KR20080003807A - Axle tower - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은 발명의 명칭이 "엑슬 타워"이고, 대리인 문서번호가 제0715-0171.01호인 2006년 3월 15일자 미국 가출원 및 2005년 3월 16일자로 출원된 미국 가출원 제 60/662.233호의 이득을 주장한다.This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 662.233, filed March 15, 2006, entitled "Axle Tower", agent document number 0715-0171.01, and March 16, 2005. do.
본 발명은 엑슬 정렬 장치 및/또는 부하 반응 기구 같은 현가 시스템 구성요소를 엑슬 하우징에 부착하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 토크 박스 같은 다기능 엑슬 정렬 및/또는 부하 반응 장치를 엑슬 하우징에 부착하는 엑슬 타워에 관한 것이다.The present invention relates to a device for attaching suspension system components to an axle housing, such as an axle alignment device and / or a load reaction mechanism. In particular, the present invention relates to an axle tower for attaching a multifunctional axle alignment and / or load reaction device such as a torque box to the axle housing.
차량의 현가 시스템은 차량의 승객(들)을 위한 편안한 승차감을 제공하고, 차량에 실려진 화물을 과도한 진동으로부터 보호한다. 마찬가지로, 부수적으로, 현가 시스템은 또한 차량 프레임에 대한 엑슬의 위치의 비의도적 변화를 유발할 수 있는 엑슬상에 작용하는 다양한 힘을 제어함으로써, 차량에 안정성을 제공한다. 특히, 이런 힘은 차량 프레임에 관한 엑슬의 수직방향, 측방향 및/또는 길이방향 위치를 변화시키도록 작용하며, 또한, 롤(roll), 요(yaw) 및 들어올림(wind-up) 같은 엑슬 운동을 유발할 수 있다. 현가 시스템의 구성요소 각각은 이 힘들 중 하나 이상에 반응하고 이들을 제어한다. 현가 시스템의 복잡성 및 중량을 감소시키기 위해, 현가 시스템의 구성요소는 다수의 힘을 제어하도록 설계된다.The suspension system of the vehicle provides a comfortable ride for the passenger (s) of the vehicle and protects the cargo carried on the vehicle from excessive vibration. Likewise, the suspension system also provides stability to the vehicle by controlling various forces acting on the axle that can cause unintentional changes in the position of the axle relative to the vehicle frame. In particular, this force acts to change the vertical, lateral and / or longitudinal position of the axle relative to the vehicle frame and also acts as axle such as roll, yaw and wind-up. May cause exercise. Each component of the suspension system responds to and controls one or more of these forces. In order to reduce the complexity and weight of the suspension system, the components of the suspension system are designed to control multiple forces.
토크 박스(torque box) 조립체는 한가지 이런 다기능 구성요소이다. 이는 수직방향 공기 스프링 부하에 반응하고, 제동/가속 부하에 저항하며, 코어 롤(core roll) 저항 특징부로서 작용하고, 코너링 또는 측방향 부하에 저항하며, 프레임 레일에 관한 엑슬 위치를 유지하고, 또한, 과도한 요 및 엑슬 들어올림을 방지하는 것을 돕는다.Torque box assemblies are one such multifunctional component. It responds to vertical air spring loads, resists brake / acceleration loads, acts as a core roll resistance feature, resists cornering or lateral loads, maintains axle position relative to the frame rail, It also helps to prevent excessive yaw and axle lift.
일반적으로, 토크 박스 조립체는 통상, 용접된 강철 직사각형 박스 구조체를 포함한다. 전방 및 후방 단부는 둥근 강철 튜브에 용접되어 있다. 조립시, 접합된 고무 부시(bush)가 이들 튜브내에 삽입되고, 둥근 금속 로드가 부싱(bushing)내에 배치된다. 토크 박스의 일 단부에서, 로드는 차량 프레임의 프레임 레일들 사이에 걸쳐진 크로스 부재에 연결된다. 순차적으로, 토크 박스의 대향 단부에서, 내부 라운드 금속 로드의 각 단부는 엑슬 하우징을 통해 엑슬에 토크 박스를 연결하는 엑슬 타워에 부착된다. 토크 박스 조립체의 추가 세부사항은 미국 특허 제 6,527,286호에 개시되어 있다. 미국 특허 제 6,527,286호의 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.In general, the torque box assembly typically includes a welded steel rectangular box structure. The front and rear ends are welded to the round steel tube. In assembly, a bonded rubber bush is inserted into these tubes and a round metal rod is placed in the bushing. At one end of the torque box, the rod is connected to a cross member spanned between the frame rails of the vehicle frame. In turn, at opposite ends of the torque box, each end of the inner round metal rod is attached to an axle tower which connects the torque box to the axle through the axle housing. Further details of the torque box assembly are disclosed in US Pat. No. 6,527,286. The contents of US Pat. No. 6,527,286 are incorporated herein by reference.
명백히, 엑슬 하우징과 토크 박스 사이의 부하 경로는 매우 중요하다. 본 명세서에서 언급되는 부착 장치 또는 엑슬 타워는 엑슬 하우징상으로 이들 부하들을 전달하는 수단을 제공하기 위한 것이다. 이들 엑슬 타워는 길이 방향, 롤 입력, 측방향 및 수직방향 부하를 전달한다. 엑슬 타워는 엑슬 하우징의 과부하 및/또는 파괴 없이 이 부하를 전달할 수 있는 것이 바람직하다. Clearly, the load path between the axle housing and the torque box is very important. The attachment device or axle tower referred to herein is to provide a means for transferring these loads onto the axle housing. These axle towers carry longitudinal, roll input, lateral and vertical loads. The axle tower is preferably able to carry this load without overloading and / or breaking the axle housing.
