CN1692051A - 摆动轴承和配备有这样一种摆动轴承的转向轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摆动轴承，其特征在于，设有至少一个紧紧地围绕着一根旋转轴(14)的、全部或至少部分弹性的、在径向上预紧的轴承元件(5)，它安装优选地压入在一个第一支承部分(3、10)的一个支承孔(17)内，并且借助一个与旋转轴(14)同轴地作用的螺纹连接件(6)沿轴向被夹紧在一个第二支承部分(2、10)的至少一个端面上，以及本发明还涉及一种配备有这样一种摆动轴承的转向轴。

Description

摆动轴承和配备有这样 一种摆动轴承的转向轴

技术领域

本发明涉及一种摆动轴承，它尤其适合在汽车，如牵引车、挂车、半挂车等的转向轴尤其后转向轴中使用，以及尤其在重量轻和工艺成本低的同时可以满足全部期望的减振及稳定性方面的功能，而且能以持续可靠的方式保证需要的复位力。

背景技术

此类转向轴是已知的(参见DE1945589A1、DE4405325C1和DE19716150A1)。其中，所采用的稳定系统应防止在一直向前行驶时车轮的抖动，通过惯性效应(Nachlaufeffekt)转向，在转弯行驶时转向运动应减振以及支持逆转力。在已知的后转向轴中，功能“稳定”和“减振”只有在付出巨大的技术性费用的情况下才能满足：偏转或转向运动的减振实际上仅通过液压式转向机构减振器或气体压力减振器实现，它们大多一方面固定在轴身上以及另一方面固定在转向横拉杆上，并因而在转向运动期间伸出和缩回。为了稳定，亦即避免在一直向前行驶时转向车轮的抖动，迄今需要采取其他机械措施，例如加压缩空气的稳定装置，它们尤其由DE1945589A1和DE7338796U得知，或例如按DE4405325C1和DE19716150A1的纯机械装置。虽然这种减振和稳定系统一般满足对通常的行驶实践提出的要求。但是，尤其由于采取高的技术性措施，可能表现出一些由系统引起的奇特性，它们表现为例如在轻的和未装载的汽车中轴过晚或根本未发生转向，或在满载的尤其短结构汽车中当在曲线路段内和在剧烈的行驶方式时汽车后部不希望的摆动。

转向轴，尤其汽车前轴或半挂车强制转向轴，必须能在尽可能没有大的阻力的情况下转向。为此有时付出巨大的技术费用直至用滚针支承的主销工作。在迄今设计的后转向轴结构中，也至少通过使用在淬火的转向节主销上运转的轴套达到转向运动的灵活性。因为在后转向轴上的转向运动仅基于与至少一个刚性导向轴有关的横向力引起以及没有提供可操纵的转向拉杆系统等，所以转向运动必须借助于昂贵的附加措施，亦即通过减振和稳定装置，重新在一定程度上造成“受控重通过(kontrolliert schwergangig)”，以满足所述的功能。

发明内容

为此目的，本发明的摆动轴承其特征例如主要在于，设有至少一个紧紧地围绕着一根旋转轴的、全部或至少部分弹性的、在径向上预紧的轴承元件，它安装优选压入在一个第一支承部分的一个支承孔内，并且借助一个与旋转轴同轴地作用的螺纹连接件沿轴向被夹紧在一个第二支承部分的至少一个端面上。通过布置和设计此弹性的轴承元件，能够以可靠的方式保证期望的减振、稳定和复位特性。

在这里有利的是所述轴承元件设计为衬套。

为了简单起见，旋转轴可由螺纹连接件的螺栓本身构成。

此外，为了获得期望的功能、建议，轴承元件有橡胶金属复合物或由这样一种复合物构成。

按特殊的设计，轴承元件可以有一个用金属，优选地用钢制的管状内套，在其外表面上加上一种弹性材料，例如橡胶，它被一个外套全部或至少部分围绕。

在这里外套尤其设计为薄壁钢管并以大预紧力地压在弹性材料上，从而使弹性材料得到要求的径向预紧力。外套也可以完全取消，只要它不需要作为支承面以及弹性材料的预紧不能以其他的方式，例如将轴承元件压入支承孔内产生。

