KR101072793B1 - 차축 클램프 조립체 탑 패드와 에어 스프링 설치 조립체 - Google Patents

차축 클램프 조립체 탑 패드와 에어 스프링 설치 조립체 Download PDF

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Abstract

탁월한 롤 안정성을 나타내는 비토크 반응성 에어 서스펜션이 차량의 대향 측면상에 종방향으로 연장된 프레임 레일에 설치된 프레임 행거를 포함하도록 도시된다. 종방향 연장 빔들은 일단부에서 프레임 행거에 연결되고 프레임 레일에 평행하게 연장된다. 타단부에서 빔들은 차량 중심선을 가로질러 측방향으로 연장된 지지대에 의해 결합된다. 그 중심부에서, 빔들은 차축 클램프 조립체가 연결되는 차축 피벗 보어를 구비하고, 차축 클램프 조립체는 차량에 대해서 구동 차축 하우징을 클램핑한다. 차축 피벗 보어는 구동 차축에 대체적으로 정렬된다. 제어봉 조립체는 서스펜션 혹은 프레임 부품에 연결된다. 빔들과 함께, 제어봉 조립체는 평행사변형 구성을 형성하고, 여기서 빔들은 그 구성의 하부 링크를 구성하고 제어봉 조립체 내에 포함된 제어봉은 그 구성의 상부 링크를 형성한다.
Figure R1020057018864
에어 서스펜션, 차축 클램프 조립체, 에어 스프링, 롤 안정성, 프레임 행거

Description

차축 클램프 조립체 탑 패드와 에어 스프링 설치 조립체{AXLE CLAMP ASSEMBLY TOP PAD AND AIR SPRING MOUNTING ASSEMBLY}
본 출원은 2001년 2월 26일자로 출원된 미국특허출원 제 09/793,740호의 일부계속출원이며, 본원에서 이 출원의 우선권을 주장한다. 부가적으로, 2001년 2월 26일자로 출원된 미국특허출원 제 09/793,740호는 본원에서 참조로서 인용된다.
본 발명은 대체로 차량 서스펜션(vehicle suspension)의 혁신과 개선에 관한 것이다. 특히 본 발명은 대형 트럭 등에서 사용되는 것과 같은 하이-토크 구동렬(drivetrain)에 의해 생성되는 뒤틀림력에 현저히 반응하지는 않지만, 탁월한 승차감과 조향 특성을 나타내는 신규하고 개선된 차량 서스펜션에 관한 것이다.
더 높은 마력 엔진의 사용과 엔진 기술의 진보를 포함하는 여러 이유 때문에, 대형 트럭 엔진의 토크 출력은 증가하여 왔다. 이러한 증가는 트레일링 암 에어 서스펜션과 관련된 동력전달계(driveline) 진동 문제들을 확대시켜왔고, 이러한 진동 문제들은 본질적으로 토크 반응성을 가진다. 이를테면 가속시와 같이 증가된 토크가 토크 반응적 서스펜션과 같은 장치를 구비한 트럭의 차축에 가해질 때, 트럭의 프레임은 솟구쳐 오르고 구동 차축으로부터 멀어지게 된다. 이러한 상태는 기술 분야에서 "프레임 융기(frame rise)"라고 알려져 있고 언급된다.
차량, 특히 대형 트럭에서의 동력전달계 진동은 대체로 프레임 융기와 휠 홉(wheel hop)의 정도에 비례하고, 그 역도 마찬가지라는 것이 밝혀졌다. 게다가, 프레임 융기를 방지 혹은 최소화하기 위한 수단과 방법은 동력전달계 진동과 휠 홉을 완화시킨다는 것이 본 발명에 따라 밝혀졌다.
다양한 비반응성 구동 차축 서스펜션이 기술 분야에서 공지되어 있다. "비반응성(non-reactive)"이라는 용어는 서스펜션이 특히 가속시 및 감속시(제동시)에 구동 차축에 가해지는 토크에 감지하여 반응하지 않는다는 것을 의미한다.
다양한 롤 안정성 서스펜션들이 기술 분야에서 공지되어 있다. "롤 안정성(roll stable)"이라는 용어는 급회전시에 차량이 롤링하는 경향에 서스펜션이 적절히 저항하는 것을 의미한다. 이러한 특징을 나타내는 서스펜션은 롤 안정성을 갖는다고 일컬어진다.
다양한 에어 서스펜션들이 공지되어 있다. "에어 서스펜션(air suspension)"이라는 용어는 차축 상에서 차량을 지지하기 위한 에어 스프링 또는 벨로우즈(bellows)를 구비한 서스펜션에 관한 것이다.
본 발명 전에, 다양하게 공지된 에어 서스펜션들은 이동성 대 안정성의 상충적 관계에 적절히 대처하지 못하였다. 적합한 롤 안정성을 갖는 대부분의 에어 서스펜션들은 적합한 이동성을 제공하지 못한다. 역으로, 이동성을 제공하는 대부분의 에어 서스펜션들은 충분한 롤 안정성을 제공하지 못한다. 게다가, 이러한 서스펜션들은 서스펜션의 안락함과 승차감 특성을 감소시켜왔다.
또한 서스펜션이 전체 차축 이동의 범위에 걸쳐 차축 경사각 혹은 "피니언(pinion)" 각을 유지하는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 차축 피니언 각은 구동 샤프트 각에 보다 근접하게 합치할 것이고, 그럼으로써 동력전달계 진동을 최소화시킬 것이다. 빔과 제어봉(control rod)에 의해 형성된 평행사변형(parallelogram) 형상은 트레일링 암 서스펜션이 유지하지 못하는 곳에서 피니언 각을 유지한다.
또한 이러한 선행 기술상의 비-토크 반응성 서스펜션들은 대체로 중량이 많이 나가며 상업적 차량 분야에서 감소된 적재 용량으로 전이하게 된다. 또한 이러한 서스펜션들은 증가된 구성 부품 때문에 대체로 제작에 비용이 많이 들고, 긴 설치와 조립 시간을 요구하여서, 이는 그들의 생산 단가를 추가로 증가시킨다. 또한 선행 기술상의 비-토크 반응성 서스펜션들은 대체로 낮은 롤 안정성을 가져서, 차량의 사용을 특정한 제한된 용도에 제한하게 된다.
전술한 바와 같은 견지에서, 전술한 하나 이상의 종래 비-토크 반응성 서스펜션의 결함을 극복하게 될 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 비-토크 반응성을 갖는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 비-토크 반응성 에어 서스펜션이 되는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 차량 프레임 그리고 이와 관련된 교차 부재로의 부하를 최소화시키는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 탁월한 롤 안정성을 나타내는 비-토크 반응성 서스펜션을 디자인하 는 것이 바람직하다.
게다가, 탁월한 롤 안정성을 제공하는 반면에, 승차감 및/또는 관절(articulation) 특성을 손상시키지 않는 비-토크 반응성 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 그 목적을 달성하기 위해 필요한 부품수를 최소화하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 상대적으로 짧은 시간 내에 조립되고 설치될 수 있는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 상대적으로 가벼운 중량을 가진, 그래서 상업적 차량 분야에서 사용될 경우에 증가된 적재 용량으로 전이하게 되는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 부분적으로 비평탄 도로 기능에 필요한 분야에 적합한 후륜 구동 차축 에어 서스펜션을 제공하는 것이 바람직하다.
