CN103649581B - 用于商用车辆的轴承单元 - Google Patents

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Abstract

一种轴承单元，其特别用于商用车辆的车轴系统，所述轴承单元包括保持元件、套筒元件和轴承元件，其中，所述保持元件具有第一啮合部，所述第一啮合部被设计用来在一个平面中大体上包围所述轴承元件，其中，所述轴承元件具有第一凹部，所述第一凹部相对于所述平面横切地取向，且所述第一凹部中布置有所述套筒元件，其中，所述套筒元件隔着所述轴承元件相对于所述保持元件在所述平面中弹性地安装，其中，所述保持元件具有第二啮合部，在所述第二啮合部中啮合有固定元件，以此将所述第一啮合部摩擦地固定在所述轴承元件上，且其中，第一紧固区域和／或所述轴承元件具有非圆形形状，以此防止所述轴承元件相对于所述保持元件的转动运动。

Description

用于商用车辆的轴承单元
技术领域
本发明涉及轴承单元，特别地，涉及商用车辆的车轴系统的轴承单元。
背景技术
讨论中的轴承单元的类型在现有技术中是公知的。本文中，特别地，商用车辆的车轴悬挂系统的纵臂通过弹性可形变的轴承元件被固定至车架。到目前为止，弹性轴承元件被压入纵臂上的所谓的轴承眼中，在这个过程中需要很大的力以至于需要使用例如液压操作工具等工具。此外，当大的力施加至轴承元件时，存在着损坏轴承元件的弹性可形变材料的危险。在压入有轴承元件的圆形轴承眼的情况下，还存在着轴承眼和轴承元件可能相对于彼此转动的问题。这可能导致轴承元件因为摩擦导致的过多的热量和增大的磨损而损坏。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种轴承单元，特别是用于商用车辆的车轴系统的轴承单元，所述轴承单元可以容易地制造和安装并且避免轴承元件的过热或磨损。
通过本发明的轴承单元来实现这个目的。本发明的其他实施例中限定了本发明的进一步的优点和特征，并且这些优点和特征从说明书和附图中将变得明显。
根据本发明，所述轴承单元包括保持元件、套筒元件和轴承元件，其中，所述保持元件具有第一啮合部，所述第一啮合部被设计用来在一个平面E中基本包围所述轴承元件，其中，所述轴承元件具有第一凹部，所述第一凹部横切于所述平面E取向且在所述第一凹部中布置有所述套筒元件，其中，所述套筒元件在所述平面E中隔着所述轴承元件相对于所述保持元件被弹性地安装，其中，所述保持元件具有第二啮合部，固 定元件在所述第二啮合部中啮合以将所述第一啮合部摩擦地固定在所述轴承元件上，且其中，第一紧固区域，即所述第一啮合部和／或所述轴承元件具有非圆形状，以此防止所述轴承元件相对于所述保持元件的转动运动。优选地，所述保持元件可以是所述紧固区域或商用车辆的车轴悬挂系统的纵臂的紧固区域。所述保持元件具有第一啮合部，所述第一啮合部优选地被设计为使得所述轴承元件可以布置且固定在所述第一啮合部中。所述第一啮合部优选形成轴承眼且优选可以进入安装状态和操作状态。所述安装状态的特征在于使所述第一啮合部变宽以使得在不需要所述轴承元件发生形变或被挤压的情况下就可以将所述轴承元件插入由所述第一啮合部包围的空间中。第一啮合部也可以通过所述保持元件的弹性形变从所述安装状态进入所述操作状态，其中，布置在所述第一啮合部中的所述轴承元件被摩擦锁定在所述第一啮合部上。换句话说，减小沿着平面E的被所述第一啮合部包围的空间的横截面使得所述第一啮合部压到所述轴承元件上，以此在所述第一啮合部与所述轴承元件之间提供摩擦连接。为了使所述第一啮合部从所述安装状态进入所述操作状态，所述保持元件包括第二啮合部，所述第二啮合部可操作地连接至所述第一啮合部，从而优选地将使所述第一啮合部弹性形变的力施加至所述第一啮合部上。