CN109906156A - 双叉臂独立挂车悬架 - Google Patents

Abstract

提供了用于双叉臂独立挂车悬架的技术。悬架包括滑块框架，该滑块框架配置成用于附接到半挂车。滑块框架包括纵向中央梁和位于中央梁的相对侧的上下U形夹支架。一对上叉臂附接到上U形夹支架，并且至少一个空气弹簧定位在滑块框架和每个上叉臂之间。一对下叉臂附接到下U形夹支架，并且一对主轴各自可枢转地附接到相应的上叉臂和相应的下叉臂。

Description

双叉臂独立挂车悬架

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月22日提交的美国专利申请号62/378,077的权益和优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本专利申请涉及车辆悬架，更具体地，涉及独立挂车悬架。

背景技术

传统的挂车悬架基于将左侧车轮和右侧车轮连接在一起的一个或多个实心轮轴。例如，轮轴安装在一组钢板弹簧上或安装在由气动空气弹簧支撑的一对纵臂上。这种布置的缺点在于其偶联了左侧和右侧车轮的运动，这可能导致轮胎磨损和侧倾不稳定。

附图说明

通过结合附图参考以下详细描述，可以更好地理解本文介绍的双叉臂独立挂车悬架的实施方案，其中相同的附图标记表示相同或功能相似的元件：

图1是代表性半挂式货车的侧视图。

图2是根据代表性实施方案的双叉臂独立挂车悬架的等距视图。

图3是图2中引入的双叉臂独立挂车悬架的端视图。

图4是图2和3中所示的双叉臂独立挂车悬架的俯视图。

图5是图2-4中所示的双叉臂独立挂车悬架的侧视图。

图6是悬架副车架的局部等距视图。

图7是从主轴观察的主轴和叉臂的臂的等距视图。

图8是从叉臂的臂观察的主轴和叉臂的臂的等距视图。

图9是上叉臂的等距视图。

图10是下叉臂的等距视图。

图11是主轴的等距视图。

本文提供的标题仅为了方便，并不一定影响所要求保护的实施方案的范围或含义。此外，附图不一定按比例绘制。例如，可以放大或缩小图中一些元件的尺寸，以帮助提高对实施方案的理解。此外，尽管所公开的技术可以进行各种修改和替换形式，但是在附图中通过实例的方式示出了特定实施方案，并且在下面进行了详细描述。然而，并非旨在限制所描述的实施方案。相反，实施方案旨在覆盖落入由所附权利要求限定的实施方案的范围内的所有修改、等同物和替代物。

具体实施方式

概述

公开了一种双叉臂独立挂车悬架。在一个实施方案中，双叉臂悬架包括滑块框架，该滑块框架配置成附接到半挂车。滑块框架包括纵向中央梁和位于中央梁的相对侧的上下U形夹支架。一对上叉臂附接到上U形夹支架，并且至少一个空气弹簧布置在滑块框架和每个上叉臂之间。一对下叉臂附接到下U形夹支架，并且一对主轴各自可枢转地附接到相应的上叉臂和相应的下叉臂。

一般描述

现在将更详细地描述上面介绍的装置和系统的各种实例。以下描述提供了具体细节，以便彻底理解并能够描述这些实例。然而，相关领域的技术人员将理解，可以在没有许多这些细节的情况下实践本文所讨论的技术。同样地，相关领域的技术人员还将理解，该技术可以包括本文未详细描述的许多其他特征。此外，下面可能未详细示出或描述一些众所周知的结构或功能，以避免不必要地使相关描述模糊。

下面将以最广泛的合理方式来解释使用的术语，即使其与实施方案的一些具体实例的详细描述结合使用。实际上，下面甚至可以强调一些术语；然而，任何旨在以任何限制方式解释的术语将在本节中明确和具体地定义。

传统的半挂车悬架基于将左侧车轮和右侧车轮连接在一起的一个或多个实心轮轴。在空气行驶系统的情况下，轮轴安装在一组钢板弹簧上或安装在由气动空气弹簧支撑的一对纵臂上。这种布置的缺点在于其偶联了左侧和右侧车轮的运动。因此，在不对称的载重状态下，例如单个车轮碰撞或转弯时的横向重量传递，单个载重车轮不可能在不对其相对的成对车轮产生影响的情况下移动。由于基于实心轮轴的悬架的几何形状，当从车辆上方观察时，这种运动将倾向于在轮轴中产生引入转向输入的旋转。该侧倾转向输入通常沿着载重车轮的方向拉动挂车。因此，在挂车转弯的情况下，侧倾转向将用于拉松挂车更深地进入转弯，从而可能产生侧倾不稳定性。

