CN112283242A - 轮毂单元轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮毂单元轴承，属于轴承领域，包括法兰外圈、内圈、两列滚动球和对应数量的保持架，每列滚动球之间借由保持架均匀地分隔，其特征在于：两列滚动球结构相同，内圈由三个轴承圈组成，两列滚动球装设于所述内圈上的沟道与法兰外圈上的沟道配合形成的空隙中，每列滚动球与所述内圈及法兰外圈之间四点接触。本发明通过双列滚动球与轴承外圈和轴承的内圈上的沟道形成八点支承的形式，一方面通过接触点增大接触面积、提高承载性能；另一方面通过八点支承的形式在轴向上形成两条压力线承受载荷、在径向上形成四条压力线承受载荷，大幅地扩展了承载能力和力矩刚性，其结构简单、便于使用。

Description

轮毂单元轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种轮毂单元轴承。

背景技术

轿车轮毂轴承在轿车非直线行驶过程中会受到外部载荷形成的力矩作用,力矩刚性显著影响轿车的行驶舒适性和转向平稳性。因此,对轿车轮毂轴承而言,除了高载荷能力、高可靠性、长寿命以及轻量化等基本要求之外,耐冲击能力、高力矩刚性的要求也越来越突出。

现有轮毂单元轴承通常使用四点支承的结构形式。而轴承的力矩刚性受支撑点跨距的影响，因此在一定的截面范围内力矩刚性有一定的限制。对于一些力矩刚性要求较高的场合，需要增加轴承尺寸或者选用其他类型结构轴承。

基于此，提出本案申请。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种轮毂单元轴承，同等截面范围下，其力矩刚性更高，从而解决现有技术中轮毂单元轴承力矩刚性不足、无法适用于对力矩刚性要求较高场合的问题，在避免成本过高的前提，下满足实际使用需要。

为实现上述目的，本发明轮毂单元轴承结构如下：包括法兰外圈、内圈、两列相同的滚动球和保持架，每列滚动球之间借由保持架均匀地分隔，所述内圈由三个轴承圈组成，所述两列滚动球装设于所述内圈上的沟道与法兰外圈上的沟道配合形成的空隙中，所述滚动球与所述内圈及法兰外圈之间四点接触。

在上述结构中，单列钢球与其所在的外圈沟道和内圈沟道四点接触时形成了两条倾斜指向轮毂单元轴承的轴心或轴线的压力线，故轴承在承受径向载荷时两列滚动球共计有4条压力线承受载荷、轴承在承受轴向力和力矩时有2条压力线承受载荷。并且，每列滚动球在承受径向载荷时的2条压力线形成一平行四边形状的受力路径，平行四边形状的受力路径稳定性高、且可部分相互抵消，帮助提高了本发明轮毂单元轴承的承载性能。因此，同等截面范围内，本发明轮毂单元具有更高、更好的承载性能和刚性力矩，从而满足现有技术中对力矩刚性要求较高的场合使用。

以及，由于内圈被分割为三个轴承圈，故在装配时，两两轴承圈成组与两列滚动球分别对应并相适应，实现四点接触装配。并且，分体式设计也便于滚动球的装配。

本发明进一步设置如下：两列滚动球的旋转轨迹面相互平行并且轨迹同轴线，滚动球的直径及其节圆直径相同。

通过使两列滚动球一致化，滚动球与沟道四点接触时，两列滚动球将同时受力且受力一致，通过两列滚动球同时受力，进而提升单元轴承的承载性能。

本发明进一步设置如下：所述滚动球与沟道之间处于预紧的状态，预紧量为0～5μm。轴承预紧后可以保证轴承受力时承受载荷的钢球数量增加，从而增大轴承的承载能力和刚性。

本发明进一步设置如下：外圈内径设置有四列沟道，单列钢球与其中两列沟道接触滚压且该两列沟道对称设置。上述通过将单列钢球的沟道分离为两条独立设置的沟道，使其单列钢球同外圈之间始终保持两点接触状态。

