CN101890878B - 用于车辆、尤其用于商用车辆的车轴结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆、尤其用于商用车辆的车轴结构，其带有直接或间接承载车辆车轮(2，3)的非转向的刚性车轴(1)。根据本发明，非转向的刚性车轴(1)如此地构造，即，使得在刚性车轴(1)未承受负载的情况下，车辆车轮(2，3)以正车轮外倾角布置在刚性车轴(1)处。

Description

用于车辆、尤其用于商用车辆的车轴结构
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、尤其用于商用车辆的车轴结构(Achskonstruktion)，该车轴结构带有直接或间接承载车辆车轮的非转向的刚性车轴。
背景技术
通常已知与商用车辆(例如载货车或者公交车)相关的刚性车轴(Starrachse)的使用。这种刚性车轴连接车轴(Achse)的车轮(Rad)并且保持轮距(Spur)和外倾(Sturz)恒定。对此，带有双轮胎(Zwillingsbereifung)或者十分宽的单轮胎(Einzelbereifung)的刚性车轴为特别有利的，因为由横向力引起的车轮负荷波动借助于这种双轮胎或这种宽的单轮胎而变得相对小。具体而言，这种装有双轮胎或宽的单轮胎的非转向的(ungelenkt)刚性车轴，如其在重型商用车辆上所应用的那样，构造并加工成不带外倾。在此，在没有负载时右侧和左侧车轮平面相互平行，如在显示现有技术的图1中示意性且示范性地示出的那样。通过刚性车轴的负载和车轮内的弹性装置(Federung)的力传递(Krafteinleitung)将产生力矩，该力矩引起刚性车轴的车桥(Achsbrücke)的弹性变形并且由此引起双轮胎的负的外倾，如在图2中示意性地所示出的那样。由此会导致不利的车轮的滚动性能，这种不利的车轮的滚动性能尤其在宽轮胎或者双轮胎的情况下将引起车轮内侧或双轮胎的内车轮处的不规则的轮胎磨损(Reifenverschleiβ)，这在总体上缩短了轮胎的使用寿命。附加地，负的外倾将在轴向驱动轴或构造成驱动车轴(Antriebswelle)的刚性车轴的半轴(Steckachse)的区域中产生弯曲交变负载。在图3中仅仅极其示意性地借助于双轮胎而示意性地示出了双轮胎的内车轮和外车轮之间的不规则的轮胎磨损。
从文件DE 41 02 313 A1中已知了一种用于装有双轮胎的商用车辆的车轮悬架，通过该车轮悬架应解决了由于相对于道路(Fahrbahn)的外倾变化而导致的强烈的车轮负荷波动的问题。具体而言，对此设置成，车轮悬架具有附加的自由度，该自由度允许车轮托架(
Figure GSB0000121818000000021
)在车辆横向平面中的摆动运动(Schwenkbewegung)，更确切地说绕着在车辆纵向上伸延的转动轴线(Drehachse)。该转动轴线大致在车轮的纵向中间平面中伸延并且大致位于道路平面的高度上。车轮托架可摆动运动地在圆形滑轨处被引导，这些滑轨在曲率中心处形成了假想的引导接头(Führungsgelenk)，其中，连接假想的引导接头的直线为转动轴线。滑轨直接或者通过引导控制杆(Führungslenker)固定在车辆车架处，其中，车轮托架通过引导轴承而沿着导轨被引导。
发明内容
与此相对地，本发明的目的是，提出一种备选的用于车辆、尤其商用车辆的非转向的刚性车轴的车轴结构，借助于该车轴结构可实现更长的轮胎使用寿命并且由此实现更小的轮胎磨损。
该目的通过这样的车轴结构而实现：非转向的刚性车轴如此地构造，即使得在刚性车轴未安装在车辆处且由此完全未承受负载的情况下，车辆车轮以正车轮外倾角即结构外倾而布置在刚性车轴处，在车辆未承受载重的情况下，安装在车辆处的非转向的刚性车轴如此地弹性变形，即使得车辆车轮以相对于结构外倾较小的、但仍然正车轮外倾角即基本外倾而布置在非转向的刚性车轴处，并且非转向的刚性车轴在车辆的预设的限定的负载状态下如此地弹性变形，即使得车辆车轮以相对于基本外倾在负车轮外倾角的方向上改变的车轮外倾角即负载外倾而布置。
用于车辆、尤其用于商用车辆的车轴结构设置成带有非转向的刚性车轴。根据本发明，非转向的刚性车轴在未安装在车辆处且由此完全未承受负载的状态下如此地构造，即，使得车辆车轮以限定的正车轮外倾角(Radsturzwinkel)而布置在非转向的刚性车轴处。这种预先调整的正车轮外倾角在本发明中表示为结构外倾(Konstruktionsturz)，并且根据尤其优选的具体设计方案该正车轮外倾角处于大于0°至1°的优选角范围内、最优选在大于0°至0.5°的角范围内。
