本發(fā)明涉及特別用于商用車輛的軸單元。

背景技術：

軸單元在現(xiàn)有技術中是已知的，其中，通常作為剛性管的軸管經由連桿裝置以彈簧或阻尼的方式安裝或固定在商用車輛的車架上，由此一個或多個車輪以能夠旋轉的方式安裝在軸管上。在此，軸管和縱向連桿之間的連接區(qū)域是商用車輛的底盤懸架的特別承受重載且特別經受周期性載荷變化的一部分，并且在過去人們已經進行了許多嘗試來使縱向連桿和軸管之間的連接區(qū)域匹配于所述重載荷。在這方面，在現(xiàn)有技術中已知有許多的如下軸單元，由于通過對軸單元和連桿部件之間的連接區(qū)域進行設計以針對疲勞斷裂或類似損壞具有更高的安全性，因此軸單元必須具有過大的尺寸以及因此非常大的重量。因此，需要改進商用車輪懸架的縱向連桿和軸管之間的連接區(qū)域，以便尤其減少軸單元的重量，并同時實現(xiàn)充足強度值和簡單生產。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠簡單地制造的實現(xiàn)軸管和連桿元件之間的連接區(qū)域的特別高的強度值并具有低的部件重量的軸單元。

該目的通過根據(jù)權利要求1的軸單元來實現(xiàn)。從屬權利要求給出發(fā)明的其它優(yōu)點和特征。

根據(jù)本發(fā)明，軸單元包括軸管和連桿元件，其中，軸管基本上沿著管軸線延伸，其中，連桿元件具有接合部，接合部具有第一焊接部和第二焊接部，其中，連桿元件布置成使得其接合部相鄰于軸管，且連桿元件基本上相對于管軸線橫向地布置，其中，在第一焊接部中且在第二焊接部中，能夠在連桿元件和軸管之間形成焊接接合。優(yōu)選地，軸管是細長體，且相對于例如多邊形截面基本上線對稱地延伸或者圍繞管軸線旋轉對稱地延伸。優(yōu)選地，軸管以中空體的形式形成。優(yōu)選地，連桿元件是商用車輛的底盤懸架的縱向連桿或者是這種連桿的一部分。連桿元件相對于軸管的主延伸方向(即，相對于管軸線)基本上橫向地定向。連桿元件具有接合部，接合部可以以一體地接合的方式與軸管的優(yōu)選相應的外部幾何形狀嚙合。為此，接合部優(yōu)選地具有第一焊接部和第二焊接部，其中，在第一焊接部中且在第二焊接部中，可以在連桿元件和軸管之間形成焊接接合。在本發(fā)明的范圍內，有利的是，連桿元件的接合部設置有基本上在空間上彼此分離的兩個焊接部，即第一焊接部和第二焊接部，因此接合部具有優(yōu)選地彼此分離的兩個焊接縫區(qū)域，連桿元件在焊接縫區(qū)域處能夠固定在軸管上，或優(yōu)選地固定在軸管上。由于這兩個焊接部的空間分離，當連桿元件和軸管之間的連接被加載時，可以特別避免側向接縫的區(qū)域中的應力集中，因此可以實現(xiàn)更長的使用壽命并獲得的更大的能夠在連桿元件和軸管之間傳遞的最大力。同時，本發(fā)明可以優(yōu)化第一焊接部和第二焊接部的外形(或者換言之，幾何形狀)，使得焊接部匹配于連桿元件和軸管之間的最佳力通量。因此，尤其可以提供圓角的側向接縫形狀，其中可以利用在側向接縫的區(qū)域中的材料硬化的效果，以增加連桿元件和接合部之間的連接強度，并同時避免脆性破壞的風險。

