CN101304889B - 具有端齿和轮轴轴承的轮毂/万向接头组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有旋转轴线A的轮毂/万向接头组件，包括具有轮缘15的轮毂11，用于连接车轮和套管部分14；双排轮轴轴承13，用于旋转支撑具有内轴承座圈34的轮毂11，它是与轮毂11分开生产的，并且通过在套管部分14上形成的轴环35轴线夹住；等速度万向接头12，具有外接合部分22，内接合部分23和扭矩传输滚珠26；其中，所述外接合部分22在它的朝向轮毂11的末端包括第一端面齿38，它被用于扭矩传输目的，与在套管部分14的轴环35上提供的第二端面齿39接合；夹紧装置17，用于将轮毂11轴向夹紧在外接合部分22上，夹紧装置17一方面被轴向支撑在轮毂11上，另一方面被支撑在外接合部分22上；其中，轮轴轴承13的轴向长度BL和端面齿38，39的平均直径Dv的比例小于0.63，即BL/Dv＜0.63。

Description

具有端齿和轮轴轴承的轮毂/万向接头组件
技术领域
本发明涉及用于将机动车辆的侧轴的车轮相关的万向接头连接在由所述车辆轮架接纳的轮毂上的轮毂/万向接头组件。所述轮毂包括套管部分，用于接纳轮轴轴承，所述轴承又被固定在所述轮架上，以及用于通过螺栓连接在车辆上的轮缘。
背景技术
在DE 36 36 243 A1中披露了轮毂/万向接头组件，其中，所述轮毂包括具有滚珠轴环的套管部分，由它轴向固定轮轴轴承的内轴承座圈。在它朝向所述等速万向接头的末端，所述滚珠轴环包括端面齿，它被用于扭矩传输目的，与外接合部分的相应的端面齿接合，其作用在于，它能够不取决于轴承的大小，使端面齿的直径适应需要的扭矩能力。为了获得径向紧凑性并因此获得重量轻的轮轴轴承，所述轮轴轴承的轴承滚珠是大体上在所述等速度万向接头的滚珠的水平上径向放置的。
发明内容
本发明的目的是提供轮毂/万向接头组件，其特征在于具有改善了的扭转刚度和抗弯刚度，并同时具有良好的轴向夹紧状态。
上述目的是通过提供具有旋转轴线(A)的轮毂/万向接头组件，包括具有轮缘的轮毂，用于连接车轮，并且具有套管部分；双排轮轴轴承，用于旋转支撑轮毂，具有内轴承座圈，它是与所述轮毂分开生产的，并且它是由所述套管部分形成的轴环轴向夹住的；等速度万向接头，具有外接合部分，内接合部分和扭矩传输滚珠；其中，所述外接合部分在它朝向所述轮毂的末端包括第一端面齿，它被用于扭矩传输目的，与在所述套管部分的轴环上提供的第二端面齿接合；夹紧装置，用于将所述轮毂轴向夹紧在所述外接合部分，一方面，夹紧装置被轴向支撑在轮毂上，另一方面被支撑在外接合部分上；其中，所述轮轴轴承的轴向长度BL和端齿组的平均直径Dv的比例小于0.63，即BL/Dv＜0.63。
其优点在于，所述等速度万向接头作为整体来看，所述轮轴轴承安装在较大的直径上。所述轮轴轴承的较大的直径表示在它的周围可以容纳更多的轴承滚珠，这又意味着每一个轴承滚珠会承受较小的力。所述轴承滚珠的直径可以缩小，以便外轴承座圈和内轴承座圈在径向方向上可以较薄。所述轮轴轴承的轴向长度和端面齿的平均直径之间的所述比例是特别有利的，因为对于所述端面齿的平均直径来说，所述轮轴轴承具有相同或改善了的支撑力，所得到的轮轴轴承在轴向方向相对较短。所述轮轴轴承的良好的支撑力，导致了较长的使用寿命。另一个优点在于，所述套管部分支撑所述轮轴轴承，所述车轮的套管部分还包括较大的直径，并因此具有大的表面惯性力矩。总体上讲，本发明的轮毂/万向接头组件具有高的抗扭刚度和高的抗弯强度。在工作时的变形量可以减少，这对噪声情况具有良好作用，并且会分别导致较高的扭力传输力。
所述轮轴轴承的节距圆直径TKD优选大于所述接头的滚珠组的节距圆直径PCD。另外，根据一种优选实施方案，所述外轴承座圈的外滚珠槽位于比外接合部分的最大直径更大的直径上，它会对所述组件的刚性产生正面影响。所述夹紧装置能够以实心螺栓的形式或以空心螺栓的形式提供，它被轴向固定在外接合部分的中央孔中。
特别优选的是，所述轮轴轴承的节距圆直径TKD和端面齿的平均直径Dv的比例小于1.26，即TKD/DV＜1.26。该比例体现了传递扭矩的特征因素。采用所述比例，扭矩沿靠近所述轮轴轴承的节距圆直径的方向导入所述轮毂，以便获得所述组件的高抗扭刚度。
