CN106089991B - 用于预加载轮毂轴承单元的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于轴向地预加载轴承毂组件(10)的方法，所述组件设有具有滚动轨道(36，37)的可旋转的轮毂(20)，以及具有固定的径向外环(31)的轴承单元(30)，所述轴承单元设有滚动轨道(34，35)，以及介于径向外环(31)和轮毂(20)之间的双排滚动体(32，33)，所述方法需要使用偏置装置(70)，提供以下步骤：a)将已组装的轮毂‑轴承组件(10)供给至安装台，b)检验径向外环(31)和偏置装置(70)之间的干涉值(C)，c)通过偏置装置(70)在径向外环(31)上施加轴向力(F)，从而使径向外环在压缩下变形，依次通过使用滚道(34，35)传递力至滚动体排(32，33)。

Description

用于预加载轮毂轴承单元的方法

技术领域

本发明涉及用于预加载轴承单元-带凸缘的轮毂、即被称作第三代滚动轴承的方法。所述单元适于轴承外环是固定的应用或者适于机动车辆的驱动轮的应用。

背景技术

已经知道用于机动车辆应用的驱动轮的轴承组-带凸缘的轮毂的技术状态。在文献EP2602123A1中，例如，描述了用于机动车辆的车轮毂轴承单元，在此例中是非对称的，它包括绕旋转轴线可旋转的带凸缘的轮毂，与带凸缘的轮毂一体并横向于旋转轴线的凸缘，设在带凸缘的毂的径向外侧并且设有彼此轴向隔开的滚动轨道的固定环，以及布置在固定环和带凸缘的轮毂之间的两排滚动体(例如，球)。带凸缘的轮毂一体形成用于滚珠轴承轴向外部的径向内滚道，而用于滚珠轴向内排轴承的径向内滚道形成在轴承的内环上，径向地外插在带凸缘的轮毂上。

这样的实现，特别在在传递负载方面的重型应用情况下，引起轴承环和滚动体之间相当大的本地负载；也不允许获得大的轴承阻力以及更大的持续时间。最后，由于与凸缘部分一体的凸缘和横向于旋转轴线的轮毂的存在，通常它展现出显著的轴向尺寸。

为了提高性能，特别是轴承的刚度，需要增加压力中心的距离。这可以通过增加轴承的滚动体(所谓的“节圆直径”或更简单地“节距”)的中心的圆周的直径来实现。这样的解决方案是已知的，并得以发展以可观地改进性能。“节距”增加相关的缺点是，体积以及因此重量以“节距平方值”大大增加。增加的重量通常不被汽车制造商所接受。

进一步的改进是更增加滚动体的中心的圆周的直径，以便能够进入轴承等速接合处内并且与轮毂或与轴承的内环结合成一单件，被称作具有接合处的罩部。显然，这两个组件的结合允许重量和整个单元的成本的降低。并且可以通过将轴向内部的轴承小内环与具有接合处的罩部结合，进一步降低重量和成本。换言之，轮毂还呈现轴承的单内环和以恒定速度的具有接合处的罩部的功能。

在所谓的第三代轴承中已知单内环的概念。相比于其它已知的解决方案，主要区别在于，轴承具有轴向间隙，其并非轴向预加载的。这一特性，在过去已被接受为在没有特别重负载条件下的标准应用，也因为轴承设计不允许没有轴向预紧的产生。用随着需要高性能的应用的发展，这种情况是不再被接受的并且轴承必需被轴向预加载。

因此，需要开发一种用于预加载高性能的轴承-轮毂的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于轴向预加载用于机动车辆的驱动轮的应用的轴承-轮毂单元的方法。上面的方法适用于具有对称内部形式的轴承的情况，或对于两排滚动体具有相同的“节距”的轴承的情况，适用于非对称轴承的情况，或在两排滚动体之间的具有不同“节距”的情况。

根据本发明，描述了用于轴向地预加载轴承-轮毂组件的方法，所述组件包括：

可旋转的轮毂，其也作为设置有滚道的径向内环和具有恒定速度接合处的罩部(bell)，轴承单元，所述轴承单元包括设置有滚道的固定的径向外环，并且设置有介于所述径向外环和所述轮毂之间的轴向上在外部的第一排滚动体和轴向上在内部的第二排滚动体。

