SE536871C2

SE536871C2 - Styrspindelarrangemang

Info

Publication number: SE536871C2
Application number: SE1350109A
Authority: SE
Inventors: Martin Stjernling
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-10-14
Also published as: SE1350109A1; DE112014000375T5; WO2014120069A1

Abstract

Föreliggande uppfinning avser ett styrspindelarrangemang som innefattar enspindelbult (2), en axelbatk (l) som är fäst på en central del (2b) av spindelbulten (2),och en axeltapp (3) vilken innefattar ett första genomgående hål (5) med ett forstalager (8) for mottagning av är en forsta del (2a) av spindelbulten (2) och ett andragenomgående häl (7) med ett andra lager (13) for mottagning av en andra del (20) avspindelbutten (2). Styrspindelarrangernanget innefattar även en forsta komponent (22)som är vridfast förbunden med axeltappen (3), en andra komponent (23) som ärvridfast förbunden med spindelbulten (2), varvid nämnda komponenter (22, 23) är íkontakt med varandra i ett kontaktområde så att det skapas olika vridmotstånd mellankomponenterna (22, 23) vid åtminstone två vridningsvinklar mellan axeltappen (3) ochspindelbulten (2). (Pig. 1)

Description

20 25 30 35 536 871 en nedre mutter är fäst på det nedre gängade partiet. Med hjälp av den övre muttern kan en innerring hos ett övre koniskt rullager låsas mot en yta hos axelbalken. Med hjälp av den nedre muttern kan det övre koniska rullagret och ett nedre koniskt rullager förspännas. I detta fall utnyttjas rullager för lagring av axeltappen vid spindelbultens båda ändar.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla styrspindelarrangemang där det är möjligt att variera vridmotstånd för en axeltapp då den vrids runt en spindelbult i beroende av axeltappens vridningsvinkel i förhållande till spindelbulten och axelbalken.

Detta syfte uppnås med styrspindelarrangemang av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. När ett fordon svänger vrids styrhjul och axeltapp i förhållande till spindelbulten och axelbalken. För att erhålla optimala köregenskaper för ett fordon är det lämpligt att variera vridmotståndet för styrhjulen i beroende av styrhjulens utslag. Det kan, exempelvis, vara lämpligt att successivt öka vridmotståndet för styrhjulen ju mer styrhjulen vrids från en initial position då fordonet körs rakt fram. Enligt uppfinningen utnyttjas en första komponent som är vridfast förbunden med axeltappen och en andra komponent som är vridfast förbunden med spindelbulten. Nämnda komponenter har en utformning så att de skapar ett vridmotstånd då axeltappen vrids i förhållande till spindelbulten. Med en lämplig utformning av nämnda komponenter kan ett varierande vridmotståndet skapas då axeltappen vrids till olika vridningsvinklar i förhållande till spindelbulten och axelbalken. Det är här möjligt att erhålla ett önskat vridmotstånd för varje enskild vridningsvinkel mellan axeltappen och spindelbulten.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar en av nämnda komponenter en långsträckt kontaktbana och att den andra komponenten innefattar åtminstone en kontaktyta som är anpassad att röra sig i kontakt med den långsträckta kontaktbanan då axeltappen intar olika vridningsvinklar i förhållande till spindelbulten.

Det är här möjligt att utforma nämnda komponenter så att kontaktytan anligger med ett varierande tryck utefter olika delar av den långsträckta kontaktbanan. Med en lämplig variation av trycket och därmed friktionen mellan kontaktytan och kontaktbanan kan ett önskat vridmotstånd erhålls vid olika vridningsvinklar.

”IO 15 20 25 30 35 536 871 Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning trycks kontaktyta med en fjäderkraft mot kontaktbanan och att vridmotståndet är relaterat till den fjäderkraft med vilken kontaktytan trycks mot kontaktbanan vid olika vridningsvinklar. Ej äderkraftens storlek bestämmer här det vridmotstånd som erhålls vid olika vridningsvinklar. kontaktytan kan tryckas mot kontaktbanan med en fjäderkraft i åtminstone en radiell riktning i förhållande till en central längsgående axel hos spindelbulten. Kontaktytan kan här anligga med ett radiellt utåt riktad tryck mot kontaktbanan eller med ett radiellt inåt riktat tryck mot kontaktbanan.

Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppﬁnning utgörs den komponent som innefattar den långsträckta kontaktbanan av en ringforrnad hylsa och att kontaktbanan utgörs av en invändig kantyta hos hylsan. En sådan komponent har en relativt enkel utformning och den kan göras tämligen liten. Den kräver därmed ett litet utrymme i ett styrspindelarrangemang. Hylsan kan ha en utvändig kantyta som är anpassad att anbringas mot en invändig yta som definierar det genomgående hålet hos den forsta armen. Därmed erhåller hylsans invändiga och utvändiga kantytor en stabil fästposition i styrspindelarrangemanget.

Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar styrspindelarrangemanget en låspinne, en urtagning som innefattar en första del hos axeltappen och en andra del hos den primära komponenten, varvid låspinnen är anpassad att appliceras i nämnda urtagning för att skapa nämnda vridfasta förbindning mellan axeltappen och den första komponenten. Med en sådan konstruktion kan en vridstyv förbindning skapas mellan axeltappen och den första komponenten med relativt enkla medel som väsentligen inte kräver något extra utrymme i styrspindelarrangemanget.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar nämnda komponent som innefattar kontaktytan ett fjädrande parti är förbundet med kontaktytan och en central öppning så att komponenten är applicerbar runt spindelbulten. Kontaktytan kan i detta fall anligga i kontakt med en långsträckt kontaktbana som sträcker sig runt spindelbulten på ett varierande avstånd från en längsgående central axel genom spindelbulten. Med fördel innefattar komponenten två eller ﬂera radiellt utåt skjutande delar med kontaktpartier som är förbundna med perifert anordnade kontaktytor. Då ﬂera kontaktytor används som är symetriskt anordnade runt kontaktbanan erhålls en ”IO 15 20 25 30 35 536 871 stabil konstruktion. En komponent som innefatta en central öppning kan lätt monteras på spindelbulten. Öppningen har här med fördel en motsvarande storlek som spindelbulten. Därmed förhindrar spindelbulten att komponenten förskjutas i en radiell riktning.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar styrspindelarrangemanget en låspinne, en urtagning som innefattar en första del hos spindelbulten och en andra del hos den andra komponenten, varvid låspinnen är anpassad att appliceras i nämnda urtagning och skapa nämnda vridfasta förbindning mellan spindelbulten och den sekundära komponenten. Med en sådan konstruktion kan en vridstyv förbindning skapas mellan den andra komponenten och spindelbulten med relativt enkla medel som väsentligen inte kräver något extra utrymme i styrspindelarrangemanget.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning utgörs nämnda lager rullager.

Rullager har till skillnad från glidlager en mycket låg friktion som är väsentligen är oberoende av rullagrets belastning. I och med det kan axeltappen erhålla nämnda vridmotstånd som definieras av nämnda komponenter väsentligen oberoende av den belastning som styrspindelarrangemanget utsätts för under drift av fordonet.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följ ande beskrivs en föredragen utföringsforrn av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l visar ett styrspindelarrangemang enligt föreliggande uppﬁnning och Fig. 2 visar en tvärsnittsvy av styrspindelarrangemanget i planet A-A i Fig. l.

DETALJERAD BESKRIVNING Av EN FÖREDRAGEN UTFoRiNGsFoRM Av UPPFINNINGEN Fig. l visar ett snitt genom en ände hos en axelbalk l i ett fordon. Axelbalken l är försedd med ett koniskt format hål la för infästning av en spindelbult 2. Spindelbulten 2 har en motsvarande koniskt formad central del 2b som innefattar hålet la med vilken spindelbulten 2 är fäst i axelbalken l. Spindelbulten 2 har en övre del 2a med en cylindrisk form och en nedre del 2c med en cylindrisk form. Ett styrbart och icke ”IO 15 20 25 30 35 536 871 drivande hjul hos fordonet är anpassat att fästas på en axeltapp 3 som år vridbart anordnad runt spindelbulten 2. Axeltappen 3 har en övre arm 4 med ett forsta genomgående hål 5 för mottagning av spindelbultens övre del 2a och en nedre arm 6 med ett andra genomgående hål 7 för mottagning av spindelbultens nedre del 2c.

