CN102840245A - 智能轮毂轴承单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能轮毂轴承单元，包括芯轴、外圈、半轴，外圈具有一内孔，芯轴的局部伸入外圈的内孔，两者间转动配合；芯轴具有一个内孔，半轴的一端活动式地伸入芯轴的内孔；半轴的一端通过螺纹固定连接星型套；星型套处于芯轴的内孔之内，星型套形成多条直槽道，直槽道平行于半轴的轴线；与此相对应的，芯轴的内孔壁上也形成若干条直槽道，直槽道平行于芯轴内孔的中心线；星型套与芯轴内孔相对应的直槽道间置入万向节滚动体；芯轴的内孔卡入O型圈，半轴穿过O型圈，两者间活动式配合，O型圈阻挡于星型套的内端；外圈的外壁安装有薄膜式温度/振动加速度传感器。该智能轮毂轴承单元可实时监测，一旦出现异常即可报警，及时维修。

Description

智能轮毂轴承单元

技术领域

本发明属于汽车零部件制造技术领域，特别涉及一种智能型轮毂轴承单元。

背景技术

轮毂轴承的主要作用是承重及为轮毂的转动提供精确地引导，它既承受轴向载荷，又承受径向载荷，是一个非常重要的零部件。传统的汽车车轮用轴承是由两套圆锥滚子轴承或球轴承组合而成的，轴承的安装、涂油、密封以及游隙的调整都是在汽车生产线上进行的。这种结构使得其在汽车生产厂装配困难、成本高、可靠性差，而且汽车在维修点维护时，还需要对轴承进行清洗、涂油和调整，维修极为不便。轮毂轴承单元是在标准角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的，将两套轴承做成一体，具有组装性能好、可省略游隙调整、重量轻、结构紧凑、载荷容量大、为密封轴承可事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维修等诸多优点，己广泛用于各种轿车中。

近年来，随着汽车行业的飞速发展，轮毂轴承也发生了很大变化，尤其是国外一些知名的汽车生产厂家与轴承制造商联合研发，新型轮毂轴承单元不断涌现，轮毂轴承自从产生以来，经过了四代发展历程，目前市场上以第三代轮毂单元为主，第四代应用的较少，第五代轮毂轴承单元尚处于开发阶段。但现有的轮毂轴承单元也存在一些不足之处：由于轮毂轴承单元受力复杂，容易出现故障，又由于轮毂轴承单元的安装位置隐蔽，导致出现故障时无法及时发现。如果出现的故障无法及时发现并排除的话，严重时将导致重大交通事故的发生。

发明内容

为了克服现有轮毂轴承单元发生故障时无法及时发现的缺陷，本发明提出了一种智能轮毂轴承单元，该智能轮毂轴承单元可以通过安置在其上的温度、振动传感器实时监测轮毂轴承单元的状态，一旦出现异常即可报警，及时维修异常部件，从而避免了重大交通事故的发生。另外，本发明废除了轮毂花键轴，将等速万向节和轮毂轴承做成一体，减轻了轮毂轴承单元的重量、缩小了体积、安装更加合理、拆卸方便、轴承及等速万向节在安装和使用中相对装配尺寸不会发生变化。

本发明所采取的技术方案：智能轮毂轴承单元，包括芯轴、外圈、半轴，所述的外圈具有一内孔，所述芯轴的局部伸入外圈的内孔，两者间转动配合；所述的芯轴具有一个内孔，所述半轴的一端活动式地伸入芯轴的内孔；所述半轴的一端通过螺纹固定连接星型套；星型套处于芯轴的内孔之内，星型套形成多条直槽道，直槽道平行于半轴的轴线；与此相对应的，芯轴的内孔壁上也形成若干条直槽道，直槽道平行于芯轴内孔的中心线；星型套与芯轴内孔相对应的直槽道间置入万向节滚动体；芯轴的内孔卡入O型圈，所述的半轴穿过O型圈，两者间活动式配合，O型圈阻挡于星型套的内端；所述外圈的外壁安装有薄膜式温度/振动加速度传感器。

