用于车辆悬架的扭矩杆的制作方法

相关申请的交叉引用

该申请要求2015年6月1日提交的名称为“torquerodforvehiclesuspension”的美国临时专利申请no.62/169,217和2016年5月31日提交的美国专利申请no.15/168,936的优先权，所述美国专利申请的内容通过引用被整体并入本文。

本实施例大体上涉及使用在车辆悬架中的扭矩杆。更具体地，本发明涉及一种使用在车辆悬架中的制造扭矩杆。

背景技术：

为了将车桥可枢转地连接至车辆以允许接合，商用车辆工业在车辆悬架中广泛地使用连杆机构，以便提供车辆的乘坐舒适性、稳定性和控制。通常被称作扭矩杆的这些连杆机构被用在横向或侧向方向上以及被纵向地使用，并且必须足够强，以将所有负载从车桥传递至车辆底盘。扭矩杆对于不同的负载以各种各样的长度和尺寸生产，但为了使柔性的轴衬适合于允许车辆与车桥之间的可枢转的连接，通常都采用由在任一端带有圆形轮毂的主杆部组成的相似的形状和功能。许多不同的生产方法和材料被采用，包括将整个杆部和轮毂锻造或铸造成单件、包括带有允许它们被焊接成特定长度的伸缩特征的两个锻造端的两件结构和可通过焊接或模锻连接的分开的轮毂和管状杆部的三件设计。

用于制造扭矩杆的当前技术需要诸如锻模和压力机、铸模和铸造车间的专用工具和装备，或专用制管和模锻或电阻焊接装备。典型地需要在铸造车间或锻造房存在的地方大量生产，这使得它们更加难以生产。对于杆部本身使用制管法制造的其它扭矩杆典型地需要专用无缝制管和电阻焊接或模锻操作。

由于在世界的一些地区，诸如印度和中国的地区，复杂的生产装备是不可获得的，所以期望的是，提供一种扭矩杆，其可在无需昂贵的专用锻造或铸造装备的情况下简单地生产，并且其能在无需复杂的生产装备的情况下制造。还期望的是，提供一种制造扭矩杆，其是锻造或铸造扭矩杆的低成本替代，但仍然提供所需的强度。

技术实现要素：

在一个方面，提供一种由金属板或金属片(诸如标准钢板)切割成的低成本并且容易制造的扭矩杆，其带有焊上的由标准erw(电阻焊接)或无缝管切割成的管状轮毂。在可容易购得钢板和erw管(或无缝管)的世界的任何地区、在无专用装备或工具的情况下能容易地生产扭矩杆的杆部。钢板能利用包括等离子体、激光或水射流的普通制造技术容易地切割，以产生主杆部，并且轮毂端能从一定长度的管被定长地切割并焊接至钢板杆部，以便产生用于任何数量的商用车辆应用的低成本制造的扭矩杆。

在另一方面，提供一种用于车辆悬架的制造扭矩杆，包括：杆，其具有第一端和相对设置的第二端；第一轴衬轮毂；和第二轴衬轮毂；其中，杆包括由金属板或片切割的件，其中，第一轴衬轮毂包括切割管，其中，第二轴衬轮毂包括切割管，其中，杆的第一端具有与第一轴衬轮毂的外表面一致的半径，其中，杆的第二端具有与第二轴衬轮毂的外表面一致的半径，其中，杆的第一端焊接至第一轴衬轮毂的外表面，并且其中，杆的第二端焊接至第二轴衬轮毂的外表面。

在又一方面，提供一种制造扭矩杆的方法，包括以下步骤：由至少1/4英寸厚的一块金属板或片切割成杆；切割第一件管以形成第一轴衬轮毂；切割第二件管以形成第二轴衬轮毂；将杆的第一端焊接至第一轴衬轮毂；和将杆的第二端焊接至第二轴衬轮毂。

