CN101155700A - 轮毂/接头单元 - Google Patents

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Abstract

一种轮毂/恒速接头单元,其中,一具有一带内轴齿(44、74)的通孔(59、89)的轮毂(60、90)被夹紧到一恒速固定接头(42、72)的外接头部件(46、76)上,该外接头部件(46、76)包括一形成于其上的带有外轴齿(54、84)的轴颈(53、83),其中,通孔(59、89)的内轴齿(44、74)和轴颈(53、83)的外轴齿(54、84)彼此啮合,且其中,一双列的轮轴承(43、73)滑配到包括一内轴承座圈(64、94)的轮毂(60、90)上,该内轴承座圈直接支承外接头部件(46、76)的一端面(52、82),其中,接头球的节圆直径PCD和轴承宽度BL之和的一半,大于恒速万向接头(42、72)和轮轴承(43、73)之间的中心对中心的距离AGL,即,(PCD+BL)/2>AGL

Description

轮毂/接头单元
技术领域
本发明涉及一种轮毂/恒速接头单元,其中,一具有一带内轴齿的通孔的轮毂被夹紧到一恒速固定接头的外接头部件上,该外接头部件包括一形成于其上的带有外轴齿的轴颈,其中,通孔的内轴齿和轴颈的外轴齿彼此啮合,且其中,一双列的轮轴承滑配到包括一内轴承座圈的轮毂上,该内轴承座圈直接支承外接头部件的一端面。一自身支承在轮毂外面并旋入到轴颈螺纹孔内的螺栓用于夹紧的目的。该类型的组件用于被驱动的、更具体说,用于机动车的转向轮处,轮子和一可选择的制动盘螺纹连接到轮毂的突缘上,而恒速的万向接头形成一传动轴(侧轴)的成一体的一部分,该传动轴由一中间轴、一内插装接头和上述的恒速万向接头组成,这里所述的恒速万向接头可设置成一恒速固定接头(前轮传动)或也可设置为一插装接头(后轮传动)。轴承组件必须插入到轮架或转向接头或转向节内。
背景技术
在现有技术的组件中,其目的是尽可能使轮轴承的尺寸得以较小,其原因在于,轮轴承的成本和轮载体和转向节的大小。鉴于以上考虑,对外接头部件处的轴颈直径加以计算以确保所需的最小强度,轴颈的直径同时确定轮毂的内直径,并因此通过与强度相关的轮毂壁厚间接地确定轮轴承的内直径。在扭矩改变的情形中,具体来说是指通过组件的扭矩推力,以此方式设计的轴颈弹性在外接头部件和交替的邻接面处的轮的内轴承座圈之间造成相对运动。这导致形成噪音和磨损。
发明内容
因此,本发明的目的是,对所述类型的单元提供一新概念,它确保较高的刚度和较短的长度,并避免上述的缺点。根据本发明,由第一方案可实现该目的,第一方案在于,与现有的轴承宽度和接头直径的大小相比,大大地减小接头和轴承之间的中心对中心的距离。根据本发明,其它的解决方案涉及轴颈尺寸的质的变化,因此,轴颈非常地短而粗。同时,这还导致轮毂内直径的变化,因此,间接地变化轮轴承的内直径和节圆直径。有利的结果是,显著地增加轴承倾斜刚度和轴承对负荷的承载能力以及由此增加使用寿命。
上述外接头部件和内轴承座圈之间的相对运动可得以避免或大大地减小,这原因一方面是轴颈的较大的横截面和其较高的扭转强度,另一方面的原因是外接头部件和现已较大的内轴承座圈之间相互支承的有效面的有效半径较大。
尺寸方面质的变化可通过各种特征尺寸比来形成,该特征尺寸比在质方面不同于以前使用的尺寸比。
根据第一方程提出,节圆直径PCD和恒速万向接头内的接头球以及轴承宽度BL之和的一半,大于恒速万向接头的接头中心MG(接头处于对齐状态下)和轮轴承的几何中心ML之间的中心对中心的距离AGL。下面将列出较佳的实施例。
