車輪用軸承裝置的制作方法

本發(fā)明涉及車輪用軸承裝置。

背景技術(shù)：

在機(jī)動(dòng)車等車輛中，為了將車輪支承為旋轉(zhuǎn)自如而使用車輪用軸承裝置(輪轂單元)。車輪用軸承裝置具備輪轂軸、外圈、多個(gè)滾動(dòng)體(例如，多個(gè)滾珠)、保持架。輪轂軸在車輛外側(cè)具有安裝車輪的凸緣部。外圈設(shè)置在該輪轂軸具有的軸主體的徑向外側(cè)并固定于車身側(cè)構(gòu)件(轉(zhuǎn)向節(jié))。滾動(dòng)體設(shè)置在輪轂軸與外圈之間。保持架沿周向空出間隔地保持多個(gè)滾動(dòng)體。在這樣的車輪用軸承裝置中，在輪轂軸與外圈之間且在設(shè)置滾動(dòng)體的軸承內(nèi)部設(shè)有密封裝置，以防止泥水等異物從軸承外部侵入的情況(例如，參照日本特開2014-95403號(hào)公報(bào))。

作為以往的密封裝置，提出了在外圈的內(nèi)周面的一部分安裝密封構(gòu)件并使該密封構(gòu)件的唇部與輪轂軸的一部分進(jìn)行滑動(dòng)接觸的結(jié)構(gòu)。然而，輪轂軸例如由機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼構(gòu)成，因此如果在唇部進(jìn)行滑動(dòng)接觸的部分附著有泥水而生銹，則銹會(huì)攻擊唇部而促進(jìn)唇部的磨損，不久之后，異物可能會(huì)侵入軸承內(nèi)部。因此，有時(shí)如圖6所示采取如下的對(duì)策：在輪轂軸90安裝環(huán)狀的擋圈99(不銹鋼制)，通過使唇部94與該擋圈99進(jìn)行滑動(dòng)接觸，來防止唇部94的磨損。

如圖6所示，擋圈99外嵌并安裝于輪轂軸90的外周面的一部分。擋圈99具有截面l字形狀。擋圈99具有圓筒部98和圓環(huán)部97。圓筒部98與輪轂軸90的軸主體部91的外周面91a接觸。圓環(huán)部97與輪轂軸90的凸緣部92的側(cè)面92a接觸。

如果將這樣的包含擋圈99的車輪用軸承裝置安裝于車輛而行駛，則擋圈99有時(shí)會(huì)向軸承內(nèi)部側(cè)(圖6的情況下為右側(cè))移動(dòng)。如果擋圈99向軸承內(nèi)部側(cè)移動(dòng)，則唇部94的壓縮量增加，摩擦阻力增加而旋轉(zhuǎn)損耗增大，而且成為唇部94的異常磨損或發(fā)熱引起的惡化的原因。在此，將所述那樣的擋圈99的移動(dòng)稱為擋圈99的“脫離”(ウォークアウト)。

以往，這樣的脫離的原因可考慮如下。即，當(dāng)車輛行駛時(shí)，在車輪用軸承裝置上作用有各種載荷，由于該載荷而輪轂軸90的凸緣部92發(fā)生彈性變形(彎曲變形)，可認(rèn)為凸緣部92沿軸向按壓擋圈99的圓環(huán)部97。然而，實(shí)際上，即使在擋圈99脫離而在圓環(huán)部97與凸緣部92的側(cè)面92a之間產(chǎn)生間隙(比凸緣部92的變形量大的間隙)的情況下，如果行駛繼續(xù)，則擋圈99進(jìn)一步向軸承內(nèi)部側(cè)移動(dòng)。因此，可認(rèn)為所述的原因以外還存在脫離的原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是在車輪用軸承裝置中，通過與以往不同的想法來抑制擋圈的脫離。

