汽车车轮通过用于支撑车轮的毂单元而被悬架支撑。图4示出用于支撑 车轮的毂单元的第1实施例，在现有技术中所述车轮公知是从动轮(FF车 辆中的后轮，FR车辆和RR车辆中的前轮)。用于支撑车轮的毂单元包括构 成一轴承座圈元件的毂1、内座圈2、类似地构成一轴承座圈元件的外座圈3 和多个滚动元件4。
毗邻毂1外周面的一外端侧的部分(在轴向上的“外”代表车辆宽度方 向的外侧，也就是图1、4-7中的左侧。相反，在轴向上的“内”代表车辆 宽度方向中心侧，也就是图1、4-7中的右侧，在整个说明书中内、外的含 义相同)形成有构成法兰部分的连接法兰5。此外，毂1还具有形成有第1 内滚珠座圈6a的中部部分；毗邻内端侧的部分形成有小直径台阶部分7，其 外径尺寸小于形成有第1内滚珠座圈6a的部分的外径；形成有阳螺纹部分8 的内端部分。而且还存在第1内滚珠座圈6a直接形成在毂1的中部外周面 上的情况，以及内滚珠座圈6a形成在内座圈的外周面上的情况，此时内座 圈构成外装配在毂1的中部部分上的单独元件。
而且，内座圈2装配在小直径台阶部分7上。将内座圈2拧在阳螺纹部 分上，而且通过紧固螺母9，其压靠在位于小直径台阶部分7基端部分上的 台阶不同面(stepped different surface)10上。这种内座圈2的外周面形成有 第二内座圈轨道6b。
此外，整个外座圈4构成为圆柱形，并且毗邻外周面内端一侧配备有构 成法兰部分的连接法兰11。而且，第一、第二外座圈轨道13a、13b形成在 圆柱形的主体12的内周面上以及配备有连接法兰11的一部分的内表面上， 所述主体12构成出现在连接法兰11轴向上外侧上的圆柱部分。而且，不同 的多个滚动元件4、4设置在第一和第二不同的外座圈轨道13a、13b以及第 一和第二不同的内座圈轨道6a、6b之间。虽然在所示示例中，使用滚珠作 为不同的滚动元件4、4，当毂单元用于支撑重汽车的车轮时，也可以使用锥 形辊作为滚动元件。盖15向内安装并固定在圆柱部分14上，装配在构成第 二圆柱部分的圆柱形上，所述第二圆柱部分出现在连接法兰11轴向内侧上 的外座圈4的部分上。
当具有上述结构的第一示例的用于支撑车辆的毂单元安装在汽车上时， 设置在外座圈4的外周面上的连接法兰11连接固定在构成悬架的转向节上。 用于制动车轮的转动元件、制动转子以及构成车轮的其它元件连接固定在附 着法兰5上，所述附着法兰5设置在毂1的毗邻外端侧部分的外周面上，向 外安装在圆柱形的导向圆柱部分16上，导向圆柱部分16构成形成在毂1外 端部上的第二圆柱部分。
图5示出现有技术中公知的用于支撑车轮也就是从动轮的毂单元的第二 示例。用于支撑车轮的第二示例的毂单元包括毂1a，在毗邻圆柱形状外周面 的外端一侧的部分上，其具有附着法兰5。在圆柱形状的主体17的内周面上 形成双行外座圈轨道13a、13b，所述主体17构成附着法兰5的轴向内侧上 的毂1a部分上出现的圆柱部分。而且，一对内座圈2a、2设置在毂1a直径 方向上的内侧上。而且，不同的多个滚动元件4、4设置在形成在不同的内 座圈2a、2外周面上的不同内座圈6a、6b和不同外座圈轨道13a、13b之间。
当具有上述结构的用于支撑车轮的第二示例的毂单元装配在汽车上时， 不同的内座圈2a、2外装配固定在构成悬架的支撑轴上，即使使用时所述支 撑轴也不转动。车辆和构成车轮的用于制动的转动元件连接固定在附着法兰 5上，附着法兰5设置在毂1a靠近外端部分上的外周面上，构成第二圆柱部 分的导向圆柱部分设置在毂1a的另一端上。