根据第一较佳实施例提出,轴承宽度BL和轴承底部处的轴颈直径DZ之比小于1,即,BL/DZ<1。
在另一较佳实施例中,轴颈长度LZ和轴承球的节圆直径TKD之比小于0.5,即,LZ/TKD<0.5。
根据另一较佳实施例提出,所使用的齿长度LVERZ和轴承球的节圆直径TKD之比小于0.25,即,LVERZ/TKD<0.25。
此外,根据另一实施例提出,轴承球的节圆直径和轴承宽度之比大于1.9,即,TKD/BL>1.9。
最后,另一实施例的特征在于,分离的内轴承座圈区域内的轮毂的横截面积AE和用来连接轮毂和外接头部件的一螺栓的延伸长度LDEHN的平方之比大于0.2,即,AE/LDEHN 2>0.2。该特征参数表示具有横截面积为AE的轮毂的拉伸量的刚度。
根据方案的第二方程提出,恒速固定接头和轮轴承之间的中心对中心距离AGL对轴颈底部处的轴颈直径DZ之比小于2,即,AGL/DZ<2。更具体地说,它提出恒速固定接头和轮轴承之间的中心对中心距离对轴颈底部处的轴颈直径DZ之比小于1.5,即,AGL/DZ<1.5。更具体地说,小于1.2,即,AGL/DZ<1.2。这导致一转动刚性特别大的轴颈,以便尽量减小内轴承座圈和接头邻接面之间的相对运动。
一第三方案在于,轮轴承的节圆直径TKD和轴颈长度LZ之比大于2,即,TKD/LZ>2。在此情形中,轮轴承的节圆直径TKD和轴颈长度LZ之比最好大于2.25,即,TKD/LZ>2.25,更具体地说,大于2.85,即,TKD/LZ>2.85。这样,轴颈的转动刚度与轮轴承的倾斜刚度配对,以便在操作中减小因内轴承座圈和接头邻接面之间相对运动引起的噪音,并还尽量减小变形(更具体地说,是轮毂)的影响。
最后,根据另一方案提出,恒速万向接头和轮轴承之间的中心对中心距离AGL对或和轴颈长度LZ之比大于1.95,即,AGL/LZ>1.95。更具体地说,该比例应大于2.0,即,AGL/LZ>2.0。
所有上述的定义不同于现有技术所述类型的单元尺寸之比,并且本发明确保一种单元,其特征跳到改进值。这还可从反抗力矩的特征系数DZ 4中得以明显看出,该特征系数DZ 4增加到一超过2×106mm4的值,反抗力矩的特征系数DZ 4/LZ涉及轴颈长度,它增加到超过106mm3的值。根据本发明的诸解决方案,也可以通过结合几个或全部(所有)的方程而有利地加以使用。
根据一适用于所有上述方案的较佳实施例提出,轮轴承仅包括一分离的内轴承座圈。根据另一有利的实施例提出,在与内轴齿的轴向相对端处,轮毂包括通孔的一减小的直径,以便进一步提高轮毂的强度。此外,还提出轴颈包括一中心螺纹孔,一螺栓旋入到该螺纹孔内,以将轮毂夹紧到外接头部件。最后,根据一有利的实施例还提出,在减小的直径的区域内,螺栓头被支承在轮毂的一支承面上。
如上所述,所有上述方案都允许接头设置成一固定接头的形式,当接头处于对齐状态时,接头中心MG由延伸通过球中心的平面轴向地限定。或者,所有方案允许接头设置成一插装式接头的形式,当接头处于对齐状态并设定在轴向插装路径VS的中心时,接头中心MG由延伸通过球中心的平面轴向地限定。
附图说明
与现有技术的轮毂/接头单元作比较,在附图中示出了本发明的轮毂/接头单元的较佳实施例。
图1示出现有技术的一轮毂/接头单元的纵向截面图,图中示出总的编号。
图2示出了根据图1的一轮毂/接头单元,给出了特征参数。
图3示出了包括一恒速固定接头的本发明的轮毂/接头单元,图中示出总的编号。
