CN103171390B - 弹性接头、特别是用于机动车辆轮悬架的弹性接头 - Google Patents

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Abstract

一种弹性接头特别地用于机动车辆的轮悬架，包括：内支架；包围内支架的外支架，其中所述支架限定轴向方向和垂直于所述轴向方向并相互垂直且设置在周向平面中的两个径向方向；和弹性主体，用于各所述支架相互弹性保持；其中，所述弹性主体包括至少四个连接柱，各所述连接柱分别从所述内支架延伸到所述外支架。

Description

弹性接头、特别是用于机动车辆轮悬架的弹性接头
技术领域
本发明涉及一种弹性接头，特别地用于机动车辆轮悬架，尤其是用于车辆的后轮悬架。
背景技术
在现代机动车辆技术中，已知实现所谓的弹性安装部或弹性接头，特别是对于客车以及对于机动卡车的后轮悬架而言，其主要结构通过以下部件形成：刚性内支架，特别地由金属制成，例如刚性套或支撑棒；外支架，例如外套；和设置在各支架之间的弹性主体。弹性主体用于使车辆主体分离于振动承载轮，特别是在声学上隔离。而且，高发生的动态车辆载荷在弹性接头中承受。存在大量弹性接头设计，其中的弹性主体通常通过纯弹性材料形成，其中还可加入液压功能部件。
本发明的主要焦点特别地涉及弹性接头，其具有处于各刚性支架之间的仅弹性材料的弹性弹簧主体。
在EP 1 505 311 A1中，轴承衬套已知用于机动车辆，轴承衬套具有套形的刚性内支架以及较弱形式的套形的外套，二者之间注射成型有弹性主体。外套设置有限制部，用于调节弹性主体的弹簧特征，由此形成两个弹性部分，弹性部分的变形各自相互影响。为了减小轴承衬套沿一个径向方向的硬度而使轴承衬套沿一个径向方向较软且沿另一径向方向较硬，在沿周界部分的弹性主体中实现一凹部。
在DE 32 05 716 C2中，已知一种弹力弹性枢转接头，用于使轮干(wheeltrunk)与引导构件相互枢转连接。在各支架之间硫化的弹性主体可以利用中心隆起沿径向方向分为两个不同强度的圆形部分。与其类似的弹性接头的实施例在KR 2009 009 8978中已知，其中弹性主体各部分的划分通过外支架中的限制部实现。
变得显见的是，在已知的弹性接头中，特别是用于机动车辆的弹性接头中，轴向硬度与径向硬度之比对于机车工程师而言是主要的特征，不能实现得充分高。常用略高于1.0的比率。对于机车工程师而言，特别感兴趣的是具有高的硬度比，其中万向转接硬度保持尽可能低。
为了在结构上优化这些特征，成本影响和重量/使用比当然无法忽视，而是特别还应优化。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的缺点，特别是提出一种弹性接头，其特别地用于机动车辆的轮悬架，其轴向硬度与径向硬度之比高，对于万向转接(cardanic)硬度而言尽可能低，同时使用经济有效且轻质的材料。
此目的通过根据本发明的弹性接头实现，所述弹性接头特别地用于机动车辆的轮悬架，所述弹性接头包括：内支架；外支架，其包围所述内支架，其中，所述支架限定轴向方向和垂直于所述轴向方向并相互垂直且设置在周向平面中的两个径向方向；和弹性主体，用于各所述支架相互弹性保持；其特征在于，所述弹性主体包括至少四个连接柱，各所述连接柱分别从所述内支架延伸到所述外支架并且相应的所述连接柱沿径向方向延伸以建立沿此方向的相应硬度。
相应地，所述弹性接头包括：内支架；外支架，其包围所述内支架，其中，所述支架限定轴向方向和垂直于所述轴向方向并相互垂直且设置在周向平面中的两个径向方向；和弹性主体，用于各所述支架相互弹性支持。根据本发明，所述弹性主体包括至少四个连接柱，各所述连接柱分别从所述内支架延伸到所述外支架。在此的“连接柱”表示臂状或棒状的结构，其不精确沿弹性接头的周向方向回转。相应的连接柱沿径向方向延伸以建立沿此方向的相应硬度。
连接柱可按任意方式相对于彼此布置，其中在以下阐释中给出相对于彼此的优选位置，通过连接柱，实现径向硬度的减小，而不必承受过大的轴向硬度减小。对于具有专用弹性弹簧(不具有液压缓冲措施)的弹性接头而言，连接柱实际上是使各支架弹性地相互连接以能够实现弹性振动的机构。在所述弹性接头作为所谓液式衬套(hydro bushing)或液式弹性接头的实施例中，连接柱用作液压工作腔的增强界定壁并连接各支架，其中未设置连接柱的部分通过膜部分实现，由此可实现液力(hydrodynamic)接头的极好的液压可调性。