从所述第二啮合部传递至所述第一啮合部的力是由固定元件施加至所述第二啮合部的。优选地，所述固定元件是螺栓-螺母连接件，所述固定元件可以施加张力，该张力经由所述第二啮合部传递至所述第一啮合部并且使所述第一啮合部产生形变以使得在平面E中的所述第一啮合部的横截面或被所述第一啮合部包围的空间的横截面减小。根据本发明，所述轴承元件包括第一凹部，所述第一凹部相对于所述平面E横切地取向，在所述第一凹部中布置有套筒元件。优选地，所述套筒元件是衬套，特别优选地是由金属材料制造的衬套，并且包括用来容纳优选的轴颈或销的凹部，其中，所述销或轴颈确保所述套筒元件不发生相对于所述商用车辆的车架的在所述平面E中的移位。根据本发明，所述第一啮合部和／或所述轴承元件具有非圆形状，以防止所述轴承元件相对于所述保持元件的转动运动。所述非圆形状优选是所述轴承元件和被所述第一啮合部包围的空间在所述平面E中的横截面的形状。优选地，所述非圆形状存在于所述操作状态中，即在所述第一啮合部固定于所述 轴承元件的状态中，其中，所述第一紧固区域或所述轴承元件可以在安装之前，即在所述安装状态之前就已经具有非圆形或非圆形横截面。所述非圆形主要用来防止所述轴承元件相对于所述保持元件或相对于所述保持元件的所述第一紧固区域的转动运动，尤其是为了避免或减少由例如摩擦造成的轴承元件的过度磨损。
在优选实施例中，轴承元件上的第一凹部被设计为使得轴承元件的弹簧特性取决于平面中的方向。弹簧特性通常被定义为施加至弹簧或弹性材料上的力与弹性材料因而产生的形变的路径长度之间的关系。这里，弹簧特性越陡峭，实现弹簧材料的特定形变所需要的力就越大。在本发明的情况下，例如可以优选为，轴承元件在垂直方向上具有的弹簧性能与在水平方向上的弹簧性能不同，其中，为了实现轴承元件在不同方向上的所述不同弹簧性能或不同弹簧特性，在平面E中的弹性材料的材料强度从轴承元件的第一凹部开始可以在不同方向上采用不同的值。换句话说，优选偏心地布置轴承元件的凹部或第一凹部，其中，在沿着平面E的各个不同方向上传递至套筒元件的力造成轴承元件的不同程度的形变，因此套筒元件在沿着平面E的不同方向上不同地翘曲或挠曲。优选地，除了套筒元件被支承的区域，轴承元件的第一凹部也还可以包括这样的区域：在该区域的方向上，轴承元件的弹簧特性没有那么陡峭，或者在该区域中，轴承元件具有更柔软的弹簧性能。换句话说，轴承元件的材料的局部弱化或者横截面(该横截面垂直于将被缓冲或吸收的力)的减小将影响轴承元件的弹簧性能，使得在相同弹簧弹力的情况下实现更长的弹簧行程，因此提供了轴承元件的更柔软的弹簧性能。因此，所述轴承元件的第一凹部可以具有例如片层状部，其中，尤其是横切于片层的轴承元件比横切于被设计为实心体的比较弹簧元件的轴承元件具有更加柔和的弹簧性能。
轴承元件具有第二凹部和／或空腔可能是有益的，以使得第一凹部形式的轴承元件在向着所述第二凹部／空腔的方向上的弹簧特性没有在横切于所述第二凹部／空腔延伸的方向上陡峭。除了布置有套筒元件的第一凹部，在轴承元件中添加第二凹部或空腔因此可能是优选的。所述凹部和／或空腔造成轴承元件的横截面变窄，其中，对轴承元件施加力将实现 的弹簧行程将比施加相同的力至没有第二凹部的轴承元件将实现的弹簧行程更大。这个效果是由如下事实导致的：在施加相同力的同时使横截面变窄导致在变窄的横截面上比在相对较大的横截面上具有更大的应力，其中，在具有相同材料参数的情况下，横切于力的方向的横截面小的轴承元件比具有更大横截面的轴承元件经受更大的形变。通过从第一凹部出发在一定方向上有目的地使用第二凹部，能够调整轴承元件的第一凹部中的套筒元件的弹簧负载轴承的特定弹簧性能或弹簧特性。优选的是，特别是对于在平面E中，即优选地在相对于所述第一凹部横切地延伸的平面中的力调整弹簧特性。
