本发明涉及轴单元，尤其是涉及用于将纵向控制臂固定至轴管的固定系统。
背景技术：
现有技术中的轴单元是已知的，特别地，轴单元能够将轴引导件固定于轴管。此处已经确立了各种紧固机构。因此，首先，例如通过将每个端部均设置有螺纹的u型支架用于相对于控制臂夹持轴管，从而产生纵向控制臂和轴管的力配合结合。这种u型支架的缺点在于需要大量的附加组件，以实现纵向控制臂的在轴管上的足够稳固的坐装，并且同时尽可能地防止轴管的旋转。其次，到目前为止，已经证明了使轴管焊接于纵向控制臂是权宜的，其中，多种可行的焊接形状能够用于产生轴管和纵向控制臂之间的一体化接合。一体化接合的缺点在于，所述接合在不大程度地破坏控制臂或轴管的材料的情况下是无法分离的，并且，在焊接过程期间，在焊接区域内，在纵向控制臂和轴管上发生了材料结构的变化，其中，特别地，脆性断裂倾向增加，并且材料内应力会增大，这促进了焊接区域中的裂缝形成。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种轴单元，尤其是提供一种用于将轴管固定于控制臂元件的轴单元，其弥补了现有技术的缺点并特别地易于组装，并且仅具有少量的组件，且允许轴管牢固地连接至控制臂。
通过具有权利要求1的特征的轴单元来实现本发明。从权利要求中能够找到本发明的其它优点和特征。
根据本发明，轴单元包括控制臂和夹持单元，其中，控制臂和夹持单元环绕或者包围管区域，其中，控制臂的第一侧背离管区域，并且控制臂的第二侧围绕或者形成管区域的控制臂侧的边界面，其中，夹持单元能够支撑性地抵接于控制臂的第一侧，并且具有夹持侧的边界面，该边界面限定了管区域，其中，夹持单元具有第一夹持部和第二夹持部，其中，第一夹持部具有第一楔形部分，并且第二夹持部分具有第二楔形部分，其中，上述楔形部分被形成为使得夹持部的大致平行于夹持轴线的朝向彼此的移动或者位移导致了管区域的横切于夹紧轴线的缩窄。轴单元的控制臂优选为能够在其第一远端可枢转地固定于商用车辆的车架的并且在横切于其悬架的枢转轴线延伸的方向上纵向地延伸的组件，并且，在轴单元的与枢转悬架相对侧的远端包括用于弹簧元件(优选地，空气弹簧)的固定区域。另外，控制臂包括第一侧(优选地，上侧)和与第一侧相对的第二侧，并且第二侧具有管区域的控制臂侧的边界面并且便利地在安装时朝向行车道路。在管区域中，轴管或者轴颈元件能够优选地布置成大致平行于控制臂元件上的控制臂的枢转方向，并通过夹持元件固定或者能够固定于控制臂。控制臂侧的边界面的区域中的控制臂的横截面特别优选为恒定的或者沿着或者平行于枢转轴线仅仅非常轻微地改变。因为为了固定被布置成平行于控制臂的枢转方向的轴管而被吸收的力能够通过夹持单元来施加，所以夹持单元尤其适合与纵向控制臂一起使用。在第一优选实施例中，由夹持单元和控制臂形成的管区域能够优选为圆柱形表面。可替代地，为了固定形成有圆角的大致呈矩形或者方形的轴管，管区域的相应的几何形状也能够设计成优选地具有圆角的多边形。夹持单元形成为两部分，并且包括第一夹持部和第二夹持部。在这种情况下，夹持单元在至少某些区域中围绕管区域和控制臂。换句话说，首先，夹持单元被设计成支撑在控制臂的第一侧上，并且在控制臂的相对侧形成管区域的边界。另外，夹持单元包括两个楔形部分，其中，第一楔形部分设置在第一夹持部上，并且第二楔形部分设置在第二夹持部上。上述楔形部分优选地以下述方式形成：使得夹持部的平行于夹持轴线的朝向彼此的位移导致夹持元件(特别是，夹持元件的限定关键区域的面)朝向控制臂的第一侧位移，并且在这个过程中，从横切于夹持轴线的方向来看，导致了管区域缩窄。