게다가, 차축당 20,000lb(9.071톤) 내지 23,000(10.43 톤)의 지상 하중(ground load)에 해당하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 단일, 탠덤(tandem) 혹은 트리덤(tridem) 차축 구성을 포함하는 다양한 차축 구성과 연계하여 사용될 수 있는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 하이 토크 엔진을 갖춘 대형 차량용으로 개발된 비-반응성 서스펜션이 되는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 진동을 최소화하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 승차감을 개선하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 토크 반응성을 제거하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 다양한 단일 토크 로드 디자인 구성을 포함하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 최적화된 평행사변형 형상을 가진 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 롤 생성 토크를 차량의 구동 차축에 유도하지 않는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 종방향 연장 메인 빔 부위와 측방향 연장 지지대(crossbrace) 사이의 연결을 위한 기계 테이퍼 조인트(machine tapered joint)를 포함하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 여러 서스펜션 부품을 클램핑된 구동 차축 하우징에 연결하기 위해 사용되는 하부 차축 브래킷(bracket)의 단일 레그(leg)에 부착을 위한 D형 바아 핀 부싱(bar pin bushing)을 이용하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 차축 피니언 각의 조정을 위한 충격과 메인 빔 하우징 설치 구조를 구비한 차축 클램프 조립체 하부 패드를 포함하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 메인 빔과 제어봉 설치 형태부와 통합된 프레임 행거(frame hanger) 부품을 이용하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 통합된 제어 설치와 범프 정지 형태부를 구비한 차축 클램프 조립체 탑 패드를 이용하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 롤 강성 튜닝(roll stiffness tuning) 능력을 포함하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 부싱 인터페이스(bushing interface)의 조립을 보조하는 형태부를 구비한 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
수직 축 이동의 범위에 걸쳐 차축 피니언 각 변화를 제거하는 형상을 구비한 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 제동 그리고 가속에 의해 생성된 차축 비틀림 변위에 저항하기 위해 차축의 위, 아래에 모두 링크로 연결된 형상을 구비한 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 업계에서 통상적인 전형적 트레일링 빔 형태 서스펜션에 비해서 동력전달계 진동을 감소시키는 평행 형상을 구비한 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 업계에서 통상적인 전형적 트레일링 빔 형태 서스펜션에 비해서 동력전달계 진동을 감소시키는 평행 형상을 구비한 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 서스펜션의 평행사변형 형상에서 상부 링크를 형성하고 측방향 부하를 지지하는 단일의 V형 로드 구성으로 두 종방향 그리고 하나의 측방향 제어봉를 대체하는 대안적인 형상을 구비한 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 차축에 강체 연결되기 보다는 피벗식 연결을 구비하여서 차축으로 어떠한 비틀림 부하도 전달하지 않고 전형적인 강체 연결보다 더 튼튼한 차축 인터페이스를 형성하게 되는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 보조 롤 안정화 부품으로서 차축을 제거하지만, 서스펜션의 여러 부품을 통해 롤 안정성을 획득하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 차량 프레임 융기를 방지하는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 다른 서스펜션 부품을 프레임 행거에 연결하는 피벗이 차축 피벗과 거의 일치되게 정렬되는 차량 서스펜션을 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 서스펜션 시스템 제어봉의 설치를 위해 사용되는 인보드 이어부(inboard ear)의 형태로 된 내장형(built-in) 차축 정지 형태부를 구비한 차축 클램프 조립체 탑 패드를 디자인하는 것이 바람직하다.
게다가, 독특한 에어 스프링 스페이서 부품을 포함하는 에어 스프링 설치 조립체를 디자인하는 것이 바람직하다.
본 발명의 양호한 형태의 이들 및 다른 이점들은 하기의 기술로부터 명백해질 것이다. 그러나, 하기의 기술로부터 수집된 것을 포함해서 이들 이점들의 각각 그리고 이들 모두를 달성함 없이도 장치는 본원에 청구된 발명을 적합하게 할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 이점들이 아닌 첨부된 청구항들은 본 발명의 대상을 한정한다. 어떤 그리고 모든 이점들은 대체로 반드시 본 발명으로부터인 것이 아닌, 본 발명의 양호한 형태로부터 추출된다.
본 발명은 탁월한 승차감과 조향 특성을 나타내는 비-토크 반응성 에어 서스펜션에 관한 것이다. 이 서스펜션은 차량의 대향 측면에 종방향으로 연장된 프레임 레일에 설치되는 프레임 행거를 포함한다. 종방향 연장 빔들은 일단부에서 프레임 행거에 연결되고 프레임 레일에 평행하게 연장된다. 이들의 다른 단부에서, 빔들은 차량 중심선을 가로질러 측방향으로 연장된 지지대에 의해 연결된다. 이들이 중심부에서, 빔들은 차축 클램프 조립체가 연결되는 차축 피벗 보어(bore)를 구비하고, 이 차축 클램프 조립체는 차량에 대해서 구동 차축 하우징을 클램핑한다. 차축 피벗 보어는 구동 차축에 대체적으로 정렬된다. 제어봉 조립체는 서스펜션 혹은 프레임 부품에 연결된다. 빔들과 함께, 제어봉 조립체는 평행사변형 구성을 형성하고, 여기서 빔들은 이 구성의 하부 링크를 형성하고, 제어봉 조립체에 포함된 제어봉은 이 구성의 상부 링크를 형성한다.
양호한 태양에서, 프레임 행거들은 제어봉 설치 형태부를 포함한다. 이들 형태부들은 차량 프레임 레일의 외부에 있는 종방향 연장 제어봉들의 병합을 허용한다. 또한 프레임 행거들은 양호하게 서스펜션 부품들, 특히 빔들의 설치와 조립을 용이하게 하는 형태부를 포함한다.
다른 양호한 태양에서, 차축 클램프 조립체는 제어봉 설치 형태부를 포함한다. 또한 이들 형태부들은 차량 프레임 레일의 외부에 있는 종방향 연장 제어봉의 병합을 허용한다. 또한 탑 패드는 양호하게 범프 정지부를 포함한다.
또 다른 양호한 태양에서, 차축 클램프 조립체에 대한 하부 패드는 그 차축 피벗 보어를 통해 차축 클램프 조립체를 빔에 연결하는 D형 바아 핀 부싱의 만곡부를 수용하기 위해 만곡면을 구비한 단일 레그를 포함한다. 이러한 구성은 원하는 데로 차축 피니언 각의 조정을 용이하게 한다. 또한 하부 패드는 양호하게 충격 댐퍼(shock damper) 설치 형태부를 포함한다.
또 다른 양호한 태양에서, 해당 빔 단부에서 지지대를 연결하는 연결 조립체는 기계 테이퍼 조인트와 사각형상을 포함하여서, 차량 운행동안 탁월한 롤 안정성을 나타내게 된다.
대안적인 실시예에서, 서스펜션은 프레임 행거에 설치된 두 개의 종방향 연장 제어봉들과 차량 프레임 레일들의 외부에 있는 차축 클램프 조립체 및 구동 차축 하우징과 차량 프레임 레일들 중 하나 사이에 설치된 하나의 종방향 연장 제어봉을 구비한 제 1 구성과; 구동 차축 하우징에 대해 정점(apex)에 그리고 차축 프레임 레일에 대한 대향부의 각 단부에 설치된 V형 로드 구성을 구비한 제 2 구성; 및 구동 차축 하우징과 종방향으로 연장하는 프레임 크로스 부재(cross member) 사이에 설치되고 양 차량 프레임 레일들에 설치된 단일 종방향 연장 제어봉과, 구동 차축 하우징 그리고 차량 프레임 레일들 중 하나에 설치된 측방향 연장 제어봉을 구비한 제 3 구성을 포함하는, 다양한 제어봉 구성을 포함할 수 있다.
하기의 실시예에서는, 첨부된 도면에 대해 종종 참조가 이루어지는데, 유사한 부품에 대해서는 유사한 참조 번호가 사용될 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 대형 트럭 등에 사용되는 구동 차축 서스펜션에 대한 배면도.
도 1a는 도 1의 서스펜션에서 사용되는 부싱에 대한 사시도.
도 2는 도 1의 서스펜션에 대한 측면도.
도 3은 도 1의 서스펜션에서 사용되는 메인 빔의 측면도.
도 4는 도 3에 도시된 메인 빔과 도 1에 도시된 서스펜션에 사용되는 지지대 사이의 연결을 설명하는 분해도.
도 4a는 도 4에 도시된 연결 조립체에 사용되는 리테이너 컵(retainer cup)의 후면 사시도.
도 4b는 도 4a에 도시된 리테이너 컵(retainer cup)에 대한 측면도.
도 5는 도 3에 도시된 메인 빔을 5-5 라인을 따라 절단한 단면도.
도 6은 도 1의 서스펜션에 사용된 차축 클램프 조립체의 양호한 형태에 대한 측면도.
도 6a는 도 6에 도시된 차축 클램프 조립체의 대안적 형태에 대한 사시도.
도 7는 도 1에 도시된 서스펜션에 사용되는 프레임 행거 조립체의 후면 사시도.
