具有保持架的轴承单元.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911005043.8 (22)申请日 2019.10.22 (30)优先权数据 102018000009709 2018.10.24 IT (71)申请人 斯凯孚公司 地址 瑞典哥德堡 (72)发明人 菲利普恩格伦威廉菲内蒂 弗朗西斯科兰博格里亚 吉奥尔吉奥弥赛亚 (74)专利代理机构 北京智沃律师事务所 11620 代理人 吴志宏 (51)Int.Cl. F16C 33/38(2006.01) F16C 33/40(2006.01) F16C 19/18(2006.01。

2、) (54)发明名称 具有保持架的轴承单元 (57)摘要 轴承单元(30)设置有至少一列滚动体(32、 33)和至少一个用于保持滚动体(32、 33)的保持 架(39、 40)， 轴承单元(30)具有： 基杆(44)； 多个 臂(43)， 其在周向上间隔开并从杆(44)的一侧延 伸； 以及多个部分球形腔格(45)， 其用于保持滚 动体(32、 33)。 滚动体(32、 33)与架(39、 40)之间 的接触点(41)靠近各滚动体(32、 33)的极地区域 (332)地定位， 使得接触点(41)相对于滚动体 (32、 33)的赤道的角距离()落在40 和75 之 间。 权利要求书1页 说明书5页。

3、 附图10页 CN 111089118 A 2020.05.01 CN 111089118 A 1.一种轴承单元(30)， 其包括至少一列滚动体(32、 33)和至少一个用于保持所述滚动 体(32、 33)的架(39、 40)， 所轴承单元(30)还包括： -至少一个基杆(44)； -多个臂(43)， 其在周向上间隔开并从所述基杆(44)的一侧延伸； 以及 -多个部分球形腔格(45)， 其用于保持所述滚动体(32、 33)， 所述轴承单元(30)的特征在于， 所述滚动体(32、 33)和所述架(39、 40)沿着位于所述滚 动体(32、 33)的极地区域(332)附近的接触点(41)彼此接触，。

4、 使得所述接触点(41)相对于所 述滚动体(32、 33)的赤道的角距离( )在40 至75 之间。 2.根据权利要求1所述的轴承单元(30)， 其特征在于， 所述滚动体(32、 33)与所述架 (39、 40)之间的所述接触点(41)由凸起(42)构成， 即由径向靠外凸起(42 )和径向靠内凸起 (42” )构成， 所述凸起(42)形成在所述架(39、 40)的部分球形腔格(45)中并朝向所述部分球 形腔格(45)内部沿径向延伸。 3.根据权利要求2所述的轴承单元(30)， 其特征在于， 所述径向靠外凸起(42 )相对于 所述滚动体(32、 33)的旋转轴线(Y)对称， 并且具有通过所述旋转。

5、轴线(Y)与所述凸起(42 ) 相对于所述旋转轴线(Y)的远端边缘(D )之间的角度( )测量的角位置， 所述角度( )的 范围落在15 至50 之间。 4.根据权利要求2所述的轴承单元(30)， 其特征在于， 所述径向靠内凸起(42” )相对于 所述滚动体(32、 33)的旋转轴线(Y)对称， 并且具有通过所述旋转轴线(Y)与所述凸起(42” ) 相对于所述旋转轴线(Y)的远端边缘(D” )之间的角度( ” )测量的角位置， 所述角度( ” )的 范围落在15 至45 之间。 5.根据权利要求2至4中任一项所述的轴承单元(30)， 其特征在于， 所述凸起(42 、 42” ) 的角延伸等于1。

6、5 。 6.根据权利要求2至5中任一项所述的轴承单元(30)， 其特征在于， 所述凸起(42)距划 定所述部分球形腔格(45)边界的球面(46)的边缘的距离(d)的值的范围落在0.15mm至3mm 之间。 7.根据权利要求2至6中任一项所述的轴承单元(30)， 其特征在于， 所述凸起(42)相对 于所述球面(46)凸出的厚度的值在0.05mm至0.5mm之间。 8.根据权利要求6或7所述的轴承单元(30)， 其特征在于， 所述球面(46)的直径(Ds)与 插在所述部分球形腔格(45)内的相应所述滚动体(32、 33)的直径之间的差小于2.5mm。 9.根据前述权利要求中任一项所述的轴承单元(3。

