CN108194515B - 基于两级减速机构的轮毂轴承单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于两级减速机构的轮毂轴承单元，属于汽车配件领域。主要由轮毂轴承本体、第一级和第二级行星齿轮减速机构三部分构成。两级行星齿轮机构均包含外圈壳体、行星齿轮组和太阳轮。第一级行星齿轮机构的外圈壳体和轮毂轴承本体的外圈固连、太阳轮和轮毂轴承本体的内圈固连、行星齿轮转轴均匀设置在第二级行星齿轮机构的太阳轮上。第二级行星齿轮机构的行星架与第一级行星齿轮机构的外圈壳体固连。动力从轮毂轴承本体内圈输入经两级减速机构传动最后由第二级行星齿轮机构的外圈壳体输出。该发明将两级轮边减速器与轮毂轴承有机结合为一体，可以在有限的轴向空间下极大提高轮边减速器的传动比，增大汽车的驱动力，同时减小传动系载荷，有效提高传动系的寿命。

Description

基于两级减速机构的轮毂轴承单元

技术领域

本发明涉及汽车配件领域，尤其涉及一种基于两级减速机构的轮毂轴承单元。

背景技术

轮毂轴承单元作为汽车重要的零部件，主要用来承重以及为轮毂轴承的转动提供精确导向。目前轿车上普遍采用等速万向节与第三代轮毂轴承单元配合，轮毂轴承单元与车轮相连，等速万向节采用花键与内法兰进行配合，该结构零部件多，装配复杂，装备车辆转弯半径小。随着目前汽车的轻量化发展趋势，汽车内各个零件的集成度和紧凑度要求不断提高。

轮边减速器是汽车传动系中最后一级的减速增矩装置，在重型货车、越野汽车和大型货车上，当要求有较大的主传动比和较大的离地间隙时，往往将双级主减速器中的第二级减速器齿轮机构制成同样的两套，分别装在两侧驱动轮的近旁称为轮边减速器。随着经济的不断发展，各种重型车辆载重量不断增大，其对动力性要求也不断提高，传动系对传动比的要求相应也会提高。随着传动比要求的不断增大，单级轮边减速器的传动比就很难满足要求，双级甚至多级减速器就可以更好的满足该要求。然而双级减速器必然引起减速器轴向尺寸的增大，考虑到车轮内侧的空间是极其有限的，因此需要在增大轮边减速器传动比的条件下有效控制其尺寸，将减速器与其他零部件进行一体化设计就是一个很好的解决方法。

2017年5月31日，中国发明专利申请CN 106763523 A公开了一种减速轮毂轴承，包括外圈、内圈和设置于所述内圈内圆空间内的变速器，内圈或外圈与轮毂传动连接；变速器的动力输出端传动连接于与轮毂传动连接的内圈或外圈。该发明将减速机构置于轮毂轴承内部，造成轮毂轴承直径增大，轮毂轴承疲劳寿命会有很大下降。另外，该结构仅仅适用于单级的轮边减速器，传动比与两级减速器相比较小，无法满足某型重型车辆的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种传动比大、轴向尺寸小、结构紧凑的基于两级减速机构的轮毂轴承单元。该一体化单元既可以极大提高轮边减速器传动比又可以缩小轮边减速器与轮毂轴承的轴向尺寸，提高紧凑性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于两级减速机构的轮毂轴承单元，包含轮毂轴承本体、第一级行星齿轮减速机构、第二级行星齿轮减速机构、固定柱、第一法兰盘和第二法兰盘；

所述第一级行星齿轮减速机构、第二级行星齿轮减速机构均包含外圈壳体、行星齿轮组和太阳轮，所述外圈壳体的内壁上均设有内齿圈，太阳轮分别和行星齿轮组中的各个齿轮啮合，行星齿轮组中的各个齿轮均和内齿圈啮合；

所述第一级行星齿轮减速机构的外圈壳体和所述轮毂轴承本体的外圈固连、太阳轮和所述轮毂轴承本体的内圈固连、行星齿轮组中各个齿轮的转轴均匀设置在所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮上；

所述第二级行星齿轮减速机构还包含行星架，第二级行星齿轮减速机构中行星齿轮组各个齿轮的转轴均固定在所述行星架上，且行星架和所述第一级行星齿轮减速机构的外圈壳体固连；

所述第一级行星齿轮减速机构的太阳轮远离轮毂轴承本体的一侧的中心设有固定柱；所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮的中心设有和所述固定柱相匹配的通孔；所述第二级行星齿轮减速机构的外圈壳体在远离轮毂轴承本体的一侧设有端盖，且端盖的中心设有和所述固定柱相匹配的通孔；所述固定柱依次穿过所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮中心的通孔和端盖中心的通孔；

