CN101184640A - 整体式悬架组件 - Google Patents

Abstract

车辆悬架系统包括一对纵臂，每个纵臂都具有一主体部，在主体部的前部具有用于将纵臂可枢转地安装到车架的枢转部，每个纵臂还包括一与主体部整体地形成的后部，每个后部都具有一整体的、向内延伸的车轴连接部和一整体的、向外延伸的心轴部。车辆悬架系统还包括细长的中央车轴元件，其相对两端刚性地连接到纵臂的车轴连接部，中央车轴元件使纵臂互相连接。

Description

整体式悬架组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年4月15日申请的美国临时申请60/671799的优先权，其全部内容并入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于将接地车轮安装到车架的车辆悬架系统，更特别地，涉及具有整体式构造的车辆悬架。

发明背景

授予Bird的美国专利3547215(1970年12月15日公开)披露了一种纵臂式悬架，其中方形车轴焊接到支架，支架又固定到车辆悬架结构的纵臂。将车轴固定到支架的焊接部通常形成在车轴侧的中点，在那里，垂直弯矩应力是中性的。然而，这些区域是高扭转负载的区域，所述高扭转负载由制动转矩、车辆侧倾和对角车轴(车轮)偏离产生。在车轴中点的焊接可能产生弱化的点，裂缝可能从该弱化的点开始。此外，大量部件和与这种构造相关的相关焊接可能在制造过程中引起困难，从而导致组件的成本增加。

授予Pierce等人的美国专利4693486(1987年9月15日公开)披露了一种纵臂式悬架，其中车轴通过部分地包围车轴的外罩板固定到纵臂，一螺栓包含车轴周围的外罩板以使得外罩板支撑并加强车轴，圆形塞焊部位于外罩板中的圆形孔口中的车轴上以将外罩板装到车轴上。

授予Pierce的美国专利5116075(1992年5月26日公开)披露了一种纵臂式悬架，其中外罩板通过机械加压安装到车轴而不是焊接到车轴，当通过螺栓将外罩板压靠在车轴上时，安装到外罩板端部的多个衬板向方形车轴的角部施加压力。

各种其他的纵臂式悬架方案也已经得到利用，公知的纵臂式悬架组件可以包括各种单独的部件、支架等等，它们焊接在一起形成最终组件。较大数量的部件和相关的焊接或其他紧固布置可能使制造过程变复杂，增加了悬架组件的复杂性和成本。

发明内容

本发明的一个方面是一种车辆悬架系统，其包括一对纵臂，每个纵臂都具有主体部，主体部在前部具有用于将纵臂可枢转地安装到车架的枢转部，每个纵臂还包括一与主体部整体地形成的后部，每个后部都具有一整体的、向内延伸的车轴连接部和一整体的、向外延伸的心轴部。车辆悬架系统还包括细长的中央车轴元件，其相对两端刚性地连接到纵臂的车轴连接部以使纵臂互相连接。

本发明另一个方面是一种制造整体式车轴和悬架系统的方法，该方法包括铸造第一和第二纵臂，每个纵臂都具有主体部，主体部在其前部具有用于将纵臂可枢转地安装到车架的枢转部，每个纵臂还包括一与主体部整体地形成的后部，每个后部都具有一向内延伸的车轴连接部和一整体铸造的向外延伸的心轴部。该方法包括提供一具有相对两端的中央车轴元件，中央车轴元件的相对两端焊接到纵臂的车轴连接部。

本发明又一个方面是一种用于车辆悬架系统的纵臂，纵臂包括一细长的主体部和一后部，主体部具有前端，前端带有一穿过其中的孔口，该孔口形成一枢转部，后部与主体部整体地形成且包括一整体的、向内延伸的车轴连接部，后部还包括一整体的向外延伸的心轴部。

参考下面的说明书、权利要求和附图，本领域技术人员将进一步理解和懂得本发明的这些和其他特征、优点和目标。

附图说明

图1是本发明一个方面的整体式悬架系统的透视图；

图2是图1的整体式悬架系统的透视图；

图3是装在车架上的图1的整体式悬架系统的部分不完整的正视图；

图4是图1的整体式悬架系统的一部分的不完整视图；

图5是沿图4的线V-V获得的横截面图；

图5A是图5的方案的替换实施例的横截面图；

图6是本发明的整体式纵臂的剖视图；和

图7是图6的纵臂的剖视图。

具体实施方式

为了这里描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及其派生词与如图1中定向的发明相关，然而，应该懂得，除了清楚地规定的场合之外，本发明可以呈现各种可选的方位和步骤顺序。还应该懂得，附图中所示的和下面的说明书中所描述的具体装置和工艺只是在所附权利要求中限定的本发明概念的示范性实施例，因此，与这里披露的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被看作是限制，除非权利要求另外清楚地说明了。