图6示出现有技术的用于支撑车轮也就是主动轮(FF车辆的前轮、FR 车辆的后轮、4WD车辆的所有车轮)的毂单元的结构的第三示例。用于支 撑车轮的毂单元是用于支撑主动轮的，毂1b的中心部分上配备有花键孔18， 用于与构成主动轴的花键轴啮合。而且在所示示例中，通过使构成附着法兰 5的轴向内侧上的圆柱部分的圆柱形状的轴部19内端塑性变形，向直径方向 上外侧塑性变形，形成凿死部分(caulking portion)20。而且，内座圈2的 内端面由凿死部分20施压。其它部分的操作和结构与上述图4所示第一示 例的大致类似。
在上述用于支撑车轮的毂单元的第一至第三示例中，毂1、1a、1b以及 外周面上具有法兰部分(附着法兰5、连接法兰11)的外座圈3是通过热锻 而形成的产品。然而在采用热锻而形成的这些产品，不仅加工所需能耗增大， 而且热锻后进行车削加工所需加工余量也增大，材料利用率低，从而制造成 本升高。
图7示出在日本专利文献JP-A-2003-159904中所介绍的现有技术的用于 支撑车轮的毂单元的结构的第四示例。在第四示例的用于支撑车轮的毂单元 中，毂1c由通过一种冷塑性加工也就是深拉伸而形成的产品构成。也就是 将通过分别对金属板进行深拉伸而形成的第一和第二毂元件21和22彼此结 合，而构成毂1c。两个毂元件中的第一毂元件21构成为断面基本上是L形， 形状上总体是圆柱形，包括构成圆柱部分的圆柱形的轴部19a以及构成法兰 部分的圆环形的附着法兰5a。另一方面，第二毂元件22构成为断面是曲柄 形，总体形状是圆环形，大直径侧的圆柱部分由构成第二圆柱部分的导向圆 柱部分16a组成。如图所示，通过连接固定(通过压配合固定，通过凿死而 固定、通过焊接等而固定)第一和第二毂元件21和22，形成毂1c。而且在 所示示例中，在通过对板材进行拉伸所形成并装配在所述轴部19a外面上的 一对内座圈2b、2b的外周面上形成一对内座圈轨道6b、6b。其它部分的结 构和操作类似于图4所示第一示例中的上述情况。
在现有技术上述第四示例的结构中，对金属板进行深拉伸以便制造上述 第1毂元件21，构成第1毂元件21的轴部19a的壁以及与轴部19a和附着 法兰5a相连的连续部分23的壁变薄。也就是轴部19a的壁厚和连续部分23 的壁厚小于金属板的板厚。相反在使用时，对连续部分23施加很大的负荷。 从而为了充分确保连续部分23的强度(壁厚)，必须使用具有足够壁厚的金 属板结构材料。从而产生毂1c的重量变得很重的缺点。
此外，构成毂1c的导向圆柱部分16a是一个在轴向上沿与轴部19a相 反方向从附着法兰5a的直径方向内端部分上延伸的部分。该导向圆柱部分 16a与附着法兰5a和轴部19a没有一体地形成，仅是对金属板进行深拉伸。 因而当如上述现有技术结构的第四示例那样通过对金属板进行深拉伸，而形 成毂1c时，为了形成圆柱16a，必须制造第二毂元件22，第二毂元件22是 一个与第一毂元件21分开的元件。从而同样存在因零件数量增加而毂1c的 重量变重，制造成本上升。
此外，虽然省略了介绍，日本专利文献No.3352226介绍了一种用于支 撑车轮的毂单元，其具有通过深拉伸而形成的外座圈，所述外座圈在外周面 上具有法兰部分。在这种用于支撑车轮的毂单元中，通过深拉伸而形成的外 座圈具有类似于上述毂1c相对外座圈的缺点。

鉴于上述问题，已经提出符合本发明的一种在用于支撑车轮的毂单元中 的轴承座圈元件、制造该轴承座圈的方法以及一种用于支撑车轮的毂单元， 从而可以廉价地生产具有高强度的非常轻的轴承座圈元件。
根据本发明一个方面，提供了一种制造用于支撑车轮的毂单元中的座圈 元件的方法，所述座圈元件包括：
圆柱部分；
从所述圆柱部分径向向外伸出的法兰部分；
将所述圆柱部分和所述法兰部分连接为一体的连续部分；以及
