CN115899072A - 优化的轮毂组件 - Google Patents

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Abstract

一种轴承单元，用于机动车辆的轮毂组件，轴承单元具有旋转轴线并且包括：径向外圈，是固定的；轮毂，具有径向内圈的功能且是可旋转的；额外的径向内圈，也是可旋转的；两列滚动体，分别介于径向外圈与径向内圈之间；额外的径向内圈设置有两个轴向接触边缘，第一接触边缘和第二接触边缘，第一接触边缘在轴向外部并抵靠轮毂的表面，第二接触边缘在轴向内部并与接头的钟状件的表面接触，接头施加额外的径向内圈的轴向锁定用的必要压力；第二接触边缘包括：第一接触表面，在径向外部；第二接触表面，在径向内部；以及卸压槽，在径向上介于两个接触表面之间，所述卸压槽在径向上中断第二接触边缘与接头的钟状件的表面的接触。

Description

优化的轮毂组件
技术领域
本发明涉及一种设置有轴承单元的轮毂组件，所述轴承单元进而包括一对滚动轴承，用于可旋转地支撑安装在悬架上的车辆车轮。
该解决方案可以应用于所有代(generations)的轮毂组件。特别是，这种应用包括轴承的外圈可旋转而轴承的内圈固定的情况，以及内圈旋转而外圈固定的相反情况。
背景技术
设置有用于将车辆车轮可旋转地支撑在悬架上的轴承单元的轮毂组件是已知且常用的。通常，轴承单元包括一对滚动轴承，但是本发明可以应用的轴承单元的不同构造显然也是已知的。
根据现有技术，轮毂组件包括可旋转的轮毂，可旋转的轮毂设置有用于接合机动车辆的旋转元件(例如，车轮或制动元件的盘)的凸缘，而轴承单元包括外圈、一对内圈和多个滚动体(例如，球)，一对内圈中的一个圈可以是轮毂本身，而另一个圈是“小”径向内圈。所有这些组件相对于旋转元件(例如轮毂和轴承单元的额外的内圈)的旋转轴线具有轴对称性。
此外，由于全球竞争不断增加，客户(即，机动车辆制造商)一直需要对轮毂组件进行持续的技术或成本相关的改进。
特别地，仍未解决的一个问题是实现径向内圈(所谓的SIR，即“小内圈(smallinner ring)”)的有效轴向锁定。通常，该圈在轴向上在轴向外侧由轮毂的表面锁定，并且在轴向内侧由等速万向节(/等速万向接头)(constant-velocity joint)的钟状件(bell)的表面锁定。圈的轴向外部接触边缘(即，与轮毂接触的边缘)的面积小于圈的轴向内部接触边缘(即，与接头的钟状件接触的边缘)的面积。
轴向内部边缘与等速万向接头的钟状件之间的较宽的接触面积确保较低的且在任何情况下都有较好分布的接触压力。以这种方式，改善径向内圈以及因此整个轮毂组件的刚性和锁定方面的性能。
由于工艺约束，该接触面积的增加不容易实现。特别地，用于径向内圈的两个接触边缘的磨削(/研磨)操作(grinding operation)借助于单个操作来执行。由于磨削机的砂轮(grinding wheel)的速度对于每个接触边缘而言可能没有不同，因此有必要确保轴向外部接触边缘(较小面积)与轴向内部接触边缘(较大面积)的接触表面积之间存在最小比(/比率)，以避免磨削烧伤(grinding burns)的问题并且以实现可接受的循环时间。该问题归因于必须从具有较大接触面积的接触边缘去除的大量材料(与必须从具有较小面积的接触边缘去除的量相比)。
第一种解决方案可以涉及以下技术过程：增加磨削循环时间，或者甚至使用具有两个不同速度调节设定的两个不同的砂轮在两个接触边缘上单独地执行磨削操作。从加工时间或所需的财务投资的角度来看，这种类型的解决方案显然是不方便的。
与设计相关的另一种解决方案是在径向内圈的两个侧边缘的面积之间保持较高的比，由此所述比在任何情况下都不应小于30％。鉴于上述评论，从性能的角度来看，这种解决方案是不方便的。
因此，有必要限定一种用于轮毂组件的轴承单元的原始设计方案，其不具有上述缺点或者至少能够在很大程度上克服上述缺点。
发明内容
为了基本上解决上述技术问题，本发明的一个目的在于提供一种用于轮毂组件的轴承单元，所述轴承单元设置有径向内圈，其中接触边缘的面积之间的比(轴向外部接触边缘面积/轴向内部接触边缘面积的比)小于已知解决方案的比，即，可以小于30％。该目的通过在圈的轴向内侧(即，与等速万向节接触的一侧)上限定在径向方向上由卸压槽(reliefgroove)分开的两个接触表面来实现。
通过这样做，径向内圈与等速万向节之间的接触表面增加，因此改善整个轮毂组件的性能，但是同时避免了在轴向内部接触边缘的磨削期间的磨削烧伤，同时控制两个接触边缘之间的比。
因此，根据本发明，提供一种用于轮毂组件的轴承单元，其具有本说明书所附的独立权利要求中指示的特性特征。
本发明的其他优选和/或特别有利的实施方式根据所附从属权利要求中指示的特性特征进行描述。
根据本发明的另一方面，提供一种轮毂组件，所述轮毂组件设置有如在本说明书所附的权利要求中限定的轴承单元。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的实施方式的非限制性示例，其中：
-图1是根据本发明的一个实施方式的设置有轴承单元的轮毂组件的截面；
-图2以较大比例示出了根据图1的轴承单元的径向内圈；以及
-图3是根据图1的轴承单元的径向内圈的进一步放大比例的细节。
具体实施方式
通过非限制性示例的方式，现在将参照设置有轴承单元的用于机动车辆的轮毂组件来描述本发明。
参照图1，10整体上表示根据本发明的优选实施方式的轮毂组件。该图示出了构造的示例的细节。
轮毂组件10具有中心旋转轴线X并且包括轮毂20，优选地但不一定地，轮毂20是可旋转的。轮毂单元10还包括轴承单元30，轴承单元30进而包括：
-径向外圈31，优选地但不一定地，径向外圈31是固定的(/静止的)(stationary)；