本发明进一步设置如下；组成内圈的轴承圈中，位于中间位置的轴承圈上设有两条沟道，位于两侧的轴承圈上仅设置有一条沟道。由于中间的轴承圈的两条沟道分别与两列滚动球配合，因此，其在轮毂轴承运行时，在前述轮毂单元轴承受力时两列滚动球同时受力且受力一致的前提下，位于中间的轴承圈的两侧同时受到两列滚动球于接触点上向其施加的压力将部分相互抵消，进而，位于中间的轴承圈具有更好的承载性能，轮毂单元轴承的承载性能也因此得以提高。

本发明进一步设置如下：所述滚动体与沟道之间的接触角为35°。

为提高了轮毂单元轴承整体强度、延长其使用寿命，本发明进一步设置如下：所述法兰外圈为一体式外圈，并且一体式外圈既便于制造、也便于装配。

为增强保持架的结构强度且使其耐磨，本发明进一步设置如下：所述保持架材料采用合成材料保持架。

为增强保持架的结构强度，本发明进一步设置如下：所述保持架采用带有增强玻璃纤维的尼龙66保持架。

本发明进一步设置如下：内圈与法兰外圈之间、滚动球与保持架之间以及滚动球与沟道之间的空隙中均填充有带抗磨剂的油脂。

本发明的有益效果如下：本发明轮毂单元轴承具有结构相同、轨迹相同的双列滚动球，单列钢球组与轴承外圈和轴承的内圈上的沟道形成四点支承、双列滚动球与轴承外圈和轴承的内圈上的沟道形成八点支承的形式，一方面通过接触点增大接触面积、提高承载性能；另一方面通过八点支承的形式在轴向上形成两条压力线承受载荷、在径向上形成四条压力线承受载荷，大幅地扩展了承载能力和力矩刚性，通过简单化与巧妙化的结构设计，在不改变截面大小下，使轮毂单元轴承相比于现有的同类轴承拥有更高好承载性能和力矩刚性。

附图说明

图1为本发明具体实施例的整体结构示意图。

图2为本发明具体实施例的内圈结构示意图。

图3为本发明具体实施例的间槽结构示意图。

图4为图3局部放大结构示意图。

附图标记：1—法兰外圈，1a—安装槽，2—内圈，3—第一钢球组，4—第二钢球组，5—保持架一，6—保持架二，11—压力线一，12—压力线二，13—压力线三，14—压力线四，7a—外沟道一，7b—外沟道二，8a—外沟道三，8b—外沟道四，9a—内沟道一，9b—内沟道二，10a—内沟道三，10b—内沟道四；21—轴承圈一，22—轴承圈二，23—轴承圈三。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种轮毂单元轴承，包括法兰外圈1、内圈2、第一钢球组3、第二钢球组4以及分别与第一钢球组3、第二钢球组4对应的保持架一5和保持架二6。第一钢球组3、第二钢球组4结构相同，两组钢球组的旋转轨迹面相互平行并且轨迹同轴线，滚动球的直径及其节圆直径也都相同。

本实施例中，保持架一5、保持架二6最好材料采用合成材料保持架，例如，可采用带有增强玻璃纤维的尼龙66保持架。

本实施例中，法兰外圈1可采用一体式法兰外圈1，一体式法兰外圈1包括轴承外圈和凸出于轴承外圈表面且与其一体成型的法兰，法兰上设有若干法兰孔，以便装配使用。一体式法兰外圈1的整体性更佳、结构强度更好，更适应要求更高的场合使用。在法兰外圈1的内侧壁上，设置有四条沟道——外沟道一7a、外沟道二7b、外沟道三8a和外沟道四8b，其中外沟道一7a与外沟道二7b为对称设置且共同配合形成第一第一外沟道用于安装第一钢球组3；外沟道三8a与外沟道四8b同样采用对称设置且共同配合形成第二外沟道用于安装第二钢球组4。