本發(fā)明的一形態(tài)的車輪用軸承裝置的結(jié)構(gòu)上的特征在于，具備：輪轂軸，在車輛外側(cè)具有安裝車輪的凸緣部；外圈，設(shè)置在所述輪轂軸的徑向外側(cè)并固定于車身側(cè)構(gòu)件；多個(gè)滾動(dòng)體，設(shè)置在所述輪轂軸與所述外圈之間；保持架，沿周向空出間隔地保持所述多個(gè)滾動(dòng)體；環(huán)狀的密封構(gòu)件，安裝于所述外圈的內(nèi)周側(cè)的一部分；及環(huán)狀的金屬制擋圈，安裝于所述輪轂軸的外周側(cè)的一部分且與所述密封構(gòu)件進(jìn)行滑動(dòng)接觸，所述擋圈以過盈配合的狀態(tài)嵌合并安裝于作為所述外周側(cè)的一部分的安裝部，所述擋圈相對(duì)于所述安裝部的半徑方向的過盈量為40μm以上且100μm以下，以在該擋圈與該安裝部之間產(chǎn)生面壓，該面壓用于通過靜摩擦力來防止由于車輛轉(zhuǎn)彎載荷引起的所述輪轂軸的橢圓變形而所述擋圈移動(dòng)的情況。

附圖說明

前述及后述的本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)通過下面的具體實(shí)施方式的說明并參照附圖而明確，其中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。

圖1是車輪用軸承裝置的剖視圖。

圖2是表示密封裝置的放大剖視圖。

圖3是表示將擋圈安裝于安裝部之前的狀態(tài)的說明圖。

圖4是表示車輛轉(zhuǎn)彎載荷作用時(shí)的輪轂軸的安裝部的截面形狀的影像圖。

圖5是說明車輪用軸承裝置具備的擋圈的過盈量的說明圖。

圖6是以往的擋圈的剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是車輪用軸承裝置的剖視圖。該車輪用軸承裝置(輪轂單元)10安裝于例如機(jī)動(dòng)車的車身側(cè)的懸架裝置(轉(zhuǎn)向節(jié))，將車輪支承為旋轉(zhuǎn)自如。車輪用軸承裝置10具備輪轂軸11、外圈12、滾動(dòng)體13、保持架14、密封裝置15、17。

外圈12是圓筒狀的構(gòu)件，例如由機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼制造。外圈12具有圓筒形狀的外圈主體51和固定用的凸緣部52。凸緣部52從該外圈主體51向徑向外側(cè)延伸而設(shè)置。通過該凸緣部52固定于作為車身側(cè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)向節(jié)(未圖示)，而包含外圈12的車輪用軸承裝置10固定于轉(zhuǎn)向節(jié)。

在車輪用軸承裝置10固定于車身側(cè)的狀態(tài)下，輪轂軸11具有的后述的車輪安裝用的凸緣部56側(cè)成為車輛的外側(cè)。即，圖1的左側(cè)(凸緣部56側(cè))成為車輛外側(cè)，圖1的右側(cè)成為車輛內(nèi)側(cè)。圖1的左右方向成為車輪用軸承裝置10的軸向。在外圈12的內(nèi)周面上形成有車輛外側(cè)的外圈軌道面12a和車輛內(nèi)側(cè)的外圈軌道面12b。

輪轂軸11具有軸主體部55、車輪安裝用的凸緣部56、內(nèi)圈構(gòu)件57。它們例如由機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼制造。軸主體部55是在軸向上較長的軸構(gòu)件。凸緣部56從軸主體部55的車輛外側(cè)向徑向外側(cè)延伸而設(shè)置，且具有圓環(huán)形狀。在凸緣部56沿著周向形成有多個(gè)孔，在該孔內(nèi)安裝有車輪安裝用的螺栓69。在凸緣部56，除了未圖示的車輪之外，還安裝有制動(dòng)盤。內(nèi)圈構(gòu)件57是環(huán)狀的構(gòu)件，嵌合并固定于軸主體部55的車輛內(nèi)側(cè)。在軸主體部55的車輛外側(cè)的外周面形成有軸軌道面11a。在內(nèi)圈構(gòu)件57的外周面形成有內(nèi)圈軌道面11b。

