用于机动车辆的从动桥的车轮模块的制作方法

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于机动车辆的从动桥的车轮模块。

背景技术：

在机动车辆上，从动轮被安装在车轮托架上，车轮托架通常通过多个连杆——例如，纵向和横向连杆——被连接到车辆车身。更确切地说，轮毂在这种情况下通常经由滚动轴承被安装到车轮托架上。制动盘和轮辋进而通常通过螺钉被安装到轮毂本身上。轮毂通过驱动轴来驱动，驱动轴经由变速器被连接到发动机。

在这种情况下，从驱动轴到轮毂的扭矩传递通常是经由锯齿来完成的，即，轮毂具有轴向孔，在轴向孔的内侧周围形成锯齿，即，轴向延伸的齿的齿环。在外侧上，驱动轴具有相应环绕的齿环。驱动轴以这样的方式被设置在孔中，即，使得这两个齿环彼此接合。通常在驱动轴被设置为朝向车辆的外侧的一端上形成螺纹，在该螺纹上拧有至少间接地支撑在轮毂上的螺母，轮毂从而被抵靠驱动轴轴向夹紧。在这种情况下，轮毂常常不被直接支撑在驱动轴上，而是经由滚动轴承的一个或两个内座圈支撑在驱动轴上。换句话说，滚动轴承的一个或多个内座圈被夹在轮毂与驱动轴之间(其可以具有用于此目的的一种凸缘部)。

车轮轴承可以是“第一代”(GEN1)车轮轴承，例如，在这种车轮轴承中，两排滚动轴承通常被设置在两个内座圈和一个外座圈之间。在这种情况下，座圈的结构大致是圆柱形外壳，其中面向滚动元件的一侧在每种情况下被设计成容纳所述元件。这里，车轮轴承本身形成一体的子组件，其被插入到车轮托架中并且被安装在轮毂上。在“第二代”(GEN2)车轮轴承的情况下，轮毂在一定程度上与内座圈是一体式设计，即，内座圈具有凸缘，制动盘和轮辋被安装在该凸缘上。在“第三代”(GEN3)车轮轴承中，外座圈此外具有另外的凸缘，该另外的凸缘通过螺纹连接被固定在车轮托架上。

EP 1 853 436 B1示出了一种在用于轮毂的车轮轴承布置上的环绕的齿环中的端面齿。该端面齿与驱动元件上的配合齿接合。这里，轮毂和车轮轴承是一体式设计，其中车轮轴承的内座圈与轮毂一体形成，并且外座圈具有凸缘，该凸缘具有用于安装在车轮托架上的孔。这里，提供的是，端面齿的齿的齿侧面倾斜20°和30°之间的齿面角。

EP 1 910 100 B1示出了具有用于支撑轮毂的至少两排滚动元件的车轮轴承布置，其中轮毂和驱动轮毂的驱动元件通过相互对应的端面齿布置彼此接合。在这种布置中，齿节圆的直径与滚动元件行距的比值至少是三。这里也一样，车轮轴承和轮毂是一体式设计。

鉴于所指示的现有技术，具有优化的重量并且易于安装的车轮模块的开发仍存在改进的空间。

技术实现要素：

本发明的根本目的是提供一种具有低重量并且同时易于安装和拆除的车轮模块。

根据本发明，该目的是通过具有权利要求1的特征的车轮模块来实现的，其中从属权利要求涉及本发明的有利实施例。

请注意以下事实：在以下说明书中分单独呈现的特征和措施可以以任何技术上可行的方式彼此组合，并且给出本发明的另外的实施例。此外，说明书特别是结合附图描述和详细说明本发明。

本发明提供一种用于机动车辆的从动桥的车轮模块。这里，相关车辆特别是客用车辆或卡车。在这种布置中，车轮模块具有车轮托架、轮毂、车轮轴承以及用于驱动轮毂的驱动轴，车轮轴承与轮毂是分开的，并且通过该车轮轴承，该轮毂被支撑在车轮托架上。已知的是，该车轮托架是一部件，通过该部件，车辆车轮被安装在车辆上。它可以经由各种连杆、弹簧和/或减震器被连接到车辆车身(车体和/或底盘)。同样已知的是，轮毂形成实际车轮的基础，车轮的制动盘和轮辋可以通常通过螺纹接合被安装在轮毂上。

