CN1787927A - 车轴夹紧组件顶部衬垫和空气弹簧安装组件 - Google Patents

车轴夹紧组件顶部衬垫和空气弹簧安装组件 Download PDF

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Abstract

一种具有极好的侧倾稳定性的非扭矩反应型空气悬架，包括安装到在车辆相对侧纵向延伸的车架纵梁上的车架吊钩。纵向延伸的梁在一端被连接到车架吊钩上并且平行与车架纵梁延伸。梁的另一端通过一横向延伸穿过车辆中心线的横撑相连。在梁的中间部分有一个车轴铰接孔，一车轴夹紧组件与该孔相连，该车轴夹紧组件夹紧车辆的驱动轴壳体。上述车轴铰接孔通常与驱动轴共线。一控制杆组件被连接到悬架或车架部件上。该控制杆组件与上述梁一起形成了平行四边形结构，其中梁形成结构中的下连杆，包括在控制杆组件中的控制杆形成了结构中的上连杆。

Description

车轴夹紧组件顶部衬垫和空气弹簧安装组件
相关申请
本申请是2001年2月26日申请的系列号为09/793,740的美国申请的部分延续，并且特此要求享有那件申请的优先权。此外，2001年2月26日申请的系列号为09/793,740的美国申请的全部公开内容在此结合作为参考。
技术领域
本发明通常涉及对车辆悬架的革新和改进。本发明尤其涉及一种新的改进的车辆悬架，其不会对诸如用于重型载货车或类似车辆的高扭矩传动系统产生的扭力产生很大的反应，而会展现良好的平顺性和操纵性。
背景技术
由于包括使用更高马力的发动机和发动机技术进步在内的一些原因，重型卡车发动机的扭矩输出增加了。这样的增加加大了与其本身具有扭矩反应特性的纵臂式空气悬架相关的传动系统振动的问题。当增大的扭矩被施加到装有这样的扭矩反应型悬架上时，例如在加速过程中，卡车的车架会升起并远离驱动轴。这种情况是已知的并且在本领域中被称作“车架升高”。
人们已经发现在车辆上，特别是重型卡车上，传动系的振动通常与车架升高和车轮跳动的程度成比例，反过来也是一样。此外，人们已经发现根据本发明用于防止或者减小车架升高的装置和方法将会减少传动系振动和车轮跳动。
本领域中已知许多种非反应型驱动轴悬架。术语“非反应”表示悬架对于施加在驱动轴上的扭矩没有相应的反应，特别是在加速和减速(制动)过程中。
本领域中还已知许多种侧倾稳定悬架。术语“侧倾稳定”表示在车辆转过急弯时悬架能够充分抵抗车辆侧倾的倾向。具有那种特性的悬架被称作具有侧倾稳定性。
人们还已知许多种空气悬架。术语“空气悬架”涉及装有用来将车辆支撑在车轴上的空气弹簧或者波纹管的悬架。
在本发明之前，各种已知的空气悬架不能恰当地处理机动性和稳定性之间的关系。大多数具有良好的侧倾稳定性的空气悬架不能提供足够的机动性。反之，大多数具有良好的机动性的空气悬架不能提供足够的侧倾稳定性。此外，这样的悬架还降低了悬架的舒适性和平顺性。
人们还需要一个悬架在车轴运行的整个过程中保持车轴的倾斜角或“小齿轮”角。这样做可以使车轴小齿轮角与驱动轴角更加匹配，并且可以减少传动系振动。
横杆和控制杆构成的平行四边形保持住了小齿轮角，而纵梁式悬架不能保持住该角。
这些现有技术中的非扭矩反应型悬架通常也很重，导致在商用载货汽车上应用时有效载荷减少。由于零部件增多，这样的悬架通常制造起来也很贵，而且它们需要很长的安装和装配时间，这进一步增加了它们的制造费用。现有技术中的非扭矩反应型悬架通常还具有低的侧倾稳定性，从而限制了车辆在某些特定的、受限情况下的应用。
考虑到前述内容，人们需要设计一种车辆悬架，其能够克服上述传统的非扭矩反应型悬架的一个或多个确定的缺陷。
人们还需要设计一种非扭矩反应型车辆悬架。
人们还需要设计一种非扭矩反应型车辆空气悬架。
人们还需要设计一种能够减小作用到车架和相应的横向件上的负荷的车辆悬架。
人们还需要设计一种具有极好的侧倾稳定性的非扭矩反应型悬架。
人们还需要设计一种不牺牲平顺性和/或铰接性能，而提供极好的侧倾稳定性的非扭矩反应型悬架。
人们还需要设计一种能够减少实现其目的所需的部件数量的车辆悬架。
人们还需要设计一种能够在相对较短的时间内装配和安装的车辆悬架。
人们还需要设计一种重量较轻的车辆悬架，从而在用于商用载重汽车时可以增加有效载荷。
人们还需要提供一种适用于部分情况下需要在非公路上应用的后驱动轴空气悬架。
人们还需要设计一种每个轴的地上额定负重为20000磅至23000磅的车辆悬架。
人们还需要设计一种能够与各种轴的配置，包括单轴配置、并装双轴配置或三轴配置，结合使用的车辆悬架。
人们还需要设计一种用于具有高扭矩发动机的重型车的非反应型车辆悬架。
人们还需要设计一种减少振动的车辆悬架。
人们还需要设计一种改进平顺性的车辆悬架。
人们还需要设计一种消除扭矩反应性的车辆悬架。
人们还需要设计一种包括各种独特的扭力杆设计结构的车辆悬架。
人们还需要设计一种具有优化的平行四边形构造的车辆悬架。
人们还需要设计一种不会将侧倾引起的扭矩作用到车辆驱动轴上的车辆悬架。
人们还需要设计一种包括机器制造的锥形接头的车辆悬架，上述接头用来连接纵向延伸的主梁和横向延伸的横杆。
人们还需要设计一种利用D形杆销衬套固定到下车轴支架的一个腿上的车辆悬架，上述下车轴支架的腿用来将各种悬架部件连接到夹紧的驱动轴壳体上。
人们还需要设计一种包括车轴夹紧组件底部衬垫的车辆悬架，该衬垫具有减少振动和用于调整车轴小齿轮角的主梁衬套安装结构。
人们还需要设计一种利用与主梁整体形成的车架吊钩部件和控制杆安装部件的车辆悬架。
