轴单元的制作方法

本发明涉及一种特别是用于卡车的轴单元。

背景技术：

迄今为止现有技术中已知的轴单元为轴管，其通常为刚性轴、安装或固定到卡车的框架上以便经由悬挂臂装置而被弹起或阻尼，其中一个或多个车辆车轮可旋转地安装在轴管上。这里，轴管和纵向悬挂臂之间的连接区域是卡车底盘悬架的受到特别重的负荷的一部分并且特别地承受周期性的负荷变化。特别地，已经证明很难吸收在轴管与纵向悬挂臂之间的连接部上出现的扭矩以使得在那里产生的焊缝不被损坏。在过去，为了使纵向悬挂臂和轴管之间的连接区域适应这些高负荷进行了许多尝试。在现有技术中已知的许多轴单元由于设计成具有较高的安全性以防止轴单元和悬挂臂元件之间的连接区域疲劳断裂或产生类似损坏而不得不制成过大尺寸并因此造成轴单元的重量非常大。因此，需要提高卡车车轮悬架的纵向悬挂臂和轴管之间的连接面积，以特别减轻轴单元的重量并且同时实现足够的强度值，并允许简单制造。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轴单元，其能够容易地制造，同时在轴管和悬挂臂元件之间的连接区域具有特别高的强度值以特别地抵抗作用在轴管中的扭矩，并且部件重量很低。

这个目的通过根据权利要求1的轴单元来实现。从属权利要求中限定了本发明的进一步优点和特征。

根据本发明，所述轴单元包括第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件，其中第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件能够安装在车辆框架上以绕着共同的枢转轴线可枢转，其中第一悬挂臂元件具有构造成凹部的第一接合区域，并且第二悬挂臂元件具有构造成凹部的第二接合区域，其中第一接合区域和第二接合区域相对于彼此配置成使得它们能够配置在(优选配置在)基本上沿着管的轴线延伸的轴管的两个相对侧，以及其中所述轴管通过第一接合区域和第二接合区域中的物质粘结能够固定并且优选固定到第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件上。有利地，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件一起形成卡车的纵向悬挂臂。两个悬挂臂元件都安装在卡车的车辆框架上以绕着枢转轴线可枢转。这里，特别地，优选设置有至少一个悬挂臂元件(优选两个悬挂臂元件)枢转地固定在其中的轴承眼，并且所述轴承眼设置在卡车的轴承块上。相应的另一个悬挂臂元件也优选固定在轴承眼中。可选择地，优选另一个悬挂臂元件固定在第一悬挂臂元件上。悬挂臂元件在其与枢转轴线相对的端部分别具有接合区域，该接合区域构造成用于将相应的悬挂臂元件通过物质粘结固定到轴管上。各接合区域包括在相应的悬挂臂元件的一部分中的凹部，该凹部有利地构造成圆形或弯曲的。特别优选地，相应的悬挂臂元件在其接合区域的区域中具有接触面，该接触面具有与轴管的固定到悬挂臂元件上的区域中的外表面基本相同的曲面。换言之，以这种方式，有利地，如果轴管形成为中空圆筒并且具有圆筒形外表面，那么第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件在接合区域的区域中的相应接触面也是圆筒外壳表面的一部分。在其中轴管优选具有圆形和矩形横截面的可选择的优选实施方案中，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件的相应接触面也有利地形成为矩形和圆形。第一接合区域和第二接合区域配置成相对于管的轴线基本上彼此相对，其中在接合区域之间有利地限定了轴管可以配置在其中的空间。特别优选地，第一接合区域配置在绕着管的轴线延伸的圆的“十一点钟”到“一点钟”位置的区域中，并且第二接合区域配置在绕着管的轴线延伸的圆的“五点钟”到“七点钟”位置的区域中。因此，有利地，在使用位置中，第一悬挂臂元件可以固定或优选固定到轴管的上面，并且第二悬挂臂元件可以固定或优选固定到轴管的下面。特别优选地，第一悬挂臂元件和轴管之间以及第二悬挂臂元件和轴管之间的物质粘结连接为焊接连接。可选择地或者除了焊接连接之外，还可以通过锡焊或通过胶合来形成物质粘结连接。第一接合区域和第二接合区域优选分别形成为在第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件上的凹部，使得通过接合区域从轴单元的外部可看见或可接近轴管。另外优选地，相应区域的内边缘或内表面配置成邻近轴管，从而使得可以沿着该内边缘或内表面形成相应的悬挂臂元件和轴管之间的焊接连接。