7、0)， 其特征在于， 所述部分球形腔格 (45)具有形成下端的入口边缘的弦(47)， 用于保持所述滚动体， 所述弦的长度包括在相应 所述滚动体的直径与比该直径减小3mm的值之间。 10.一种用于机动车的车轮轮毂组件(10)， 其包括轮毂(20)和根据权利要求1至9中任 一项所述的轴承单元(30)， 所述车轮轮毂组件(10)还包括： -径向外圈(31)， 其提供相应的径向外滚道(31 )， -至少一个径向内圈(20、 34)， 其提供相应的径向内滚道(20 、 34 )， -至少一列滚动体(32、 33)， 其位于所述径向外圈(31)与所述径向内圈(34)之间， 以及 -根据权利要求1至9中任一。

8、项所述的至少一个架(39、 40)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111089118 A 2 具有保持架的轴承单元 技术领域 0001 本发明涉及设置有保持架(retaining cage)的轴承单元。 保持架具有创新的特 性， 并且适于轴承单元， 特别是适于滚动轴承。 尽管非排他地， 但是本发明特别适于机动车 的车轮轮毂组件， 所述组件设置有轴承单元。 这些应用包括如下两情况： 轴承单元的外圈可 转动， 而轴承单元的内圈固定的情况， 以及内圈可转动， 而外圈固定的相反情况。 有利但非 排他地， 本发明适用于具有双列球的轴承单元。 背景技术 0002 轴承单元的用于滚动体(特别是球)的传。

9、统架(cage)由圆形基杆和在周向上间隔 开并从杆的一侧延伸的多个臂形成。 基杆和臂具有呈部分球形的凹面， 这些凹面共同限定 出多个呈部分球形的兜孔或腔格， 用于保持相应的球。 0003 杆是连续的结构元件， 其沿着架沿周向延伸并形成坚固的基座， 以为架整体提供 对于保持沿着轴承的滚道在周向上均等地间隔开的各列球而言必要的刚性。 0004 目前， 在球的赤道区域中提供发生在球与架之间的接触， 其中球与形成于架的适 当凸起接触。 作为球相对于轴承单元的内圈和外圈的滚道的滚动运动的结果， 球和保持架 的相对运动或多或少是滑动运动， 即球的赤道区域相对于架上的凸起移位。 位于这两个组 件之间的形成在。

10、球的赤道区域中的接触表面积是最大的， 其可以在几何上形成。 另外， 由于 球的接触点相对于所述球的旋转轴线具有最大的距离(实际上， 等于球的半径)， 所以这些 接触点的切向速度本质上也是最大的。 因此， 该滑动运动会导致非常高的滑动摩擦的风险， 其在理论上是可能产生的最大值。 架与球之间的高滑动摩擦显然会致使扩散出更多的热流 形式的能量。 0005 为了克服这些缺点 ， 已 经尝试优化球与架之间的接触区域。 例如 ， 文献 DE102008059571A1示出了如下架的图： 分隔壁形成用于球的赤道区域的优化后的支撑面。 0006 文献JP2003004047(A)示出了另一示例， 其中减小了架。

11、与球之间的接触面积， 架形 成有与球接触的多个突起。 0007 在文献US4133588A示出了类似的方案， 其中架的内表面设置有具有不同构造的突 起， 其限定了用于球的接合面并具有略大于球的有效直径， 以提供与球的最小游隙。 0008 然而， 已知的方案无法解决所提及的技术问题： 由于架与球之间的接触仍然存在 于所述球的赤道区域中， 所以相对切向速度在任何情况下均是高的， 因此散热未曾改变。 0009 因此， 对设计出不具有上述缺点的用于轴承单元的滚动体(特别是球)的架存在需 要。 特别的是， 对减小发生在所述架与滚动体之间的滑动摩擦力并因此也减小扩散出来的 热流存在需要。 发明内容 001。

