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CN101542144A - 汽车的车轮支承装置 - Google Patents

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CN101542144A
CN101542144A CNA2007800410269A CN200780041026A CN101542144A CN 101542144 A CN101542144 A CN 101542144A CN A2007800410269 A CNA2007800410269 A CN A2007800410269A CN 200780041026 A CN200780041026 A CN 200780041026A CN 101542144 A CN101542144 A CN 101542144A
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China
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wheel
angular contact
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CNA2007800410269A
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奥尔斯特·多普林
海因里希·霍夫曼
雷内·艾德罗斯
罗伯特·普兰克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LUDWIG WINKELMANN
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
LUDWIG WINKELMANN
Schaeffler KG
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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的车轮支承装置，其大体上包括多列的角接触滚动轴承(1)，该角接触滚动轴承包括布置在车轮侧固定凸缘(3)的轮毂(2)上的或者至少部分集成到该固定凸缘中的内轴承环(4，4a)，与该内轴承环共轴的、布置在汽车侧固定凸缘(6)的轮毂(5)中的或者至少部分集成到该固定凸缘中的外轴承环(7)，以及多个以彼此相邻的多列(8，9，10，11)布置在所述轴承环(4，4a，5)之间的滚动体(12)，该滚动体以所限定的、倾斜的压力角轴线(13，14，15，16)在该内和该外轴承环(4，4a，5)的槽状滚道(17，18，19，20和21，22，23，24)中滚动，并且在多个轴承保持架(25，26，27，28)中在圆周方向相互间保持均匀的间距。按照本发明，该角接触滚动轴承(1)的所有滚动体(12)构造成球滚动体形式，该球滚动体具有通过将基础球形对称截平而获得的相互平行的两个侧面，在所述侧面之间该球滚动体宽度比基础球形的直径少20％到30％。

Description

汽车的车轮支承装置
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述特征的用于汽车的车轮支承装置，并且该车轮支承装置能特别有利地应用在汽车的驱动和非驱动轮以及转向和非转向轮上。
背景技术
车轮轴承是承受非常高负荷的部件，其无论在什么情况下都要承受行驶中出现的范围极大的运转负荷。对于汽车，区分为驱动和非驱动的轮，还分为转向和非转向轮。原则上适用于所有的车轮的是，为了确保安全行驶，车轮必须尽可能精确引导以及具有受到尽可能小的冲击，并且因此需要高承载能力的刚性的支承装置。对于乘用车，起初通过使用O形布置的双列角接触球轴承实现，而在多用途车中，由于更高额定负荷，首选使用O形布置的两个单列锥形滚动轴承乃至双列的锥形滚动轴承。然而，为了提高车轮支承装置的承载能力和抗翻转刚性，已知将轿车的驱动或非驱动的车轮安装在多列已知类型的角接触滚动轴承上，如从DE 103 31 936 A1得知的。这种车轮支承装置基本上由四列的角接触球轴承形成，该角接触球轴承具有安装在车轮侧固定凸缘的轮毂上的两部分的内轴承环和与该内轴承环共轴的安装在汽车侧固定凸缘的轮毂中的或者集成到该固定凸缘中的单片的外轴承环，以及多个分四列彼此挨着布置在所述轴承环之间的轴承球，其中两个轴向内列的节圆直径小于两个轴向外列的节圆直径。这些轴承球在所限定的、倾斜的压力角轴线上在两个轴承环中的槽状的滚道中滚动，并且通过两个轴承保持架保持沿圆周方向的相互间均匀的间距，每个该轴承保持架容纳轴承球的一个内列和一个外列。
