可用于车辆悬架的剪切弹簧的制作方法_5

文档序号:9634618阅读:来源:国知局
一个对应的弹簧安装件部分界面接触。
[0133]根据这个设计,上部部分140’、142’可用作弹簧安装件。特别地,上部部分140’、142’包括其第一端150’、152’,第一端150’、152’在第一弹簧安装件66’上共同形成其上适于安装第一负载缓冲器的第一负载缓冲器安装表面155’。类似地,上部部分140’、142’还包括其第二端160’、162’,第二端160’、162’在第二弹簧安装件66a’上形成其上适于安装第二负载缓冲器的第二负载缓冲器安装表面165’。当然,虽然显示了两个负载缓冲器安装表面,但可在上部部分140’、142’上以类似于图28的方式提供仅一个或者也许三个或更多个负载缓冲器安装表面。因而,弹簧安装件66’和66a’ 一体地附连到鞍座上,不像美国专利7,926,836中显示的鞍座那样。实际上,弹簧安装件66’和66a’优选地与鞍座120’和130’ 一体地形成,如图33中显示的。利用这个设计,消除了对独立弹簧安装件的需要。当然,不需要与鞍座成一体的弹簧安装件,并且可对特定应用使用与鞍座分开的弹簧安装件,如例如图27中显示的。
[0134]如上面提到的,外侧鞍座120’和内侧鞍座130’的上部部分140’、142’连接在一起。如下面更详细地论述的,连接杆可为带螺纹或不带螺纹的螺栓、螺钉,或者其它适当的紧固件,并且可用来将鞍座连接在一起。如图37和38中示出的,连接杆922和924和连接杆922a和924a显示了可在何处对鞍座实现连接。虽然对弹簧安装件66’显示了两个连接杆922和924,但如期望地使用仅单个连接杆或额外的连接杆是可能的。
[0135]图38进一步示出连接杆922和924和922a和924a的带螺纹柄部部分,其中,螺母923和925和螺母923a和925a附连,以将鞍座连接在一起。如上面提到的,连接杆不必带有螺纹,但可改为是利用开口销或其它适当的保持装置保持就位的无螺纹杆。
[0136]取决于应用,公开的车辆悬架50’在弹簧安装件的顶部表面上可不使用负载缓冲器,并且因而负载缓冲器安装表面155’和165’可不是必要的。但是,即使在没有负载缓冲器安装表面的情况下,利用图38和39中显示的鞍座组件90’的设计,上部部分140’、142’仍然可用作弹簧安装件。特别地,上部部分140’、142’包括其第一端150’、152’,第一端150’、152’共同形成弹簧安装件66’的第一 V形侧壁190’,第一 V形侧壁190’适于接触和压缩具有对应的V形表面的第一剪切弹簧(未显示,但参见下文)。
[0137]类似地,上部部分140,、142,还包括其第二端160,、162,,第二端160,、162,共同形成弹簧安装件66a’的第二 V形侧壁190a’,第二 V形侧壁190a’适于接触和压缩具有对应的V形顶部表面的第二剪切弹簧(也未显示,但参见下文)。虽然公开了 V形侧壁190’和190a’,但鞍座可设计成使得仅端部150’和152’或端部160’和162’包括V形侧壁。再次,利用图33中显示的设计,消除了使独立弹簧安装件接触剪切弹簧的需要。
[0138]如上面描述的,车辆悬架50’中存在两个开口(64和64a)。鞍座组件90’还包括定位在侧壁190’和190a’之间的第三V形壁190b’,以及与V形壁190b’相对且在侧壁190’和190a’之间的第四V形壁190c’。V形壁190b’和190c’以及(图33-36中显示的弹簧模块70和70a的)侧壁82和80a分别还适于接触和压缩具有对应的V形表面的额外的剪切弹簧(未显示,但参见下文)。
