МОДУЛЬ ПОДШИПНИКА СТУПИЦЫ КОЛЕСА
WHEEL HUB BEARING MODULE

Изобретение относится к модулю подшипника ступицы колеса, в частности, для грузовых автомобилей со ступицей колеса, установленной на опорной шейке подшипника с возможностью вращения при помощи двух находящихся на расстоянии друг от друга конических роликовых подшипников, соответственно, с одним наружным кольцом, одним внутренним кольцом и одним, расположенным между ними, комплектом роликов в сепараторе, состоящим из конических роликов и одного сепаратора подшипника для них, причем конические роликовые подшипники зажаты направленными друг напротив друга при помощи их наружных колец, соответственно, на одном осевом упоре ступицы колеса, и внутренние кольца конических роликовых подшипников установлены на расстоянии друг от друга по оси при помощи втулки.
Подобного рода модуль подшипника ступицы колеса, который применяется для грузовых автомобилей, известен, например, из документа US 6,149,244. В нем несущая колесо ступица зажата на опорной шейке подшипника с возможностью вращения. Для этого служат два конических роликовых подшипника, установленные на расстоянии друг от друга по оси и зажатые на ступице колеса. При этом наклонные оси конических роликовых подшипников наклонены друг напротив друга, и наружные кольца установлены по оси друг напротив друга на соответствующих осевых упорах. В собранном состоянии модуля подшипника ступицы колеса торцы внутренних колец, направленные друг на друга по оси, соответственно, зафиксированы по оси на опорной шейке подшипника или на навинченных на них контргайках. Обращенные друг к другу торцы установлены по оси при помощи втулки, расположенной между ними.
В несобранном состоянии внутренние кольца и комплекты роликов в сепараторе только защищены от выпадения и зафиксированы. В частности, из-за частично большого осевого зазора втулка не удерживается между внутренними кольцами и поэтому может сместиться в радиальном направлении и, тем самым, затруднить монтаж модуля подшипника ступицы колеса на опорной шейке подшипника.
Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить другую, усовершенствованную форму выполнения модуля подшипника ступицы колеса, в особенности, которая позволит просто изготовить и установить его на опорной шейке подшипника.
Задача решается при помощи модуля подшипника ступицы колеса, в частности, для грузовых автомобилей со ступицей колеса, установленной на опорной шейке подшипника с возможностью вращения при помощи двух находящихся на расстоянии друг от друга конических роликовых подшипников, соответственно, с одним наружным кольцом, внутренним кольцом и одним, расположенным между ними, комплектом роликов в сепараторе, состоящим из конических роликов и одного сепаратора подшипника для них, причем конические роликовые подшипники зажаты направленными друг напротив друга при помощи их наружных колец, соответственно, на одном осевом упоре ступицы колеса, и внутренние кольца конических роликовых подшипников установлены на расстоянии друг от друга по оси при помощи втулки, в несобранном состоянии модуля подшипника ступицы колеса ступица колеса, конические роликовые подшипники и втулка образуют самоудерживающийся блок, и оба конических роликовых подшипника фиксируются по оси при помощи одного фиксирующего устройства, которое зажато, соответственно, непосредственно на ступице колеса и перекрывает, по меньшей мере, частично, радиально комплект роликов в сепараторе.
Посредством двух фиксирующих устройств, расположенных на противоположных сторонах конических роликовых подшипников, до момента монтажа блока на опорной шейке подшипника можно обеспечить простое самоудерживание конических роликовых подшипников и втулки. Для этого, в частности, зазор между комплектом роликов в сепараторе или внутренними кольцами конических роликовых подшипников и фиксирующим устройством поддерживается малым, чтобы ограничить его сдвиг по оси в собранном состоянии. Контакт или даже предварительное натяжение фиксирующего устройства относительно комплекта роликов в сепараторе или внутреннего кольца предотвращается, по меньшей мере, в собранном состоянии модуля подшипника ступицы колеса, чтобы предотвратить износ в результате трения между фиксирующими устройствами, вращающимися с различной скоростью вращения, и деталями конических роликовых подшипников. При этом можно предусмотреть, чтобы фиксирующее устройство в несобранном состоянии не сдвигалось относительно комплекта роликов в сепараторе или внутреннего кольца, и при монтаже обеспечивался зазор между фиксирующим устройством и коническими роликовыми подшипниками. Для этого можно предусмотреть, например, выполненное в виде тарельчатой пружины фиксирующее устройство, которое сдвигается по оси между осевым упором и внутренним кольцом или комплектом роликов в сепараторе, и чье предварительное натяжение прекращается при помощи гайки, навинченной на опорную шейку подшипника для фиксации модуля подшипника ступицы колеса, посредством того, что он сдвигается между внутренним кольцом и гайкой и поднимается осевым упором.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения, по меньшей мере, одно из двух фиксирующих устройств может быть выполнено из одного стопорного кольца, расположенного в радиальной канавке ступицы колеса. При этом стопорное кольцо может устанавливаться радиально внутрь настолько глубоко, что оно радиально охватывает комплект роликов в сепараторе и образует осевой упор для внутреннего кольца. При этом между стопорным кольцом и внутренним кольцом предпочтительно имеется малый зазор, который позволяет предотвратить трение в собранном состоянии.
