輪驅動裝置的製作方法
2023-04-30 13:06:06 2
專利名稱：輪驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輪驅動裝置，該裝置是一車輪支撐滾動軸承組件、一等速萬向節組件、一卡環的組合，用來相對於懸架裝置可旋轉地支撐，一支撐在獨立式懸架上的從動輪{前置前驅車(發動機前置，前輪驅動)的前輪；前置後驅車(發動機前置，後輪驅動)和後置後驅車(發動機後置，後輪驅動)的後輪；以及四輪驅動車(四輪驅動)的所有車輪}，並可旋轉地驅動從動輪。
用於支撐車輪1的該滾動軸承組件由可旋轉地支撐的一輪轂5和在一外環4內徑側上通過多個滾動件7的一內環6組成。對此，當其連接固定到一轉向節9，過在其外圓周面上提供的一第一法蘭8構成一懸架裝置時(參見下面提到的附圖7)，上述外環4即使在使用中也不旋轉。而且，在外環4的內圓周面上提供兩行外環滾道10，且輪轂5和內環6可旋轉地支撐在其內徑側，與外環4同心。
就此，輪轂5上有一個用來支撐車輪的一第二法蘭11，在靠近外圓周面的一外端(當安裝到車輛上時該端部在車輛寬度方向上的外側，即，包括附圖6在內的每個附圖的左手側)部分。而且，第一內環滾道12行程在輪轂5外圓周面的中間部分。同樣地，帶有一形成在其外圓周面上的一第二內環滾道14的一內環6，在外部固定到形成在一內端(當安裝到車輛上時該端部在車輛寬度方向上的中側面，即，在每個附圖的右手側)上的小直徑臺階13上。而且，在輪轂5的中間部分，提供有一花鍵孔15，這樣輪轂5形成在一個中空的圓柱形中。
另一方面，等速萬向節2有一個用於等速連接的外環16，一個用於等速連接的內環17和一個花鍵軸18。就此，用於等速萬向節的外環16和花鍵軸18構成一個驅動件19。即，花鍵軸18在驅動件19的一外端上，且與花鍵孔15自由地結合，且在驅動件19的一內端有用於等速萬向節的外環16。在用於等速萬向節的外環16的內圓周表面上的多個位置處繞著圓周方向與圓周方向成直角分別形成外側結合槽20。而且，等速萬向節的內環17，在一中間部分與圓周方向成直角形成一第二花鍵孔21，且在外圓周表面，與圓周方向成直角的部分形成有與外側結合槽20同心的內側結合槽22。而且，在每個內側結合槽22和外側結合槽20之間有球體22，以便於沿著每個結合槽22和20自由地轉動而球體23保持在一保持架24中。在等速萬向節的外環16的內圓周面的一部分，在周向靠近外側結合槽20之間的部分構成了保持架導向面25。每個保持架導向面25位於一個單獨的球面上，等速萬向節2的一位移中心作為其中心。關於這種等速萬向節2的組成件的形狀，類似於人們熟知的Rzeppa式或Birfield式等速萬向節，由於這與本發明的要點無關，在此省略詳細的說明。
在組合上述等速萬向節2和車輪支撐滾動軸承組件1時，花鍵軸18從內側向外側插入輪轂5的花鍵孔15。隨後，一螺母27被旋至從輪轂5一外端伸出的花鍵軸18的一外端部分上的一外部螺紋部分26，而後通過緊固，將其連接並固定在一起。在這種情況下，由於內環6的內端面緊靠著等速萬向節外環16的外端面，在遠離上述小直徑臺階部分13的方向上內環6沒有位移。同時，每個滾動件7上施加了一個適宜的預定載荷。
而且，當安裝到車輛的懸架裝置時，提供在一驅動軸28的一外端上的一插入式花鍵部分29與提供在等速萬向節內環17的一中間部分上的一第二花鍵孔21花鍵結合。而後，一卡環37制動地結合在形成於繞著插入式花鍵部分29的外端的外圓周面的整個圓周上的一個結合槽30中，卡環與形成在第二花鍵孔21外端的一開口的外緣上的一結合臺階部分32結合，從而防止插入式花鍵部分29從第二花鍵孔21脫出。而且，驅動軸28的內端部連接固定到差速齒輪一輸出軸的三腳架式等速萬向節33的十字軸34的中心(參見示出本發明第一實施例的附
圖1)。附圖6所示的有關上述傳統的結構的第一實施例中，由於支撐車輪的滾動軸承組件1和等速萬向節2通過插入式螺紋部分29和螺帽27利用螺紋和緊固結合，因此重量增加。即，在等速萬向節2的花鍵軸18上提供外部螺紋部分26需要加長花鍵軸18，且螺母27也是必需的。因此，用於輪驅動的軸承組件3的軸向尺寸和重量由於插入式螺紋部分26和螺母27增加。
