CN110107630A - 用于车辆底盘轴承的轴承垫圈 - Google Patents

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Abstract

用于车辆底盘轴承的轴承垫圈(10)，包括具有支承段(30)和接收段(40)的基体(20)，支承段用于与待支承部件的配合面形成面接触，接收段用于以力传递方式接收在底盘部件的配合接收段上，其中，支承段(30)和接收段(40)通过至少两个弹性段(50)相连，所述弹性段具有弹性结构(52)，用于沿径向(RR)进行弹性相对运动以及沿轴向(AR)进行稳定。

Description

用于车辆底盘轴承的轴承垫圈
技术领域
本发明涉及一种用于车辆底盘轴承的轴承垫圈以及一种用于车辆底盘轴承的轴承装置。
背景技术
众所周知，车辆具有底盘轴承，以便转向系统和车轮悬架进行相应地轴承连接。在此，此类底盘轴承的主要目的是消除径向力以及轴向的稳定化，即防止围绕或针对各自底盘轴承的轴承轴线出现倾斜。已知的解决方案主要包含弹性体，其用作弹性和减震部件。使用弹性体成本低廉，且简单易行，但具有部分缺点。底盘轴承使用弹性体部件的主要缺点是其不可避免会出现磨损以及其对温度的依赖性。除了实际负载，在使用弹性体时因温度变化也会增大磨损。另一缺点是这一类弹性体相对复杂的弹性结构。尽管弹性体沿径向可以实现期望的弹簧弹性，但其也具有二次弹簧刚度，该二次弹簧刚度允许实现缓冲，因此也会沿其他方向，尤其沿轴承轴线向出现相对运动。要么接受这种情况，要么通过花费高昂的措施在结构上加以限制或者排除。
发明内容
本发明的目的在于排除上述缺点。本发明的目的尤其在于，以成本低廉和简单的方式简化或者改善底盘轴承的轴承连接性能。
上述目的通过具有本发明优选实施例特征的轴承垫圈和轴承装置实现。本发明的其他特征和细节见其他可选实施例、说明和附图。在此，结合根据本发明的轴承垫圈所述的特征和细节也适用于根据本发明的轴承装置，反之亦然，因此单独的发明公开内容可相互参考。
根据本发明，设有用于车辆底盘轴承的轴承垫圈。这一类的轴承垫圈具有一个含支承段的基体，支承段用于和待支承部件的配合面形成面接触。此外，基体具有接收段，用于以力传递方式支撑在底盘部件的配合接收段上。在此，支承段和接收段通过至少两个弹性段相连，该弹性段具有支承段相对于接收段沿所有空间方向以及围绕所有空间轴进行弹性相对运动的弹性结构。通过弹性结构的相应造型和布置，其弹簧刚度可相互独立自由调节。
根据本发明的轴承垫圈包含即具有相应弹性结构的弹性段，该弹性结构可以提供期望的用于轴承连接的弹性功能。在此，可以看出，通过弹性结构的几何造型提供该弹性功能，并非或至少不单单归因于具有相应较强弹性表现的材料性能的基体材料。尤其是，对于根据本发明的轴承垫圈而言，整个基体，优选至少接收段、支承段和弹性段由非弹性体构成。此处优选金属材料，例如钛。
同时，制造根据本发明的轴承垫圈成本低廉，且简单易行，因为其以累加方式进行制造，例如使用增材制造法，即3D打印法。
对于根据本发明的轴承垫圈而言，通过其弹性功能由弹性段的弹性结构的结构造型提供，可以利用额外的结构自由度。弹性结构针对径向的弹性相对运动进行设计。在此，径向的定向涉及基于支承段的轴承轴线。弹性段或者至少弹性段的弹性结构优选沿径向延伸。在此，弹性结构具有规则或者不规则设计，并针对径向相对运动以弹性方式实现期望的功能。
通过由弹性结构以规定和特有的方式沿径向提供弹性相对运动，可以沿其他方向，尤其是沿期望的轴向实现稳定作用。例如，如下文所述，通过沿轴向的连续或者基本上连续的横截面实现该功能。弹性结构基本上自由的设计允许提供本发明的至少两种核心思想，即期望的沿轴向的弹性相对运动和同时期望的沿轴向的机械稳定性不再相互关联。该特征可以以特别简单且成本低廉的方式实现，其中，弹性结构的实际造型取决于各自的使用目的。由此，不同的弹性结构可以提供不同的弹性相对运动。同时，在本发明的基本思想中，无论在所有方向上的上述弹性相对运动性是相同的，还是不同的或不对称的，均无关紧要。
