可用于车辆悬架的剪切弹簧的制作方法_3

文档序号:9634618阅读:来源:国知局
拉或推夹具414的力时,负载缓冲器固持器410不从外表面402a撕下。
[0061]将负载缓冲器400安装到内侧鞍座120和外侧鞍座130的负载缓冲器安装表面155或165上可包括将轴415定位到负载缓冲器安装表面上的凹部中,诸如负载缓冲器安装表面165上的凹部420和423中的任一个(在图6和7中显示),或者负载缓冲器安装表面155上的凹部421和422中的任一个(在图6和7中显示)。在轴415定位在内侧鞍座或外侧鞍座的鞍座组件凹部内之后,可将紧固件(诸如螺栓、螺钉、开口销、联结销、松树式销、叉杆销或一些其它类型的紧固件或紧固件的组合)插入到安装孔407和其它鞍座中。在一方面,其它鞍座可包括如图5和6所示的鞍座组件凹部。在另一方面,其它鞍座可包括攻孔或非攻孔,紧固件可安装到攻孔或非攻孔上,用于将负载缓冲器404固持在安装延伸部406处。攻孔或非攻孔可为贯穿孔。此外,负载缓冲器固持器也可定位在负载缓冲器上的别处。图19是示出备选负载缓冲器400a的透视图。示例实施例中公开的负载缓冲器(诸如负载缓冲器76和76a)中的任一个都可布置为负载缓冲器400a。负载缓冲器400a包括基部402a、负载缓冲器部分404a、安装延伸部406a和安装延伸部408a。基部402a、负载缓冲器部分404a和安装延伸部408a分别与负载缓冲器400的基部402、负载缓冲器部分404和安装延伸部408相同。负载缓冲器部分404a定位在安装延伸部406a和408a之间,并且如图19所示,定位在基部402a上方。
[0062]与负载缓冲器400a成一体的负载缓冲器固持器417从安装延伸部406a延伸。负载缓冲器固持器417包括负载缓冲器固持器夹具(或者更简单地,夹具)418、负载缓冲器固持器轴(或者更简单地,轴)413和负载缓冲器固持器盘(或者更简单地,盘)412。轴413在基部402a的外表面403a和盘412的固持表面419之间延伸。夹具418从与固持表面419相对的盘412的一部分延伸远离盘412。负载缓冲器固持器417的前述构件可构造成类似于图14中显示的负载缓冲器固持器410的名称相似的构件。
[0063]将负载缓冲器400a安装到内侧鞍座120和外侧鞍座130的负载缓冲器安装表面155或165上可包括将轴415a定位到负载缓冲器安装表面上的凹部中,诸如负载缓冲器安装表面165上的凹部421和423中的任一个(在图6和7中显示),或者负载缓冲器安装表面155上的凹部420和422中的任一个(在图6和7中显示)。在轴415a定位好之后,或在轴415a定位在内侧鞍座或外侧鞍座的鞍座组件凹部内时,轴413定位在相同负载缓冲器安装表面上的另一个鞍座组件凹部,该相同负载缓冲器安装表面包括轴415a在其中或定位在其中的鞍座组件凹部。可推或拉夹具414a和418,用于使得能够较容易地将轴413和415a安装到相应的凹部中。
[0064]图20是示出备选负载缓冲器400b的透视图。示例实施例中公开的负载缓冲器(诸如负载缓冲器76和76a)中的任一个都可布置为负载缓冲器400b。负载缓冲器400b包括基部402b、负载缓冲器部分404b、安装延伸部406b和安装延伸部408b。基部402b、负载缓冲器部分404b和安装延伸部406b分别与负载缓冲器400的基部402、负载缓冲器部分404和安装延伸部406相同。负载缓冲器部分404b定位在安装延伸部406b和408b之间,并且如图20所示,定位在基部402b上方。
