用於載貨車的彈性底盤軸承的製作方法

2023-08-03 23:29:56

專利名稱：用於載貨車的彈性底盤軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種特別是汽車製造領域中用於兩個機械部件的彈性連接的鉸鏈。本發明特別涉及一種鉸鏈的兩個變型方案。所述鉸鏈具有一個夾頭和一個殼體，其中，該夾頭具有一個中間區，該中間區被該殼體包圍，並且該夾頭具有兩個端部區，分別有一個待連接的機械部件固定在該端部上。
在汽車製造領域中必須將所有類型的機械元件能按角度移動地聯接。通常這種類型的機械連接是通過彈性鉸鏈進行的，在這種鉸鏈中尤其連接相應機械元件的球形連接部件被一個殼體包圍。連接件的球形部分支承在殼體內的一個彈性的中間層中。該殼體本身多數是壓入到一個車輛部件的一個軸承襯套中。這種類型的鉸鏈不用維修，因為不是通過其上的滑動表面而是通過彈性中間層的變形而進行移動的。由於連接件為球形部件，所以這種類型的鉸鏈稱之為「球形萬向節」。
EP 1 092 891 A2公開了這樣一種球形萬向節，特別是用於載貨車中的氣動懸掛。該球形萬向節由兩個用它們的平的側面平面地彼此對置的金屬半塊(軸瓦)組成，從這兩個半軸瓦中在彼此對置側面的後面罩形地形成半球形以及半橢圓形的輪廓。這兩個半軸瓦的組合在中間形成了一個所謂的球形件，在兩端形成具有孔或者槽的支座，以用於藉助螺紋件固定彈性待連接的部件。附圖8示出這兩個半軸瓦(也叫作「夾頭」)中的一個。能夠將機械部件固定在這些半軸瓦上就說明了這樣一個部件的概念「夾頭」。按照附圖7，球形件插入到一個圓柱形殼體中，並且通過一個由彈性材料(橡膠)製成的鉸鏈體和這個圓柱形殼體彈性連接。所述鉸鏈體是藉助流化置入的。藉助這兩個半塊在兩側伸出的端部，兩個夾頭和汽車的底盤部件以及框架部件剛性連接。特別是在根據附圖7的實施方式中，這種固定是藉助插入到所示槽中的螺紋件進行的。一個殼體或者多個殼體通常集成在支座以及導向件中，而這些部件又是和相應的底盤部件和框架部件彈性連接。
根據上述現有技術水平在一個作為橡膠-金屬部件形成的用於支承底盤的球形件中，必須根據所要求的長度為每種長度方案製造出相應的半軸瓦(具有球形件的夾頭)。這一方面意味著每個變型方案必須有全套的加工工具，另一方面每個長度變型方案的對應加工也是費事的，特別是鍛制部件(衝壓件)由於其形狀而具有所謂的剛性突變，因而要求高強度的鋼。由於成本上的原因(費時，下腳料多等)對半軸瓦進行切削加工已沒有意義了。
因此本發明的任務是提供一種根據權利要求1的前序部份的、製造更加簡單並且使用更加靈活的鉸鏈。
上述任務通過根據權利要求1特徵的鉸鏈完成。從屬權利要求以特別優選的方式進一步發展了本發明的中心思想。
根據本發明要求對一種特別是在汽車製造領域中用於兩個機械部件的彈性機械連接的鉸鏈進行保護，該鉸鏈具有一個夾頭和一個殼體，其中夾頭具有一個被殼體包圍的中間區和兩個端部區，在這兩個端部區上分別固定一個待連接的機械部件。其中，根據本發明夾頭為一個旋轉對稱的車削件。殼體由至少兩個同心內插的套筒組成，這些套筒一起限定一個空心圓柱體。這個空心圓柱體的中間腔室用彈性材料澆鑄，這樣，由最內層的套筒所包圍的夾頭相對於殼體的一個套筒或者其它的套筒為萬向接頭式的，其在扭轉方向以及徑向和軸向可以移動。
根據本發明的這種類型的鉸鏈有如下優點一方面作為橡膠-金屬-單元的這樣一種殼體的外尺寸(在構件之內)總是一樣的，這樣就可相應地根據庫存生產。
另一方面夾頭簡化為一種簡單的車削件，其結果是-簡化了製造，並且因此可成本經濟地進行製造，-使用成本經濟的材料(例如未調質的圓鋼)，-在即將安裝前就可生產，以及-在安裝過程中，例如在一個自動化的作業過程中可快速形成一種變型方案。
