悬架连杆元件的制作方法

本发明涉及一种特别是用于商用车辆的连杆元件。

背景技术：

连杆元件在现有技术中是已知的。在这种情况下，以枢转的方式悬挂并且以基本上杆状方式构造的纵向连杆充当商用车辆底盘的轴或短轴的轴承。这些纵向连杆的第一远端枢转地固定到商用车辆的框架上并且在其与枢转端相对的端部设置有弹性元件的承载部，其中车辆车轮的轴管或悬架通常配置在枢转轴承和弹性元件之间。然而，在现有技术中已知的连杆元件中，已经发现不利的是，为了实现必要的抗弯强度，不得不将连杆元件的对应部分设置成具有大的壁厚度，因此连杆元件的重量非常高，以便实现针对弯曲或扭转的预定强度。此外，现有技术中已知的连杆元件的几何结构不适于装配底盘的附加部件。因此，需要就连杆元件的最优几何结构和连杆元件的强度与重量的比值的优化方面进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种连杆元件，一方面，其具有最优的几何结构，另一方面，其允许减轻重量，同时保持必要的强度。

这个目的通过根据权利要求1的连杆元件来实现。从属权利要求中限定了本发明的附加优点和特征。

根据本发明的连杆元件包括第一壁区域、第二壁区域和第三壁区域，其中所述连杆元件具有用于绕着枢转轴线枢转支撑的枢转区域，其中第一壁区域和第二壁区域具有基本上平行于横向平面延伸的主延伸，其中所述横向平面与所述枢转轴线正交，其中第三壁区域基本上沿着侧向平面从第一壁区域和/或从第二壁区域突出，其中所述侧向平面垂直于所述横向平面取向，以及其中第三壁区域平行于所述横向平面并且相对于第一壁区域和/或第二壁区域偏心地配置。换句话说，第一壁区域和第二壁区域基本上平行于或沿着横向平面的主延伸指的是第一壁区域和第二壁区域具有其沿着或平行于横向平面的最大延伸。第一壁区域和/或第二壁区域横向于横向平面的相应延伸优选基本上小于主延伸，特别优选小于平行于横向平面的主延伸的四分之一。在这种情况下，第一壁区域和第二壁区域平行于横向平面的延伸优选不意味着第一壁区域和/或第二壁区域也必须构造成平行于横向平面。相反，优选的是，第一壁区域和/或第二壁区域具有曲率，它们通过该曲率从平行于横向平面的构造偏离。在这种情况下，尽管壁区域可以具有给定的曲率，但是优选的是，第一壁区域和/或第二壁区域从相应壁区域平行于横向平面的平均延伸的最大偏差不超出相应壁区域平行于侧向平面和横向平面之间的交叉线的延伸的0.1～0.2倍。换句话说，壁区域的可能的曲率半径基本上大于壁区域的最大延伸。在这种情况下，曲率半径优选为壁区域平行于侧向平面和横向平面的交叉线的最大延伸的5倍～10倍。换句话说，第一壁区域和/或第二壁区域横向于横向方向的延伸优选为相应壁区域的壁厚度。第一壁区域和第二壁区域优选基本上彼此平行地取向，其中第一壁区域或第二壁区域的曲率优选在第一壁区域和/或第二壁区域的这种基本上平行构造的背景下进行设置。有利地，第三壁区域在第一壁区域和第二壁区域之间延伸，其中第三壁区域基本上相对于横向平面横向延伸并因此优选相对于第一壁区域和/或第二壁区域横向延伸。第三壁区域基本上沿着侧向平面的延伸也包括第三壁区域的曲率，其中第三壁区域的主延伸方向优选沿着或平行于侧向平面延伸。第一壁区域、第二壁区域和第三壁区域因此优选形成h形横截面，但是其中h的横杆相对于h的两个垂直杆偏心地配置。第三壁区域在第一壁区域和/或第二壁区域上的偏心配置有利地允许优化利用连杆元件上的结构空间。优选地，减震器可以在由于第三壁区域在第一壁区域和第二壁区域之间的偏心配置而空闲的区域中配置在并固定到连杆元件上。此外，第三壁区域在第一壁区域和/或第二壁区域上的偏心配置优化了连杆元件的几何惯性矩，从而使得对于连杆元件的相同或较轻的重量来说，连杆元件可以承受较高的弯矩并且可以将该弯矩传递到商用车辆的框架或轴。

