CN111656030B - 用于机动车车轮模块的关节轴承 - Google Patents

用于机动车车轮模块的关节轴承 Download PDF

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Abstract

用于将摇臂(26)铰接在机动车车轮模块(10)叉形支腿(20)上的关节轴承(40)，设计有一个轮毂(42)，一个与所述轮毂(42)同轴布置在所述轮毂(42)第一轴向侧上的第一曲柄臂(44)，一个与所述轮毂(42)同轴布置在所述轮毂(42)远离所述第一轴向侧的第二轴向侧上的第二曲柄臂(46)，一个将所述第一曲柄臂(44)与所述第二曲柄臂(46)相连的半轴(48)，一个在外部径向方向上轴向支撑在所述轮毂(42)上的、用于将所述半轴(48)支撑在所述轮毂(42)中的第一滚动轴承(50)，其中，所述第一滚动轴承(50)在内部径向方向上轴向支撑在所述半轴(48)和/或所述第一曲柄臂(44)上，和一个在外部径向方向上轴向支撑在所述轮毂(42)上的、用于将所述半轴(48)支撑在所述轮毂(42)中的第二滚动轴承(52)，其中，一个用于将所述第二曲柄臂(46)与所述半轴(48)固定在一起的紧固件(58)会沿轴向方向将一个间隔块(64)压向所述第二滚动轴承(52)。所述紧固件(58)的固定力可通过所述间隔块(64)作用在所述第二滚动轴承(52)上，以便在轴向方向上将所述滚动轴承(50、52)无间隙地相互夹紧以及阻止所述半轴(48)相对于所述轮毂(42)发生轴向错位，由此实现机动车的精确转向。

Description

用于机动车车轮模块的关节轴承
技术领域
本发明涉及一种关节轴承，借助其可以将摇臂铰接在机动车用车轮模块的叉形支腿上。
背景技术
通过DE 10 2015 104 656 A1已知一种用于铰接机动车中转向器元件的弹性体轴承。
始终需要能够精确进行机动车的转向。
发明内容
本发明的任务是，指明能够实现机动车精确转向的措施。
根据本发明，通过一种具备权利要求1所述特征的关节轴承解决所述任务。在从属权利要求和后面的说明书中给出了本发明的优选设计方案，它们能够分别单独或以组合方式展示本发明的观点。
根据本发明，关节轴承用于将摇臂铰接在机动车、尤其是多轮轿车车轮模块叉形支腿上，设计有一个尤其由叉形支腿构成的毂件，一个尤其由摇臂构成的、与毂件同轴布置在毂件第一轴向侧上的第一曲柄臂，一个尤其由摇臂构成的、与毂件同轴布置在毂件远离第一轴向侧的第二轴向侧上的第二曲柄臂，一个将第一曲柄臂与第二曲柄臂相连的半轴，一个在外部径向方向上轴向支撑在毂件上的、用于将半轴支撑在毂件中的第一滚动轴承，其中，第一滚动轴承在内部径向方向上轴向支撑在半轴和/或第一曲柄臂上，和一个在外部径向方向上轴向支撑在毂件上的、用于将半轴支撑在毂件中的第二滚动轴承，其中，一个用于将第二曲柄臂与半轴固定在一起的紧固件会沿轴向方向将一个间隔块压向第二滚动轴承。
