CN111271379A - 一种轮毂轴承结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂轴承结构，包括内圈和外圈，所述内圈和外圈之间设置有保持架，所述保持架内滚动设置有钢球，所述钢球两侧设置有密封组件，所述密封组件包括金属骨架组和密封圈，所述密封圈设置在金属骨架组内部，所述金属骨架组靠近钢球一侧设置有永磁体，所述永磁体靠近钢球的一侧设置有中和层。通过在轮毂轴承密封处设置永磁体吸附磨屑微粒，进而降低钢球滚道的磨损程度，提升轴承性能；再者，通过在密封处设置中和层可随润滑油脂的冲刷缓慢释放中和物质来调节润滑油脂的酸碱度，进而降低润滑油脂变性对轴承的腐蚀，有效延长润滑油脂处于优良性能的时限。

Description

一种轮毂轴承结构

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造技术领域，尤其是涉及一种轮毂轴承结构。

背景技术

汽车轮毂轴承单元用于轿车的驱动轮或非驱动轮上，要求有较高的载荷能力、结构紧凑、免维护、高可靠性，因此轴承必须有良好的密封性能，目前，汽车轮毂轴承主要存在如下缺陷：轴承内部的钢球由于在长期转动过程易出现磨屑微粒，所述磨屑微粒与轴承内部润滑油脂混合后，会对轴承内部滚道造成损伤，并加快润滑油脂的变性程度，使其润滑性能下降；同时，由于润滑油脂变性后呈弱酸性，会对轴承内部结构造成腐蚀。为了解决这些问题，现有技术所采用最多的方案是改变材料特性，以减少磨屑微粒的产生；或采用无润滑油脂的陶瓷类轴承克服润滑油脂的变性所带来的影响，例如一种在中国专利文献上公开的“一种防滑轮毂轴承”，其公告号“CN104696355A”，包括内圈、外圈，内圈、外圈之间配合设置内滚珠、外滚珠，内圈、外圈两端配合设置内密封件、外密封件构成一个用于封装润滑脂的密封空间，外圈外端部配合设置锁紧环，外圈的内滚珠槽内设置外圈第一凸起部、外圈凹部、外圈第二凸起部，内圈的内滚珠槽内设置内圈第一凸起部、内圈凹部、内圈第二凸起部；内滚珠表面喷涂内滚珠陶瓷层，外滚珠表面喷涂外滚珠陶瓷层；对应的内圈滚珠槽表面设置内圈陶瓷层，对应的外圈滚珠槽表面设置外圈陶瓷层，这种结构通过包裹于滚珠内、外两侧的陶瓷层来减小轴承内部的磨损现象，使得轴承性能得到保证；但这些方式技术难度大，工艺成本高，较难推广应用。为此，设计开发一种新的适用于汽车轮毂的轴承结构，成为汽车行业的迫切需要。

发明内容

针对现有技术中轮毂轴承内部存在磨损产生的磨屑微粒以及润滑油脂变性进而性能下降的问题，本发明提供了一种轮毂轴承结构，通过在轮毂轴承密封处设置永磁体吸附磨屑微粒，并通过密封处的中和层改良润滑油脂的酸碱度，使得轴承内部保持清洁，并延长润滑油脂保持优良性能的时限，实现了对轮毂轴承的性能优化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轮毂轴承结构，包括内圈和外圈，所述内圈和外圈之间设置有保持架，所述保持架内滚动设置有钢球，所述钢球两侧设置有密封组件，所述密封组件包括金属骨架组和密封圈，所述密封圈设置在金属骨架组内部，所述金属骨架组靠近钢球一侧设置有永磁体，所述永磁体靠近钢球的一侧设置有中和层。所述保持架用于对钢球进行定位，确保钢球在内圈与外圈之间滚动，所述钢球环设于内圈与外圈之间且配合润滑油脂工作，故所述钢球的内端与外端均需设置密封结构以保证钢球及润滑油脂封存在轴承内部，同时避免外界的灰尘等杂质进入轴承内部造成损害。所述永磁体设置在钢球外侧，当轴承运行时，由于离心力作用，轴承内部的润滑油脂会在伴随钢球滚动充分接触永磁体，使得润滑油脂中混合的磨屑微粒脱离并吸附在永磁体表面，从而达到分离磨屑微粒与润滑油脂的目的，减少参与钢球运动的磨屑微粒数量，进而降低钢球滚道的磨损程度；而所述中和层则可随润滑油脂的冲刷缓慢释放中和物质来调节润滑油脂的酸碱度，使得由于油分子与氧气分子发生反应而出现酸值提高的变性现象得到缓解，进而降低润滑油脂变性对轴承的腐蚀，有效延长润滑油脂优良性能的时限，使得轮毂轴承保持较高的最佳性能寿命。

