新型智能化的轮毂轴承单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型智能化的轮毂轴承单元。它包括制动盘、转向节、滚珠、整体式保持架、等速万向节、带有多极磁线圈的内密封圈、外密封圈以及噪声传感器。制动盘与等速万向节外端钟形壳轴颈根部均设有滚道，共同作为轮毂轴承单元的内圈滚道，转向节轴颈设有两列滚道，作为轮毂轴承的外圈滚道，滚珠、整体式保持架、密封圈均安装于转向节轴颈与钟形壳轴颈、制动盘轴颈之间。所述结构零部件集成度高，配件少，缩小了转弯半径且易于加工和安装。所述转向节轴颈设有通孔，噪声传感器安装于转向节轴颈通孔内，用于实时监测轮毂轴承运转状况，实现了轮毂轴承自动故障诊断，提高了轮毂轴承的安全性能。
【专利说明】新型智能化的轮毂轴承单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车配件【技术领域】，特别涉及一种新型智能化的轮毂轴承单元。【背景技术】
[0002]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向导。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，轿车转弯半径小。随着科技的进一步发展，人们对轿车零部件的集成度、紧凑性要求进一步提高。轮毂轴承作为汽车关键零部件，安全性能至关重要。安装用于实时检测轮毂轴承故障的传感器，提高轮毂轴承的安全性能，是未来发展的必然趋势。
[0003]中国专利文献(专利号:CN 201195476 Y)，将钟形壳固定在内法兰盘长端轴颈的末端台阶上，并同时顶住内圈，长端轴颈的轴颈端面设成卷边，包住钟形壳,钟形壳内部设有等速驱动轴球笼式万向节。该种结构将内圈与钟形壳分开设置，零部件较多，结构复杂，且难以加工安装。中国专利文献(专利号:CN 202764599 U)涉及了一种智能轮毂轴承单元，在内法兰内孔中加装等速万向节，在外圈加装了温度传感器以及振动加速度传感器，内列滚珠与外列滚珠个数以及大小均设置为相同的规格。但是在汽车转向行驶时，靠近车轮一侧的外列轴承的实际载荷会明显大于靠近转向节一侧的内列轴承，其寿命也通常短于内列轴承，因此决定轮毂轴承寿命的主要因素在于外列轴承的承载能力。同时，轮毂轴承法兰盘内孔较小，难以有足够的空间用来安装等速万向节。该种结构零部件集成度较低，难以安装。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有技术中轮毂轴承结构复杂、零部件集成度低、运转状况无法监测等问题而设计一种新型智能化的轮毂轴承单元。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]新型智能化的轮毂轴承单元，包括制动盘、转向节、内列滚珠、外列滚珠、整体式保持架、等速万向节、外密封圈、带多极磁线圈的内密封圈、噪声传感器；其中，所述制动盘与等速万向节配合安装，兼做轮毂轴承的内圈，转向节兼做轮毂轴承外圈，转向节、钟形壳及制动盘三者的轴颈之间安装所述整体式保持架、内密封圈、外密封圈、外列滚珠及内列滚珠；所述制动盘与内法兰一体化设计，制动盘的盘面设有安装孔，通过螺栓与车轮进行连接，使得制动盘兼有内法兰作用；转向节与外法兰一体化设计，使得转向节兼有外法兰的作用；制动盘轴颈根部及钟形壳轴颈根部分别设有第一滚道和第二滚道，上述两个滚道共同作为轮毂轴承单元的内圈滚道，转向节轴颈处对应所述两个滚道的设有两列滚道，作为轮毂轴承的外圈滚道。
[0007]进一步的，所述转向节轴颈处设有通孔，所述通孔内安装噪声传感器，所述噪声传感器包括金属外壳及探头，所述金属外壳安装于通孔内，所述探头伸入所述整体式保持架中间过渡部位的弧形凹槽内，位于两列滚珠之间；传感器接口通过导线将电信号输送到ECU。
