CN115003926B - 避免锁紧垫圈的外侧轴承的内圈中的旋转锁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的车轮端部组件，包括诸如主轴或转向节的中心车轮支撑构件，以及围绕中心车轮支撑构件同心地布置的外侧车轮端部轴承。外侧车轮端部轴承包括容纳在内座圈形成部和围绕内座圈形成部的外座圈形成部之间的滚子元件。内座圈形成部被构造成由中心车轮支撑构件支撑。中心车轮支撑构件包括第一旋转锁部分。内座圈形成部包括第二旋转锁部分，该第二旋转锁部分被构造成与第一旋转锁部分接合，以防止内座圈形成部相对于中心车轮支撑构件旋转。本发明还涉及一种包括这样的车轮端部组件的车辆。

Description

避免锁紧垫圈的外侧轴承的内圈中的旋转锁
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的车轮端部组件。本发明还涉及一种包括这样的车轮端部组件的车辆。
本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管本发明将针对卡车进行描述，但是本发明不限于这种特定的车辆，而是也可以用于诸如小轿车的其它车辆中。
背景技术
诸如卡车的车辆的车轮通常连接到相应的车轮端部轮毂。反过来，车轮端部轮毂可以连接到能够旋转的车轮轮轴，由此车轮轮轴的旋转被传送为车轮的旋转。车轮端部轮毂通常同轴地安装到车轮轴承，该车轮轴承又围绕车轮轮轴同轴地安装，典型地围绕包围车轮轮轴的主轴安装。对于非从动车轮，车轮端部轮毂通常同轴地安装到车轮轴承，该车轮轴承又同轴地安装到实心转向节。无论车轮轴承安装到主轴还是转向节，它都具有内圈和外圈，在内圈和外圈之间设置轴承元件，以用于实现内圈和外圈之间的相对旋转。车轮端部轮毂固定地连接到所述圈中的一个，典型地外圈，它与该圈一起旋转。
通常设置并且拧紧轮毂螺母以将轴承固连在适当的位置。在旋转外圈和非旋转内圈的情况下，轮毂螺母抵靠非旋转内圈的区域拧紧。然而，即使内圈被设计为不旋转，在旋转方向上也可能有小的微移动，如果这种移动到达轮毂螺母，则这种移动可能导致轮毂螺母松动。因此，通常在轮毂螺母和内圈之间设置锁紧垫圈。锁紧垫圈旋转地锁定到主轴或转向节，并且因此防止来自内部的微移动传递到轮毂螺母。
尽管上述标准车轮端部是成熟并且功能完善的，但在技术领域仍在不断努力以进行改进，诸如提供成本降低的改进。因此，希望提供一种具有降低的成本而不损害车辆安全性的车轮端部组件。
发明内容
本发明的目的是提供一种车轮端部组件和车辆，该车轮端部组件和车辆与现有技术相比实现了成本降低。通过如下根据本发明的车轮端部组件和车辆来实现在下文中将变得明显的该目的和其它目的。
根据本发明的第一方面，该目的通过用于车辆的车轮端部组件来实现，该车轮端部组件包括：
-中心车轮支撑构件，诸如主轴或转向节，
-外侧车轮端部轴承，其围绕中心车轮支撑构件同心地布置，该外侧车轮端部轴承包括滚子元件，该滚子元件容纳在内座圈形成部和围绕内座圈形成部的外座圈形成部之间，其中，内座圈形成部被构造成由中心车轮支撑构件支撑，
其中，中心车轮支撑构件包括第一旋转锁部分，
其中，内座圈形成部包括第二旋转锁部分，该第二旋转锁部分被构造成与第一旋转锁部分接合，以防止内座圈形成部相对于中心车轮支撑构件旋转。
通过设置旋转地锁定到中心车轮支撑构件(诸如主轴或转向节)的内座圈形成部，可以省略现有技术的锁紧垫圈。因此，通过将旋转锁功能从现有技术的锁紧垫圈移动到实际的内座圈形成部，可以有效地避免在旋转方向上的微移动，并且因此大大降低由于内座圈形成部的这种微移动而导致轮毂螺母松动的风险。由于不需要单独的部件来产生旋转锁定功能，将降低生产车轮端部组件和车辆的成本。另外，因为可以省略锁紧垫圈，所以可以有利地减轻车轮端部组件的重量。