图4示出了根据图3的一轮毂/接头单元,示出了特征参数。
图5示出了包括一恒速插装式接头的本发明的轮毂/接头单元,图中示出总的编号。
图6示出了根据图5的一轮毂/接头单元,示出了特征参数。
具体实施方式
图1和2各示出了一用于机动车驱动轮的轮毂单元11,它具有一连接到一传动轴的恒速固定接头12。轮毂单元11包括一轴承单元13和一轮毂30,其中,轴承单元13滑配到轮毂30上并沿轴向被夹紧在轮毂30和恒速固定接头12之间。轮毂30包括一螺纹连接到一轮子上的突缘,一制动盘可同样螺纹连接到该轮子上。此外,轮毂30包括一通孔29,内轴齿14从接头端形成到通孔内。在突缘上形成有一位于中心的、基本上为径向的支承面15。恒速固定接头12设置成一UF接头(无底切接头)的形式,并包括一外接头部件16、一内接头部件17、扭矩传递球18以及一球保持架19。诸球保持和被导向在成对的外接头部件内的外球轨道20和内接头部件内的内球轨道21中。在外接头部件16,在轮毂端部处,形成一基本上径向的支承面22。此外,一中心轴颈23附连到外接头部件,并具有与轮毂的内轴齿14啮合的外轴齿24。此外,轴颈设置有一连续的中心螺纹孔25,一螺栓27旋入到该螺纹孔内,螺栓27通过一螺栓头28被支承在突缘12的径向支承面15上。双列轴承13包括一外轴承座圈31,它可插入到一轮架内并形成用于两列轴承球32、33的外轴承槽(没有编号)。用于球列32的第一内轴承槽直接设置在轮毂30内,而用于第二球列33的第二球槽设置在一分开的内轴承座圈34内。该内轴承座圈34轴向地突出超过轮毂30,这样,在外接头部件处的支承面22的影响下,轴承组件13可由支承在支承面15上的螺栓27施加预紧力。根据图1和2的组件设计成包括轮子轴承的一最小节圆直径TKD,轴颈23具有一最小强度,以及一相对较小的轴颈直径DZ,并包括一长的轴颈长度LZ。其结果,设计的轴承中心ML和设计的接头中心MG之间的距离增加,所述距离称为AGL。这同样适用于接头中心和轴颈端部之间所示的距离,它被称之为LGZ并近似地对应于AGL+LZ/2。另一特征参数显示在图2中,其呈接头的节圆直径PCD的形式。此外,图中还示出轴承的支承长度LS,它包括一所谓的O形结构,球的有效线定位在彼此敞开的对称的锥形面上,以及示出轴承的轴承宽度BL
图3和4各示出了一用于机动车驱动轮的轮毂单元41,它具有一连接到一传动轴的恒速固定接头42。轮毂单元41包括一轴承单元43和一轮毂60,该轴承单元43滑配到轮毂60上并沿轴向被夹紧在轮毂60和恒速固定接头42之间。轮毂60包括一螺纹连接到一轮子上的突缘,一制动盘可同样地螺纹连接到该轮子上。此外,轮毂60包括一通孔59,内轴齿44从接头端形成到通孔内。在突缘上,形成有一位于中心的、基本上为径向的支承面45。恒速固定接头42设置成一UF接头(无底切接头)的形式,并包括一外接头部件46、一内接头部件47、扭矩传递球48以及一球保持架49。诸球保持和被导向在成对的外接头部件内的外球轨道50和内接头部件内的内球轨道51中。在外接头部件46,在轮毂端部处,形成一基本上径向支承的面52。此外,一中心轴颈53附连到外接头部件,并具有与轮毂的内轴齿44啮合的外轴齿54。此外,轴颈设置有一连续的中心螺纹孔55,一螺栓57旋入到该螺纹孔内,螺栓57通过其螺栓头58被支承在轮毂60的径向支承面45上。支承面45设置在通孔59的减小的直径56上。双列轴承43包括一外轴承座圈61,它可插入到一轮架内并形成用于两列轴承球62、63的外轴承槽(没有编号)。