另外，提供用于构造用于车辆悬架的制造扭矩杆的装置。

附图说明

在本文参考其中相同的部分由相同的附图标记标识的附图描述本发明的示例实施例，并且其中：

图1是根据示例实施例的具有横向扭矩杆100的悬架组件10的前视透视图；

图2是根据示例实施例的具有横向扭矩杆100和纵向扭矩杆200的车辆悬架20的透视图；

图3是图1所示的扭矩杆100的杆102的侧视图；

图4是扭矩杆100的透视图，其中杆102焊接至轴衬轮毂104和106；

图5是图4所示的扭矩杆100的侧视图，其中杆102焊接至轴衬轮毂104和106；

图6是图4和5所示的扭矩杆100的端视图；

图7是图6所示的扭矩杆100的端视图，其中轴衬组件110定位在轴衬轮毂104中；

图8是图7所示的扭矩杆100的侧视图，其中轴衬组件110和110a分别定位在轴衬轮毂104和106中；

图9是扭矩杆100’的侧视透视图，其中轴衬轮毂104’和106’焊接至杆102；

图10是图9所示的扭矩杆100’的侧视图；

图11是图9和10所示的扭矩杆100’的端视图；

图12是扭矩杆100’的侧视透视图，其中轴衬组件110和110a定位在轴衬轮毂104’和106’内；

图13是图12所示的扭矩杆100’的侧视图；

图14是图12和13所示的扭矩杆100’的另一端视图，其中轴衬组件110a定位在轴衬轮毂106’内；

图15是图14所示的扭矩杆100’的透视端视图；

图16是示出带有扁平指状物102a”-d”的扭矩杆100”的侧视图；

图17是具有焊接至轴衬轮毂106的一对安装凸缘302和304的扭矩杆300的透视图；

图18是具有带有焊接至轴衬轮毂106的安装凸缘402和404的托架的扭矩杆400的透视图；

图19a是扭矩杆1000的侧视图；

图19b是扭矩杆1000的沿着图19a中的线19b-19b截取的横截面视图；

图19c是扭矩杆1000的沿着图19a中的线19c-19c截取的横截面视图；

图20是图19a-c所示的扭矩杆1000的杆1002的一部分的透视图；和

图21是图19a-c所示的包括轴衬轮毂1006的扭矩杆1000的杆1002的一部分的透视图。

具体实施方式

本实施例针对使用在车辆悬架中的制造扭矩杆。低成本容易制造的扭矩杆不需要锻造或铸造，并且可有利地利用钢板或薄钢板和能被切割成以形成轴衬轮毂的尺寸的可容易得到的管构成。轴衬轮毂能焊接至杆，并且在杆的每端上的一对指状物焊接至轴衬轮毂的外表面，以形成扭矩杆。如本文所使用地，术语“金属板”应包含被称为钢板或薄钢板的金属板。

图1是连接至车辆车架纵梁12、14的悬架组件10的前视透视图。横向扭矩杆100从车架纵梁14向内延伸。横向扭矩杆100可根据以下的图所描述的实施例构成。横向扭矩杆100包括杆102，所述杆102具有带有焊接至第一轴衬轮毂104的外表面的指状物102a(和在图1中不可见的102b)的第一端。第一轴衬组件110用螺栓连接至车桥安装件120的杆销112定位在轴衬轮毂104内。横向扭矩杆100还具有带有焊接至第二轴衬轮毂106的外表面的指状物102c(和在图1中不可见的102d)的第二端。第二轴衬组件110a用螺栓连接至车辆车架纵梁安装件122的杆销112a定位在第二轴衬轮毂106内。

图2是具有横向扭矩杆100和纵向扭矩杆200的车辆悬架20的透视图(没有示出车辆车架或车桥)。横向扭矩杆100与纵向扭矩杆200可相同地并根据以下的图所描述的实施例构成。横向扭矩杆100包括杆102，所述杆102具有带有焊接至第一轴衬轮毂104的外表面的指状物102a和102b的第一端。指状物102a与102b和在它们之间延伸的杆的端部可焊接至第一轴衬轮毂104。第一轴衬组件110用可螺栓连接至车桥安装件的杆销112定位在轴衬轮毂104内。横向扭矩杆100还具有带有焊接至第二轴衬轮毂106的外表面的指状物102c(和在图1中不可见的102d)的第二端。第二轴衬组件110a用可螺栓连接至车辆车架纵梁安装件的杆销112a定位在第二轴衬轮毂106内。

纵向扭矩杆200和200a被示出定位成在车辆悬架20的相对两侧上纵向地延伸。纵向扭矩杆200和200a可相同地构成。在图2中，纵向扭矩杆200包括杆202，所述杆202具有带有焊接至第一轴衬轮毂204的指状物202a(和在图2中不可见的202b)的第一端，杆销轴衬组件210定位在该轮毂内，在那里，杆销212可螺栓连接至车辆车架纵梁安装件或车辆车架的车架悬挂或其它部件。杆202的第二端具有焊接至第二轴衬轮毂206的外表面的指状物202c(和在图2中不可见的202d)。杆销轴衬组件210a定位在第二轴衬轮毂206内，并且杆销212a可螺栓连接至车辆悬架20的车架悬挂或其它部件。