在优选的实施方案中，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件构造成单独的部件。因此，换言之，在组装轴单元之前，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件未通过物质粘结直接地或间接地连接在一起，其中第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件仅在形成到轴管的焊接连接之后间接地连接在一起，或者通过在重叠部的区域中形成焊接连接而直接地连接在一起。第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件的单独构造的优点在于，首先，两个元件都可以配置在枢转轴承上以绕着枢转轴线可枢转，其次，可以使轴管进入相对于第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件的所希望的位置中，再次，可以将悬挂臂元件枢转到其中可以在第一悬挂臂元件和轴管之间以及在第二悬挂臂元件和轴管之间形成焊接连接的位置。可选择地并且优选地，首先可以在第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件的重叠部的区域中形成焊接连接，其次，可以在第一接合区域和第二接合区域中将第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件固定到轴管上。因此，需要同时进行处理的部件的数量相对较少，并且有利地简化了轴单元的制造和组装。

优选地，第一接合区域和第二接合区域包围轴管的至少部分区域。特别优选地，第一接合区域具有绕着管的轴线的曲面。另外优选地，第二接合区域也具有绕着管的轴线的曲面。优选的是，接合区域未完全包围轴管，而是仅包围轴管的圆周的0.3～0.7倍，特别优选为0.4～0.6倍。由于接合区域包围轴管的部分区域，所以在相对于轴管配置悬挂臂元件之后可以以特别简单的方式在第一接合区域和第二接合区域中形成焊接连接。

特别优选地，第一接合区域和第二接合区域配置成相对于所述管的轴线彼此偏移。因此，换言之，在接合区域之间存在平行于轴管或管的轴线测量的距离。该距离优选在接合区域的平行于轴管的相应延伸的中间测量。换言之，优选地，第一接合区域与第二接合区域相比更靠内侧或者更靠外侧地配置在轴管上。第一接合区域和第二接合区域的偏移配置允许改善轴管与第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件之间的扭矩的传递。特别地，与第二接合区域相比，第一接合区域优选可以吸收更高的扭矩，其中与第二接合区域相比，第一接合区域优选适于接收更高的扭矩。通过这种优选在两个接合区域上分布不同大小扭矩的吸收，可以显著延长轴单元的使用寿命，原因是可以在轴管与第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件之间传递总计更高的扭矩。

特别优选地，第一接合区域配置成与第二接合区域相比更接近所述轴管的中部。轴管的中部优选是轴管的位于车辆的相应中部的区域。换言之，轴管的中部是沿着轴管的有利地配置成背离设置在轴管的远端的轴承轴颈的部分或方向。特别优选地，轴向中心位于轴管沿着管的轴线的整个延伸的中间。通过第一接合区域优选配置成更接近轴管的中部，与第二接合区域相比，第一接合区域优选吸收更高的扭矩。优选当在与轴管连接的第一纵向悬挂臂(优选由第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件构成)上发生比在第二纵向悬挂臂上更大的悬挂压缩时，发生轴管的扭转。当卡车转弯时特别会发生这种情况。

在特别优选的实施方案中，第一接合区域具有平行于所述管的轴线的第一轴向延伸，其中第二接合区域具有平行于所述管的轴线的第二轴向延伸，其中第一接合中心线限定为位于第一轴向延伸的中心并且垂直于所述管的轴线，以及第二接合中心线限定为位于第二轴向延伸的中心并且垂直于所述管的轴线，其中第一接合中心线与第二接合中心线间隔开偏移量。第一轴向延伸或第二轴向延伸有利地限定为相应的第一接合区域或第二接合区域平行于管的轴线的最大延伸。相应的接合中心线限定为位于第一接合区域或第二接合区域的各自轴向延伸的中心，因此，该中心线充当用于确定第一接合区域和第二接合区域之间的偏移量的参考几何位置。因此，第一接合区域和第二接合区域之间的偏移量不是从相应的接合区域的外部几何结构确定，而是在每种情况下都与相应接合区域的接合中心线相关。由于在传递力或力矩时，相应的参考几何位置位于所涉及的力传递材料区域的中部，所以以这种方式，可以使接合区域之间的偏移量最佳地适应于分别作用在轴管和悬挂臂元件上的力和力矩。