由于管区域的这种缩窄，在管区域中布置的轴管能够以力配合和摩擦接合的方式固定于控制臂和夹持单元的组合。根据本发明的轴单元的主要优点在于，在这种情况下，为产生力配合而施加的力不仅通过例如由u型支架或者相应的螺栓产生的拉应力来实现，而且通过两个夹持部彼此相互施力而产生的特定的拉力，在夹持部上能够使用杠杆效应或者(在物理意义上)的倾斜面来实现夹持单元和控制臂的组合对轴管的基本上较高的接触压力。通过这种方式能够防止承受永久载荷和周期性载荷变化的张紧螺栓遭受(特别是由于永久塑性变形而产生的)材料疲劳，并且能够防止由上述情况导致的轴管的使用寿命减少。用于两个夹持部的相互运动的术语“大致平行”包括夹持部的(相对于彼此的)横切于夹持方向(也就是说，横切于两个夹持部彼此相抵的方向)的一定的位移。这尤其是由于如下事实：借助于两个楔形部分的设置有局部或者中心倾斜的楔形接触面，也通常会发生夹持部的横切于倾斜方向的或者基于控制臂而言横切于枢转方向的位移。这种位移运动被包括在术语“大致平行于夹持轴线”中。
对于楔形部分来说优选地，每个楔形部分均具有从远端或者从楔形部分的朝向相对的夹持部的端部开始增加的横截面厚度。每个楔形部分优选地包括远端，所述楔形部分借助该远端从所述夹持部大致地突出。更优选地，夹持部的楔形部分的远端沿着夹持轴线朝向各自相对的夹持部向前位移，以使夹持单元与控制臂和轴管接合。楔形部分的横截面厚度从楔形部分的远端优选地直到楔形部分的与远端相对的区域在横切于夹持轴线的方向上增加，所述与远端相对的区域是相邻于夹持部的横切于夹持轴线延伸的区域(即，在下文中进一步描述的连接板部分)。在这种情况下，第一优选和最简单的优选实施例是简单的倾斜平面。可替代地，楔形部分也可以优选地分别包括外表面，外表面包括圆锥形或者锥形部分。特别优选的是，楔形部分横截面的斜率的增加是大致统一的，换句话说，横截面厚度呈线性增加。通过这种方式能够防止楔形部分的接触面的各个部分承受较大的负载，并且能够防止其变得比其它部分磨损更多。
特别优选的是，第一楔形部分和/或第二楔形部分的沿着或平行于夹持轴线的横截面厚度的平均斜率在0.04到0.3的范围内，优选0.06到0.2的范围，并且特别优选大约0.1到0.2的范围。已经发现的是，对于所提供的多个应用来说，本发明的主旨为，0.04到0.3的斜率范围足以涵盖轴单元的所有可行的几何结构。斜率越陡峭，通过张紧元件施加的力越大，以便在控制臂和夹持单元的组合上产生轴管需要的限定的和最小的紧固力。斜率越小，相应地，所需的力就越小，但夹持部相对于彼此所覆盖的路径就越大，这特别地导致了夹持部的基于沿着或平行于夹持轴线或者沿着或平行于枢转轴线的控制臂宽度或者控制臂范围的特定的最小安装空间要求。尽管特别优选的从0.6到0.2的范围不包括根据本发明的轴单元的多个可行的应用位置，但所述范围借助增加的最小斜率而具有如下效果：夹持连接能够在使用简单的手动工具移除张紧元件后被解除。同时，因为几何差异的较大补偿是可行的，所以在使用0.2的最大斜率时，大量不同的轴元件能够借助夹持元件而固定于控制臂。尤其是在使用诸如拖车等牵引式商用车辆时，从0.1到0.2的特别优选的范围已获确认，这是因为，在这种情况下以楔形部分的0.1的斜率而作用在控制臂夹持元件和轴管的组合上的力仍然能够使用常规的张紧元件来施加，而各种轴管几何结构和制造公差仍然能够通过0.2的斜率的最大限值来充分补偿。
特别优选地，第一和第二楔形部分的横截面厚度的斜率相同，或者换句话说，第一和第二楔形部分的横截面厚度的增加相同。特别优选地，第一和第二楔形部分能够大致在它们的整个面上相互抵接，也就是说，优选地以它们超过80％的相对的面而相互抵接，其中，避免了由于接触压力而引起的局部压力峰值。另外，在第一楔形部分的相对于第二楔形部分的位移的整个区域上，从第一楔形部分到第二楔形部分能够发生均匀的力传递，反之亦然。
