CN1837630B - 用于机动车辆车轮的轮毂轴承单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆车轮的轮毂轴承单元，其包括：一个轮毂(11)，其具有一径向凸缘(13)和一中心管状部分(12)，中心管状部分(12)具有一外圆柱面(13a)，和一轴承单元(15)，其具有一组径向地位于一个外部的、静止的轴承座圈(18)和第一及第二径向内部轴承座圈(19，20)之间的双排滚动部件(16，17)，第一及第二径向内部轴承座圈(19，20)相互邻接，位于轮毂管状部分(12)的圆柱状外表面(12a)上。轮毂上形成有一个圆锥形的轴肩面(21)，其在一个轴向的外部方向上扩展，第一内部轴承座圈(19)具有一个紧靠轮毂圆锥形轴肩面(21)的圆锥面(22)。

Description

用于机动车辆车轮的轮毂轴承单元
技术领域
如权利要求1前述部分所述，本发明涉及一种用于机动车辆车轮的轮毂轴承单元。上述类型的轮毂轴承单元为公知技术，例如，可以从US-6 007 253中获知。
背景技术
为了更好地理解现有技术及其存在的问题，在此首先参照附图2和3对公知设计的轮毂轴承单元进行描述。
参照附图2，一个带有凸缘的轮毂11具有一个呈圆柱形的管状中心部分12。管状部分12周围安装有一个轴承单元，其具有一组径向地位于一个静止的外轴承座圈18和两个内轴承座圈19、20之间的双排滚珠16、17，外轴承座圈形成外部滚道，两个内轴承座圈相互邻接并形成内部滚道。座圈19、20强制安装在轮毂管状部分12的外圆柱面12a上。位于轴向外侧(或车体外侧)的内座圈19靠在轮毂11的径向轴肩面30上。一个曲率半径31连接外圆柱面12a至径向表面30。轮毂管状部分的轴向内端可以产生塑性变形，其通常通过轨道滚压获得，从而形成一个在径向方向上向外突出的边缘23，其将内圈座19、20锁定在轮毂上，并在轴向方向上对它们预加载，使内圈座19紧靠轴肩面30。
轮毂凸缘的基座是产生高度应力集中的区域之一。在这里，由弯曲应力产生的应变达会到一定值，此时为了提高轮毂的结构强度，需要预先对其进行感应强化热处理。
热处理不可避免地会使轮毂的表面变形，而内轴承座圈19是被强制地安装在其上。因此，必须设置一道磨削工序以消除轮毂表面的圆度缺陷，以获得轮毂与内轴承座圈19之间良好的强制接合。热处理及随后的磨削加工很大程度上增加了轴承单元的制造成本。
然而，必须进行上述的热处理加工以克服另一个缺点。由于轮毂用钢的屈服点低于内轴承座圈19所用的强化钢，且具有轴肩30的径向交界面存在一个很小的区域(参见图3)，当滚压边缘23时产生的轴向力传递至轮毂的轴肩面30，将使该表面内的材料产生屈服，如果不进行热处理，在轴承的使用过程中，弹性变形或压痕将会加剧。基于上述事实，如不进行热处理，当轴承单元受到大的轴向载荷，轴向的预加载消失并出现轴向间隙时，从而产生跳动，随着车轮的转动而重复出现跳动，会在轮毂中形成裂纹。
发明内容
本发明的一个目的在于解决上述讨论的现有技术中存在问题，特别是削减上述类型的轮毂轴承单元的制造成本。
根据本发明的第一个方面，通过一个具有限定在权利要求1中的特征的轮毂轴承单元，可以获得本发明的这些及其它特点和优点，其将在下文中得到更好的理解。根据本发明的又一个方面，本发明提供有：一个轮毂，其具有限定在权利要求7中的特征；和一个轴承座圈，其具有限定在权利要求9中的特征。本发明的优选实施方式限定在从属权利要求之中。
附图简述
下面将参照附图描述本发明的一个优选但非限定的实施例，其中：
图1为根据本发明的轮毂轴承单元的轴向剖视图；
图2为根据现有技术的轮毂轴承单元的轴向剖视图；及
图3为图2中一个细节的局部放大视图。
具体实施方式
参照附图1，附图标记10表示根据本发明的用于机动车辆车轮的轮毂轴承单元。轮毂轴承单元10包括一个轮毂11，轮毂11具有一个呈圆柱状的中心管状部分12，从其的一个端部(使用过程中面向车辆外侧的端部)开始，一个径向的凸缘13向外延伸，其上具有轴向孔14，用于与车轮的紧固螺栓配合(图中未示出)。轮毂轴承单元进一步包括一个轴承单元15，其具有一组双排的滚动部件16、17(在此实施例中为滚珠)，它们径向地位于一个静止的外轴承座圈18和两个相互邻接的径向内轴承座圈19、20之间。内轴承座圈19、20安装于轮毂中心管状部分12的外圆柱面12a上。
根据本发明，轮毂中心管状部分12的圆柱面12a通过一个在轴向方向上向外扩展的大致的圆锥面21连接至凸缘13的径向表面13a。轴承单元的内圈座19具有一个大致的圆锥面22，其紧靠在轮毂的圆锥面21上。在轮毂管状部分12的轴向内端处，通过朝向座圈20的轴向内侧20a使边缘23产生变形(滚压)，使内圈座19受压，并且在轴向方向上预加载，使其表面22紧靠在轮毂的圆锥面21上。
由于在圆锥面21和22之间存在延伸的接触区域，与现有技术相比，在凸缘的基座处轮毂内的接触压力和应力相对较小，分布更为均匀。申请人已进行的测试表明，圆锥面21区域内的接触压力和应力几乎是如图2和图3所示的传统轴承单元中在表面30区域内峰值的一半。因此，不必进行传统的热处理及后续的磨削加工，可以省去上述工序。
需要指出的是，本发明可以简化内圈座19的加工。如图3所示传统的类型的内圈座19需要两道磨削工序，一次是在其径向表面19a，另一次是在其圆柱面19b。对于本发明，仍然需要对圆柱面19b进行磨削加工，但是，可以采用在圆柱面22上进行强化滚压处理代替花费更高的磨削加工而有效率。
本发明并非局限于此处描述和图示的实施例，其应被认为是轮毂轴承单元实施方式的一个实例。并且，对于部件的形状和配置，以及结构和功能上的细节之处，本发明可以进行改进。例如，相对于纵向中心轴线x，圆锥面21、22的角度可在大约20°-60°的范围内变化。优选地，如附图中所示的实例，对于滚珠轴承单元，角度在大约30°-35°的范围内变化。锥形滚柱轴承单元通常需要不同的角度。本发明可应用于下列各种轮毂轴承单元，如具有双排滚珠的轴承，或具有双排滚柱的轴承，甚至是具有一组滚珠和一组滚柱的混合轴承。
在装配轴承单元之前，相对于中心轴线x，两个圆锥面21、22的角度不必完全相等。座圈19的圆锥面22的倾斜角优选为比轮毂的圆锥面21小一定的角度(如小2°-6°)。当轴承单元通过滚压边缘23预加载时，两个圆锥面间的接触在轴向外端开始，随后逐步向轴向内端移动，保证与整个圆锥面22接触。这样，在圈座20和轮毂锥面21之间，圈座19保持有一定大小的弹性压力，从而对轴承单元进行预加载。