[0139]图39和/或图39A进一步示出提供图37和38中显示的负载缓冲器安装表面155’的一半的表面155a’,以及提供图37和38中显不的负载缓冲器安装表面165’的一半的表面165a’。因而,表面155a’是图37和38中显不的第一弹簧安装件66’的内侧部分66b’的一部分,而表面165a’是图37和38中显不的第二弹簧安装件66a’的内侧部分66c’的一部分。
[0140]图39还示出在鞍座组件90’的端部162’处形成V形壁190a’的一半的渐缩表面191a’,以及形成图37和38中显示的V形壁190b’的一半的渐缩表面191b’。另外,显示了贯穿孔922b和924b定位在贯穿孔910周围,这允许连接杆922和924穿过其中,并且显示了贯穿孔922d和924d定位在贯穿孔910a周围,这允许连接杆922a和924a穿过其中。
[0141]图39A还示出在鞍座组件90’的端部152’处形成V形壁190’的一半的渐缩表面191’,以及形成图37和38中显示的V形壁190c’的一半的渐缩表面191c’。
[0142]图40是剪切弹簧300’ (有时被称为V形弹簧)的透视图。图33_36中显示的剪切弹簧72’、72a’、74’和74a’可布置为图40-42中显示的剪切弹簧300’。剪切弹簧300’类似于图9-13中显示的剪切弹簧300,这是因为其包括基部板302和V形板310。但是,剪切弹簧300’包括第一中间板315和第二中间板317,第一中间板315和第二中间板317在图40-42中显示为平板。但是,仅包括扁平的第一中间板、两个V形中间板或一个V形中间板和一个扁平中间板也是可能的。
[0143]在剪切弹簧300’中,V形板310产生具有适于接触弹簧安装件的对应的V形侧壁的V形壁310a的剪切弹簧300’,但即使在没有V形板310的情况下,V形壁310a的表面也可为V形。剪切弹簧300’包括在基部板302和第一中间板315之间的弹性体区段306、在第一中间板315和第二中间板317之间的弹性体区段308,以及在第二中间板317和V形板310之间的弹性体区段318。当然,可使剪切弹簧没有板302、315、317和312中的一个或多个。例如,剪切弹簧可为所有弹性体,具有基部板302而没有中间板315和317 ;具有基部板302和板310但没有中间板等。此外,基部板302还可为V形板310,并且所有板302、315、317和310可为V形。在这种情况下,接触基部板302的开口的侧壁也可具有对应的V形。
[0144]此外,显示了剪切弹簧300’具有优选实施例的几何形状。将理解的是,基部板302甚至可不包括上面提到的板。另外,剪切弹簧300’的基部或基部板302还可使用紧固件、螺栓等以已知且常规的方式固定到弹簧模块中的开口的侧壁上。因而,剪切弹簧不必具有但可具有图40-42中显示的几何形状。
[0145]图41是包括基板302、V形板310、第一中间板315和第二中间板317的剪切弹簧300’的平面图。基板302包括从其第一端延伸远离V形板310的第一凸缘304,以及从其第二端也延伸远离V形板310的第二凸缘305。基部板302适于接触车辆悬架的弹簧模块开口的第一侧壁(例如,图33-36中的车辆悬架50’的弹簧模块中的开口 64的侧壁80)。作用于剪切弹簧300’、弹簧模块开口的侧壁和弹簧安装件的V形侧壁上的摩擦力提供用以阻止剪切弹簧300’的侧向移动的主要手段。基板302的第一凸缘304和第二凸缘305设计成延伸超过弹簧模块开口的侧壁的第一和第二侧部边缘,以次要地约束剪切弹簧300’相对于车辆悬架50’的侧向移动。
[0146]中间板315和317对作用于剪切弹簧300’上的侧向力(诸如在从V形板310到基部板302的方向上的侧向力)提供额外的阻力。中间板315和317显示为平行于基板302的平板。但是,对于V形,中间板312可如期望的具有较大或较小的角。
