CN109318653A - 机动车辆轮毂轴承单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆的轮毂轴承单元(18)，包含用于安装轮毂(12)的至少一个滚柱轴承(20)以及具有安装孔(38)的轮架(36)，该至少一个滚柱轴承(20)包括外环(22)和至少一个内环(24)，该外环(22)在外周面上至少部分地装备有第一螺纹元件(28)，安装孔(38)的壁至少部分地配备有第二螺纹元件(40)，该第二螺纹元件(40)设置用于与第一螺纹元件(28)机械接合。根据本发明，外环(22)和轮架(36)各自具有至少一个接触面(34、46)，接触面(34、46)设置成当滚柱轴承(20)安装在轮架(36)中时相互机械接触。

Description

机动车辆轮毂轴承单元
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的机动车辆的轮毂轴承单元，包含用于安装轮毂的至少一个滚柱轴承以及轮架，其中滚柱轴承和轮架均装备有旨在相互机械接合的螺纹元件。本发明还涉及根据权利要求9所述的机动车辆的轮毂单元，包含轮毂和根据本发明的轮毂轴承单元。
背景技术
在机动车辆技术领域中，从现有技术中已知用于提供车轮悬架单元的各种解决方案，利用该车轮悬架单元，机动车辆的驱动或非驱动轮可以弹簧安装以便可相对于车身旋转。
许多机动车辆的驱动轮通过螺栓固定到轮毂的凸缘部分，并且驱动轴的端部楔形配合到轮毂上，使得轮毂通过驱动轴的旋转而转动以旋转车轮。轮毂通过车轮轴承或轮毂轴承可旋转地安装在短轴或轮架的安装孔中。轮毂轴承具有轴承内环和轴承外环，其中轴承内环固定连接于轮毂并且轴承外环固定连接于短轴或轮架。
早期开发阶段的轮毂轴承具有轴承外环通过压配合在其安装孔中连接到短轴的结构。
当短轴和车轮轴承或轮毂轴承由具有广泛不同的温度膨胀系数的材料制成时，例如当使用由铝制成的短轴或轮架以减轻重量时，压配合必须大大超过尺寸。这可能使得压配合的生产变得困难，因为在施加必要的压力时其中一个部件可能变形。
为此，提出了具有轮毂轴承的轮毂，其中轮毂轴承的外环可以通过螺栓连接到短轴或轮架。该解决方案需要更大的安装复杂性并且需要与轮毂轴承、短轴或轮架和制动钳的可行的物理设置相关的限制。
因此，KR20090115601A提出了一种车辆的轮毂轴承连接结构，利用该轮毂轴承连接结构，轮毂轴承可以附接到轮架。轮毂轴承连接结构包含内螺纹部分和外螺纹部分。内螺纹部分形成为在轮架的中心安装孔的内周中的螺纹螺母元件。轮毂轴承连接结构的外环装备有用于连接到安装孔的外螺纹部分。在外环和车轮轴承固定单元的内环之间设置滚珠作为滚柱轴承。通过将轮毂轴承连接结构的外螺纹部分拧入轮架的安装孔的内螺纹部分中来进行安装，从而可以避免车轮轴承的变形。
在KR 20090115560 A中，描述了一种用于轮毂轴承的固定结构，利用该固定结构可以调节轮毂和轮毂轴承之间或者轮毂轴承和驱动轴之间的接触压力。KR20090115601A的轮毂轴承连接结构相对于轮毂轴承固定结构而改变，其中其包含具有外环和第一内环和第二内环的轮毂轴承以及轮毂轴承安装在其上的轮毂。滚珠在外环和第一内环和第二内环之间分别用作滚柱轴承。螺母螺纹形成在第二内环的内表面的周边上，并且适合于螺母螺纹的外螺纹形成在轮毂的内端的周向表面上。
鉴于所示的现有技术，轮毂轴承的固定结构的区域留有改进的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机动车辆的轮毂轴承单元，该轮毂轴承单元可以是可靠安装、牢固定位、具有降低的复杂性并且在很大程度上避免了与轮毂轴承、轮架和制动钳的可行的空间设置有关的限制。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的轮毂轴承单元实现。本发明的进一步特别有利的实施例在从属权利要求中公开。