为达到受力均衡、提升轴承承载性能的目的，第一外沟道与第二外沟道的挡边直径相同。

结合图2所示，内圈2由轴承圈一21、轴承圈二22和轴承圈三23组成，装配时，轴承圈一21、轴承圈三23位于两侧、轴承圈二22位于中部。参见图2所示方位，轴承圈一21的右侧设置有内沟道一9a，轴承圈二22的左侧、右侧两侧均设有沟道且分别为内沟道而与内沟道三10a，轴承圈三23的左侧设置有内沟道四10b。参见图1所示，当上述轴承圈一21、轴承圈二22和轴承圈三23紧密拼合成内圈2时，内沟道一9a与内沟道二9b相邻且对称设置——其配合形成第一内沟道用于安装第一钢球组3，内沟道三10a与内沟道四10b相邻且对称设置形成第二内沟道用于安装第二钢球组4。第一内沟道与第二内沟道的挡边直径亦相同，进而，确保内圈2受力均衡。

第一外沟道、第二外沟道分别与第一内沟道、第二内沟道相对设置，第一钢球组3装设于内圈2上的第一内沟道与法兰外圈1上的第一外沟道配合形成的空隙中，第二钢球组4装设于内圈2上的第二内沟道与法兰外圈1上的第二外沟道配合形成的空隙中。并且，第一钢球组3、第二钢球组4中的多个钢球均借由保持架一5或保持架二6均匀地分隔。内圈2与法兰外圈1之间、滚动球与保持架之间以及滚动球与沟道之间的空隙中均填充有带抗磨剂的油脂。

由于第一外沟道、第二外沟道、第一内沟道、第二内沟道每个沟道均由两个沟道配合形成，故每组钢球与内圈2及法兰外圈1之间为四点滚压接触配合，综合来看，本实施例轮毂轴承中钢球与轴承内圈2、轴承外圈之间采用八点接触。相较于现有技术中的四点支承结构，本实施例将接触面积扩展了两倍，一方面保持了内圈2、外圈与钢球配合的有效性，另一方面，其也通过增加支承电提供了轴承的承载能力。

当然，为充分确保钢球与内圈2、外圈之间八点接触的有效性，确保轴承的性能的稳定，钢球与沟道之间采用无间隙设置：其需要使轴承在安装后处于预紧的状态，这种预紧量维持在0～5μm之间。轴承预紧后可以保证轴承受力时承受载荷的钢球数量增加，从而增大轴承的承载能力和刚性。

承上所述，图1中两条压力线一11、压力线三13平行且向右倾斜；两条压力线二12、压力线四14平行且向左倾斜。压力线一11与压力线二12、压力线三13与压力线四14相互成O型，进而，当其承受轴向力和力矩的时候，两列钢球组在同向上都具有压力线一11、压力线三13或压力线二12、压力线四14两条压力线承受载荷；当其承受径向载荷的时候，两列钢球组分别具有压力线一11与压力线二12、压力线三13与压力线四14两条压力线承受载荷。故本实施例能够通过上述结构，有效地、较大幅度地在截面范围不便的情况下将承载性能和力矩刚性提高至超出同类水平。

继续参见图1，由压力线的形状可知，单列钢球组上的两根压力线之间的距离取决于钢球与沟道之间的接触角角度，该接触角角度以30～40°为宜，该范围下，压力线承载载荷的效果最佳。在一种的实施方式中，钢球与外沟道、内沟道之间的接触角为35°。

以及，在另一种优选实施方式中，当两列钢球组之间的间距大于钢球的直径时，相同截面范围下，轴承的内圈2、外圈上的受力可相对分散、其承载载荷的效果更好；并且，该结构也可使钢球组保持适当的距离，避免二者过近致使其压力线也过近、而影响其承载载荷的效果。

