CN101400905B - 作为车轮轴承的滚动轴承和车轮支承件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种作为车轮轴承的滚动轴承(1)，包括一个轴承外环(2)和一个轴承内环(3；3a、3b)和多个设置在轴外承环(2)与轴承内环(3；3a、3b)之间的滚动体(5)，其特征在于：滚动体设置成三个列(11、12、13)并且各列(11、12、13)沿滚动轴承的纵向关于一个与滚动轴承的纵向垂直的平面(ME)非对称地设置，其中，关于所述平面(ME)，第一列(11)和第二列(12)设置在法兰侧或车辆外侧，第三列(13)设置在支承件侧或车辆内侧，并且与第三列(13)对应的轴承内环(3b)通过在法兰(17)的法兰体(18)上的一个卷边(21)固定在该法兰体(18)上。本发明还涉及一种包括该滚动轴承的车轮支承件。

Description

作为车轮轴承的滚动轴承和车轮支承件
技术领域
本发明涉及一种非对称的滚动轴承，并且尤其涉及一种多列的非对称的滚动轴承。本发明还涉及一种带有该滚动轴承的车轮支承件。
背景技术
本发明参考用于例如皮卡车、轻卡或者SUV(运动型多功能车)描述的汽车的驱动轮或非驱动轮的车轮轴承单元。也要指出，本发明也可用于其它滚动轴承中。
由现有技术已知一些滚动轴承，所述滚动轴承具有一个外环、一个内环和设置在所述环之间的滚动体。也由现有技术已知的是，滚动体设置成两个或更多个列。按这样的方式可能的是，作用到轴承上的负载分配到滚动体的多个列上并且从而分配到多个滚动体上。
但是在许多应用的情况下相应的车轮轴承的轴承中心和车轮作用线不是相互一致的。例如可能的是，在车辆的车轮悬架中车轮或者轮胎的车轮支承点相对于车辆的轴承中心位于外侧。在这种情况中不均匀的力施加到轴承上。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种滚动轴承，该滚动轴承也能承受例如如下造成的不均匀的力，即轴承中心和力作用线不重合。
这按本发明通过上述类型滚动轴承实现。
按本发明的作为车轮轴承的滚动轴承，包括一个轴承外环和一个轴承内环和多个设置在轴外承环与轴承内环之间的滚动体，其特征在于：滚动体设置成三个列并且各列沿滚动轴承的纵向关于一个与滚动轴承的纵向垂直的平面非对称地设置，其中，关于所述平面，第一列和第二列设置在法兰侧或车辆外侧，第三列设置在支承件侧或车辆内侧，并且与第三列对应的轴承内环通过在法兰的法兰体上的一个卷边固定在该法兰体上。
传统的轴承通常这样构成，使得滚动体列关于中心平面彼此对称。在按本发明的滚动轴承中不能构成这种几何形状的平面，关于该平面各列对称地设置。在此一个列理解成，滚动体基本上环形地设置在内环与外环之间。
在一种优选的实施形式中，所述平面(关于该平面滚动体非对称地设置)是滚动轴承的中心平面。这意味着下面表示为中心平面的平面将滚动轴承基本上分成两个沿纵向相同长度的半部。
优选地列的数量是奇数的。这意味着尤其优选地在中心平面的一侧比在中心平面的另一侧设置更多的列并且因此列的数量关于中心平面是不对相同的。
在另一优选的实施形式中设置至少三个列。在具有三个列的滚动轴承的一种有利的实施形式中，在该平面的一侧存在两列滚动体并且在平面的另一侧存在一列。
优选地至少两个列的分度圆直径不同。在这种情况中优选地滚动轴承在各个列的分度圆直径方面也关于中心平面非对称地构成。分度圆直径理解成一个滚动体的中心与正好与该滚动体对置的滚动体的中心之间的距离。
具有较大的分度圆直径的那个列提供用于承受力的较大的面积并且因此可以承受较大的力并且从而通过不同地选择分度圆直径可以考虑这种情况，即力偏心于轴承中心作用到滚动轴承上。
在一种优选的实施形式中，至少一个关于滚动轴承位于外部的列的分度圆直径大于每个另一列的分度圆直径。这意味着，一个位于外部的列与其他列相比较具有较大的分度圆直径。从而该位于外部的列也可以承受最高的力。优选地具有最大的分度圆直径的列关于轴承中心设置在那个侧面上，即在该侧面上偏心的力也作用到车轮轴承上。
优选地第一列与相邻于该第一列的第二列之间的轴向距离小于第二列与相邻于该第二列的第三列之间的轴向距离。在此优选地两个列设置在关于轴承中心的一侧并且第三列即那个具有较大的距离的那个列设置在轴承中心的另一侧。因此优选地设置在轴承中心的一侧的两个列可以承受较大的力并且优选地设置在关于轴承中心的那一侧上，即在该侧上较高的压力施加到滚动轴承上。