参考图1和2，本发明的整体式悬架组件1包括第一纵臂元件2和第二纵臂元件3。如在下面更详细地论述的，第一和第二纵臂2和3由钢铸造，并包括用于连接悬架系统1的其他部件的各种整体连接特征。纵臂元件2和3彼此镜像对称，所以应该懂得，除了特征的方位之外，每个纵臂都基本上包括相同的特征。纵臂元件2和3都包括具有I形横截面的主体部4，纵臂2、3的前端5包括穿过其中的孔口6，该孔口6形成纵臂2、3的枢转部。进一步参考图3，当将悬架系统1安装到车架11时，孔口6接收紧固件9，紧固件9将纵臂2、3可枢转地安装到吊架座10，吊架座10固定到车架11。

纵臂元件2和3的后部15都包括向内延伸部16，其牢固地连接到中间车轴元件17。如在下面更详细地描述的，向内延伸部16的端部18通过焊接部20焊接到中间车轴元件17的外端19。向内延伸部16在铸造过程中与纵臂元件2和3的后部15整体地形成，纵臂2和3的后部15都包括加强向内延伸部16的整体角撑板14。纵臂2和3的主体部4都包括水平上连接板21、水平下连接板22和垂直连接板23，它们形成I形的横截面。角撑板14优选地从上连接板21和垂直连接板23延伸到管状的延伸部分16。

第二角撑板24(图1)从上连接板21和垂直连接板23向外延伸，第二角撑板24加强纵臂2和3的向外延伸部25(还看图6和7)。圆形孔29延伸穿过向外延伸部25、后部15和向内延伸部16，以使得部分25和16具有基本上管状的构造。心轴元件26沿着焊接缝28焊接到向外延伸部25的外端27，焊接缝28可以与在下面结合图5A和5更详细描述的焊接缝基本上相同。作为选择，心轴可以在铸造过程中与纵臂元件2和3整体地形成，并被进行机械加工以提供合适的构形，以便安装常规的轴承(未示出)。

车轴元件2、3都包括整体形成的垫片30，其用来安装波囊式/空气弹簧31(图3)，波囊式/空气弹簧31将负载从悬架传递到车架11，角撑板32从垫片30向下延伸到连接板33，连接板33与垂直连接板23的后部34整体地形成。

支架38包括一对用于安装常规制动器底板(未示出)的孔口39，支架38包括向后延伸部40，S形凸轮41可旋转地安装到向后延伸部40。向后延伸部40在铸造过程中与纵臂元件2和3整体地形成，并且还为间隙调节器42提供一可枢转的底座。支架38可以焊接到纵臂元件2和3的向外延伸部25。作为选择，向后延伸部可以单独制造，然后被焊接上。作为选择，支架38可以与纵臂元件2和3整体地铸造。推杆43使间隙调节器42和制动气室44互相连接。在操作过程中，制动气室44的动作使推杆43沿箭头“A”的方向向后移动(图3)，从而使间隙调节器42和S形凸轮41旋转。S形凸轮41的旋转以公知方式驱动车辆的制动器(未示出)。制动气室44安装到向下延伸的支架47，支架47与纵臂元件2和3整体地形成。如图4中所示，支架部分47包括第一和第二延伸部分47和48，每个延伸部分都包括加强角撑板50。间隙51形成在向下延伸部48和49之间以给下面的推杆43提供空隙，推杆43延伸穿过间隙51。

进一步参考图5，包含焊接材料63的焊接缝20可以用来使纵臂元件2和3与中间车轴元件17A的相对两端19牢固地互相连接。在优选实施例中，向内延伸部16A具有带圆柱形外表面55和圆柱形内表面56的管状构造。相似地，中间车轴元件17A也可以具有带圆柱形外表面57和圆柱形内表面58的管状构造。作为选择，取决于特定应用的要求，延伸部分16A和中间车轴元件17A的横截面可以是I形的、正方形的或其他合适的构形。可以用公知的应力分析程序如有限元分析(“FEA”)使向内延伸部16A和中间车轴元件17A的横截面形状最优化。在所示例子中，向内延伸部16A具有形成轴肩61的环形表面60，轴肩61邻接中间车轴元件17A的端面62。可以选择表面58和60的尺寸以提供压配合。使心轴26与向外延伸部25相连的焊接缝28也可以包括如图5中所示的压配合方案，或可以包括如图5中所示的焊缝，或其他合适的焊缝。由于向内延伸部16A的端部18被隔开彻底远离纵臂元件2和3的主体部4，所以能容易地接近焊接缝20，这使得焊接器等等能用来在整个接缝20周围焊接。

进一步参考图5A，在一替换实施例中，可以用焊接材料64将向内延伸部16焊接到中间元件17。在图5A所示的实施例中，斜面65和66形成在延伸部分16和元件17的端部67和68，以允许焊接材料64透入。