内座圈形成部可以是外侧车轮端部轴承的内圈，或者可以包括所述轴承的内圈。类似地，外座圈形成部可以是外侧车轮端部轴承的外圈，或者可以包括所述轴承的外圈。
如上文所提及，中心车轮支撑构件可以呈主轴或转向节的形式。转向节通常设置在车辆的前轮轴处，而主轴可以设置在车辆的后轮轴处。
根据至少一个示例性实施例，车轮端部组件包括中心几何轴线，其中，第一旋转锁部分包括第一大致圆形的表面区域，该第一大致圆形的表面区域环绕并且径向背离中心几何轴线，其中，第二旋转锁部分包括第二大致圆形的表面区域，该第二大致圆形的表面区域环绕并且径向面朝中心几何轴线，其中，第一大致圆形的表面区域和第二大致圆形的表面区域中的每一个设置有局部中断该大致圆形的表面区域的圆形的一个或多个不规则部分。两个部件之间的圆形界面通常可以允许相对旋转。通过提供局部中断该圆形的一个或多个不规则部分，可以以简单并且高效的方式防止两个部件之间的相对旋转。例如，这样的不规则部分可以是平面(平坦)区域部分、突起、凹部等。
根据至少一个示例性实施例，第一旋转锁部分和第二旋转锁部分中的一个包括至少一个突起，其中，第一旋转锁部分和第二旋转锁部分中的另一个包括用于与该至少一个突起配合的至少一个凹部。突起和凹部可以适当地成形以在令人满意的旋转锁定中彼此接合。突起和凹部可以具有多种不同锁定形状中的任何一种。突起和凹部可以适当地围绕中心几何轴线在周向方向上弯曲。例如，它们可以形成凹形或凸形的形状。弯曲的形状可以减少部件之间的应力。然而，诸如多边形的其它形状也是能够设想的。尽管具有与一个凹部配合的一个突起可能就足够了，但具有多个配合突起/凹部对可能是有利的，因为它可以增加旋转锁定的强度。适当地，如果提供多个配合突起/凹部对，这样的对可以围绕车轮支撑构件和内座圈形成部等距地分布。
根据至少一个示例性实施例，所述至少一个突起径向地伸出。适当地，所述至少一个凹部径向地伸出。
根据至少一个示例性实施例，第一旋转锁部分包括所述至少一个突起，其中，所述至少一个突起径向地向外伸出，其中，第二旋转锁部分包括所述至少一个凹部，其中，所述至少一个凹部径向地向外延伸。
根据至少一个示例性实施例，第二旋转锁部分包括所述至少一个突起，其中，所述至少一个突起径向地向内伸出，其中，第一旋转锁部分包括所述至少一个凹部，其中，所述至少一个凹部径向地向内延伸。
上述突起/凹部实施例中的每一个都是有利的，因为突起和凹部可以被构造和设计成彼此牢固地接合以获得良好的旋转锁定。
根据至少一个示例性实施例，第一旋转锁部分包括至少一个平坦表面部分，其中，第二旋转锁部分包括对应的配合平坦表面部分。使用用于旋转锁的平坦表面的优点是平坦表面可以跨越相对较大的面积部分，从而提供坚固的旋转锁。虽然具有单个平坦表面部分可能就足够了，但在部件中的每一个上，可以适当地存在多个等距地分布的部件。在一些示例性实施例中，代替具有由不规则部分中断的圆形表面区域，表面区域可以是诸如六边形的多边形。因此，在一些示例性实施例中，第一旋转锁部分和第二旋转锁部分通过配合形成旋转锁定的六边形表面而形成。在其它示例性实施例中，每个平坦表面部分位于弯曲表面部分之间。因此，第一旋转锁部分和第二旋转锁部分可以由相应的大致圆形的表面区域形成，该表面区域的圆形由一个或多个平坦表面部分局部中断。
根据至少一个示例性实施例，车轮端部组件进一步包括轮毂螺母，该轮毂螺母设置有能够与中心车轮支撑构件的外螺纹接合的内螺纹，用于将轮毂螺母螺纹连接到中心车轮支撑构件上。由于内座圈形成部旋转锁定到中心车轮支撑构件，轮毂螺母可以被拧紧，而无需在轮毂螺母和内座圈形成部之间提供锁紧垫圈。因此，根据至少一个示例性实施例，轮毂螺母被构造成被拧紧以便与内座圈形成部直接接触。
