的从盘导向部22沿径向立起的凸缘面13为用于安装制动器转子的盘形安装面。在内盘侧的凸缘面的根部分，设置有用于与密封件Sb的密封唇接触的密封区域17。密封区域17的小径侧沿轴向延伸与滚道槽16b相连。筒状部12的内盘侧(在图1、图2中为右侧)的端部形成有圆筒形状的小径轴部18。

轮毂10A的小径轴部18是支承内圈10B的部分。即，使内圈10B以过盈配合的方式与小径轴部18配合，使内圈10B的端面与从小径轴部18沿径向立起的肩面19抵接。从该意义而言，将肩面19称作内圈抵接面或者简称作抵接面。

内圈10B在外周具有内盘侧的滚道槽16a，在图3A、3B中，附图标记hi表示滚道槽16a的槽深。由图3B可知，在滚道槽16a的端缘通过精压等方法形成过渡部23，但槽深hi不包括该过渡部。这一点同样适用于图2示出的轮毂10A的内盘侧的滚道槽16b。

在图1中，对于内圈10B的固定方法简化了图示，例如，在使内圈10B与抵接面19抵接的状态下，通过对轮毂10A的小径轴部18的端部进行铆接，能够将内圈10B固定于小径轴部18上。此时，内圈10B朝向抵接面19沿轴向被加压，滚道槽16a、16b之间的距离缩短，其结果是，施加了轴承预压。例如，测量使内侧构件10与外侧构件30相对旋转时的转矩，通过在达到规定范围的转矩值的时刻结束铆接，能够进行预压的管理。

外侧构件30由套筒32和凸缘34构成，在套筒32的内周形成有两列外圈滚道即滚道槽36a、36b。如上述那样，滚道槽36a是内盘侧的滚道槽，滚道槽36b是外盘侧的滚道槽。由于均为外圈滚道，因此如图4A所示，用附加了后缀“o”的附图标记ho表示滚道槽36a、36b的槽深。由图4B可知，在滚道槽36a、36b的端缘形成有过渡部37，槽深ho不包括该过渡部37。

另外，图4A是在内盘侧的滚道槽36a与外盘侧的滚道槽36b中使槽深ho相等的例子，相对于此，图5示出使槽深不同的例子。即，用附图标记ho-i表示内盘侧的滚道槽36a的槽深，用附图标记ho-o表示外盘侧的滚道槽36b的槽深，外盘侧的槽深比内盘侧的槽深更深(ho-i＜ho-o)。

这些滚道槽36a、36b与内侧构件10的滚道槽16a、16b相对向，在彼此之间形成用于供滚珠28a、28b滚动的两列滚道。这样，内侧构件10与外侧构件30处于经由滚珠28a、28b相对旋转自如的关系。

外侧构件30的凸缘34是用于向车身(机架)的转向节固定的构件，因此设置有多个螺纹孔35。在外侧构件30的内盘侧的端部，形成有用于向转向节的壳体孔***而进行定心的导向外径38。

在外侧构件30的两端开口部安装有密封件Sa、Sb，防止填充于内部的润滑脂等润滑剂的泄漏，另外，防止异物从外部的侵入。密封件Sa、Sb安装于外侧构件30的两端部。具体地说，内盘侧的密封件Sa是由内侧构件与外侧构件构成的被称作层叠密封件的类型，将外侧要素压入在外侧构件30的内盘侧的端部形成的孔，使内侧要素与内圈10B的外径面配合。外盘侧的密封件Sb将芯轴部分压入在外侧构件30的外盘侧的端部形成的孔，使密封唇与轮毂10A的密封区域17接触。

内盘侧的滚珠28a的列与外盘侧的滚珠28b的列均以具有接触角的方式与内侧构件10的滚道槽16a、16b以及外侧构件30的滚道槽36a、36b接触。接触角是指，与轴承中心轴垂直的平面(径向平面)和从滚道槽16a、16b、36a、36b向滚珠28a、28b传递的力的合力的作用线(在图1中用通过滚珠的中心的点划线表示)所成的角度。在实施方式中，相当于背靠背排列即，以外圈的背面接近的方式排列的两个轴承的排列，能够负载径向载荷和两个方向的轴向载荷，因此适于如车辆转向时那样作用有力矩载荷的用途。