비대칭 엑슬은 북아메리카의 표준이다. 비대칭은 차동 하우징이 엑슬의 중심선으로부터 편위되어 있다는 사실을 지칭한다. 비대칭 엑슬은 토크 박스 같은 엑슬 정렬 장치 및/도는 부하 반응 장치를 엑슬 하우징에 부착하는 부착 장치 설계시 과제를 부여한다. 토크 박스 또는 기타 장치는 통상, 차량의 프레임 레일 사이에 중심설정되어 있으며, 따라서, 엑슬의 대향 단부 사이에 중심설정되어 있다. 토크 박스 또는 기타 장치를 중심설정하기 위해, 엑슬 타워 같은 부착 장치는 엑슬의 중심선으로부터 등거리 이격 배치된다. 결과적으로, 차동 하우징이 축상에 중심설정되어 있지 않기 때문에, 엑슬 타워는 통상, 차동 하우징의 중심선의 각 측부로부터 다른 거리에서 차동 하우징에 장착된다. 달리 말하면, 엑슬 타워는 차동 하우징의 중심선 주변의 비대칭 지점에 장착되며, 그래서, 부착점을 연결하는 현(chord)은 수평이 아니다.Asymmetric axles are a standard in North America. Asymmetry refers to the fact that the differential housing is biased from the centerline of the axle. Asymmetric axles pose challenges in the design of attachment devices that attach axle alignment devices such as torque boxes and / or load reaction devices to the axle housing. The torque box or other device is usually centered between the frame rails of the vehicle and, therefore, centered between opposite ends of the axle. To center the torque box or other device, an attachment device such as an axle tower is placed equidistant from the centerline of the axle. As a result, the axle tower is typically mounted to the differential housing at different distances from each side of the centerline of the differential housing since the differential housing is not centered on the axis. In other words, the axle tower is mounted at an asymmetrical point around the centerline of the differential housing, so that the chords connecting the attachment points are not horizontal.
이 때문에, 엑슬 타워들은 통상적으로, 차동 하우징 주변의 비대칭 위치설정을 수용하기 위해, 서로 다르게 설계된다. 차동 하우징상의 장착 위치를 수용하는 것에 기인하여 다른 베이스 구조를 갖는 것 외에도, 엑슬 타워는 또한, 휴지시 엑슬에 평행하게 토크 박스의 횡단방향 범위를 유지하기 위해 다른 높이로 이루어진다. 달리 말하면, 하나의 엑슬 타워는 다른 엑슬 타워 보다 차동 하우징상의 보다 상승된 위치에 배치될 수 있기 때문에, 이 상승된 엑슬 타워는 다른 엑슬 타워 보다 짧아지고, 그렇지 않으면, 토크 박스는 휴지시 엑슬에 대하여, 기울어진다. Because of this, axle towers are typically designed differently to accommodate asymmetrical positioning around the differential housing. In addition to having a different base structure due to accommodating the mounting position on the differential housing, the axle tower is also made at a different height to maintain the transverse range of the torque box parallel to the axle at rest. In other words, since one axle tower can be placed in a higher position on the differential housing than the other axle tower, this raised axle tower is shorter than the other axle towers, otherwise the torque box is at rest relative to the axle. , Tilted.
엑슬 타워는 토크 박스 또는 기타 이런 장치들에 의해 부여되는 응력 힘을 견딜 수 있어야 하며, 엑슬 타워는 엑슬 및/또는 차동 하우징의 발생할 수 있는 파 손을 방지하기 위해, 엑슬 하우징을 따라 힘을 흡수 및/또는 분산시킬 수 있어야 한다.The axle tower must be able to withstand the stress forces imparted by the torque box or other such devices, and the axle tower absorbs the force along the axle housing and prevents possible damage to the axle and / or differential housing. And / or be distributed.
본 기술 분야에 공지된 다른 부착 장치는 아마도, 엑슬 하우징의 상단부에 "V형 로드(vee rod)"를 연결하는 대부분, 하이웨이 현가장치 또는 타워상에서 발견되는 길이 방향 및 횡단방향 토크 로드 타워이다. 그러나 이들 장치는 본 발명의 엑슬 타워의 경우에서와 같이 본질적으로 다기능성을 의도하지는 않는다. 본 발명의 엑슬 타워는 그들이 다면적이고, 다기능적인 구조적 구성요소, 즉, 다수의 축상의 부하에 반응하는 구조체이지만, 현존하는 장치는 그 기능이 1차원적, 즉, 단일 축상의 부하에 반응하는 구조체라는 점에서 독창적이다. 상술한 기능들을 제공하기 위해, 종래 기술 구조체에 비해 개선된 다수의 특징들이 본 발명의 엑슬 타워에 포함될 수 있다.Other attachment devices known in the art are probably the longitudinal and transverse torque rod towers found on highway suspensions or towers, most of which connect a "vee rod" to the upper end of the axle housing. However, these devices are not inherently multifunctional as in the case of the axle tower of the present invention. The axle towers of the present invention are multi-faceted, multifunctional structural components, ie structures that respond to loads on multiple axes, but existing devices have structures whose functions respond to loads in one dimension, that is, on a single axis. It is original in that it is. In order to provide the functions described above, a number of features improved over the prior art structures can be included in the axle tower of the present invention.
보다 상세히 후술된 바와 같이, 수직방향 부하가 공기 스프링에 인가될 때, 토크 박스는 인장 상태이며, 엑슬 타워상의 견인에 의해 반응한다. 엑슬 타워내로의 이 캔틸레버형 부하로 인해, 엑슬 타워상에 압축 측부(토크 박스에 가장 근접한) 및 인장 측부(토크 박스로부터 가장 먼)가 존재한다. 따라서, 엑슬 타워의 이들 두 측부는 부하를 지지할 수 있는 효율적 설계를 제공하기 위해 다르게 설계될 수 있다.As described in more detail below, when a vertical load is applied to the air spring, the torque box is in tension and reacts by traction on the axle tower. Due to this cantilevered load into the axle tower, there is a compression side (closest to the torque box) and tension side (farthest from the torque box) on the axle tower. Thus, these two sides of the axle tower can be designed differently to provide an efficient design that can support the load.
