CN104661840A - 用于车辆悬挂系统的、减小重量的轴连接组件 - Google Patents

Abstract

这里公开了一种用于使得车辆轴(14)与能量储存悬挂部件(12)连接的轴连接组件(16)和方法。该组件包括：第一和第二U形紧固件组件(46、47)；第一和第二凸缘(36、37)，该第一和第二凸缘设置成用于与车辆轴(14)连接；安装垫(26)；以及悬挂部件，例如板簧(12)或者前臂或后臂，该悬挂部件布置在第一和第二凸缘(36、37)和安装垫(26)之间。

Description

用于车辆悬挂系统的、减小重量的轴连接组件

相关申请的交叉引用

本申请要求美国非临时专利申请No.13/830523的优先权，该美国非临时专利申请的申请日为2013年3月14日，它要求临时专利申请No.61/680135的优先权，该临时专利申请的申请日为2012年8月6日，这两篇文献都整个被本文参引。

技术领域

本发明通常涉及轴连接组件和悬挂系统，该悬挂系统使用这些组件来用于车辆中。公开了多个示例实施例，这些示例实施例可以用于特殊目的。

背景技术

有轮的车辆通常具有悬挂系统，该悬挂系统利用轴连接组件来将轴附接在板簧或其它悬挂部件上，该板簧或其它悬挂部件再附接至车架上或直接附接在车体组件上。

在悬挂系统中，簧上重量是指由悬挂系统支承的车辆的总重量。簧下重量是指并不由车辆的悬挂系统支承的重量。车辆的簧下重量大致由悬挂系统以及轮胎、轮、轴和轴安装组件来组成，该轴安装组件将轴附接在悬挂部件上，例如板簧或者前臂或后臂。

卡车或其它重型车辆的悬挂系统具有较大量的簧下重量，该簧下重量必须进行控制，以便提供用于驾驶员和货物的足够舒适乘坐以及消除例如车轮跳动和振动的问题。理想的是，该重量保持尽可能低，因为由簧下重量产生的力可以通过车辆的悬挂部件和其它部件来传递。更轻重量的轴连接组件(这降低了簧下重量)通常希望至这样的程度，使得它们提供更大控制以及提高悬挂系统的性能和效率。

本发明解决了在通常使用的现有技术悬挂系统和现有方法中发现的缺点。

发明内容

本发明涉及一种轴连接组件，用于使得有轮车辆和拖车中的轴与悬挂系统连接，该悬挂系统包括能量储存部件，例如板簧，或者后臂或梁。它可以用于机动车辆和拖车的前部和后部悬挂中，并通过减小连接组件的尺寸和重量而提供具有提高性能、控制和效率的悬挂部件，例如板簧，同时减小和/或消除螺母面成角度的问题，当试图适应后倾角度或小齿轮角度时可能产生该问题。

在第一方面，这里公开了一种轴连接组件,用于使得能量贮存悬挂部件与车辆轴连接。该轴连接组件包括：第一和第二U形紧固件组件；第一和第二凸缘，用于与车辆轴连接；安装垫，或者也可以称为顶部垫；以及悬挂部件，例如板簧等，该悬挂部件布置在第一和第二凸缘以及安装垫之间。各U形紧固件组件具有弯曲部分、第一和第二支腿以及连接器或螺母，且作为一个实例，将包括具有连接器或螺母的U形螺栓。各凸缘具有有槽表面，该有槽表面与U形紧固件组件的弯曲部分可枢轴转动地接合。U形紧固件组件适应和固定在悬挂部件和车辆轴之间的预选角度关系的位置，同时获得和保持在相应的安装垫接合表面和连接器接合表面之间的平行接合。

在第二方面，这里公开了一种使得悬挂部件与车辆轴连接的方法。该方法包括：提供第一和第二U形紧固件组件，各第一和第二U形紧固件组件包括弯曲部分、第一和第二支腿以及具有接合表面的连接器；提供第一和第二凸缘，各凸缘具有有槽表面，该有槽表面与相应U形紧固件组件的弯曲部分可枢轴转动地接合；提供安装垫，该安装垫与凸缘的有槽表面间隔开，并有孔，U形紧固件组件的第一和第二支腿穿过该孔延伸；在凸缘和安装垫之间提供悬挂部件；以及安装U形紧固件组件，其中，轴连接组件自动适应后倾角度或小齿轮角度，同时使得在相应的连接器接合表面和安装垫接合表面之间对齐。

