CN1572547B - 悬挂牵引臂、悬挂总成、重型商用车辆拖车及牵引臂制造方法 - Google Patents

悬挂牵引臂、悬挂总成、重型商用车辆拖车及牵引臂制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于重型商用车辆的复合材料做的悬挂牵引臂，其包括一个与所述臂一体设置的轴定位部分，一个把所述臂安装到一车辆底盘部件上的底盘安装部件，及一个与所述臂一体设置的弹簧安装部件。所述轴定位部分设置在底盘安装部件和弹簧安装部件中间。本发明还涉及一种重型车辆悬挂装置总成，其包括第一、第二复合材料做的牵引臂及一梁型轴，第一、第二复合材料做的牵引臂间隔地并基本平行对正的设置，梁型轴刚性的固定于第一与第二复合材料做的牵引臂上并在其间延伸。

Description

悬挂牵引臂、悬挂总成、重型商用车辆拖车及牵引臂制造方法
技术领域
本发明涉及一种悬挂牵引臂，并且具体地涉及一种重型商用车辆的复合材料做的悬挂牵引臂。
背景技术
重型商用车辆通常使用牵引臂悬挂系统，尤其是相对于刚性体车辆的后轴或者铰接式车辆的拖车的轴。
重型商用车辆(包括卡车，公共汽车和卧车)可因以下一个或多个特征而区别于轻型商用车辆(诸如篷车)和轻型客车：
1.满载重量超过约3.5吨。
2.使用空气致动的刹车，而不是液压致动的刹车(因为使用空气致动的刹车更能够耐受重量超过3.5吨的车辆反复制动产生的增长的热量)。
这样的车辆(包括拖车)还通常采用一对间隔开的平行梁，所述的平行梁在车辆的长度上延伸，并且在其上安装了车辆本体以后作为底盘。
当用在重型商用车辆中时，牵引臂通常于所述臂的前部枢转地安装在车辆的底盘梁上，所述的臂向后(即向着车辆尾部)向轴的安装位置延伸，并且进一步地向后伸向空气弹簧的安装表面，所述的空气弹簧本身安装在所述牵引臂与车辆底盘之间。这种车辆中的轴通常是基本上刚性的梁型轴。在一些情况下，所述的臂的取向可以反转，以便在臂的后部枢转，在此情况下所述臂公知为“前导臂”。对于本说明书的范围，术语牵引臂应当理解为包含前导臂。
公知重型车辆的牵引臂通常或用设有把一个轴连接到所述臂上的U形螺栓和板体的实心弹簧钢牵引臂构成、或用焊接到一个轴或者轴适配器上的成品钢板制造，或是上述两个类型的混合构成。一种这样成品牵引臂在US5639110(Pierce等)中公开。
两种现有技术都寻求在所述的臂与轴之间提供刚性连接以对抗弯曲，然而通过在底盘与牵引臂之间于成品牵引臂端部中的弹簧钢牵引臂的可挠曲性或大型弹性体轴瓦(弹性支撑件)的可挠曲性，在底盘和轴之间却具有弹性的连接。这使得能够承受车辆使用过程中引起的铰接力而同时保持跟随和转动的稳定性。为在重型商用车辆中的应用而制造的牵引臂的情况下，人们通常认为待制造的牵引臂有必要具有封闭的箱形截面轮廓，以给予所述的臂充分的跟随稳定性。
公知的制造技术的缺点之一是对所述牵引臂的形状的限制，这种形状的限制转而又限制了诸如刹车、空气弹簧、缓冲器和枢转轴瓦等安装到所述臂上的附加部件的位置。这可导致悬挂封装(即其空间要求)不足。公知的牵引臂的另一个缺点是把牵引臂例如通过紧固或者焊接固定到一个轴上所需要的时间。
对降低车辆部件的重量的追求意味着还要求提供降低了重量的牵引臂，所述的降低了重量的牵引臂可与公知的弹簧钢牵引臂提供的灵活性相当。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种改进了的牵引臂。
根据本发明，提供一种用于重型商用车辆的复合材料做的悬挂牵引臂。
这有利地降低了牵引臂的重量，所述的降低了重量的牵引臂可对装配所述臂的车辆的燃料消耗或者载重量有线大的好处。
而且，复合材料制造技术使牵引臂的形状能够定制，以满足安装在牵引臂上及牵引臂周围的附加部件的封装要求。同样的制造技术还使牵引臂的特性能够通过改变所使用的复合材料的成分而局部修整。在此，例如可以通过使用适当成分的复合材料强化已知的潜在缺陷点。
另外，复合材料不会受到与钢部件相关的同样的腐蚀问题。
根据本发明的另一个方面，提供一种制造重型商用车辆用的牵引臂的方法，包括以下步骤：提供一种基质材料(matrix material)；提供一种强化材料；使所述的基底材料和强化材料形成一种基底强化复合物；然后固化该复合物以形成牵引臂。
附图说明
下面，仅以举例方式，参照附图说明本发明，在附图中：
图1是通常的重型商用车辆的侧视图，
图2是现有技术悬挂总成的立体图，
图3是另一个现有技术悬挂总成的立体图，
图4是本发明的牵引臂的立体图，
图5是图4的牵引臂的立体图，示出悬挂部件的位置，及
图6是结合有两个本发明牵引臂的悬挂总成的平面图。
具体实施方式
