组合拉杆轴的利记博彩app

文档序号:3862955阅读:263来源:国知局
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【专利摘要】本发明涉及用于机动车车轮悬架的组合拉杆轴。组合拉杆轴包括两个纵拉杆(2、3)和具有横截面为非圆形的且基本呈棱柱形的端部区段的扭转型材(1),其中每个纵拉杆(2、3)分别与一个扭转型材端部区段连接。组合拉杆轴的特点是,纵拉杆(2、3)具有与扭转型材端部区段(1)的外表面形状对应的容纳凹空部(13)。在此,在各扭转型材端部区段(1)的内腔中分别设有一个向内压入的压塞(12)。本发明提供一种组合拉杆轴,借此无需焊接地保证在纵拉杆和扭转型材之间的高弯曲力矩和扭矩的持久传递。不同材料种类可用于扭转型材和纵拉杆或者相互连接,例如轻金属与钢或纤维复合材料。组合拉杆轴总体容许使用大体积、薄壁且因而减重的扭转型材。
【专利说明】组合拉杆轴
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于机动车车轮悬架的组合拉杆轴。
【背景技术】
[0002]根据前序部分的由多个纵拉杆和连接所述纵拉杆的扭转型材组成的组合拉杆轴被用于机动车中的后轮的悬架和车轮导向。组合拉杆轴尤其具有其结构简单且节约重量和成本的优点,其中,除了纵拉杆和扭转型材外,大多不需要其它部件用于车轮导向,尤其不需要其它的车轮导向拉杆。通常也不太需要附加的摆动稳定机构,因为组合拉杆轴也担负起摆动稳定机构的功能。
[0003]在组合拉杆轴中,尤其具有在刚性纵拉杆和比较柔韧的扭转型材之间的坚固的或者说不可相对转动的且能承载的连接的要求,该扭转型材在车轮单侧向内弹性跳动或者车身摆动时经历明显的扭转。另外,纵拉杆和扭转型材有时由不同的材料制成,例如由铸铁(纵拉杆)或钢板(扭转型材)制成。
[0004]扭转型材和纵拉杆之间的连接在根据前言的例如由EP1314587A2所公开的组合拉杆轴中一般通过焊接来产生。但如果使用不同类型的材料例如铸铁和钢板,则可能无法使用常见的焊接方法。
[0005]其实,铸铁/钢板的材料配对要求特殊焊接方法(如激光焊或磁弧法)以及焊缝二次处理,以消除焊接时出现的材料应力。为还获得高质量激光焊,通常需要助剂和在保护气氛下的低进给速度的焊接过程。这导致焊接设备的高昂费用成本和检修成本。而且,利用助剂(一般呈丝状供给)的激光焊是难以控制的过程。另外,对于球磨铸铁在熔融状态下形成莱氏体。莱氏体组织形态对于安全相关部件的焊接连接而言存在不容许的危险,因而无法被用于桥轴构件。
[0006]也已知的“磁弧法”(磁引电弧焊接)原则上适用于焊接安全构件,这是因为在焊接过程末段通过压迫该构件而将在熔融状态下生成的莱氏体从连接区域完全压入焊缝凸起中。但在此需要通过退火进行焊缝二次处理,从而又由此生成(不允许的)马氏体。因为电弧优选是圆形引导的,故该接合方法仅适用于确定的封闭式轮廓。而且磁弧法的工业应用被限制到壁厚小于6毫米的含铁构件。
[0007]焊接连接时还常见的是焊缝的组织性能和材料性能一般低于焊接的结构件的相应性能。同时,焊接部位大多承受最大载荷(这尤其适用于在组合拉杆轴中很坚硬的纵拉杆与不抗扭性弱的横向型材的组合)。因此缘故,恰好是在组合拉杆轴上的焊缝对于疲劳强度是重要的,因而焊缝质量通常必须至少以抽样方式通过X射线检验或损毁性方法被检查。而其它材料配对例如像轻金属和钢或者铝和纤维复合材料根本无法相互焊接,因而在此情况下需要转向用于纵拉杆与扭转型材焊接的新途径。

【发明内容】