Альтернативно к самоудерживанию внутреннего кольца при помощи стопорного кольца оно может образовать осевой упор для комплекта роликов в сепараторе, причем внутреннее кольцо фиксируется относительно комплекта роликов в сепараторе при помощи кольцевого буртика по оси в направлении стопорного кольца. При этом предпочтительно обеспечивается фиксация сепаратора подшипника комплекта роликов в сепараторе по оси, причем здесь также может сохраняться минимальный зазор между стопорным кольцом и сепаратором подшипника.
Можно предусмотреть, чтобы стопорное кольцо было выполнено в виде гофрированного кольца с радиальным профилем, выполненным по окружности. Он может иметь внешний и внутренний профиль, выполненный по окружности, причем внешний профиль входит в радиальную канавку, и комплект роликов в сепараторе фиксируется по оси при помощи его внутреннего профиля.
Альтернативно или дополнительно при помощи стопорного кольца может фиксироваться, по меньшей мере, один из конических роликовых подшипников, который, главным образом, выполнен в форме буквы U с двумя плечами, соединенными при помощи перемычки. При этом предпочтительно свободные концы плеча и углы между плечом и перемычкой входят радиально в радиальную канавку, причем предпочтительно комплект роликов в сепараторе фиксируется в несобранном состоянии модуля подшипника ступицы колеса при помощи плечей по оси, а также фиксируется его положение. В частности, для расширения поверхности прилегания стопорного кольца относительно комплекта роликов в сепараторе между стопорным кольцом и коническим роликовым подшипником может быть установлена подкладная шайба, выполненная, главным образом, в форме буквы U. При помощи выемки в подкладной шайбе можно сдвигать гайку, навинченную на опорную шейку подшипника для осевой фиксации модуля подшипника ступицы колеса, как центральную гайку, не удаляя подкладную шайбу с внутренним кольцом находящегося снаружи конического роликового подшипника.
Согласно изобретению, альтернативно стопорному кольцу для самоудерживания конического роликового подшипника, по меньшей мере, на одной из повернутых к коническому роликовому подшипнику сторон, фиксирующее устройство может быть выполнено из одного уплотнения, которое расположено между ступицей колеса и внутренним кольцом и образует осевой упор для комплекта роликов в сепараторе, а внутреннее кольцо может фиксироваться при помощи кольцевого буртика относительно комплекта роликов в сепараторе по оси в направлении стопорного кольца.
Изобретение более подробно поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - разрез модуля подшипника ступицы колеса с двумя различными фиксирующими устройствами для каждого конического роликового подшипника, согласно изобретению;
фиг.2 - конический роликовый подшипник в разрезе со стопорным кольцом, которое, в соответствии с фиг.1, полностью радиально охватывает комплект роликов в сепараторе;
фиг.3 - разрез конического роликового подшипника с измененным стопорным кольцом, которое, в соответствии с фиг.2, лишь частично охватывает комплект роликов в сепараторе;
фиг.4 - разрез конического роликового подшипника с фиксирующим устройством, выполненным в виде уплотнения и расположенным между ступицей колеса и внутренним кольцом;
фиг.5 - вид сверху конического роликового подшипника с фиксирующим устройством, выполненным в виде гофрированного кольца;
фиг.6 - вид сверху конического роликового подшипника со стопорным кольцом, выполненным в виде буквы U;
фиг.7 - схематичный вид подкладной шайбы для стопорного кольца по фиг.6;
фиг.8 - разрез конического роликового подшипника с фиксирующим устройством, выполненным в виде упругого элемента и сдвинутым по оси между ступицей колеса и внутренним кольцом.
