CN110536802B - 具有公共轮毂和/或转向节组件的车辆悬架 - Google Patents

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Abstract

一种车辆悬架可包括：适配器安装面；主轴，相对于适配器安装面被刚性地安装；车轮安装轮毂，包括通过轴承能旋转地安装在主轴上的轮毂本体；以及适配器，将制动器部件与适配器安装面隔开。另一种车辆悬架可包括主轴、轴承和通过轴承能旋转地安装在主轴上的车轮安装轮毂，车轮安装轮毂可包括轮毂本体和车轮安装凸缘，轮毂本体和车轮安装凸缘是车轮安装轮毂的独立的部件。一种用于使车辆悬架适应不同悬架载重的系统可包括多个车轮安装轮毂，所述多个车轮安装轮毂可包括相同的构造成通过轴承能旋转地安装在主轴上的轮毂本体内部构造，但是所述多个车轮安装轮毂包括各自不同的车轮安装凸缘。

Description

具有公共轮毂和/或转向节组件的车辆悬架
技术领域
本公开大体涉及车辆悬架，并且在下文所描述的一实施例中，更具体地，提供了具有各种车辆悬架载重(capacities，能力)的公共轮毂和/或转向节组件的应用。
背景技术
轮毂可用于通过连接的轴承将负载从旋转的车轮传递到主轴。对于特定载重的车轴，通常使用行业标准主轴尺寸、轴承尺寸、轮毂盖尺寸和车轮安装表面尺寸。这些尺寸都根据车轴的承重能力而变化。即，具有不同载重的车轴通常具有相应不同尺寸的主轴、轴承、轮毂盖和车轮安装表面。
此外，转向车轴的不同载重传统上使用相应不同的转向节，不同的转向节具有变化的特征尺寸(feature size)。然后，这些特征尺寸会影响与转向节相接的各种其他车轮端部件。此外，较低载重车轴的一些期望特征可能会导致封装限制。这包括履带和所需的车轮安装面、带有相关车轮螺栓节圆的车轮尺寸以及制动器尺寸。
应当理解，在设计、制造、组装和维护车辆悬架的领域中需要不断地进行改进。本公开提供了对所述领域的这种改进，以与诸如可转向和不可转向的、不同的车轴类型和载重等各种不同车辆悬架类型一起使用。
附图说明
图1是能够体现本公开原理的车辆的示例的代表性侧视图。
图2和图3是可与图1的车辆一起使用且可包含本公开的原理的车辆悬架的示例的代表性部分横截面视图。
图4A和图4B是具有不同的车轮安装轮毂构造的车辆悬架的一部分的代表性横截面视图。
图5是具有两件式车轮安装轮毂的车辆悬架的另一示例的代表性横截面视图。
图6是具有厚度增加的制动器部件安装适配器的车辆悬架的另一个示例的代表性横截面视图。
图7和图8是可与车辆悬架一起使用的转向节的代表性侧视图和后视图。
图9至图11是具有另一个示例的制动器部件安装适配器的转向节的代表性侧视图、后视图和横截面视图。
图12和图13是适配器的代表性侧视图和横截面视图，图13是沿图12的线13-13截取的。
图14是适配器的另一个示例的代表性侧视图。
图15和图16是适配器的另一个示例的代表性侧视图和横截面视图，图16是沿图15的线16-16截取的。
具体实施方式
附图中代表性地示出了一种车辆悬架，包括能够体现本公开的原理的部件以及相关的方法。然而，应当清楚地理解，车辆悬架和方法仅仅是在实践中应用本公开的原理的一个示例，而各种其他示例也是可能的。因此，本公开的范围完全不限于本文所描述和/或附图中所绘示的车辆悬架和方法的细节。
图1中代表性地示出了车辆10。该示例中的车辆10是水泥运输卡车，但是其他类型的车辆(例如，客车、公共汽车、拖拉机、拖车等)也可包含本公开的原理。
图1所示的车辆10包括能转向辅助悬架12。在本示例中，当需要将车辆10所承载的负载分配到更多的车轴上时，将悬架12降低得与路面接触(遵守桥梁法规等)。然而，本公开的范围不限于与能转向辅助悬架一起使用。