在本发明的优选实施例中，所述连接柱通过弹性材料的一体件(one piece)制成。其中，所述连接柱在结构上相互分离而使得仅一连接柱的变形(例如在径向承载的情况下)不会影响其它连接柱的、特别是相邻连接柱的变形行为；优选地所述连接柱的柱主体直线地(rectilinearly)延伸。
通过这种方式，可独立于径向方向而调节径向硬度。在本发明的优选实施例中，连接柱的柱主体大致相同地形成。
所述连接柱，特别是柱主体，被布置为沿其柱主体在延伸方向上不接触，使得一个连接柱的变形不会影响相邻的柱。在本发明的进一步的优选方案中，所述至少四个连接柱被相互分配为成对的连接柱，所述连接柱相对于所述轴向方向而轴对称地布置。一对连接柱相对于另一对连接柱沿周向错开布置。其中一对的各连接柱沿径向方向沿直径相对。优选地，在相邻各对之间的错开角度大致相等，优选地约为90°。连接柱可沿周向方向延伸约30°，使得沿轴向方向看时，对于90°的错开角度，实现具有30°周向宽度的没有弹性体的软区域。
对于这样的结构，特别是实现较大的轴向硬度与径向硬度的硬度比，尤其是为1.4。其中，提供低的万向转接硬度。可以实现这样的径向硬度比，而不使用高级别材料或投入很多生产努力。
在优选实施例中，所述弹性接头具有中心径向平面，中心径向平面优选地将弹性接头分为两个相等尺度的接头部分。一对连接柱布置在中心径向平面的一侧，而另一对连接柱设置在所述中心径向平面的相反侧。
在本发明的优选实施例中，所述连接柱、特别是其柱主体限定延伸方向，所述延伸方向优选地是中心轴线，所述延伸方向相对于径向方向倾斜。优选地，所述延伸方向的沿径向方向的方向分量大于沿轴向方向的方向分量，优选地在50°至70°之间。
在本发明的优选实施例中，所述连接柱的所有延伸方向的倾斜角度被相互调节、特别地被选择为具有相等的尺寸，使得：当在沿径向方向作用的载荷下弹性变形的所述弹性主体能够使在所述内支架与所述外支架之间发生沿径向方向的相对运动时，所述弹性接头的沿轴向方向的硬度增大。因此，对于弹性主体沿径向方向的变形，弹性主体实现沿轴向方向的硬化。对于沿径向方向的弹性变形引起轴向硬度增大的这种品质特别地通过以下事实实现：所述连接柱相对于径向方向倾斜。
在本发明的优选实施例中，各所述连接柱分别限定了相对于所述径向方向倾斜的延伸方向，该延伸方向的沿径向方向的方向分量大于沿轴向方向的方向分量。这意味着，连接柱沿径向方向比沿轴向方向具有更小的倾斜角度。所述连接柱的几何形状(例如所述柱主体的轮廓)和/或各所述延伸方向的倾斜角度被相互调节，使得：在沿径向方向作用的载荷下弹性变形的所述弹性主体能够使得所述内支架与所述外支架之间发生沿径向方向的相对运动。这意味着，在弹性主体发生沿径向方向的弹性变形的情况的同时，内支架不会发生相对于外支架的沿轴向方向的运动(反之亦然)。通过这种方式，实现弹性主体沿轴向方向的邻接(abutment)功能。
在本发明的优选实施例中，两个相应的连接柱、优选地为不同对的连接柱，相对于所述径向方向沿相反方向倾斜，使得：由于在所述内支架与所述外支架之间沿径向方向的相对运动而在所述连接柱的柱主体内积聚的沿轴向方向作用的变形力具有相反的方向，优选地相互完全抵消(cancel each other outcompletely)，从而如所希望地防止所述支架沿轴向方向的相对移位，由此实现所希望的邻接(abutment)功能。
优选地，所有连接柱的延伸方向相对于所述径向方向以25°至65°之间的锐角倾斜。特别优选的是，各所述连接柱的相对于径向方向的倾斜角度被选择为都是相等的。
在本发明的优选实施例中，所述连接柱的柱主体分别限定中心轴线，所述中心轴线在旋转对称连接柱的情况下可与旋转轴线重合。这种中心轴线可以被看作是前文提到的延伸方向。优选地，所有所述连接柱的中心轴线在公共区域中大致相互交汇(meet)，所述公共区域优选地甚至在三维空间的公共位置处。对于这种区域，优选地这种位置特别地设置在弹性接头的所述轴向方向的轴线上或至少在其近处。在本发明的进一步的优选方案中，所述柱主体的截面(cross-section)形状从中心剖面(section)朝向两个支架沿所述中心轴线增大，特别是连续地增大。在此考虑的截面平面被设置为垂直于中心轴线。通过这种方式，可实现朝向相应支架的增强的联接区域。