从所述法兰部分的径向内端伸出而与所述座圈元件形成整体的第二圆 柱部分，其中所述第二圆柱部分沿与所述圆柱部分相反的轴向方向延伸，
所述方法包括：
使所述连续部分的一部分沿在轴向上与所述圆柱部分相反的方向塑性 流动以形成所述第二圆柱部分。
本发明提供一种在用于支撑车轮的毂单元中的轴承座圈元件，其包括： 圆柱部分；从所述圆柱部分径向向外弯曲的法兰部分；将所述圆柱部分和所 述法兰部分连接为一体的连续部分；其中，通过对金属板进行冲压和冷塑性 加工，一体地形成所述轴承座圈元件，并且所述连续部分的厚度比金属板的 板厚大。
所述轴承座圈元件最好还包括第二圆柱部分；所述第二圆柱部分从法兰 部分的径向内端部延伸；第二圆柱部分轴向沿与所述圆柱部分相反的方向延 伸。
本发明提供一种包括轴承座圈元件的、用于支撑车辆的毂单元。所述轴 承座圈元件包括：圆柱部分；从所述圆柱部分径向向外弯曲的法兰部分；将 所述圆柱部分和所述法兰部分连接为一体的连续部分；通过对金属板进行冲 压和冷塑性加工，一体地形成所述轴承座圈元件，所述连续部分的厚度比金 属板的板厚大。
最好所述轴承座圈元件还包括第二圆柱部分；所述第二圆柱部分从法兰 部分的径向内端部延伸；第二圆柱部分轴向沿与所述圆柱部分相反的方向延 伸。
本发明提供一种制造用于支撑车轮的毂单元中的轴承座圈元件的方法， 所述轴承座圈元件包括圆柱部分、从所述圆柱部分径向向外弯曲的法兰部 分、将所述圆柱部分和所述法兰部分连接为一体的连续部分，所述方法包括： 对金属板进行冲压和冷塑性加工，形成所述圆柱部分、法兰部分和连续部分； 直径上缩小所述圆柱部分，从而增加所述圆柱部分的壁厚，使所述圆柱部分 的壁的一部分塑性流向所述连续部分，使所述连续部分的壁厚比金属板的板 厚大。
最好所述方法还包括：使所述连续部分上的一部分轴向沿与所述圆柱部 分相反的方向塑性流动，从而形成第二圆柱部分，该第二圆柱部分从所述法 兰部分的径向内端延伸。
如上所述，在本发明的用于支撑车轮的毂单元中的轴承座圈元件、制造 该轴承座圈的方法以及一种用于支撑车轮的毂单元中，通过对金属板进行冷 塑性加工，生产所述轴承座圈元件。当采用这种方式对金属板进行冷塑性加 工时，可以改善加工后的尺寸精度，可以减少或省略用于确保精度的加工。 而且在本发明中，轴承座起元件被制造成一体元件，因而可以提高材料的利 用率。而且无需通过焊接或类似手段将多个元件连接在一起，可以实现制造 成本的降低。而且在本发明中，与形成轴承座圈元件的圆周部分和法兰部分 相连的连续部分制造得厚度大于原材料的金属板的板厚，因而无需使用超过 所需壁厚的金属板，就能确保所述连续部分的强度(壁厚)，因而可以降低 制造成本并减轻重量。
附图说明
通过结合附图将更容易介绍本发明。
图1是示出本发明一实施例的剖视图；
图2A-2L是示出制造毂的各个工序的剖视图和平面视图；
图3A-3O是示出制造外座圈的各个工序的剖视图和平面视图；
图4是示出公知的用于支撑车轮的毂单元的第一示例的剖视图；
图5是示出公知的用于支撑车轮的毂单元的第二示例的剖视图；
图6是示出公知的用于支撑车轮的毂单元的第三示例的剖视图；以及
图7是示出公知的用于支撑车轮的毂单元的第四示例的剖视图。

图1-3示出本发明的一个实施例。符合该实施例的用于支撑车轮的毂单 元用于支撑从动轮，其基本结构大致类似于图4所示现有技术的上述结构的 第1示例的用于支撑车轮的毂单元。然而在该实施例的用于支撑车轮的毂单 元中，内座圈2由凿死部分20而压靠在台阶不同面10上，通过使毂1d的 内端部分沿直径方向向外侧塑性变形形成所述凿死部分20。此外，在该实施 例的用于支撑车轮的毂单元中，对分别构成毂1d和外座圈3a材料的金属板 材进行冲压和冷塑性加工，使分别构成座圈元件的毂1d和外座圈3a一体地 形成。部分24、25的壁厚T24、T25连续到筒部(轴部19b、主体12a)，法 兰部分(附着法兰5b、连接法兰11a)制造得大于构成材料金属板的壁厚t1、 t2(参考图2A、3A)，从而T24＞t1，T25＞t2。下文将详细介绍制造毂1d 和外座圈3a的工序。