所述的智能轮毂轴承单元，万向节滚动体装于一保持架的孔中，局部突出于保持架；带有万向节滚动体的保持架装入芯轴的内孔与星型套之间，万向节滚动体置入星型套与芯轴内孔相对应的直槽道，而保持架与芯轴、星型套不相触；所述的O型圈阻挡于保持架的内端。

所述的智能轮毂轴承单元，薄膜式温度/振动加速度传感器有两套，两套薄膜式温度/振动加速度传感器与芯轴内孔中心点的连线夹角为120度。

所述的智能轮毂轴承单元，半轴卡入一卡扣，卡扣挡于所述星型套的内端。

所述的智能轮毂轴承单元，外圈的内孔上加工有两道环形滚道；所述芯轴的一端外壁加工有滚道，此滚道与外圈内壁其中的一条滚道相对应；多个第一滚动体装入第一保持架后，再滚动式地置入芯轴与外圈前述相对应的滚道，第一保持架与芯轴、外圈不相触；所述芯轴的另一端外壁固定配合一小内圈，小内圈的外壁沿周向加工有滚道，此滚道与外圈内壁的另一滚道相对应；多个第二滚动体装入第二保持架后，再滚动式地置入小内圈与外圈相对应的滚道，第二保持架与小内圈、外圈不相触。

所述的智能轮毂轴承单元，外圈的第一端口装有挡圈及密封圈，并通过端盖固定于外圈的第一端口。

所述的智能轮毂轴承单元，外圈的第二端口内过渡配合反压盖及端盖，并装入密封圈，从而封住小内圈与外圈的径向空隙。

所述的智能轮毂轴承单元，芯轴第一端的内孔处装有密封端盖，密封端盖通过密封圈固定于芯轴的内孔，密封圈卡装在芯轴内孔形成的槽内。

所述的智能轮毂轴承单元，芯轴过盈配合一轮速传感器齿圈；所述外圈的内孔装有一轮速传感器，用于检测轮速传感器齿圈的输出脉冲数。

本发明智能轮毂轴承单元具有如下技术效果：

1、与现有的轮毂轴承单元相比，本发明采用了薄膜式温度、振动加速度传感器，可以实时监控轮毂轴承单元的运行状况。

2、与现有第三代轮毂轴承单元相比，本发明取消了轮毂花键轴，将等速万向节和轮毂轴承做成一体，降低了产品的重量，缩小了体积，简化了安装工艺，保证了相对装配尺寸。

附图说明

图1是智能轮毂轴承单元的结构图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是智能轮毂轴承单元的结构左视图。

图示中，1-芯轴、2-外圈、3-反压盖、4-密封圈、5-端盖、6-滚动体、7-小内圈、8-卡扣、9-O型圈、10-密封O型圈、11-保持架、12-薄膜式温度/振动加速度传感器、13-挡圈、14-端盖、15-密封圈、16-密封圈、17-密封端盖、18-保持架、19-万向节滚动体、20-半轴、21-星型套、22-轮毂螺栓、23-滚动体、24-轮速传感器齿圈、25-轮速传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作详细描述。

参见图1-3，本实施例主要由四部分组成：双列轴承部分、等速万向节部分、薄膜温度、加速度传感器部分和ABS轮速传感器部分，部件包括芯轴1、外圈2、反压盖3、密封圈4、端盖5、滚动体6、小内圈7、卡扣8、O型圈9、O型密封圈10、保持架11、薄膜式温度/振动加速度传感器12、挡圈13、端盖14、密封圈15、密封圈16、密封端盖17、保持架18、万向节滚动体19、半轴20、星型套21、轮毂螺栓22、滚动体23、轮速传感器齿圈24、轮速传感器25等，各部件的连接关系和工作原理详见下文。

芯轴1具有一个内孔，芯轴1外壁的第一段直径较大(图1所示的右段)，该段开有螺栓孔，此螺栓孔的轴线与芯轴1的轴线相平行，轮毂螺栓22通过过盈配合压入到芯轴1的螺栓孔内，将芯轴1固定于汽车的轮毂上。当智能轮毂轴承单元安装在汽车上时，芯轴1通过轮毂螺栓22与轮毂连接，随轮毂的旋转而转动。

