用于薄壁轮轴的机械轮轴/悬挂弹簧座的制作方法
【专利说明】用于薄壁轮轴的机械轮轴/悬挂弹簧座
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有于2013年7月12日提交的美国临时专利申请序列号N0.61/845，745 的优先权。
技术领域
[0003]本发明涉及的领域是用于车辆的机械轮轴/悬挂系统。更特别地，本发明涉及的领域是用于重型车辆(例如，牵引车挂车或半挂车)的机械弹簧轮轴/悬挂系统，所述机械弹簧轮轴/悬挂系统在车辆运行期间定位车辆轮轴以及稳定车辆。更特别地，本发明涉及用于机械弹簧轮轴/悬挂系统的弹簧座，所述弹簧座包括连续的窗口焊接部(windowwelds)并且能够使用薄壁轮轴，从而节省了重量和成本。
【背景技术】
[0004]运输货物的重型车辆(例如，牵引车挂车或半挂车和直式卡车)包括悬挂组件，所述悬挂组件将车辆的轮轴连接至车辆的框架。在一些重型车辆中，悬挂组件直接连接至车辆的主框架。在其它重型车辆中，车辆的主框架支承子框架，并且悬挂组件直接连接至子框架。对于支承子框架的那些重型车辆而言，子框架可以是不可移动或可移动的，可移动的子框架通常被称为滑动箱、滑动子框架、滑动底盘或辅助滑动框架。为简便起见，在此将参考子框架进行说明，应当理解这种参考仅作为示例，并且本发明适用于重型车辆主框架、可移动的子框架和不可移动的子框架。
[0005]在重型车辆领域中，通常参考轮轴/悬挂系统进行说明，其通常包括一对横向间隔开的悬挂组件以及轮轴，悬挂组件连接至车辆子框架。重型车辆的轮轴/悬挂系统用于定位或固定轮轴的位置以及稳定车辆。更特别地，当车辆在道路上行进时，车辆的车轮会遇到各种路面状况，这向安装有车轮的轮轴施加各种力，继而向连接至轮轴并且支承轮轴的悬挂组件施加各种力。因此，这些力作用以在轮轴和悬挂组件上放置或形成负载。为了使在车辆运行时这些力和所形成的负载对车辆子框架和其它车辆部件、进而对车辆运载的任何货物和/或乘客造成的不利影响最小化，设计了轮轴/悬挂系统以吸收或减少至少一些力和/或所形成的负载。
[0006]在本领域中已知的两种常见类型的重型车辆是干货货车和冷藏车。干货货车包括附连的挂车以维持其货物干燥，并且用于运输各种不易腐烂的生活和工业商品。冷藏车包括具有冷藏系统的附连挂车，并且通常用于运输易腐烂的商品。这种干货货车和冷藏车通常已经采用了利用机械弹簧悬挂组件的轮轴/悬挂系统。这些机械弹簧悬挂组件通常包括横向间隔开并且连接至轮轴的一对片簧组或堆。该对片簧组通常使用U形螺栓连接装置而连接至轮轴，从而不损坏弹簧的完整性。每个片簧堆被设计成用以承载其相应轮轴的额定竖直负载。通常，干货货车或冷藏车的挂车在挂车的后部处(即，前部轮轴/悬挂系统和后部轮轴/悬挂系统)采用一个或多个机械弹簧轮轴/悬挂系统，所述一个或多个机械弹簧轮轴/悬挂系统是在本技术领域中共同被称为挂车串列式轮轴/悬挂系统的结构。正如本领域技术人员已知的，挂车的前端由牵引车的分离轮轴/悬挂系统而支承。为简便起见，在此处将参考弹簧轮轴/悬挂系统或机械轮轴/悬挂系统进行说明，应当理解，这种参考涉及的是挂车串列式机械弹簧轮轴/悬挂系统。
[0007]应当理解的是，前部弹簧轮轴/悬挂系统和后部弹簧轮轴/悬挂系统的每一个包括基本上相同的一对的横向间隔开且纵向地延伸的片簧组或堆，所述片簧组或堆中的每一个设置在车辆的驾驶员侧和乘客侧的相应一个上。由于前部弹簧轮轴/悬挂系统或后部弹簧轮轴/悬挂系统的每个片簧组基本上彼此相同，本文将仅描述每个前部片簧组和后部片簧组中的一个。在现有技术中，弹簧轮轴/悬挂系统已经采用夹持组件以将每个片簧组连接至轮轴。
