CN109835108B - 用于车辆非驱动轮轮毂总成的端盖 - Google Patents

用于车辆非驱动轮轮毂总成的端盖 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于从车身内侧为车辆的非驱动轮轮毂总成(100)提供封闭防护的端盖(40)。所述轮毂总成包括外圈(10)、内圈(20)以及设置在外圈和内圈之间的双列滚动体(31)。所述外圈和内圈在径向上限定出轮毂总成的内部空间(30)。外圈在其面向车身内侧的端部形成用于连接目的的套栓(41)。所述端盖形成为具有能够从径向上与所述套栓(13)紧密适配的压力装配部(42)和能够从轴向上封盖所述轮毂总成的内部空间的径向主体部(44)。压力装配部和径向主体部在两者之间的结合处形成弹性保持区(46)。所述端盖整体采用塑料材质，至少在所述弹性保持区内形成有全部或者部分内置的金属骨架。本发明还提供采用上述端盖的车辆非驱动轮轮毂总成。

Description

用于车辆非驱动轮轮毂总成的端盖
技术领域
本发明涉及一种用于车辆非驱动轮轮毂总成的端盖，以及使用该端盖的车辆非驱动轮轮毂总成。
背景技术
车辆轮毂总成(Vehicle Hub Assembly)又称为轮毂轴承单元(Hub BearingUnit)，分为驱动轮轮毂总成和非驱动轮轮毂总成。在图1所示的现有非驱动轮轮毂总成的截面示意图中，轮毂总成100主要由外圈10、内圈20以及设置在内圈和外圈之间的双列滚动体31组成。外圈10和内圈20在径向上限定出轮毂总成100的内部空间30。外圈10上设有外圈法兰11，法兰内设置栓孔12，通过螺栓(未示出)与车身内侧(位于图中右侧)固定连接，故外圈10也被称为法兰外圈。类似的，内圈20上设有内圈法兰21，法兰内设置栓孔22，通过螺栓与车轮(位于车身外侧)固定连接，故内圈20也被称为法兰内圈。在车辆运行时，外圈10为固定圈，内圈20随车轮转动。内圈20在其面向车身一侧的边缘处设置有磁性轮(magneticimpulse ring)33。该磁性轮由磁性橡胶材料制成，能够为设置在车身一侧的轮端传感器(未示出)提供交变的磁场信号，从而为车轮的运动状态提供实时的状态监控数据。
对于非驱动轮而言，轮毂总成在车身内侧并不设置与之相连的车轴。所以，为防止水分和泥沙等异物进入轮毂的内部空间30，有必要在轮毂单元的车身内侧设置防护用的端盖40。在现有产品中，端盖40通常以非磁性的金属材料制成，比如奥氏体不锈钢(austenitic stainless steel)，目的是不影响磁场信号在磁性轮与轮端传感器之间的传输。端盖40通过紧配合(过盈配合)与形成在外圈10的轴向末端的套装13密闭装配。为提高密封效果，如图2b和2c所示，现有产品不得不在图2a所示方案的基础上，在端盖40接触套栓13的一面附以橡胶，或者在端盖40与套栓13之间设置O型圈，再或者，如图2d所示，在端盖40与套栓13之间施以胶水，通过密封或者粘接手段彻底杜绝水分和异物进入轮毂轴承内部。
在现有产品中，端盖40不仅可以如图2所示，从径向外侧与套栓13适配(以下简称“外部适配”)，也可以如图3所示，从径向内侧与套栓13适配(以下简称“内部适配”)。截至目前为止，端盖40与套栓13之间通过内部适配或外部适配两种方式进行连接在市场上都很常见。
尽管就技术而言，采用金属端盖附以密封材料(例如橡胶或胶水)的确能够实现密封防护，但材料成本和由此引起的装配不便均导致产品的成本居高不下。市场呼唤一种成本低廉而且安装方便的轮毂防护端盖。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于从车身内侧为车辆的非驱动轮轮毂总成提供密封防护的端盖。所述轮毂总成包括外圈、内圈以及设置在外圈和内圈之间的双列滚动体。外圈和内圈在径向上限定出轮毂总成的内部空间。外圈在其面向车身一侧的端部延长形成有用于连接目的的套栓。所述端盖形成为具有能够从径向内侧或外侧与所述套栓密闭适配的压力装配部和能够从轴向上封闭轮毂总成内部空间的径向主体部。压力装配部和径向主体部在两者之间的结合处形成弹性保持区。端盖整体上采用塑料材质，至少在所述弹性保持区内形成有全部或者部分内置的金属骨架。
采用内置金属骨架包覆塑料技术方案的端盖，不仅能够降低端盖的制造成本，提高了安装的便捷性，而且同时确保轮毂总称的密封性能能够达到令人满意的程度。与现有产品相比，具有极大的技术优势和广阔的应用前景。
以下结合附图详细描述本发明的各种实施方式和有益效果。
