CN102141080A - 复合型汽车轮毂轴承单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型汽车轮毂轴承单元，包括凸缘大内圈、小内圈、外圈，凸缘大内圈端部设有卷边，凸缘大内圈颈部设有台阶，卷边将小内圈固定于卷边与台阶之间的轴颈上，凸缘大内圈颈部台阶上设有一列圆锥面外滚道，小内圈上设有一列球面外沟道，外圈内侧设有一列圆锥面内滚道和一列球面内沟道，圆锥面外滚道与圆锥面内滚道之间设有圆锥滚子，球面外沟道与球面内沟道之间设有球滚子。本发明由于采用了上述技术方案，将受力较大的内侧列轴承设计为圆锥滚子型，受力较小的外侧列设计为角接触球轴承结构，使得轮毂轴承单元不易发生早期失效，同时还可以减小因加工复杂而带来的质量风险，有助于更好的提高单元总成的可靠性。

Description

复合型汽车轮毂轴承单元

技术领域

本发明涉及一种汽车底盘零部件，特别是涉及一种复合型汽车轮毂轴承单元。

背景技术

现代汽车轮毂的回转支承，大多采用了轴承单元总成结构，一般小型乘用车采用的是双列角接触球型的轮毂轴承单元总成，而商务车、越野车和(载货)商用车由于要求承载能力较高，多采用圆锥型轮毂轴承单元总成。但是圆锥型轴承启动和运行时的摩擦力矩较大，温升较高，同时加工工艺复杂，加工难度较球类轴承明显高，并且在实际应用中，圆锥滚子轴承的受力状况十分复杂，综合这些因素，造成圆锥型轮毂轴承单元发生早期失效的概率明显高于角接触球结构的轮毂轴承单元。

同时，汽车轮毂轴承单元的受力分析表明，汽车的四轮结构，以及车轮的悬臂支承特性，决定了轮毂轴承单元的两列滚动体受力并不是均等的，因此作用在轴承单元上的受力点与轴承的几何中心有一个偏矩，从而导致两列滚动体的接触应力不相等：内侧列滚动体受力小，外侧列滚动体受力大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合型汽车轮毂轴承单元，可使轮毂轴承单元不易发生早期失效，同时还可以减小因加工复杂而带来的质量风险，有助于更好的提高单元总成的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：复合型汽车轮毂轴承单元，包括凸缘大内圈、小内圈、外圈，所述凸缘大内圈端部设有卷边，所述凸缘大内圈颈部设有台阶，所述卷边将所述小内圈固定于所述卷边与所述台阶之间的轴颈上，所述凸缘大内圈颈部的台阶上设有一列圆锥面外滚道，所述小内圈上设有一列球面外沟道，所述外圈内侧设有一列圆锥面内滚道和一列球面内沟道，所述圆锥面外滚道与所述圆锥面内滚道之间设有圆锥滚子，所述球面外沟道与所述球面内沟道之间设有球滚子。

作为优选，所述圆锥滚子的锥角为22°25′9″，可以保证有足够大的轴向承载能力。

作为优选，所述圆锥面外滚道和所述圆锥面内滚道的底面素线均为对数型凸曲线，使得轮毂轴承单元不易发生早期失效。

作为优选，所述球面外沟道与所述球面内沟道的底面素线均为准圆弧型凹曲线，可以有效降低轴承单元运行时的摩擦力矩，减小温升和能耗。

作为优选，将所述凸缘大内圈和所述外圈的其中一方固定，然后使未被固定的一方做轴向移动时的移动量为-40～+30微米，以实现预置预紧。

作为优选，所述凸缘大内圈的台阶上套设有齿圈，该齿圈耦合有轮速传感器。

作为优选，所述小内圈与外圈外端之间设有反压盖和第一密封件，以保证小内圈与外圈外端之间的密封。

作为优选，所述外圈内端与凸缘大内圈的凸缘根部之间设有第二密封件，以保证外圈内端与凸缘大内圈的凸缘根部之间的密封。

本发明由于采用了上述技术方案，将受力较大的内侧列轴承设计为圆锥滚子型，受力较小的外侧列设计为角接触球轴承结构，这样可以有效降低轴承单元总成的启动和运行时的摩擦力矩，减小温升，减小能耗，从而使得轮毂轴承单元不易发生早期失效，同时还可以减小因加工复杂而带来的质量风险，有助于更好的提高单元总成的可靠性。