為了解決這個問題，在附圖7所示的美國專利No.4,881,842的公開內容中，用於輪驅動的一軸承組件3a可以利用一種相對簡單的結構，連接固定上述用於車輪支撐的滾動軸承組件和等速萬向節，縮短軸向尺寸並減少重量。在附圖7所示的傳統結構的第二實施例的情況下，一輪轂5通過布置在一個雙排滾道中的滾動件7，可旋轉地支撐在固定到一轉向節9的一外環4的內側。而且，一驅動件19a的一花鍵軸18與形成在輪轂5中間部分的一花鍵孔15花鍵結合。在花鍵軸18的一外端面上形成一結合部分35，用於同將花鍵軸18拖入上述花鍵孔15的一工具結合。此外，通過一個卡環31可以防止花鍵軸18遠離輪轂5，上述卡環31與形成在靠近花鍵軸18尖端(外端)的一部分的外圓周面上的一結合槽36止動地結合。在這種情況下，一彈性環34被彈性地壓縮在輪轂5和用於驅動件19a的等速萬向節的外環16之間，從而可以防止花鍵軸18和輪轂5之間產生遊隙。在這種傳統結構的第二種實施例的情況下，通過上述卡環31連接用於支撐車輪的滾動軸承組件1a和等速萬向節2a，可以獲得用於車輪驅動的軸承組件3a的更小的尺寸和更輕的重量。
而且，在日本公開特許公報No.Tokukai Hei 10-264655中公開了一種用於輪驅動的軸承組件3b，如附圖8所示。構成用於輪驅動的軸承組件3b的一用於支撐車輪的滾動軸承組件1b具有一中空的輪轂5a，這樣在權利要求中所述的對應於上述驅動件的構成等速萬向節2b的一等速萬向節外環16a，通過一墊片38連接到上述中空的輪轂5a的一內端。形成在一短圓柱形中的該墊片38的內外圓周表面上，在墊片38的內圓周表面上形成一內部直徑側的內螺紋花鍵部分39，在墊片38的外圓周表面上形成對應於權利要求中所述的第一花鍵部分的一外部直徑側的插入式花鍵部分40。該墊片38安裝在輪轂5a內端的一外圓周面上，在其外圓周面上形成一內部直徑側插入式花鍵部分41，與上述內部直徑側的內螺紋花鍵部分39無間隙地花鍵結合。而後，在這種情況下，墊片38的一內端面由形成在輪轂5a內端的一褶皺部分42夾緊，這樣墊片38被無間隙地固定到輪轂5a的內端面。而且，在日本公開特許公報No.Tokukai Hei 10-264655中還公開了內環和墊片一體形成的一種結構。
另一方面，對應於權利要求中所述的第二花鍵部分的一外部直徑側的內螺紋花鍵部分43，形成在用於等速萬向節的外環16a的外端的內圓周面上，與一外部直徑側的插入式花鍵部分40花鍵結合。即，上述外部直徑側的內螺紋花鍵部分43形成在用於等速萬向節的外環16a的外端的內圓周面上。而且，如上所述，外部直徑側的內螺紋花鍵部分43與形成在墊片38的外圓周面上的外部直徑側的插入式花鍵部分40花鍵結合。
一卡環31a跨越在外部直徑側內螺紋花鍵部分43和外部直徑側插入式花鍵部分40之間，它們如上所述彼此花鍵結合，這樣用於等速萬向節的外環16a不會與墊片38分離。即，卡環31a是半圓環形且跨越在對應於權利要求中所述的一第一連接部分的一內部結合槽44和對應於權利要求中所述的一第二連接部分的一外部結合槽45之間，上述內部結合槽繞著墊片38在外圓周表面上的整個圓周形成，上述外部結合槽繞著等速萬向節的外環16a外端的外圓周表面上的整個圓周形成。因此等速萬向節外環16a和墊片38在軸向不會相互分離。
輪轂5a的連接部分以及萬向節的外環16a的結構如上所述，且該輪轂5a通過一個雙排角式球軸承可旋轉地支撐在上述外環4的內部直徑側。構成該球軸承的一內環6夾緊地固定在墊片38的一外端面和一臺階面46之間，上述臺階面形成在輪轂5a中間部分的外圓周面上的一小直徑臺階部分13的外端上。
在如上所述的日本公開特許公報No.Tokukai Hei 10-264655中描述的用於輪驅動的軸承組件3b的情況下，在附圖7所示的傳統結構的第二實施例中可以省去花鍵軸18，且那樣可以進一步降低成本和重量。
附圖7和8所示的傳統結構的第二和第三實施例與附圖6所示的傳統結構的第一實施例相比，獲得了成本和重量減少的效果。然而，為了充分地保證每個組成元件的耐久性，有必要優化每個組成元件的性能。即，在使用輪驅動裝置時，各種應力，例如壓縮方向的力、彎曲方向上的力以及拉伸方向上的力或類似力，被施加到結合在一起構成輪驅動裝置的用於支撐車輪的每個滾動軸承組件以及等速萬向節的組成元件上。但是，就此而言，至今還沒有考慮優化每個組成元件的性能以應對這些應力。
