CN106080030A - 轴承单元—轮毂凸缘的组装过程 - Google Patents

轴承单元—轮毂凸缘的组装过程 Download PDF

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Abstract

一种用于安装轮毂轴承组件(10)的过程，该组件设置有可旋转轮毂(20)，和具有静止的径向外圈(31)的轴承单元(30)，以及介于径向外圈(31)与轮毂(20)之间的两个滚动体冠(32、33)，其中，组装过程包括以下步骤：a)将第一密封装置(40)压配在轮毂(20)上，b)安装相应于轴向外轮毂(20)的轨道(36)的轴向外侧的轴向外部保持架(38)和滚动体(32)，c)安装径向外圈组件(31)并且将同一外圈相对于轮毂倾斜预定的角度，d)安装轴向内部的滚动体(33)，相应于轮毂的轴向内滚道(37)，和e)将径向外圈(31)对准至轮毂，f)将轴向内部保持架(39)卡扣插在滚动体(33)上，g)将轴向内部的第二密封装置(41)压配在其座上。

Description

轴承单元—轮毂凸缘的组装过程
技术领域
本发明涉及一种安装轴承组—带凸缘的轮毂即所谓的第三代滚动轴承的过程。所讨论的组适于轴承外圈静止的应用，或者适于机动车驱动轮的应用。
背景技术
已经公知的是技术轴承组—用于机动车驱动轮应用的带凸缘的轮毂的状态。例如，文献EP2602123A1描述了一种用于机动车车轮的轮毂轴承单元，在这种情况下是非对称的，其包括可围绕旋转轴线转动的带凸缘的轮毂、与带凸缘的并横向于旋转轴线的轮毂一体的凸缘、沿径向设置在带凸缘的轮毂的外侧并且设置有沿轴向彼此间隔开的滚动轨道的静止环、以及设置在静止环与带凸缘的轮毂之间的两个滚动体冠(例如滚珠)。带凸缘的轮毂一体地形成用于滚珠轴承轴向外部的径向内滚道，而用于滚珠轴向内冠的径向内滚道形成于轴承的内圈上，径向外部安置在带凸缘的轮毂上。
这样的实现，特别是就所传递的载荷来说在重型应用的情况下，在轴承圈与滚动体之间产生相当大的局部载荷；还不允许获得轴承的大阻力值及其更大的持续时间。最后，通常它具有重要的轴向尺寸，因为存在与凸缘部分和横向于旋转轴线的轮毂一体的凸缘。
提高轴承的性能特别是刚度需要增加压力中心的距离。这可以通过增加轴承滚动体中心圆周的直径(所谓的“节径”或更简单地“节距”)来实现。这样的解决方案是已知的，并且被开发以便显著提高性能。与增加“节距”相关的缺点是，因此体积且从而重量也随“节距平方值”大大增加。汽车制造商通常不可接受重量的这种增加。
进一步的改进是甚至更增加滚动体中心圆周的直径，以便能够进入轴承等速接头内并且与轮毂或者与轴承的内圈集成在单件所谓的接头的罩(bell)中。显然，这两个部件的集成允许降低整个单元的重量和成本。并且还可以通过也将轴承的小内圈、轴向内部与接头的罩集成来进一步降低重量和成本。换言之，轮毂还假定轴承的单内圈和接头的罩以恒定速度起作用。
单内圈的概念在所谓的第三代轴承中是已知的。开发该特征预见使用单保持架用于要被安装在轴向内侧的两个轨道的两个滚动体。然而，该特征即单保持架在需要越来越高性能的轴承单元的当前方案中不是可以接受的。事实上，单保持架可能会带来若干问题。在轴承的操作条件过程中，经常发生的是，两个轨道与相应滚动体(例如球体)的接触角可能相对彼此略有差异。因此，它们还改变了轨道和滚珠之间的接触点，且因此还有相同球体中心圆周的直径(“节距”)。在轮的相等角速度时，线速度与“节距变化”成比例地改变。换句话说，两排滚珠具有不同的速度。然而，保持架(其执行保持滚动体之间距离的功能)不能经受显著力，且作为典型结果，如果其受到过载的话则会崩解或熔化。
到目前为止分析的是所谓对称轴承的情况，即对于滚动体的两个冠具有相同的“节距”。上面概述的缺点同样显然存在于不对称轴承的情况。
因此，相比于到目前为止对于标准应用所使用的解决方案相比，现有的高性能解决方案(其采用单内圈)需要新的安装过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于安装应用于机动车驱动轮的轮毂轴承单元的过程，其没有上述缺点。组装过程可以实现在具有对称内部形式的轴承或具有用于两个滚动体冠的相同“节距”的情况下，在非对称轴承或具有两个滚动体冠之间不同“节距”的情况下。
根据本发明，描述了一种用于安装具有在所附独立权利要求中限定的特征的轮毂轴承组件的过程。