应当知道，前面的总体说明和后面的详细说明是示例性的，目的只是为了解释，而不是限制要求保护的主题。通过下面对示例实施例的说明和附加权利要求将更清楚本发明的其它特征和目的。

附图说明

在介绍优选实施例时将参考附图，附图中，相同部件有相同参考标号，且附图中：

图1是包括本发明主题的第一实例的轴连接组件的上部正视透视图，其中，轴表示为与板簧连接；

图2是图1中所示的部件的下部正视透视图；

图3是图2中所示的部件的下部正视透视图；

图4是图2中所示的部件的右侧的侧视图；

图5是图2-4中所示的部件穿过轴连接组件的中心的侧剖图；

图6是穿过图1-5中所示的部件的中心的正剖图；

图7是图1-6中所示的间隔器的下部透视图；

图8是图2-6中所示的部件的分解、上部正视透视图；

图9是图2-6中所示的部件的局部分解、上部正视透视图，示意表示了将轴安装至轴连接组件上的方法；

图10是包括本发明主题的第二实例的轴连接组件的上部正视透视图，其中，轴表示为与双重板簧连接，且后倾调节楔块位于它们之间。

图11是图10中所示的部件的放大上部正视透视图；

图12是包括本发明主题的第三实例的轴连接组件的上部正视透视图，该轴连接组件表示为具有第一和第二凸缘，该第一和第二凸缘包含至轴座托架中；

图13是图12中所示的轴座托架的分解透视图。

图14是包括本发明主题的第四实例的轴连接组件的上部正视透视图，该轴连接组件表示为与在车架下的后臂结构中的悬挂部件连接。

应当知道，附图并不按比例。尽管省略了用于有轮车辆的悬挂系统和轴连接组件的一些机械细节(包括与公知车辆部件连接的紧固装置的一些细节)以及特殊部件的其它平面图和剖视图，但是认为本领域技术人员将根据本发明的公开而理解这些细节。还应当知道，本发明并不局限于所示实例。

具体实施方式

用于在悬挂系统中使用的轴连接组件的降低未装弹簧的车辆重量的相关方法的本发明实例将适应后倾角度或小齿轮(pinion)角度，并可以减少板簧或其它悬挂部件(轴连接组件附接在该悬挂部件上)的无效部分。

参考附图，图1-9中表示了本发明的第一实施例。参考标号10总体表示悬挂系统，该悬挂系统包括利用轴连接组件16而安装在制备轴14上的悬挂部件，在该实施例中，该悬挂部件表示为板簧12。板簧12包括前部孔眼12a和后部孔眼12b，各前部孔眼12a和后部孔眼12b的尺寸和结构设置成接收衬套(未示出)，与本发明公开的其它附图相同，应当知道，图1中所示的轴连接组件16将用于前部转向轴，但是该轴连接组件也可以设置成用于不转向的后部轴。而且，附图表示了用于有轮车辆或拖车的一侧的系统，类似系统将提供于相对侧，以便形成完整的前部或后部悬挂系统。

在图1中，本发明的轴连接组件16设置成具有板簧12和固定在安装垫26上的缓冲器部件8。应当知道，悬挂系统10实际上可以并不包括缓冲器部件8，或者这样的缓冲器部件可以连接在车辆的车架上。如其它实施例中所述和所示，应当知道，轴连接组件16可以用于其它能量储存悬挂部件，例如双重板簧、前臂或者后臂，或者前述的任意变化形式，代替图1中所示的单个板簧12，以便适合特殊的安装和车辆特征。

在轴连接组件16的第一实施例中，轴表示为制备轴14，该制备轴14包括侧向延伸的箱部分，以便提供滚转稳定性。轴14包括底部板17，该底部板17焊接在倒U形部件18上，为了方便，它们在附图中一起表示为整体件。轴14可以由钢或其它合适材料来构成，并可以以所述方式或者通过可选的制造技术来构成，以便形成制备或空心的轴部件，或者可以构成为实心轴。