本發明提供一種輪驅動裝置，包括一個用於車輪的滾動軸承組件，一個等速萬向節組件和一個卡環，等速萬向節組件包括一個第一等速萬向節，該萬向節具有一個輸出部分和連接到一個差速齒輪輸出部分的一個輸入部分，一個傳動軸，該傳動軸具有一個輸出端和連接到上述第一等速萬向節的輸出部分的一個輸入端，以及一個第二等速萬向節，該萬向節具有一個輸出部分和連接到傳動軸輸出端的一個輸入部分，用於車輪的滾動軸承組件包括一個外環，該外環具有一個帶有外環滾道的內圓周表面，且該外環在使用過程中不能旋轉，一個中空的輪轂具有一個外圓周表面，該外圓周表面在靠近其外端部帶有用於支撐一車輪的凸緣，其中部有一個第一內環滾道，且在其內端部形成一個小直徑臺階部分，一內環帶有一第二內環滾道的外環圓周面，且安裝到輪轂的小直徑臺階部分，該輪轂具有徑向彈性向外變形的內端部形成一個褶皺部分內環從小直徑部分出來，在每個外環滾道和第一及第二內環滾道之間有多個可旋轉的滾動件，且在輪轂或連接固定到輪轂的一個件的圓周表面部分有一個第一花鍵部分。第二等速萬向節包括一驅動件，該驅動件具有一個在其外端部的一個圓周表面，其上形成一個與第一花鍵部分以花鍵結合的第二花鍵部分，且一等速萬向節外環在其內端構成上述第二等速萬向節，在輪轂或連接固定到輪轂的一個件的圓周表面部分有一第一結合部分，在驅動件外端的圓周表面部分有一第二結合部分，上述卡環在第一結合部分和第二結合部分之間延伸以防止第一花鍵部分和第二花鍵部分分離，上述輪轂的小直徑臺階部分在其最內端面有一個臺階面，上述內環有鄰接上述臺階面部分的一內端面，在輪轂的外圓周表面上，至少第一內環滾道和臺階面部分被淬硬，在輪轂的內圓周表面上，至少在淬硬的臺階面內直徑側的一部分，以及褶皺部分沒有被淬硬，至少輪轂或連接固定到輪轂的一個件之一以及上述具有一個帶有用於第一和第二結合部分的結合槽的圓周部分的驅動件沒有被淬硬，等速萬向節的外環在其帶有保持架導向部分的內圓周表面上具有外側結合槽部分，各自位於一個圓周向靠近的一對保持架導向部分之間，以及在等速萬向節外環的內圓周表面，至少外側結合槽部分和保持架導向部分被淬硬。
附圖5是本發明第三實施例的橫剖面圖；附圖6是傳統結構的第一實施例的橫剖面圖；附圖7是傳統結構的第二實施例的橫剖面圖；附圖8是傳統結構的第三實施例的橫剖面圖。
就此，等速萬向節組件具有一第一等速萬向節，該等速萬向節用於將其一輸入部分連接到一差速齒輪的輸出部分，一傳動軸，該軸的一輸入側端部被連接到上述第一等速萬向節的一輸出部分，以及一第二等速萬向節，該等速萬向節的一輸入部分連接到上述傳動軸的輸出側端部。
而且，用於支撐車輪的滾動軸承組件具有一外環、一中空的輪轂、滾動件和一第一花鍵部分。
就此，上述外環在其內圓周面上具有一個雙排外環滾道，且在使用時外環不旋轉。
而且，上述輪轂在靠近其一外圓周面的一外端的部分具有用於支撐一車輪的一法蘭，且在其中間部分有一個第一內環滾道。具有一第二內環滾道的一內環形成在其一外圓周面上，在外部固定到形成在靠近其內端的外圓周面的一部分上的一小直徑臺階部分，並通過上述內端部在徑向向外的方向上的塑性變形形成的一褶皺部分防止上述內環離開上述小直徑臺階部分。
而且，分別提供幾個上述滾動件，以便在每個外環滾道和第一及第二內環滾道之間自由地旋轉。
而且，在上述輪轂或連接固定到輪轂的一個件的圓周面的一部分上提供上述第一花鍵部分。
此外，上述第二等速萬向節結合一驅動件，該驅動件帶有用於與提供在其外端圓周面上的第一花鍵部分花鍵結合的一第二花鍵部分，且一內端部分作為一等速萬向節外環構成上述第二等速萬向節。
而且，在第一花鍵部分和第二花鍵部分相互花鍵連接的情況下，上述卡環跨越在第一結合部分和第二結合部分之間，上述第一結合部分提供在上述輪轂或連接固定到輪轂的一個件的圓周面的一部分上，上述第二結合部分提供在上述驅動件的外端的一圓周面上，這樣可以防止第一花鍵部分和第二花鍵部分之間的連接分離。
而且，就輪轂的外圓周面而言，至少第一內環部分和緊靠著內環外端面的上述小直徑臺階部分最內端的臺階面部分被淬火硬化。而且，至少輪轂內圓周面的一部分，對應於上述小直徑臺階部分，位於該部分內部直徑側的部分被淬火硬化，且用於形成褶皺的部分沒有被淬火硬化。而且，至少輪轂或連接固定到輪轂的件以及驅動件中的一個的圓周面的至少一部分沒有被淬火硬化，上述驅動件上形成用於作為第一或第二連接部分的結合槽。此外，就等速萬向節的外環的內圓周面而言，至少外側結合槽部分和周向靠近結合槽對外側之間的每個保持架導向面部分被淬火硬化。