优选地和/或特别有利地，根据在所附从属权利要求中阐述的特征描述了本发明的其他实施例。
附图说明
下面参照附图，对本发明进行描述，附图示出了非限制性实施例的一些示例，其中：
-图1是根据本发明方法安装的对称内部形状轮毂的轴承组件的轴对称截面图，
-图2是根据同一过程安装的非对称形式内部轮毂的轴承组件的轴对称截面图，
-图3和4示出了轴承组件安装过程的两个连续阶段—轮毂，
-图5示出了在图3和4中所示的那些的替代步骤，
-图6示出了前述附图之后的相同组装过程的另一阶段，
-图7示出了对于促进图6的组装阶段有用的结构变体，
-图8示出了组装过程的最终阶段。
具体实施方式
下面参照图1，根据本发明优选实施例的轮毂轴承组件整体采用10表示。
组件10包括可旋转轮毂20和轴承单元30。如将在下文中更好地看出，轮毂20配置成还采取轴承罩的内滚动循环功能和恒定速度驱动的接头。在整个本说明书中和在权利要求书中，表示位置和方向的术语和用语比如“径向”和“轴向”涉及中央轴承旋转单元30的轴线X。然而，用语比如“轴向外部”和“轴向内部”涉及安装条件，并且在这种情况下优选地涉及轮侧，且分别涉及与轮侧相反的一侧。
轴承单元30包括静止的径向外圈31，和两个滚动体冠32、33，在本示例中是滚珠，介于径向外圈31与具有径向内圈功能的轮毂20之间。为了便于图示起见，参考标记32和33将归属于单个球体，归属于球体的冠，特别地参考标记32将指示滚珠的环或单个轴向外球体，而参考标记33将指示滚珠的环或单个轴向内球体。同样为了简单起见，我们经常使用在本说明书中和在附图中通过示例使用的术语“球体”，而不是更普通的术语“滚动体”(也将使用相同的附图标记)。应当始终理解的是，代替球体，可以使用任何其他滚动I盖(例如滚子、锥形滚子、滚针等)。
在图1中示出了对称轴承的情况，即对于两个滚动体冠采用相同的“节距”。在下面描述中所述的同样适用于非对称轴承(如图2所示)的情况，为了简单起见，我们使用相同的附图标记。如可以看到的是两种类型轴承之间的唯一显著区别在于，尽管在对称轴承的情况下，相应冠32、33的滚动体的中心的圆周的半径R、R'具有相同的值，在非对称轴承的情况下，半径R、R'具有的值不同。特别是在图2的例子中，轴向外侧的冠32的滚动体的中心的圆的半径R大于轴向内侧的冠33的滚动体的中心的圆的半径R'。
径向外圈31(优选地以轴向延伸的管状形式成形)在内部限定冠32、33的相应滚动体的滚道34、35。
径向外圈31具有径向外圆柱形表面31a，其适于与已知类型的且未在图中示出的形成在车辆的固定构件(比如悬架的支柱)中的圆柱形座相配合。圆柱形表面31a对于径向外圈31的整个轴向尺寸延伸，并且具有该直立圆柱形座的数量级的轴向尺寸。
冠32、33的滚动体在轮毂20的中央管状部分21上以及在径向外圈31上旋转，轮毂20的中央管状部分21限定轴向外侧冠32的滚动体的滚动轨道36和轴向内侧冠33的滚动体的滚动轨道37。冠32、滚动体33由相应的保持架38、39保持在适当位置，即用于滚动体32的轴向外侧的第一保持架38和用于滚动体33的轴向内侧的第二保持架39。第一密封装置40从轴向外侧密封轴承单元，其布置在轮毂20的管状部分21的径向外侧的圆柱形表面21a上，且第二密封装置41从轴向内侧密封轴承单元。
轮毂20还在轴向内侧上限定了肩部22和轴向外侧的凸缘部分23。该凸缘部分具有多个轴向固定孔24，它们的轴线相对于对称轴线X沿半径r的圆周布置。这些孔是用于相同数量固定装置(比如未在图中示出的紧固螺栓)的座，这些固定装置以已知的方式将机动车车轮的元件例如制动盘(也是已知类型的且未在图中示出)连接到轮毂20。
有利地，用于定心机动车车轮的衬套50可以通过金属例如钢板来实现，并且联接到轮毂的凸缘部分23，最好是通过简单的按压配合操作。
轴承单元30被制成以便获得相应冠32、33的滚动体的中心的圆周的半径R、R'，其略低于或基本上等于孔24的固定轴线的圆周的半径r。在非对称轴承的情况下，该基本上几何相等将至少采用轴向外部的滚动体32的中心的圆的半径R得到验证，即最接近于机动车车轮制动盘。通过这种解决方案，带凸缘的轮毂具有转子方式的构造，即其凸缘部分被大大减小。通过增加滚动体的中心的圆周的半径R、R'且因为电机设计的约束的情况而当然留下未改变的孔24的固定轴线的圆周的半径r来获得上述解决方案。