作为优选，所述金属骨架组包括上骨架和下骨架，所述上骨架顶部与外圈贴合设置，所述上骨架下端与密封圈插合连接；所述下骨架底部与内圈贴合设置，所述密封圈与下骨架干涉连接。所述金属骨架用于对轴承内部润滑油脂进行保护，上骨架和下骨架共同配合且中部设置有密封圈，三者共同配合形成密封组件，所述密封组件用于防止泥沙、灰尘、水气等自外侵入轴承中，同时对轴承内部润滑油脂进行密封，限制润滑油脂漏出轴承。

作为优选，所述下骨架上设置有螺旋式插槽，所述密封圈底部与螺旋式插槽插合连接。所述密封圈与下骨架为干涉连接，配合螺旋式结构使得对金属骨架的密封从传统技术中的点密封优化为面接触密封，消除了密封圈在安装后由于汽车工作时的持续振动而可能产生的松动现象，提高了金属骨架间的密封性。

作为优选，所述永磁体为环槽结构，所述永磁体槽口朝向钢球设置，所述永磁体设置在上骨架靠近钢球一侧。所述永磁体设置在钢球外侧且为环槽结构，这使得轴承在工作过程中由于离心力作用而被向外甩动的润滑油脂能与永磁体充分接触，进而确保润滑油脂中混合的金属磨屑微粒被永磁体吸附，润滑油脂与磨屑微粒分离，提高了润滑油脂的纯净度，减少磨屑微粒对轴承内部的损伤。

作为优选，所述永磁体槽口处设置有包边，所述永磁体的包边为弧形结构。当润滑油脂与永磁体充分接触后由于重力等其他作用力离开永磁体时，所述包边用于减少被润滑油脂带离的磨屑微粒量，避免磨屑微粒被润滑油脂冲刷离开永磁体而参与到钢球的滚动中。

作为优选，所述永磁体与金属骨架之间设置有隔热垫圈。高温是引发润滑油脂变质的主要原因之一，除了起到润滑保护设备的作用，润滑油脂还对设备部件进行冷却。由于高温运行会加速添加剂和基础油的损耗，且永磁体有受热磁性降低的特点，所述隔热垫圈用于减少来自转向节的热量对永磁体的干扰，使得永磁体对金属磨屑微粒的收集效果不受影响，同时延缓润滑油脂的变质速度，提高轴承的综合性能。