根据至少一个示例性实施例，车轮端部组件包括车轮端部轮毂，该车轮端部轮毂被构造成围绕外座圈形成部并且由外座圈形成部支撑。车轮端部轮毂可以被适当地构造成接收和保持负重车轮，使得车轮轮轴的旋转被传送到车轮端部轮毂，由此可以导致其上设置车轮组件的车辆在向前或向后方向上移动。
根据本发明的第二方面，该目的通过包括根据第一方面的车轮端部组件(包括其任何实施例)的车辆实现。
本发明的另外的优点和有利特征在以下描述中公开。
附图说明
参考附图，以下是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在附图中：
图1图示了根据本发明的至少一个示例性实施例的车辆。
图2图示了根据本发明的至少一个示例性实施例的车轮端部组件的剖视图。
图3图示了图2中的车轮端部组件的透视图。
图4图示了图3中的车轮端部组件，其中车轮轴承与中心车轮支撑构件分离。
图5图示了包括在图4中图示的外侧车轮端部轴承中的内座圈形成部。
图6示意性地图示了图2至图5中图示的车轮端部组件的第一旋转锁部分和第二旋转锁部分的构造。
图7图示了根据本发明的至少第二示例性实施例的车轮端部组件的剖视图。
图8图示了图7中的车轮端部组件的透视图。
图9图示了图8中的车轮端部组件，其中外侧车轮端部轴承与中心车轮支撑构件分离。
图10图示了包括在图9中图示的外侧车轮端部轴承中的内座圈形成部。
图11示意性地图示了图7至图10中图示的车轮端部组件的第一旋转锁部分和第二旋转锁部分的构造。
图12示意性地图示了根据第三示例性实施例的车轮端部组件的第一旋转锁部分和第二旋转锁部分的构造。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的至少一个示例性实施例的车辆1。尽管车辆1以卡车的形式图示，但是根据本发明可以提供其它类型的车辆，诸如公共汽车、建筑设备、拖车或客车。
卡车(车辆)包括驾驶室2，驾驶员可以在驾驶室2中操作车辆1。车辆1包括多个负重车轮4，这里示出为两对车轮，然而，在其它实施例中，可以有不同数量的车轮，诸如三对、四对或更多对。车轮4的旋转借助于车轮轴承(图1中未示出)而更容易。该车辆1包括车轮端部组件，其中包括这样的车轮轴承，该车轮端部组件将在下文中进一步讨论。
图2图示了根据本发明的至少一个示例性实施例的车轮端部组件10的剖视图。车轮端部轮毂12被构造成接收和保持负重车轮(图2中未图示)。车轮端部轮毂12经由车轮轴承16旋转地安装到中心车轮支撑构件14。
在图2中(以及在中心车轮支撑构件的其余附图中)，中心车轮支撑构件14以转向节的形式图示，该转向节典型地可以设置在车辆的前车轮处。转向节是实心的，并且用于非从动车轮。然而，应该理解的是，本发明的原理也可以用于呈中空主轴形式的车轮支撑构件。中空/管状主轴典型地可以设置在车辆的后车轮处，并且与从动车轮结合使用。通常，传动轴或轮轴延伸穿过主轴，并且固定到车轮端部轮毂的外侧，用于推进车轮。因此，本发明的原理适用于中心车轮支撑构件，而不论其是呈实心转向节的形式还是呈中空主轴的形式。
车轮轴承16包括内侧车轮端部轴承18和外侧车轮端部轴承20，内侧车轮端部轴承18和外侧车轮端部轴承20中的每一个围绕中心车轮支撑构件14同心地布置。在这两者中，内侧车轮端部轴承18被构造成最靠近车辆的中心纵向轴线定位。相反，在这两者中，外侧车轮端部轴承20被构造成最远离车辆的中心纵向轴线定位。