在本发明的背景下，车轮轴承与轮毂是分开的，并且因此轮毂不被集成到车轮轴承中，如例如将是第二代或第三代车轮轴承的情况。特别是，车轮轴承可以被设计为具有两排滚动元件的滚动轴承。在这种布置中，滚动元件可以被设置在外座圈和至少一个内座圈——通常为两个内座圈——之间。现有技术中已知的是，密封元件通常位于外座圈和朝向外侧的内座圈之间，从而防止润滑剂逸出和异物渗入到轴承中。不言而喻的是，轮毂以这样的方式被支撑在车轮托架上，即，使得它接合车轮托架中的相应的孔，其中车轮轴承的外座圈与车轮托架相关联并且至少一个内座圈与轮毂相关联。相比于具有作为预加载单元被安装的一体的轮毂的车轮轴承，这种车轮轴承通常仅在车轮模块装配过程中被预加载。

轮毂和车轮轴承的单独的配置具有各种优点。例如，滚动元件的滚道必须被硬化并且由相对优质钢来制造。这意味着在一体式设计的情况下整个轮毂/滚动轴承单元必须由该优质钢来制造。相比之下，在根据本发明的概念的情况下，轮毂可以由低成本钢制成。仅滚动轴承本身需要可硬化的滚动轴承钢。此外，如果滚动轴承由于磨损而失效，则滚动轴承可以被更换，并且轮毂可以被继续使用，由此导致备用部件的低成本。

特别是，驱动轴可以是万向轴或有球形罩的万向节或诸如此类的最外侧部分。在所有情况下，它被至少间接地连接到车辆的变速器和发动机。为了驱动车轮，驱动轴和轮毂之间的连接是必要的。

根据本发明，该连接是通过以下事实实现的：轮毂具有端面齿，端面齿与驱动轴上的配合齿接合。这种端面齿包含多个齿，多个齿被设置在轮毂的一端上。在这种情况下，齿被设置成在切向方向上相连。齿优选延伸在垂直于轮毂的旋转轴线的平面内。如果轴向方向被识别为具有该旋转轴线，特别是齿在径向上延伸是可能的，即使它们原则上也可以相对于径向方向倾斜或甚至可以弯曲。当然，驱动轴上的配合齿被设计为与端面齿接合，并且包含齿，配合齿的齿的形状和间距匹配端面齿的齿。

与锯齿相比，这样的端面齿具有决定性的优势。因而，驱动轴不再必须穿过轮毂中的孔并且不必在一端具有固定螺母的螺纹。这意味着，现有技术中被设置在轮毂中的驱动轴的相应部分可以被省略。这里应当注意的是，所述部分必须在驱动轴和轮毂之间传递大量扭矩，并且因此需要相对笨重的配置。此外，轮毂的内径不再依赖于一组锯齿的设计并且如果适当的话可以被做得更小。因此，在根据本发明的解决方案中，节省了材料和重量。轮毂在驱动轴上的安装是简单的事情。特别是，相比于包含锯齿的解决方案，驱动轴的“吸入”被消除，在包含锯齿的解决方案中，在许多情况下可以实现轮毂的自定心。

根据本发明，至少一个隔离元件被轴向设置在车轮轴承和驱动轴之间。通过该隔离元件，车轮轴承的位置可以独立于驱动轴的精确配置被准确地设置。在这种情况下，驱动轴可以经由至少一个隔离件元件在车轮轴承上施加轴向力。这里，一个或多个隔离元件可以是按照车轮轴承的环形状的环形设计，即，可以被设计成使得切向地四处悬游。有利的是，隔离元件的使用可以与车轮轴承被安装在轮毂上并且抵靠轮毂的肩部的配置结合，如将在下面描述的那样。

同样根据本发明，至少一个隔离元件径向外侧邻接端面齿和/或配合齿。在该布置中，驱动轴可以具有肩部，该肩部径向延伸超出配合齿并且隔离元件抵靠该肩部。隔离元件可以至少部分地保护设置两组齿的区域免受来自外部的污染。有利的是，隔离元件径向相对于外部覆盖端面齿和配合齿。在这种布置中，有利地实现了至少部分保护该组齿免受湿气，降低了对腐蚀的敏感性并且提高了使用寿命。

端面齿优选地被设置成围绕轮毂中的中心孔。在这种布置中，中心孔在轴向方向上延伸，即，平行于轮毂的旋转轴线。通常，它相对于旋转轴线是对称的。在本实施例中，端面齿因此是以环或圆环的形式。这同样适用于与其接合的配合齿。