На фиг.1 показан модуль подшипника ступицы колеса 100 в схематичном изображении фрагмента устройства в сечении, причем представлена только верхняя часть модуля подшипника ступицы колеса 100, расположенного вокруг оси вращения 102. Модуль подшипника ступицы колеса 100, в состоянии, снятом с опорной шейки подшипника 103, образует в блок 101, который выполнен из ступицы колеса 104, зажимающей колесо, двух конических роликовых подшипников 105, 106, которые имеют различные диаметры и расположены по оси на расстоянии друг от друга, и втулки 107, расположенной между ними.
Конические роликовые подшипники 105, 106 имеют, соответственно, одно наружное кольцо 109, 110, зажатое на ступице колеса 104, одно внутреннее кольцо 111, 112, предусмотренное для зажима модуля подшипника ступицы колеса 100 на опорной шейке подшипника 103, а также комплекты роликов в сепараторе 113, 114, состоящие из конических роликов 117, 118, зажатые в сепараторе подшипника 115, 116 по окружности в отдельных точках.
Оси вращения 102а, 102b конических роликов 117, 118 наклонены, соответственно, относительно оси вращения 102, так что ступица колеса 104 располагается радиально и аксиально напротив опорной шейки подшипника 103. Конические роликовые подшипники 105, 106 прижаты с помощью наружных колец 109, 110 своими противоположным торцами 119, 120 к осевым упорам 121, 122.
В собранном состоянии блока 101 противоположно направленные относительно друг друга торцы 123, 124 внутренних колец 111, 112, сдвигаются с одной стороны, при помощи одной центральной гайки, которая не показана и которая навинчена на концевые стороны опорной шейки подшипника 103, а, с другой стороны, при помощи осевого упора 125, причем между внутренними кольцами 111, 112 установлена втулка 107.
В снятом состоянии блока 101 внутренние кольца 111, 112 предварительно не натягиваются по оси напротив друг друга, так что, вследствие наклона оси вращения 102а, 102b конических роликов 117, 118 не гарантируется, что внутренние кольца не выпадут. Для изготовления внутренних колец 111, 112, значит, и комплектов роликов в сепараторе 113, 114, в снятом состоянии модуля подшипника ступицы колеса 100 в форме блока 101 на внешних сторонах модуля подшипника ступицы колеса 100 предусмотрено, соответственно, осевое фиксирующее устройство 108, 126, которое, соответственно, фиксирует по оси внутреннее кольцо 111, 112. Более подробно на нижеследующих фигурах представлены преимущественные примеры выполнения фиксирующих устройств 108, 126.
На фиг.2 детально показан модуль подшипника ступицы колеса 100 на фиг.1 с коническим роликовым подшипником 105. При этом фиксирующее устройство 108 выполнено в виде стопорного кольца 127, которое вставлено в радиальную канавку 128 ступицы колеса 104 и радиально охватывает комплект роликов в сепараторе 113 и аксиально прижимает внутреннее кольцо 111. При этом можно обеспечить контакт с внутренним кольцом 111, которое ограничивает осевой зазор внутреннего кольца 111 таким образом, что втулка 107 остается посередине между внутренними кольцами 111 и 112 (фиг.1). При этом между стопорным кольцом 127 и внутренним кольцом 111 поддерживается малое трение, чтобы в собранном состоянии предотвратить износ и момент сил трения между стопорным кольцом 127, вращающимся с помощью ступицы колеса 104, и неподвижным внутренним кольцом 111. Альтернативно между стопорным кольцом 127 и внутренним кольцом 111 можно предусмотреть малый осевой зазор.
На фиг.3 показан вариант изображенного на фиг.2 стопорного кольца 127 в виде стопорного кольца 227 модуля подшипника ступицы колеса 200, зажатого в радиальной канавке 228, находящейся на близком расстоянии от наружного кольца 209 в ступице колеса 204. Стопорное кольцо 227 радиально охватывает комплект роликов в сепараторе 213 только частично и фиксирует его от осевого смещения. При этом для предотвращения трения и износа между комплектом роликов в сепараторе 213 и стопорным кольцом 227 устанавливается осевой зазор 229. Поскольку на внутреннем кольце 111 предусмотрены буртики 230, 231, внутреннее кольцо 111, главным образом, устанавливается по оси без зазора относительно конического ролика 217, так что буртик кольца 231 препятствует осевому смещению внутреннего кольца при зафиксированном по оси комплекте роликов в сепараторе 213. Осевая фиксация комплекта роликов в сепараторе 213 при помощи стопорного кольца 227 может выполняться на коническом ролике 217 или на не показанном сепараторе подшипника.