[0147]V形板310可由直板弯曲而成。因为V形板310具有V形,所以V形板310具有小于180度的角。图41示出由V形板310形成的夹角311。夹角311可为落在多个角范围中的任一个内的多个度数,该多个角范围中的任一个包括(但不限于)(i)90°至179°,(ii)90°至170°,或(iii)115°至125°的角范围。根据后一范围,夹角311可为例如115。、116。、117。、118。、119。、120。、121。、122。、123。、124。、125。,或者那些列出的角中的任两个之间的一些非整数角。
[0148]图42是剪切弹簧300’的侧视图。剪切弹簧300’在其端板(即,基板302和V形板310)之间具有自由状态竖向偏移301’。优选地,自由状态竖向偏移301等于图33-36中显示的车辆悬架50’的竖向行程的一半。这么做是为了最小化施加在两个端板处的压缩负载对剪切弹簧300’起作用而在剪切弹簧300’中引起的力偶。力偶是当相等且相对的力对本体起作用但不在同一直线上时所引起的力矩。剪切弹簧300’上的力偶的作用是在弹簧内引起旋转,这可使弹簧在弹簧模块内充分地旋转,以至于减轻剪切弹簧的压缩,以及使弹性体区段(例如,弹性体区段306、308和318)张紧。使剪切弹簧300’的两个端板偏移等于悬架的竖向行程的一半的距离在全行程和回弹条件下引起力偶,力偶相等,但方向相反(这些力偶的量级是没有偏移或偏移等于车辆悬架50’的竖向行程的弹簧的力偶的一半)。
[0149]根据图33-42中显示的公开实施例,剪切弹簧300’可由粘合到板302、315、317和310上的弹性体区段306、308和318构建。弹性体区段306、308和318可包括弹性体材料(即,弹性体),诸如天然橡胶、合成橡胶、丁苯、合成聚异戊二烯、丁基橡胶、腈橡胶、乙烯丙烯二烃单体橡胶、聚丙烯酸橡胶、高密度聚乙烯、热塑性弹性体、热塑性烯烃(TPO)、尿烷、聚亚安酯、热塑性聚氨酯(TPU),或者一些其它类型的弹性体。就此而言和特别地,弹性体区段306、308和318可包括限定为美国试验材料协会(ASTM) D 2000 M4AA 717 A13 B13 C12F17 Kll Zl Z2的弹性体。在这种情况下,Zl表示天然橡胶,并且Z2表示被选来实现期望剪切速率的硬度。选择的硬度可基于给定预定尺度,诸如肖氏硬度A级、ASTM D2240型A级,或者ASTM D2240型D级。在优选实施例中,根据肖氏硬度A级,Z2例如优选为70 ± 5。在另一个实施例中,根据肖氏硬度A级,Z2例如在50至80的范围内。Z2和Z2的范围的其它示例也是可能的。
[0150]在另一方面,弹性体区段306、308和318可包括黏弹性体材料,(i)当剪切弹簧300’处于给定范围内的负载下时,以及当负载被移除时,黏弹性体材料具有弹性特性,并且
(ii)如果施加的负载超过给定的最大负载范围,则黏弹性体材料具有非弹性特性(例如,不回到原来的未加载形状)。给定范围可从无负载扩展到最大预期负载加给定阈值。给定阈值决定剪切弹簧300的可能过载。作为示例,黏弹性体材料可包括无定形聚合物、半结晶聚合物和生物聚合物。黏弹性体材料的其它示例也是可能的。
[0151]根据示例实施例,弹性体区段306、308和318还可包括一种或多种填料。(多种)填料可优化弹性体区段306、308和318的性能。填料可包括(但不限于)蜡、油、固化剂和/或黑烟末。这样的填料可通过改进耐久性,以及/或者针对施加到弹性体区段306、308和318的给定剪切负载和/或给定压缩负载来调节弹性体区段306、308和318而优化性能。通过使用填料来改进耐久性可包括例如最小化弹性体区段306、308和318的温升-加载特性,以及/或者最大化弹性体区段306、308和318的形状固持力。