然而，由四列角接触球轴承形成的车轮支承装置的缺陷是，该车轮支承装置也会很快地在轴承的承载能力和刚性方面达到其效能极限，从而，在很多应用情况下，还不能提供所希望的使用寿命的延长。这是由于这样的情况，即虽然在大多数车轮支承装置中，为了提高这种角接触球轴承的承载能力和刚性可以使用具有更大直径的轴承球来得到足够的径向设计间距，但是，在多数情况下，由于车轮支撑装置的周围结构而限制了需要同时放大该角接触球轴承的轴向设计间距的可能。虽然能够得到的设计间距基本上保持不变，但汽车制造商仍对于汽车轴承的承载能力、刚性以及使用寿命方面提出越来越高的要求。
发明内容
鉴于前述的现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种结构紧凑的用于汽车的车轮支承装置，该车轮支承装置包括多列的角接触滚动轴承，其在不必改变周围结构的情况下，具有显著提高的承载能力和刚性，并且由此还具有更高的使用寿命。
本发明这样实现其目的，即角接触滚动轴承的所有滚动体构造成球滚动体，该球滚动体包括通过将基础球形对称截平得到的两个平行的侧面，从而在所述侧面之间该球滚动体的宽度比其基础球形的直径小20％到30％。
由此，本发明基于该认识，通过使用球滚动体作为用于车轮支承装置的多列角接触滚动轴承的滚动体，能够具有比常规的轴承球大得多的直径的滚动体，从而大大提高角接触滚动轴承的承载能力和刚性，这是由于通过侧向截平并且由此得到滚动体的较窄构造，对于这种角接触滚动轴承不需要额外的轴向设计间距。
按本发明构造的车轮支承装置的优选的设计方案和改进方案在从属权利要求中进行描述。
随后，根据权利要求2和3在按本发明构造的车轮支承装置中这样进行设置，即角接触滚动轴承优选具有四列构造成球滚动体的滚动体，在这些滚动体中，两个轴向内列的优选完全相同的节圆直径小于两个轴向外列的同样优选完全相同的节圆直径。另外，两个轴向外列的滚动体的基础球形的直径大于两个轴向内列的滚动体的直径，从而滚动体的轴向外列与各自毗连的轴向内列共同形成包括不同的滚动体直径和不同节圆直径的第一和第二列对。然而也可以将轴向内滚动体列和轴向外滚动体列构造为具有不同节圆直径，以及将所有列的球滚动体构造成与基础球形的直径相同。也可以进一步考虑将球滚动体在其滚动面的球体部分额外构造为具有以对数函数方式逐渐减小的滚动轮廓，并抵消由此将在球滚动体和在轴承环中其滚道之间产生的边缘应力。
此外，从前面描述的构造出发，按本发明构造的按权利要求4和5所述的角接触滚动轴承的突出之处还在于，滚动体的各个列对的压力角轴线在角接触滚动轴承的纵向中轴线发散或收敛或者相互平行地延伸，并且所述滚动体的两个列对设为彼此轴向镜像对称，即O形布置。在两个列对布置为发散或者收敛的压力角轴线的情况中，已经证明滚动体的每列在优选构造为塑料窗型保持架的单独的轴承保持架中进行导向是有利的，相反，如果两个列对布置为平行的压力角轴线，那么每个列对可以在共同的轴承保持架中进行引导，该轴承保持架同样优选构造成塑料窗型保持架。
此外，将两个列队的滚动体布置为在角接触滚动轴承的纵向中轴线分散具有额外的好处，即所述角接触滚动轴承通过滚动体的两个轴向外列的较大支撑宽度获得高的抗翻转刚性，同时由于滚动体的两个轴向内列的相对小的支撑宽度获得高的径向承载率。与之相反，将两个列对的滚动体布置为在角接触滚动轴承的纵向中轴线相应收敛的好处是，能够特别强地提高角接触滚动轴承的抗翻转刚性，而角接触滚动轴承的径向承载能力会略微降低。
