可用于车辆悬架的剪切弹簧的制作方法

可用于车辆悬架的剪切弹簧的制作方法
【专利说明】可用于车辆悬架的剪切弹簧
[0001]相关串请
本申请要求于2013年7月25日提交的美国专利申请N0.13/950873的优先权，该申请的内容通过引用而整体地结合在本文中。
[0002]背景
本发明大体涉及车辆悬架。更特别地，本发明涉及具有弹簧的车辆悬架。用于在职业或重型拖运卡车应用中使用的单个弹簧刚度悬架和可变的弹簧刚度悬架是已知的。单个弹簧刚度悬架具有固定弹簧刚度，一般必须将固定弹簧刚度设定成产生行驶舒适的悬架或展现充分滚动稳定性的硬悬架的水平。因此，滚动稳定性或行驶质量在单个弹簧刚度悬架中受到损害，这取决于选择的弹簧刚度。
[0003]在操作期间通过提供多个弹簧刚度，可变的弹簧刚度悬架克服单个弹簧刚度悬架的这个缺陷。随着簧上负载增大，弹簧刚度相应地增大。在美国专利N0.6，585，286中显示了用于在职业或重型拖运卡车应用中使用的可变的弹簧刚度弹性体弹簧悬架的示例，该专利的公开通过引用而结合在本文中。那个悬架利用摇枕弹簧和辅助弹簧来实现其可变的弹簧刚度。
[0004]本发明的受让人在2010年9月5日提交的名称为“Suspens1n Assembly WithTie-Plate (具有垫板的悬架组件)”的美国申请N0.12/876，158中公开了一种车辆悬架，其具有剪切弹簧和弹簧刚度持续增大的负载缓冲器，该申请是2009年8月22日提交的名称为“Tie-plate and frame hanger of a suspens1n assembly(悬架组件的垫板和车架吊钩)”的美国专利申请N0.12/545，828 (现在是美国专利N0.8，052, 166)的延续部分，美国专利申请N0.12/545，828是2008年12月12日提交的名称为“Modular Suspens1nSystem and Components Thereof (模块化悬架系统及其构件)”的美国专利申请N0.12/334，195 (现在是美国专利N0.8，152，195)的延续部分，以及2008年3月10日提交的名称为“Elastomeric Spring Vehicle Suspens1n(弹性体弹簧车辆悬架)”的美国专利申请N0.12/045，069 (现在是美国专利N0.7，926，836)的延续部分，以上各个申请和专利都转让给了瀚瑞森美国L.L.Co本申请通过引用而将美国专利申请N0.12/545，828、N0.12/334，195，以及 N0.12，876，158，以及美国专利 7，926，836、8，052，166 和 8，152，195结合在本文中。本申请包括对上面提到的申请中公开的车辆悬架的改进和进步。

【发明内容】

[0005]在一方面，提供一种用于支撑在车轴上方的纵向延伸的车辆车架纵梁的悬架，该悬架具有适于连接到车辆车架纵梁上的第一车架附连部分，附连到第一车架附连部分上的第一弹簧模块，所述第一弹簧模块具有开口。第一弹簧安装件定位在第一弹簧模块的开口内，第一剪切弹簧定位在第一弹簧安装件的第一侧壁和第一弹簧模块的开口的第一侧壁之间，第二剪切弹簧定位在第一弹簧安装件的第二侧壁和第一弹簧模块的开口的第二侧壁之间。所述第一弹簧安装件包括内侧部分，以及与内侧部分分开的外侧部分、第一贯穿孔，第一贯穿孔定位在第一弹簧安装件的内侧部分或外侧部分中的至少一个中，第一贯穿孔适于允许第一连接杆穿过其中，其中，第一连接杆将第一弹簧安装件的内侧部分和第一弹簧安装件的外侧部分连接在一起，并且其中，第一剪切弹簧具有V形的外表面，其中该第一剪切弹簧被压缩在第一弹簧安装件的第一侧壁和第一弹簧模块的开口的第一侧壁之间，并且其中，第二剪切弹簧具有V形的外表面，其中该第二剪切弹簧被压缩在第一弹簧安装件的第二侧壁和第一弹簧模块的开口的第二侧壁之间。