人们还需要设计一种利用车轴夹紧组件顶部衬垫的车辆悬架，上述衬垫具有整体形成的控制安装部件和悬架压缩行程限位挡块。
人们还需要设计一种具有侧倾刚度调节能力的车辆悬架。
人们还需要设计一种具有有助于衬套接触面装配的特征的车辆悬架。
人们还需要设计一种具有可以不考虑在车轴垂直运动的整个范围内小齿轮角度改变的构造的车辆悬架。
人们还需要设计一种具有将车轴上部和下部连接的连杆以抵抗由制动和加速产生的车轴扭曲位移的构造的车辆悬架。
人们还需要设计一种具有平行结构的车辆悬架，该平行结构可以减少与工业中常用的典型的纵梁式悬架相关的传动系统振动。
人们还需要设计一种具有替代构造的车辆悬架，上述替代构造可替代两个纵梁和具有一个单独的V形杆的横控制杆结构，该结构形成悬架平行四边形结构的上部连杆并且承受横向载荷。
人们还需要设计一种在车轴处具有枢轴连接而不是刚性连接的车辆悬架，这样没有扭转负荷被传递到车轴上，使得车轴接合部比典型的刚性连接更加坚固。
人们还需要设计一种不需要考虑将车轴作为辅助的侧倾稳定部件，而通过悬架的各部件获得侧倾稳定性的车辆悬架。
人们还需要设计一种防止车架升高的车辆悬架。
人们还需要设计一种车辆悬架，其中用于将其他悬架部件连接到车架吊钩的铰链与车轴铰链大致共线。
人们还需要设计一种车轴夹紧组件顶部衬垫，其具有用于安装悬架系统控制杆的向内的耳部状的内置车轴止动部件。
人们还需要设计一种包括独特的空气弹簧垫片部件的空气弹簧安装组件。
通过下面的说明，本发明优选方式的这些和其他优点将变得更加清楚。但是人们应当理解，不能实现本发明在此所述的这些优点，包括那些从下述说明中收集的优点中的某一个的装置仍然是适宜的。所附的权利要求，不是优点，定义了本发明的主题。任意和所有的优点都从本发明的优选方式中得出，而未必能从本发明一般的方式中得出。
发明内容
本发明涉及一种具有良好的平顺性和操纵性的非扭矩反应型空气悬架。该悬架包括安装到车架纵梁上的车架吊钩，上述导轨在车辆的相对侧纵向延伸。纵向延伸的梁在一端被连接到车架吊钩并平行于车架纵梁延伸。在其另一端，梁通过一个横穿车辆中心线的横撑相连。在梁的中间部分有一个车轴铰接孔，车轴夹紧组件与该孔相连，该车轴夹紧组件夹紧车辆的驱动轴壳体。上述车轴铰接孔通常与驱动轴共线。一控制杆组件被连接到悬架或车架部件上。该控制杆组件与上述梁一起形成了平行四边形结构，其中梁形成结构中的下连杆，包括在控制杆组件中的控制杆形成了结构中的上连杆。
按照优选的方式，车架吊钩包括控制杆安装结构。这些结构允许在车架纵梁外侧结合纵向延伸的控制杆。车架吊钩最好还包括便于安装和装配悬架部件，特别是梁的结构。
按照另一个优选的方式，用于车轴夹紧组件的顶部衬垫包括控制杆安装结构。这些结构与允许在车架纵梁外侧结合纵向延伸的控制杆。该顶部衬垫最好还包括悬架压缩行程限位挡块。
按照另外一个优选的方式，用于车轴夹紧组件的底部衬垫包括一个具有弯曲表面的单独的腿，上述弯曲表面容纳D型杆销衬套的弯曲部分，该弯曲部分将车轴夹紧组件与梁通过其车轴铰接孔连接。这样的结构便于根据需要调节车轴小齿轮角。底部衬垫最好还包括减振器安装结构。
按照另外一个优选的方式，在相应的梁的端部连接横撑的连接组件包括一个机械加工的锥形接头和类似于方形的形状，其在车辆运行过程中具有极好的侧倾稳定性。
在可选择的实施例中，悬架可以包括各种控制杆结构，第一种结构具有两个安装在车架吊钩上的纵向延伸的控制杆和车架纵梁外侧的车轴夹紧组件以及一个安装在驱动轴壳体与一个车架纵梁之间的横向延伸的控制杆，第二种结构具有安装在驱动轴壳体顶端和与车架纵梁相对的各端上的V杆结构，第三种结构具有一个单独的纵向延伸的控制杆和一个单独的横向延伸的控制杆，上述纵向延伸的控制杆安装在驱动轴壳体和车架横梁之间，该车架横梁横向延伸安装在两个车架纵梁上，上述横向延伸的控制杆安装在驱动轴壳体和一个车架纵梁上。
附图简要说明
在下面详细的说明将经常参照下述附图，其中类似的附图标记表示类似的部件，其中：
附图1是根据本发明的主旨构造的用于重型载货车和类似车辆的驱动轴悬架的后部透视图；
附图1A是用于附图1所示悬架中的衬套的透视图；
附图2是附图1中所示悬架的侧面正视图；
附图3是用于附图1所示悬架中的一个主梁的侧面正视图；
附图4是一分解透视图，其示出了在附图3所示的主梁和用于附图1所示的横撑之间的连接件；
附图4A是可以用于附图4中所示的连接组件的保持杯的后部透视图；
附图4B是附图4A中所示的保持杯的侧视图；
附图5是附图3中所示的主梁沿线5-5的剖视图；
附图6是用于附图1中的悬架的车轴夹紧组件的优选形式的侧面正视图；
附图6A是附图6中所示的车轴夹紧组件的替换形式的透视图；
附图7？
附图8是用一种替代的车轴夹紧组件顶部衬垫替换附图1中所示的悬架的该部件的悬架后部透视图；
附图9是包括在附图8所示悬架中的车轴夹紧组件顶部衬垫的后部透视图；
附图10是附图1中所示的悬架具有一种替代的控制杆结构的后部透视图；
附图11是用于附图10中所示的悬架的替代的控制杆结构的俯视图；
附图12是附图1中所示的悬架具有另一种替代的控制杆结构的后部透视图；
附图13是示出附图2中所示悬架的结构的后视图；
附图14是根据本发明的主旨构造的用于重型载货车和类似车辆的另一个驱动轴悬架的后部透视图；
附图15是根据本发明的主旨构造的用于重型载货车和类似车辆的又一个驱动轴悬架的后部透视图；
附图16是可以包括在根据本发明的主旨构造的悬架中的车轴夹紧组件和某些其他部件的分解透视图；