[0008]鉴于此背景,本发明的目的是提供一种组合拉杆轴,借此来克服上述的现有技术中的限制。尤其该组合拉杆轴应该具有在纵拉杆和扭转型材之间的可靠且持久坚固的连接,其中也应可以使用不同的材料种类用于纵拉杆和扭转型材。
[0009]该目的通过一种具有权利要求1特征的组合拉杆轴来实现。优选实施方式是从属权利要求的内容。
[0010]该组合拉杆轴包括两个纵拉杆和一个扭转型材,其中该扭转型材的横截面至少在其端部区段的区域内是非圆形的。在此,两个纵拉杆中的每个纵拉杆分别与扭转型材的两个端部区段之一连接。在此,该端部区段可以呈棱柱形,从而换句话说,该端部区段具有在其长度范围内基本保持不变的横截面形状。
[0011]该组合拉杆轴的特点是,各纵拉杆具有与扭转型材端部区段的外表面形状相对应的容纳凹空部。在此,在扭转型材端部区段的内腔中分别设置有一个就扭转型材的纵向延伸而言被向内压入的压塞。
[0012]换句话说,这意味着可以完全省掉在纵拉杆和扭转型材之间的焊接,因为在纵拉杆和扭转型材之间的连接根据本发明依据压接来建立。依据压接,在纵拉杆和扭转型材之间的力,且尤其是在组合拉杆轴中显著的转矩,不再通过利用焊缝的材料配合连接来传递,而是通过利用扭转型材端部区段的非圆形横截面和纵拉杆的与之形状对应的容纳凹空部的形状配合连接来传递。
[0013]通过使用就扭转型材和纵拉杆的简单安装而言无需附加固定措施而从扭转型材的各端部起被向内压入扭转型材端部区段中的压塞,在此也可以将壁较薄的扭转型材或中空轴与纵拉杆连接起来,不会出现在接合连接部的高载荷下该扭转型材在纵拉杆的凹空部中和/或扭转型材壁在纵拉杆和扭转型材之间的连接的接合区域中的压配合失效的危险。这与压塞在与纵拉杆相连的连接区域内支撑扭转型材壁并且抵压纵拉杆的凹空部内表面有关,因而不仅在压塞和扭转型材之间,而且在扭转型材的外表面和纵拉杆的凹空部的内表面之间都出现表面压紧或压配合。
[0014]由于本发明,不仅借此可以在纵拉杆和扭转型材之间持久可靠传递大的力和转矩,也可以增大所用的扭转型材的直径(必要时在其壁厚同时减小的情况下),这就车辆轻型结构意义上而言可被用于有利的减重。另外,由于省掉在扭转型材和纵拉杆之间的焊接连接,避免了在扭转型材和纵拉杆之间的连接区域内的不希望有的组织变化,可省掉在扭转型材和纵拉杆之间连接区域的防蚀二次处理,并且不同于仅可以抽样方式控制的焊接连接,本发明实现了 100%质量控制,例如通过测量用于压入压塞的压力并将其与额定值比较。
[0015]另外,利用本发明,也可以将由不同的材料构成的纵拉杆和扭转型材尽量无问题地相互连接起来,就像也根据本发明的一个优选实施方式所规定的那样。如此通过本发明可实现的组合拉杆轴优选实施方式的例子在于,由铸铁或轻金属构成的纵拉杆同由钢板构成的扭转型材的组合,或者由纤维复合材料构成的扭转型材同例如由铸铝构成的纵拉杆的组合。
[0016]为了实现本发明,首先在此,扭转型材端部区段的外周面以及纵拉杆的对应凹空部具有哪种横截面形状是不重要的,只要为了可靠传递转矩而其横截面是非圆形的。
[0017]但根据本发明的一个优选实施方式,所述纵拉杆的容纳凹空部和扭转型材端部区段分别具有角部被倒圆的多边形横截面形状。通过此方式,可以在纵拉杆和扭转型材之间传递高转矩,同时减小在纵拉杆凹空部和扭转型材端部区段的多边形横截面的角部的应力集中并因而提高可持久无害传递的转矩。
[0018]根据本发明的另一个优选实施方式,该扭转型材和纵拉杆的横截面形状在接合区域内以等厚体形式构成。等厚体表现为一条封闭的线条,其形状在任何转动位置上在一个假想正方形内(类似于内切于方形的圆)总是接触该正方形的所有四个边。该形状就像圆形一样总具有相同的直径,无所谓在哪里测定该直径。如 申请人:所认识到地,等厚体作为扭转型材端部区段和纵拉杆凹空部的横截面形状是在具有最佳形状配合连接但具有高的应力集中的多边形与没有形状配合连接且也没有应力集中的圆形横截面之间的一种特别有效的折中方式。