[0008]进一步的，所述噪声传感器与转向节轴颈通孔配合安装，通孔轴线位于两列滚珠垂直中心线位置；通孔上半圈内表面与噪声传感器外表面均设有螺纹，噪声传感器金属外壳外表面设有橡胶密封圈，橡胶密封圈与噪声传感器金属外壳外表面贴合在一起，橡胶密封圈安装于通孔内壁凹槽内；所述橡胶密封圈直径略大于内壁凹槽直径，将噪声传感器压入通孔内，并采用螺纹连接进行固定，橡胶密封圈与转向节通孔内壁凹槽过盈配合。
[0009]进一步的，整体式保持架两侧设有交错排列的外列兜孔和内列兜孔，所述内列兜孔用于放置内列滚珠，所述外列兜孔用于放置外列滚珠，外列兜孔数量多于内列兜孔数量，外列兜孔直径小于内列兜孔直径，二者节圆直径相等；
[0010]进一步的，整体式保持架中间过渡区域设有向下的弧形凹槽，弧形凹槽用于容纳噪声传感器探头。
[0011]进一步的，钟形壳轴颈末端加工有一台阶，制动盘内孔嵌套在轴颈台阶内，二者过盈配合连接成为一体，钟形壳轴颈端面设有卷边，压紧制动盘的内孔端面。
[0012]进一步的，所述等速万向节包括钟形壳、保持架、内支架、内花键槽、轴向滚道及钢球，其中，所述钟形壳作为等速万向节的外支架，内部设有轴向滚道，钢球(56)安装于钟形壳与内支架之间，采用保持架约束钢球只能在轴向滚道运动，内表面设有内花键槽，与传动轴配合，传递动力。
[0013]本实用新型具有如下的优点:
[0014]1、与现有的轮毂轴承相比，本实用新型加装了噪声传感器，用以实时监测轮毂轴承单元的运行状况，出现异常故障，运转噪声加大，即刻报警，对于提高轮毂轴承的安全性能具有重要意义；
[0015]2、现有的三代轮毂轴承单元包含内法兰、外法兰、保持架、滚珠、密封圈，其中内法兰通过螺栓与制动盘相连，外法兰通过螺栓与转向节相连。本实用新型将内法兰与制动盘、外法兰与转向节进行一体化布置，制动盘与内法兰、转向节与外法兰均结合为一个完整部件，取消了连接螺栓，制动盘与转向节兼有内、外法兰的作用，该设计结构更加紧凑，减轻了整体重量，有效降低了制动时产生的振动，衰减了制动时的振颤噪声，增加了车轮刚度；
[0016]3、与现有的三代轮毂轴承单元相比，本实用新型取消了轮毂花键轴，将等速万向节与轮毂轴承做成一体化的结构，结构紧凑，安装方便，为设计人员布置转向结构提供了更多的自由空间，缩小了转弯半径；通过改变外列滚珠球数、直径，提高了外列滚珠的承载能力，同时留下了更多的设计空间用于制动盘、转向节的强度设计，提高了轮毂轴承的承载能力以及疲劳寿命；通过将原先的单独的两列保持架设为整体式保持架，保持架两侧分别设有不同数目以及尺寸的兜孔，放置滚珠，简化了结构，实现了轮毂轴承零部件的高度集成化；
[0017]4、本实用新型将等速万向节的钟形壳轴颈根部及制动盘轴颈根部作为内圈，与滚珠进行配合，钟形壳轴颈台阶处与制动盘内孔采用过盈配合，并且钟形壳轴颈端面采用卷边形式，贴压在制动盘内孔的端面上。该种结构零件集成度高，无需采用额外的内圈结构，加工安装方便。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型总装结构示意图；
[0019]图2为本实用新型噪声传感器连接结构示意图；
[0020]图3为本实用新型整体式保持架的主视图；
[0021]图4为本实用新型整体式保持架的立体图；
[0022]图5为本实用新型噪声传感器工作过程示意图；
[0023]图6为轮毂轴承双列滚珠在极限转弯工况下的等效应力云图；
[0024]图中，I一外列滚珠、2—噪声传感器、3—内列滚珠、4一整体式保持架、5—等速万向节、6—带多极磁线圈的内密封圈、7—转向节、8—制动盘、9 一外密封圈、IO—螺栓、11一导线、12—E⑶、13—驾驶室仪表板指示灯、14 一橡胶密封圈、21—噪声传感器接口、22—噪声传感器探头、23—噪声传感器外表面、24—噪声传感器金属外壳、41一整体式保持架弧形凹槽、42—整体式保持架外列兜孔、43—整体式保持架内列兜孔、51—钟形壳、52—保持架、53—内支架、54—内花键槽、55—轴向滚道、56—钢球、71—转向节轴颈通孔、72—转向节通孔内壁凹槽、81—制动盘轴颈滚道、82—制动盘内孔倒角、511—钟形壳轴颈滚道、512—钟形壳轴颈、513—钟形壳轴颈台阶、514—卷边、D1—外列兜孔直径、D2-内列兜孔直径、D—节圆直径。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明:
[0026]如图1、2、3、4所示，制动盘8通过螺栓10与车轮相连，制动盘8的轴颈根部设有制动盘轴颈滚道81，外列滚珠1、整体式保持架4以及外密封圈9，上述部件均安装于制动盘8与转向节7之间。制动盘8的内孔嵌套于等速万向节钟形壳轴颈512的台阶513处，二者采用过盈配合，连接为一个整体，钟形壳轴颈端面的卷边514紧贴在制动盘8的内孔端面。内孔与台阶513均采用倒圆角形式，制动盘内孔倒角82与台阶513根部的过渡圆弧相互配合。钟形壳轴颈根部设有滚道511，在转向节7与钟形壳轴颈512之间装有内列滚珠3、带多极磁线圈的内密封圈6。
[0027]外列滚珠I的直径小于内列滚珠3的直径，外列滚珠I的个数多于内列滚珠3的个数，二者节圆直径D相等；通过有限元分析可知，如图6所示，轮毂轴承双列滚珠在极限转弯工况下的等效应力云图；在汽车转向行驶时，靠近制动盘8—侧的外列轴承的实际载荷会明显大于靠近转向节7—侧的内列轴承，其寿命也通常短于内列轴承，因此决定轮毂轴承寿命的主要因素在于外列轴承的承载能力。外列滚珠I直径减小，个数增加，有利于增强外列滚珠I的承载能力。整体式保持架4两侧设有数量以及尺寸不同的外列兜孔42和内列兜孔43，外列兜孔42用于放置外列滚珠1，内列兜孔43用于放置内列滚珠3。与滚珠数目以及尺寸相对应，外列兜孔42直径D1略小于内列兜孔43直径D2,外列兜孔42数量大于内列兜孔43的数量，该结构取代了原先相互独立的内、外保持架，形式更为紧凑，集成度更高，符合轿车零部件集成化、紧凑化的发展趋势。
[0028]转向节轴颈设有通孔71，通孔71的上半圈内表面设有螺纹；所述噪声传感器2与转向节通孔71配合安装，通孔71轴线位于两列滚珠垂直中心线位置。传感器外表面23设有螺纹，传感器金属外壳24外表面设有弹性密封圈14,密封圈14与传感器金属外壳24的外表面紧紧贴合在一起，通孔内壁设有凹槽72，密封圈14直径大于通孔凹槽72直径。将噪声传感器2压入通孔71内，并采用螺纹连接进行固定，有效避免了由于轮毂轴承运转时产生的振动导致传感器2松动而引起测量精度下降；弹性密封圈14与通孔内壁凹槽72过盈配合，起到密封以及隔绝外部噪声的作用，提高测量精度。噪声传感器探头22伸入整体式保持架4的弧形凹槽41内，位于两列滚珠之间，用于实时测量轮毂轴承运转所发出的噪声，并将噪声信号转化为电信号，传感器接口 21通过导线11将电信号输送到E⑶12，E⑶12根据输入的电信号判别轮毂轴承是否处于故障状态，若所测得的噪声信号急剧变大且波动剧烈，并维持较长时间，表明轮毂轴承处于故障状态，ECU12则会发出警告信号，点亮驾驶室仪表板指示灯13，提醒驾驶员轮毂轴承出现了异常故障，需要进行检查维修，噪声传感器2的具体工作流程如图5所示。
[0029]等速驱动球笼式万向节5由钟形壳51、保持架52、内支架53、内花键槽54、轴向滚道55、钢球56组成。钟形壳51作为等速万向节5的外支架，内部设有轴向滚道55，钢球56安装于钟形壳51与内支架53之间，采用保持架52约束钢球56只能在轴向滚道55运动，内表面设有内花键槽54，与传动轴配合，传递动力。
[0030]本实用新型介绍的新型智能化的轮毂轴承单元，将制动盘与内法兰进行一体化设计，转向节与外法兰进行一体化设计，分别在制动盘、转向节以及等速万向节钟形壳轴颈根部设有滚道，兼做轮毂轴承的内、外法兰，结构紧凑，零件集成度高，降低了系统重量。将制动盘内孔嵌套在钟形壳轴颈台阶处，并使用卷边操作，简单易行，加工安装方便。通过减小夕卜列滚珠直径，增加外列滚珠个数的方法，提高了轮毂轴承外列滚珠的承载能力，提高了轮毂轴承的疲劳寿命。将原先相互独立的内、外列保持架设为整体式保持架，保持架两侧设有不同规格的兜孔放置内、外列滚珠，提高了零部件的集成度，安装方便。转向节轴颈设有通孔，用于安装噪声传感器，为防止整体式保持架与噪声传感器探头出现干涉，整体式保持架中间过渡区域采用向下的弧形凹槽，用于放置传感器探头，有效避免了干涉现象的发生，噪声传感器实时监测轮毂轴承的运转状况，遇到异常故障即可报警，实现了轮毂轴承的智能化，提高了轮毂轴承的安全性能。