附图说明
图1为现有车辆使用的非驱动轮轮毂总成的截面示意图；
图2a为金属端盖从径向外侧匹配轮毂总成外圈套栓的截面示意图；
图2b为附以橡胶的金属端盖从径向外侧匹配外圈套栓的截面示意图；
图2c为金属端盖从径向外侧匹配外圈套栓的截面示意图，装配区域内采用O型圈来改善密封效果；
图2d为金属端盖从径向外侧匹配外圈套栓的截面示意图，装配区域内采用胶水来改善密封效果；
图3a为附以橡胶的金属端盖从径向内侧匹配外圈套栓的截面示意图
图3b为金属端盖从径向内侧匹配轮毂总成外圈套栓的截面示意图；
图3c为金属端盖从径向内侧匹配外圈套栓的截面示意图，配合区域内采用胶水来改善封闭效果；
图4为采用本发明所述端盖的车辆轮毂总成的截面示意图；
图5为采用内置金属骨架包覆塑料材质的本发明所述端盖的局部放大图；
图6为端盖的内置金属骨架与外围塑料材质的分解示意图；以及
图7为采用本发明所述端盖的车辆轮毂总成的立体分解示意图。
具体实施方式
为描述方便之目地，附图中的水平(即左右)方向被定义为“轴向”，垂直于水平方向的竖直(即上下)方向被定义为“径向”。本文中车辆轮毂单元100面向车身的一侧，即图中的右侧，被定义为“车身内侧”，亦即“轴向内侧”，面向车轮的一侧，即图中的左侧，被定义为“车身外侧”，亦即“轴向外侧”。
如背景技术中所述，现有轮毂总成产品的主要问题在于，端盖整体上采用金属材质，比如奥氏体不锈钢，难以与钢制的轮毂总成外圈套栓形成密闭配合。为此，不得不采用橡胶和胶水之类的填充材料为不同金属部件之间实施密封填充。这样不仅造成材料成本的上升，而且导致装配工艺的复杂化。为解决上述技术问题，本发明在整体上采用塑料端盖，在充分紧配合的情况下，能够与金属套栓之间达到令人满意的密闭性能，足以防止水分和其它各类杂质从外部进入到轮毂总成的内部空间。
尽管如此，塑料材质的压缩(永久)变形特性(compression set)使其难以在持久应力的作用下保持与金属构件之间的紧密配合，塑料在长久变形之后容易失去弹性，容易从金属件上脱落下来，难以为轮毂总成提供持久可靠的防护。为此，本发明进一步在塑料材质内部设置金属骨架，为弹性部位提供持久的内应力，从而确保端盖可靠持久地适配在轴承外圈的套栓上。
如图4和5所示，端盖40在整体上采用塑料材质，形成有能够与套栓(spigot)13紧密配合的压力装配部42和能够从轴向内侧封闭轮毂总成100内部空间30的径向主体部44。所谓“压力装配”此处具有双重含义，一方面是指在安装过程中通过轴向施压可以一步将压力装配部安装到位，另一方面是指在装配至套栓上以后，所述压力装配部42能够持久地保持应有的压力。
压力装配部42和径向主体部44在两者结合处形成弹性保持区46，该弹性保持区具有大致L形截面，内置形态基本一致的金属骨架(metal insert)41。具体而言，如图5所示，金属骨架41具有沿轴向延伸的轴向延伸部41a和沿径向延伸的径向延伸部41b。理论上讲，任何大体上呈L形弯折的金属骨架41均能够实现本发明的目的，但这不妨碍金属骨架可以采用其它类型的截面形式，比如C形。作为一种选择，金属骨架41最宜采用L形的压制钢板(steel stamping)制成。
金属骨架41既可以是完全内置的，即全部包覆在塑料材质中；也可以是部分内置的，即一面包覆在塑料材质中，而另一面裸露于空气中。在完全内置的情况下，因为金属骨架没有外露，所以不必担心金属锈蚀问题；在部分内置的情况下，由于金属骨架至少部分外露(这样做往往是为简化注塑工艺和降低成本之目的)，故有必要对其采取防锈措施，比如施以防腐涂层。
容易理解，在部分内置的情况下，金属骨架41必须在其面向套栓13的一面包覆塑料，才能确保与轴承套栓13之间的密闭接触。如果以轮毂总成100为参照系，从外向内被定义为“正向”，从内向外被定义为“负向”，则气密性实验表明，本发明所述端盖40，在正确安装以后，能够承受的正向和负向压强最高可达0.5-0.6MPa。
从以上描述中可以看出，一方面，金属骨架41为端盖40的弹性保持区42提供持久的弹性压力，避免了因塑料部件的永久变形所导致的端盖脱落，确保端盖持久可靠地卡配在套栓上；另一方面，在充分紧配合(比如过盈配合)的情况下，端盖的塑料材质能够与外圈套栓的金属材质之间形成有效的密封，防止水分和泥沙从外部进入轮毂总成。
容易理解，金属骨架可以在图示范围内充分延伸，直达压力装配部42的轴向末端，抑或超出图示范围，在径向上遍布于整个端盖，从而全面提高端盖的弹性和应力。为确保压力装配功能的实现，金属骨架在轴向和径向上延伸的长度至少须达到自身厚度的3倍以上。