然而，沿在角接触滚动轴承的纵向中轴线方向平行延伸的压力角轴线来布置两个列对的滚动体已经证明是特别有利的，因为这种布置确保两个列对中的各个球滚动体不会具有不同的转速，并因此同步滚动，并且由于其彼此紧靠的侧面而相互支撑。这实现高组装紧凑型，因为球滚动体可在角接触滚动轴承中布置为彼此极其接近，从而可以得到具有高承载能力并且极低摩擦的支承装置，另一方面，能够在各自共同的轴承保持架中引导两个列对，其结果是可以得到在轴承环之间的空间间距形成的额外容积，用作角接触滚动轴承的润滑油仓。
此外按权利要求6，按本发明构造的车轮支承装置的有利的改进方案是，通过将滚动体的单个列的外滚道直接构造在汽车侧固定凸缘的轮毂内侧中，所述角接触滚动轴承的外轴承环优选完全集成到汽车侧固定凸缘的轮毂中。这种构造类型其本身可从第二和第三分级集成度的常规的车轮轴承中得知，并且从制造技术上看以及在低制造成本方面，对于本发明的车轮支承装置，这样的构造也证明是最有利的。在此，当然也同样能够使用第一分级集成度的车轮轴承，其包括布置在汽车侧固定凸缘的轮毂中的单独的外轴承环，并且这些轴承根据本发明的方式配置为具有球滚动体形式的滚动体。
根据本发明另一主张，同样证明将包括本发明的角接触滚动轴承的滚动体的单个列的内滚道的内轴承环构造为两个单独的由滚动轴承钢制成的实心部分环是有利的，如从第一和第二分级集成度的常规车轮轴承已知的。这种构造的内轴承环具有高的形状稳定性以及耐磨性，并且本身已经在实际中证明。一种特别经济的替代方案通过提出的第一实施方式的变型而获得，在该方案中所述内轴承环由两个单独的由深冲滚动轴承钢制成的冷加工成形的部分环构成。100Cr6mod或C80M证明是最合适的材料，使得通过这种方法制造的内轴承环也满足形状稳定性和耐磨性的必须要求。与其制造方法无关，在一侧，所述内轴承环的部分环固定在车轮侧的固定凸缘的轮毂的台肩上，而在另一侧通过该轮毂上的弯曲边缘相互抵靠夹紧。
作为按本发明构造的车轮支承装置的替代方案的第二实施方式，最后还通过权利要求9和10提出，在一侧所述角接触滚动轴承的内轴承环包括单独的部分环，其包括滚动体的一个列对的内滚道，而在另一侧通过将滚动体的另一个列对的内滚道直接构造在该轮毂的外侧中而集成到车轮侧固定凸缘的轮毂中。所述内轴承环的单独的部分环同样能够可选地由深冲钢或滚动轴承钢制成，并且在一侧抵着邻近构造在轮毂中的另一列对内滚道的台肩，固定在车轮侧固定凸缘的轮毂上，并且在另一侧，通过该轮毂上的弯曲边缘抵着该台肩夹紧。
总之，按本发明构造的车轮支承装置由此相对于现有技术公开的车轮支承装置具有这样的优点，即通过使用球滚动体作为滚动体，构造成多列的角接触滚动轴承的车轮轴承在不改变周围结构的情况下具有高得多的承载能力和刚性，并且由此具有增强的使用寿命。
附图说明
下面参照附图以多个优选实施方式来详细解释按本发明构造的车轮支承装置。其中：
图1是按本发明构造的车轮支承装置的第一实施方式的横截面；
图2是按本发明构造的车轮支承装置的第一实施方式的变型方案的横截面；
图3是按本发明构造的车轮支承装置的第二实施方式的横截面；
图4是按本发明构造的车轮支承装置的第三实施方式的横截面。
具体实施方式
从图1到4中明显看到汽车的车轮支承装置的四个不同的实施方式，该车轮支承装置大体上包括四列的角接触滚动轴承1，该角接触滚动轴承包括布置在车轮侧固定凸缘3的轮毂2上的或者至少部分集成到该固定凸缘中的内轴承环4，4a，和与该内轴承环共轴的并集成到汽车侧固定凸缘6的轮毂5中的外轴承环7，进一步包括多个以四列8，9，10，11彼此挨着布置在所述轴承环4，4a，5之间的滚动体12。同样可以从附图中看出，角接触滚动轴承1的滚动体12以倾斜的压力角轴线13，14，15，16在轴承环4，4a，5中的槽状的滚道17，18，19，20和21，22，23，24中滚动，同时通过多个轴承保持架25，26，27，28沿圆周方向相互间保持均匀的间距。
此外，在所有的附图中还可明显看出，按本发明的角接触滚动轴承1的单个列8，9，10，11的所有的滚动体12构造成球滚动体，该球滚动体包括由基础球形对称截平得到的两个平行的侧面。球滚动体在这两个侧面之间的宽度相比其基础球形的直径减少了20％到30％，从而用于提高直径比常规轴承球大得多的角接触滚动轴承1的承载能力和刚性的滚动体12不需要额外的轴向设计间距。
