CN101505980B - 活节单元，优选地用于机动车的底盘转向器的安装 - Google Patents

活节单元，优选地用于机动车的底盘转向器的安装 Download PDF

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Abstract

本发明涉及活节单元，优选地用于机动车的底盘转向器的安装，带有转向器侧的壳体(1)，活节销(2)借助于球形轴承面(3)可摆动地容纳在所述壳体(1)中，其中，该活节单元具有防止壳体(1)和活节销(2)的分离的保险单元。对本发明而言重要的是，保险单元包括保险螺栓(9)，该保险螺栓(9)在活节销(2)内大致平行于活节销(2)的中心纵轴线而布置，并在其一自由端处设有止动元件(12)。此外，位于壳体(1)或活节销(2)内的保险容纳部(13)也属于保险单元，在活节单元的装配状态中，止动元件(12)以无接触的方式容纳在该保险容纳部(13)中，其中，保险螺栓(9)固定在未设有保险容纳部(13)的活节单元的部件处(壳体(1)或活节销(2))。

Description

活节单元，优选地用于机动车的底盘转向器的安装
技术领域
本发明涉及活节单元(Gelenkeinheit)，优选地用于机动车的底盘转向器的安装，其带有转向器侧的壳体，在所述壳体中，借助于球形轴承面(shaeroiden Lagerflaeche)而可摆动地容纳有活节销，其中，活节单元具有防止壳体和活节销的分离的保险单元。
背景技术
机动车内中的车轮悬架根据功能上的要求而具有不同的轴承和/或活节。活节例如用于使两个部件在多个自由度中的相对运动成为可能。此外，已知有这样的活节单元，该活节单元具有针对经由机动车车轮而传入的振动的特别阻尼特性。
在底盘构件中的所使用的活节单元绝大多数都为高安全度要求部件，其通常根据安全寿命原则(SafeLifePrinzip)来进行设计——也就是说，针对机动车的全使用寿命以数倍的安全程度而更为安全地进行设计。尽管如此，如下的事件或非常不利的因果性(Kausalzusammenhaenge)仍是可能的，在该事件或因果性中，可能出现通常所使用的活节单元的完全失效。
例如，轴瓦或活节销的特殊的磨损是可能的，这种磨损可由于该类型活节单元所使用的密封系统的失效而出现——因为污物或水侵入活节内部。活节单元的这种失效的最严重后果则是，受损活节单元的壳体与活节销之间的连接完全松开。出于安全原因，必须完全排除这种重要活节部件的分离的情况。
从现有技术已知有如下保险单元用以避免这种情况，所述保险单元防止了壳体和活节销之间的完全的分离，以使得这种受损的活节至少还带有应急运转功能(Notlauffunktion)，该应急运转功能为相关的车辆提供了如下可能，即，将该车辆转移到最近的车间。
例如，从文件DE 10 2004 055 961 A1已知了带有该形成分类特征的活节单元，所述活节单元设有该处称为限动装置(Fangvorrichtung)的保险单元，在该保险单元上，至少一个柔性的限动带(Fangband)或至少一个保险板(Sicherungsbuegel)设有凹部，在正常运行时，壳体的限动销以非接触方式突入该凹部中。这种限动装置能够完全地防止壳体和活节销之间的分离，但由于其构造决定的结构尺寸的原因，总是不可避免地要布置在所提到的活节单元的外部区域中。然而，这种客观上符合期望的且必要的保险系统的视觉表现却会导致使用者主观上认为该活节单元(由于其特别的设计方案)的安全性也许并不如另一种活节单元的安全性，即，不如配备有由外侧不可见的冗余性保险单元的活节单元的安全性。
发明内容
因此，本发明的目的在于，对该分类类型的活节单元进行如下改进，即，一方面，即使在出现壳体和活节销之间的完全分离时，仍能保证活节单元的应急运转功能，而另一方面，使得相应地为达此目的而被使用的保险单元在其结构尺寸方面不会导致活节单元的显眼的造型。
通过根据本发明的活节单元来实现该目的。
其中，对本发明而言重要的是，防止壳体和活节单元的活节销的分离的保险单元具有这样的保险螺栓(Sicherungsbolzen)和保险容纳部(Sicherungsaufnahme)，该保险螺栓在活节销内大致平行于中心纵轴线而布置，且在其一自由端处设有止动元件(Sperrelement)，而该保险容纳部位于壳体或活节销内，并且，在活节单元的已装配的状态下，止动元件以无接触的方式被容纳在所述保险容纳部中，其中，保险螺栓固定在活节单元的未设有保险容纳部的部件(壳体或活节销)处。
