CN114542589A

CN114542589A - 轴

Info

Publication number: CN114542589A
Application number: CN202111413187.4A
Authority: CN
Inventors: 贾恩·萨克里松; 马丁·斯约霍尔姆
Original assignee: Volvo Truck Corp
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2022-05-27
Also published as: EP4006366B1; US11549551B2; EP4006366C0; US20220163060A1; EP4006366A1

Abstract

一种轴，其适于至少部分地插入轴接收器(14)的开口(24)中。轴(16)具有沿轴向方向(A)的轴向延伸部，并且在沿轴向方向朝向轴的端部的方向上，轴包括：标称轴部(28)，其适于至少部分地插入轴接收器的开口中，然后是中间轴部(30)，然后是引导轴部(32)，轴终止于此。轴具有中心轴线(C)，其沿轴向方向延伸并位于与标称轴部的轴向方向垂直的截面的中心。中心轴线在从标称轴部朝向引导轴部的方向上延伸。轴包括在包括中心轴线的平面中具有截面轮廓(34)的截面，截面轮廓包括标称轴部的标称轴部轮廓(36)、中间轴部的中间轴部轮廓(38)以及引导轴部的引导轴部轮廓(40)。截面轮廓包括垂直于中心轴线的径向方向(R)，其中在径向方向上，标称轴部轮廓位于距中心轴线的标称径向距离(R₀)处。

Description

轴

技术领域

本发明涉及一种适于至少部分地插入到轴接收器的开口中的轴。此外，本发明涉及一种包括轴和轴接收器的套件。此外，本发明涉及一种车辆。

背景技术

在许多应用中，期望将轴至少部分地插入到轴接收器的开口中。为了在轴和轴接收器之间获得紧密配合，轴的截面面积通常与轴接收器的开口的截面面积相似。然而，在组装轴和轴接收器时，即在至少部分地将轴插入到轴开口中时，截面面积的相似性可能与挑战相关联。这种挑战的示例可能是所谓的“粘性抽屉效应”，其中，轴在到达轴相对于轴接收器的适当和最终位置之前被卡在开口中。这又意味着组装时间延长，这可能会潜在地降低例如生产线的生产速度。

为了减轻上述潜在问题，已知冷却轴和/或加热轴接收器以便分别临时获得轴和轴接收器的截面面积的更大差异，以便确保平稳地将轴插入到轴接收器中。然而，上述程序可能很麻烦，因为冷却和/或加热需要附加设备，并且还可能导致轴和轴接收器中的任何一个的永久和/或不期望的变形或者是材料性质的改变。

因此，期望具有能够以时间高效的方式插入到轴接收器中而不需要冷却和/或加热的轴。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于获得一种轴，轴的至少一部分能够以时间高效方式插入到轴接收器的开口中。

上述目的通过如下所述的轴实现。

因此，本发明涉及一种适于至少部分地插入到轴接收器的开口中的轴。该轴具有沿轴向方向的轴向延伸部，并且如在沿轴向方向朝向轴的端部的方向上所见，轴包括：

-标称轴部，该标称轴部适于至少部分地插入到轴接收器的开口中，然后是

-中间轴部，然后是

-引导轴部，该轴终止于该引导轴部。

轴具有中心轴线，该中心轴线在轴向方向上延伸并且位于与标称轴部的轴向方向垂直的截面的中心。中心轴线在从标称轴部朝向引导轴部的方向上延伸。

轴包括在包括中心轴线的平面中具有截面轮廓的截面，该截面轮廓包括标称轴部的标称轴部轮廓、中间轴部的中间轴部轮廓以及引导轴部的引导轴部轮廓。截面轮廓包括垂直于中心轴线的径向方向，其中，如在径向方向上所见，标称轴部轮廓位于距中心轴线的标称径向距离处。