車輛外側(cè)的外圈軌道面12a與軸軌道面11a沿徑向相對(duì)，車輛內(nèi)側(cè)的外圈軌道面12b與內(nèi)圈軌道面11b沿徑向相對(duì)。在車輛外側(cè)及內(nèi)側(cè)各自的軌道面之間配置有作為滾珠的滾動(dòng)體13。滾動(dòng)體(滾珠)13設(shè)置兩列，各列滾動(dòng)體(滾珠)13由環(huán)狀的保持架14保持。通過在輪轂軸11與外圈12之間設(shè)置多個(gè)滾動(dòng)體13，從而外圈12成為在輪轂軸11的徑向外側(cè)與輪轂軸11呈同心狀設(shè)置的結(jié)構(gòu)。

車輛外側(cè)的保持架14將在位于車輛外側(cè)的滾動(dòng)體列中包含的多個(gè)滾動(dòng)體13沿周向空出間隔地保持。車輛內(nèi)側(cè)的保持架14將在位于車輛內(nèi)側(cè)的滾動(dòng)體列中包含的多個(gè)滾動(dòng)體13沿周向空出間隔地保持。保持架14可以設(shè)為例如樹脂制。

車輛內(nèi)側(cè)的密封裝置17由環(huán)狀的密封構(gòu)件40和環(huán)狀的擋圈50構(gòu)成。密封構(gòu)件40嵌合并安裝于位于外圈12(外圈主體51)的內(nèi)周側(cè)的車輛內(nèi)側(cè)。擋圈50以過盈配合的狀態(tài)嵌合并安裝于內(nèi)圈構(gòu)件57的外周面。密封構(gòu)件40(密封構(gòu)件40的唇部)與擋圈50進(jìn)行滑動(dòng)接觸。由此，能夠抑制異物從車輛內(nèi)側(cè)的外部侵入軸承內(nèi)部的情況。軸承內(nèi)部是輪轂軸11與外圈12之間且設(shè)置有兩列滾動(dòng)體13的區(qū)域。

車輛內(nèi)側(cè)的密封裝置15由環(huán)狀的密封構(gòu)件20和環(huán)狀的擋圈30構(gòu)成。密封構(gòu)件20嵌合并安裝于位于外圈12(外圈主體51)的內(nèi)周側(cè)的車輛外側(cè)。圖2是表示密封裝置15的放大剖視圖。擋圈30以過盈配合的狀態(tài)嵌合并安裝于位于軸主體部55的外周面的車輛外側(cè)。密封構(gòu)件20的唇部21與擋圈30進(jìn)行滑動(dòng)接觸。由此，能夠抑制異物從車輛外側(cè)的外部侵入軸承內(nèi)部的情況。

密封構(gòu)件20具有金屬制的芯體25和橡膠制的密封主體26。芯體25以過盈配合的狀態(tài)安裝于外圈12(外圈主體51)的車輛外側(cè)的端部12c的內(nèi)周面。密封主體26固定(硫化粘接)于芯體25，且具有與擋圈30滑動(dòng)接觸的多個(gè)(在圖例中為三個(gè))唇部(第一唇部)21。這些唇部21具有防止泥水等異物從唇部21與擋圈30之間侵入軸承內(nèi)部的功能。這些唇部21也具有防止設(shè)置在軸承內(nèi)部的潤滑脂向外部流出的功能。圖2所示的密封主體26還具有第二唇部22，該第二唇部22具有過盈量地與外圈12(外圈主體51)的車輛外側(cè)的端部12c的外周面接觸。該第二唇部22具有防止泥水等異物通過外圈12與芯體25之間而侵入軸承內(nèi)部的功能。

擋圈30是金屬制的環(huán)狀構(gòu)件，在本實(shí)施方式中為不銹鋼制(sus430)。擋圈30具有圓筒部(第一圓筒部)31和圓環(huán)部32。圓筒部31與軸主體部55的車輛外側(cè)的一部分(29)的外周面28接觸。圓環(huán)部32與輪轂軸11的凸緣部56的側(cè)面56a接觸。在本實(shí)施方式中，在車輪用軸承裝置10的包含軸線的截面中，凸緣部56的基部56b具有凹圓角形狀。因此，對(duì)應(yīng)于此而圓環(huán)部32具有圓角形狀的曲面部33。