[0006]在另一方面，提供一种悬架，其中第一剪切弹簧包括具有平坦上表面的基板和具有V形上表面的上板，所述V形上表面与基部相对并且适于与定位在第一弹簧安装件的第一侧壁上的对应V形表面相配合，其中，该上板具有与基板的平坦上表面平行的平坦下表面，并且其中，第二剪切弹簧包括具有平坦上表面的基板和具有V形上表面的上板，所述V形上表面与基部相对并且适于与定位在第一弹簧安装件的第二侧壁上的对应V形表面相配合，其中该上板具有与基板的平坦上表面平行的平坦下表面。
[0007]在另一方面，提供了一种剪切弹簧，其具有带平坦上表面的基板和具有V形上表面的上板，所述V形上表面与基板相对并且适于与定位在弹簧安装件的侧壁上的对应V形表面相配合，该上板具有与基部的平坦上表面平行的平坦下表面，以及定位在基板的平坦上表面与上板的平坦下表面之间的弹性体材料。
[0008]该剪切弹簧也可构造成使得其中上板具有顶点，该顶点位于经过上板和基板的中心垂直地画出的中心线处，并且该剪切弹簧还可构造为具有中间板，该中间板具有与上板的下表面平行并且与基板的上表面平行的平坦的上表面和下表面，其中每个弹性体段中的压缩和剪切应变在其整个横截面上是均等的。
【附图说明】
[0009]参照附图在本文描述本发明的示例性实施例，其中，相同部件由相同参考标号表示，并且其中:
图1是车辆悬架50的透视图；
图2是图1中显示的车辆悬架50的透视图；
图3是图1和2中显示的车辆悬架50的正视图；
图4是图1-3中显示的车辆悬架50的车架吊钩构件的透视图；
图5是图4的车架吊钩构件的另一个透视图；
图6是图1-3中显示的鞍座组件的透视图；
图7是图6中显示的鞍座组件的另一个透视图；
图8是图6和7中显示的鞍座组件的一部分的透视图；
图8A是图6和7中显示的鞍座组件的一部分的另一个透视图；
图9是在图1-3中显示的车辆悬架中使用的剪切弹簧的透视图；
图10是图9中的剪切弹簧的正视图；
图11是图9和10中显示的剪切弹簧的另一个正视图；
图12是图9中显示的剪切弹簧的平面图；
图13是图9-12中显示的剪切弹簧的另一个透视图；
图14是在图1-3的车辆悬架中使用的负载缓冲器的透视图；
图15是图14的负载缓冲器的另一个透视图； 图16是图14和15的负载缓冲器的正视图；
图17是图14-16中显示的负载缓冲器的平面图；
图18是图14-17中显示的负载缓冲器的另一个平面图；
图19是负载缓冲器的透视图；
图20是负载缓冲器的透视图；
图21a是在被两个连接杆拉到一起之前的内侧鞍座和外侧鞍座的俯视图；
图21b是在图21a中的鞍座已经被连接杆拉到一起之后的俯视图；
图22是车辆悬架50的外侧的视图；
图23是沿着图22中显示的线23-23的图22的车辆悬架50的横截面俯视图；
图24是图2和3中显示的车辆悬架50的仰视图；
图25a是图2和3中显示的车辆悬架50的正视图；
图25b是图2和3中显示的车辆悬架50的另一个正视图；
图26是显示车辆悬架450的备选实施例的视图；
图27是车辆悬架650的视图；
图28是备选车辆悬架550的视图；
图29是弹簧安装件的视图；
图30是另一个示例车辆悬架的透视图；
图31是另一个示例车辆悬架的透视图；
图32是负载缓冲器，其具有从基部延伸的两个负载缓冲器固持器；
图33是车辆悬架50’的外侧透视图，车辆悬架50’是图2中显示的车辆悬架50的改良版；
图34是图33中显示的车辆悬架50’的外侧视图；
图35是图33和34中显示的车辆悬架50’的内侧透视图；
图36是图35中显示的车辆悬架50’的内侧视图；
图37是图33-36中显示的鞍座组件的透视图；