본 발명의 엑슬 타워의 일 실시예에서, 엑슬 타워는 다수의 특징들을 포함할 수 있다. 이들 특징들이 보다 상세히 후술되지만, 이들은 하기와 같이 요약된다. 포함될 수 있는 한가지 특징은 엑슬 타워의 압축 측부가 타워의 인장 측부와 형상 이 다르다는 점이다. 다른 형상은 타워의 각 측부의 강성도에 영향을 주고, 응력 분포를 향상시키며, 엑슬 하우징상의 응력 부하를 감소시킨다. 타워 측부의 형상의 한가지 차이점은 보다 높은 압축력을 받는 엑슬 타워의 측부는 엑슬 타워의 다른 측부 또는 인장 측부 보다 큰 정도로 조개껍질모양화 또는 곡선화되어 있다는 것이다.In one embodiment of the axle tower of the present invention, the axle tower may include a number of features. Although these features are described in more detail below, they are summarized as follows. One feature that may be included is that the compression side of the axle tower differs in shape from the tension side of the tower. Other shapes affect the stiffness of each side of the tower, improve the stress distribution, and reduce the stress load on the axle housing. One difference in the shape of the tower side is that the side of the axle tower, which is subjected to higher compression, is shelled or curved to a greater extent than the other side or tension side of the axle tower.
포함될 수 있는 다른 특징은 내부 연결판의 슬롯이 비대칭적 형상이라는 점이다. 비대칭성은 보다 높은 응력 레벨을 편위시키기 위해 재료의 집중을 통해 슬롯의 일 측부상의 응력의 집중을 해결한다. 달리 말해서, 보다 큰 응력 힘을 받는 측부상에 보다 많은 재료가 존재한다.Another feature that may be included is that the slots of the inner connecting plates are asymmetrical in shape. Asymmetry solves the concentration of stress on one side of the slot through the concentration of material to bias higher stress levels. In other words, there are more materials on the side that are subjected to greater stress forces.
포함될 수 있는 다른 특징은 엑슬 타워를 엑슬 하우징에 부착하는 비대칭적 점유면적이다. 엑슬 타워의 압축 측부 보다 큰 정도의 컷아웃 또는 곡률을 갖는 측부는 적어도 하나의 모따기된 또는 둥근 코너를 갖는다. 엑슬 타워의 압축 측부상의 둥근 또는 모따기된 점유면적 반경응력 부하를 분산시킴으로써 엑슬 하우징상의 날카로운 코너의 영향을 감쇠시킨다. 부가적으로, 점유면적은 엑슬 하우징을 따라 크기조절가능한 범위를 갖는다. 이는 엑슬 및 차동 하우징의 보다 큰 면적을 따른 응력 분산을 돕는다.Another feature that may be included is an asymmetric footprint that attaches the axle tower to the axle housing. The side with a degree of cutout or curvature greater than the compression side of the axle tower has at least one chamfered or rounded corner. The effect of sharp corners on the axle housing is attenuated by distributing the round or chamfered footprint radial stress load on the compression side of the axle tower. Additionally, the occupied area has a range that can be scaled along the axle housing. This helps distribute stress along the larger area of the axle and differential housing.
포함될 수 있는 또 다른 특징은 압축 측부상의 엑슬 타워의 조개껍질모양화 또는 곡선화가 부착 용접부에 과부하를 주지 않고 부하하에 엑슬이 변형할 때 만곡되어 이에 부합될 수 있게 한다는 것이다. 조개껍질모양화 또는 곡선화화를 갖지 않는 구조체는 보다 강성적이며, 엑슬이 뒤틀릴 때 만곡되지 않으며, 이는 용접부 에 과부하를 준다.Another feature that may be included is that the clamshell or curvature of the axle tower on the compression side can be curved and matched when the axle deforms under load without overloading the attachment weld. Structures with no shelling or curvature are more rigid and do not bend when the axle is warped, which overloads the weld.
또 다른 특징은 엑슬 타워의 용접일 수 있다. 용접은 보다 가볍고, 보다 비용 효율적이며, 일반적인 강철 캐스팅 보다 바람직할 수 있다. 부가적으로, 용접은 캐스팅에서와 같이, 후속 기계가공을 필요로 하지 않는다. 그러나, 엑슬 타워는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 여기에 설명된 제조 방법이 아닌 캐스팅 형태로 제조될 수 있다. 본 발명의 엑슬 타워는 또한, 토크 로드 부착부로서 기능하도록 변경될 수 있다.Another feature may be welding of the axle tower. Welding is lighter, more cost effective, and may be preferable to conventional steel casting. In addition, welding does not require subsequent machining, such as in casting. However, the axle tower can be manufactured in casting form other than the manufacturing method described herein without departing from the scope of the present invention. The axle tower of the present invention can also be modified to function as a torque rod attachment.