同样如下文所述，既可以单独使用根据本发明的轴承垫圈，也可以组合其他的轴承垫圈使用。轴承垫圈自身已经可以构成轴承装置。但可以理解地，也可以将两个或者多个轴承垫圈组合成一个共同的轴承装置，以便通过一个增大的实施形式构成期望的轴承连接功能。
对于根据本发明的轴承垫圈而言，与已经公开的解决方案相比，尤其沿轴向可以明显减小其结构空间。因此可以增强沿相同轴向的机械稳定性。减小结构空间，尤其是沿轴向减小结构空间，一方面可以在设计车辆底盘过程中降低其重量。另一方面，可以拥有更大的设计自由度，尤其是底盘轴承相邻部件的设计自由度。
根据本发明，弹性段的数量至少为两个。但根据弹性功能和需要的稳定性，也可以使用明显更多数量的弹性段。因此，弹性结构或者弹性段的数量优选为每个基体5至25个。由此，单个的弹性段构成所谓的弹性辐条，该弹性辐条以对称或者非对称方式围绕支承段分布。
此外，需要说明的是，每个弹性段具有至少一个弹性结构。当然，每个弹性段也可以相互组合两个或者多个弹性段。在一个弹性段内使用多个相同的弹性结构，还是相互不同的弹性结构也是无关紧要的。
有利地，对于根据本发明的轴承垫圈而言，至少两个弹性段围绕支承段对称布置，尤其是围绕支承段的轴承轴线成轴对称布置。如上文所述，弹性段也可以被称为弹性辐条。相应地，围绕支承段的均匀或者对称分布也可以实现轴承垫圈均匀或者对称的轴承连接性能。轴承连接性能的均匀性除了可以明显简化期望的弹性功能设计，也可以让制造过程更为简单。由此，所有弹性段可以以相同或者基本上相同的方式沿相同和对称的方向进行对齐，因此可以简化质检过程，且在安装时可以实现防旋转或者自由旋转。
同样有利地，对于根据本发明的轴承垫圈而言，至少两个弹性段具有相同的或者基本上相同的弹性结构。本实施例尤其可组合或者组合根据上述方案的对称结构。同时使用相同或者基本上相同的弹性段可以降低制造或者设计过程中所需的复杂度。组合对称或者轴对称结构的弹性段也可以使得轴承垫圈具备特别规则和均匀的轴承连接性能。
对于根据本发明的轴承垫圈而言，其他优点在于，至少两个弹性段，尤其是整个基体沿轴向具有连续的或者基本上连续的横截面。在此可以理解为，轴承垫圈或者基体在某种程度上而言是沿轴承轴线的挤压体。这可以明显降低制造的复杂度。尤其在使用增材或者累加制造方法，例如3D打印法时，这一类连续横截面分布具有优势。同时，可以想象的是，轴承垫圈在一定程度上由连续材料被切割或者分离成横截面型材，从而使得可以以更简单和成本更低廉的方式实施制造。
对于根据本发明的轴承垫圈而言，另一优点在于，基体具有接触段，用于在和基体相邻的轴承垫圈的相应接触段上形成平面接触。上述接触段既可以成平面延伸状，也可以成弯曲或者凹陷状。如下文所述，横向并排组合两个或者多个轴承垫圈可以在机械方面增强整个轴承装置的强度。为了将单个轴承垫圈的轴向稳定作用传递至轴承装置，该接触段也用于确保防止单个轴承垫圈出现倾斜。由此，由两个或者多个轴承垫圈组成的整个轴承装置的机械稳定性不仅通过单个弹性结构单独提供稳定作用，而且相邻轴承垫圈在接收段上的相互支撑也可以对稳定性提供进一步的支持。简单而言，在此为平面接触段相互的平面接触。当然，也可以使用复杂的结构形式，即除了单纯的力传递，在相邻的接触段之间也可以提供力配合、摩擦配合和/或形状配合。
同样有利地，对于根据本发明的轴承垫圈而言，至少两个弹性段以相互无重叠的方式进行布置。无重叠结构意味着，弹性段在其延伸过程中在接收段和支承段之间无交叉或者无重叠。每个弹性段在支承段区域具有一个规定的起始端，以及在接收段区域具有一个规定的末端。在上述末端和起始端之间，弹性段单独延伸且无重叠，同时，优选沿基体的径向。弹性段无重叠的结构可以进一步降低整个系统的复杂度，同时也可以确保轴承连接性能的均匀性。