連桿元件優(yōu)選地具有臂部和支撐部，其中，臂部和支撐部在接合部的基本相對側上相鄰于接合部。除接合部之外，連桿元件優(yōu)選地還具有臂部，其中，在商用車輛底盤的軸承座上，臂部在第一遠端處以能夠樞轉的方式連接至車架，并且臂部在其第二端處相鄰于接合部。另外，還設置有支撐部，支撐部優(yōu)選地具有用于固定空氣彈簧的接收部。在此，連桿元件優(yōu)選地由各個獨立模塊構成，由此可以將連桿元件的同一個組件用于不同商用車輛底盤。臂部特別優(yōu)選地與接合部一體地形成，其中，支撐部可以作為單獨部件固定在接合部和/或軸管上，并且具有相應的接合區(qū)。在將臂部和軸管接合在一起之后，優(yōu)選地將支撐部固定在接合部上和/或沿著軸管固定。

第一焊接部尤其優(yōu)選地具有兩個側向接縫，側向接縫至少在橫向于連桿軸線的區(qū)域中延伸，其中，該焊接部具有至少一個橫向接縫，橫向接縫以基本上平行于連桿軸線的方式延伸。在此，連桿軸線優(yōu)選為如下軸線：接合部的截面構造沿著或平行于該軸線僅不明顯地變化(如果存在變化的話)。連桿軸線特別優(yōu)選地定向成與管軸線平行或共線，其中，接合部優(yōu)選地被設計成具有對應于軸管的幾何形狀。第一焊接部優(yōu)選具有兩個側向接縫，側向接縫至少在特別優(yōu)選地相對于連桿軸線基本上橫向地延伸的一些區(qū)域中延伸，因此，這兩個接縫優(yōu)選地布置在連桿元件的右側和左側并且與軸管焊接接合。在此，橫向接縫優(yōu)選為在焊接縫的處于第一焊接部區(qū)域中的一部分，橫向接縫以基本上平行于連桿軸線的方式延伸。在當前情況下，基本上平行意味著在本發(fā)明的范圍內允許由于制造公差和材料不均勻引起的小偏差，特別是在應用焊接接合期間產生的小偏差。特別優(yōu)選地，側向接縫和橫向接縫之間的過渡區(qū)域被圓角地設計，其中，優(yōu)選地，側向接縫和橫向接縫之間的邊界分別被界定在圓角部分的中心處。也就是說，換言之，圓角部分的一半?yún)^(qū)域被分配給側向接縫，并且圓角部分的相應另一半?yún)^(qū)域被分配給橫向接縫。特別優(yōu)選地，第一焊接部包括兩個側向接縫和兩個橫向接縫，因此第一焊接部具有基本上連續(xù)的焊接縫。在此，焊接縫可以被設計為連續(xù)焊接縫或優(yōu)選地被設計為一系列獨立的焊點。焊點的使用特別適用于自動焊接工藝。在側向接縫基本上相對于連桿軸線橫向地延伸的優(yōu)選實施例中，該特征由以下事實界定：側向接縫的相對于連桿軸線的縱向延伸或平行于連桿軸線的延伸(也就是說，延伸量)優(yōu)選地小于側向接縫的橫向于或優(yōu)選垂直于連桿軸線的延伸的四分之一。

在軸單元的安裝狀態(tài)下，連桿軸線特別優(yōu)選地與管軸線共線。換言之，這意味著，在軸單元的安裝狀態(tài)下，優(yōu)選地，每當連桿元件已經通過焊接固定在軸管上時，基于連桿元件的連桿軸線給出的相應幾何形狀定義也對于管軸線是有效的。連桿元件優(yōu)選地至少在側向接縫和橫向接縫的區(qū)域和第二焊接部的區(qū)域中盡可能完全抵靠軸管。換言之，接合部的內部幾何形狀或作為與軸管接觸的接觸面的幾何形狀對應于軸管的處于軸管的固定有連桿元件的相應固定區(qū)域中的外表面。