在又一种优选实施方式中，可使第一内沟道、第二内沟道的挡边直径与第一外沟道、第二外沟道的挡边直径等同，压力线一11与压力线二12、压力线三13与压力线四14才可形成较高的支撑性能的均衡的、四条压力线可直接等效的四边结构，以有效提升轴承的承载性能。

此外，如图3所示，为使轴承圈二22与轴承圈一21、轴承圈三23之间保持相对独立的状态，可进一步将轴承圈一21、轴承圈三23通轴承圈二22接触的一侧的内径设置为内凹的斜面，轴承圈二22的两侧内径同样如此，故此，在装配后，轴承圈一21、轴承圈三23同轴承圈二22的交界处形成小部分接触配合、大部分分离(即图3中所示间槽结构)状态。通过上述结构，轴承圈二22所受应力主要由己承受并通过受力的不同方向相互抵消、即能够将所受应力对轴承圈二22本身的影响降至最低，也能减小轴承圈二22向轴承圈一21、轴承圈三23所传递的作用力，保持三者结构上配合的稳定。

另外，考虑到轴承圈一21与轴承圈三23均为单侧受力，如图4所示，轴承圈一21与轴承圈三23远离轴承圈二22的另一侧内径边沿结构先以一横截面夹角为45°的圆弧面212过渡、再通过一趋近于轴向平面设置的微斜面211内收，从而加强轴承圈一21与轴承圈三23远离轴承圈二22的另一侧内径边沿的结构强度及结构稳定性，提高轴承的使用性能。上述圆弧面212同轴承圈一21的内径之间、圆弧面212同微斜面211之间分别通过对称设置的连接面一213和连接面二214连接，为避免该处应力过于集中，连接面一213和连接面二214最好为平面。

综上所述，本发明提供了一种承载性能和力矩刚性由于同类的轮毂单元轴承，其通过增加钢球与内圈2、外圈之间的接触点以及使压力线一致化且相互配合，以此提高轴承的性能。本发明整体结构简单、主要通过利用钢球与内圈2、外圈以及构成内圈2的各个轴承圈之间的相互配合作用实现对压力线的调整，装配方便、也适于实用。

Claims (10)

1.一种轮毂单元轴承，包括法兰外圈、内圈、两列滚动球和对应数量的保持架，每列滚动球之间借由保持架均匀地分隔，其特征在于：两列滚动球结构相同，所述内圈由三个轴承圈组成，所述两列滚动球装设于所述内圈上的沟道与法兰外圈上的沟道配合形成的空隙中，每列滚动球与所述内圈及法兰外圈之间四点接触。

2.如权利要求1所述的轮毂单元轴承，其特征在于：两列滚动球的旋转轨迹面相互平行并且轨迹同轴线，滚动球的直径及其节圆直径相同；两列滚动球之间的间距大于滚动球的直径。

3.如权利要求1或2所述的轮毂单元轴承，其特征在于：所述滚动球与沟道之间处于预紧的状态，预紧量为0～5μm。

4.如权利要求1所述的轮毂单元轴承，其特征在于：外圈内径设置有四列沟道，单列钢球与其中两列沟道接触滚压且该两列沟道对称设置。

5.如权利要求4所述的轮毂单元轴承，其特征在于：组成内圈的轴承圈中，位于中间位置的轴承圈上设有两条沟道，位于两侧的轴承圈上仅设置有一条沟道。

6.如权利要求1所述的轮毂单元轴承，其特征在于：所述滚动体与沟道之间的接触角为35°。

7.如权利要求1所述的轮毂单元轴承，其特征在于：所述法兰外圈为一体式外圈。

8.如权利要求1所述的轮毂单元轴承，其特征在于：所述保持架材料采用合成材料保持架。

9.如权利要求1所述的轮毂单元轴承，其特征在于：所述保持架采用带有增强玻璃纤维的尼龙66保持架。

10.如权利要求1所述的轮毂单元轴承，其特征在于：内圈与法兰外圈之间、滚动球与保持架之间以及滚动球与沟道之间的空隙中均填充有带抗磨剂的油脂。

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