预紧的弹性材料可作为统一的套筒基本上沿内套外表面的全长延伸。但也有利的是，令预紧的弹性材料作为彼此分开的套筒只沿内套外表面的两个端部区延伸，由此可实现另一些功能。

在这种情况下套筒可由一个或多个环例如O型圈构成。

为保证弹性材料在内套外表面上不能轴向滑移，按本发明的另一项设计可规定，径向预紧的弹性材料至少将其部分厚度装入内套外表面的一个或多个周向槽内以及从内套外表面的相邻区突出。

此外，为了限制弹性材料沿轴向向外滑移，外套的端部可以向内弯曲。

在设在内套端部区内的两个由预紧的弹性材料制的套筒之间的纵向区内，优选地在内套外表面与外套内表面之间，按本发明思想的另一项有利的设计设至少一个持续润滑的滑动轴承或滚动轴承(滚针轴承)。通过这种由滑动轴承或滚动轴承与弹性材料构成的组合，不仅可获得期望的减振和稳定特性，而且可以承受产生的径向负荷，不会发生摆动轴承沿径向的弹性挠曲。

还存在这种可能性：用预紧的弹性材料制的套筒设在内套外表面的一半上，而在另一半上一个滑动轴承或滚动轴承(滚针轴承)设在内套外表面与外套内表面之间。

这种设计可以配备用于滚动轴承的再润滑装置。

在这里，在轴承元件配属于滚动轴承的那一端，可设一密封装置，优选地径向轴密封装置，以便对外封闭滚动轴承。

在这种情况下同样恰当的是，将上述密封装置设计为，它在内压作用下打开；因此一方面在再润滑时润滑剂可以有目的地在此位置排出，以及另一方面不会有任何脏物侵入支承内。

在摆动轴承的所有上面已提及的实施形式中有利的是，弹性材料沿径向以这样的方式预紧，即，使两个支承部分之间规定的摆动角仅通过其弹性实现，以及当旋转力取消时它们自动恢复到其原始位置。这样一种设计尤其适合在转向轴内使用。

此外可以规定，只有在超过预定的摆动角后，弹性材料才在里面相对于内套或在外面相对于外套滑转。为此目的，弹性材料与内套和/或外套通过粘合、硫化和/或形封闭防止滑转。

本发明还涉及一种用于汽车、牵引车、挂车、半挂车等的转向轴，尤其后转向轴，在其轴身上铰接借助转向横拉杆将车轮互相连接起来的转向叉，转向轴有一个设在轴身与车轮之间或转向叉与转向横拉杆之间的摆动轴承。

因此本发明的目的还包括，为避免借助先有技术描述的缺点建议一种转向轴，它用轻的重量和低的工艺成本以持续可靠的方式满足对此类转向轴提出的全部减振和稳定的功能。

此目的在上述类型的转向轴中按本发明例如主要这样达到，即，令摆动轴承是上述类型的这样一种摆动轴承，其中，轴身和转向叉或转向横拉杆和转向叉分别构成第一或第二支承部分。

采用这种稳定和减振系统，在低的生产成本的同时获得良好和可靠的行驶性能。

在转向叉与转向横拉杆之间的摆动轴承通过其减振支持通过在轴身与转向叉之间的摆动轴承的稳定性。所有参与旋转的弹簧刚度的总和导致期望的逆转效果。

确定所述转向轴的本发明思想的进一步发展规定，在轴身轴卡盘的端面与转向叉(Lagergabel)安装轴卡盘的凹口的支承面之间，设一对通过互相面对的波形接触面彼此沿轴向夹紧地固定的轴圈，其中，一个轴圈旋转固定地与轴卡盘连接，另一个轴圈旋转固定地与转向叉连接，在一直向前行驶时，两个轴圈优选地整个表面或基本上整个表面地互相贴靠和构成止动位置，而当轴圈相对转动时在它们之间局部形成间隙，以及，波形接触面彼此贴靠的面积区随转向角增大而减小。