[0019]在此,本发明首先与压塞的具体构造和横截面形状无关地实现,只要尤其通过借助压塞朝外挤压扭转型材壁来阻止可能的薄壁的扭转型材端部区段(因传入的转矩)的压瘪。因而,例如即使对于扭转型材和纵拉杆凹空部在接合区域内的基本呈多边形的横截面形状的情况,首先可以想到使用具有基本呈圆形的横截面的压塞,这是因为其也至少局部支撑该壁并且抵压纵拉杆凹空部的内表面。
[0020]但优选,压塞的外横截面在与纵拉杆相连的连接区域内形状与扭转型材端部区段的内横截面形状相对应地构成。通过此方式,在压塞和扭转型材之间在扭转型材端部区段的整个周向范围内发生挤压,并且得到在纵拉杆和扭转型材之间的有效可靠的高转矩传递。
[0021]根据本发明的另一个优选实施方式,该扭转型材至少在其端部区段区域内具有在扭转型材轴向上延伸的缝。此实施方式实现了在纵向上部分或完全敞开的扭转型材的使用,该扭转型材尤其能以比封闭式的扭转型材更有利的成本来制造,封闭式的扭转型材或是无缝拉制的、或是必须借助焊缝来封闭。在此尤其当压塞的外横截面形状与扭转型材端部区段的内横截面形状一致时,与在具有完全(或在端部区段区域内)封闭式的扭转型材的实施方式中一样,也得到在纵拉杆和扭转型材之间的刚性的传递转矩的连接。
[0022]本发明的其它优选实施方式涉及一种至少在端部区段也敞开的扭转型材。该扭转型材在此实施方式中沿其周向的一部分是敞开构成的,而压塞以其外周面的局部区域穿过扭转型材的敞开的横截面区域,或者说以形状配合方式完全填塞该横截面区域。通过此方式,压塞本身以最后提到的外周面的局部区域自行直接贴靠该纵拉杆的容纳凹空部的内表面。
[0023]借助最后提到的实施方式,尤其也可以将完全(在整个长度范围)敞开的扭转型材以形状配合方式与纵拉杆牢固连接,就像在封闭式的扭转型材中那样。例如可以采用呈基本连贯的U形或V形构成的扭转型材。这种扭转型材不仅可以低成本制造(例如通过简单截断),而且相对抗扭性弱但同时具有抗弯曲性能,就像在组合拉杆轴中常需要的那样的性能组合。
[0024]根据本发明的另一个优选实施方式,压塞和纵拉杆的凹空部在纵拉杆和扭转型材的连接区域内在扭转型材轴向上略微呈圆锥形走向地构成。通过此方式,在压塞压入时以简单方式得到了在压塞、扭转型材和纵拉杆凹空部之间的更高的表面压力。
[0025]为此可以可靠传递较高的转矩,而且得到阻止扭转型材从纵拉杆凹空部中拔出的较高的抗拉出强度,这是因为压塞在压入时使原先呈棱柱形的扭转型材端部区段鼓起并同时压紧到在轴向上呈圆锥形变细的纵拉杆内轮廓上。
[0026]就此实施方式而言,“略微呈圆锥形”是指大体上出现在此情况下呈圆锥形的压塞在也呈圆锥形的纵拉杆容纳凹空部中的自锁,结果,压塞不会因例如工作载荷而自动摆脱该容纳凹空部。由此,也能省掉该圆锥形压塞的单独固定或安装。
[0027]本发明的另一个优选实施方式规定,压塞是中空的,或者沿其轴向具有凹空部。这一方面导致压塞重量减轻;另一方面得到尤其在安装状态下靠内(扭转型材侧)的压塞轴向端部区域内的力线走向的改善,这是基于在此情况下在扭转型材进入压接的部位处的、较小的壁厚突变。
[0028]根据本发明的另一优选实施方式,在扭转型材的内腔中设置有一个附加的扭杆。在此,扭杆的两个端部与组合拉杆轴的两个压塞连接。由于该实施方式,该组合拉杆轴可以特别灵活准确地适应底盘的各种要求,尤其因为能尽量彼此无关地确定组合拉杆轴的性能“抗弯刚性”和“扭曲性能”。因此,也可以只通过更换或使用不同刚性的扭杆来呈现出具有不同强度的摆动稳定功能的组合拉杆轴,而不必否则要在结构上或者说与构件相关地对组合拉杆轴做出改动。