将车轮偶联在一起还会产生额外的轮胎磨损，因为一个车轮的任何运动将被传递到其相对成对的车轮，这导致第二车轮的轮胎磨损增加。此外，实心轴悬架通常具有高的非簧载质量，这意味着悬架将不太能够跟随路面的起伏，从而导致车轮跳动和其他不期望的车轮运动的额外可能性，这导致轮胎磨损并最终降低轮胎寿命。

在传统的空气行驶悬架的情况下，实心轮轴安装在一对纵臂上，该对纵臂约束轮轴沿弧的圆周运动。该弧的轴线垂直于挂车的纵向轴线。在制动时，这允许车轮跳动，减小车轮上的垂直载荷，进而降低制动系统产生的制动力的有效性，从而减小车辆的潜在停车距离。

所公开的双叉臂悬架以至少两种方式解决了这些问题。首先，其为独立系统，可以分离左侧和右侧车轮。这意味着整个悬架对于每个车轮具有较低的非簧载质量，因此允许两个车轮更好地跟随路面的变化。通过分离左侧和右侧车轮，两个车轮之间也没有相互作用，从而最小化潜在的轮胎磨损源。其还消除了任何侧倾转向效应，因为悬架的非对称偏转不会产生转向输入。其次，该系统的铰链机构平行于车辆的纵向轴线，因此在制动作用下，车轮运动不会减小在轮胎接触面处产生的制动力。

图1是半挂式货车10的示意图，其包括连接到半挂车14的牵引车单元12。根据代表性实施方案，半挂车14包括双叉臂独立挂车悬架100。双叉臂悬架100包括滑块框架110，该滑块框架110可与连接到挂车底盘(未示出)的两个主框架轨道的传统悬架系统互换。双叉臂悬架100包括四个主轴112，每个主轴承载两个车轮114。在一些实施方案中，滑块框架110连接到挂车底盘的两个主框架轨道，使得整个悬架可沿底盘的长度移动。这种变化允许驾驶员调整挂车车轮的定位，以补偿挂车所承载的货物的类型和载荷分布的变化。在其他实施方案中，滑块框架110整体安装(例如，焊接或螺栓连接)到挂车底盘。

参考图2-5，双叉臂悬架100的所示实施方案包括悬挂在副框架或滑块框架110上的四个主轴112(为清楚起见省略了车轮)。由于所有四个主轴112使用相同的双叉臂布置悬挂在滑块框架110上，因此对一个主轴112的描述同样适用于所有四个主轴112。此外，尽管本文公开的实施方案是关于串列轮轴(例如，两对相对的主轴)描述的，但是所公开的技术可以应用于单轮轴悬架(例如，一对相对的主轴)或具有多于两个轮轴的悬架。

上控制臂或叉臂116和下控制臂或叉臂118从滑块框架110延伸到主轴112。也许如图3最佳所示，一对空气弹簧120安装在滑块框架110上并连接到上叉臂116以支撑挂车的重量。双空气弹簧布置在用于定位在滑块框架110中的相对紧凑的外壳中提供增强的载荷能力。减震器122在滑块框架110和下叉臂118之间延伸，以帮助阻尼和控制双叉臂悬架的运动。

如图6所示，滑块框架110包括焊接件，该焊接件包括沿框架轴线A_F延伸的中央梁124。框架轴线A_F基本上平行于挂车底盘的纵向轴线。多个横梁126通过支架127连接到中央梁124。各种附加连接构件将框架构件连接在一起，并为悬架系统组件提供安装点，如图所示。滑块框架110分别包括上和下U形夹支架132和134。滑块框架110还包括具有左和右倾斜空气弹簧板130的空气弹簧支座128。滑块框架110还包括与空气弹簧安装件128相邻的上减震支座136。尽管本文公开了特定的框架结构，但是在不背离所公开的技术的范围的情况下，也可以使用梁和连接构件的其他布置。此外，在一些实施方案中，上和下U形夹支架132、134、空气弹簧支座128和上减震支座136可以直接附接(例如，螺栓连接或焊接)到挂车底盘而非附接到单独的副框架(例如，滑块框架)。

进一步参考图7和8，上叉臂116附接到上U形夹支架132以围绕上轴线A_U旋转。类似地，下叉臂118附接到下U形夹支架134以围绕下轴线A_L旋转。上轴线A_U和下轴线A_L彼此平行以及与框架轴线A_F基本上平行。例如，可以用合适的螺栓将叉臂固定到它们各自的U形夹支架上。上叉臂116包括空气弹簧支座140，该空气弹簧支座140以与滑块框架110的相关联空气弹簧板130相对应的角度定位(图6)。倾斜空气弹簧板130和倾斜弹簧支座140在悬架的大部分行程中沿其轴线压缩空气弹簧120。空气弹簧120可以用合适的紧固件(未示出)附接到安装板。如图8所示，减震器122的第一端连接到下叉臂118。减震器的第二端连接到滑块框架110的上减震支座136(图6)。