参见图1，图中示出包括牵引车部分22和拖车部分24的重型商用车辆20，所述的拖车部分24相对牵引车部分铰接安装。多个车轮26由拖车部分的底盘25悬挂，以便车轮绕轴28旋转。
图2示出现有技术悬挂总成30，所述悬挂总成30简要地包括悬挂牵引臂32、底盘支座34和空气弹簧36。支座34和空气弹簧36以公知的方式提供与拖车底盘25(为了清晰用虚线示出)的连接，并且相对拖车底盘25悬挂。U形螺栓40和顶板41a、底板41b用于将轴42安装于悬挂牵引臂32(为了清晰用虚线示出)。特别地应当注意到底板41b直接焊接在轴42上。车轮(图未示)固定在轴42的每一端以绕轴28旋转。在支座34与U形螺栓40和板的总成之间安装有缓冲器，用于车辆20在不平坦的道路上行驶时缓冲轴44相对于底盘25的振动。
现有技术设计的制成的牵引臂132示于图3中，其包括：一轴瓦146，所述的轴瓦内装一个弹性的轴承(图未示)以使所述的臂能够安装到底盘支座上；一个整体的轴壳148用于支承车辆20的轴42。轴壳148首先绕孔149(在图3中只能看到一个，然而在壳148上有两个)的周边焊接到轴42上，然后所述臂的其余部分焊接到轴壳上。臂132还设有在其上安装空气弹簧(未示)的表面150。
可以理解，对于上述两种现有技术的牵引臂都需要相当大的装配工作量，并且需要大量的部件提供完整的悬挂总成。
图4示出根据本发明的牵引臂232，在所述的牵引臂232上安装常规的轴42(示于图5中)。这样的轴通常在使用中能够各承载6吨或者6吨以上的有效载重量。牵引臂232用复合材料制造成单件的。
牵引臂232具有一个前部252和一个后部254，这两部分通过尺寸做得适于在其中容纳轴42的轴壳256形式的轴定位部分分开。壳256和轴42在形状上是椭圆的，从而辅助防止所述轴与牵引臂之间的旋转。在壳的内表面253与轴42之间还涂放适当的胶合剂，以进一步防止所述轴与牵引臂之间的旋转。在其它类型的实施形式中，可以使用一种圆形的轴，用胶合剂防止臂232与轴42之间的相对旋转或横向移动。
前部252的前沿端包括一支撑件安装部分246，用于容纳弹性支撑件(图未示)，所述的支撑件以与现有技术相似的方法把牵引臂232安装在底盘支座234上。再将支座固定到车辆底盘25(在图5中用虚线示出)的下侧。在另一个实施例中，底盘支座与牵引臂之间的连接可以不具有弹性支撑件，而只要求枢转的连接。在此情况下，由牵引臂单独地提供底盘与轴之间的柔性。
后部254设有一个面向上的基本上平坦的表面250，在所述的表面250上可以容纳空气弹簧260。在表面250还可以设有通孔(图未示)，用于例如通过使用从中穿过的螺栓在所述表面上牢靠地定位空气弹簧260。
用于牵引臂的复合物包括基质材料和强化材料。适当的牵引臂材料包括用碳纤维强化的环氧树脂基质。还可以设想具有对于具体应用具有足够的强度和耐久性的其它适当材料。还可以使用强化纤维的组合，以使得能够根据机械要求在所述的臂的不同区域使用不同的复合物。
一种适用于制造所述牵引臂的技术为模制预浸渍带（preimpregnatedtape)层。所述的带由由树脂包围的单一方向的纤维构成。把所述的带叠放成层，然后压紧并且加热以形成所要求的牵引臂的形状。将所述带叠放成：使得纤维基本上沿牵引臂的纵向(由箭头L指示出)取向。
另一种适用于制造所述牵引臂的技术为通过纤维缠绕法(filamentwinding)。预浸渍的纤维或者带的连续的线股绕在一个心轴上，在烘箱中固化了树脂后再取出所述的心轴。
上面概述的技术使得可以用大多数沿牵引臂的纵向走行的纤维制造牵引臂。最终牵引臂形状的厚度和所述臂的截面由臂所要求的硬度和刚性确定。具体地，所述的臂通常要求足够的横向强度和刚性以对抗集中于横向的负荷，而同时具有扭转柔度，让车轮和轴能够在不平坦的地形上驰骋(取决于弹性支撑件的特性)。
在一些实施形式中，臂232的表面上进行机加工以提供适于最后装配到轴或者其它的部件上的表面。而且，可以在所述的臂中钻孔，用于装配附加的部件，譬如缓冲器。
参见图6，图中示出结合两个牵引臂232的悬挂总成，这两个牵引臂232基本上与底盘导轨25(为了清晰用虚线示出)成一直线地安装，并且通过铰链座234固定于其上。图中还可见一个梁轴42伸经轴壳256，并且车轮26安装在其每一端上。
应当理解本文中用于描述各种部件的方位的，诸如前、后、顶和底之类的术语，只用于阐述的目的，而不构成牵引臂相对于装置在具体的车辆中的取向方面的限制。应当理解，根据本发明的臂也可以用作前导臂，其中安装座在空气弹簧的后方安排在车辆上。
还可以理解，在本发明的范围内可以有数种改变。臂可适于与空气弹簧的替代物一同使用，例如采用螺旋弹簧，并且可以装配到单体构造类型的底盘。在牵引臂的结构形状中可以包括其它的特征，用于安装其它的悬挂部件。可以适于容纳非圆形(例如方形)的轴，并且既可以安装梁轴也可以安装短轴。

