CN113700736A - 一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承 - Google Patents

一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车轴承技术领域。目的在于提供一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，包括法兰盘和轴承组件，所述法兰盘包括盘体和设置在盘体一面中心的盘轴；所述轴承组件包括由内至外依次套设在盘轴外的内圈、中圈和外圈，所述内圈与中圈之间、外圈与中圈之间均设置有滚子，所述内圈和外圈均与法兰盘固接；所述中圈的内外侧壁上均设置有横截面呈V形的凹部，所述内圈和外圈面向中圈的侧壁上设置有与凹部相配合的V形的凸部；所述凹部与凸部V字形的两斜面之间对应滚子的数量形成有若干滚动槽，所述滚子通过保持架维持在滚动槽内。本发明能够有效的分摊轴向荷载，降低轴承组件在轴向上的窜动风险，提高了稳定性，延长了使用寿命。

Description

一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承
技术领域
本发明涉及汽车轴承技术领域，具体涉及一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承。
背景技术
轮毂轴承是应用在汽车车轴端部，用来为轮毂提供支撑以及轮毂的转动提供精确引导的零部件，既承受轴向载荷又承受径向载荷，是汽车载重和转动的重要组成部分。汽车轮毂轴承经过多年的发展，已经形成了集成式、组合式，单层式、双层式等多种品类，单层式轮毂轴承具有结构简单、造价低等优势，适合在轻微型小载荷车辆上进行应用，双层式甚至多层式轴承具有荷载承受大、强度高的特点，适合在中重型大荷载车辆上进行应用。在多年的实践和研究中，发明人发现，现有的双层式轮毂轴承在应用过程中，由于转向、碰撞等因素的影响，其受到的轴向载荷加大，其在长期使用过程中容易发生变形，这就缩短了轮毂轴承的使用寿命，尤其是对于长期在坑洼颠簸路段行驶的重型车辆而言，这种现象更为显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用寿命长的、防窜动的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，包括法兰盘和轴承组件，所述法兰盘包括盘体和设置在盘体一面中心的盘轴；所述轴承组件包括由内至外依次套设在盘轴外的内圈、中圈和外圈，所述内圈与中圈之间、外圈与中圈之间均设置有滚子，所述内圈和外圈均与法兰盘固接；
所述中圈的内外侧壁上均设置有横截面呈V形的凹部，所述内圈和外圈面向中圈的侧壁上设置有与凹部相配合的V形的凸部；所述凹部与凸部V字形的两斜面之间对应滚子的数量形成有若干滚动槽，所述滚子通过保持架维持在滚动槽内。
优选的，所述凸部的两端设置有阶梯状的端台，位于所述外圈凸部两端的端台与中圈之间设置有外轴承密封盖，位于所述内圈凸部两端的端台与中圈之间设置有内轴承密封盖。
优选的，所述滚子为圆柱滚子，所述圆柱滚子沿V字形尖端的中心线在两侧对称分布。
优选的，所述滚子为圆珠滚子。
优选的，所述中圈的两端面均设置有截面呈弧形的减重环槽，中圈的横截面呈X形。
优选的，所述外圈和内圈靠近盘体一端的外周面上均设置有环边，所述环边朝向盘体的一面设置有连接杆，所述连接杆的端部设置有螺纹并适配有紧固螺母；所述盘体上对应紧固螺母的位置设置有杆孔，所述连接杆穿过杆孔，并通过紧固螺母将环边和盘体锁紧；所述中圈远离盘体一端的外侧设置有外连接圈，所述外连接圈的周面上均匀分布有若干外连接耳，所述外连接耳上设置有外连接孔。