-径向内圈20，优选地但不一定地，径向内圈20是可旋转的、由轮毂20限定；
-额外的径向内圈34，优选地但不一定地，额外的径向内圈34可旋转地安装在轮毂20上并且与轮毂20成一体；
-两列滚动体32、33，介于径向外圈31与径向内圈20和34之间，在该示例中滚动体32、33为球；以及
-两个保持架39、40，用于容纳多列滚动体32、33中的滚动体并且将其保持就位。
在整个本说明书和权利要求书中，指示诸如“径向”和“轴向”的位置和取向的术语和表述被理解为参照轴承单元30的中心旋转轴线X。相反，诸如“轴向外部”和“轴向内部”的表述参照轮毂组件的组装状态，并且在所讨论的情况下，优选地分别涉及车轮侧和与车轮侧相对的一侧。
此外，为了更简单的图解说明，附图标记32、33将用于指示单个球和成列的球。再次为了简单起见，可以在本说明书和附图中通过示例的方式使用术语“球”，来代替更通用的术语“滚动体”(并且同样将使用相同的附图标记)。
轮毂20还具有轴向外部凸缘部分25。凸缘部分具有多个轴向固定孔25'。这些孔是用于对应的固定部件(例如双头螺栓，图中未示出)的座，该固定部件以已知的方式将机动车辆车轮的一部分(例如非驱动轮或制动盘(本身也是已知的并且图中未示出))连接到轮毂20。优选地，轮毂20具有轴向外部圆柱形部分26，其用作机动车辆车轮的一部分的定心部件。
通过轮毂20与等速接头5的一体旋转来确保运动的传递。接头5可以被设计为配置在由轮毂20和内滚动圈34自由留下的中心空间中。中央环形螺母6确保接头5、轮毂20和内滚动圈34的一体旋转。在径向外部且在轴向内部的接头5的钟状件(bell)7被设计为保持径向内圈34在轴向方向上被夹紧(/夹持)。
参照图2和图3，径向内圈34具有两个轴向接触边缘。在轴向外部的第一接触边缘35抵靠轮毂20的表面20a。径向内圈34的轴向锁定而是借助于由等速接头5的钟状件7的表面7a抵着轴向内部的第二接触边缘36施加的压力来实现。
第二接触边缘36进而包括：
-第一接触表面36a，第一接触表面36a在径向外部；
-第二接触边缘36b，第二接触边缘36b在径向内部；以及
-卸压槽(/卸荷槽)(relief groove)36c，在径向上介于两个接触表面36a、36b之间。
因此，关于已知的解决方案，第二接触边缘36的总面积(两个表面36a和36b的面积之和)增加或至少保持或多或少地相同，但是分布在较大的径向长度上。因此，接头5与径向内圈34之间的接触压力将较小或者在任何情况下将在径向方向上具有较好的分布。
槽36c的存在实际上使得待去除的材料的量是较少的，因此允许与接头5的钟状件7的表面7a接触的第二接触边缘36的外径的增加，或者更确切地，允许第二接触边缘36的第一径向外表面36a的外径的增加。
因此，第二接触边缘36的尺寸的设计必须考虑以下内容：
-与接头5的接触表面必须最大化；
-第一接触边缘35的面积与第二接触边缘36的两个接触表面区域36a、36b的面积之间的比在任何情况下都应保持在30％的范围内，以避免磨削烧伤(grinding burns)。
因此，将轴向外部的第一接触边缘35的面积限定为A，并且将轴向内部的第二接触边缘36的面积限定为B：
-在A/B≥30％的情况下，设计将不需要插入卸压槽36c；
-在A/B<30％的情况下，可以继续形成如上限定的第二接触边缘36，即，在两个接触表面36a和36b之间插入卸压槽36c。由于卸压槽的存在，可以利用在径向方向上的整个高度与接头接触，从而改善力的传递。
为了便于形成卸压槽36c并且同时将两个接触边缘35、36之间的比A/B保持在大约30％的值，表示由于卸压槽36c的存在而从第二接触边缘36的整个面积B缺失的表面的面积C应当在表面B的15％至45％之间，优选地在20％至40％之间。下限在实践中是不可行的，因为它将使车床加工(lathe-machining)过程过度复杂化，并且此外，在随后的磨削期间，将存在卸荷槽甚至可能消失的风险。另一方面，较高的上限将过度减小与接头的接触表面，结果将失去由于引入卸压槽而产生的益处。
假设以下限定，即：
-“a”＝第一接触表面36a在径向方向上的长度；
-“b”＝第二接触表面36b在径向方向上的长度；
-“c”＝卸压槽36c在径向方向上的长度；
基于关于这些区域的上述考虑，可以获得以下结果：
c>a并且c>b
此外，卸压槽36c的位置可以沿着径向方向变化，即，第一接触表面36a在径向方向上的长度“a”和第二接触表面36b在径向方向上的长度“b”也可以彼此不同，使得卸压槽36c不在径向方向上居中。以这种方式，将确保两个接触边缘的面积的比A/B的优化：泄压槽位于径向外部位置越多，从实心部分去除的表面越大，反之亦然。在这种情况下，将获得以下结果：a>b和/或a>c将是可能的。
还有可能是以下情况：需要优化与接头的接触，由于特定的应用原因，接头可能在圈的径向内部方向上具有较大的接触表面，反之亦然。因此，这将给出以下结果：a<b。
总之，利用本发明实现了以下优点：
-等速万向节与径向内圈之间的接触面积增加。通过以这种方式操作，确保轮毂组件具有较大的稳定性，并且特别地，在具有重载荷的测试和工作循环应用期间避免径向内圈的可能旋转；
-在磨削轴向内部接触边缘期间避免磨削烧伤，同时控制两个接触边缘之间的比；
-在耐疲劳性测试(fatigue resistance test)期间减少验证循环的次数。
除了如上所述的本发明的实施方式之外，必须理解，存在许多其他变型。还必须理解，这些实施方式仅是示例，并且既不限制本发明的范围，也不限制其应用，也不限制其可能的配置。相反，尽管上面的描述允许本领域技术人员至少根据本发明的实施方式的示例来实现本发明，但是必须理解，所描述的组件的许多变型是可行的，而不会因此脱离如所附权利要求中限定的、在字面上和/或根据其法律等同方案进行解释的本发明的范围。