12、0 本发明的一个目的是减小用于车轮轮毂组件的轴承单元的滚动体(例如球)与架 之间的摩擦。 该目的是这样实现的： 通过减少和移位球与架之间的接触点， 特别是使接触点 说明书 1/5 页 3 CN 111089118 A 3 朝向球的极地区域移位， 进而降低球的接触点相对于架的相对滑动速度， 因此减轻滑动摩 擦。 0011 根据另一目的， 必须将球与架之间的接触区域限制在预定范围内， 理想的是， 接触 区域可以与形成球的球体的极地重合， 以便使其在功能上有效而确保球的保持并在工业上 可实现， 该预定范围可以限定为例如接触点相对于滚动体的赤道的角距离所在的范围。 0012 另外， 形成于架的接触点(。

13、所谓的 “凸起” )必须具有如下几何形状： 被充分优化， 以 便获得尽可能小的接触面， 但是同时能够有效地保持球并能够在工业上实现。 0013 根据另一目的， 架的总体设计必须以臂的形式优化， 使得架的成型是可行的， 并且 在经济上是可持续的。 0014 因此， 根据本发明， 描述了用于车轮轮毂单元的例如轴承单元的滚动体的创新的 架， 所述架具有本说明书所附的独立方案中记载的特征。 0015 根据所附从属方案中记载的特征， 描述了本发明的其它优选和/或特别有利的实 施方式。 附图说明 0016 现在将参照图示了本发明的实施方式的多个非限制性示例的附图描述本发明， 在 附图中： 0017 -图1。

14、是设置有两个用于收纳和保持球的架的轴承单元的局部截面图； 0018 -图2是根据现有技术的用于滚动体的架的轴测图； 0019 -图3是用于轴承单元的球的轴测图， 其示出了根据现有技术(赤道区域)和根据本 发明(极地区域)的与保持架的接触点； 0020 -图4示出了架与球之间的接触点的细节的局部截面图； 0021 -图5是架及其架杆的主视图； 0022 -图6是根据本发明的一个方面的用于滚动体的架的轴测图； 0023 -图7是根据图6的架的兜孔的第一细节， 其示出了径向靠外接触点(凸起)的角位 置； 0024 -图8是根据图6的架的兜孔的第二细节， 其示出了径向靠内接触点(凸起)的角位 置； 0。

15、025 -图9是根据图6的架的兜孔的第三细节， 其示出了接触点相对于架的球面的边缘 的位置； 0026 -图10是根据图6的架的兜孔的第四细节， 其示出了架的球面的尺寸； 以及 0027 -图11是根据图6的架的兜孔的第五细节， 其示出了用于供球进入所述兜孔内的最 小入口边缘的尺寸。 具体实施方式 0028 仅借助于非限制性示例， 现在将参照设置有滚动轴承的用于机动车的车轮轮毂组 件来描述本发明。 0029 参照图1， 总体上用10表示根据本发明的优选实施方式的车轮轮毂组件。 该图示出 了借助于示例提供的构造的细节。 说明书 2/5 页 4 CN 111089118 A 4 0030 组件10。

16、具有中心旋转轴线X并包括轮毂20和轴承单元30， 优选但非必须的是， 轮毂 20是静止的， 轴承单元30还包括： 0031 -径向外圈31， 优选但非必须的是， 其能够旋转； 0032 -径向内圈20， 其由轮毂20限定； 0033 -另一固定的径向内圈34， 其安装于轮毂20并与轮毂20一体化； 0034 -两列滚动体32、 33， 在该示例中为球， 其配置在径向外圈31与径向内圈20、 34之 间； 以及 0035 -两个架(cages)39和40， 其用于将两列滚动体32、 33中的滚动体保持就位。 0036 在整个说明书和权利要求书中， 表示诸如 “径向” 和 “轴向” 等的位置和指向。

17、的术语 和表达应当理解为是以轴承单元30的旋转中心轴线X为基准。 而诸如 “轴向外(靠外)” 和 “轴 向内(靠内)” 是指车轮轮毂单元的组装好的情形， 并且在特定情况下， 优选分别是指车轮侧 和与车轮侧相反的那侧。 0037 径向外圈31设置有两个相应的径向外滚道31 ， 而径向内圈20、 34设置有相应的径 向内滚道20 ， 34 ， 用于允许配置在径向外圈31与轮毂20之间的轴向靠外的那列滚动体32 的滚动， 以及允许配置在径向外圈31与径向内圈34之间的轴向靠内的那列滚动体33的滚 动。 为了容易说明起见， 附图标记32和33将指代单个球和成列的球两者。 再一次， 为了简化 起见， 在。