进一步优选的是，该车轮轴承在轴向方向上被安装在轮毂上并且抵靠轮毂上的径向向外延伸的肩部。在这种布置中，肩部通常是以环绕的方式在切向方向上形成。例如，它可以是轮毂上的凸缘的一部分。在所有情况下，它限制车轮轴承在轴向方向上的运动的自由。在装配期间，车轮轴承在轴向方向上被安装或被推入到轮毂上，其中肩部形成挡块。可选择地，轮毂被插入特别是被压入到车轮轴承中。不言而喻的是，在这种配置中，轮毂在安装发生的肩部的一侧上的外径必须比车轮轴承的内径更大。在肩部的相对侧上，车轮轴承的位置可以以各种方式来确定，如下面将要讨论的那样。例如，保持环可以被用于此处，所述环接合轮毂中的相应凹槽。

尽管可以想到的是，车轮轴承的外座圈具有凸缘，通过该凸缘，车轮轴承被固定在车轮托架上，例如，优选的是，车轮轴承在轴向方向上被插入到车轮托架中并且被固定在车轮托架上的径向向内延伸的肩部和插入到车轮托架中的保持环之间。这里也一样，提供径向环绕的肩部也是可能的，该肩部以例如凸缘的方式向内延伸。在这种布置中，保持环，也被称为弹性挡圈或卡环，接合车轮托架中的切向环绕的凹槽，并且从而限制或防止车轮轴承的轴向运动。相比于车轮轴承具有拧到车轮托架的凸缘的解决方案，在所描述的实施例中，凸缘和螺钉的重量可以被消除。特别是，该实施例可以与上述实施例结合，在上述实施例中，车轮轴承被安装在轮毂上。因此，在装配期间，车轮轴承可以被压入到车轮托架中并且首先被固定，在此之后，轮毂被压入到例如车轮轴承中。

根据另一个优选实施例，至少一个隔离元件具有径向向外延伸到车轮托架的区域中的密封部。这种类型的密封部可以是例如以圆环的形式。在所有的情况下，它被设置在车轮轴承面向驱动轴的一侧上。一般情况下，它不会结束于车轮托架，而是相反在它们之间仍有一定的空间。然而，密封部形成迷宫式密封，这大大降低灰尘渗入到车轮轴承的区域中。虽然车轮轴承本身通常具有保护内部的密封件，免受湿气和灰尘的保护可以通过迷宫式密封得到进一步明确地改善。特别是，已经发现的是，车轮轴承面向驱动轴的部分遭受灰尘和湿气的风险较大。正是这部分通过密封部来保护。该效果可以通过在轴向方向上提供彼此相连的多个密封部来增加。有利的是，车轮模块精确地包含一个隔离元件，其中在所述元件上形成至少一个密封部。

根据另一个实施例，轮毂通过螺钉抵靠驱动轴被夹紧，该螺钉穿过中心孔。这意味着，为了装配，该螺钉从轮毂的方向——即，车轮模块的外部——穿过中心孔，并且被固定在驱动轴上。为了夹紧，螺钉的头部可以直接抵靠轮毂上的凸缘或诸如此类，或插入元件，例如垫圈，可以被提供。当轮毂抵靠驱动轴被夹紧时，车轮轴承通常也被预加载。在驱动轴侧上，螺钉可以通过例如螺母来固定。然而，优选的是，螺钉接合驱动轴上的内螺纹。应当指出的是，基本上仅吸收轴向力的这样的螺钉可以被制成显著更薄，并且因而具有比现有技术系统中驱动轴通过锯齿接合轮毂中的中心孔的部分更少的材料。因而有可能实现这种类型的系统的显著的重量节省。

附图说明

图1示出了通过根据现有技术的车轮模块的截面。本发明的另外的有利细节和效果以下通过图2中所示的示例性实施例进行更详细地说明。

图2示出了通过根据本发明的车轮模块的截面。

在不同的附图中，相同的部件总是设置有相同的附图标记，由于这个原因，这些部件通常也仅被描述一次。

具体实施方式

图1示出了通过根据现有技术的车轮模块101的截面。整个模块101总的来说是相对于预期的旋转轴线A的旋转对称式设计。在这种情况下，轮毂120通过第一代车轮轴承30被可旋转地安装在车轮托架110上。车轮轴承30包含两个内座圈31和外座圈32、设置在内座圈31和外座圈32之间的两排滚动元件33(在这种情况下为球)和横向设置的密封件。车轮托架110进而通过连杆、弹簧和减震器(未示出)被连接到车辆车身。