从机动车传动组件的驱动轴(未示出)传输运动由恒定速度接头60确保。特别地，联接60的外罩集成在轮毂20中，其在轴向内端部61中限定接头的轨道62。
参照图3至图8，示出了用于安装轴承组件—即图2中的轮毂的过程，涉及非对称轴承的类型。在对称轴承的情况下(图1)，如将在下面显而易见，组装过程可同样适用，除非将具体描述和示出变体。
更详细地，在图3中可以观察到的是，从具有内圈功能的可用性的轮毂开始，第一密封装置40布置在可旋转的轮毂20上，特别是在中央管状部分21的圆柱形表面21a上。随后，总是从轴向内轮毂的端部，安装相应于轴向外滚道36的轴向外保持架38。参照图4，应当注意的是，为了能够将保持架38安装在轮毂20的轨道36(或轴承的内圈)上，轴向内侧的轮毂20的肩部22的直径B与保持架38的内径E之间的最小径向间隙必须得到保证。换言之，要B<E。显然，同样的报告将必须同样保证至轴向内侧的保持架39。
在轴向内部肩部22的直径B大于限定轨道36的凹槽的最小直径A但小于保持架38的内径E的情况下，保持架可被很容易地安装在轮毂的轨道36上。相反，轴向外部的滚动体32不必具有足够的空间从轴向内侧被插入，因此必须随后安装到保持架，如图4所示。这种安装方法既适于对称轴承，也适于非对称型轴承。
参照图5，在轴向内肩部22的直径B小于或等于限定轨道36的凹槽的最小直径A的情况下，具有足够的空间将先前被预组装的成组的保持架38—滚动体32安装在轮毂20的轨道36上。允许该安装替代的上述条件可以仅在非对称轴承的情况下得到满足，而它在对称轴承的情况下(其中直径B将总是大于直径A)从不会如此。
下面参照图6，安装径向外圈31。外圈放置在适当位置并且相对于轮毂20(内圈)倾斜，以便创建足够的空间，用于随后插入轴向内部的滚动体33。
为了容易地实现外圈的适当倾斜，轴向外侧的密封装置40必须具有足够的弹性。
便于倾斜径向外圈31的另一种方法是从轨道36的底部取出一点轮毂20材料，从而产生小台肩36a，如图7所示。
一旦设置好了所有的滚动体33，就可以对准内圈或外圈和轮毂，使得上述滚动体33可沿整个圆周均匀分布。
可以采用刚刚描述的组装过程安装在轨道37上的滚动体的数量当然小于可以采用标准轴承单元(换言之设置两个径向内部环)实现的最大数量时。采用新过程将被安装的滚珠的数量等于几乎一半。众所周知，球体的数量严重影响轴承的性能尤其是其使用寿命。在标准轴承(具有小“节距”值)的情况下，滚珠数量的这种减少将是不可接受的。相反，对于给定的应用和负载条件来说，此处描述的轴承具有更高的“节距”值，因此可以容纳更大数量的滚珠。然而，对于相同的工作条件来说，更大数量的滚珠没有必要。因此，即使可以通过倾斜外圈而被插入的滚珠的数量小于适用的滚珠的最大数量，轴承的性能没有受到影响，如果所使用的滚珠的数量接近在标准轴承中所使用的数量。
参照图8，轴向内侧的保持架39然后被插入，以从滚动体33的轴向内侧卡扣，保持在它们之间的适当位置，从特定工具至“梳子”等距离。为了避免保持架39与肩部22之间的任何接触，重要的是，肩部22的直径B小于保持架39的内径E'，减少安全径向距离C的两倍值。换言之，必须：
B<E-2*C
E'要被观察到，相同的条件将必须应用至轴向外侧的保持架38，相对于径向外31，相对于轮毂20，以确保相对于这些部件的最小径向游隙。
作为该过程的最后一个步骤，轴向内侧的第二密封装置41从轴向内侧布置在其相应位置上。
如所限定，由于新的组装过程，你可以使用这些新的轴承解决方案，其性能相比于标准解决方案得以大大提高。因为其增加了球体的“节距”，所以还增加了压力中心之间的距离，在刚性方面具有非常积极的影响。
轴承的使用寿命不会受到影响，因为所使用的滚珠的数量可与由标准解决方案所需的相比较。相反，就所实现的解决方案的紧凑性来说，这些解决方案的重量作为整体考虑大大减少。实际上，虽然它们是轴承联接恒定速度保持大致相同的重量，以悬架的直立可以删除显著量的材料。
最后，降低解决方案的成本和部件的总数的好处并非可以忽略不计。
除了如上所述的本发明的实施例，要理解的是还有许多其他变型。必须理解的是，实施方式的这些实施例仅是说明性的，并不限制本发明或其应用，也不限制其可能的配置。相反，虽然上述描述使得能够操作本发明的实施方式，其第二配置结构中的至少一个，但应该理解的是，在没有脱离如由所附权利要求限定的字面上解释的和/或根据他们的法律等同物的本发明目的情况下，可以对所描述的部件进行许多变化。

