CN102233790B - 具有两排滚动体的轮毂组件 - Google Patents

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Abstract

一种具有双排(C1、C2)的滚动体(13)的轮毂组件(10)，具有旋转轴(A)，并且对于每排滚动体(13)都包括内滚道(111、112)和外滚道(121、122)，它们根据各自的接触角且沿着各自的负荷线(L1、L2)轴向错列设置，以便允许该组件支撑综合负荷。两排(C1、C2)滚动体(13)的第一排(C1)滚动体(13)的接触角大小与两排(C1、C2)滚动体(13)的第二排(C2)滚动体(13)的接触角大小不同。

Description

具有两排滚动体的轮毂组件
技术领域
本发明涉及具有两排滚动体的轮毂组件。
背景技术
带两排滚动体的轮毂组件具有旋转轴，并且包括内环、与内环同轴地且在其外面设置的外环以及用于每排滚动体的分别形成在内环的外侧和外环的内侧上的内环滚道和外环滚道，内环滚道和外环滚道彼此轴向相对错列以允许轮毂组件适应综合载荷，即同时作用在径向方向和轴向方向上的载荷。
上述类型的轮毂组件用在机动车领域中无数的应用中，并且已经经受了实质的结构修改，直至内环和外环法兰连接到轮子和底盘的结合，因此贡献于产生紧凑而体轻的结构，并且保证简化装配和大大增加可靠性二者。
由于近年来已经见效的日益严格的抗污染规定，必须研究技术的解决方案，针对于甚至间接地降低机动车辆的能耗和对环境的有害排放，例如一氧化碳的排放。
发明内容
本发明的目标是形成具有两排滚动体的轮毂组件，其保持高机械性能和高可靠性的同时，允许显著地降低耗损和污染排放。
根据本发明，所提供的轮毂组件具有带旋转轴的两排滚动体，并且对于滚动体的每一排包括根据各自的接触角设置在轴向错列位置且沿着各自负荷线的内滚道和外滚道，以便允许该组件支撑组合负荷；该轮毂组件的特征在于，该两排滚动体的第一排滚动体的接触角大小与该两排滚动体的第二排滚动体的接触角大小不同。
附图说明
本发明现在将参考附图进行描述，附图示出了一些非限定的示范性实施例，图中：
图1示出了根据本发明第一优选实施例的具有两排滚动体的轮毂组件的截面图；
图2是图1所示轮毂组件的负载分布的示意图；以及
图3示出了图1所示带有两排滚动体的轮毂组件的第二优选实施例的截面图。
具体实施方式
参考图1，10总体上表示带旋转轴A的轮毂组件，并且包括对于旋转轴A彼此同轴的内环11和外环12，由于它们之间插设两排C1、C2滚动体13而彼此相对旋转。在这里所述的示例中，滚动体是球，其中心设置为沿着各自的节圆直径P1、P2。
此外，组件10包括用于每一排C1和C2的内滚道111、112和外滚道121、122，它们设置在轴向错列位置以允许组件10支撑同时作用在径向方向和轴向方向二者上的组合负荷，所述组合负荷沿着各自的负荷线L1、L2传递在球13和内滚道111、112之间以及球13和外滚道121、122之间。特别是，负荷线L1、L2连接每排C1、C2的球13与相关内滚道111、112和相关外滚道121、122之间的接触点，并且相对于径向表面上垂直于轴A的线形成各自的接触角α和β。
内滚道111、112在内环11的外侧获得，而外滚道121、122直接在外环12的内表面123上获得，在所示实施例的示例中，外环12还提供有外部法兰124，用于将组件10锚定到车辆。
内环11是内凸缘环，以允许轮子装配到组件10，并且包括：
法兰14，横向于旋转轴A，
轴15，沿着旋转轴A延伸，并且由与法兰14相同的材料制造，以及
外加内环16，其配合在轴15上，并且由滚动边缘17轴向阻挡。
