多次渐缩的悬架部件的制作方法

多次渐缩的悬架部件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及储能悬架部件，所述储能悬架部件用于在轮式车辆和拖车所用的悬架系统中使用，并且更具体地涉及沿其长度具有多个渐缩部的储能悬架部件，所述储能悬架部件包括支撑构件、弹簧构件等，并且本发明涉及这种储能悬架部件与衬套相组合的组合件。本公开给出了若干示例性实施例，这些示例性实施例是可以用于特定用途的悬架部件的典型示例。
【背景技术】
[0002]轮式车辆和拖车通常具有悬架系统，所述悬架系统利用悬架部件例如支撑构件、弹簧构件等将车辆或拖车框架和/或主体组件悬置在车轴上方并连接至车轴(车轮可旋转地连接到该车轴)。在此背景下，框架和/或主体组件通常被称作车辆或拖车的悬挂部分，无论是涉及独立悬架还是非独立悬架，车轮和相应的车轴通常都被称作车辆或者拖车的非悬挂部分。为了便于说明，悬架系统可以视为轮式车辆或拖车的底盘的一部分，其中，应当理解的是底盘可以包括框架组件或者可以与主体组件构造成一体，例如在所谓的承载式车身(unibody)构造中。
[0003]悬架系统通常包括主动部件(active component),所述主动部件设计成用以将悬挂部分与由非悬挂部分所遇到的干扰(例如在加速或减速期间、或者在路面上遇到起伏时车轴的颠簸和回弹期间出现的干扰)隔离，并且设计成用以承受例如在转弯时遇到的横向力和侧倾力。这样的悬架系统通常还设计成在车辆或者拖车静止以及正常运行期间具有非悬挂部分相对于悬挂部分的相对目标定位。通过部件构造和特定部件操作性地联接在一起的方式能够影响悬挂部分相对于非悬挂部分的这种相对定位，并且这种相对定位一般会导致通常被称作车辆或拖车的行驶高度(ride height),这与悬架系统处于静止状态以及处于准备好隔离干扰的正常状态时的车辆或者拖车的高度相关联。
[0004]随着时间的推移，已经研发出多种不同的部件和完整的悬架系统以改变车辆和拖车的容量、行驶高度、行驶舒适度和操控特性。可以通过各种因素来促进针对悬架改变这些特征的需求。然而，悬架部件例如支撑构件、弹簧构件等在悬架系统内动态地发挥作用，并且它们的竖直或横向的弹簧应变率(spring rate)以及应力水平和将负荷传递到毗邻结构的能力都面临复杂的挑战。
[0005]例如，车辆可以利用常规的片簧构件，所述片簧构件在轴座部分中相对较厚，在所述轴座部分处，车轴联接到弹簧构件。弹簧构件相应地可以包括渐缩部，所述渐缩部在端部处减小弹簧构件的厚度，以便允许将该端部形成为上开的孔眼。这样的弹簧构件通常具有轴座部分，所述轴座部分的宽度大于厚度并且被构造成具有足够的垂直弹簧应变率，以便应对竖直负荷和在路上遇到的干扰。因此，这种类型的悬架部件通常在轴座部分中具有最大的横截面积，其中轴座部分的宽度经常大于厚度，并且这种类型的悬架部件在弹簧构件的端部处可以渐缩以减小厚度和渐缩以增加宽度。以这种方式，弹簧构件可以沿着其长度保持横截面积大体相似或者连续地减小。
[0006]然而，这种普通的现有技术设计能够导致生产的重型弹簧构件具有足够的竖直弹簧应变率，但横向弹簧应变率则明显高于所需。这能够在横向弯曲以及在将过度和潜在的破坏性负荷传递到联接组件的过程中导致在轴座部分附近的弹簧构件中产生无法承受的应力集中，所述联接组件用于将弹簧构件操作性地联接到底盘和车轴。然而，如果弹簧构件及其联接组件构造成具有组合的衬套和过低的横向弹簧应变率，则在弹簧构件接合期间所引发的横向负荷就不能被充分地传递到联接部件。在这样的情况下，负荷被传递到竖直方向，从而导致更高的并且可能无法承受的竖直应力。
[0007]本公开解决了在现有技术中用于轮式车辆和拖车的悬架部件以及在悬架部件中使用的储能悬架部件和衬套所存在的缺陷。

【发明内容】

