CN102233792A - 非对称的轮毂组件 - Google Patents
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Abstract
一种非对称轮毂组件(10),具有旋转轴(A),并且提供有节圆直径(P1、P2)不同的两排(C1、C2)的滚动体(13),以及用于每一个排(C1)(C2)的滚动体(13)的内滚道(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)轴向移开,以便允许该组件支撑综合负荷,每排(C1)(C2)滚动体(13)的该滚道提供有各自的密切,其由该滚道的半径和相关滚动体(13)的相关排的该滚动体(13)的外径之间的比率限定;该两排(C1、C2)滚动体(13)的第一排(C1)滚动体(13)的该接触角和该密切分别与该两排(C1、C2)滚动体(13)的第二排(C2)滚动体(13)的该接触角和该密切不同。
Description
技术领域
本发明涉及非对称的轮毂组件。
背景技术
已知类型的非对称的轮毂组件具有旋转轴,并且包括层心直径的尺寸彼此不同的两排滚动体,彼此同轴设置的内凸缘环和外环,对每排滚动体设置在内环外面,以及在彼此轴向错列位置上分别在内环的外侧和外环的内侧上获得的内环滚道和外环滚道,以允许不对称的轮毂组件支撑综合载荷,即同时作用在径向方向和轴向方向上的载荷。
对于上述类型的非对称轮毂组件,靠近内凸缘环设置的一排滚动体,即在所谓“外端”侧设置的一排滚动体,其层心直径的大小大于另一派滚动体,即在所谓的“内端”侧上设置的一排滚动体。刚刚所述的几何形状在非对称轮毂组件上具有较大的刚度,特别是,如果与对称轮毂组件相比,在对称轮毂组件中,两个层心直径相同,并且它们的大小与“内端”侧上的一排滚动体的大小相同
非对称轮毂组件大量地应用于机动车领域中,但是,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
本发明的目标是提供一种非对称轮毂组件,其在保持高机械性能和高刚度以及高可靠性的同时,允许显著地降低耗损和污染排放。
根据本发明,提供一种非对称轮毂组件,具有旋转轴和节圆直径彼此不同的两排滚动体,根据各自的接触角且沿着各自的负荷线在轴向错列位置上设置的内滚道和外滚道,以便允许该组件支撑组合负荷,每排滚动体的滚道提供有各自的密切(osculation),由滚道的曲率半径和相关排滚动体的滚动体外径之间的比率限定;该非对称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和密切分别与两排滚动体的第二排滚动体的接触角和密切不同。
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不对称的非对称轮毂组件的截面图;
图2是图1所示非对称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非对称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的非对称轮毂组件,并且包括相对于旋转轴A且相对于彼此同轴的内环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13是球,其中心沿着各自的节圆直径P1、P2设置。在所示示范性实施例中,排C1的节圆直径P1的大小大于排C2的节圆直径P2的大小。
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,设置在轴向错列的位置上,以便允许组件10支撑同时作用在径向方向和轴向方向二者上并且沿着各自的负荷线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之间的组合负荷。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,并且与径向表面中垂直于轴A的相应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,在所示示范性实施例中,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,以允许轮子到组件10的连接,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,根据没有示出实施例的形式,排C1的内滚道111也可以直接在相应的外加环上获得,所述外加环设置在法兰14和环16之间的中间位置上,并且由法兰14和环16轴向阻挡。
滚道111、112、121、122具有各自的密切Oxy,它们由滚道111、112、121、122它们自身的曲率半径r和每个排C1、C2的球13的外径Φ1、Φ2之间的比率限定。换言之,获得如下密切:
OOE:外端侧的外滚道111的曲率半径与外径Φ1之间的比率;
OIE:内端侧的外滚道112的曲率半径与外径Φ2之间的比率;
OOI:外端侧的内滚道121的曲率半径与外径Φ1之间的比率;
OII:内端侧的内滚道122的曲率半径与外径Φ2之间的比率;
在所示的示范性实施例中,为了减少球13和相关滚道111、112、121和122之间滑动的目的,即为了减少滚动体和滚道之间摩擦的目的,并且作为结果,为了减少可能的能量浪费源的目的,或者为了减少功耗和污染排放的目的,在轮毂组件10中,排C1的密切OOE和OOI与排C2的各密切OIE和OII不同。当轮毂组件10按着下面的几何条件的任何一个制造时,获得降低摩擦的最佳性能:
1)OOE>OIE;或者
2)OOI>OII;或者
3)OOE>OIE并且OOI>OII。
特别是,发现当轮毂组件10根据下面几何条件的任何一个制造时,获得减小摩擦的优化条件:
1)OOE>1.004OIE;或者
2)OOI>1.004OII;或者
3)OOE>1.004OIE并且OOI>1.004OII。
外端侧与内端侧相比不同的密切可以通过变化外端侧的相关滚道111、121的曲率半径比照内端侧的滚道112、122的曲率半径,或者通过变化球13的外径Φ1、Φ2的任何一个获得。
换言之,外端侧相比内端侧不同的密切可以通过制作非对称轮毂组件10’获得,如图3的选择性所示,其中,排C1的球13的外径Φ1与排C2的球13的外径Φ2具有不同的尺寸,与上述的示范性实施例一样,但是,其中,排C1的球13的外径Φ1的尺寸小于排C2的球13的外径Φ2。
球13的外径Φ1的减小,在与上述相同的动力和结构条件下,必然使球13和滚道之间的切线速度减小,并且因此减小摩擦。
除了由于密切之比的作用按着上述滚动体与滚道之间的摩擦减小的有益效果外,为了同样减小摩擦的目的,上述的轮毂组件10,与具有不同外径的球13的轮毂组件10’一样,还具有接触角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提供了本发明的非对称轮毂组件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设置的施力中心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,中心R1、R2沿着轴A标识出来,它们是相关力线L1、L2与轴A的相交点,并且分别距施力中心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减小摩擦的优化条件:
其中:
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’,中心R1’、R2’分别距施力中心PR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具有不同的大小时,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’,减小了反作用力F2自身的强度,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。
旨在本发明不限于上述实施例和这里所述的说明,它们仅看作是非对称轮毂组件实施例的示例,替代地,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 (16)
1.一种非对称轮毂组件(10)(10’),具有旋转轴(A),并且包括节圆直径(P1、P2)不同的两排(C1、C2)的滚动体(13),以及用于每一个排(C1)(C2)的滚动体(13)的内滚道(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)轴向移开,以便允许所述组件支撑组合负荷,每排(C1)(C2)滚动体(13)的所述滚道提供有各自的密切,其由所述滚道的半径和相关滚动体(13)的相关排的所述滚动体(13)的外径之间的比率限定;所述非对称轮毂组件的特征在于,所述两排(C1、C2)滚动体(13)的第一排(C1)滚动体(13)的接触角和密切分别与所述两排(C1、C2)滚动体(13)的第二排(C2)滚动体(13)的接触角和密切不同。
2.根据权利要求1所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)滚动体(13)的所述外滚道(121)的所述密切值大于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述外滚道(122)的所述密切值。
3.根据权利要求2所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)滚动体(13)的所述外滚道(121)的所述密切值大于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述外滚道(122)的所述密切值1.004倍。
4.根据权利要求1、2或3所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)滚动体(13)的所述内滚道(111)的所述密切值大于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述内滚道(112)的所述密切值。
5.根据权利要求4所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)滚动体(13)的所述内滚道(111)的所述密切值大于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述内滚道(112)的所述密切值1.004倍。
6.根据权利要求3或5所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)滚动体(13)的所述滚动体(13)的所述外径尺寸等于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述滚动体(13)的所述外径尺寸。
7.根据权利要求3或5所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)滚动体(13)的所述滚动体(13)的所述外径尺寸小于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述滚动体(13)的所述外径尺寸。
8.根据前述权利要求任何一项所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)滚动体(13)的所述接触角的大小大于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述接触角的大小。
9.根据权利要求8所述的非对称轮毂组件,其特征在于,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,并且具有以下限定:
X1:所述第一反作用力中心(R1)和所述压力中心(PR)之间的轴向距离;
X2:所述第二反作用力中心(R2)和所述压力中心(PR)之间的轴向距离;
P1:所述第一排(C1)的滚动体(13)的节圆直径;
P2:所述第二排(C2)的滚动体(13)的节圆直径;
α:所述第一排(C1)的滚动体(13)的接触角;
β:所述第二排(C2)的滚动体(13)的接触角;
所述两个接触角α和β的三角形正切值符合下面的关系:
其中:
10.根据权利要求9所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)的滚动体(13)的所述层心直径(P1)大于所述第二排(C2)滚动体(13)的所述层心直径。
11.根据权利要求10所述的非对称轮毂组件,其特征在于,它还包括内环(11)和外环(12),它们相对于彼此且相对于旋转轴(A)同轴,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。
12.根据权利要求11所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述内环(11)是凸缘环,并且设置有法兰(14),该法兰横向于用来装配轮子的所述旋转轴(A)。
13.根据权利要求12所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一排(C1)的滚动体(13)的所述内滚道(111)直接在所述内环(11)的外侧上且靠近所述法兰(14)获得。
14.根据权利要求13所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述内环(11)包括轴(15),其沿着所述旋转轴(A)延伸,并且由与所述法兰(14)相同的材料制造;所述第一排(C1)的滚动体(13)的所述内滚道(111)直接在所述轴(15)的外表面上获得。
15.根据权利要求14所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述内环(11)还包括外加内环(16),其安装在所述轴(15)上;所述第二排(C2)滚动体(13)的所述内滚道(112)直接在所述外加内环(16)上获得。
16.根据权利要求15所述的非对称轮毂组件,其特征在于,所述第一和第二排(C2)的滚动体(13)的所述外滚道直接在所述外环(12)的内表面上获得。
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