CN113840744A - 在车轴的管状轴体中提供互锁凹部 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的方法，其中轮轴包括中空的轴体，该中空的轴体包括厚度为t的钢制管状壁并且具有夹持区域，该夹持区域适于在使用中借助于张紧装置夹持在车辆悬架的夹持部件之间。互锁凹部被形成在夹持区域中。该互锁凹部通过将压模构件按压到管状壁的外表面中以形成凹口的成形工艺来形成。压模的尺寸和按压力使得管状壁的冲压表面部分上的表面压力局部地超过屈服点以形成凹口，并且按压力使得邻近于互锁凹部的管状壁部向内塑性凹陷一段距离，该距离至多对应于管状壁的厚度t。优选地，向内凹陷的距离在管状壁的厚度t的0至0.5倍的范围内。在替代方法中，互锁凹部通过在轴体的管状壁中摩擦钻出盲孔来形成。

Description

在车轴的管状轴体中提供互锁凹部
技术领域
本发明涉及一种用于制造诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的方法，该轮轴包括轴体，该轴体包括钢制管状壁并且具有夹持区域，该夹持区域适于在使用中借助于张紧装置夹持在车辆悬架的夹持部件之间，其中，互锁凹部形成在夹持区域中。
背景技术
仅仅作为这种部件的尺寸的粗略指示，应注意，在实践中，用于多用途车辆的轮轴的管状轴体通常可具有146mm的外径和约8mm-15mm的壁厚。然而，应注意，其他尺寸也是可能的。
在用于多用途车辆的轮轴悬架的领域中，轴体通常是具有圆形横截面的中空的管状体。轴体通过夹持结构刚性地附接到拖臂(trailing arm)，夹持结构通常包括将轴体夹持在拖臂上或夹持在中间部件(诸如轴垫)上的螺栓或U形螺栓。由于轴体具有圆形形状，因此与例如正方形轴相比，它能够更好地承受扭转载荷。扭转载荷主要由车辆的侧倾运动产生，其通过夹持装置传递到轴体。然而，轴体的圆形形状也具有缺点，即，相对于其他部件(例如，具有正方形横截面的轴体)更难以在旋转方向上锁定轴体。多年来，已经公开用于在旋转方向上互锁轴体的许多解决方案。一种解决方案旨在在轴体中提供凹部，并且在其中一个夹持部件(例如，拖臂的轴座部或轴垫的轴座部)上设置突起。特别地，一种解决方案通过轴体的变形提供凹部，因此无需机加工。
EP1334848公开一个示例，其中，通过将球段按压到管状轴体的外表面中，轴体被提供互锁凹部。这种形成互锁凹部的已知方法的缺点在于，它需要被引入管状轴体中并且用作用于轴体壁的背衬的对立形状，以防止除了所需凹口之外的圆形形状的变形。
EP2499009已知另一示例，其中，在管状轴体的外表面中形成具有圆形横截面形状的细长凹口，以提供互锁凹部。在实践中，在形成凹口期间，该方法在没有用于支撑轴体内部的背衬部件的情况下执行。然而，这需要加热轴体。
在轴体中提供背衬部件或加热轴体两者都导致必须在轴制造过程的早期阶段形成互锁凹部，特别是在轴端(axle stub)焊接到轴体的端部和/或轴体涂覆有(防腐蚀)保护涂层之前。在实践中这意味着轴制造商必须提供互锁凹部，该互锁凹部针对不同的客户可具有不同的构造，这些客户通常是车辆(例如，(半)挂车)制造商或车辆悬架制造商。更有利的将是，在制造轴之后并由此在轴被提供轴端且被涂覆之后，提供互锁凹部。
发明内容
本发明的目在于提供一种用于制造轮轴的方法，其中，互锁凹部可以在轴制造过程的最后阶段在轴体中形成。
该目的通过一种用于制造诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的方法来实现，该轮轴包括中空的轴体，该中空的轴体包括厚度为t的钢制管状壁并且具有夹持区域，该夹持区域适于在使用中借助于张紧装置夹持在车辆悬架的夹持部件之间，其中互锁凹部被形成在夹持区域中。互锁凹部通过将压模构件按压到管状壁的外表面中以形成凹口的成形工艺来形成，其中压模的尺寸和按压力使得管状壁的冲压表面部分上的表面压力局部地超过屈服点以形成凹口，并且按压力使得邻近于互锁凹部的管状壁部向内塑性凹陷一段距离，该距离至多对应于管状壁的厚度t，优选地，该距离在管状壁的厚度t的0至0.5倍的范围内。