[0008]本公开整体提供了用于轮式车辆和拖车的储能悬架部件和衬套，所述储能悬架部件和衬套具有的结构能够向支撑构件、弹簧构件等提供增强的性能特征。所述部件可以在用于机动车辆以及拖车的底盘的悬架的前部或后部的悬架系统中使用。通过改变通常被称作支撑构件、弹簧构件等的前臂或第一臂或者后臂或第二臂(一般也被称作悬臂)的截面惯性矩(sect1n inertia),具体地通过同时沿着材料的至少一部分改变材料的宽度和厚度并且改变沿着其长度的渐缩部，就能够在竖直弯曲和横向弯曲时保持相对恒定的应力。这就相应地在发生故障之前允许有更大的横向挠曲变位，并且在与现有技术中的支撑构件、弹簧构件等相比时在更大的挠度下具有更好的疲劳寿命。更大的横向顺应性还减小了推向用于储能悬架部件的联接组件的负荷，减小了其中的应力并且减小了侧倾刚度。另外，在与低轴向速率的衬套并且特别是与具有高的径向速率与轴向速率比的衬套组合使用时，可以尤为有利地采用这样的储能悬架部件。
[0009]可以用多种构造实现在例如支撑构件、弹簧构件等这样的储能悬架部件的臂中的截面惯性矩的改变。优选地，这些改变包括第一臂或第二臂中的渐缩部，其中，随着臂从轴座部分朝向端部延伸，臂的宽度和厚度减小，然后反向渐缩以至少使得当臂继续朝向储能悬架部件的相应端部延伸时其宽度相应地增加。尽管具有可变的线性宽度或厚度的渐缩部是优选的，但是也可以使用其它的渐缩部构造。储能悬架部件也可以在宽度和/或厚度上包括多个渐缩部。而且，在储能悬架部件包括两条臂的情况下，例如减轻重量或者减小应力这样的进一步增强不但可以通过仅在一条臂中使用这样的渐缩部来获得，而且在一些构造中也可以通过在轴座部分和/或第一臂和第二臂两者中包括在宽度和/或厚度上的渐缩部来获得。
[0010]与现有技术中具有渐缩部的装置不同，本文公开的储能悬架部件包括支撑构件、弹簧构件等，其中包括第一臂和/或第二臂，所述第一臂和/或第二臂具有渐缩部，随着臂从轴座部分朝向端部延伸，所述渐缩部使臂的一部分中的宽度和厚度减小，其中，至少在宽度上反向渐缩，以使得随着臂进一步朝向储能悬架部件的端部延伸而增加宽度。本公开还包括臂的示例，所述臂具有多个渐缩部，随着臂从轴座部分朝向端部延伸，所述多个渐缩部的大小改变、停止改变和反向改变。这些潜在的变化也可以应用在储能悬架部件(例如支撑构件、弹簧构件等)的第一臂和/或第二臂中。
[0011]在悬架部件中存在多种另外的变型方案，所述悬架部件包括储能悬架部件和衬套(包括但不局限于低轴向速率衬套)，这些变型方案都应被认定为处于本公开的范围内，其中包括例如:悬架部件的轴座部分为了定位和/或安装目的可以包括贯穿其中的一个或多个竖直或横向的孔、定位销或者无孔或无销。此外，储能悬架部件的轴座部分的厚度可以大于宽度、宽度可以大于厚度或者可以具有正方形横截面，轴座部分可以在宽度或厚度上包括一个或多个渐缩部或者根本没有渐缩部。
[0012]根据悬架部件相对于轮式车辆或拖车的悬挂部分的安装构造和期望位置，储能悬架部件的第一和/或第二端部可以形成为具有操作性地联接到框架构件的构造。例如，第一或第二框架构件联接组件可以接合储能悬架部件的第一或第二端部，所述第一或第二端部弯曲成联接部分例如孔眼。这样的孔眼可以是上开孔眼、柏林孔眼、下开孔眼的形式或者是其它形状，并且可以与各种衬套组合使用，其中利用低轴向速率的衬套实现特别有利的结果。端部也可以形成为直端部，所述直端部具有平行或渐缩的上表面和下表面，例如可以构造成操作性地联接到框架构件联接件，所述框架构件联接件构造成具有耐磨板，所述耐磨板可以是滑动垫片或凸轮的形式。悬架部件还可以构造成包括用以将阻尼器或减震器操作性地联接到框架构件和车轴、或者支撑构件、弹簧构件等的部件。
[0013]在第一方面，本文公开了一种储能悬架部件，所述储能悬架部件包括轴座部分、端部以及在轴座部分和端部之间延伸的臂。臂包括:第一渐缩部，在所述第一渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的宽度减小；第二渐缩部，在所述第二渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的厚度减小，其中，沿着臂在至少一个部分处同时存在所述第一渐缩部和所述第二渐缩部；以及第三渐缩部，所述第三渐缩部比第一渐缩部更加远离轴座部分，并且在所述第三渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的宽度增大。
