轴身和底盘单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机动车辆的轴身和底盘单元，优选地涉及商用车辆或多用途车辆的轴身和底盘单元。
【背景技术】
[0002]这样的轴身在现有技术中是普遍已知的。这里，特别广泛传播的是，将该轴身设计成沿着纵向轴线大体上平滑地延伸的空心体。关于该轴身的抗弯强度和抗扭强度，当与实心轴比较时，作为空心体的设计是特别占优的，因为空心轴可以在重量保持不变的前提下实现大得多的抗弯强度和抗扭强度。轴的抗弯强度和抗扭强度特别依赖于横截面的设计。至今，还尚未能够使用在现有技术中已知的轴身的最佳横截面设计，因为这样的轴身设计常常与商用车辆的底盘区域中的安装空间局限相冲突。同时，迄今为止，必需把仅为个别类型的商用车辆制造出来的相应个体轴身用于不同重量级的商用车辆且因而用于底盘区域中的不同安装空间条件，这导致要提供多个轴身模型。因此，鉴于底盘区域中的既定的安装空间条件，迫切需要使轴身在它的重量方面和在不同商用车辆模型中的多样化可用性方面都是最优的。
【发明内容】
[0003]本发明的基本目的是提供一种能够减少重量、且能够以比现有技术中已知的车轴系统更通用的方式被使用的轴身。
[0004]这个目的是通过根据独立权利要求1的轴身和根据独立权利要求11的底盘单元而被实现的。根据从属权利要求可以更明显地了解本发明的进一步的优点和特征。
[0005]根据本发明，所述轴身包括轴管(axle tube)和轴头(axle stub)，其中所述轴管呈空心体的形式且具有平面对称的第一部分，其中所述轴管具有第二部分，所述第二部分关于所述第一部分的对称平面中的一者是不对称设计的，并且其中所述轴头被布置在所述轴身的末端的、呈旋转对称的端部处。优选地，所述轴身是商用车辆的刚性车轴，且包括如下两种部件:所述轴管和至少一个轴头。所述轴管大体上沿着纵向轴线延伸，该纵向轴线优选地同时是所述轴头的旋转轴线。优选地，所述轴管被固定至或可以被固定至机动车辆或商用车辆中的底盘的纵向控制臂，并且用来从所述轴头向所述商用车辆的底盘传递力且反之亦然，其中优选地，车轮能够以可旋转的方式被安装在所述轴头上。所述轴管具有呈平面对称设计的第一部分。换言之，优选地，所述第一部分的横截面被形成在垂直于所述纵向轴线的横切平面内且关于对称平面是平面对称的。这里，所述第一部分的至少一个对称平面被布置成使得所述轴管的所述纵向轴线位于该对称平面内，其中所述轴管的所述第一部分被设计成关于该平面是镜面对称的。此外，较佳的是，所述第一部分被设计有多个沿着所述纵向轴线布置着的横截面，且所述第一部分以所说明的方式平面对称。优选地，所述轴管的所述第一部分具有大体上呈多边形的横截面，然而其中，在所述多边形几何形状的各个角处优选地设置有倒角部(rounding)或弯曲部。此外，所述轴管具有第二部分，所述第二部分关于所述第一部分的一个对称平面是不对称设计的。优选地，在沿着所述纵向轴线的所述轴管的外轮廓的路程中，所述第二部分形成凹陷或凹陷部，或者换言之，所述第二部分在所述轴管的原本应该平滑的几何外形中形成了空腔。特别地，所述第二部分用来避免所述底盘单元中的所述轴管与邻近的外围系统之间的接触。换句话说，设置有所述轴管的所述第二部分是为了把在第一部分中具有比较大的横截面或具有向远处突出的横截面的轴管整合到具有外围系统(如果只有所述第一部分，那么这些外围系统就会抵靠着所述轴管)的现有底盘系统中。可以较佳的是，所述轴管具有多个第二部分，以便能够将所述轴管也用于由数个外围系统限制的安装空间中或具有被不同地布置着的外围系统的不同底盘系统中。通过在根据本发明的所述轴管上布置至少一个第二部分，能够在防止了所述轴管与商用车辆的底盘的外围系统冲突的同时，将所述轴管的平均横截面(即，在沿着所述纵向轴线的路程中的所述轴管的平均横截面)设计成特别大或突出。由于所述轴管具有大的横截面，所以特别能够在将壁保持为薄壁的同时使面积惯性矩(area moment of inertia)增大。因此，利用根据本发明而被设计出来的轴身，可以使所述轴身的重量减小，然而同时也实现了所需要的抗弯强度和抗扭强度。