【专利附图】

【附图说明】
[0029]以下,将结合仅表示实施例的附图来详述本发明。其中:
[0030]图1以等轴示意图示出根据现有技术的组合拉杆轴;
[0031]图2以对应于图1的示意图示出根据本发明的一个实施方式的组合拉杆轴;
[0032]图3以侧视图示出在根据图2的组合拉杆轴的扭转型材和纵拉杆之间的连接区域;
[0033]图4以对应于图3的示意图和视角示出在具有开缝的扭转型材的组合拉杆轴实施方式中的扭转型材和纵拉杆之间的连接区域;
[0034]图5以对应于图3和图4的示意图和视角示出在具有单侧敞开的扭转型材的组合拉杆轴实施方式中的扭转型材和纵拉杆之间的连接区域;
[0035]图6以对应于图3-5的示意图和视角示出在具有敞开的扭转型材的组合拉杆轴的另一个实施方式中的扭转型材和纵拉杆之间的连接区域;
[0036]图7以纵剖视图示出在根据图2的组合拉杆轴中的扭转型材和纵拉杆之间的连接区域;
[0037]图8以对应于图7的示意图示出具有附加扭杆的组合拉杆轴的实施方式。
[0038]附图标记说明
[0039]I 扭转型材,扭转型材端部区段
[0040]2、3 纵拉杆
[0041]4、5 支承孔
[0042]6、7 弹簧承座
[0043]8、9 车轮轴承承座
[0044]10、11连接区域
[0045]12 压塞[0046]13容纳凹空部
[0047]14等厚体(简图)
[0048]15型材缝
[0049]16敞开的横截面区域
[0050]17压塞凹空部
[0051]18扭杆 【具体实施方式】
[0052]图1首先示出了如从现有技术中已知的组合拉杆轴。示出了由钢板预制成的扭转型材1,该扭转型材与由弯曲钢管制成的两个纵拉杆2、3相连接。每个纵拉杆2、3具有用于接纳用于连接至车辆底盘或车身的(未示出的)弹性体轴承的支承孔4、5以及还具有用于底盘弹簧的承座6、7和用于车轮轴承的承座8、9。
[0053]在组合拉杆轴中,纵拉杆2、3原则上是非常抗扭和抗弯地构成的,用于保证所需要的车轮导向,而连接这两个纵拉杆2、3的扭转型材I是抗弯但抗扭性弱地构成的。通过此方式,借助两个纵拉杆2、3通过扭转型材I的连接一方面保证稳定的侧向车轮导向,而另一方面(在扭转型材I扭转的情况下)容许车桥的有限单侧弹性跳动或者说车辆摆动稳定。通常在现有技术中,纵拉杆2、3在此与扭转型材I焊接,这带来了在制造和材料选择时的上述限制条件或者说也如上文所述的附加成本。
[0054]图2示出了根据本发明的一个实施方式的组合拉杆轴。又示出了一扭转型材I和带有承座4-9的两个纵拉杆2、3,就此而言类似于根据图1的组合拉杆轴中的情况,其中,扭转型材I在根据图2的实施方式中以空心轴形式实施,但它在两个纵拉杆2、3之间的扭转区域内(为了减小抗扭刚性)具有敞开的轮廓横截面。
[0055]但在根据图2的组合拉杆轴中,纵拉杆2、3没有像在根据图1的现有技术的组合拉杆轴中那样与扭转型材I焊接在一起。确切地说,在根据图2的组合拉杆轴中的在扭转型材I和纵拉杆2、3之间的连接只通过在扭转型材I和纵拉杆2、3之间的连接区域10、11内传力连接和形状配合连接来实现。
[0056]为此,纵拉杆2、3在连接区域10、11内具有基本呈棱柱形构成的凹空部,凹空部以形状配合连接的方式容纳相应形状对应构成的扭转型材I的两个端部区段。另外,在扭转型材I的端部区段的内腔中分别设有压塞12,压塞用于在连接区域10、11内的扭转型材I外壁和纵拉杆2、3的各自对应的凹空部之间的压配合。