需要指出的是，以下描述中单独列出的特征和措施可以以任何技术上合理的方式组合并且公开了本发明的其他实施例。该描述特别是结合附图进一步表征和指定了本发明。
根据本发明的机动车辆的轮毂轴承单元包含用于安装轮毂的至少一个滚柱轴承。滚柱轴承包括外环和至少一个内环，该外环在外周面上至少部分地装备有第一螺纹元件。此外，根据本发明的轮毂轴承单元包含具有安装孔的轮架，安装孔的壁至少部分地配备有第二螺纹元件，该第二螺纹元件设置用于与第一螺纹元件机械接合。
根据本发明，提出外环和轮架各自具有至少一个接触面，该接触面设置成当滚柱轴承安装在轮架中时，相互机械接触。
这里使用的术语“第一”、“第二”等仅用于区分的目的。特别地，它们的使用并不意味着与这些术语有关的所引用对象的任何顺序或优先级。
在车轮轴承的安装状态下，第一螺纹元件和第二螺纹元件处于恒定的机械接合中。可以通过将外环拧入安装孔来实现安装状态。
在本发明的意义上，术语“设置用于”意味着为此目的特别设计或设置。
所提出的轮毂轴承单元可以以很小的安装复杂性安装，由此所提供的接触面实现了滚柱轴承在轮架上的安全且精确限定的定位。通过避免额外的固定元件，可以避免与轮毂轴承、轮架和制动钳的可行的空间设置相关的限制。
根据本发明的轮毂轴承单元可以特别有利地用于机动车辆。在本发明意义上的术语“机动车辆”特别是指小轿车、卡车或公共汽车。
优选地，外环具有相对于滚柱轴承的轴线彼此相对地设置并且设置用于与工具(例如形成为扳手的手动工具)机械接合的至少一对外周面。特别有利地，外环具有均匀的外周间隔的三对彼此相对的外周面，这形成六边形布置。通过这种方式，可以简化安装，避免使用特殊工具。
在机动车辆的驱动轮上，可以设置特别是用于驱动轴通过的安装孔。
在轮毂轴承单元的优选实施例中，如果轮毂轴承单元设置用于机动车辆的右手侧，则第一螺纹元件和第二螺纹元件形成为右旋螺纹。如果轮毂轴承单元设置用于机动车辆的左手侧，则第一螺纹元件和第二螺纹元件形成为左旋螺纹。
在本发明的意义上，术语“右旋(或左旋)螺纹”特别是指这样的螺纹，其中在螺纹的前视图中，螺纹侧面朝向右(或左)上升。因此，右旋(或左旋)螺纹的另一个术语也是“具有右旋间距(或左旋间距)的螺纹”。
通过这种方式，可以有效地避免滚柱轴承在轮架中的松动或分离，因为作用在机动车辆的正常向前运动中的摩擦力被定向成使得外环和轮架的接触面被保持相互机械接触。
优选地，外环的接触面由向内指向的端面形成，并且轮架的接触面由垂直于安装孔的轴线设置的在径向方向上朝向轴线设置的轮架的突出部的内表面形成。这里，面向轴线设置的突出部相对于安装孔在轴向方向上至少部分地与外环重叠。
在本发明的意义上，应当理解本申请中使用的术语“内”、“前”或“向前”，特别是相对于滚柱轴承的安装状态以及机动车辆的纵向轴线，其中“内”意味着更靠近纵向轴线，并且“前部”意味着更远离纵向轴线。在本发明意义上的术语“沿轴向方向”特别是指在平行于轴线的方向上看。在轮毂轴承单元的安装状态下，安装孔的轴线与滚柱轴承的轴线一致。
以这种方式，外环的接触面和轮架的接触面可以以结构上特别简单和经济的方式提供。
在优选实施例中，外环的接触面在外环的内端处具有截头圆锥体的壳体表面的形式。由截头圆锥形式的表面上形成的轮架的接触面被配置为在径向方向上朝向轴线的轮架的突出部的内表面，该内表面倾斜地定向于安装孔的轴线。突出部相对于安装孔在轴向方向上至少部分地与外环重叠。
除了外环的接触面和轮架的接触面的结构上特别简单和经济的设置之外，以这种方式可以在轮毂轴承单元的组装期间产生表面压力，该压力径向地定向于安装孔的轴线并且在第一螺纹元件和第二螺纹元件之间产生自保持力，使得两个螺纹元件之间的机械接合可以以自锁方式固定而无需额外的措施。