擋圈30還具有從圓環(huán)部32的徑向外側(cè)的端部32a向車輛內(nèi)側(cè)延伸的第二圓筒部35。第二圓筒部35位于密封構(gòu)件20的第二唇部22的徑向外側(cè)。在第二圓筒部35與第二唇部22之間形成迷宮間隙。該迷宮間隙具有抑制泥水等異物從外部侵入第一唇部21與擋圈30的滑動(dòng)接觸部分的功能。

如以上所述，在該車輪用軸承裝置10中，具備環(huán)狀的密封構(gòu)件20和環(huán)狀的擋圈30。密封構(gòu)件20安裝于外圈12的車輛外側(cè)的內(nèi)周側(cè)的一部分(端部12c)。擋圈30安裝于輪轂軸11的車輛外側(cè)的外周側(cè)的一部分(29)。密封構(gòu)件20(第一唇部21)與擋圈30滑動(dòng)接觸。擋圈30以過盈配合的狀態(tài)嵌合并安裝于輪轂軸11的車輛外側(cè)的外周側(cè)的一部分。將輪轂軸11中的通過緊貼嵌合而安裝擋圈30(圓筒部31)的部分(所述一部分)稱為“安裝部29”。安裝部29的外周面28由以輪轂軸11(車輪用軸承裝置10)的軸線為中心線的圓筒面構(gòu)成。

圖3是表示將擋圈30安裝于安裝部29之前的狀態(tài)的說明圖。將擋圈30以過盈配合的狀態(tài)嵌合并安裝于安裝部29。因此，擋圈30的內(nèi)徑d0，即，圓筒部31的內(nèi)徑d0設(shè)定得比安裝部29的外周面28的外徑d1小(d0<d1)。為了將擋圈30安裝于安裝部29而使擋圈30向擴(kuò)徑方向進(jìn)行彈性變形。在圖3中，關(guān)于擋圈30，示出其彈性變形之前的狀態(tài)(自然狀態(tài))。

安裝部29的外周面28的外徑d1與擋圈30的內(nèi)徑d0之差(d1-d0)的一半的值{(d1-d0)/2}相當(dāng)于擋圈30的半徑方向的彈性變形量。該值{(d1-d0)/2}成為擋圈30相對(duì)于安裝部29的過盈量α。該過盈量α設(shè)定為40μm以上且100μm以下(40μm≤α≤100μm)。通過這樣設(shè)定擋圈30的過盈量α，能抑制由車輛行駛引起的擋圈30的向軸承內(nèi)部側(cè)的移動(dòng)(擋圈30的脫離)。

對(duì)于擋圈30的脫離的原因進(jìn)行說明。在道路上行駛的車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輛轉(zhuǎn)彎載荷發(fā)揮作用。由于該轉(zhuǎn)彎載荷而彎曲載荷作用于輪轂軸11。由此，安裝部29在截面處輪廓形狀(外周面28)從正圓彈性變形為橢圓(參照?qǐng)D4)。圖4是表示轉(zhuǎn)彎載荷作用時(shí)的輪轂軸11的安裝部29的截面形狀的影像圖，示出變形為橢圓的狀態(tài)。即便像這樣安裝部29在截面處從正圓變形為橢圓，擋圈30也僅與輪轂軸11嵌合而未通過粘接等進(jìn)行一體化。因此，外嵌于安裝部29的擋圈30(圓筒部31)未完全追隨于所述變形。于是，安裝部29與擋圈30之間的面壓局部減小。由于該面壓的下降而安裝部29與擋圈30之間的靜摩擦力減弱。在圖4的情況下，面壓下降的部分是橢圓的長軸側(cè)的區(qū)域k1、k2。在上述的區(qū)域k1、k2中，安裝部29與擋圈30之間的靜摩擦力下降。在圖4中，為了使說明容易，在區(qū)域k1、k2中使安裝部29與擋圈30之間產(chǎn)生間隙。然而，實(shí)際上不產(chǎn)生這樣的間隙，處于面壓(比短軸側(cè))下降而相互接觸的狀態(tài)。