[0057]纵拉杆2、3和扭转型材I之间的形状配合连接具体如图3的示图所示,图3的示图对应于沿扭转型材I的纵轴线看过去时的组合拉杆轴的侧视图的局部。在此仅为了更好区分(不是剖面意义上),在图3-6的示图中给扭转型材I和压塞12分别加上不同的阴影线。
[0058]可以看到,纵拉杆2、3的凹空部13以及扭转型材I还有压塞12具有在此基本相当于等厚体的横截面形状。等厚体可以与假想转动位置无关地内切于一假想正方形,从而正方形的所有四个边总是被内接触(见图3右侧的简图14);游标卡尺在一个等厚体的任何部位显示出“等厚”或者说相同的“直径”。等厚体在此作为扭转型材端部区段I和纵拉杆凹空部13的横截面形状是在具有最大形状配合连接但具有高应力集中的多边形与没有形状配合连接以及应力集中的圆形横截面之间的一种特别有效的折中方式。[0059]根据图4的在纵拉杆2、3和扭转型材I之间的连接实施方式基本对应于根据图3的实施方式,区别在于在根据图4的实施方式中的扭转型材I不是封闭式的(例如焊接的)管型材,而是敞开的管型材,这可根据图4在缝15处看到,该缝沿扭转型材I的轴向(垂直于图面)方向延伸。可以看到在采用以敞开管型材形式制造的扭转型材I时也有在扭转型材I和纵拉杆2、3之间的牢固的形状配合连接,由此,因为为此要成本有利地加工的扭转型材I而尤其得到进一步的成本优势。
[0060]图5和图6示出了用于组合拉杆轴的扭转型材I和纵拉杆2、3之间连接的其它实施方式。在根据图5和图6的实施方式中,扭转型材I分别具有沿其大致三分之一的周长敞开的横截面区域16。换句话说,根据图5和图6的扭转型材I至少在其端部区段的区域内是呈U形或V形敞开的板型材。在两个实施方式(不仅根据图5,也根据图6)中,因扭转型材I的敞开的横截面区域16而分别得到突出的压塞12,压塞由此(在敞开的横截面区域16内)分别贴靠凹空部13的各自内表面并且支撑在那里,也分别得到扭转型材I在压塞12和纵拉杆2、3之间的完全形状配合包围。
[0061]通过此方式,也可以将相对抗扭性弱的、广泛敞开的板型材用于组合拉杆轴,而对此针对在纵拉杆2、3和扭转型材I之间所需要的持久形状配合连接而言没有难度。
[0062]在根据图5的实施方式中,纵拉杆2、3内的凹空部13在此在扭转型材I的敞开的横截面区域16的区段中分别以扭转型材I的(那里不存在的)壁厚的厚度值缩入,从而可以不变地(与在根据图3和图4的实施方式中一样)使用呈对称等厚体构造的压塞12。
[0063]而在根据图6的替代实施方式中,压塞的横截面如此形成,其完全形状配合地容纳在区域16内敞开的、呈“U”或“V”形敞开的板型材形式构造的扭转型材I。在此实施方式中,纵拉杆2、3的凹空部13的横截面形状因而可不变地构造成对称的等厚体(如在根据图3和图4的实施方式中那样),而压塞获得为了形状配合地容纳扭转型材I壁而相应收缩的横截面形状。
[0064]在图7和图8中以纵剖视图示出在本发明的一个实施方式的组合拉杆轴内的扭转型材I和纵拉杆2、3之间的连接区域。可以看到扭转型材I的端部区段,其设置在纵拉杆
2、3的容纳凹空部13中,其中在扭转型材端部区段的内腔中压入一个压塞12。压塞12在此中空构成或者说在轴向方向上具有凹空部17。由此,压塞12获得朝向扭转型材I递减的刚性,由此,在纵拉杆2、3和扭转型材I之间的过渡区域内的刚性突变和与之相关的应力集中作用被相应减小,并且相应提高了扭转型材I和纵拉杆2、3之间连接的疲劳强度。