根據本發明上述結構的輪驅動裝置，由於每個組成構件的性能對應於應力等可以優化地施加到每個件上，因此可以充分地保證耐久性。
首先，就輪轂的外圓周面而言，由於第一內環滾道部分被淬火硬化，所以第一內環滾道部分的滾動疲勞壽命得到提高。而且，由於，在上述小直徑臺階部分最內端的臺階面部分被淬火硬化，所以臺階面部分承受的推力負荷可以足夠大。從而，在上述褶皺部分在內環外端面緊靠臺階面部分的情況下形成在輪轂的內端部時，內環被固定到輪轂上，上述臺階面部分沒有塑性變形。因此，利用褶皺部分夾緊內環，可以在每個滾動件上施加一適當的預定載荷。
而且，至少輪轂的內環面的一部分，對應於小直徑臺階部分位於淬火硬化部分的內直徑側，沒有被淬火硬化，並且，因此未淬火硬化的部分從輪轂的內環面滲透到其外環面。這樣，防止在輪轂上存在多個易碎部分。因此，可以防止在淬火硬化輪轂，或降低輪轂的衝擊阻抗過程中發生在輪轂上的損壞，例如破裂。
此外，由於輪轂彎皺的部分沒有被淬火硬化，在形成彎皺部分以便將內環固定連接到輪轂時，損壞，例如破裂，不會在該彎皺部分發生，且這樣可以形成一個高質量的彎皺部分。而且，在至少一個輪轂或連接固定到該輪轂的一個件的圓周面的一部分，以及其驅動件沒有被淬火硬化，上述驅動件帶有作為第一連接部分或第二連接部分的結合槽。因此，由於熱處理造成的損壞，例如破裂，不會發生在上述結合槽形成的部分，在此隨熱處理的進行很容易發生變形。
而且，等速萬向節外環的內圓周面，外結合槽部分的滾動疲勞壽命隨著外結合槽部分的淬火硬化得到提高。此外，等速萬向節外環的內圓周面，由於周向靠近外部結合槽對的保持架導向面部分被淬火硬化，與構成等速萬向節的保持架的外圓周面相接觸的保持架導向面部分的抗磨性和抗卡性可以得到提高。
現在將參照附圖進一步解釋本發明。
附圖1至3示出了對應於權利要求的本發明的一實施例的第一個示例。本發明的一個特點是，具有能夠很容易地將一滾動軸承組件1c連接到一等速萬向節2c的結構，上述滾動軸承組件用於構成一車輪驅動單元的輪支撐，上述等速萬向節是權利要求中所述的一第二等速萬向節，用於車輪支撐的滾動軸承組件1c和等速萬向節2c的可靠性和耐久性得到了保證。由用於車輪支撐的滾動軸承組件1c和等速萬向節2c組合形成的用於輪驅動的一軸承組件的基本結構的部分與附圖6至8所示的一些傳統結構有共同之處。因此，相同的部分用相似的參考標記表示，並且省略或簡化了重複的說明。此後主要是對本發明與前述的傳統結構的特徵部分的不同點的說明。
構成用於輪支撐的滾動軸承組件1c的一輪轂5b由一種熱鑄材料例如S53CG預成型，隨後通過機械加工、感應硬化、研磨和超精加工獲得需要的形狀和特性。就此，關於感應硬化的部分將在後面詳細解釋，但是輪轂5b的表面，經感應硬化的部分的表面硬度是HRC58～64，且硬化層的有效厚度約為1.5～3mm。
在其外圓周面上有一個第二內環滾道14的一內環6，向外安裝到一個小直徑臺階部分13，該臺階部分形成在靠近如上所述形成的輪轂5b內端的一部分上。該內環6由一種熱鑄材料例如SUJ2預成型，隨後通過機械加工、浸淬、研磨和超精加工獲得需要的形狀和特性。硬度為HRC60～64。而後，為了防止如上述形成的內環6從上述小直徑臺階部分13脫開，在輪轂5b的一內端部形成一個彎皺部分42a。即，在內環6向外安裝倒上述小直徑臺階部分13後，在輪轂5b內端的部分從內環6內端面伸出，徑向向外塑性變形形成上述彎皺部分42a，而且，內環6的內端面因此通過該彎皺部分42a被保持住。
此外，對應於權利要求中所述的第二連接部分的一結合槽47形成在花鍵軸18外端的外圓周面的整個圓周面上，上述花鍵構成驅動件19b與等速萬向節2c結合。包括花鍵軸18的該驅動件19b由一種熱鑄材料例如S55CG預成型，隨後通過機械加工、感應硬化、研磨和超精加工獲得需要的形狀和特性。就此，關於感應硬化的部分將在後面詳細解釋，但是驅動件19b的表面，經感應硬化的部分的表面硬度是HRC58～64。有關硬化層的有效厚度，根據位置的不同而不同，但是大致為2～7.5mm。例如，等速萬向節外環17的內圓周面部分，由於該部分在淬火硬化後進行了研磨，其厚度大約為2～4mm。另一方面，花鍵軸18的外圓周面部分沒有經過研磨，因此其厚度約為5～7.5mm。
