低摩擦高性能轮毂总成制造技术

用于机动车辆轮毂总成(10)的轴承单元(30)，具有旋转轴线(X)，包含：两条径向外侧滚道，第一滚道为径向外侧和轴向外侧滚道(31o)，第二滚道为径向外侧和轴向内侧滚道(31i)；两条径向内侧滚道，第三滚道为径向内侧和轴向外侧滚道(20o)，第四滚道为径向内侧和轴向内侧滚道(34i)；两列滚动体，分别为轴向外侧滚动体和轴向内侧滚动体，分别介于第一滚道与第三滚道之间和第二滚道与第四滚道之间。所述轴承单元具有影响滚动体列中的滚动体与相应滚道之间摩擦力幅值的摩擦学参数值。作为作用在轴承单元上的负荷的作用线(W)沿轴线(X)与轴向对称面(Z)之间相对位置的函数，至少一个摩擦学参数值被最小化或最大化，用以降低摩擦力的幅值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
低摩擦高性能轮毂总成


[0001]本专利技术涉及装备有轴承单元的轮毂总成(/组件)(assembly)，所述轴承单元则包含将车轮以可旋转的方式支撑在车辆悬架上的一对滚动轴承。尤其是，本专利技术涉及一种轴承单元，该轴承单元在设计上使所述轮毂总成能够以低摩擦损耗和高性能的方式运行。
[0002]该技术方案可应用于各代轮毂总成。尤其是，这类应用不仅包含轴承单元外圈可旋转而内圈固定的情形，还包含内圈旋转而外圈固定的相反情形。

技术介绍

[0003]装备有轴承单元、用于以可旋转的方式将车轮支撑在悬架上的轮毂总成已众所周知，而且已被普遍使用。所述轴承单元通常包含一对滚动轴承，但显然也存在可应用本专利技术的其他已知轴承单元结构。
[0004]根据现有技术，所述轮毂总成包含可旋转的轮毂。所述轮毂上设置有法兰，用于连接机动车辆的旋转部件，例如，车轮或者制动部件的圆盘(即后文所述的“制动盘”)，而所述轴承单元则包含外圈、一对内圈(其中之一可以是轮毂本身)和多个滚动体，例如，滚珠(balls)(俗称“球或钢球”)。所有这些部件均相对于所述旋转部件(例如，轮毂和轴承单元的内圈)的旋转轴线具有轴对称性。
[0005]由于全球竞争加剧等因素，客户和汽车制造商不断要求轮毂总成在技术和经济层面的持续改进，尤其是不断要求整个轮毂总成对特定应用(即给定的应用负载和可用尺寸条件下)降低摩擦损耗。例如，轮毂总成的轴承单元可被要求支撑高达1,700kg的轴重(/轮轴载荷)(axle load)，并且通过相应的耐久性试验，同时保持轴承单元在单个密封装置存在的条件下其摩擦(扭矩)不超过0.5Nm，抑或在双密封装置存在的条件下其摩擦(扭矩)不超过0.75Nm。一种降低摩擦损耗的方案是优化轴承单元的密封装置，例如，通过降低接触唇的数量，并且/或者使用迷宫式密封。然而，通过优化密封装置无法实现上述摩擦指标，只能实现大约1～1.5Nm的量值，几乎两倍于期望的水平。
[0006]除密封装置以外，还可以调整轴承单元的摩擦学参数(tribological parameters)：密合度(/密切度)(osculation)(滚道的曲率半径与滚珠直径的比值)、接触角(连接滚道与滚珠之间压力中心的直线与轴承单元的径向之间的夹角)、滚子列中滚珠的数量和直径、以及影响滚珠与滚道之间摩擦力大小的所有其他参数。
[0007]然而，这些参数的优化并非易事，因为上述参数通常是基于低摩擦阻力、高承载能力和高刚度之间的权衡(trade
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offs)。换而言之，对摩擦阻力的优化会对轴承的承载能力(因而对轴承的运行寿命)造成不利后果。
[0008]因此，有必要为轮毂总成的轴承单元提供一个创新设计方案，该方案不存在上述缺点，抑或至少在显著程度上弱化这些缺点。