彎曲載荷作用于輪轂軸11而安裝部29進(jìn)行彈性變形，由此該安裝部29與擋圈30的相對(duì)的位置關(guān)系發(fā)生變化。由此，在靜摩擦力減弱的部分(區(qū)域k1、k2)，在擋圈30與安裝部29之間產(chǎn)生軸向的位置偏離。這樣，如果由轉(zhuǎn)彎引起的彎曲載荷作用于輪轂軸11，則產(chǎn)生使擋圈30和安裝部29沿軸向剪切而使擋圈30移動(dòng)的力(將其稱為軸向剪切力)。在車輛轉(zhuǎn)彎期間，輪轂軸11旋轉(zhuǎn)。因此，面壓下降的部分沿周向連續(xù)地變化，在周向的整個(gè)區(qū)域且在擋圈30與安裝部29之間產(chǎn)生位置偏離。而且，由于輪轂軸11繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而該位置偏離蓄積。其結(jié)果是，擋圈30脫離。

因此，為了抑制這樣的脫離，只要使安裝部29與擋圈30之間的靜摩擦力大于所述軸向剪切力即可。為了增大所述靜摩擦力，增大安裝部29與擋圈30之間的摩擦係數(shù)的情況也是一個(gè)手段，但是作為其他的手段，只要增大擋圈30相對(duì)于安裝部29的張緊力即可。即，為了增大所述靜摩擦力，只要增大安裝部29與擋圈30之間的面壓即可。因此，只要將擋圈30相對(duì)于安裝部29的過盈量α設(shè)定為40μm以上即可。并且，只要將該過盈量α設(shè)定為100μm以下即可，這在后文進(jìn)行說明。

通過該過盈量α來增大面壓的作用受到擋圈30的材質(zhì)及擋圈30的內(nèi)徑d0(參照?qǐng)D3)的影響。在本實(shí)施方式中，擋圈30為不銹鋼(su430)。內(nèi)徑d0的范圍為φ48毫米以上且φ70毫米以下。

這樣設(shè)定擋圈30的過盈量α的車輪用軸承裝置10是探求擋圈30的脫離的原因的結(jié)果而得到的結(jié)構(gòu)。即，通過擋圈30與安裝部29之間的靜摩擦力來防止由于車輛的轉(zhuǎn)彎載荷引起的輪轂軸11的橢圓變形而擋圈30移動(dòng)的情況。使上述擋圈30與安裝部29之間產(chǎn)生用于得到這樣的靜摩擦力的面壓。因此，擋圈30相對(duì)于安裝部29的半徑方向的過盈量α設(shè)定為40μm以上且100μm以下。

通過使過盈量α為下限值(40μm)以上，能夠在整周充分確保擋圈30與安裝部29之間的面壓。由此，靜摩擦力勝出而能夠抑制擋圈30的脫離。如果過盈量α超過上限值(100μm)，則在將擋圈30安裝于安裝部29時(shí)，擋圈30可能會(huì)發(fā)生塑性變形。如果擋圈30發(fā)生塑性變形，則在與安裝部29之間無法得到所希望的面壓。其結(jié)果是，擋圈30可能發(fā)生脫離。

關(guān)于所述過盈量α的下限值，除了設(shè)為40μm以外，也可以設(shè)為65μm。過盈量α的上限值除了設(shè)為100μm以外，也可以設(shè)為80μm。由此，能得到適當(dāng)?shù)倪^盈量α，抑制擋圈30的脫離的功能升高。

圖5是說明擋圈30的過盈量α的說明圖。如上所述，當(dāng)車輛行駛而轉(zhuǎn)彎載荷發(fā)揮作用時(shí)，安裝擋圈30的安裝部29發(fā)生彈性變形，在截面處從正圓形狀成為橢圓形狀。在圖5中，轉(zhuǎn)彎載荷未發(fā)揮作用而截面的輪廓形狀成為正圓的安裝部29由實(shí)線表示。規(guī)定的轉(zhuǎn)彎載荷發(fā)揮作用而截面的輪廓形狀成為橢圓的安裝部29由雙點(diǎn)劃線表示。擋圈30由虛線表示，關(guān)于該擋圈30，假想性地示出未安裝于安裝部29的情況(自然狀態(tài))。