在花鍵軸18插入輪轂5b中部的花鍵孔15中，從而構成用於輪驅動的軸承組件3c的情況下，在一卡環31b外徑上的一半與對應於權利要求中所述的第一結合部分的結合臺階部分32a結合，上述第一結合部分形成在靠近輪轂5b外端的內圓周面的一部分上，而卡環內徑上的一半止動地結合在結合槽47中，從而防止花鍵軸18從花鍵孔15脫出。卡環31b通過將帶有圓形截面的材料例如SWPA和SWPB彎成半圓環形構成，且在自由狀態具有防止直徑擴張的彈性。而且，其硬度為HRC48～54。
如下所述，該卡環31b的尺寸由設計確定，這樣在通過上述花鍵孔15以便裝配用於輪驅動的軸承組件3c時，以及使用時允許的應力不會超出。在這種情況下，若花鍵模數是固定的，隨著花鍵節距環直徑的增加卡環31b的橫截面的直徑會增加。例如，在一般的使用中，考慮了模數為1和壓力角為45度的情況，當節圓直徑為24mm時，截面的直徑為1.7mm。而且，還涉及用於卡環31b的安裝部分的尺寸，其通過對應於卡環31b的橫截面的直徑的設計確定。附圖3示出了用於其橫截面直徑為1.7mm的情況的安裝部分尺寸的一個例子。在節圓直徑為30mm的情況下，截面的直徑不限於1.7mm，可以適當地設定在一個範圍內，例如1.7～2.5mm。
此外，在輪轂5b的中心孔中，比結合臺階部分32a更靠近外端部開口的部分沒有內螺紋花鍵齒，帶有一個簡單的圓柱表面。即，輪轂5b的中心孔分成花鍵孔15和一個比花鍵孔直徑更大的簡單的圓孔48，結合臺階部分32a作為它們之間的一個界限。而且，在花鍵軸18插入花鍵孔15之前，卡環31b裝入結合槽47。當花鍵軸18被插入花鍵孔15時，卡環31b在花鍵孔15內，直徑與其彈性接觸。隨後，在卡環31b與結合臺階部分32a匹配的情況下，其直徑彈性恢復，且與上述內容相似，卡環31b在結合臺階部分32a和結合槽47之間延伸。
而且，在輪轂5b中心孔的外端側上的一個開口部分被一個罩49所覆蓋。另一方面，一個密封環51向外安裝到一個凸肩50的外圓周表面，上述凸肩形成在用於構成驅動件19b的等速萬向節的外環16b的一個基座端部。該密封環51，能夠向外固定到上述凸肩50，被彈性擠壓在褶皺部分42a的內端面和用於等速萬向節的外環16b的外端面之間，這樣封閉了褶皺部分42a和用於等速萬向節的外環16b之間的一個間隙。
以這種方式，在附圖所示的情況下，可以防止外界物質，例如泥水進入花鍵軸18和花鍵孔15之間的花鍵結合部分52，利用罩49和密封環51，從而防止花鍵結合部分52鏽蝕。而且，在附圖所示的例子中，凸肩50的外側面與靠近褶皺部分42a內側面內徑的部分經間隙53彼此相對。一個大的推力載荷，沿著使輪轂5b和等速萬向節的外環16b相互接近的方向施加到輪轂5b和驅動件19b之間的情況下，間隙53消失，且凸肩50的外側面與靠近褶皺部分42a內側面內徑的部分靠在一起。在這種情況下，輪轂5b和等速萬向節的外環16b不能靠的更近。因此，間隙53的尺寸大致約束在，即使有一個大的推力載荷，密封環51不會被過分擠壓。一個限制條件是在間隙53的尺寸最大的情況下，密封環51的密封唇的過盈大於經過長時間使用的密封環51的還原量。這樣的原因是為了保持在褶皺部分42a內側面和等速萬向節的外環16b的外端面之間的密封環51的彈性密封狀況，甚至在密封環51已經固定的情況下。
如上所述構成的用於輪驅動的軸承組件3c，在附圖2中輪轂5和驅動件19b表面的一部分上用對角網格剖面線示出的部分利用感應淬火硬化被淬硬。首先，輪轂5b的外圓周面，除了軸向相對端部外的中間部分被淬硬。涉及該輪轂5b外圓周面的淬硬部分，從外部描述，用於在該輪轂5b上支撐車輪的第二凸緣11的基座端部被淬硬。該部分被淬硬是為了提高第二凸緣11的彎曲剛度，且這樣，儘管在運行過程中有來自車輪的力矩，第二凸緣11也不會彎曲變形，而且同時可以消除伴隨構成密封環54的密封唇的滑動而存在的磨損，上述密封環固定到外環4的外端部。
其次，第一內環滾道12以及在小直徑臺階部分13最內端的一個階梯面46和緊靠著內環6的外端面這幾部分被淬硬。第一內環滾道12被淬硬以改進第一內環滾道12部分的滾動疲勞壽命。而且，小直徑臺階部分13最內端的一個階梯面46被淬硬以充分提高階梯面46該部分的推力載荷承受能力。因此，在內環6的外端面緊靠著上述階梯面46的情況下，當輪轂5b的內端面上形成上述褶皺部分42a，以便將內環6固定到輪轂5b時，階梯面46的部分不能彈性變形。因此，一個適當的預加載荷通過帶有褶皺部分42a的內環6的夾緊作用施加到每個滾動件7上。