本发明的整体的、单体式铸造纵臂元件为悬架波囊式/空气弹簧、制动器和其他部件提供了大量连接特征，从而大大减少了零件的数量，并且用来组装悬架所需的焊接操作数量也大大减少。此外，由于使纵臂元件与中央车轴元件互相连接的焊缝位于远离纵臂的位置，因此该接缝的焊接操作可以通过机器人焊接器等进行。本申请的悬架提供了成本-效果合算的整体式系统，该系统减轻了与其它焊接组件有关的众多缺点。

在以上的说明中，本领域技术人员容易理解可以对本发明进行改进而不偏离本申请公开的概念。这些改进应当认为包括在下列权利要求中，除非这些权利要求通过其语言特别作出另外说明。

Claims (22)

1.一种整体式车辆悬架系统，包括：

一对纵臂，每个纵臂都具有主体部，主体部在其前部具有用于将所述纵臂可枢转地安装到车架的枢转部，每个纵臂还包括一与所述主体部整体地形成的后部，每个后部都具有一整体的向内延伸的车轴连接部和一整体的向外延伸的心轴部；

一细长的中央车轴元件，其相对两端刚性地连接到所述纵臂的车轴连接部，所述中央车轴元件使所述纵臂互相连接。

2.如权利要求1所述的车辆悬架系统，其特征在于：

所述中央车轴元件的相对两端焊接到所述纵臂的车轴连接部。

3.如权利要求2所述的车辆悬架系统，其特征在于：

所述车轴连接部和所述中央车轴元件具有管状的横截面构形。

4.如权利要求3所述的车辆悬架系统，其特征在于：

所述车轴连接部和所述中央车轴元件具有圆柱形的外表面部分。

5.如权利要求1所述的车辆悬架系统，其特征在于：

每个纵臂的后部都包括整体形成的垫片，所述垫片构形成安装空气弹簧。

6.如权利要求1所述的车辆悬架系统，其特征在于：

每个纵臂的后部都包括整体形成的向下延伸的支架，所述支架构形成安装车辆制动系统的制动气室。

7.如权利要求1所述的车辆悬架系统，其特征在于：

每个纵臂的后部都包括整体形成的、向后延伸的支架部，所述支架部形成用于安装车辆制动系统的S形凸轮的枢转部。

8.如权利要求1所述的车辆悬架系统，其特征在于：

每个纵臂的所述主体部都具有I形的横截面，所述I形的横截面具有水平延伸的上和下连接板部和在所述上和下连接板部之间延伸的垂直连接板。

9.如权利要求8所述的车辆悬架系统，其特征在于：

每个纵臂的后部都包括在所述主体部和所述车轴连接部之间延伸的整体形成的角撑板。

10.如权利要求1所述的车辆悬架系统，其特征在于：

所述中央车轴元件的相对两端具有管状的横截面形状；

所述车轴连接部包括被容纳在所述中央车轴元件相对两端内的圆柱形端部，和从所述圆柱形端部径向向外延伸并邻接所述中央车轴元件相对端面的环形轴肩。

11.如权利要求1所述的车辆悬架系统，其特征在于：

所述纵臂的后部都包括整体的向前延伸部，所述向前延伸部具有一对穿过其中的垂直并列的孔口以形成制动器支架(spider)。

12.一种制造整体式车轴和悬架系统的方法，该方法包括：

铸造第一和第二纵臂，每个纵臂都具有主体部，主体部在其前部具有用于将所述纵臂可枢转地安装到车架的枢转部，每个纵臂还包括一与所述主体部整体地铸造的后部，每个后部都具有一整体铸造的向内延伸的车轴连接部和一整体铸造的向外延伸的心轴部；

提供一具有相对两端的中央车轴元件；和

将所述中央车轴元件的相对两端焊接到所述纵臂的车轴连接部。

13.如权利要求12所述的方法，包括：

在每个纵臂上形成整体的、向外延伸的心轴连接部；和

将心轴焊接到每个心轴连接部。

14.如权利要求12所述的方法，包括：

在每个纵臂的后部上形成整体的垫片；和

将空气弹簧安装到所述垫片。

15.如权利要求14所述的方法，包括：

在每个纵臂上形成整体的、向下延伸的支架；和

将气动制动气室安装到每个支架。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于：

每个纵臂由钢制成。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于：

每个纵臂的主体部都具有I形的横截面。

18.如权利要求12所述的方法，包括：

整体地形成一角撑板，所述角撑板从所述车轴连接部向上延伸。

19.一种用于车辆悬架系统的纵臂，包括：

一细长的主体部和一后部，所述主体部具有前端，所述前端带有一穿过其中的孔口，该孔口形成一枢转部，所述后部与所述主体部整体地形成且包括一整体的向内延伸的车轴连接部和一整体的向外延伸的心轴部。

20.如权利要求19所述的纵臂，包括：

一整体形成的垫片，其适合安装空气弹簧。

21.如权利要求19所述的纵臂，包括：

一整体形成的支架，其构形成安装制动系统的制动气室。

22.如权利要求19所述的纵臂，包括：

所述主体部具有I形的横截面；

所述向内延伸的车轴连接部具有带圆柱形外表面的管状横截面。

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