在由上述结构构成车轮轴承装置中，在向真车安装时，将外侧构件30的导向外径38***转向节的壳体孔，通过螺栓紧固将凸缘34固定于转向节。此外，利用内侧构件10的导向部(20、22)，向轮毂凸缘14的轮毂螺栓15安装制动器转子(省略图示)与车轮的轮胎(省略图示)，结合轮毂螺母(省略图示)而进行紧固。此时，轮胎通过轮胎导向部定心，制动器转子通过盘导向部定心。

另外，内侧构件10的滚道槽16a、16b以及外侧构件30的滚道槽36a、36b均为供滚珠28a、28b在受到负载的状态下滚动的面，因此通过表面硬化热处理而形成硬化层。硬化层的硬度为HRC50～65左右。

作为表面硬化热处理，可以列举高频淬火、渗碳淬火等。高频淬火是指，将需要淬火的部分放入流通有高频电流的线圈中，利用电磁感应作用产生焦耳热，应用了对导电性物体进行加热的原理的淬火方法。渗碳淬火是指，通过在包含大量活性化的碳的气体、液体、固体等渗碳剂中对钢进行长时间加热，从而进行使碳从表面层浸入的处理(渗碳处理)，对该渗碳后的钢进行淬火回火的方法。

滚道槽16a、16b、36a、36b通过淬火钢切削进行精加工。淬火钢切削是指在淬火后进行的切削，通常表示相对于对作为生料的工件进行切屑加工的情况，明确为热处理(淬火)后的切削。通过在淬火后进行切削，能够在该过程中除去材料的热处理变形。另外，若进行淬火，则容易残留有拉伸残余应力，在该情况下疲劳强度降低，通过对表面进行切削，能够对表层部赋予压缩残余应力，从而疲劳强度提高。

作为切削工具，使用能够进行这种切削的刀具。作为能够在淬火钢切削中使用的刀具，可以列举例如在CBN(立方晶氮化硼)中添加了特殊陶瓷结合材料而成的烧结体工具等。在图3B以及图4B中，双点划线示出刀具的菱形刀头的例子。

在轮毂10A的情况下，利用切削装置保持轮毂10A，通过一边使轮毂10A绕轴心旋转，一边调节刀具的切深和轴向的进给，从而加工具有规定的曲率的剖面形状的滚道槽16b。内圈10B的与滚道槽16a的淬火钢切削有关的部分实质上也是同样的。需要说明的是，内圈10B在与轮毂10A配合前的内圈单体的状态下实施热处理，之后，进行淬火钢切削。

在外侧构件30的情况下，利用切削装置保持外侧构件30，通过一边使外侧构件30绕轴心旋转，一边调节刀具的切深和轴向的进给，从而精加工具有规定的曲率的剖面形状的滚道槽36a、36b。在该情况下，轮毂10A、内圈10B的淬火钢切削与外径车削不同，为镗削。另外，利用不同的刀具对两列滚道槽36a、36b进行淬火钢切削。

这样，通过利用淬火钢切削对内侧构件10的滚道槽16a、16b以及外侧构件30的滚道槽36a、36b进行精加工，从而滚道槽16a、16b、36a、36b的精加工无需进行磨削加工。

在通过磨削加工对外侧构件30的滚道槽36a、36b进行精加工的情况下，使用具有与两列滚道槽36a、36b对应的部分的成形磨石，相对于工件(外侧构件30)呈直角地切入。因此，在几何学上无法形成大于滚珠直径d的50％的槽深h的滚道槽，目前40％为上限。通过采用淬火钢切削来消除该问题。

对上述实施例的效果进行概括列举如下。

实施例的车轮轴承装置用于将车轮支承为旋转自如，具备：内侧构件10，其在外周具有两列滚道槽16a、16b；外侧构件30，其在内周具有两列滚道槽36a、36b；以及多个滚动体28a、28b，其夹设于内侧构件10的滚道槽16a、16b与外侧构件30的滚道槽36a、36b之间，通过淬火钢切削形成内侧构件10的滚道槽16a、16b以及外侧构件30的滚道槽36a、36b，对于内侧构件10的滚道槽16a、16b中的至少外盘侧的滚道槽16b，在槽深设为h，滚珠28b的直径设为d时，设定为h/d大于0.50。