优选的，所述中圈的远离盘体一端的内侧设置有内连接圈，所述内连接圈的周面上均匀分布有若干内连接耳，所述内连接耳上设置有内连接孔。
优选的，所述盘体靠近盘轴的一面上还设置有两圈限位环，两圈所述限位环分别与内圈的环边、外圈的环边相配合，并套设在环边外；所述限位环的内侧壁上设置有第一卡齿，所述环边的外周面上设置第二卡齿，所述第一卡齿与第二卡齿相啮合。
优选的，所述中圈由内段和外段拼合构成，且内段和外段的拼合缝位于V字形的凹部的V形底部；所述中圈内设置有多个贯穿位于两端的减重环槽的拼合孔，所述拼合孔沿中圈的长度方向延伸，且多个拼合孔在减重环槽内呈环形均匀分布；
所述拼合孔内穿设有相配合的拼合杆，所述拼合杆的两端设置有螺纹并适配有拼合螺母，中圈的内段和外段通过拼合杆和拼合螺母锁紧。
优选的，所述内段和外段相对的一端分别设置有相互啮合的阶梯槽和阶梯棱。
本发明的有益效果集中体现在：能够有效的分摊轴向荷载，降低轴承组件在轴向上的窜动风险，提高了稳定性，延长了使用寿命。具体来说，本发明的轴承组件包括外、中、内三圈，外圈和内圈与法兰盘固定连接，中圈可与转向架等安装基础连接，双层支撑结构整体的轴支撑效果更好，支撑强度更高。同时，本发明将滚子设置在V形的凸部和凹部之间构成的滚动槽内，这种V形的滚动支撑结构能够对各圈之间的轴向窜动形成有效的限止，采用内外双层V形滚子支撑后，能够将轴向跳动限制在极小的范围内，降低了各圈之间的磨损。，车辆车轮在承受转向、碰撞、挤压等外力时，能够确保轴承组件不失位，保证了轴承组件对轮毂部位的支撑强度，有效的延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A部放大图；
图3为图1中法兰盘的右视图；
图4为图1中中圈的左视图；
图5为拼合杆的结构示意图；
图6为拼合杆、拼合螺母、抵紧盖的横截面示意图。
具体实施方式
如图1-6所示的，一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，相较于传统的轮毂轴承，本发明也包括法兰盘和轴承组件，所述法兰盘包括盘体1和设置在盘体1一面中心的盘轴2，所述盘体1用于连接轮毂，盘轴2用于连接轮轴，实现动力传输，其可以是键连接、法兰连接等方式与轮轴实现对接。本发明所述轴承组件包括由内至外依次套设在盘轴2外的内圈3、中圈4和外圈5，也即使说内圈3套接在盘轴2上，中圈套接在内圈3外，外圈5套接在中圈4外。所述内圈3与中圈4之间、外圈5与中圈4之间均设置有滚子6，所述滚子6的选择形式较多，可以是单列圆珠滚子、双列或多列圆珠滚子，也可以是圆柱滚子。所述内圈3和外圈5均与法兰盘固接，而中圈4与转向架、车架等安装基础连接，其具体选择根据车型进行调整。
本发明相较于传统的轮毂轴承，其不同之处包括：滚子6的V形布局形式，如图2和3中所示，所述中圈4的内外侧壁上均设置有横截面呈V形的凹部7，所述内圈3和外圈5面向中圈4的侧壁上设置有与凹部7相配合的V形的凸部8。凹部7与凸部8之间构成滚子6的安装空间，为了实现对滚子6的限位，所述凹部7与凸部8V字形的两斜面之间对应滚子6的数量形成有若干滚动槽10，所述滚子6通过保持架9维持在滚动槽10内，保持架9本身的具体形式较多，本领域技术人员可参考现有市售的各种保持架9进行适配。