实现一种特种措施，用于减小径向硬度，而不必承受相应的沿轴向方向的硬度的损失，其中，所述柱主体的沿轴向方向面朝所述接头的外侧的至少一外表面具有凹形形状。
对于所述支架，应注意，支架不必是沿径向最内或最外的支架，而是也可通过诸如中间环之类的中间支架形成。
在本发明的优选实施例中，连接柱固定到中间环处，中间环经由外支架或内支架的进一步的弹性主体联接到外支架或内支架。
对于每个连接柱，内支架及外支架可形成支撑表面，所述支撑表面沿直径相对而且特别地是轴对称的(axially symmetrical)，所述支撑表面的垂直面(perpendicular)被设置为平行于相应连接柱的所述延伸方向。
优选地，所述外支架具有特别是封闭的壳体环的形状，在所述环的内侧处分别形成突出部用以形成针对连接柱的支撑表面。其中所述环结构和所述突出部可通过塑料一体件制成。
在所述弹性接头的实施例中，所述外支架可通过将强度较低的中间环套与外环套相结合而实现，中间环套与外环套通过完全周向的弹性主体部分而相互联接。
在本发明的优选实施例中，所述内支架通过棒状基本结构形成，所述基本结构的中心区域形成有点对称的径向隆起以形成针对所述连接柱的支撑表面。所述隆起优选地相对于所述径向方向而轴对称，该径向方向可由径向中心平面限定。所述支撑表面优选地仅形成在所述隆起的基底与隆起最大部之间的过渡区域中。
在本发明的优选实施例中，球窝接头插入到内套中，以减小对于内支架的万向转接硬度和旋转硬度。通过这种方式，使用寿命和强度可显著增大。
在所述弹性接头作为液式(hydro)弹性接头的可替代实施例中，所述的至少四个连接柱形成支撑弹簧元件，支撑弹簧元件同时形成液压工作腔的界定壁，其中没有连接柱的区域通过膜区段实现。
附图说明
通过以下结合附图对本发明优选实施例的描述，本发明的进一步的优点、品质和特征将变得清楚，其中：
图1是本发明第一实施例的分解图。
图2是根据图1的弹性接头的实施例的局部立体剖视图。
图3是根据图1和2的弹性接头的沿轴向方向的侧视图。
图4是沿根据图3的剖面线A-A的剖面图。
图5是沿根据图4的剖面线B-B的剖视图。
图6是本发明第二实施例的分解图。
图7是根据图6的弹性接头的局部立体剖视图。
图8是根据图6和7的弹性接头的沿轴向方向的侧视图。
图9是沿根据图8的剖面线A-A的剖视图。
图10是沿根据图9的剖面线B-B的剖视图。
图11是本发明第三实施例的分解图。
图12是根据图11的弹性接头的局部立体剖视图。
图13是根据图11和12的弹性接头的沿轴向方向的侧视图。
图14是沿根据图13的剖面线A-A的剖视图。
图15是沿根据图14的剖面线B-B的剖视图。
图16是本发明第四实施例的分解图。
图17是根据图16的弹性接头的沿轴向方向的侧视图。
图18是沿根据图17的剖面线A-A的剖视图。
具体实施方式
在以下图示描述中，对于根据本发明的弹性接头的基本部件首先利用图1至5进行阐释。对进一步的实施例的描述在必要时参照对应的相同或相似部件，而不再对相应的实施例进行重新阐释。
在图1中，用于机动车辆轮悬架的弹性接头在整体上被给定附图标记1。弹性接头具有纯弹性弹簧部件而没有额外的液压功能，弹性接头主要包括三个部件，即：内支架(armature)3、外支架5、以及布置在支架3、5之间的弹性弹簧主体7，弹性弹簧主体7除了弹性材料以外还可具有由金属或塑料制成的刚性化(rigidification)部件。
从图1至5中显见，弹性主体不具有在支架3、5之间的全周向联接结构，而是通过凹部11以各部分实现，凹部11可完全沿轴向方向延伸穿过弹性接头。利用这种凹部，可以使硫化/硬化(vulcanise)工具能够从弹性接头的两侧进入弹性主体内，由此使弹性接头的制造性得以简化。
弹性主体7具有四个连接柱(column)13至19，连接柱的柱主体在结构上相互分离，从而使其可在不影响其它连接柱的情况下弹性变形。连接柱13至19具有中心轴线M，中心轴线M相对于径向方向R且相对于轴向方向Z倾斜。
连接柱13至19沿中心轴线M大致直线地(rectilinearly)从内支架3延伸到外支架5。