因此，在轴圈的止动位置，防止在快速向前直行时由于不平衡和/或公路不平度可能产生的车轮的抖动。在转向过程中，两个轴圈彼此相对转动为，使接触面的接触区根据转向角减小或增大。随着转向角增加，汽车按照轴圈的斜平面抬高，以及与此同时在至少一个轴承元件中的弹性材料变形。通过弹性材料的弹簧刚度支持逆转力，转向角越大，此逆转力越大，使用轴圈是已知的(参见DE3616998A1)。但在那里只打算将轴圈作为加压盘各与一个螺旋弹簧结合用作一直向前行驶时的稳定装置。然而在那里不产生取决于转向角的逆转力，以及一般的衬套支承和淬火的转向节主销的费用是肯定需要的。

本发明的其他目的、特征、优点和应用可能性由下面借助附图对实施例的说明给出。所有的说明和/或图示的特征本身或任意组合均构成本

发明内容，而且与其在各权利要求中归纳的无关。

附图说明

附图表示：

图1含本发明的具有用于气动弹簧的导向转向器的后转向轴在一直向前行驶时的俯视图；

图2按图1的后转向轴在车轮转向时的俯视图；

图3通过按本发明的转向叉支承装置和转向横拉杆支承装置的垂直剖面；

图3A按图3的结构的俯视图；

图4A按本发明的轴圈对处于一直向前行驶时的位置；

图4B按图4A的轴圈对在车轮转向状态时的位置；以及

图5和6按本发明的摆动轴承另外两种实施形式。

具体实施方式

首先以使用于汽车后转向轴内的按本发明的摆动轴承1第一种实施形式为例详细说明本发明。

在图1和2中表示的设计为后转向轴的转向轴，有一个安装在，例如夹紧或焊接在两个例如薄钢板构成的导向转向器12上作为位置固定的支承部分的轴身2，导向转向器彼此隔开距离地排列，在它们各自的前端铰接在汽车底盘上以及在它们的后端有例如用于安装气动弹簧元件的孔，在轴身朝行驶方向折弯的外端，分别铰接一个转向叉10作为运动的支承部分。导向转向器12也可用传统的弹簧转向器或钢板弹簧代替。摆动轴承由螺纹连接件b的螺栓构成的旋转轴14处于朝行驶方向在轴中心线前距离A的位置。转向横拉杆3保证车轮4的转向稳定性，这是通过转向叉10与车轮4处于相对置的那一端将摆动轴承1与转向横拉杆3外端连接实现的。后转向轴没有机械的转向传动装置，如拉杆、牵引钢索、液压缸等。转向作用仅通过转弯行驶时轮胎与道路之间产生的侧向力K实现。因此它们必须与至少一根可设在它们前面或后面的刚性导向轴共同运转。

图3和3A表示按本发明的转向轴和装在轴身2与转向叉10之间的摆动轴承1的工作原理。取代通常淬火的由衬套或滚针支承的转向节主销，在轴身2与转向叉10之间各自的摆动轴承1内，为了构成一个用于稳定和减振的摆动轴承1，设围绕摆动轴承1各自旋转轴14的弹性轴承元件5，确切地说在图示的实施例中设在转向叉10支承孔17的内部，轴身2在被旋转轴14穿过的轴卡盘9的上方和下方。

轴承元件5有一个优选地钢制的管状刚性内套7，它在其外圆周面上加上一种弹性材料22，如一种橡胶混合物，作为衬套。弹性材料22被一个薄壁钢管构成的外套21围绕，为了获得高的承载能力，钢管以大的紧度压在弹性材料22外面。

为了一方面在高的径向压力作用下弹性材料22不会在端部冒出，但另一方面针对行驶时产生的变形程度能存在足够厚和弹性的材料层，在图示的实施例中内套7的端部向内方向加厚，为此例如将一个厚壁管除端部外为构成一个周向槽25车削得更细小一些。也为此目的，外套21的端部向里弯曲，从而也可在端侧包封弹性材料22。

