[发明专利]主动式车轮轮毂轴承

说明书

一种用于机动车辆的车轮轮毂组件(10)的滚动轴承(30)，配备有：静止的径向外圈(31)，配备有相应的径向外滚道(31’)；一对可旋转的径向内圈(34、35)，配备有相应的径向内滚道(34’、35’)；以及两列滚动体(32、33)，设置在相应的内滚道与外滚道之间。所述滚动轴承(30)还配备有压电致动器(50)，所述压电致动器(50)在与所述径向外滚道(31’)相关的对称位置处被容纳在所述径向外圈(31)的座(31a)中，并能够改变所述径向外圈(31)的应变行为。

技术领域

本发明涉及一种属于车轮轮毂组件的滚动轴承单元。特别地，本发明提出实现显著减小滚动摩擦，而不会因此折衷轴承的其他特性(诸如机械强度和耐久性)。特别地但非排他性地，本发明适用于机动车辆的车轮轮毂组件，这些组件设置有滚动轴承。更特别地，本发明涉及轴承的外圈是静止的而轴承的内圈是可旋转的应用。本发明还适用于任意类型的滚动体(球、滚子、圆锥滚子以及其他)。

背景技术

众所周知，由于当前和即将出台的法规以及购买者的需求，目前减少污染和燃料消耗是机动车工业面临的主要挑战。鉴于此，车辆(包括乘用车和商用车辆)的制造商正在要求越来越多的用于低摩擦车轮轮毂组件的轴承。

还已知的是，因轴承单元的摩擦引起的机械动力(机械功)的损失是由滚动体与轴承圈的相应滚道之间的接触(滚动摩擦)、与这些组件的几何结构相关的接触以及轴承的内密封件的滑动接触(滑动摩擦)造成的。

到目前为止，轴承单元的生产商已经提出了仅提供有限的摩擦减小的解决方案。这是通过优化密封和轴承的内部几何结构的设计来实现的。这种优化提供有限的摩擦减小的原因涉及这些解决方案必须受到的不可避免的折衷，以避免不利地影响轴承的其他方面的性能，诸如使用寿命和刚性。

在专利文献DE 102015214028 A1中提出了一种解决方案。描述了一种车轮轮毂组件，该车轮轮毂组件的轴承具有位于轮毂上的两个可旋转的内圈、与车辆的固定结构成一体的静止的外圈以及位于外圈与每个内圈之间的两列滚动体。

根据上述发明，致动器被集成到车辆的固定结构中并且可以使形成轴承的外圈的一部分的两个可轴向运动的元件在轴向上运动。因此，作用在轴承的圈和滚动体之间的力可能会被改变。可轴向运动的元件的轴向向外运动增大了在径向上位于外圈和相应的内圈之间的成列的滚动体上的压力。对轴承的这种加强(stiffening)使负载(承载)能力增大，但也增加了摩擦。因此，可以根据行驶行为来调节轴承的预加载力，并因此根据轴承的负载条件来调节轴承的预加载力。当直线行驶时，优选的是在轴承上施加小的力以使摩擦损失最小化并因此节省燃料。

相反，当车辆转弯时，优选地使车轮轴承上的力增大，以增加轴承的负载能力(/承载能力)并因此增加车辆的稳定性。

致动器包括在轴向上位于两个可轴向运动的元件之间的压电元件。特别是，向压电致动器施加电压使致动器的长度变化，这进而使可轴向运动的元件在轴向上向外运动。与形状变化相比，通过使用压电致动器，可以实现短的反应时间。

尽管该解决方案似乎具有理论上的优点，但实际上它在轴承单元的设计以及生产和组装的可行性方面具有相当大的复杂性。实际上，值得注意的是，该解决方案使用比在现有解决方案的布置中更多的组件。此外，一些组件必须被“专门(ad hoc)”设计以实施该解决方案，从而产生上述困难，并且使得该解决方案在各个方面(包括经济上)不那么有吸引力。

因此，需要设计一种没有上述缺点的车轮轮毂组件的轴承单元。特别地，需要减小轴承的摩擦力的大小，且不会不利地影响轴承本身的其他特性(使用寿命和机械强度)，并且不需要使用复杂且经济上无竞争力的解决方案。

发明内容