CN113494530A - 轴瓦及轴瓦制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种轴瓦(10)以及一种用于制造轴瓦(10)的方法,该轴瓦(10)包括芯元件(20)、弹性体元件(30)、瓦架元件(40)和套筒元件(50),其中,瓦架元件(40)至少部分地嵌入到弹性体元件(30)中,弹性体元件(30)将瓦架元件(40)与芯元件(20)彼此弹性连接,并且芯元件(20)、瓦架元件(40))和弹性体元件(30)形成预组装元件,套筒元件(50)和瓦架元件(40)中的一个包括凸起(60),套筒元件(50)和瓦架元件(40)中的另一个包括凹槽(70),凹槽(70)与凸起(60)能够达成接合,在轴瓦(10)的组装状态下,预组装元件被固定在套筒元件(50)中,并且凸起(60)与凹槽(70)在横截面中形成两点接触。
Description
技术领域
本发明涉及轴瓦及用于制造轴瓦的方法。
背景技术
常规轴瓦主要由芯元件、弹性体元件、瓦架元件和套筒元件组成,其中,芯元件与瓦架元件常规上通过弹性体弹性连接并形成预组装元件。在常规轴瓦的组装状态下,套筒元件与瓦架元件或预组装元件通过一个或多个平面接触、尤其是通过垂直于轴瓦轴线的端面彼此固定。
为了在常规轴瓦中实现套筒元件与瓦架元件之间的固定,这两个元件、尤其是它们的固定元件或固定部段存在一定的制造公差。在常规轴瓦中,套筒元件与瓦架元件之间的固定是基于轴瓦在轴向上的平面接触,轴瓦在轴向上的制造公差设计成使得轴向靠内的固定面(例如,套筒元件的固定面)在组装期间可以始终布置在轴向靠外的固定面(例如,瓦架元件的固定面)之间,从而在常规轴瓦中,当将瓦架元件布置在套筒元件中时,套筒元件与瓦架元件之间形成轴向游隙。换而言之,在常规轴瓦中,瓦架元件和套筒元件或者瓦架元件和套筒元件的固定元件设计成使得它们彼此间的固定存在轴向游隙。常规轴瓦中的套筒元件和瓦架元件的固定元件之间的轴向游隙可能导致作业期间或负载下套筒元件与瓦架元件之间产生意外的相对运动,这在长期作业期间会加剧轴瓦损伤,从而缩短常规轴瓦的使用寿命。
若要避免缩短常规轴瓦的使用寿命,同时确保瓦架元件与套筒元件之间的稳固固定,尤其是确保将瓦架元件推压出套筒元中的高推压力,则常规轴瓦中应减小套筒元件和瓦架元件的固定元件之间的轴向游隙。然而,为了减小套筒元件与瓦架元件的固定元件之间的轴向游隙,制造或制作套筒元件和瓦架元件受制于特别严格的制造公差,这会导致制造或制作套筒元件和瓦架元件过程中的制造或制作成本增加和/或废品率增高。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种轴瓦及一种用于制造轴瓦的方法,其中,套筒元件与瓦架元件彼此间的固定被构造成能够增长轴瓦的使用寿命,同时确保瓦架元件与套筒元件之间的稳固固定,尤其是在不增加制造或制作成本的情况下,确保用于将瓦架元件推压出套筒元件的高推压力。
本发明的一方面涉及一种轴瓦,其包括芯元件、弹性体元件、瓦架元件和套筒元件,其中,瓦架元件至少部分地嵌入到弹性体元件中,弹性体元件将瓦架元件与芯元件彼此弹性连接,并且芯元件、瓦架元件和弹性体元件形成预组装元件,套筒元件和瓦架元件中的一个包括凸起,套筒元件和瓦架元件中的另一个包括凹槽,凹槽与凸起能够达成接合,在轴瓦的组装状态下,预组装元件固定在套筒元件中,并且凸起与凹槽在横截面中形成两点接触。
有利地,所述轴瓦能够实现:在根据本发明的轴瓦的组装状态下,包括芯元件、瓦架元件和弹性体元件的预组装元件能够稳固地固定在套筒元件中,这是通过套筒元件和瓦架元件中的一个包括凸起而套筒元件和瓦架元件中的另一个包括凹槽,其中,凸起与凹槽在沿轴瓦轴线的横截面中形成两点接触。当将预组装元件组装在套筒元件中或将预组装元件压入到套筒元件中时,凸起可以卡扣到凹槽中,以将预组装元件固定在套筒元件中。凸起或凹槽尤其是构造在瓦架元件的径向外侧上或套筒元件的径向内侧上。
在轴瓦的组装状态下,在相应的套筒元件和瓦架元件的凸起与凹槽之间的横截面中形成两点接触,使得套筒元件与瓦架元件之间能够形成限定的接触,以使包括瓦架元件的预组装元件尤其是在轴向上固定在套筒元件中。两点接触在此可以由凸起和凹槽的预定几何形状获得,从而仅在将预组装元件组装在套筒元件中时才形成两点接触。两点接触尤其是可以自主形成,而无需明确地预先定义。
尤其是,利用根据本发明的轴瓦的套筒元件和瓦架元件,可以减小或避免预组装元件与套筒元件之间的轴向游隙,而对于套筒元件和瓦架元件的制造要求不高,尤其是其轴向制造公差。由此可见,利用根据本发明的轴瓦,既能增长轴瓦的使用寿命,又能简化轴瓦的制造或制作,还能提高成本效益。
通过两点接触,可以这样将预组装元件固定在套筒中,从而无需例如通过套筒元件与瓦架元件的部段间的平面接触或者通过压接进行进一步轴向固定。换而言之,轴瓦可以设计成套筒元件与瓦架元件的部段间无平面接触和/或无压接。但也可设想,提供套筒元件与瓦架元件的部段间的平面接触和/或压接作为额外固定。
在一些示例性实施方式中,相应的套筒元件和瓦架元件的凸起和凹槽可以被配置成沿外围环绕,其中,环绕方向可以对应于周向。换而言之,凸起和凹槽可以被构造成在周向上连续环绕。相应的套筒元件和瓦架元件的凸起和凹槽沿外围的环绕设计允许圆周上的均匀负载分布或力分布。