도 8은 차축 클램프 조립체 탑 패드의 부품의 대안적인 양호한 형태를 대체하는 차축 클램프 조립체 탑 패드를 구비한 도 1에 도시된 서스펜션에 대한 배면도.
도 9는 도 8에 도시된 서스펜션에 포함된 차축 클램프 조립체 탑 패드에 대한 배면도.
도 10은 대안적인 제어봉 구성을 구비한 도 1에 도시된 서스펜션에 대한 배면도.
도 11은 도 10에 도시된 서스펜션에 사용되는 대안적인 제어봉 구성에 대한 상부평면도.
도 12는 또 다른 대안적 제어봉 구성을 구비한 도 1에 도시된 서스펜션에 대한 배면도.
도 13은 도 2에 도시된 서스펜션의 특징부를 도시하는 배면도.
도 14는 본 발명의 원리에 따라 구성된 대형 트럭 등에 사용되는 다른 구동 차축 서스펜션에 대한 배면도.
도 15는 본 발명의 원리에 따라 구성된 대형 트럭 등에 사용되는 또 다른 구동 차축 서스펜션에 대한 배면도.
도 16은 본 발명의 원리에 따라 구성된 서스펜션에 포함될 수 있는 차축 클램프 조립체와 특정한 다른 관련 부품에 대한 분해도.
도 17은 본 발명의 원리에 따라 구성된 서스펜션에 포함될 수 있는 차축 정지부와 탑 패드 하위시스템에 대한 분해도.
도 18은 본 발명의 원리에 따라 구성된 서스펜션에 포함될 수 있는 다른 차축 정지부와 탑 패드 하위시스템에 대한 분해도.
도 19는 본 발명의 원리에 따라 구성된 서스펜션에 포함될 수 있는 에어 스프링 설치 조립체와 빔 대 지지대 조인트 조립체에 대한 도면.
도 20은 에어 스프링 조립체에 대한 단면도.
도 21은 도 20에 도시된 에어 스프링 조립체에 대한 하부평면도.
도 1과 도 2는 대형 트럭 등과 같은 차량과 관련하여 사용되는 부품들을 도시한다. 차량은 차량의 대향 측면에 위치되고 양호한 C형 구성을 취하는 종방향 연장 프레임 레일(20)을 포함한다. 차량은 참조 번호 22로 도 1에 도시된 하우징을 구비한 구동 차축을 추가로 포함한다. 차량용 차축은 차량을 가로질러 측방향으로 연장되고 차량 엔진(도시되지 않음)에 의해 구동되는 타이어(도시되지 않음)를 설치하는데 사용된다.
전술한 내용에 부가하여, 차량은 대체로 참조번호 24로 지정되고 구동 차축 하우징(22)을 차량의 대향 측면들에 위치된 프레임 레일(20 내지 20)에 연결시키는 서스펜션을 추가로 포함한다.
이해되는 바와 같이, 서스펜션(24)에 대해서, 차량의 일 측면에 배치된 대다수의 부품들은 다른 측면에 위치되는 해당 유사 부품들을 구비할 것이다. 따라서, 본 설명에서, 특정 부품에 대한 언급이 이루어질 경우, 다르다는 것이 명백하지 않는 한 유사한 부품들이 차량의 대향 측면 상에 존재한다는 것이 이해될 것이다.
서스펜션(24)은 프레임 레일들(20~20)에 대해 차량의 대향 측면에 위치되는 프레임 행거(26)를 포함하는 다수의 부품들을 포함한다. 서스펜션(24)은 부싱(30)(도 1a 참조)과 편심 워셔(eccentric washer) 또는 부재(31)를 통해 일단부에서 프레임 행거(26)에 연결되는 종방향 연장 메인 빔(28~28)을 추가로 포함하고, 이로 인해 서스펜션에 대한 차축 조정이 이루어진다. 다른 단부에서, 빔들(28~28)은 빔 대 브레이스 연결 조립체(34)를 통해 측방향 연장 지지대(crossbrace)(32)에 연결된다. 도시된 바와 같이, 단일 지지대는 도 1에 도시된 서스펜션(24)을 이용하는 각각의 차축을 위해 사용된다. 그와 같이, 지지대(32)는 차량을 가로질러 측방향으로 연장하여서, 차량의 대향 측면들에 위치된 빔들(28~28)의 후방단부와 연결된다.
지지대(32)는 직각좌표계의 모든 세 축을 중심으로 한 모멘트(moment)에 저항하면서 상승하고 회전하는 반-비틀림 바아(semi-torsion bar)를 형성한다. 지지대(32)는 차량(24)의 롤 안정성에 기여하는 일차적인 부품이다.
서스펜션(24)에 롤 안정성을 위한 이차 부품은 빔(28)과 프레임 행거(26)를 연결하는데 사용되는 부싱(30)이다. 도 1a에 도시된 부싱(30)은 슬리브없는(sleeveless) 부싱이고, 부싱이 빔(28)의 전방단부에 위치되고 빔(28)이 프레임 행거(26)에 연결될 때 빔과 프레임 행거의 현수 패널(depending panel)의 내측벽 사이에서 테이퍼지고 압축된 각각의 단부에서 외부 림 면(outer rim surface;33)을 구비한다. 그와 같이, 부싱(30)의 이 외부 면(33)은 차량이 급선회할 때 차량 롤에 대해서 반응하고 부싱의 테이퍼진 원뿔형 비율은 추가적인 롤 안정성을 제공한다.
그들 단부들 사이에서, 빔들(28~28)은 차축 피벗 보어(36)(도 3 참조)를 포함하고, 이는 대체로 참조번호 38로 지정된 차축 클램프 조립체가 피벗 운동을 위해 구동 차축 하우징(22)을 각 빔(28)에 연결시키는 것을 허용한다. 차축 피벗 보어(36)는 구동 차축의 중심에 위치된다. 빔과 차축에 대한 제어봉 링크의 조합은 서스펜션을 비-반응성으로 만든다. 차축 클램프 조립체(38)의 세부사항들은 다른 도면에 관한 상세기술을 통해서 기술될 것이다.
프레임 행거(26)와 차축 클램프 조립체(38)의 부품부 사이에 연결된 종방향 연장 제어 또는 토크 로드(40)가 도 1과 도 2에 추가로 도시된다. 그와 같이, 두 개의 종방향 연장 토크 로드(40~40)는 서스펜션(24)에 포함되고, 이들 각각은 차량의 대향 측면 상에 위치된다. 함께, 토크 로드(40)와 빔(28)은 서스펜션(24)에 의해 제시되는 원하는 특징에 기여하는 평행사변형상을 형성한다. 최적화된 형상은 토크 로드(40)와 빔(28) 사이에 부하를 분배하여서, 이들 부하는 공유된다. 서스펜션(24)의 부하 분배, 조향 특성 그리고 롤 안정성은 이들 사이의 형상을 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
유사하게, 측방향 연장 제어 혹은 토크 로드(torque, rod;42)는 서스펜션(24)에 포함되고 차량의 일측면에서 구동 차축 하우징(22)과 프레임 레일(10) 사이에 연결된다. 측방향 연장 토크 로드(42)는 종방향 연장 토크 로드(40~40)가 연장되는 방향에 대체로 횡방향으로 연장된다. 따라서, 또한 측방향 연장 토크 로드(42)는 횡방향(transverse) 연장 토크 로드로서 언급될 수도 있다.
차축 하우징 제어봉 설치 브래킷(44)은 측방향 연장 토크 로드(42)가 구동 차축 하우징에 연결되도록 허용하기 위해서 구동 차축 하우징(22)에 설치된다. 유사하게, 프레임 레일 제어봉 설치 브래킷(46)은 차량의 일측면에서 프레임 레일(10)에 설치되어서, 측방향 연장 토크 로드(42)가 설치되는 프레임 레일에 이 측방향 연장 토크 로드가 연결되도록 허용한다.
서스펜션(24)은, 도면의 다른 특징부에 관해 상세히 기술되는 바와 같이, 그 상부에서는 프레임 레일(20)에 설치되는 상부 충격 브래킷(50)에 연결되고, 그 하부에서는 차축 클램프 조립체(38)에 연결되는 충격 댐퍼(48)를 추가로 포함한다. 서스펜션(24)은 프레임 레일(20)에 설치되는 에어 스프링 설치 브래킷(54)에 각각의 상부에서 연결되는 에어 스프링들(52~52)을 추가로 포함한다. 에어 스프링들(52)은 종래의 적합한 에어 스프링 설치 패드(도시되지 않음) 상에 설치하는 방식과 같이 기술분야에서 공지된 방식으로 지지대(32)에 연결된다.