在另一优选的实施形式中，在法兰侧位于外部的列的分度圆直径大于其他各列之一的分度圆直径。在此在法兰侧位于外部的列理解成最接近车轮支承件的法兰的列，车辋和轮胎固定在该车轮支承件上。从而法兰侧的位于外部的列涉及位于车辆外侧的列。当车轮支承点相对于轴承中心位于车辆外侧时，选择本实施形式。在这种情况中也可能的是，在关于中心平面位于法兰侧的侧面上比在位于支承件侧的侧面上设置更多的列。但也可能的是，车轮支承点相对于轴承中心位于车辆内侧(下面也称为支承件侧)。在这种情况中优选地在支承件侧位于外部的列的分度圆直径选择成大于每个其它列的分度圆直径。在这种情况中关于中心平面在支承件侧也可以比在法兰侧设置更多的列。
在另一有利的实施形式中，外环具有一个预定的法兰侧的外径和一个与此外径偏离的支承件侧的外径。这意味着，外环的直径沿着滚动轴承的长度也变化。通过这种实施形式可以实现，在不同大的分度圆直径中也可以保持外环的一定的壁厚。
在另一有利的实施形式中，滚动体由一组滚动体选出，该组包括滚珠、滚柱、滚锥等。在此可能的是，在轴承的所有列中设置相同的滚动体类型，例如滚珠。但是也可能的是，滚动轴承的不同的列配备有不同类型的滚动体，例如一列配备有滚珠并且另一列配备有滚柱。按这样的方式在理想的方法中可以考虑作用到滚动轴承上的力分布。
在另一优选的实施形式中，至少两列的滚动体的直径是不同的。例如可能的是，具有较大分度圆直径的列也配备有带有较大直径的滚动体。相反也可能的是，选择具有相同直径的所有列的滚动体，因此然后在具有较大分度圆直径的那个列中设置更多数量的滚动体。
优选地具有较大直径的那些滚动体相应设置在法兰侧或支承件侧位于外部的列中。
在另一实施形式中，所有列具有相同的压力角。在此压力角相对于轴承的纵向或者旋转轴线确定。这意味着，滚道这样设置在外环和内环上，使得在关于轴承的旋转轴线的基本上相同的角度下实现所有列的力传递。
但是优选地不同地选择至少两列的压力角。通过选择压力中心，车轮轴承也可以适配相应的要求即相应要承受的力或者力的方向。优选地外部的各列的压力角大于内部的各列的压力角。
在另一优选的实施形式中，至少一个轴承环构成两部分式的。优选地在此涉及轴承内环，该内环的一个部分带有用于两列滚动体的滚道并且第二部分带有用于剩余的列的滚道。
在此可能的是，相应的轴承环半部通过一个卷边彼此张紧。中心平面优选位于个轴承环半部之间。轴承内环划分成两个轴承环半部使得该轴承环的装配变得容易。
也可能的是，仅一个内环半部设有用于一部分列的滚道，并且用于其余列的滚道直接设置在一个优选可相对于外环旋转的法兰体上。
在另一优选的实施形式中，滚动轴承具有一个用于探测车轮转速的装置。在此例如也可以涉及一个磁性盘，该磁性盘由于旋转而向传感器发出一个交变的信号。
另外本发明也针对一种带有上述类型的滚动轴承的车轮支承件。
由附图给出其他的优点和实施形式。
附图说明
图1显示用于说明作为本发明基础的问题的示意图，
图2显示在第一实施形式中的按本发明的滚动轴承，
图3显示在第二实施形式中的按本发明的滚动轴承，
图4显示在第三实施形式中的按本发明的滚动轴承，
图5显示在第四实施形式中的按本发明的滚动轴承，
图6显示在第五实施形式中的按本发明的滚动轴承，
图7显示在第六实施形式中的按本发明的滚动轴承，
图8显示在第七实施形式中的按本发明的滚动轴承，
具体实施方式
图1显示用于说明作为本发明基础的问题的示意图。在此标记1表示车轮轴承，该车轮轴承没有在所有细节中描述。车轮轴承具有一个轴承中心M。在上面的分图I中，一个设置在轮辋8上的轮胎7在侧面在右边关于轴承中心M偏移，这通过线R表示。因此轮胎在上面的分图I中相对于轴承中心M沿一个车轮支承件6的方向偏移。因此车轮支承点相对于轴承中心M也位于车辆内侧。
这导致，作用到车轮或者轮胎7上的力不是在中心传送到轴承上，而是相对于中心在侧面错开。按这样的方式轴承在那个面向车轮支承件6的侧面上比另一侧面更强烈地受到加载。在下面的分图II中车轮支承点相对于轴承中心M位于车辆外侧，这通过力作用线L说明。在这种情况中，轴承的关于轴承中心M位于车辆外侧的那个侧面更强烈地受到加载。标记10表示一个制动盘。
图2显示在第一实施形式中的按本发明的滚动轴承。该滚动轴承具有一个轴承外环2和一个轴承内环3。轴承内环3在图1中显示的实施形式中形成两部分并且具有两个内环半部3a和3b。