所述方法需要使用推力装置，并且其特征在于以下步骤：

a)将轴承-轮毂组件供给至安装台，

b)检验径向外环和推力装置之间的干涉值，

c)通过所述推力装置在所述径向外环上提供轴向力，从而挤压径向外环，依次通过所述滚道传递力至所述各排滚动体。

在步骤c)中，所述轴向力设置在位于所述滚道上方的管状部分上。

在阶段b)被检验的所述干涉值通过所述径向外环的外部半径和所述推力装置的内部半径之间的差值给出。

所述偏置装置具有环形形状。

所述偏置装置对应于机动车辆的悬架转向节。

一轴承-轮毂组件，其轴向预加载是通过根据前述权利要求的任一项所述的方法产生，所述轴承-轮毂组件包括可旋转的轮毂，所述轮毂设置有轴向上在外部的凸缘部，其构造成用于接合至机动车辆的可旋转部件，轴承单元，所述轴承单元包括构造用于接合至机动车辆的固定部件的固定的径向外环，以及介于径向外环和轮毂之间的轴向上在外部的第一排滚动体和轴向上在内部的第二排滚动体，其特征在于：所述轮毂也作为所述轴承单元的径向内环和具有恒定速度接合处的罩部。

附图说明

本发明现在将参照附图，其示出非限制性实施方式的一些实施方式，其中：

-图1是具有对称的内部形状的轮毂轴承组件的轴对称截面图，

-图2是具有不对称内部形式的轮毂轴承组件的轴对称截面图，

-图3示出要施加到在轴承上产生预加载的工具的几何条件，

-图4示意性示出了产生预加载的步骤。

具体实施方式

现在参照图1，根据本发明的优选实施方案的轮毂-轴承组件中作为整体用附图标记10表示。

组件10包括可旋转的轮毂20和轴承单元30。在下文中将更好地示出的轮毂20，其构造成也起到轴承的内滚动圈功能和具有恒定速度驱动的接合处的罩部。在本说明书和权利要求中，指示位置和方向的术语及表达，例如“径向”和“轴向”指的是中心轴承旋转单元30的轴线X。但是，例如“轴向外侧”和“轴向内侧”指的是安装状态，在这种情况下优选地指示的是车轮侧，以及分别地，指示的是车轮侧的相反侧。

轴承单元30包括固定的径向外环31，以及介于径向外环31和带有径向内环功能的轮毂20之间的两排滚动体32、33，在此例中是滚珠。为了图示简便，附图标记32和33既指示单独的球体，也指示球体排，特别地，附图标记32将指示滚珠环或单个轴向外侧球体，而附图标记33将指示滚珠环或单个轴向内侧球体。再次地，为简便起见，我们在本说明书以及附图中通过实例通常使用术语“球体”而不是更普遍的术语“滚动体”(也将使用相同的附图标记)。将理解的是，可以使用任何其它滚动替代物(例如，滚子、圆锥滚子、滚针等)代替球体。

图1中示出对称轴承的例子，即两排滚动体具有相同的“节距”。以下说明书所述也适用于图2所示的非对称轴承，为简便起见我们使用了相同附图标记。可以看出，两种轴承仅有的实质性不同在于，在对称轴承的情况中，对应排32、33的滚动体的中心圆周的半径R、R’呈现相同值，而在非对称轴承的情况中，它们呈现不同。在图2的例子中，轴向外侧的、滚动体排32的中心圆的半径R大于轴向内侧的、滚动体排33的圆周的半径R’。

径向外环31，优选地以轴向延伸的管状形式，其在内部限定了对应滚动体排32、33的滚道34、35。

径向外环31具有径向外侧圆柱形表面31a，适合与形成在类型已知但并未在图中示出的车辆的固定构件(例如悬架的支柱)中的圆柱形座配合。圆柱形表面31a在径向外环31的整个轴向尺寸上延伸并且具有与竖直的圆柱形座相同数量级的轴向尺寸。在滚道34、35顶部，外环还展现出管状部分31’。

