CN101233000A

CN101233000A - 车轮轴承单元

Info

Publication number: CN101233000A
Application number: CNA2006800278608A
Authority: CN
Inventors: P·尼布林; E·马苏尔; G·劳夫
Original assignee: FAG Kugelfischer AG and Co OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-07-30
Also published as: EP1912800B1; WO2007014554A1; KR20080036609A; US20080310785A1; EP1912800A1; ATE470581T1; US7896555B2; KR101323000B1; EP1912800B9; DE102005036674A1; DE502006007184D1

Abstract

本发明涉及一种车轮轴承单元(1)，它具有至少一个外部件(8)、至少一个内部件(10)，并且在外部件(8)与内部件之间具有至少两列滚动体(11)，其中对于一列滚动体(11)，在外部件(8)上相应构成至少一个内滚道(15、16)以及在内部件(10)上相应构成至少一个外滚道(13、14)，并且其中轮毂(2)具有一个径向向内在旋转轴线(1a)方向上突出的用于啮合驱动轴上外齿部的内齿部(3)并且旋转固定地至少与外滚道耦联。内齿部(3)齿顶圆的直径d_Z与外部件的轴承宽度b_L的比例大于0.9。

Description

车轮轴承单元

技术领域

本发明涉及一种车轮轴承单元，具有至少一个外部件、至少一个内部件，并且在外部件与内部件之间具有至少两列滚动体，其中对于一列滚动体在外部件上相应构成至少一个内滚道以及在内部件上相应构成至少一个外滚道。

背景技术

已知的车轮轴承单元具有相对较大的重量和相对较小的轴承刚性。在此轴承刚性是抗力，它防止轴承单元由于负荷引起的弹性偏转。由轴承刚性得到一个倾翻强度，它由负荷转矩与轴承中的倾翻角的比例、例如以Nm/°给出。

倾翻强度越小，则轴承在承载时越容易倾翻，即，在相同的负荷下倾翻角越大。所述负荷是主要在汽车运行状态中作用于汽车车轮和从属的车轮悬架上的负荷。

轴承刚性越低，负荷越容易影响轮系的倾翻，它们对汽车的行驶特性、尤其是在曲线行驶时产生不利影响，并且由于大的轴向制动盘偏转，尤其是在制动盘区域内，也对制动器的磨损和制动器的功能产生不利影响。

发明内容

因此本发明的目的是，实现一种具有高轴承刚性的车轮轴承单元。

这个目的通过具有独立权利要求特征的车轮轴承单元得以实现。

所述车轮轴承单元1具有至少一个外部件8、至少一个内部件10，且在外部件8与内部件之间具有至少两列滚动体11，其中对于一列滚动体11，在外部件8上相应构成至少一个内滚道15、16以及在内部件10上相应构成至少一个外滚道13、14。

此外所述车轮轴承单元具有一个轮毂，尤其在受驱动的轴/车轮的情况下或者尤其对于受驱动的轴/车轮，该轮毂本身具有一个径向向内在旋转轴线方向上突出的内齿部。

所述内齿部用于啮合驱动轴的外齿部或类似结构中。

所述轮毂旋转固定地至少与外滚道耦联，即，例如或者轮毂是内部件本身并且具有所述滚道的中至少一个，或者，至少一个内圈作为内部件配合在轮毂上。

按照本发明的车轮轴承单元的特征是，所述内齿部齿顶圆的直径d_Z与外部件的轴承宽度b_L的比例大于0.9，即

d_Z/b_L＞0.9。

上式满足下面解释的边缘条件，不局限于发明内容：

-所述外部件的轴向轴承宽度通过与旋转轴线相同定向的并且与旋转轴线平行的在两个在相同方向上最远相互离开的外部件外轮廓点之间的最大间距构成，其中所述点最好在相互背离的且大多环形构成的外圈端面上构成。

-所述外部件的轴向轴承宽度可以大于或小于内部件的轴承宽度。

-所述车轮轴承单元的一列滚动体的分度圆是假想的圆，其中心点垂直地由车轮轴承单元的旋转轴线穿过，该分度圆在圆周侧与滚动体列的中心相切或者使其相互连接。

-所述内部件是至少一个具有所滚道中至少一个的内圈，可以选择是两个内圈，在一个具有轮毂等的单元中，内圈配合在轮毂上，或者

-该内部件是一个轮毂等，在该轮毂上直接地、并因此没有中间连接内圈地构成所述滚道中至少之一。

-所述外部件是至少一个外圈，它装配成一个具有外壳的单元。该外壳例如是一个车轮支架并且具有用于在汽车端固定的固定部件，或者

-该外部件是外壳并且具有所述滚道中至少一个，并且因此没有中间连接外圈地构成，

-在车轮轴承单元情况下、尤其是对于不受驱动的轴/车轮，该车轮轴承单元的轮毂没有内齿部，按照本发明，对于所述比例，代替内齿部齿顶圆的直径d_Z采用轮毂的相应的内径。