图1中所示的轴连接组件16包括：安装垫26，该安装垫26也可以称为顶部垫，具有缓冲器部件8；间隔器28；轴座托架30，该轴座托架30有上表面34以及向下悬垂的第一和第二凸缘36、37；第一和第二U形紧固件组件46、47，该第一和第二U形紧固件组件46、47各自有座或弯曲部分46a、47a、第一和第二支腿46b、46c、47b、47c以及连接器或螺母46d、47d。应当知道，第一和第二支腿的远端有螺纹，并螺纹接收连接器或螺母。在该实施例中，第一和第二凸缘36、37包含在轴座托架30内，并与它为整体结构。

与第一和第二凸缘36、37间隔开的安装垫26优选是锻造或铸铁或钢。间隔器28和轴座托架30优选是由挤出铝来构成，例如6061-T6，尽管可以使用其它合适等级的铝，实际上其它合适的材料、结构和构成方法也可以使用，例如包括铸铁或钢部件。

各凸缘36、37具有有槽表面36a、37a，该有槽表面36a、37a与相应第一和第二U形紧固件组件46、47中的一个的弯曲部分46a、47a可枢轴转动地接合。悬挂部件(例如板簧12)和间隔器28布置在安装垫26和轴座托架30的上表面34之间。相应U形紧固件46、47的第一和第二支腿46b、46c、47b、47c穿过安装垫26中的孔26a延伸，并接收连接器46d、47d，尽管应当知道，其它结构可以用于形成U形紧固件组件。U形紧固件的弯曲部分以及第一和第二支腿可以分开，或者可以是整体结构，如第一实施例中所示。

在该实施例中，各轴座托架30的凸缘36、37包括对齐孔32，该对齐孔32接收由铝、钢等构成的柱形套筒44，紧固件(例如与螺母42a接合的硬化螺栓)穿过该柱形套筒44延伸，以便使得轴座托架30与轴14连接。为了在拧紧紧固件42时提高对轴14的支承，布置在孔内的套筒44帮助将挡板或支承部件43定位在轴14内。套筒44的尺寸设置成装配在轴14中的孔32内，同时比在轴14的倒U形部件18的外表面之间的距离稍微更短。这允许轴14的U形部件18稍微变形地连接，以便提供轴座托架30与轴14的牢固夹持。应当知道，根据轴14和轴座托架30的结构，可以并不需要套筒44和/或支承部件43。

本领域技术人员应当知道，可能希望前部或后部轴设置成包括固定后倾或小齿轮角度。因此，如图4和5中所示，固定后倾角度可以通过将轴连接组件16包含在间隔器28的结构中而包含在轴连接组件16内。在该实施例中，间隔器28包括与板簧12接合的上表面54，其中，上表面28a相对于间隔器28的下表面28b成角度。固定的后倾角度可以通过包括另外的楔形部件而以其它方式来提供，或者可以内置在轴座托架30内。不过，当在间隔器或楔形部件中提供后倾或小齿轮角度时，可以使用公共轴座托架。

可枢轴转动地接合第一和第二U形紧固件组件46、47使得轴连接组件16能够自动调节成用于轴14的合适后倾或小齿轮角度。当拧紧第一和第二U形紧固件组件46、47的连接器或螺母46d、47d时，弯曲部分46a、47a将在它们与凸缘36、37的槽36a、37a接合时枢轴转动，以便适应在轴座托架30和安装垫26之间形成的角度。这导致连接器或螺母46d、47d的底表面平行，以便与安装垫26的孔26a附近的接合表面平齐。这有效消除了螺母面或螺栓头部成角度的问题(在轴连接组件夹紧的过程中可能产生问题)，从而减少在U形紧固件组件46、47中引入不希望的弯曲应力的可能性。

最好如图5中所示，定位特征由销或栓柱62与在间隔器28中的中心通道64的下端处的定位器63的接合来提供。相关的定位器66设置为在轴座托架30的上表面34中的插座。因此，板簧12也包括成在下表面12c中的插座的形式的定位器68，销或栓柱70接收于该定位器68中。当装配时，栓柱70还接收于在间隔器28的中心通道64的上端内的定位器72中。在中心通道64的上端中接收栓柱70的该定位器72帮助将板簧12纵向和侧向定位和保持在轴连接组件16内。