对于外侧构件30的滚道槽36a、36b，在槽深设为h，滚动体28a、28b的直径设为d时，设定为h/d大于0.40。

优选为，在内侧构件10的滚道槽16a、16b的槽深设为hi，滚珠28a、28b的直径设为d时，hi/d为0.63以下。即便使用淬火钢切削，基于技术方面的极限值，内侧构件10的滚道槽16a、16b的槽深h的极限为0.63d。

优选为，在轮毂10A的滚道槽16b的槽深设为hh时，hh/d为0.63以下。

优选为，外侧构件30的滚道槽36a、36b的槽深h的上限设为0.56d。即便使用淬火钢切削，基于技术方面的极限值，外侧构件的滚道槽的槽深h极限为0.56d。

优选为，使外侧构件30的外盘侧的滚道槽36b的槽深比外侧构件30的内盘侧的滚道槽36a的槽深更深。与内盘侧的滚珠28a列相比，外盘侧的滚珠28b列作用有更大的力矩载荷，因而爬肩(肩乗り上げ)情况严重，因此，希望尽可能地加深槽深。因此，通过将外盘侧的滚道槽的槽深设定为比内盘侧的滚道槽的槽深更深，从而即便在外盘侧的滚珠列上负载有较大的力矩载荷，也能够提高耐压痕性，并且防止接触椭圆的爬肩。因此，能够防止边缘负载，音响特性与寿命也得到提高。另外，通过尽可能地减小具有富余的内盘侧的滚道槽36a的槽深从而缩短加工时间，能够实现整体的加工时间短缩。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于以上叙述且图示的实施方式，无需言及，在不脱离权利请求的范围的情况下，能够施加各种改变而实施。

附图标记说明

10 内侧构件

10A 轮毂

10B 内圈

12 筒状部

14 轮毂凸缘

16a 滚道槽(内盘侧)

16b 滚道槽(外盘侧)

17 密封区域

18 小径轴部

20 轮胎导向部

22 盘导向部

23 过渡部

26 锯齿孔

28a 滚珠(内盘侧)

28b 滚珠(外盘侧)

29a 保持器(内盘侧)

29b 保持器(外盘侧)

30 外侧构件

32 套筒

34 凸缘

36a 滚道槽(内盘侧)

36b 滚道槽(外盘侧)

37 过渡部

38 导向外径

Sa 密封件(内盘侧)

Sb 密封件(外盘侧)

Claims (7)

1.一种车轮轴承装置，其用于将车轮支承为旋转自如，其中，

所述车轮轴承装置具备：

内侧构件，其在外周具有两列滚道槽；

外侧构件，其在内周具有两列滚道槽；以及

多个滚动体，所述多个滚动体夹设于所述内侧构件的滚道槽与所述外侧构件的滚道槽之间，

所述内侧构件的滚道槽以及所述外侧构件的滚道槽通过热处理后的淬火钢切削而形成，在滚道槽的槽深设为h，所述滚动体的直径设为d，将两者的比用h/d表示时，对于所述内侧构件的滚道槽中的至少外盘侧的滚道槽，所述比大于0.50。

2.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，

所述外侧构件的滚道槽的槽深与所述滚动体的直径的所述比大于0.40。

3.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，

所述内侧构件的滚道槽的槽深与所述滚动体的直径的所述比为0.63以下。

4.根据权利要求2所述的车轮轴承装置，其中，

所述内侧构件的滚道槽的槽深与所述滚动体的直径的所述比为0.63以下。

5.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，

所述内侧构件具有轮毂，所述轮毂具有所述内侧构件的所述两列滚道槽中的一列，所述轮毂的滚道槽的槽深与所述滚动体的直径的所述比为0.63以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的车轮轴承装置，其中，

所述外侧构件的滚道槽的槽深与所述滚动体的直径的所述比为0.56以下。

7.根据权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，

所述外侧构件的外盘侧的滚道槽的槽深比所述外侧构件的内盘侧的滚道槽的槽深更深。