根据本发明，如在径向方向上所见，从中心轴线到中间轴部轮廓的最小距离出现在中间轴部轮廓谷处，并且小于标称径向距离的99％，优选地小于95％，更优选地小于90％。此外，如在径向方向上所见，从中心轴线到引导轴部轮廓的最大距离出现在引导轴部轮廓峰处，该最大距离大于最小距离，并且在标称径向距离的95％至100％的范围内，优选在98％至100％的范围内。

此外，引导轴部轮廓包括引导轴部轮廓插入部，如在中心轴线的方向上所见，引导轴部轮廓插入部位于引导轴部轮廓峰前方的标称径向距离的至少1％的距离处，其中，如在径向方向上所见，从引导轴部轮廓峰到引导轴部轮廓插入部的距离为标称径向距离的至少1％。

凭借根据本发明的轴，引导轴部或其至少一部分可被允许插入到轴接收器的开口中。一旦引导轴部至少部分地插入轴接收器的开口中，则由于至少是中间轴部和引导轴部的相对尺寸，轴可被允许相对于轴接收器枢转。这又意味着在轴进一步移动到开口中之前和/或当轴进一步移动到开口中时，轴可以与轴接收器的开口适当地对齐。因此，当轴移动到其相对于轴接收器的预期最终位置时，与例如圆柱形轴相比，根据本发明的轴更不容易卡住。

可选地，如在径向方向上所见，从引导轴部轮廓峰到引导轴部轮廓插入部的距离小于标称径向距离的3％。这样的距离意味着引导轴部可以适当地插入到开口中。

可选地，如在中心轴线的方向上所见，中间轴部轮廓谷与引导轴部轮廓峰之间的距离在标称径向距离的至少1-5％的范围内，优选地在2-4％的范围内。在上述任一范围内的距离意味着当轴被插入到开口中时轴可以相对于轴接收器适当地枢转。

可选地，如在截面中所见，引导轴部轮廓从引导轴部轮廓峰到引导轴部轮廓插入部遵循圆的扇形的圆弧。所述圆的扇形的半径在标称径向距离的95％至100％的范围内，优选地在98％至100％的范围内。引导轴部轮廓遵循圆的扇形的圆弧的事实也意味着当轴插入到开口中时轴可以相对于轴接收器适当地枢转。

可选地，除了圆弧之外，所述圆的扇形还包括第一边和第二边，每条边的长度对应于所述圆的扇形的半径，第一和第二边在扇形中心点处相交，优选地，扇形中心点位于中心轴线上。

可选地，圆的扇形在第一和第二边之间具有圆心角，圆心角在2–12°的范围内，优选地在4–8°的范围内。在任何一个上述范围内的圆心角意味着引导轴部平滑地插入到开口中，并且意味着当轴被插入到开口中时轴相对于轴接收器的适当枢转。

可选地，如沿着圆弧所见，引导轴部轮廓具有从引导轴部轮廓峰到第一边的第一弧长和从引导轴部轮廓峰到第二边的第二弧长。第一弧长与第二弧长之比在0.9-1.1的范围内，优选地在0.95-1.05的范围内。因此，圆弧可以围绕引导轴部轮廓峰基本对称地布置，这意味着适当的枢转能力。

可选地，标称轴部、中间轴部和引导轴部中的至少每一个围绕中心轴线旋转对称。

可选地，轴是一体式部件。

可选地，轴是车辆转向节主轴。

本发明的第二方面涉及一种包括根据本发明第一方面的轴以及轴接收器的套件。轴接收器包括开口，开口适于通过轴在轴向方向上相对于开口的移动来接收轴的至少一部分。

可选地，轴接收器的开口具有开口截面面积，并且标称轴部具有标称轴部截面面积，两者都在垂直于轴向方向的平面中。此外，开口截面面积与标称轴部截面面积之比在1-1.05的范围内，优选地在1-1.01的范围内。

可选地，轴接收器包括开口入口部，该开口入口部在垂直于轴向方向的平面中具有开口入口部截面面积。开口入口部截面面积与开口截面面积之比至少为1.1，优选地至少为1.2。