图1中的悬架12附接到车辆10的纵向延伸框架28。在其他示例中，悬架12能够附接到车身、组合的车身和底盘、或另一个部件或车辆部件的组合。因此，本公开的范围不限于如图1所示或如本文所述的车辆10或悬架12的任何特定细节。
公共轮毂
本文所描述的示例可以使跨越各种不同悬架载重的主轴直径、轴承内径和外径以及轮毂盖标准化，而不是对于每个不同的悬架载重均要求不同的轮毂。本文描述的示例用于辅助的能转向车轴构造，但是其他车轴构造也可以受益于本文所描述的改进。例如，其他应用可以包括商用卡车和拖车车轴、客车以及专业卡车和拖车车轴。
本文所描述的公共轮毂的设计降低了复杂性，并允许更灵活和模块化的构造。对于不同的悬架载重，车轴和主轴可以保持尺寸相同。用于不同悬架载重的车轮端部件(例如，制动鼓、车轮等)能够被互换到公共主轴和轴承上。
在本文所描述的具体示例中，三种不同的悬架载重可以被标准化，以使得它们使用相同的主轴和轴承。示例包括8,000lb(8k，或～3600kg)、10,000lb(10k，或～4500kg)和13,000lb(13k，或～5900kg)载重车轴。这些是目前美国辅助提升车轴市场上提供的三种最常见的车轴载重。在本公开的范围内，可以使用其他悬架载重。
在这些示例中，由汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers,SAE)分类的标准“FF”型主轴和配合的轴承用于所有三种载重。通过使用独特构造的轮毂，能够实现对不同制动器和车轮/轮胎的装配。
本文所描述的用于该轮毂的两个示例设计是：单件式和两件式。两种设计都可以包括(但不限于)铸造金属合金(诸如，球墨铸铁或铝)。轮毂的主体能够适应工业标准的“FF”型轴承和轮毂盖，以便装配至“FF”型主轴。
本文描述了单件式轮毂示例的两种构造，每种构造都与车轮安装凸缘上的8k和10k车轮螺栓孔模式一起使用。在所描述的示例中，该车轮安装凸缘和孔模式铸造成轮毂本体的主要形状。
对于两件式轮毂示例，所有构造都可以共享包含“FF”型轴承的公共轮毂本体。能移除的车轮安装凸缘或车身能够通过使用紧固件并结合两个部件之间的花键配合面而被附接到轮毂本体上以确保对准。
现在，再参考图2和图3，代表性地示出了悬架12的一部分。悬架12可以与图1的车辆10一起使用，或者可以与其他悬架一起使用。
如图2和图3所示，悬架12包括车轴14、转向节16、主销18、主轴(spindle)20、轴承22、车轮安装轮毂24、制动蹄片26、制动鼓30和制动器底板32。使用传统的车轮螺栓(未示出)将车轮34和轮胎36安装到轮毂24上，所述车轮螺栓延伸穿过轮毂24、制动鼓30和车轮34中的对准孔38a-38c。
如上所述，本示例中的主轴20和轴承22是工业标准“FF”型。然而，在与本公开的范围一致的情况下，可以使用其他类型。
适配器40将制动器安装板32(以及制动蹄片26和其他各种制动器部件)与转向节16隔开适当的距离。适配器40可以设置有各种不同的侧向厚度T以适应各种不同的制动器尺寸，不同的制动器尺寸对应于不同的悬架载重。
例如，与10k悬架相比，8k悬架将具有不同的制动蹄片26尺寸和制动鼓30尺寸。对于一个或多个悬架载重(例如，13k悬架)而言，可以不使用适配器40，或者适配器可具有最小厚度T。
现在，再参照图4A和图4B，代表性地示出了悬架12的其他示例，没有示出制动器部件、车轮或轮胎。在图4A中示出了8k载重版的悬架12，在图4B中示出了10k载重版的悬架12。在图4A和图4B示例中轮毂24是单个一体部件。
应注意，相同的主轴20、轴承22和轮毂盖42与8k和10k载重版的悬架12一起使用。在图4A和图4B中，轮毂24的本体24a是相同的，因此对于8k和10k载重版的悬架12而言，轮毂与主轴20、轴承22和轮毂盖42中每一个之间的界面都是相同的。因此，即使悬架载重不同，也能够(例如，在轮毂本体24a、主轴20和轴承22之间的界面处)使用相同的轮毂本体24a构造。