还优选地，所述轴承元件形状配合于所述保持元件的第一啮合部以确保所述轴承元件不发生相对于保持元件的横切于平面E的位移。因为第一保持区域在平面E中包围所述轴承元件并且在这个平面中在第一啮合部与轴承元件之间还提供有摩擦连接，确保所以轴承元件处于平面E中，或者确保所述轴承元件不发生相对于第一啮合部以及因此相对于保持元件的沿着平面E的位移。为了防止轴承元件相对于保持元件的第一啮合部横切于平面E的位移，提供有第一啮合部与轴承元件的形状配合连接。特别优选地，横切于平面E的第一啮合部具有咬边，所述咬边确保所述轴承元件不发生相对于保持元件的横切于平面E的位移。
特别优选的是，轴承元件在相对于平面E横切地取向的外表面处具有球状形状，所述球状形状至少在一定的区域以形状配合的方式与第一啮合部的凹形啮合。这里，优选的是，所述第一啮合部的面对内部，即朝向轴承元件的表面被加工成凹形并且至少在一定的区域与轴承元件的外表面的球状形状啮合。以这样的方式，确保了所述轴承元件不发生相对于保持元件的第一啮合部的横切于平面E的位移。作为凹形的替代实施例，第一啮合部也可以在其内部具有矩形或圆形，其中，轴承元件在其外部具有至少在一定区域对应于上述矩形或圆形的各自形状。
在优选实施例中，轴承元件的平行于平面E的平均半径与轴承元件的球状形状的平均曲率半径之比的关系为0.2至2，优选为0.5至1.7，且特别优选为大约0.9。优选地，通过选择轴承元件的平均半径与轴承元件的球状形状的平均曲率半径的一定比例关系，可以调整上述咬边的高 度，所述咬边确保所述轴承元件不发生相对于保持元件的横切于平面E的位移。在轴承元件在平面E中为非圆形状的情况下，轴承元件的平均半径指定了轴承元件在平面E中的平均延伸。轴承元件的球状形状的平均曲率半径指定了轴承元件的所述球状形状的曲率的平均半径或均值半径。如果增大彼此相关的两个半径的关系，那么在轴承元件的平行于平面E的平均半径不变的情况下，轴承元件的球状形状的平均曲率半径就变得越小，且因此轴承元件的球状形状的曲率就越来越接近于半圆形。通过增大半径关系，优选地增大了保持元件的啮合部的咬边的重叠的长度，所述啮合部优选至少在一定区域与所述球状形状的几何结构相一致。或者优选地，轴承元件的球状形状的曲率也可以由曲率半径与轴承元件的厚度，即与轴承元件横切于平面E的延伸长度之比的关系确定，其中，轴承元件的曲率半径与轴承元件横切于平面E的厚度之比的关系优选在0.5到2的范围。这里，轴承元件的曲率半径与轴承元件的厚度之比的关系的最小值通常为0.5，其特征在于轴承元件正好具有半圆形曲率。
轴承元件具有鼻状突起是有益的，所述鼻状突起在保持元件的第一啮合部与第二啮合部之间的过渡区域的方向上延伸，用以确保所述轴承元件不发生相对于所述保持元件的在平面E中的转动位移。轴承元件的鼻状突起优选是由轴承元件的偏心形状形成的，所述偏心形状突入到第二啮合部将第一啮合部保持为倚靠着所述轴承元件的区域中，并且由于该偏心形状，防止了轴承元件相对于保持元件的第一啮合部或相对于保持元件的转动。
在优选实施例中，在第一啮合部中传递的力使轴承元件发生形变，以此将轴承元件在平面E中的横截面设计为水滴状。因此，水滴状对于非圆形的轴承元件是优选的，其中，水滴状的尖端或锥形端优选是这样的鼻状突起，所述鼻状突起用于确保所述轴承元件不发生在平面E中的相对于所述保持元件的转动。从第一啮合部传递来的力可能使所述轴承元件发生形，并且所述轴承元件在被安装在第一啮合部中之前已经具有水滴状的形式。