由从属权利要求给出按照独立权利要求的按照本发明对象的各种优选、有利和重要的改进方案。

可以有利地规定，使车轮轴承单元的一列滚动体分度圆的直径T_K与滚动体的直径d_K的比例大于数值6，简短地说是6，以及使滚动体的轴向彼此相邻的两列之间的列间距r_L(即，一列滚动体中心与相邻列滚动体中心的轴向中心间距)最多等于滚动体直径d_K的1.65倍。

因此：

T_K＞6·d_K

r_L＜＝1.65·d_K

上式满足下面解释的边缘条件，不局限于发明内容：

-对于列与列的分度圆直径不同的车轮轴承单元，所述比例适用于具有最小分度圆直径的列。

-对于列与列的分度圆直径是相同的、但是列与列的滚动体直径是不同的车轮轴承单元，所述比例适用于滚其动体具有最大直径的列。

-所述比例适于用于支承不受驱动或者受驱动车轮的车轮轴承单元。受驱动的车轮例如与同步万向节的万向节外部件耦联，如在具有前驱动的汽车上的铰接车轮或者在后轴结构上的受驱动车轮。

-所述比例适用于单列、尤其是双列和多列的球轴承或滚子轴承、尤其是适用于球轴承，其中内部件通常与汽车轮连接而外部件在汽车侧通过车轮支架或轴颈(Achsschenkel)固定。

通过选择所述比例以及列间距，与在专业领域中主要的意见不同，必需使车轮轴承单元的尺寸选择得尽可能地小。

通过较大的滚动体分度圆，对于相同的静态承载量C₀，与现有技术的轴承相比，由

C₀＝f₀·i·z·d_K ²·cosα₀

使按照本发明的轴承的每列得到更多数量的滚珠，尤其是当滚珠直径d_K选择尽可能小的时候。在此

f₀＝与轴承结构形式有关的系数

i＝滚动体的列数

α₀＝轴承压力角

z＝滚动体的数量

刚性取决于系数，如滚动轴承材料的弹性模量、滚道的润滑并且在很大程度上取决于滚动体的数量以及滚动体的直径。

例如按照现有技术对于具有分度圆直径T_K＝64至65mm的轴承和对于z＝14、d_K＝12.7mm的滚动体的轴承的刚性低于按照本发明的具有相同分度圆直径和z＝21、d_K＝11.112mm的车轮轴承单元的有利地更高的刚性。

与现有技术相比，通过本发明或其改进方案明显提高约40％的轴承刚性，导致提高的轴承倾翻刚性。提高的轴承倾翻刚性导致在车轮轴承单元上更小的与负荷有关的变形并由此导致制动盘上更小的变形。

此外可以改进地规定，使所述外部件的轴向轴承宽度b_L最多是车轮轴承单元的最小承载滚动体的直径的四倍。因此：

b_L＜＝4·d_K

上式满足下面的边缘条件：

-所述外部件的轴向轴承宽度通过与旋转轴线相同定向的且平行于旋转轴线的在两个在相同方向上最远相互离开的外部件外轮廓点之间的最大间距构成，其中所述点最好在相互背离的且大多环形构成的外部件端面上构成。

最后通过本发明的扩展结构规定，使轴承横截面q_L最多等于车轮轴承单元的最小滚动体的直径的2倍。因此

q_L＜＝2d_K

上式满足下面的边缘条件：

-该轴承横截面通过轴承孔之间的通过内径d_L(内部件的自由内径)描述的径向间距并且通过外部件的直径D_A(轴承外径)，或者对于非旋转对称的外部件通过两个在旋转轴线上相互对置的外部件外轮廓点P₁和P₂的最小径向间距D_A确定，并且由下式给出：

2q_L＝D_A-d_L

在此，所述点P₁和P₂位于一个公共的通过其中一列滚动体中心延伸的径向平面E中。该径向平面E通过由其构成最小径向间距D_A的列延伸。在按照图2的示例中，这一点对于按照图2的车轮轴承单元1是在附图中右边的列。

本发明的另一扩展结构规定，

-所述内圈配合直径d_L与轴承宽度b_L的比例大于1.25，即

d_L/b_L＞1.25，

-所述内圈配合直径d_L与滚动体直径d_K的比例大于4.2，即

d_L/d_K＞4.2，

-所述内圈配合直径d_L与滚动体列的列间距r_L的比例大于3，即

d_L/r_L＞3，

-所述内圈配合直径d_L与轴承横截面q_L的比例大于2.2，即：

d_L/q_L＞2.2，

-所述齿部直径d_Z与滚动体列的列间距r_L的比例大于2.3，即：

d_Z/r_L＞2.3，

-所述齿部直径d_Z与滚动体直径d_K的比例大于3.2，即：

d_Z/d_K＞3.2，

-所述齿部直径d_Z与齿部宽度V_B的比例大于0.9，即：

d_Z/V_B＞0.9，

-所述轴承外径D_A与齿部直径d_Z的比例小于2.7，即：

D_A/d_Z＞2.7。

附图说明

在图1和2中示出本发明的实施例，下面详细描述它们。附图中：

图1示出车轮轴承单元的尺寸，具有按照本发明一个实施例的比例数据，

图2示出按照本发明一个实施例的用于受驱动轴的车轮轴承单元。

具体实施方式

图1以表格形式示出一个车轮轴承单元的示例性尺寸，具有(几何)比例，一般以最小或最大比例给出，这些比例直至本发明创造出来的时刻在按照现有技术的车轮轴承单元上都不能实现并且通过示例性的尺寸满足这些比例。