法兰14和环16对于组件10分别限定了所谓的“外端侧”和“内端侧”，并且排C1的内滚道111直接在轴15于法兰14附近的外表面113上获得，而排C2的内滚道112直接在外加环16上获得。作为选择，根据实施例没有示出的形式，排C1的内滚道111也可以直接在各自的外加环上获得，位于法兰14和环16之间的中间位置上，并且由它们自身的法兰14和环16轴向阻挡。
在所示的示范性实施例中，排C1的节圆直径P1的尺寸大于排C2的节圆直径P2，但是该说明书中描述的一切也可以有益于应用到排C1的节圆直径P1与排C2的节圆直径P2相同的轮毂组件。为了明了起见，应当强调的是，排C1即“外端侧”排的节圆直径P1大于排C2即“内端侧”排的节圆直径P2的非对称轮毂组件，在所有其它尺寸相同的情况下，其刚性大于节圆直径P1和P2的尺寸相同的对称轮毂组件。
为了减小滚动体13与滚道之间的摩擦，上述轮毂组件10的接触角α和β的大小彼此不同，特别是，排C1的接触角α的大小大于排C2的接触角β的大小。
图2提供了本发明的轮毂组件10的负荷示意图的示意性示例，其中它受到施加在沿着旋转轴A设置的压力中心PF上的轮负荷FR。
受到轮负荷FR的轮毂组件10的排C1、C2以各反作用力F1、F2与其反作用，反作用力F1、F2施加在各反作用中心R1、R2上，它们被看作相关力线L1、L2与轴A的相交点上沿着轴A，并且分别距压力中心PR轴向距离X1、X2。
特别是，发现当两个接触角α和β的三角形正切值符合下面的关系时获得关于减小摩擦的优化条件：
tgβ = tgα × [ X 2 + X 1 X 1 - X 2 X 1 × K ]
其中：
K = P 1 P 2
参考图2，如果轮毂组件是对称的，即K等于1，并且如果接触角α、β’具有相同的大小，在此情况下由F1’、F2’表示的反作用力将施加在各反作用中心R1’、R2’，它们分别距压力中心FR轴向距离X1’、X2’。
考虑到轮毂组件10的对称负荷形式(k＝1)，但是具有不同的接触角α、β，即角β小于角α，且小于β’，并且将其与对称轮毂组件的负荷图且接触角α、β’相同的情况相比，反作用力F2的反作用中心R2移开轴向距离X2，其小于距离X2’，结果增加了反作用力F2的强度。然而，接触角β大小的减小引起运动学上的球13围绕轴A的旋转速度上的减小，结果球13和滚道112、122之间的摩擦力减小。
另一方面，当轮毂组件10是不对称的，即k大于1，并且接触角α、β具有不同的大小，与前述的对称轮毂组件的情况相比，反作用力F1的反作用中心R1移开到轴向距离X1，其大于距离X1’，结果减小了反作用力F2的强度，且反作用力F1、F2的分布较好，而没有排C1的球13围绕轴A旋转速度上的实质变化。因此，在非对称轮毂组件10中，除了获益于较大的刚性外，还受益于较好的力分布，因此允许每个排C1、C2的球13工作在较好的负荷条件下，且滚道和球13之间的摩擦降低，以实现功耗和污染排放上的优点。
图3所示的实施例涉及轮毂组件10’，其与轮毂组件10类似，与其区别在于排C1的球13的外径Φ1的尺寸与排C2的球13的外径Φ2的尺寸不同，而是小于排C2的球13的外径Φ2的尺寸。球13的外径Φ1的减小，在上述相同动力学和结构条件下，球13和滚道之间切线速度的减小，因此摩擦力减小。
如上所描述的内容也可以有利地应用于对称轮毂组件上，其中排C1的节圆直径P1的大小与排C2的节圆直径P2的大小相同，还可以理解的是，上述也可以有利地应用于非对称轮毂组件，然而，其中排C1的节圆直径P1的大小小于排C2的节圆直径P2的大小。
旨在本发明不限于上述实施例和这里所说明，它们仅看作带有两排滚动体的轮毂组件实施例的示例，相反，本发明能够对部件的形状和设置以及构造和组件细节上的进一步修改。

Claims (12)