外圈2具有一个内孔，且其外圈开有螺栓孔，采用螺栓通过其螺栓孔而固定于汽车的刹车底板上不动。

芯轴1的另一段即第二段直径较小，第二段之外转动配合外圈2。外圈2的内孔上加工有两道环形滚道。与此相对应的，芯轴1的第二段靠近直径较大段的一端外壁也加工有滚道，此滚道与外圈2内壁其中的一条滚道相对应。多个圆锥形滚动体23装入保持架27后，再置入芯轴1与外圈2前述相对应的滚道(保持架27与芯轴1、外圈2都不相触或活动式配合)，从而使得滚动体23能在两滚道间运动。芯轴1第二段的另一端外壁与小内圈7过渡配合，两者固定配合，并通过铆合工艺使得芯轴此端向外翻边，实现对小内圈7的定位，从而约束了小内圈7沿轴向的移动。小内圈7的外壁沿周向也加工有滚道，此滚道与外圈2内壁的另一滚道相对应。多个圆锥形滚动体6装入保持架11后，再置入小内圈7与外圈2相对应的滚道（保持架11与小内圈7、外圈2都不相触或活动式配合），使得滚动体6能在两滚道间运动。每个滚动体装于相应保持架的孔中，且局部突出于保持架，使得滚动体在运动过程中，保持架与外圈、芯轴/小内圈保持一定的相对位置。通过上述装配结构，使得芯轴与外圈间转动配合。

外圈2的第一端口装有挡圈13及密封圈15，并通过端盖14固定，起密封作用，防止水和泥沙进入轮毂单元内部而损坏滚动体23和相应的滚道。

外圈2的第二端口内过渡配合反压盖3，并装入密封圈4，反压盖3的横截面呈直角状，其环形边外壁与外圈2的第二端口内壁相贴，其环形边沿径向插入密封圈4。此部位的小内圈7外壁套入端盖5，端盖5的横截面呈直角状，其环形侧边封住小内圈7与外圈2的径向空隙，其环形边贴于小内圈7的外壁，并外压于密封圈4的局部之内，通过O型密封圈10将密封圈4紧压于端盖5。O型密封圈10将密封圈4紧压在端盖5上。密封圈4起密封作用，防止水进入轮毂单元内部损坏滚动体6和相对应的滚道。端盖5防止泥沙等杂物进入内部而损坏部件如滚动体6和滚道等。

半轴20的端部通过螺纹与星型套21固定连接，星型套21的内端卡入卡扣8，卡扣8卡在半轴20上，以防止星型套21沿半轴轴向发生移动。半轴20的端部伸入芯轴1的内孔，且星型套21处于芯轴1的内孔之内。星型套21形成多条直槽道，直槽道平行于半轴20的轴线。与此相对应的，芯轴1的内孔壁上也加工有若干条直槽道，直槽道平行于芯轴内孔的中心线。万向节滚动体19安装在保持架18的孔中，局部突出于保持架18。带有万向节滚动体19的保持架18装入芯轴1的内孔与星型套21之间，且万向节滚动体19置入星型套21与芯轴1内孔相对应的直槽道；而保持架18位于芯轴1的内孔和星型套21之间，保持架18约束万向节滚动体19在运动时与芯轴1的内孔和星型套21保持一定的位置。万向节滚动体19可在直槽道内转动和沿着直槽道移动而发生轴向移动。半轴20和星型套21可以相对芯轴1在圆周方向上摆动一定的角度。芯轴2内孔靠近第二端端口卡入O型圈9，半轴20穿过O型圈9，两者间活动式配合，O型圈9限制保持架18、星型套21和半轴20的轴向移动距离。

汽车传递来的载荷由两列滚动体6、23共同承担。汽车动力从半轴20依次传递到星型套21、万向节滚动体19、芯轴1和轮毂螺栓22上，从而驱动汽车行驶。

芯轴1第一端的内孔处装有密封端盖17，密封端盖17通过密封圈16固定于芯轴1的内孔，密封圈16卡装在芯轴1内孔形成的槽内。密封端盖17起密封作用，防止水和泥沙等杂物进入芯轴2内孔损坏内部的伸缩式球笼万向节等零部件。