在将第二曲柄臂与半轴相连时，尤其是拧在一起时，为此使用的紧固件可通过间隔块将第二滚动轴承压在第一滚动轴承上。由此形成一个永久的轴承结构，它在轴向方向上被夹紧且没有间隙。由此，关节轴承不仅能够在径向方向上，还能在轴向方向上承受高作用力。在此充分利用了以下知识：车轮模块的摇臂沿轴向方向布置在车轮模块需转向车轮的一旁，并且在车轮的转向运动时会在摇臂与车轮之间出现沿关节轴承轴向方向与车轮对准的横向力。该横向力可能导致弹性体轴承中间的弹性体沿轴向方向发生弹性变形和/或半轴沿轴向方向发生错位。但是，可以通过被相互夹紧的滚动轴承避免半轴相对于毂件发生错位，由此避免摇臂相对于叉形支腿发生错位。由此，一个在输入端在车轮模块转向杆上测得的转向角度会以高精确性与车轮相对于直线位置所占据的角度相符。由此避免因半轴或中间弹性体的轴向错位在车轮角度位置与转向杆上所规定的转向角度之间导致偏差。此外，还可以让间隔块从半轴旁边经过轻松地穿过第二曲柄臂，以便作用在第二滚动轴承上。为了夹紧滚动轴承，会用到本来就设计用于将第二曲柄臂与半轴固定在一起的紧固件，由此减少构件数量和/或基本上可以在不用考虑设计空间的情况下进行滚动轴承的夹紧。紧固件的固定力可通过间隔块作用在第二滚动轴承上，以便在轴向方向上将滚动轴承无间隙地相互夹紧以及阻止半轴相对于毂件发生轴向错位，由此实现机动车的精确转向。
尤其是，将间隔块设计成套于半轴上的套筒，其中，间隔块沿径向方向布置在半轴与第二曲柄臂之间。原则上，在一个通用的实施方式中可以在第二曲柄臂中设计穿孔，例如钻孔，通过其可以插入间隔块的销子，以便在第二曲柄臂与半轴之间触点外部的径向方向上接触到第二滚动轴承。通过将被设计成套筒的间隔块布置在第二曲柄臂内部护套面与半轴外部护套面之间，可以像一个径向滑动轴承一样安装间隔块。由此降低了制造费用和安装费用。另外，为了避免滚动轴承的润滑剂泄漏，在半轴与第二曲柄臂之间只需要一个设置在间隔块外部轴向方向上的密封件。由此可以降低密封费用。
间隔块优选具有一个沿轴向方向延伸的连续槽口，用于调整间隔块的外径。由此可以将间隔块设计成开槽的套筒，其根据开槽套筒在切线方向上相对的侧面之间距离的不同可以具有一个略微不同的外径和/或内径。这方便了间隔块在其轴向区域内桥接和/或补偿第二曲柄臂到半轴的轴向距离。由此可以减小第二曲柄臂与半轴之间的径向间隙。另外，如果在径向方向上为间隔块设计了一个压配合，则还可以简化间隔块的安装。被设计成开槽套筒的间隔块还可以通过槽口补偿安装时的尺寸过量。
作为特别优选，在间隔块与半轴之间形成一个压配合以及在间隔块与第二曲柄臂之间形成一个间隙配合。由此可以将被设计成开槽套筒的间隔块套在半轴上，并且在安装期间，在推上第二曲柄臂时，其位置基本保持固定。仅当第二曲柄臂与半轴相连时，紧固件的固定力才能克服半轴上间隔块的夹紧力，消除第二滚动轴承的轴向间隙并与第一滚动轴承夹紧在一起。因为在安装期间无需担心间隔块从半轴上脱落，所以简化了安装。在将第二曲柄臂与半轴固定在一起时，如果紧固件在间隔块上施加了一个轴向力，那么与此同时，还会提供充分的轴向可移动性。
尤其是，紧固件会将一个垫片与半轴固定在一起，其中，垫片沿轴向方向压向间隔块。尤其可以将垫片夹在间隔块与紧固件、尤其是被设计成螺栓的紧固件的螺栓头之间。在此，紧固件的固定力可以通过垫片作用在间隔块上，以便将滚动轴承相互夹紧。垫片优选与半轴的面向垫片的轴向侧间隔一定距离，由此，垫片以及支撑在垫片上的间隔块的轴向可移动性就不会因垫片在半轴上的制动而受到限制。由此确保，完全消除半轴与毂件之间的轴向间隙。作为特别优选，尤其与半轴和垫片同轴布置的紧固件可以让垫片在半轴上发生弹性变形，由此就可以通过垫片的弹性变形在轴向方向上对间隔块进行弹性预紧。作为特别优选，在半轴面向垫片的轴向侧与垫片之间设置了一个弹簧元件，尤其是碟形弹簧，由此就可以通过弹簧元件的弹力在半轴中避免垫片过度变形和/或紧固件过度旋入。
