CN101087701A - 推拉连接器和空气弹簧的组合 - Google Patents

Abstract

本发明涉及推拉连接器和空气弹簧的组合。流体悬架元件(100)具有至少部分地限定流体腔(120)的挠性壁(110)，以及具有穿过其形成的通道(176)。连接器配件(124)容纳于所述通道内，并且槽(186)延伸到挠性壁中，与该通道相邻。本发明还公开了一种方法。

Description

推拉连接器和空气弹簧的组合

背景技术

本发明主题的新构思广泛地涉及悬架系统技术，更特别地，涉及将流体传输管道连接到流体悬架元件的新式接口。

本发明主题的新构思找到了关于流体悬架元件的特殊应用，如在车辆的悬架系统上使用的空气弹簧(气垫)，在此，将特别参照其进行论述。然而，应当理解，本发明主题的新构思同样可以在其他应用场合和环境中使用，总之无意于限制于在此所讨论的应用场合中使用，而仅仅是示范性的。

通常将流体悬架元件非常成功地用在多种应用场合中，例如，如车辆悬架系统。车辆悬架系统的流体悬架元件可用到多种类型、样式和构造中，包括那些具有刚性端件的构造，以及具有挠性端壁的设计。虽然在车辆悬架系统中使用流体悬架元件存在许多优点，但是还存在着需要改进之处，例如，如减少维修或提高安装的简易性。

一个这样的改进机会存在于具有挠性端壁的流体悬架元件中。根据其本身性质，车辆悬架系统设计成使车辆的不同部分和组件之间能够动态移动。同样，通常与其相关的部件要被反复弯曲或加压。流体悬架元件是这种部件的一个例子，而那些具有挠性端壁的部件典型地很好适于这种弯曲动作。

将这种流体悬架元件连接到流体源上典型地是通过安装在该流体悬架元件的端壁上的配件来完成的，例如Myers在美国专利6145894中说明的。重要的是，该配件通常由金属制成，并且通过安装在其上的挠性端壁来形成流体不漏的密封。然而，该端壁的反复弯曲会造成该配件周围的挠性材料变得与该配件主体分离。这典型地会危及该配件主体周围的密封，导致流体损失，这种流体损失会连同其他问题一起造成该系统效率的下降。

一个重要的分离原因是由沿安装该配件的挠性壁的膨胀诱导力造成的。也就是说，该流体悬架元件相对的端壁由于流体腔内的压力而变成有些呈冠状或圆顶状。该挠曲的特性以及该配件在该端壁上的典型定位克服了任何用于密封该配件而作用的力。这会不希望地导致在该配件周围形成的流体不漏密封的完整性损失。

曾经采用了不同的设置来提高该配件主体与该挠性端壁之间的相互连接。一个方法是在该挠性壁的制造期间将该配件主体模制到该部件中。遗憾的是，单单靠该壁材料的机械性能是不足以始终如一地承受上述分离应力的。然而，即使通过任何归因于包覆成型(overmolding)过程的附着和残余压缩应力，该连接方法也没有在始终如一的基础上成功过。另一个用于改进该配件主体和周围的挠性材料之间的相互连接的方法包括使用粘合剂。虽然这种设置显著地加强了该配件主体和挠性壁之间的相互连接，但是该粘合剂以及应用该粘合剂的过程会连同其他缺点一起造成所不希望的制造成本增加。

发明内容

本发明提供一种根据本新构思一个实施例的、并且适于与相关的流体管道一起使用的流体悬架元件，该流体悬架元件包括至少部分地限定流体腔的挠性壁。该挠性壁具有穿过其形成的通道。连接器配件与该相关的流体管道形成基本上流体不漏的密封，并且容纳于该通道中。一槽延伸到挠性壁中，与通道的至少一部分相邻。

本发明提供一种根据本新构思另一个实施例的、并且在具有相关流体管道的相关车辆悬架系统上使用的空气弹簧，该空气弹簧包括彼此间隔的第一和第二挠性端壁，以及在该第一和第二端壁之间延伸的至少一个侧壁。该第一端壁包括穿过其延伸的通道，以及与该通道相邻地延伸到第一端壁中的槽。该空气弹簧还包括具有接收该相关的流体管道的配件主体的连接器配件，以及在该配件主体中保持该相关的流体管道的保持元件。沿该通道将该连接器配件固定在该第一端壁上。