[0065]安装延伸部406b包括安装孔407b。类似地,安装延伸部408b包括安装孔409。将负载缓冲器400b安装到内侧鞍座120和外侧鞍座130的负载缓冲器安装表面155或165上可包括使安装孔407b和409与负载缓冲器安装表面155或165中的任一个的相应的鞍座组件凹部对齐。可将与负载缓冲器400b分开的紧固件(诸如螺栓、螺钉、开口销或一些其它类型的紧固件)插入到安装孔407和鞍座组件凹部中,诸如图6和7中显示的鞍座组件凹部420、421、422或423中的一个。备选地,负载缓冲器404b待安装到其上的鞍座可包括攻孔或非攻孔,可将独立紧固件安装到攻孔或非攻孔上,用于将负载缓冲器404固持在安装延伸部406b处。那个攻孔或非攻孔可为贯穿孔。相对的鞍座可包括类似地构造的攻孔或非攻孔,可将另一个独立紧固件安装到该攻孔或非攻孔上,用于将负载缓冲器404固持在安装延伸部408b处。备选地,如图32所示,具有基部402c的负载缓冲器400c可包括从基部402c延伸的第一负载缓冲器固持器430 (包括第一负载缓冲器430),以及也从基部402c延伸的第二负载缓冲器固持器440。
[0066]随着施加的负载增大,负载缓冲器400、400a、400b和400c优选具有不断提高的弹簧刚度,而随着施加的负载减小,具有不断降低的弹簧刚度。因而,随着施加的负载增大,本文描述的使用负载缓冲器400、400a、400b和400c中的任一个的示例车辆悬架可有利地具有不断提高的弹簧刚度,而随着施加的负载减小,具有不断降低的弹簧刚度。因为负载缓冲器400、400a、400b和400c在压缩的状况下作用,并且不经受拉伸负载,所以负载缓冲器400,400a,400b和400c还比遭受这种加载的其它弹簧(例如,弹性体弹簧)具有增加的疲劳寿命。
[0067]根据示例实施例,各个负载缓冲器400、400a、400b和400c是成形为像金字塔的弹性体渐进式弹簧刚度负载缓冲器。在一方面,负载缓冲器400、400a、400b和400c的基部和负载缓冲器部分由弹性体制成,并且不包括任何板或用于将板粘合到弹性体上的任何粘合剂。在另一方面,负载缓冲器400、400a、400b和400c的基部可包括由多种适当的材料中的任一种制成的板(可被称为基板),该材料包括(但不限于)铁、钢、铝、塑料和复合材料。作为示例,基板可包括具有厚度在0.125英寸(3.175mm)至0.25英寸(6.35mm)之间的范围内的板。可将基板封装在弹性体中,并且/或者使用粘合剂将基板粘合到负载缓冲器部分上。基板尺寸和形状可变成对于包装、重量和美观性所期望的任何尺寸或形状。优选地,各个负载缓冲器基部在尺寸上设置成(i)匹配本文描述的弹簧安装件(诸如弹簧安装件66或66a)的顶表面,(ii)定位安装孔和/或负载缓冲器固持器,用于将负载缓冲器基部固定到弹簧安装件上,以及(iii)最小化总质量。
[0068]可针对竖向弹簧刚度要求来优化用于渐进式弹簧刚度负载缓冲器400、400a、400b和400c的弹性体的大小和尺寸。对于本应用,渐进式弹簧刚度负载缓冲器400,400a,400b,和400c的竖向弹簧刚度随着负载增大而不断提高,并且随着负载减小而不断降低,从而在图表上限定连续的曲线形状,图表示出弹簧刚度随簧上负载而改变。
[0069]优选地,如显示的,负载缓冲器部分404具有与金字塔非常相似的形状,其具有变平顶表面。利用这个优选形状,负载缓冲器400的竖向弹簧刚度随着负载增大而线性提高,并且随着负载减小而线性降低。在那方面,负载缓冲器400可操作为渐进式弹簧刚度负载缓冲器。在一个实施例中,在基部402附近的负载缓冲器部分404的横截面为120毫米(mm)乘150mm,负载缓冲器部分404的顶表面的横截面为45mm乘56mm,负载缓冲器部分404的高度为71mm,并且基部402的高度为9mm。负载缓冲器400的部分的其它示例尺寸也是可能的。对于给定几何形状,可通过改变弹性体的硬度来优化负载缓冲器400的弹簧刚度。通过改变硬度,可产生一系列可互换的渐进式弹簧刚度负载缓冲器。