所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮通过第一滚动轴承、第二滚动轴承和所述固定柱相连，其中，所述第一滚动轴承、第二滚动轴承的内圈均和所述固定柱固连，第一滚动轴承、第二滚动轴承的外圈均和所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮中心通孔的内壁固连；

所述端盖通过所述第三滚动轴承和所述固定柱相连，其中，第三滚动轴承的内圈和固定柱固连、外圈和所述端盖中心通孔的内壁固连；

所述固定柱、第一级行星齿轮减速机构的太阳轮、第二级行星齿轮减速机构的太阳轮、轮毂轴承本体的内圈、轮毂轴承本体的外圈同轴设置；

所述固定柱远离第一级行星齿轮减速机构的太阳轮的一端上设有用于使得所述端盖轴向固定的止推轴承；

所述第一法兰盘设置在所述轮毂轴承本体的外圈上，用于和车辆悬架连接；

所述第二法兰盘设置在所述第二级行星齿轮减速机构的外圈壳体上，用于和车轮相连。

作为本发明基于两级减速机构的轮毂轴承单元进一步的优化方案，所述轮毂轴承本体包含内圈、外圈和至少两组滚动机构；

所述滚动机构包含若干滚珠以及和滚珠配合的保持架；

所述内圈、外圈之间配合设有和所述滚动机构一一对应的滚道，所述若干组滚动机构一一对应设置在相应的滚道中。

作为本发明基于两级减速机构的轮毂轴承单元进一步的优化方案，所述轮毂轴承本体还包含第一密封圈、第二密封圈；

所述第一密封圈、第二密封圈分别设置轮毂轴承本体的两端，位于外圈、内圈之间，将各组滚动机构包含在内。

作为本发明基于两级减速机构的轮毂轴承单元进一步的优化方案，所述轮毂轴承本体包含内圈、外圈、强化圈和至少两组滚动机构；

所述滚动机构包含若干滚珠以及和滚珠配合的保持架；

所述强化圈的材料强度大于所述内圈的材料强度，以过盈配合的方式安装在所述内圈靠近第一级行星齿轮减速机构太阳轮的一端的柱壁上；

所述强化圈、外圈之间配合设有一滚道，内置一组滚动机构；

所述内圈、外圈配合设有和剩余滚动机构一一对应的滚道，所述剩余各组滚动机构一一对应设置在内圈、外圈之间的滚道中。

作为本发明基于两级减速机构的轮毂轴承单元进一步的优化方案，所述轮毂轴承本体还包含第一密封圈、第二密封圈；

所述第一密封圈设置在强化圈、外圈之间；

所述第二密封圈设置在轮毂轴承本体的远离第一级行星齿轮减速机构太阳轮的一端，位于外圈、内圈之间；

所述第一密封圈、第二第一密封圈将各组滚动机构包含在内。

作为本发明基于两级减速机构的轮毂轴承单元进一步的优化方案，所述第一级行星齿轮减速机构行星齿轮组中齿轮的个数至少为4个，所述第二级行星齿轮减速机构行星齿轮组中齿轮的个数至少为5个。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

采用两级轮边减速器可以极大提高传动比，增大汽车的驱动力，同时减小变速器、主减速器、差速器等传动系的载荷，有效提高传动系的寿命。对于某些车型甚至可以省略主减速器，极大提高离地间隙，增强通过性。通过将减速器与轮毂轴承进行一体化设计，可以有效缩减车轮内侧结构的轴向尺寸，提升结构的紧凑性。

附图说明

图1为本发明基于两级减速机构的轮毂轴承单元结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图。

图中，1-内圈、2-第二密封圈、3-滚动体、4-外圈、4-1-第一法兰盘、5-保持架、6-强化圈、7-第一密封圈、8-第一级外圈壳体、9-第一级行星齿轮、10-第二级行星架、10-1-第二级行星齿轮减速机构行星齿轮组中齿轮的、11-第二级外圈壳体、11-1-第二法兰盘、12-锁紧螺母、13-止推轴承、14-第三滚动轴承、15-第二滚动轴承、16-第二级行星齿轮、17-第二级太阳轮、17-1-第一级行星齿轮减速机构行星齿轮组中齿轮的转轴、18-第一滚动轴承、19-端盖、20-螺钉、21-第一级太阳轮、21-1固定柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，图中轮毂轴承本体一侧为右侧，两级行星齿轮机构一侧为左侧，本发明中的轮毂轴承部分包括轮毂轴承本体的内圈、密封圈、滚动体、外圈、保持架、强化圈。轮毂轴承本体的内圈内部制有内花键，驱动桥的传动轴通过花键与内圈连接，将动力输入。内圈左端表面开有一凹槽，凹槽用于安装强化圈。强化圈采用过盈配合的方式安装在凹槽内，采用比内圈强度更高的材料。由于现有研究表明轮毂轴承的外列滚动体所受应力较大，故将外列滚动体受力处的材料使用强度更高的材料可以明显提高轮毂轴承的疲劳寿命。强化圈和内圈上分别开有一道内滚道，在外圈上设有与之相对应的两道外滚道，内外滚道之间安装两列滚动体，每一列滚动体之间使用保持架进行周向定位。另外，在右列滚动体右侧的内圈上开有凹槽，在左列滚动体左侧的强化圈上开有凹槽，外圈上也开有与之对应的凹槽，这些凹槽用于安装弹性密封圈。内圈左端与第一级行星齿轮机构的太阳轮固连，两者制成一体。