在进一步优选的实施例中，由固定元件施加的并且从第二啮合部传递来的力使第一啮合部发生弹性形变，使得当释放固定元件时，第一啮 合部回到轴承元件没有被固定至保持元件的位置。因此，优选地，当移除固定单元并且因此不再施加在平面E中作用于第一啮合部上的力时，保持元件的第一啮合部回到轴承元件没有被固定至保持元件的位置。换句话说，这意味着保持元件的第一啮合部具有静止位置，在静止位置中，平面E中的由保持元件包围的空间大于轴承元件在平面E中的范围，以使得轴承元件可以被插入凹部或被第一啮合部的围绕的区域中并且可以从凹部或被第一啮合部的围绕的区域中再次移除，并且仅通过施加使第一啮合部弹性形变的力，就使第一啮合部进入包围轴承元件的操作状态，且在第一啮合部与轴承元件之间产生有摩擦连接或压接连接。在操作状态中，在轴承元件与保持元件的第一啮合部之间优选具有压接。
还优选地，轴承元件上的第二凹部／空腔遵循平行于平面E且与第一凹部同心的扇形路径。换句话说，优选地，将新月形凹部和／或空腔引入轴承元件中，其中，所述新月形或扇形路径的中心以与轴承元件的第一凹部的中心相一致的方式布置。在轴承元件的第一凹部的非圆形设计的情况下，能够优选参照中央圆形路径的中心或轴承元件的第一凹部的中央圆形路径。
在特别优选实施例中，轴承元件具有布置在第一凹部的相对侧的至少两个第二凹部或空腔。借助于两个相对的第二凹部或空腔，能够在第一方向上调整弹簧特性，该第一方向与横切于第一方向的第二方向显著不同，其中没有第二凹部或空腔与力的方向的路线交叉。引入第二凹部可以是优选的，特别是当在从第一凹部到第二凹部的方向(该方向与横切于该方向的方向显著不同)上需要弹簧特性时，其中，凹部或穿过轴承元件的整个材料横切于平面E的凹部代表着最大的材料弱化。特别地，引入第二凹部可以调整轴承元件的非恒定弹簧特性，因为首先，当形变开始时，第二凹部的两个相对侧彼此相向移动并且最后一侧静止于另一侧之上，其中，从第二凹部的两侧或两翼彼此位于对方之上时开始，当进一步发生形变时，弹簧特性的发展迅速变得更加陡峭。当优选轴承元件的弹簧特性的恒定过程时，可以优选在轴承元件处引入第二空腔，即，不延伸或不穿过整个轴承元件的凹部或孔，其中，第二空腔在横切于平面E的方向上不完全穿过轴承元件，且因此轴承元件中总是保留有材料。 还优选地是在轴承元件上设置第二凹部和第二空腔的组合，其中，能够在不同方向上调整轴承元件的恒定或非恒定的弹簧特性。
在优选实施例中，保持元件的第二啮合部包括两个腿部，它们具有过渡到第一啮合部中的端部，其中，固定元件使腿部彼此相向地移位和／或将它们保持在邻接位置，以使得第一啮合部发生形变，依次使第一啮合部摩擦地固定于轴承元件处。保持元件的第二啮合部的两个腿部用来将固定元件施加的力传递至保持元件的第一啮合部并且用来使第一啮合部发生形变从而摩擦地固定于轴承元件处。可以优选的是，两个腿部中的一者是第一啮合部的延续，该腿部具有角度且包括凹部，并且第二腿部优选地布置在第一啮合部与纵臂的进一步延续之间且也包括凹部。优选地，腿部的凹部通过固定元件啮合，固定元件特别优选地是螺栓／螺钉。进一步优选的是，固定元件是销或套筒，所述销具有用于固定销的横切于所述销的主延伸轴的凹部；当所述腿部被压在一起或位于彼此之上时，将所述套筒置于所述腿部上。
附图说明
下面参照附图对根据本发明的轴承单元的优选实施例的说明将导致进一步的优点和特征。当然，在附图中示出的优选实施例的各个实施例的特征可以在本发明的框架之内互相结合。附图示出了：
图1a)至图1d)是根据本发明的轴承单元的优选实施例的视图，和
图2a)和图2b)是根据本发明的轴承单元的两个优选实施例的截面图。
具体实施方式