在图4和图5所示的实施方式中，径向主体部44在其内陆区域设置有至少一处折转区域48，该折转区域可以形成为棱角形状，抑或具有一定的圆曲弧度。与压力装配部42和径向主体部44之间的弹性保持区46不同，位于径向主体部44腹地的折转区域48并非用于保持与套栓13之间的卡配应力，而是用于提高径向主体部44的整体变形能力，从而方便端盖的安装。拥有折转区域的端盖在径向上弹性十足，只需一步压装就可以装配到位，操作简单，精密可控，而且为面向车身内侧突伸的轴承内圈让出了空间。
在图6和图7所示的实施方式中，金属骨架41上进一步设置有开孔43。开孔43的设置，一方面是为与形成在塑料模具中的柱状突起(未示出)形成配合，从而使金属骨架定位在注塑模具中；另一方面是为允许融化后的塑料在注塑过程中进入其中，从而使冷却以后的塑料材质与金属骨架之间形成物理连接，防止金属骨架在成型后的塑料材质中自由转动。容易理解，沿圆周均匀分布的多处开孔为塑料材质与金属骨架之间提供了多处连接，最有利于上述目的的实现。
从以上描述可以看出，总体上采用塑料材质的端盖在弹性部位采用内置的金属骨架，在降低材料成本的同时也降低了安装成本，具有极大的现实意义和良好的应用前景。
本领域的技术人员应当理解，任何关于上述端盖以及应用该端盖的轮毂总成的变更和改进，只要符合随附权利要求书的限定，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于从车身内侧为车辆的非驱动轮轮毂总成(100)提供封闭防护的端盖(40)，所述轮毂总成(100)包括外圈(10)、内圈(20)以及设置在外圈和内圈之间的双列滚动体(31)，所述外圈(10)和内圈(20)在径向上限定出轮毂总成(100)的内部空间(30)，外圈(10)在其面向车身内侧的端部形成用于连接目的的套栓(13)；
其特征在于：
所述端盖(40)具有大致圆柱形的压力装配部(42)和在径向上限定所述压力装配部(42)尺寸范围的径向主体部(44)，压力装配部(42)和径向主体部(44)在两者之间的结合处形成弹性保持区(46)，所述端盖(40)整体采用塑料材质，至少在所述弹性保持区(46)内形成有全部或者部分内置的金属骨架(41)，所述金属骨架(41)为压力装配部(42)提供弹性压力，其面向套栓(13)的表面全部包覆在塑料材质中，所述压力装配部(42)从径向外侧与套栓(13)形成密闭适配，确保端盖(40)持久可靠地卡配在套栓(13)上，所述径向主体部(44)以其位于压力装配部(42)径向内侧的圆周区域抵靠套栓(13)的轴向自由端，从轴向上封盖所述轮毂总成(100)的内部空间(30)。
2.如权利要求1所述的端盖(40)，其特征在于：所述弹性保持区(46)形成为具有大致L形截面，内置形态匹配一致的金属骨架(41)，所述金属骨架(41)具有沿轴向延伸的轴向延伸部(41a)和沿径向延伸的径向延伸部(41b)。
3.如权利要求2所述的端盖(40)，其特征在于：所述金属骨架(41)的轴向延伸部(41a)和径向延伸部(41b)在各自方向上延伸的长度至少为金属骨架(41)厚度的3倍以上。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的端盖(40)，其特征在于：所述径向主体部(44)在径向上形成有至少一处折转区域(48)。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的端盖(40)，其特征在于：所述金属骨架(41)上形成有用于固定塑料材质目的的开孔(43)。
6.如权利要求5所述的端盖(40)，其特征在于：所述开孔(43)沿金属骨架(41)圆周均匀分布。
7.如权利要求1-3中任意一项所述的端盖(40)，其特征在于：所述金属骨架(41)全部包裹在端盖(40)的塑料材质内，金属表面不设涂层。
8.如权利要求1-3中任意一项所述的端盖(40)，其特征在于：所述金属骨架(41)部分包裹在端盖(40)的塑料材质内，其面向套栓(13)的一面包覆在塑料材质中，裸露的一面设有涂层。
9.如权利要求1-3中任意一项所述的端盖(40)，其特征在于：所述端盖(40)的塑料材质采用PA6或PA66尼龙塑料，所述金属骨架(41)采用冲压钢板。
10.一种车辆非驱动轮的轮毂总成(100)，采用如权利要求1-9中任意一项所述的端盖(40)。
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