图38是图37中显示的鞍座组件的另一个透视图；
图39是图37和38中显示的鞍座组件的一部分的透视图；
图39A是图37和38中显示的鞍座组件的一部分的另一个透视图；
图40是图33-36中显示的车辆悬架50’中显示的剪切弹簧的透视图；
图41是图40中显示的剪切弹簧的侧视图；
图42是图40和41中显示的剪切弹簧的另一个侧视图；
图43是可在悬架50或50’中使用的剪切弹簧350的一透视图；
图44是图43所示剪切弹簧350的端视图；
图45是在图43和44中所示的剪切弹簧350的侧视图；
图46是在图45中所示的弹簧350的截面侧视图；
图47是沿图43示出的线47-47剖开的剪切弹簧350的截面端视图；
图48是车辆悬架1050的透视图；和图49是图48中所示的车辆悬架1050的正视图。
[0010]本发明的详细描述图1是车辆悬架50的透视图，车辆悬架50具有适于附连到车辆车架或车架纵梁上的车架附连部分58。显示了车辆悬架50附连到定位在车辆悬架50下方的活动梁78上。还公开了第二车辆悬架50a，其具有车架附连部分58a，车架附连部分58a适于附连到与车辆悬架50可附连到车辆车架或车架纵梁上的侧部相对的车辆的侧部上的车辆车架或车架纵梁上。显示了车辆悬架50a附连到定位在车辆悬架50a下方的活动梁78a上。十字管55可附连到车辆悬架50和50a上。
[0011]车辆悬架50设计成支承沿纵向延伸的车辆车架纵梁(未显示)，车辆车架纵梁可为定位在沿侧向延伸的车辆车轴上方的各种类型。如本领域技术人员将理解的，在图1中显示的车辆的各侧上复制本文描述的车辆悬架50和其它悬架的构件。还将理解的是，车辆可以以已知方式安装到车辆车轴的端部上。另外，将理解的是，车辆车架纵梁可通过一个或多个车辆车架交叉部件连接。
[0012]本领域技术人员将进一步理解，根据悬架50布置的悬架及其构件备选地可附连到拖车(例如，连接到半拖拉机上的拖车)的车架纵梁上。拖车的车架纵梁可包括车架纵梁，诸如上面描述的那些或另一类车架纵梁。
[0013]为了这个描述，除非另有明确描述，在下文中，“车辆”表示车辆或拖车。照这样，例如，车辆车架表示车辆车架或拖车车架。此外，为了这个描述，车辆的左侧表示当观察者面向车辆的后部时，在观察者左手边的车辆的侧部，而车辆的右侧表示当观察者面向车辆的后部时，在观察者的右手边的车辆的侧部。此外，为了这个描述，“外侧”表示相对于“内侧”较远离从车辆的前部延伸到后部的中心线的位置，“内侧”表示较接近那个相同的中心线的位置。
[0014]车架附连部分58和58a的顶部边缘57和57a分别具有中心部分，中心部分在中心部分的两侧上没有延伸得远到顶部边缘57和57a的端部部分。作为示例，那些中心部分可布置为这样的构造，以便允许车架附连部分58和58a附连到具有将干涉具有与端部部分延伸相同水平的中心部分的车架附连部分的附连的特征的车架纵梁上。
[0015]图1标识活动梁端59和59a。根据第一实施例，车架附连部分58可附连到车辆的左侧上的车架纵梁上，并且车架附连部分58a可附连到车辆的右侧上的车架纵梁上，使得与活动梁端59a相比，车辆的前端更接近活动梁端59。根据第二实施例，车架附连部分58可附连到车辆的右侧上的车架纵梁上，并且车架附连部分58a可附连到车辆的左侧上的车架纵梁上，使得与活动梁端59相比，车辆的前端更接近活动梁端59a。
[0016]图2是车辆悬架50(图1中显示的相同悬架)的透视图。车架附连部分58的车架纵梁附连孔60适于使用例如连接杆(诸如安装螺栓)将车架附连部分58附连到车辆车架或车架纵梁(未显示)上。车辆悬架50包括角撑板62a-f，角撑板62a-f从车架纵梁附连部分58垂直延伸，以对车辆悬架50提供额外的支承和刚性。