本发明基于以下见解：如果通过压模向内按压的轴体的外表面区域相对于轴体的直径和壁厚较小，则向内按压的轴体材料的阻力小于管状壁的弯曲阻力。总按压力可以保持足够小，使得轴体不整体变形，而是轴体的表面局部地经受足够高的压力以引起塑性变形。因此，使用本发明的方法，非常局部的变形是可能的，并且因此形成具有轮廓分明的边缘的非常局部的凹口。因此，轴体的内侧不必由背衬构件支撑以保持轴体的圆形形状。
此外，根据本发明的方法可通过冷成形工艺来执行，这是有利的，因为加热轴体将至少对轴体的材料性质和保护涂层具有更少损害。此外，可以是阴极浸漆(KTL)的防腐蚀涂层(其可能被再加热而温成形)可能产生有害的烟雾。通过根据本发明的方法避免这种烟雾的形成。
根据本发明的方法的另一优点是，它允许悬架制造商确定轴夹持区域之间的距离，并由此确定被认为适合于特定悬架的拖臂之间的宽度。
优选地，成形工艺因此是冷成形工艺。然而，可以想到在将压模按压到表面之前非常局部地预热轴体的表面(例如通过感应加热)，以局部地降低屈服点。
根据如权利要求1所限定的本发明的方法的结果是，凹部具有相对尖锐的边缘和轮廓，这是因为邻近于凹部的周围壁部没有由于压力而塑性变形，或者至少仅在小程度上塑性变形。同时，轴体在凹部处保持其强度。这与通过机加工操作(例如铣削)制造凹部相反，这将导致凹部具有尖锐且轮廓分明的边缘，但也导致显著的轴体弱化。
优选地，轮轴包括轴端，在轴体中形成互锁凹部之前，该轴端被附接到管状轴体的端部中的每个。以这种方式，不一定是轴制造商必须提供互锁凹部，而是可根据需要由悬架制造商或车辆制造商完成。
优选地，在轴体中形成互锁凹部之前，轴体被提供外表面涂层。此外，这具有以下优点：轴制造商可以为轴提供所有必要的措施，并且可以仅根据其规格在悬架或车辆制造商的现场制造特定的互锁凹部构造。
尽管根据本发明的方法可以在具有任何期望形状的管状轴体上执行，但是实际上在制造具有如下轴体的轴时最有用：轴体，至少在夹持区域处，被形成为具有大致圆形的横截面，这是因为这种圆形横截面实际上需要互锁装置以防止轴体在夹持装置中旋转。
在本发明的方法的可能的实施例中，每次在两次按压运动之间，压模在纵向方向上来回移位，使得在每次按压运动时形成凹口，其中凹口彼此邻接并一起形成一个互锁凹部。该特定方法提供制造互锁凹部的可能性，该互锁凹部大于构成其的凹口。不希望受尺寸约束，当轴体的壁具有8mm-15mm的厚度时，在实际示例中的整个凹部可具有30mm的长度、10mm的宽度和6mm的深度。在实践中，管状轴体通常具有146mm的外径，但是也使用其他直径。在实践中，形成凹部的两个或三个凹口至少是必要的，以提供突起在凹部中的足够强的互锁。然而，也可以想到提供一个较长的凹部，例如具有90mm的长度，而不是由桥部分开的三个对齐的凹部。
互锁凹部形成在轴体中，以能够相对于其他夹持部件(诸如，拖臂的轴座、轴垫或其他夹持部件)在周向方向上锁定轴。特别地，这种夹持部件将具有相关联的突起，例如，一体地形成在夹持部件上的细长的键状突起，或者容纳在轴体中的互锁凹部中和夹持部件中的互锁凹部中的单独的键。
优选地，互锁凹部被形成为具有细长形状，具有在轴体的轴向方向上延伸的纵向轴线。
在根据本发明的可能的方法中，多个互锁凹部被形成在轴体的夹持区域中。这些互锁凹部可以以交错模式形成。另一选择是成直线地形成凹部。在交错或对齐的模式中，细长凹部全部平行于轴体的轴向方向延伸。
优选地，凹部被形成有在凹部中的连续凹部的纵向端部之间的中间桥。中间桥为管状壁提供刚度。然而，可以存在其中可以省略桥并且凹部合并以形成一个大凹部的实施例。
优选地，凹部被形成有锥形侧壁，其中锥形侧壁的深度小于管状壁的壁厚。通过以这种方式形成凹部，由接纳在互锁凹部中的互锁突起施加的在轴体的周向/切向方向上的扭转载荷引起的力仅施加在管的壁中，而不是从管的壁径向向内。由此，该力被轴体最佳地吸收。
此外，凹部的锥形侧壁允许在更大的尺寸公差内安装互锁突起。此外，当突起略大于凹部时，更小的剪切载荷被施加到管状壁。锥形侧壁的另一个优点是压模构件不易磨损。
根据本发明的第二方面，还实现本发明的目的。该方面涉及一种用于制造诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的方法，轮轴包括轴体，轴体包括钢制管状壁并且具有夹持区域，该夹持区域适于在使用中借助于张紧装置夹持在车辆悬架的夹持部件之间，其中互锁凹部被形成在夹持区域中，其中互锁凹部通过在轴体的管状壁中摩擦钻出盲孔而形成。