而且，在輪轂5b的內圓周面上，結合臺階部分32a和靠近結合臺階部分32a的部分通過感應淬火硬化被淬硬。這些部分進行感應淬火硬化以便防止該結合臺階部分32a被卡環31b強烈擠壓時發生彈性變形，並且可以可靠地防止結合臺階部分32a與卡環31b之間的結合分離。在該實施例的情況下，由於結合臺階部分32a和小直徑臺階部分13相互分離，結合臺階部分32a的淬硬層與階梯面46部分的淬硬層彼此不相連。因此，淬硬層不會通過輪轂5b的內外圓周面滲透。這樣可以保證輪轂5b的抗衝擊性(韌性)。另一方面，在輪轂內圓周面上的結合臺階部分與其外圓周面上的階梯部分相互靠近的情況下，當淬硬層形成在結合臺階部分時，淬硬層可能會通過輪轂的內外圓周面滲透。在這種情況下，很難保證輪轂的抗衝擊性。因此，在結合臺階部分沒有形成淬硬層(沒有進行淬火硬化)。
此外，就驅動件19b而言，從基座端面到花鍵軸18中部的外圓周面被淬硬。而且，在附圖所示的例子中，緊靠等速萬向節外環16b的半密封環51的內直徑側的外端面的一部分也被淬硬。花鍵軸18的基座端部被淬硬以保證該基座在運行過程中對重複地施加到花鍵軸18的彎曲力矩的疲勞強度。而且，花鍵軸18中間部分被淬硬以便抑制彈性變形以及形成在花鍵軸18外圓周面上的插入式花鍵部分29的磨損。
而且，等速萬向節外環16b的外端面被淬硬以抑制密封環51的承載面的變形，並因此保證密封環51的密封性能。此外，在附圖所示的例子中，由於等速萬向節外環16b的外端部分為了減輕等速萬向節外環16b的重量作的很細，該部分也被淬硬以保證其強度。
而且，就等速萬向節外環16b的內圓周面而言，每個外結合槽20和在周向靠近外結合槽20之間的保持架導向面25的部分被淬硬。外結合槽20上的部分被淬硬，以便改進外結合槽20上的該部分的滾動疲勞強度。此外，保持架導向面25的部分被淬硬，以便改進保持架導向面25該部分的磨損抵抗力和卡死抵抗力，保持架導向面25的該部分與構成等速萬向節2c的保持架24的外圓周面摩擦接觸。因此，等速萬向節外環16b的內圓周面部分，即形成外結合槽20和保持架導向面25的部分，繞著整個圓周面淬硬。
另一方面，輪轂5b的內圓周面，不包括對應於結合臺階部分32a的部分，沒有被淬硬。尤其是，對應於小直徑臺階部分13，在淬硬部分內直徑側的部分沒有被淬硬。以這種方式，由於對應於小直徑臺階部分13，在淬硬部分內直徑側的部分沒有被淬硬，淬硬部分不會從輪轂5b的內圓周面滲透到其外圓周面。即，由於對應於小直徑臺階部分13和輪轂5b內圓周面的淬硬部分很短(相關部分很薄)，如果該部分的內直徑側被淬硬，在該部分的淬硬層可能會從輪轂5b的內圓周面滲透到其外圓周面。淬硬層，雖然很難形成，韌性很差，易碎，並且很容易由於衝擊載荷的作用而破裂。因此，不需要淬硬層經過輪轂5b的內外圓周表面滲透。另一方面，在輪轂5b構成本發明的輪驅動單元的情況下，避免了易碎部分的存在，因此，能夠防止發生，例如輪轂5b破裂或伴隨輪轂5b淬硬加工輪轂5b衝擊阻抗下降的損壞情況。
而且，就該輪轂5b而言，形成褶皺部分42a的部分，即，形成在輪轂5b內端面上的圓柱部分，以及形成結合槽47的花鍵軸18頂端(外端部)部分，都沒有被淬硬。就這些部分而言，形成褶皺部分42a的圓柱部分沒有被淬硬，而是保持原狀，以便在形成褶皺部分42a以便將內環6連接固定到輪轂5b時，形成一個高質量的褶皺部分42a不會在褶皺部分42a發生損壞，例如破裂。此外，在形成結合槽47的花鍵軸18的頂端部分沒有被淬硬，而是保持原狀，以防止損壞，例如由於熱處理，從小缺口發展為裂縫。
該例子的輪驅動裝置通過結合如上所述構成的用於輪驅動的軸承組件3c和一個驅動軸28，如附圖1所示，以及一個三腳架式等速萬向節33形成，上述等速萬向節是權利要求中所述的第一等速萬向節。即，在驅動軸28外端的一個插入式花鍵部分29與構成輪驅動的軸承組件3c的等速萬向節內環17中心的第二花鍵孔21花鍵結合。而後，與結合槽20止動結合的卡環37，被連接到形成在第二花鍵孔21外端的開口邊緣的結合臺階部分32，上述結合槽在插入式花鍵部分29的外端繞著整個外圓周面的圓周形成，這樣可以防止插入式花鍵部分29從第二花鍵孔21出來。而且，驅動軸28的內端被連接固定到提供在差速齒輪的輸出軸上的等速萬向節33的十字軸34。