图3是图1和2所示的扭矩杆100的杆部102的侧视图。杆部102可有利地由诸如grade50结构钢的钢板或薄钢板切割成。在某些应用中还可使用诸如铝的其它金属或材料。取决于应用，钢板可具有从1/4英寸到3/4英寸厚或更厚的厚度。钢板或薄钢板可利用等离子体、激光或水射流切割技术容易地切割。杆部102具有带有指状物102a和102b的第一端，所述指状物102a和102b一起形成圆形内径，在该圆形内径处，指状物102a和102b可焊接至由切割管形成的第一轴衬轮毂的外表面。杆部102具有带有指状物102c和102d的第二端，所述指状物102c和102d一起形成圆形内径，在该圆形内径处，指状物102c和102d可焊接至由切割管形成的第二轴衬轮毂的外表面。指状物102a和102b还可进一步延伸，使得指状物102a和102b形成完整的圆。相似地，指状物102c和102d同样可进一步延伸，使得指状物102c和102d形成完整的圆。在这种情况下，可提供更大的焊接面积，以允许到轴衬轮毂更大的焊接表面。

用于杆部102的钢板或薄钢板或其它金属板的使用提供优于其它扭矩杆设计的许多优点。例如，杆部102和指状物102a-d可被切割成由金属板或片切割成的单个连续的整体构件。然而，在其它实施例中，可将指状物102a-d中的一个或多个指状物焊接至杆部102。例如，可将一块金属板或片切割成在杆部102的每端上仅包括单个指状物的单件。在杆部102的任一端上，于是可将单独的指状物与已作为单件连接至杆部102的指状物相对地焊接至杆部102。切割一块金属板或片以提供在杆部102中的每个上仅包括单个指状物的单件，提供了能够使彼此相邻的待切割的单件嵌套的优点，允许以几乎无废料的方式利用几乎所有的金属板或片。例如，在一个应用中，通过使待由金属板或片切割成的相邻单件嵌套，使得一次切割将为分开的杆(和在每端上的指状物)产生边缘，提供更接近最佳的材料利用率(从72”×84”的金属板或片得到134件)。

在其它应用中，不是在杆部102上提供指状物，而是杆部102的端部可设置有与待用于轴衬轮毂的管的外表面一致的切口，并且杆部102的端部可焊接至轴衬轮毂的外表面。此外，在有些应用中，可仅使用杆部102的端部上的单个指状物并将其焊接至轴衬轮毂。当使用单个指状物时，在有些应用中，指状物可包围超过一半的轴衬轮毂。

与铸造扭矩杆设计不同，扭矩杆100可切割成任何期望的长度，并且指状物可基于用于轴衬轮毂的可获得的管切割并确定尺寸。在扭矩杆100的生产中也不需要昂贵并且复杂的锻造和铸造机械。在一些扭矩杆设计中已使用无缝管用于杆部。然而，无缝管的成本是利用切割钢板的大约三倍贵。此外，在世界的有些地区，诸如在中国和印度，复杂并且昂贵的机械是不可购得的。因此，在这样的地区，扭矩杆可利用用于杆的切割钢板或薄钢板和用于轮毂的切割管简单地制造。

图4是扭矩杆100的透视图，扭矩杆100具有杆部102和焊接至轴衬轮毂104和106的指状物102a-d。尤其地，轴衬轮毂可由一定长度的切割管构成，诸如erw(电阻焊接)或无缝管。第一轴衬轮毂104可利用焊接部103a和103b简单地焊接至杆部102的指状物102a和102b，并且第二轴衬轮毂106可利用焊接部103c和103d简单地焊接至杆部102的指状物102c和102d。第一和第二轴衬轮毂104、106可具有2.5至3英寸的内径，但取决于应用也可能有更大或更小的内径。第一和第二轴衬轮毂104、106可具有3/8英寸的壁厚，但取决于应用也可使用更薄或更厚的壁厚。用于第一和第二轴衬轮毂104、106的管可以是允许管的外径上的更精确的公差的dom(心轴拉制)管。管可由1020或1026钢或诸如铝的其它金属和材料制成。