以特别优选的方式，第一壁区域以第一高度平行于所述横向平面延伸，其中第二壁区域以第二高度平行于所述横向平面延伸，以及其中第三壁区域在第一壁区域和/或第二壁区域上以第一高度或第二高度的0.1～0.45倍、优选0.15～0.3倍、特别优选约0.2倍配置。在本发明的上下文中，因此，第三壁区域将不被配置在第一高度和/或第二高度的一半处(这相当于将第三壁区域配置在第一壁区域和/或第二壁区域的中心)。第一壁区域和/或第二壁区域的绝对高度可以优选从枢转轴线沿着连杆元件的长度变化，其中第一壁区域和/或第二壁区域沿着连杆元件的延伸的相应高度的平均值被认为是第一高度和第二高度。第一高度优选等于第二高度，原因是有利地从而可以实现第一壁区域和第二壁区域上的均匀的几何惯性矩并且承受弯曲应力，而不发生扭转。第一壁区域和第二壁区域的高度优选垂直于侧向平面和平行于横向平面测量。第三壁区域配置在第一壁区域和/或第二壁区域的约四分之一高度处，一方面，允许利用大致h形横截面的特别有利的几何惯性矩。另一方面，在第一壁区域和/或第二壁区域的约四分之三高度上保持空闲空间以便将附加部件固定到第一壁区域和第二壁区域之间的连杆元件上。在这种情况下，在申请人的试验中，第一壁区域和/或第二壁区域的高度的约0.2倍的特别优选的比值范围通过低重量和结构空间在连杆元件上的最优分布而具有相对于高抗弯强度的最佳值。

以特别优选的方式，第三壁区域以第三高度平行于所述横向平面延伸。第三壁区域的第三高度优选垂直于侧向平面测量并且优选换句话说为第三壁区域的壁厚度。在这种情况下，第三壁区域的平均高度或平均壁厚度优选定义为第三高度，并且是第三壁区域在平行于侧向平面的延伸中的任选可变的厚度或第三高度的平均值。通过将第三高度与第一高度和/或第二高度的比值保持为0.01～0.2，特别地可以将在连杆元件的弯曲和扭转期间作用的几何惯性矩保持为足够大，同时使重量最小化。特别优选范围0.05～0.15允许作用在壁区域上并由连杆元件承受的力和力矩的有利分布，其中同时也可以最优地利用第一壁区域和第二壁区域之间的结构空间。特别优选范围约0.08～0.1在申请人的试验中公开了相对于抗弯刚度的最佳值以及还有同时优化的重量。

以特别优选的方式，所述连杆元件具有上侧、下侧以及用于固定轴管的接收区域，其中所述上侧和所述下侧配置在所述连杆元件上，使得从所述轴管作用在所述连杆元件上的力的方向基本上从所述下侧向所述上侧延伸，以及其中第三壁区域配置在与所述连杆元件的上侧相比离其下侧更近的位置。从轴管传递到连杆元件上的力优选为固定到轴管上并经由轴管和连杆元件承载商用车辆的车轮的支撑力。因此，从车轮传递到商用车辆的力基本上并且在商用车辆的正常操作状态下与重力作用相反。优选地，连杆元件配置在商用车辆上使得其下侧指向商用车辆在其上行驶的地面。连杆元件的上侧优选指向商用车辆的框架。特别地，例如，在商用车辆的装载过程中，不是处于升高状态下的商用车辆定义为商用车辆的正常操作状态。以特别优选的方式，第三壁区域配置在离连杆元件的下侧更近的位置以在第三壁区域上方保持空闲的结构空间，该结构空间尽可能大并且适于将附加部件装配到连杆元件上。