优选地，在第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件的区域中，所述偏移量为所述轴管的外径的0.05～0.4倍，优选为0.07～0.2倍，特别优选为约0.07～0.1倍。对于轴管在第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件的区域中不具有圆筒形或中空圆筒形横截面的情况，优选将穿过轴管的横向于管的轴线的中心延伸绘制的圆的直径作为轴管的直径。遵从0.05～0.4的优选比值范围特别允许将本发明用在具有不同尺寸的悬挂臂元件和轴管的各种车轴系统中。特别地，0.07～0.2的特别优选的范围提供了车轴系统既可以用于卡车拖车也可以用于牵引车的优点。0.07～0.1的特别优选的范围通过避免悬挂臂元件和轴管之间的连接区域的尺寸过大而保证了特别高的可传递扭矩以及同时还有减轻轴单元的重量之间的最佳折衷。

特别优选地，第一轴向延伸等于第二轴向延伸。因此，换言之，第一接合区域和第二接合区域具有平行于管的轴线的相同的延伸。这个实施方案的优点在于，有利地，可以使用相同的工具来制造第一接合区域和第二接合区域，从而可以显著地降低用于制造轴单元的制造成本。

优选地，第一接合区域和/或第二接合区域具有周面，在第一接合区域和/或第二接合区域的区域中所述周面具有与所述轴管的周长之比为0.4～1.3，优选为0.6～1，特别优选为约0.85～0.95的平均长度。这里，优选地，周面限定为构造成凹部的第一接合区域和/或第二接合区域的向内指向的面或优选圆形边缘，其用于形成第一悬挂臂元件或第二悬挂臂元件与轴管的焊接连接。特别优选地，周面构造成环形和弯曲的，其中曲面横向于环形轨道延伸。第一接合区域和/或第二接合区域的周面的平均长度的变化可能影响实际的连接长度(即，换言之，在轴管和相应的悬挂臂元件之间的焊缝沿着其产生的长度)。在本文中，平均长度限定为在轴管和悬挂臂元件之间的中部中测量的周面的延伸。已经表明，在0.4～1.3的比值的情况下，可以实现第一接合区域和/或第二接合区域外侧的悬挂臂元件的其余剩余壁厚度与悬挂臂元件和轴管之间足够大的焊缝长度之间的有利折衷。这里，0.6～1的优选比值通过优选略呈椭圆形构造的焊接部而允许周面的平均长度达到基本上大于或等于轴管的周长，由此在轴单元的设计中，优选地仅需要进行比例缩放，并且在第一接合区域和/或第二接合区域的边缘长度与轴管的周长之间始终选择相应有利的比值。

特别优选地，所述轴管具有压力半部和张力半部，其中第一接合区域仅设置在所述压力半部中，并且其中第二接合区域仅设置在所述轴管的张力半部中。轴管的压力半部优选为轴管的在轴单元的区域中在弯曲负荷下主要受到压缩应力的负荷的区域。特别地，优选的是，相对于轴管装配在轴单元上的状态下的空间配置，轴管的压力半部配置在轴管的基本上位于其上侧的半部中。轴管的张力半部优选是轴管的与压力半部相对的半部。在张力半部中，轴管优选主要受到张应力的负荷。在本发明的上下文中，已经证明将第一接合区域配置在轴管的压力半部中是有利的。与第二接合区域相比，第一接合区域优选传递更高的扭矩，从而在轴管弯曲时，除了扭转应力之外，第一接合区域有利地仅受到压缩应力的负荷。以这种方式，可以显著地延长悬挂臂元件和轴管之间的连接部的使用寿命，原因是第一接合区域中的轴单元仅受到扭转应力和压缩应力的负荷。与第一接合区域相比，第二接合区域有利地传递轴管的更小比例的扭转应力，并且因此在轴管弯曲时可以吸收更高的张应力，并且将其传递到第二悬挂臂元件。使轴管变形的力(其在轴管上的张力半部处产生压力)优选是作用在轴管的外侧或远端的卡车车轮的支撑力和通过悬挂臂元件传递到轴管上的卡车的重量的力。优选地，轴管的压力半部配置在轴管的与重力取向相反的一侧。