按本发明的车轮支承装置的四个实施方式的另一共同特征是，两个轴向内列9，10的完全相同的节圆直径TK1小于两个轴向外列8，11的同样完全相同的节圆直径TK2，而同时，两个轴向外列8，11的滚动体12的基础球形的直径大于两个轴向内列9，10的滚动体12的基础球形的直径。滚动体12的轴向外列8，11与各自毗连的轴向内列9，10一起形成第一和第二列对29，30，在该列队中滚动体12的压力角轴线13，14，15，16如图1和2所示发散地，或如图3所示收敛，或者如图4所示在纵向中轴线13方向上相互平行地延伸，并且这些滚动体的列设置为彼此镜像对称或以O形布置。在图1到3中进一步示出，如果将两个列对29，30以发散或者收敛的压力角轴线13，14，15，16布置时，滚动体12的各个列8，9，10，11在构造成塑料窗型保持架的单独的轴承保持架25，26，27，28中进行导向，而在如图4中将两个列对29，30以平行的压力角轴线13，14，15，16进行布置时，每个列对29，30在同样构造成塑料窗型保持架的共同的轴承保持架25，26中进行导向。
本发明的车轮支承装置在角接触滚动轴承1的外轴承环7的构造方面的共同的特征是，即通过将滚动体12的单个列8，9，10，11的外滚道21，22，23，24构造在汽车侧固定凸缘6的轮毂5的内侧中，这个外轴承环7完全集成到汽车侧固定凸缘6的轮毂5中。然而从图中明显可以看到本发明的车轮支承装置的各个实施方式之间的区别是，在图1中示出并包括滚动体12各个列8，9，10，11的内滚道17，18，19，20的角接触滚动轴承1的第一实施方式的内轴承环4，4a由两个单独的由滚动轴承钢制成的实心部分环组成，而在图2中示出的第一实施方式变形方案的内轴承环4，4a由两个单独的由深冲滚动轴承钢制成的冷加工成形的部分环构成。
与此相反，在图3中描绘的角接触滚动轴承1的第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，在一侧角接触滚动轴承1的内轴承环4，4a由包括滚动体12的一个列对30的滚道19，20的单独的部分环4a形成，而在另一侧，通过将滚动体12的另一个列对29的内滚道17，18直接构造在该轮毂2的外侧而集成到车轮侧固定凸缘3的轮毂2中。与之不同，在图4中示出的角接触滚动轴承1的第三实施方式在内轴承环4，4a的构造基本上类似于第一实施方式，然而与别的实施方式不同在于，将滚动体12的两个列对29，30布置在各自的、平行的压力角轴线13，14，15，16上。
从图1到4中还能看出，本发明的车轮支承装置的所有四个实施方式的最后的共同特征是，即内轴承环4，4a的部分环牢牢地坐在固定凸缘3的轮毂2上，并且与制造方法无关，它们与车轮侧固定凸缘3的轮毂2的台肩32上的部分环之一的一个外侧固定。在另一侧，固定凸缘3的轮毂2包括径向向外弯曲的边缘33，该边缘压着内轴承环4a的另一部分环的另一外侧，并且由此将内轴承环4，4a的两个部分环相互靠着夹紧。
附图标记列表
1     角接触滚动轴承
2     3的轮毂
3     固定凸缘
4     内轴承环
4a    4的部分环
5     6的轮毂
6     固定凸缘
7     外轴承环
8     滚动体列
9     滚动体列
10    滚动体列
11    滚动体列
12    滚动体
13    压力角轴线
14    压力角轴线
15    压力角轴线
16    压力角轴线
17    内滚道
18    内滚道
19    内滚道
20    内滚道
21    外滚道
22    外滚道
23    外滚道
24    外滚道
25    轴承保持架
26    轴承保持架
27    轴承保持架
28    轴承保持架
29    列对
30    列对
31    纵向中轴线
32    台肩
33    弯曲边缘
TK1    9，10的节圆直径
TK2    8，11的节圆直径

Claims (10)