[0070]图21a和21b是内侧鞍座130和外侧鞍座120的俯视图。图21a显示在使用第一连接杆146和第二连接杆146a来将内侧鞍座130和外侧鞍座120拉到一起之前的、内侧鞍座130和外侧鞍座120。图21a显示连接杆146和螺母214,连接杆146延伸通过内侧鞍座和外侧鞍座,连接杆146具有端部212,螺母214将抵靠着内侧鞍座和外侧鞍座上紧,以将它们拉到一起进行接触。类似地,图21a显示连接杆146a和螺母214a,连接杆146a延伸通过内侧鞍座130和外侧鞍座120,连接杆146a具有端部212a,螺母214a将抵靠着内侧鞍座和外侧鞍座上紧,以将它们拉到一起进行接触。优选地,连接杆146和146a的端部212和212a位于外侧鞍座内,使得那些连接杆的相对端部将不处于相对端部可接触附连到连接到车辆悬架50上的车轴上的轮胎或轮子的位置。
[0071]图21a和21b示出在第一端150和152附近的剪切弹簧72,以及在第二端160和162附近的剪切弹簧74a。剪切弹簧72具有适于接触弹簧安装件66的V形侧壁190的V形壁310a (参见图6和7),其中,剪切弹簧72定位在第一弹簧模块的开口的侧壁80和V形侧壁190之间。在剪切弹簧72被侧壁80和V形壁190置于压缩负载下之前,剪切弹簧72的V形板310和剪切弹簧72的中间板312之间的距离由字母“A”表示,而在剪切弹簧72的中间板312和剪切弹簧72的基板302之间的距离由字母“B”表示。
[0072]类似地,图21a和21b示出在第二端160和162附近的剪切弹簧74a。剪切弹簧74a具有适于接触弹簧安装件66a的V形侧壁190a的V形壁310a(参见图6和7),其中,剪切弹簧74a定位在第二弹簧模块的开口的侧壁82a和V形侧壁190a之间。在剪切弹簧74a被侧壁82a和V形壁190a置于压缩负载下之前,在剪切弹簧74a的V形板310和剪切弹簧74a的中间板312之间的距离由字母“C”表示,而在剪切弹簧74a的中间板312和剪切弹簧74a的基板302之间的距离由字母“D”表示。图21b显示在螺母214和214a已经上紧到连接杆146和146a上,以将内侧鞍座130和外侧鞍座120拉成与彼此接触之后的内侧鞍座130和外侧鞍座120。在将螺母214和214a —起上紧到连接杆210和210a上时,它们还用来使⑴剪切弹簧72在V形侧壁190和第一弹簧模块70的开口的侧壁80之间压缩,以及(ii)使剪切弹簧74a在V形侧壁190a和第二弹簧模块70a的开口的侧壁82a之间压缩。V形侧壁190的渐缩表面通过楔进作用来接触和压缩剪切弹簧72,其中,剪切弹簧72的弹性体区段306和308被压缩。类似地,V形侧壁190a的渐缩表面通过楔进作用来接触和压缩剪切弹簧74a,其中,剪切弹簧74a的弹性体区段306和308被压缩。如本文显示和描述的,剪切弹簧72的V形表面在压缩期间接触对应的V形侧壁190,其中,优选地显示了表面是线性的,并且沿着剪切弹簧的几乎整个表面进行接触。将注意到的是,剪切弹簧72的整个V形表面在压缩期间与V形壁190接触不是必要的,但是为合乎需要的。此外,接触表面中的一个或两个可为曲线的,只要表面提供用来压缩剪切弹簧72的楔进作用即可。例如,V形壁190和剪切弹簧72的表面不必如上面的图所示是线性的,但线性表面是优选的。
[0073]如图21b所示,剪切弹簧72的弹性体区段306和308被压缩,使得V形板310和中间板312之间的距离(表示为A’)小于图21a中显示的距离A,而中间板312和基板302之间的距离(表示为B’)小于图21a中显示的距离B。类似地,剪切弹簧74a的弹性体区段306和308被压缩,使得V形板310和中间板312之间的距离(表示为C’)小于图21a中显示的距离C,而中间板312和基板302之间的距离(表示为D’)小于图21a中显示的距离D0