또한 도 2와 도 13은 프레임 레일(20)에 설치된 외부 범프 정지부(55)를 도시한다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 특정한 응용예에서, 공기는 범프 정지부에 걸터앉도록 서스펜션으로부터 배기될 것이다. 예를 들면, 이는 덤프 바디(dump body)를 티핑하여 부하를 해제하는 것과 같은 경우 동안에 차량 안정성을 증가시키기 위해 수행된다. 탑 패드(78)는 진동(jounce)하는 동안 범프 정지부(55)를 타격하고, 수직 부하는 이 탑 패드를 직접 통과하여 클램핑된 구동 차축으로 전달될 것이다. 또한 도 9의 탑 패드(178)는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 서스펜션(24)에 사용되는 종방향 연장 빔들(28) 중 하나를 도시한다. 도시된 바와 같이, 빔(28)은 부싱(30)(도 1a)의 설치를 위해 그리고 빔(28)을 프레임 행거(26)에 부착하기 위해, 그 일단부에 위치된 보어(56)를 포함한다. 이러한 목적을 위해, 빔(28)은 빔의 단면(60)을 한정하는 위치(58)를 향해 상대적으로 연속된 각으로 하향으로 연장된다. 이 위치(58)로부터, 빔(28)은 빔의 단면(61)을 한정하기 위해 상대적으로 직선방향 그리고 수평방향으로 연장되는 경로를 경유하는 방향을 향해 상향으로 만곡한다. 빔(28)은 빔의 중심 후방 부에 위치된 차축 피벗 보어(36)에서 혹은 그 근방에서 수평방향 연장 경로를 획득한다. 차축 피벗 보어(36)로부터 빔(28)은 도 1에 도시된 지지대(32)를 수용하고 이와의 연결을 허용하도록 지정된 개방 사각형 단부로 대체로 수평하게 연장된다.
도 4와 도 5는 각각 종방향 연장 빔(28)의 단부를 지지대(32)의 관련 단부에 연결하여 양자 사이에 조인트를 형성하기 위하여 사용된 연결 조립체(34)를 도시한다. 서스펜션(24)의 작동 동안, 상기 조인트는 3차원 직교 좌표계(three-dimensional cartesian coordinate system)의 모두 세 축에 대한 높은 굽힘 모멘트에 영향을 받는다는 사실을 이해할 수 있다.
연결 조립체(34)는 양호하게는, 보어(66)를 갖는 플러그 부품(64), 역시 보어(70)를 갖는 리테이너 플레이트(68) 및 패스너(72)를 포함한다. 플러그 부품(64)은 중공 지지대(32)의 내부 안에 고정된다. 다른 구성의 플러그 부품(64)이 제조 공정 동안 지지대(32)와 일체로 형성될 수 있다는 사실을 이해할 것이다.
리테이너 플레이트(68)는 보어(66, 70)를 축방향으로 정렬시키기 위하여 빔(28)의 단부(62)의 아웃보드 사각형 면과 접촉한다. 일단 정렬되면, 패스너(72)는 보어(66, 70)를 통해서 삽입되고 지지대 단부를 빔 단부를 향하여 당김으로써 빔(28)과 지지대(32) 사이에 조인트가 형성된다. 보어(66)는 빔(28)과 지지대(32) 사이의 조인트의 형성을 촉진하기 위하여 탭핑(tapped)될 수 있다. 다른 패스너 구성들도 사용될 수 있다.
도 4와 도 5를 다시 참조하면, 지지대(32)는 각 단부에서 벽들을 한정하는 내향 테이퍼형 면(74)을 포함한다. 유사하게는, 빔의 사각형 단부(62)는 그 내벽들을 각각 한정하는 테이퍼형 면(76)을 가진다. 양호하게는, 테이퍼형 면(74, 76)은 6도의 각도를 형성한다. 지지대(32)의 내향 테이퍼형 면(74)과 빔(28)의 내향 테이퍼형 면(76)은 상기 표면들 중 대응 표면들이 차량 동작 동안 결합하여 마찰 접촉을 유발할 수 있게 허용하도록 설계된다. 이러한 마찰 접촉과 조인트의 사각형 형태는 지지대(32)의 측방향 축선 주위에서 비틀림 부하에 대한 저항성을 가진다. 이러한 특성들은 서스펜션(24)에 대한 예외적인 롤 안정성을 제공한다. 도 5는 지지대(32)의 단부에 대해서 인접하게 배치된 에어 스프링 설치부를 도시한다. 그러나, 상기 설치부들은 그 위치들에 배치된다는 것을 이해할 수 있다.
도 4a와 도 4b는 도 4와 도 5에 도시된 리테이너 플레이트(68)를 대신하여 사용된 리테이너 캡(400)을 도시한다. 리테이너 캡(400)은 패스너의 볼트 헤드가 오목해지게 되어 타이어 틈새를 증가시키는 캐비티(402)를 갖는 주철이다. 추가로, 리테이너 캡(400)은 회전을 방지하면서, 빔(28)의 대응 코너와 결합하여 캡을 적절하게 인덱스하기 위하여, 각 네 코너의 인보드측 상에 배치된 범프(bump;404)를 포함한다.
도 6은 탑 패드(78) 및 하부 패드(80)를 구비한 차축 클램프 조립체(axle clamp assembly;38)를 도시한다. 탑 패드(78)는 관통하여 연장되는 보어(84)를 구비한 두 돌출형 이어부(ear;82)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종방향 연장 토크 로드(40)는 상기 구조를 사용하여 차축 클램프 조립체(38), 특히 탑 패드(78)와 연결될 수 있다. 그와 관련하여, 관통 볼트 등이 축방향 정렬 보어(84)를 통해서 삽입되어서 종방향 연장 토크 로드(40)와의 연결을 허용할 수 있다. 종래의 구성에서, 탑 패드(78)는 U-볼트(85)를 수용하여 구동 차축 하우징의 클램핑을 허용하도록 설계된 홈형 면(도시되지 않음)을 포함한다. U-볼트(85)는 양호하게는 3/4 인치이다.
도 6a는 상술한 제어봉 설치 형태부를 포함하는 탑 패드(78)를 구비한 차축 클램프 조립체를 도시한다. 탑 패드(78)도 역시 진동하는 동안 프레임 레일의 하측부를 타격하고 수직 부하를 구동 차축 하우징에 전달하는 인보드에 배치된 범프 정지부(bump stop;500)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 범프 정지부(500)는 탑 패드(278)와 통합되고, 이것은 바람직하게는 서스펜션 구성 부품들의 수를 감소시킨다.
도 6에 있어서, 하부 패드(80)는 그와 일체로 형성된 하부 쇼크 브래킷(86)을 포함한다. 하부 쇼크 브래킷(86)은 도 1에 도시된 충격 흡수체(48)와 같은 충격 댐퍼의 하부에 부착할 수 있게 한다. 이와 같이, 충격 흡수체는 차량 프레임 레일과 차축 클램프 조립체(38) 사이에 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 보어(87)는 U-볼트(85)가 차량 구동 차축 하우징을 클램프할 수 있도록 가공되거나 또는 하부 패드(80) 안으로 주조된다. 패스너(88)는 차축 클램프 조립체(38)의 하부 패드(80)와 탑 패드(78) 사이의 차축 하우징을 클램프하기 위하여 U-볼트(85)의 단부들 상에 나사결합된다.
하부 패드(80)는 차축 피벗 보어(36) 내에 수용된 D형 바아 핀 부싱(D-shaped bar pin bushing; 90)에 의해서 종방향 연장 빔(28)에 피벗식으로 연결된다. 하부 패드(80)는 D형 바아 핀 부싱(90)의 굴곡부를 수용하는 굴곡면(94)을 구비하면서 단일 레그를 한정하는 하부 부분(92)을 포함한다. 하부 부분(92)은 관통하여 가공된 보어를 구비하며, 상기 보어는 D형 바아 핀 부싱(90) 안으로 가공된 보어와 정합된다. 패스너 조립체(96)는 D형 바아 핀 부싱(90)을 통해서 가공된 보어와 하부 패드(80)의 하부 부분(92)을 통해서 가공된 보어를 관통하여 연장되는 로드형 요소를 포함한다. 패스너 조립체(96)는 그때 체결된 구동 차축 하우징을 종방향 연장 빔(28)에 연결하도록 고정되고 D형 바아 핀 부싱(90)의 평탄면에 대해서 유지된다. 상기 구성을 통해서, 차축 피니언 각도는 용이하게 조정될 수 있다.