然而，应注意，在图4A和图4B中，车轮安装凸缘24b不是相同的。8k载重版的悬架12中的凸缘24b不同于10k载重版中的车轮安装凸缘。因此，对于每个不同的载重使用不同的轮毂24，尽管(例如，在轮毂本体24a、主轴20和轴承22之间的界面处)轮毂本体24a内部构造是相同的。
现在，再参照图5，代表性地示出了悬架12的另一个示例。在该示例中，轮毂24不是单个一体部件，而是包括独立的轮毂本体24a和车轮安装凸缘24b。
花键44用于将车轮安装凸缘24b旋转地紧固至本体24a。也可以或者可替代地使用紧固件46将凸缘24b紧固至本体24a。
应注意，图5所示的凸缘24b被构造成类似于图4A所示的8k载重版的悬架12中的凸缘24b。取代该凸缘24b，可以将另一凸缘(构造成与图4B所示的10k载重版的悬架12中的凸缘相似)紧固至轮毂本体24a，从而可供安装10k制动鼓30(见图3)。可将车轮安装凸缘24b钻孔以适应不同数量的车轮螺栓和/或不同的螺栓圆直径或节距。
因此，在图5的示例中，相同的轮毂本体24a可以用于不同载重版的悬架12。只需改变车轮安装凸缘24b以使轮毂24自身适应于特定载重版的悬架12。此外，可以使用不同的适配器40以便为各自不同的悬架载重安装相应不同的制动器部件。
如果使用盘式制动器，盘式制动器转子也可以(例如，使用花键)被紧固至轮毂本体24a。在一些示例中，盘式制动器转子和车轮安装凸缘24b可以一体形成为单个部件，该部件通过花键44被紧固至轮毂本体24a。
现在，再参照图6，代表性地示出了悬架12的另一种构造。在该构造中，与图2和图3所示的适配器相比，适配器40具有增加的厚度T。
适配器40的该增加的厚度T使制动器底板32以及其他制动器部件与转向节16隔开得更远，以适应制动蹄片26和制动鼓30的减小的宽度。因此，即使使用不同的制动器部件，公共轮毂本体24a也可以与相同的主轴20和轴承22一起使用。
能通过适配器与转向节隔开的其他制动器部件包括制动器支架(类似于铸造底板)、扭矩板(与盘式制动器一起使用)和制动蹄片(例如，适配器可以在制动蹄片与底板或制动器支架之间提供期望的间距)。应注意，制动器支架可以铸造成转向节的一体部件。
转向节组件
在本文描述的示例中，转向节16的某些特征(features)围绕着大约13k载重的那些特征被标准化，从而在利用了规模经济优势的同时，增加了8k和10k载重车轴的部件耐用性。同时，能够满足较低载重连接部件的封装限制，以使标准化的13k转向节能够与8k和10k车轮端部件一起使用。
现在，再参照图7和图8，代表性地示出了转向节组件48的示例的侧视图。转向节组件48可以与上述悬架12一起使用，或者可以与其他悬架一起使用。
如图7和图8所示，转向节组件48包括转向节支柱50、密封凸台52、主轴20和轴承轴颈54。支柱50中具有膛孔56，用于容纳主销18。密封凸台52与压入轮毂24(见图3)中的密封件密封地接合。轴承轴颈54支撑所述轴承22(见图3)。
在本示例中，在支柱50上形成适配器安装面58。在安装面58中机械加工有螺纹孔60，用于将适配器40(见图6)紧固至支柱50。主轴20相对于适配器安装面58刚性地安装(例如，主轴可以压配合到转向节支柱50中、焊接至转向节支柱、或者与转向节支柱一体形成)。
现在，再参照图9至图11，代表性地示出了具有适配器40的另一种构造的转向节组件48的侧视图和横截面视图。在本示例中，紧固件62被旋拧到支柱50中的孔60中，以将适配器40紧固至支柱。