可选地，如在轴向方向上所见，从开口入口部到开口的过渡发生在具有渐缩形状的过渡部处。

可选地，轴接收器是车辆转向节，优选地是车辆转向的转向节。

本发明的第三方面涉及一种车辆，其包括根据本发明第一方面的轴和/或根据本发明第二方面的套件。

附图说明

参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细说明。

在附图中：

图1是车辆的示意图；

图2是根据本发明的实施例的转向节组件的示意图；

图3是根据本发明的实施例的轴和轴接收器的示意图；

图4示出了图3的轴和附加参考，以及

图5是本发明的另一实施例的示意性透视图。

具体实施方式

下面将针对诸如图1中所示卡车的卡车10形式的车辆描述本发明。卡车10应被视为车辆的示例，其可以包括根据本发明的轴和/或套件。

然而，本发明可以在多种不同类型的组件中实现。仅作为示例，本发明可以在诸如卡车、牵引车、小汽车、公共汽车、诸如轮式装载机的作业机器或任何其他类型的建筑设备的车辆中实现。然而，本发明也可用于与车辆无关的组件。

图1的车辆10包括多个组件，其中轴配合在轴接收器上。为此，图2以示意性方式示出了一种实施方式，其中，下控制臂12经由轴16连接到转向节14。在图2中所示的实施方式中，轴16包括枢轴部18，使得所述转向节14可以相对于下控制臂12枢转。仅作为示例，并如图2中所示，枢轴部18可以具有至少一部分球体的形状，以便允许上述相对枢转。此外，在图2的实施例中，轴16包括围绕轴16的中心轴线C沿周向延伸的沟槽20。沟槽20适于接收夹紧螺钉22，一旦轴16已经被适当地插入到转向节14的开口24中，夹紧螺钉就将轴16固定到转向节14。

通过图2应认识到，将轴16插入到转向节14的开口24中的操作可能是耗时操作，因为轴16可能在到达轴16相对于入转向节14的适当和最终位置之前卡在开口24中。

为了降低轴16在插入到开口24中期间卡住的风险，本发明提出了一种如下文参考图3所呈现的轴。图3示出了轴16的截面和轴接收器14的截面。仅作为示例，轴接收器14和轴16可以是上文参考图2讨论的转向节14和轴16。

因此，图3示出了适于至少部分地插入到轴接收器14的开口24中的轴16。为此，轴接收器14包括侧壁组件26，该侧壁组件包括界定开口24的一个或多个壁。

仅作为示例，轴16可以是一体式部件。

轴16具有沿轴向方向A的轴向延伸部，并且如在沿轴向方向朝向轴16的端部的方向上所见，轴16包括：

-标称轴部28，该标称轴部适于至少部分地插入到轴接收器14的开口24中，然后是

-中间轴部30，然后是

-引导轴部32，轴16终止于该引导轴部32。

此外，如图3中所示，轴16具有中心轴线C，该中心轴线在轴向方向A上延伸并且位于与标称轴部28的轴向方向A垂直的截面的中心。中心轴线C在从标称轴部28朝向引导轴部32的方向上延伸。

轴16包括在包括中心轴线C的平面P中具有截面轮廓34的截面。截面轮廓34包括标称轴部28的标称轴部轮廓36、中间轴部30的中间轴部轮廓38以及引导轴部32的引导轴部轮廓40。截面轮廓包括垂直于中心轴线C的径向方向R。此外，如在径向方向R上所见，标称轴部轮廓36位于距中心轴线C的标称径向距离R₀处。仅作为示例，标称轴部轮廓36可以包括直线，使得在径向方向R上从线上每个点到中心轴线C的距离等于标称径向距离R₀。作为非限制性示例，形成标称轴部轮廓36的一部分的这样的直线的长度可以等于或大于标称径向距离R₀。

在图3中所示的实施例中，截面轮廓34围绕中心轴线C对称，并且轴16的任何实施例可以具有围绕中心轴线C对称的截面轮廓34。然而，还设想轴16的实施例具有围绕中心轴线C不对称的截面轮廓34。