18、本说明书和附图中可以借助于示例使用术语 “球” 来代替更通用的术语 “滚动体” (而且， 也将使用相同的附图标记)。 0038 为了简化以下描述并进一步强调架39和40是如何创新的， 现在将参照图2， 其示出 了根据现有技术设计的且包括圆形基杆2和多个臂3的架1， 多个臂3在周向上间隔开并从杆 2的一侧延伸。 基杆2和臂3具有呈部分球形的凹面， 这些凹面共同限定出多个呈部分球形的 兜孔(pocket)或腔格(cavity)4， 用于借助于接触区域5保持相应的球。 0039 图3以示意图的形式示出了用于轴承单元(例如， 图1中的轴承单元30)的球33。 作 为轴承单元30的内圈和外圈的相对旋转运。

19、动并因此相应滚道的相对旋转运动的结果， 轴承 单元30的一个球33以及所有球33沿借助于图3中的虚线和词语 “旋转方向” 表示的方向绕着 各自的旋转轴线Y滚动。 0040 在球33位于如图2所示的架1中， 即位于根据现有技术的架中的情况下， 球33借助 于沿着赤道区域331定位的接触点41与架1接触， 赤道区域331绕着轴线Y并与所述轴线Y垂 直地配置。 另一方面， 当轴承单元30的一个球33以及同样地所有球33位于根据本发明的保 持架39、 40(图中未示出)内部时， 球33在沿着极地区域332定位的接触点41处与架39、 40接 触， 极地区域332绕着轴线Y平行于赤道区域331地配置， 。

20、但是靠近球33的极地333。 0041 实际上， 如所提及的， 形成本发明的基础的构思是通过将理想的接触点定位在球 33的极地区域332中， 即靠近形成球33的球体的极地333地定位， 来减小架与球之间的滑动 摩擦。 0042 为了理解该方案的潜在优势， 可以限定由半直线(straight half line)CA和半直 线CB所夹的角度 ， 半直线CA具有位于球33的中心C的起点并穿过球的位于外表面且形成赤 道区域331的一部分的点A， 半直线CB具有位于球33的中心C的起点并穿过球的位于外表面 且形成极地区域332的一部分的点B。 换言之， 角度 代表接触点41相对于滚动体32、 33的赤。

21、 道的角距离 。 说明书 3/5 页 5 CN 111089118 A 5 0043 利用该方案， 如上所限定的， 通过与角度 的余弦对应的因数(factor)减小架和球 的相对切向滑动速度。 因此， 以相同的比例减小了球与架之间的滑动摩擦。 0044 为了在减小摩擦方面获得最大的益处并同时确保球保持性能， 架40应当具有某些 特定的特征。 0045 首先， 球与架之间的接触点应当尽可能靠近球的两个极地333中的一个极地。 然 而， 为了能够吸收轴承旋转方向上的力并在操作期间维持各个球之间的距离， 必须使接触 点比极地333略靠下的定位， 因此必须使极地区域332比极地333略靠下的定位。 可。

22、以通过如 上限定的角度 的值的可能范围， 限定如通过从所执行的优化 “摩擦减小/性能保证” 折中( friction reduction/performance guaranteetrade-off)的实验测试获得的优选定位配 置， 角度 的范围在40 至75 之间， 即 0046 40 75 0047 参照图4和图5， 接触点41应当减少到能够确保接触仅在如所预先限定的极地区域 332中发生的最小数量。 如能够在图4和图5中看到的， 用于在轴承的旋转方向上收纳球且确 保仅在极地区域中接触的最小点数是每个球四个， 即每个半球两个。 对于每个半球， 有利的 是， 接触点41相对于球的旋转轴线对称。

23、。 所有其它几何特征均被设计成确保架与球之间的 最大空间。 0048 图6示出了根据本发明的优选实施方式的整个架40的三维视图。 架包括基杆(base bar)44和多个臂43， 多个臂43在周向上间隔开并从杆的一侧延伸。 基杆和臂具有呈部分球 形的凹面， 这些凹面共同限定出多个呈部分球形的兜孔或腔格45， 用于借助于接触点41保 持相应的球。 0049 为了收纳最大数量的球， 在两个相邻球之间的最小距离周围去除架的材料， 并且 以此方式， 臂43的几何形状将具有C字形的形式。 0050 为了连接架40的臂43， 将使用沿周向配置的杆44。 为了便于制造和减轻重量， 如能 够在图6中看到的， 。