在其他替代实施方式中,相应的套筒元件和瓦架元件的凸起和/或凹槽可以被构造成沿外围中断,即在周向上局部。
通过将瓦架元件至少部分地嵌入到弹性体元件中,弹性体元件不仅能径向布置在瓦架元件内部以与芯元件弹性连接,而且还能部分地径向布置在瓦架元件外部。通过将弹性体元件部分地径向布置在瓦架元件外部,该弹性体元件能够在瓦架元件与套筒元件之间发挥功能,例如用作密封机构或阻尼机构,由此能够提供密封性得以改善的轴瓦或阻尼性得以改善的轴瓦。
弹性体元件层也可以覆盖构造在瓦架元件上的凸起或凹槽。
此外,根据本发明的轴瓦,套筒元件可以包括凸起,而瓦架元件可以包括凹槽。替代地,根据本发明的轴瓦,瓦架元件可以包括凸起,而套筒元件可以包括凹槽。这在轴瓦设计方面以及在轴瓦、尤其是套筒元件和瓦架元件的制作或制造方面提供了自由度,使得轴瓦整体或者尤其是套筒元件和瓦架元件的设计能够满足特殊要求。
下文中反复各种术语,下列定义有助于理解这些术语。
轴向:轴瓦通常采用局部或部分基本上呈圆柱或廓形的空膛构造。轴向大致代表圆柱轴线或廓形空膛轴线,换而言之,仅与圆柱轴线或廓形空膛轴线略有偏差。
横截面:轴瓦的横截面可以采用不同定义,并代表特定取向的剖视或视角。横截面可以定义为垂直于轴瓦轴向,故指其平面相对于轴瓦轴向基本上垂直延伸的截面。相比之下,另一横截面可以定义为基本上沿轴向或沿轴瓦轴线,故指其平面设计成使得轴瓦轴线位于其中的截面。这样定义的横截面(即沿轴瓦轴线的横截面)基本上垂直于或正交于与轴瓦轴向垂直的横截面。为了定义凹槽与凸起之间的两点接触,本实施方案中使用沿轴瓦的轴向或轴线的横截面。换而言之,用于描述两点接触的横截面为沿轴瓦的轴向或轴线的横截面。在套筒元件或瓦架元件的周向上,两点接触可以至少局部地代表两线接触。
两点接触:术语“两点接触”在此主要结合横截面或其他视角作为参考。尤其是两点接触(正如一般性点接触)描述与之相关的元件(这里主要是凸起和凹槽)之间的几何接触。两点接触或点接触参考横截面代表参考平面,这就意味着二维视角,因此不同于三维视角。两点接触或点接触是建立在几何型件之间,这些几何型件根据其几何形状而仅接触一定数目的点。两点接触就描述为两个几何型件或元件在二维视角(例如横截面)以两点互相接触。在最简单的情况下,两点接触中的这些接触点可以例如形成在锐角与钝角之间、锐角与锐角之间以及钝角与钝角之间,其中,这些几何形状以相对于彼此的方式配置为形成点接触。“钝角几何形状”还应理解为圆形和倒圆的几何形状。例如,凸起的横截面可以基本上呈矩形、三角形、梯形、弓形等,而凹槽的横截面可以例如基本上呈矩形、三角形、梯形、弓形等。轴瓦横截面中的两点接触或点接触在轴瓦的三维视图中至少引起局部形成的线接触,而在三维视图中不同于面接触。
在制作或制造机器元件时,这些元件一般是在无锐棱(即去毛刺或倒圆)的情况下制造和使用,因此两点接触或两线接触是指基本上点状或线状的接触。
预组装元件:预组装元件尤其是包括轴瓦的芯元件、瓦架元件和弹性体元件,其中,预组装元件可以例如在硫化步骤中制造,尤其是在硫化工具中制造。通过在芯元件与瓦架元件之间以及必要时还围绕瓦架元件施加或注入弹性材料,在示例性硫化步骤中,可以由弹性材料产生弹性体元件,该弹性体元件将瓦架元件与芯元件弹性连接。通过示例性硫化步骤,例如,瓦架元件也可以部分地嵌入到弹性体元件中。
轴瓦可以被配置成以可弹性移位和/或阻尼的方式将第一构件与第二构件连接。芯元件可以被构造成与第一构件连接,或者它可以已作为第一构件的一部分。芯元件可以由基本上刚性的材料组成,诸如塑料或金属。套筒元件可以被构造成与第二构件连接,或者它可以已作为第二构件的一部分。套筒元件可以由基本上刚性的材料组成,诸如塑料或金属。瓦架元件可以同样由基本上刚性的材料组成,诸如塑料或金属。
在示例性实施方式中,瓦架元件和套筒元件中的至少一个可以包含塑料或由塑料组成,以便特别容易发生弹性变形,由此能够特别便于将瓦架元件组装到套筒元件中。
例如,瓦架元件可以包含塑料或由塑料组成,而套筒元件可以包含金属或由金属组成。替代地,瓦架元件可以包含塑料或由塑料组成,而套筒元件可以包含非塑料材料或由非塑料材料组成。因为瓦架元件包含塑料或由塑料组成,瓦架元件能够易于发生弹性变形,尤其是在将瓦架元件组装到套筒元件的过程中,这样进而能够有利又简单地将瓦架元件组装到套筒元件中。
例如,套筒元件也可以包含塑料或由塑料组成,而瓦架元件可以包含金属或由金属组成。替代地,套筒元件可以包含塑料或由塑料组成,而瓦架元件可以包含非塑料材料或由非塑料材料组成。因为套筒元件包含塑料或由塑料组成,套筒元件能够易于发生弹性变形,尤其是在将瓦架元件组装到套筒元件的过程中,这样进而能够优选且简单地将瓦架元件组装到套筒元件中。
此外,例如瓦架元件和套筒元件可以包含塑料或由塑料组成。因为瓦架元件和套筒元件均包含塑料或由塑料组成,瓦架元件和套筒元件均能易于发生弹性变形,这样能够进一步有利又简单地将瓦架元件组装到套筒元件中。
在优选实施方式中,凸起基本上具有第一半径的圆弧形,而凹槽基本上具有第二半径的圆弧形,特别优选地,第一半径大于第二半径。