如上所述，当前技术涉及诸如锻模和压力机、铸模和铸造车间的专用工具和装备，或专用制管和模锻或电阻焊接装备。所以，典型地需要在铸造车间或锻造房存在的地方大量生产的扭矩杆更加难以生产。对于杆体本身使用制管法制作的其它扭矩杆典型地需要专用无缝制管和电阻焊接或模锻操作。本实施例可利用最少并且可容易得到的装备制造，并且能在不需要任何专用工具的情况下利用简单的等离子体切割机和全世界可容易得到的非自动操作的焊接装备制造。

本实施例可利用钢板或薄钢板(限定为1/4”或更厚的厚度的扁平轧制钢)和erw或无缝管。在没有工具的情况下，主杆部102(和当使用时的指状物102a-d)可利用传统的等离子体切割装备(或激光或水射流切割装备)由钢板或薄钢板切割成，并且用于形成第一和第二轴衬轮毂104、106的管可在水平带锯中被定长地切割。还能使用手动的或自动操作的焊机来将管连接至钢板或薄钢板杆部的端部。所有这一切不需要专用工具，并且不需要高度专业的装备。

图5是图4中所示的扭矩杆100的侧视图，其中杆102焊接至轴衬轮毂104和106。在杆102的第一端上的指状物102a和102b围绕第一轴衬轮毂104的外表面延伸超过一半，并且在杆102的第二端上的指状物102c和102d围绕第二轴衬轮毂106的外表面延伸超过一半。指状物102a-d被示出围绕轴衬轮毂的外表面延伸超过一半，从而与如果使用管状杆体相比较，有利地为焊接提供更大的面积，并且继而提供增加的强度。

图6是图4和5所示的扭矩杆100的端视图，其中，能看到指状物102a和102b利用焊接部103a-d焊接至第一轴衬轮毂104并且在第一轴衬轮毂104的外表面的最大直径上延伸并延伸超过第一轴衬轮毂104的外表面的最大直径。

图7是图6所示的扭矩杆100的端视图，其中轴衬组件110定位在第一轴衬轮毂104内。可使用各种各样的轴衬组件。在图7中，使用具有杆销112的杆销轴衬组件，所述杆销112延伸超过第一轴衬轮毂104的外端，并包括可用于将杆销轴衬组件110螺栓连接至车辆悬架、车桥或车辆车架上的安装件的安装孔114。

图8是图5-7所示的扭矩杆100的侧视图，其中轴衬组件110和110a分别定位在轴衬轮毂104和106中。

图9是扭矩杆100’的侧视透视图，其中轴衬轮毂104’和106’焊接至杆102，并且图10是图9所示的扭矩杆100’的侧视图。扭矩杆100’包括与图1-8所示的扭矩杆100相同的杆部102和指状物102a-d。然而，在这个实施例中，第一轴衬轮毂104’在端部105上具有减小的壁厚。端部105的减小的壁厚可在焊接至杆部102的指状物102a和102b之前通过机加工第一轴衬轮毂104’的端部105的内或外表面形成。相似地，第二轴衬轮毂106’在端部108上具有减小的壁厚。端部108的减小的壁厚可在焊接至杆部102的指状物102c和102d之前通过机加工第二轴衬轮毂106’的端部108的内或外表面形成。

图11是图9和10所示的扭矩杆100’的端视图，示出在第一轴衬轮毂104’的端部上的外径减小的部分105和105a。

图12是图9-11所示的扭矩杆100’的侧视透视图，其中杆销轴衬组件110和110a具有定位在轴衬轮毂104’和106’内的杆销112和112a，并且图13是图12所示的扭矩杆100’的侧视图。一旦将轴衬组件110插入到第一轴衬轮毂104’中，就使壁厚减小的端部105(和在如图11所示的相对侧上的105a)在轴衬组件110的外边缘上向下卷曲(例如，弯曲)，以将轴衬组件110保持在第一轴衬轮毂104’内。相似地，一旦将轴衬组件110a插入到第二轴衬轮毂106’中，就使壁厚减小的端部108(和在相对侧上的108a)在轴衬组件110的外边缘上向下卷曲，以将轴衬组件110a保持在第二轴衬轮毂106’内。使壁厚减小的端部105和105a在轴衬组件110的外边缘上卷曲和使轴衬组件110a的壁厚减小的端部108和108a卷曲用于帮助防止“轴衬行走”，在所述“轴衬行走”的情况下，在操作中，轴衬组件上的力可具有使轴衬组件在轴衬轮毂内横向移动的趋势。