图2A-2L示出制造毂1d的工序。而且，图2B-2D和图2F-2J所示不同 工序是冷塑性加工工序，在制造毂1d时，首先通过对构成材料的金属板材 (例如可以使用由S55C-S48C制造的板材，也就是形成后可以进行高频淬 火，考虑到所要制造的毂1d的尺寸，确定板材厚度t1)进行冲压，可以提 供图2A所示的材料板26。在该实施例中，平面(planer)形状(从图中上 侧或下侧可以看到的形状)由圆形构成。然后通过对材料板26进行拉伸， 形成具有近似V形形状断面的第一中间材料27，其中心部分形成图2B所示 的凹形。
然后沿第一中间材料27的轴向(图中的上和下方向)的中间部分在两 个工序缩颈(缩短直径)。也就是在第一工序缩径后，形成图2C所示的第二 中间材料28，在第二工序缩颈后，形成图2D所示的第三中间材料29。通过 对材料进行不同的缩颈，在第三中间材料29的一端(图中的上端部分)外 周面上形成功能相当于法兰部分的附着法兰元件30。随后通过对第三中间材 料29另一端(下端部分)上的底部中心部分进行冲压(冲孔)，形成图2E 所示的第四中间材料31。通过采用这种方式产生第四中间材料31，在第四 中间材料31内径侧上形成相当于筒形部分的轴部元件32a。
然后构成第四中间材料31的轴部元件32a在两个工序中被缩颈。也就 是通过在第一工序缩颈，形成图2F所示第五中间材料33。通过在第二工序 缩颈，形成图2G所示第六中间材料34。通过采用这种方式分别进行缩颈， 构成第六中间材料34的不同部分(轴部元件32c、与轴部元件32c和附着法 兰元件30相连的部分24a)的壁厚增加。然后构成第六中间材料34的轴部 元件32c经历了直径缩小和带整形的拉伸。从而通过缩小轴部元件32c的直 径并使轴部元件32c的壁的一部分塑性流向连续部分24a，形成图2H所示 的第七中间材料35。在该实施例中，在采用这种方式提供第七中间材料35 的状态下，构成第七中间材料35的连续部分24a的壁厚T24a制造得远远大 于材料板26的壁厚t1(T24a＞t1)。
然后通过对第七中间材料35的不同部分进行预定的塑性加工，形成图 2I所示的第八中间材料36。具体地说，此时沿轴向上与轴部元件32e相反方 向延伸的筒形内的导向筒部元件37形成在附着法兰部分30的直径方向上的 内端部分上，构成第八中间材料36。然后通过对第八中间材料36的不同部 分进行预定的塑性加工，形成图2J所示的第九中间材料38。具体地说，此 时通过对构成第八中间材料36的导向筒部元件37和轴部元件32e的外形进 行整形，分别构成导向筒部16b和轴部19b。此外，在该实施例中，在通过 采用这种方式提供第九中间材料38的状态下，构成第九中间材料38。与附 着法兰元件30和轴部19b相连的壁厚T24制造得大于材料板26的壁厚t1(T24 ＞t1)。
然后通过对构成第九中间材料38的附着法兰元件30进行加工，对附着 法兰元件30的外形进行整形，形成图2K和2L所示的第十中间材料39。也 就是在此时，通过对构成第九中间材料38的附着法兰元件30进行修边(切 边)，形成外周边缘，冲压(冲孔)而形成用于压装配螺栓9的孔58(参考 图1)，附着法兰元件30制造得构成附着法兰5b。