[0008]更特别地，夹持组件包括设置在片簧的上表面上的顶部块、在片簧的底部和轮轴上部部分之间延伸的与顶部块对齐的顶部轴座、以及底部轴座，所述底部轴座是设置在轮轴的下部部分上的与顶部块和顶部轴座对齐的弯曲板。夹持组件还包括一对U形螺栓，每个U形螺栓接合顶部块并且延伸通过形成在底部轴座中的一对开口。这样，当螺母被固定至u形螺栓的端部时，顶部块、片簧、顶部轴座、轮轴和底部轴座被刚性地夹持在一起。
[0009]顶部轴座和底部轴座每个均通过使用直线焊接部(line welds)而在其外侧处刚性地连接至轮轴。直线焊接部是起始于一点处并且终止于分开点处的焊接部。直线焊接部的起始点和直线焊接部的终止点形成易受应力影响的已知为应力梯级的区域。结果，直线焊接部的起始点和终止点包括不合需要的应力梯级区域。因而，当部件被直线焊接至中空轮轴中心管时，在轮轴壁上形成了与每个焊接部终止点相邻的区域，所述区域通常比非焊接区域以及采用其它类型焊接的区域更易于受到应力的影响。
[0010]结果，当力和所形成的负载作用在轮轴上时，沿着轮轴中心管的直线焊接部区域在承受这种力和/或负载时通常比非焊接区域更易于出现故障。为了补偿对于由直线焊接部引起的应力的增大的易受影响性，轮轴的壁厚通常也增大，这不合需要地增加了制备轮轴所使用的材料量，并且也不合需要地增加了轮轴的重量。
[0011]结果，在本技术领域中需要一种通过减少与将弹簧座直线焊接至轮轴相关的应力梯级而克服现有技术系统的缺点的弹簧轮轴/悬挂系统，由此允许使用薄壁轮轴以及降低系统的重量和成本。用于本发明的薄壁轮轴的机械轮轴/悬挂弹簧座满足了这种需求。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种用于机械轮轴/悬挂系统的弹簧座，所述弹簧座消除了使用现有技术的直线焊接部，由此减少了应力梯级。
[0013]本发明的另一目的是提供一种用于机械轮轴/悬挂系统的弹簧座，所述弹簧座允许使用薄壁轮轴，由此有利于减少机械轮轴/悬挂系统的重量和生产成本。
[0014]通过用于机械弹簧轮轴/悬挂系统的弹簧座而实现了这些目的和优点。所述弹簧座将轮轴/悬挂系统的机械弹簧固定至轮轴/悬挂系统的轮轴。弹簧座包括被构造成用以搁置在轮轴上的主体，并且所述主体在设置于轮轴上时形成至少一个窗口。主体通过形成在窗口中的连续焊接部而刚性地附接至轮轴，并且弹簧座在主体和轮轴之间不具有直线焊接部Ο
【附图说明】
[0015]本发明的说明了最优方式的优选实施例在以下说明书中得以阐明并且在附图中得以示出，而且在随附权利要求中得以特别且清晰地指出和阐明，在所述优选实施例中申请人已经构想了应用本原理。
[0016]图1是现有技术的挂车串列式机械弹簧轮轴/悬挂系统的驾驶员侧的前顶部透视图，其示出为处于上悬构造中并且通过使用第一现有技术弹簧座而安装至车辆子框架；
[0017]图2是使用第二现有技术弹簧座的现有技术夹持组件的顶部透视图，其示出为连接至轮轴；
[0018]图3是图2中所示的夹持组件和轮轴的底部透视图；
[0019]图4是本发明的附接至轮轴的第一实施例机械轮轴/悬挂弹簧座的顶部透视图，其示出为处于上悬弹簧轮轴/悬挂系统构造中；
[0020]图5是图4中所示的弹簧座的底部透视图；
[0021]图6是图4中所示的从轮轴上移出的弹簧座的驾驶员侧的放大顶部透视图；
[0022]图7是图4中所示的弹簧座的乘客侧的放大底部透视图；
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