本发明的轴承组件包括外、中、内三圈，外圈5和内圈3与法兰盘固定连接，中圈4可与转向架等安装基础连接，双层支撑结构整体的轴支撑效果更好，支撑强度更高。同时，本发明将滚子6设置在V形的凸部8和凹部7之间构成的滚动槽10内，这种V形的滚动支撑结构能够对各圈之间的轴向窜动形成有效的限止，采用内外双层V形滚子支撑后，能够将轴向跳动限制在极小的范围内，降低了各圈之间的磨损。车辆车轮在承受转向、碰撞、挤压等外力时，能够确保轴承组件不失位，保证了轴承组件对轮毂部位的支撑强度，有效的延长了使用寿命。
为了防止灰尘、异物等进入轴承组件的各圈之间，保证轴承的整体密封性，本发明需要对各圈之间均形成密封，通常选用轴承密封盖或密封圈等进行密封，当采用轴承密封盖时，由于本发明轴承组件的密封间隙为多层，具体为两层，为了便于轴承密封盖的安装，如图2中所示，所述凸部8的两端设置有阶梯状的端台11，位于所述外圈5凸部8两端的端台11与中圈4之间设置有外轴承密封盖12，位于所述内圈3凸部8两端的端台11与中圈4之间设置有内轴承密封盖13。
如前文所述，本发明可选的滚子6形式较多，但其中以圆柱滚子为优先选择，也就是说，本发明所述滚子6最好为圆柱滚子，在这种情况下，为了保证V形两侧受力均衡，所述圆柱滚子沿V字形尖端的中心线在两侧对称分布。在此基础上，为了降低整体的重量，如图2中所示，对于中圈4而言，还可以是所述中圈4的两端面均设置有截面呈弧形的减重环槽14，中圈4的横截面整体呈现X形。当然，除了在中圈4上设置减重槽、孔外，在符合设计要求的情况下，在盘体1、盘轴2、内圈3、外圈5等部件上增设减重孔、槽也是可行的。
本发明相较于传统轮毂轴承而言，其第二个不同之处在于内圈3、外圈5与法兰盘的固接形式，以及中圈4与安装基础的固接形式。其具体而言，如图1和3中所示，所述外圈5和内圈3靠近盘体1一端的外周面上均设置有环边15，所述环边15朝向盘体1的一面设置有连接杆16，所述连接杆16的端部设置有螺纹并适配有紧固螺母17。所述盘体1上对应紧固螺母17的位置设置有杆孔18，所述连接杆16穿过杆孔18，并通过紧固螺母17将环边15和盘体1锁紧。当然，为了避免紧固螺母17凸出盘体1的盘面，对轮毂的安装造成干扰，更好的做法是，所述杆孔18远离轴承组件的一端设置有大尺寸的收纳孔27，所述紧固螺母17位于收纳孔27内。关于中圈4的连接形式，如图1中所示，所述中圈4远离盘体1一端的外侧设置有外连接圈19，所述外连接圈19的周面上均匀分布有若干如图4中所示的外连接耳20，所述外连接耳20上设置有外连接孔21。在此基础上，为了进一步提升中圈4连接的稳定性，如图1中所示，所述中圈4的远离盘体1一端的内侧设置有内连接圈22，所述内连接圈22的周面上均匀分布有若干内连接耳23，所述内连接耳20上设置有内连接孔24。内连接圈22的圈径小于外连接圈19，内连接圈22和外链接权19上的内外连接耳内外实现双重固定，稳定性更好。
本发明采用这种安装形式后，将轴承组件由盘轴2处套入，使内圈3套接在盘轴2外，形成径向限位。当然，再结合现有的键连接对内圈3和盘轴2进行周向限位更佳。然后利用紧固螺母17将内圈3、外圈5端部的环边15与法兰盘的盘体1固定连接在一起。一方面连接杆16和杆孔18的配合本身具有定位的作用，安装十分便捷。另一方面，内外圈端部的双层螺栓紧固连接结构，加上内圈3、中圈4和外圈5本身的套接连接结构，能够形成多位立体受力支撑，使得整体的连接强度得到极大的提升。
另外，为了进一步提高连接的定位准确性，述盘体1靠近盘轴2的一面上还设置有两圈限位环25，两圈所述限位环25分别与内圈3的环边15、外圈5的环边15相配合，并套设在环边15外。为了进一步降低连接杆16受到的横向剪切力，所所述限位环25的内侧壁上设置有第一卡齿26，所述环边15的外周面上设置第二卡齿，所述第一卡齿26与第二卡齿相啮合。