当提供上述第十中间材料39时，通过对第十中间材料39的不同部分进 行诸如车削和研磨的加工，使尺寸精确，提供图1所述的毂1d(然而此时在 内端部分上没有形成凿死部分20，内端部分的形状是筒形)。此外，当金属 板经历冷塑性加工如本实施例那样变形时，可以改善加工精度。此外所提供 的第十中间材料39的状态下形状的精确度是优良的。上述用于形成精确性 的加工也就是对第十中间材料39进行的加工可以被省略。
图3A-3O示出制造外座圈3a的步骤。此外，图3B-3K以及图3M和3O 所示各种工序都是冷塑性加工。在制造外座圈3a时，首先通过对结构材料 金属板材(例如可以使用由S55C-S48C制造的板材，也就是形成后可以进行 高频淬火，考虑到所要制造的外座圈3a的尺寸，确定板材厚度t2)进行冲压， 提供图3A所示材料板40。在本实施例中，材料板40的平面形状(从图中 上侧和下侧看到的形状)是四边形，通过对金属板(例如带坯或卷材)进行 冲压而获得的材料板40的材料利用率高。
当提供上述材料板40时，随后对材料板40进行拉伸，形成一侧(图中 上侧)敞开的第一中间材料元件41，如图3B所示，其断面是U形，底部是 筒形。此外，通常在对材料板进行拉伸时，当材料板40的厚度增加时，所 使用的拉伸模具的第一端部分的曲率半径也增加。因而当材料板的平面形状 是圆形时，当对材料板40进行拉伸时，难以施加足够的压边力，侧部容易 位移。相反，当材料板的平面形状是四边形时，压边力集中在材料板40的4 个角部上，当如上述那样进行拉伸时，由于在材料板40的4个角部上出现 均匀的卷曲，侧部制造得难以位移。随后通过对第一中间材料元件41的底 部进行压印，使底部的壁厚在中心部分变薄而在周边部分上变厚，形成图3C 所示的第二中间材料元件42，随后对第二中间材料元件42底部上壁厚变薄 的中心部分进行冲压(冲孔)，形成图3D所示的第三中间材料元件43。随 后通过使第三中间材料元件43另一端侧(图中的下侧)上的半部分的直径 进行缩小，形成图3E所示的第四中间材料元件44。利用第四中间材料元件 44下端侧上的半部，构成筒部的筒形内的主体元件45a被构成，通过采用这 种方式缩小直径，其壁厚增加。
随后，对第四中间材料元件44一端侧上的半部进行挤压，使其在两个 工序中向整个周边上敞开。也就是在第一工序内，通过挤压使所述半部敞开， 形成第五中间材料46，如图3F所示，其一端侧上的半部相对于中心轴线敞 开45度。然后通过在第二工序进行挤压使所述半部敞开，形成第六中间材 料47，如图3G所示，其一端侧上的半部相对于中心轴线敞开90度。采用 这种方式一端侧上的半部挤压得相对于中心轴线敞开90度，形成构成法兰 部分的连接法兰元件48a。此外，通常在通过挤压将筒形元件的一端向水平 敞开的条件下，当筒形元件的端部在整个周边上连续，当挤压端部使其敞开 时，在圆周方向上施加很大的张应力，所述材料容易断裂。但是相反在本实 施例中，由于材料板40的平面形状是四边形，第四中间材料44的一端侧上 构成要被挤压敞开部分的半部不由在整个周边上形状连续的形状(在周向上 的4个角部在一轴向上与其它部分相比突出)构成，从而如上所述那样对第 四中间材料44的一端侧上的半部进行挤压使其敞开变成简单的弯曲操作， 在周向上不施加大的张应力，材料不容易断裂。
无论如何，当提供上述第六中间材料47时，随后对构成第六中间材料 47的主体元件45a进行带整形的拉伸。从而通过使主体元件45a的壁塑性流 向与主体元件45a和连接法兰元件48a相连的部分25a，形成图3H所示的 第七中间材料49。在本实施例中，通过采用这种方式提供第七中间材料49， 构成第七中间材料49的连续部分25a的壁厚T25a形成得远大于材料板40的 壁厚t2(T25a＞t2)。
