[发明专利]车轮用滚动轴承装置的热处理方法和用于内轴的冷却单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种车轮用滚动轴承装置的轨道表面的热处理方法以及在该热处理方法中使用的用于内轴的冷却单元，该车轮用滚动轴承装置用于在汽车等的悬架装置上可旋转地保持车轮。

背景技术

图1是示出了近些年已经广泛使用的车轮用滚动轴承装置1的例子的剖视图。参考图1，在该例子中车轮用滚动轴承装置1包括外圈2，所述外圈2具有管的形状；内轴3，所述内轴3被插入管中并与外圈2共轴地布置；以及多个滚动元件4，所述多个滚动元件4置于外圈2和内轴3之间。

用于保持滚动元件4以便滚动的双列(图中为两列)轨道表面5、6形成在外圈2的管的内周上。而且，在管的外周上，与管一体地形成具有多个可被安装到悬架装置的突起部分7的凸缘8，所述凸缘8从沿着管的周向方向的多个位置(图中仅示出一个位置)沿着管的径向方向向外突出。

在内轴3的外周面上，形成有轨道表面13，所述轨道表面13与轨道表面5相对并在它们之间保持滚动元件4以便其滚动。轴承圈14在与轨道表面6相对的位置处被安装到内轴3的外周。轨道表面15形成在轴承圈14的外周上，所述轨道表面15与轨道表面6相对并且在它们之间保持滚动元件4以滚动。

凸缘19一体地形成在内轴3上以沿着内轴3的径向方向向外突出，车轮、制动盘等等可被安装到所述凸缘19。而且可与制动盘接合的管形的套筒结合部分21一体地形成在凸缘19的侧面上、位于与设置有轨道表面13的一侧的相对侧处，以沿着内轴3的轴向方向从该侧面突出。

通过将热锻加工应用到比如轴承钢、用于机械结构的碳钢等等钢材料从而形成外圈的前身(工件)，然后，通过使工件的轨道表面5、6经受热处理从而在包括轨道表面5、6的区域中形成具有确定厚度的硬化层，并且之后，根据需要通过研磨表面，来生产外圈2。当热处理时，使用所谓的高频淬火方法，其中轨道表面5、6通过用高频线圈感应加热被局部地加热，并且之后，被冷却。

然而，工件为具有大约10mm或更小的壁厚的薄壁管的形状，并且在它的内周上具有轨道表面5、6，且在它的外周上具有凸缘8。因此，沿着管的轴向方向的壁厚不是恒定的。而且，如上面描述的，工件在沿着凸缘的周向方向的多个位置处具有突起部分7，并且因此，沿着管的周向方向的壁厚也不是恒定的。因此，存在这样的忧虑，当轨道表面5、6经历热处理时，管的圆度恶化了，例如，以及在整个工件中可能发生大的扭曲。

具体地，由于上面描述的壁厚中的不同而使热处理的热量不规则地传导到工件的不加热区域，因此工件中发生了不规则的膨胀并且产生了内应力。而且，已经被加热的工件一般通过从若干注水口像淋浴一样注入水而被冷却。然而，根据该冷却方法，取决于工件的形状，到达工件的水的时间和量变得不同，并且整个工件不能被同时并且均匀地冷却。因此，存在这样的忧虑，由于内应力和不规则冷却的产生工件异常地变形，并且可能在整个工件中发生大的扭曲。

内轴3的情况是相同的。通过将热锻加工应用到钢材料从而形成工件，所述工件为内轴的前身，然后，通过使工件的轨道表面13经受热处理从而在包括轨道表面13的区域中形成具有确定厚度的硬化层，并且之后，根据需要通过研磨表面，来生产内轴3。作为热处理，也广泛地使用高频淬火方法。

因为制动盘和车轮在图中左侧被安装到凸缘19的侧面，所以在套筒结合部分21与制动盘接合的状态下，内轴3要求该侧面尽可能平并且套筒结合部分21不扭曲。然而，当轨道表面13经受热处理时，存在这样的忧虑，凸缘19可能变形而使侧面的平面度恶化并且套筒结合部分21可能变形。

具体地，因为热处理的热量从凸缘19的邻近于轨道表面13的基部逐渐地传导到周缘部，在基部和周缘部之间发生不规则的膨胀，从而产生了内应力。因此，存在这样的忧虑，当像淋浴一样注入水以冷却工件时，凸缘19可能异常地变形而扭曲，并且侧面的平面度可能恶化。而且，当凸缘19扭曲时，与凸缘19一体地形成的套筒结合部分21也扭曲了。

在这种情况下，照惯例使在热处理之后且在研磨之前的工件经受车削处理以校正扭曲，以获得外圈2所要求的尺寸精度，或提高内轴3的凸缘19的侧面的平面度，并且校正套筒结合部分21的扭曲。然而，用该方法，增加了加工步骤，因为要求车削处理，并且存在这样的问题，外圈2、内轴3、以及因此车轮用滚动轴承装置1的生产率可能恶化。而且，考虑到热处理后的车削量，并且为了将由于热处理而发生的扭曲抑制到最少，必要将工件得相当厚。因此，存在另一个问题，增加了生产外圈2和内轴3所需要的钢材料的量、运输所需要的能量、存储所需要的空间等。