用于球列62的第一内轴承槽直接设置在轮毂60内,而用于第二列球63的第二球槽设置在一分开的内轴承座圈64内。该内轴承座圈64轴向地突出超过轮毂60,这样,在外接头部件46处的支承面52的影响下,轴承组件43可由支承在支承面45上的螺栓57施加预紧力。根据图3和4的本发明的接头允许轴承组件的一较大的节圆直径TKD,因为明显地减小了轴承中心ML和接头中心MG之间的距离AGL,可实现轴颈直径DZ有质的增加。轴颈直径DZ内所述这种增加允许轴颈长度LZ可以缩短。在图4中,还提及分别在说明书和权利要求中提及的其它的参数,即,接头的节圆直径PCD、轴承宽度BL以及轴承组件的支承长度LS。螺栓的长度LDEHN和分离的内轴承座圈下面的轮毂的环形横截面AE都被提及。在此情形中,轴承也具有一O形结构,球的有效线定位在彼此敞开的对称的锥形面上。
与图1和2中的组件相比(其中,轴颈直径减至最小,因此转动起来比较软),根据图3和4的本发明的组件显示一短而粗从而转动起来相当刚性的轴颈。以上发生在外接头部件处的支承面和分离的内轴承座圈处的对应配对面之间的微小运动在本发明的接头中不会发生。
图5和6示出了一用于机动车驱动轮的轮毂单元71,它具有一连接到一传动轴的恒速插装接头72,使轴承单元73滑配到轮毂单元71上并沿轴向夹紧在轮毂单元71和恒速插装接头72之间。轮毂90包括一螺纹连接到一轮子上的突缘,一制动盘可同样地螺纹连接到该轮子上。此外,轮毂90包括一通孔89,内轴齿74从接头端形成到通孔内。在突缘上形成有一中心的基本上为径向的支承面75。恒速插装接头72设置成一VL接头(Lbro横向轨插装接头)的形式,并包括一外接头部件76、一内接头部件77、扭矩传递球78以及一球保持架79。诸球保持和导向在成对的外接头部件内的外球轨道80和内接头部件内的内球轨道81中。在外接头部件76处,在轮毂端部,形成一基本上径向的支承面82。此外,一中心轴颈83附连到外接头部件,并具有与毂的内轴齿74啮合的外轴齿84。此外,轴颈设置有一连续的中心螺纹孔85,一螺栓87旋入到该螺纹孔内,螺栓87通过其螺栓头88被支承在轮毂90的径向支承面75上。支承面75设置在通孔89的减小的直径86上。双列轴承73包括一外轴承座圈91,它可插入到一轮架内并形成用于两列轴承球92、93的外轴承槽(没有编号)。用于球列92的第一内轴承槽设置在轴承座圈94内,而用于第二球列93的第二球槽设置在内轴承座圈95内。该内轴承座圈94轴向地突出超过轮毂90,这样,在外接头部件处的支承面82的影响下,轴承组件73由支承在支承面75上的螺栓87施加预紧力。根据图5和6的本发明的接头允许轴承组件有较大的节圆直径TKD,因为明显地减小了轴承中心ML和接头中心MG之间的距离AGL可实现轴颈直径DZ的确实的、质的提高。轴颈直径DZ的所述这种增加允许轴颈长度LZ可以缩短。在图4中,还提及分别在说明书和权利要求中提及的其它的参数,即,接头的节圆直径PCD、轴承宽度BL以及轴承组件的支承长度LS。螺栓伸长长度LDEHN和分离的内轴承座圈下面的轮毂的环形横截面AE也被提到。接头中心MG居中地位于两侧上插装距离VS/2的两个一半之间。在此情形中,轴承也具有一O形结构,球的有效线定位在对称的锥形面上。
与图1和2中的组件相比(其中,轴颈直径减至最小,因此转动起来比较软),根据图5和6的本发明的组件显示一短而粗从而转动起来相当刚性的轴颈。以上发生在外接头部件处的支承面和分离的内轴承座圈处的配对面之间的微小运动在本发明的接头中不会发生。