内支架3通过具有旋转形状的套形成。旋转形状通过隆起21实现，隆起21形成在中间部分并相对于径向中心平面Y而轴对称(axially symmetrical)。所述隆起从隆起最大部(其沿轴向方向Z不具有斜度)朝向所述套(其实现为基本呈柱形)的端部连续减小。
提供拱形支撑表面，用于在隆起最大部23与柱形端部部分25之间的隆起区域中的相应连接柱。其中，隆起21的斜度实现为使得：连接柱、特别是其中心轴线垂直地指向内支架3中。
而且，外支架通过点对称旋转套形状实现，外支架在连接柱区域中的端部处具有突出部或分支(offset)部分27，其中，所述支撑表面基本通过在所述分支部分与所述套的其余(remaining)部分之间的过渡区域实现。而且连接柱的中心轴线朝向分支部分27相对于过渡区域垂直地设置。
如图3中可见，相应的连接柱沿周向方向在约30°角度范围内延伸。提供两对连接柱13、15和17、19，其中连接柱13、15和17、19沿径向方向设置在沿直径相对的位置。各所述对自身相互错开90°而使得：当沿轴向方向看时，形成过渡空间11。
根据图6至10的实施例在外支架的结构方面不同于根据图1至5的弹性接头。这种外支架5另外还具有中间环41，中间环41在轴向端部处具有倾斜部分43以实现针对相应连接柱13至19的支撑表面。
回转外套45大致沿径向外侧设置，其经由完全回转环主体47与中间环41弹性地联接。
根据图11至15的实施例与根据图1至5的基本实施例的不同之处在于，万向转接(cardanic)硬度和旋转硬性(stuffiness)减小，由此提高了弹性接头的使用寿命和强度。对此，弹性接头另外还具有在内支架中实现的球窝接头。对此，球头51插入到带槽的内支架53中。
根据图16至18的实施例与根据图1至5的基本实施例的不同之处在于，除了纯弹性弹簧功能以外，还集成有液压缓冲机构，其中配置有液压工作腔61。液压工作腔通过连接柱13至19被界定为各部分。此外，液压工作腔通过在未形成有连接柱的部分处的膜结构63被界定。与根据图1至5的实施例对比，现在由弹性材料制成的径向邻接部23在内支架的隆起21处实现。
在以上描述中公开的特征、附图和权利要求可与本发明在其独立的或按照任意组合方式形成的不同实施例中的实施相关联。
附图标记清单：
1 弹性接头
3 内支架
5 外支架
7 弹性弹簧主体
11 凹部
13,15,17,19 连接柱
21 隆起
23 隆起最大部
25 柱形端部部分
27 分支部分
41 中间环
43 倾斜部分
45 外套
47 环主体
51 球头
53 带槽的内支架
61 液压工作腔
63 膜结构
M 中心轴线
R 径向方向
Z 轴向方向
Y 径向中心平面

Claims (19)

1.一种弹性接头(1)，所述弹性接头(1)包括：
内支架(3)；
外支架(5)，其包围所述内支架(3)，其中，所述支架(3,5)限定轴向方向(Z)和垂直于所述轴向方向(Z)并相互垂直且设置在周向平面中的两个径向方向；和
弹性主体，包括硫化固定到所述内支架上的第一部分和固定到所述外支架上的第二部分，用于所述内支架(3)和所述外支架(5)相互弹性保持；
其特征在于，所述弹性主体包括至少四个连接柱(13,15,17,19)，各所述连接柱分别从所述内支架(3)延伸到所述外支架(5)，其中相应的所述连接柱(13,15,17,19)沿径向方向延伸以建立沿此方向的相应硬度，并且所述连接柱(13,15,17,19)结构上相互分离而使得仅一连接柱的变形不会影响其他连接柱的变形行为。
2.根据权利要求1所述的弹性接头，其特征在于，所述至少四个连接柱(13,15,17,19)形成臂状或棒状的结构。
3.根据前述权利要求中任一项所述的接头，其特征在于，
所述连接柱(13,15,17,19)通过弹性材料的一体件制成。
4.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
所述连接柱(13,15,17,19)被布置为沿其柱主体在延伸方向上不接触。
5.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
所述至少四个连接柱(13,15,17,19)被相互分配为成对的连接柱，所述连接柱相对于所述轴向方向(Z)轴对称地布置，其中一对连接柱相对于另一对连接柱沿周向错开布置。
6.根据权利要求5所述的接头，其特征在于，