[0014]在第二方面，本文公开了一种储能悬架部件，所述储能悬架部件具有参照第一方面在上文陈述的结构，并且其中，所述端部是第一端部且所述臂是第一臂，所述储能悬架部件还包括第二端部以及在轴座部分和第二端部之间延伸的第二臂。第二臂包括:第一渐缩部，在所述第二臂的第一渐缩部中，随着第二臂朝向第二端部延伸，第二臂的宽度减小;第二渐缩部，在所述第二臂的第二渐缩部中，随着第二臂朝向第二端部延伸，第二臂的厚度减小，其中，沿着第二臂在至少一个部分处同时存在所述第二臂的第一渐缩部和所述第二臂的第二渐缩部；以及第三渐缩部，所述第三渐缩部位于第一渐缩部的后方，并且在所述第二臂的第三渐缩部中，随着第二臂朝向第二端部延伸，第二臂的宽度增大。
[0015]在第三方面，本文公开了一种储能悬架部件与衬套相组合的组合件，其中包括的储能悬架部件具有:轴座部分、构造成包括孔眼的端部以及在轴座部分和端部之间延伸的臂，其中，臂包括:第一渐缩部，在所述第一渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的宽度减小；第二渐缩部，在所述第二渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的厚度减小，其中，沿着臂在至少一个部分处同时存在所述第一渐缩部和所述第二渐缩部；以及第三渐缩部，所述第三渐缩部比第一渐缩部更加远离轴座部分，并且在所述第三渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的宽度增大，而且所述组合件还包括低轴向速率衬套，其构造成由储能悬架部件的孔眼接收。
[0016]因此，本公开给出了储能悬架部件以及这样的储能悬架部件与衬套的组合件的示例，这些示例有利地应用在轮式车辆和拖车的底盘所用的悬架系统中。
[0017]应当理解的是，以上的概述和以下的详细说明是示范性的，并且仅仅是为了进行解释而不应当限制要求保护的主题。根据从以下对示例性实施例的说明和所附的权利要求，本公开的其它特征和目的将变得更加显而易见。
【附图说明】
[0018]在描述优选示例的过程中，参照附图进行说明，其中，相同的附图标记表示相同的部件，在附图中:
[0019]图1A至ID分别是沿着轮式车辆或拖车的框架构件定位的、采用储能悬架部件和衬套的悬架系统的一部分的第一示例的正面透视图、俯视图、侧视图和端视图。
[0020]图1E至IG分别是在图1A至ID中示出的储能悬架部件第一示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0021]图2A至2D分别是沿着轮式车辆或拖车的框架构件定位的、采用储能悬架部件和衬套的悬架系统的一部分的第二示例的正面透视图、俯视图、侧视图和端视图。
[0022]图2E至2G分别是在图2A至2D中示出的储能悬架部件第二示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0023]图3A至3D分别是沿着轮式车辆或拖车的框架构件定位的、采用储能悬架部件和衬套的悬架系统的一部分的第三示例的正面透视图、俯视图、侧视图和端视图。
[0024]图3E至3G分别是在图3A至3D中示出的储能悬架部件第三示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0025]图4A至4D分别是沿着轮式车辆或拖车的框架构件定位的、采用储能悬架部件和衬套的悬架系统的一部分的第四示例的正面透视图、俯视图、侧视图和端视图。
[0026]图4E至4G是在图4A至4D中示出的储能悬架部件第四示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0027]图5A至f5D分别是沿着轮式车辆或拖车的框架构件定位的、采用储能悬架部件和衬套的悬架系统的一部分的第五示例的正面透视图、俯视图、侧视图和端视图。
[0028]图5E至5G是在图5A至中示出的储能悬架部件第五示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0029]图6A至6D分别是沿着轮式车辆或拖车的框架构件定位的、采用储能悬架部件和衬套的悬架系统的一部分的第六示例的正面透视图、俯视图、侧视图和端视图。