轴承元件5分别压入其支承孔17内。轴承元件5的内套7借助螺纹连接件6沿轴向压靠在轴卡盘9的端面8上，此螺纹连接件包括一个构成旋转轴14的螺栓，螺栓不仅穿过转向叉10的支承孔17，而且穿过轴身2的轴卡盘9。在这里，由已说明的橡胶金属复合物构成的衬套状轴承元件5配合地安装在螺纹连接件6构成旋转轴14的螺栓上。因而轴承元件5不仅满足在位置固定的轴身2与可运动的转向叉10之间铰接式支承的功能，而且满足转向运动的减振以及支持逆转力并因而稳定性的功能。它因此成为摆动轴承1的一个重要的组成部分，这种摆动轴承也可以有利地使用于其他方面，也就是说它不仅能有利地使用在汽车的转向轴上。

位置固定的轴卡盘9安装在可运动的转向叉10的一个凹口19内。在轴卡盘9的下端面8与凹口19上一个与之处于相对位置的支承面20之间，按摆动轴承1的一项特别的设计，为了构成一个逆转装置定位有一对轴圈11、11a。下轴圈11a通过至少一个保险件13防转地固定在转向叉10上。上轴圈11定位在下轴承元件5的内套7与轴卡盘9下端面8之间以及防转地固定在轴卡盘9上。

尤其由图4A和4B可见，轴圈11、11a有互相面对的波形接触面15、15a，在一直向前行驶的位置它们尽可能大面积地互相贴靠并构成一个止动位置。此止动位置防止在快速向前行驶时由于不平衡和/或公路不平度可能产生的车轮抖动。在转向过程中，轴圈11、11a彼此相对转动，从而形成局部的间隙16，以及波形接触面15、15a互相贴靠的面积区随转向角增大而减小。以此方式，随着增加转向角，汽车相应于波形接触面15、15a共同作用的斜面而抬高，以及与此同时弹性轴承元件5变形。通过轴承元件5的弹簧刚度产生一种逆转支持，转向角越大，逆转支持越强。轴圈11、11a各自的波峰设计成凹形，从而构成用于容纳润滑剂的径向槽23、23a。槽23、23a还可以容纳波形接触面15、15a可能产生的磨屑。此外，波形接触面15、15a可通过(图中未表示的)弹性密封衬防止外部污染物影响和/或喷水。这两项措施均用于延长使用寿命。

在图示的实施例中，转向横拉杆端部18与转向叉10各自的铰接，设计为按本发明的具有减振和稳定特性的摆动轴承1’。为此目的，设至少一个围绕摆动轴承1’相关旋转轴14’的弹性轴承元件5’，它装入，优选地压入转向叉10的支承孔17’内，并借助一个与旋转轴14’同轴其螺栓构成旋转轴14’的螺纹连接件6’，沿径向压靠在支承孔17’的内表面上以及沿轴向压靠在转向叉10凹口19’彼此相对的支承面20’上。轴承元件5’有一个内套7’，其中穿过螺纹连接件6’的螺栓。设计为衬套状的轴承元件5’与轴承元件5一样由橡胶金属复合物构成，为此在内套7’上加上弹性材料22’，并在弹性材料22’上压上一个钢制的薄壁外套21’。此摆动轴承1’作为减振装置支持在轴身2与转向叉10之间的摆动轴承1内规定提供的稳定的作用。取决于转向横拉杆是如何设计的，所有参与旋转的弹簧刚度之和导致期望的逆转效果。

图5和6中表示按本发明的摆动轴承1另外两种实施形式，此摆动轴承优选地可以在上述类型的转向轴中使用，但也可以用作一般的结构件。

在按图5的免维护摆动轴承1中，轴承元件5在其两端通过沿径向预紧的弹性套筒22、22b、22c封闭。弹性套筒22b、22c可以由各一个或多个单个元件，例如大体积的O型圈22c构成。在两个沿径向预紧的弹性元件22、22b、22c之间，在内套7外表面与外套21外表面之间的空隙内，有一个持续润滑的滑动轴承26。沿径向加载的作用力F画在摆动轴承1中央。