Claims (10)

1.一种用于轴承-轮毂单元(10)的组装方法，所述单元包括：
-可旋转轮毂(20)，其还作为径向内圈和恒定速度接头的罩，
-轴承单元(30)，其包括静止的径向外圈(31)、介于所述径向外圈(31)与轮毂(20)之间的轴向外部的第一排滚动体(32)和轴向内部的第二排滚动体(33)，这些滚动体容纳在相应的保持架(38、39)内，以及密封装置(40、41)，
所述组装方法的特征在于以下步骤：
a)将轴向外部的第一密封装置(40)按压配合在所述可旋转轮毂(20)的径向外部的圆柱形表面(21a)上，
b)安装相应于所述轮毂(20)的轴向外滚道(36)的轴向外保持架(38)和滚动体(32)，
c)安装所述径向外圈(31)并且将所述外圈相对于所述轮毂(20)倾斜预定的角度，
d)安装轴向内部的滚动体(33)，从轴向内侧对应于所述轮毂(20)的轴向内滚道(37)，
e)将所述径向外圈(31)对准至所述轮毂(20)，以便消除所述外圈的倾斜，
f)将轴向内部保持架(39)从轴向内侧卡扣插在滚动体(33)上，
g)将轴向内部的第二密封装置(41)从轴向内侧按压配合在其自身的座上。
2.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述轴承-轮毂单元(10)设置有对称内部形状，或者所述轴向外冠(32)的滚动体的中心的圆周的半径(R)等于所述轴向内冠(33)的滚动体的中心的圆周的半径(R')。
3.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述轴承轮毂单元(10)设置有非对称内部形状，或者所述轴向外冠(32)的滚动体的中心的圆周的半径(R)不等于所述轴向内冠(33)的滚动体的中心的圆周的半径(R')。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组装方法，其特征在于，执行步骤b)所述保持架(38)的内直径(E)的尺寸必须大于所述轮毂(20)的轴向内肩部(22)的直径(B)的尺寸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组装方法，其特征在于，在步骤b)过程中，首先安装所述保持架(38)，随后所述滚动体(32)被插入在同一保持架内，如果轴向内部肩部(22)的直径(B)大于限定所述轮毂(20)的轴向外滚道(36)的凹槽的最小直径(A)。
6.根据权利要求3所述的组装方法，其特征在于，在步骤b)过程中，预组装子单元的保持架(38)和滚动体(32)被同时组装，如果轴向内部肩部(22)的直径(B)小于或等于限定所述轮毂(20)的轴向外滚道(36)的凹槽的最小直径(A)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组装方法，其特征在于，为了使步骤c)更加容易，台肩(36a)被实现在限定所述轮毂(20)的轴向外滚道(36)的凹槽的底部。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组装方法，其特征在于，在步骤f)过程中，所述肩部(22)的直径(B)、所述保持架(39)的内径(E')和径向安全距离(C)的值的关系如下：B<E-2*C。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组装方法，其特征在于，在步骤f)过程中，所述滚动体(33)通过特定的“梳子”工具保持在彼此等距离的位置。
10.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的组装方法获得的轴承轮毂单元(10)，包括：
-可旋转轮毂(20)，其设置有轴向外部的凸缘部分(23)，配置成用于接合到机动车的可旋转部件，
-轴承单元(30)，其包括静止的径向外圈(31)，配置成接合到机动车的静止部件，介于所述径向外圈(31)与轮毂(20)之间的轴向外部的第一排滚动体(32)和轴向内部的第二排滚动体(33)，这些滚动体容纳在相应的保持架(38、39)内，以及密封装置(40、41)，
其特征在于，所述轮毂(20)还作为所述轴承单元的径向内圈和恒定速度接头的罩。
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