본 발명의 일 양태에서, 중심선을 갖는 차량 엑슬에 차량 현가 구성요소를 부착하기 위한 엑슬 타워가 제공된다. 이 엑슬 타워는 인장 측부 판에 실질적으로 평행하게 배치된 압축 측부 판을 포함하며, 압축 및 인장 측부 판 각각은 상부 및 하부 부분을 갖는다. 압축 및 인장 측부 판의 상부 및 하부 부분 각각은 원위 에지 보다 중심선에 보다 근접하게 배치된 근위 에지를 갖는다. 제 1 및 제 2 부속물이 각각 압축 및 인장 측부 판의 하부 부분의 원위 에지로부터 연장하며, 제 3 및 제 4 부속물이 각각 압축 및 인장 측부 판의 하부 부분의 근위 에지로부터 연장한다. 압축 및 인장 측부 판의 하부 부분의 근위 및 원위 에지는 아치형 부분을 갖는다. 내부 판은 압축 및 인장 측부를 결합하고 그에 수직으로 배치된다. 내부 판은 상부 및 하부 부분을 가지고, 내부 판의 상부 부분은 차량 현가 구성요소에 엑슬 타워를 부착하기 위한 슬롯을 갖는다.In one aspect of the present invention, an axle tower for attaching a vehicle suspension component to a vehicle axle having a centerline is provided. The axle tower includes a compression side plate disposed substantially parallel to the tension side plate, each of the compression and tension side plates having an upper and a lower portion. The upper and lower portions of the compressive and tension side plates each have a proximal edge disposed closer to the centerline than the distal edge. The first and second appendages extend from the distal edges of the lower portion of the compressive and tension side plates, respectively, and the third and fourth appendages extend from the proximal edges of the lower portions of the compressive and tension side plates, respectively. The proximal and distal edges of the lower part of the compression and tension side plates have arcuate parts. The inner plate engages and is perpendicular to the compression and tension sides. The inner plate has an upper and lower portion, and the upper portion of the inner plate has a slot for attaching an axle tower to the vehicle suspension component.
본 발명의 다른 양태에서, 중심선을 갖는 차동 하우징을 포함하는 비대칭 엑슬에 현가 구성요소를 장착하기 위한 장착 조립체가 제공된다. 장착 조립체는 각각 중심선의 대향한 측부상에서 비대칭 엑슬에 장착된 제 1 및 제 2 엑슬 타워를 포함한다. 제 1 및 제 2 엑슬 타워는 각각 서로 평행하게 배치된 압축 및 인장 측부 판을 포함하며, 압축 및 인장 측부 판 각각은 상부 및 하부 부분을 갖는다. 상부 및 하부 부분 각각은 중심선을 향해 지향하는 근위 에지와 중심선으로부터 멀어지는 방향을 지향하는 원위 에지를 포함한다. 제 1 및 제 2 부속물은 각각 압축 및 인장 측부 판의 하부 부분의 원위 에지로부터 연장하고, 제 3 및 제 4 부속물은 각각 압축 및 인장 측부 판의 하부 부분의 근위 에지로부터 연장한다. 내부 판은 압축 및 인장 측부 판을 결합하고, 압축 및 인장 측부 판에 수직으로 배치된다. 내부 판 각각은 제 1 및 제 2 엑슬 타워를 차량 현가 구성요소에 부착하기 위한 슬롯을 가지며, 슬롯 각각은 엑슬의 중심으로부터 같은 거리로 이격 배치된다.In another aspect of the present invention, a mounting assembly is provided for mounting a suspension component on an asymmetric axle that includes a differential housing having a centerline. The mounting assembly includes first and second axle towers mounted to asymmetrical axles on opposite sides of the centerline, respectively. The first and second axle towers each comprise a compression and tension side plate disposed parallel to each other, each of which has an upper and a lower part. Each of the upper and lower portions includes a proximal edge that faces toward the centerline and a distal edge that faces away from the centerline. The first and second appendages extend from the distal edges of the lower portion of the compressive and tension side plates, respectively, and the third and fourth appendages extend from the proximal edges of the lower parts of the compressive and tension side plates, respectively. The inner plate combines the compression and tension side plates and is disposed perpendicular to the compression and tension side plates. Each of the inner plates has slots for attaching the first and second axle towers to the vehicle suspension components, each of which is spaced at an equal distance from the center of the axle.
본 발명의 또 다른 양태에서, 중심선을 포함하는 횡단방향 연장 엑슬 위에서 횡단방향으로 이격 배치된 길이방향으로 연장하는 제 1 및 제 2 프레임 레일들을 포함하는 차량 새시를 지지하기 위한 현가 시스템이 제공된다. 현가 시스템은 제 1 및 제 2 프레임 레일들 사이에서 횡단방향으로 연장하면서 그에 연결되는 크로스 부재와, 일 단부에서 크로스 부재에 연결되고, 다른 단부에서 제 1 및 제 2 엑슬 타워에 연결되는 다기능 현가 구성요소를 포함한다. 제 1 및 제 2 엑슬 타워는 횡단 방향으로 이격되고, 중심선의 대향 측부에서 엑슬 고정된다. 제 1 및 제 2 엑슬 타워는 각각 서로 평행하게 서로 길이방향으로 이격 배치된 압축 및 인장 측부 판을 포함한다. 압축 및 인장 측부 판 각각은 상부 및 하부 부분을 가지며, 상부 및 하부 부분 각각은 중심선으로부터 멀어지는 방향을 향하는 원위 에지와 중심선을 향하는 근위 에지를 갖는다. 제 1 및 제 2 부속물은 각각 압축 및 인장 측부 판의 하부 부분의 원위 에지로부터 연장하고, 제 3 및 제 4 부속물은 각각 압축 및 인장 측부 판의 하부 부분의 근위 에지로부터 연장한다. 내부 판이 압축 및 인장 측부 판을 결합하고, 압축 및 인장 측부 판에 수직으로 배치된다. 내부 판 각각은 제 1 및 제 2 엑슬 타워를 다기능 현가 구성요소에 부착하기 위한 슬롯을 갖는다. 제 1 및 제 2 엑슬 타워의 슬롯은 중심선으로부터 같은 거리로 이격 배치된다.In another aspect of the present invention, there is provided a suspension system for supporting a vehicle chassis comprising longitudinally extending first and second frame rails disposed transversely spaced over a transversely extending axle comprising a centerline. The suspension system includes a cross member extending transversely between and connected between the first and second frame rails, and a multifunctional suspension configuration connected to the cross member at one end and to the first and second axle towers at the other end. Contains an element. The first and second axle towers are spaced apart in the transverse direction and axle fixed on opposite sides of the centerline. The first and second axle towers each comprise compression and tension side plates disposed longitudinally spaced from one another in parallel to each other. Each of the compression and tension side plates has an upper and a lower portion, each of which has a distal edge towards the direction away from the center line and a proximal edge towards the center line. The first and second appendages extend from the distal edges of the lower portion of the compressive and tension side plates, respectively, and the third and fourth appendages extend from the proximal edges of the lower parts of the compressive and tension side plates, respectively. The inner plate joins the compression and tension side plates and is disposed perpendicular to the compression and tension side plates. Each of the inner plates has slots for attaching the first and second axle towers to the multifunctional suspension component. Slots of the first and second axle towers are spaced at the same distance from the centerline.