在图2中显示的滚动轴承具有三列11、12和13，其中分别设置滚动体5。在此滚动体5分别设置在环内并且在一个垂直于图平面的平面中运动。
各滚动体5能够在(未详细显示的)轴承保持架内运动。标记15表示用于密封滚动轴承1的密封装置。
通过列的非对称的结构，上述不均匀的力可以通过轴承承受。在多列滚动体所设置在的那个侧面上能够承受较高的力并且从而克服力偏心地作用到轴承上。
附图标记ME涉及一个垂直于附图平面的中心平面。各列沿轴承的纵向LR关于中心平面E非对称地设置即在中心平面E的左侧上存在两个列11和12并且在右侧上存在列13。但是原则上具有偶数个列的非对称的列结构也是可能的，使得例如在中心平面的一侧上设置三个列并且在另一侧设置仅一个列。可见，列11与12沿纵向LR的距离小于列12与13之间的沿纵向LR的距离。从而列11和12串连地设置。
如在图2中显示的那样，各列11、12和13具有不同的分度圆直径(Tk1、Tk2、Tk3)，所述分度圆直径如开头提及的那样涉及一个滚动体的滚动体中心到一个对置的滚动体的滚动体中心的距离。
在图2中显示的实施形式中，列11具有最大的分度圆直径Tk1并且列13具有最小的分度圆直径Tk3，其中列12的分度圆直径Tk2仅略微大于分度圆直径Tk3。因此在任何情况中车辆外侧或法兰侧的列11和12在总和方面具有比支承件侧的列13更大的分度圆直径。
因此在图2中显示的滚动轴承尤其适用于车轮支承点关于轴承中心位于车辆外侧或者法兰侧的那种情况。通过分度圆直径Tk1和Tk2的大小关系在关于轴承中心的在图2中的左侧上实现在中心从外向内下降的分度圆直径。列13与列12之间的距离明显大于列11与列12之间的距离。同时按这种方式列13关于滚动轴承较远地设置在外部。
图3显示在第二实施形式中的按本发明的第二轴承结构。与在图1中显示的实施形式相反，在本实施形式中在轴承环2上设置一个法兰17。该法兰可以与支承件或者一个车轮连接。各列11、12和13的滚动体5分别具有不同的直径，其中在本实施形式中分别位于外部的列11和13的滚动体的直径比位于内部的列12的滚动体的直径更大地选择。但是也可能的是，所有列的各滚动体5具有基本上相同的滚动体直径。
通过具有不同分度圆直径Tk1、Tk2和Tk3的相应列的结构克服如上述那样的偏心的负载导入并且提高轴承的倾覆刚性和支承能力。
图4显示按本发明的轴承的另一实施形式。与在图3描述的实施形式相反，在此一个法兰17不是设置在外环2上，而是设置在一个相对于外环可旋转的法兰体18上。两个内环半部3a和3b分别一方面通过一个卷边的边缘21或卷边21并且另一方面通过一个凸肩22在法兰体上保持在一起或者轴向张紧。因此内环3或者内环半部3a和3b抗旋转地与法兰体18连接。内环半部3a在图4中显示的实施形式中具有两个用于列11和12的滚动体的滚道9。内环半部3b具有一个用于列13的滚动体的滚道9。
以两个内环半部3a和3b的形式的轴承内环3的结构在装配时是有利的，因为按这样的方式内部的列12也可以容易地进行设置。
图5显示一个按本发明的滚动轴承的另一实施形式。与在图4中显示的实施形式相反，在此不设置两个轴承内环半部3a和3b，而是仅设置内环半部3b。对于列11和12的滚动体的滚道9在这种情况中直接设置在法兰体18上。可见，在图4和5显示的实施形式中，虽然在列11和13中的滚动体的直径基本上大小相同，但是列13的分度圆直径略微大于列11的分度圆直径。在该实施形式中也通过关于中心平面E的非对称的结构允许承受偏心的力。轴承环半部3b借助于卷边21与法兰体18张紧并且从而轴向固定到法兰体18上。
图6显示一个按本发明的滚动轴承的另一实施形式。在此也设置一个卷边21，该卷边将两个内环半部3a和3b压靠到法兰体18的凸肩22上。与在先前的附图中显示的实施形式相反，但是在此设置两个法兰17和24，其中法兰24设置在轴承外环2上。也可见，轴承外环2朝法兰17的方向的直径比朝(未显示的)车轮支承件的方向即在图6中向右看的直径更大。
图7显示一个按本发明的滚动轴承的另一实施形式。该实施形式类似于图5的那个实施形式，但是其中在此一个第二法兰24也设置在轴承外环2上。
图8显示一个按本发明的轴承的另一实施形式用于说明几何形状。在图8中标记B表示轴承总宽度，并且标记D表示轴承高度即在不考虑法兰24的情况下在轴承内环3的径向朝内的表面与轴承外环2的径向向外的表面之间的距离。标记F表示外环的法兰侧的外径并且标记E表示滚动轴承的车辆内侧的或者支承件侧的外径。