如图7和8中所示，间隔器28包括下表面28b和中心通道64。间隔器可以通过机械加工挤出间隔器本体而制造，对该间隔器本体的侧部部分进行雕刻，以便减少重量。

如图8中所示，各U形紧固件组件46、47包括具有支腿46b、46c、47b、47c的U形螺栓，该支腿46b、46c、47b、47c从弯曲部分46a、47a向上延伸，该支腿46b、46c、47b、47c可以为直线形，或者可以有一个或多个恒定或变化的曲线。应当知道，该弯曲部分的精确结构能够根据实际设计考虑而变化。

图9示意表示了轴连接组件16的制造和安装方法，该方法特别适用于不允许从上面充分接近U形紧固件组件的连接器的车辆装配线。如图9中的参考标号16所示，包括安装垫26、板簧12、间隔器28和轴座托架30(该轴座托架30有凸缘36、37)的轴连接组件部件能够预先装配和作为一个单元而传递给车辆制造商的装配线。然后，轴连接组件16能够作为一个单元而安装在车辆上。然后，轴14可以升高就位，并且通过螺栓紧固件42和螺母42a而固定在轴连接组件16上。

因此，在轴连接组件的第一实施例中，紧凑、协作布置的组件16通过将U形紧固件组件46、47沿轴14的侧部布置而获得，从而减小在第一和第二U形紧固件组件46、47之间的距离。因此，安装垫26和轴座托架30的尺寸可以更小和重量更轻，同时导致板簧的更短无效部分。因为第一和第二U形紧固件组件46、47布置成更靠近轴14的中心线，因此人们能够使用更小或更薄的紧固件组件来抵消应力和保持夹持完整性。

在整个说明书中，对于所有实例和各部件的说明，术语例如上面、下面、顶部、底部、左侧、右侧、前部和后部都是用于在说明书中方便使用的相对术语，且并不用于限制，因为它们取决于使用它们的上下文。

应当知道，一些部件(例如用于将多个部件紧固在一起的紧固件)在第一实例中未示出，以便能够更好地观察悬挂系统10的更主要部件。不过应当知道，可以使用将部件紧固在一起的多种方法，而并不脱离本发明的范围，例如包括螺母和螺栓、方头螺钉、铆钉、多种类型的焊接、或者任意其它合适类型的紧固件或紧固装置。

第二实施例在图10-11中表示，并包括很多与前述第一实施例中相同的部件。因此，对于第一实例的相同参考标号和上述说明也用于这些相同部件。在该实施例中，轴连接组件总体由参考标号116表示，并用于使得轴14与双重平行板簧82连接，该双重平行板簧82包括上部板簧83和下部板簧84。如图所示，上部板簧83包括前部孔眼83a、前部孔眼轴承83b以及后部孔眼83c和后部孔眼轴承83d。具有倾斜上表面85a的楔形部件85布置在下部板簧84下面，并使得双重板簧82有合适的后倾角度或小齿轮角度。

与第一实施例的情况相同，当第一和第二U形紧固件组件146、147的连接器或螺母146d、147d拧紧时，弯曲部分146a、147a将在它们与凸缘36、37的槽36a、37a的接合处枢轴转动，以便适应和保持在轴座托架30和安装垫26(在固定位置)之间的形成角度。如图所示，紧固件(例如螺栓88和螺母89)可以穿过在安装垫126、上部板簧83和下部板簧84中的对齐孔延伸。螺栓88的头部可以接收于在楔形部件85的顶表面或轴座托架30的顶表面34中的凹口内。

需要时，可变形衬垫86可以分别用于安装垫的底部和上部板簧83的顶表面之间，和/或上部板簧83的底表面和下部板簧84的顶表面之间。

第三实施例在图12-13中表示，并包括很多与前述实施例中相同的部件。因此，相同参考标号和它们的相应说明也用于在第三实施例中的相同部件。轴连接组件总体由参考标号216表示，并包括轴座托架230，该轴座托架230有第一和第二凸缘236、237以及托架部件232。第一和第二凸缘236、237可以通过焊接、螺栓或其它合适的紧固装置而附接在轴上。托架部件230可以选择地包括穿过的孔234，以便接收紧固件(例如螺栓)，用于与减震器(未示出)的下端连接。