附图说明

图1为本发明复合型汽车轮毂轴承单元的结构示意图

图2为球滚子的中心点与内沟道、外沟道接触点的连线同轴承轴线的夹角θ的示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步描述。

图1所示为本发明复合型汽车轮毂轴承单元，包括凸缘大内圈1、小内圈2、外圈3，所述凸缘大内圈1端部设有卷边12，所述凸缘大内圈1颈部设有台阶13，所述卷边12将所述小内圈2固定于所述卷边12与所述台阶13之间的轴颈14上，所述凸缘大内圈颈部的台阶13上设有一列圆锥面外滚道11，所述小内圈2上设有一列球面外沟道21，所述外圈3内侧设有一列圆锥面内滚道31和一列球面内沟道32，所述圆锥面外滚道11与所述圆锥面内滚道31之间设有圆锥滚子4，所述球面外沟道21与所述球面内沟道32之间设有球滚子5。球滚子5与保持器组成的钢球组件，圆锥滚子4与保持器组成的滚子组件，所述钢球组件安放于所述球面外沟道21与所述球面内沟道32之间，所述滚子组件安放于所述圆锥面外滚道11与所述圆锥面内滚道31之间。

所述圆锥滚子4的锥角为22°25′9″。作为轴向作用力的主要承受列，合理的锥角可以保证有足够大的轴向承载能力，同时与另一列角接触球轴承组合，综合承载能力达到最优化的效果。

所述凸缘大内圈的台阶13上套设有齿圈6，该齿圈6耦合有轮速传感器7。所述小内圈2与外圈3外端之间设有反压盖8和第一密封件9。所述外圈3内端与凸缘大内圈1的凸缘根部之间设有第二密封件10。凸缘大内圈1的凸缘上装有螺栓，用以与汽车驱动桥壳联接，凸缘大内圈1的内花键与外半轴的外花键构成传动副。

所述圆锥面外滚道11与所述圆锥面内滚道31的底面素线均为数控加工而成的标准对数型微凸曲线：

$C=0.2\·\ln \left[\frac{1}{1.0067-{(\frac{2\·\mathrm{\λ}-1}{k}-1)}^2}\right]$

式中k是将滚道分割成若干小薄片的数量，λ是小薄片所处位置的横坐标。

而专利200920137510.8中的对数曲线是用32个不同曲率的弧线组合而成的近似对数曲线形状的曲线的。保证在正常载荷下，沿圆锥滚子与滚道主承载面的有效接触长度上应力分布均匀；在极重载荷下或者滚子发生偏斜时，能消除或减弱滚动接触面两端的应力集中，从而使得轮毂轴承单元不易发生早期失效。

所述球面外沟道21与所述球面内沟道32的底面素线均为数控加工而成的准圆弧型凹曲线，满负荷条件下，球滚子的中心点与内沟道、外沟道接触点的连线同轴承轴线的夹角θ精确控制在35°±2°(如图2所示)，向轴承单元的内侧延长了载荷分布长度。

将所述凸缘大内圈1和所述外圈3的其中一方固定，然后使未被固定的一方做轴向移动时的移动量为-40～+30微米，这时轴承内部的圆锥滚子4被压紧并紧贴于圆锥面内滚道31表面和圆锥面外滚道11表面，而球5正好处于球面外沟道21与球面内沟道32之间，球滚子的中心点与内沟道、外沟道接触点的连线同轴承轴线成35°夹角，相互接触面都处于微量弹性变形状态，实现预置预紧。如果游隙大于这个范围，滚动接触面未贴合，轴承没有预置预紧效果，各接触点未处于最佳受力位置，轴承单元总成运转力矩就会增大，振动噪声可能增加，同时承载能力也会相应下降；如果游隙小于这个范围，滚动接触面有可能发生塑性变形，造成接触面损伤和/或滚动体滞卡，导致整个轴承单元总成无法正常运转。