도 7은 양호하게는, 도 1에 도시된 서스펜션(24)에서 사용된 프레임 행거(hanger;26)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 프레임 행거(26)는 프레임 행거가 차량 프레임 레일에 설치되도록 허용하는 설치 보어(98)를 포함한다. 프레임 행거(26)는 바아 핀 등을 사용함으로써 종방향 연장 토크 로드(40)와 연결되는 것을 허용하기 위하여 관통하여 가공된 보어(102)를 구비한 제어봉 설치 플랜지(100)를 포함한다. 따라서, 프레임 행거(26)는 차축에서 프레임까지의 종방향 부하에 대한 자연 경로를 제공하는 일체 통합된 제어봉 설치부를 포함한다.
도 7에 있어서, 프레임 행거(26)의 다른 독특한 형태는 종방향 연장 빔(28)의 단부를 프레임 행거에 연결하는데 사용된 부싱(30)(도 1a)의 설치 및 연결작업을 촉진하게 하는 구조이다. 여기서, 프레임 행거(26)는 관통하여 가공된 보어(108, 110)를 각각 구비한 두개의 매달린 패널(104, 106)을 포함한다. 내향 돌출면(112)은 매달린 패널(106)의 보어(110)의 주변부 주위에 배치된다. 유사한 방식으로, 내향 돌출면(도시되지 않음)은 매달린 패널(104)의 보어(108)의 주변부 주위에 배치된다. 내향 테이퍼면(114)은 매달린 패널(106)의 내벽에서 내향 돌출면(112)으로 연장된다. 유사하게는, 내향 테이퍼면(도시되지 않음)은 매달린 패널(104)의 내벽에서 보어(108)의 주변부 주위에 배치된 내향 돌출면으로 연장된다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 구성은 부싱이 보어(108, 110)와 더욱 용이하게 정합하여 배치되게 허용함으로써, 종방향 연장 빔(28)의 조립체가 프레임 행거(26)로 용이하게 이동시킨다.
이상적으로, 보어(108, 110)는 서스펜션(24)의 최적 성능을 제공하도록 차축(22)과 수직으로 정렬된다. 그러나, 프레임 행거(26)가 아래에 매달리기 때문에, 하중이 더욱 커지고, 틈새는 작아지며 제조에 더욱 많은 비용이 필요하다. 결국, 서스펜션(24)의 특성은 차축 피벗에 대향하는 주요 빔 피벗의 위치를 변화시킴으로써 조절될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 부품들을 조립하기 위하여, 프레임 행거(26), 프레임 레일 제어봉 설치 브래킷(46) 및 상부 충격 댐퍼 설치 브래킷(50)은 프레임 하위 조립체를 형성하도록 프레임 레일(20)에 설치된다. 차축 클램프 조립체(38)는 그후 구동 차축 하우징(22)에 클램프되고, 빔(28)은 지지대(32)에 연결되고 D형 바아 핀 부싱(90)에 의해서 차축 클램프 조립체에 연결된다. 종방향 연장 제어봉(40)은 각 차축 클램프 조립체(38)에 대하여 탑 패드(78)에 연결되고, 측방향 연장 제어봉(42)은 차축 하위 조립체를 형성하기 위하여 구동 차축 하우징(22) 상에 설치된 차축 하우징 제어봉 설치 브래킷(44)에 연결된다. 그 후에, 차축 하위 조립체는 프레임 하위 조립체에 설치된다. 마지막으로, 편심 워셔 또는 부재(31)는 필요에 따라, 구동 차축을 전방 또는 후방으로 이동시키기 위하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전된다. 또한, 심(shim)(도시되지 않음)의 경사부(drop)가 필요에 따라, 종방향 토크 로드와 프레임 행거 인터페이스에 부가될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 것과 유사한 기하학적 형태부를 갖는 차량 서스펜션을 도시한다. 도 8에 도시된 서스펜션에서, 차축 클램프 조립체는 도 1, 도 2 및 도 6에 도시된 것과 다른 구성을 가지는 탑 패드(178)를 포함한다.
도 9에 있어서, 탑 패드(178)는 일반적으로 부호 "182"로 지정된 차축 클램프 베이스부(180)와 제어봉 설치부를 포함한다. 제어봉 설치부(182)는 두개의 이어형 측벽(184, 186)과 굴곡형 상부벽 또는 돔 면(dome surface;188)을 포함하고, 상기 돔 면(188)은 차량 프레임 레일 상에 설치된 범프 정지부를 타격하는 베어링 면으로 작용할 수 있다. 개방부는 제어봉의 진입을 허용하기 위하여 탑 패드의 대향 단부들의 측벽(184, 186) 사이에 존재한다.
측벽(184)은 관통하여 가공되거나 또는 주조된 보어(190)를 포함한다. 유사하게는, 측벽(186)은 관통하여 가공되거나 또는 주조된 보어(192)를 포함한다. 보어들(190, 192)은 도 8에 도시된 제어봉(40)과 같은 종방향 연장 제어봉의 일단부에 배치된 보어들 사이에서 그리고 한 보어를 관통하여 핀이 연장될 수 있도록 정합된다. 따라서, 도 6에 도시된 탑 패드(78)와 유사하게, 탑 패드(178)는 일체로 통합된 제어봉 설치 형태부를 구비한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 탑 패드(178)는 구조적으로 더욱 견실하지만, 탑 패드(78)는 일반적으로 더욱 작은 재료를 필요로 하기 때문에 중량이 더욱 가볍다.
도 10은 일반적으로 부호 "200"으로 지정된 서스펜션을 도시하며, 서스펜션은 일반적으로 부호 "202"로 지정된 V형 제어봉 조립체에 의해서 한정된 V형 제어봉 구성을 활용한다. 여기서, 프레임 행거(226)와 탑 패드(278)는 설계가 종래 방식일 수 있고, 관련 및 통합된 제어봉 설치 형태부를 가진다. V형 제어봉 조립체(202)는 그 위에 설치된 프레임 브래킷(204)을 통해서 프레임 레일(220)에 연결되고, 하우징에 설치된 브래킷(206)을 통해서 구동 차축 하우징(222)에 추가로 연결된다. 당업자는 V형 제어봉 조립체(202)가 차량 동작 동안 발생한 측방향 힘 및 종방향 힘에 반응하고, 본 발명의 롤 안정성, 비토크 반응성 차량 서스펜션에 대해서 사용된 양호한 평행사변형에 대한 상부 링크를 제공한다.
도 11은 V형 제어봉 조립체(202)를 도시한다. V형 제어봉 조립체(202)는 구동 차축 하우징(222) 상의 브래킷(206)과 연결하기 위한 부싱(210)을 구비한 어펙스 부품(apex component;208)을 포함한다. V형 제어봉 조립체(202)는 패스너(216)에 의해서 어펙스 부품(208)에 고정된 제어봉(212, 214)을 추가로 포함한다. 제어봉(212, 214)은 차량의 대향측을 따라 종방향으로 연장되는 대향 프레임 레일(222) 상에 설치된 프레임 브래킷(204)에 부착하기 위한 부싱(218)을 포함한다. 어펙스 부품(208)은 채널을 한정하는 두 리세스형 부분(224)을 포함하고, 상기 채널들은 제어봉(212, 214)과의 연결을 허용하고 그 바람직한 경로를 따라 두 리세스형 부분을 지향시켜서 프레임 레일(220)을 향하여 배향시킨다.
