CN107499079A - 轴悬挂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括轴体(2)的轴悬挂装置，轴体(2)固定至轴连接件(4)，轴连接件(4)在其一端处可枢转且在其另一端处通过插入空气弹簧(20)而固定至车架，其中，轴连接件(4)包括弯曲部(10)，在弯曲部(10)中轴体(2)抵靠轴连接件(4)，其中，轴连接件(4)在与轴体(2)的邻接区域中形成用于抵靠轴体(2)的邻接表面。为了改良轴体(2)与轴连接件(4)之间的连接，本发明提出了一种夹紧表面，该夹紧表面由齿状部形成，并且具有与齿状部区域中的轴体轮廓相匹配的表面轮廓。

Description

轴悬挂装置
技术领域
本发明涉及一种轴悬挂装置，其包括轴体，该轴体固定至轴连接件，该轴连接件在其一端可枢转且在其另一端通过空气弹簧的介入而固定至车架，其中轴连接件包括弯曲部，轴体在该弯曲部中抵靠轴连接件。在与轴体邻接的区域中，轴连接件形成抵靠轴体的邻接表面。
背景技术
这种轴悬挂装置从DE 10 2014 008 408 A1已知。
在从现有技术已知的轴悬挂装置中，将齿状部应用于轴连接件，该齿状部的强度比轴体的强度高。这通过连接至轴连接件的硬化齿状元件来实现。
本发明寻求提供一种改进的轴悬挂装置。具体地，本发明旨在说明一种具有良好耐久性的轴悬挂装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了具有权利要求1的特征的轴悬挂装置。该轴悬挂装置与已知现有技术的区别之处在于齿状部形成夹紧表面，该夹紧表面具有适于齿状部区域中轴体轮廓的表面轮廓。齿状部和轴体在邻接表面的区域中彼此匹配。因此，夹紧表面贴合轴体的轮廓。夹紧表面是由齿状部形成并与轴体直接相互作用的表面。如果轴体在各部分中具有直线程，并且例如形成为横截面为多边形，则齿状部通常平坦地抵靠相应的平坦部分表面并与它们相互作用。如果轴体在夹持表面的区域中设置有凸出的外圆周表面，例如，具有椭圆形或圆形横截面，则齿状部形成为具有与该曲率大致相同的半径，或具有大概椭圆形的曲率半径。“大致”意味着允许2％或1％的偏差。
因此，齿状部的单个齿在整个夹紧表面上以相同的方式邻接，并且由于齿状部强度较大，所以单个齿以相同的方式穿透轴体的材料。这导致齿状部的每个齿的负载相对较低。这当然避免了在上述现有技术中所担心的、由于单个齿对于轴体的相当准确的抵靠而产生的齿过载。
齿状部通过使轴体和轴连接件彼此压靠而引起正配合连接。齿状部具有较大的强度，其中，本发明含义上的强度是指拉伸屈服极限Rp0,2。因此，可能的是，省掉在轴体和轴连接件的一侧附加产生的正配合元件，轴体和轴连接件以限定的方式啮合并彼此匹配。只需要设置齿状部。当轴体和轴连接件邻接时，该齿状部被压入至初始大致平坦的对置表面，从而获得在齿状部的齿与对置表面之间的正配合连接。
任何适于穿透轴体材料足够深以获得所需正配合连接的粗糙度，均应认为是本发明含义内的齿状部。已给出Rz>10μm，优选地Rz>30μm，并且具体优选地Rz为50μm及以上的齿状部。形成本发明意义上的齿状部的较小粗糙度可例如通过等离子喷涂的方式施加至轴连接件的表面。齿状部的制成材料通常设计成不与轴连接件的制成材料相同。已发现的是，齿状物设计在轴连接件的材料中充当凹口，在轴连接件上该凹口表现出相应应力的集中，使得轴连接件可以自发地失效。
部分地周向围绕大致圆柱形轴体的任何构造均可优选地看作是本发明含义内的弯曲部。弯曲部不一定必须通过确定轴体本身的形状来形成。弯曲部确保相对较低的驱动高度。然而，具体地，可将长型轴连接件的曲线形横向屈曲理解为弯曲部，其中，轴体可在某个圆周区域上邻接。
在根据本发明的解决方案中，齿状部位于轴体与轴连接件之间的邻接区域中。实质上，在轴体与轴连接件之间没有设置增加驱动高度的单独主体。只有齿状部稍微升高并突出轴连接的表面之上。