[0030]图6E至6G是在图6A至6D中示出的储能悬架部件第六示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0031]图7A至7D分别是沿着轮式车辆或拖车的框架构件定位的、采用储能悬架部件和衬套的悬架系统的一部分的第七示例的正面透视图、俯视图、侧视图和端视图。
[0032]图7E是针对在图7A至7D中示出的储能悬架部件而制造的第二臂和横向通道的正面透视图。
[0033]图7F至7H分别是在图7A至7E中示出的储能悬架部件第七示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0034]图8A至8C分别是用于与悬架系统中的衬套组合使用的储能悬架部件第八示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0035]图9A至9C分别是用于在悬架系统中使用的储能悬架部件第九示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0036]图1OA至1C分别是用于与悬架系统中的衬套组合使用的储能悬架部件第十示例的正面透视图、俯视图和侧视图。
[0037]图1lA至IlF分别是处于图1lA中所示的具有外壳的第一构造中以及处于图1lC中所示的没有外壳的第二构造中的示例性衬套的透视图、端视图和侧视图，所述示例性衬套可以与任意一个具有构造成包括孔眼的端部的示例性储能悬架部件一起使用。
[0038]图12A至12B分别是处于图12A中所示的具有外壳的第一构造以及处于图12C中所示的没有外壳的第二构造中的示例性衬套的透视图和端视图，所述示例性衬套可以与任意一个具有构造成包括孔眼的端部的示例性储能悬架部件一起使用。
[0039]图13是另一个示例性衬套的透视图，所述另一个示例性衬套可以与任意一个具有构造成包括孔眼的端部的示例性储能悬架部件一起使用，并且可以与外壳一起使用或者不与外壳一起使用。
[0040]图14是又一个示例性衬套的透视图，所述又一个示例性衬套可以与任意一个具有构造成包括孔眼的端部的示例性储能悬架部件一起使用，并且可以与外壳一起使用或者不与外壳一起使用。
[0041]应当理解的是，附图不一定是按比例绘制的。尽管已经省略了储能悬架部件和与其一起使用的衬套的某些机械细节，其中包括连接到公知的车辆部件的紧固装置的细节以及特定部件的其它平面图和截面图，但是移除这些细节是为了更好地示出主要部件，并且应该认为这都落在本领域技术人员根据本公开的教导所能理解的范围内。还应当理解的是，本公开并不局限于图解的示例。
【具体实施方式】
[0042]本公开给出的储能悬架部件例如支撑构件、弹簧构件等可以应用在轮式车辆或拖车的前部或后部的底盘上的悬架系统中。本文公开了应用在悬架系统中的若干示例性储能悬架部件以及一种尤为有利的衬套，所述衬套用于与一个具有构造成包括孔眼的端部的示例性储能悬架部件组合使用。应当理解的是，每个示例性储能悬架部件都包括轴座部分、端部以及在轴座部分和端部之间延伸的臂，其中，臂包括:第一渐缩部，在第一渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的宽度减小；第二渐缩部，在第二渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的厚度减小，其中，沿着臂在至少一个部分处同时存在第一渐缩部和第二渐缩部；和第三渐缩部，所述第三渐缩部比第一渐缩部更加远离轴座部分，并且在第三渐缩部中，随着臂朝向端部延伸，臂的宽度增大。应当理解的是，储能悬架部件的端部和臂可以被称作前端部或第一端部以及前臂或第一臂、后端部或第二端部以及后臂或第二臂，或者可以被称作储能悬架部件具有包括上述构造的第一和第二端部以及第一臂和第二臂，而且应当理解的是可以设想多种另外的构造和用途。
[0043]参照图1A至图1D，示出了第一示例的悬架系统10，以用于将轮式车辆或拖车的底盘的一侧上的纵向延伸的框架部件12联接到横向延伸的车轴14，所述横向延伸的车轴14布置在框架构件12的下方。关于本公开的其它附图，应当理解的是，附图示出了用于轮式车辆或拖车的一侧的系统并且类似的系统将设置在相对侧上以形成完整的悬架系统。第一示例的悬架系统10包括储能悬架部件16，所述储能悬架部件16在第一示例中示出为处于支撑构件的构造中。将首先概述悬架系统10，之后将更加详细地描述第一示例的储能悬架部件16。