附图17是可以包括在根据本发明的主旨构造的悬架中的车轴挡块和顶部衬垫子系统以及其他相关部件的分解透视图；
附图18是可以包括在根据本发明的主旨构造的悬架中的另一个车轴挡块和顶部衬垫子系统以及其他相关部件的分解透视图；
附图19是可以包括在根据本发明的主旨构造的悬架中的空气弹簧安装组件和梁至横撑连接组件；
附图20是空气弹簧组件的截面正视图；及
附图21是附图20中所示的空气弹簧组件的仰视图。
具体实施方式
附图1和2示出了用于车辆上，例如重型载重车和类似车辆(未示出)上的部件。该车辆包括纵向延伸的车架纵梁20，它们位于车辆的相对侧并且具有优选的C型结构。该车辆还包括一个带有壳体的驱动轴，在附图1中其用附图标记22表示。该驱动轴横向延伸穿过车辆并且用来安装由车辆发动机(未示出)驱动的轮胎(未示出)。
除了前述内容，该车辆还包括通常用附图标记24表示的悬架，其将驱动轴壳体22连接到位于车辆相对侧的车架纵梁20-20。
如人们所知，关于悬架24，其位于车辆一侧的多数部件与位于车辆另一侧的部件对应相同。在本说明书中，当提及一个特定的悬架部件时，人们应当理解在车辆的相对侧有一个相同的部件，除非有其它的明示。
悬架24包括多个部件，其具有安装在车辆相对侧的车架纵梁20-20上的车架吊钩26。悬架24还包括纵向延伸的主梁28-28，其一端通过衬套30(参见附图1A)和一个用来对悬架进行车轴调整(axleadjustment)的偏心垫片或构件31连接到车架吊钩26。在另一端，梁28-28通过一个梁至撑臂的连接组件34臂连接到横向延伸的横撑32。如图1所示，每个车轴用的悬架24都利用了一个单独的横撑。照此，横撑32横向延伸穿过车辆与位于车辆相对侧的梁28-28的后端相连。
横撑32构成了一个半扭力杆，其在抵抗绕着笛卡儿坐标系三个轴线方向的力矩时升高和旋转。横撑32是对悬架24的侧倾稳定性起作用的主要部件。
对悬架24的侧倾稳定性起作用的次要部件是用来连接梁28与车架吊钩26的衬套30。附图1A中所示的衬套30最好是无套管衬套并且其每端具有一个外缘表面33，当衬套被安装到位于梁28端部的孔中并且梁28被连接到车架吊钩26上时，上述外缘表面被夹住并挤压在梁和车架吊钩的靠板内壁之间。照此，衬套30的该外表面33在车辆转急弯时抵抗车辆侧倾并且衬套被夹紧的锥度提供了附加的侧倾稳定性。
在梁28-28的端部之间包括一个车轴铰接孔36(参见附图3)，其允许通常用附图标记38表示的车轴夹紧组件将驱动轴壳体22连接到每个梁28上以便枢轴运动。该车轴铰接孔36位于驱动轴的中央。连接到车轴的梁和控制杆的组合使得悬架是非反应型的。车轴夹紧组件38的细节将参照其他附图进一步详细说明。
在附图1和2中进一步示出了连接在车架吊钩26和车轴夹紧组件38的一个部件之间纵向延伸的控制杆或扭力杆40。照此，悬架24中包括两个纵向扭力杆40-40，它们位于车辆的相对侧。扭力杆40和梁28共同形成了有助于悬架24具有所需的特性的平行四边形结构。该优化的结构在扭力杆40和梁28之间分配载荷，这样它们可以分担载荷。通过改变该结构的形状可以调节悬架24的载荷分配、操纵特性和侧倾稳定性。
类似地，悬架24中包括两个横向延伸的控制杆或扭力杆42，它们连接在驱动轴壳体22和位于车辆一侧的车架纵梁10之间。横向延伸的扭力杆42沿着大致横切于纵向延伸的扭力杆40-40延伸的方向延伸。相应地，横向延伸的扭力杆42还可以被称作是横断扭力杆。
车轴壳体控制杆安装支架44被安装到驱动轴壳体22上，以便于允许横向延伸的扭力杆42连接到驱动轴壳体22上。类似地，车架纵梁控制杆安装支架46被安装到位于车辆一侧的车架纵梁10上，以便于允许横向延伸的扭力杆42连接到其所安装的车架纵梁上。
悬架24还包括一个减振器48，其上端连接到安装在车架纵梁20的上振动支架50，其下端连接到车轴夹紧组件38，如说明书中参考其他附图进一步详细论述的。悬架24还包括空气弹簧52-52，其各自的顶端分别连接到安装到车架纵梁20的空气弹簧安装支架54。空气弹簧52以本领域公知的方式位于横撑32上，例如通过固定在传统的、适当的空气弹簧安装垫(未示出)上。
附图2和13还示出了一个安装在车架纵梁20上的外侧悬架压缩行程限位挡块55。如本领域的技术人员所理解的，在某些情况下，空气会从悬架中排放出来，在悬架压缩行程限位挡块上经过。例如，在倾斜倾卸体以卸载的过程中这样做可以增加车辆稳定性。在颠簸过程中顶部衬垫78会撞击悬架压缩行程限位挡块55，且垂直载荷会经过该顶部衬垫直接到达夹紧的驱动轴。附图9中的顶部衬垫178也可以用于该用途。
附图3示出了一个用于附图1中所示的悬架24的纵向延伸的梁28。如图所示，梁28包括一个位于其一端的孔56，以便于安装衬套30(附图1A)并将梁28固定到车架吊钩26(附图1)上。梁28从该端部以相对连续的角度向下延伸到一点58，以确定梁的一部分60。梁28从点58开始向上沿着相对较直的方向向上延伸，且水平延伸的路径确定梁的一部分61。梁28在位于梁的中后部位置处的车轴铰接孔36处或附近获得上述水平延伸的路径。梁28从车轴铰接孔36开始大致水平延伸到开口的方形端部62，其用来接收附图1中所示的横撑32并与其连接。
附图4和5示出了一个连接组件34，其用于连接每个纵向延伸的梁28和相应的横撑32的端部以便在它们之间确定一个连接。在悬架24的使用过程中，人们发现该连接会承受很高的绕着笛卡儿坐标系三维的三个轴线的弯曲力矩。
连接组件34最好包括具有孔66的插接件64，也具有孔70的护圈板68，以及紧固件72。插接件64被固定在中空的横撑32的内部。人们发现在一种替换的结构中插接件64可以在制造过程中与横撑32整体形成。