优选地，将齿状部设计成具有在60°与90°之间的夹紧角度。夹紧角度是夹紧表面形成并抵靠轴体的相对表面的角度，其中，夹紧角度的中心点位于轴体的纵向中心轴线上。如果轴体是例如具有圆形横截面面积的圆柱形轴体，则90°的开放圆描述了四分之一圆，其起始于圆的夹紧点，并且在轴体的外圆周表面横跨90°的角度部分。相应的开放角度对将齿状部的齿状物穿入至轴体材料很重要。具体地，根据本发明的上述开度角适用于一种实施方式，其中，轴体由钢制成并与齿状部相互作用，齿状部在尖端处具有230,000N/mm2和以下和200,000N/mm2或以上的E模量。
根据本发明的优选实施方式，齿状部在齿状元件上形成。齿状元件可以焊接、胶合、螺纹固定、夹紧或锡焊至轴连接件。齿状元件优选地由硬质材料形成，例如由TiN或WC制成。例如，硬质材料板优选以上述方式连接至相应的其它构件。替代地，用于形成齿状部的硬质材料还可应用于轴连接件和/或轴体，以便形成本发明含义上的齿。具体地，等离子喷涂适合于形成这种齿状部。几个齿状元件彼此贴近或彼此相邻地设置在由夹紧角度限定的、轴连接件的表面部分上并连接至轴连接件，通常在关于轴体的轴向方向上和/或与该方向成直角。在本文中“彼此相邻”意味着齿状元件沿着轴体的轴向方向一个接一个的设置，而在齿状元件彼此贴近的布置的情况下，齿状元件在轴体的圆周方向上一个紧挨一个的设置。在那里，齿状元件不一定必须分别在轴向或圆周方向上彼此紧随。相反，齿状元件还可以间隔布置，可能具有彼此相邻或彼此贴近的相对较大的间隔。
关于耐久性的改良，发现将齿状物的尖部和/或齿状物的基部设置具有半径是有利的。该半径R在0.1至0.5之间。至少在齿状物的基部，这样的半径还可以由近似半径的多边形表面形成。
齿状元件优选进行回火。夹紧表面，即包括齿状部的表面，进一步优选地通过边缘硬化来加强。例如，通过激光蒸发或等离子体喷涂，将硬化层应用于成形的齿状部。这种边缘硬化可应用于硬化夹紧元件。然而，边缘硬化还可以形成在直接由轴连接件的材料形成的齿状部上。
根据本发明的优选实施方式，齿状部通常包括彼此平行布置的几排齿。这些齿状物优选地平行于轴体延伸，即，在轴体的轴向延伸，并且与轴体的圆周方向成直角，以实现最佳的防旋转锁定。由于具有确定几何形状的这种齿状物布置在单独的齿状元件上，齿状元件经由邻接表面抵靠轴连接件，齿状物不能充当轴连接件的凹口并且可为裂缝的起点。
根据本发明的优选发展，齿状元件容纳在通过轴连接件的热加工形成的凹部中。这个热加工凹部至多部分地进行机械加工。具体地，凹部的基部通常不进行机械加工，而是通过热加工形成，例如通过在锻造期间向轴连接件压入冲头。该凹部可具有例如旋转对称的基本形状。通过对该凹部的圆周表面进行金属处理，形成至齿状元件的邻接表面，相应地该邻接表面不位于凹部的基部，而是分别位于圆周或侧面上。在矩形凹部的情形下，通常仅处理相对设置的侧面，以形成用于齿状元件的限定的邻接表面。
根据本发明的优选实施方式，由于将齿状元件支承在凹部上的加工操作，凹部包括至少一个锥形侧面。在具有大致圆形的基部表面的齿状元件的情形下，锥形侧面成形为截头圆锥体，并且周向地支承齿状元件。在该优选实施方式中，具体地，将齿状元件压入凹部。在矩形凹槽的情形下，足以锥形地形成相对设置的侧面，并将侧面抵靠齿状元件。先前讨论的、具有仅在其周边机械加工的热加工凹部的实施方式，抵消通过锻造在轴连接件中产生的应力集中的问题。该实施方式避免了可能机械地削弱轴连接件的凹口。
根据本发明的优选地实施方式，齿状部设置在相对设置的弯曲部的颊表面上。在这个优选的进一步发展中，假设弯曲部形成相对于彼此以约60°的角度定向的颊表面，具体地，在具有旋转对称截面的轴体的情形下，每个颊表面均在5°至15°的角度范围内，以平面方式抵靠轴体的相应的外圆周表面。在该邻接范围内，设置一个相应的齿状部，该齿状部优选地在弯曲部的区域中连接至轴连接件，以便提供所需的良好防旋转锁定而不会出现摩擦马氏体的风险。