此外大大地減少了變型方案，其結果是-存儲更容易，且有更高的靈活性，-由於省卻了變型方案所特有的工具成本(例如鍛模等)而降低了成本，
-因此總的來說在生產邏輯上有更高的靈活性。
本發明包含兩個方案第一方案為殼體由三個同心內插的套筒組成，優選地每個套筒是圓筒形的，因此是這樣一種圓柱套筒。
由於製造技術上的原因中間的圓柱套筒優選地具有開口，通過這些開口內圓柱套筒和中間圓柱套筒之間的以及中間圓柱套筒和外圓柱套筒之間的空腔相連接。這樣就有可以用彈性材料澆鑄最內的和最外的套筒之間的整個中間腔室。
第二方案是殼體由兩個同心內插的套筒組成。
優選地外套筒為圓柱形，因此是這樣一種圓柱套筒。內套筒具有兩個雙峰形狀的相鄰的且向外指向的球形段表面，因此是這樣一種雙球形套筒。
簡單地雙球形套筒為鑄件，它可成本經濟地例如由球墨鑄件製成。
在夾頭上的機械部件通過孔固定在夾頭的未被包圍的部分上。為了使待固定部件的更好的支承，在夾頭的未被包圍的部分內的兩個側面上橫向於孔對夾頭進行平面地銑削。
優選地在兩個實施方式中設想製造殼體的不同部件，這些構件的區別在於外套筒，特別是最外的套筒分別具有不同的外徑，這樣，它們顯示出不同的萬向接頭特性。這樣可涵蓋各鉸鏈的更大的使用範圍。
此外，本發明還要求對用於按照前述權利要求所述的鉸鏈的殼體的製造方法進行保護。所述方法具有下述步驟(A)以澆鑄以及硫化方式同心固定套筒，(B)向通過設置套筒而產生的空心圓柱體的中間腔室中注射彈性材料，(C)冷卻了的彈性材料產生預應力。
優選地在端面壓入彈性材料。
根據本發明在已冷卻的彈性材料中通過外套筒的冷壓合產生預應力以及為待壓入的殼體產生準確的配合。
當圓柱體套筒用作內套筒時通過最內層的圓柱套筒的冷擴張進一步加強了已冷卻彈性材料的預應力，以及為待壓入的夾頭產生準確的配合。
當雙球形套筒作為內套筒時將雙球形套筒進行機械後加工，以便為待壓入的夾頭產生準確的配合。
現在，本發明的其它特徵、特性和優點藉助實施方式，並參考附圖進行說明。
附

圖1以軸向截面以及橫向截面表示處於未安裝狀態的根據本發明鉸鏈的第一實施方式，附圖2以軸向截面表示在校準前第一實施方式的根據本發明的殼體，附圖3處於未安裝狀態的第一實施方式的透視分解圖，附圖4以軸向截面以及橫向截面表示根據本發明的鉸鏈處於未裝配狀態的第二實施方式，附圖5以軸向截面表示在校準前第二實施方式的根據本發明的殼體，附圖6處於未安裝狀態的第二實施方式的透視分解圖，附圖7處於未安裝狀態的按現有技術水平的鉸鏈的透視圖，附圖8附圖7中所示鉸鏈的一個半軸瓦的透視圖。
藉助附圖7和8對現有技術進行介紹和說明。
附圖1在軸向截面A以及橫向截面B中表示根據本發明的鉸鏈處於未安裝狀態的第一實施方式。該鉸鏈基本為旋轉對稱，由一個殼體1 3構成，一個夾頭1(連接元件)以一種合適的配合4同心地壓入到該殼體。和根據現代技術的鉸鏈相比夾頭1沒有球形面，因此在下文稱它為圓柱件1。出於同樣的原因，在根據現有技術取名的「球形萬向鉸鏈」在這個根據本發明的實施方式中也是不正確的。因此根據本發明的鉸鏈叫作圓柱鉸鏈。圓柱件在沒有壓入的部分2上具有孔3，彈性連接部件可以用螺紋件固定在這些孔中。為了得到穩定的支承面以及固定表面，圓柱件10的各個端部的兩個側面橫向於孔3的軸線銑削。殼體13由三個不同直徑的同心插入的圓柱套筒5，6，7組成。在附圖1的情況中最內層的圓柱套筒5最長，外圓柱套筒7最短。由於安裝幾何形狀的原因，所產生的圓柱形空腔8，9用彈性材料，優選橡膠(格子區域所示)來裝填。