滚动体排32、33在轮毂20的中心管状部分上、以及在径向外环31上旋转，所述毂20的中心管状部分限定了用于轴向外侧的滚动体排32的滚动轨道36以及用于轴向内侧的滚动体排33的滚动轨道37。滚动体排32、滚动体33通过相应的保持架38、39保持在位，也就是用于滚动体32的轴向外侧的第一保持架38，以及用于滚动体33的轴向内侧的第二保持架39。容纳滚珠的保持架38的凹部定向在轴向向外的方向上(如图1和图2所示)，即使保持架38可以根据可选步骤安装从而使得该凹部面向轴向向内的方向。保持架39的凹部根据轴向向外方向定向。

第一密封装置40从轴向外侧密封轴承单元，其被设置在轮毂20的管状部分21的径向外侧的圆柱形表面21a上，并且第二密封装置41从轴向内侧密封轴承单元。

轮毂20还在轴向内侧限定了肩部22和在轴向外侧的凸缘部分23。凸缘部分具有多个轴向固定孔24，其轴线相对于对称轴线X沿具有半径r的圆周布置。这些孔是用于相同数量的固定装置(如固定螺栓，在图中未示出)的座，这些固定装置以已知的方式将机动车轮的元件，例如制动盘(也是已知类型的，未在图中示出)连接至该轮毂20。

有利的是，用于定心机动车辆的车轮的衬套50可以由金属板、例如钢制成，并且联接到轮毂的凸缘部23，优选地通过简单的按压配合操作实现。

轴承单元30被制成为所获得的相应排32，33的滚动体的中心圆周的半径R，R’略低于或基本上等于孔24的固定轴线的圆周半径r。在不对称轴承的情况中，这种实质几何相等将至少以轴向外部的、滚动体32的中心圆的半径R检验，即，最靠近机动车辆刹车盘的车轮。通过该技术方案，带凸缘的轮毂呈现以转子方式的构造，即，其凸缘部分减少很多。以上技术方案通过增加滚动体的中心圆周的半径R，R’获得，当然，由于电机设计的制约情况，孔24的固定轴线的圆周半径r保持不变。

来自于机动车辆传动组件(未示出)的驱动轴的运动传送通过恒定速度接合处60保证。特别地，联接60的外侧罩部结合在轮毂20中，其在轴向内端部61中限定接合处的轨道62。

如图1和2中所示的用于安装轴承组件-轮毂的步骤从零开始限定，因为它需要特别的关注。在两个不同且平行的专利文献中已经描述了用于安装组件的两个可能的解决方案，其将几乎与本专利申请内容同时变得可由公众获取。不管怎样，用于具有双滚珠的轴承(仅有一个内环和一个外环)的包括上述新方法的所有安装程序适于具有游隙的轴承。因此，需要在已经组装好的轴承-轮毂组件上生成预加载。

下面参考图3和4，描述用于在轴承上产生轴向预载荷的新方法。此方法基于径向外环31的可变形性。

在更详细地，如在图3中可见。径向外环31包括其上施加来自外部的压力的管状部分31’。压力的效果趋于压缩环31。适当地校准压力的数值，外环压缩导致压力也产生在轴向外侧的滚动体32以及相应的径向外部的轨道34和径向内部的轨道36之间。相同的压力也将产生在轴向内侧的滚动体33以及相应的径向外部的轨道35和径向内部的轨道37之间。滚动元件和相应轨道之间的应力的这种状态正是所需的轴向预载荷。

为了产生这种压力状态，可以在径向外环31和偏置装置70之间施加干涉，其有利地可以是悬挂立柱或环形形状的任何其它工具。在实践中，所述A，所述径向外环31的外半径，以及B，环形推力装置的内半径，干涉C将通过下公式给出：

C＝A-B

显然，干涉值C越大，在滚动体排32、33上产生的轴向预负载越大。

外环31的变形程度取决于滚动体的圆周的直径(“节距”)和外环的厚度、或者更确切地说它的管状部分31’之间的比值。在上述解决方案的情况下(因此两者在对称轴承的情况下，在不对称轴承的情况下)，具有高数值的“节距”的外环变形比具有低数值的更大。所以外环的厚度将适当改变尺寸，以避免过度的变形。与此相反，在“节距”低数值的情况下，将不得不使用管状部分厚度较小的径向外环，以便确保轴承单元足够的轴向预加载。