На фиг.4 показана деталь модуля подшипника ступицы колеса 100 с коническим роликовым подшипником 106, который отвернут от свободного конца опорной шейки подшипника и осевое фиксирующее устройство 126 которого выполнено в виде уплотнения 132. Уплотнение 132 помещено между ступицей колеса 104 и внутренним кольцом 112 и, в результате своего трения, препятствует осевому сдвигу внутреннего кольца относительно ступицы колеса 104, в результате чего в снятом состоянии модуля подшипника ступицы колеса 100 внутреннее кольцо 112, а также комплект роликов в сепараторе 114 фиксируются.
На фиг.5 показан модуль подшипника ступицы колеса 300 со ступицей колеса 304 и с коническим роликовым подшипником 305, зажатым с помощью наружного кольца 309 на ступице колеса 304, с внутренним кольцом 311 и комплектом роликов в сепараторе 313. Осевая фиксация внутреннего кольца 311 и комплекта роликов в сепараторе 313 выполняется при помощи стопорного кольца 327, которое в данном варианте выполнения предусмотрено в виде гофрированного кольца 333 с волнистым профилем, выполненным в виде волн 334, 335 направленными радиально внутрь и наружу. При этом волны 335, соответственно, входят в радиальную канавку 328, которая предусмотрена предпочтительно как окружающая и лишь слегка обозначенная, в то время как радиально направленные внутрь волны 334 фиксируют по оси комплект роликов в сепараторе 313 и, значит, внутреннее кольцо 311, поскольку оно имеет не показанный на фигуре буртик, соответствующий изображенному на фиг.3 буртику 230 внутреннего кольца 211.
На фиг.6 показан другой альтернативный модуль подшипника ступицы колеса 400 со стопорным кольцом 427, которое выполнено открытым с одной стороны и имеет форму буквы U. При этом оба плеча 436, 437 соединены при помощи перемычки 438, причем свободные - здесь закругленные концы 439, 440 и углы 441, 442 защелкиваются в радиальную канавку 428 слегка обозначенной на чертеже ступицы колеса 404. Средние зоны плеча 436, 437 пересекают внутреннее кольцо 411 и, тем самым, фиксируют его положение.
На фиг.7 со ссылкой на фиг.6 схематично показана подкладная шайба 443 с выемкой 444, контур которой соответствует контуру стопорного кольца 427. Подкладная шайба 443 может располагаться между стопорным кольцом 427 и внутренним кольцом 411 и, вследствие наличия выемки 444, позволяет обеспечить доступ к центральной гайке для прижима внутреннего кольца 411 при монтаже модуля подшипника ступицы колеса на опорной шейке подшипника.
На фиг.8 показан фрагмент устройства в сечении модуля подшипника ступицы колеса 500 с коническим роликовым подшипником 505. Фиксирующее устройство 508 выполнено в представленном варианте выполнения в виде упругого элемента 545, например, в виде тарельчатой пружины, которая сдвинута по оси между внутренним кольцом 511 и осевым упором 546 ступицы колеса 504, так что внутреннее кольцо 511 в несобранном состоянии модуля подшипника ступицы колеса 500 фиксировано и сдвинуто по оси относительно втулки 507, так что втулка 507 в несобранном состоянии остается по середине между обоими внутренними кольцами. При монтаже модуля подшипника ступицы колеса 500 на опорной шейке подшипника 503 привинчивается центральная гайка 547 на опорную шейку подшипника, и тем самым, упругий элемент 545 - который показан на изображении упругого элемента 545' пунктирной линией - поднимается от осевого упора 546, так что в собранном состоянии модуля подшипника ступицы колеса 500 предварительное натяжение упругого элемента 545 относительно внутреннего кольца 511 и его контакт с ним прекращается. Между центральной гайкой 547 и упругим элементом можно предусмотреть дополнительную подкладную шайбу 548.
Имеется в виду, что показанные в вариантах выполнения фиксирующие устройства, такие как стопорные кольца, уплотнения и упругие элементы, преимущественным образом, соответственно, также могут использоваться в конических роликовых подшипниках, установленных напротив представленных конических роликовых подшипников.