外圈上制有第一法兰盘，第一法兰盘通过螺栓与悬架连接，对外圈进行固定。第一级行星齿轮机构的外圈壳体内壁设有内齿圈，轮毂轴承本体的外圈与第一级外圈壳体固连，两者制成一体，第一级外圈壳体的左侧端面开有螺孔，通过螺栓与第二级行星架相连固连，因此第二级行星架也被固定。第一级行星齿轮转轴均匀设置在第二级太阳轮右侧端面上，两者制成一体。第二级行星齿轮转轴均匀设置在第二级行星架上，两者制成一体。

第一级太阳轮与第一级行星齿轮组中的各个齿轮啮合，第一级行星齿轮组的各个齿轮与外圈壳体上的的内齿圈啮合，组成第一级行星齿轮机构，第一级外圈壳体固定，动力从第一级太阳轮输入经过第一级行星齿轮机构传动输出到第一级行星齿轮转轴，第一级行星齿轮转轴又带动第二级太阳轮转动。考虑到该结构主要适用于重型车辆，行星轮个数取较大值可以有效降低齿轮平均载荷，提高传动的平稳性，提高整体疲劳寿命，因此第一级行星轮个数至少取4个，第一级行星齿轮机构传动比根据齿轮尺寸一般在2.5~5左右。

第二级太阳轮与第二级行星齿轮啮合，第二级行星齿轮与第二级外圈壳体上的的内齿圈啮合，组成第二级行星齿轮机构。第二级行星架固定，动力从第二级太阳轮输入经过第二级行星齿轮机构传动从第二级外圈壳体输出，第二级外圈壳体上制有第二法兰盘，通过螺栓与车轮连接，将动力输出到车轮。经过第一级行星齿轮机构的减速增矩，第二级行星齿轮机构所受载荷明显大于第一级，因此第二级行星齿轮机构的轮齿采用比第一级强度更高的材料可以有效提高寿命，第二级行星齿轮的数量大于第一级行星齿轮数量，至少取5个。第二级行星齿轮机构传动比为1.5~4，两级行星齿轮减速器的总传动比可以达到4~20。

如图3所示，第一级太阳轮远离轮毂轴承本体的一侧中心设有固定柱，固定柱为三级阶梯轴，轴肩用于第一、第二滚动轴承定位，中段和末端制有螺纹。第二级太阳轮中心设有和所述固定柱相匹配的通孔，固定柱伸入该孔内。第二级太阳轮中心通孔两端直径大、中间直径小，内圆上制成的台阶用于第一、第二滚动轴承定位。第二级太阳轮中心通孔两侧内圆上的台阶分别顶住第一、第二滚动轴承的外圈，第一滚动轴承内圈顶住轴肩，第二滚动轴承左侧使用锁紧螺母定位，这样就完成了第二级太阳轮的轴向定位。

第二级行星齿轮机构的外圈壳体在远离轮毂轴承本体的一侧设有端盖，端盖的中心设有和所述固定柱相匹配的通孔，固定柱伸入该孔内。端盖中心通孔右侧直径大、左侧直径小，内圆上制成的台阶用于第三滚动轴承的定位。第三滚动轴承的内圈顶住轴肩，外圈顶住第二级外圈壳体的端盖内圆上的台阶。第二级外圈壳体左侧的安装柱上再安装一止推轴承，该止推轴承右侧紧贴第二级外圈壳体的端盖，左侧使用锁紧螺母进行固定，这样就完成了第二级行星齿轮机构的外圈壳体的轴承定位。

如图2所示，第一级行星齿轮中心孔两端直径大、中间直径小，内圆上制成的台阶用于滚动轴承的安装，第一级行星轮两侧内圆上台阶分别顶住两端滚动轴承的外圈，第一级行星齿轮转轴的轴肩顶住左端轴承内圈，右端轴承右侧使用轴承端盖进行轴向固定，轴承端盖使用螺钉进行固定，这样就完成了第一级行星齿轮的轴向固定。第二级行星齿轮也使用同样的方法进行轴向固定。

