专利名称：车轴/配接托架组件及带有该组件的悬架装置的制作方法
本申请要求于1999年5月21日申请的美国专利申请No.60/135,282的优先权。
牵引臂悬架装置，例如公开在授予Galazin等人的美国专利No.5,112,078中的，包括一个牵引臂悬架，其中的一根车轴安装在一对牵引臂上，每一根牵引臂的一端都通过吊架可转动地安装在车轴支架上，而其另一端则通过空气弹簧弹性地安装在车轴上。上述车轴通常通过配接托架安装在牵引臂悬架上，上述配接托架焊接在车轴上，并且在其上有一个支承上述车轴的圆弧表面。上述配接托架通常又通过套筒连接件安装在牵引臂悬架上。也可以采用U形螺栓把车轴和配接托架固定在牵引臂悬架上。
把车轴焊接在配接托架上会在车轴及焊缝内部产生应力。具体的说，车轴在焊接过程中会膨胀。车轴和焊缝在焊接之后要冷却。焊缝在冷却时的收缩会在车轴与配接托架之间的焊缝中产生残余拉伸应力。以前曾经试图解决这个问题，但没有得到任何满意的解决方案。
发明概述按照本发明，提出了一种车轴与配接托架的组件，它在车轴与配接托架之间具有一个在焊接工序之后，能够让车轴相对于配接托架稍稍进行调节的可压缩的隔垫。因此，按照本发明的车轴及配接托架组件包括一个车轴配接托架，它有一个支承上述车轴的弧形表面和一根沿配接托架的纵向表面焊接在上述车轴托架上的车轴。按照本发明，在上述配接托架与车轴之间设有一个能承受轻微压缩的隔垫。这个能承受轻微压缩的隔垫优选采用挠性的泡沫合成橡胶的带子。这种能承受轻微压缩的隔垫或挠性的泡沫合成橡胶带子，在把车轴安装在配接托架上之前，放置在配接托架的U形表面上。在把车轴焊接在配接托架上之后，上述泡沫合成橡胶的带子仍留在原地。在焊接工序及焊缝和车轴都冷却之后，这种能承受轻微压缩的隔垫将在车轴与配接托架的U形表面之间受到压缩。车轴与配接托架之间的收缩通常会在车轴与配接托架之间产生残余的拉伸应力，但这时却被能压缩的隔垫的压缩消化掉了。这种能压缩的隔垫一般只受到结合托架中的车轴重量轻微的压缩，而在车轴与配接托架之间的焊缝收缩时，则受到显著的压缩。
可以用一个能压缩的连接器把上述车轴以可压缩的方式连接在上述车轴配接托架上。这种可压缩连接器对焊缝施加压缩力，以对抗焊缝中的残余拉伸应力。上述压缩力可以大到足以克服焊缝中的残余拉伸应力，并在焊缝中形成残余压缩应力。
本发明的另一个方面涉及一种牵引臂悬架装置，它包括一端可转动地安装在车架上的一对臂，在离开臂的一端处有弹簧弹性地支承着上述臂，以便它能相对于车架作弹性运动。车轴配接托架安装在上述臂上，车轴焊接在上述车轴配接托架上。一个可轻微压缩的隔垫放在上述车轴配接托架与车轴之间，因而，在上述车轴与车轴配接托架之间的焊接之后的收缩被上述可压缩隔垫所收纳，而通常这种收缩会在车轴与车轴配接托架之间的焊缝中造成残余拉伸应力。
本发明的又一个方面涉及一种把车轴安装在用于车辆悬架系统上的车轴配接托架上的方法，它包括下列步骤把一个可轻微压缩的隔垫放在上述车轴与车轴配接托架之间；把车轴焊接在上述车轴配接托架上，因而至少在焊缝区域中加热上述车轴和车轴配接托架；以及在车轴与车轴配接托架冷却的同时，压缩处于车轴配接托架与车轴之间的可压缩的隔垫，以抵消焊接之后在车轴与车轴配接托架之间的收缩。这种方法还可以进一步包括在上述车轴与车轴配接托架之间施加压力，从而对焊缝施加压力。这种压力大到足以克服焊缝中的残余拉伸应力，甚至在焊缝中产生压缩应力。
优选实施例详述请具体参阅
图1，车架10上有一根利用本发明的悬架系统16悬挂在车架上的车轴12。车辆的前方在图1中看到的车架的右侧。悬架系统16在车架10的每一侧都有一根牵引臂18，这根牵引臂安装在悬挂在车架10上的车架托架20的枢轴支承件22上，能够转动。各牵引臂18都沿着车架10的纵向向车架10的后方延伸，离开其枢轴支承件22。各牵引臂都有一个延伸部分24，空气弹簧28的基座26安装在该延伸部分上。上述空气弹簧28的顶部安装板29固定在车架10上。一对减振器35枢轴安装在上述牵引臂18与车架托架20的上部之间。车轴12通过车轴配接托架30和带有套筒的连接件31连接在各牵引臂18上。