即，驅動軸28的內端被連接到十字軸34的中心，該十字軸構成提供在差速齒輪(附圖中未示出)輸出軸端部上的等速萬向節33。而且，用於防止油脂洩漏和外界物質侵入的一對保護罩56a和56b分別固定在驅動軸28中間的外圓周面與在構成等速萬向節33殼體55的外端的圓周面之間以及等速萬向節外環16b的內端面的圓周面之間。保護罩56a和56b中的每一個都是中間部分是波紋狀的整體圓柱形。
根據如上所述構成的本發明的輪驅動裝置，在用於車輪支撐的滾動軸承組件1c與構成車輪驅動軸承組件3c的等速萬向節2c之間通過卡環31b連接。因此，以與附圖7所示的前述傳統結構的第二個例子相似的方式設計了簡化的組裝操作。但是，根據本發明的輪驅動裝置，由於前述內容，用於輪驅動的軸承組件3c的每個組成元件為了優化的性能而被調節，可以保證用於輪驅動的軸承組件3c的耐久性。
其次，附圖4示出了本發明的一個實施例的第二個例子。在該示例中，一個徑向寬臺階面57形成在輪轂5c的一個中間部分處的花鍵孔15外端的一個開口邊緣上，該輪轂構成一個輪驅動軸承組件3d。該臺階面57對應於權利要求裡所述的第一結合部分。而且，提供一個卡環31c，其內圓周面止動地與一作為第二結合部分，形成在花鍵軸18一端部的結合槽47結合，且在卡環31c外直徑側的半部分與臺階面57結合，從而防止花鍵軸18從花鍵孔15出來。
在該示例的情況下，一半圓環形的徑向寬環，帶有在一圓周位置上不連續的部分，被用作卡環31c。因此，卡環31c與臺階面57的接觸區域很大，這樣接觸面壓力可以減小。從而，在該示例的情況下，即使該臺階面57沒有特別地淬硬，也可以防止臺階部分57的塑性變形。其它部分的結構和操作與第一示例的情況大致相同。
其次，附圖5示出了本發明一個實施例的第三個示例。該示例示出了本發明應用附圖8中所示的傳統結構的第三示例的情況。構成一等速萬向節2d的等速連接的外環16c，且對應於權利要求中所說的驅動件，被連接到構成用於輪驅動的軸承組件3e的中空輪轂5d的內端面，通過一個墊片38a作為一個連接件。就該墊片38a的內外圓周面而言，在內徑側形成一個內花鍵部分39的內圓周面沿著整個軸向被淬硬，且帶有對應於權利要求中所述的第一花鍵部分的在外徑側的插入式花鍵部分40的外圓周面，不包括對應於權利要求中所述的第一結合部分的一內側結合槽44，被淬硬。此外，對應與第二花鍵，在外徑側上的內螺紋花鍵部分43，形成在對應於權利要求中所說的驅動件的等速萬向節外環16c外端的內圓周面上，不包括對應於第二結合部分的一外側結合槽45，也被淬硬。除此在外，用於輪驅動的軸承組件3e的基本結構與附圖8中所示的傳統結構的第三示例相似，且上述淬硬部分和未淬硬部分與本發明第一和第二實施例的情況相似。
在本發明工作的情況下，就為了傳輸扭矩而形成的每個內螺紋花鍵部分和插入式花鍵部分而言，可以採用各種形式。例如，兩個花鍵部分都可以是平行的花鍵，花鍵齒具有軸向平行的側面，或者是錐形的花鍵，每個部分上的花鍵齒的側面稍稍在相反的方向上相對軸向傾斜。而且，它們也可以是螺旋花鍵，其中只有內螺紋花鍵是平行花鍵，構成插入式花鍵的花鍵部分相對的側面相對於軸向稍稍向相同方向傾斜。
此外，在發明工作的情況下，一些部分，例如形成在隨插入式花鍵提供的件中的結合槽沒有被淬硬，而保持它們原來的狀態。即，隨插入式花鍵提供的件中形成的全部或者部分花鍵部分被淬硬，但是在任何情況下，一些部分，例如結合槽，都保持其原來的狀態。另一方面，就內螺紋花鍵部分而言，可以選擇該部分淬硬或不淬硬，且在淬硬的情況下，淬硬的範圍可以自由選擇。而且，在這種情況下，可以適當地選擇是否淬硬連接安裝部分，例如隨內螺紋花鍵部分提供的件的內圓周面上的結合臺階部分，在此，由於熱處理而造成的損壞，例如破裂，與結合槽相比不易擴展。例如，在整個內螺紋花鍵部分沒有淬硬的情況下，結合臺階部分和類似部分也沒有淬硬。此外，只有部分的內螺紋花鍵部分被淬硬的情況下，結合臺階部分和類似部分可以淬硬或不淬硬。而且，在整個內螺紋花鍵部分都經淬硬處理的情況下，結合臺階部分和類似部分可以被淬硬，或者只有該結合臺階部分和類似部分未淬硬。在實施例的每個示例中，就構成用於車輪支撐的滾動軸承組件的外環4的淬硬而言，由於類似於傳統結構的情況，對淬硬部分的解釋和附圖在此略去。
