[发明专利]具有一体轴承圈的轻量轮毂单元及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有一体轴承圈的轻量轮毂单元，用于机动车辆车轮的轮毂轴承装配。本发明同样涉及该单元的制造方法。

背景技术

在机动车辆行业，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。在这种圈中，由第一种材料制成的管状芯部具有高的韧性，例如轴承级钢，形成滚道；第二种轻量材料，例如轻量金属，形成圈剩下的部分，包括用于安装车轮的外侧法兰。具体可参见专利公开WO2008/147284A1。

在某些情况下，钢的芯部和较轻的法兰之间的连接由干扰性连接形式提供。这些连接并非总是被证明是耐用的，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的芯部上。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圈中通过具有复杂形状的交互表面而结合，为了实现咬边，其像接头样作用在两种材料之间。用于通过这种技术实现的环的制造花费相当高。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于以经济的方式提供一种轻量轮毂轴承组件，解决具有不同的重量和热膨胀的两个材料之间互锁的问题。对于车轮的轴承来说，重量的减小不应导致任何强度和安全性的减弱。滚道必须由足够硬的材料制成以承受滚动接触的赫兹应力。由于这个原因，用于轴承的传统钢仍广泛地使用。对滚道进行热处理从而获得能够承受由赫兹滚动接触导致的应力的硬度级别和同类的微结构。本发明的目的，尤其是提供双排滚动元件位于相应的内滚道和外滚道之间的轴承组件。两个径向外滚道都通过相同的外轴承圈形成。两个径向内滚道由两个独立的环形钢体形成。在某些应用中，其中的第一个，形成外侧的一排的内滚道，其本身是如上所述的管状芯。其包括在内侧延伸的管状轴部。在该管状部上装配有第二环形钢体，其在工业上为已知的“小圈”或“小内圈”。第一环形钢体的管状部具有端部，该端部在第二环形体的侧面或横向上突出。该端部经受冷变形，尤其是通过轨道轧制形成，在径向向外的方向上；获得一轧制的，塑性变形边缘，其轴向锁止第二环形体且轴向地预加载整个轴承单元。因此需要对第一钢体或芯进行感应淬火处理以使滚道区域变硬。变硬的区域必须延伸到被轧制的端部，因为这必须不能变得太硬和脆，但必须更换其它的可适用以经受塑性处理。

因此，本发明的另一个目的是减少由于需要实施传统的通过感应进行的热变硬处理而产生的较高成本。

轮毂轴承组件也已经提出，其中轮毂由轻量金属材料制成，尤其是铝合金，形成中心管状部，围绕其用力插入一个或两个钢轴承圈，对应用于相应列滚动接触元件的径向内滚道。铝合金的热膨胀比钢的大，从而在运行情况下不需要改变轴向预加载。

本发明进一步的目的是提供轻量材料的轮毂单元，其具有一体的轴承圈，固定安装于轮毂的轻量材料上，不会产生后面的机械应力或压力，可包括轮毂单元的可靠性尤其是在延长使用期限后。

根据本发明可通过具有如下所述的技术特征的轮毂单元而实现上述和其它目的。也就是，提供一种具有一体轴承圈的轮毂单元，所述单元包括：

轮毂，其由第一材料制成且形成单体件，

圆柱部，其轴向延伸，

法兰，从该圆柱部的轴向外侧端径向向外延伸，以及

至少一个径向凹槽，其具有与该法兰相对的表面；

第一轴承圈和第二轴承圈，其由不同于第一材料的第二材料制成，该轴承圈轴向对齐安装在该圆柱体外围，其中该第二轴承圈相对于该第一轴承圈轴向向内且提供相对于轴向内侧方向的端表面；

套锁止装置，其径向插入该轮毂的该圆柱部和所述轴承圈之间，所述套锁止装置提供：

至少一个保持部，其在径向向内方向上凸出且与该轮毂的该径向凹槽相接合，

轴向内端边缘，其在径向外侧方向上塑性变形与该第二轴承圈的该端表面相对，以及

至少一个切口，其沿所述锁止套装置轴向延伸。

根据本发明的另一方面，本发明涉及一种制造如之前所述的具有一体轴承圈的轮毂的方法，所述方法包括如下步骤：

a1)提供轮毂，其由第一材料制成且形成单体件：

-圆柱部，其轴向延伸，

-法兰，从该圆柱部的轴向外侧端径向向外延伸，以及

-至少一个径向凹槽，其具有与该法兰相对的表面；