Claims (18)

1.一种用于重型商用车辆的复合材料做的悬挂牵引臂，其中一个轴定位部分与所述的臂为一整体设置，并且还包括一个与所述的臂一体设置的弹簧安装部件和一个把所述臂安装到一车辆的底盘部件上的部件，其中所述轴定位部分安装于所述弹簧安装部件和底盘安装部件中间。
2.如权利要求1所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，所述轴定位部分可以通过胶合剂旋转地固定到一相关的轴上。
3.如权利要求1或2所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，所述轴定位部分是非圆形的。
4.如权利要求1或2所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，一用于空气弹簧的表面与所述的臂为一整体设置。
5.如权利要求3所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，一用于空气弹簧的表面与所述的臂为一整体设置。
6.如权利要求1所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，所述复合物包括一基质材料和一强化材料。
7.如权利要求6所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，所述强化材料是碳纤维。
8.如权利要求6或7所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，所述基质材料是环氧树脂。
9.一种悬挂总成，包括权利要求1-8之任一项所述的第一和第二牵引臂，所述的第一和第二牵引臂间隔开地、平行对正设置，并且还包括一个刚性地固定在所述的第一和第二牵引臂上并且在其间延伸的梁型轴。
10.一种重型商用车辆拖车，其包括如权利要求1至8之任一项所述的复合材料做的牵引臂。
11.一种制造根据权利要求1-8之任一项所述的用于重型商用车辆的复合材料做的悬挂牵引臂的方法，其包括以下步骤：
提供一基质材料，
提供一强化材料，
使所述基质材料和强化材料形成一基质强化的复合体，然后
固化所述复合体形成所述牵引臂。
12.如权利要求11所述的制造用于重型商用车辆的牵引臂的方法，其特征在于，所述基质材料和强化材料可以是由树脂包绕的纤维而构成的带。
13.如权利要求12所述的制造用于重型商用车辆的牵引臂的方法，其特征在于，叠放多个所述带以形成层，压紧所述的层然后进行加热固化以形成所述的牵引臂。
14.如权利要求11所述的制造用于重型商用车辆的牵引臂的方法，其特征在于，所述基质材料和强化材料可以是由树脂包绕单纤维构造的纤维丝。
15.如权利要求12所述的制造用于重型商用车辆的牵引臂的方法，其特征在于，所述的带绕在一心轴上，固化所述的带或者纤维丝形成所述牵引臂，然后取出所述的心轴。
16.如权利要求14所述的制造用于重型商用车辆的牵引臂的方法，其特征在于，所述的纤维丝绕在一心轴上，固化所述的带或者纤维丝形成所述牵引臂，然后取出所述的心轴。
17.如权利要求12至16任一项所述的制造用于重型商用车辆的牵引臂的方法，其特征在于，所述纤维设置成基本上沿牵引臂的纵方向取向。
18.根据权利要求1所述的复合材料做的牵引臂，其特征在于，所述轴定位部分被设置为完全包围定位于所述轴定位部分中的轴。
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