在特別優(yōu)選實施例中，在接合部區(qū)域中，每個側向接縫的側向接縫長度與軸管周長的比例為0.2至0.7，優(yōu)選地為0.25至0.6，特別優(yōu)選地為約0.45至0.5。在軸管和連桿元件的連接區(qū)域中，軸管的外表面的中心周長或各種周長值的平均值在此優(yōu)選地被定義為軸管在接合部區(qū)域中的周長。不言而喻，在軸管的多邊形外部幾何形狀的情況下且在軸管的圓柱形外部幾何形狀的情況下，軸管的周長或軸管的中心周長均是以垂直于管軸線的方式測量的。在側向接縫區(qū)域中，側向接縫的絕對長度量在此優(yōu)選地被定義為側向接縫長度。在此，側向接縫可優(yōu)選地為波紋設計，或者可以具有不同于簡單彎曲形狀的另一幾何形狀。側向接縫長度和軸管周長的比例即用于表達連桿元件在軸管上的焊接長度和軸管的厚度的關系。優(yōu)選地，在此，在側向接縫和橫向接縫之間可能設置的圓角部分的一半被分配給側向接縫。對于0.2至0.7的比例，其0.2的下限處仍恰好允許連桿元件和軸管之間的足夠的側向接縫長度，另一方面在其最大值0.7的范圍中允許例如側向接縫呈蜿蜒狀，由此，相對于軸管的周長可以顯著地增加側向接縫長度，并且特別地，可以將軸管和連桿元件之間的力傳遞或者彎曲力矩傳遞朝向更低的材料應力優(yōu)化。在0.25至0.6的優(yōu)選范圍內，已經表明，特別地在用于正常牽引車及其拖車(例如40噸的重型列車)的軸單元中，側向接縫長度與軸管的周長的比例同樣為側向接縫的略呈波紋的幾何形狀產生足夠的冗余，另一方面，即使對于更重載荷的商用車輛底盤來說，側向接縫長度仍然足夠大以提供足夠的強度。在此，已經證明特別優(yōu)選的比例0.45至0.5特別適于高載荷商用車輛，這是因為軸管周長的基本一半優(yōu)選地與連桿元件連接，因此，即使對于重型商用車輛的重載荷底盤系統(tǒng)來說，也可以提供足夠高的用于傳遞所產生的力和彎曲力矩以及在制動操作期間有時在軸管處產生的扭轉力矩的強度。

在特別優(yōu)選的實施例中，側向接縫或第一焊接部均相對于連桿軸線以弧角延伸，其中弧角為120°至195°，優(yōu)選為140°至185°，特別優(yōu)選為約170°至180°。除了側向接縫長度與軸管周長的比例之外，側向接縫或第一焊接部相對于連桿軸線或管軸線(優(yōu)選地相對于連桿軸線共線地定向)以弧角的延伸被表達為軸管的被連桿元件的接合部環(huán)繞的環(huán)繞量。在此特別優(yōu)選地，連桿元件以如下方式圍繞軸管：能夠將連桿元件側向地(即，相對于管軸線橫向地)提升到軸管并且隨后將其連接到軸管。在本發(fā)明的范圍內，弧角的最小值優(yōu)選地不低于120°以提供足夠的緊固長度以將連桿元件焊接到軸管。在接合部略微向上彎曲的情況下，弧角的最大值195°允許軸管能夠相對于連桿軸線橫向地插入到至接合部中，并且隨后能夠進行焊接。不言而喻，在不使用力的情況下，軸管只能沿著連桿軸線接合到接合部中。特別優(yōu)選范圍140°至185°首先允許連桿元件和軸管之間的高強度連接，其次借助施加輕微的彎曲力并因此接合部的輕微膨脹，能夠將軸管相對于連桿軸線側向地或橫向地插入到接合部中。特別優(yōu)選的弧角范圍170°至180°首先因為側向接縫的優(yōu)化長度而允許軸管和連桿元件之間的連接具有特別高的強度，其次允許連桿元件和軸管在接合部區(qū)域中接合在一起，而不需要安裝力。

弧角值特別優(yōu)選地不超過180°。在該優(yōu)選實施例中，連桿元件可以在不使用力的情況下被放置在軸上。由此，可以降低制造軸單元的成本，這是因為不需要除焊接設備之外的額外設備。