도 12는 두 로드 제어봉 구성을 사용하는 일반적으로 부호 "300"으로 지정된 서스펜션을 도시한다. 여기서, 종방향 연장 제어봉(302)은 크로스 부재에 설치된 프레임 브래킷(308)을 통해서 프레임 레일(306)의 크로스 부재(304)에 연결되며, 추가로 하우징에 설치된 브래킷(도시되지 않음)을 통해서 구동 차축 하우징(310)과 연결된다. 이러한 연결 구성은 상기 제어봉 구성의 이해를 돕기 위하여 도시되지 않았다. 유사하게, 측방향 연장 제어봉(314)은 그 위에 설치된 프레임 브래킷(316)을 통해서 한 프레임 레일(306)에 연결되고, 추가로 하우징 상에 설치된 브래킷(318)을 통해서 구동 차축 하우징(310)과 연결된다. 당업자는 제어봉(302)은 차량 작동 동안 발생한 종방향 토크 힘에 반응하고, 제어봉(314)은 차량 작동 동안 발생한 측방향 토크에 반응한다는 것을 이해할 수 있다. 함께, 제어봉(302, 314)은 본 발명의 비토크 반응성 차량 서스펜션, 롤 안정성에 대해서 사용된 양호한 평행사변형에 대한 상부 링크를 제공한다.
도 14는 대형 트럭 등(도시되지 않음)과 같은 차량에 연관된 부품을 도시한다. 차량은 양호한 C형 구성을 구비하며 차량의 대향측 상에 배치된 두 대향 종방향 연장 프레임 레일(400)을 도시한다. 도시된 차량은 종래 하우징(도시되지 않음)을 갖는 직렬형 구동 차축을 포함한다. 당업자는 각 구동 차축이 차량을 측방향으로 가로질러 연장되고 차량 엔진(도시되지 않음)으로 구성되는 브레이크, 휠 및 타이어를 설치하기 위하여 사용된다는 것을 이해할 것이다.
상기 설명 이외에, 차량은 일반적으로 부호 "402"로 지정된 서스펜션을 포함하고, 상기 서스펜션은 차량의 대향측 상에 배치된 프레임 레일(400)에 구동 차축 하우징을 연결한다.
서스펜션(402)에 대해서 이해할 수 있는 바와 같이, 차량의 일측 상에 배치된 대다수의 부품들은 타측 상에 배치된 대응하는 유사 부품들을 가진다. 따라서, 상기 기술에서, 특수한 서스펜션 부품에 부호를 지정할 때, 다르게 명백하지 않다면, 차량의 대향측 상에 유사 부품이 제공된다는 것을 이해할 것이다.
서스펜션(402)은 차량의 대향측 상에서 프레임 레일(400)에 대하여 설치된 프레임 행거(404)를 포함한다. 서스펜션(402)은 일단부에서 프레임 행거(404)에 연결된 종방향의 연장 주요 빔(406)을 추가로 포함한다. 타단부에서, 빔(406)은 빔 대 브레이스 연결 조립체(beam-to-brace connection assembly; 410)를 통해서 측방향 연장 지지대(408)에 연결된다. 도시된 바와 같이, 단일 지지대(408)는 도 14에 도시된 서스펜션(402)을 사용함으로써 각 차축에 대해서 사용된다. 이와 같이, 지지대(408)는 차량의 대향측 상에 배치된 빔(406)의 후방 단부와 연결되도록 차량을 측방향으로 가로질러 연장된다. 당업자는 다른 방안으로, 지지대(408)가 그 단부들 중간의 대향하게 위치된 빔들(406) 사이에서 연결될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
지지대(408)는 직교 좌표 시스템의 모든 3축 주위에서 모멘트에 대해서 저항하면서 회전하고 들어올려지는 반-비틀림 바아를 형성한다. 지지대(408)는 서스펜션(402)에 대한 롤 안정성에 기여하는 주요 부품이다.
서스펜션(402)의 롤 안정성에 대한 이차 부품은 빔(406)을 프레임 행거(404)와 각각 연결하기 위하여 사용된 부싱(도시되지 않음)이다. 상기 부싱은 양호하게는 슬리브가 없는 부싱이고 부싱이 빔(406)의 전단부에 배치된 보어 내에 설치될 때와 빔(406)이 프레임 행거(404)에 연결될 때에 프레임 행거의 매달린 패널의 내벽 및 빔 사이에서 압축되고 테이퍼진 각 단부 상의 외부 림 면을 가진다. 이와 같이, 부싱의 상기 외부면은 차량이 예리하게 선회할 때 차량의 롤에 대하여 반응하고 부싱의 트랩핑 원추형 속도는 추가 롤 안정성을 제공한다.
단부들 사이에서, 빔(406)은 일반적으로 부호 "412"로 지정된 차축 클램프 조립체가 피벗 운동을 위해 구동 차축 하우징을 각 빔(406)에 연결하도록 허용하는 차축 피벗 보어(도시되지 않음)를 포함한다. 차축 피벗 보어의 축선은 차축의 중심선과 평행하다. 차축에 대한 제어봉 결합부(linkage)와 빔의 조합체는 브레이크 및 구동 토크에 반응하며, 이것은 서스펜션을 비반응성으로 특성을 부여한다. 차축 클램프 조립체(412)의 상세한 설명은 다른 도면들을 참고하여 상세하게 설명된다.
차축 클램프 조립체(412)의 구성 부품과 프레임 행거(404) 사이에 연결된 종방향 연장 제어부 또는 토크 로드(414)는 도 14에 도시되어 있다. 함께, 토크 로드(414)와 빔(406)은 서스펜션(402)에 의해서 나타난 바람직한 특성들 중 하나에 기여하는 평행사변형 기하학적 형태부를 형성한다. 최적화된 기하학적 형태부는 토크 로드(414)와 빔(406)이 공유하도록, 상기 토크 로드(414)와 빔(406) 사이의 부하를 분배한다. 부하 분배, 처리 특성 및 서스펜셔(402)의 롤 안정성은 기하학적 형태를 변화시킴으로써 조절될 수 있다.
유사하게는, 측방향 연장 제어 또는 토크 로드(416)는 서스펜션(402) 내에 포함되고 구동 차축 하우징과 프레임 레일(400) 사이에 연결된다. 측방향 연장 토크 로드(416)는 종방향 연장 토크 로드(414)가 연장되는 방향을 일반적으로 횡단하는 방향으로 연장된다. 따라서, 측방향 연장 토크 로드(416)는 횡방향 토크 로드로 기술될 수 있다.
차축 하우징 제어봉 설치 브래킷(도시되지 않음)은 측방향 연장 토크 로드 (416)가 구동 차축 하우징을 연결하도록 허용하기 위하여 구동 차축 하우징에 설치된다. 유사하게는, 프레임 레일 제어봉 설치 브래킷(418)은 차량의 일측 상의 프레임 레일(400)에 설치되어서 프레임 레일 제어봉 설치 브래킷(418)이 설치되는 프레임 레일에 측방향 연장 토크 로드(416)가 연결될 수 있게 허용한다.
서스펜션(402)은 상부에서 프레임 레일(400)에 설치된 상부 쇼크 브래킷(422)에 연결되고 하부에서 차축 클램프 조립체(412)에 연결된 충격 흡수기(420)를 포함한다. 서스펜션(402)은 각 상부에서 에어 스프링 설치 브래킷(426)에 연결된 에어 스프링(424)을 포함하고, 상기 에어 스프링 브래킷(426)은 프레임 레일(400)에 설치된다. 에어 스프링(424)은 에어 스프링 설치 조립체(428)를 통해서 지지대(408) 상에 설치되고, 이것은 도 18을 참조하여 기술되어 있다.
도 14는 프레임 레일(400) 상에 설치된 아웃보드 차축 정지부(430)를 도시한다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 어떤 적용 상황에서, 에어는 서스펜션으로부터 배출되어서 차축 정지부 위로 오른다. 예를 들어, 이것은 하역할 덤프 바디(dump body)를 팁핑하는 것과 같은 경우에 차량 안정성을 증가시키도록 실행된다. 차축 클램프 조립체(412)의 탑 패드 부품은 진동하는 동안 범프 정지부(430)를 타격할 수 있고 수직 부하가 탑 패드를 통해서 클램프된 구동 차축 안으로 통과할 수 있다.