如图2和3所示，上述车轴配接托架30有一对安装板32，每一块安装板都有一对能容纳上述套筒连接件31的孔。在内安装板32上有水平安装凸缘36，一个可压缩连接器，例如U形螺栓38，穿过凸缘36以可压缩的方式把车轴固定在车轴配接托架上。上述U形螺栓以常用的方式用螺母46拧在U形螺栓的端部上将其固定。在内安装板32与安装凸缘36之间优选采用焊接方法固定着加强板39，以加强上述安装凸缘36。侧面支撑件40在两块安装板32的上部之间延伸，并形成了焊接表面41(图4)。车轴12通过焊道42焊接在配接托架30上，该焊道42在配接托架的两侧沿着车轴12的纵向在表面41上延伸。如图4所示，上述配接托架还有一块U形板44，在其上中央有一个开口46。
如图4所示，一对挠性的泡沫合成橡胶带48沿着圆周装在上述U形安装板44表面上，以便有弹性地把车轴12与上述安装板44的内表面隔开。上述泡沫带48可以是单面的或者双面的挠性泡沫带，例如，由3M公司制造的泡沫带。这种泡沫带很坚固，当车轴安放在U形板44内，并且在把车轴焊接在U形板44上之前，足以将车轴与U形板44的内表面隔开。只要把泡沫带粘结在U形板44的内表面上就可以了。
在把车轴12焊接在车轴配接托架30上的过程中，上述车轴(也许还包括车轴配接托架的U形板44的一部分)会由于焊接的热量而略微膨胀。当焊缝冷却时，车轴和焊缝(也许还有U形板44的一部分)将会收缩，在车轴与配接托架之间的焊缝上产生残余拉伸应力。但是，由于泡沫带的隔离，车轴可以向U形板44的内表面移近，从而释放或减小了焊缝中的残余拉伸应力。上述焊道42中由于车轴在冷却过程中的收缩而产生的残余拉伸应力，由于使用了泡沫带而大大减小了。
除了泡沫带之外，上述U形螺栓还有助于进一步释放或减小焊缝中的残余拉伸应力，因为，这种U形螺栓在焊缝上施加了能抵消上述残余应力的压缩力。焊缝中的残余拉伸应力把车轴对着泡沫带向车轴配接托架拉过来，以压缩泡沫带并减小残余拉伸应力。但是，由于残余拉伸应力并不能完全压缩泡沫带，所以这种泡沫带还能进一步压缩。进一步拉紧U形螺栓，把车轴拉向车轴配接托架以进一步减小焊缝中的残余拉伸应力。上述U形螺栓可以拉紧到足够的量，使得U形螺栓施加在焊缝上的压缩力超过残余拉伸应力，甚至在焊缝中产生压缩应力。
已经发现，由于在车轴与U形板之间使用了泡沫带，车轴的寿命显著增加了，可达到3倍之多。由于焊缝在受到压缩时要比在受到拉伸时的破坏少得多，所以U形螺栓所施加的压缩力由于消除了残余拉伸应力，因此进一步延长了寿命。
虽然以上只在一种具体的车轴配接托架和车轴的基础上描述了本发明，但是，本发明却可以用于任何类型的车轴焊接在配接托架上的悬架系统。因此，本发明不一定限于牵引臂悬架系统，更不是仅限于本说明书中所公开的具体的牵引臂悬架系统。
还有，虽然本发明所描述的是用粘结固定在弧形板44上的泡沫带，但是，在弧形板与车轴之间可以使用任何类型的可轻微压缩的隔垫。在把车轴12放入弧形板44之前，可以把有弹性的合成橡胶带或者合成橡胶薄板放置在弧形板上，只要这种隔垫在焊缝冷却时可压缩屈服。同样，也可以使用除U形螺栓以外的其他可压缩连接器，用压力将车轴固定在车轴配接托架上。
在以上所公开的内容和附图的范围内，在不脱离本发明构思的前提下，可以对本发明作各种合理的变化和改进。
权利要求