도 1은 직렬 엑슬 위에 차량 프레임을 장착하는 본 발명의 현가 시스템의 사시도.1 is a perspective view of a suspension system of the present invention for mounting a vehicle frame on a serial axle;
도 2A는 본 발명의 두 개의 엑슬 타워가 그 위에 장착되어 있는 도 1에 도시된 직렬 엑슬의 리딩 아암 비대칭 엑슬의 입면도.2A is an elevational view of the leading arm asymmetric axle of the serial axle shown in FIG. 1 with two axle towers of the present invention mounted thereon.
도 2B는 본 발명의 두 개의 엑슬 타워가 그 위에 장착되어 있는 도 1에 도시된 직렬 엑슬의 테일링 아암 비대칭 엑슬의 입면도.2B is an elevational view of the tailing arm asymmetric axle of the serial axle shown in FIG. 1 with two axle towers of the present invention mounted thereon;
도 3은 도 2A에 도시된 리딩 아암 엑슬의 측면도.3 is a side view of the leading arm axle shown in FIG. 2A.
도 4A는 본 발명의 엑슬 타워의 일 실시예의 사시도.4A is a perspective view of one embodiment of an axle tower of the present invention.
도 4B는 본 발명의 엑슬 타워의 다른 실시예의 사시도.4B is a perspective view of another embodiment of the axle tower of the present invention.
도 5A는 도 4A에 도시된 엑슬 타워의 입면도.5A is an elevational view of the axle tower shown in FIG. 4A.
도 5B는 도 4B에 도시된 엑슬 타워의 입면도.5B is an elevation view of the axle tower shown in FIG. 4B.
도 6은 도 5A의 선 5-5를 따라 취한 단면도.6 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 5A;
도 7은 도 5B의 선 7-7을 따라 취한 단면도.7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG. 5B.
도 8A는 인장을 받는 도 5A에 도시된 엑슬 타워의 측부 판의 입면도.8A is an elevational view of the side plate of the axle tower shown in FIG. 5A under tension.
도 8B는 비만곡 부속물을 구비하며 압축을 받는 도 5A에 도시된 엑슬 타워의 측부 판의 입면도.FIG. 8B is an elevational view of the side plate of the axle tower shown in FIG. 5A with an uncurved accessory and subjected to compression; FIG.
도 9A는 인장을 받는 도 5A에 도시된 엑슬 타워의 측부 판의 입면도.9A is an elevation view of the side plate of the axle tower shown in FIG. 5A under tension.
도 9B는 비만곡 부속물을 구비하며 압축을 받는 도 5B에 도시된 엑슬 타워의 측부 판의 입면도.9B is an elevational view of the side plate of the axle tower shown in FIG. 5B with an uncurved accessory and subjected to compression.
도 10A는 도 5A에 도시된 엑슬 타워의 내부 판의 측면도.10A is a side view of the inner plate of the axle tower shown in FIG. 5A.
도 10B는 90°회전된 도 10A에 도시된 내부 판의 입면도.10B is an elevational view of the inner plate shown in FIG. 10A rotated 90 °.
도 11은 도 5B에 도시된 엑슬 타워의 내부 판의 입면도.11 is an elevational view of the inner plate of the axle tower shown in FIG. 5B.
본 발명의 엑슬 타워의 실시예를 설명하기 이전에, 현가 시스템, 차량 엑슬 및 프레임에 대한 개괄적 설명이 제공된다. 본 발명의 엑슬 타워는 본 발명의 전체 개념에 영향을 주지 않고, 다른 현가 시스템, 차량 엑슬 및 프레임과 함께 사용될 수 있다.Before describing an embodiment of the axle tower of the present invention, a general description of the suspension system, vehicle axle and frame is provided. The axle tower of the present invention can be used with other suspension systems, vehicle axles and frames without affecting the overall concept of the present invention.