在摩擦钻孔期间，硬质金属耐热工具以高速旋转并按压到轴体的管状壁的表面中。由于摩擦热，管状壁被局部加热并变得可流动。在根据本发明的该方面的方法中，工具不被完全推动穿过管状壁，使得在轴体中形成盲孔。该盲孔可以用作用于形成在拖臂、轴垫或接合轴体的其他夹持构件上的互锁突起的互锁凹部。盲孔的优点在于，它不会损害轴体的结构完整性，并且尽可能地保持轴管的强度。摩擦钻孔可以从外部完成，而不需要管状轴体内部的背衬构件。此外，摩擦热是非常局部的，由此仅在凹部的精确位置处消除对轴体的可能表面涂层的损坏。
轮轴可以已经包括轴端，在轴体中形成互锁凹部之前，该轴端被附接到管状轴体的端部中的每一个。以这种方式，不一定是轴制造商必须提供互锁凹部，而是可根据需要由悬架制造商或车辆制造商完成。
此外，在轴体中形成互锁凹部之前，轴体可已经被提供外表面涂层。并且，这具有以下优点：轴制造商可以为轴提供所有必要的措施，并且可以仅根据其规格在悬架或车辆制造商的现场制造特定的互锁凹部构造。
摩擦焊接在管状壁的外表面上形成环脊(collar)，该环脊围绕孔。该环脊可以留在那里，但是也可以将环脊切除。
如上所述，可以通过摩擦钻孔在轴体的夹持区域中形成多个互锁凹部。互锁凹部可以以交错模式形成，但是也可以替代地成直线形成。
在该方法的可能的实施例中，诸如拖臂部、轴垫的夹持部件或其他夹持部件抵靠轴体的夹持区域布置，并且互锁凹部借助于穿过夹持部件并进入轴体的摩擦钻孔而被形成。因此，根据该方法，盲孔不直接形成在轴体中，而是从背离轴体的一侧在夹持部件中形成孔。
在一个特定实施例中，夹持部件具有通孔，摩擦钻孔工具穿过该通孔以钻入轴体的管状壁中。
在该方法的可能的变型中，摩擦钻孔工具保持在夹持部件中的孔和形成在轴体中的凹部中。当夹持部件和轴体冷却时，摩擦钻孔工具被固定。
在该方法的可能的变型中，钻孔工具在夹持部件中形成凹部并在轴体中形成凹部，其中轴体和夹持部件的材料熔化/结合在一起。优选地，钻孔工具保持在两个凹部中。
根据本发明的两个方面的方法，无论是通过冷成形工艺还是通过摩擦钻孔来完成，都不需要在生产凹部期间从内侧支撑管状轴体壁。另一方面，可以支撑轴体的外侧，优选地，在轴体的周向的一部分上尽可能大地支撑轴体的外侧。这有助于防止由于互锁凹部的形成而导致轴体的塑性变形。
应注意的是，形成在轴体中的互锁凹部在具有圆形(特别是圆形外轮廓)的轴体(由于扭转载荷而倾向于相对于夹持装置松动和旋转)中提供最大的优点。然而，还可以想到使用根据本发明的方法在具有其他外轮廓的轴体(例如矩形，特别是正方形外轮廓)中提供互锁凹部，其也经常用于空气弹簧轮轴悬架中。
附图说明
参照附图在下面的具体实施方式中进一步阐明本发明，在附图中：
图1示意性地示出包括通过根据本发明的方法制成的轴体的空气弹簧轮轴悬架的实施例的侧视图，
图2示出图1的轮轴悬架的轴夹持装置的纵向截面，
图3示意性地示出包括通过根据本发明的方法制成的轴体的空气弹簧轮轴悬架的另一实施例的侧视图，
图4示出图3的轮轴悬架的轴夹持装置的纵向截面，
图5示意性地示出包括通过根据本发明的方法制成的轴体的空气弹簧轮轴悬架的又一实施例的侧视图，
图6示出图5的轮轴悬架的轴夹持装置的纵向截面，
图7和图8分别以透视图和截面图示出根据本发明的第一方面的方法，
图9和图10分别示出由图7和图8中示出的方法得到的轴体壁的一部分的纵向截面和横截面，
图11和图12分别示出由图7和图8中示出的方法得到的轴体壁的一部分与轴垫组合的纵向截面和横截面，
图13示出图11和图12中示出的轴垫的一部分的等距视图，
图14A-图14C示出在形成凹口的一侧具有不同量的塑性向内变形的轴体的横截面，
图15-图18示出通过根据本发明的方法制成的轴体的等距视图，该轴体具有形成在其中的不同构造的互锁凹部，
图19示出图17的轴体的轴体壁的一部分与轴垫组合的纵向截面，
图20-图23分别以正视图、透视图和横截面图示出根据本发明的第二方面的方法，
图24-图26分别示出由图20-图23中示出的方法得到的轴体壁的一部分与轴垫组合的横截面和纵向截面，