側向接縫和橫向接縫優(yōu)選地在圓角焊接縫部分中彼此合并。側向接縫和橫向接縫之間的過渡區(qū)域特別優(yōu)選地被圓角地設計，其中，側向接縫和橫向接縫之間的界限優(yōu)選地分別被界定在圓角部分的中心處。也就是說，換言之，圓角部分的一半?yún)^(qū)域被分配給側向接縫，并且圓角部分的相應另一半?yún)^(qū)域被分配給橫向接縫。特別優(yōu)選地，第一焊接部包括兩個側向接縫和兩個橫向接縫，因此第一焊接部具有基本上連續(xù)的焊接縫。

在特別優(yōu)選的實施例中，由側向接縫和橫向接縫的長度之和得到第一焊接部的接合長度，其中，在接合部的區(qū)域中，接合長度與軸管周長的比例為1至2.5，優(yōu)選地為1.25至2，并且特別優(yōu)選地為約1.5。換言之，因此接合長度為在連桿元件和軸管之間的第一焊接部中形成的整個焊接縫的長度。在此，在軸管與連桿元件的連接區(qū)域中，接合長度優(yōu)選地至少等于軸管周長。在此，接合長度與周長的比例優(yōu)選范圍1至2.5允許在連接元件和軸管之間形成特別牢固的連接，然而，由于連桿元件具有更大的寬度，因此必須接受更大的重量。對于特別優(yōu)選的比例1.25至2來說，針對所有常規(guī)的商用車輛底盤均可以實現(xiàn)足夠的強度值，其中，當比例為最大值2時，軸單元的重量可以保持為基本上低于比例為2.5時的設計中的重量。在本發(fā)明的范圍內，特別優(yōu)選的1.5的比例范圍使連桿元件和軸管之間的連接產生特別高的強度，且相比于軸單元的所有其它測試的變型具有相對非常低的重量。

第二焊接部優(yōu)選地被設計為連桿元件上的凹口，其中，第二焊接部具有環(huán)繞邊緣，在環(huán)繞邊緣上可產生焊接縫。因此，第二焊接部優(yōu)選地設置為連桿元件上的眼形凹口，并且優(yōu)選地居中地布置在第一焊接部的側向接縫的上部區(qū)域之間。上側優(yōu)選地被定義為接合部的與第一焊接部的弧角相對的那側。除了第一焊接部之外，還可以通過第二焊接部在連桿元件和軸管之間產生另外的側向接縫，因此，整體上改善了軸管和連桿元件之間的力分布。第二焊接部的環(huán)繞邊緣優(yōu)選地具有有利于產生側向接縫的斜面，因此促進了軸單元的制造并降低了其成本。

特別優(yōu)選地，在接合部區(qū)域中，環(huán)繞邊緣的邊緣長度與軸管周長的比例為0.4至1.3，優(yōu)選地為0.6至1，并且特別優(yōu)選地為約0.85至0.95。類似于關于第一焊接部的解釋，第二焊接部的環(huán)繞邊緣以及環(huán)繞邊緣的邊緣長度也可能影響實際的連接長度，即在軸管和連桿元件之間形成的焊接縫的長度。在此已經表明，在比例0.4至1.3的范圍內，可以在連桿單元的位于第二焊接部外部的剩余殘余壁厚度與連桿元件和軸管之間的足夠大的連接長度或焊接邊緣長度之間實現(xiàn)有利的折衷。在此，在第二焊接部優(yōu)選具有略微橢圓形設計的情況下，優(yōu)選比例0.6至1能夠使環(huán)繞邊緣的邊緣長度基本上大于或等于軸管周長，因此，在設計軸單元時，優(yōu)選地僅需進行縮放，并且總是能夠選擇第二焊接部的邊緣長度與軸管的厚度或圓長之間的相應的有利比例。