与所有由现有技术已知的保险单元的解决方案相反，本发明根本的教义提供了一种有益的解决方案，其可完全地安放在活节单元的通常的结构尺寸之内。通过这种方法，这种带有额外保险单元的活节单元的特别装备从外部不再可见，以使得使用者和车辆拥有者不再出于担心而有所保留。
止动元件的一种改进的设计方案例如作如下设置，即，该止动元件具有至少两个对称地在保险螺栓的截面上伸出的凸耳(Vorspruenge)。其中，凸耳可设计成在保险螺栓的自由端部处的端部梁(Endsteg)的形式。保险螺栓整体地在相关的壳体或活节销处通过螺纹连接而固定。此外，不言而喻地，其他的紧固可能性也是可以设想的。止动元件的设计与保险螺栓的长形的(laenglichen)设计的结合提供了以下的简单的可能性，即，在保险螺栓的自由端部塑造出与该保险容纳部共同作用的、设计简单并且便于制造的端部部件。
与保险螺栓的特别设计相联系，该保险容纳部具有面向该活节单元的内侧面的约束元件，其从后部作用(hintergreifen)在上文所描述的止动元件上。在此，作为补充地，保险容纳部可具有指向活节单元内侧面的用于保险螺栓的插入开口(Einfuehroeffnung)；在此，该插入开口的截面设计为大致呈矩形，其中，该矩形截面的较大的边的尺寸使得保险螺栓的止动元件可从该插入开口穿过，而矩形截面的另一边尺寸给定成小于止动元件的凸耳的宽度尺寸。通过这种有益的设计形成了所谓的卡口连接，在该卡口连接中，保险螺栓在穿过保险容纳部的插入开口后，转过例如为90度的大小，其中，通过存在于保险容纳部内的约束元件而防止了螺栓的轴向运动，从而也就防止了壳体和紧固在活节销上的保险螺栓的分离。
根据本发明的活节单元的另一适宜的设计方案在于，壳体形成为铸件，保险容纳部完全地(vollstaendig)作为凹部而成形(eingeformt)在该铸件中。由于通常在正常运行下，保险螺栓的止动元件设置成非接触或几乎非接触地安放在壳体的保险容纳部中，所以，只要相应的铸造公差得以被遵循，则在壳体中在铸造制造中生产出的凹部有利地无需再进行加工。
此外，针对具体的应用情况，本发明对象的有利的改进方案在于，壳体形成为铸件，其中，保险容纳部作为凹部而成形，并且其中，处在其与保险螺栓止动元件共同作用的功能中的约束元件作为单独的板件元件插入到壳体的凹部中。在特定的条件下，这种设计方案可促成活节单元的成本低廉的制造。
由于所用的活节单元常常被置入机动车底盘的或者说转向器的区域中，定期的视觉的监控不易于在此处进行，所以，除上述之外，适宜的是，在壳体和活节销之间布置电子传感器元件，所述传感器元件监控并显示壳体和活节销的分离。
尽管通过根据本发明的设计防止了活节单元的分离。然而，这种活节单元无论如何都还是会受到这种损伤，即，导致必须尽可能快地进行更换的损伤。相应于带有传感器元件的活节单元的设计方案，这种更换可通过以下方式而在损伤出现后尽可能快地实现，即，在通常所存在的车辆监控计算机诊断的范围中向车辆使用者给出相应的建议，建议其尽可能快地寻找车间以消除该故障。
对于电子传感器元件的设计，可采用不同的实施变型。
附图说明
在下文中，将根据所附示图对本发明的对象的实施例进行更详细的阐述。
其中：
图1示出穿过根据本发明的活节单元的第一实施例的断面示图。
图2示出了相应于BB截面视图的图1的活节单元的俯视图，而
图3示出了根据本发明的活节单元的另一设计方案变型的断面示图。
具体实施方式
在图1中所示出的根据本发明的活节单元的设计方案变型中，可对看出重要的根据本发明的特征，而该设计方案变型或图3中的另一设计方案变型并不意味着受限于具体示出对象的限制。下面，在各个示图中，当用于相同的部件或组件时，使用了相同的参考标号。
图1中的活节单元具有壳体1，在该壳体1上，成型有用于机动车三角形悬挂臂架的转向器对7，8的联结区域。
在所示的结构类型中，作为单侧开口的实施形式，壳体1具有内空腔，在所述内空腔中放置有轴瓦6。轴瓦在活节单元内实现了可缓冲震动且同时具有滑动性能的支承功能。该轴瓦6在其一侧(在活节内观察)容纳活节头(Gelenkkugel)3.1的球形轴承面3。活节头3.1固定在活节销2上。保险环11用于固定轴瓦6以防止轴向地从壳体1的开口移出。