图27示出图26中示出的轴垫的一部分，
图28示出通过根据本发明的方法制成的轴体的等距视图，该轴体具有形成在其中的不同构造的互锁凹部，
图29示出通过根据本发明的方法制成的轴体的等距视图，该轴体具有与图21中相同的构造，其中环脊被移除，
图30示出利用图20-图23中示出的方法制成的轴体的一部分的横截面，
图31A-图31D示出根据本发明的第二方面的替代方法，
图32A-图32C示出替代方法，以及
图33A-图33C示出根据本发明的第二方面的另一方法。
具体实施方式
本发明涉及一种用于制造诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的方法。图1示出空气弹簧轮轴悬架1，其中轴体通过根据本发明的方法制成。
轮轴包括在车辆的横向方向上延伸的管状轴体2。轴体2是中空的并且具有厚度为t(参见图2)且具有圆形轮廓的钢制管状壁。
在实践中，典型的管状轴体2具有146mm的外径，但是其他尺寸也是可能的。例如，还已知外径为127mm的轴体。厚度t可在8mm-15mm范围内的某处，例如10mm。
悬架1还包括在车辆底盘的任一横向侧的拖臂3，拖臂3被附接到轴体2并且在车辆的纵向方向上延伸。拖臂3在前端处具有一体形成的孔眼31并且在其后端处具有轴座部32。在示出的特定实施例中，拖臂由弹簧钢制成，并且拖臂在孔眼31与轴座部32之间具有弹簧部33。弹簧部33被形成为片簧，并且被设计为在车辆使用期间弹性变形，使得两个平行的拖臂和附接到该拖臂的轴体的组件可以通过抵消车辆的侧倾运动来稳定车辆。孔眼31适于借助于枢轴销(例如，枢轴螺栓)将拖臂3的前端枢转地联接到附接于车辆底盘的支架(bearing bracket)。
与拖臂3中的每一个相关联的是对应的后臂4。后臂4包括轴座部42和用于空气弹簧5的支撑臂41。支撑臂41从轴座部42朝向后部延伸。在图1中示出空气弹簧5具有安装在支撑臂41上的下端。空气弹簧5的上端被附接到车辆底盘。
轴体2通过夹持装置附接到拖臂3，将参照图2进一步阐述该夹持装置。
拖臂3的轴座部32和后臂4的轴座部42各自分别具有凹入形成的轴接合表面35和45。轴体2具有夹持区域，该夹持区域适于在使用中被夹持在两个轴座部32、42的凹入形成的轴接合表面35、35之间。轴座部32和42形成夹持部件，该夹持部件通过张紧装置(特别是张紧螺栓)围绕轴体2的夹持区域夹持。在图1和图2中示出的实施例中，夹持装置的前端由U形螺栓7张紧，该U形螺栓7利用U形的弯曲部在后臂4的轴座部42的鼻部46上延伸，并且利用U形的两个腿延伸穿过在拖臂3的顶侧上横向延伸的对立板(counter plate)6。拧在U形螺栓7的腿上的螺母10紧固夹持装置的前端。在夹持装置的后端，轴座部通过螺栓8和螺母9朝向彼此紧固。螺栓8延伸穿过轴座部32和42的相应后端中的孔。在替代实施例中，轴座部的后端也可通过多个螺栓或U形螺栓被夹持在一起。
互锁凹部11被形成在轴体2的夹持区域中。互锁凹部11与互锁突起47配合，在图1和图2的特定实施例中，互锁突起47一体地形成在后臂4的轴座部42上，并且特别地从后臂4的轴座部42的凹形接合表面45延伸。轴座部32和42被刚性地夹持在轴体2的夹持区域上。然而，在实践中，仅有夹持力不足以防止圆形轴体与夹持部件32、42之间在旋转方向(切线方向)上的相对运动。因此，提供互锁凹部11与互锁突起47之间的互锁。因此，夹持装置上的扭转载荷(尤其是由于车辆的侧倾运动引起的扭转载荷)将不导致轴体2与夹持部件32、42之间的相对运动以及可能导致悬架1失效的夹持装置的最终可能的松动。
在图3和图4中示出轮轴悬架，其中拖臂是一件式、整体形成的拖臂103。拖臂103由弹簧钢制成。拖臂103具有孔眼131、轴座部132以及在孔眼131与轴座部132之间的弹簧部133。拖臂103具有用于空气弹簧的一体支撑臂141，该支撑臂141一体地形成在轴座部的后端上。轴体借助于U形螺栓107抵靠凹入形成的轴接合表面135夹持在轴座部132中，U形螺栓107利用其弯曲部107A围绕轴体延伸，其中，腿中的一个腿107B在轴体的前侧向上并沿着拖臂的横向侧延伸，腿中的另一个腿107C在轴体的后侧向上并沿着拖臂103的横向侧延伸。带板106接合拖臂103的上侧并且包含使U形螺栓107的腿107B和107C穿过的孔。U形螺栓107通过螺母110相对于带板106紧固。