在圖5中，實(shí)線所示的安裝部29的外周面28與雙點(diǎn)劃線所示的安裝部29的外周面28之間的半徑方向的尺寸β相當(dāng)于由所述轉(zhuǎn)彎載荷引起的安裝部29的縮徑量。實(shí)線所示的安裝部29的外周面28與虛線所示的擋圈30的內(nèi)周面之間的半徑方向的尺寸相當(dāng)于擋圈30的過盈量α。在本實(shí)施方式中，擋圈30的過盈量α設(shè)定得大于成為由轉(zhuǎn)彎載荷引起的安裝部29的縮徑量的所述尺寸β。在該圖5中如雙點(diǎn)劃線所示安裝部29發(fā)生了彈性變形的狀態(tài)是規(guī)定的轉(zhuǎn)彎載荷發(fā)揮作用的情況，該轉(zhuǎn)彎載荷是在轉(zhuǎn)彎加速度(也稱為橫向加速度)成為0.5g的駕駛條件下產(chǎn)生的值。這樣轉(zhuǎn)彎加速度成為0.5g的轉(zhuǎn)彎載荷稱為設(shè)計(jì)車輛轉(zhuǎn)彎載荷。在由于轉(zhuǎn)彎而0.7g的轉(zhuǎn)彎加速度發(fā)揮作用的條件的情況下，所述過盈量α的下限值優(yōu)選為65μm。

如以上所述，在本實(shí)施方式的車輪用軸承裝置10中，擋圈30以過盈配合的狀態(tài)嵌合并安裝于輪轂軸11的安裝部29。擋圈30相對(duì)于該安裝部29的半徑方向的過盈量α設(shè)定得大于在轉(zhuǎn)彎加速度成為0.5g的設(shè)計(jì)車輛轉(zhuǎn)彎載荷發(fā)揮作用的情況下在安裝部29產(chǎn)生的半徑方向的縮徑量β。根據(jù)該車輪用軸承裝置10，能夠在整周確保擋圈30與安裝部29之間的面壓。其結(jié)果是，靜摩擦力勝出而能夠抑制擋圈30的脫離。

如圖3所示，擋圈30具有圓筒部31和圓環(huán)部32。圓筒部31外嵌于安裝部29。圓環(huán)部32從該圓筒部31的軸向一端部37向徑向外側(cè)延伸而設(shè)置。只要將擋圈30的圓筒部31的過盈量α如上所述設(shè)定即可，但是該過盈量α是適用于距擋圈30的圓筒部31的軸向另一端部36為至少1毫米以內(nèi)的范圍的值。尤其是在本實(shí)施方式中，距圓筒部31的端部36為1毫米的位置的過盈量α設(shè)定在所述下限值與所述上限值之間。這樣距擋圈30的圓筒部31的軸向另一端部36為1毫米以內(nèi)的范圍設(shè)定為所述過盈量α。由此，在擋圈30與安裝部29之間能確保所希望的面壓，能適當(dāng)?shù)氐玫娇朔撾x的靜摩擦力。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式的車輪用軸承裝置10，能夠抑制擋圈30的脫離。由此，能夠長期地維持與該擋圈30進(jìn)行滑動(dòng)接觸的密封構(gòu)件20(唇部21)的壓縮量。其結(jié)果是，通過上述擋圈30和密封構(gòu)件20能夠確保高密封性能。

包含所述擋圈30的密封裝置15是車輛外側(cè)的結(jié)構(gòu)。然而，在車輛內(nèi)側(cè)的密封裝置17用的擋圈50(參照?qǐng)D1)也可以適用所述過盈量α。由此，能夠抑制擋圈50的脫離。

如以上所述公開的實(shí)施方式在全部的點(diǎn)上為例示而不是限制性的實(shí)施方式。即，本發(fā)明的車輪用軸承裝置10并不局限于圖示的方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以是其他的方式的結(jié)構(gòu)。例如，圖2所示的擋圈30在徑向外側(cè)具有第二圓筒部35，但是該圓筒部35可以省略。密封構(gòu)件20可以是圖示的形狀以外的形狀。

根據(jù)本發(fā)明，通過抑制擋圈的脫離，能夠長期維持與該擋圈滑動(dòng)接觸的密封構(gòu)件的壓縮量。由此，通過上述擋圈和密封構(gòu)件能夠確保較高的密封性能。