图9至图11中，适配器40的构造包括制动器安装面64和孔66，用于将制动器部件(例如，制动器底板32)安装到适配器40。防抱死制动系统(ABS)传感器安装孔68也能够被设置在适配器40中。在适配器40上形成制动导向直径(brake pilot diameter)70以接合制动部件并确保该制动部件相对于主轴20适当地居中。
适配器40能够被构造成与不同的制动器几何形状配合，从而使得转向节支柱50能够与不同的悬架载重一起使用。如上所述，适配器40的宽度或厚度能够被改变以适应不同的制动器部件。在图9至图11的示例中，制动器安装孔66(例如，孔直径和螺栓圆直径)也可以改变或者可替代地改变以适应不同的制动器部件。因此，在不同的悬架载重之间，主轴20、轴承22和轮毂本体24a能够保持相同，即使制动器部件变化。
现在，再参照图12和图13，以侧视图和横截面视图代表性地示出了适配器40。注意，适配器40具有穿过其形成的用于紧固件62的孔72，以将适配器安装到支柱50上的安装面58。适配器40的内径D的尺寸被设计成紧密配合在密封凸台52上(见图11)。
现在，再参照图14，代表性地示出了适配器40的另一种构造。在本示例中，设置切口74来容纳本领域技术人员公知类型的制动器凸轮(未示出)。这种构造可以与8k载重悬架一起使用。
在一些示例中，可以不使用单独的适配器40，或者制动器安装面64可以与转向节16一体形成。在这些示例中，切口74能够形成在转向节16中(例如，形成在制动器安装面64中，作为制动器支架的一部分，或者如果使用盘式制动器的话则形成在扭矩板中)。
现在，再参照图15和图16，以侧视图和横截面视图代表性地示出了适配器40的另一种构造。在本示例中，在适配器40中设置凹槽76，从而缩短适配器安装孔72。此外，应注意，厚度T大于图13构造所示的厚度。当厚度T显著增加时，凹槽76能够允许轮毂本体24a被部分地容纳在适配器40中。
当用在悬架12中时，转向节组件48(包括图9至图16的适配器40构造)能够提供多种不同的螺栓紧固制动器部件的使用。适配器40能够设有不同的安装孔66(例如，不同的数量、不同的孔直径、不同的节距或螺栓圆直径等)和不同的宽度或厚度T，以供适应不同的制动器部件所需。因此，相同的主轴20、轴承22和轮毂本体24a能够与不同的悬架载重一起使用，即使对于各自不同的悬架载重，螺栓紧固制动器部件不同。
应注意，在行业中存在若干标准化的制动器安装孔模式，其中与孔66接合的制动器安装紧固件具有不同的制动器紧固件节距直径。类似地，这些不同的制动器组件可能需要不同的制动导向直径70。这些孔模式可能不便覆盖在相同转向节支架50上。此外，较低载重(例如，8k)制动器组件的凸轮管所需的间隙经常遮蔽较高载重(例如，13k)制动器组件所需的制动紧固件安装孔66，从而在本示例中，希望具有宽度较窄的转向节支柱50(见图8)，并且为不同载重提供单独的特定制动器适配器40。
车辆悬架、系统以及方法示例
在一些示例中，8k和10k载重的车轮34和制动器部件能够被安装至13k载重的主轴20和轴承22。
在一些示例中，公共转向节组件48(包括主轴20)能够与若干不同的制动器组件、车轮等一起使用。
在一些示例中，公共两件式轮毂24可以与不同的制动器安装构造一起使用。
在一些示例中，取决于要使用的悬架12的载重，能够对公共轮毂24不同地进行加工(例如，以产生特定的车轮安装构造，或者适应特定的制动器构造)。
在一些示例中，公共两件式轮毂24可设置有不同的车轮安装凸缘24b。
在一些示例中，凸缘适配器40能够与公共轮毂24一起使用，以使得公共轮毂能够在不同的悬架12载重构造中被使用。
在一些示例中，能够针对不同数量的车轮安装螺栓(例如，6个、8个或10个螺栓)对公共轮毂24钻孔，并且能够对于若干相应的不同悬架12载重中的每一个使用不同的适配器/隔离器40。
在一些示例中，可以不使用凸缘适配器40。在这些示例中，可以使用另一种适配器或隔离器来将制动蹄片26与底板32隔开，或者可以完全不使用适配器。