轴体2包括互锁凹部11。互锁突起147一体地形成在拖臂103的轴座部132上并且从凹形表面135突出。其功能与上面参照图1和图2描述的功能相同。
图5和图6中示出轮轴悬架的另一实施例。与先前附图的实施例不同，该实施例中的轴体2不直接抵靠拖臂安置，而是中间部件，所谓的轴垫抵靠拖臂布置，该轴垫形成轴座部。
拖臂是一件式、整体形成的拖臂203。拖臂203由弹簧钢制成。拖臂103具有孔眼131和从孔眼朝向后部延伸的弹簧部133。拖臂203具有用于空气弹簧的一体支撑臂241，该支撑臂241一体地形成在后部上。在弹簧臂与支撑臂241之间存在中间部232，轴体2在中间部232处附接到拖臂203。在中间部232的下侧，定位有轴垫301、701。轴体2借助于U形螺栓107夹持在轴垫301、701的凹入形成的轴接合表面335上，U形螺栓107利用其弯曲部107A围绕轴体2延伸，其中，腿中的一个腿107B在轴体2的前侧向上并沿着拖臂203的横向侧延伸，并且腿中的另一个腿107C在轴体2的后侧向上并沿着拖臂103的横向侧延伸。带板106接合拖臂103的上侧并且包含使U形螺栓107的腿107B和107C穿过的孔。U形螺栓107通过螺母110相对于带板106紧固。由此，轴垫301、701被夹持在轴体2与拖臂203之间。
轴体2包括互锁凹部11。互锁突起347、747一体地形成在轴垫301、701的轴座部上，并且从凹形接合表面335突出。其功能与上面参照图1和图2描述的功能相同。
轮轴悬架的上述实施例仅被认为是非限制性示例。然而，可以想到许多变型。
根据本发明，通过将压模构件按压到管状壁的外表面中以形成凹口的成形工艺在轴体2中形成互锁凹部11。在形成凹口时，管状壁的内侧不必被支撑，以防止轴体在凹口周围有过多变形。
在图7和图8中，示出轴体2，其中，三个互锁凹部11在轴体2的纵向方向上彼此成一直线。压模构件501被按压到轴体的外表面2A中并形成凹口。压模构件501具有适于接合必须在其中形成凹口的表面的尖部502。压模502的尺寸，特别是尖部502的尺寸，足够小，使得管状壁的冲压表面部分上的表面压力局部地超过屈服点以形成凹口。利用相对小的压模502形成凹口所需的按压力很低，使得邻近于互锁凹部11的管状壁部分不在径向向内方向上塑性变形，该变形有时称为“凹陷”，或者至多凹陷到至多对应于管状壁的厚度t的距离。在实践中，凹陷优选地保持在管状壁的厚度t的0至0.5倍的范围内。
图14A中示出凹部11周围的壁部没有变形的情况，由此获得凹部11的尖锐且轮廓分明的边缘。互锁凹部11的周围区域12没有或仅有小的向内变形的优点在于，互锁突起47、147、347不容易从互锁凹部11脱离或“滚出”。区域12中的变形越小，突起可以更牢固地保持在凹部11中。图14B中示出以下情况：其中，周围区域，尤其是沿着互锁凹部11的纵向边缘的区域12向内变形，并且因此偏离原始圆形形状。在图14B中示出的状态下，凹部11的边缘处的相邻壁部向内移动一段距离，该距离对应于轴体的管状壁的厚度t。在实践中，厚度t可以是约10mm，并且向内变形将在厚度t的0至0.5倍的范围内。
在实际的实施例中，图7和图8中示出的凹部11可具有约30mm的纵向长度、10mm的宽度和6mm的深度。压模501的尖部502的纵向长度可以相当小，例如10mm-15mm，并且通过按压凹口，然后缩回和平移压模若干次并按压重叠的凹口以形成整个凹部11而制成凹部11。一个或更多个凹部可以像这样形成在轴体2的外表面2A中。例如，三个凹部11在轴体2的纵向方向上成一直线，如图7-图9所示。在图11至图12中可见的是，具有三个突起374(参见图13)的轴垫301被接纳在三个凹部11中。以这种方式，突起374与凹部11之间的互锁界面被提供具有足够的表面，以防止由于轴体的夹持装置上的扭转载荷引起的变形。
利用本发明的方法，可以制造不同的凹部图案。因此，凹部与突起之间的互锁界面的表面积可以变化，并且表面压力可以变化并保持在安全极限之间。图15至图18中示出凹部图案的非限制性示例。