另外，优选的是，一方面轮轴轴承和端齿组之间的中心距离MLV和另一方面轮轴轴承的轴向长度BL的比例小于0.67，即MLV/BL＜0.67。在这种情况下，所述接头同样是靠近轮轴轴承连接的。该比例是衡量有可能分别在驱动轴和接头的轴承上产生的不准确性的影响的指标。
另外，优选的是，一方面端面齿的中段平面和所述等速度万向接头的中央平面之间的中心距离MGV和另一方面所述接头的滚珠组的节距圆直径PCD的比例小于0.74，即MGV/PCD＜0.74。这种衡量的结果是，所述接头是靠近所述齿对连接的。该比例是衡量有可能分别在驱动轴和接头的轴承上产生的不准确性的影响的指标。
另外，优选的是，端面齿的径向宽度BV和端面齿的平均直径Dv的比例小于0.22，即Bv/Dv＜0.22。这样所获得的齿对在轴向方向上相对窄，以便所述端面齿能沿它们的整个径向延伸部分均匀地承载它们的负荷。
另外，优选的是，端面齿的平均直径Dv和通孔的内径DB之间的比例小于1.5，即DV/DB＜1.5。该比例表示将来自所述外接合部分导入所述轮毂的参数，通过该部分实现特别高的抗扭刚度。
在将空心螺栓用作夹紧部件时，优选的是，一方面端面齿的平均直径Dv和另一方面空心螺栓与外接合部分之间的螺纹的直径DG的比例小于1.6，即DV/DG＜1.6。该比例表示等速万向接头和轮毂之间的直接连接的参数。在优选实施方案中，一方面通孔内径DB和空心螺栓与外接合部分之间的螺纹的直径DG的比例小于1.2，即DB/DG＜1.2。
另外，优选的是，一方面接头中心和轴承中心之间的距离MLG和另一方面所述接头滚珠组的节距圆直径PCD和所述轮轴轴承的长度BL的总合的比例小于0.7，即，(MLG)/(PCD+BL)＜0.7。这样，获得了等速万向接头和所述轮轴轴承之间的短的距离，以便所述接头中心靠近所述扩张轴线，在转向运动期间，车轮绕该轴线旋转。
附图说明
下面将结合附图说明优选实施方案，其中，
图1是本发明的轮毂/万向接头组件的第一实施方案的纵剖面；
图2是本发明轮毂/万向接头组件的第二实施方案的纵剖面；
图3是通过所述外接合部分和图1和图2所示轮毂之间的齿对的纵剖面的一半，详细表示
a)松开状态，
b)夹紧状态。
具体实施方式
图1表示轮毂/万向接头组件，它的组件包括轮毂11、等速度万向接头12和轮轴轴承13。轮毂11包括套管部分14，用于容纳轮轴轴承13，以及轮缘15，用于通过螺栓连接在车轮(未示出)的轮盘上。套管部分14包括通孔16，夹紧装置17通过该通孔，用于将轮毂11轴向夹紧在等速度万向接头12上。
等速度万向接头12包括具有外滚道24的外接合部分22，具有内滚道25的内接合部分23，扭矩传输滚珠26分别安装在外和内滚道24，25中，所述滚道是彼此相对安装的，以便形成一对，并且形成滚珠轴承罩27，将滚珠26固定在倾斜的二等分面上。这里所示出的等速度万向接头12是以固定接头的形式提供的，具有无底切的弯曲的滚道24，25，滚道24，25是从轮毂11朝向第一孔18变宽的。内接合部分23包括带有纵向齿的中央孔19，将侧轴(未示出)以旋转固定的方式插入其中。另外，外接合部分22包括第二孔20，它与第一孔18相对设置，它朝向所述轮毂，并且具有内螺纹21，该螺纹与夹紧装置17接合。
在该实施方案中，夹紧装置17是以空心螺栓的形式提供的，并且包括环形凸缘28，它被轴向支撑在轮毂11的径向支撑面41上，还包括外螺纹29，它被拧入外接合部分22的内螺纹21。为了实现穿引并且用于将轮毂11轴向夹紧在等速度万向接头12上的目的，空心螺栓17在所述突缘末端包括花键30，可以将具有相应的花键的插销(未示出)插入其中。与通孔16相应，空心螺栓17包括间隙配合，以便在执行轴向夹紧作业时，除了拧入力之外，不会有额外的扭力对空心螺栓17产生负面影响。将等速度万向接头12相对环境密封的盖子31插入空心螺钉17的内部剖面，靠近外螺纹29。在所述轴端，等速度万向接头12通常是由旋转引导组件(未示出)密封的。
轮轴轴承13是以倾斜的接触滚珠轴承形式提供的，并且包括两排轴承滚珠32，33，其中，朝向所述接头的轴承滚珠32在独立的内轴承座圈34中运行，它是通过套管部分14的向外形成的滚珠轴环35轴向固定的。位于所述轮毂末端的轴承滚珠33在内轴承座圈36中运行，该座圈是在轮毂11的外表面上形成的。另外，轮轴轴承13包括公用的外轴承座圈37，它能容纳两排轴承滚珠32，33，并且必须插入轮架(未示出)。可以看出，轮轴轴承13包括O-结构，它能令人满意地支撑在作用在轮毂11上的弯曲力矩。