图1a)至图1d)是以垂直与平面E的观察方向观察到的，根据本发明的轴承单元的优选实施例的四幅侧视图。在这四个实施例中，轴承单元包括保持元件2、套筒元件4、轴承元件6和固定元件8。在示出的每个实施例中，保持元件2包括第一啮合部22和第二啮合部24。第一啮合部22优选被形成为其在平面E中包围轴承元件6。第二啮合部24优选地邻接第一啮合部22的两端且优选地包括用于容纳固定元件8的凹部。 优选地，固定元件是螺钉／螺栓或螺栓-螺母连接件并且施加力至第二啮合部24上，施加的力使第二啮合部的两个腿部彼此相向移位或使它们相互挤压。优选地，从固定元件8传递至第二啮合部24上的力还被传递至第一啮合部22并使第一啮合部22挤压轴承元件6。优选地，轴承元件6有摩擦地固定在保持元件2的第一啮合部22处。此外，根据本发明，轴承元件6包括相对于平面E横切地延伸的第一凹部62，在第一凹部62中布置有套筒元件4。优选地，优选由橡胶制成的套筒元件4在轴承元件6的凹部中被硫化，或者通过粘合连接的方式将套筒元件4固定在第一凹部中。套筒元件4优选地被设计成管状或套筒状并且包括凹部，在该凹部中，优选地，可以布置轴颈或销以将套筒元件连接至车架并且阻止套筒元件沿着平面E的位移。还优选地，轴承元件6具有第二凹部或空腔64。优选地，借助于所述凹部或空腔，能够调整轴承元件6的弹簧特性，该弹簧特性在平面E中的不同方向上是不同的。在图1a)至图1d)中示出的轴承元件6的第二凹部64的实施例中，可以预料到轴承元件6在垂直方向上更容易挠曲并且弹簧特性是相应平坦的，而必须预料到在水平方向上套筒元件4相对于第一啮合部22的更硬的缓冲。
在图1a)至图1d)中示出的实施例主要是在轴承元件6的外轮廓和第一啮合部22的成形方面不同。在图1a)中示出的实施例中，轴承元件6和第一啮合部22具有水滴状。在图1b)中示出的实施例中，轴承元件6和第一啮合部22具有椭圆形和水滴状，其特征在于，轴承元件6相对于第一凹部62和第二凹部64的尺寸明显变宽，以此实现在横向上的更大材料厚度，并且弹簧特性因此相比于水滴状在这个方向上发生改变。此外，可以优选在图1c)中示出的轴承元件6或保持元件2的第一啮合部22的立方形实施例，或者在图1d)中示出的多边形实施例。特别地，示出的a)至d)四个实施例的特征尤其在于：它们在不同程度上确保了轴承元件6不发生相对于保持元件2的转动位移，其中，在图1a)中示出的水滴状在确保轴承元件6不发生转动的方面不及更偏心地设计的实施例b)和c)。所有实施例的共同特征是鼻状突起66，鼻状突起66通过依靠着第一啮合部22的内侧来防止轴承元件6相对于保持元件2的转动运动。轴承元件6的鼻状突起66优选被形成为使得在已装配的轴承单元的情况下，鼻状突起66在固定元件的方向上方便地延伸。特别地，鼻 状突起66在第一啮合部22的区域中沿着保持元件2的会聚区域延伸，其中，所述会聚区域过渡至第二啮合部24。
在图2a)和图2b)中示出的优选实施例中，轴承元件6在其外表面具有类似于球的形状。从截面图可以清楚地看出轴承元件6的凸形边缘，并且第一啮合部22的内表面至少在某些区域对应于所述轴承元件6的凸形边缘，该内表面在截面图中优选具有凹形边缘。第一啮合部22的横切于平面E的内表面在轴承元件6的各侧形成咬边。借助于所述咬边，确保了轴承元件6不会侧向滑出保持元件2或第一啮合部22。换句话说，轴承元件6相对于平面E横切地形状配合地固定在第一啮合部22。轴承元件6的球状外表面具有曲率半径R2，R2与轴承元件6的平均半径R1之比设计为优选是0.2至2的关系。特别优选地，R1比R2的关系为大约0.5至1.7。如在图2a)中所示，轴承元件6优选具有与第一啮合部22的单个凸形啮合的单球状。此外，如在图2b)中所示，可以优选与第一啮合部22的双凹形配合的双球状的轴承元件6。
附图标记列表
2-保持元件
4-套筒元件
6-轴承元件
8-固定元件
22-第一啮合部
24-第二啮合部
62-第一凹部
64-第二凹部
66-鼻状突起