1．一种车轴及配接托架组件，其特征在于，它包括用于支承车轴的车轴配接托架(30)；焊接在车轴配接托架上的车轴(12)；以及在车轴配接托架与车轴之间的可轻微压缩的隔垫(48)；从而，在上述车轴与车轴配接托架之间的焊接之后的收缩被上述可压缩隔垫的压缩所吸纳，而通常这种收缩会在车轴与车轴配接托架之间的焊缝中造成残余拉伸应力。
2．如权利要求1所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述可轻微压缩的隔垫包括挠性的泡沫合成橡胶片材。
3．如权利要求2所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述挠性的泡沫合成橡胶片材被粘结固定在上述车轴配接托架上。
4．如权利要求3所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述可压缩隔垫基本上不会被车轴配接托架中的车轴重量所压缩，而在焊接工序之后由于上述车轴与车轴配接托架之间的收缩而受到压缩。
5．如权利要求1所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述车轴沿着上述车轴配接托架的纵向表面(41)焊接在上述车轴配接托架上。
6．如权利要求1所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述可压缩隔垫基本上不会被车轴配接托架中的车轴重量所压缩，而在焊接工序之后由于上述车轴与车轴配接托架之间的收缩而受到压缩。
7．如权利要求1所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述可压缩的隔垫层包括由合成橡胶材料薄层构成的许多带子。
8．如权利要求1所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，它还包括一个把车轴以加压的方式安装在车轴配接托架上的压缩连接器，上述车轴在车轴配接托架上的加压安装向上述焊缝施加了与焊缝中的残余拉伸应力相对抗的压缩力。
9．如权利要求8所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述压缩连接器(38)施加在焊缝上的压缩力的大小足以抵消焊缝中的残余拉伸应力，并在焊缝中形成压缩应力。
10．如权利要求8所述的车轴及配接托架组件，其特征在于，上述压缩连接器是一个U形螺栓(38)，它至少部分地包围上述车轴并连接在车轴配接托架上。
11．一种牵引臂悬架装置(16)，它包括一端用枢轴安装在车架(10、20)上的一对臂(18)，和与臂的一端隔开以弹性地支承上述臂的弹簧(28)，以便上述臂能相对于车架作弹性运动；安装在上述臂上的车轴配接托架(30)；焊接在上述车轴配接托架上并在上述臂之间延伸的车轴(12)；其改进之处包括在上述车轴配接托架与车轴之间有一个可轻微压缩的隔垫(48)；因而，在上述车轴与车轴配接托架之间的焊接之后的收缩被上述可压缩隔垫的压缩所吸纳，而通常这种收缩会在车轴与车轴配接托架之间的焊缝中造成残余拉伸应力。
12．如权利要求11所述的牵引臂悬架装置，其特征在于，上述可轻微压缩的隔垫包括挠性的泡沫合成橡胶片材。
13．如权利要求12所述的牵引臂悬架装置，其特征在于，上述挠性的泡沫合成橡胶片材被粘结固定在上述车轴配接托架的表面上。
14．如权利要求13所述的牵引臂悬架装置，其特征在于，上述可压缩隔垫基本上不会被车轴配接托架中的车轴重量所压缩，而在焊接工序之后由于上述车轴与车轴配接托架之间的收缩而受到压缩。
15．如权利要求11所述的牵引臂悬架装置，其特征在于，上述车轴沿着上述车轴配接托架的纵向表面焊接在上述车轴配接托架上。
16．如权利要求11所述的牵引臂悬架装置，其特征在于，上述可压缩隔垫基本上不会被车轴配接托架中的车轴重量所压缩，而在焊接工序之后由于上述车轴与车轴配接托架之间的收缩而受到压缩。