根据本发明的优选实施方式，偿还部(payment)[sic]由一个硬质材料体形成，优选地，由多个硬质材料体形成。这些硬质材料体，附带地，优选地形成齿状部的所有元件，可分别形成几个齿状物或单个齿状物，硬质材料体优选地具有强于轴连接件和轴体的相应强度的强度RP0,2。硬质材料体嵌入形成成形件的橡胶基体中。该橡胶成形件与轴体抵靠。橡胶成形件通常容纳在精确地适于橡胶成形件的尺寸的凹部中，使得橡胶成形件本身不会在接纳它的凹部内进行任何实质的补偿运动。在组装期间，轴体抵靠齿状物。通过增加压力，由于橡胶体的不可压缩性或者由于限制硬质材料体移动的进一步止动件，齿状物不仅被压入轴体而且被更深压入橡胶形成部分中，直到齿状物处于相对于轴连接件的限定位置，并且仅较深的穿入轴体。该优选实施方式还保证了轴体与轴连接件之间的强固的正配合连接，而不依赖于定向。
根据另一优选实施方式，轴连接件包括用于支承轴体的邻接凸起部。该邻接凸起部通常设置在轴连接件的两侧上，并且在轴体的轴向延伸方向上从轴连接件的长型主体上突出。每个邻接凸起部均用于支承轴体，通常通过托架支承，该托架还包围轴体。邻接凸起部可在轴连接件上一体地形成。替代地，邻接凸起部还可通过焊接或冷接技术附接至轴连接件上。
附图说明
通过以下结合附图对实施方式的描述，本发明的进一步细节和优点将变得明显，在附图中：
图1示出了根据本发明的轴悬挂装置的实施方式的立体侧视图；
图2示出了无轴体的、图1中所示实施方式的细节的立体仰视图；
图3示出了齿状部和轴连接件的第二实施方式的、大致对应于图2的无轴体的立体图；以及
图4示出了齿状元件的实施方式的立体俯视图；
图5示出了根据图4的齿状元件的侧视图；
图6示出了沿根据图4中线VI-VI截取的纵向截面图；以及
图7以放大的方式示出了根据图6的细节VII。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的轴悬挂装置的实施方式，该轴悬挂装置具有管状轴体2和轴连接件4，管状轴体2具有旋转对称截面，轴连接件4由其可在支承件6上枢转的一端进行支承，支承件6在减震器8的端侧处支承减震器8，减震器8的另一端在弯曲部10的区域中连接至轴连接件4。为了这个目的，弹簧板12在弯曲部10固定减震器8的区域中靠在轴连接件4上。在轴连接件4两侧上，即，在实体轴连接件的前侧和后侧的轴体2的轴向上的弹簧板12包括邻接凸起部14，邻接凸起部14被托架16环绕，托架16抵靠弹簧垫18安装，弹簧垫18在下侧包围轴体2并夹在轴体2上。作为结果，轴体2保持在轴连杆4上。
在轴连接件4的、与支承件6相对的端部处，轴连接件4连接至波纹管20，并在此由车辆的支承件(未示出)支承。
图2给出颊表面22的视图，颊表面22以相对于彼此约60°的角度进行定向，并形成用于邻接轴体2的邻接表面。在颊表面22的区域中的齿状部26从轴连接件4的表面24突出，即突出朝向轴体2。该齿状部26形成在具有图4所示的矩形基部区域的齿状元件28上，齿状元件28嵌入至形成在轴连接件4上的凹部30中。在根据图2的实施方式中，齿状元件28包括几排相同成形的齿状物。多个行平行于轴体的轴向延伸对齐。
在根据图3的替代实施方式中，多个齿状元件28各自配置成具有圆形基部表面，并且同样地包括平行于轴体2的轴向延伸而延伸的多排齿状物。在所示的实施方式中，邻接凸起部14由轴连接件4一体地形成，使得至少对于紧固托架16是不需要弹簧板14的。然而，通常至少提供这样的弹簧板并用托架来固定，以将减震器8紧固至轴连接件4。
图4至图7示出了齿状元件28的实施方式，以这种方式将齿状元件28插入至形成在轴连接件4的表面24的孔中，使得齿状元件28稍微突出于表面24。齿状物30形成在齿状元件28上，其齿尖由此形成夹紧表面，夹紧表面与轴体2的外圆周表面相互作用，并且戳入轴体2的外圆周表面，以便以正配合和不可旋转的方式靠轴连接件4固定轴体2。