护圈板68与梁28的端部62的外侧方形表面接触，以便使孔66，70轴向共线。一旦它们共线，紧固件72就被插入孔66，70，并通过将横撑端部拉向梁端部而在梁28和横撑32之间形成连接。人们发现孔66可以被螺纹加工以便于形成梁28和横撑32之间的连接。也可以采用其他紧固装置。
依旧参见附图4和5，横撑32包括在每端确定壁部的向内的锥形表面74。类似地，梁28的方形端部62具有确定其内壁的锥形表面76。最好是锥形表面74，76形成六度的夹角。横撑32向内的锥形表面74和梁28向内的锥形表面76设计周来使相应的表面相匹配并且在车辆运行过程中产生摩擦接触。该摩擦接触和连接的方形结构抵抗绕着横撑32的横轴线的扭转负荷。该特征为悬架24提供了特有的侧倾稳定性。附图5没有示出紧靠横撑32端部安装的空气弹簧。但是，人们可以想到这样的安装位于那些位置。
附图4A和4B示出了用于替代附图4和5中所示的护圈板68的保持帽400。保持帽400是具有空腔402的铸件，其空腔用于容纳紧固件螺栓头，其提供了增大的疲劳间隙。此外，保持帽400包括位于其四个角部内侧的凸起404，以便和梁28相应的角部结合并正确地导引保持帽，同时防止其旋转。
附图6示出了具有顶部衬垫78和底部衬垫80的车轴夹紧组件38。顶部衬垫78包括两个凸起的耳部82，其上具有延伸穿过其间的孔84。如图1所示，通过使用该结构，纵向延伸的扭力杆40可以连接到车轴夹紧组件38上，尤其是连接到顶部衬垫78上。关于该方面，一个贯穿螺栓或类似物可以穿过轴向共线的孔84，以便与纵向延伸的扭力杆40连接。在传统的结构中，顶部衬垫78包括用来接收U型螺栓85并夹紧驱动轴壳体的槽状表面(未示出)。U型螺栓85最好是四分之三英寸长。
附图6A示出了具有顶部衬垫278的车轴夹紧组件，该衬垫包括如上所述的控制杆安装结构。顶部衬垫278还包括位于内侧的悬架压缩行程限位挡块500，在颠簸过程中该挡块会撞击车架纵梁的下部，并将垂直负荷直接传递到驱动轴壳体上。如图所示，悬架压缩行程限位挡块500与顶部衬垫278成一整体，这如人们所愿地减少了悬架部件的数量。
再参见附图6，底部衬垫80包括与其整体形成的下振动支架86。下振动支架86可以将减振器例如附图1所示的减振器48的下端固定。这样，减振器可以被连接在车轴夹紧组件38和车架纵梁之间。如图所示，孔87被机械加工或者铸造在底部衬垫80上，以允许U型螺栓85夹紧车辆驱动轴壳体。紧固件88被螺纹安装到U型螺栓85的端部，以便在车轴夹紧组件38的顶部衬垫78和底部衬垫80之间夹紧车轴壳体。
底部衬垫80通过D形杆销衬套90被枢轴连接到纵向延伸的梁28上，该衬套被容纳在车轴铰接孔36中。底部衬垫80包括确定了一个单独的腿部的下端部分92，且该部分具有接收D形杆销衬套90的弯曲部分的弯曲的表面94。下端部分92还具有一个机械加工的通孔，该孔与D形杆销衬套90上机械加工的孔对齐。紧固组件96包括一个类似杆状件，其延伸穿过底部衬垫80下端部分92机械加工的通孔和D形杆销衬套90上机械加工的通孔。紧固组件96随后被紧固，将夹紧的驱动轴壳体连接到纵向延伸的梁28，并抵靠D形杆销衬套90的平面。通过这种布置，可以很容易地调节车轴小齿轮角。
附图7示出了最好用于附图1所示的悬架24上的车架吊钩26。如图所示车架吊钩26最好包括安装孔98，其允许车架吊钩被安装到车架纵梁上。车架吊钩26还包括一个控制杆安装凸缘100，其上具有机械加工的通孔102，以允许其通过使用杆销或者类似物与纵向延伸的扭力杆40相连。相应地，车架吊钩26包括与其整体形成的控制杆安装结构，该结构为车轴至车架的纵向负荷提供了自然的路径。
仍参见附图7，车架吊钩26另一个独特的方面是便于安装和连接衬套30(附图1A)的结构，上述衬套用来将纵向延伸的梁28的一端连接到车架吊钩。关于该方面，车架吊钩26包括两个靠板104，106，其上分别具有机械加工的通孔108，110。围绕靠板106的孔110的周向设置向内突出的表面112。在靠板104的孔108的周向以类似的方式设置向内突出的表面(未示出)。向内的锥形表面114从靠板106的内壁延伸到向内突出的表面112。类似地，一向内的锥形表面(未示出)从靠板104的内壁延伸到围绕孔108的周向设置的向内突出的表面。本领域的技术人员可以想到，通过允许衬套更方便地定位成与孔108，110重合，该结构极大地方便了纵向延伸的梁28到车架吊钩26的组装。
理想地，孔108，110与轴22垂直共线，以便为悬架24提供优化的性能。然而，吊钩26吊的位置越低，重量越大，提供的间隙越小，并且需要更多的制造费用。在任何情况下，悬架24的特性都可以通过改变主梁铰接相对于车轴铰接的位置来调节。
为了组装附图1和2中所示的部件，车架吊钩26、车架纵梁控制杆安装支架46和上减振器安装支架50被安装到车架纵梁20，以便形成一个车架组件。车轴夹紧组件38随后被夹紧到驱动轴壳体22，同时梁28被连接到横撑32并通过D形杆销衬套90连接到车轴夹紧组件。纵向延伸的控制杆40被连接到每个车轴夹紧组件38的顶部衬垫78，且横向延伸的控制杆42被连接到车轴壳体控制杆安装支架44，该安装支架被安装在驱动轴壳体22上以便形成一个车轴组件。此后，该车轴组件被安装到车架组件上。最后，偏心垫片或件31顺时针或者逆时针旋转，根据需要向前或向后移动驱动轴。此外，更换下来的薄垫片(未示出)可以根据需要被加在纵向扭力杆和车架吊钩的接触面。
