[发明专利]集成的轴承元件和悬架立柱模块及其制造方法

说明书

一种用于车辆悬架的集成模块(1)，包括轴承元件(2)和悬架立柱或转向节(3)，其中，所述轴承元件是由高强度的第一材料制成的滚动轴承外圈(4)，所述悬架立柱或转向节(3)的至少一部分由第二材料制成，所述第二材料是金属的、比所述第一材料轻并且在径向上共模制在所述轴承元件(2)的外侧上；所述悬架立柱或转向节(3)通过用于成型联接界面(7)被直接地固定到所述轴承元件(2)；所述轴承元件(2)的相对的轴向端部(13、14)被构造用于在共模制期间接纳相应的封闭和密封装置(15)，用于保护所述轴承元件的相应的滚动轨道(18)，并且用于在共模制步骤期间从轨道去除传递到其的热。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆悬架的集成模块(一体化模块)，包括轴承元件(特别是滚动轴承的外圈)和与轴承元件成一体件并且在径向上位于轴承元件外部的悬架立柱或转向节。本发明还涉及一种用于制造这种集成模块的方法。

背景技术

众所周知，为了节省燃料，汽车工业已经越来越重视减轻车辆组件的重量。一种这样的组件是转向节(steering knuckle)，其将车轮轴承连接到车辆的悬架；更一般地，这种待减轻重量的部件包括车辆悬架的所有立柱。

轻质的转向立柱和转向节通常通过铸造由轻合金制成，轻合金通常是铝基的。

然后，将通常已知为HBU(轮毂轴承单元)类型的滚动轴承紧固到这些转向立柱或转向节，以支撑车辆车轮。每个由钢制成的滚动轴承的外圈与通过螺丝紧固到悬架的转向立柱或转向节的法兰(/凸缘)(flange)制成一体件。

然而，将轴承的外圈紧固到悬架的转向立柱或转向节的法兰和螺丝的存在大大增加了车辆悬架的总重量，并且还增加了由轴承元件和立柱形成的功能单元的总尺寸(厚度)。

为了克服这个问题，已经提出将外圈或其他轴承元件集成到由轻合金形成的立柱中，通过将立柱压配(合)或共模制到轴承元件上，由此避免对法兰和对应的紧固螺丝的需要。

然而，实际上，这种解决方案极难提供。

在机械压配合的情况下，由于钢(制成轴承元件)和铝或轻合金(制成立柱)的膨胀系数不同，因此必须提供很高程度的干涉，这种干涉产生相当大的应力，这可能导致在使用中或者甚至在组装期间中发生过早断裂。

在共模制的情况下，有必要首先确保轴承元件的径向外侧向表面牢固地固定到转向立柱或转向节的材料。为此，US6485188提出在轴承元件与立柱之间建立机械锁定接头，该机械锁定接头由轴承元件的径向外侧向表面的一个或多个凸起形成，该凸起嵌入到铸造的且直接成型到轴承元件上的转向立柱或转向节的材料中。US7175349提出了类似的解决方案，但这里是将立柱共模制到由钢制套筒形成的界面元件上，然后将普通的滚动轴承或HBU压配合到钢制套筒中。

其次，即使在铝或轻合金立柱与钢轴承元件之间形成稳定且直接的连接时，仍然存在确保滚动轴承的通常由钢形成在轴承元件或外圈的径向内侧向表面上的滚动轨道的完整性和适当硬度的问题。

根据WO2018/085430中描述的技术，即使悬架立柱与轴承元件之间的接头是化学制成的，仍存在后一个问题。

因此，在轴承元件与车辆悬架的转向立柱或转向节集成的背景下，US6485188、US7175349和WO2018/085430没有重要的商业应用。

由本申请人提交的EP2505381公开了一种在由轴承钢制成的轴承元件或插入件与由较轻的金属材料(诸如铝或轻合金)制成的径向外元件之间的机械联接系统，该机械联接系统旨在形成用于将轴承附接到悬架立柱的法兰。该解决方案只能部分地减轻传统解决方案的重量(减轻了附接法兰的重量，但仍保留了紧固螺丝的重量)，并且轴承/立柱联接的整体尺寸大的问题仍然存在。此外，即使通过将轴承元件直接紧固到悬架立柱来应用该解决方案，仍然将存在确保轴承元件的滚动轨道中的化学完整性、机械精度和足够的硬度的问题。

发明内容