车轮轴承30在轴向方向上被推到轮毂120上(根据对称和旋转轴线A)并且抵靠其肩部121。在相反侧上，车轮轴承30抵靠侧轴140的肩部142，侧轴140通过未示出的部件被连接到车辆的驱动器。为了将动力引入到轮毂120中，侧轴140穿过轮毂120中的中心孔124，其中轮毂上的内部锯齿123与侧轴140上的相应的外部配合齿141接合。在车辆运行期间，侧轴140必须传递与切向力相关联的大量扭矩，由于这个原因，设置在轮毂内的部分143必须是相对笨重的设计。最后，在侧轴140上形成外螺纹并且螺母150位于该螺纹上，螺母150经由垫圈151抵靠侧轴140夹紧轮毂120，连同位于侧轴140和轮毂120之间的车轮轴承30。车轮的制动盘152和轮辋153(这里仅部分示出)通过螺钉154以已知的方式被安装在轮毂120的外部。

图2示出了根据本发明的车轮模块1的截面，其中由于相对于在这种情况下也存在的旋转轴线A的对称性，仅示出了车轮模块1的一半。这里也一样，轮毂20通过第一代车轮轴承30相对于车轮托架10被可旋转地安装，第一代车轮轴承30与图1示出的相同。制动盘和轮辋可以通过螺钉54被安装在轮毂20上。在面向车轮托架10的一侧上，车轮轴承30在轴向方向上被推入，其中车轮托架10的肩部11形成挡块。在相对侧上，车轮轴承30通过保持环50被轴向固定，保持环50被插入到车轮托架10上为此目的而提供的凹槽12中。在面向轮毂20的一侧上，车轮轴承30抵靠为此目的提供的径向延伸的肩部21。

对于动力传输，侧轴40与轮毂20接合，尽管与图1所示的车轮模块101相比，没有提供具有轴向延伸的齿的锯齿123。相反，端面齿23被设置在轮毂20面向侧轴40的端部22上，所述端面齿总体上包围轮毂20上圆环状的中心孔24。端面齿23具有多个径向延伸的齿，多个径向延伸的齿此处没有被详细示出。侧轴40具有相应的配合齿41。两组齿23、41通过如下事实被保持接合，即，螺钉51的头被抵靠轮毂20的径向向内定向的凸缘部25支撑，螺钉51穿过中心孔24并且接合为此目的提供的侧轴40上的内螺纹42。事实上螺钉51仅仅必须吸收几乎仅轴向力，因此，它可以被制成更薄并且具有比侧轴140承载配合齿123的部分143(存在于图1)更少的材料。

相对于图1所示的车轮模块101的另一个区别是，车轮轴承30不直接抵靠侧轴40，而是隔离元件52被设置在它们之间，所述隔离元件邻近端面齿23和配合齿41并且在端面齿23和配合齿41的径向外侧。如可以看到，例如，隔离元件52被体现为具有在径向方向上延伸的密封部53和相对于其垂直设置的接触凸缘55的倒T形，其中接触凸缘55一方面抵靠车轮轴承30的相关内座圈31，另一方面抵靠侧轴40，即，抵靠侧轴40的凹部43，例如，如可以看到的那样。在这种布置中，隔离元件52将车轮轴承30的内座圈31的位置固定在轮毂20上。此外，它围绕切向四处悬游的端面齿23和配合齿41，并且至少在很大程度上防止灰尘和湿气渗入齿23、41的组的区域中。从隔离元件52的密封部53得到另一个重要功能，所述密封部例如是以圆环的形式，并且在径向方向上延伸以刚好位于车轮托架10的前方。即使密封部53和车轮托架10之间的密封不是气密或液密的，仍然由此产生迷宫式密封，最小化灰尘和湿气渗入到车轮轴承30的区域中。

总体上，车轮模块1可以以简单的方式被装配并且具有降低的重量。此外，齿23、41的组和车轮轴承30的区域在很大程度上通过隔离元件52被保护免受灰尘和湿气。

附图标记列表：

1、101 车轮模块

10、110 车轮托架

11、21、121、142 肩部

12 凹槽

20、120 轮毂

22 端部

23 端面齿

24、124 孔

25 凸缘部

30 车轮轴承

31 内座圈

32 外座圈

33 滚动元件

40、140 侧轴

41、141 配合齿

42 内螺纹

43 凹部

50 保持环

51、54、154 螺钉

52 隔离元件

53 密封部

55 接触凸缘

123 锯齿

143 部分

150 螺母

151 垫圈

152 制动盘

153 轮辋

A 旋转轴线