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1、(10)申请公布号 CN 103925286 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103925286 A (21)申请号 201410085464.7 (22)申请日 2014.01.13 TO2013A000025 2013.01.11 IT F16C 19/02(2006.01) F16C 33/58(2006.01) F16C 43/04(2006.01) B60B 27/00(2006.01) (71)申请人 SKF 公司 地址 瑞典哥德堡 (72)发明人 S加尔弗利 A鲁伊尔 L斯果蒂 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 葛飞 (54) 发。
2、明名称 轻量轮毂轴承组件及其组装方法 (57) 摘要 一种轮毂轴承组件， 包括由轻量金属材料制 成的轮毂(30)并形成有圆柱部(31)， 其上安装有 具有滚道 (25) 的内管状环 (24) ； 具有第二滚道 (26)的第二内环(27)被固定到第一内管状环上 ； 在轮毂的圆柱部 (31) 和内管状环 (24) 之间形成 圆柱形空隙 (46)， 容纳有粘合钎焊材料， 其将轮 毂一体地接合到第一内管状环 (24)。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附。
3、图3页 (10)申请公布号 CN 103925286 A CN 103925286 A 1/2 页 2 1. 一种轮毂轴承组件， 包括 ： 轮毂 (30)， 其为第一金属材料的单体件， 包括 ： 圆柱部 (31)， 轴向延伸且具有圆柱外表面 (39)， 以及 法兰 (32)， 从该圆柱部 (31) 的轴向外侧端 (33) 径向向外延伸 ； 轴承单元 (20)， 包括 ： 外环 (21)， 提供用于与第一、 轴向外侧列滚动元件 (22) 和第二、 轴向内侧列滚动元件 (23) 相配合的两列外滚道， 第一管状内环 (24)， 由第二金属材料制成并且提供用于第一列滚动元件 (22) 的第一 滚道 (。
4、25) 和内侧的、 轴向延伸的圆柱形空腔 (42)， 以及 第二内环 (27)， 提供用于第二列滚动元件 (23) 的第二滚道 (26)， 该第二内环 (27) 被 固定到该第一管状内环 (24) 上 ； 圆柱形空隙 (46)， 形成在该轮毂的该外圆柱表面 (39) 和该第一管状内环 (24) 的该轴 向圆柱形空腔 (42) 之间， 以及 钎焊材料， 容纳在该空隙 (46) 中并且一体地结合到该轮毂的该外圆柱表面 (39) 以及 该第一管状内环 (24) 的该轴向圆柱形空腔 (42)。 2. 如权利要求 1 所述的轮毂轴承组件， 其中该第一管状内环 (24) 进一步包括 ： 径向面 (43)，。
5、 位于轴向外侧端， 与该轮毂的该法兰 (32) 轴向地抵靠 ； 轴向延伸部 (28)， 在轴向内侧方向上延伸并且具有外圆柱表面 (44) ； 径向肩部 (45)， 面朝轴向内侧方向并且连接到该外圆柱表面 (44) ； 管状端部边缘 (29)， 在径向外侧方向上塑性变形地抵靠该第二内环 (27) 的轴向内侧 端的径向表面(27a)， 从而相对该径向肩部(45)轴向地锁定该第二内环(27)并且轴向地预 加载整个轴承单元 (20)。 3.如权利要求1或2所述的轮毂轴承组件， 其中该圆柱形空隙(46)在其轴向外侧端是 封闭的或密封的。 4. 如权利要求 3 所述的轮毂轴承组件， 其中该圆柱形空腔 (4。