如果第一螺纹元件设置在外环的内端，则也可以实现第一螺纹元件和第二螺纹元件之间的自锁效果，在外环的前部区域中，外环的接触面具有截头圆锥体的壳体表面的形式，以及被配置为内表面的轮架的接触面是由截头圆锥形式的表面形成，在轮架的安装孔的前部区域中，该内表面与安装孔的轴线倾斜地定向，该内表面相对于安装孔在轴向方向上与外环至少部分地重叠。
优选地，两个截头圆锥体的半开角和对称轴线大体上一致。以这种方式，在轮架中的滚柱轴承的安装状态下，特别大比例的接触面进行相互机械接触，由此可以特别好地确保滚柱轴承的位置。
优选地，两个截头圆锥体的半开角在10°和45°之间的范围内，由此可以实现接触面的特别有效的相互机械接触，以确保滚柱轴承的位置。
在轮毂轴承单元的优选实施例中，轮架主要产生由铝或铝合金制成，从而降低了机动车辆的重量，特别是簧下质量，并且作为结果实现机动车辆的改进驾驶行为。
在本发明意义上的术语“主要”特别是指按体积计大于50％、优选大于70％、特别优选大于90％的比例。特别是，该术语包括轮架完全地(即按体积计为100％)由铝或铝合金制成的可行性。
在本发明的另一方面，提出了一种机动车辆的轮毂单元。轮毂单元包含轮毂和根据本发明的用于安装轮毂的轮毂轴承单元。结合轮毂轴承单元描述的优点也完全适用于轮毂单元。
滚柱轴承的内环可以设计为单独的部件，该内环可以固定地连接到轮毂的表面。
附图说明
图1以截面侧视图示出了根据现有技术的机动车辆的轮毂轴承单元的示意图；在从属权利要求和以下附图的描述中公开了本发明的其他有利实施例；附图中示出：
图2是以截面侧视图示出的具有根据本发明的轮毂轴承单元的实施例的机动车辆的轮毂单元的局部示意图，
图3是在相同视角中具有根据本发明的轮毂轴承单元的替代实施例的机动车辆的轮毂单元的局部示意图，以及
图4是在相同视角中具有根据本发明的轮毂轴承单元的另一实施例的机动车辆的轮毂单元的局部示意图。
具体实施方式
在不同的图中，相同的部件始终具有相同的附图标记，这就是为什么这些部件通常也仅描述一次的原因。
图1以截面侧视图示出了根据现有技术(KR 20090115601 A)的机动车辆的轮毂轴承单元100的示意图。轮毂轴承单元100包含用于安装轮毂的轮毂轴承101以及具有安装孔111的轮架110。
轮毂轴承100包括外环和内环103，在外环和内环之间周向上设置有两排滚珠。外环在其外周面上在其整个轴向长度上装备有外螺纹102。轮架110的安装孔111的壁装备有内螺纹112，其对应于外螺纹102并且设置用于与外螺纹102机械接合。轮毂轴承101安装在轮架110中，其中轮毂轴承101的外环拧入安装孔111的内螺纹112中。
图2以截面侧视图示出了根据本发明的具有轮毂轴承单元18的实施例的机动车辆的轮毂单元10的示意图。轮毂轴承10包括轮毂12和轮毂轴承单元18。轮毂12具有凸缘14，凸缘14本身是已知的，机动车辆的车轮的轮缘(未示出)可以通过以相等间隔周向设置的螺栓16可释放地附接在凸缘14上。
机动车辆的轮毂轴承单元18包含用于安装轮毂12的滚柱轴承20，以及具有安装孔38的轮架36。轮架36完全由铝合金制成，以减少机动车辆的簧下质量。
滚柱轴承20包括外环22和内环24。在外环22和内环24之间设置有周向设置的两排滚珠26作为滚柱轴承20的滚动体。
在外周面的前部区域中，外环22装备有构造为外螺纹的第一螺纹元件28。轮架36的安装孔38的壁的前部区域配备有构造为内螺纹的第二螺纹元件40。第二螺纹元件40对应于外环22的第一螺纹元件28。第一螺纹元件28和第二螺纹元件40设置用于相互机械接合。滚柱轴承20安装在轮架36中，其中滚柱轴承20的外环22的第一螺纹元件28拧入安装孔38的第二螺纹元件40中。为了便于安装，外环22在前部端面上具有相对周面的具有均匀的周向间距的六边形布置30，六边形布置30可以与相应尺寸的开口扳手机械接合。在图2所示的轮毂轴承单元18的安装状态下，滚柱轴承20的轴线32与安装孔38的轴线42重合。