此外,第一半径均指凸起的圆弧半径,而第二半径均指凹槽的圆弧半径或凹槽的空心圆弧半径。另外,参考沿轴瓦轴向或轴瓦轴线的轴瓦横截面来描述凸起和凹槽的形状。
凸起具有圆弧作为沿轴瓦轴向或轴瓦轴线的形状或几何形状,并基本上被构造为圆弧的实心型廓或凸形型廓。在此情形下,将凸起构造为完整型廓的材料可以对应于包括凸起的套筒元件或瓦架元件的材料,或者可以是不同于包括凸起的元件的某种材料。尤其是,凸起可以与包括凸起的元件整体成型,即一件式成型。可选地,凸起与包括凸起的元件也可以多件式成型,即,凸起可以通过单独的制作步骤附接至包括凸起的元件,例如通过将元件焊接、粘接或以其他方式紧固至包括凸起的元件。
凹槽具有圆弧作为沿轴瓦轴向或轴瓦轴线的形状或几何形状,并基本上被构造为空心型廓或凹形型廓。这样,可以通过从包括凹槽的元件去除材料来构造凹槽,例如通过车削或铣削。替代地,也可以通过将元件附接至包括凹槽的元件来构造凹槽,例如通过将元件焊接、粘接或以其他方式紧固至包括凹槽的元件。
在示例性实施方式中,凸起的作为形状或几何形状的圆弧可以包括劣弧作为圆弧。在其他替选的实施方式中,凸起的作为形状或几何形状的圆弧可以包括优弧作为圆弧。
对于凸起的形状或几何形状,实现构造为劣弧的圆弧,而非构造为优弧的圆弧,使得凸起能够特别容易又低成本地制造,同时套筒元件与瓦架元件之间或者套筒元件与预组装元件之间的组装仅需较小的组装力或压入力,因此能够简化组装。
在示例性实施方式中,凹槽的作为形状或几何形状的圆弧或空心圆弧可以包括空心劣弧作为圆弧。在其他替代实施方式中,凹槽的作为形状或几何形状的圆弧或空心圆弧可以包括空心优弧作为圆弧。
对于凹槽的形状或几何形状,构造为空心劣弧的圆弧使其能够特别容易又低成本地制造。尤其是,圆弧形状包含空心劣弧的凹槽能够确保两个钝角几何形状之间的两点接触,使得负载或力有利地自两点接触的接触点开始分布到各自相邻的元件中,能够有效避免两点接触的接触点区域中过载。对于凹槽的形状,构造为空心劣弧的圆弧就能增长轴瓦的使用寿命。
特别优选的凸起设计成具有第一半径的圆弧的形状或几何形状,该第一半径大于凹槽的圆弧的第二半径,从而确保凸起与凹槽之间或者包括凸起和凹槽的元件(即套筒元件和瓦架元件)之间的两点接触。通过这样选择半径比,即使得凸起的圆弧在沿轴瓦轴线的横截面中的第一半径大于凹槽的圆弧同样在沿轴瓦轴线的横截面中的第二半径,确保两点接触,从而能够在无需或没有轴向游隙的情况下将预组装元件固定在套筒元件中。换而言之,通过将凸起的圆弧的第一半径构建为大于凹槽的圆弧的第二半径,当将预组装元件引入到套筒元件中时,尤其是在凸起的圆弧相对于凸起顶点的两个轴向侧面上自动地或自行地形成两点接触。换而言之,通过上述半径比,划分凸起与凹槽之间的两点接触,使得凸起的轴向前段中朝向凹槽形成点接触,并且凸起的轴向后段中朝向凹槽形成另外的点接触。
此外,通过上述优选的半径比,能够自动地或自行地形成两点接触。可以例如根据凸起与凹槽各自的圆弧的精确半径比而自行地形成凸起与凹槽之间的两点接触。换而言之,根据本发明,无需精确地预先确定圆弧的半径,就能在凸起与凹槽各自的圆弧之间形成两点接触。由此凸起和凹槽或包括凸起和凹槽的各元件的制作或制造不会受限于严格的公差,而是仅具有较低的制作要求,从而能够实现简单且低成本地制作或制造轴瓦。此外,由于凸起与凹槽各自的圆弧之间形成两点接触,能够避免凸起与凹槽之间以及套筒元件与瓦架元件之间的轴向游隙。避免套筒元件与瓦架元件之间的轴向游隙又会增长轴瓦的使用寿命。
有鉴于此,借助根据本发明的轴瓦能够有效地延长或增长使用寿命,同时能够降低轴瓦、尤其是根据本发明的轴瓦的套筒元件和瓦架元件的制作或制造成本。
优选地,第一半径与第二半径之比在约1.0以上至约1.4的范围内,特别优选在约1.0以上至约1.1的范围内。
换而言之,凸起的圆弧的第一半径与凹槽的圆弧的第二半径之比在约1.0以上至约1.4的范围内,特别优选在约1.0以上至约1.1的范围内。
半径比为约1.0以上表示自1.0起的值,其中,仅当值大于或超过1.0时,凸起与凹槽之间在沿轴瓦轴线的横截面中形成两点接触。
通过半径比或者凸起的圆弧的第一半径与凹槽的圆弧的第二半径之比,决定凸起埋入凹槽的深度,从而影响套筒元件与瓦架元件之间的负载传递或力传递。轴瓦在负载下或使用时,轴瓦发生弹性变形,随着套筒元件和/或瓦架元件的弹性变形,这会导致套筒元件与瓦架元件之间的相对轴向位移。
当凸起的圆弧的第一半径与凹槽的圆弧的第二半径的半径比很大时,凸起仅略微埋入到凹槽中,从而在套筒元件与瓦架元件相对轴向位移的情况下,即使只是略微的位移,凸起与凹槽也相互滑动,凸起和凹槽不再给予套筒元件与预组装元件之间稳固的固定。换而言之,当轴瓦的第一半径与第二半径的半径比很大时,在负载下,凸起与凹槽之间不再发生足够的力传递。出于此原因,不应将半径比或凸起的圆弧的第一半径与凹槽的圆弧的第二半径之比设定得过大。
由于半径比或凸起的圆弧的第一半径与凹槽的圆弧的第二半径之比为约1.0以上至约1.4,一方面确保凸起与凹槽在沿轴瓦轴线的横截面中形成两点接触,另一方面确保凸起到凹槽中的有利埋入深度。换而言之,第一半径与第二半径的半径比为约1.0以上至约1.4确保凸起与凹槽之间的两点接触,同时确保套筒元件与瓦架元件之间足够的力传递,从而确保整体轴瓦的力传递。