Claims (8)

1.一种轴承单元(30)，用于机动车辆的轮毂组件(10)，所述轴承单元(30)具有旋转轴线(X)并且包括：
-径向外圈(31)，所述径向外圈(31)是固定的；
-轮毂(20)，具有径向内圈的功能，所述轮毂(20)是可旋转的；
-额外的径向内圈(34)，所述额外的径向内圈(34)也是可旋转的；
-两列滚动体(32、33)，分别介于所述径向外圈(31)与所述径向内圈(20、34)之间；
其中，所述额外的径向内圈(34)设置有两个轴向接触边缘，第一接触边缘(35)和第二接触边缘(36)，所述第一接触边缘(35)在轴向外部并且抵靠所述轮毂(20)的表面(20a)，所述第二接触边缘(36)在轴向内部并且与接头(5)的钟状件(7)的表面(7a)接触，所述接头(5)施加所述额外的径向内圈(34)的轴向锁定用的必要压力；
所述轴承单元(30)的特征在于，所述第二接触边缘(36)包括：
-第一接触表面(36a)，所述第一接触表面(36a)在径向外部；
-第二接触表面(36b)，所述第二接触表面(36b)在径向内部；以及
-卸压槽(36c)，在径向上介于两个接触表面(36a、36b)之间，并且所述卸压槽(36c)在径向上中断所述第二接触边缘与所述接头(5)的钟状件(7)的表面(7a)的接触。
2.根据权利要求1所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述卸压槽(36c)的面积(C)与所述第二接触边缘(36)的面积(B)之间的比在15％至45％之间，所述卸压槽(36c)的面积(C)为所述第二接触边缘(36)的缺失表面。
3.根据权利要求2所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述卸压槽(36c)的面积(C)与所述第二接触边缘(36)的面积(B)之间的比在20％至40％之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承单元，其特征在于，所述卸压槽(36c)在径向方向上的长度(c)大于所述第一接触表面(36a)在径向方向上的长度(a)和所述第二接触表面(36b)在径向方向上的长度(b)。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述第一接触表面(36a)在径向方向上的长度(a)大于所述第二接触表面(36b)在径向方向上的长度(b)。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述第一接触表面(36a)在径向方向上的长度(a)小于所述第二接触表面(36b)在径向方向上的长度(b)。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承单元，其特征在于，所述卸压槽(36c)在径向方向上的长度(c)小于所述第一接触表面(36a)在径向方向上的长度(a)。
8.一种用于机动车辆的轮毂组件(10)，所述轮毂组件包括根据前述权利要求中的任一项所述的轴承单元(30)。
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