图2中所示的轮毂轴承单元10设置用于机动车辆的左手侧。因此，第一螺纹元件28和第二螺纹元件40构造为左旋螺纹，以防止在机动车辆行驶期间在摩擦力的作用下松弛或甚至相互机械接合的分离。
如果轮毂单元10设置用于机动车辆的右手侧，则第一螺纹元件28和第二螺纹元件40将必须配置为右旋螺纹。
轮架36具有周向突出部44，该周向突出部44在径向方向50上面向安装孔38的轴线42设置，并且在轴向方向48上相对于安装孔38部分地与外环22重叠。垂直于安装孔38的轴线42设置的突出部44的内表面形成轮架36的接触面46。
外环22的接触面34由外环22的向内指向的端面形成。如图2所示，外环22的接触面34和轮架36的接触面46设置成当滚柱轴承20安装在轮架36中时相互机械接触。设置的接触面34、46确保滚柱轴承20在轮架36上的可靠且精确限定的定位。
图3和图4以相同视角示出了具有根据本发明的轮毂轴承单元18'、18“的替代实施例的机动车辆的轮毂单元10'、10”的示意性局部示意图。
为了避免重复，下面仅描述轮毂轴承单元的替代实施例与根据图2的轮毂单元10的轮毂轴承单元18的实施例的不同之处。
图3以与图2相同的视角示出了具有根据本发明的轮毂轴承单元18'的替代实施例的机动车辆的轮毂单元10'的局部示意图。
在根据本发明的轮毂轴承单元18'的替代实施例中，外环22的接触面34以截头圆锥体的壳体表面的形式形成在外环22的内端上。截头圆锥体的半开角α在10°和45°之间的范围内，并且约为25°。
轮架36具有突出部44以及内表面，该突出部44在径向方向50上面向安装孔38的轴线42设置，并且在轴向方向48上相对于安装孔38与外环22部分地重叠，并且内表面与安装孔38的轴线42倾斜地定向并且形成轮架36的接触面46。内表面具有截头圆锥体的壳体表面的形式。内表面的截头圆锥形式的半开角α与外环22的接触面34的截头圆锥形式的半开角α一致。两个截头圆锥体的对称轴线与安装孔38的轴线42一致。
在安装轮毂轴承单元18期间，表面压力施加在外环22的接触面34和轮架36的接触面46之间，这在第一螺纹元件28和第二螺纹元件40之间产生自保持力，使得两个螺纹元件28、40之间的机械接合以自锁方式固定，即无需额外措施。
图4以与图2和图3相同的视角示出了具有根据本发明的轮毂轴承单元18”的另一实施例的机动车辆的轮毂单元10”的局部示意图。
在根据本发明的轮毂轴承单元18”的另一实施例中，第一螺纹元件28设置在外环22的内端上。在外环22的前部区域中，外环22的接触面34具有截头圆锥体的壳体表面的形状。截头圆锥体的半开角α'位于10°和45°之间的范围内，并且约为15°。
第二螺纹元件40设置在突出部44上，突出部44在径向方向50上面向安装孔38的轴线42设置。
在安装孔38的前部区域中，轮架36具有内表面，该内表面与安装孔38的轴线42倾斜地定向，呈截头圆锥体的壳体表面的形式的该内表面形成了轮架36的接触面46。内表面在轴向方向48上相对于安装孔38与外环22部分地重叠。
内表面的截头圆锥形式的半开角α'与外环22的接触面34的截头圆锥形式的半开角α'一致。两个截头圆锥体的对称轴线与安装孔38的轴线42一致。
如在根据图3的轮毂轴承单元18’的实施例中，在安装轮毂轴承单元18”期间，表面压力施加在外环22的接触面34和轮架36的接触面46之间，其在第一螺纹元件28和第二螺纹元件40之间产生自保持力。
附图标记列表：
10 轮毂单元
12 轮毂
14 凸缘
16 螺栓
18 轮毂轴承单元
20 滚柱轴承
22 外环
24 内环