[0044]在第一示例的悬架系统10中，车轴14通过车轴联接组件18操作性地联接到储能悬架部件16，所述车轴联接组件18构造成将车轴14联接到储能悬架部件16。在本示例中，储能悬架部件16处于在车轴14上方延伸的上悬构造中。从车轴联接组件18的顶部向下，车轴联接组件包括:第一安装垫片20 (也称作第一导板或夹板)，所述第一安装垫片20在该构造中安置在储能悬架部件16上；可选的后倾角调整件(caster wedge) 22布置在储能悬架部件16和车轴14之间；第二安装垫片(也称作第二导板或夹板)在本示例中位于车轴14下方。一对U形螺栓26用于将上述部件一起夹持在第一和第二安装垫片20和24之间。
[0045]正如本领域技术人员理解的那样，车辆通常对于每根车轴具有偏置的固定后倾角，并且不同车轴通常具有不同偏置的期望固定后倾角。因此，如果需要在悬架系统中包括固定后倾角的车轴14，则后倾角调整件22可以定位在储能悬架部件16的轴座部分和车轴14之间。应当理解的是，尽管图解了这种类型的车轴联接组件，但是本公开的范围并不局限于这种组件，原因在于可以使用其它的构造和部件将储能悬架部件16联接到车轴14，并且可以可选地设置后倾角，根据所用的车轴组件联接件，后倾角可以加入到除了后倾角调整件之外的部件中。
[0046]正如在下文更加详细讨论的那样，储能悬架部件16由第一框架构件联接组件28操作性地联接到框架构件12，所述第一框架构件联接组件28在本示例中位于前部并且是安装托架30的形式，而且在本示例中还包括联接于此的衬套32。以简化形式示出了本示例中的衬套32，尽管在下文中参照图1lA至11F、12A至12B、13和14更加详细地讨论了尤为有利的低轴向速率衬套的示例，但是所述衬套32可以具有多种构造。
[0047]在图1A至IG中示出的示例性储能悬架部件16的后部还通过第二框架构件联接组件34操作性地联接到框架构件12，所述第二框架构件联接组件34是上空气弹簧安装托架的形式，原因在于该悬架系统10包括布置在储能悬架部件16和框架构件12之间的空气弹負' 36。
[0048]为了提供阻尼，悬架系统10包括减震器38，所述减震器38的上端40操作性地联接到框架构件震动联接件42，所述框架构件震动联接件42示出为安装托架的形式，并且所述减震器38的下端44以常规方式(例如通过适当的紧固件)联接到第二安装垫片24。应当理解的是，未示出某些部件(例如用于将各种部件紧固在一起的紧固件)，以便更好地观察更主要的部件。然而，应当认识到的是，在不背离本公开的范围的前提下，可以利用各种将部件紧固在一起的方法，包括例如螺母和螺栓、方头螺钉、铆接、各种类型的焊接或者任何其它适当类型的紧固件或者紧固装置。
[0049]在概述图1A至ID中示出的悬架系统10之后，将注意力转向该第一示例中的储能悬架部件16在图1E至IG中的各个视图。正如可以在图1E至IG中看到的那样，在本示例中，储能悬架部件16包括轴座部分50 ;第一端部52，所述第一端部52在本示例中位于前部并且因此位于轴座部分50的前方；和第一臂54，所述第一臂54在轴座部分50和第一端部52之间延伸，所述第一臂54能够被认定为前臂并且包括轻微的反向弧。在本示例中还包括:第二端部56，所述第二端部56位于后部并且因此位于轴座部分50的后方；和第二臂58，所述第二臂58在轴座部分50和第二端部56之间延伸，所述第二臂能够被认定为第二臂。
[0050]轴座部分50并未进行精确地定义，而是指沿着储能悬架部件16的车轴联接至此的部分。类似地，第一端部52和第二端部56并不旨在指代在相应的第一臂54和第二臂58的端部处的最远侧表面，而是应当理解为位于储能悬架部件16的远端附近并且包括所述远端的区域。第一示例的轴座部分50未示出具有定位孔或者嵌入的销，以便于更好地示出主要部件，但是应当理解的是对于特定构造可以根据需要包括这种结构。
[0051]储能悬架部件16通常具有上表面60和下表面62，并且能够沿着其长度在任意选定的位置处通过测量在选定位置处的上表面60和下表面62之间的距离来确定储能悬架部件16