由于汽车轮毂轴承单元总成分别与车桥左右(外)半轴联接，理论计算表明，车辆直行时，轮毂轴承单元外侧(靠车轮侧)一列轴承受力约为内侧列轴承的0.5倍；大量的轮毂轴承失效分析案例也表明，几乎所有运行过的轮毂轴承单元，其外侧滚道滚动接触痕迹都明显轻于内侧滚道，如有疲劳剥落或磨损失效也几乎都是发生在内侧滚道或相应的滚动体上；由此也证明车辆运行过程外侧列轴承受力确实明显小于内侧。

因此，本发明复合型轮毂轴承单元将受力较大的内侧列轴承设计为圆锥滚子型，受力较小的外侧列设计为角接触球轴承结构。这样可以有效降低轴承单元总成的启动和运行时的摩擦力矩，减小温升，减小能耗，同时还可以减小因加工复杂而带来的质量风险，有助于更好的提高单元总成的可靠性。

该复合型驱动轮轮毂轴承单元适用于承载能力要求较高的商务车和越野车等高档乘用车。

本发明复合型汽车轮毂轴承单元在所述凸缘大内圈1端部设有卷边12，所述凸缘大内圈1颈部设有台阶13，所述卷边12将所述小内圈2固定于所述卷边12与所述台阶13之间的轴颈14上，所述凸缘大内圈颈部的台阶13上设有一列圆锥面外滚道11，所述小内圈2上设有一列球面外沟道21，所述外圈3内侧设有一列圆锥面内滚道31和一列球面内沟道32，所述圆锥面外滚道11与所述圆锥面内滚道31之间设有圆锥滚子4，所述球面外沟道21与所述球面内沟道32之间设有球滚子5。将受力较大的内侧列轴承设计为圆锥滚子型，受力较小的外侧列设计为角接触球轴承结构，这样可以有效降低轴承单元总成的启动和运行时的摩擦力矩，减小温升，减小能耗，从而使得轮毂轴承单元不易发生早期失效，同时还可以减小因加工复杂而带来的质量风险，有助于更好的提高单元总成的可靠性。

Claims (8)

1.复合型汽车轮毂轴承单元，包括凸缘大内圈(1)、小内圈(2)、外圈(3)，其特征在于：所述凸缘大内圈(1)端部设有卷边(12)，所述凸缘大内圈(1)颈部设有台阶(13)，所述卷边(12)将所述小内圈(2)固定于所述卷边(12)与所述台阶(13)之间的轴颈(14)上，所述凸缘大内圈颈部的台阶(13)上设有一列圆锥面外滚道(11)，所述小内圈(2)上设有一列球面外沟道(21)，所述外圈(3)内侧设有一列圆锥面内滚道(31)和一列球面内沟道(32)，所述圆锥面外滚道(11)与所述圆锥面内滚道(31)之间设有圆锥滚子(4)，所述球面外沟道(21)与所述球面内沟道(32)之间设有球滚子(5)。

2.根据权利要求1所述复合型汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述圆锥滚子(4)的锥角为22°25′9″。

3.根据权利要求1所述复合型汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述圆锥面外滚道(11)和所述圆锥面内滚道(31)的底面素线均为对数型凸曲线。

4.根据权利要求1所述复合型汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述球面外沟道(21)与所述球面内沟道(32)的底面素线均为准圆弧型凹曲线。

5.根据权利要求1所述复合型汽车轮毂轴承单元，其特征在于：将所述凸缘大内圈(1)和所述外圈(3)的其中一方固定，然后使未被固定的一方做轴向移动时的移动量为-40～+30微米。

6.根据权利要求1所述复合型汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述凸缘大内圈的台阶(13)上套设有齿圈(6)，该齿圈(6)耦合有轮速传感器(7)。

7.根据权利要求1所述复合型汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述小内圈(2)与外圈(3)外端之间设有反压盖(8)和第一密封件(9)。

8.根据权利要求1所述复合型汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述外圈(3)内端与凸缘大内圈(1)的凸缘根部之间设有第二密封件(10)。

Images