优选地，第一夹持部具有第一凹槽和第二凹槽，其中，凹槽形成为并能够相互定位成使得张紧元件被引入或者能够被引入到凹槽中，以使夹持部彼此相抵地绷紧。特别地，夹持部中的凹槽优选地布置成与楔形部分直接相邻或者布置在楔形部分附近，以在借助张紧元件彼此相抵地牵拉夹持部时避免凹槽的区域中的相对大的杠杆臂的影响。优选地，在凹槽的位于外侧的(即也就是说，背离相对的夹持部的)面或者侧上设置有加强部或者凸缘，张紧元件能够被支撑在所述加强部或者凸缘上，以向夹持部传递大的力。
特别优选地，凹槽以下述方式布置在夹持部上：当夹持部被彼此相抵地箍紧时，所述凹槽大致地相互对齐。通过这种方式能够避免张力元件上的剪切应力和变形，并且轴单元的使用寿命因此能够显著增加。因为在使夹持部彼此相抵靠地箍紧的过程中，横切于夹持轴线地发生了一定的横向位移，所以凹槽能够“大致地”相互对齐，并且因此，凹槽的相对彼此的位移也必须包含在本发明的范围内。因此，特别优选的是，尤其是在实现了夹持部的彼此相抵地充分夹持时，凹槽被精确地相互对齐，并且管区域中的轴管以借助充足的接触压力以力配合和摩擦接合的方式而被固定至控制臂和夹持单元的组合。
特别优选的是，凹槽中的一者具有比其它凹槽更大的横截面积。在这种情况下，优选地使用较大的凹槽横截面积，以此能够补偿夹持部的横切于夹持方向的相对于彼此的相对位移，而不对张紧元件加载横切于夹持方向作用的力。特别优选地，凹槽中的一者具有插槽的形式，其以简单的方式允许凹槽中的张紧元件的横切于夹持方向的位移。
更优选地，一个夹持部上的凹槽中的一者比其它的凹槽具有更大的沿着或平行于夹持轴线的范围，其中，所述凹槽优选地具有用于与张紧元件啮合的内螺纹。优选地，通过这种方式能够节省用于缚紧张紧元件的螺母。有利地，通过这种方式，张紧元件能够在控制臂的沿着或平行于夹持轴线的长度的至少四分之一的长度上啮合到夹持部中的一者的凹槽的内螺纹中，由此能够施加大的张紧力。
在另一优选的实施例中，楔形部分的这些相互接触的面形成为大致共面的，并且有利地形成为平整的。因为表面负载形成于整个大的表面区域中，这防止了由于赫兹接触压力(hertziancontactpressure)和缺口效应而引起的局部应力峰值，所以楔形部分的这些相互接触的面的共面的和平整的设计特别地确保了楔形部分之间的特别优选的力传递。
可替代地，第一和第二楔形部分能够分别在其彼此相对的侧上被设计成圆锥形，或者优选地设计成倾斜圆柱体的部分表面。相较于平坦设计，第一和/或第二楔形部分的圆的接触面用于提供两个楔形元件的相对于彼此的改进的定位，使得也能够防止楔形部分的横切于夹持方向的位移。特别地，在与具有凹陷或中空形式的接触面的相互作用中，夹持元件因此能够借助控制臂的第一侧以特别可靠的方式固定于控制臂，并且从而防止在所有可能的方向上的位移。
在特别优选的实施例中，第一夹持部包括第三楔形部分，并且第二夹持部包括第四楔形部分，其中，第三和第四楔形部分优选地与第一和第二楔形部分间隔开至少等于边界面的长度的距离，其中，第一和第三楔形部分借助第一连接板部分而相对于保持地保持，其中，第二和第四楔形部分借助第二连接板部分而相对于彼此地保持。有利地，夹持部中的每一者因此包括能够相互间隔开地分别啮合到控制臂上的至少两个楔形部分。通过这种方式能够实现夹持单元与控制臂的甚至更加稳固的连接，以使夹持单元以更稳固的方式固定于控制臂，并且因此也使轴管以更稳固的方式固定于控制臂。优选地，以相同的方式形成第一和第三楔形部分。类似地，也优选地以相同的方式形成第二和第四楔形部分。优选地，第一楔形部分与第三楔形部分的距离和第二楔形部分与第四楔形部分的距离至少等于控制臂的边界面的沿着或者平行于在第一/第二楔形部分与第三/第四楔形部分之间延伸的直线的长度。特别地，通过设置第一和第二夹持部的两个楔形部分总是共同在夹持单元上产生力的两个区域来实现负载分布，这减小了作用在单个楔形部分上的力，并且楔形部分因此能够设计得更轻并且具有更小的壁厚度。