在图15中，轴体2的夹持区域可以具有成一直线的两个互锁凹部11，两个互锁凹部11之间具有相当大的距离。
在图16中，示出轴体2的夹持区域具有一个长凹部11A。
在图17中，示出轴体2的夹持区域具有两个平行的长凹部11B。在图19中示出如图17所示的轴体2的横截面，其中，具有两个平行突起374B的轴垫301B被接纳在形成于轴体2中的平行凹部11B中。
在图18中，示出轴体2的夹持区域具有三个凹部11、11'、11”，其中，中间凹部11'从对齐的另外两个凹部11、11”偏移。
凹部11的横截面可具有不同的形状。它可以是V形槽，如图10A所示，其中，侧壁相对于凹部11的中心处的半径R以角度α(例如45°)延伸。它还可以是具有垂直侧壁的凹部11，如图10B所示，该垂直侧壁平行于凹部处的半径R。在图10A的形状与图10B的形状之间的范围内可以有许多横截面凹部形状。在图10中，示出实际的实施例，其中，侧壁相对于凹部11处的半径R以大约10°的角度延伸。该侧壁支承抵靠在使用中被接纳在凹部中的突起的侧壁。
除了通过冷成型在轴体中形成一个或更多个互锁凹部的上述方法之外，还有另一种合适的方法，该方法不需要从轴体的内侧支撑轴体。这种方法包括借助于摩擦钻孔在轴体中形成一个或更多个凹部。
在图20-图23中示出一种特定方法，其中，在轴体2中形成盲孔。在摩擦钻孔期间，尖的硬质金属耐热工具600围绕其旋转轴线高速旋转并按压到轴体2的管状壁的外表面2A中。由于摩擦热，管状壁被局部加热并变得可流动。在根据本发明的该方面的方法中，尖的工具600不被完全推动穿过管状壁，使得在轴体2中形成盲孔611。该盲孔可用作互锁凹部11，该互锁凹部11用于形成在拖臂、轴垫或接合轴体2的其他夹持构件上的互锁突起，就像图1至图6所示的。摩擦钻孔可以从外部完成，而不需要管状轴体2内部的背衬构件。此外，摩擦热是非常局部的，由此仅在凹部1的精确位置处消除对可能的轴体2的表面涂层的损坏。
当形成盲孔611时，环脊612形成在轴体2的外表面2A上。环脊612围绕盲孔并从外表面2A突出。
如图21所示，可以在轴体2中形成盲孔611的图案，在该特定示例中，三个盲孔611在轴体2的纵向方向上对齐。在图27中示出轴垫701的一部分，轴垫701具有三个互锁突起774，互锁突起774装配在由轴体2中的盲孔611构成的互锁凹部11中。在图24和图26中，分别以横截面和纵向截面示出互锁突起774如何被接纳在由盲孔611形成的互锁凹部11中。如可见的，在孔611的底部611A与突起774的底表面774A之间存在空的空间。因此，突起774与孔611之间的界面由彼此接合的突起774和孔611的周向表面形成。突起774和孔611优选地具有圆锥形周向表面，使得它们之间的界面形成用于轴体在轴垫中的支撑。
在图25中，示出当轴垫和轴体夹持在一起并且轴夹持装置经受扭转载荷时产生的界面处的力F。盲孔611的底部611A可能在未变形的管状壁的水平内，如图24所示。然后，由于扭转载荷引起的力F将肯定在轴体的壁厚t内传递。在图25中示出孔611的深度H大于管状壁的厚度t。在这种情况下，期望突起774不延伸超过管状壁的厚度t，使得力F被直接吸收在轴体2的未变形部分的壁厚内。
轴垫701具有围绕突起774的环形槽775(参见图27)，该槽775适于接纳围绕盲孔611的环脊612。
在摩擦钻孔期间，加热的金属被部分地推出所形成的凹部。工具60具有图20-图23中所示的环脊61，在环脊61下方，围绕盲孔611的环脊612由向上推动的加热金属形成。该工具环脊61不适于切除材料。然而，可以借助于工具60上的适于切除材料的环脊61来切除环脊612。另一种选择是利用不同的工具切除环脊612。结果在图29中示出，其中，环脊612从轴体2的外表面去除。
图28示出盲孔611以及互锁凹部11的不同图案。
在图30中，示出具有通过摩擦钻孔制成的盲孔的轴体的实际实施例，该轴体具有厚度t，例如10mm。孔具有10mm的插入深度Hi，即，接纳突起的深度。轴体2的外表面处的孔的直径Dh为20mm。轴的外径D为146mm。孔的圆锥形周向壁的角度θ约为20°。