6、2) 包括 部分 (42a)， 轴向靠近该法兰 (32)， 具有径向干涉地连接到该轮毂的该外圆柱表面 (39) 的第一长度 (39a)， 从而在其轴向外侧端封闭或密封该圆柱形空隙 (46)， 以及 部分 (42b)， 轴向远离该法兰 (32)， 其内直径大于该轮毂的该外圆柱表面 (39) 的第二 长度 (39b) 的外直径， 其中该第二长度 (39b) 相对该第一长度 (39a) 轴向靠内， 该第二长度 径向面朝该较大直径的部分(42b)并与之间隔， 并且与该圆柱形空腔(42)的该较大直径的 部分 (42b) 确定出该圆柱形空隙 (46)。 5. 如前述任一权利要求所述的轮毂轴承组件， 其中该。
7、第一金属材料是铝合金， 并且该 第二金属材料是轴承级钢。 6. 一种组装轮毂轴承组件的方法， 包括以下步骤 ： a1) 提供轮毂 (30)， 其为第一金属材料 (30) 的单体件， 包括 ： 圆柱部 (31)， 轴向延伸且具有圆柱外表面 (39)， 以及 法兰 (32)， 从该圆柱部 (31) 的轴向外侧端 (33) 径向向外延伸 ； a2) 提供第一管状内轴承环 (24)， 其由第二金属材料制成并且提供用于第一列滚动元 件 (22) 的第一滚道 (25) 和内侧的、 轴向延伸的圆柱形空腔 (42) ； 权 利 要 求 书 CN 103925286 A 2 2/2 页 3 b) 将所述管状环 。
8、(24) 围绕该轮毂的该圆柱部 (31) 设置， 从而在该轮毂的该外圆柱表 面 (39) 和该管状环 (24) 的该轴向圆柱形空腔 (42) 之间确定出圆柱形空隙 (46) ； c) 通过容纳在该空隙 (46) 中的钎焊材料一体地结合该轮毂和该管状环 (24)。 7. 如权利要求 6 所述的方法， 其中该空隙 (46) 具有轴向内侧开口端并且步骤 c) 在通 过所述开口端将该钎焊材料导入到该空隙中的步骤之后。 8.如权利要求6或7所述的方法， 其中步骤c)包括通过设置具有向上朝向的轴向内侧 端的该圆柱部 (31) 来定位该轮毂 (30) 的步骤。 9. 如权利要求 6 至 8 中任一项所述的方。
9、法， 其中步骤 c) 包括熔化该钎焊材料， 允许该 熔化后的钎焊材料至少部分地填充空隙 (46)， 并且接着凝固该钎焊材料， 以便该凝固后的 钎焊材料一体地结合到该轮毂的该外圆柱表面(39)和该第一管状内环(24)的该轴向圆柱 形空腔 (42) 的步骤。 10.如权利要求6至9中任一项所述的方法， 其中步骤b)包括密封该空隙(46)的轴向 内侧端的步骤， 通过将该轮毂的该外圆柱表面(39)的轴向外侧长度(39a)与该圆柱形空腔 (42) 的轴向外侧部 (42a) 具有径向干涉地连接。 11.如权利要求6至9中任一项所述的方法， 其中步骤b)在将该第一管状内环(24)预 组装到轴承单元 (20)。
10、 中的步骤之后， 该轴承单元包括 ： 外环 (21)， 提供用于与第一轴向外侧列滚动元件 (22) 和第二轴向内侧列滚动元件 (23) 相配合的两列外滚道， 第一管状内环 (24) ； 第二内环 (27)， 提供用于第二列滚动元件 (23) 的第二滚道 (26)， 该第二内环 (27) 围 绕轴向延伸部 (28) 被安装， 该轴向延伸部 (28) 在该第一管状内环 (24) 的轴向内侧方向上 延伸 ； 两列滚动元件 (22， 23) ； 管状端部边缘 (29)， 由该管状延伸部 (28) 以及抵靠该第二内环 (27) 的轴向内侧端的 径向表面 (27a) 在径向外侧方向上塑性变形而形成。 12。