标记A表示滚动轴承的孔直径。标记Dw表示相应的滚动体的各直径，例如标记Dw1表示在列11中的滚动体5的直径。标记Tk1-Tk3表示相应的列的各分度圆直径，其中仅标出附图标记Tk1。标记Db1-Db3表示各列的相应的挡边直径。
标记Dl1-Dl3表示相应的滚道底直径并且从滚道的径向位于内部的那个部段31测量，但是其中仅显示直径Dl1。标记n表示在列12与13之间的中间挡边的宽度。
标记m表示在面向(未显示的)支承装置的侧面上内环或内环半部3b的挡边宽度。标记α1-α3分别表示内部的滚道9的挡边角。
因为在图8和9中显示的滚动轴承确定用于如下情况，即在这种情况下力关于滚动轴承中心从外面即在法兰侧施加到车轮轴承上，所以在这种情况中符合接着描述的几何条件。优选地列11的分度圆直径Tk1大于列12的分度圆直径Tk2。分度圆直径Tk1也优选地大于或者等于列13的分度圆直径Tk3。分度圆直径Tk3大于或者等于列12的分度圆直径Tk2。此外法兰侧的外径F也大于支承件侧的直径E(相对于纵向LR确定)并且列13的压力角α3大于或等于列11和12的压力角α1和α2。
在相反的实施形式中，即在该实施形式中力在支承件侧相对于中心线错开地作用到轴承上，相反，列11的压力角α1大于列12和13的两个压力角。
也在相反的实施形式中，分度圆直径Tk3大于分度圆直径Tk2并且分度圆直径Tk3大于或等于分度圆直径Tk1。在这种情况中外环的支承件侧的外径E大于法兰侧的外径F。但是指出，在此描述的实施形式中所有分度圆直径也可以相同大小地选择，因为通过各列的非对称的结构即两个列在中心平面ME的一侧并且仅一个列在另一侧的结构，在任何情况中在具有两个列的那一侧上可以承受较高的力。
在图8中显示的实施形式中，轴承总宽B大于所有滚动体直径加上内环的挡边宽m和中间挡边宽n的总和。此外在图9显示的实施形式中轴承总宽大于28mm。
外环的车辆内侧或支承件侧的外径E在图8中显示的实施形式中大于分度圆直径Tk3与在列13中的滚动体的直径Dw3之和。优选地支承件侧的外径E比由分度圆直径Tk3和直径Dw3构成的上述总和大至少6mm。
优选地分度圆直径Tk3比孔直径A大至少3.5mm。法兰侧的外径F大于列11的分度圆直径Tk1加上滚动体直径Dw1。优选地支承件侧的外径E比由分度圆直径Tk3和直径Dw3构成的上述总和大至少6mm。另外，在图9中显示的实施形式中，滚道11和13的相应的挡边角α1和α3大于列12的中间的滚道的挡边角α2或者与之相等。在此角度相对于轴承纵轴线观察。这意味着，在外部的列中外部的列的压力角(即在该角度下力从外环传递到内环上)大于内部的列12的压力角。但是也可能的是，所有列的压力角相同地选择。
全部在申请文件中公开的特征，只要它们单独地或组合地相对于现有技术是创新的，就作为创新性的要求保护。
附图标记列表
1                车轮轴承
2                轴承外环
3                轴承内环
3a，3b           内环半部
5                滚动体
6                车轮支承件
7                轮胎
8                轮辋
9                滚道
10               制动盘
11，12，13       列
15               密封装置
17               法兰
18               法兰体
21               卷边
22               凸肩
24               法兰
31               滚道9的径向位于内部的部段
A                孔直径
B                轴承总宽
D                轴承高度
E                车辆内侧的或者支承件侧的外径
F                法兰侧的外径
M                轴承中心
ME               中心平面
n                中间挡边宽
m                内环的挡边宽
R，L                  力作用线