技术实现思路

[0009]为在相当程度上克服上述技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种用于轮毂轴
承的轴承单元，所述轴承单元被设计为能够在滚动体列承载参数的基础上优化摩擦学参数，以便降低摩擦力。取决于承载较大负荷的滚动体列是轴向外侧滚动体列还是轴向内侧滚动体列，该目的通过为最大化或最小化所述参数定义适当的标准来实现。
[0010]尤其是，本专利技术的创意在于这样的策略选择：采用偏移量RTO值作为导引优化过程的参数，所述RTO值为车轮向轴承单元传递负荷的负荷作用线与轴承单元的轴向对称面之间的距离。
[0011]取决于RTO距离值的大小，所述优化在于：通过数值最大化或者最小化来调整承载较小负荷的滚动体列的摩擦学参数值，同时保持承载较大负荷的滚动系列的摩擦学参数值不变。
[0012]换而言之，作用在轴承单元上的负荷的作用线沿轴承单元的旋转轴线与轴承单元的轴向对称面(Z)之间的相对位置可被用于轴承单元摩擦学参数的创新优化方法。通过避免使用多次迭代和连续折衷，该方法允许轴承特性被快速计算，从而导致摩擦学参数的快速、高效收敛。所述折衷不仅不会在降低摩擦方面提供令人满意的结果，而且会在许多情况下牺牲一些特性以利于其他特性，以致轴承单元在材料和几何形状方面的潜力无法被充分利用。
[0013]在给定的应用和总体几何尺寸条件下，这种轴承单元可使负载下的摩擦损耗降低约30％，使滚道的疲劳寿命和刚度增加约50％。
[0014]因此，本专利技术提供一种用于轮毂总成的轴承单元，具有随附于本说明书之后的独立技术方案所述的特征。
[0015]本专利技术的进一步优选和/或特别有益的实施方式将根据从属技术方案中所述的特征加以描述。
[0016]另一方面，本专利技术还提供一种随附于本说明书之后的技术方案所限定的具有所述轴承单元的轮毂总成。
附图说明
[0017]现在结合附图描述本专利技术，附图中展示的是本专利技术具体实施方式的非限制性示例，其中：
[0018]图1为本专利技术在一种实施方式下具有轴承单元的轮毂总成的纵贯截面图；
[0019]图2为图1中的轮毂总成以可旋转的方式将车轮支撑在车辆悬架上的示意图；
[0020]图3为图1中轴承单元的细节放大图(Y的细节)；以及
[0021]图4为图1中轴承单元的端部截面图。
具体实施方式
[0022]现在通过非限制性示例来描述本专利技术装备有轴承单元的机动车辆轮毂总成。
[0023]参见图1，基于本专利技术一种优选实施方式的轮毂总成(/组件)(assembly)在总体上以数字10来表示。图中展示一种结构示例的细节。
[0024]轮毂总成10具有旋转中心轴线X，并且包含轮毂20。轮毂20优选能够旋转，但不是必须能够旋转。为简单起见，在图1中，轮毂20被单独一个构件所代表，但根据本专利技术，轮毂20至少包含固定在一起的两个独立构件，如后文详细描述。轮毂总成10还包含轴承单元30，
所述轴承单元30进而包含：
[0025]径向外圈31，所述径向外圈31优选被固定，但不必然被固定；
[0026]径向内圈20，所述径向内圈20优选能够旋转，但不是必须能够旋转，由轮毂20限定；
[0027]又一个径向内圈34，所述径向内圈34优选能够旋转，但不是必须能够旋转，被装配固定在轮毂20上；
[0028]两列滚动体32、33，在本例中为滚珠，被设置在径向外圈31与径向内圈20和34之间；以及
[0029]两副保持架39、40，用于将两列滚动体32、33保持就位。
[0030]在本说明书和权利要求书的通篇叙述中，诸如“径向”和“轴向”之类的表示位置和方向的术语和表述应被理解为相对于轴承单元30的中心旋转轴线X而言。另一方面，诸如“轴向外侧”和“轴向内侧”之类的表述涉及装配状态下的轮毂总成，在本案中优选分别指代车轮所在侧(即图2中标注的“舱外侧”)和与车轮所在侧相反的一侧(即图2中标注的“舱内侧”)。
[0031]径向外圈31上设置有两条径向外侧滚道，分别为第一轴向外侧滚道31o和第二轴向内侧滚道31i。径向内圈20、34上设置有径向内侧滚道，分别为第一轴向外侧滚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机动车辆轮毂总成(10)的轴承单元(30)，所述轴承单元(30)具有旋转轴线(X)，并且包含：
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两条径向外侧滚道，其中，第一滚道为径向外侧和轴向外侧滚道(31o)，第二滚道为径向外侧和轴向内侧滚道(31i)；
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两条径向内侧滚道，其中，第三滚道为径向内侧和轴向外侧滚道(20o)，第四滚道为径向内侧和轴向内侧滚道(34i)；
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两列滚动体，分别为轴向外侧滚动体(32)和轴向内侧滚动体(33)，分别介于第一滚道(31o)与第三滚道(20o)之间和第二滚道(31i)与第四滚道(34i)之间，并且相对于轴承单元(30)的轴向对称面(Z)在轴向上处于对称位置；所述轴承单元(30)具有影响轴向外侧滚动体列(32)中的滚动体与相应滚道(31o、20o)之间以及轴向内侧滚动体列(33)中的滚动体与相应滚道(31i、34i)之间的摩擦力幅值的摩擦学参数值；所述轴承单元(30)的特征在于：滚动体列(33、32)中的滚动体与相应滚道(31i、34i、31o、20o)之间的至少一个摩擦学参数，作为作用在轴承单元(30)上的负荷的作用线(W)沿轴线(X)与轴向对称面(Z)之间的相对位置的函数，被最小化或最大化，以降低摩擦力的幅值。2.根据权利要求1所述的轴承单元(30)，其特征在于：为降低摩擦力的幅值，在轴向上距离负荷作用线(W)较远的滚动体列中的滚动体与相应滚道之间的至少一个摩擦学参数被最小化或最大化。3.根据权利要求1或2所述的轴承单元(30)，其特征在于：作用在轴承单元上的负荷的作用线(W)与轴向对称面(Z)相互之间沿轴向(X)限定出距离(RTO)，当该距离(RTO)为正值时，轴向内侧滚动体列(33)比轴向外侧滚动体列(32)承受的应力要大，而当该距离(RTO)为负值时，轴向外侧滚动体列(32)则比轴向内侧滚动体列(33)承受的应力要大。4.根据权利要求2或3所述的轴承单元(30)，其特征在于：距离负荷作用线(W)较远的滚动体列的相关节圆直径(DPI、DPO)被最小化，并且取值不低于35mm。5.根据权利要求2～4中任意一项所述的轴承单元(30)，其特征在于，距离负荷作用线(W)较远的滚动体列的滚动体数量(NSI、NSO)分别根据以下关系式被最小化：Min(NSI)＝取最接近的整数[π/arcsin((DSI+0.1)/DPI)]
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8Min(NSO)＝取最接近的整数[π/arcsin((DSO+0.1)/DPO)]...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：