附图8还示出了与附图1中所示的结构相同的车辆悬架。在附图8所示的悬架中，车轴夹紧组件包括具有与附图1，2和6中所示的结构不同的顶部衬垫178。
参见附图9，顶部衬垫178包括车轴夹紧基座部分180和由附图标记182表示的控制杆安装部分。控制杆安装部分182包括两个类似耳状的侧壁184，186以及一个弯曲的顶壁和圆顶形表面188，其可以作为冲击安装在车架纵梁上的悬架压缩限位挡块的支撑面。在顶部衬垫相对端的侧壁184，186中间有开口，以便允许控制杆进入。
侧壁184包括机械加工或铸造的通孔190。类似地，侧壁186包括机械加工或铸造的通孔192。孔190，192相互重合，这样销子可以在它们之间延伸并且通过孔定位在纵向延伸的控制杆，例如附图8中所示的控制杆40的一端。相应地，类似于附图6中所示的顶部衬垫78，顶部衬垫178具有与其整体形成的控制杆安装结构。如人们可以想到的，顶部衬垫178可能在结构上更加合理，但是顶部衬垫78重量更轻，因为其一般需要较少的材料。
附图10示出了通常用附图标记200表示的悬架，其利用通常用附图标记202表示的V形控制杆组件形成的V形控制杆结构。关于该方面，车架吊钩226和顶部衬垫278可以是传统的设计，并且不需要相应的整体形成的控制杆安装结构。V形控制杆组件202通过安装在其上的车架支架204连接到车架纵梁220，并通过安装在壳体上的支架206进一步连接到驱动轴壳体222。本领域的技术人员可以想到，V形控制杆组件202对车辆运行过程中产生的横向力和纵向力都有反应，并且其为优选的平行四连杆结构提供上连杆，上述平行四连杆结构用于本发明的非扭矩反应型车辆悬架的侧倾稳定。
附图11示出了V形控制杆组件202。组件202包括顶端部件208，该部件具有用来与驱动轴壳体222上的支架206相连的衬套210。组件202还包括通过紧固件216固定到顶端部件208上的控制杆212，214。控制杆212，214包括用来固定到车架支架204的衬套218，该车架支架安装在沿着车辆相对侧纵向延伸的相对的车架纵梁222上。顶端部件208包括两个凹进的部分224，其限定了与控制杆212，214相连的通道并且将控制杆导向所需的路径，使它们朝向车架纵梁220。
附图12示出了通常标记为300的利用双杆件控制杆结构的悬架。关于该方面，纵向延伸的控制杆302通过安装到横向件上的车架支架308连接到车架纵梁306的横向件304，并且通过安装到壳体上的支架(未示出)进一步连接到驱动轴壳体310。这种连接不是为了便于说明这种控制杆结构而示出的。类似地，横向延伸的控制杆314通过安装到其上的车架支架316连接到一个车架纵梁306，并且通过安装到壳体上的支架318进一步与驱动轴壳体310相连。本领域的技术人员可以想到，控制杆302会对在车辆运行过程中产生的纵向扭力作出反应，且控制杆314会对在车辆运行过程中产生的横向扭力作出反应。控制杆302，314一同为用于本发明的非扭矩反应型车辆悬架的侧倾稳定性起作用的优选的平行四连杆结构提供了上连杆。
附图14示出了用于车辆，例如重型载货车或类似车辆(未示出)的部件。该车辆包括两个相对的纵向延伸的车架纵梁400，它们位于车辆的相对侧并且具有优选的C形结构。所示的车辆还包括具有传统壳体的串联驱动轴(未示出)。本领域的技术人员可以想到，每个驱动轴横向延伸经过车辆并且用来安装制动器，由车辆发动机(未示出)驱动的车轮和轮胎(未示出)。
除了前述内容之外，该车辆还包括通常用附图标记402表示的悬架，其将驱动轴壳体连接到位于车辆相对侧的车架纵梁400上。
如人们可以想到的，对于悬架402，在车辆的另一侧具有与位于车辆一侧的大多数部件对应的相同的部件。因此，在本说明书中，参照特定的悬架部件时应当理解在车辆的相对侧有相同的部件，除非有其它的明示。
悬架402包括多个具有车架吊钩404的部件，车架吊钩在车辆相对侧安装到车架纵梁400上。悬架402还包括纵向延伸的主梁406，其一端连接到车架吊钩404。梁406的另一端通过梁至支架的连接组件410被连接到横向延伸的横撑408。如图所示，一个单独的横撑408被用于采用附图14所示的悬架402的车轴。照此，横撑408横向延伸穿过车辆而与位于车辆相对侧的梁406的后端相连。本领域的技术人员可以想到，选择性地，横梁408可以连接在相对设置的梁406的端部的中间。
横撑408构成了一个半扭力杆，其在抵抗绕着笛卡儿坐标系三个轴线方向的力矩时升高和旋转。横撑408是对悬架402的侧倾稳定性起作用的主要部件。
对悬架402的侧倾稳定性起作用的次要部件是用来连接梁406与车架吊钩404的衬套(未示出)。该衬套最好是无套管衬套并且其每端具有一个外缘表面，当衬套被安装到位于梁406前端的孔中并且梁406被连接到车架吊钩404上时，上述外缘表面被夹住并挤压在梁和车架吊钩的靠板内壁之间。照此，该衬套的外表面在车辆转急弯时抵抗车辆侧倾，且衬套被夹紧的锥度提供了附加的侧倾稳定性。
在梁406的端部之间包括一个车轴铰接孔(未示出)，其允许通常用附图标记412表示的车轴夹紧组件将驱动轴壳体连接到每个梁406上以便枢轴运动。该车轴铰接孔的轴线平行于驱动轴的中线。连接到车轴的梁和控制杆的组合对制动和驱动力矩作出反应，其使得悬架是非反应型的。车轴夹紧组件412的细节将参照其他附图进一步详细说明。
在附图14中进一步示出了连接在车架吊钩404和车轴夹紧组件412的一个部件之间纵向延伸的控制杆或扭力杆414。扭力杆414和梁406共同形成了有助于悬架402具有所需的特性的平行四边形结构。该优化的结构在扭力杆414和梁406之间分配载荷，这样它们可以分担载荷。通过改变该结构的形状可以调节悬架402的载荷分配、操纵特性和侧倾稳定性。