现在可以理解的是，上述公开内容在设计、制造、组装和维护车辆悬架领域提供了显著的进步。在上述示例中，相同主轴20、轴承22和轮毂本体24a能够与各种不同构造的车轮34和制动器部件一起使用。能够提供不同的车轮安装凸缘24b来适应各自不同载重的车轮，并且能够提供不同的适配器40来适应各自不同载重的制动器部件。
上述公开内容为本领域提供了一种车辆悬架12。在一示例中，悬架12可包括：适配器安装面58；主轴20，相对于适配器安装面58被刚性地安装；车轮安装轮毂24，包括轮毂本体24a，该轮毂本体通过轴承22能旋转地安装在主轴20上；以及适配器40，将制动器部件与适配器安装面58隔开。制动器部件可包括制动器底板32。
车轮安装凸缘24b可一体地形成为车轮安装轮毂24的一部分。车轮安装凸缘24b可以与车轮安装轮毂的本体24a独立地形成。
主轴20可以被刚性地安装至转向节支柱50。适配器安装面58可以形成在转向节支柱50上。
上述公开内容还为本领域提供了一种车辆悬架12，该车辆悬架包括主轴20、轴承22和通过轴承22能旋转地安装在主轴20上的车轮安装轮毂24。车轮安装轮毂24可包括轮毂本体24a和车轮安装凸缘24b，轮毂本体24a和车轮安装凸缘24b是车轮安装轮毂24的独立的部件。
车辆悬架12还可包括适配器安装面58和适配器40，该适配器将制动器部件与适配器安装面58隔开。主轴20可以相对于适配器安装面58被刚性地安装。制动器部件包括制动器底板32。
上文还描述了一种用于使车辆悬架12适应不同悬架载重的系统。在一示例中，该系统可包括主轴20、轴承22和多个车轮安装轮毂24，所述车轮安装轮毂被构造成通过轴承22能旋转地安装在主轴20上。车轮安装轮毂24(例如，在轮毂本体24a、主轴20和轴承22之间的界面处)可包括相同的轮毂本体24a构造，该轮毂本体构造被构造成通过轴承22能旋转地安装在主轴20上，但车轮安装轮毂24包括各自不同的车轮安装凸缘24b。
该系统还可包括适配器安装面58和适配器40，该适配器40将制动器部件与适配器安装面58隔开。
车轮安装凸缘24b可以一体形成为相应车轮安装轮毂24的一部分。车轮安装凸缘24b可以与相应的轮毂本体24a独立地形成。
主轴20可以被刚性地安装至转向节支柱50。适配器安装面58可以形成在转向节支柱50上。所述系统可包括多个制动器安装适配器40，所述制动器安装适配器被构造为将制动器部件与适配器安装面58隔开，所述制动器安装适配器40具有各自不同的厚度T。
如上所述，尽管已经描述了各种示例，每个示例都具有某些特征，但是应当理解，没有必要将一个示例的特定特征排他地用于该示例。相反，除了这些示例的其他任何特征之外或替代这些示例的其他任何特征，上述和/或附图中描绘的任何特征都可以与这些示例中的任何一个特征结合。一个示例的特征与另一个示例的特征并不相互排斥。相反，本公开的范围包括任何特征的任何组合。
尽管上述每个示例都包括特征的某种组合，但是应该理解的是，没有必要使用示例的所有特征。相反，在不使用任何其他一个或多个特定特征的情况下，能够使用上述任何特征。
应当理解，在不脱离本公开的原理的前提下，此处描述的各种实施例可以应用于诸如倾斜、倒置、水平、竖直等各种方向，以及应用于各种构造。实施例仅被描述为本公开原理的有用应用的示例，但不限于这些实施例的任何具体细节。
在上述代表性示例的描述中，使用方向性术语(例如“上方”、“下方”、“上面”、“下面”等)以便于对附图进行参考。然而，应该清楚地理解，本公开的范围不限于此处描述的任何特定方向。
术语“含有”、“具有”、“包括”、“包含”以及类似术语在本说明书中以非限制性的方式使用。例如，如果系统、方法、装置、设备等被描述为“包括”某个特征或元件，那么该系统、方法、装置、设备等能够包括该特征或元件，并且也能够包括其他特征或元件。类似地，术语“包括”被认为“包括，但不限于此”。