作为非限制性示例，标称轴部28、中间轴部30和引导轴部32中的至少一个可以围绕中心轴线C旋转对称。因此，假设该平面包括中心轴线C，则截面轮廓34可以是相同的，无论截面在哪个平面P中截取都是如此。在这样的实施例中，当引导轴部轮廓40遵循圆的扇形的圆弧时，如将在下文中参考图4讨论的，引导轴部32可以被认为具有截顶球形，即具有对应于球体的一部分的形状。

然而，还设想轴16的实施例可以围绕中心轴线C不旋转对称。例如，设想轴16的实施例具有例如在包含两个不同轴线的第二平面中看到的正方形或矩形截面(未示出)，每个轴线都垂直于中心轴线C。

无论截面轮廓34绕中心轴线C对称或不对称，根据本发明，如在径向方向R上所见，从中心轴线C到中间轴部轮廓38的最小距离R₁都出现在中间轴部轮廓谷42处，并且该最小距离小于标称径向距离R₀的99％，优选地小于95％，更优选地小于90％。作为非限制性示例，从中心轴线C到中间轴部轮廓38的最小距离R₁可以在90-95％的范围内，以便确保轴16的期望枢转，然而并没有显著降低轴16的强度。

此外，如在径向方向R上所见，从中心轴线C到引导轴部轮廓40的最大距离R₂出现在引导轴部轮廓峰44处，该最大距离大于最小距离R₁，并且在标称径向距离R₀的95％至100％的范围内，优选在98％至100％的范围内。

此外，如在中心轴线C方向上所见，引导轴部轮廓40包括引导轴部轮廓插入部46，该引导轴部轮廓插入部位于引导轴部轮廓峰44前方的距离C₁处，距离C₁为标称径向距离R₀的至少1％，优选地在1-5％的范围内，其中，如在径向方向R上所见，从引导轴部轮廓峰44到引导轴部轮廓插入部46的距离d₁为标称径向距离R₀的至少1％。在其中引导轴部轮廓插入部46包括在径向方向R上延伸的线的轴的实施例中，从引导轴部轮廓峰44到引导轴部轮廓插入部46的距离d₁被定义为径向延伸线上的点与引导轴部轮廓峰44之间的最小距离。

仅作为示例并如图3中所示，如在径向方向R上所见，从引导轴部轮廓峰44到引导轴部轮廓插入部46的距离d₁小于标称径向距离R₀的3％。这样的距离意味着引导轴部可以被适当地插入到开口中。

此外，还参考图3，在中心轴线C方向上所见，中间轴部轮廓谷42与引导轴部轮廓峰44之间的距离C₂可以在标称径向距离R₀的至少1-5％的范围内，优选地在2-4％的范围内。

应注意，在图3和图4中，例如，轮廓之间的差异被夸大以便强调本发明的各种特征。

图4示出了截面轮廓34的一部分，其中在截面中所见，引导轴部轮廓44从引导轴部轮廓峰44到引导轴部轮廓插入部46遵循圆50的扇形48的圆弧。所述圆的扇形的半径R_C在标称径向距离R₀的95％至100％的范围内，优选地在98％至100％的范围内。

仅作为示例并如图4中所示，除了圆弧之外，圆50的扇形48还包括第一边l₁和第二边l₂，每条边的长度对应于圆50的扇形48的半径R_C。第一和第二边l₁、l₂可以在扇形中心点CP处相交。仅作为示例并如图4中所示，扇形中心点CP位于中心轴线C上。

此外并且也如图4中所示，圆50的扇形48在第一和第二边之间具有圆心角θ。作为非限制性示例，圆心角θ可以在2–12°的范围内，优选地在4–8°的范围内。此外，还参考图4，如沿着圆弧所见，引导轴部轮廓具有从引导轴部轮廓峰44到第一边l₁的第一弧长a₁和从引导轴部轮廓峰44到第二边l₂的第二弧长a₂。第一弧长与第二弧长之比在0.9-1.1的范围内，优选地在0.95-1.05的范围内。因此，圆弧可以围绕引导轴部轮廓峰44基本对称地布置，如图4中所示。