图14表示了本发明的轴连接组件316用于车架下的后臂悬挂中。如图所示，轴330通过一对螺栓342和螺母(未示出)而固定在具有第一和第二凸缘336、337的轴座托架330上，该对螺栓342和螺母穿过轴314的侧壁延伸。各凸缘336、337具有有槽表面336a、337a，该有槽表面336a、337a与相应的第一和第二U形紧固件组件346、347中之一的弯曲部分346a、347a可枢轴转动地接合。在该结构中，后倾或小齿轮角度内置于轴座托架330内。U形紧固件组件346、347的第一和第二支腿的长度更短，但是在其它方面具有与前述实施例类似的设计和结构，并接收连接器或螺母346d、347d(在穿过安装垫326的相应孔326a延伸之后)。这种结构允许在孔326a附近的安装垫接合表面和在连接器346d、347d上的相应接合表面之间平行接合。

根据上述说明、附图和附加权利要求，应当知道，根据本发明的悬挂系统、轴连接组件以及使得悬挂部件与车辆轴连接的方法可以以多种结构来提供。用于部件的任意多种合适的构成材料、结构、形状和尺寸以及连接该部件的方法都可以用于满足最终用户的特殊需要和要求。本领域技术人员应当知道，这些悬挂系统和轴连接组件的设计和结构以及这些方法的执行能够进行多种变化，而并不脱离所附权利要求的范围，且权利要求并不局限于所述的优选实施例。

Claims (17)

1.一种轴连接组件，用于使得悬挂部件与车辆轴连接，所述轴连接组件包括：

第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件，各第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件包括弯曲部分以及第一支腿和第二支腿；

第一凸缘和第二凸缘，该第一凸缘和第二凸缘设置成用于与车辆轴连接，各凸缘具有有槽表面，该有槽表面与第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件中之一的弯曲部分可枢轴转动地接合；

安装垫，该安装垫与第一凸缘和第二凸缘间隔开，并有孔，第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件的相应支腿穿过该孔延伸；

悬挂部件，该悬挂部件布置在车辆轴、第一凸缘和第二凸缘以及安装垫之间；以及

其中，安装垫还包括在孔附近的接合表面，U形紧固件还包括连接器，该连接器有与相应安装垫接合表面接合的连接器接合表面；以及

U形紧固件组件适应和然后固定在悬挂部件和车辆轴之间的预选角度关系的位置，同时获得和保持在安装垫接合表面和相应连接器接合表面之间的平行接合。

2.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：该组件设置成适应预选的后倾角度或小齿轮角度。

3.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：第一凸缘和第二凸缘包含在轴座托架内，该轴座托架与轴直接连接。

4.根据权利要求3所述的轴连接组件，其中：第一凸缘和第二凸缘与轴座托架形成一体。

5.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：第一凸缘和第二凸缘与车辆轴螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的轴连接组件，还包括：间隔器，该间隔器布置在轴座托架和悬挂部件之间。

7.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：悬挂系统部件还包括至少一个板簧。

8.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：板簧有形成于相应孔眼中的端部。

9.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：对安装垫进行锻造，或者安装垫包括焊接件。

10.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：穿过安装垫的各孔有轴线，且孔的各轴线平行。

11.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：轴座托架设置成安装在制备轴上。

12.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：悬挂系统部件布置成高于轴座托架。

13.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：轴布置成高于悬挂部件。

14.根据权利要求1所述的轴连接组件，还包括：缓冲器，该缓冲器与安装垫连接。

15.根据权利要求1所述的轴连接组件，其中：所述第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件布置在轴的相对侧。

16.根据权利要求1所述的轴连接组件，还包括：间隔器，该间隔器布置在悬挂部件和轴之间。

17.一种使得悬挂部件与车辆轴连接的方法，包括：

提供第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件，各第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件包括弯曲部分、第一支腿和第二支腿以及具有接合表面的连接器；

提供第一凸缘和第二凸缘，各第一凸缘和第二凸缘具有有槽表面，该有槽表面与相应U形紧固件组件的弯曲部分可枢轴转动地接合；

提供安装垫，该安装垫与凸缘的有槽表面间隔开，并有孔，U形紧固件组件的第一支腿和第二支腿穿过该孔延伸；

在第一凸缘和第二凸缘和安装垫之间提供悬挂部件；以及

安装第一U形紧固件组件和第二U形紧固件组件，其中，轴连接组件自动适应后倾角度或小齿轮角度，同时使得在连接器接合表面和安装垫的、在相应孔附近的接合表面之间对齐。