由於製造技術的原因(製造方法還將詳細敘述)中間圓柱套筒6具有孔12(開口)，通過這些孔中間圓柱套筒9和外圓柱套筒8連接。孔12的直徑為幾個毫米(約5毫米)，其也可為橢圓形。和按照現有技術的鉸鏈的殼體18一樣，外圓柱套筒7壓入到一個穩定的汽車部件的軸承襯套中。安裝配合為H10；壓入力約為60kN±10kN。這樣，圓柱件1得到了萬向接頭的懸掛。通過這種萬向接頭懸掛並藉助殼體內部的彈性那些移動地連接的部件柔性地耦合。由於有了這種類型的懸掛產生了徑向移動和高達12°的萬向運動能力。圓柱鉸鏈的最大扭轉度約為26°。
根據本發明的圓柱鉸鏈要求有一種合適的製造方法，下面對此方法進行簡單描述將通常由鋼製成的普通管接頭用作圓柱套筒5，6，7。這些部件同心地安裝和固定在一個澆鑄模中。在約80℃和200巴時將處於這種狀態的高粘度以及流動的彈性材料(例如橡膠)從端面注入。通過高壓該彈性材料通過中間圓柱套筒6的開口12分布到殼體13的整個內腔。澆鑄模在其端面具有環形的槽11。附圖2表示這樣一種澆鑄而成的殼體13。
在澆鑄之後冷卻了的彈性材料一定具有機械預應力，因此在冷卻狀態時達到了殼體13所希望的彈性特性。這種預應力是如此達到的，即外圓柱套筒7從外部在一個合適的裝置中(例如藉助鍛模)進行冷壓合，通過這一措施外直徑減小大約3毫米。內圓柱套筒5(例如藉助擴張顎板或者頂頭)同樣是冷狀態地從內部擴張，通過這一措施內直徑增大約2毫米。這樣，在殼體內部的彈性材料經歷一種擠壓，這樣，一部分彈性材料側向外移，並且填滿槽11。然而總的來說，橡膠得到了由它限定的圓柱鉸鏈的剛性以及彈性。圓柱套筒5，7的擴張和/或壓合在本發明中稱之為「校準」。
附圖3為圓柱鉸鏈的分解圖。從殼體的透視圖中可以看到內插的圓柱套筒5，6，7的層次。在附圖3中中間的圓柱套筒6具有4個孔12。孔的數量是可變化的。圓柱件-除了橫向於孔的銑削表面10外-足可看作旋轉對稱構件(製造技術車削件)。圓柱件的長度以及孔3之間的距離可以不隨殼體13而變化。在本實施方式中的殼體13對於所有圓柱體1是一樣的。在對殼體13校準後用配合和規定的壓入力將圓柱件1壓入殼體13中。在此使用的是h9配合；壓入力約為60kN±10kN。
附圖4在軸向截面C以及橫向橫面D中表示一種未安裝狀態下本發明的鉸鏈的第二實施方式。圓柱件1和根據第一實施方式(也就是根據圓柱鉸鏈)的鉸鏈是相同的。殼體14也是旋轉對稱的，圓柱件1同樣用一種合適的配合4同心地壓入到該殼體14中(h9配合/二級精度壓配合)。然而和圓柱鉸鏈相比本實施方式的鉸鏈的殼體14僅具有一個唯一的外圓柱套筒7，它包圍一個強材料的雙球形套筒15。圓柱套筒7和雙球形套筒15之間的腔室16用彈性材料(例如橡膠)澆鑄。雙球形套筒15的厚度為幾個毫米(約6毫米)，並且具有雙峰狀的兩個相鄰的且向外指向的球形段表面17。根據本發明雙球形套筒15為鑄件，並且和根據現有技術的鉸鏈的鍛造而成的半軸瓦24相反，雙球形套筒15作為這樣一種鑄件不必具有高值的材料特性。例如使用球墨鑄件，縮寫為GGG-40.3就可以了。
在裝入狀態中-如在圓柱鉸鏈中-用相同的配合和壓入力將外圓柱套筒7壓入到軸承襯套中。通過澆鑄到橡膠中的雙球形套筒15實現萬向接頭懸掛，因此，按照本發明的這種第二實施方式的鉸鏈應該叫做「雙球形鉸鏈」。
其製造方法和圓柱鉸鏈的製造方法相類似將表示為圓柱套筒7的管支座和澆鑄的，並且在端面和根據配合在內部加工過的雙球形套筒15同心地裝入一個鑄模中。所產生的腔室16在同樣條件下用彈性材料(例如橡膠)澆鑄。所述腔室16由於後面的校準在端面具有環形的槽。附圖5表示一種這樣製造的處於未校準狀態的殼體14。在冷卻後僅對圓柱套筒7進行校準，這樣橡膠具有了預應力(雙球形套筒15的壁太厚以致於內部不能再擴張了)。