当然，在仔细考虑本公开的代表性实施例的上述描述后，本领域技术人员能够容易地理解，可对特定实施例进行许多修改、添加、替换、删除和其他改变，并且依据本公开的原理，这些改变是可预期的。例如，公开为独立地形成的结构在其他示例中可以一体形成，反之亦然。因此，应当清楚地理解前述详细的描述仅作为说明和示例给出，本发明的精神和范围仅由所附权利要求及其等同替换所限定。

Claims (18)

1.一种车辆悬架，包括：
适配器安装面；
主轴，相对于所述适配器安装面被刚性地安装；
车轮安装轮毂，包括轮毂本体，所述轮毂本体通过轴承能旋转地安装在所述主轴上；以及
多个适配器，每个所述适配器被构造成将制动器部件与所述适配器安装面隔开，并且当与相同的所述主轴、所述轮毂本体、和所述轴承一起使用时，每个所述适配器对应于各自不同的悬架载重。
2.根据权利要求1所述的车辆悬架，其中，所述制动器部件包括制动器底板。
3.根据权利要求1所述的车辆悬架，其中，车轮安装凸缘一体形成为所述车轮安装轮毂的一部分。
4.根据权利要求1所述的车辆悬架，其中，车轮安装凸缘与所述车轮安装轮毂的轮毂本体独立地形成。
5.根据权利要求1所述的车辆悬架，其中，所述主轴刚性地安装至转向节支柱。
6.根据权利要求5所述的车辆悬架，其中，所述适配器安装面形成在所述转向节支柱上。
7.一种车辆悬架，包括：
主轴，被刚性地安装到转向节；
轴承；以及
车轮安装轮毂，所述车轮安装轮毂通过所述轴承能旋转地安装在所述主轴上，所述车轮安装轮毂包括轮毂本体和车轮安装凸缘，所述轮毂本体和所述车轮安装凸缘是所述车轮安装轮毂的独立的部件，从而允许使用相同的所述主轴、所述轮毂本体、和所述轴承，将所述车轮安装凸缘替换为与不同悬架载重相关的不同车轮安装凸缘。
8.根据权利要求7所述的车辆悬架，还包括：
适配器安装面；和
适配器，所述适配器将制动器部件与所述适配器安装面隔开。
9.根据权利要求8所述的车辆悬架，其中，所述主轴相对于所述适配器安装面被刚性地安装。
10.根据权利要求8所述的车辆悬架，其中，所述制动器部件包括制动器底板。
11.根据权利要求8所述的车辆悬架，其中，所述适配器安装面形成在所述转向节上。
12.一种用于使车辆悬架适应不同悬架载重的系统，所述系统包括：
主轴，被刚性地安装到转向节；
轴承；和
多个车轮安装轮毂，其中每个所述车轮安装轮毂被构造成通过所述轴承能旋转地安装在所述主轴上，所述多个车轮安装轮毂包括相同的轮毂本体内部构造，所述轮毂本体内部构造被构造成通过所述轴承能旋转地安装在所述主轴上，但是所述多个车轮安装轮毂包括各自不同的车轮安装凸缘。
13.根据权利要求12所述的系统，还包括：
适配器安装面；和
适配器，所述适配器将制动器部件与所述适配器安装面隔开。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述制动器部件包括制动器底板。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，所述车轮安装凸缘一体形成为相应车轮安装轮毂的部分。
16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述车轮安装凸缘与相应轮毂本体独立地形成。
17.根据权利要求12所述的系统，其中，适配器安装面形成在所述转向节上。
18.根据权利要求17所述的系统，还包括多个制动器安装适配器，其中每个所述制动器安装适配器被构造成将制动器部件与所述适配器安装面隔开，所述多个制动器安装适配器具有各自不同的厚度。
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