随后在对构成第七中间材料49的连接法兰部分48a进行固定的状态下， 通过沿轴向(图3H中的上侧)对主体元件45b的另一端面进行压制，使连 续部分25a的壁沿在轴向上与主体元件44b相反的方向进行塑性流动，形成 图3I所示的第八中间材料50。随后通过在构成第八中间材料50的连续部分 25a的一个端面上形成升高的一个壁，形成第九中间材料52，在连续部分25a 的一个端面上，其包括筒形的装配筒形部分元件51。随后通过对第九中间材 料52的不同部分进行预定塑性加工，形成图3K所示的第十中间材料53。 具体地说，此时，通过对构成第九中间材料52的装配筒形部分元件51的外 形进行成形，形成装配筒形部分14a。而且在该实施例中，在采用这种方式 提供第十中间材料53时，与连接法兰元件48a和主体元件45c相连的部分 25的壁厚T25制造得大于材料板40的壁厚t2(T25＞t2)。
随后通过对构成第十中间材料53的连接法兰元件48a进行修边(切边)， 对连接法兰元件48a的外形状进行成形，提供图3L和3N所示的第十一中间 材料54。而且如图所示3L所示，构成第十一中间材料54的连接法兰元件 48b的外周边缘的平面形状基本上是四边形。同时，如上所述在本实施例中， 材料板40的平面形状形成为四边形，构成第十中间材料53的连接法兰元件 48a的外周边缘的平面形状(未示)变得基本上是四边形。从而在本实施例 中，可以减少连接法兰元件48a的外周边缘的修边数量，从而可以改善材料 利用率。
当提供上述第十一中间材料54后，对构成第十一中间材料54的连接法 兰元件48b的周向上4个部分分别进行冲压(冲孔)，如图3M和3O所示， 形成带用于形成螺纹孔55(图1)的元件孔56、56的第十二中间材料57， 所述螺纹孔55用于与连接螺栓啮合。
当提供上述第十二中间材料57后，通过车削加工以在第十二中间材料 57的内周面上形成双行外座圈轨道13a、13b(图1)，在不同元件孔56、56 的内周面上攻螺纹用于形成螺纹槽，车削加工和研磨以便改善精度，
提供图1所示外座圈元件3a。此外，在使用本发明时，也可以通过上述 冷塑性成形，形成上述双行外座圈轨道13a、13b。而且，类似于上述制造毂 1d的工序，当提供的第十二中间材料57的形状精度非常良好时，也可以省 略用于上述第十二中间材料57精度的加工。
如上所述，在本实施例中，通过对金属板进行冷塑性加工而制造毂1d 和外座圈元件3a，从而可以改善冷塑性加工后的尺寸精度，从而可以减少或 省略此后用于确保精度的加工。此外，在本实施例中，通过一体模制，构成 所述毂1d和外座圈元件3a。从而可以改善材料的利用率，无需通过焊接或 类似手段将多个元件连接在一起，可以实现制造成本的降低。而且在本实施 例中，与构成毂1d和外座圈元件3a(轴部19b、主体12a)的圆柱部分以及 法兰部分(附着法兰5b、连接法兰11a)相连的连续部分24、25的壁厚T24、 T25制造得大于原材料的金属板的板厚t1、t2(T24＞t1，T25＞t2)，因而无需使 用超过所需壁厚的金属板，就能确保不同连续部分24、25的强度(壁厚)， 因而可以降低制造成本并减轻重量。
而且，本发明并不局限于上述实施例的结构，本发明也适于例如形成上 述用于支撑图5所示从动轮的车轮的毂单元的毂1a，本发明也适于形成上述 用于支撑图6所示主动轮的车轮的毂单元的毂1b。
而且在使用本发明时，用于制造轴承座圈元件的金属板的材料并不局限 于上述实施例所列举的材料，可以使用其它不同的材料。
本申请是一项分案申请，相应母案的申请日为2005年1月20日，申请 号为200510005518.5，发明名称为毂单元内的轴承座圈及其制造方法，申请 人为日本精工株式会社。