本发明还提供一种制造根据本新构思的、并且与悬架系统的流体管道一起使用的流体悬架系统的方法，该方法包括形成第一壁的步骤，该第一壁具有穿过其的通道和与该通道的至少一部分相邻地延伸到第一壁中的槽。另一个步骤包括提供接收该流体管道的连接器配件，并且在该通道内将该连接器配件定位在该第一壁上。另外的步骤包括提供至少部分地限定流体腔的第二壁，并且将该第二壁固定在该第一壁上。

附图说明

图1是已知的空气弹簧和连接配件设置的截面侧视图。

图2是根据本新构思的流体悬架元件的一个实施例的截面侧视图。

图3是图2中所示的连接器的放大的侧视图。

图4是装配之前图2中的流体悬架元件的截面侧视图。

图5是图2中所示的流体悬架元件的细节5的放大图。

图6是图5中所示的端壁和连接器经受了膨胀诱导挠曲的视图。

图7是图5中所示的端壁和连接器经受了外部载荷诱导的挠曲的视图。

具体实施方式

图1表示已知的空气弹簧，例如，如在美国专利No.6145894中表示的，其包括在该空气弹簧的端壁14中形成的开口12上安装的、总体上表示为10的推拉连接器。连接器10称作推拉连接器描述的是其特殊的功能：在将管16推进到该连接器中并且随后在相反的方向上轻微地拉动时，其在不需要任何进一步操作该连接器或另外的附加装置和/或元件的情况下能够将该管抓紧并且将其锁定在该连接器内，从而将该管以固定的、流体不漏密封的方式保持在其中。

连接器10包括主体18，该主体可以是单件或多件结构。主体18包括外环壁20，该外环壁具有多个在其上形成的肋或倒钩22，以便当在端壁14的开口12内模制该主体时，其可以紧固地保持在该空气弹簧的相邻材料内。主体18还包括内壁或底壁24，并且具有柱形管支撑套管26，该套管从其上轴向延伸，并且在主体18的空心内部28内突出。套管26形成内柱形孔30和外环形管接收空间32，该外环形管接收空间具有大致补偿于并且仅仅略大于形成管16的柱形壁34的厚度的径向宽度。在主体18的空心内部28内形成环形肩部或径向凸缘36，并且提供密封元件如O形环38的基座。相对于底壁24的主体18的相反端终止于环形向外延伸的径向轴环40，该径向轴环环绕与该空心内部28连通的端口42。

将，总体上表示为44的分离的夹头元件可滑动、可旋转地安装在主体18的空心内部28内。夹头44包括多个以悬臂方式从环形端环48延伸的挠性腿或指46。通过轴向延伸的槽(未示出)将该指彼此隔开。每个挠性指46具有向内突出的倒钩50，以及在该指的自由端上形成的向外延伸的突出部52。当在箭头A方向上拉动管16时，突出部52与相对倒钩22的主体18的内壁54啮合。该动作使指46向内弯曲，以便其上的倒钩50抓紧并且保持管16。

端壁14与该空气弹簧的其它壁一起限定了内体积或内腔，如本领域的技术人员公知的。因此，端壁14具有总体上表示为EXT的外表面，以及相应的总体上表示为INT的内表面。将连接器10的主体18定位在端壁14上，以便沿外表面EXT布置轴环40。通过形成粘附于该主体外表面上的端壁的材料组合以及通过与该相同材料啮合的、径向向外的倒钩22的突出部将主体18保持在端壁14上。如上所述，然而，如果不能保持在端壁14和连接器10材料之间的粘附，则会危及其间形成的流体不漏密封，并且出现该端壁材料与主体18的分离。另外，该端壁材料与主体18的粘附的减少还会造成其变松，在极端的情况下，从端壁14拉出，这完全是由于该空气弹簧外部作用于管16上的张力或拉力，大体上由箭头A表示。

现在回到图2-7，其中所示出的内容仅是为了说明本发明主题新构思的优选实施例，而不是为了对其进行限制，图2表示根据本新构思的流体悬架元件100，其包括第一或下罩部102以及第二或上罩部104。下罩部102包括下端壁106和以典型的方式从该下端壁延伸的下侧壁108。上罩部104同样包括上端壁110和从该上端壁延伸的上侧壁112。罩部102和104通常具有柱形的截面，并且包括分别径向向外延伸的、形成在与端壁106和110相对的侧壁108和112上的环形凸缘114和116。沿在接合处118的凸缘114和116连接罩部102和104，以便共同限定流体腔120。在本领域技术人员公知的典型方式中，该流体悬架元件通常以不同于周围环境大气ATM的流体压力保持流体腔120。