一对连接柱设置在所述接头(1)的中心径向平面(Y)的一侧，而另一对连接柱设置在所述中心径向平面(Y)的相反侧。
7.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
各所述连接柱(13,15,17,19)分别限定相对于所述径向方向(R)倾斜的延伸方向，该延伸方向的沿径向方向的方向分量大于沿轴向方向(Z)的方向分量，其中各所述延伸方向的倾斜角度被相互调节，使得：当在沿径向方向(R)作用的载荷下弹性变形的所述弹性主体能够使所述内支架(3)与所述外支架(5)之间发生沿径向方向(R)的相对运动时，所述弹性接头(1)的沿轴向方向(Z)的硬度增大。
8.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
各所述连接柱(13,15,17,19)分别限定相对于所述径向方向(R)倾斜的延伸方向，该延伸方向的沿径向方向(R)的方向分量大于沿轴向方向(Z)的方向分量，其中所述连接柱(13,15,17,19)的柱主体的轮廓和/或各所述延伸方向的倾斜角度被相互调节，使得：在沿径向方向(R)作用的载荷下弹性变形的所述弹性主体能够使所述内支架(3)与所述外支架(5)之间发生沿径向方向(R)的相对运动，所述支架没有沿轴向方向(Z)的相对移位。
9.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
两个相应的连接柱相对于所述径向方向(R)沿相反的方向倾斜，使得：由于在所述内支架(3)与所述外支架(5)之间沿径向方向(R)的相对运动而在所述连接柱(13,15,17,19)的柱主体内积聚的沿轴向方向(Z)作用的变形力具有相反的方向，从而防止所述支架沿轴向方向(Z)的相对移位。
10.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
所有连接柱(13,15,17,19)的延伸方向相对于所述径向方向(R)以25°至65°之间的锐角倾斜。
11.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
所述连接柱(13,15,17,19)的柱主体分别限定中心轴线(M)，所述中心轴线(M)限定所述延伸方向，其中所有中心轴线在位于所述轴向方向的轴线上或其近处的公共区域中相互交汇。
12.根据权利要求11所述的接头，其特征在于，
所述柱主体的截面形状从中心剖面朝向所述支架沿所述中心轴线(M)而增大。
13.根据权利要求11所述的接头，其特征在于，
所述柱主体具有的外表面沿轴向方向(Z)面朝所述接头(1)的外侧，并从所述外侧看具有凹形形状。
14.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
对于每个连接柱，所述支架形成支撑表面，所述支撑表面沿直径相对，所述支撑表面的垂直面被设置为平行于相应连接柱的延伸方向。
15.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
所述外支架(5)具有壳体环，在所述环的内侧处分别形成突出部(27)用以形成支撑表面。
16.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
所述内支架(3)形成棒状的基本结构，所述基本结构的中心区域形成有点对称的径向隆起(21)以形成针对所述连接柱(13,15,17,19)的支撑表面。
17.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，
在所述外支架(5)的内侧和/或在所述内支架(3)的外侧，弹性邻接部实现为完全圆形地沿周向方向延伸。
18.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，轴向硬度与径向硬度的硬度比为1.4。
19.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述弹性主体由均从所述弹性接头的两侧进入所述弹性主体内一个硫化/硬化工具形成。
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