24、将杆定位在架的内周。 有利的是， 对于结构强度要求， 架还设置有外杆。 0051 作为在先图6的细节的在后附图示出了根据本发明的新架的优选尺寸的示例。 0052 实际上， 球与架之间的理想接触点41由朝向部分球形腔格45的内部沿径向延伸的 凸起42形成。 关于这方面， 可以存在一对径向靠外凸起42 和一对径向靠内凸起42” 。 如能够 在图9中看到的， 所述凸起形成于划定架39、 40的部分球形腔格45边界的球面46。 优选的是， 形成于架的凸起42必须具有尽可能小的表面积。 凸起42可以具有曲线的形式， 以便减小接 触面积并在球33的极地区域332中具有更明确的接触区域(如能够在图4中看到的。

25、)。 0053 图7示出了架与球之间的接触区域， 其由插在相应兜孔45内侧相对于球(图中未示 出)的旋转轴线Y彼此对称的径向靠外凸起42 形成。 图7还示出了通过旋转轴线Y与凸起42 相对于所述轴线Y的远端边缘D 之间的角度 测量的角位置。 角度 可以优选在15 至50 之间变化， 其中凸起42 的角延伸(angular extension)等于大约15 。 0054 取而代之的是， 图8示出了架与球之间的接触区域， 其由也相对于球的旋转轴线Y 对称的径向靠内凸起42” 形成。 凸起42” 的角位置通过旋转轴线Y与凸起42” 相对于所述轴线 Y的远端边缘D” 之间的角度 ” 测量得到。 角度 。

26、” 可以优选在15 至45 之间变化， 其中凸起 42 的角延伸也可以等于大约15 。 0055 凸起42可以例如借助于与用于成型架40相同的方法形成。 特别的是， 凸起通过在 说明书 4/5 页 6 CN 111089118 A 6 模具内部借助于放电机加工形成凸起的相反形式(negative form)而制成。 为了满足功能 和技术要求， 参照图9， 凸起42距划定兜孔45边界的球面46的边缘的距离 “d” 应当在0.15mm 和3mm之间， 并且优选的是， 应当具有0.5mm的值。 凸起42相对于球面46的高度(换言之， 凸起 的厚度)可以具有在0.05mm至0.5mm之间的值。 参照图。

27、10， 球面46的直径Ds将比插在兜孔45 内的相应球33的直径至多大2.5mm。 0056 最后， 参照图11， 兜孔45具有形成下端的入口边缘的弦(chord)47， 用于保持球。 弦 47的长度可以不大于相应球的直径， 比该球的直径小的程度不大于3mm。 0057 除了本发明的如上所述的实施方式以外， 应当理解， 各种其它变体是可能的。 还必 须理解， 所述实施方式仅是示例， 并且既不限制本发明的主题， 也不限制其应用， 还不限制 其可能的构造。 正相反， 尽管以上提供的描述能够使本领域技术人员实施本发明， 实施其至 少一个构造例， 但是必须理解， 在不超出本发明的如限定在所附权利要求书。

28、中的、 按字面解 释和/或根据其法律等同解释的范围的情况下， 组件的各种改变是可行的。 说明书 5/5 页 7 CN 111089118 A 7 图1 说明书附图 1/10 页 8 CN 111089118 A 8 图2 说明书附图 2/10 页 9 CN 111089118 A 9 图3 说明书附图 3/10 页 10 CN 111089118 A 10 图4 说明书附图 4/10 页 11 CN 111089118 A 11 图5 说明书附图 5/10 页 12 CN 111089118 A 12 图6 图7 说明书附图 6/10 页 13 CN 111089118 A 13 图8 说明书附图 7/10 页 14 CN 111089118 A 14 图9 说明书附图 8/10 页 15 CN 111089118 A 15 图10 说明书附图 9/10 页 16 CN 111089118 A 16 图11 说明书附图 10/10 页 17 CN 111089118 A 17 。