도 15는 일반적으로 부호 "500"으로 지정된 다른 직렬 구동 차축 서스펜션을 도시한다. 서스펜션(500)은 구동 차축과 차량 프레임 사이의 거리가 상대적으로 큰 차량 구성을 가지는 것이 바람직한 경우에 사용된다. 이것들은 동력 전달장치에 대 한 패키징(packaging) 또는 추가 지면 틈새를 필요로 하는 통상적인 차량이다. 출원인은 전방 방출 혼합기, 이동 크레인, 수목 차량 및 소방/구조 차량을 포함하지만 이들에 국한되지 않는다.
서스펜션(500)은 도 14에 도시된 서스펜션(400)과 대부분이 유사하다. 서스펜션(500)에 대해서, 그러나, 상기 서스펜션(500)은 도 14에 도시된 것들에서 다른 프레임 행거(502)를 포함한다. 더욱 길게 매달리는 것 이외에, 서스펜션(500)에서의 많은 부품의 경우에, 프레임 행거(502)는 관련 종방향 제어봉이 프레임 행거에 대해서 수평의 다른 위치에 연결될 수 있게 하는 전후방 연장 슬롯(fore-and aft)을 포함한다. 결과적으로, 각 종방향 제어봉의 배향은 서스펜션의 바람직한 특성에 부합되게 적응될 수 있고, 서스펜션은 적절하게 조절될 수 있다.
도 15에 도시된 각 서스펜션(500)은 도 14에 도시된 대응 차축 정지부와 다른 차축 정지부(504a) 및 차축 정지부(504b)를 포함한다. 각 차축 정지부(504a)는 차축 정지부가 관련 프레임 레일에 설치될 수 있게 하는 보어들을 갖는 베이스부를 구비한 C형 부분을 포함한다. 각 차축 정지부(504a)는 도시된 바와 같이, 보강판(reinforcement gusset)을 포함한다. 각 차축 정지부(504a)는 차축 이동을 제한하기 위하여 차축 정지면 또는 탑 패드 타격면으로 작용하는 하부 플레이트를 포함한다.
차축 정지부(504b)에 대해서, 차축 정지부(504b)는 차축 이동을 제한하기 위하여 차축 정지면 또는 탑 패드 타격면으로 작용하는 하부 플레이트를 갖는 중실(solid)이다. 차축 정지부(504b)는 서스펜션(500)에서 측방향 연장 제어봉에 대해서 설치 브래킷으로 작용한다. 여기서, 측방향 연장 제어봉들은 프레임 레일들 하부에서 연장된다.
상술한 설명 이외에, 도 15에 도시된 서스펜션(500) 내에 포함된 다른 부품들은 도 14에 도시된 서스펜션 내에 포함된 대응 부품들과 상이하다.
도 16은 대표 구동 차축 하우징(600), 차축 클램프 조립체(412), 빔(406) 및 D형 바아 핀 부싱(602)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 차축 클램프 조립체(412)는 탑 패드 부품(604), 차축 행거(606), 두 측방향 이격의 하향 돌출 U 볼트(608), 워셔 세트 및 U볼트의 나사형 단부들에 적용된 너트 패스너를 포함한다. 탑 패드 부품(604)은 인보드 이어부(610)와 아웃보드 이어부(612)를 포함한다. 인보드 이어부는 상대적으로 두꺼운 구성을 구비하며 평탄한 상부면을 포함한다. 아웃보드 이어부(612)는 둥근 절정부로 테이퍼되고 인보드 이어부(610)에 비교할 때 상대적으로 얇다. 양 이어부(610, 612)는 종방향 제어봉(414)(도 17 참조)의 설치작업을 허용하도록 정렬된 보어들을 포함한다. 탑 패드 부품(604)은 U 볼트(608)의 종방향 연장 베이스부가 그 내부에 착석될 수 있게 하는 두 홈형 부분을 포함한다.
차축 행거(606)를 D형 바아 핀 부싱(602)을 통해서 빔(406)과 연결하는 것은 상기 명세서에 기재되어 있다.
도 17은 하나의 C형 차량 프레임 레일(400), 차축 정지부(430), 종방향 연장 제어봉(414), 탑 패드 부품(604), 제어봉 설치 패스너 조립체(614) 및 도시된 구동 차축 하우징(600)을 도시한다. 차축 정지부(430)는 차량 프레임 레일(402)에 설치된다. 도 17에 도시된 차축 정지부(430)는 주철이다. 차축 정지부(430)는 프레임 레일(400)에 설치될 수 있게 하는 보어를 포함하고, 탑 패드 부품(604)의 인보드 이어부(610)에 대한 평탄한 하부 타격면을 추가로 포함한다.
종방향 제어봉(414)은 제어봉 설치 패스너 조립체(614)를 통해서 탑 패드 부품(604)의 아웃보드 이어부(612)와 인보드 이어부(610) 사이에 설치된다. 탑 패드 부품(604)은 U 볼트(608)에 의해서 고정되고 구동 차축 하우징(600) 상에 착석된다(도 16 참조).
에어가 차축 정지부에 오르기 위하여 서스펜션으로부터 배기될 때, 상대적으로 두꺼운 인보드 이어부(610)는 진동하는 동안 차축/범프 정지부(430)의 하부면을 타격하고 수직 부하가 탑 패드를 통과하여 클램프된 구동 차축(600) 안으로 직접 전달된다. 결과적으로, 차축 진동 이동은 제한된다. 진동하는 동안 차축 이동량은 차축 정지부의 기하학적 형태를 변형시키거나 또는 프레임 설치 차축 정지부(430)의 수직 위치를 변경함으로써 조절될 수 있다. 리세스(도시되지 않음)는 양호하게는 인보드 이어부(610)의 인보드측 상에 포함된다. 양호하게는, 패스너 조립체(614) 내에 포함된 인보드 워셔 및 볼트 헤드는 진동 상태에서 프레임 레일(400)과 패스너 조립체(614) 또는 볼트 헤드 사이에서 틈새를 증가시키도록 상기 리세스 안으로 포개진다.
도 18은 동일 부품을 도시하지만, 주철 대신에 제조품인 차축 정지부(630)를 사용한다. 상기 설명 이외에서, 도 17과 관련된 설명은 도 18에 도시된 부품들에 적용된다.
도 19는 에어 스프링(424), 지지대(408) 및 에어 스프링 설치 조립체를 도시 한다. 에어 스프링 설치 조립체는 스페이서(700), 브래킷(702) 및 패스너를 포함한다. 스페이서(700)는 종래 에어 스프링 조립체 내에 포함되지 않은 부품이다. 스페이서(700)는 에어 스프링 피스톤(703)(도 20 참조)을 들어올려서 지지대(408)에 직접 설치한다. 스페이서(700)는 양호하게는 종래 제조 기술에 따라서 사출 성형 유리 보강 플라스틱으로 제조된다. 스페이서(700)는 다른 제조 기술에 의해서 제조된다. 추가로, 스페이서(700)는 예를 들어, 다이 캐스트 알루미늄 또는 주철과 같은 다른 재질로 제조될 수 있다. 스페이서(700)는 양호하게는, 단일 중심 설치 패스너(도 20 참조)에 의해서 에어 스프링 피스톤 베이스에 고정된다. 다른 방안으로, 스페이서(700)는 에어 스프링 피스톤(703)에 접착될 수 있다. 추가로, 스페이서(700)와 에어 스프링 피스톤(703)은 단일 부품으로 성형될 수 있다.
스페이서(700)를 포함하고 도 20에 도시된 상기 에어 스프링 조립체는 상부 레그의 단부로부터 연장되는 종방향 연장 플랜지, 수직 상향 연장 레그, 베이스의 단부로부터 연장되는 종방향 연장 베이스와 함께 모자 단면(hat section)으로 성형된 하부 에어 스프링 브래킷(702)에 의해서 지지대(408)에 설치된다. 플랜지는 에어 스프링 스페이서 안으로 성형된 스터드에 의하여 브래킷(702)이 스페이서(700)에 고정될 수 있게 하는 보어를 구비한다(도 21 참조).
스페이서(700)는 빔 대 지지대 조인트 조립체의 리테이너 플레이트(68) 또는 단부와 결합하기 위하여, 그 단부에서 도브테일 조인트(dovetail joint)를 사용한다. 당업자는 도브테일 조인트가 다른 디자인으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 상기 형태는 에어 스프링이 지지대 상의 정확한 측방향 위치에 위치할 수 있게 하는 메카니즘을 제공함으로써, 에어 스프링 설치 작업을 단순화시킨다. 또한, 상기 형태는 측방향 인보드에서 미끄러지는 것을 방지함으로써 에어 스프링에 대한 측방향 지지체를 제공한다.