[0017]弹簧模块70附连到车架纵梁附连部分58上。弹簧模块70包括开口 64。定位在开口 64内的是(i)弹簧安装件66的至少一部分，(ii)定位在弹簧安装件66的第一侧壁和弹簧模块70的侧壁80之间的第一剪切弹簧72的至少一部分，(iii)定位在弹簧安装件66的第二侧壁和弹簧模块70的第二侧壁之间的第二剪切弹簧74的至少一部分，以及(iv)定位在弹簧安装件66的顶部上和弹簧模块70的顶壁84下方的负载缓冲器76的至少一部分。
[0018]类似地但在弹簧模块70附近，弹簧模块70a附连到车架纵梁附连部分58上。弹簧模块70a包括开口 64a。定位在开口 64a内的是(i)弹簧安装件66a的至少一部分，(ii)定位在弹簧安装件66a的第一侧壁和弹簧模块70a的侧壁80a(参见图4)之间的剪切弹簧72a的至少一部分，(iii)定位在弹簧安装件66a的第二侧壁和弹簧模块70的侧壁82a之间的剪切弹簧74a的至少一部分，以及(iv)定位在弹簧安装件66a的顶部上和弹簧模块70a的顶壁84a(参见图3)下方的负载缓冲器76a的至少一部分。如本文所用，在陈述构件定位在开口内的情况下，这包括构件不完全定位在开口内的情形。因而，部分地但不完全定位在开口内的构件仍然定位在开口内，这处于此说明书的含义之内。
[0019]图3显示车辆悬架50( S卩，图1和2中显示的相同悬架)的正视图。显示了弹簧模块70附连到车架纵梁附连部分58上。弹簧模块70包括开口 64。定位在开口 64的至少一部分内的是(i)弹簧安装件66，(ii)定位在弹簧安装件66的第一侧壁和开口 64的第一侧壁80之间的剪切弹簧72，(iii)定位在弹簧安装件66的第二侧壁和开口 64的侧壁82之间的剪切弹簧74，以及(iv)定位在弹簧安装件66的顶部上和开口 64的顶壁84下方的负载缓冲器76。
[0020]第二弹簧模块70a定位在弹簧模块70附近，并且也附连到车架纵梁附连部分58上。弹簧模块70a包括开口 64a。定位在开口 64a的至少一部分内的是(i)弹簧安装件66a，(ii)定位在弹簧安装件66a的第一侧壁和开口 64a的侧壁80a之间的第三剪切弹簧72a，(iii)定位在弹簧安装件66a的第二侧壁和开口 64a的第二侧壁82a之间的第四剪切弹簧74a，以及(iv)定位在弹簧安装件66a的顶部上和开口 64a的顶壁84a下方的负载缓冲器76a。
[0021]图4和5为车架吊钩部分(或者更简单地，“车架吊钩”)100的透视图，车架吊钩部分100是图1-3中显示的车辆悬架50的构件。车架吊钩100包括车架附连部分58、角撑板62a-f、上部U形板73和77，以及下部U形板75和79。U形板73、75、77和79中的各个都可包括单个板，板由单个扁平板形成，或者备选地，板可由多个扁平板制造。备选地，可铸造U形板。另外，还可铸造弹簧模块70的整个开口 64或其一部分。
[0022]上部U形板77和下部U形板79限定弹簧模块70的开口 64。上部U形板77包括凸缘77a和77b和顶壁84。U形板79包括侧壁80和82和底壁86。优选地，凸缘77a和77b的外边缘之间的距离101 (在图5中显示)等于或略小于壁80和82之间的距离102 (在图5中显示)，使得上部U形板77装配在壁80和82之间，并且凸缘77a和77b分别可操作为用于剪切弹簧72和74的剪切弹簧止档部84b和84c。类似地，上部U形板73和下部U形板75限定弹簧模块70a的开口 64a。上部U形板73包括凸缘73a和73b和顶壁84a。U形板75包括侧壁80a和82a和底壁86a。优选地，凸缘73a和73b的外边缘之间的距离103(在图5中显示)等于或略小于壁80a和82a之间的距离104(在图5中显示)，使得上部U形板73装配在壁80a和82a之间，并且凸缘73a和73b分别可操作为用于剪切弹簧72a和74a的剪切弹簧止档部84e和84d。优选地，距离101等于距离103，并且距离102等于距离104。图4分别示出侧壁80、82、80a和82a的侧边缘110、110a、IlOb和110c，并且图5分别示出侧壁80、82、80a和82a的侧边缘112、112a、112b和112c。