对于根据本发明的轴承垫圈而言，如果基体和支承段、接收段以及至少两个弹性段构成一个整体，则可以实现其他的优势。在此尤其可以理解为，具有基体的单个功能段的单体和/或一体化结构是可设想的。轴承垫圈优选为一个完全整体或者单体和/或一体化设计的部件。基于上述含增材或者累加制造的制造方法，此处可以进一步改善其优势。
同时，本发明的说明对象也包括用于车辆底盘轴承的轴承装置。这一类的轴承装置具有至少两个根据本发明的轴承垫圈，其以相互同轴且相互接触的方式进行布置。在此，可以提供接触，尤其是上述接触段的协调，以及轴承垫圈的平面力支持。使用至少两个根据本发明的轴承垫圈可以为根据本发明的轴承装置带来和针对根据本发明的轴承垫圈所述的相同的优势。通过两个或者多个轴承垫圈实现的机械稳定性以及尤其是轴承装置的增大不仅可以进一步改善轴向承受的轴承连接力，而且也可以进一步改善防倾斜性能。
对于根据本发明的轴承装置而言，有利地，至少两个轴承垫圈具有相同或者基本上相同的结构。在此，轴承垫圈尤其沿圆周方向错位对齐。使用相同或者基本上相同的轴承垫圈可进一步降低轴承装置的复杂度和单个轴承垫圈的制造复杂度，尤其也可以降低轴承装置的安装复杂度。由此，此处不再需要注意必须将哪些单个的轴承垫圈组合在一起，而是可以实现简单的和无风险的安装。尤其可以设想的是，轴承垫圈沿圆周方向以相互错位或者扭转的方式进行布置。如果单个轴承垫圈具有相对较少数量的弹性段，该方案尤其具有优势。和自行车的辐条类似，单个的弹性辐条(此处构成弹性段)沿轴向重叠，因而在观察方向上可以形成更大的稳定作用或者更精细的单个弹性段分布。
同样比较有利地，对于根据本发明的轴承装置而言，至少两个轴承垫圈具有不同的结构，尤其是具有不同数量和/或结构的弹性段。在此，需要说明的是，当然不仅可以将相同的轴承垫圈，而且也可以将不同的轴承垫圈组合在一个共同的轴承装置中。单个弹性段的结构或者数量以及对齐方式对于各自轴承垫圈的轴承连接性能均具有影响。如果在一个共同的轴承装置中相互组合使用不同的轴承垫圈，则可以通过该组合使得整个轴承装置具有不同的轴承连接性能。对于已经公开的轴承装置使用方案而言，每个轴承装置均必须单独以及针对各自的使用目的进行设计和制造，现在通过组合不同的轴承垫圈，可以在组合少量不同轴承垫圈的情况下提供不同的轴承连接性能。除了以较高的灵活性提供高度差异化的轴承连接性能，此处也可以提供特别简单的结构，并以较少数量的单个轴承垫圈实现该灵活性。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节见下文的说明，该说明将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。在此，在权利要求书和说明书中提及的特征可以分别单独地或在任意组合中是对本发明而言重要的。图中示意性地示出：
图1根据本发明的轴承垫圈的一种实施例，
图2用于轴承装置的三个轴承垫圈的安装情况，
图3根据本发明的一种完成安装的轴承装置。
具体实施方式
图1示出了轴承垫圈10的基本结构。此处，其具有由金属材料，例如钛制成的基体20。在本实施例中，基体20或者轴承垫圈10的制造以增材和累加方式，例如借助3D打印方法进行。
为提供轴承连接功能，在根据图1所示的轴承垫圈10中可以看到中间圆形轴承开孔形式的支承段30。通过该方式也可以确定轴承轴线LA和轴向AR。待支撑的轴承部件具有相应的配合轴承连接面，用于和支承段30接触。
为了可以向外消除力，根据图1的轴承垫圈10的基体20具有接收段40，该接收段在此处也被设计成圆周面。通过插入底盘部件(例如：转向系统)的相应配合接收段，现在可以沿径向RR向外传递力。为了可以在消除轴承垫圈10中的力的过程中实现弹性作用，此处设有18个弹性段50。通过长蛇状的弹性结构52确保单个弹性段50的弹性作用。如图1所示，单个的弹性段50依次在径向沿径向RR对齐，其中，弹性段50以无重叠的方式依次进行布置。