另外優(yōu)選地，第二焊接部以如下方式設置在連桿元件上：兩個連桿腹板(web)形成為相鄰于第二焊接部且彼此相對，其中，連桿腹板具有最小腹板寬度，第二焊接部具有與最小腹板寬度共線的切面延伸，最小腹板寬度之和與切面延伸的比例為0.1至1，優(yōu)選地為0.2至0.8，并且能特別優(yōu)選地為約0.3至0.4。優(yōu)選地，相鄰于第二焊接部的腹板區(qū)域在相對于連桿軸線或管軸線的橫向上的延伸大于它們的寬度。通過這種方式，在第二焊接部的區(qū)域中，腹板部分構成了連桿元件的優(yōu)選的材料加強部，所述材料加強部補償由第二焊接部的凹口引起的材料弱化。為了在連桿元件的足夠的材料厚度與用于第二焊接部在軸管上的連接的足夠的邊緣長度之間實現(xiàn)良好的折衷，優(yōu)選地，切面延伸與腹板寬度的延伸成一定比例。連桿腹板優(yōu)選地具有腹板寬度，腹板寬度的最小值小于第二焊接部沿著或平行于連桿軸線或管軸的延伸。在此，最小腹板寬度之和與切面延伸的優(yōu)選比例范圍0.1至1確保了在用于連桿元件在軸管上的焊接的足夠的邊緣長度與連桿元件的用于抵抗變形的持續(xù)足夠強度之間的特別好的折衷。由此，可以在連桿元件和軸管之間的焊接接合的強度與連桿元件本身的強度之間找到特別好的折衷。已經證明特別優(yōu)選的范圍0.2-0.8在此特別適于需要特別緊湊的連桿元件/軸管連接構造的車軸系統(tǒng)。根據(jù)申請人的測試，特別優(yōu)選的比例范圍為0.3-0.4一方面實現(xiàn)了連桿元件的強度最佳值，另一方面實現(xiàn)了連桿元件和軸管之間的焊接接合的強度最佳值。

連桿元件優(yōu)選地被設計為一體式鑄件。在該優(yōu)選實施例中，通過接合鑄造工藝來一體地制造連桿元件的臂部、接合部和支撐部。鑄造方法是尤其優(yōu)選的，這是因為它們的生產時間短并且生產連桿元件所需的工作步驟小，并由此可以減少時間和成本。

在可選優(yōu)選實施例中，臂部和支撐部被制造為單獨部件，其中，通過焊接將臂部或支撐部固定至接合部。換言之，這意味著將接合部一體地形成在臂部上或一體地形成在支撐部上，并且將相應的其它部分對應地焊接到接合部。該實施例的優(yōu)點在于，可以普遍地使用例如由臂部分和接合部組成的半成品，并且可以將各種尺寸或各種形狀的支撐部固定到由臂部和接合部構成的同一組件，因此，能夠提供在本發(fā)明的意義內的通用軸單元?？蛇x地且優(yōu)選地，臂部也可以以獨立于接合部和支撐部的方式形成，因此，例如，可以為接合部和支撐部的同一連接提供不同的連桿長度，該連桿長度優(yōu)選地是相對于連桿軸線橫向地測量的。

特別優(yōu)選地，首先在第一焊接部中并且隨后在第二焊接部中形成軸管和連桿元件之間的連接。通過該優(yōu)選形成順序，由于在焊接縫冷卻之后的變形，可以最小化在連桿元件和軸管之間的連接區(qū)域中產生的材料應力。

附圖說明

根據(jù)下面對附圖的說明，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征將變得明顯，在這些附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的軸單元的優(yōu)選實施例的側視圖；

圖2示出圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的軸單元的優(yōu)選實施例的示圖的俯視圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的軸單元的優(yōu)選實施例的立體圖；