为了实现等速度万向接头12和轮毂11之间的扭矩传输，位于环绕孔20外侧的端面上的外接合部分22包括第一端面齿38，它在轴向预拉伸作用下与在套管部分14的滚珠轴环39上形成的相应的第二端齿39接合。空心螺栓17起着轴向预拉伸的作用。下面将更详细地说明端面齿38，39。
图1包括本发明的轮毂/万向接头组件的特有的参数，所使用的缩略语具有以下含义：
PCD 当所述接头没有铰接时所述滚珠组的节距圆直径；
TKD 所述轮轴轴承的节距圆直径；
BL  轮轴轴承的宽度；
Bv  所述端面齿的径向延伸部分；
DM  端面齿的平均直径；
DB  通孔的孔直径；
DG  螺纹直径；
MLG 轮轴轴承的中央平面(EL)和接头中央平面(EG)之间的距离；
MLV 轮轴轴承的中央平面(EL)和端面齿的中央平面(Ev)之间的距离；
MGV 端面齿的中央平面(Ev)和接头中央平面(EG)之间的距离。
可以看出，轮轴轴承13的节距圆直径TKD明显大于所述接头滚珠组的节距圆PCD。另外，外轴承座圈37将它的外滚珠槽51放置在比外接合部分22的最大直径更大的直径上。总体上来讲，与等速度万向接头12相关的轮轴轴承13位于较大的直径上，以便轮毂11的套管部分14同样位于该直径上。套管部分携带有轮轴轴承13，它具有较大的直径。对于套管部分14来说，由此产生了高表面惯性力矩，它会导致整个组件的高抗扭刚度和高抗弯刚度，这又会导致在作业条件下发生的变形量的减少，并且还会对噪音表现产生正面影响，这意味着可以传输更高的扭力值。在以上说明以及在提到过的权利要求书中业已对轮毂/万向接头组件的特定的优选尺寸以及它们的尺寸进行了说明。
图2表示轮毂/万向接头组件的第二实施方案，它在很大程度上相当于图1所示出的组件。因此，要参考上述说明；相同的部件使用相同的附图标记，并且，改进部件的附图标记上面使用撇号。下面，将对不同之处进行说明。本发明的等速度万向接头是现有技术中VL接头类型的，它包括与旋转轴线A相交的滚道24′。与上述实施方案的其他差别是所述等速度接头12′被轴向夹固在轮毂11′。在本实施方案中，外接合部分24′在轮毂末端包括具有中央孔20′的底座48，所述孔具有内螺纹21′。夹紧装置17′是以螺栓形式提供的，通过它的外螺纹29′可以拧入外接合部分24′的内螺纹21′。螺栓17′在所述轮毂端由它的端头49轴向支撑在卡盘50上，卡盘又被支撑在轮毂11′的径向支撑面41上。另外，除了与空心螺栓相关的参数之外，所示出的参数的优选条件与上述条件相当，因此，本实施方案的轮毂/万向接头组件获得了相同的优点。
参见图3，下面将说明上述两种轮毂/接头组件的齿对40，齿对40是由两个端面齿38，39形成的。第一端面齿38的齿42在下面将被称作第一齿，而第二端面齿39的齿43在下面将被称作第二齿，它们是相对旋转轴线A径向延伸的。端面齿38，39是以这种方式设计的，当所述组件被夹固在一起时，第一和第二齿42，43最初在径向外侧彼此接触，随着夹紧过程的发展，还会在径向内侧彼此接触。图3a)表示第一齿43的齿端线44和齿跟线45在旋转轴线A上的第一交叉点S1彼此相交，并且，第二齿43的齿端线46和齿跟线47在旋转轴线A上的第二交叉点S2彼此相交。在图3a)中所示出的夹紧过程的开始，两个交叉点S1，S2彼此位于轴向距离上，该距离随着夹紧过程的发展而缩小。图3b)表示齿对40处在完成的轴向夹固状态下。可以看出，第一端面齿38的齿端线44现在是平行于第二端面齿39的齿跟线47延伸的，并且，第一端面齿38的齿跟线45现在是平行于第二端面齿39的齿端线46延伸的。上述实施方案的优点在于，在它们的轴向夹固状态下，第一和第二齿42，43沿它们的整个长度均匀地承受它们的负荷。由此导致了等速度万向接头12和轮毂11之间的高的抗扭刚度和抗弯刚度。
附图标记列表
11轮毂
12等速度万向接头
13轮轴轴承
14套管部分
15轮缘
16通孔
17夹紧装置
18第一孔
19孔
20第二孔
21内螺纹
22外接合部分
23内接合部分
24外滚道
25内滚道
26滚珠
27滚珠轴承罩
28环形凸缘
29外螺纹
30花键
31盖子
32轴承滚珠
33轴承滚珠
34内轴承座圈
35滚珠轴环
36内轴承座圈
37外轴承座圈
38第一端面齿
39第二端面齿
40齿对
41支撑面
42第一齿
43第二齿
44齿端线(第一齿)
45齿跟线(第一齿)
46齿端线(第二齿)
47齿跟线(第二齿)
48底座
49端头
50卡盘
A旋转轴线

Claims (12)