[0152]例如可通过将板302、315、317和310插入模具(未显示)中来形成剪切弹簧300’。可对各个板涂覆涂层材料。作为示例,涂层材料可包括包含以钙改性的锌和磷酸盐的材料。涂层材料可具有200-400毫克每平方英尺的涂层重量。涂层材料的其它示例也是可能的。可将粘合剂施用到涂覆板上,用于将板302、315、317和310粘合到弹性体区段306、308和318上。作为示例,粘合剂可包括美国北卡罗来纳州卡瑞的洛德公司(Lord Corporat1n)制造的Chemlok?。粘合剂的其它示例也是可能的。在将板302、315、317和310插入模具中之前,在此期间和/或之后施用涂层材料和/或施用粘合剂可发生。在施用涂层材料和粘合剂之后,可将弹性体材料(同时呈可倾倒形式)插入模具中,以形成弹性体区段306、308和 318。
[0153]在优选实施例中,用除了弹性体材料之外的手段保护板302、315、317和310的任何暴露部分(例如,板的未被弹性体材料覆盖的一部分)免受腐蚀。在其它实施例中,板302、315、317和310的一些暴露部分(例如,板的边缘)可未受到腐蚀保护,而板的任何其它暴露部分则受到腐蚀保护。
[0154]板302、315、317和310可由多种适当材料中的任一种制成,包括(但不限于)铁、钢、铝、塑料、复合材料或一些其它材料。板302、315、317和310可完全或至少基本上封装在弹性体中,以进一步提高它们在配合悬架部件处的抗腐蚀性和摩擦性。作为示例,板302、315、317和310可包括厚度在0.125英寸(3.175 mm)至0.25英寸(6.35 mm)之间的范围内的板。
[0155]最初可用与上面描述的组装车辆悬架50的方法相同的方式将车辆悬架50’拉到一起。因此,参照图33-36,可通过使用方法来组装车辆悬架50’,该方法包括步骤(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74’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)使第一带螺纹连接杆164 (参见图21a和21b)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146 (参见图21a和21b),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,并且在第一弹簧安装件66’的第一侧壁和第一弹簧模块70的开口 64的第一侧壁80之间压缩第一剪切弹簧72’,并且还在第一弹簧安装件66’的第二侧壁和第一弹簧模块70的开口 64的第二侧壁82之间压缩第二剪切弹簧74’。剪切弹簧72a’和74a’以类似的方式使用带螺纹杆146a压缩在弹簧安装件66’和壁80a和82a之间。
[0156]但是,组装车辆悬架50’的方法不同于组装车辆悬架50的方法,这是因为鞍座组件90’包括用于使用连接杆922和924以及922a和924a来连接外侧鞍座120’和内侧鞍座130’的额外贯穿孔。在使用带螺纹杆146和146a将外侧鞍座拉到和连接到一起之后(如图2、3和21a和21b中显示和上面描述的),使用定位在贯穿孔910周围的连接杆922和924将外侧鞍座120’和内侧鞍座130’进一步固定在一起,而使用定位在贯穿孔910a周围的连接杆922a和924a将外侧鞍座120’和内侧鞍座130’进一步固定在一起。在这点上,可移除,但不必移除带螺纹杆146和146a,从而使连接杆922和924和922a和924a将外侧鞍座120’和内侧鞍座130’固定在一起。图33-36显示带螺纹杆146和146a从车辆悬架50’的贯穿孔910和910a移除的车辆悬架50’。
[0157]对弹簧安装件66’使用两个连接杆922和924,以及对弹簧安装件66a’使用两个连接杆922a和924a可提供大于对各个弹簧安装件使用单个带螺纹杆146或146a的额外保持强度。