此外,通过特别优选的半径比或凸起的圆弧的第一半径与凹槽的圆弧的第二半径之比为约1.0以上至约1.1,进一步增强上述效果,从而一方面确保凸起与凹槽之间的两点接触,另一方面确保套筒元件与瓦架元件之间特别有利的力传递,由此确保整个轴瓦的力传递。
在替代实施方式中,基于包括凸起的元件,凸起的形状或几何形状也可以具有多边形平面,尤其是三角形平面、矩形平面或梯形平面,而与凹槽的形状无关。
在其他替代实施方式中,基于包括凹槽的元件,凹槽的形状或几何形状可以具有作为空心轮廓的多边形平面,尤其是作为空心轮廓的三角形平面、矩形平面或梯形平面,而与凸起的形状无关。
优选地,在套筒元件与瓦架元件之间形成两点接触,并且瓦架元件在两点接触的区域中暴露。
换而言之,可以在套筒元件与瓦架元件之间形成两点接触,其中,瓦架元件在两点接触区域中不包含弹性体元件的任何部段。
在示例性实施方式中,瓦架元件被嵌入到弹性体元件中,使得弹性体元件突伸到瓦架元件的两点接触区域中,从而在两点接触区域中,弹性体元件布置在套筒元件与瓦架元件之间。弹性体元件布置在套筒元件与瓦架元件之间的两点接触中,可以引起进一步的负载阻尼,这尤其是可以通过弹性体元件在两点接触区域中的厚度来控制。
在其他示例性实施方式中,可以直接在套筒元件与瓦架元件之间形成两点接触,其中,瓦架元件在两点接触区域中暴露,换而言之,在套筒元件与瓦架元件之间的两点接触区域中不包含弹性体元件。
有利地,在两点接触区域中暴露的瓦架元件允许在套筒元件与瓦架元件之间提供特别刚性或稳定的固定。
优选地,套筒元件和瓦架元件中的至少一个包含对于刚性材料易弹性变形的材料,可选为塑料或纤维增强塑料。
有利地,套筒元件和瓦架元件中的至少一个包含易变形的材料,使得包括瓦架元件的预组装元件能够易于被压入或组装到套筒元件中。换而言之,套筒元件和瓦架元件中的至少一个包含易变形的材料,使得套筒元件和/或瓦架元件易变形,从而仅需很小的压入力就能将预组装元件压入或布置在套筒元件中,此外在将预组装元件压入或布置在套筒元件中期间也没有或几乎没有损伤。
通过由诸如PA、PP、PE、EP树脂、PMMA、PEEK、PUR的塑料制作或制造套筒元件和瓦架元件中的至少一个,能够确保套筒元件和/或瓦架元件易弹性变形。在此情形下,包含PA或由PA组成的套筒元件和/或瓦架元件既能提供足够的稳定性或强度,又能提供优选的弹性变形能力。
通过由诸如PA、PP、PE、EP树脂、PMMA、PEEK、PUR的纤维增强塑料制作或制造套筒元件和瓦架元件中的至少一个,其中具有一定玻璃纤维含量,例如PA6GF60、PA66GF60、PA6GF50、PA66GF50、PA6GF40、PA66GF40、PA6GF30、PA66GF30、PA6GF15或PA66GF15,可以额外增强塑料。尤其是,套筒元件和/或瓦架元件的刚度可以根据所涉及元件中的纤维取向而在特定方向上增高。例如,通过使套筒元件和/或瓦架元件中的玻璃纤维排列基本上轴向定向,能够增高套筒元件和/或瓦架元件的轴向刚度,而不增高周向刚度,这样导致轴瓦在轴向上增强,同时将预组装元件组装在套筒元件中或者将瓦架元件组装在套筒元件中不会受到负面影响。
在其他示例性实施方式中,套筒元件和/或瓦架元件可以包含纤维增强塑料或由其组成,其中,可以使用约0%以上至约60%的纤维体积含量。
例如,套筒元件和/或瓦架元件可以包含短纤维增强塑料或由其组成。套筒元件和/或瓦架元件的短纤维增强塑料提供了优选的制造自由度和基本上各向同性的增强,即,随之提供或制造的元件的增强与方向无关。
在其他示例性实施方式中,套筒元件和/或瓦架元件可以包含长纤维增强塑料或由其组成。套筒元件和/或瓦架元件的长纤维增强塑料相比短纤维增强塑料具有更高的强度,并且还允许套筒元件和/或瓦架元件能够有针对性地沿轴瓦的一个或多个预定方向(例如轴瓦轴向)增强。这样,套筒元件和/或瓦架元件的长纤维增强塑料能够确保瓦架元件与套筒元件之间的稳固固定,尤其是确保用于将瓦架元件压出套筒元件的高压出力。
在其他替代实施方式中,根据本发明的轴瓦的套筒元件和/或瓦架元件也可以包含金属材料,以便在套筒元件与瓦架元件之间提供特别刚性的固定。
优选地,凸起可以设置在包括凸起的元件的轴向末端处。
换而言之,当瓦架元件包括凸起时,凸起可以布置在瓦架元件的轴向末端处,或者当套筒元件包括凸起时,凸起可以布置在套筒元件的轴向末端处。
更优选地,凹槽可以设置在包括凹槽的元件的轴向末端处。
换而言之,当瓦架元件包括凹槽时,凹槽可以布置在瓦架元件的轴向末端处,或者当套筒元件包括凹槽时,凹槽可以布置在套筒元件的轴向末端处。
有利地,将凸起和/或凹槽设置在包括各自凸起或凹槽的元件的轴向末端处,能够实现特别简单的组装,其中,根据套筒元件和瓦架元件的精确设计,套筒元件与瓦架元件之间只有很小的轴向区域相互径向重叠,从而仅在很小的轴向区域上需要用于将瓦架元件组装在套筒元件中或者将包括瓦架元件的预安装元件组装在套筒元件中的压入或一定压入力。“轴向末端”可以表示瓦架元件或套筒元件中自轴向末端边缘起占瓦架元件或套筒元件的轴向长度的约10%或约15%的区域。