총체적으로 참조 번호 10으로 표시된 직렬 엑슬(tandem axle), 차량 현가 시스템 및 차량 프레임이 도 1에 도시되어 있다. 각 엑슬은 본 발명의 엑슬 타워를 포함한다. 엑슬 및 현가 시스템(12)은 리딩 아암(leading arm) 엑슬 유형이며, 14는 트레일링(trailing) 아암 유형이다. 각 엑슬 및 현가 시스템(12, 14)은 길이방향으로 연장하는 프레임 레일(18, 20)을 포함하는 프레임(16)상에 장착된 상태로 도시되어 있다. 프레임 레일(18, 20)은 한 쌍의, 길이방향으로 이격 배치된, 횡단방향으로 연장하는 평행한 크로스 부재(21, 23)에 의해 강성적으로 연결되어 있다. 크로스 부재(21, 23)는 임의의 적절한 수단에 의해, 통상적으로는, 장착 브래킷을 사용하여, 각 프레임 레일(18, 20)에 연결될 수 있다. A tandem axle, vehicle suspension system and vehicle frame, collectively indicated by
리딩 아암 현가 시스템(22) 및 트레일링 아암 현가 시스템(24)은 각각 엑슬(26, 28)상에 프레임(16)을 지지한다. 리딩 아암 현가 시스템(22)상에도 동일한 것들이 존재하는, 트레일링 아암 현가 시스템(24)의 주 구성요소만을 간단히 설명한다. 에어 스프링(30)은 그 상단 단부에서 프레임 레일(18, 20)상에 장착되고, 그 저면 단부에서 엑슬 좌대(34)의 패드(32)에 연결된다. 엑슬 좌대(34)는 엑슬(26, 28)의 각 단부에 부착되어 있다. 패드(32)에 대향한 각 엑슬 시트(34)의 단부상에는 핀 및 부싱 배열을 사용하여 토크 로드(36)가 피봇가능하게 연결되어 있다. 또한, 토크 로드(36)의 다른 단부는 프레임 레일(18, 20)에 장착되어 있는 V-형 행거(38)에 핀 및 부싱 배열을 사용하여 피봇가능하게 연결되어 있다. The leading
충격 흡수기(40)는 일 단부가 브래킷을 통해 프레임 레일(18)에 부착되고, 다른 단부는 토크 로드(36)에 피봇가능하게 연결된다. 토크 박스(42)는 일 단부에서, 횡단방향으로 크로스 부재(23)까지 연장하는 로드(미도시)의 양 단부의 피봇 연결부를 경유하여 프레임 레일(18, 20)에 부착된다. 토크 박스(42)의 다른 단부에서, 횡단방향 연장 로드(44)의 일 단부가 엑슬 타워(46)에 연결되고, 로드(44)의 다른 단부는 엑슬 타워(48)에 연결된다. 로드(44)는 클램프 단부(50) 사이에 개재되고, 볼트로 제 위치에 유지된다. 로드는 다른 수단에 의해 엑슬 타워에 연결될 수 있다.The
도 2A 및 도 2B에 도시된 엑슬 타워(26, 28)는 거의 동일한 비대칭적 엑슬이며, 이들은 엑슬이 리딩 아암 구조인지 또는 트레일링 아암 구조인지 여부에 따라, 180°회전되어 있다. 엑슬은 각 엑슬(26, 28)의 차동 하우징 부분(52)이 각 엑슬(26, 28)의 중심선(A)으로부터 편위되어있다는 사실로 인해 비대칭적이라 지칭된다. 차동 하우징이 엑슬의 중심선으로부터 편위되어 있고, 정렬 장치 및/또는 부하 반응 장치가 통상적으로, 엑슬에 관하여 중심설정되어 있기 때문에, 엑슬 타워(46, 48)는 차동 하우징(52)을 따라 비대칭적 위치에서 엑슬 하우징(54)에 고정된다. 달리 말하면, 엑슬 타워(46)는 엑슬 타워(48) 보다 차동 하우징의 중심선(D)으로부터 더 이격되어 있고, 차동 하우징과 접촉하는 점유면적이 보다 적고, 차동 하우징(52)상에서 보다 낮게 배치되며, 엑슬 타워(48)는 중심선(D)에 보다 근접하게 이격되고, 차동 하우징과 접촉하는 점유면적이 보다 크며, 차동 하우징(52)상에서 보다 높게 배치되어 있다. 차동 하우징(52)을 따른 이 비대칭 배치로 인해, 도 4A 및 도 4B에 예시된 바와 같은 엑슬 타워(46, 48)는 토크 박스 장착점을 수평방향으로 정렬된 상태로 유지하기 위해, 다른 디자인 구조(하우징과 접촉하는 점유면적 또는 영역 이외에)와 높이를 가질 수 있다. 그러나, 특히, 엑슬 타워들이 차동 하우징과 접촉하지 않고 엑슬 하우징에 고정되는 경우, 또는, 이들이 대칭적 위치에서 차동 하우징에 접촉하는 경우, 엑슬 타워는 다른 구조를 가질 필요가 없다. 사실, 대칭적 엑슬들에 대하여, 서로 경면 대칭 이미지인 두 개의 엑슬 타워가 사용될 수 있으며, 특히, 엑슬 타워(46)에서, 엑슬 타워(46)의 경면 대칭 이 미지가 토크 박스를 대칭 엑슬에 연결하기 위해 사용될 수 있다. The axle towers 26, 28 shown in FIGS. 2A and 2B are almost identical asymmetrical axles, which are rotated 180 °, depending on whether the axle is a leading or trailing arm structure. The axle is referred to as asymmetric due to the fact that the
도 3은 엑슬(26) 및 엑슬 타워(46)상에 작용하는 힘/부하 중 일부를 예시한다. 화살표 AL은 에어 스프링(미도시)에 의해 인가되는 부하를 나타내고, SL은 스핀들(56)에 의해 인가되는 부하를 나타내고, TR은 토크 로드(미도시)에 의해 인가되는 부하를 나타내며, TB는 토크 박스(미도시)에 의해 인가되는 부하를 나타낸다. 도 3에 예시된 바와 같이, 토크 박스(미도시)는 인장 상태에 있으며, 화살표 TB의 방향으로 부하를 인가한다. 따라서, 이 부하는 토크 박스에 보다 근접한 엑슬 타워(46)의 측부 판(58)이 압축 상태가 되게 하며, 토크 박스로부터 보다 먼 엑슬 타워의 측부 판(60)이 인장 상태가 되게 한다.3 illustrates some of the forces / loads acting on