11、.如权利要求6至10中任一项所述的方法， 其中在步骤c)之后是将该第一管状内环 (24) 组装到轴承单元 (20) 的步骤， 该轴承单元 (20) 包括 ： 外环 (21)， 提供用于与第一轴向外侧列滚动元件 (22) 和第二轴向内侧列滚动元件 (23) 相配合的两列外滚道 ； 第一管状内环 (24) ； 第二内环 (27)， 提供用于第二列滚动元件 (23) 的第二滚道 (26)， 该第二内环 (27) 围绕轴 向延伸部 (28) 被安装， 该轴向延伸部 (28) 在该第一管状内环 (24) 的轴向内侧方向上延伸 ； 两列滚动元件 (22， 23) ； 管状端部边缘 (29)， 由该管状延伸。
12、部 (28) 以及抵靠该第二内环 (27) 的轴向内侧端的 径向表面 (27a) 在径向外侧方向上塑性变形而形成。 13. 如权利要求 9 和 12 所述的方法， 其中在步骤 c) 中， 该熔化钎焊材料的步骤与导入 硬化的步骤同时发生， 并且该两同时的步骤以围绕该第一管状内环 (24) 的该滚道 (25) 布 置的电感线圈 (I) 的方式被实施， 从而硬化该滚道 (25) 并促使容纳在该空隙 (46) 中的该 钎焊材料熔化。 权 利 要 求 书 CN 103925286 A 3 1/4 页 4 轻量轮毂轴承组件及其组装方法 技术领域 0001 本发明涉及用于机动车辆车轮的轻量轮毂轴承组件。 本。
13、发明同样涉及该组件的组 装方法。 背景技术 0002 在机动车辆工业中， 对减小机动车辆组件的重量的需求不断增加， 以实现减少燃 油消耗和废气排放的目的。 为了减小车轮的总重量， 并且尤其是车轮的旋转部分， 具有由两 种不同材料组成、 结合在一起为单一部件的旋转法兰环的轮毂轴承组件， 已经在最近几年 被提出。 在这种环中， 由高韧性的第一种材料， 如轴承级钢， 制成的管状芯部形成滚道 ； 第二 种轻量材料， 如轻量金属， 形成环剩下的部分， 包括用于安装车轮的外侧法兰。 0003 在某些情况下， 钢制芯部和较轻的法兰之间的连接由刚性连接提供。随着时间的 推移， 这些连接并非总是被证明是耐用的，。
14、 尤其是长时间使用后。事实上， 钢和铝不同的热 膨胀系数趋于导致两种材料的分离。在另一些情况下， 连接由轻量材料的包覆成型或铸造 而形成， 例如将铝合金包覆成型或铸造在管状钢制芯部上。为了避免或限制两种材料之间 的相对运动， 两种材料在这种类型的环中通过具有复杂形状的交界表面而结合， 以便实现 像接头样作用在两种材料之间的咬边。例如， 参见序列号为 WO2008/147284A1 的专利公开。 用于通过这种技术实现的环的制造成本相当高。 发明内容 0004 因此， 本发明的目的在于提供一种重量减轻的轮毂轴承组件， 主要面临在形成轮 毂的两种不同材料之间形成可靠的机械连接的问题， 同时优化制造成。
15、本。 0005 为了达到上述目的， 本发明提出了形成具有如权利要求 1 所述特征的轮毂轴承组 件。根据另一方面， 本发明提出了如权利要求 8 所述的组装方法。本发明优选的实施例如 从属权利要求中所述。 附图说明 0006 本发明一些优选但非限制性的实施例将参照附图被描述如下， 其中 ： 0007 图 1 是根据本发明的示例性实施例的轮毂轴承组件的轴向剖视图 ； 0008 图2是带法兰的轮毂的剖开立体图， 其构成图1中的组件的一部分， 具有两个固定 到轮毂的轴承环 ； 0009 图 3 是带法兰的轮毂的轴向剖视图 ； 0010 图 4， 6， 7 和 8 是示出组装轮毂轴承组件的步骤的剖视图 ；。