作为优选，垫片沿轴向方向尤其通过一个密封元件支撑在第二曲柄臂上。由此，垫片就可以将第二曲柄臂和间隔块防丢失地保持在半轴上。由此将毂件轴向锁定在第一曲柄臂与第二曲柄臂之间。尤其是，可以沿轴向方向在垫片与第二曲柄臂之间设计一个密封元件，尤其是O型密封圈，以便密封关节轴承的内部。可以将密封元件优选设置在被设计成套筒的间隔块的外部径向方向上，由此让间隔块可以在安装时将密封元件对中。
作为特别优选，垫片至少部分地、尤其是完整地沿轴向方向以埋入方式布置在第二曲柄臂中。垫片可以被设计成例如圆形，并以其轴向材料厚度的一部分或完整地埋入到第二曲柄臂的相应凹槽中。由此可以降低轴向的设计空间需求。
尤其是，第二滚动轴承具有一个外环和一个通过至少一个滚动体支撑在外环上的内环，其中，间隔块尤其会直接地仅压向内环。由此避免第二滚动轴承与间隔块之间摩擦性的相对扭转，进而避免相关的磨损。
作为优选，第一滚动轴承和/或第二滚动轴承被设计成径向推力球轴承或锥形滚子轴承。由此，滚动轴承就可以良好地承受相互之间的轴向夹紧力。另外，滚动轴承还可以在车轮转向时消除车轮轴承上出现的轴向力，不会影响轴承功能。
本发明涉及一种用于机动车、尤其是多轮轿车的车轮模块，具有一个用于继续推进机动车的车轮，一个可以以可转动方式支撑在机动车支承架上的、用于将转向运动传递到车轮上的转向杆，一个与转向杆相连的、用于构成与车轮径向错位的铰接点的叉形支腿，一个与叉形支腿铰接点及车轮铰接相连的摇臂，和一个与摇臂及叉形支腿相连的、用于在车轮相对运动时进行减振的减振器，其中，摇臂通过一个可按上述方法进行设计和改进的关节轴承铰接在叉形支腿的铰接点上。紧固件的固定力可通过间隔块作用在第二滚动轴承上，以便在轴向方向上将滚动轴承无间隙地相互夹紧以及在关节轴承中阻止半轴相对于毂件发生轴向错位，由此实现机动车的精确转向。如果例如被设计成气缸/活塞单元的减振器为了减轻车轮的垂直振动而改变其轴向延伸，那么与此同时，关节轴承还能实现摇臂相对于叉形支腿的摆动。
附图说明
下文参考附图依据优选的实施例对本发明进行了示范性说明，其中，下文所述的特征能够分别单独以及以组合方式展示本发明的观点。附图简要说明：
图1：车轮模块的一个原理示意图，
图2：图1所示车轮模块实施方式的一个示意性的透视图，以及
图3：图2所示车轮模块关节轴承的一个示意性的剖面图。
具体实施方式
图1所示车轮模块10用于被设计成多轮轿车的机动车，具有一个可通过转向执行器12进行转动的转向杆14。转向杆14可以通过一个转向头轴承16以可转动的方式直接或间接支撑在机动车的支承架18上，其中，尤其通过一个轴向轴承沿转向杆14的轴向方向以不可移动的方式支撑着转向杆14。一个叉形支腿20与转向杆14固定在一起，并在车轮模块10需转向车轮22旋转轴38的水平高度上构成了一个铰接点24。在铰接点24上支撑连接着一个摇臂26，其中，摇臂26的另一端以铰接方式与车轮22同轴相连。在车轮22和/或摇臂26上固定着一个减振器28，其另一端与转向杆14和/或叉形支腿20固定在一起。在所示的实施例中，在减振器28与转向杆14之间设计了一个水平调节装置30。车轮22的驱动和/或制动尤其可以通过毂件驱动装置32进行。