[0074]因而,参照图2和3,可通过使用一种方法来组装车辆悬架50,该方法包括以下步骤(i)提供适于连接到车辆车架纵梁上的车架附连部分58,其具有附连到车架附连部分58上的弹簧模块70,其中,弹簧模块70具有由弹簧模块的顶壁84、底壁86和第一侧壁80和第二侧壁82限定的开口 64,(ii)将第一弹簧安装件66的第一部分66b定位在开口 64内,(iii)将第一剪切弹簧72定位在第一弹簧安装件66的第一渐缩表面和第一弹簧模块70的开口 64的第一侧壁80之间,(iv)将第二剪切弹簧74a定位在第一弹簧安装件66的第二渐缩表面和第一弹簧模块70的开口 64的第二侧壁82之间,(V)将第一弹簧安装件66的第二部分定位在开口 64内,(vi)将第一带螺纹连接杆164放置成穿过第一弹簧安装件66的第一部分或第一弹簧安装件66的第二部分中的至少一个中的贯穿孔,以及(vii)上紧第一带螺纹连接杆164,以将第一弹簧安装件66的第一部分和第一弹簧安装件66的第二部分拉到一起,并在第一弹簧安装件66的第一侧壁190和第一弹簧模块70的开口 64的第一侧壁80之间压缩第一剪切弹簧72,并还在第一弹簧安装件66的第二侧壁190b和第一弹簧模块70的开口 64的第二侧壁82之间压缩第二剪切弹簧74a。在这个组装车辆悬架的方法中,消除了对独立弹簧安装件的需要。另外,其它现有技术的系统要求使用漏斗(funnel)和剪切弹簧的困难的压缩技术来将弹簧安装件和一个或多个剪切弹簧恰当地定位在车辆悬架内。但是,利用这个方法,消除了这些问题,这是因为剪切弹簧通过弹簧安装件的侧壁的V形表面和剪切弹簧上的对应的V形侧壁的楔进作用而压缩。通过将螺母上紧到穿过弹簧安装件的内侧和外侧部分的连接杆上来形成弹簧安装件侧壁的V形表面。
[0075]另外,公开的车辆悬架结构还提供关于维修和拆卸车辆悬架的重要优点。例如,如果需要更换剪切弹簧,则维修人员可通过松开用来将弹簧安装件部分拉到一起以形成弹簧安装件的螺母或连接杆,用分段且交替方法逐渐对车辆悬架内的剪切弹簧解压缩(例如,减小作用于剪切弹簧上的压缩力)。分段且交替地对剪切弹簧解压缩的方法的以下示例可应用于使用两个连接杆146和146a的车辆悬架50。
[0076]分段且交替地对剪切弹簧解压缩的方法的第一示例:
步骤Al-沿使螺母214移动远离端部212的方向使连接杆146或螺母214转动X度。
[0077]步骤A2-沿使螺母214a移动远离端部212a的方向使连接杆146a或螺母214a转动X度。
[0078]步骤A3-重复步骤Al和A2,直到由鞍座组件90固持的剪切弹簧解压缩。
[0079]分段且交替地对剪切弹簧解压缩的方法的第二示例:
步骤B1-沿使螺母214移动远离端部212的方向使连接杆146或螺母214转动X度。
[0080]步骤B2-沿使螺母214a移动远离端部212a的方向使连接杆146a或螺母214a转动(X乘2)度。
[0081 ] 步骤B3-沿使螺母214移动远离端部212的方向使连接杆146或螺母214转动(X乘2)度。
[0082]步骤B4-重复步骤B2和B3,直到由鞍座组件90固持的剪切弹簧解压缩。
[0083]在前面的示例中,X可等于360°或一些其它度数。分段且交替地对剪切弹簧解压缩的方法的其它示例也是可能的。现有技术的系统提出更多挑战,这是因为不存在当从车辆悬架移除剪切弹簧时缓慢减小剪切弹簧上的压缩力的简单方法。
[0084]分段且交替的方法还可用来使剪切弹簧处于压缩。分段且交替地压缩剪切弹簧的方法的以下示例可应用于使用两个连接杆146和146a的车辆悬架50。
[0085]分段且交替地压缩剪切弹簧的方法的第一示例:
步骤Cl-沿使螺母214移向端部212的方向使连接杆146或螺母214转动X度。
[0086]步骤C2-沿使螺母214a移向端部212a的方向使连接杆146a或螺母214a转动X度。
[0087]步骤C3-重复步骤Cl和C2,直到由鞍座组件90固持的剪切弹簧如期望地压缩。
[0088]分段且交替地压缩剪切弹簧的方法的第二示例:
步骤Dl-沿使螺母214移向端部212的方向使连接杆146或螺母214转动X度。