有利地，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件在其与所述枢转轴线相对的端部形成重叠部。有利地，重叠部是第一悬挂臂元件的一部分与第二悬挂臂元件的一部分垂直于管的轴线作用的底切部。有利地，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件在重叠部的区域中分别构造成台阶状。有利地，重叠部形成其中可以在第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件之间产生焊缝的区域，其中重叠部或底切部保护轴身免于与熔融的焊接材料接触。以这种方式，可以防止由于熔融材料的沉积而造成的在第一接合区域和第二接合区域外侧的轴身材料的劣化。此外，重叠部允许更好地补偿轴管外径的制造公差，原因是悬挂臂元件相应地可以或多或少地被推到一起并且或多或少地重叠。

另外优选地，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件形成两个重叠部，其中所述两个重叠部相对于所述管的轴线基本上彼此相对。第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件之间的第二重叠部的优点在于，与上述仅有一个重叠部的设计相比，第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件之间的第二焊接区域进一步增加了轴单元的强度。这里，在第二重叠部的区域中，再次防止焊缝进入轴管的材料中。重叠部相对于管的轴线基本上彼此相对，其中特别地，“基本上”是指与穿过管的轴线延伸的平面或直线成1°～10°的角度偏差。以这种方式，可以优化重叠部的位置，以特别用于在第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件之间产生焊接连接的良好可接近性。

特别优选地，承载元件能够通过形状配合以及优选通过压配合固定到第一悬挂臂元件和/或第二悬挂臂元件上。承载元件优选是用于空气弹簧的接收区域。有利地，承载元件具有空气弹簧可以靠在其上的支撑面，其中空气弹簧通过其背离支撑面的端部支撑在卡车的框架上。有利地，第一悬挂臂元件和/或第二悬挂臂元件具有相应的接合装置，用于承载元件与第一悬挂臂元件和/或第二悬挂臂元件的形状配合连接(特别优选可释放的连接)。例如，这种接合装置可以是可以与承载元件的相应接合装置进行形状配合接合的凹部或孔和突起，以将承载元件固定到第一悬挂臂元件和第二悬挂臂元件的组件上。

附图说明

以下参照附图对所选择的实施方案的说明中限定了本发明的进一步优点和特征。在附图中：

图1是根据本发明的轴单元的优选实施方案的侧视图，

图2是图1所示的优选实施方案的局部断面图，

图3是第一悬挂臂元件的优选实施方案的俯视图，

图4是根据本发明的轴单元的优选实施方案的立体图，和

图5是根据本发明的轴单元的优选实施方案的侧视图。

具体实施方式

图1所示的轴单元具有第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44。第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44优选经由轴承块可以固定或固定到卡车的框架上以绕着枢转轴线3可枢转。第一悬挂臂元件42在其与枢转轴线3相对的端部具有第一接合区域43。第二悬挂臂元件44在其与枢转轴线3相对的端部具有第二接合区域45。第二接合区域45和第一接合区域43包围配置在第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44之间的轴管2的至少部分区域。第一接合区域43和第二接合区域45优选分别构造成在悬挂臂元件42,44上的凹部。有利地，第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44在其与枢转轴线3相对的端部形成重叠部47。在重叠部47的区域中，第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44优选焊接在一起。

图2示出了图1所示的根据本发明的轴单元的优选实施方案的局部断面图。在该视图中，未切割的轴管2有利地具有压力半部22和张力半部24。此外，优选地，第一悬挂臂元件42的第一接合区域43优选配置在轴管2的压力半部22上。特别优选地，第一接合区域43仅焊接到轴管2的压力半部22上。第二悬挂臂元件44的第二接合区域45有利地焊接到轴管2的张力半部24上。此外，第一接合区域43具有第一轴向延伸L₄₃和位于该第一轴向延伸L₄₃中心的第一接合中心线M₄₃。此外，第二接合区域45具有第二轴向延伸L₄₅和位于该第二轴向延伸L₄₅中心的第二接合中心线M₄₅。特别优选地，第一接合区域43和第二接合区域45配置成彼此偏移优选平行于管的轴线R测量的偏移量V。这里，特别地，在第一接合中心线M₄₃和第二接合中心线M₄₅之间测量偏移量V。优选地，在第一接合区域和第二接合区域的区域中偏移量V与轴管2的外径D之比为0.8。此外，优选地，第一接合区域43配置成与第二接合区域45相比更接近轴管2的轴向中心。同时，优选地，第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44的外边缘相对于管的轴线R配置在相同的高度。因此，有利地，第一接合区域43未居中地配置在第一悬挂臂元件42上。此外，优选地，第二接合区域45未居中地配置在第二悬挂臂元件44上。