类似地，悬架402中包括横向延伸的控制杆或扭力杆416，它们连接在驱动轴壳体和车架纵梁400之间。横向延伸的扭力杆416沿着大致横切于纵向延伸的扭力杆414延伸的方向延伸。相应地，横向延伸的扭力杆416还可以被称作是横断扭力杆。
为了将横向延伸的扭力杆416连接到驱动轴壳体，车轴壳体控制杆安装支架(未示出)被安装在驱动轴壳体上。类似地，为了将横向延伸的扭力杆416连接到其所安装的车架纵梁上，车架纵梁控制杆安装支架418被安装到位于车辆一侧的车架纵梁400上。
悬架402还包括减振器420，其上端连接到安装在车架纵梁400的上振动支架422，其下端连接到车轴夹紧组件412。悬架402还包括空气弹簧424，其各自的顶端分别连接到安装到车架纵梁400的空气弹簧安装支架426。空气弹簧424通过空气弹簧安装组件428安装到横撑408上，上述安装组件将参照附图18进行说明。
附图14还示出了安装在车架纵梁400上的外侧悬架压缩行程限位挡块430。如本领域的技术人员所理解的，在某些情况下，空气会从悬架中排放出来，在悬架压缩行程限位挡块上经过。例如，在倾斜倾卸体以卸载的过程中这样做可以增加车辆稳定性。在颠簸过程中车轴夹紧组件412的顶部衬垫部件会撞击悬架压缩行程限位挡块430，且垂直载荷会经过该顶部衬垫直接到达夹紧的驱动轴。
附图15示出了通常标记为500的另一个串联的驱动轴悬架。悬架500用于需要驱动轴和车架之间的距离相对较大的车辆结构的情况。特别是那些需要附加的离地间隙或封装驱动轴的车辆。应用情况包括但是不限于前卸料混凝土车，自行式吊车，林区用车以及消防/救援车。
悬架500大部分与附图14所示的悬架400相同。但是悬架500包括与附图14中所示不同的车架吊钩502。除了悬吊得更长以外，悬架500中的许多部件均与上述情形相同，车架吊钩502包括前后延伸的槽，其使相应的纵向控制杆相对于车架吊钩被水平连接到不同的位置。因此，每个纵向控制杆的方向可以改变以适应悬架所需的特性，并且悬架可以被适当地调节。
附图15中所示的每个悬架500均包括不同于附图14中所示的相应的车轴止动件的车轴止动件504a和车轴止动件504b。每个车轴止动件504a包括具有基座部分的C形部分，上述基座部分带有使车轴止动件能够被安装到相应的车架纵梁上的孔。如图所示，每个车轴止动件504a还包括加强角撑板。每个车轴止动件504a进一步包括作为车轴止动件表面或顶部衬垫冲击表面的底板，以限制车轴行程。
关于车轴止动件504b，它们与作为车轴止动件表面，或顶部衬垫冲击表面的底板成一体，以限制车轴行程。车轴止动件504b还作为悬架500中横向延伸的控制杆的安装支架。关于该方面，横向延伸的控制杆在车架纵梁下面延伸。
除了前述内容外，附图15中所示的悬架500中的其他部件不同于附图14中所示的悬架中的相应的部件。
附图16示出了具有代表性的驱动轴壳体600，车轴夹紧组件412，梁406和D形杆销衬套602。如图所示，车轴夹紧组件412包括顶部衬垫部件604，车轴吊钩606，两个横向间隔的向下突出的U形螺栓608和垫片组以及用于U形螺栓螺纹端部的螺母紧固件。顶部衬垫部件604包括内侧耳610和外侧耳612。内侧耳具有相对较厚的结构并且包括平的顶面。外侧耳612逐渐变细到圆形的顶点并且与内侧耳610比相对较薄。两个耳610，612包括共线的孔，以便安装纵向控制杆414(参见附图17)。顶部衬垫部件604还包括两个槽状部分，其使得U形螺栓608纵向延伸的基座部分能够容纳在其中。
车轴吊钩606与梁406通过D形杆销衬套602的连接在本说明书的其他部分说明。
附图17示出了一个C形车架纵梁400，车轴止动件430，纵向延伸的控制杆414，顶部衬垫部件604，控制杆安装紧固组件614，以及具有代表性的驱动轴壳体600。车轴止动件430被安装到车架纵梁402。附图17中所示的车轴止动件430是铸件。车轴止动件430包括使其能够安装到车架纵梁400上的孔，还包括用来与顶部衬垫组件604的内侧耳610接触的平的底部冲击表面。
纵向控制杆414通过控制杆安装紧固组件614安装到顶部衬垫部件604的内侧耳610和外侧耳612之间。顶部衬垫组件604位于驱动轴壳体600上并且通过U形螺栓608(参见附图16)固定到其上。
在颠簸过程中当空气从悬架排出以便经过车轴止动件时，相对较厚的内侧耳610将会冲击车轴止动件/悬架压缩行程限位挡块430的底面，且垂直负荷将经过顶部衬垫直接传递到夹紧的驱动轴600。因此，车轴颠簸行程受到限制。在颠簸过程中车轴行程量可以通过改变安装在车架上的车轴止动件430的垂直位置，或者通过改变车轴止动件的形状来调整。内侧耳610的内侧最后包括一凹口(未示出)。紧固件组件614最好包括螺栓头和内侧垫片，该紧固件组件被置于上述凹口中，以增加颠簸状态下螺栓头或紧固件组件614与车架纵梁400之间的间隙。
附图18示出了这些相同的部件，但是利用了制造件的车轴止动件替代了铸件。除了前述内容之外，参照附图17的说明也适用于附图18中所示的部件。