活节销2是支柱(Aufnahme)4的组成部分，该支柱4的组成部分包括联结法兰5，活节单元通常借助于该联结法兰5而被旋紧到轴侧的支架上。
根据本发明，保险单元位于在所示活节单元内，该保险单元基本上包括保险螺栓9(其容纳在活节销2的孔10中)以及保险容纳部13。保险螺栓9穿过整个活节销2(包括轴侧的支柱4)，并在其上部的面向壳体1的自由端部处具有止动元件12。在此，止动元件嵌入位于壳体1内的保险容纳部13中。保险容纳部13是壳体1的上部部分的组成部分，并且在所示实施例中在其面对活节销2的下侧面处具有两个约束元件14a和14b，其设计为伸出到保险容纳部中的鼻部。因此，形成为腔形的保险容纳部13的上侧面以及约束元件14a和14b构成了间隙，止动元件12以如下方式嵌入该间隙中，即，既防止了保险螺栓9向上的运动又防止了其向下的运动。为此目的，相应于一种有利的设计方案，止动元件12设有至少两个对称地在保险螺栓9的截面上伸出的凸耳15a和15b。其中，该两个凸耳15a和15b构成了端部梁16的形式，正如其由图2的俯视图可尤其清楚地看出的那样。
该在其端部设有端部梁16的保险螺栓原则上由六角头螺栓17构成，在其上部的背对螺栓头的端部处，带有止动元件12的套筒(Aufsatz)拧到该六角头螺栓的螺纹上。因此，保险螺栓9在活节销2内被固定。
正如由图1和图3可清楚看出的那样，通过保险螺栓9(该保险螺栓9带有其止动元件12)及与该止动元件12共同作用的保险容纳部13的特殊的结构设计而确保了，例如由于轴瓦6或活节头3.1的加剧的磨损而导致的壳体1从活节销2的分离或者壳体1从活节销2的脱开被杜绝。在活节单元的通常的运行状态下，容纳在保险容纳部13中的止动元件12的尺寸按如下方式确定，即，使得相邻的部件不接触，且活节销和壳体之间所有的、活节单元所允许的运动方向都经由与轴瓦6相连接的球形轴承面3来提供。
由图2进一步地清楚地示出了，保险容纳部13在其朝向活节单元的内侧面的侧面处在约束元件14a和14b的区域中具有用于保险螺栓9的插入开口18。该插入开口18设计成在截面上基本呈矩形状，其中，截面的较长的边的尺寸如下地选择，即，止动元件12，或者更确切地说，构成该止动元件12的端部梁16，在相应地旋转到正确的位置时能够穿过该插入开口。端部梁16穿过插入开口18后，则将保险螺栓9旋转90度，以使得凸耳15a和15b的下侧面位于约束元件14a和14b上。在该止动元件12的该位置上，活节销2的轴向的运动被排除，或者说，该运动仅在凸耳15a和15b至约束元件14a和14b之间的距离的范围内是可能的。壳体1在其上侧面处的封闭形状使得所示的实施形式变型成为可能，且同时使得保险螺栓9的相应的装配变得简单。
附加地示出的，根据本发明的活节单元的图3的设计方案变型与图1所示者在约束元件14a和14b的设计方面有所不同。在图1中，壳体1形成为铸件，其中，属于保险容纳部13的约束元件14a和14b以与壳体1一体的方式来实施，以使得该保险容纳部13完全地作为凹部而成形在该壳体中。
在图3的设计方案中，壳体1同样形成为铸件，其中，保险容纳部同样作为凹部而成形在壳体中。然而，在该设计方案中，约束元件14a和14b是单独的板件元件的组成部分，该单独的板件元件在壳体中卡紧在凸耳和保险环19之间。
为了向车辆使用者提供如下可能性，即，识别出尽管受到保险单元的保护(即，被保护以防止壳体1和活节销2的分离)但是有故障的轴承单元，在图1中示意性地表明了，可在壳体1和活节销2之间布置有电子传感器元件20。该传感器元件20在图1示图中被表示为所谓的“黑箱”，其中，传感器元件20一方面实施成针对壳体1和活节销2之间可能的轴向运动(即使该运动很微小)的传感器，同时又可归入现代的机动车的整体车载电子的相应测量电子装置中。无论如何，通过该附加设计方案都使车辆使用者获得了以下可能性，即，确定活节单元的失效，并且随后尽快进行相应的损坏的部件的更换。
参考符号列表
1    壳体
2    活节销
3    球形轴承面
3.1  活节头
4    支柱
5    联接法兰
6    轴瓦
7    转向器臂
8    转向器臂
9    保险螺栓
10   孔
11   保险环
12   止动元件
13   保险容纳部
14a  约束元件
14b  约束元件
15a  凸耳
15b  凸耳
16   端部梁
17   六角头螺栓
18   插入开口
19   保险环
20   传感器元件