流体悬架元件100包括总体上由122表示的流体入口，该流体入口沿上端壁110形成，并且具有沿轴AX1的、总体上由124表示的推拉式连接器。应当理解，这种推拉式连接器的一般结构和原理是公知的，并且通常使用相似的连接器。可以在图3中看到，连接器124包括连接器主体126、内部支撑元件128、密封元件，例如O形环130，以及保持元件132。连接器主体126包括在端壁136和截头圆锥体支撑壁138之间延伸的基本上呈柱形的主体壁134。凸缘140与支撑壁138相邻地从主体壁134径向向外延伸，并且具有相对的环形面142和144。沿主体壁134设置多个保持零件，例如，如环形倒钩146，以便相互啮合该端壁110的材料。

内部支撑元件128包括底壁148和截头圆锥体支撑壁150，该截头圆锥体支撑壁从底壁148径向向外延伸，并且终止于相对的端壁152。内部支撑壁154从底壁148延伸，并且与截头圆锥体支撑壁150径向向内隔开，该截头圆锥体支撑壁在支撑壁150和154之间形成轴向延伸的环形槽156。流体通道158由内部支撑壁154限定，并且延伸通过底壁148。内部支撑元件128的截头圆锥体支撑壁150与连接器主体126的支撑壁138邻接地啮合。该内部支撑元件的端壁152用作支撑O形环130的肩部。

环形突出部160从连接器主体126的主体壁134径向向内延伸，并且可与保持元件132协作，如下所述。保持元件132包括大体呈柱形的壁162，该壁具有穿过其形成的通道164。凸缘166与连接器主体126的端壁136相邻地从壁162径向向外延伸。多个由槽(未编号)隔开的指168从与凸缘166相对的壁162延伸。沿通道164在每个指上设置倒钩170，以便啮合一定长度的管(未示出)的外部。每个指168的外表面上的相对倒钩170是肩部172，该肩部可用于啮合突出部160并且径向向内移动该指，以便倒钩170与该管(未示出)的外部啮合，从而在该连接器内抓紧并保持该管。

图4表示装配之前流体悬架元件100的组件。上罩部104上的流体入口122包括通道壁174，该通道壁形成穿过端壁110的通道176。凹槽178延伸入端壁110，与通道176相邻，并且终止于凹槽端壁180。

在装配流体悬架元件100的方法的一个实例中，第一装配步骤包括将连接器124压力配合到通道176中，大体上如箭头AS1所示。优选地，连接器124定位成，保持元件132延伸穿过端壁110，并且凸缘140的面142与凹槽178的凹槽端壁180啮合。通过将凸缘140压入到与凹槽端壁180邻接地啮合，凸缘140阻止了该连接器在施加于该流体供给管道或管(未示出)的载荷的作用下通过通道176拉动和拉出。或者，可以在没有配合的连接器124的其它组件的情况下将连接器主体126压入通道176中。一旦装配，这些其它组件随后可在稍后的步骤中从该流体悬架元件的外部插入。

由于连接器124示出为从罩部104的内部安装，因而首先优选执行前述步骤，如上所述。一旦在流体入口122已经将连接器124安装在端壁110上，就可以完成将罩部102和104固定在一起的第二装配步骤，大体上如箭头AS2表示，以便形成接合处118和流体腔120。接合处118可以以任何适当的方式形成，例如，如通过焊接，使用粘合剂或一个或多个卷曲的保持元件。在一个示范性的实施方式中，罩102和104由例如聚氨酯的聚合材料模制而成，而接合处118通过使用本领域技术人员公知的适当的焊接方法将凸缘114和116焊接在一起形成。这种焊接方法的例子包括超声波焊接、热板焊接和旋转焊接。然而，应当理解，还可以使用任何适当的材料，以及使用任何适当的将其连接一起的方法。

端壁110示出为具有绕流体入口122延伸的基本上均匀的周边部分110P。图5中所示的周边部分110P具有额定的壁厚尺寸D1。在一个示范性的实施例中，沿大致呈柱形的流体悬架元件的轴形成流体入口，该端壁的基本上均匀的周边部分均匀地环绕该流体入口。然而，应当理解，该流体悬架元件可以采用任何适当的形状或构造，该流体入口可以沿该流体悬架元件的任何壁的任何适当部分形成，包括不限制端壁106和110的情况。同样，流体入口122不需要集中在该端壁上。因此，该端壁110的均匀周边部分110P不需要均匀地或完全地在该流体入口周围延伸。