同时，如图1所示，沿轴承轴线LA或者沿基体20的轴向AR具有连续的横截面。在该方向上，形成一个沿轴向AR对齐的垂直壁，其可以沿轴向AR实现期望的机械稳定性，即防止单个元件相互发生倾斜。
根据图1的轴承垫圈10原则上也可以被单独作为轴承装置使用，尤其有意义的是，针对轴承装置100也可以组合两个或者多个轴承垫圈10。这一类的组合可能性在根据图2的安装方法的范围中示出。沿轴向AR，此处三个轴承垫圈10彼此相邻布置或者成面接触且围绕轴承轴线AR相互成同轴排列。在此，相邻的轴承垫圈10相互通过接触段22成平面接触。其结果可构成如图3所示的轴承装置100。
图3由两个单独的轴承垫圈10组成，其以同图2所示的类似方式连接在一起。此处也可以额外加以改进，即两个轴承垫圈10沿圆周方向UR相互错位布置。由此，尤其可以看出，两个相邻轴承垫圈10的对称布置的弹性段50现在沿轴向AR不再重叠，而是相反，由于两个轴承垫圈10沿着圆周方向AR相互扭转，因此可以看到更多数量的弹性段50。自由段的分离可以基于一种特别简单的单个轴承垫圈10的结构实现机械稳定性的进一步提高。因此，可以以最简单的单个轴承垫圈10实现整个轴承装置100的复杂的轴承连接功能。
本实施例的上述解释仅示例说明本发明。在不背离本发明的范围的情况下，自然还可以将各实施方式的单独的特征(只要在技术上有意义)自由地彼此组合。

Claims (10)

1.一种用于车辆底盘轴承的轴承垫圈(10)，其具有基体(20)，该基体具有支承段(30)和接收段(40)，所述支承段用于与待支承部件的配合面形成面接触，所述接收段用于以力传递方式接收在底盘部件的配合接收段上，其中，所述支承段(30)和所述接收段(40)通过至少两个弹性段(50)相连，所述弹性段具有弹性结构(52)，用于沿径向(RR)进行弹性相对运动以及沿轴向(AR)进行稳定。
2.根据权利要求1所述的轴承垫圈(10)，其特征在于，所述至少两个弹性段(50)围绕所述支承段(30)对称布置，尤其是围绕所述支承段(30)的轴承轴线(LA)成轴对称布置。
3.根据以上权利要求之一所述的轴承垫圈(10)，其特征在于，所述至少两个弹性段(50)具有相同或者基本上相同的弹性结构(52)。
4.根据以上权利要求之一所述的轴承垫圈(10)，其特征在于，所述至少两个弹性段(50)，尤其是整个基体(20)沿轴向(AR)具有连续的或者基本上连续的横截面。
5.根据以上权利要求之一所述的轴承垫圈(10)，其特征在于，所述基体(20)具有接触段(22)，用于与相邻的轴承垫圈(10)的基体(20)的相应接触段(22)形成面接触。
6.根据以上权利要求之一所述的轴承垫圈(10)，其特征在于，所述至少两个弹性段(50)布置为相互间不相交。
7.根据以上权利要求之一所述的轴承垫圈(10)，其特征在于，所述基体(20)和所述支承段(30)、所述接收段(40)以及所述至少两个弹性段(50)构成一个整体。
8.一种用于车辆底盘轴承的轴承装置(100)，其具有至少两个具有权利要求1至7之一所述特征的轴承垫圈(10)，所述轴承垫圈以相互同轴且相互接触的方式布置。
9.根据权利要求8所述的轴承装置(100)，其特征在于，至少两个轴承垫圈(10)构造为相同或者基本上相同，其中，这些轴承垫圈(10)沿圆周方向(UR)尤其错位地定向。
10.根据权利要求8或9所述的轴承装置(100)，其特征在于，至少两个轴承垫圈(10)构造为不同，尤其是具有不同数量和/或不同结构的弹性段(50)。
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