有利地,将凸起和/或凹槽设置在包括各自凸起或凹槽的元件的轴向末端处,还能特别易于制造包括凸起或凹槽的元件,即套筒元件和/或瓦架元件,而且在组装期间通过目检监视凸起在凹槽中的锁定。
从而,通过将凸起和/或凹槽设置在包括凸起或凹槽的各元件的轴向末端处,能够整体上促进或简化轴瓦的制作或制造和组装。
在其他示例性实施方式中,凹槽可以布置在包括凹槽的元件的径向突起处。包括凹槽的元件的径向突起可以通过自包括凹槽的元件开始朝向包括凸起的元件径向延伸来配置,其中,布置有凹槽的径向突起的径向延伸优选地大于凸起的径向延伸。
在套筒元件包括凹槽的情况下,布置有凹槽的径向突起可以优选地朝向瓦架元件径向向内配置。在瓦架元件包括凹槽的情况下,布置有径向凹槽的径向突起可以优选地朝向套筒元件径向向外配置。
有利地,由于凹槽布置在径向突起处,当将预组装元件压入到套筒元件中时,仅将凸起径向压在径向突起的一部分宽度或轴向延伸中。由此便于将预组装元件组装或压入到套筒元件中,并且减少或避免将预组装元件压入到套筒元件中时可能造成的损伤。
轴瓦优选为液压轴瓦,其中,弹性体元件优选地具有至少一个用于阻尼流体的腔室,其中,如果弹性体元件具有多个腔室,则这些腔室通过由弹性体元件提供的至少一个通道相连接,并且弹性体元件具有在套筒元件与瓦架元件之间径向设置的密封唇。
在优选实施方式中,根据本发明的轴瓦可以是液压轴瓦。由于凸起与凹槽之间在沿轴瓦轴线的横截面中形成限定的两点接触,并由于固定力集中在两个接触点上,能够确保特别稳定的固定,这同样适用于液压轴瓦,即动液压轴瓦和静液压轴瓦。
例如,可以通过弹性体元件提供用于阻尼流体的一个或多个腔室或流体腔室。例如,在静液压轴瓦中,在多个腔室或流体腔室的情况下,这些腔室可以与延伸穿过弹性体元件的至少一个通道处于流体连通。这样,有利地提供一种轴瓦,该轴瓦具有极高的阻尼特性,具有稳定的固定,同时易于制造或制作。在组装状态下,腔室和/或至少一个通道可以径向向外受限于套筒元件。
例如,弹性体元件可以配置有密封唇,以阻止阻尼流体溢出。有利地,弹性体元件配置有密封唇,使得轴瓦在使用中的安全性得以提高。
例如,弹性体元件可以配置有密封唇,在轴瓦的组装状态下,该密封唇径向布置在一段套筒元件与一段瓦架元件之间。通过将弹性体元件的密封唇沿径向布置在一段套筒元件与一段瓦架元件之间,能够以优选方式确保一个或多个流体腔室的密封,并且能够阻止阻尼流体溢出。
优选地,凸起和凹槽形成对阻尼流体的密封功能。
作为进一步密封,除了弹性体元件的密封唇或代替弹性体元件的密封唇,凸起和凹槽还可以通过两点接触形成密封功能,尤其是因为固定力集中到仅有的两个接触点。可以进一步增强这种密封功能,例如因为瓦架元件在两点接触区域中不会暴露,而是至少局部地被弹性体元件覆盖。此外,由凸起和凹槽形成的密封功能可以通过套筒元件和瓦架元件所含的某些材料来改善。例如,上文已经提及的套筒元件和瓦架元件包含或组成套筒元件和瓦架元件的塑料和纤维增强塑料支持由凸起和凹槽形成对阻尼流体的密封功能。
本发明的另一方面涉及一种用于制造或组装轴瓦的方法,其包括以下步骤:
-提供芯元件;
-提供瓦架元件;
-通过弹性体元件将芯元件与瓦架元件弹性连接,其中,芯元件、瓦架元件和弹性体元件形成预组装元件;
-提供套筒元件,其中,
套筒元件和笼式元件中的一个包括凸起,且
套筒元件和瓦架元件中的另一个包括凹槽,该凹槽能与凸起相接合;且
-将预组装元件固定在套筒元件中,从而在轴瓦的组装状态下,凸起与凹槽在横截面中形成两点接触。
上文关于所述轴瓦的说明也相应地适于所述制造方法。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明的实施方式。不言而喻,本发明不限于这些实施方式,并且所附实施方式的各项特征可以组合形成更多实施方式。
图中:
图1示出轴瓦或液压轴瓦的分解透视图;
图2示出图1中的轴瓦或液压轴瓦处于组装状态的剖视图;
图3a示出轴瓦或液压轴瓦处于未完全组装状态的放大区域;
图3b示出参照图3a的轴瓦或液压轴瓦处于组装状态的放大区域;
图4示出另一种轴瓦的剖视图;
图5a示出另一种轴瓦的正视图;
图5b示出另一种轴瓦的剖视图;
图6示出参照图5b的剖视图中的放大区域;
图7a示出参照图6的放大图中的套筒元件部分;
图7b示出参照图6的放大图中的瓦架元件部分;
图8示出用于制造或组装轴瓦的流程图;以及
图9a至图9i示出用于形成两点接触的凸起和凹槽的形状或几何形状的示例。
附图标记列表
10 轴瓦
20 芯元件
22 止挡
30 弹性体元件
32 腔室或流体腔室
36 密封唇
40 瓦架元件
50 套筒元件
60 凸起
62 凸起的径向延伸
70 凹槽
72 凹槽的径向延伸
76 径向突起
m 轴向
r 径向
B 放大倍数
R1 第一半径
R2 第二半径
具体实施方式
图1示出轴瓦10的分解透视图,在本例中,该轴瓦被构造为液压轴瓦。轴瓦10具有止挡22、芯体20、弹性体元件30、瓦架元件40和套筒元件50。在此,轴向m基本上对应于轴瓦10的轴线。径向r垂直于轴向m且对应于轴瓦10的基本径向。