26 滚珠
28 第一螺纹元件
30 六边形布置
32 滚柱轴承的轴线
34 外环的接触面
36 轮架
38 安装孔
40 第二螺纹元件
42 安装孔的轴线
44 突出部
46 车轮轴承的接触面
48 轴向
50 径向
α 半开角
100 轮毂轴承单元
101 轮毂轴承
102 外螺纹
103 内环
110 轮架
111 安装孔
112 内螺纹

Claims (9)

1.一种机动车辆的轮毂轴承单元(18)，包含
-用于安装轮毂(12)的至少一个滚柱轴承(20)，所述至少一个滚柱轴承(20)包括外环(22)和至少一个内环(24)，所述外环(22)在外周面上至少部分地装备有第一螺纹元件(28)，以及
-具有安装孔(38)的轮架(36)，所述安装孔(38)的壁至少部分地配备有第二螺纹元件(40)，所述第二螺纹元件(40)设置用于与所述第一螺纹元件(28)机械接合，
其特征在于，
所述外环(22)和所述轮架(36)各自具有至少一个接触面(34、46)，所述接触面(34、46)设置成当所述滚柱轴承(20)安装在所述轮架(36)中时相互机械接触。
2.如权利要求1所述的轮毂轴承单元(18)，
其特征在于，
如果所述轮毂轴承单元(18)设置用于机动车辆的右手侧，则所述第一螺纹元件(28)和所述第二螺纹元件(40)形成为右旋螺纹，并且如果所述轮毂轴承单元(18)设置用于机动车辆的左手侧，则所述第一螺纹元件(28)和所述第二螺纹元件(40)形成为左旋螺纹。
3.如权利要求1或2所述的轮毂轴承单元(18)，
其特征在于，
所述外环(22)的所述接触面(34)由向内指向的端面形成，并且所述轮架(36)的所述接触面(46)由垂直于所述安装孔(38)的所述轴线(42)设置的在径向方向(50)上朝向所述轴线(42)设置的所述轮架(36)的突出部(44)的内表面形成，所述突出部(44)相对于所述安装孔(38)在轴向方向(48)上至少部分地与所述外环(22)重叠。
4.如权利要求1或2所述的轮毂轴承单元(18)，
其特征在于，
所述外环(22)的所述接触面(34)在所述外环(22)的内端处具有截头圆锥体的壳体表面的形式，由截头圆锥形式的表面形成的所述轮架(36)的所述接触面(46)被配置为朝向径向方向(50)的轴线(42)设置的所述轮架(36)的突出部(44)的内表面，所述内表面倾斜地定向于所述安装孔(38)的所述轴线(42)，所述突出部(44)相对于所述安装孔(38)在轴向方向(48)上至少部分地与所述外环(22)重叠。
5.如权利要求1或2所述的轮毂轴承单元(18)，
其特征在于，
所述第一螺纹元件(28)设置在所述外环(22)的内端，所述外环(22)的所述接触面(34)在所述外环(22)的前部区域中具有截头圆锥体的壳体表面的形式，以及被配置为内表面的所述轮架(36)的所述接触面(46)是由截头圆锥形式的表面形成，在所述轮架(36)的所述安装孔(38)的前部区域中，所述内表面与所述安装孔(38)的所述轴线(42)倾斜地定向，所述内表面相对于所述安装孔(38)在轴向方向(48)上与所述外环(22)至少部分地重叠。
6.如权利要求4或5所述的轮毂轴承单元(18)，
其特征在于，
两个截头圆锥体的半开角(α)和对称轴线大体上一致。
7.如权利要求6所述的轮毂轴承单元(18)，
其特征在于，
所述半开角(α)在10°和45°之间的范围内。
8.如前述权利要求中任一项所述的轮毂轴承单元(18)，
其特征在于，
所述轮架(36)主要由铝或铝合金制成。
9.一种机动车辆的轮毂单元(10)，包含：
-轮毂(12)，以及
-如前述权利要求中任一项所述的用于安装所述轮毂(12)的轮毂轴承单元(18)。
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