[0089]步骤D2-沿使螺母214a移向端部212a的方向使连接杆146a或螺母214a转动(X乘2)度。
[0090]步骤D3-沿使螺母214移向端部212的方向使连接杆146或螺母214转动(X乘2)度。
[0091 ] 步骤D4-重复步骤D2和D3,直到由鞍座组件90固持的剪切弹簧如期望地压缩。
[0092]在前面的示例中,X可等于360°或一些其它度数。分段且交替地压缩剪切弹簧的方法的其它示例也是可能的。
[0093]在本文描述的示例实施例中,带螺纹连接杆146和146a可布置为多种构造中的任一种。优选地,连接杆是M-20X 1.5的10.9级螺栓,螺栓具有足够的螺纹,以允许各个螺栓穿过内侧和外侧鞍座两者,以及在经由螺栓上紧而压缩的剪切弹簧处于未压缩状态时,接合对应的螺母。例如,可从螺栓头到与螺栓头相对的柄部端,对各个螺栓的柄部攻螺纹。备选地,各个连接杆例如可包括不同类型的螺栓或螺钉,或者一些其它适当的紧固件。例如,各个连接杆可为具有两个带螺纹端部的杆,或者从端部到端部带螺纹的杆。就此而言,可将鞍座的内侧和外侧部分拉到一起,以通过将带螺纹连接杆安装到攻到鞍座的内侧和外侧部分中的一个的孔中,以及使用连接杆的相对端部上的螺母,或者通过使用旋到带螺纹连接杆的相对端部上的相应的螺母,来压缩一组剪切弹簧。而且,各个连接杆本身可为圆形、正方形或一些其它几何形状。图22是具有延伸通过剪切弹簧74a、第二开口 64a的第一侧壁80a和弹簧安装件66a的V形侧壁190a的线23_23的车辆悬架50的外侧侧部的视图。
[0094]图23是沿着图22中显示的线23_23的车辆悬架50的横截面俯视图。特别地,显示了剪切弹簧74a在侧壁80a和第二弹簧安装件66a的V形侧壁190a之间被压缩。剪切弹簧74a的V形壁310a与V形侧壁190a接触,并且剪切弹簧74a楔靠着侧壁80a。剪切弹簧74的基板302贴靠侧壁80a。作用于剪切弹簧74a、侧壁80a和V形侧壁190a上的摩擦力提供阻止剪切弹簧74a的侧向移动的主要手段。基板302包括沿远离V形板310的方向从基板302的端部延伸的凸缘304。类似地,凸缘305沿远离V形板310的方向从基板302的另一个端部延伸。照这样,凸缘304和305和侧壁80a可次要地约束剪切弹簧74的侧向移动。例如,当凸缘304与侧壁112c接触时,侧壁112c可约束剪切弹簧74的侧向移动,并且当凸缘305与侧壁IlOc接触时,侧壁IlOc可约束剪切弹簧74沿相反的方向的侧向移动。
[0095]图24是图2和3中显示的车辆悬架50的仰视图,其中,显示了剪切弹簧的凸缘304和305延伸超过包括那些剪切弹簧的弹簧模块。特别地,显示了剪切弹簧74a的凸缘304和305延伸超过侧壁82a的侧边缘IlOc和112c,并且显示了剪切弹簧72的凸缘304和305延伸超过侧壁80的侧边缘110和112。
[0096]图25a和25b是图2和3中显示的车辆悬架50的立视图。
[0097]图26示出显示车辆悬架450的备选实施例,车辆悬架450具有附连到弹簧模块470上的车架附连部分458,并且具有由顶壁470a、侧壁470b和470c和底壁470d限定的单个开口 464。显示了与上面的图1-25中描述的剪切弹簧和负载缓冲器相同的第一剪切弹簧72、第二剪切弹簧74和负载缓冲器76定位在开口 464内。还显示了弹簧安装件466,其包括独立的内侧和外侧弹簧安装件部分。使用连接杆465来将弹簧安装件466的内侧和外侧弹簧安装件部分拉到一起,以及分别在弹簧模块470的弹簧安装件466和侧壁470c和470b之间压缩剪切弹簧72和74。拉动内侧和外侧弹簧安装件部分形成V形壁,V形壁贴靠剪切弹簧72和74的V形壁。
[0098]图27示出车辆悬架650,其包括一对车架附连部分451和452,车架附连部分451和452经由鞍座480附
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