弹性体元件30被配置成将芯元件20与瓦架元件40弹性连接。尤其是,芯元件20、弹性体元件30和瓦架元件40形成预组装元件,该预组装元件在组装轴瓦之前的步骤中预组装或预制而成。包括芯元件20、弹性体元件30和瓦架元件40的预组装元件的预组装或预制步骤可以例如包括硫化。
在进一步的步骤中,将包括芯元件20、弹性体元件30和瓦架元件40的预组装元件组装在套筒元件50中。将预组装元件组装在套筒元件50中的组装步骤可以例如包括压入。在此情形下,将预组装元件组装到套筒元件中可以尤其是在轴向m上进行。
另如图1所示,弹性体元件30可以具有至少一个腔室或流体腔室32,该至少一个腔室或流体腔室32被配置成容纳阻尼流体。在多个腔室或流体腔室32的情况下,这些流体腔室32可以通过一个或多个流体通道彼此流体连通。但图1中未示出流体通道。借助弹性体元件30所具有的至少一个流体腔室32,轴瓦10可以充当液压轴瓦。
与非液压轴瓦相比,液压轴瓦10可以在使用中或在负载下具有特别适应负载而有利的阻尼,但一般需要密封。图1中示出密封唇36,作为轴瓦10的可能密封件。该密封唇36可以被配置成在轴瓦的组装状态下径向布置在瓦架元件40与套筒元件50之间,由此能够防止阻尼流体可能在瓦架元件40或预组装元件与套筒元件50之间泄漏。
套筒元件50与瓦架元件40之间或者套筒元件50与包括瓦架元件40的预组装元件之间形成的两点接触也可以用作瓦架元件40与套筒元件50之间的附加或唯一密封功能。这样就能确保液压轴瓦10特别稳妥的密封。参照其他附图详述套筒元件50与瓦架元件40之间或者套筒元件50与包括瓦架元件40的预组装元件之间的两点接触。
图2示出参照图1的轴瓦10处于组装状态的剖视图。参照图2的剖视图正是沿轴向m或沿轴瓦10的轴线的横截面。此外,参照图2的剖视图的剖面在周向上旋转至弹性体元件30的可能开口,图1中示出该开口来表明可能的流体腔室32。
如图2所示,瓦架元件40至少部分地嵌入到弹性体元件30中,使得弹性体元件30不仅局部地径向布置在瓦架元件40内部,而且局部地径向布置在瓦架元件40外部。
图2还示例性示出,凸起60可以布置在套筒元件50的轴向末端处,而凹槽70可以布置在瓦架元件70的轴向末端处。如上所述,在其他实施方式中,凸起60也可以布置在瓦架元件40上,尤其是布置在瓦架元件40的轴向末端处,而凹槽70可以布置在套筒元件50上,尤其是布置在套筒元件50的轴向末端处。
另外,在其他实施方式中,也可以在瓦架元件40和套筒元件50上构造另外的凸起60和另外的凹槽70。优选地,凸起60的数目对应于凹槽4的数目。此外,凸起60优选地仅布置在瓦架元件40和套筒元件50中的一个上,与之相应地,凹槽70优选地仅布置在瓦架元件40和套筒元件50中的另一个上。
图3a示出轴瓦在未完全组装状态下沿轴向m或沿轴瓦轴线的横截面的放大区域。在此情形下,预组装元件或预组装元件所含的元件已经通过参照图1在轴向m上组装而至少部分地布置在套筒元件50中。如图3a所示,凸起60与凹槽70之间在轴向m上仍存在一定距离,使得轴瓦10尚未处于完全组装状态。
另如图3a示出,凸起60和凹槽70可以布置在套筒元件50和瓦架元件40的轴向末端处,使得套筒元件50与瓦架元件40之间只有很小的轴向区域具有相互的径向重叠。从而,当将预组装元件组装在套筒元件50中时,有利于组装的是,在达成组装状态之前仅需很小的组装力或压入力。此外,因为套筒元件50与瓦架元件40径向重叠,套筒元件50与瓦架元件40之间仅仅很小的轴向区域才需要增大组装力或增大压入力。
图3b示出参照图3a的轴瓦10在组装状态下同样沿轴瓦10的轴向m或轴线的横截面的放大区域。在组装状态下,如图3b所示,凸起60至少局部地布置在凹槽70中。
图4示出另一种轴瓦10的剖视图。本图中,套筒元件50示为轮廓元件,该轮廓元件具有用于将套筒元件50固定在为此目提供的构件之中或之上的各种连接途径或连接部位。图4还示出套筒元件50包括凸起60而瓦架元件40包括凹槽的示例性实施方式。
图4又示出,除凹槽70之外,瓦架元件40还可以具有轴向止挡部,该轴向止挡部可以接触套筒元件50的互补止挡部。
图5a示出另一种轴瓦10的正视图。图5a中还示出剖面线A-A,该剖面线A-A在轴瓦10的径向上延伸,产生如图5b所示的剖视图。参照图5b的剖视图就沿径向r以及沿轴向m或沿轴瓦10的轴线横跨二维表示。
图5b示出另一种轴瓦10的剖视图,例如参照图5a中轴瓦10的剖面线A-A截取的剖视图。从图5b的剖视图可以看出,示例性示出的轴瓦10仅构造有凸起60和凹槽70,用于将预组装元件或预组装元件所含的瓦架元件40固定在套筒元件50中。
图5b还示出包括凸起60和凹槽70的放大区域B,以便参照图6、图7a和图7b进一步说明凸起60和凹槽70。
图6示出参照图5b的剖视图的放大区域(由字母B表示)。如图6沿图1中轴向m延伸的横截面所示,例如,套筒元件50包括凸起60,而瓦架元件40包括凹槽70。凸起60具有第一半径R1的圆弧形,而凹槽70具有第二半径R2的圆弧形,其中,第一半径R1大于第二半径R2。尤其是,参照图6,凸起60具有呈劣弧的圆弧形。此外,参照图6,凹槽70尤其是具有呈空腔或空膛劣弧的形状。