Claims (5)

1.一种用于机动车辆车轮的轮毂轴承单元(10)，其包括：
一轮毂(11)，其具有一径向凸缘(13)和一中心管状部分(12)，中心管状部分(12)具有一外圆柱面(12a)；
一轴承单元(15)，其具有一组径向地位于一个外部的、静止的轴承座圈(18)和第一及第二径向内部轴承座圈(19，20)之间的双排滚动部件(16，17)，第一和第二径向内部轴承座圈(19，20)相互邻接，位于轮毂的中心管状部分(12)的外圆柱面(12a)上；
其中，轴承的第一径向内部轴承座圈(19)在中心管状部分(12)的一个轴向外端处轴向地紧靠由轮毂形成的轴肩面，
其中，轮毂的轴肩面包括一个大致的圆锥面(21)，其在一个轴向的外部方向上扩展，并且轴承的第一径向内部轴承座圈(19)具有大致的圆锥面(22)，其紧靠轮毂的圆锥面(21)；
其特征在于：第一径向内部轴承座圈(19)的圆锥面(22)相对于纵向中心轴线(x)形成的角度稍小于轮毂的圆锥面(21)相对于纵向中心轴线(x)所形成的角度。
2.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元，其特征在于：第一径向内部轴承座圈(19)的圆锥面(22)相对于纵向中心轴线(x)所形成的角度比轮毂的圆锥面(21)相对于所述纵向中心轴线所形成的角度小2°-6°。
3.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元，其特征在于：相对于轴承单元的纵向中心轴线(x)来说，轮毂的圆锥面(21)和第一径向内部轴承座圈(19)的圆锥面(22)限定在20°-60°范围的角度。
4.根据权利要求3所述的轮毂轴承单元，其特征在于：相对于纵向中心轴线(x)来说，轮毂的圆锥面(21)和第一径向内部轴承座圈(19)的圆锥面(22)限定在30°-35°范围的角度。
5.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元(10)，其特征在于：轮毂的中心管状部分(12)在一个轴向内端形成一个边缘(23)，其产生变形，从而朝向第二径向内部轴承座圈(20)的一个轴向内侧(20a)径向地向外突出，用以将第一和第二径向内部轴承座圈(19，20)锁定并轴向预加载至轮毂上，将第一径向内部轴承座圈(19)的圆锥面(22)压靠在轮毂的圆锥面(21)上。
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