도 4A, 도 4B, 도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같이, 엑슬 타워(46)는 압축 측부 판(58) 및 인장 측부 판(60)을 포함하며, 엑슬 타워(48)는 압축 측부 판(62)과 인장 측부 판(64)을 포함한다. 각 측부 판(58, 60, 62, 64)은 각각 두 개의 부속물(66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)과, 각각 상부 및 하부 부분(82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96)을 가진다. 대안적으로, 측부 판(58, 60)과 일체로 형성된 두 개의 부속물(66, 70) 대신, 66과 70을 통합하는 단일 부속물이 측부 판(58, 60)에 용접될 수 있다. 또한, 이 대안적 구조는 부속물(74, 78 및 76, 80)과, 측부 판(62, 64)에도 적용될 수 있다. As shown in FIGS. 4A, 4B, 5A, and 5B, the
측부 판(58, 60) 각각은 두 개의 개구(89, 91, 93, 95)를 각각 갖는다. 개구(89, 91)는 각각 개구(93, 95)와 동심이며, 엑슬 타워(46)에 토크 박스(42)의 로드(44)를 부착하기 위해 사용된다. 또한, 측부 판(62, 64)은 각각 한 쌍의 개 구(97, 99, 101, 103)를 가지며, 동일 목적을 위해 동일한 방식으로 배열된다.Each of the
측부 판(58, 60, 62, 64)은 각각 내부 판(98, 100)에 의해 연결될 수 있다. 내부 판(98, 100)은 또한, 상부 및 하부 부분(102, 104, 106, 108)을 각각 갖는다. 측부 판(58, 60, 62, 64) 및 내부 판(98, 100)은 강철 같은 경화된 고강도 재료로 구성될 수 있으며, 함께 용접될 수 있고, 이 용접은 부속물(70)에 대한 부속물(66)의 용접 및 부속물(78)에 대한 부속물(74)의 용접을 포함한다. 또한, 대안적으로, 전체 엑슬 타워 구조체가 캐스팅으로서 형성될 수도 있다.The
하부 부분(84, 88, 92, 96)은 중심선(A)으로부터 멀어지는 방향 또는 가장 근접한 스핀들을 지향하는 에지(110, 112, 114, 116)를 각각 갖는다. 상술한 바와 같이, 측부 판(58, 62)은 토크 박스 또는 다른 부하 반응/엑슬 정렬 장치에 의해 인가된 압축력을 받고, 측부 판(60, 64)은 인장력을 받는다. 이 압축력을 적절히 흡수 및 분산시키기 위해, 에지(110, 114)는 등고선모양화 또는 조개껍질모양화된다. 또한, 에지(112, 116)도 등고선모양화되거나 곡률을 가질 수 있다. 또한, 에지(110, 114)가 각각 에지(112, 116) 보다 큰 등고선모양 또는 조개껍질모양을 갖는 것이 바람직하다. 달리 말해서, 에지(110, 114)는 도 8A, 도 8B, 도 9A 및 도 9B에 도시된 바와 같이, 에지(112, 116)가 각각 에지(142, 150)에 대하여 이격된 것 보다 에지(110, 114)는 각각 에지(138, 146)에 대하여 보다 근접하게 이격되어 있다.The
각각 에지(110, 114)로부터 연장하는 부속물(66, 76)은 각각 측부 판(60, 64)을 향해 만곡될 수 있으며, 모따기된 코너를 갖는다. 측부 판(58, 62)이 압축 력을 받기 때문에, 이들 모따기된 코너는 모따기된 코너가 없는 경우 보다 날카로운 코너에 집중하게 되는 엑슬 및 차동 하우징상의 부하를 감소 또는 분산시킨다. 부가적으로, 모따기된 코너는 엑슬 타워를 엑슬 하우징에 부착하는 용접부에 대한 응력 집중을 감소시킨다.
도 6 및 도 7에 보다 명료히 도시된 바와 같이, 부속물(66, 76)은 약 90°각도로 만곡되어 있다. 달리 말하면, 제 1 섹션(118, 120)은 각각 제 3 섹션(122, 124)에 대하여 약 90°로 배향되고, 만곡된 제 2 섹션(126, 128)이 제 1 섹션(118, 120)과 제 3 섹션(122, 124)을 각각 결합한다. 부속물(66, 76)은 각각의 부속물(70, 80)과 만나서 그에 용접되기에 충분하게 길 수 있다. 또한, 제 3 섹션(122, 124)은 부속물(70, 80)과 약 90°각도로 만날 수 있으며, 제 1 섹션(118, 120)은 부속물(70, 80)에 평행하게 연장한다. 사실, 만곡 또는 꺽임을 인가하기 이전의 부속물(66, 74, 76)이 도 8B 및 도 9B에 도시되어 있다.As shown more clearly in FIGS. 6 and 7,
또한, 엑슬 타워(48)가 차동 하우징상에서 보다 높게 배치되고, 통상적으로 부속물(74, 78)의 영역에서 보다 높은 응력을 받기 때문에, 부속물(74)은 부속물(78)을 향해 만곡되고, 그와 만나 그에 용접되기에 충분한 길이를 갖는다. 또한, 부속물(74)은 제 1 섹션(130)이 제 3 섹션(132)에 대해 약 90°로 존재하고, 만곡된 제 2 섹션(134)이 제 1 및 제 3 섹션(130, 132)을 결합하도록 약 90°각도로 만곡된다. 또한, 제 3 섹션(132)은 약 90°각도로 부속물(78)과 만나고, 제 1 섹션(130)은 부속물(78)에 평행하게 연장한다. 부가적으로, 부속물(68, 72)은 도 4A에 도시된 바와 같이, 서로 평행하게 연장할 수 있거나, 다른 부속물의 쌍에서 설명된 바와 같이, 서로 연결될 수 있다.In addition, because the
또한, 상부 및 하부 부분(82, 84, 86, 88)은 도 8A 및 도 8B에 가장 잘 도시된 바와 같이, 중심선(A)을 향한 에지(136, 138, 140, 142)를 갖는다. 유사하게, 상부 및 하부 부분(90, 92, 94, 96)은 중심선(A)을 향한 에지(144, 146, 148, 150)를 갖는다. 에지(136, 140, 144, 148)는 실질적으로 선형이며, 에지(138, 142, 146, 150)는 소정의 곡률을 갖는다. 에지(138)의 곡률 또는 곡률 반경은 에지(142)의 것과 실질적으로 동일할 수 있고, 에지(146)의 곡률 또는 곡률 반경은 에지(150)의 것과 실질적으로 동일할 수 있다. In addition, the upper and