编号一览表
11、41、71轮毂单元
12、42、72恒速万向接头
13、43、73轮轴承
14、44、74内轴齿
15、45、75支承面(轮毂)
16、46、76外接头部件
17、47、77内接头部件
18、48、78球
19、49、79球保持架
20、50、80外球轨
21、51、81内球轨
22、52、82支承面(外接头部件)
23、53、83轴颈
24、54、84外轴齿
25、55、85螺纹孔
56、86减小的直径
27、57、87螺栓
28、58、88螺栓头
29、59、89通孔
30、60、90轮毂
31、61、91外轴承座圈
32、62、92球列
34、64、94内轴承座圈
95内轴承座圈
TKD节圆直径
DZ轴颈直径
LZ轴颈长度
ML轴承中心
MG接头中心
AGL轴承中心和接头中心之间的距离
LGZ接头中心和轴颈端之间距离
PCD接头的节圆直径
LS轴承的支承长度
VS插装距离
AE轮毂的横截面
LDEHN螺栓杆的延伸长度

Claims (18)

1.一种轮毂/恒速接头单元,其中,一具有一带内轴齿(44、74)的通孔(59、89)的轮毂(60、90)被夹紧到一恒速固定接头(42、72)的外接头部件(46、76)上,该外接头部件(46、76)包括一形成于其上的带有外轴齿(54、84)的轴颈(53、83),其中,通孔(59、89)的内轴齿(44、74)和轴颈(53、83)的外轴齿(54、84)彼此啮合,且其中,一双列的轮轴承(43、73)滑配到包括一内轴承座圈(64、94)的轮毂(60、90)上,该内轴承座圈直接支承外接头部件(46、76)的一端面(52、82),其特征在于,
接头球的节圆直径PCD和轴承宽度BL之和的一半,大于恒速万向接头(42、72)和轮轴承(43、73)之间的中心对中心的距离AGL,即,(PCD+BL)/2>AGL
2.如权利要求1所述的单元,其特征在于,轴承宽度BL和轴承底部处的轴颈直径DZ之比小于1,即,BL/DZ<1。
3.如权利要求1所述的单元,其特征在于,轴颈长度LZ和轴承球的节圆直径TKD之比小于0.5,即,LZ/TKD<0.5。
4.如权利要求1所述的单元,其特征在于,所使用的齿长度LVERZ和轴承球的节圆直径TKD之比小于0.25,即,LVERZ/TKD<0.25。
5.如权利要求1所述的单元,其特征在于,轴承球的节圆直径TKD和轴承宽度BL之比大于1.9,即,TKD/BL>1.9。
6.如权利要求1所述的单元,其特征在于,分离的内轴承座圈(64、94)区域内的轮毂(60、90)的横截面积AE和用来连接轮毂(60、90)和外接头部件(46、76)的一螺栓(57、87)的延伸长度LDEHN的平方之比大于0.2,即,AE/LDEHN 2>0.2。
7.一种轮毂/恒速接头单元,其中,一具有一带内轴齿(44、74)的通孔(59、89)的轮毂(60、90)夹紧到一恒速固定接头(42、72)的外接头部件(46、76)上,该外接头部件(46、76)包括一形成于其上的带有外轴齿(54、84)的轴颈(53、83),其中,通孔(59、89)的内轴齿(44、74)和轴颈(53、83)的外轴齿(54、84)彼此啮合,且其中,一双列的轮轴承(43、73)滑配到包括一内轴承座圈(64、94)的轮毂(60、90)上,该内轴承座圈直接支承外接头部件(46、76)的一端面(52、82),其特征在于,
恒速万向接头(42、72)和轮轴承(43、73)之间的中心对中心距离AGL对轴承底部处的轴颈直径DZ之比小于2,即,AGL/DZ<2。