如前文中所示，本发明采用内圈3、中圈4、外圈5的形式后，由于凸部8和凹部7的存在，轴承组件的中圈4由于受到凸部8的限制，且中圈4的两端面开设有横截面呈弧形的减重环槽14，所述中圈4的横截面呈X形。中圈4不能直接穿设在内圈3和外圈5之间，为了实现装配，本发明另一个不同之处在于，如图2中所示，中圈4由内段28和外段29拼合构成，且内段28和外段29的拼合缝位于V字形的凹部7的V形底部。也就是说内段28和外段29在V字形的中心位置实现对接。所述中圈4内设置有多个贯穿位于两端的减重环槽14的拼合孔30，所述拼合孔30沿中圈4的长度方向延伸，且多个拼合孔30在减重环槽14内呈环形均匀分布。采用这种方式后，内段28和外段29即可从两端合拢，避免受到凸部8的影响。所述拼合孔30内穿设有相配合的拼合杆31，所述拼合杆31的两端设置有螺纹并适配有拼合螺母32，中圈4的内段28和外段29通过拼合杆31和拼合螺母32锁紧。
本发明由于采用双列滚子呈V形布置的方式来对整体的轴承支撑强度进行加强，但也由于凹部7和凸部8的存在，使得整体装配难度上升，为此，本发明将中圈4调整为由内段28和外段29两段构成，并利用拼合螺母32从两端带紧拼合杆31，中圈4从两端合拢夹紧形成装配，有效的解决了装配困难的难题。中圈4在支撑内圈3和外圈5转动的过程中，由于会受到V形两侧的应力，会对拼合杆31施加一个横向剪切力，为了实现对拼合杆31中段的保护，更好的做如图2中所示，所述内段28和外段29相对的一端分别设置有相互啮合的阶梯槽33和阶梯棱34。阶梯槽33和阶梯棱33能够降低拼合杆31受到的横向剪切力，进一步提升了连接强度。
另外，为了便于拼合螺母32的安装，更好的做法还可以是所述拼合孔30的两端设置有大尺寸的沉孔段35，所述拼合螺母32位于沉孔段35内。为了拼合螺母32的紧固效果更好，所述拼合螺母32处设置有弹性垫圈36。本发明可采用两个拼合螺母32成对设置，同步设置在拼合杆31一端，以实现相互抵紧，也可以是所述沉孔段35的内侧壁设置有螺纹，且沉孔段35内设置有抵紧盖37，所述抵紧盖37的周面上设置有螺纹，并与沉孔段35构成螺纹配合。所述拼合螺母32通过抵紧盖37抵紧在沉孔段35内。
本发明采用外、中、内三圈的轴承结构，在各圈转动的过程中会由于摩擦产生热量，中圈4既要与外圈5形成滚动支撑、又要与内圈3形成滚动支撑，因此其散热需求最大。为此，本发明所述中圈4内设置有多个沿中圈4长度方向贯穿中圈4的散热孔，所述散热孔在中圈4上呈环形均匀分布。本发明在中圈4上沿其长度方向开设多个散热孔，散热孔中的空气对流能够将淤热快速带离，降低了中圈发热变形的风险，使中圈4整体的强度得到提升，进而保证了其与内圈3、外圈5之间的结构稳定性。伴随着散热孔的开设，中圈4的强度会有一定程度的降低，为了保持其强度，所述散热孔内固定设置有管状的加强钢芯，所述加强钢芯的管腔形成散热孔，加强钢芯可采用螺纹连接、端盖抵接、卡接等多种固定形式安装在散热孔内，为了提升加强钢芯的强度，所述加强钢芯的内侧壁设置有若干沿加强钢芯长度方向延伸的加强棱38。
本发明在中圈4采用上述的内外两段式结构时，由于需要设置拼合孔4，此时拼合孔4可以单独设置，但更好的做法是对散热孔和拼合孔4进行合并处理。换言之，也就是说所述拼合杆31的中心设置有沿拼合杆31长度方向延伸的中心通孔，所述加强钢芯由拼合杆31构成，所述散热孔由中心通孔构成。也就是以拼合杆31作为加强钢芯，以其内孔作为散热孔。在此基础上，为了避免抵紧盖37对散热孔进行阻挡，同时便于抵紧盖37的安装，所述拼合螺母32通过抵紧盖37抵紧在沉孔段35内。所述抵紧盖37的中心设置有内六角孔。