도 10A 및 도 10B에 도시된 엑슬 타워(46)의 내부 판(98)은 각각 상부 및 하부 부분(102, 104)을 갖는다. 엑슬 타워(48)의 내부 판(100)은 또한 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 부분(106, 108)을 갖는다. 상부 및 하부 부분(102, 104)은 서로에 대하여 경사질 수 있으며, 약 160°내지 약 170°의 각도로 존재할 수 있다. 도 10A 및 도 10B에 도시된 실시예에서, 상부 및 하부 부분은 약 165° 각도로 만난다. 이는 내부 판(98)의 하부 부분(104)으로부터 도 5A에 도시된 부속물(68, 72)의 단부까지 측부 판(58, 62)의 영역을 강성화하는 것을 돕는다. 상부 및 하부 부분(106, 108)은 특히, 내부 판(100)의 하부 부분(174)으로부터 부속물(74, 78)의 단부까지 측부 판(62, 64)의 영역 때문에, 도 5B에 도시된 바와 같이, 선형적으로 배열될 수 있다. The
토크 박스(42)를 엑슬 타워(46, 48)에 연결하기 위해, 내부 판(98, 100)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 로드(44)를 수용하기 위한 슬롯(160, 162)(도 10 및 도 11 참조)을 포함할 수 있다. 부하 반응 기구/엑슬 정렬 장치는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고, 본 기술 분야에 공지된 다른 방식으로 엑슬 타워에 연결될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.In order to connect the
상부 부분(102, 106)의 포크형 구조는 V-형이면서 개방 단부(164, 166)와 폐쇄 단부(168, 170)를 갖는 슬롯(160, 162)을 생성한다. V-형 슬롯(160, 162)의 폐쇄 단부(168, 170)는 편위될 수 있다. 이는 재료가 증가된 영역(172, 174)을 생성한다. 증가된 재료가 도 3에 도시된 바와 같이, 압축력하에 있는 내부 판의 측부에 추가된 강도를 제공하도록 측부 판(60, 64)에 가장 근접하도록 내부 판(98, 100)은 각각 측부 판(58, 60, 62, 64)에 연결된다. 또한, 슬롯(160, 162)은 토크 박스(42)가 엑슬 타워(46, 48)에 부착될 때, 토크 박스의 횡단방향 범위가 휴지시, 지면 또는 엑슬에 관하여 평행하게 유지되도록 동일한 크기 및 형상일 수 있다. The fork structure of the
내부 판(98)의 상부 부분(102)은 에지(136, 140)에 인접한 상부 부분(82, 86)에 부착되고, 내부 판(98)은 엑슬 타워(46)의 베이스(172)로 연장한다. 유사하게, 내부 판(100)의 상부 부분(106)은 에지(144, 148)에 인접한 상부 부분(90, 94)에 부착되고, 내부 판(100)은 도 4A, 도 4B, 도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같이, 베이스(174)로 연장된다. 차동 하우징(52)상에서 보다 낮은 엑슬 타워(46) 및 차동 하우징(52)상에서 보다 높은 엑슬 타워(48)의 배치로 인해, 내부 판(98)은 내부 판(100)보다 길거나 보다 높다. 또한, 부가적으로, 내부 판(98)은 하부 부분(104)에 대한 상부 부분(102)의 경사 관계로 인해, 보다 길다. 엑슬 위에(그리고, 프레임 레일 사이에) 토크 박스를 중심설정하기 위해, 내부 판의 상부 부분, 특히, 슬 롯은 엑슬 중심선으로부터 등거리로 이격되어야 한다.The
엑슬 타워(46, 48)는 엑슬(26, 28)의 엑슬 하우징 각각에 용접될 수 있다. 용접은 각 측부 판, 부속물 및 내부 판의 베이스들을 따라 이루어진다. 엑슬 타워(46, 48)가 엑슬 하우징에 용접될 수 있고, 부속물(66, 76)이 부속물(70, 80)에 각각 용접될 수 있기 때문에, 엑슬 하우징 및 엑슬 타워는 물을 수집할 수 있는 폐쇄 체적을 형성한다. 따라서, 도 4A 및 도 4B에 도시된 바와 같이, 과도한 물을 배수하는 것을 돕도록 절결부(175, 177)가 각각 부속물(66, 76)에 포함될 수 있다. 부가적으로, 도 10B 및 도 11에 도시된 바와 같이, 내부 판(104, 108)은 임의의 과도한 물을 배수하는 것을 돕도록 각각 구멍(179, 181)을 포함할 수 있다.The axle towers 46 and 48 may be welded to each of the axle housings of the
상술한 실시예를 참조로 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 발명의 개념 및 범주로부터 벗어나지 않고, 다른 변경 및 변형이 여전히 이루어질 수 있다. 본 발명은 여기에 설명된 실시예들에 한정되는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 사실, 본 발명의 범주의 진정한 척도는 각 청구범위의 각 요소에 부여되는 완전한 범위의 등가물을 포함하는 첨부된 청구범위에 의해 규정된다. Although the invention has been described in detail with reference to the above-described embodiments, other changes and modifications can still be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is to be understood that the invention is not limited to the embodiments described herein. Indeed, the true scale of the scope of the invention is defined by the appended claims, including the full range of equivalents to which each element of each claim is entitled.
Claims (20)
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