R1-轴承元件的平均半径
R2-平均曲率半径

Claims (11)

1.一种轴承单元，所述轴承单元用于商用车辆的车轴系统，所述轴承单元包括保持元件(2)、套筒元件(4)和轴承元件(6)，
其中，所述保持元件(2)具有第一啮合部(22)，所述第一啮合部(22)被设计用来在一个平面(E)中大体上包围所述轴承元件(6)，
其中，所述轴承元件(6)具有第一凹部(62)，所述第一凹部(62)相对于所述平面(E)横切地取向，且所述第一凹部(62)中布置有所述套筒元件(4)，
其中，所述套筒元件(4)隔着所述轴承元件(6)相对于所述保持元件(2)在所述平面(E)中弹性地安装，
其中，所述保持元件(2)具有第二啮合部(24)，在所述第二啮合部(24)中啮合有固定元件(8)，以此将所述第一啮合部(22)摩擦地固定在所述轴承元件(6)上，且
其中，所述第一啮合部(22)和/或所述轴承元件(6)具有非圆形状，以此防止所述轴承元件(6)相对于所述保持元件(2)的转动运动，
其中，所述轴承元件(6)具有在所述保持元件(2)的所述第一啮合部和所述第二啮合部(22，24)之间的过渡区的方向上延伸的鼻状突起(66)，以此确保所述轴承元件(6)不发生相对于所述保持元件(2)的在所述平面(E)中的转动。
2.如权利要求1所述的轴承单元，
其中，所述轴承元件(6)中的所述第一凹部(62)被设计为使得所述轴承元件(6)的弹簧特性取决于所述平面(E)中的方向。
3.如权利要求1或2所述的轴承单元，
其中，所述轴承元件(6)具有第二凹部/空腔(64)以使所述轴承元件(6)的在从所述第一凹部(62)朝着所述第二凹部/空腔(64)延伸的方向上的弹簧特性不如在横切于该方向的方向上的弹簧特性陡峭。
4.如权利要求1或2所述的轴承单元，
其中，所述轴承元件(6)形状配合于所述保持元件(2)的所述第一啮合部(22)，以此确保所述轴承元件(6)不发生相对于所述保持元件(2)的横切于所述平面(E)的位移。
5.如权利要求1或2所述的轴承单元，
其中，所述轴承元件(6)在相对于所述平面(E)横切地取向的外表面处具有球状形状，所述球状形状至少在一定区域上与所述第一啮合部(22)的凹形形状配合地啮合。
6.如权利要求5所述的轴承单元，
其中，所述轴承元件(6)的平行于所述平面(E)的平均半径(R1)与所述轴承元件(6)的横切于所述平面(E)的所述球状形状的平均曲率半径(R2)之比的关系是0.2至2。
7.如权利要求5所述的轴承单元，其中，所述轴承元件(6)的平行于所述平面(E)的平均半径(R1)与所述轴承元件(6)的横切于所述平面(E)的所述球状形状的平均曲率半径(R2)之比的关系是0.5至1.7。
8.如权利要求5所述的轴承单元，其中，所述轴承元件(6)的平行于所述平面(E)的平均半径(R1)与所述轴承元件(6)的横切于所述平面(E)的所述球状形状的平均曲率半径(R2)之比的关系是0.9。
9.如权利要求1或2所述的轴承单元，
其中，从所述第一啮合部(22)传递来的力使所述轴承元件(6)发生形变，以使所述轴承元件(6)在所述平面(E)中的横截面是水滴状的。
10.如权利要求1或2所述的轴承单元，
其中，由所述固定元件(8)施加的并从所述第二啮合部(24)传递来的力使所述第一啮合部(22)弹性形变，以使得当释放所述固定元件(8)时，所述第一啮合部(22)回到所述轴承元件(6)没有被固定至所述保持元件(2)的位置。
11.如权利要求3所述的轴承单元，
其中，在所述轴承元件(6)处的所述第二凹部/空腔(64)遵循平行于所述平面(E)且与所述第一凹部(62)同心的扇形路径。
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