Claims (10)

1.一种活节单元，用于机动车的底盘转向器的安装，所述活节单元带有转向器侧的壳体(1)，在所述壳体(1)中借助于球形轴承面(3)而可摆动地容纳有活节销(2)，其中，所述活节单元具有防止壳体(1)和活节销(2)的分离的保险单元，
其特征在于，
所述保险单元具有在所述活节销(2)内大致平行于所述活节销(2)的中心纵轴线而布置且在其一自由端部处设有止动元件(12)的保险螺栓(9)，以及位于所述壳体(1)或所述活节销(2)内的保险容纳部(13)，在所述活节单元的装配状态中，所述止动元件(12)以无接触的方式容纳在所述保险容纳部(13)中，其中，所述保险螺栓(9)固定在未设有保险容纳部(13)的所述活节单元的部件处，其中，所述部件为所述壳体(1)或所述活节销(2)。
2.根据权利要求1所述的活节单元，
其特征在于，
所述止动元件(12)具有至少两个对称地在保险螺栓(9)的截面上伸出的凸耳(15a，15b)。
3.根据权利要求2所述的活节单元，
其特征在于，
所述凸耳(15a，15b)设计成在所述保险螺栓(9)的自由端部处的端部梁(16)的形式。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的活节单元，
其特征在于，
所述保险螺栓(9)设计成六角头螺栓(17)，设有止动元件(12)的套筒固定在所述保险螺栓(9)的背对螺栓头的自由端部处。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的活节单元，
其特征在于，
所述保险容纳部(13)具有指向所述活节单元的内侧面的约束元件(14a，14b)，所述约束元件(14a，14b)从下部作用于所述止动元件(12)。
6.根据权利要求2至3中任一项所述的活节单元，
其特征在于，
所述保险容纳部(13)具有指向所述活节单元的内侧面的用于所述保险螺栓(9)的插入开口(18)，所述插入开口(18)的截面设计成大致呈矩形，其中，所述插入开口(18)的较大的边的尺寸使得所述保险螺栓(9)的止动元件(12)可穿过，且所述截面的另一边的尺寸确定成小于所述止动元件(12)的凸耳(15a，15b)的宽度尺寸。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的活节单元，
其特征在于，
所述壳体(1)形成为铸件，所述保险容纳部(13)完全地作为凹部而成形在其中。
8.根据权利要求5所述的活节单元，
其特征在于，
所述壳体形成为铸件，其中，所述保险容纳部(13)作为凹部而成形，并且其中，所述约束元件(14a，14b)是单独的板件元件的组成部分，所述单独的板件元件插入到所述壳体(1)的凹部中。
9.根据权利要求6所述的活节单元，
其特征在于，
所述壳体形成为铸件，其中，所述保险容纳部(13)作为凹部而成形，并且其中，所述约束元件(14a，14b)是单独的板件元件的组成部分，所述单独的板件元件插入到所述壳体(1)的凹部中。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的活节单元，
其特征在于，
在壳体(1)和活节销(2)之间布置有电子传感器元件(20)，所述电子传感器元件(20)对壳体(1)和活节销(2)的分离进行监视及传送。
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