[0023]应当注意，U形板77的顶壁84和/或U形板73的顶壁84a可包括穹窿状构造，以在加载条件期间控制渐进式弹簧刚度负载缓冲器的膨胀，从而增加负载缓冲器的使用寿命。负载缓冲器可为弹性体渐进式弹簧刚度负载缓冲器，其形状类似金字塔，并且具有变平顶表面(参见下面描述的图14)。在加载期间，负载缓冲器的顶部嵌在穹窿状构造内。可通过压印或冲压操作在顶壁84或84a中形成穹窿状构造，其中，板的顶壁塑性地变形。备选地，可将穹窿铸造或锻造到开口的顶壁中。另外，可将穹窿插件(例如，铸造或锻造式穹窿插件)附连到(例如，通过焊接或栓接)顶壁上，以对顶壁提供穹窿状构造。
[0024]下部U形板79包括焊槽81，通过焊槽81，用于将下部U形板79焊接到下部U形板75上的焊道(未显示)可驻留，而不延伸到焊槽81的外部。根据示例实施例，焊槽81内的焊道可为开口 64内仅有的焊道，使得开口 64不包括可用作剪切弹簧72或74可依靠在其上的斜坡的焊道，以分别避开剪切弹簧止挡部84b或84c。
[0025]类似地，U形板75包括焊槽(未显示)，通过焊槽，用于将下部U形板75焊接到下部U形板79上的焊道(未显示)可驻留，而不延伸到U形板75内的焊槽的外部。根据示例实施例，U形板75内的焊槽内的焊道可为开口 64a内的仅有焊道，使得开口 64a不包括可用作剪切弹簧72a或74a可依靠在其上的斜坡的焊道，以分别避开剪切弹簧止挡部84d或84e。优选地，U形板75内的焊槽与焊槽81具有相同的形状和定向，并且定位成比壁86a的边缘112b更接近壁86a的边缘110a。
[0026]图4进一步示出定位在侧壁82a上的穴口 37。以虚线显示穴口 37，这是因为穴口37不需要用于与构造为剪切弹簧72、72a、74、74a和300的剪切弹簧一起使用。穴口 37而是可与具有扁平基板但没有向外延伸的凸缘的剪切弹簧(在下面描述)一起使用。根据其中穴口用来固持剪切弹簧的实施例，这样的穴口典型地位于弹簧模块的相对侧壁上。美国专利N0.7，926，836中显示和描述了关于穴口的细节。
[0027]应当注意，虽然显示了使用U形板来构建以上实施例，但U形板不是必要的。实际上，限定开口的顶壁、底壁和第一侧壁和第二侧壁各自可为独立的板，或在不使用U形板的情况下以别的方式构建，但在以上实施例中，使用U形板限定开口是优选的。
[0028]图6和7是图1-3中显示的且包括外侧鞍座120和内侧鞍座130的鞍座组件90的透视图。图8和8A是外侧鞍座120的透视图。根据本文描述的实施例，内侧鞍座130可与外侧鞍座120相同。备选地，内侧鞍座130可与外侧鞍座130相同，除了那些鞍座中的一个的连接杆146和146a安装到其中的安装孔(例如，安装孔205、205a)可为攻孔，而其它鞍座中的安装孔可为非攻孔。
[0029]鞍座120、130各自包括上部部分和底部部分。鞍座120、130的各个上部部分包括两个弹簧安装件部分。鞍座120的两个弹簧安装件部分中的各个对接到鞍座130的对应的弹簧安装件部分上，以形成相应的弹簧安装件66和66a。外侧鞍座120的底部部分包括底部安装区段136，而内侧鞍座130的底部部分包括底部安装区段134。那些底部安装区段可为锥形、球形或楔形，并且可在附连到本领域已知的活动梁上时形成机械接头。此外，外侧鞍座120和内侧