在图31A-图31C中，示出用于在轴体2与在该示例中为后臂的轴座部42(参见图1和图2)之间进行互锁接合的替代方法。在该方法中，穿过轴座部42在轴体中形成互锁凹部。此外，轴座部42在外侧被提供初始盲凹部43，如图31A所示。轴座部42抵靠轴体2定位。接下来，将摩擦钻孔工具62插入初始盲凹部43中(参见图31B)并操作以通过摩擦钻孔形成更深的凹部。在该过程中，轴体2的材料也变形，由此在一个步骤中形成轴体中的互锁凹部11和轴座部42中的互锁突起47，如图31C所示。在图31C中，钻孔工具从形成的孔缩回。可替代地，钻孔工具或其一部分可以与夹持部件42的金属熔合并保持在孔中，如图31D所示。由此，在轴体2与轴座部42之间形成更坚固的旋转互锁连接。
在图33A-图33C中，示出该方法的变型，其中，夹持部件具有初始通孔44，摩擦钻孔工具62插入该初始通孔44中。摩擦钻孔工具62在轴体2中形成盲孔或凹部11，并且与轴体2的通过摩擦加热而局部可流动的金属熔合。因此，工具62保持在孔中并形成互锁突起。
在图32A-图32C中，示出替代方法。在该方法中，钻孔工具62穿透轴夹持部件42，并且还穿透轴体2的管状壁，如图32C所示。在这方面，该替代方法不落入所要求保护的发明内。由于摩擦热，局部加热的管状壁变得可流动，由此钻孔工具62可以与轴体2的金属和/或夹持部件42的金属熔合并保持在孔中。
如图31A-图31D、图32A-图32C和图33A-图33C所示的方法允许在轴夹持部件32和42安装到轴体2之后将轴体2与至少一个轴夹持部件42互锁。因此，互锁凹部和互锁突起的形成是将轴体附接到拖臂/后臂的过程中的后期步骤。

Claims (29)

1.一种用于制造诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的方法，所述轮轴包括中空的轴体，所述中空的轴体包括厚度为t的钢制管状壁并且具有夹持区域，所述夹持区域适于在使用中借助于张紧装置夹持在车辆悬架的夹持部件之间，其中互锁凹部被形成在所述夹持区域中，其特征在于，所述互锁凹部通过将压模构件按压到所述管状壁的外表面中以形成凹口的成形工艺来形成，其中压模的尺寸和按压力使得所述管状壁的冲压表面部分上的表面压力局部地超过屈服点以形成所述凹口，并且所述按压力使得邻近于所述互锁凹部的管状壁部向内塑性凹陷一段距离，所述距离至多对应于所述管状壁的厚度t，优选地，所述距离在所述管状壁的厚度t的0至0.5倍的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述成形工艺是冷成形工艺。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述轮轴包括轴端，在所述互锁凹部被形成在所述轴体中之前，所述轴端被附接到管状轴体的端部中的每一个。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在所述互锁凹部被形成在所述轴体中之前，所述轴体被提供外表面涂层。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述轴体至少在所述夹持区域处被形成为具有大致圆形的横截面。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，每次在两次按压运动之间，所述压模在纵向方向上来回移位，使得在每次按压运动时形成凹口，其中所述凹口彼此邻接并且一起形成一个互锁凹部。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述互锁凹部被形成为具有细长形状，具有在所述轴体的轴向方向上延伸的纵向轴线。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中多个互锁凹部被形成在所述轴体的所述夹持区域中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述互锁凹部以交错模式形成。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述凹部成直线形成。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述凹部被形成有在所述凹部中的连续凹部的纵向端部之间的中间桥。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述凹部被形成有锥形侧壁，其中所述锥形侧壁的深度小于所述管状壁的壁厚。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述凹部被形成有锥形侧壁，所述锥形侧壁相对于穿过所述凹部的中心的径线具有倾斜度，其中所述锥形侧壁的倾斜角在0°-45°的范围内，优选地在5°-20°的范围内。