两套薄膜式温度/振动加速度传感器12分别安装在外圈2的外壁槽内，两者与芯轴1内孔中心点的连线夹角为120度。汽车行驶时，两套薄膜式温度/振动加速度传感器输出轮毂轴承单元的温度和三个方向的振动加速度数值，用于监控轮毂轴承单元的运行状态，一旦温度和振动加速度数值出现异常，电控单元将给出报警，提醒驾驶员对轮毂轴承单元进行检修。

如图1所示，轮速传感器齿圈24通过过盈配合固定在芯轴1的第二段外壁。如图3所示，轮速传感器25安装在外圈2的内孔26，用于检测轮速传感器齿圈24的输出脉冲数。轮速传感器齿圈24旋转，输出脉冲信号给轮速传感器25，轮速传感器25输出车轮的转速信号给ABS电控单元。

以上实施例仅用于说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当认识到，可以对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.智能轮毂轴承单元，包括芯轴、外圈、半轴，所述的外圈具有一内孔，所述芯轴的局部伸入外圈的内孔，两者间转动配合；所述的芯轴具有一个内孔，所述半轴的一端活动式地伸入芯轴的内孔；其特征在于：所述半轴的一端通过螺纹固定连接星型套；星型套处于芯轴的内孔之内，星型套形成多条直槽道，直槽道平行于半轴的轴线；与此相对应的，芯轴的内孔壁上也形成若干条直槽道，直槽道平行于芯轴内孔的中心线；星型套与芯轴内孔相对应的直槽道间置入万向节滚动体；芯轴的内孔卡入O型圈，所述的半轴穿过O型圈，两者间活动式配合，O型圈阻挡于星型套的内端；所述外圈的外壁安装有薄膜式温度/振动加速度传感器。

2.如权利要求1所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：所述的万向节滚动体装于一保持架的孔中，局部突出于保持架；带有万向节滚动体的保持架装入芯轴的内孔与星型套之间，万向节滚动体置入星型套与芯轴内孔相对应的直槽道，而保持架与芯轴、星型套不相触；所述的O型圈阻挡于保持架的内端。

3.如权利要求1或2所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：薄膜式温度/振动加速度传感器有两套，两套薄膜式温度/振动加速度传感器与芯轴内孔中心点的连线夹角为120度。

4.如权利要求1或2所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：所述的半轴卡入一卡扣，卡扣挡于所述星型套的内端。

5.如权利要求1所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：所述外圈的内孔上加工有两道环形滚道；所述芯轴的一端外壁加工有滚道，此滚道与外圈内壁其中的一条滚道相对应；多个第一滚动体装入第一保持架后，再滚动式地置入芯轴与外圈前述相对应的滚道，第一保持架与芯轴、外圈不相触；所述芯轴的另一端外壁固定配合一小内圈，小内圈的外壁沿周向加工有滚道，此滚道与外圈内壁的另一滚道相对应；多个第二滚动体装入第二保持架后，再滚动式地置入小内圈与外圈相对应的滚道，第二保持架与小内圈、外圈不相触。

6.如权利要求1或5所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：外圈的第一端口装有挡圈及密封圈，并通过端盖固定于外圈的第一端口。

7.如权利要求1或5所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：外圈的第二端口内过渡配合反压盖及端盖，并装入密封圈，从而封住小内圈与外圈的径向空隙。

8.如权利要求1或2或5所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：芯轴第一端的内孔处装有密封端盖，密封端盖通过密封圈固定于芯轴的内孔，密封圈卡装在芯轴内孔形成的槽内。

9.如权利要求1或2或5所述的智能轮毂轴承单元，其特征在于：所述的芯轴过盈配合一轮速传感器齿圈；所述外圈的内孔装有一轮速传感器，用于检测轮速传感器齿圈的输出脉冲数。

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