Spindelbultens övre del 2a är infäst i det första genomgående hålet 5 hos den övre arrnens 4 med hjälp av ett koniskt rullager lager 8. Det koniska rullagret 8 innefattar en innerring 8a som år fäst runt Spindelbultens övre del 2a och en ytterring 8b som år fast mot en yttre våggyta hos det genomgående hålet 5. Ett forsta lagerlock 10 försluter en övre öppning hos det första genomgående hålet 5. Lagerlocket 10 innefattar ett gångat parti som år anpassade att skruvas fast i ett gångat parti 11 som år anordnat vid en övre del av det forsta genomgående hålet 5. Ett axiellt nållager 12 år anordnat i en position mellan axeltappen 3 och axelbalken 1. Nållagret 12 är anordnat i ett gränsornråde mellan spindelbultens centrala del 2b och spindelbultens övre del 2a. Nållagret 12 innefattar en forsta övre ring 12a som är förbunden med en plan kontaktyta hos axeltappen 3 och en andra nedre ring 12b som är förbunden med en plan kontaktyta hos axelbalken 1. En forsta elastisk tätning 9 år anordnad radiellt utvändigt om nållagret 12 i anslutning till en nedre öppning hos det forsta genomgående hålet 5. Den första elastiska tåtningen 9 förhindrar att smuts tränger in i nållagret 12. Den första elastiska tätningen 9 förhindrar även att smuts tränger in i det koniska rullagret 8 via den nedre öppningen hos det första genomgående hålet 5.

Axeltappens 3 nedre arm 6 innefattar ett andra genomgående hål 7. Ett sfäriskt rullager 13 är anordnad i det andra genomgående hålet 7. Det sfäriska rullagret 13 innefattar en innerring 13a som är fäst runt spindelbultens nedre del 2c och en ytterring 15 som år fäst mot en yttre väggyta hos det genomgående hålet 7. En andra elastisk tätning 16 är anordnad i en position ovanför det koniska rullagret 13 i anslutning till en övre öppning till det andra genomgående hålet 7. Ett andra lagerlock 17 försluter en nedre öppning hos det andra genomgående hålet 7. Lagerlocket 17 skruvas fast med skruvar 18. Lagerlocket 17 är försett med en O-ring 19. Det andra lagerlocket 17 och den andra elastiska tåtningen 16 tillhandahåller en tåt inneslutning som förhindrar att smuts trånger in till det sfäriska rullagret 13. Spindelbulten 2 har en längsgående central axel som utgör en vridaxel 14 för axeltappen 3 då den vrids runt spindelbulten 2 med hjälp av det koniska rullagret 8 och det sfäriska rullagret 13.

Den första delen 2a av spindelbulten är försett med ett gångat parti vid en övre ände ”IO 15 20 25 30 35 536 871 En kronmutter 21 är applicerad på det gängade partiet. Med hjälp av kronmuttem 21 kan det koniska rullagret 8 ges en lämplig förspänning. En första komponenti form av en hylsa 22 är anordnad vid en invändig yta hos det genomgående hålet 5. Fig. 2 visar en snittvy genom ett parti av axeltappens övre arm 4 där hylsan 22 kan ses från ovan.

Det framgår här att hylsan 22 är ringformad och att den har en invändig kantyta 22a som är belägen på ett varierande avstånd från vridaxel 14. Den invändiga kantytan 22a formar en långsträckt kontaktbana som sträcker sig runt spindelbulten 2. Hylsan 22 har en utvändig kantyta 22b med en motsvarande storlek och form som en invändig yta hos det genomgående hålet 5. Den övre armen 4 hos axeltappen 3 är försedd med en forsta del 25a hos en urtagning och hylsan 22 är försedd med en andra del 25b av urtagningen som är anordnad i ett gränsornråde mellan den övre armen 4 och hylsan 22. En första låspinne 24 är anpassad att föras in i urtagningen för att tillhandahålla en vridfast förbindning mellan den övre armen 4 och hylsan 22. Hylsan 22 kommer därmed att vridas tillsammans med axeltappen 3 då den vrids i förhållande till spindelbulten 2.