또한, 스페이서(700)는 스페이서 베이스부와 스페이서 윙부(704) 사이의 경계부로부터 하향으로 연장하는 스페이서의 베이스부의 에지를 형성하고 스페이서의 하측부 상에 배치된 정지부(705)(도 21 참조)를 구비한다. 정지부(705)는 측방향의 아웃보드로부터 미끄러지는 것을 방지함으로써 에어 스프링에 대한 측방향 지지부를 제공하기 위하여 빔의 인보드 에지에 대해서 유지된다.
본 발명은 특정 예시적인 실시예들을 참고하여 기술되었지만, 이러한 설명들은 제한적인 의미로 간주될 수 없다는 것을 이해해야 한다. 또한, 하기 청구범위에 규정된 바와 같이, 본 발명의 정신 및 범주 내에서 예시적인 실시예를 다양하게 변형 및 변화시킬 수 있다. 추가로, 당업자는 이러한 변형 및 변화들은 하기 청구범위의 하나 이상의 요소들과 동등한 것으로 인식할 수 있으며, 이러한 청구범위들에 의해서 법이 허용하는 최대 범주로 보호될 수 있다.

Claims (38)

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  19. 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서로서,
    에어 스프링 조립체가 장착될 수 있도록 구성된 상부 면과, 상기 스페이서가 상기 차량 서스펜션 부품에 장착될 수 있도록 구성된 하부 면을 갖는 실질적으로 평평한 베이스부; 및
    상기 베이스부와 동일한 평면을 따라 제 1 방향으로 상기 베이스부로부터 돌출하며, 상기 차량 서스펜션 부품과 결합되도록 구성된 단부를 가지는 윙부(wing portion)를 포함하고,
    상기 윙부는 상기 스페이서를 상기 차량 서스펜션 부품상의 정확한 위치에 배치할 수 있게 하며, 또한 상기 윙부가 서스펜션 부품과 결합될 때 상기 스페이서가 상기 제 1 방향에 대향한 제 2 방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 지지부를 제공하는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  20. 제 19 항에 있어서, 사출 성형 유리 보강 플라스틱으로 구성되는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 베이스부와 상기 윙부와의 교차부에 배치된 정지부를 추가로 포함하고, 상기 정지부는 상기 윙부가 서스펜션 부품과 결합될 때 상기 스페이서가 상기 제 1 방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 보조 지지부를 제공하기 위한 다른 차량 서스펜션 부품에 대해 선택적으로 지지되도록 하기 위해 상기 베이스부의 하부 면 보다 낮게 연장하는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 베이스부는 에어 스프링 조립체가 상기 베이스부에 장착될 수 있도록 허용하기 위해 배치된 중앙 위치 보어를 포함하는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 베이스부는 상기 중앙 위치 보어의 양 측면에 위치한 2개의 스페이서 장착 보어를 추가로 포함하고, 상기 스페이서 장착 보어 각각은 패스너를 수용하고 상기 스페이서가 차량 서스펜션 부품에 고정될 수 있게 허용하는 치수로 되어 있는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 2개의 스페이스 장착 보어는 모자 단면과 같은 형상의 브래킷과 협동하도록 배치되고, 상기 브래킷은 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 베이스와, 상기 베이스의 제 1 단부로부터 법선방향으로 연장하는 제 1 레그와, 상기 베이스의 제 2 단부로부터 법선방향으로 연장하는 제 2 레그와, 상기 제 1 레그로부터 법선방향으로 연장하는 제 1 플랜지와, 상기 제 2 레그로부터 연장하는 제 2 플랜지를 포함하고, 상기 제 1 플랜지는 이 플랜지를 관통하며 상기 2개의 스페이서 장착 보어중 첫번째와 정렬되도록 배치된 제 1 보어를 가지며, 상기 제 2 플랜지는 이 플랜지를 관통하며 상기 2개의 스페이서 장착 보어중 두번째와 정렬되도록 배치된 제 2 보어를 가지는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 스페이서는 지지대(crossbrace)상에 장착되도록 구성된 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  26. 제 19 항에 있어서, 상기 윙부 단부는 도브테일 조인트(dovetail joint)를 구비하는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  27. 제 19 항에 있어서, 다이캐스트(dia cast) 알루미늄으로 제작되는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  28. 제 19 항에 있어서, 주철(cast iron)로 제작되는 에어 스프링 조립체를 서스펜션 부품에 연결하기 위한 스페이서.
  29. 피스톤을 갖는 에어 스프링;
    중앙에 위치한 보어를 갖는 실질적으로 평평한 베이스부와, 상기 중앙에 위치한 보어의 양측면에 배치된 제 1 및 제 2 에어 스프링 스페이서 장착 보어를 구비하는 에어 스프링 스페이서;
    상기 에어 스프링 피스톤을 상기 에어 스프링 스페이서에 장착하는 에어 스프링 장착용 패스너;
    모자 단면과 같은 형상이며 차량 서스펜션 부품을 수용하도록 구성되고, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 베이스와, 상기 베이스의 제 1 단부로부터 법선방향으로 연장하는 제 1 레그와, 상기 베이스의 제 2 단부로부터 법선방향으로 연장하는 제 2 레그와, 상기 제 1 레그로부터 법선방향으로 연장하는 제 1 플랜지와, 상기 제 2 레그로부터 연장하는 제 2 플랜지를 포함하고, 상기 제 1 플랜지는 이 플랜지를 관통하며 상기 2개의 스페이서 장착 보어중 첫번째와 정렬되도록 배치된 제 1 보어를 가지며, 상기 제 2 플랜지는 이 플랜지를 관통하며 상기 2개의 스페이서 장착 보어중 두번째와 정렬되도록 배치된 제 2 보어를 가지는 브래킷;
    상기 브래킷의 제 1 보어와 상기 제 1 에어 스프링 스페이서 장착 보어에 삽입되는 제 1 에어 스페이서 장착 패스너; 및
    상기 브래킷의 제 2 보어와 상기 제 2 에어 스프링 스페이서 장착 보어에 삽입되는 제 2 에어 스페이서 장착 패스너를 포함하고,
    상기 에어 스프링 스페이서는 상기 베이스부와 동일한 평면을 따라 제 1 방향으로 상기 베이스부로부터 돌출하며, 상기 차량 서스펜션 부품과 결합되도록 구성된 단부를 가지는 윙부를 추가로 포함하고,
    상기 윙부는 상기 스페이서를 상기 차량 서스펜션 부품상의 정확한 위치에 배치할 수 있게 하며, 또한 상기 윙부가 상기 차량 서스펜션 부품과 결합될 때 상기 스페이서가 상기 제 1 방향에 대향한 제 2 방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 지지부를 제공하는 에어 스프링 조립체.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서는 상기 윙부가 서스펜션 부품과 결합될 때 상기 스페이서가 상기 제 1 방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 보조 지지부를 제공하기 위한 다른 차량 서스펜션 부품에 대해 선택적으로 지지되도록 하기 위해 상기 베이스부와 상기 윙부와의 교차부에 배치된 정지부를 추가로 포함하는 에어 스프링 조립체.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서는 지지대(crossbrace)상에 장착되도록 구성된 에어 스프링 조립체.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서의 윙부 단부는 도브테일 조인트를 구비하는 에어 스프링 조립체.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서는 상기 피스톤에 결합되는 에어 스프링 조립체.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기 피스톤은 중앙에 위치한 차축 보어를 추가로 포함하고, 상기 피스톤 보어 및 상기 에어 스프링 스페이서의 중앙 위치 보어는 상기 에어 스프링 장착 패스너를 수용하도록 정렬되는 에어 스프링 조립체.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서는 사출 성형 유리 보강 플라스틱으로 제작되는 에어 스프링 조립체.
  36. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서는 다이캐스트 알루미늄으로 제작되는 에어 스프링 조립체.
  37. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서는 주철로 제작되는 에어 스프링 조립체.
  38. 제 29 항에 있어서, 상기 에어 스프링 스페이서 및 상기 피스톤은 단일 부품으로서 성형되는 에어 스프링 조립체.
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