以特别优选的方式，第三壁区域具有基本上沿着所述侧向平面延伸的凹部。第三壁区域中的凹部特别地用于减轻连杆元件的重量。在这种情况下，凹部优选配置成使得第三壁区域的其余区域具有针对力传递路径进行优化的几何结构。特别地，凹部优选构造成圆形的。以特别优选的方式，凹部可以构造成至少部分椭圆形的。

所述凹部优选具有平行于所述枢转轴线的最大凹部延伸，其中第一壁区域和第二壁区域彼此之间在所述最大凹部延伸的区域中具有平均壁间距，以及其中所述最大凹部延伸与所述壁间距的比值为0.4～0.9，优选为0.6～0.8，特别优选为约0.75～0.8。以特别优选的方式，在这种情况下，壁间距平行于枢转轴线并且以特别优选的方式在与凹部延伸距离枢转轴线相同的间距的位置进行测量。换句话说，凹部延伸和壁间距优选在相同的高度并且以特别优选的方式以相对于彼此共线的方式测量。在这种情况下，凹部延伸越大，由此第三壁区域以及因此还有连杆元件的材料弱化越大。同时，连杆元件的重量通过凹部的较大延伸而减轻了。在这种情况下，在本发明的上下文中优选的范围0.4～0.9包括在连杆元件重量节省和足够强度之间的在本发明的上下文中实现为有利的所有折衷。在特别优选比值范围0.6～0.8内，在申请人的试验过程中已经发现，第三壁区域的其余材料厚度是足够的，同时与现有技术中已知的连杆元件相比，基本上可以减轻连杆元件的重量。特别优选的比值范围0.75～0.8允许将根据本发明的连杆元件用于其中必须具有连杆元件的足够强度并且同时要将重量保持为较低的特别高负载的商用车辆中。

在优选实施方案中，第一壁区域部分地具有曲率，其中第一延伸平面平行于所述横向平面配置成使得第一壁区域从第一延伸平面的第一最大偏差最小化，以及其中第一最大偏差与所述连杆元件平行于所述枢转轴线的最大总延伸的比值为0.05～0.3，优选为0.1～0.3，特别优选为约0.15。特别地，为了将连杆元件最优地适配于存在于商用车辆的底盘区域中的结构空间，第一壁区域优选部分地具有曲率。在这种情况下，第一壁区域与第一延伸平面的最大间距，换句话说第一最大偏差，定义为第一壁区域的曲率的测量值。第一延伸平面优选为平行于横向平面延伸并且配置成使得其与第一壁区域的最大可能部分相交或与其对齐的平面。因此，第一延伸平面优选相对于第一壁区域的平均延伸一致地延伸。第一延伸平面的这个位置使得第一最大偏差可以具有尽可能小的值，由此第一延伸平面优选与第一壁区域的最大部分相交。连杆元件平行于枢转轴线的最大总延伸优选为连杆元件的最大宽度。由于将第一最大偏差与连杆元件的最大总延伸的比值构造为0.05～0.3，所以第一壁区域的曲率优选构造成使得不绕着连杆元件纵向轴线作用过大的弯矩。优选范围0.1～0.3允许连杆元件的曲率构造期间的足够设计自由度，并且同时通过避免相对于连杆元件横向发生的弯矩确保了连杆元件的足够大的强度。特别优选比值约0.15允许第一壁区域的曲率使得从连杆元件的枢转轴承沿着朝向轴管的接收区域的方向的最优力传递路径成为可能，并且同时通过连杆元件最优地利用底盘区域中的结构空间。