有利地，第二和第四楔形部分能够直接啮合于控制臂的第一侧，其中，第一楔形部分能够啮合于第二楔形部分，并且第三楔形部分能够啮合于第四楔形部分。换句话说，优选地，第二夹持部的两个楔形部分直接啮合于控制臂的第一侧，其中，第一夹持部的两个楔形部分支撑第二夹持部的楔形部分并将第二夹持部的楔形部分压向控制臂。在这种情况下，楔形部分的设计能够以特别优选的方式根据其目的进行选择，例如，使得第二和第四楔形部分具有大致平面的并且与控制臂的外部几何结构相配的几何结构，而第一和第三楔形部分具有与第二和第四楔形部分相对应的外部几何结构。另外，通过这种方式能够在控制臂上设置夹持单元的特定安装方向或者安装定向，所述安装方向或者安装定向能够容易地被安装者识别和保持。因此，例如，第一和第二楔形部分可以具有较大的尺寸，使得在制动中产生的力(这样的力平均而言大于在加速过程中的力)能够被更好地吸收。
另外，优选地，夹持部均包括连接板部分，其中，连接板部分大致横切于夹持部的各个楔形部分地延伸并且固定或者能够固定于楔形部分。优选地，连接板部分是板状部，其优选地包括以楔形部分的区域中的材料加强的区域。特别地，连接板部分用于从楔形部分到夹持单元的各个相对的保持几何结构(即，相对的楔形部分或者非楔形的支撑几何结构)的力传递。在这种情况下，连接板部分优选地形成为具有大致弧形的或者弯曲的基部，以特别地保持管件部分的通畅并且使力从控制臂的上表面上的楔形部分朝着各个夹持部的相应地相对的保持部分或楔形部分传递。
优选地，连接板部分被设计成与各个楔形部分是一体的，这首先是为了减少需要的组件的数量，并且其次为了能够在楔形部分和连接板部分之间传递尽可能大的力。
优选地，轴单元的连接板部分具有板形设计并借助张紧元件而固定于至少一个楔形部分。在期望或者需要模块化设计的情况下，连接板部分可以具有与楔形部分分离开并借助张紧元件相应地与各个楔形部分力传递地连接的组件的形式。例如，由于标准化的楔形部分能够与不同尺寸的多个连接板部分一起使用，因此模块设计的优点在于，尽管组件的数量更多，但是能够显著降低生产成本。为此目的，连接板部分特别地具有板状设计并包括凹槽，以借助张紧元件而被固定至至少一个楔形部分。
特别优选地，第一夹持部具有第五楔形部分，并且第二夹持部具有第六楔形部分，其中，第五楔形部分或者第六楔形部分具有夹持侧的边界面。第五和第六楔形部分优选地布置在管区域的与控制臂相对的那侧并且能够产生除了由前述四个楔形部分的位移而产生的管区域的缩窄之外的管区域的进一步缩窄，以将轴管固定于控制臂。特别优选地，第五或第六楔形部分在这种情况下直接接触轴管，并且因此，换句话说，形成夹持侧的边界面。在这种情况下，夹持侧的边界面优选地形成为使得尽可能多的面倚靠于轴管上，也就是说，在某些部分上具有圆柱形设计或者具有圆角的多边形设计。
特别优选地，所有的楔形部分具有大致相同的横截面厚度的斜率，即，相同的梯度或倾斜度。因为夹持部的朝向彼此的移动在位于控制臂上方或者轴管下方的所有楔形部分上实现了相同的接触压力，因此使得夹持部中的材料应力最小化。特别地，例如，能够防止第一和第五楔形部分相对于夹持轴线横向的不同程度的位移，并且因此能够防止在第一夹持部的连接板部分中发生变形。另外，通过这种方式，施加到张紧元件的力大致相等，并且因此能够提供允许张紧元件的足够的使用寿命的特定张紧力与控制臂上的轴管的需要的高接触压力之间的最佳折衷，其对于所有的张紧元件来说是大致相同的。
