[发明专利]低摩擦高性能轮毂总成

说明书

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。

技术领域

本发明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，本发明涉及一种轴承单元，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。

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。

背景技术

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发明的其他已知轴承单元结构。

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。

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。

除密封装置以外，还可以调整轴承单元的摩擦学参数(tribologicalparameters)：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。

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-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。

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。

发明内容

为在相当程度上克服上述技术问题，本发明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。

尤其是，本发明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。