在另一个优选实施方案中，第二壁区域部分地具有曲率，其中第二延伸平面平行于所述横向平面配置成使得第二壁区域从第二延伸平面的第二最大偏差最小化，以及其中第二最大偏差与所述连杆元件平行于所述枢转轴线的最大总延伸的比值为0.05～0.3，优选为0.1～0.3，特别优选为约0.15。特别地，为了将连杆元件最优地适配于存在于商用车辆的底盘区域中的结构空间，第二壁区域优选部分地具有曲率。在这种情况下，第二壁区域与第二延伸平面的最大间距，换句话说第二最大偏差，定义为第二壁区域的曲率的测量值。第二延伸平面优选为平行于横向平面延伸并且配置成使得其与第二壁区域的最大可能部分相交或与其对齐的平面。因此，第二延伸平面优选相对于第二壁区域的平均延伸一致地延伸。因此，连杆元件平行于枢转轴线的最大总延伸优选是连杆元件的最大宽度。为了进一步限定第二延伸平面和第二最大偏差，可以类似地适用关于第一延伸平面和最大第一偏差的解释。由于将第二最大偏差与连杆元件的最大总延伸的比值构造为0.05～0.3，所以第二壁区域的曲率优选构造成使得不绕着连杆元件的纵向轴线作用过大的弯矩。优选范围0.1～0.3允许连杆元件的曲率构造期间的足够设计自由度，并且同时通过避免相对于连杆元件横向发生的弯矩确保了连杆元件的足够大的强度。特别优选的比值约0.15允许第二壁区域的曲率使得从连杆元件的枢转轴承沿着朝向轴管的接收区域的方向的最优力传递路径成为可能，并且同时通过连杆元件最优地利用底盘区域中的结构空间。

以特别优选的方式，所述枢转区域、第一壁区域、第二壁区域和第三壁区域构造成一体并且优选彼此在一个方法步骤中构成。以特别优选的方式，铸造方法适合作为连杆元件的制造方法，其中整个连杆元件可以优选在一个方法步骤中制造。由此以特别优选的方式可以节省制造成本并减少制造时间。第一壁区域、第二壁区域和第三壁区域因此可以构造成一体铸造部件。

以特别优选的方式，所述连杆元件具有构造成用于以材料配合的方式固定轴管的凹部的接合区域，其中所述接合区域设置在所述连杆元件的与所述枢转区域相对的端部。接合区域优选为基本上相对于横向平面横向延伸的连杆元件中的眼状或孔状凹部。在接合区域中，优选可以通过周边焊缝以材料配合的方式将轴管固定到连杆元件上。

附图说明

以下参照附图对选定实施方案的说明中限定了附加优点和特征。自然，选定附图中公开的各个特征也可以用于其他附图的实施方案中，除非这被明确排除或由于技术考虑而被禁止。在附图中：