附圖6表示根據本發明的雙球形鉸鏈的分解圖。與圓柱鉸鏈相反，殼體14僅由兩個部件(圓柱套筒7和雙球形套筒15)組成。這兩個部件藉助橡膠材料彈性連接。雙球形套筒15作為鑄件在安裝之前在端面，主要是在內部必須進行後加工，以便圓柱件1能準確和力連接地配合。圓柱件1本身和圓柱鉸鏈的圓柱件相同，並且由於根據本發明的兩個鉸鏈(圓柱鉸鏈和雙球形鉸鏈)的結構可在即將安裝之前根據最現實的結構尺寸進行製造。
由於圓柱鉸鏈和雙球形鉸鏈的各殼體13，14的結構不同，所以這兩種鉸鏈具有不同的萬向接頭特性，並且因此涵蓋廣大的應用範圍。通過待耦合部件在橫向、扭轉方向以及軸向方向的動力和靜力確定應用範圍。根據本發明可通過製造出有不同直徑外圓柱套筒7的殼體13，14來擴大應用範圍。特別是圓柱鉸鏈可以具有三個以上的圓柱套筒，並且它們的半徑還可附加地變化。人們可以期待將具有更大直徑的外圓柱套筒7的殼體用於更大的載荷。特別是設想不同的構件，也就是內徑分別同為約35到50毫米時殼體13，14具有55毫米，58毫米，62毫米，70毫米和75毫米的外徑。
總之，本發明的特徵在於將按照現有技術水平的鉸鏈的夾頭19，24和球形件20分解為可分開的構件。夾頭19，24簡化成一個簡單的圓柱件1。球形件20被容納到一個新型的殼體13，14中，它的功能通過新型結構的殼體13，14承擔以及代替。
在EP 1 092 891 A2公開了這樣一種球形鉸鏈，特別是用於載貨車的氣動懸掛的球形鉸鏈。在附圖7和8中這種球形鉸鏈由兩個用它們的平的側面平面對置的金屬半塊(半軸瓦)24組成。從中在彼此對置的側面的後面罩形地形成半球形或半橢圓形的輪廓20。這兩個半塊的組合在中間形成了一個所謂的球形件，在兩端形成具有用於藉助螺紋件固定彈性待連接部件的孔21或者槽22的所謂支座19。在附圖8中示出了這兩個半塊24中的一個，也稱作「夾頭」。能夠將機械部件固定在這些半塊24上表明了為這樣一種部件所使用的概念「夾頭」。根據附圖7，球形件插入到圓柱形殼體18中，並且通過一個由彈性材料(橡膠)23製成的鉸鏈體與殼體彈性連接，所述鉸鏈體是藉助硫化置入的。藉助兩個半塊24在兩側伸出的端部19，兩個夾頭和汽車底盤部件以及框架部件剛性連接。特別是在根據附圖7的實施方式中，固定是藉助插入所示的槽22的螺紋件實現的。通常一個殼體或者多個殼體集成在支柱以及(三點-四點等的)導向件中，這些部件和相應的底盤部件和框架部件彈性連接。
附圖標記表1.圓柱件(夾頭，連接元件)2.未壓入區3.孔4.圓柱件和殼體的同心配合5.最內的圓柱套筒6.中間的圓柱套筒7.最外的圓柱套筒8.最外圓柱套筒的填滿橡膠的空腔9.中間圓柱套筒的填滿橡膠的空腔10.圓柱件的銑削端11.腔室區中的環形槽12.中間圓柱件中的圓形或者橢圓形開口13.圓柱鉸鏈的殼體(橡膠-金屬件)14.雙球形鉸鏈的殼體(橡膠-金屬件)15.雙球形套筒16.(最外的)圓柱套筒的填滿橡膠的空腔17.雙球形套筒的球形段表面18.圓柱形殼體19.夾頭的支座/端部20.球形件的半球形以及半橢圓形的輪廓/半塊21.孔22.槽23.彈性材料(橡膠)24.金屬半塊/半軸瓦/夾頭A/C軸向截面B/D橫向截面
權利要求
1.特別是汽車製造領域中的用於兩個機械部件的彈性機械連接的鉸鏈，其具有一個夾頭(1)和一個殼體(13)，(14)，其中，夾頭(1)具有一個由殼體(13)，(14)包圍的中間區(4)和兩個端部區(2)，在這兩個端部區上分別固定一個待連接的機械部件，其特徵在於，夾頭(1)為一個旋轉對稱的車削件，殼體(13)，(14)由至少兩個同心內插的套筒(5)，(6)，(7)；(7)，(15)組成，這些套筒一起限定一個空心圓柱體，這個空心圓柱體的中間腔室(8)，(9)，(16)用彈性材料澆鑄而成，這樣，由最內層套筒(5)，(15)包圍的夾頭(1)相對於殼體(13)，(14)的套筒(7)或者其它的套筒(6)，(7)為萬向接頭式的，其在扭轉方向以及徑向和軸向可以移動。