【权利要求】
1.新型智能化的轮毂轴承单元，包括制动盘(8)、转向节(7)、内列滚珠(3)、外列滚珠(1)、整体式保持架(4)、等速万向节(5)、外密封圈(9)、带多极磁线圈的内密封圈(6)、噪声传感器(2);其中，所述制动盘(8)与等速万向节(5)配合安装，兼做轮毂轴承的内圈，转向节(7)兼做轮毂轴承外圈，转向节(7)、钟形壳(51)及制动盘(8)三者的轴颈之间安装所述整体式保持架(4)、内密封圈(6)、外密封圈(9)、外列滚珠(I)及内列滚珠(3);其特征在于:所述制动盘(8)与内法兰一体化设计，制动盘(8)的盘面设有安装孔，通过螺栓(10)与车轮进行连接，使得制动盘(8)兼有内法兰作用；转向节(7)与外法兰一体化设计，使得转向节(7)兼有外法兰的作用；制动盘(8)轴颈根部及钟形壳(51)轴颈根部分别设有第一滚道(81)和第二滚道(511)，上述两个滚道共同作为轮毂轴承单元的内圈滚道，转向节(7)轴颈处对应所述两个滚道的设有两列滚道，作为轮毂轴承的外圈滚道。
2.根据权利要求1所述的新型智能化的轮毂轴承单元，其特征在于，所述转向节(7)轴颈处设有通孔(71)，所述通孔(71)内安装噪声传感器(2 )，所述噪声传感器(2 )包括金属外壳(24)及探头(22)，所述金属外壳(24)安装于通孔(71)内，所述探头(22)伸入所述整体式保持架(4)中间过渡部位的弧形凹槽(41)内，位于两列滚珠之间；传感器接口(21)通过导线(11)将电信号输送到E⑶(12)。
3.根据权利要求2所述的新型智能化的轮毂轴承单元，其特征在于:所述噪声传感器(2)与转向节轴颈通孔(71)配合安装，通孔(71)轴线位于两列滚珠垂直中心线位置；通孔(71)上半圈内表面与噪声传感器外表面(23)均设有螺纹,噪声传感器金属外壳(24)外表面设有橡胶密封圈(14),橡胶密封圈(14)与噪声传感器金属外壳(24)外表面贴合在一起，橡胶密封圈(14)安装于通孔内壁凹槽(72)内；所述橡胶密封圈(14)直径略大于内壁凹槽(72)直径，将噪声传感器(2)压入通孔(71)内，并采用螺纹连接进行固定，橡胶密封圈(14)与转向节通孔内壁凹槽(72)过盈配合。
4.根据权利要求1所述的新型智能化的轮毂轴承单元，其特征在于:整体式保持架(4)两侧设有交错排列的外列兜孔(42)和内列兜孔(43)，所述内列兜孔(43)用于放置内列滚珠(3)，所述外列兜孔(42)用于放置外列滚珠(1)，外列兜孔(42)数量多于内列兜孔(43)数量，外列兜孔直径(D1 )小于内列兜孔直径(D2 )，二者节圆直径(D)相等。
5.根据权利要求2所述的新型智能化的轮毂轴承单元，其特征在于:整体式保持架(4)中间过渡区域设有向下的弧形凹槽(41)，弧形凹槽(41)用于容纳噪声传感器探头(22)。
6.根据权利要求1所述的新型智能化的轮毂轴承单元，其特征在于:钟形壳轴颈(512)末端加工有一台阶(513)，制动盘(8)内孔嵌套在轴颈台阶(513)内，二者过盈配合连接成为一体，钟形壳(51)轴颈端面设有卷边(514)，压紧制动盘(8)的内孔端面。
7.根据权利要求1所述的新型智能化的轮毂轴承单元，其特征在于，所述等速万向节(5)包括钟形壳(51)、保持架(52)、内支架(53)、内花键槽(54)、轴向滚道(55)及钢球(56)，其中，所述钟形壳(51)作为等速万向节(5)的外支架，内部设有轴向滚道(55)，钢球(56)安装于钟形壳(51)与内支架(53)之间，采用保持架(52)约束钢球(56)只能在轴向滚道(55 )运动，内表面设有内花键槽(54 )，与传动轴配合，传递动力。
【文档编号】B60B27/02GK203528196SQ201320573738
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】王伟, 林棻, 朱为文, 张尧文 申请人:南京航空航天大学