16、 0011 图 5 是在图 4 和 7 中由 “V” 标记的细节放大视图。 具体实施方式 0012 根据本发明提供的轮毂轴承组件的一个例子在图 1 中以轴向剖面被示出。 说 明 书 CN 103925286 A 4 2/4 页 5 0013 组件包括由轻量金属材料制成的轮毂 30， 优选铝合金， 以及具有两列滚动元件的 轴承单元 20。 0014 轴承单元包括外环 21， 其具有两列外滚道， 用于与第一列滚动元件 22 和第二列滚 动元件 23 相配合， 滚动元件在本例中为滚珠。轴承单元还包括管状内环 24， 其具有用于第 一列滚动元件 22 的第一、 轴向外侧的滚道 25。第二内滚道 26，。
17、 用于轴向内侧列的滚动元件 23， 形成在内环 27 上， 内环 27 与管状环 24 相分离。内环 27 被单独提供， 从而， 在外环 21 被安装到第一列滚动元件 22 上后， 允许第二列滚动元件 23 被插入到轴承单元中。内环 27 安装在内管状环 24 的轴向延伸部 28 上。轴向延伸部 28 的轴向内侧端通过径向外侧方向 上的轨道滚轧而冷成型， 这提供了塑性变形的轧制边缘 29， 其轴向地锁止了内环 27。 0015 轮毂轴承组件定义了旋转中心轴线 x 并且旨在用于机动车辆车轮 ( 未示出 ) 绕轴 线 x 可旋转的安装。贯穿本说明书和在权利要求中， 指示位置和方向的术语或表达， 例。
18、如 “径向” 、“轴向” 和 “横向” ， 应当被理解为参考旋转轴线 x。例如 “轴向内侧” ( 或 “内侧的” ) 以及 “轴向外侧” ( 或 “外侧的” ) 的表达是指安装在车辆上的状态。 0016 轮毂 30( 在图 3 中单独示出 ) 由轻量金属材料一体形成， 形成有在轴向方向上延 伸的圆柱部 31， 以及从圆柱部 31 的轴向外侧端 33 向径向外侧方向延伸的法兰 32。 0017 轮毂 30 可通过， 例如熔化或锻造， 而形成。能形成轮毂的铝合金的例子， 包括但不 限制于以下 ： 6061T6， 6082T6 或 T5， A356T6， 43500T6。一旦获得期望的形状， 可对轮。
19、毂进行 热循环， 优选 T6 热循环， 从而提高铝合金材料的机械性能。可替代的， 可对轮毂进行沉淀硬 化热处理。 0018 法兰 32 用于安装车辆的车轮。在法兰上绕轴线 x 等角度距离位置地形成有四 / 五个轴向孔 34。孔 34 适于与对应的多个固定元件 ( 未示出 ) 相配合， 例如螺栓， 用于固定 车轮。法兰 32 具有轴向内侧的径向表面 35， 旨在于使用中朝向车辆， 以及轴向外侧的径向 表面 36， 形成用于制动转子 ( 未示出 ) 和 / 或用于车轮的平支撑面。轮毂 30 还能形成管状 轴向突起 37， 其从轴向外侧突起并且适于实现车轮的定心。38 表示形成在法兰 32 中的可 。
20、选择的减量腔。 0019 圆柱部 31 具有径向外圆柱表面 39， 其被置于管状内环 24 中， 如下将被描述。 0020 在本文示出的实施例中， 圆柱部 31 为管形， 并且在本例中具有轴向延伸的圆柱内 腔 40。在示出的特定实施例中， 内腔 40 是连续的。在另外的实施例中， 取决于即将安装的 车轮的类型 ( 例如驱动轮或从动轮 )， 内腔 40 可以是封闭的。在具有进一步差异的实施例 中， 圆柱部 31 可以是内部固态的， 即， 没有腔 40。 0021 根据本方法的第一实施例， 通过竖直地布置圆柱部 31， 轮毂 30 被定向， 具有朝上 的轴向内侧端 ( 图 4)。管状内环 24， 。