重新参考图3，本发明的第二方面涉及一种包括根据本发明第一方面的轴16以及轴接收器14的套件。如上文已经呈现的，轴接收器14包括开口24，该开口适于通过轴16在轴向方向A上相对于开口24的移动来接收轴16的至少一部分。

仅作为示例，轴接收器14的开口24具有开口截面面积，并且标称轴部具有标称轴部截面面积，两者都在垂直于轴向方向的平面中。作为非限制性示例，开口截面面积与标称轴部截面面积之比在1-1.05的范围内，优选地在1-1.01的范围内。

此外，图3示出了非限制性示例，其中，轴接收器14包括开口入口部52，该开口入口部在垂直于轴向方向A的平面中具有开口入口部截面面积。开口入口部截面面积与开口截面面积之比可以至少为1.1，优选地至少为1.2。此外，如图3中所示，如在轴向方向A上所见，从开口入口部52到开口24的过渡发生在具有渐缩形状的过渡部54处。

虽然图2示出了本发明的优选实施例，但是上文已经呈现的轴16可以用在多种不同应用中，例如，车辆应用。为此，图5示出了实施例，其中，轴接收器14由电池支架构成，并且轴16形成反作用杆支架的一部分。凭借根据本发明的轴16的特征，即使电池支架和反作用杆支架中的每一个可能是相对大的部件，轴16也可以以时间高效的方式插入电池支架的开口24中。

应理解，本发明不限于上文所示和附图所示的实施例；相反，本领域技术人员应认识到在所附权利要求的范围内可以做出许多改变和修改。

Claims

1.一种轴，所述轴适于至少部分地插入到轴接收器(14)的开口(24)中，所述轴(16)具有沿轴向方向(A)的轴向延伸部，并且如在沿所述轴向方向(A)朝向所述轴(16)的端部的方向上所见，所述轴(16)包括：

-标称轴部(28)，所述标称轴部(28)适于至少部分地插入到所述轴接收器(14)的所述开口(24)中，然后是

-中间轴部(30)，然后是

-引导轴部(32)，所述轴(16)终止于所述引导轴部(32)，

所述轴(16)具有中心轴线(C)，所述中心轴线(C)在所述轴向方向(A)上延伸并且位于与所述标称轴部(28)的轴向方向(A)垂直的截面的中心，所述中心轴线(C)在从所述标称轴部(28)朝向所述引导轴部(32)的方向上延伸，

所述轴(16)包括在包括所述中心轴线(C)的平面中具有截面轮廓(34)的截面，所述截面轮廓(34)包括所述标称轴部(28)的标称轴部轮廓(36)、所述中间轴部(30)的中间轴部轮廓(38)以及所述引导轴部(32)的引导轴部轮廓(40)，所述截面轮廓(34)包括垂直于所述中心轴线(C)的径向方向(R)，其中，如在所述径向方向(R)上所见，所述标称轴部轮廓(36)位于距所述中心轴线(C)的标称径向距离(R₀)处，

其特征在于，

如在所述径向方向上所见，从所述中心轴线(C)到所述中间轴部轮廓(38)的最小距离(R₁)出现在中间轴部轮廓谷(42)处，并且小于所述标称径向距离(R₀)的99％，优选地小于95％，更优选地小于90％，

如在所述径向方向上所见，从所述中心轴线(C)到所述引导轴部轮廓(40)的最大距离(R₂)出现在引导轴部轮廓峰(44)处，所述最大距离(R₂)大于所述最小距离(R₁)，并且在所述标称径向距离(R₀)的95％至100％的范围内，优选在98％至100％的范围内，

所述引导轴部轮廓(40)包括引导轴部轮廓插入部(46)，如在所述中心轴线(C)的方向上所见，所述引导轴部轮廓插入部(46)位于所述引导轴部轮廓峰(44)前方的距离(C₁)处，所述距离(C₁)是标称径向距离(R₀)的至少1％，其中，如在所述径向方向上所见，从所述引导轴部轮廓峰(44)到所述引导轴部轮廓插入部(46)的距离(d₁)是所述标称径向距离(R₀)的至少1％。