作为优选，所述中和层为多孔结构，所述多孔结构内设置有弱碱性层。所述中和层的多孔结构既能锁住其内部的弱碱性层避免其大量进入润滑油脂中而对润滑油脂的性能产生影响，也能使外界的润滑油脂能够与弱碱性层产生接触，进而对润滑油脂的酸碱度进行微调，使其不会过度变性而影响轴承性能。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过在轮毂轴承密封处设置永磁体吸附磨屑微粒，进而降低钢球滚道的磨损程度，提升轴承性能；（2）密封处设置中和层可随润滑油脂的冲刷缓慢释放中和物质来调节润滑油脂的酸碱度，进而降低润滑油脂变性对轴承的腐蚀，有效延长润滑油脂处于优良性能的时限；（3）隔热垫圈用于减少来自转向节的热量对永磁体的干扰，使得永磁体对金属磨屑微粒的收集效果不受影响，同时延缓润滑油脂的变质速度，提高轴承的综合性能；（4）螺旋式结构密封圈使得对金属骨架的密封从传统技术中的点密封优化为面接触密封，将传统密封圈的线环式密封优化为面环式密封，可有效密封金属骨架组，使得轴承内外隔绝，且消除了密封圈在安装后由于汽车工作时的持续振动而可能产生的松动现象，提高了金属骨架间的密封性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图中：1、内圈，2、外圈，3、保持架，31、钢球，4、密封组件，5、金属骨架组，51、上骨架，52、下骨架，53、螺旋式插槽，6、密封圈，7、永磁体，71、槽口、72、包边。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1、2所示，一种轮毂轴承结构，包括内圈1和外圈2，所述内圈1和外圈2之间设置有保持架3，所述保持架3内滚动设置有钢球31，所述钢球31两侧设置有密封组件4，所述密封组件4包括金属骨架组5和密封圈6，所述密封圈6设置在金属骨架组5内部，所述金属骨架组5靠近钢球31一侧设置有永磁体7，所述永磁体7靠近钢球31的一侧设置有中和层。所述保持架3用于对钢球31进行定位，确保钢球31在内圈1与外圈2之间滚动，所述钢球31环设于内圈1与外圈2之间且配合润滑油脂工作，故所述钢球31的内端与外端均需设置密封组件4以保证钢球31及润滑油脂封存在轴承内部，同时避免外界的灰尘等杂质进入轴承内部造成损害。所述永磁体7设置在钢球31外侧，当轴承运行时，由于离心力作用，轴承内部的润滑油脂会在伴随钢球31滚动充分接触永磁体7，使得润滑油脂中混合的磨屑微粒脱离并吸附在永磁体7表面，从而达到分离磨屑微粒与润滑油脂的目的，减少参与钢球31运动的磨屑微粒数量，进而降低钢球31滚道的磨损程度；而所述中和层则可随润滑油脂的冲刷缓慢释放中和物质来调节润滑油脂的酸碱度，使得由于油分子与氧气分子发生反应而出现酸值提高的变性现象得到缓解，进而降低润滑油脂变性对轴承的腐蚀，有效延长润滑油脂优良性能的时限，使得轮毂轴承保持较高的最佳性能寿命。

所述轴承内圈1与外圈2一般采用高碳铬轴承钢制成；所述金属骨架则采用碳钢材料制得；所述密封圈为丁腈橡胶制件，丁腈橡胶耐油性极好，耐磨性较高，同时有较好的耐热性，非常适合用作汽车轴承密封圈。如图2所示，所述金属骨架组5包括上骨架51和下骨架52，所述上骨架51顶部与外圈2贴合设置，所述上骨架51下端与密封圈6插合连接；所述下骨架52底部与内圈1贴合设置，所述下骨架52上设置有螺旋式插槽53，所述密封圈6底部与螺旋式插槽53插合连接，所述螺旋式插槽53为斐波那契螺旋线结构，相应的，所述丁腈橡胶密封圈6底部为斐波那契螺旋线结构凸环；通过密封圈6与螺旋式插槽53过盈插合连接，配合密封圈6上部插槽与上骨架51插合连接，形成上下两个密封面结构，将传统密封圈的线环式密封优化为面环式密封，可有效密封金属骨架组中部，使得轴承内外隔绝。所述密封圈6的上部设置有插槽，所述插槽与上骨架51下端插合连接，所述密封圈6下部设置有螺旋式插条，所述螺旋式插条为弹性结构件，能够与下骨架52的螺旋式插槽53相配合；所述密封圈6所述金属骨架用于对轴承内部润滑油脂进行保护，上骨架51和下骨架52共同配合且中部设置有密封圈6，三者共同配合形成密封组件4，所述密封组件4将传统的密封点结构转换为密封面结构，提高了轴承的密封程度，消除了密封圈6在安装后由于汽车工作时的持续振动而可能产生的松动等现象，既能防止泥沙、灰尘、水气等自外侵入轴承中，同时对轴承内部润滑油脂进行密封，限制润滑油脂漏出轴承。