优选地，第一夹持部和第二夹持部均包含四个凹槽，其被设计成用于容纳四个张紧元件，其中，张紧元件迫使第一和第二夹持部彼此相抵。特别地，在这种情况下优选的是，每个凹槽被分别设置成紧邻于楔形部分。特别优选地，两个凹槽被设置成分别相邻于第四和第五楔形部分。通过张紧元件施加的张紧力分布于四个张紧元件，这提供了如下优点：张紧元件能够具有相对小的尺寸，但其使用寿命仍足够长，以实现轴单元的良好的总体使用寿命。同时，然而，所需要的具有两个夹持部、四个张紧元件和控制臂的组件的总数量仍非常小，并且根据本发明的轴单元能够低成本地生产和安装。
在其它优选实施例中，在控制臂侧的边界面的区域中，控制臂被设计成弯曲的，并且夹持单元被支撑在控制臂上的区域中，所述控制臂优选地具有一个或者多个凹陷的凹槽。特别地，控制臂侧的边界面的区域中的控制臂的曲率被设置成使得轴管能够以对材料特别柔和的方式而被夹持在控制臂上。特别地，借助均匀的控制臂曲率能够实现均匀的压力分布，并且能够避免控制臂的材料中的切口效应。特别优选地，控制臂包括多个(特别地，用于分别容纳一个楔形部分的)凹陷的凹槽，这些凹槽具有空心或凹痕的形式。由此，夹持单元能够以特别优选的方式而被保持在控制臂上的位置处，并且轴管也因此能够借助力配合更加可靠地固定在控制臂中。
附图说明
参照附图，在如下的说明中能够找到本发明的其它的优点和特征。需要注意的是，除非被技术因素明确地排除或者禁止，否则仅在一张附图中示出的单独的特征也意味着应用于其他附图中的实施例。在所述附图中：
图1是根据本发明的轴单元的第一实施例的立体图；
图2是已在图1中示出的轴单元的优选实施例的侧视图；
图3示出了通过图2所示的剖面b-b得到的剖视图；
图4示出了通过图2所示的剖面c-c得到的剖视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的轴单元的优选实施例的立体图。在这种情况下，控制臂2设置于商用车辆的车架，控制臂2在图中的左侧示出的其第一远端处能够被可枢转地固定，其中，控制臂2能够特别地围绕枢转轴线s枢转。在与第一远端相对的第二远端处，控制臂2优选地包括用于弹簧(尤其是空气弹簧)的容纳和固定区域。另外，控制臂2具有第一侧21和在图中作为下侧示出的第二侧22(参见图2中的参考标记)。夹持单元4固定或者能够固定于控制臂2，其中，在图1中，夹持单元4以固定状态示出。在夹持单元4上以这种状态设置的张紧元件8未在该图中示出，而是例如在图4中示出。夹持元件4在某些区域中包围控制臂2，并且与控制臂2一起形成管区域7。在管区域7中，优选地，商用车辆的轴管能够借助力配合连接而被布置并连接或固定至控制臂2和夹持单元4。优选地，夹持单元4包括第一夹持部5和第二夹持部6，其中，在本实施例中，第一夹持部5优选地包括第一楔形部分51和第三楔形部分52。相应地，第二夹持部6优选地包括第二楔形部分61和(在图中被第三楔形部分52遮住的)第四楔形部分62。在这种情况下，楔形部分51、61和52、62分别布置在控制臂2的第一侧21并且用于使夹持单元4箍紧在控制臂2上，以使管区域7能够缩窄以将轴管夹持在管区域7中。另外，图1示出了，夹持单元包括夹持侧的边界面44，其使管区域7在底部终止。例如，如图4和图3所示，优选地，夹持侧的边界面44设置在第五楔形部分56上。相应地，第二夹持部6包括第六楔形部分66，其将第五楔形部分56支撑向管区域7。优选地，第一夹持部5包括第一连接板部分55，第一连接板部分55首先使楔形部分51、52和56彼此定位并固定与第一连接板部分55。其次，连接板部分55还具有凹槽，在第一楔形部分51和第三楔形部分52的情况下，凹槽延伸到楔形部分51、52中。特别地，张紧元件8能够被引导至所述凹槽54中，张紧元件迫使夹持部5与夹持部6彼此相抵。