如图4中所示，齿状元件28被设计为圆形小板状。在所示实施方式中，齿状物的高度，即，齿尖32和齿基部34在齿状物的高度方向上的距离为约2mm。齿状物的高度可在1mm与2.5mm之间变化。在图4至图7中所示的齿状元件28的实施方式适于抵靠具有圆形截面几何形状的轴体2。齿尖设置在与轴体2的半径相对应的半径R73上。该半径R73限定包括所有齿尖32的曲线。给出一条具有半径R71的线，该线容纳所有的齿基部34(见图7)。齿状物的开度角α为60°。开度角是由相邻齿侧面围成的角度(见图7)。齿尖32进行圆化，具有R 0.2的半径36。
附图标记列表
2 轴体
4 轴连接件
6 支承件
8 减震器
10 弯曲部
12 弹簧板
14 邻接凸起部
16 托架
18 弹簧垫
20 空气波纹管
22 颊表面
24 表面
26 齿状部
28 齿状元件
30 齿状物
32 齿尖
34 齿基部
36 齿尖半径
α 开度角

Claims (11)

1.轴悬挂装置，包括轴体(2)，所述轴体(2)固定至轴连接件(4)，所述轴连接件(4)在其一端处可枢转，并且在其另一端处通过插入空气弹簧(20)而固定至车架，其中，所述轴连接件(4)包括弯曲部(10)，在所述弯曲部(10)中，所述轴体(2)抵靠所述轴连接件(4)，其中，所述轴连接件(4)在与所述轴体(2)邻接的区域中形成用于抵靠所述轴体(2)的邻接表面，并且其中将齿状部施加至所述轴连接件(4)，所述齿状部的强度比所述轴体(2)的强度高，其特征在于，由所述齿状部形成的夹紧表面具有适于所述轴体(2)在所述齿状部的区域中的轮廓的表面轮廓。
2.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述轴体(2)配置成具有圆柱形外圆周表面的管状部，并且所述弯曲夹紧表面与所述轴体(2)的半径匹配，公差为+/-1mm。
3.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述齿状部(26)具有介于60°与90°之间的开度角。
4.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述齿状部的齿尖和/或齿基部设置有半径。
5.根据权利要求4所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述半径在R＝0.1与R＝0.5之间。
6.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述齿状部在所述尖端处具有大于200,000N/mm2或小于230,000N/mm2的E模量。
7.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述齿状部由连接至所述轴连接件(4)的至少一个齿状元件(28)形成。
8.根据权利要求7所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述齿状元件(28)经回火处理。
9.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述夹紧表面通过边缘硬化进行硬化。
10.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，所述夹紧表面由施加至所述齿状部的硬层形成。
11.根据权利要求1所述的轴悬挂装置，其特征在于，由所述齿状部形成的夹紧角在60°至90°之间。
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