1.汽车的车轮支承装置，其大体上包括多列角接触滚动轴承(1)，该角接触滚动轴承具有布置在车轮侧固定凸缘(3)的轮毂(2)上的或者至少部分集成到该固定凸缘中的内轴承环(4，4a)和与该内轴承环共轴的并布置在汽车侧的固定凸缘(6)的轮毂(5)中的或者至少部分集成到该固定凸缘中的外轴承环(7)，以及多个以彼此相邻的多列(8，9，10，11)布置在所述轴承环(4，4a，5)之间的滚动体(12)，该滚动体以所限定的、倾斜的压力角轴线(13，14，15，16)在该内和该外轴承环(4，4a，5)的槽状滚道(17，18，19，20和21，22，23，24)中滚动，并且通过多个轴承保持架(25，26，27，28)在圆周方向相互间保持均匀的间距，其特征在于，所述角接触滚动轴承(1)的所有滚动体(12)构造成球滚动体形式，该球滚动体具有通过将基础球形对称截平而获得的相互平行的两个侧面，在所述侧面之间该球滚动体宽度比基础球形的直径少20％到30％。
2.按权利要求1所述的车轮支承装置，其特征在于，所述角接触滚动轴承(1)优选具有四列(8，9，10，11)构造成球滚动体的滚动体(12)，其中两个轴向内列(9，10)的优选相同的节圆直径(TK1)小于两个轴向外列(8，11)的同样优选相同的节圆直径(TK2)。
3.按权利要求2所述的车轮支承装置，其特征在于，所述两个轴向外列(8，11)的滚动体(12)的基础球形的直径大于两个轴向内列(9，10)的滚动体(12)的直径，并且轴向外列(8，11)和与各自邻近的滚动体(12)的轴向内列(9，10)形成第一和第二列对(29，30)。
4.按权利要求3所述的车轮支承装置，其特征在于，所述滚动体(12)的各个列对(29，30)的压力角轴线(13，14，15，16)在角接触滚动轴承(1)的纵向中轴线(31)方向发散或收敛或者相互平行地延伸，并且所述滚动体(12)的两个列对(29，30)相对彼此以轴向镜像对称的方式呈O形布置。
5.按权利要求4所述的车轮支承装置，其特征在于，分别以发散的或者收敛的压力角轴线(13，14，15，16)布置两个列对(29，30)时，滚动体(12)的每列(8，9，10，11)在单独的轴承保持架(25，26，27，28)中进行导向，而当以平行的压力角轴线(13，14，15，16)布置两个列对(29，30)时，每个列对(29，30)在公共的轴承保持架(25，26)中进行引导。
6.按权利要求1所述的车轮支承装置，其特征在于，通过将滚动体(12)的单个列(8，9，10，11)的外滚道(21，22，23，24)直接构造在汽车的侧固定凸缘(6)的轮毂(5)内侧中，所述角接触滚动轴承(1)的外轴承环(7)优选完全集成到汽车侧固定凸缘(6)的轮毂(5)中。
7.按权利要求6所述的车轮支承装置，其特征在于，包括滚动体(12)的单个列(8，9，10，11)的内滚道(17，18，19，20)的角接触滚动轴承(1)的内轴承环(4，4a)优选由两个单独的由滚动轴承钢制成的实心部分环组成，在一侧所述实心部分环位置上固定在车轮侧固定凸缘(3)的轮毂(2)的台肩(32)上，在另一侧通过该轮毂(2)上的弯曲边缘(33)相互夹紧。
8.按权利要求6所述的车轮支承装置，其特征在于，包括滚动体(12)的单个列(8，9，10，11)的内滚道(17，18，19，20)的角接触滚动轴承(1)的内轴承环(4，4a)优选由两个单独的由深冲钢制成的冷加工成形的部分环组成，在一侧所述部分环位置上固定在车轮侧固定凸缘(3)的轮毂(2)的台肩(32)上，在另一侧通过该轮毂(2)上的弯曲边缘(33)相互夹紧。。
9.按权利要求3所述的车轮支承装置，其特征在于，在一侧所述角接触滚动轴承(1)的内轴承环(4，4a)包括单独的部分环(4a)，其包含滚动体(12)的一个列对(30)的内滚道(19，20)，在另一侧，通过将滚动体(12)的另一个列对(29)的内滚道(17，18)直接构造在该轮毂(2)的外侧中，该内轴承环(4，4a)集成到车轮侧固定凸缘(3)的轮毂(2)中。
10.按权利要求9所述的车轮支承装置，其特征在于，所述内轴承环(4，4a)的单独的部分环(4a)由深冲钢或滚动轴承钢制成，并且在一侧，抵靠邻近构造在轮毂中的另一列对(29)的内滚道(17，18)的台肩(32)，固定在车轮侧固定凸缘(3)的轮毂(2)上，以及在另一侧通过该轮毂(2)上的弯曲边缘(33)抵着该台肩(32)夹紧。
CNA2007800410269A 2006-11-02 2007-10-15 汽车的车轮支承装置 Pending CN101542144A (zh)

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