1.具有旋转轴线(A)的轮毂/万向接头组件，包括
具有轮缘(15)的轮毂(11)，用于连接车轮和套管部分(14)；
用于旋转支撑轮毂(11)的双排轮轴轴承(13)，具有内轴承座圈(34)是与轮毂(11)分开生产的，并且它被套管部分(14)上形成的轴环(35)轴向夹住；
等速度万向接头(12)，具有外接合部分(22)、内接合部分(23)和扭矩传输滚珠(26)；
其中，所述外接合部分(22)在它的朝向轮毂(11)的末端包括第一端面齿(38)，它被用于扭矩传输，与在套管部分(14)的轴环(35)上提供的第二端面齿(39)接合；
夹紧装置(17)，用于将轮毂(11)轴向夹紧在外接合部分(22)上，所述夹紧装置(17)被轴向支撑在轮毂(11)和外接合部分(22)上；
其中，所述双排轮轴轴承(13)的轴向长度BL和端面齿(38，39)的平均直径Dv的比例小于0.63，即BL/DV＜0.63，其中，所述双排轮轴轴承(13)的节距圆直径TKD和端齿组(38，39)的平均直径Dv的比例小于1.26，即TKD/DV＜1.26。
2.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
所述双排轮轴轴承(13)包括轴承滚珠(32，33)，它们被放置在节距圆直径TKD上，其中，所述节距圆直径TKD大于所述等速度万向接头(12)的扭矩传输滚珠(26)的节距圆直径PCD。
3.如权利要求1或2的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
所述双排轮轴轴承(13)包括具有带外滚珠槽(51)的外轴承座圈(37)，其中，外滚珠槽(51)的最大直径大于外接合部分(22)的最大直径。
4.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
所述双排轮轴轴承(13)和端面齿(38，39)之间的中心距离MLV和所述双排轮轴轴承的轴向长度BL的比例小于0.67，即MLV/BL＜0.67。
5.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
端面齿(38，39)和等速度万向接头(12)之间的中心距离MGV和扭矩传输滚珠(26)的节距圆直径PCD的比例小于0.74，即MGV/PCD＜0.74。
6.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
端面齿(38，39)的径向宽度BV和端面齿(38，39)的平均直径Dv的比例小于0.22，即Bv/Dv＜0.22。
7.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
套管部分(14)包括内径DB，其中，所述端面齿(38，39)的平均直径Dv和套管部分(14)的内径DB的比例小于1.5，即Dv/DB＜1.5。
8.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
夹紧装置(17)是以实心螺栓的形式提供的，它被轴向固定在外接合部分(22)的中央孔(20)中。
9.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
夹紧装置(17)是以空心螺栓形式提供的，它被轴向固定在外接合部分(22)的中央孔(20)中。
10.如权利要求9的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
端面齿(38，39)的平均直径Dv和空心螺栓和外接合部分(22)之间的螺纹(21)的直径DG的比例小于2.6，即DV/DG＜1.6。
11.如权利要求9或10中任意一项的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
套管部分(14)的通孔(16)的内径DB和所述空心螺栓和外接合部分(22)之间的螺纹(21)的直径DG的比例小于1.2，即DB/DG＜1.2。
12.如权利要求1的轮毂/万向接头组件，
其特征在于
接头中心和轴承中心之间的距离MLG和接头滚珠组的节距圆直径PCD与所述双排轮轴轴承长度BL的总和的比例小于0.7，即(MLG)/(PCD+BL)＜0.7。
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