图2示出本发明的实施例，其中一个车轮轴承单元1具有一个包括内齿部3的轮毂2，具有对于本发明重要的特性参数数据。附图示出沿着车轮轴承单元1旋转轴线1a的纵向截面图，并且不成比例。

在轮毂2上的内齿部3用于与未示出的驱动轴的外齿部啮合。所述轮毂2可旋转地支承在外部件8中并且具有一个用于固定未示出的汽车车轮和制动盘的法兰9。内圈6和7形式的内部件10配合在轮毂2上，它们分别具有一个外滚道13以及14，用于分别与滚珠形式的一列滚动体11滚动接触。一列滚动体11在一个保持架12中导引。作为法兰体的外部件8替换传统的外圈并且为此具有内滚道15以及16，用于与滚动体11滚动接触。所述外部件8配有法兰17，用于在汽车侧固定车轮轴承单元1。

附图标记清单

1 车轮轴承单元 16 内滚道

1a 旋转轴线 17 法兰

2 轮毂 20 α₀ 轴承压力角

3 内齿部 b_L 轴承宽度

5 轮毂 D_A 轴承外径，径向间距

6 内圈 d_K 滚动体直径

7 内圈 d_L 内部件内径

8 外圈 25 d_Z 齿顶圆直径

9 法兰 q_L 轴承横截面

10 内部件 E 径向平面

11 滚动体 P₁ 外轮廓的点

12 保持架 P₂ 外轮廓的点

13 外滚道 30 r_L 列间距

14 外滚道 T_K 分度圆直径

15 内滚道 V_B 齿部宽度

Claims

1.一种车轮轴承单元(1)，具有至少一个外部件(8)、至少一个内部件(10)，并且在外部件(8)与内部件之间具有至少两列滚动体(11)，其中对于一列滚动体(11)，在外部件(8)上相应构成至少一个内滚道(15、16)以及在内部件(10)上相应构成至少一个外滚道(13、14)，并且其中轮毂(2)具有一个径向向内在旋转轴线(1a)方向上突出的用于啮合驱动轴上外齿部的内齿部(3)并且旋转固定地至少与外滚道耦联，其特征在于，所述内齿部(3)齿顶圆的直径d_Z与外部件(8)的轴承宽度b_L的比例大于0.9。

2.如权利要求1所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，至少一列车轮轴承单元(1)的分度圆直径(T_K)与相应列的滚动体(11)直径(d_K)的比例大于数值6，其中所述分度圆是假想的且与车轮轴承单元(1)的旋转轴线(1a)同心的圆，该圆将一列滚动体(11)的各中心在圆周侧相互连接，并且在列之间的列间距(r_L)最多等于滚动体(11)直径(d_K)的1.65倍，其中所述列间距(r_L)是在滚动体(11)各中心之间的与旋转轴线(1a)相同定向的轴向间距(r_L)

3.如权利要求1或2所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，所述外部件(8)的轴向轴承宽度(b_L)最多是车轮轴承单元(1)的最小滚动体(11)的直径(d_K)的四倍，其中轴向轴承宽度(b_L)是与旋转轴线(1a)相同定向的在两个轴向最远相互离开的外部件(8)外轮廓点之间的最大间距(b_L)。

4.如权利要求1或2所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，轴承横截面最多等于车轮轴承单元(1)的最小滚动体(11)直径(d_K)的2倍，其中该轴承横截面(q_L)是横向于旋转轴线(1a)定向的径向间距(q_L)，该径向间距由外部件(8)的最小外尺寸与轴承孔(d_L)的自由内径之差给出，并且其中所述最小外尺寸是两个在旋转轴线上在假想且通过滚动体各中心延伸的径向平面中对置的外轮廓点之间的径向间距。

5.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，内圈配合直径d_L与轴承宽度b_L的比例大于1.25。

6.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，内圈配合直径d_L与滚动体直径d_K的比例大于4.2。

7.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，内圈配合直径d_L与滚动体列的列间距r_L的比例大于3。

8.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，内圈配合直径d_L与轴承横截面q_L的比例大于2.2。

9.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，齿部直径d_Z与滚动体列的列间距r_L的比例大于2.3。

10.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，齿部直径d_Z与滚动体直径d_K的比例大于3.2。

11.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，齿部直径d_Z与齿部宽度V_B的比例大于0.9。

12.如上述权利要求中至少一项所述的车轮轴承单元(1)，其特征在于，轴承外径D_A与齿部直径d_Z的比例小于2.7。