En andra fjädrande komponent 23 är anordnad radiellt invändigt om hylsan 22. Den andra fjädrande komponenten 23 innefattar ett centralt parti med hål 23c som har en motsvarande storlek och form som en perifer yta hos den forsta delen 2a av spindelbulten 2. Därmed kan den fjädrande komponenten 23 träs på och fästa runt den forsta delen 2a av spindelbulten 2. Den fjädrande komponenten innefattar två radiellt utskjutande delar. De radiellt utskjutande delarna innefattar var och en tre slitsade partierna 23b som har en krökt form som gör att de har fjädrande egenskaper i åtminstone en radiell riktning i förhållande till den långsträckta spindelbulten 2. Var och en av de slitsade partierna 23b är försedda med en perifer yta 23a som utgör en kontaktyta med hylsans invändiga kantyta 22a. Spindelbulten 2 är försedd med en första del 27a av en urtagning och den fjädrande komponenten 23 är försedd med en andra del 27b av en urtagning som är anordnad i ett gränsområde mellan spindelbulten 2 och den fjädrande komponenten 23. En andra låspinne 26 är anpassad att föras in i urtagningen för att tillhandahålla en vridfast förbindning mellan spindelbulten 2 och den fjädrande komponenten 23. Den fjädrande komponenten 23 förhindras därmed från att vridas då axeltappen 3 vrids i förhållande till spindelbulten 2.

Hylsan 22 utgör således en komponent som vrids tillsammans med axeltappen 3 och den fjädrande komponenten 23 utgör således en komponent som hålls kvar i en fast 10 15 20 25 30 35 536 871 vridposition tillsammans med spindelbulten 2. Hylsan 22 kommer därmed att vridas i förhållande till den fjädrande komponenten 23 då axeltappen 3 vrids i förhållande till den fjädrande komponenten 23. Hylsans långsträckta kontaktbana 22a sträcker sig här ett helt varv runt den fjädrande komponenten 23. Hylsans kontaktbana 22a är anordnad på ett varierande avstånd från vridaxeln 14. Den fjädrande komponentens kontaktytor 23a är anordnade på ett konstant avstånd från vridaxeln 14 i ett obelastat tillstånd.

Komponentens fjädrande partier 23b som är förbundna med kontaktytoma 23a har således fjädrande egenskaperi en radiell riktning. Därmed kan den fjädrande komponenten 23 anordnas radiellt invändigt om hylsan 22. Den fjädrande komponentens kontaktytor 23a anordnas här i kontakt med hylsans långsträckta kontaktbana 22a. Den fjädrande komponentens kontaktytor 23a anordnas här på ett motsvarande radiellt avstånd från vridaxeln 14 som del av kontaktbanan 22a. Den fjädrande komponentens kontaktytor 23a trycks med en fjäderkraft radiellt utåt mot motsvarande en radiellt utvändigt anordnade del av kontaktbanan 22a . Därmed skapas ett friktionsmotstånd, då hylsan 22 vrids i förhållande till den fjädrande komponentens kontaktytor 23 a, som är omvänt relaterat till kontaktytomas 23a avstånd från vridaxeln 14. Med hjälp av kontaktbanans form 22a, som således definierar kontaktytomas 23a radiella avstånd till vridaxeln 14, kan vridmotståndet ges önskade värden vid olika vridningsvinklar.

Fig. 2 visar hur den fjädrande komponenten 23 är anordnat i förhållande till hylsan 22 då axeltappen 3 är i ett initial läge i vilket axeltappen uppvisar vridningsvinkeln 0° i förhållande till spindelbulten 2. Styrhjulet på axeltappen är här i ett icke vridet tillstånd. Den fjädrande komponentens kontaktytor 23a är här ikontakt med de delar av hylsans kontaktyta 22a som är belägna på ett maximalt avstånd från vridaxeln 14.

Då styrhjulet på axeltappen 3 vrids i förhållande till spindelbulten 2 erhåller hylsan 22 en motsvarande vridrörelse i förhållande till den fjädrande komponenten 23 a. Den fjädrande komponentens kontaktytor 23a kommer här i kontakt med delar av hylsans kontaktyta 22a som är belägna på ett allt kortare avstånd vridaxeln 14. Därmed ökar vridmotståndet successivt eftersom de radiellt fjädrande partiema 23b hos den fjädrande komponenten trycker kontaktytoma 23a allt hårdare mot hylsans kontaktbana 22a. Hylsans kontaktbana 22a har en motsvarande utformning på bägge sidor om vridningsvinkeln 0° så att vridmotståndet ökar på ett motsvarande sätt oberoende av åt vilket håll som axeltappen 3vrids i förhållande till spindelbulten 2. 10 536 871 Med kännedom om det speciﬁka fordonet är det möjligt att uppskatta ett önskat värde på vridmotståndet som axeltappen 3 ska erhålla vid olika vridningsvinklar i förhållande till spindelbulten 2. Hylsans kontaktbana 22a formas här så att ett önskat vridmotstånd erhålls for alla enskilda vridningsvinklar eller for olika vinkelområden.