上叉臂116包括焊接件，该焊接件包括与横撑164互连的一对臂162，如图9所示。每个臂162包括内杆端144，其拧入臂中以连接到滑块框架110的上U形夹支架132(图6)。横撑164包括用于连接到主轴112的外杆端142(图7和8)。如图10所示，下叉臂18包括焊接件，该焊接件包括与横撑168互连的一对臂166。每个臂166包括用于连接到主轴112的内杆端146和用于连接到下U形夹支架134的外杆端148(图6)。下减震支座150定位在横撑168上，用于安装减震器122(图7和8)。例如，上叉臂和下叉臂的杆端(142、144、146和148)通过合适的螺栓连接到它们各自的U形夹支架和主轴上。如本文所用，术语叉臂通常是指上控制臂和下控制臂，而不管它们是否类似于叉臂。例如，上控制臂116具有类似于叉臂的三角形形状。然而，下控制臂118类似于H。然而，这两者在本文中都被称为叉臂。

如参考图9和图10可以理解，上叉臂和下叉臂116、118在三个接触点(即，杆端142和148)处直接连接到主轴112，以防止主轴相对于滑块框架110旋转，从而简化了用于在不需要转向能力的挂车上使用的悬架。然而，在一些实施方案中，双叉臂悬架可以转换为可转向配置。在一些实施方案中，双叉臂悬架还可以通过添加连接到上叉臂或下叉臂中的至少一个的合适空气致动器而转换成提升轴。

应该理解的是，杆端(142、144、146和148)拧入其各自的叉臂中，从而提供了车轮对准调整，包括例如外倾角和前束调整，也包括用于可转向配置的后倾角。尽管悬架枢轴被示出并描述为杆端，但是也可以使用其他旋转或枢转接头机构。如图11所示，主轴112包括焊接件，该焊接件包括附接到上主轴U形夹154的轴部分152和配置成容置上和下叉臂(116、118)的杆端的两个下主轴U形夹156。

在一些实施方案中，双叉臂独立挂车悬架可包括气动控制器，以调节悬架的行驶高度，补偿变化的载荷，并进一步增强侧倾稳定性。例如，在2016年8月22日提交的题为气动防倾系统(PNEUMATIC ANTI-ROLL SYSTEM)的共同未决的美国专利申请号62/378,081(代理人案卷号89143-8081.US00)描述了合适的气动系统，其公开内容通过引用全部并入本文。

鉴于上述内容，双叉臂悬架为挂车悬架系统提供了以下改进的特征：通过消除左右轮组之间的实心轮轴约束，增加了悬架移动自由度；使车轮跳动振动模式频率移动偏离低地面频率激励，且消除了摆式纵臂悬架的地面激励；提供由任意左/右道路轮廓激励引起的更平稳的行驶质量；消除导致挂车翻车事故的侧倾转向和货车挂车横向不稳定性；提供可转向挂车车轮以改善车辆操纵性和转弯稳定性，并改善轮胎磨损和转弯半径曲率中心；提供降低重心高度的挂车设计和改善车辆稳定性的途径；以及提供未来的悬架反馈控制应用，如电子稳定控制。所公开的双叉臂悬架还通过调节上下控制臂几何形状不断为客户提供改进的特征，其影响：车轮前束和外倾角；与交替的左/右颠簸/回弹相关联的挂车侧倾控制；针对客户特定的行驶和操纵特征以及挂车响应的售后悬架定制；以及调整车轮跳动和侧倾振动模式。

尽管本文描述了双叉臂悬架的特定代表性实施方案，但是不应将其解释为限制性的，其他实施方案和变型也是可能的。例如，在不脱离所公开技术的范围的情况下，可以改变以下特征：轮轴的总数；每个轮轴的位置；轨道；总宽度；车身高度；离地间隙；单向或双向颠簸和回弹悬架行驶；载重能力；行驶质量；操纵特点；转向轮轴；提升轴；组合的转向轮轴和提升轴；单个组件的强度；单个组件的重量；单个组件的制造方法；和单个组件的耐用性。

附注

以上描述和附图是说明性的，而不应被解释为限制性的。描述了许多具体细节以便透彻理解本公开。然而，在某些情况下，未描述众所周知的细节以避免使描述变得模糊。此外，在不脱离实施方案的范围的情况下，可以进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，实施方案不受限制。

本说明书中对“一个实施方案(one embodiment)”或“实施方案(an embodiment)”的引用意味着结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施方案中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施方案中”不一定都指代相同的实施方案，也不是与其他实施方案互相排斥的单独或替代实施方案。此外，描述了可以由一些实施方案而非其他实施方案展示的各种特征。类似地，描述了各种要求，这些要求可能是某些实施方案的要求，但不是其他实施方案的要求。