流体入口122包括第一壁部182和第二壁部184，该第二壁部相对于周边部分110P大致轴向延伸，并且与其整体地形成。根据一个实施例，该第一和第二壁部大体是环形的，并且彼此径向隔开以形成环形槽186。壁部182和184通过环形挠曲壁188连接在一起，该环形挠曲壁在壁部182和184之间延伸，并且形成槽186的底壁。图5中所示的环形挠曲壁188具有最小壁厚度尺寸D2。保持环190沿壁部184形成，并且径向向内延伸到通道壁174。

在装配期间，将连接器124压入通道176，并且将连接器主体126上的倒钩170嵌入保持环190中，以保持其上的连接器。优选地，通道176的直径小于连接器主体126的主体壁134的直径。因而，当在装配期间将该连接器主体压入该通道时，该保持环190的材料受到高度加压，并且在该连接器主体的周围形成流体不漏的压缩密封。因此，可以避免其他密封技术如包覆成型的使用，以及其他材料如粘合剂的使用。

回到图6，所示的端壁110及其上的流体入口122处于挠曲状态，这是典型的具有挠性端壁的膨胀流体悬架元件。图6中所示的端壁110的挠曲是由于该流体悬架元件内的流体压力FPR仅作用于该端壁的一侧即沿内侧192造成的。环境大气压力ATM沿该端壁的相对的外侧194作用。当然，应当理解，该压力均匀地作用在相应的表面上，并且又是沿该流体悬架元件的其它壁的表面。然而，流体压力FPR典型地基本上大于环境大气压力ATM，该压差作用使得该端壁向外弯曲成冠形或半球形，例如，如该周边部分110P的挠曲所示。这种膨胀诱导的挠曲沿该流体悬架元件的壁包括端壁110造成相应的膨胀诱导的应力，并且这些应力通常包括至少沿其外表面作用的张应力。

在公知的悬架元件中，允许这种张应力到达与固定在该端壁上的连接器或配件相邻的材料。然后这些张应力作用于将该材料从该连接器或配件分离。如上所述，这将不希望地导致该连接器或配件周围以及沿该连接器或配件的密封完整性至少部分地损失。在根据本新构思的实施例或结构中，然而，这些张应力例如通过槽186被隔离，并且通过该端壁的其他部分重新定向，例如通过挠曲壁188。结果，槽186以适当的方式扭曲，如通过以图6中表示的角AG1向外膨胀或打开。因此，连接器124的连接器主体126周围的保持环190材料中的压缩应力在其间保持了流体不漏的密封。

另外，槽186和挠曲壁188可以用作对作用于该连接器上的外部施加的载荷的应力消除，该外部施加的载荷例如是从流体供应管道或管(未示出)施加的。在图7中，所示的流体入口122在如箭头LD所示施加在该连接器上的载荷的作用下处于挠曲状态。该槽和挠曲壁允许该连接器在任何方向或方向组合上弯曲，包括由尺寸D3表示的横向上，由尺寸D4表示的垂直方向上，或者由角度尺寸AG2表示的扭转方向上，只要其不会对该耦合组件之间的配合或密封啮合的组成方式造成不利影响。

应当理解，图6和7仅仅是对典型的载荷和端壁偏曲，以及对由该主题槽和挠曲壁设置提供的载荷和挠曲的响应的示范性表示。另外，应当认识到，在该流体悬架元件的使用期间，可能还存在一些在图6和7的每一个中表示的载荷和挠曲的组合。而且，本领域的技术人员应当理解，可以调整或修改所示和描述的不同壁厚度以及其他尺寸，特别是端壁110和流体入口122的，以便提供所需的挠曲和应力消除，这取决于许多其它的因素，例如，如预期载荷、环境条件以及该材料的机械性能。

在所示的示范性实施例中，挠曲壁188的最小壁厚尺寸D2(图5)小于端壁110的周边部分110P的额定壁厚尺寸D1。因此，在端壁110由均质材料形成的地点，沿该连接器施加的载荷将造成槽186和挠曲壁188的偏曲，如上所示以及所述。该动作将任何潜在的分离造成的应力重新导向到该端壁的其它部分，而不是不希望地对该端壁和连接器之间的界面施加应力。