径向外环31不必一定具有完全圆柱形的形状。例如，可以存在突起或凹槽，以改善在正确位置上的悬挂支撑杆的锁定。重要的是，这两个圆柱形部分正好在滚动轨道上方。

因此，该解决方案允许生成单元上的轴向轴承预加载，即使某人被强制使用留有轴承轴向游隙的安装步骤。特别地，如果没有这种解决方案，不可能产生的预加载，因此，具有单一内环的解决方案将是不可用的，因为由同一申请人设想的安装步骤使得轴承保留有轴向间隙。

因此，由于轴向预加载生成方法，如所限定的那样，可以使用这些新的缓冲解决方案，其性能相比标准解决方案大大提高。因为它增加了球体的“节距”，也增加了压力中心之间的距离，在刚性方面有非常积极的影响。

轴承的使用寿命不会受到不利影响，因为所用滚珠的数量与标准解决方案所需要的数量是可以相比的。相反，作为一个整体考虑，相对于所实现的实施方案的便携性，这些解决方案的重量大大减少。事实上，虽然它们是恒速的，可是轴承-联接维持基本上相同的重量，从而使悬挂立柱能去掉显著数量的材料。

最后，不可忽略的还有其益处在于减少了解决方案的成本和部件总体数量。

在除了本发明的实施方式中，如上所述，可以理解的是还有许多另外的变型。必须理解的是，这些实施方式仅仅是说明性的，并不限制本发明或其应用，或其可能的构造。与此相反，虽然上述说明能够向本发明的实施提供至少一个第二构造实例，但是应该理解的是，许多变化是由所述部件可以想到的，这将从所附权利要求所限定的本发明的目的得出，字面解释和/或根据他们的法律等同物。

Claims (6)

1.一种用于轴向地预加载轴承-轮毂组件(10)的方法，所述组件包括：

-可旋转的轮毂(20)，也作为设置有滚道(36，37)的径向内环和具有恒定速度接合处的罩部，

-轴承单元(30)，所述轴承单元包括设置有滚道(34，35)的固定的径向外环(31)，并且设置有介于所述径向外环(31)和所述轮毂(20)之间的轴向上在外部的第一排滚动体(32)和轴向上在内部的第二排滚动体(33)，

所述方法需要使用推力装置(70)，并且其特征在于以下步骤：

a)将轴承-轮毂组件(10)供给至安装台，

b)检验径向外环(31)和推力装置(70)之间的干涉值(C)，

c)通过所述推力装置(70)在所述径向外环(31)上提供轴向力(F)，从而挤压径向外环，依次通过所述滚道(34，35)传递力至所述各排滚动体(32，33)，

所述罩部结合在所述轮毂中，其在轴向内端部中限定接合处的轨道。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，所述轴向力设置在位于所述滚道(34，35)上方的管状部分(31')上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在阶段b)被检验的所述干涉值(C)通过所述径向外环(31)的外部半径(A)和所述推力装置(70)的内部半径(B)之间的差值给出。

4.根据前述权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述推力装置(70)具有环形形状。

5.根据权利要求1至2的其中一项所述的方法，其特征在于，所述推力装置(70)对应于机动车辆的悬架转向节。

6.轴承-轮毂组件(10)，其轴向预加载是通过根据前述权利要求的任一项所述的方法产生，所述轴承-轮毂组件包括

-可旋转的轮毂(20)，所述轮毂设置有轴向上在外部的凸缘部(23)，其构造成用于接合至机动车辆的可旋转部件，

-轴承单元(30)，所述轴承单元包括构造用于接合至机动车辆的固定部件的固定的径向外环(31)，以及介于径向外环(31)和轮毂(20)之间的轴向上在外部的第一排滚动体(32)和轴向上在内部的第二排滚动体(33)，

其特征在于：所述轮毂(20)也作为所述轴承单元的径向内环和具有恒定速度接合处的罩部；

所述罩部结合在所述轮毂中，其在轴向内端部中限定接合处的轨道。

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