[0065]在根据图8的实施方式中有相似情况,但在此附加地在扭转型材I内腔中设有一扭杆18。扭杆18就扭转而言形状配合地设置在压塞12的凹空部内(例如借助细齿结构)。通过此方式,因而在根据图8的实施方式中可以尤其彼此尽量无关地确定或者改变如此实施的组合拉杆轴的抗扭刚性和抗弯刚性,例如通过分别选择具有确定的直径且因而具有确定(较高或较低)的抗扭刚性的扭杆18。
[0066]因而,结果显然可以因为本发明而提供一种组合拉杆轴,其保证在纵拉杆和扭转型材之间长久可靠地传递高的弯曲力矩和扭矩。因为本发明,可将不同的材料用于扭转型材或纵拉杆并且将它们连接在一起。本发明的组合拉杆轴尤其容许采用大体积的薄壁且重量减轻的扭转型材。最后,本发明可以预期到生产和安装成本降低以及工作中的维护需求减少。
【权利要求】
1.一种用于机动车的车轮悬架的组合拉杆轴,该组合拉杆轴包括两个纵拉杆(2、3)和具有在横截面中呈非圆形的端部区段的扭转型材(I ),其中,每个纵拉杆(2、3)与各一个扭转型材端部区段相连接,其特征是,所述每个纵拉杆(2、3)具有与该扭转型材端部区段(I)的外表面形状相对应的容纳凹空部(13),其中,在该扭转型材端部区段(I)的内腔中分别设置一个被向内压入的压塞(12)。
2.根据权利要求1所述的组合拉杆轴,其特征是,所述纵拉杆(2、3)和扭转型材(I)由不同的材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的组合拉杆轴,其特征是,所述纵拉杆的容纳凹空部(13)和所述扭转型材端部区段(I)具有角部被倒圆的多边形横截面形状。
4.根据权利要求1至3之一所述的组合拉杆轴,其特征是,所述纵拉杆的容纳凹空部(13)和所述扭转型材端部区段(I)的横截面形状相当于等厚体(14 )。
5.根据权利要求1至4之一所述的组合拉杆轴,其特征是,该压塞(12)的横截面形状与该扭转型材端部区段(I)的内横截面形状形状对应。
6.根据权利要求1至5之一所述的组合拉杆轴,其特征是,该扭转型材(I)至少在其端部区段的区域内具有沿轴向延伸的缝(15)。
7.根据权利要求1至6之一所述的组合拉杆轴,其特征是,所述扭转型材(I)至少在其端部区段的区域内具有沿其周向的一部分敞开的横截面区域(16),其中该压塞(12)以其外周面的局部区域穿出所述敞开的横截面区域(16)的方式贴靠所述纵拉杆(2、3)的容纳凹空部(13)。
8.根据权利要求1至7之一所述的组合拉杆轴,其特征是,该扭转型材(I)至少在其端部区段的区域内具有轴向缝(15)或敞开的横截面区域(16),其中该压塞(12)以形状配合地填塞所述缝(15)或所述敞开的横截面区域(16)的方式贴靠所述纵拉杆(2、3)的容纳凹空部。
9.根据权利要求1至8之一所述的组合拉杆轴,其特征是,该压塞(12)和该纵拉杆的容纳凹空部(13)沿该扭转型材(I)的轴向略微呈锥形走向。
10.根据权利要求1至9之一所述的组合拉杆轴,其特征是,该压塞(12)是中空的或者沿其轴向具有凹空部(17)。
11.根据权利要求1至10之一所述的组合拉杆轴,其特征是,在该扭转型材(I)的内腔中设有扭杆(18),其中该扭杆(18)的两端与该压塞(12)连接。
【文档编号】B60G21/05GK103717420SQ201280037412
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年6月27日 优先权日:2011年7月28日
【发明者】B·博伊默, C·埃尔贝斯, J·艾斯曼, D·亚当奇克 申请人:Zf腓特烈斯哈芬股份公司
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