21、其形成有用于滚动元件 22 的滚道 25， 被置于圆柱部 31 上。管状内环 24 优选由轴承级钢制成。管状环 24 形成径向内侧的轴向圆柱形空腔 42， 位于轴向外侧端的径向表面43以及具有轴向内侧的、 初始平直的管状端部29a的轴向延伸 部 28。轴向延伸部 28 具有的外圆柱表面 44， 其连接到朝向轴向内侧方向的肩部 45。 0022 管状环 24 沿着轮毂的圆柱部 31 被推压， 直到轴向外侧的径向表面 43 与法兰 32 的轴向内侧 35 发生抵靠。 0023 如在图 5 的放大视图中被示意性地示出， 在轮毂的外圆柱表面 39 和管状环 24 的 轴向圆柱形空腔 42 之间定义出圆。
22、柱形空隙 46。空隙 46 的径向厚度根据不同的因素而变 说 明 书 CN 103925286 A 5 3/4 页 6 化。此处描述的提供了将钎焊材料引入到空隙 46 中的实施例， 已获得实验结果， 提出具有 约 70 和约 100 微米之间的径向厚度的圆柱形空隙。这个范围仅仅是指示性的， 该方法也可 实施为具有更大的径向厚度。 0024 由于管状环 24 的圆柱形空腔 42 和轮毂的外圆柱表面 39 之间的接触， 圆柱形空隙 46 在其轴向外侧端 ( 图 5) 优选是封闭的或密封的。在示出的例子中， 圆柱形空腔 42 形成 为具有轴向外侧部 42a， 其直径使得需要与轮毂的外圆柱表面 39 。
23、具有径向干涉地连接， 以 及轴向部分 42b， 其直径略大于部分 42a 的直径。更具体的， 轴向靠近法兰 32 的部分 42a， 径向干涉地与轮毂的外圆柱表面 39 轴向外侧的第一长度 39a 相连接 ； 空腔 42 的部分 42b， 轴向远离法兰 32， 其内径轴向上进一步大于第二长度 39b 的外直径， 轴向上进一步在外圆 柱表面 39 内。该第二长度 39b 径向面朝更大直径部分 42b 并与其间隔开， 并与该较宽的部 分 42b 定义出圆柱形空隙 46。 0025 在不同的实施例中， 通过减小管状部 31 的外圆柱表面 39 一轴向内侧长度的外直 径而形成圆柱形空隙 46 ； 在依次。
24、不同的实施例中， 圆柱形空隙 46 部分通过减小管状部 31 的外圆柱表面 39 一轴向内侧长度的外直径而形成， 并且部分通过在空腔 42 中形成拓宽的 部分 42b 而形成， 该拓宽的部分 42b 径向朝向上述外圆柱表面 39 的具有减小的外直径的长 度。 0026 空隙46在其轴向内侧端是开放的， 在图4-7示出的例子中朝上。 因此， 粘合材料被 导入到空隙 46 中围绕轮毂的圆柱部 31。在本方法的一个实施例中， 粘合材料是钎焊材料， 具有比制成轮毂的金属合金的退火温度和构成管状环 24 的钢的回火温度都要低的熔融温 度。钎焊材料可以从例如钎焊合金制成。钎焊材料可形成为环形片或环。 00。
25、27 钎焊材料接着被加热和熔化， 例如通过围绕管状环 24 设置电感线圈 ( 未示出 )。 取决于钎焊材料的特性以及空隙 46 的径向厚度， 融化的钎焊材料通过重力滴落并且通过 毛细现象渗入空隙， 从而填满它。然后， 钎焊材料冷却并凝固， 从而在轮毂和管状环 24 之间 的界面产生牢固的机械连接。 0028 优选的， 圆柱形空腔 42 的钢表面没有被研磨， 因为一定程度的粗糙度增加钢和所 施加的钎焊材料之间的粘合度。 0029 适用于本过程用于接合钢和铝合金的钎焊合金例如是 ： 0030 -“509Strongest” ， 由 ESAB 销售 ； 钎焊温度 265， 拉伸强度约 200MPa 。