图3示出了第一悬挂臂元件42的优选实施方案的俯视图。特别地，可以看到第一接合区域43的形式，其优选构造成第一悬挂臂元件42上的凹部，并且在其内侧具有周面5。在第一接合区域43的区域中周面5优选具有与轴管2的周长U之比优选为0.85～0.95的平均长度K。

图4示出了根据本发明的轴单元的优选实施方案的立体图。特别地，设置有枢转轴承，其固定到卡车框架的轴承块上并且安装第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44以绕着枢转轴线3可枢转。因此，第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44优选固定到卡车的框架上以绕着相同的枢转轴线可枢转。第一接合区域43和第二接合区域45部分地由承载元件7覆盖。特别地，承载元件7用于安装空气弹簧并且优选通过形状配合连接到第一悬挂臂元件42和/或第二悬挂臂元件44上。为了在承载元件7与第一悬挂臂元件42和/或第二悬挂臂元件44之间形成形状配合连接，特别优选地设置有通过螺栓或螺钉的连接。这个实施方案的优点在于，可以从轴单元容易地拆卸承载元件7。优选地，第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44形成重叠部47。当在第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44之间形成焊接连接时，重叠部保护轴管2免于与熔融的焊接材料接触。因此，可以避免在第一接合区域43和第二接合区域45外侧的轴管2的材料弱化。以这种方式，可以显著延长轴单元的使用寿命并且可以显著增大可以通过轴管2传递的最大力和力矩。

特别地，图5所示的轴单元的优选实施方案与图1所示的实施方案的不同之处在于第二重叠部47，其相对于管的轴线R基本上与背离枢转轴线3的重叠部47(在图中右侧所示)相对。特别优选地，第二重叠部47和重叠部47通过穿过管的轴线的平面(如虚线所示)相交。第二重叠部47的优点与由上述单个重叠部提供的优点相对应。特别优选地，在重叠部47的指向枢转轴线3的左侧在第一悬挂臂元件42和第二悬挂臂元件44之间形成的空间可以用于配置轴单元的诸如制动缸或管线等另外的系统，其中通过第一悬挂臂元件和/或第二悬挂臂元件保护这些系统免受旋转异物的影响。在图5所示的实施方案中，在右侧所示的重叠部47的区域中，第一悬挂臂元件42重叠在第二悬挂臂元件44的背离轴管2的那侧上，而在左侧所示的重叠部47的区域中，第二悬挂臂元件44重叠在第一悬挂臂元件42的背离轴管2的那侧上。因此，悬挂臂元件42,44可以沿着虚线所示的平面在一个方向上彼此推挤，其中轴管2本身使悬挂臂元件42,44在该方向上彼此相对定位，并且实现了悬挂臂元件42,44在轴管2上的固定接触。可选择地并且优选地，如果第一悬挂臂元件42重叠在第二悬挂臂元件44的面向枢转轴线3的那侧上，同时第二悬挂臂元件44重叠在第一悬挂臂元件42的背离枢转轴线3的那侧上，那么悬挂臂元件42,44可以沿其彼此相对移动以便于然后通过插入轴管而彼此相对定位的方向可以变得相反。

在本发明的上下文中，作为图5所示的实施方案的替代选择，优选的是，第一悬挂臂元件42在两个重叠部47的区域中在轴管2的两侧都重叠在第二悬挂臂元件44上。以这种方式，可以改善悬挂臂元件42,44的彼此相对定位，并且更容易在悬挂臂元件42,44和轴管2之间形成焊接连接。在这个实施方案中，第一悬挂臂元件42承载来自和到达轴管2的更大比例的力和力矩传递。作为由第一悬挂臂元件42进行的双向重叠的替代选择，第二悬挂臂元件44可以重叠在第一悬挂臂元件42的两侧上，以经由第二悬挂臂元件44传递来自轴管2的更大比例的力和弯矩。

附图标记列表

2 轴管

3 枢转轴线

5 周面

7 承载元件

22 压力半部

24 张力半部

42 第一悬挂臂元件

43 第一接合区域

44 第二悬挂臂元件

45 第二接合区域

47 重叠部

D 外径

K 平均长度

L₄₃ 第一轴向延伸

L₄₅ 第二轴向延伸

M₄₃ 第一接合中心线

M₄₅ 第二接合中心线

R 管的轴线

U 周长

V 偏移量