利用这种根据本发明的车轴结构可在非转向刚性车轴承受负载的状态下调整限定的外倾，例如如此地调整，即，使得在刚性车轴安装在车辆处时以及在车辆未承受载重的状态下，车辆车轮仍然以正车轮外倾角而布置在车辆处。这种在本发明中表示为基本外倾(Grundsturz)的车轮外倾角优选在大于0°至0.5°的优选的角范围内，最优选在大于0°至0.3°的角范围内。此外，利用这种根据本发明的车轴结构可例如预设，使在车辆的限定的负载状态下刚性车轴可如此地弹性变形，即，使得车辆车轮以相对于基本外倾在负车轮外倾角的方向上改变的车轮外倾角而布置。这种改变的车轮外倾角在本发明中表示为负载外倾(Belastungssturz)。该负载外倾的角度值优选在-0.3°至0°的范围内。在此，例如在最大轴负荷下，刚性车轴例如已经具有尽管同样优选的仅仅小的负车轮外倾角。
由此，利用这种根据本发明的非转向的刚性车轴处的正车轮外倾角的预先调整，可以简单的方式基于更小的轮胎磨损实现更长的轮胎使用寿命，因为可根据车辆类型和负载情况以简单的方式如此地预设刚性车轴的正车轮外倾角，即，使得在传统的负载情况下保证，车辆车轮以没有外倾或以轻微正外倾或者轻微负外倾在道路面上滚动。由此实现了明显均匀的轮胎花纹(Reifenprofil)的磨损痕迹(Verschleiβbild)。根据发明的解决方案的另一优点可由此看出，即，此外提供较小的滚动阻力，这同样导致更小的轮胎磨损以及更小的燃料消耗。
此外，根据发明的解决方案的另一重要优点可由此看出，即，相比于在之前所指出的现有技术中的情况，结合被驱动的非转向的刚性车轴实现了驱动轴或半轴的明显更小的弯曲交变负载。
此外，尤其结合由宽轮胎或双轮胎形成的轮胎来显示根据发明的优点。尤其结合这种轮胎在此实现轮胎处的轮胎磨损的减少和均匀化。
根据一特别优选的具体设计方案设置成，为了构造正车轮外倾角，非转向的刚性车轴构造成带有这样的车桥，即，该车桥在刚性车轴未承受负载的状态下将车辆车轮预紧(vorspannen)、尤其弹性地预紧到所述结构外倾中。例如就此而言可设置，为了构造正车轮外倾角，非转向的刚性车轴的车桥如此地设计，尤其被如此地拱起(bombieren)，即，使得相对的车辆车轮的转动轴线在限定的、尤其中间的车桥区域中彼此相交并且彼此之间包夹大于0°的角。备选地或者附加地，刚性车轴侧边的车轮轴承座(Radlagersitz)可如此地加工，即，使得车轮轴承座相应于限定的车轮外倾角相对于水平线倾斜。
此外，本发明要求保护了用于制造车轴结构的方法，借助于该方法可制造带有上文所提及的优点的非转向的刚性车轴。
附图说明
下面借助于附图进一步解释本发明。
其中：
图1示意性地显示了在无负载状态下的根据现有技术的非转向的刚性车轴，
图2示意性地显示了在负载状态下以及在行驶运行下的根据图1的现有技术的非转向的刚性车轴，
图3示意性地显示了带有不均匀的轮胎磨损的根据现有技术的双轮胎，
图4示意性地显示了在无负载状态下的根据发明的车轴结构，以及
图5示意性地显示了在负载状态下的根据图4的根据本发明的车轴结构。
具体实施方式
在图4中示意性地显示了根据本发明的非转向的刚性车轴1，该刚性车轴如此地加工，即，使得在此相应地由双轮胎形成的左侧和右侧车辆车轮2，3以正车轮外倾角(ε＞0)而布置在刚性车轴1处。
为了构造正车轮外倾角，此处示范性地使刚性车轴1的车桥4如此地拱起(即基于投影面(Bildebene)向上成拱形)，即，使得相对的车轮2，3的车轮转动轴线(Raddrehachse)5，6在中间的车桥区域7中彼此相交并且相应地彼此之间包夹大于0°的角。对此备选地或者附加地可设置成(但未示出)，如此地加工刚性车轴侧边的车轮轴承座，即，使得车轮轴承座相应于所限定的车轮外倾角相对于水平线倾斜。
如果此时车辆和由此刚性车轴1相应于向下指向的力箭头F而受到负载，则使得根据发明的刚性车轴1如此地弹性变形，即，使得车辆车轮以相对于示出未承受负载的基本状态的图4的正车轮外倾角减小的且在负的车轮外倾角的方向上改变的车轮外倾角而布置。仅纯粹示范性地，在图5的示图中选择车轮外倾角ε＝0°。
如从图5的示意性的图示中可进一步看出的那样，那么在这种情况下装有双轮胎的车轮2，3在道路路面8上如此地滚动，即，在装有双轮胎的车辆车轮的两个轮胎处出现均匀的磨损，由此实现了更长的轮胎使用寿命和更小的轮胎磨损。