尤其需要说明的是，所述永磁体7采用铁铬钴系永磁合金制成，以铁、铬、钴元素为主要成分，还含有钼和少量的钛、硅元素，其加工性能好，可进行冷热塑性变形，所述用铁铬钴系永磁合金特点是饱和磁化强度比较低但其矫顽力较高，且具有良好的冷热加工性，故可以很好的应用在轴承中且不会因为时间推移而失去磁性。所述永磁体7为环槽结构，所述永磁体7槽口71朝向钢球31设置，所述永磁体7设置在上骨架51靠近钢球31一侧，且所述永磁体7与上骨架51之间设置有隔热垫圈。所述永磁体7设置在钢球31外侧且为环槽结构，这使得轴承在工作过程中由于离心力作用而被向外甩动的润滑油脂能与永磁体7充分接触，进而确保润滑油脂中混合的金属磨屑微粒被永磁体7吸附，润滑油脂与磨屑微粒分离，提高了润滑油脂的纯净度，减少磨屑微粒对轴承内部的损伤。所述永磁体7槽口71处设置有包边72，所述永磁体7的包边72为弧形结构，当润滑油脂与永磁体7充分接触后由于重力等其他作用力离开永磁体7时，所述包边72用于减少被润滑油脂带离的磨屑微粒量，避免磨屑微粒被润滑油脂冲刷离开永磁体7而参与到钢球31的滚动中。当润滑油脂的工作油温超过60℃以上后，每升高18华氏度（7.8摄氏度），润滑油脂的使用寿命就会减半。因此，在轴承运转过程中，尽可能地控制润滑油脂的温度有助于防止润滑油脂的变质，另外，高温运行还会加速油脂中添加剂和基础油的损耗。而值得注意的是，永磁体7有受热磁性降低的特点，所述隔热垫圈用于减少来自转向节的热量对永磁体7的干扰，使得永磁体7对金属磨屑微粒的收集效果不受影响，同时延缓润滑油脂的变质速度，提高轮毂轴承的综合性能。

润滑油脂中的酸性物质主要来自于以下几个方面，a、由于原油所含有的一些非烃类的化合物，如脂肪酸、环烷酸、芳香酸、苯酚等，统称为石油酸；b、基础油很难满足设备使用要求，根据设备运行环境需要添加抗氧剂、极压抗磨剂、清净分散剂、抗泡剂等各类添加剂，以提高油品综合使用性能；其中极压抗磨剂中烷基酸性磷酸酯、二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）等均为酸性添加剂；c、油品使用过程中氧化产生酸性物质。这些酸性物质包括烷基苯磺酸盐、烷基水杨酸盐等，会对金属轴承产生腐蚀作用，影响设备的正常运转，降低设备使用寿命；另外还会影响轴承整体的散热性能。因此需要利所述中和层对润滑油脂中的酸性物质进行中和。所述中和层为多孔结构，且多孔结构内设置有弱碱性层，所述弱碱性层主要由钙、镁等金属离子与各种有机酸盐表面活性剂组成。所述中和层的多孔结构既能锁住其内部的弱碱性层避免其大量进入润滑油脂中而对润滑油脂的性能产生影响，也能使外界的润滑油脂能够与弱碱性层产生接触，进而对润滑油脂的酸碱度进行微调，并且避免中和反应所生成的沉淀物参与到轴承的运动中，使得润滑油脂不会过度变性而影响轴承性能。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轮毂轴承结构，包括内圈（1）和外圈（2），所述内圈（1）和外圈（2）之间设置有保持架（3），所述保持架（3）内滚动设置有钢球（31），所述钢球（31）两侧设置有密封组件（4），其特征是，所述密封组件（4）包括金属骨架组（5）和密封圈（6），所述密封圈（6）设置在金属骨架组（5）内部，所述金属骨架组（5）靠近钢球（31）一侧设置有永磁体（7），所述永磁体（7）靠近钢球（31）的一侧设置有中和层（8）。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承结构，其特征是，所述金属骨架组（5）包括上骨架（51）和下骨架（52），所述上骨架（51）顶部与外圈（2）贴合设置，所述上骨架（51）下端与密封圈（6）插合连接；所述下骨架（52）底部与内圈（1）贴合设置，所述密封圈（6）与下骨架（52）干涉连接。

3.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承结构，其特征是，所述下骨架（52）上设置有螺旋式插槽（53），所述密封圈（6）底部与螺旋式插槽（53）插合连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种轮毂轴承结构，其特征是，所述永磁体（7）为环槽结构，所述永磁体（7）槽口（71）朝向钢球（31）设置，所述永磁体（7）设置在上骨架（51）靠近钢球（31）一侧。

5.根据权利要求4所述的一种轮毂轴承结构，其特征是，所述永磁体（7）槽口（71）处设置有包边（72），所述永磁体（7）的包边（72）为弧形结构。

6.根据权利要求4所述的一种轮毂轴承结构，其特征是，所述永磁体（7）与金属骨架之间设置有隔热垫圈（8）。

7.根据权利要求4所述的一种轮毂轴承结构，其特征是，所述中和层（8）为多孔结构，所述多孔结构内设置有弱碱性层。

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