附图19示出了空气弹簧424，横撑408和空气弹簧安装组件。空气弹簧安装组件包括垫片700，支架702和紧固件。垫片700是传统的空气弹簧组件不包括的部件。垫片700举升起空气弹簧活塞703(亦参见附图20)并将其直接安装到横撑408上。垫片700最好由传统制造技术生产的喷射模塑玻璃强化塑料制成。垫片700也可以由其他制造技术生产。此外，垫片700可以由不同的材料，例如压铸铝和铸铁制成。垫片700最好通过单独的中心安装的紧固件(参见附图20)固定到空气弹簧活塞基座。选择性地，垫片700可以粘贴到空气弹簧活塞703上。此外，垫片700和空气弹簧活塞703可以模制成单独的部件。
该包括垫片700并且在附图20中示出的空气弹簧组件通过下空气弹簧支架702安装到横撑408上，上述下空气弹簧支架的形状是帽形部分，其具有纵向延伸的基座，从基座端部开始垂直向上延伸的腿部，以及从向上延伸的腿部的端部开始纵向延伸的凸缘。该凸缘具有孔，其使得支架702能够通过模制到空气弹簧垫片中的螺柱固定到垫片700(亦参见附图21)。
垫片700包括翼状部分704，其最好在其端部利用燕尾接合以结合梁至横撑连接组件的端帽或护圈板68。本领域的技术人员可以想到燕尾接合可以采用其它的设计。该结构通过提供使空气弹簧位于其在横撑上的精确的横向位置的机构而简化了空气弹簧的安装。此外，该结构通过防止空气弹簧横向向内滑动为空气弹簧提供了横向支撑。
另外，垫片700具有位于垫片下侧的限位器705(参见附图20和21)且其构成了垫片基座部分的边缘，该边缘从位于垫片基座部分和垫片翼状部分704之间的边界开始向下延伸。限位器705顶靠梁的内侧边缘，通过防止空气弹簧横向向外滑动为空气弹簧提供了横向支撑。
虽然参照某些示例性的实施例描述了本发明，但是人们应当理解，本说明书不应当被理解为限定性的。而且，人们可以不脱离如所附的权利要求所限定的本发明真正的主旨和范围对上述示例性的实施例进行改变和修改。此外，人们会认识到，任何这样的改变和修改都会被本领域的技术人员作为所附的权利要求的一个或者多个要素的等同物，并且将被这些权利要求覆盖到法律允许的最大限度。

Claims (38)

1、一种用于将车辆悬架部件连接到车轴的车轴夹紧组件顶部衬垫，该顶部衬垫包括：
一基座件，其具有适于容纳车轴的顶面和底面；
一第一耳部，其从上述基座件的顶面开始垂直延伸并且具有一孔；及
一第二耳部，其与上述第一耳部相间隔地从上述基座件的顶面垂直延伸并且也具有一孔；该第二耳部具有平的顶面；及
所述第一和第二耳部的孔对齐。
2、如权利要求1所述的顶部衬垫，其特征在于，上述第一耳部从上述基座件的顶面开始垂直延伸一第一距离，且上述第二耳部垂直延伸比该第一距离更大的一第二距离。
3、如权利要求1所述的顶部衬垫，其特征在于，上述第一和第二耳部大致平行。
4、如权利要求1所述的顶部衬垫，其特征在于，上述第二耳部包括两个从上述基座件倾斜向上朝着上述平的顶面延伸的侧面，且上述平的顶面设计用来选择性地冲击安装在车架纵梁上的车轴止动件，以防车轴相对于车架纵梁发生过度的垂直运动。
5、如权利要求1所述的顶部衬垫，其特征在于，上述第二耳部大致形成一梯形且上述第一耳部大致是三角形。
6、如权利要求1所述的顶部衬垫，其特征在于，还包括在上述基座件顶面上并且靠近上述第一耳部的第一槽，以及位于上述基座件顶面上并且靠近上述第二耳部的第二槽。
7、如权利要求1所述的顶部衬垫，其特征在于，上述第一和第二耳部相互间隔得足够远以便接收车辆悬架部件，并且使该车辆悬架部件能够通过插入上述第一和第二耳部以及上述车辆悬架部件上的孔的紧固件组件安装到上述顶部衬垫上。
8、如权利要求7所述的顶部衬垫，其特征在于，上述车辆悬架部件是一控制杆。
9、如权利要求7所述的顶部衬垫，其特征在于，上述第二耳部包括位于其内侧的一凹口。
10、如权利要求1所述的顶部衬垫，其特征在于，上述第二耳部比上述第一耳部厚。
11、一种用来防止车轴相对于与该车轴垂直间隔的车架过度垂直运动的悬架组件，该悬架组件包括：
一车轴夹紧组件顶部衬垫，其包括一基座件，该基座件具有位于其外端的外部槽和位于其内槽的内部槽，上述基座件具有适于坐落在上述车轴上的底面；一垂直延伸的内侧耳部，其具有一孔和一平的顶面；以及一垂直延伸的外侧耳部，其与上述内侧耳部相间隔并且具有一孔；上述内侧和外侧耳部位于上述内部槽和外部槽之间并且在它们之间限定了一个用来接收一车辆悬架部件的通道，上述内侧耳部位于靠近上述内部槽处且上述外侧耳部位于靠近上述外部槽处，上述内侧和外侧耳部的孔相互对齐，以便接收插入该内侧和外侧耳部孔以及车辆悬架部件的紧固件，进而将车辆悬架部件固定到上述顶部衬垫上；及
一车轴止动件，其包括一车架安装板和从该车架安装板伸出的底部冲击板，该底部冲击板被定位在其底部冲击面与上述内侧耳部的顶部衬垫的平的顶面对齐的位置。
12、如权利要求11所述的悬架组件，其特征在于，上述外侧耳部垂直延伸一第一距离，且上述内侧耳部垂直延伸比该第二距离更大的一第二距离。
13、如权利要求11所述的悬架组件，其特征在于，上述内侧和外侧耳部大致平行。
14、如权利要求11所述的悬架组件，其特征在于，上述内侧耳部包括两个从上述基座件倾斜向上朝着上述平的顶面延伸的侧面，且上述平的顶面设计用来选择性地冲击车轴止动件的底部冲击板，以防车轴相对于车架纵梁发生过度的垂直运动。
15、如权利要求11所述的悬架组件，其特征在于，上述内侧耳部大致形成一梯形且上述外侧耳部大致是三角形。
16、如权利要求11所述的悬架组件，其特征在于，上述车辆悬架部件是一控制杆。
17、如权利要求11所述的悬架组件，其特征在于，上述内侧耳部包括位于其内侧的一凹口。
18、如权利要求11所述的悬架组件，其特征在于，上述内侧耳部比上述外侧耳部厚。
19、一种用于将空气弹簧组件连接到一悬架部件上的垫片，该垫片包括：