图14是图12和13所示的扭矩杆100’的另一端视图，其中轴衬组件110a定位在轴衬轮毂106’内。轴衬组件110a的外边缘由向下卷曲的壁厚减小的端部108和108a保持，并且能看到指状物102c和102d焊接至轴衬轮毂106’并延伸超出轴衬轮毂106’的最大外径。端部108和108a的减小的壁厚可以是轴衬106’壁厚的1/4至1/2。

图15是图14所示的扭矩杆100’的透视端视图，提供在轴衬组件110a的外边缘上延伸以将轴衬组件110a保持在轴衬轮毂106’内的轴衬轮毂106’的壁厚减小的端部108的另一视图，并且指状物102c和102d被示出焊接至轴衬轮毂106的外表面。

图16是示出带有扁平指状物102a”-d”的扭矩杆100”的侧视图。扭矩杆100”的杆部102和轴衬轮毂104和106与图1-8所示的扭矩杆100中的相同。然而，在该实施例中，指状物102a”-102d”具有扁平的外表面，以提供在某些应用中需要的附加间隙。指状物102a”-d”的厚度在扁平部可以是3mm。指状物102a”-d”的扁平外表面可在它们已焊接至轴衬轮毂104和106之后通过机加工指状物102a”-d”获得。

图17是具有焊接至轴衬轮毂106的一对安装凸缘302和304的扭矩杆300的透视图。扭矩杆300具有与如图1-8所示的扭矩杆100相同的构造，包括杆部102、指状物102a-d和轴衬轮毂106和104。然而，扭矩杆300还包括在指状物102c和102d的相对两侧上焊接至轴衬轮毂106的两个安装凸缘302和304。安装凸缘302和304可用于安装减震器或其它悬架部件。

图18是具有带有焊接至轴衬轮毂106的安装凸缘402和404的托架的扭矩杆400的透视图。扭矩杆400具有与图1-8所示的扭矩杆100相同的构造，包括杆部102、轴衬轮毂104和106和指状物102a、102b和102d，但不包括焊接至轮毂106的顶部的指状物。替代地，具有安装凸缘402和404的安装托架焊接至轮毂106。安装凸缘402和404可用于安装减震器或其它悬架部件。

图19a是包括在指状物1002a-b与指状物1002c-d之间延伸的杆1002的扭矩杆1000的侧视图。轴衬轮毂1004定位在指状物1002a和1002b内，并且轴衬轮毂1006定位在指状物1002c和1002d内。代替上述扭矩杆100、100’、100”中的杆102、102’、102”，可使用杆1002。图19b是扭矩杆1000的沿着图19a中的线19b-19b的横截面视图。如图19b中所看到地，图19b中的杆1002的第一侧1003或下表面可通过形成“压印”杆的共同的“压印”过程的冲压过程、成形过程或压印过程变形。压印过程给予杆1002更大的强度，以便当杆1002受压时，改善杆1002的抗屈曲特性。

图19c是扭矩杆1000的沿着图19a中的线19c-19c的横截面视图。如图19c所示，由于压印过程，杆1002的第一侧1003具有弯曲表面，并且杆1002的第二侧1003a同样具有弯曲表面。

图20是图19a-c所示的扭矩杆1000的杆1002的一部分的透视图。如图20所示，由于压印过程，杆1002的第一侧1003具有弯曲表面，并且杆1002的第二侧1003a同样具有弯曲表面。

图21是图19a-c所示的包括定位在指状物1002c和1002d内的轴衬轮毂1006的扭矩杆1000的杆1002的一部分的透视图。如图21中所示，由于压印过程，杆1002的第一侧1003具有弯曲表面，并且杆1002的第二侧1003a同样具有弯曲表面。

图解说明了本发明实施例，示出单个控制杆。然而，在有些悬架中，使用v型杆连接。v型杆连接可包括以与附图中展示的扭矩杆100、100’和100”相同或相似的方式构成的杆。尤其地，v型杆连接中的杆由钢板或薄钢板切割成，由切割管形成的轴衬轮毂焊接至杆的端部，并且杆的指状物可在轴衬轮毂上延伸并焊接至轴衬轮毂。

以上已描述本发明的示例实施例。本领域的技术人员应理解的是，可在不偏离由权利要求限定的本发明的真实范围的情况下对描述的实施例作出变化和变型。