[0158]在已经使用带螺纹杆146将外侧鞍座120’和内侧鞍座130’拉到一起之后使用连接杆922或924的一个好处在于,连接杆922或924可比带螺纹杆146更短,这是因为在外侧鞍座120’和内侧鞍座130’被拉到一起之后,连接杆922或924的长度仅需要足够附连螺母或其它固定装置即可。相反,带螺纹杆146必须足够长,以在外侧鞍座130’和内侧鞍座120’被拉到一起之前延伸通过它们,从而潜在地导致从车辆悬架延伸的带螺纹杆146不合乎需要地突出。
[0159]此外,各个弹簧安装件中具有两个连接杆提供车辆悬架冗余,这是因为如果一个杆失效,则另一个连接杆将仍然将外侧鞍座120’和内侧鞍座130’保持在一起。在两个弹簧与每个弹簧安装件的两个连接杆一起使用的情况下,则将存在四个连接杆将外侧鞍座120’和内侧鞍座130’保持在一起。在这种情况下,如果连接杆中的一个失效,则将仍然存在三个连接杆将外侧鞍座120’和内侧鞍座130’保持在一起。
[0160]本文描述的与各种示例车辆悬架一起使用的活动梁可构建成多种布置中的任一种。就此而言,用来构建活动梁的各种板的数量和/或尺寸可在各种活动梁布置之间改变。此外,附连到各个车辆悬架上的活动梁可经由各种构件固持到车辆悬架上,诸如例如,包括鞍座帽和带螺纹连接杆的一组构件,或者包括U形螺栓和一对螺母的一组构件。
[0161]图43-47是针对剪切弹簧350,剪切弹簧350包括替代的剪切弹簧设计,其可用在图1-2和22-26所示的车辆悬架50中,以及图33-36所示的车辆悬架50’中。具体地,如图1-2和22-26所示的剪切弹簧72,74,72a和74a可以被布置成为在图43-47所示中所示的剪切弹簧350,并且在图33-36中所示的剪切弹簧72’,74’,72a’和74a’可被布置成为如图43-47所示的剪切弹簧350。此外,在图43-47中所示的剪切弹簧350也可在图48和49所示的车辆悬架1050中使用。特别是,在一个优选的实施例中,在悬架1050中所示的剪切弹簧1072,1074,1072a和1074a可以布置成为如图43-47的剪切弹簧350。
[0162]图43是剪切弹簧350的透视图,该剪切弹簧350类似于图9_13示出的剪切弹簧300和图40-42示出的剪切弹簧300’,因为它包括基板380和具有V形上表面的板360。剪切弹簧350还包括被示出为图43-47所示平板的第一中间板370。然而,在其它实施例中,它也可以根据需要包括额外的中间板。应当理解的是,用语“上”、“下”和“基”被用在本说明书和权利要求书中,仅仅是为了提供用于剪切弹簧构件的关系参考。但是,用语“上”、“下”和“基”决不要求剪切弹簧以任何特定的方式被定向在车辆悬架中。实际上,应当理解,在悬架50,50’和1050中所示的剪切弹簧显示,与基板和剪切弹簧上表面一起定位的剪切弹簧被安装在一个大致水平的定向。因此,剪切弹簧350可被取向水平地定向,垂直地定向,或介于此两者之间的定向。
[0163]在剪切弹簧350中,板360具有V形的上表面,其导致剪切弹簧350具有V形的外表面,其包括适于接触弹簧安装件的对应V形侧壁的表面362和364。如本文所用的用语“V形”应被广泛地解释为覆盖相对于彼此成角度的两个壁,其可能会或可能不会会集在一个点上。换言之,V形表面的顶点可以是倒圆的或甚至是平面的。型芯撑(chaplets) 366显示在板360的上表面上,处于在模制过程中所使用的表面362和364之内。此外,板360、370和380的角部也被暴露,以有助于模塑模制。
[0164]图44显示图43所示剪切弹簧350的端视图,并且图47显示图43所示剪切弹簧350的沿线47- 47剖取的截面端视图。应该理解的是,板360具有位于板360的成角度的上表面363和373下方的平底面361。换句话说,板360具有一个大致三角形的横截面,其具
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