17．如权利要求11所述的牵引臂悬架装置，其特征在于，上述可压缩的隔垫层包括由合成橡胶材料薄层构成的许多带子。
18．一种方法，用于把车轴(12)安装在车轴配接托架(30)上以便在车辆悬架系统(16)中使用，该方法包括下列步骤把一个可轻微压缩的隔垫放在上述车轴与车轴配接托架之间；把车轴焊接在车轴配接托架上，从而至少在焊接区域中加热上述车轴和车轴配接托架；以及使车轴与车轴配接托架冷却，同时压缩处于车轴配接托架与车轴之间的可压缩的隔垫，以吸纳焊接之后在车轴与车轴配接托架之间的收缩。
19．如权利要求18所述的方法，其特征在于，上述可轻微压缩的隔垫包括挠性的泡沫合成橡胶片材。
20．如权利要求19所述的方法，其特征在于，上述把一个可轻微压缩的隔垫放在上述车轴与车轴配接托架之间的步骤包括用粘结的方法把由挠性的泡沫合成橡胶片材制成的带子敷设在车轴配接托架上，然后再把车轴放置在车轴配接托架上。
21．如权利要求20所述的方法，其特征在于，上述车轴配接托架具有弧形的表面(44)，并且车轴位于车轴配接托架的上述弧形表面上。
22．如权利要求21所述的方法，其特征在于，在上述焊接工步之前，上述可压缩的隔垫基本上不会被车轴配接托架中的车轴的重量所压缩。
23．如权利要求22所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在上述车轴与车轴配接托架之间施加压缩力，并且这种压缩力可抵消焊缝中的拉伸应力。
24．如权利要求23所述的方法，其特征在于，上述可压缩的隔垫进一步被由压缩安装件所施加的压力所压缩，以进一步吸纳焊缝中的拉伸应力。
25．如权利要求24所述的方法，其特征在于，上述压缩力的大小足以克服焊缝中的拉伸应力，并且在焊缝中形成压缩应力。
26．如权利要求25所述的方法，其特征在于，上述压缩力是由一个连接上述车轴与车轴配接托架的U形螺栓施加的。
27．如权利要求18所述的方法，其特征在于，上述把可轻微压缩的隔垫放在车轴与车轴配接托架之间的步骤包括用粘结的方法把可压缩隔垫敷设在车轴配接托架上，然后再把车轴放置在车轴配接托架上。
28．如权利要求27所述的方法，其特征在于，上述车轴配接托架具有弧形的表面(44)，并且上述车轴位于车轴配接托架的上述弧形表面上。
29．如权利要求27所述的方法，其特征在于，在上述焊接步骤之前，上述可压缩的隔垫基本上不会被车轴配接托架中的车轴的重量所压缩。
30．如权利要求18所述的方法，其特征在于，上述可压缩的隔垫层包括由合成橡胶材料薄层构成的许多带子。
31．如权利要求18所述的方法，其特征在于，在上述焊接步骤之前，上述可压缩的隔垫基本上不会被压缩。
32．如权利要求18所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在上述车轴与车轴配接托架之间施加压缩力，并且这种压缩力与焊缝中的拉伸应力对抗。
全文摘要
一根车轴及配接托架组件与悬架装置组合在一起,并且在两者之间还有可轻微压缩的隔垫,以便使车轴能在焊接工序之后相对于车轴配接托架稍稍进行调节。通常,上述车轴及配接托架组件包括一个带有可支承车轴的弧形表面的车轴配接托架,和一根沿着配接托架的纵向表面焊接在该配接托架上的车轴。在配接托架与车轴之间设有可轻微压缩的隔垫。这种可轻微压缩的隔垫通常是挠性的泡沫合成橡胶带子。一个压缩连接器,例如U形螺栓,可用于以加压的方式把车轴固定在车轴配接托架上,并施加能抵消焊缝中的残余拉伸应力的压力。
文档编号B60G9/00GK1313799SQ00800885
公开日2001年9月19日 申请日期2000年5月18日 优先权日1999年5月21日
发明者威廉·C·皮尔斯 申请人:荷兰新维国际有限公司