[0006]优选地，所述第一部分的横截面关于交汇于所述轴管的所述纵向轴线上的两个平面或两个对称平面是平面对称设计的，其中所述第二部分的横截面关于所述两个平面中的一者是平面对称设计的且关于所述两个平面中的另一者是不对称设计的。所述第一部分的所述对称平面优选地是彼此垂直的，其中所述轴管的所述纵向轴线优选地是在所述两个平面的交汇区域中产生的交汇线。优选地，当存在着两个对称平面时，所述轴管的所述第一部分的横截面是矩形设计，优选地是正方形设计，其中在所述矩形或所述正方形的各个角处，优选地设置有弯曲部，以便使得制造更容易且使得能够避免在所述轴管的所述角区域中的应力峰值。优选地，所述轴管的所述第二部分的横截面仅关于所述第一部分的一个对称平面是平面对称设计的而关于所述第一部分的另一个对称平面是不对称设计的，即，换言之，所述第二部分优选地具有矩形的横截面或偏离于等边多边形形状的横截面。在所述第一部分具有环面的(circular)或环形的(doughnut-shaped)横截面的较佳情况下，所述第二部分相应地优选具有偏离于所述环面形状的横截面几何形状。特别地，所述第二部分相对于所述第一部分而言是凹陷，该凹陷提供了在所述轴管附近的、可以被商用车辆中的底盘的外围系统占用的额外安装空间。
[0007]特别优选地，所述轴管的所述第一部分具有优选在所述纵向轴线的路程中都大体上恒定的横截面，其中所述第二部分的横截面的0.4至0.95倍、优选0.5至0.8倍、且最优选0.6至0.7倍是与所述第一部分的横截面一致的。在该上下文中，术语“大体上恒定”的意思是指:沿着所述轴管的所述第一部分的路程，实际上可以在横截面中设置有诸如间隙、孔或突起之类的小的变化，以便例如使得所述轴管可以被固定至所述底盘的更多元件或使得线路可以进入和退出。优选地，所述轴管的所述第一部分的横截面实际上至少在沿着所述轴管的所述纵向轴线的所述第一部分的伸展的0.9倍上是恒定的，S卩，它的表面和几何尺寸都保持不变。特别地，当在将所述轴管安装到现有底盘系统中的情况下，要求所述第二部分的几何形状很大程度上偏离所述第一部分的原本应该呈现的几何形状时，特别地实现了较佳比值关系的下限0.4，以便能够将所述轴管插入到可能有限的安装空间中。第二部分具有数个扁平部或凸起也是可能的。特别当仅要求所述第一部分的几何形状的小的偏差以便能够将所述轴管安装在商用车辆的底盘中时，出现了最大的较佳比值关系0.95。理所当然地，所述第二部分的几何形状相对于所述第一部分的几何形状的偏差越小，那么在弯曲和扭转的期间内在所述轴管的材料中就越不受干扰地产生力矩和力，因此，所述材料上的负荷相应地小于在所述横截面的路程中有大的变化的情况下的负荷。在该上下文中，本发明允许在如下两个方面之间有优良的折衷妥协关系:一方面是可用的安装空间的良好利用率，另一方面是借助于所述轴管而实现的力或力矩的最佳传递。
[0008]优选地，所述第二部分具有第二周长，所述第二周长小于所述第一部分的第一周长。在该上下文中，各部分的周长被定义为横切于所述纵向轴线而测量的各部分的几何外形的实际周长。如果所述第一部分或所述第二部分的所述几何外形有偏差，那么就定义平均周长以作为各部分的周长。在该上下文中，例如，也可以不考虑横截面几何形状(即，各部分的环面或多边形几何形状)如何而测量出所述周长。
[0009]特别优选地，所述第二周长与所述第一周长的比值关系是0.820至0.999，优选是
0.850至0.997，且最优选地它是大约0.990至0.995。所述第二周长与所述第一周长的所述较佳比值关系范围特别地显示出:只有在所述轴管的面积惯性矩和因此所得到的对弯矩(bending moment)和扭矩(tors1n moment)的抵抗力模量不会过度地减小的同时，所述第二部分的几何形状相对于所述第一部分的几何形状的偏