2.根据权利要求1所述的轴(16)，其中，如在所述径向方向(R)上所见，从所述引导轴部轮廓峰(44)到所述引导轴部轮廓插入部(46)的所述距离(d₁)小于所述标称径向距离(R₀)的3％。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的轴(16)，其中，如在所述中心轴线(C)的方向上所见，所述中间轴部轮廓谷(42)与所述引导轴部轮廓峰(44)之间的距离(C₂)在所述标称径向距离(R₀)的至少1-5％的范围内，优选地在2-4％的范围内。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的轴(16)，其中，如在所述截面中所见，所述引导轴部轮廓(40)从所述引导轴部轮廓峰(44)到所述引导轴部轮廓插入部(46)遵循圆(50)的扇形(48)的圆弧，圆(50)的所述扇形(48)的半径(R_C)在所述标称径向距离(R₀)的95％至100％的范围内，优选地在98％至100％的范围内。

5.根据权利要求4所述的轴(16)，其中，除了所述圆弧之外，圆(50)的所述扇形(48)还包括第一边(l₁)和第二边(l₂)，每条边的长度对应于圆(50)的所述扇形(48)的所述半径(R_C)，所述第一边(l₁)和所述第二边(l₂)在扇形中心点(CP)处相交，优选地，所述扇形中心点(CP)位于所述中心轴线(C)上。

6.根据权利要求5所述的轴(16)，其中，圆(50)的所述扇形(48)在所述第一边(l₁)和所述第二边(l₂)之间具有圆心角(θ)，所述圆心角(θ)在2–12°的范围内，优选地在4–8°的范围内。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的轴(16)，其中，如沿着所述圆弧所见，所述引导轴部轮廓(40)具有从所述引导轴部轮廓峰(44)到所述第一边(l₁)的第一弧长(a₁)和从所述引导轴部轮廓峰(44)到所述第二边(l₂)的第二弧长(a₂)，所述第一弧长(a₁)与所述第二弧长(a₂)之比在0.9-1.1的范围内，优选地在0.95-1.05的范围内。

8.根据上述权利要求中的任一项所述的轴(16)，其中，所述标称轴部(28)、所述中间轴部(30)和所述引导轴部(32)中的至少每一个围绕所述中心轴线(C)旋转对称。

9.根据上述权利要求中的任一项所述的轴(16)，其中，所述轴(16)是一体式部件。

10.根据上述权利要求中的任一项所述的轴(16)，其中，所述轴(16)是车辆转向节主轴。

11.一种包括根据上述权利要求中的任一项所述的轴(16)以及轴接收器(14)的套件，所述轴接收器(14)包括开口(24)，所述开口(24)适于通过所述轴(16)在所述轴向方向(A)上相对于所述开口(24)的移动来接收所述轴(16)的至少一部分。

12.根据权利要求11所述的套件，其中，所述轴接收器(14)的所述开口(24)具有开口截面面积，并且所述标称轴部(28)具有标称轴部截面面积，两者都在垂直于所述轴向方向(A)的平面中，所述开口截面面积与所述标称轴部截面面积之比在1-1.05的范围内，优选地在1-1.01的范围内。

13.根据权利要求12所述的套件，其中，所述轴接收器(14)包括开口入口部(52)，所述开口入口部(52)在垂直于所述轴向方向(A)的平面中具有开口入口部截面面积，所述开口入口部截面面积与所述开口截面面积之比至少为1.1，优选地至少为1.2，优选地，如在所述轴向方向(A)上所见，从所述开口入口部(52)到所述开口(24)的过渡发生在具有渐缩形状的过渡部(54)处。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的套件，其中，所述轴接收器(14)是车辆转向节，优选地是车辆转向的转向节。

15.一种包括根据权利要求1至10中的任一项所述的轴(16)和/或根据权利要求11至14中的任一项所述的套件的车辆。