如图2所示，一个用来固定减振器28以及在必要时固定叉形支腿20的固定附件34可以在径向方向上远离被设计成空心轴的转向杆14。由此就可以将减振器28和/或叉形支腿20轴向布置在车轮22的一旁。一个尤其基本为垂直延伸的转向轴36完全在车轮22的旋转轴38之前延伸，由此，即使在车轮22直径不同的情况下，转向轴22也会在旋转轴38之前以割线形式延伸经过车轮22。由此确保车轮22有利的惯性运动。当转向执行器12转动车轮22时，以节省设计空间的方式布置于车轮22一旁的减振器28可以一起随动，由此，转向杆14的转向角度就不会因减振器28而受到限制。由此，车轮22原则上可以旋转任意圈数。
如图3所示，在铰接点24上设计了一个关节轴承40，在所示的实施例中，叉形支腿20构成了一个毂件42，它被同轴安装在由摇臂26所构成的第一曲柄臂44与由摇臂26以整体形式所构成的第二曲柄臂46之间。但也可以通过摇臂26构成毂件42，以及通过叉形支腿20构成曲柄臂44、46。第一曲柄臂44和第二曲柄臂46通过一个半轴48相连，所述半轴通过一个被压入到毂件42中的第一滚动轴承50和一个被压入到毂件42中的第二滚动轴承52支撑在毂件42中，由此在摇臂26与叉形支腿20之间形成了一个不会丢失的、可转动的连接。在此，曲柄臂44、46被拧在半轴48相应的轴向末端上。第一滚动轴承50借助一个外环54支撑在毂件42的凸缘上，借助一个内环56支撑在半轴48的凸缘上，以及在轴向方向上被无间隙地夹在毂件42与半轴48之间。为此，在将第二曲柄臂46与半轴48拧在一起时须注意，让被设计成螺栓的并且被同轴旋入到半轴48中的紧固件58夹在一个至少部分埋入到第二曲柄臂46中的垫片60，以便将第二曲柄臂46与半轴48相连。在此，尤其可以通过一个例如被设计成O型密封圈的密封元件62将垫片60支撑在第二曲柄臂48上。与此同时，垫片60可以利用紧固件58的固定力将一个被设计成开槽套筒的、沿径向方向布置于半轴48与第二曲柄臂46之间的间隔块64压向第二滚动轴承52的内环56。由此可以沿轴向方向将第二滚动轴承52无间隙地夹在毂件42的凸缘与间隔块64之间，进而将其对着第一滚动轴承50夹紧，由此在毂件42中为半轴48形成一个在轴向方向上无间隙的、永久的轴承结构，它同时还能消除车轮22转动时可能出现的高轴向力。
另外，还可以通过设计在第一曲柄臂44与毂件42以及设计在第二曲柄臂46与毂件42之间的密封圈66来密封关节轴承40的内部。必要时，还会在第一曲柄臂44与半轴48之间设置一个密封件。另外，在所示的实施例中，在半轴48的面向垫片60的轴向侧与垫片60之间还设置了一个尤其被预紧的碟形弹簧68，作为优选，其被对中放置在紧固件58上。
附图标记说明
10 车轮模块
12 转向执行器
14 转向杆
16 转向头轴承
18 支承架
20 叉形支腿
22 车轮
24 铰接点
26 摇臂
28 减振器
30 水平调节装置
32 毂件驱动装置
34 固定附件
36 转向轴
38 旋转轴
40 关节轴承
42 毂件
44 第一曲柄臂
46 第二曲柄臂
48 半轴
50 第一滚动轴承
52 第二滚动轴承
54 外环
56 内环
58 紧固件
60 垫片
62 密封元件
64 间隔块
66 密封圈
68 蝶形弹簧。

Claims (11)

1.用于将摇臂(26)铰接在机动车用车轮模块(10)叉形支腿(20)上的关节轴承，具有
一个由所述叉形支腿(20)构成的毂件(42)，
一个由所述摇臂(26)构成的、与所述毂件(42)同轴布置在所述毂件(42)第一轴向侧上的第一曲柄臂(44)，