图2是已经在图1中示出的优选实施例的侧视图，其中，特别地，在控制臂2的下侧或者第二侧22能够看到控制臂侧的紧固面24。在图2中，还能够看到的是，管区域7优选地具有圆形或者大致圆形的横截面。在这种情况下，仅控制臂侧的边界面24和夹持侧的边界面44之间的过渡区域偏离于圆形。
图3示出了沿图2所示的剖面线b-b的剖视图。在这种情况下，在控制臂侧，控制臂2在其边界面24的区域中被大致中心地切开，其中，在该区域中，夹持单元4未与控制臂2啮合。在该图的下部区域中仅示出了夹持单元4的第五楔形部分56和第六楔形部分66，它们有利地设计成楔形形状，并且由于沿着夹持轴线k的朝向彼此的位移而使管区域7缩窄。
图4示出了沿着图2中标示的剖面线c-c得到的剖视图。对于图1到图3来说附加地，在这种情况下标示了张紧元件8，其在图4中示出于两个优选实施例中。上张紧元件8优选为具有头部的简单螺柱或螺栓的形式，其中，张紧元件的(在图中的左侧示出的)头部优选地支撑在第二夹持部6的第二凹槽的凸缘或者边缘上。第一夹持部5的第一凹槽54优选地设置有内螺纹，张紧螺柱8能够啮合在该内螺纹中，以迫使第二夹持部6与第一夹持部5彼此相抵。通过这种方式能够省略用于固定张紧元件8的附加的螺母，并且有利地尽可能地减少需要的组件的数量。类似地，在该图的底部示出的第二优选的张紧元件8优选地具有螺栓形式，然而其中，所述螺栓与(位于该图左侧的)螺母相互作用，以将第一夹持部5夹紧于第二夹持部6。特别地，在第一夹持部5或者第二夹持部6中的凹槽54、64不能被选择成具有使内螺纹能够施加足够的力以在夹持部5、6之间产生足够的拉应力的长度时，该实施例是优选的。特别有利地，除了图4所示的螺母，还能够设置用于锁定的附加螺母或者用于防止螺母从张紧元件8旋出的相应的附加元件。在图4中，能够进一步清楚地看出的是，在第一楔形部分51和第二楔形部分61的区域中，第二楔形部分61包括与控制臂2的上侧或第一侧21相对应的表面，并且因此，特别地，在控制臂2上大面积地施加压缩力。在该区域中，夹持元件4被支撑在控制臂2上，特别地，由此能够在相对侧(其具有夹持侧的边界面44)上相对的侧上将布置在管区域7中的轴管压向控制臂2。第一连接板部分55用于确保第一楔形部分51和第五楔形部分56之间的力传递。另外，第二连接板部分65用于确保第二楔形部分61和第六楔形部分66之间的力传递。特别地，第一夹持元件5和第二夹持元件6均优选地具有一体化组件的形式。在这种情况下，为了简化生产，第一夹持元件5和第二夹持元件6优选地借助铸造工艺来生产，特别地，优选在单个制造步骤中生产。通过这种方式，能够生产这样的轴单元：其能够以尽可能少的组件来产生轴管与轴引导件的特别强的力配合连接，如同图4所示的控制臂2中的那样。
附图标记列表
2-控制臂
21-第一侧
22-第二侧
24-控制臂侧的边界面
4-夹持单元
44-夹持侧的边界面
5-第一夹持部
51-第一楔形部分
52-第三楔形部分
53-第五楔形部分
54-第一凹槽
55-第一连接板部分
56-第五楔形部分
6-第二夹持部
61-第二楔形部分
62-第四楔形部分
63-第六楔形部分
64-第二凹槽
65-第二连接板部分
66-第六楔形部分
7-管区域
8-张紧元件
k-夹持轴线