图1是根据本发明的连杆元件的优选实施方案的局部断面立体图，

图2是根据本发明的连杆元件的优选实施方案的横截面的图，

图3是根据本发明的连杆元件的优选实施方案的侧视图，和

图4是如图3所示的根据本发明的连杆元件的优选实施方案的平面图。

具体实施方式

图1中的第一优选实施方案中所示的连杆元件4具有优选构造成轴承眼并允许绕着枢转轴线s枢转地支撑连杆元件4的枢转区域3。在邻近枢转区域3的状态下，连杆元件4具有第一壁区域41、第二壁区域42和第三壁区域43。第一壁区域41和第二壁区域42基本上沿着或平行于与枢转轴线s垂直的横向平面q延伸。第一壁区域41和第二壁区域彼此间隔开，其中第一壁区域41和第二壁区域42之间的间距由于第一壁区域41和/或第二壁区域42的优选曲率而变化。优选地，第一壁区域41和第二壁区域42彼此间隔开平均壁间距b(参见图2和图4)。第三壁区域43基本上沿着或平行于侧向平面l并因此优选基本上横向于或优选垂直于第一壁区域41和/或第二壁区域42延伸。在图1中的截面平面的区域中，第三壁区域43具有凹部44。此外，第三壁区域43没有配置在第一壁区域41和/或第二壁区域42的一半高度处。换句话说，第三壁区域43配置在小于第一壁区域41和第二壁区域42的第一高度h1的一半和/或第二高度h2的一半的位置并与其连接，优选一体连接。在图1的优选实施方案中，第三壁区域43配置在与连杆元件4的上侧45相比离其下侧46更近的位置。在第三壁区域43上方并且在第一壁区域41和第二壁区域42之间优选释放有用于将附加部件固定到连杆元件4上的大的结构空间。此外，具有这种h形横截面的连杆元件4以特别有效的方式适应作用的弯矩。第三壁区域43具有优选的第三高度h3，换句话说，该第三高度为其壁厚度或优选为横向于侧向平面l的延伸。第三高度h3优选为第一高度h1和/或第二高度h2的约0.09倍。

图2是连杆元件4的优选实施方案的横截面的图。在这种情况下，截面平面在连杆元件4的区域中，其中第三壁区域具有凹部44并且特别优选在最大凹部延伸a的高度处。在图2所示的优选实施方案中，凹部延伸a与第一壁区域41和第二壁区域42彼此之间的平均壁间距b的比值为约0.75～0.8。优选地，连杆元件4的上侧45基本上平行于下侧46取向，其中以特别优选的方式，侧向平面l不平行于上侧45和下侧46取向，而是略微枢转。因此，第三壁区域43也优选在相对于连杆元件4的上侧45和/或下侧46枢转的状态下延伸通过1°～10°的角度。

图3是连杆元件4的优选实施方案的局部断面侧视图。在与枢转区域3相对的位置，连杆元件4优选具有其中轴管2可以配置在连杆元件4上并且在接合区域6(虚线)中可以焊接到连杆元件4上的接收区域5。在这种情况下，接合区域6优选构造成凹部，在其周边边缘上可以形成连杆元件4和轴管2之间的焊缝。

图4是连杆元件4的优选实施方案的平面图，其中示出了第一壁区域41和第二壁区域42的优选弯曲形状。在这种情况下，第一壁区域41基本上沿着第一延伸平面e1延伸，该第一延伸平面定位成与枢转轴线s垂直并且与第一壁区域41相对应使得第一壁区域41从第一延伸平面e1的第一最大偏差d1或最大突出最小化。类似地，第二壁区域42基本上沿着第二延伸平面e2延伸，该第二延伸平面定位成与枢转轴线s垂直并且与第二壁区域42相对应使得第二壁区域42从第二延伸平面e2的第二最大偏差d2或最大突出最小化。优选地，第一最大偏差d1小于或大于第二最大偏差d2。换句话说，因此，第一壁区域41和第二壁区域42优选具有不同程度的弯曲。第三壁区域43的凹部44优选具有偏离圆形形状的倒圆几何形状。以特别优选的方式，设置在接收部5中并构造成凹部的接合区域6也具有偏离圆形形状的倒圆几何形状。由于第三壁区域43的凹部44的独特的几何形状，特别地可以减轻连杆元件4的重量，原因是凹部44可以以最优的方式适应于待传递的力和力矩并且始终保持第三壁区域43的足够的支撑材料。连杆元件4优选具有定义为其平行于枢转轴线测量的最大延伸的总延伸g。

附图标记列表：

2-轴管

3-枢转区域

4-连杆元件

5-接收部

6-接合区域

41-第一壁区域

42-第二壁区域

43-第三壁区域

44-凹部

45-上侧

46-下侧

a-凹部延伸

b-平均壁间距

d1-第一最大偏差

d2-第二最大偏差

e1-第一延伸平面

e2-第二延伸平面

g-最大总延伸

h1-第一高度

h2-第二高度

h3-第三高度

l-侧向平面

q-横向平面

s-枢转轴线