此外，就插入式和內螺紋花鍵部分的表面粗糙度而言，可以通過設計確定，但是，例如，就插入式花鍵部分而言，通過軋制處理，其表面粗糙度可以調節到3.2S。且，就內螺紋花鍵部分而言，通過拉削處理，其表面粗糙度可以調節到Ra6.3。
本發明如上所述構成並操作，從而可以低成本地實現具有良好的耐久性的輪驅動裝置。
權利要求
1.一種輪驅動裝置，包括一個用於車輪的滾動軸承組件，一個等速萬向節組件和一個卡環，等速萬向節組件包括一個第一等速萬向節，該萬向節具有一個輸出部分和連接到一個差速齒輪輸出部分的一個輸入部分，一個傳動軸，該傳動軸具有一個輸出端和連接到上述第一等速萬向節的輸出部分的一個輸入端，以及一個第二等速萬向節，該萬向節具有一個輸出部分和連接到傳動軸輸出端的一個輸入部分，用於車輪的滾動軸承組件包括一個外環，該外環具有一個帶有外環滾道的內圓周表面，且該外環在使用過程中不能旋轉，一個中空的輪轂具有一個外圓周表面，該外圓周表面在靠近其外端部帶有用於支撐一車輪的凸緣，其中部有一個第一內環滾道，且在靠近其內端部形成一個小直徑臺階部分，一內環帶有一第二內環滾道的外環圓周面，且安裝到輪轂的小直徑臺階部分，該輪轂具有徑向彈性向外變形的內端部，形成一個褶皺部分防止內環從小直徑部分出來，在每個外環滾道和第一及第二內環滾道之間有多個可旋轉的滾動件，且在輪轂或連接固定到輪轂的一個元件的圓周表面部分有一個第一花鍵部分，第二等速萬向節包括一驅動件，該驅動件具有一個在其外端部的一個圓周表面，其上形成一個與第一花鍵部分以花鍵結合的第二花鍵部分，且一等速萬向節外環在其內端構成上述第二等速萬向節，在輪轂或連接固定到輪轂的一個元件的圓周表面部分有一第一結合部分，在驅動件外端的圓周表面部分有一第二結合部分，上述卡環在第一結合部分和第二結合部分之間延伸以防止第一花鍵部分和第二花鍵部分分離，上述輪轂的小直徑臺階部分在其最內端面有一個臺階面，上述內環有鄰接上述臺階面部分的一內端面，在輪轂的外圓周表面上，至少第一內環滾道和臺階面部分被淬硬，在輪轂的內圓周表面上，至少在淬硬的臺階面內直徑側的一部分，以及褶皺部分沒有被淬硬，至少輪轂或連接固定到輪轂的一個元件之一以及上述具有一個帶有用於第一和第二結合部分的結合槽的圓周部分的驅動件沒有被淬硬，等速萬向節的外環在其帶有保持架導向部分的內圓周表面上具有外側結合槽部分，各自位於一個圓周向靠近的一對保持架導向部分之間，以及在等速萬向節外環的內圓周表面，至少外側結合槽部分和保持架導向部分被淬硬。
2.如權利要求1所述的輪驅動裝置，其特徵在於，上述第一花鍵部分是形成在輪轂內圓周表面的內花鍵部分，第二花鍵部分是形成在構成驅動件外端的花鍵軸外圓周表面上的外花鍵部分，上述第一結合部分是形成在輪轂靠近其外端面的內圓周表面上的一結合臺階部分，第二結合部分是形成在花鍵軸外端的外圓周表面上的一結合槽，且花鍵軸具有一個帶有淬硬的外圓周表面的基座端部。
3.如權利要求1所述的輪驅動裝置，其特徵在於，一個墊片與內環整體或分隔形成，固定地安裝到輪轂的內端，並由褶皺部分保持，上述第一花鍵部分是形成在墊片外圓周面上的一外花鍵部分，第二花鍵部分是在驅動件外端部內圓周表面上的一內花鍵部分，上述驅動件通常大致為圓柱形，上述第一結合部分是形成在墊片外圓周面上的徑向內結合槽，第二結合部分是形成在上述驅動件外端部內圓周表面上徑向向外的結合槽。
4.一種輪驅動裝置，包括用於支撐車輪的一滾動軸承組件，以及一等速萬向節，上述滾動軸承組件包括一輪轂，該輪轂具有一個結合部分，上述等速萬向節具有一個結合部分，上述輪轂利用一卡環通過結合部分被連接到上述等速萬向節，其特徵在於，至少結合部分中的一個由沒有淬硬的一個槽構成。
全文摘要
本發明提供了一種輪驅動裝置，它包括用於輪驅動的一重量輕且成本低的軸承組件3e。構成軸承組件3e用來進行輪驅動的構件具有良好的耐久性。構成軸承組件3e用來進行輪驅動的構件對角剖面線表示的部分被淬火硬化，其它部分沒有被淬火硬化保持其原有狀態，因此構件的滾動疲勞壽命和抗磨損性能得到提高並且能夠防止開裂。
文檔編號F16D3/20GK1447883SQ01814353
公開日2003年10月8日 申請日期2001年8月15日 優先權日2000年8月22日
發明者大內英男 申請人:日本精工株式會社