在图6表示的按本发明的摆动轴承1的方案中，在内套7外表面上除设计为滚动轴承的径向轴承27外，只在一侧设一个沿径向预紧的弹性元件22、22b以及在另一端设一密封装置28，例如市场上常见的轴径向密封圈。这一设计配备有再润滑装置29，其中密封装置28恰当地设计为在内压作用下向外打开的密封圈，所以一方面在再润滑时润滑剂可有目的地在此位置排出，以及另一方面不会有污物侵入支承内。在图示的滚动轴承27的位置，也可在这里装入一个滑动轴承26。

在所有的方案中，弹性元件22、22a至22d均预紧为，使得仅仅通过其弹性便能达到分别针对使用目的规定的摆动角，而在弹性材料与内套7或外套21之间不发生滑动运动，以及由于此特性使摆动轴承1在转动力取消后自动恢复到原始位置。在结构上它还可设计为，只有超过一个摆动角时弹性元件22、22a至22b才在里面或外面滑转，所以它的内部不会拉断，但后果是铰接部分不再完全回弹至原始位置。为避免先期滑转，弹性材料可以附加地通过粘合或硫化或与内套或与外套固定连接或通过形封闭(例如通过齿或通过金属部分内的孔)连接。

在图5和6中所表示的可在图1至3A中摆动轴承1的位置使用的方案中，重要之点是径向轴承与弹簧弹性材料的组合，径向轴承满足可径向承载的功能，它不会径向弹性挠曲以及两个铰接部分(例如卡盘和叉)可以及时地转动，直至分别针对使用目的规定的摆动角，以及当转动力取消时这些铰接部分恢复到原始位置。在这里有利的是，在超过规定的摆动角后有意无破坏地滑转。

                      附图标记一览表

1，1’稳定和摆动轴承(作为减振装置的部分)

2 支承部分(轴身)

3 支承部分(转向横拉杆)

4 车轮

5，5’轴承元件

6，6’螺纹连接件

7，7’内套

8 外套

9 轴卡盘

10 支承部分(转向叉)

11，11a 轴圈

12 导向转向器

13 保险件

14，14’旋转轴

15，15a 波形接触面

16  间隙

17，17’支承孔

18 转向横拉杆端部

19，19’凹口

20，20’支承面

21，21’外套

22，22’弹性材料

22a，22a’，

22b，22c，

22d 套筒或环

23，23’槽

24 孔

25 周向槽

26 滑动轴承

27 滚动轴承

28 密封装置(径向轴密封装置)

29 再润滑装置

A  距离

F  作用力

K  侧向力

Claims (21)

1.摆动轴承，其特征在于，设有至少一个紧紧地围绕着一根旋转轴(14)的、全部或至少部分弹性的、在径向上预紧的轴承元件(5)，它安装优选地压入在一个第一支承部分(3、10)的一个支承孔(17)内，并且借助一个与旋转轴(14)同轴地作用的螺纹连接件(6)沿轴向被夹紧在一个第二支承部分(2、10)的至少一个端面上。

2.按照权利要求1所述的摆动轴承，其特征为：轴承元件(5)设计为衬套。

3.按照权利要求1或2所述的摆动轴承，其特征为：旋转轴(14)由螺纹连接件(6)的一个螺栓构成。

4.按照前列诸权利要求之一所述的摆动轴承，其特征为：轴承元件(5)具有一种橡胶金属复合物或由这样一种复合物组成。

5.按照前列诸权利要求之一所述的摆动轴承，其特征为：轴承元件(5)具有一个用金属，优选地用钢制成的管状内套(7)，在其外表面上加上一种弹性材料(22)，例如橡胶，它被一个外套(21)全部或至少部分包围。