圖4示出圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的軸單元的實施例的另一示圖；及

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的軸單元的另一優(yōu)選實施例。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的連桿元件4的優(yōu)選實施例的側視圖，連桿元件4具有位于左側的臂部42、與臂部42相鄰的接合部5以及與接合部5相鄰的支撐部44。在臂部42的左側示意性地示出軸承眼，連桿元件在軸承眼以能夠樞轉的方式連接到車輛(特別是商用車輛)的車架。連桿元件4的接合部5優(yōu)選地具有第一焊接部52，第一焊接部52優(yōu)選地具有側向接縫56。在圖中不能看到的是，第二側向接縫56設置在連桿元件4的背離觀察者的一側上。連桿元件4在側向接縫56處焊接到軸管2(未示出)。在圖1所示的實施例中，在此，側向接縫56相對于連桿軸線l以弧角延伸，在本示例中，弧角稍大于180°。另外，側向接縫56具有側向接縫長度s。優(yōu)選地，在此，連桿軸線l定向成平行于圖中的觀察方向，且特別優(yōu)選地，連桿元件4的截面在接合部5的區(qū)域中在沿著連桿軸線l的走向上僅略微地變化(如果存在變化的話)。圖1所示的連桿元件4被設計成尤其與被設計成圓柱形或中空圓柱形的軸管2連接。特別優(yōu)選地，在此，軸管2可以相對于連桿軸線l橫向地被裝配在連桿元件4的接合部5中，且隨后可沿側向邊緣56被焊接至連桿元件4。接合部5的第二焊接部54由虛線示出，并且被設計為連桿元件4的上側上的凹口。

圖2示出圖1所示的連桿元件4的實施例的下側。在此，接合部5具有第一焊接部52和第二焊接部54。第一焊接部52具有兩個側向接縫56和兩個橫向接縫57。第二焊接部54具有環(huán)繞邊緣55，可以沿著環(huán)繞邊緣55實現(xiàn)與軸管2(未示出)的焊接連接。

圖3的立體圖示出連桿元件4和軸管2之間的連接區(qū)域。在此，從接合部5的下側示出接合部5，其中，尤其可以看到第一焊接部52。第一焊接部52具有側向接縫56和橫向接縫57。在此，側向接縫56和橫向接縫57在它們的下部區(qū)域中經由圓角焊接縫部58彼此連接。

圖4示出圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的軸單元的實施例的俯視圖。特別地，可以清晰地看到具有環(huán)繞邊緣55的第二焊接部54。如圖所示，環(huán)繞邊緣具有邊緣長度k。另外，還示出軸管2的周長u，優(yōu)選地，該周長是以垂直于管軸線r的方式在軸管2的外表面上測量的。另外，圖4示出軸單元的如下優(yōu)選特征，根據(jù)該特征，連桿元件4在接合部5中具有第一連桿腹板45和第二連桿腹板45。在此，這些連桿腹板45具有最小腹板寬度b，其中，同時，第二焊接部54具有與腹板寬度b的延伸方向共線的切面延伸a，切面延伸a與腹板寬度b之和成一定比例。在此，優(yōu)選地，腹板寬度b分別是在相應連桿腹板45的至連桿元件4的相鄰區(qū)域的過渡區(qū)域的中間處測量的。優(yōu)選地，腹板寬度b小于切面延伸a。在本示例中，兩個腹板寬度b的總和大約為切面延伸a的0.6-0.8倍。另外，從圖4中可以看到第二焊接部54的優(yōu)選略微橢圓形形狀。

圖5示出軸單元的特別優(yōu)選實施例，其中，接合部5與臂部42一體地形成，并且支撐部44被設計成單獨部件并可以固定至接合部5和/或軸管2。在此，第一焊接部52以略小于180°(優(yōu)選地，170°至175°)的弧角延伸。通過這種方式，可以以特別簡單的方式將軸管2放置在接合部5中，并且隨后通過熱焊接工藝來固定軸管。在實施例中，有利地，首先，可以制作由軸管2、接合部5和臂部42組成的半成品，并且隨后可將支撐部44固定至該半成品。為了能夠在各種類型的商用車輛中使用連桿元件4，優(yōu)選地，根據(jù)應用情況，選擇針對空氣彈簧具有一定長度和一定緊固幾何形狀的支撐部44，并將其固定到由軸管2、接合部5和臂分42組成的組件。

附圖標記列表

2軸管4連桿元件

42臂部44支撐部

45連桿腹板5接合部

52第一焊接部54第二焊接部

55環(huán)繞邊緣56側向接縫

57橫向接縫58圓角焊接縫部

a切面延伸b最小腹板寬度

k邊緣長度l連桿軸線

弧角r管軸線

s側向接縫長度u周長