为了帮助防止该槽和/或挠曲壁的过度偏曲，可选地邻近该槽和挠曲壁设置另外的材料。图5-7中表示适当的实施例的一个例子，过度膨胀环196从第一壁部182径向向外定位。在所示的实施例中，过度膨胀环196与第一壁部182隔开，并且在其间形成第二槽198。通常，环196的另外材料提供该槽和挠曲壁径向向外隔开的环向应力。该环向应力用作加强该流体入口，而不会直接对保持环190的材料施加应力，这会不利地影响由此形成的流体不漏密封。同样，应当理解，在不脱离本新构思的原理的情况下，可以使用适于加强该流体入口而不直接对邻近该连接器的材料直接施加应力的任何适当的设置或构造。

应当清楚地理解，通常流体入口122的几何形状、更明确地说槽186和挠曲壁188的几何形状仅仅是适当的几何形状的示范性实施例，在不脱离本新构思的原理的情况下，可以使用任何其他适当的几何形状。例如，本实施例表示并描述了基本上呈柱形的流体悬架元件，其具有中心轴和与该连接器基本上同轴延伸的环形槽，该连接器沿该中心轴安装在该端壁上。然而，在其它应用中，可以将该连接器以与该中心轴间隔的关系固定在该端壁上。优选地，该槽和挠曲壁将基本上保持布置在该连接器周围。该槽可以具有任何适当的深度-宽度比，可以采用任何适当的形式或形状，并且可以仅部分地在该连接器周围延伸。在后面的情况下，可选地在该连接器的周围布置多个槽，以便提供与环形槽所提供的类似应力消除特性。这样的多个槽将采用基本上环形槽的形式，例如，该环形槽由径向向外延伸的腹板(webs)或隔板(partitions)分段。或者，作为另一个例子，这样的多个槽可以采用分离槽的形式，该分离槽以非圆形的方式设置在该连接器周围，例如，以六角形或八角形的式样。

虽然参照优选的实施例描述了本发明，并且将相当多的重点都放在结构以及公开的实施例的组件部分之间的结构相互关系上，但是应当理解，在不脱离本发明的原理的情况下，可以有本发明其它的实施方式，并且可以在所示和描述的实施方式中进行许多改变。显然，在阅读和理解前面详细的描述的基础上会想到其它的修改和变更。因此，可以清楚地理解，前面描述的内容仅仅是本发明说明性的解释，而不是限制性的解释。同样，还要指出的是，本发明被认为是包括了所有这种落入到附加的权利要求及其任何等价范围内的修改和变更。

Claims (10)

1.一种适于与相关的流体管道一起使用的流体悬架元件，所述流体悬架元件包括：

挠性壁，所述挠性壁至少部分地限定一流体腔并且具有穿过其形成的通道；

连接器配件，所述连接器配件容纳于所述通道内，并且适于与所述相关的流体管道形成一种基本上流体不漏的密封；以及

第一槽，所述第一槽延伸到所述挠性壁中，与所述通道的至少一部分相邻。

2.根据权利要求1所述的流体悬架元件，还包括第二槽，所述第二槽延伸到所述壁中，与所述通道和所述第一槽中的一个相邻。

3.根据权利要求2所述的流体悬架元件，其特征在于，所述第二槽与所述第一槽径向向外分隔开。

4.根据权利要求1所述的流体悬架元件，其特征在于，所述连接器配件包括径向向外延伸的凸缘，所述连接器配件沿所述通道定位，同时所述凸缘朝向所述流体腔布置。

5.根据权利要求1所述的流体悬架元件，其特征在于，所述第一槽至少部分地形成在一第一槽壁和与所述第一槽壁分隔开的一第二槽壁之间，所述第一和第二槽壁通过一挠曲壁互相连接。

6.根据权利要求5所述的流体悬架元件，其特征在于，所述挠曲壁具有一最小壁厚，所述第一端壁具有大于所述挠曲壁的所述最小壁厚的额定壁厚。

7.根据权利要求1所述的流体悬架元件，还包括与所述第一槽分隔开的过度膨胀的壁。

8.一种制造与悬架系统的流体管道一起使用的流体悬架元件的方法，所述方法包括以下步骤：

a)形成第一壁，所述第一壁具有穿过其的通道和与所述通道的至少一部分相邻地延伸到所述第一壁中的槽；

b)提供连接器配件，并且在所述通道内将所述连接器配件定位在所述第一壁上；

c)提供至少部分地限定一流体腔的第二壁，并且将所述第二壁固定在所述第一壁上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一壁具有内侧和相对的外侧，所述内侧至少部分地形成所述流体腔，所述方法包括从所述内侧将所述配件主体插入所述通道的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述配件主体包括凸缘部分，并且步骤b)包括将所述配件主体压入所述通道，直到所述凸缘部分沿所述内侧与所述第一壁邻接地啮合。

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