1.一种带双排(C1、C2)滚动体(13)的轮毂组件(10)(10’)，该轮毂组件具有旋转轴(A)，并且对于每一个排(C1)(C2)的滚动体(13)包括内滚道(111、112)和外滚道(121、122)，它们根据各自的接触角且沿着各自的负荷线(L1、L2)轴向设置，以便允许该组件支撑组合负荷；该轮毂组件的特征在于，该两排(C1、C2)滚动体(13)的第一排(C1)滚动体(13)的接触角大小与该两排(C1、C2)滚动体(13)的第二排(C2)滚动体(13)的接触角大小不同，
该第一排(C1)滚动体(13)和第二排(C2)滚动体(13)以第一反作用力(F1)和第二反作用力(F2)反作用于轮子负荷(FR)，轮子负荷(FR)施加在沿着旋转轴(A)设置的压力中心(PR)上，并且第一反作用力(F1)和第二反作用力(F2)施加在相关的第一反作用力中心(R1)处和相关的第二反作用力中心(R2)处，并且限定为：
X1：该第一反作用力中心(R1)和该压力中心(PR)之间的轴向距离；
X2：该第二反作用力中心(R2)和该压力中心(PR)之间的轴向距离；
P1：该第一排(C1)的滚动体(13)的节圆直径；
P2：该第二排(C2)的滚动体(13)的节圆直径；
α：该第一排(C1)的滚动体(13)的接触角；
β：该第二排(C2)的滚动体(13)的接触角；
该两个接触角α和β的三角形正切值符合下面的关系：
tgβ = tgα × [ X 2 + X 1 X 1 - X 2 X 1 × K ]
其中： K = P 1 P 2 。
2.根据权利要求1所述的轮毂组件，其特征在于，该第一排(C1)滚动体(13)的该滚动体(13)的外径尺寸等于该第二排(C2)滚动体(13)的该滚动体(13)的外径尺寸。
3.根据权利要求1所述的轮毂组件，其特征在于，该第一排(C1)滚动体(13)的该滚动体(13)的外径尺寸小于该第二排(C2)滚动体(13)的该滚动体(13)的外径尺寸。
4.根据前述权利要求任何一项所述的轮毂组件，其特征在于，该第一排(C1)滚动体(13)的接触角大小大于该第二排(C2)滚动体(13)的接触角大小。
5.根据权利要求1所述的轮毂组件，其特征在于，该第一排(C1)的滚动体(13)的节圆直径(P1)等于该第二排(C2)滚动体(13)的节圆直径(P2)。
6.根据权利要求1所述的轮毂组件，其特征在于，该第一排(C1)的滚动体(13)的节圆直径(P1)大于该第二排(C2)滚动体(13)的节圆直径(P2)。
7.根据权利要求5或6所述的轮毂组件，其特征在于，还包括内环(11)和外环(12)，它们相对于彼此且相对于旋转轴(A)同轴，并且由于插入两排(C1、C2)滚动体(13)而彼此相对旋转；每一排(C1)(C2)的滚动体(13)的内滚道(111、112)和外滚道(121、122)分别得自内环(11)外和外环(12)内。
8.根据权利要求7所述的轮毂组件，其特征在于，该内环(11)是凸缘环并且设置有法兰(14)，法兰(14)横向于用于安装轮子的旋转轴(A)。
9.根据权利要求8所述的轮毂组件，其特征在于，该第一排(C1)的滚动体(13)的该内滚道(111)直接在该内环(11)的外侧上且靠近该法兰(14)获得。
10.根据权利要求9所述的轮毂组件，其特征在于，该内环(11)包括轴(15)，其沿着该旋转轴(A)延伸，并且由与该法兰(14)相同的材料制造；该第一排(C1)的滚动体(13)的内滚道(111)直接在所述轴(15)的外表面上获得。
11.根据权利要求10所述的轮毂组件，其特征在于，该内环(11)还包括外加内环(16)，其安装在所述轴(15)上；该第二排(C2)滚动体(13)的内滚道(112)直接在该外加内环(16)上获得。
12.根据权利要求11所述的轮毂组件，其特征在于，该第一和第二排(C2)的滚动体(13)的外滚道直接在该外环(12)的内表面上获得。
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