驱动汽车行驶的动力由驱动轴通过花键连接的方式带动轮毂轴承本体的内圈转动，接着动力经过两级减速机构传动后由第二级行星齿轮机构的外圈壳体输出。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于两级减速机构的轮毂轴承单元，其特征在于，包含轮毂轴承本体、第一级行星齿轮减速机构、第二级行星齿轮减速机构、第一至第三滚动轴承、第一法兰盘和第二法兰盘；

所述第一级行星齿轮减速机构、第二级行星齿轮减速机构均包含外圈壳体、行星齿轮组和太阳轮，所述外圈壳体的内壁上均设有内齿圈，太阳轮分别和行星齿轮组中的各个齿轮啮合，行星齿轮组中的各个齿轮均和内齿圈啮合；

所述第一级行星齿轮减速机构的外圈壳体和所述轮毂轴承本体的外圈固连、太阳轮和所述轮毂轴承本体的内圈固连、行星齿轮组中各个齿轮的转轴均匀设置在所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮上；

所述第二级行星齿轮减速机构还包含行星架，第二级行星齿轮减速机构中行星齿轮组各个齿轮的转轴均固定在所述行星架上，且行星架和所述第一级行星齿轮减速机构的外圈壳体固连；

所述第一级行星齿轮减速机构的太阳轮远离轮毂轴承本体的一侧的中心设有固定柱；所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮的中心设有和所述固定柱相匹配的通孔；所述第二级行星齿轮减速机构的外圈壳体在远离轮毂轴承本体的一侧设有端盖，且端盖的中心设有和所述固定柱相匹配的通孔；所述固定柱依次穿过所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮中心的通孔和端盖中心的通孔；

所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮通过第一滚动轴承、第二滚动轴承和所述固定柱相连，其中，所述第一滚动轴承、第二滚动轴承的内圈均和所述固定柱固连，第一滚动轴承、第二滚动轴承的外圈均和所述第二级行星齿轮减速机构的太阳轮中心通孔的内壁固连；

所述端盖通过所述第三滚动轴承和所述固定柱相连，其中，第三滚动轴承的内圈和固定柱固连、外圈和所述端盖中心通孔的内壁固连；

所述固定柱、第一级行星齿轮减速机构的太阳轮、第二级行星齿轮减速机构的太阳轮、轮毂轴承本体的内圈、轮毂轴承本体的外圈同轴设置；

所述固定柱远离第一级行星齿轮减速机构的太阳轮的一端上设有用于使得所述端盖轴向固定的止推轴承；

所述第一法兰盘设置在所述轮毂轴承本体的外圈上，用于和车辆悬架连接；

所述第二法兰盘设置在所述第二级行星齿轮减速机构的外圈壳体上，用于和车轮相连。

2.根据权利要求1所述的基于两级减速机构的轮毂轴承单元，其特征在于，所述轮毂轴承本体包含内圈、外圈和至少两组滚动机构；

所述滚动机构包含若干滚珠以及和滚珠配合的保持架；

所述内圈、外圈之间配合设有和所述滚动机构一一对应的滚道，所述滚动机构一一对应设置在相应的滚道中。

3.根据权利要求2所述的基于两级减速机构的轮毂轴承单元，其特征在于，所述轮毂轴承本体还包含第一密封圈、第二密封圈；

所述第一密封圈、第二密封圈分别设置轮毂轴承本体的两端，位于外圈、内圈之间，且各组滚动机构位于第一密封圈、第二密封圈之间。

4.根据权利要求1所述的基于两级减速机构的轮毂轴承单元，其特征在于，所述轮毂轴承本体包含内圈、外圈、强化圈和至少两组滚动机构；

所述滚动机构包含若干滚珠以及和滚珠配合的保持架；

所述强化圈的材料强度大于所述内圈的材料强度，以过盈配合的方式安装在所述内圈靠近第一级行星齿轮减速机构太阳轮的一端的柱壁上；

所述强化圈、外圈之间配合设有一滚道，内置一组滚动机构；

所述内圈、外圈配合设有和剩余滚动机构一一对应的滚道，所述剩余各组滚动机构一一对应设置在内圈、外圈之间的滚道中。

5.根据权利要求4所述的基于两级减速机构的轮毂轴承单元，其特征在于，所述轮毂轴承本体还包含第一密封圈、第二密封圈；

所述第一密封圈设置在强化圈、外圈之间；

所述第二密封圈设置在轮毂轴承本体的远离第一级行星齿轮减速机构太阳轮的一端，位于外圈、内圈之间；

各组滚动机构位于第一密封圈、第二密封圈之间。

6.根据权利要求1所述的基于两级减速机构的轮毂轴承单元，其特征在于，所述第一级行星齿轮减速机构行星齿轮组中齿轮的个数至少为4个，所述第二级行星齿轮减速机构行星齿轮组中齿轮的个数至少为5个。