图6还示出轴瓦10的组装状态,其中,凸起60至少局部地布置在凹槽70中。
由于凸起60和凹槽70的几何形状基本上均为圆弧,凸起的圆弧的第一半径R1大于凹槽的圆弧的第二半径R2,根据凸起60和凹槽70的精确形状或几何形状,凸起60与凹槽70之间自动地或自动地建立两点接触。由于凸起60与凹槽70之间的两点接触,瓦架元件40或包括瓦架元件40的预组装元件被固定在套筒元件50中。此外,凸起60与凹槽70之间形成的两点接触表明,凸起60与凹槽70的相应几何形状或形状的顶点互不接触。
如图6所示,凸起60和凹槽70的圆弧的各自的半径R1和R2可以任意更改,只要半径R1大于半径R2,即可自动地或自行地形成两点接触。这样可以将用于制作或制造瓦架元件40和套筒元件50的制造公差选为足够大,由此能够简化且成本极低地实现瓦架元件40和套筒元件50的制作或制造。同时,如图6所示,通过在凸起60与凹槽70之间形成两点接触,防止瓦架元件40与套筒元件50之间的轴向游隙。
图6还示出布置有凹槽70的径向突起76、凹槽70的径向延伸72和凸起60的径向延伸62。如图6示例性所示,包括凹槽70的元件可以配置有径向突起76,其中,凹槽70被构造在相对于包括另外凹槽70的元件而包括径向突起76的区域内。图6中,例如凹槽70布置在瓦架元件40上,径向突起76朝向套筒元件50延伸。
凸起60的径向延伸62自包括凸起60的元件中包括凸起60的区域沿径向r延伸到凸起60的顶点或者延伸到凸起60中沿径向r朝向包括凹槽70的元件伸出最远的部分。
凹槽70的径向延伸72自包括凹槽70的元件中包括凹槽70的区域沿径向r延伸到凹槽70的顶点或者延伸到凹槽70中沿径向r背向包括凸起60的元件伸出最远的部分。
径向突起76优选地超过凸起60的径向延伸62,以在组装包括预组装元件或包括预组装元件的瓦架元件40期间,使得凸起60仅被径向压入径向突起72的宽度的部分区域或径向突起72的轴向延伸的部分区域中。这样便于将预组装元件或包括预组装元件的瓦架元件40组装或压入到套筒元件50中,并且减少或甚至避免在将预组装元件压入到套筒元件50期间可能对凸起60、包括凸起60的元件或包括凹槽70的元件造成损伤。
轴瓦10的尺寸以及套筒元件50和瓦架元件40的尺寸以及凸起60和凹槽70的尺寸不受限制,并且可以根据期望的应用或实施方式自由选择。
在诸如应用于汽车领域的示例性实施方式中,例如,凸起60的径向延伸62可以在约0.2mm至约1.0mm的范围内,优选在约0.4mm至约0.8mm的范围内,特别优选为约0.6mm,且凹槽70的径向延伸72在约0.2mm至约1.0mm的范围内,优选在约0.4mm至约0.8mm的范围内,特别优选为约0.6mm,而凸起60的圆弧的示例性第一半径R1例如在约0.8mm至约1.8mm的范围内,优选在约1.0mm至约1.6mm的范围内,特别优选为约1.3mm,且凹槽70的圆弧的示例性第二半径R2例如在约0.75mm至约1.75mm的范围内,优选在约0.95mm至约1.55mm的范围内,特别优选为约1.25mm。
此外,为了确保示例性实施方式中的两点接触,凸起60的圆弧的半径R1与凹槽70的圆弧的半径R2之比在约1.0以上至约1.4的范围内,优选在约1.0以上至约1.2的范围内,更优选在约1.0以上至约1.1。
凸起60的圆弧的第一半径R1与凹槽70的圆弧的第二半径R2之比或半径比近似1.0或刚超1.0,确保凸起60布置在凹槽70中的有利又足够的埋入深度。凸起60在凹槽70中足够的埋入深度又能在包括突起的元件与包括凹槽的元件之间实现力传递,即使其中某一元件在负载下或使用中发生偏转亦然。
此外,在将预组装元件或包括预组装元件的瓦架元件40组装或压入到套筒元件50中期间,与凸起60的圆弧的第一半径R1相比,径向延伸62较小,因此待相互组装的元件仅微有变形。待相互组装的元件(即瓦架元件40和套筒元件50)仅略有变形会进一步降低待相互组装的元件(即瓦架元件40和套筒元件50)的组装期间受到损伤的概率。
图7a示出参照图6的放大区域B的一部分套筒元件50,而图7b示出参照图6的放大区域B的一部分瓦架元件40。图7a和图7b用于表示径向突起76、凸起60的径向延伸62和凹槽70的径向延伸72。例如,参照图6,套筒元件50配置有凸起60,尤其是半径R1的圆弧,而瓦架元件40配置有凹槽70,尤其是半径R2的圆弧。
在其他示例性实施方式中,套筒元件50配置有凹槽70,尤其是半径R2的圆弧,而瓦架元件40配置有凸起60,尤其是半径R1的圆弧。此外,在其他示例性实施方式中,套筒元件50可以包括径向突起72,当凹槽70和/或凸起60未布置在包括相应凹槽70或凸起60的元件的轴向末端处时,该径向突起72特别便于组装,需要组装力较小,而且在组装期间造成的损伤较少。
图8示出用于制造或组装轴瓦10的流程图,其尤其是包括以下步骤:
开始于S10:提供芯元件20。
S20:提供瓦架元件40。
S30:通过弹性体元件30将芯元件20与瓦架元件40弹性连接,以形成预组装元件。例如,步骤S30可以通过硫化来实现。
S40:提供套筒元件50。