外侧车轮端部轴承20包括内座圈形成部22和外座圈形成部24。外侧车轮端部轴承20还包括容纳在内座圈形成部22和外座圈形成部24之间的滚子元件26。滚子元件26可以适当地通过具有用于每个滚子元件的单独孔的保持架彼此周向地分离。内座圈形成部22和外座圈形成部24的相对运动导致滚子元件26以极小的滚动阻力滚动。内座圈形成部22也可以称为内圈，并且外座圈形成部24也可以称为外圈。以类似的方式，内侧车轮端部轴承18包括容纳在内座圈形成部和外座圈形成部之间的滚子元件。
外侧车轮端部轴承20具有旨在背离车辆的中心纵向轴线的外侧周边28和旨在面朝车辆的中心纵向轴线的内侧周边30。
包括内螺纹的轮毂螺母32安装到具有对应的外螺纹的中心车轮支撑构件14，从而允许轮毂螺母32螺纹连接到中心车轮支撑构件14上。轮毂螺母32被拧紧以直接接触内座圈形成部22，特别是与内座圈形成部22的外侧周边28直接接触。
继而，外侧车轮端部轴承20的内座圈形成部22(和类似地内侧车轮端部轴承18的内座圈形成部)安装到中心车轮支撑构件14。中心车轮支撑构件14(不论是呈所示转向节的形式还是呈接收传动轴的中空主轴的形式)被构造成不旋转的。类似地，连接的内座圈形成部22被构造成不旋转的。当车轮正在旋转时，车轮端部轮毂12和连接到车轮端部轮毂12的外座圈形成部24正在旋转。即使内座圈形成部22被构造成不旋转的，也可能发生小的微移动。历史上，将在内座圈形成部22和轮毂螺母32之间设置锁紧垫圈，以避免这种微移动到达轮毂螺母32并且导致轮毂螺母32松动的风险。然而，在本发明的不同实施例中，这样的锁紧垫圈可以省略。相反，在内座圈形成部22和中心车轮支撑构件14之间提供旋转锁定，从而防止内座圈形成部22相对于中心车轮支撑构件14旋转。如在图4(其图示了图2和图3中的车轮端部组件，其中车轮轴承16与中心车轮支撑构件14分离)中更清楚地看到的，旋转锁定借助于包括在中心车轮支撑构件14中的第一旋转锁部分33和包括在内座圈形成部22中的第二旋转锁部分34来实现。第一旋转锁部分33和第二旋转锁部分34被尺寸设计和构造成彼此接合和互锁，以实现对相对旋转移动的所述防止。应当理解的是，第一旋转锁部分33和第二旋转锁部分34形成机械旋转锁定。
第二旋转锁部分34在图3中也可见，图3图示了图2中的车轮端部组件10的透视图。
第二旋转锁部分34在图5中也可见，图5图示了包括在图4中图示的车轮轴承16的外侧车轮端部轴承中的内座圈形成部22。
如在图4中可以看到的，车轮端部组件包括中心几何轴线C。当负重车轮操作地连接到车轮端部轮毂(图4中未示出)时，中心几何轴线C对应于负重车轮的几何旋转轴线。第一旋转锁部分33包括环绕并且径向背离中心几何轴线C的第一大致圆形的表面区域。第二旋转锁部分34包括环绕并且径向面朝中心几何轴线C的第二大致圆形的表面区域。第一和第二大致圆形的表面区域中的每一个都设置有一个或多个不规则部分。不规则部分可以呈如图4中所示的凹部35和突起36的形式，或者可以呈平坦表面的形式，如稍后将结合图7至图11中的至少另一个示例性实施例讨论的。
在不规则部分呈突起36和凹部35的形式的情况下，第一旋转锁部分33和第二旋转锁部分34中的一个可以包括至少一个突起36，而第一旋转锁部分33和第二旋转锁部分34中的另一个可以包括用于与该至少一个突起36配合的至少一个凹部35。在任一情况下，至少一个突起36和至少一个凹部35可以适当地径向地伸出。