6.按照权利要求5所述的摆动轴承，其特征为：外套(21)设计为薄壁钢管并以大预紧力地压到弹性材料(22)上。

7.按照权利要求5或6所述的摆动轴承，其特征为：预紧的弹性材料(22)作为统一的套筒(22a)基本上在内套(7)的外表面的全长上延伸。

8.按照权利要求5或6所述的摆动轴承，其特征为：预紧的弹性材料(22)作为彼此分开的套筒(22b)只在内套(7)的外表面的两个端部区延伸。

9.按照权利要求5至8之一所述的摆动轴承，其特征为：套筒(22a、22b)由一个或多个环，例如O型圈(22C)构成。

10.按照权利要求5至9之一所述的摆动轴承，其特征为：弹性材料(22)至少将其部分厚度装入到内套(7)的外表面的一个或多个周向槽(25)内并且从内套(7)的外表面的相邻区突出来。

11.按照权利要求6至7之一所述的摆动轴承，其特征为：外套(23)的端部向内弯曲。

12.按照权利要求8至10之一所述的摆动轴承，其特征为：在两个设置在内套(7)的端部区内由预紧的弹性材料(22)制成的套筒(22b)之间，在内套(7)的外表面与外套(23)的内表面之间，设置有至少一个持续润滑的滑动轴承(26)或一个滚动轴承(滚针轴承)(27)。

13.按照权利要求4至12之一所述的摆动轴承，其特征为：仅在内套(7)的外表面的一半上设置有一个由预紧的弹性材料(22)制成的套筒(22d)而在另一半上，在内套(7)的外表面与外套(23)的内表面之间设置有一个滑动轴承(26)或滚动轴承(滚针轴承)(27)。

14.按照权利要求12或13所述的摆动轴承，其特征在于，设有一个用于滚动轴承(27)的再润滑装置(29)。

15.按照权利要求12至14之一所述的摆动轴承，其特征为：滚动轴承(27)向外被一个密封装置(28)，例如一个径向轴密封装置封闭。

16.按照权利要求15所述的摆动轴承，其特征为：密封装置(28)设计为在加内压时向外打开的密封装置。

17.按照前列诸权利要求之一所述的摆动轴承，其特征为：弹性材料(22)沿径向以这样的方式预紧，即，使得两个支承部分(9、10)之间规定的摆动角仅通过其弹性达到，并且，当旋转力取消时它们自动恢复到其原始位置。

18.按照权利要求17所述的摆动轴承，其特征为：只有在超过一个预定的摆动角后，弹性材料(22)才在里面相对于内套(7)或在外面相对于外套(21)滑转。

19.按照权利要求5至18之一所述的摆动轴承，其特征为：弹性材料(22)与内套(7)和/或外套(21)通过粘合、硫化和/或形封闭防止滑转。

20.用于汽车如牵引车、挂车、半挂车等的转向轴，尤其后转向轴，在其轴身(2)上铰接借助一转向横拉杆(3)将车轮(4)互相连接起来的转向叉(10)，转向轴具有一个设在轴身(2)与车轮(4)之间或转向叉(10)与转向横拉杆(3)之间的摆动轴承(1)，其特征为：摆动轴承(1)是按照权利要求1至19之一所述的这样一种摆动轴承，其中，轴身(2)和转向叉(10)或转向横拉杆(3)和转向叉(10)分别构成第一或第二支承部分(9、10)。

21.按照权利要求20所述的转向轴，其特征为：在轴身(2)的轴卡盘(9)的一个端面(8)与转向叉(10)的一个安装轴卡盘(9)的凹口(19)的一个支承面(20)之间，设有一对通过互相面对的波形接触面(15、15a)彼此沿轴向夹紧地固定的轴圈(11、11a)，其中，一个轴圈(11a)旋转固定地与轴卡盘(9)连接，而另一个轴圈(11a)旋转固定地与转向叉(10)连接，在直线向前行驶时，两个轴圈(11、11a)优选地整个表面或基本上整个表面互相贴靠并形成一个止动位置，而当轴圈(11、11a)相对转动时，在它们之间局部形成间隙(16)，并且，波形接触面(15、15a)彼此贴靠的面积区域随转向角增大而减小。

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