14.一种用于在用于诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的钢制管状轴体中形成互锁凹部的方法，其特征在于，所述互锁凹部通过成形工艺形成，优选地通过冷成形工艺形成，其中压模构件被按压到管状壁的外表面中以形成凹口，其中压模的尺寸和按压力使得所述管状壁的冲压表面部分上的表面压力局部地超过屈服点以形成所述凹口，并且按压力使得邻近于所述互锁凹部的管状壁部塑性凹陷一段距离，所述距离至多对应于所述管状壁的厚度t，优选地，所述距离在所述管状壁的厚度t的0至0.5倍的范围内。
15.一种诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴，所述轮轴通过根据权利要求1至13中的任一项所述的方法制成。
16.一种空气弹簧车辆悬架，包括根据权利要求15所述的轮轴，并且进一步包括一对拖臂和空气弹簧，所述一对拖臂被枢转地附接到车辆底盘并且抵靠所述轴体的夹持区域夹持，所述空气弹簧在所述轮轴与所述车辆底盘之间操作。
17.一种用于制造诸如挂车、半挂车或卡车的多用途车辆的轮轴的方法，所述轮轴包括轴体，所述轴体包括钢制管状壁并且具有夹持区域，所述夹持区域适于在使用中借助于张紧装置夹持在车辆悬架的夹持部件之间，其中，互锁凹部被形成在所述夹持区域中，其特征在于，所述互锁凹部通过在所述轴体的所述管状壁中摩擦钻出盲孔而形成。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述管状壁的外表面上形成有围绕所述盲孔的环脊。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述环脊被切除。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中多个互锁凹部通过摩擦钻孔被形成在所述轴体的所述夹持区域中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述互锁凹部以交错模式形成。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述凹部成直线形成。
23.根据权利要求17所述的方法，其中诸如拖臂部、轴垫或其他夹持部件的夹持部件抵靠所述轴体的所述夹持区域布置，并且其中所述互锁凹部借助于穿过所述夹持部件并进入所述轴体的摩擦钻孔而被形成。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述夹持部件具有通孔，摩擦钻孔工具穿过所述通孔以钻入所述轴体的所述管状壁中。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述摩擦钻孔工具保持在所述夹持部件中的所述孔和形成在所述轴体中的所述凹部中。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述钻孔工具在所述夹持部件中形成凹部并在所述轴体中形成凹部，其中所述轴体和所述夹持部件的材料熔化/结合在一起。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述钻孔工具保持在两个凹部中。
28.根据权利要求17至27中的任一项所述的方法，其中所述盲孔具有圆柱形形状。
29.根据权利要求17至27中的任一项所述的方法，其中所述盲孔具有圆锥形形状。
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