2.按照權利要求1所述的鉸鏈，其特徵在於，殼體由三個同心內插的套筒(5)，(6)，(7)組成。
3.按照權利要求1至2所述的鉸鏈，其特徵在於，每個套筒(5)，(6)，(7)是圓柱形的，因此是這樣一種圓柱套筒。
4.按照權利要求3所述的鉸鏈，其特徵在於，中間的圓柱套筒(6)具有開口(12)，這樣，內圓柱套筒(5)和中間圓柱套筒(6)之間以及中間圓柱套筒(6)和外圓柱套筒(7)之間的空腔連接起來。
5.按照權利要求4所述的鉸鏈，其特徵在於，最內(5)的和最外(7)的套筒之間的整個中間腔室(8)，(9)用彈性材料澆鑄。
6.按照權利要求1所述的鉸鏈，其特徵在於，殼體由兩個同心內插的套筒組成。
7.按照權利要求6所述的鉸鏈，其特徵在於，外套筒(7)是圓柱形的，因此是這樣一種圓柱套筒，並且內套筒(15)具有雙峰形狀的兩個相鄰的向外指向的球形段表面(17)，因此是這樣一種雙球形套筒。
8.按照權利要求7所述的鉸鏈，其特徵在於，雙球形套筒(15)由鑄鐵或球墨鑄件澆鑄。
9.按照權利要求1至8所述的鉸鏈，其特徵在於，夾頭(1)上的機械部件通過孔(3)固定在夾頭(1)的未被包圍的部分(10)上。
10.按照權利要求9所述的鉸鏈，其特徵在於，在夾頭(1)的未被包圍的部分(10)內該夾頭的兩個側面橫向於孔(3)平面地銑削。
11.按照權利要求1至10所述的鉸鏈，其特徵在於，製成殼體(13)，(14)的不同構件，這些構件的區別在於外套筒(6)，(7)，特別是最外的套筒(7)具有不同的外徑，這樣，它們就顯示出不同的萬向接頭特性。
12.為一種按照前述權利要求1至11所述的鉸鏈製造殼體(13)或者(14)的方法，其具有下述步驟(A)以澆鑄方式和硫化方式同心固定套筒(5)，(6)，(7)；(7)，(15)；(B)向通過設置套筒而產生的空心圓柱的中間腔室中注射彈性材料；(C)冷卻了的彈性材料產生預應力。
13.按照權利要求12所述的方法，其特徵在於，彈性材料是從端面壓入的。
14.按照權利要求12至13所述的方法，其特徵在於，通過外套筒(7)的冷壓合在冷卻了的彈性材料中產生預應力。
15.按照權利要求12至14所述的方法，其特徵在於，當圓柱套筒為內套筒時，通過最內層的圓柱套筒(5)的冷擴張產生以及加強預應力。
16.按照權利要求12至14所述的方法，其特徵在於，當雙球形套筒作為內套筒時，將雙球形套筒(15)進行後加工，以便和待壓入的夾頭(1)產生配合。
全文摘要
本發明涉及載貨車中的彈性底盤軸承，此軸承就是一種鉸鏈。本發明特別涉及在汽車製造領域中用於彈性機械連接兩個機械部件的鉸鏈的兩種變型方案。它具有一個夾頭1和一個殼體13，14，其中，夾頭1具有一個中間區4和兩個端部區2，夾頭1為旋轉對稱的車削件，殼體13，14由至少兩個同心內插的套筒5，6，7；7，15組成，這些套筒一起限定一個空心圓柱，這個空心圓柱的中間腔室8，9，16用彈性材料澆鑄，這樣，由最內層套筒5，15包圍的夾頭1相對於殼體13，14的套筒7或者其它的套筒6，7可萬向接頭式地移動。
文檔編號F16D3/50GK1692237SQ200380100647
公開日2005年11月2日 申請日期2003年12月15日 優先權日2002年12月16日
發明者M·布爾, R·昆策 申請人:Zf 雷姆伏爾德金屬製品股份公司