一大致平面的基座部分，其具有适于将空气弹簧组件安装到其上的顶面和适于将该垫片安装到车辆悬架组件上的底面；和
一翼状部分，其从上述基座部分沿着第一方向伸出，该第一方向与上述基座部分沿着相同的平面延伸，该翼状部分具有适于结合上述车辆悬架部件的一端部；
其特征在于，上述翼状部分使上述垫片在上述车辆悬架部件上被定位在一个精确的位置，并且当上述翼状部分与一悬架部件结合时，其通过防止垫片沿着与上述第一方向相反的第二方向滑动来提供支撑。
20、如权利要求19所述的垫片，其特征在于，还包括位于上述基座部分和上述翼状部分的交叉部分的止动件，其延伸得低于上述基座部分的底面，以便选择性地抵靠另一个车辆悬架组件，其在上述翼状部分与一悬架部件结合时，通过防止上述垫片沿着上述第一方向滑动来提供附加支撑。
21、如权利要求19所述的垫片，其特征在于，上述基座部分包括一个在中心设置的孔，其定位成允许将一空气弹簧组件安装到上述基座部分。
22、如权利要求21所述的垫片，其特征在于，上述基座部分还包括位于上述在中心设置的孔的相对侧的两个垫片安装孔，每个垫片安装孔的尺寸制成接收一个紧固件并且允许将上述垫片固定到一车辆悬架部件上。
23、如权利要求22所述的垫片，其特征在于，上述两个垫片安装孔定位成与一帽形支架配合，该支架包括具有第一和第二端部的基座，一第一腿部通常(normally)从上述基座第一端部开始延伸，一第二腿部通常从上述基座第二端部开始延伸，一第一凸缘通常从上述第一腿部开始延伸，一第二凸缘从上述第二腿部开始延伸，上述第一凸缘具有延伸穿过其间的一第一孔且其定位成与上述两个垫片安装孔的第一个对齐，且上述第二凸缘具有延伸穿过其间的一第二孔且其定位成与上述两个垫片安装孔的第二个对齐。
24、如权利要求19所述的垫片，其特征在于，上述垫片适于安装到一横撑上。
25、如权利要求19所述的垫片，其特征在于，上述翼状部分端部包括一燕尾接头。
26、一种空气弹簧组件，包括：
一空气弹簧，其具有一活塞；
一空气弹簧垫片；
上述空气弹簧垫片包括大致平面的基座部分，其具有位于中心的孔和位于该中心设置的孔相对侧的第一和第二空气弹簧垫片安装孔；
一空气弹簧安装紧固件将上述空气弹簧活塞安装到上述空气弹簧垫片上；
上述空气弹簧垫片还包括从上述基座部分沿着第一方向伸出的一翼状部分，上述第一方向沿着与上述基座部分相同的平面延伸，上述翼状部分具有适于与上述车辆悬架组件结合的一端部；
其特征在于，上述翼状部分使上述垫片定位在车辆悬架部件上的精确位置并且在上述翼状部分与上述车辆悬架部件结合时通过防止上述垫片沿着与上述第一方向相反的第二方向滑动来提供支撑；
一支架形状为帽子截面形并且适于接收上述车辆悬架部件，该支架包括具有第一和第二端部的基座，一第一腿部通常从上述基座第一端部开始延伸，一第二腿部通常从上述基座第二端部开始延伸，一第一凸缘通常从上述第一腿部开始延伸，一第二凸缘从上述第二腿部开始延伸，上述第一凸缘具有延伸穿过其间的一第一孔且其定位成与上述两个垫片安装孔的第一个对齐，且上述第二凸缘具有延伸穿过其间的一第二孔且其定位成与上述两个垫片安装孔的第二个对齐；
一第一空气垫片安装紧固件被插入到上述支架第一孔和上述第一空气弹簧垫片安装孔中；
一第二空气垫片安装紧固件被插入到上述支架第二孔和上述第二空气弹簧垫片安装孔中。
27、如权利要求26所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片还包括位于上述基座部分和上述翼状部分的交叉部分的止动件，其选择性地抵靠另一个车辆悬架组件，以便在上述翼状部分与一悬架部件结合时，通过防止上述垫片沿着上述第一方向滑动来提供附加支撑。
28、如权利要求19所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片片适于安装到一横撑上。
29、如权利要求19所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片的翼状部分端部包括一燕尾接头。
30、如权利要求19所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片被粘接到上述活塞上。
31、如权利要求19所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述活塞还包括一个在中央设置的轴向孔，该活塞孔和上述空气弹簧垫片中心设置的孔对齐，以接收上述空气弹簧安装紧固件。
32、如权利要求19所述的空气弹簧垫片，其由喷射模塑玻璃强化塑料制成。
33、如权利要求19所述的空气弹簧垫片，其由模压铸铝制成。
34、如权利要求19所述的空气弹簧垫片，其由铸铁制成。
35、如权利要求26所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片由喷射模塑玻璃强化塑料制成。
36、如权利要求26所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片由模压铸铝制成。
37、如权利要求26所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片由铸铁制成。
38、如权利要求26所述的空气弹簧组件，其特征在于，上述空气弹簧垫片和活塞模制成一个单独的部件。
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