Claims (10)

1.一种高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，包括法兰盘和轴承组件，所述法兰盘包括盘体(1)和设置在盘体(1)一面中心的盘轴(2)；所述轴承组件包括由内至外依次套设在盘轴(2)外的内圈(3)、中圈(4)和外圈(5)，所述内圈(3)与中圈(4)之间、外圈(5)与中圈(4)之间均设置有滚子(6)，所述内圈(3)和外圈(5)均与法兰盘固接；
其特征在于：所述中圈(4)的内外侧壁上均设置有横截面呈V形的凹部(7)，所述内圈(3)和外圈(5)面向中圈(4)的侧壁上设置有与凹部(7)相配合的V形的凸部(8)；所述凹部(7)与凸部(8)V字形的两斜面之间对应滚子(6)的数量形成有若干滚动槽(10)，所述滚子(6)通过保持架(9)维持在滚动槽(10)内。
2.根据权利要求1所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述凸部(8)的两端设置有阶梯状的端台(11)，位于所述外圈(5)凸部(8)两端的端台(11)与中圈(4)之间设置有外轴承密封盖(12)，位于所述内圈(3)凸部(8)两端的端台(11)与中圈(4)之间设置有内轴承密封盖(13)。
3.根据权利要求2所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述滚子(6)为圆柱滚子，所述圆柱滚子沿V字形尖端的中心线在两侧对称分布。
4.根据权利要求3所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述滚子(6)为圆珠滚子。
5.根据权利要求4所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述中圈(4)的两端面均设置有截面呈弧形的减重环槽(14)，中圈(4)的横截面呈X形。
6.根据权利要求5所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述外圈(5)和内圈(3)靠近盘体(1)一端的外周面上均设置有环边(15)，所述环边(15)朝向盘体(1)的一面设置有连接杆(16)，所述连接杆(16)的端部设置有螺纹并适配有紧固螺母(17)；所述盘体(1)上对应紧固螺母(17)的位置设置有杆孔(18)，所述连接杆(16)穿过杆孔(18)，并通过紧固螺母(17)将环边(15)和盘体(1)锁紧；所述中圈(4)远离盘体(1)一端的外侧设置有外连接圈(19)，所述外连接圈(19)的周面上均匀分布有若干外连接耳(20)，所述外连接耳(20)上设置有外连接孔(21)。
7.根据权利要求6所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述中圈(4)的远离盘体(1)一端的内侧设置有内连接圈(22)，所述内连接圈(22)的周面上均匀分布有若干内连接耳(23)，所述内连接耳(20)上设置有内连接孔(24)。
8.根据权利要求7所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述盘体(1)靠近盘轴(2)的一面上还设置有两圈限位环(25)，两圈所述限位环(25)分别与内圈(3)的环边(15)、外圈(5)的环边(15)相配合，并套设在环边(15)外；所述限位环(25)的内侧壁上设置有第一卡齿(26)，所述环边(15)的外周面上设置第二卡齿，所述第一卡齿(26)与第二卡齿相啮合。
9.根据权利要求8所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述中圈(4)由内段(28)和外段(29)拼合构成，且内段(28)和外段(29)的拼合缝位于V字形的凹部(7)的V形底部；所述中圈(4)内设置有多个贯穿位于两端的减重环槽(14)的拼合孔(30)，所述拼合孔(30)沿中圈(4)的长度方向延伸，且多个拼合孔(30)在减重环槽(14)内呈环形均匀分布；
所述拼合孔(30)内穿设有相配合的拼合杆(31)，所述拼合杆(31)的两端设置有螺纹并适配有拼合螺母(32)，中圈(4)的内段(28)和外段(29)通过拼合杆(31)和拼合螺母(32)锁紧。
10.根据权利要求9所述的高耐磨多层密封式汽车轮毂轴承，其特征在于：所述内段(28)和外段(29)相对的一端分别设置有相互啮合的阶梯槽(33)和阶梯棱(34)。
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Denomination of invention: A High Wear Resistance Multilayer Sealed Automotive Hub Bearing

Effective date of registration: 20230508

Granted publication date: 20230207

Pledgee: Shengzhou Sub-branch of Postal Savings Bank of China Co.,Ltd.

Pledgor: Zhejiang Hongning Bearing Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023330000875

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