S50:将预组装元件固定在套筒元件50中,以使凸起60与凹槽70之间在沿轴瓦轴线或沿轴向m的横截面中形成两点接触,其中,套筒元件50和瓦架元件40中的一个设置有凸起60,而套筒元件50和瓦架元件40中的另一个设置有凹槽70。
换而言之,套筒元件50和瓦架元件40中的一个包括凹槽70,而套筒元件50和瓦架元件40中的另一个包括凸起60。在特别优选的实施方式中,凸起60被配置为半径R1的圆弧,凹槽70或空膛凹槽70具有半径R2的圆弧,半径R1大于半径R2。
图9a至9i示出用于形成两点接触的凸起60和凹槽70的形状示例。除了所示的形状之外,还可设想凸起60和凹槽70的更多几何形状,这些几何形状尤其是可彼此组合,并可用于在凸起与凹槽之间形成两点接触。
图中:
图9a示出具有半径R1的圆弧形的凸起60和具有半径R2的圆弧形的凹槽70,半径R1大于半径R2;
图9b示出双圆弧形的凸起60和单圆弧形的凹槽70;
图9c示出多边形、尤其是五边形的凸起60和圆弧形的凹槽70;
图9d示出矩形的凸起60和圆弧形的凹槽70;
图9e示出三角形的凸起60和圆弧形的凹槽70;
图9f示出梯形的凸起60和圆弧形的凹槽70;
图9g示出三角形的凸起60和三角形的凹槽70,其中,这两个三角形尤其是被配置为等边三角形,并且优选地,凸起的三角形底边大于凹槽的三角形底边;
图9h示出圆弧形的凸起60和三角形的凹槽70;以及
图9i示出梯形的凸起60和三角形的凹槽70。
Claims (9)
1.一种轴瓦(10),其包括:
-芯元件(20);
-弹性体元件(30);
-瓦架元件(40);及
-套筒元件(50),其中,
所述瓦架元件(40)至少部分地嵌入到所述弹性体元件(30)中,
所述弹性体元件(30)将所述瓦架元件(40)与所述芯元件(20)彼此弹性连接,且
所述芯元件(20)、所述瓦架元件(40)和所述弹性体元件(30)形成预组装元件;
所述套筒元件(50)和所述瓦架元件(40)中的一个包括凸起(60),
所述套筒元件(50)和所述瓦架元件(40)中的另一个包括凹槽(70),所述凹槽(70)与所述凸起(60)能够达成接合,
在所述轴瓦(10)的组装状态下,所述预组装元件被固定在所述套筒元件(50)中,且
所述凸起(60)和所述凹槽(70)在横截面中形成两点接触。
2.根据权利要求1所述的轴瓦(10),其中,
所述凸起(60)基本上具有第一半径(R1)的圆弧形,且
所述凹槽(70)基本上具有第二半径(R2)的圆弧形,其中,
所述第一半径(R1)大于所述第二半径(R2)。
3.根据权利要求2所述的轴瓦(10),其中,
所述第一半径(R1)与所述第二半径(R2)之比在约1.0以上至约1.4的范围内,
优选在约1.0以上至约1.1的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轴瓦(10),其中,所述套筒元件(50)与所述瓦架元件(40)之间形成两点接触,且
其中,所述瓦架元件(40)在所述两点接触的区域中暴露。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轴瓦(10),其中,所述套筒元件(50)和所述瓦架元件(40)中的至少一个包含可弹性变形材料,可选地,
-塑料,或
-纤维增强塑料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轴瓦(10),其中,
所述凸起(60)设置在包括所述凸起(60)的元件的轴向末端处,和/或
所述凹槽(70)设置在包括所述凹槽(70)的元件的轴向末端处。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的轴瓦(10),其中,所述轴瓦(10)为液压轴瓦,其中优选地,
-所述弹性体元件(30)具有至少一个用于阻尼流体的腔室(32),其中,
-如果所述弹性体元件(30)具有多个腔室(32),则所述多个腔室(32)通过由所述弹性体元件(30)提供的至少一个通道连接,且
-所述弹性体元件(30)具有密封唇(36),所述密封唇(36)在径向上设置在所述套筒元件(50)与所述瓦架元件(40)之间。
8.根据权利要求7所述的轴瓦(10),其中,所述凸起(60)和所述凹槽(70)形成对所述阻尼流体的密封功能。
9.一种用于制造轴瓦(10)的方法,其包括以下步骤:
-提供芯元件(20);
-提供瓦架元件(40);
-通过弹性体元件(30)将所述芯元件(20)与所述瓦架元件(40)弹性连接,其中,所述芯元件(20)、所述瓦架元件(40)和所述弹性体元件(30)形成预组装元件;
-提供套筒元件(50),其中,
所述套筒元件(50)和所述瓦架元件(40)中的一个包括凸起(60),且
所述套筒元件(50)和所述瓦架元件(40)中的另一个包括凹槽(70),所述凹槽(70)与所述凸起(60)能够达成接合;且
-将所述预组装元件固定在所述套筒元件(50)中,使得在所述轴瓦(10)的组装状态下,所述凸起(60)与所述凹槽(70)在横截面中形成两点接触。
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