本说明书中使用的术语在本公开的上下文中以及在使用每个术语的特定上下文中通常具有其在本领域中的普通含义。应当理解，可以以多种方式说明同样的事情。因此，替代语言和同义词可以用于本文所讨论的任何一个或多个术语，并且无论本文是否阐述或讨论了术语，都不会有任何特殊意义。提供了一些术语的同义词。列举一个或多个同义词的叙述不排除使用其他同义词。在本说明书中任何地方使用的实例，包括本文所讨论的任何术语的实例，仅是说明性的，并非旨在进一步限制本公开或任何示例性术语的范围和含义。同样地，本公开不限于本说明书中给出的各种实施方案。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在发生冲突的情况下，以本文件(包括定义)为准。

Claims (15)

1.一种双叉臂独立挂车悬架，包括：

滑块框架，其配置成附接到半挂车，所述滑块框架包括纵向中央梁和位于所述中央梁的相对侧的上U形夹支架和下U形夹支架；

一对上叉臂，其各自附接到相应的上U形夹支架；

至少一个空气弹簧，其定位在所述滑块框架和每个上叉臂之间；

一对下叉臂，其各自附接到相应的下U形夹支架；和

一对主轴，其各自可枢转地附接到相应的上叉臂和相应的下叉臂。

2.根据权利要求1所述的悬架，其中所述一对上叉臂和所述一对下叉臂通过可调节的杆端可枢转地附接到相应的上U形夹支架和下U形夹支架。

3.根据权利要求1所述的悬架，其中所述至少一个空气弹簧包括两个空气弹簧。

4.根据权利要求1所述的悬架，还包括一对减震器，其各自在所述一对下叉臂中的相应一个和所述滑块框架之间延伸。

5.根据权利要求1所述的悬架，其中所述滑块框架包括焊接件，并且所述中央梁沿着基本平行于所述半挂车的纵向轴线的框架轴线延伸。

6.根据权利要求5所述的悬架，其中所述上叉臂附接到所述上U形夹支架以围绕上轴线旋转，且所述下叉臂附接到所述下U形夹支架以围绕下轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的悬架，其中所述上轴线、所述下轴线和所述框架轴线基本上彼此平行。

8.根据权利要求1所述的悬架，其中所述滑块框架包括具有左倾斜和右倾斜空气弹簧板的空气弹簧支座，并且其中所述上叉臂各自包括以对应于相关联的空气弹簧板的角度定位的空气弹簧支座，由此所述空气弹簧在所述悬架的大部分行程中沿其各自的轴线被压缩。

9.根据权利要求1所述的悬架，其中所述一对主轴各自包括焊接件，所述焊接件包括附接到上主轴U形夹的轴部分和各自配置成分别连接到所述上叉臂和下叉臂的两个下主轴U形夹。

10.根据权利要求1所述的悬架，其中所述一对上叉臂和所述一对下叉臂通过可调节的杆端可枢转地附接到相应的上主轴U形夹支架和下主轴U形夹支架。

11.一种双叉臂独立挂车悬架，其包括：

滑块框架，其配置成用于附接到半挂车，所述滑块框架包括纵向中央梁和位于所述中央梁的相对侧的上U形夹支架和下U形夹支架；

一对上叉臂，其各自附接到相应的上U形夹支架；

一对空气弹簧，其定位在所述滑块框架和每个上叉臂之间；

一对下叉臂，其各自附接到相应的下U形夹支架；

一对减震器，其各自在所述一对下叉臂中的相应一个和所述滑块框架之间延伸；和

一对主轴，其各自包括焊接件，所述焊接件包括附接到上主轴U形夹的轴部分和各自配置成使用可调节的杆端分别可枢转地连接到所述上叉臂和下叉臂的两个下主轴U形夹。

12.根据权利要求11所述的悬架，其中所述一对上叉臂和所述一对下叉臂通过可调节的杆端可枢转地附接到相应的上U形夹支架和下U形夹支架。

13.根据权利要求11所述的悬架，其中所述滑块框架包括焊接件，并且所述中央梁沿着基本平行于所述半挂车的纵向轴线的框架轴线延伸。

14.根据权利要求13所述的悬架，其中所述上叉臂附接到所述上U形夹支架以围绕上轴线旋转，且所述下叉臂附接到所述下U形夹支架以围绕下轴线旋转，并且其中所述上轴线、所述下轴线和所述框架轴线基本上彼此平行。

15.根据权利要求11所述的悬架，其中所述滑块框架包括具有左倾斜和右倾斜空气弹簧板的空气弹簧支座，并且其中所述上叉臂各自包括以对应于相关联的空气弹簧板的角度定位的空气弹簧支座，由此所述空气弹簧在所述悬架的大部分行程中沿其各自的轴线被压缩。