8.如权利要求7所述的单元,其特征在于,恒速万向接头(42、72)和轮轴承(43、73)之间的中心对中心距离AGL对轴颈底部处的轴颈直径DZ之比小于1.5,即,AGL/DZ<1.5,更具体地说,小于1.2,即,AGL/DZ<1.2。
9.一种轮毂/恒速接头单元,其中,一具有一带内轴齿(44、74)的通孔(59、89)的轮毂(60、90)被夹紧到一恒速固定接头(42、72)的外接头部件(46、76)上,该外接头部件(46、76)包括一形成于其上的带有外轴齿(54、84)的轴颈(53、83),其中,通孔(59、89)的内轴齿(44、74)和轴颈(53、83)的外轴齿(54、84)彼此啮合,且其中,一双列的轮轴承(43、73)滑配到包括一内轴承座圈(64、94)的轮毂(60、90)上,该内轴承座圈直接支承外接头部件(46、76)的一端面(52、82),其特征在于,
轮轴承的节圆直径TKD和轴颈长度LZ之比大于2,即,TKD/LZ>2。
10.如权利要求9所述的单元,其特征在于,轮轴承的节圆直径TKD和轴颈长度LZ之比大于2.25,即,TKD/LZ>2.25,更具体地说,大于2.85,即,TKD/LZ>2.85。
11.一种轮毂/恒速接头单元,其中,一具有一带内轴齿(44、74)的通孔(59、89)的轮毂(60、90)被夹紧到一恒速固定接头(42、72)的外接头部件(46、76)上,该外接头部件(46、76)包括一形成于其上的带有外轴齿(54、84)的轴颈(53、83),其中,通孔(59、89)的内轴齿(44、74)和轴颈(53、83)的外轴齿(54、84)彼此啮合,且其中,一双列的轮轴承(43、73)滑配到包括一内轴承座圈(64、94)的轮毂(60、90)上,该内轴承座圈直接支承外接头部件(46、76)的一端面(52、82),其特征在于,
恒速万向接头(42、72)和轮轴承(43、73)之间的中心对中心距离AGL对轴颈长度LZ之比大于1.95,即,AGL/LZ>1.95。
12.如权利要求11所述的单元,其特征在于,恒速万向接头(42、72)和轮轴承(43、73)之间的中心对中心距离AGL对轴颈长度LZ之比大于2.0,即,AGL/LZ>2.0。
13.如权利要求1至12中任何一项所述的单元,其特征在于,轮轴承(43)只包括一个分离的内轴承座圈(64)。
14.如权利要求1至13中任何一项所述的单元,其特征在于,在相对于内轴齿(44、74)的轴向相对端处,轮毂(60、90)包括通孔(59、89)的一减小的直径(56、86)。
15.如权利要求1至14中任何一项所述的单元,其特征在于,轴颈(53、83)包括一中心的螺纹孔(55、85),一螺栓(57、87)旋入到该螺纹孔中,以将轮毂(60、90)夹紧到外接头部件(46、76)上。
16.如权利要求15所述的单元,其特征在于,在减小的直径(56、86)的区域内,螺栓头(58、88)被支承在轮毂(60、90)的支承面(45、75)上。
17.如权利要求1至16中任何一项所述的单元,其特征在于,接头是一固定的接头(42),其中,当接头处于对齐状态时,接头的中心MG由球中心平面轴向地限定。
18.如权利要求1至17中任何一项所述的单元,其特征在于,接头是一插装式接头(72),其中,当接头处于对齐状态以及接头被设置于轴向插装路径VS的中心时,接头的中心MG由球中心平面轴向地限定。
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