Eftersom lagren endast utgörs av rullager 8, 13 uppvisar de en mycket ringa friktion som är väsentligen oberoende belastningen på axeltappen. Därmed erhåller axeltappen 3 ett vridmotstånd som är väsentligen enbart definieras av den fjäderkraft som kontaktytoma 23a anligger mot kontaktbanan 22a.

Uppfmningen är på intet sätt begränsad till den på ritningen beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Styrspindelarrangemanget kan självfallet monteras så att den övre änden och den nedre änden byter plats.

Claims

10 15 20 25 30 35 536 871 Patentkrav

1. Styrspindelarrangemang som innefattar en spindelbult (2), en axelbalk (1) som är fast på en central del (2b) av spindelbulten (2), och en axeltapp (3) vilken innefattar ett första genomgående hål (5) med ett första lager (8) för mottagning av en första del (2a) av spindelbulten (2) och ett andra genomgående hål (7) med ett andra lager (13) för mottagning av en andra del (2c) av spindelbulten (2), kännetecknat av att styrspindelarrangemanget innefattar en första komponent (22) som är vridfast förbunden med axeltappen (3), en andra komponent (23) som är vridfast förbunden med spindelbulten (2), varvid nämnda komponenter (22, 23) är i kontakt med varandra i ett kontaktområde så att det skapas olika vridmotstånd mellan komponenterna (22, 23) vid åtminstone två vridningsvinklar mellan axeltappen (3) och spindelbulten

2. Styrspindelarrangemang enligt krav l, kännetecknat av att en av nämnda komponenter (22) innefattar en långsträckt kontaktbana (22a) och att den andra komponenten (23) innefattar åtminstone en kontaktyta (23 a) som är anpassad att röra sig i kontakt med den långsträcka kontaktbanan (22a) då axeltappen (3) vrids till olika vridningsvinklar i förhållande till spindelbulten (2).

3. Styrspindelarrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att kontaktytan (23a) trycks med en fjäderkraft mot kontaktbanan (22a) och att vridmotståndet är relaterat till den fjäderkraﬂ med vilken kontaktytan (23 a) trycks mot kontaktbanan (22a) vid olika vridningsvinklar.

4. Styrspindelarrangemang enligt krav 3, kännetecknat av att kontaktytan (23a) trycks mot kontaktbanan (22a) med en fjäderkraft i åtminstone en radiell riktning i förhållande till en central längsgående axel (14) hos spindelbulten (2).

5. Styrspindelarrangemang enligt något av föregående krav 2 till 4, kännetecknat av att den komponent som innefattar kontaktbanan (22a) utgörs av en ringforrnad hylsa (22) och att kontaktbanan utgörs av en invändig kantyta (22a) hos hylsan (22).

6. Styrspindelarrangemang enligt krav 5, kännetecknat av att nämnda hylsa (22) har en utvändig kantyta (22b) som är anpassad att anbringas mot en invändig yta hos det första genomgående hålet (5) hos axeltappen ”IO 15 20 25 536 871

7. Styrspindelarrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrspindelarrangemanget innefattar en låspinne (24), en urtagning som innefattar en första del (25a) hos axeltappen (3) och en andra del (25b) hos den forsta komponenten (22), varvid låspinnen (24) är anpassad att appliceras i nämnda urtagning for att skapa nämnda vridfasta förbindning mellan axeltappen (3) och den första komponenten (22).

8. Styrspindelarrangemang enligt något av de föregående kraven 2 till 7, kännetecknat g att nämnda komponent (23) som innefattar kontaktytan (23 a) innefattar ett fjädrande parti (23b) som är förbundet med kontaktytan (23 a) och en central öppning (23c) med vilken komponenten (23) appliceras runt spindelbulten (2).

9. Styrspindelarrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrspindelarrangemanget innefattar en låspinne (26), en urtagning som innefattar en första del (27a) hos spindelbulten (2) och en andra del (27b) hos den andra komponenten (23), varvid låspinnen (26) är anpassad att appliceras i nämnda urtagning och skapa nämnda vridfasta förbindning mellan spindelbulten (2) och den andra komponenten (23).

10. Styrspindelarrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda lager är rullager (8, 13). 10