Claims (19)

1.一种用于车辆的车轴结构，所述车轴结构带有直接或间接承载车辆车轮(2，3)的非转向的刚性车轴(1)，
其特征在于，
所述非转向的刚性车轴(1)如此地构造，即，使得在所述刚性车轴(1)未安装在车辆处且由此完全未承受负载的情况下，所述车辆车轮(2，3)以正车轮外倾角即结构外倾而布置在所述刚性车轴(1)处，
在车辆未承受载重的情况下，安装在车辆处的所述非转向的刚性车轴(1)如此地弹性变形，即，使得所述车辆车轮(2，3)以相对于所述结构外倾较小的、但仍然正车轮外倾角即基本外倾而布置在所述非转向的刚性车轴(1)处，并且
所述非转向的刚性车轴(1)在车辆的预设的限定的负载状态下如此地弹性变形，即，使得所述车辆车轮(2，3)以相对于所述基本外倾在负车轮外倾角的方向上改变的车轮外倾角即负载外倾而布置。
2.根据权利要求1所述的车轴结构，其特征在于，所述结构外倾由大于0°至1°的正车轮外倾角而形成。
3.根据权利要求1所述的车轴结构，其特征在于，所述基本外倾由大于0°至0.5°的正车轮外倾角而形成。
4.根据权利要求1所述的车轴结构，其特征在于，所述负载外倾由-0.3°至0°的车轮外倾角而形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车轴结构，其特征在于，为了构造正车轮外倾角，所述非转向的刚性车轴(1)构造成带有这样的车桥(4)，即，所述车桥(4)在所述刚性车轴(1)未承受负载的状态下将所述车辆车轮(2，3)预紧到所述结构外倾中。
6.根据权利要求5所述的车轴结构，其特征在于，为了构造正车轮外倾角，所述非转向的刚性车轴(1)的车桥(4)被如此地设计，即，使得相对的车辆车轮(2，3)的车轮转动轴线(5，6)在限定的车桥区域(7)中彼此相交，并且彼此之间包夹大于0°的角。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的车轴结构，其特征在于，刚性车轴侧边的车轮轴承座如此地加工，即，使得所述车轮轴承座相应于限定的车轮外倾角相对于水平线倾斜。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的车轴结构，其特征在于，所述非转向的刚性车轴(1)构造成带有轴向驱动轴的被驱动的刚性车轴。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的车轴结构，其特征在于，所述非转向的刚性车轴(1)的车辆车轮(2，3)通过宽的单轮胎或者通过双轮胎而形成。
10.根据权利要求1所述的车轴结构，其特征在于，所述车辆为商用车辆。
11.根据权利要求1所述的车轴结构，其特征在于，所述预设的限定的负载状态为最大允许的车辆载重。
12.根据权利要求2所述的车轴结构，其特征在于，所述正车轮外倾角在大于0°至0.5°的范围中。
13.根据权利要求3所述的车轴结构，其特征在于，所述正车轮外倾角在大于0°至0.3°的范围中。
14.根据权利要求5所述的车轴结构，其特征在于，所述车桥(4)在所述刚性车轴(1)未承受负载的状态下将所述车辆车轮(2，3)弹性地预紧到所述结构外倾中。
15.根据权利要求6所述的车轴结构，其特征在于，为了构造正车轮外倾角，所述非转向的刚性车轴(1)的车桥(4)被如此地拱起，即，使得相对的车辆车轮(2，3)的车轮转动轴线(5，6)在限定的车桥区域(7)中彼此相交，并且彼此之间包夹大于0°的角。
16.根据权利要求6或15所述的车轴结构，其特征在于，所述限定的车桥区域(7)为中间的车桥区域。
17.根据权利要求8所述的车轴结构，其特征在于，所述轴向驱动轴为半轴。
18.一种用于制造根据权利要求1至17中任一项所述的用于车辆的车轴结构的方法，其特征在于，非转向的刚性车轴(1)在刚性车轴(1)的车桥(4)的区域中如此地构造，即，使得车辆车轮(2，3)在所述刚性车轴(1)未安装在车辆处且由此完全未承受负载的状态下以正车轮外倾角布置在所述刚性车轴(1)处，并且/或者刚性车轴侧边的车轮轴承座如此地构造，即，使得所述车轮轴承座相应于预设的车轮外倾角相对于水平线倾斜。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述车辆为商用车辆。
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