Db1-Db3               各列的挡边直径
Dl1-Dl3               滚道底直径
Dw1-Dw3               相应的滚动体的直径
Tk1-Tk3               分度圆直径
α1，α2，α3，α4    压力角
I，II                 图1的分图
LR                    滚动轴承的纵向

Claims (16)

1.作为车轮轴承的滚动轴承(1)，包括一个轴承外环(2)和一个轴承内环(3；3a、3b)和多个设置在轴承外环(2)与轴承内环(3；3a、3b)之间的滚动体(5)，其特征在于：滚动体设置成三个列(11、12、13)并且各列(11、12、13)沿滚动轴承的纵向关于一个与滚动轴承的纵向垂直的平面(ME)非对称地设置，其中，关于所述平面(ME)，第一列(11)和第二列(12)设置在法兰侧或车辆外侧，第三列(13)设置在支承件侧或车辆内侧，并且与第三列(13)对应的轴承内环(3b)通过在法兰(17)的法兰体(18)上的一个卷边(21)固定在该法兰体(18)上。
2.按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：所述平面(ME)是滚动轴承的中心平面，滚动体关于所述平面非对称地设置。
3.按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：至少两列(11、12、13)的分度圆直径(Tk1、Tk2、Tk3)不同。
4.按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：至少一个关于滚动轴承位于外部的列的分度圆直径(Tk1、Tk2、Tk3)大于每个其它列的分度圆直径(Tk1、Tk2、Tk3)。
5.按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：第一列(11)与相邻于该第一列的第二列(12)之间的轴向距离小于第二列与相邻于该第二列的第三列(13)之间的轴向距离。
6.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：在法兰侧位于外部的列(11)的分度圆直径(Tk1)大于每个其它列的分度圆直径(Tk2、Tk3)。
7.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：在支承件侧位于外部的列(13)的分度圆直径(Tk3)大于每个其它列(11、12)的分度圆直径(Tk1、Tk2)。
8.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：至少轴承外环(2)具有一个预定的在法兰侧的外径(F)和一个不同于该外 径的支承件侧的外径(E)。
9.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：滚动体(5)由一组滚动体中选出，该组包括滚珠、滚柱和滚锥。
10.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：至少两个列的滚动体(5)的直径是不同的。
11.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：所有列具有相同的压力角(α1、α2、α3)。
12.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：至少两个列的压力角(α1、α2、α3)不同。
13.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：轴承外环(2)和/或轴承内环(3)构成两部分式的。
14.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：至少一个列(11、12、13)的滚道(9)设置在法兰体(18)上。
15.按权利要求1至5之一所述的滚动轴承，其特征在于：滚动轴承具有用于探测车轮转速的装置。
16.车轮支承件，带有按权利要求1至15之一所述的滚动轴承。 
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