一个由所述摇臂(26)构成的、与所述毂件(42)同轴布置在所述毂件(42)远离所述第一轴向侧的第二轴向侧上的第二曲柄臂(46)，
一个将所述第一曲柄臂(44)与所述第二曲柄臂(46)相连的半轴(48)，
一个在外部径向方向上轴向支撑在所述毂件(42)上的、用于将所述半轴(48)支撑在所述毂件(42)中的第一滚动轴承(50)，其中，所述第一滚动轴承(50)在内部径向方向上轴向支撑在所述半轴(48)和/或所述第一曲柄臂(44)上，以及
一个在外部径向方向上轴向支撑在所述毂件(42)上的、用于将所述半轴(48)支撑在所述毂件(42)中的第二滚动轴承(52)，
其中，一个用于将所述第二曲柄臂(46)与所述半轴(48)固定在一起的紧固件(58)会沿轴向方向将一个间隔块(64)压向所述第二滚动轴承(52)。
2.根据权利要求1所述的关节轴承，其特征在于，将所述间隔块(64)设计成套在所述半轴(48)上的套筒，其中，所述间隔块(64)沿径向方向布置在所述半轴(48)与所述第二曲柄臂(46)之间。
3.根据权利要求2所述的关节轴承，其特征在于，所述间隔块(64)具有一个沿轴向方向延伸的贯通槽口，其用于调整所述间隔块(64)的外径。
4.根据权利要求2所述的关节轴承，其特征在于，在所述间隔块(64)与所述半轴(48)之间设计了一个压配合以及在所述间隔块(64)与所述第二曲柄臂(46)之间设计了一个间隙配合。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的关节轴承，其特征在于，所述紧固件(58)会将一个垫片(60)与所述半轴(48)固定在一起，其中，所述垫片(60)沿轴向方向压向所述间隔块(64)。
6.根据权利要求5所述的关节轴承，其特征在于，所述垫片(60)沿轴向方向支撑在所述第二曲柄臂(46)上。
7.根据权利要求6所述的关节轴承，其特征在于，所述垫片(60)通过一个密封元件(62)支撑在所述第二曲柄臂(46)上。
8.根据权利要求5所述的关节轴承，其特征在于，所述垫片(60)至少部分地沿轴向方向以埋入方式布置在所述第二曲柄臂(46)中。
9.根据权利要求1到4中任一项所述的关节轴承，其特征在于，所述第二滚动轴承(52)具有一个外环(54)和一个通过至少一个滚动体支撑在所述外环(54)上的内环(56)，其中，所述间隔块(64)会直接地仅压向所述内环(56)。
10.根据权利要求1到4中任一项所述的关节轴承，其特征在于，所述第一滚动轴承(50)和/或第二滚动轴承(52)被设计成径向推力球轴承或锥形滚子轴承。
11.用于机动车的车轮模块，具有
一个用于继续推进机动车的车轮(22)，
一个可以以可转动方式支撑在机动车支承架(18)上的、用于将转向运动传递到所述车轮(22)上的转向杆(14)，
一个与所述转向杆相连(14)、用于构成与所述车轮(22)径向错位的铰接点(24)的叉形支腿(20)，
一个与所述叉形支腿(20)铰接点(24)及所述车轮(22)铰接相连的摇臂(26)，和
一个与所述摇臂(26)及叉形支腿(20)相连、用于在所述车轮(22)相对运动时进行减振的减振器(28)，
其中，所述摇臂(26)通过一个根据权利要求1到9中任一项所述的关节轴承(40)铰接在所述叉形支腿(20)的铰接点(24)上。
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