在图2至图6的示例性实施例中，第二旋转锁部分34包括所述至少一个突起36，其中，所述至少一个突起36朝向中心几何轴线C径向地向内(从内座圈形成部22的其余部分)伸出，其中，第一旋转锁部分33包括所述至少一个凹部35，其中，所述至少一个凹部径向地向内(从中心车轮支撑构件14的其余部分)延伸。在图示的示例性实施例中，提供三个突起36和三个配合凹部35，以用于将内座圈形成部22旋转地锁定到中心车轮支撑构件14。三个突起36围绕中心几何轴线C等距地分布。换句话说，每个突起36的中心点与相邻突起36的中心点相隔大约120°。凹部35已对应地围绕中心几何轴线C分布。尽管在该示例性实施例中已图示了三个突起36和三个凹部35，但应当理解的是，突起/凹部对的数量可以少于或多于图示的三对。例如，突起/凹部对的数量可以是一个、两个、四个或更多个。
图5图示了包括在图4中图示的分离的车轮轴承16的外侧车轮端部轴承中的内座圈形成部22。图6示意性地图示了图2至图5中图示的车轮端部组件的第一旋转锁部分33和第二旋转锁部分34的构造。如在图5和图6中可以看到的，突起36和凹部35可以在周向方向上适当地弯曲或拱起。因此，每个突起36可以形成凸形元件，该凸形元件装配在由凹部35中的相应一个形成的对应的凹形元件中。
应当注意的是，在其它示例性实施例中，该突起和凹部不一定必须是大致圆形的表面区域上的不规则部分。它们可以是来自任何表面区域的不规则部分。因此，在一般意义上，根据至少一个示例性实施例，所述第一旋转锁部分和第二旋转锁部分中的一个包括至少一个突起，其中，第一旋转锁部分和第二旋转锁部分中的另一个包括用于与该至少一个突起配合的至少一个凹部(不论是否存在大致圆形的表面区域)。
图7至图11图示了根据本发明的至少第二示例性实施例的车轮端部组件110或其零件。车轮端部组件110的大多数特征对应于图2至图6的先前讨论的示例性实施例中所示的特征。然而，旋转锁是不同的。在图7至图11的示例性实施例中，该旋转锁包括配合平坦部分140、142，而不是与凹部35配合的突起36。
如在图9至图11中最清楚地看到的，第一旋转锁部分133(即，在中心车轮支撑构件114处)包括至少一个平坦表面部分140，其中，第二旋转锁部分134(即，在内座圈形成部122处)包括对应的配合第二平坦表面部分142。如从这些图中可以看到的，每个平坦表面部分140、142位于弯曲表面部分144、146之间，弯曲表面部分144、146形成环绕中心几何轴线的大体上圆形的表面区域的轮廓，其中，大体上圆形的表面区域的圆形通过平坦表面部分140、142局部中断。
在图示的示例性实施例中，对于第一旋转锁部分133和第二旋转锁部分134中的每一个，图示了两个平坦表面部分。这两个平坦表面部分位于它们对应的锁部分的相对两侧上(即，相对于彼此成180°)。然而，应该理解的是，平坦表面部分对的数量可以不同于图示的两对。因此，该数量可以小于或大于图示的两对。例如，旋转锁定可以通过一个平坦表面部分对或通过三个、四个或更多个对来实现。此外，每个平坦表面部分的长度可以不同于图中图示的长度。因此，平坦表面部分140、142可以比图示的短或长。此外，在一些示例性实施例中，在平坦表面部分之间可以不存在弯曲部分。例如，在一些示例性实施例中，第一旋转锁部分和第二旋转锁部分可以呈匹配多边形(诸如正方形、五边形、六边形等)的形式，而不是设置有不规则部分的大致圆形的表面区域。
图12示意性地图示了根据第三示例性实施例的车轮端部组件的第一旋转锁部分233和第二旋转锁部分234的构造。包括该示例性实施例是为了证明与图2至图6的示例性实施例相比，突起236和凹部235可以正好相反。因此，如图12中所示，在至少一些示例性实施例中，第一旋转锁部分233包括至少一个突起236(例如，如图所示的三个，或更少，或更多)，其中，所述至少一个突起236径向地向外伸出(远离中心几何轴线)，其中，第二旋转锁部分234包括至少一个凹部235(例如，如图所示的三个，或更少，或更多)，其中，所述至少一个凹部235径向地向外延伸。