26、； 0031 -“Al Solder500” ， 由 the Harris Product Group 销售 ； 钎焊温度 199， 拉伸 强度约 135MPa ； 0032 - “Nocolok” ， 由 Solvay Chemicals 销售 ； 钎焊温度 613， 拉伸强度约 240MPa。 0033 由申请人进行的实验测试在机械强度方面显示了优异的结果， 并且在轮毂轴承组 件的使用寿命中完全不存在热稳定性的问题。 0034 第二内轴承环27， 其具有用于轴向内侧列的滚动体23的径向内侧滚道26， 接着被 布置到管状环 24 的轴向延伸部 28 上， 以更准确的配合到外圆柱表面 44 上。
27、。内环 27， 其可 以是常规类型的内轴承环， 被引导为轴向地抵靠管状环 24 的肩部 45。为了进一步提高环 24 和 27 相互之间的环向锁定， 内环 27 可具有径向干涉地被安装在管状环 24 的圆柱表面 44 上。在这种情况下 ( 图 6)， 管状环 24 的端部 29a 轴向地突起， 至少部分地超过内环 27 朝向轴向内侧方向的径向表面或端面 27a。 说 明 书 CN 103925286 A 6 4/4 页 7 0035 管状端部 29a( 图 7) 接着通过在径向外侧方向上的轨道滚轧冷成型被变形。这样 获得了塑性变形的轧制边缘29， 其相对管状环24的肩部45轴向地锁定内环27并。
28、且轴向地 预加载整个轴承单元 20。 0036 本领域技术人员都知道， 在一系列组装轴向单元的步骤之后， 其中轮毂 30 被集 成， 进行轨道滚轧的步骤 ； 这些在轨道滚轧步骤之前的步骤包括， 首先将轴向外侧或外侧列 的滚动元件22布置成围绕管状环24， 接着安装径向外轴承环21， 并且接着插入轴向内侧或 内侧列的滚动元件 23， 其后可以安装内环 27 并且最后进行轨道滚轧。 0037 可选的， 钎焊步骤可与高频淬火步骤同时进行， 高频淬火步骤可实施用于硬化管 状环 24 的滚道 25 的区域。相同的电感线圈， 在图 4 中以 I 示意性地示出， 因此有利地既被 用于硬化滚道 25 又被用于。
29、促使钎焊材料的熔化。 0038 根据本方法在图 8 中示出的另一实施例， 将轮毂接合到管状环 24 的钎焊步骤， 可 在对整个轴承单元 20 预组装了管状环 24、 外环 21、 两列滚动元件 22， 23 以及由管状环 24 的轧制边缘 29 锁定的内环 27 之后进行。根据本实施例， 整个预组装的轴承单元 20 被安装 到轮毂的圆柱部 31 上。接下来的过程与上述步骤完全相似， 在圆柱表面 39 和 42 之间定义 出的空隙 46 中施加钎焊材料， 促使钎焊材料熔化并使填充空隙的熔化了的材料凝固。 0039 应当理解的是， 本发明不限于本文示出并描述的实施例， 其被认为是该组件及其 组装过程的示例 ； 本领域技术人员应当了解的是， 在不背离本发明由所附权利要求及其等 同形式定义的范围的情况下， 在形状、 尺寸、 设计和功能性细节以及在示例性实施例中描述 的元件的配置方面， 可以作出许多修改。 说 明 书 CN 103925286 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103925286 A 8 2/3 页 9 说 明 书 附 图 CN 103925286 A 9 3/3 页 10 图 8 说 明 书 附 图 CN 103925286 A 10 。