在其它示例性实施例中，第一旋转锁部分可以具有至少一个突起和至少一个凹部的组合，并且第二旋转锁部分可以具有用于配合第一旋转锁部分的突起的至少一个凹部和用于配合第一旋转锁部分的凹部的至少一个突起的组合。
应当理解的是，本发明不限于上文所述和附图所示的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可以进行许多改变和修改。

Claims (12)

1.一种用于车辆的车轮端部组件，包括：
中心车轮支撑构件，
外侧车轮端部轴承，所述外侧车轮端部轴承围绕所述中心车轮支撑构件同心地布置，所述外侧车轮端部轴承包括滚子元件，所述滚子元件容纳在内座圈形成部和围绕所述内座圈形成部的外座圈形成部之间，其中，所述内座圈形成部被构造成由所述中心车轮支撑构件支撑，
其中，所述中心车轮支撑构件包括第一旋转锁部分，
其特征在于，所述内座圈形成部包括第二旋转锁部分，所述第二旋转锁部分被构造成与所述第一旋转锁部分接合，以防止所述内座圈形成部相对于所述中心车轮支撑构件旋转，
其中，所述车轮端部组件包括车轮端部轮毂，所述车轮端部轮毂被构造成围绕所述外座圈形成部并且由所述外座圈形成部支撑。
2.根据权利要求1所述的车轮端部组件，其中，所述中心车轮支撑构件是主轴或转向节。
3.根据权利要求1所述的车轮端部组件，包括中心几何轴线，其中，所述第一旋转锁部分包括环绕并且径向背离所述中心几何轴线的第一大致圆形的表面区域，其中，所述第二旋转锁部分包括环绕并且径向面朝所述中心几何轴线的第二大致圆形的表面区域，其中，所述第一大致圆形的表面区域和第二大致圆形的表面区域中的每一个都设置有局部中断所述大致圆形的表面区域的圆形的一个或多个不规则部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮端部组件，其中，所述第一旋转锁部分和所述第二旋转锁部分中的一个包括至少一个突起，其中，所述第一旋转锁部分和第二旋转锁部分中的另一个包括用于与所述至少一个突起配合的至少一个凹部。
5.根据权利要求4所述的车轮端部组件，其中，所述至少一个突起径向地伸出。
6.根据权利要求5所述的车轮端部组件，其中，所述第一旋转锁部分包括所述至少一个突起，其中，所述至少一个突起径向地向外伸出，其中，所述第二旋转锁部分包括所述至少一个凹部，其中，所述至少一个凹部径向地向外延伸。
7.根据权利要求5所述的车轮端部组件，其中，所述第二旋转锁部分包括所述至少一个突起，其中，所述至少一个突起径向地向内伸出，其中，所述第一旋转锁部分包括所述至少一个凹部，其中，所述至少一个凹部径向地向内延伸。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮端部组件，其中，所述第一旋转锁部分包括至少一个平坦表面部分，其中，所述第二旋转锁部分包括对应的配合平坦表面部分。
9.根据权利要求8所述的车轮端部组件，其中，每个平坦表面部分位于弯曲表面部分之间。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮端部组件，进一步包括轮毂螺母，所述轮毂螺母设置有能够与所述中心车轮支撑构件的外螺纹接合的内螺纹，用于将所述轮毂螺母螺纹连接到所述中心车轮支撑构件上。
11.根据权利要求10所述的车轮端部组件，其中，所述轮毂螺母被构造成被拧紧以便与所述内座圈形成部直接接触。
12.一种车辆，包括根据权利要求1至11中任一项所述的车轮端部组件。
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