悬架撑杆及矿用卡车的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种悬架撑杆及矿用卡车，该悬架撑杆包括耐磨带，耐磨带包括多个层，例如夹在外层和中间层之间的基底金属层，连同从基底金属层与中间层相对设置的固体润滑剂层。所述外层与撑杆外壳的内表面接合，所述撑杆外壳滑动地接纳有杆。所述固体润滑剂层为最内层，其与杆的外表面接合以使耐磨带被夹在杆和外壳之间并提供用于接合滑动杆的固体润滑剂。本实用新型公开的用于撑杆的改进的耐磨带具有多层结构，使用该多层结构设置的耐磨带，将不需要太频繁更换或在撑杆的其他规律的定期维护期间进行更换耐磨带。
【专利说明】悬架撑杆及矿用卡车
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车辆撑杆和车辆撑杆的维护。更具体地，本实用新型涉及重型撑杆及改进的用于重型撑杆的耐磨带，例如用于采矿和工程车辆或机器的撑杆。
【背景技术】
[0002]许多类型的车辆和机器包括用于吸收和缓冲车辆或机器在地面行进中受到的瞬时力的悬架撑杆。典型的悬架撑杆包括杆和/或活塞，其可滑动地接纳在外壳(也称为导板)内。撑杆外壳还包括至少一个腔，该腔包含例如液压流体或油等粘性流体。该流体抑制所述外壳内的杆的移动。当所述杆缩回外壳中，流体可以通过至少一个孔口排出腔外，并且，相反地，当杆延伸时，流体可以通过同一个或另一个孔口进入该腔。通过增加或减小所述流体流经的孔口直径和/或通过改变流体的粘度本身，撑杆所提供的缓冲量可适用于预期的各类型的瞬时载荷。
[0003]对于大型越野车辆和机器，例如矿用卡车，典型的前撑杆包括可滑动地接纳在外壳内的空心杆。杆的下端可以连接到主轴安装件并且所述外壳可以连接到车辆/机器的机架。当杆伸缩时，杆和外壳之间可能发生有害的金属间的接触。为了避免这种有害的金属间的接触，撑杆可以包括缠绕所述杆并且设置在杆和所述外壳内表面之间的耐磨带。
[0004]撑杆耐磨带可经受两种类型的力一伸长力(elongat1n force)和压缩力。伸长力是在当所述杆滑动或在所述外壳内摆动时，由所述耐磨带与所述外壳内表面之间的轴向滑触引起。耐磨带上的压缩力是在当杆相对于外壳的位置移动时，由耐磨带在外壳和杆之间受到的挤压引起。所述压缩力对于用于采矿、焦油砂挖掘和其他需要车辆穿越崎岖地带的操作是颇成问题的。
[0005]目前，耐磨带由例如尼龙的聚合材料制成，其可以是通过铸造或模制而成。然而，已经发现，这样的聚合材料不具有足够的压缩强度性能并且可能在对撑杆进行定期维护之前发生故障。因为更换悬架撑杆的耐磨带是费时的，因此成本也高，需要改进的具有较长使用寿命的耐磨带。具有较长使用寿命的耐磨带能使耐磨带在定期维护过程中被更换，并且可以避免仅需更换耐磨带而进行的额外维护。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种悬架撑杆及矿用卡车，通过改变用于悬架撑杆的耐磨带的结构，来延长耐磨带的使用寿命。
[0007]—方面，本实用新型公开了一种悬架撑杆，其包括具有内表面的中空外壳，所述外壳可滑动地接纳杆；所述杆具有外表面，所述杆的外表面包裹有至少一个耐磨带；所述耐磨带夹在外壳的内表面和杆的外表面之间；所述耐磨带包括接合所述外壳内表面的外层和接合杆外表面的内层，耐磨带还进一步包括夹在外层和中间层之间的基底金属层，所述中间层夹在基底金属层和内层之间；耐磨带的所述外层包括第一金属或金属合金，所述基底金属层包括第二金属或金属合金，中间层包括第三金属或金属合金，所述内层包括固体润滑剂。
[0008]其中，所述第二金属比所述第一金属和第三金属硬；所述固体润滑剂可以是聚四氟乙烯。
[0009]或者，所述第一金属和第三金属包括青铜，所述第二金属包括钢，并且所述固体润滑剂包括聚四氟乙烯。
[0010]或者，所述固体润滑剂为聚四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、石墨、二硫化钥、氮化硼、二硫化钨、滑石、氟化钙、氟化铈中的其中一种或者它们的组口 O
[0011]另一方面，本实用新型公开了一种矿用卡车，所述卡车包括一对前轮，每个前轮连接到撑杆，每个撑杆包括具有内表面的外壳，所述外壳可滑动地接纳杆；所述杆具有外表面，所述杆的外表面包裹有至少一个耐磨带，所述耐磨带夹在所述外壳的内表面和杆的外表面之间；所述耐磨带包括接合所述外壳的内表面的外层和接合所述杆的外表面的内层，所述耐磨带还进一步包括夹在所述外层和中间层之间的基底金属层，所述中间层夹在基底金属层和内层之间；并且所述外层包括第一金属或金属合金，所述基底金属层包括第二金属或金属合金，所述中间层包括第三金属或金属合金，所述内层包括固体润滑剂。
[0012]本实用新型的另一方面公开了一种使用一个或多个耐磨带翻新车辆的现有重型撑杆的方法，所述撑杆包括具有内表面的中空外壳，所述外壳通过外表面接纳杆；所述撑杆还包括至少一个夹在外壳的内表面和杆的外表面之间的耐磨带；所述方法包括:将撑杆从车辆脱开并将所述杆从外壳去除；去除现有的耐磨带，并更换至少一个耐磨带，所更换的耐磨带可以包括接合外壳内表面的外层和接合在杆外表面的内层，所更换的耐磨带还可以包括夹在外层和中间层之间的基底金属层，所述中间层可以夹在所述基底金属层和内层之间；所述外层可以包括第一金属或金属合金，所述基底金属层可以包括第二金属或金属合金，所述中间层可以包括第三金属或金属合金，所述内层可以包括固体润滑剂。
[0013]本实用新型公开的用于撑杆的改进的耐磨带具有多层结构，其使用寿命可以超过10，000小时或至少是现有尼龙耐磨带使用寿命的两倍。使用该多层结构设置的耐磨带，将不需要太频繁更换或在撑杆的其他规律的定期维护期间进行更换耐磨带。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是越野载重车的示意图，其示出了前、后撑杆的可能位置；
[0015]图2是本实用新型所提出的撑杆和耐磨带的剖面图；
[0016]图3是图2所示的撑杆的局部透视图和截面图；
[0017]图4是示出了本实用新型的耐磨带各层的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0018]图1示出了车辆10，例如越野载重车。在图1中，前轮11可以与前撑杆12相关联。图1还示出了可以与后撑杆14相关联的后轮13。车辆10还可以包括承载部分15、驾驶室16和车架17。尽管本公开主要涉及前撑杆12，但是本领域的技术人员应该认识到，这里所述的原理也适用于后撑杆14。此外，本公开不限于图1中所示的车辆或卡车10的类型。
[0019]图2示出了本公开的撑杆12，其可以包括一对外壳耐磨带21、22。该撑杆12可以包括外壳23，该外壳如图2所示，呈中空或大体上呈圆柱形结构，并且可滑动地接纳杆24。杆24也可以是中空的，并且包括可接纳流体的腔25。流体通过杆24的开口近端26流入腔25，所述杆24与设置在头28的充能端口 27连通。头28还可以包括附加的端口 29，其可以与轮胎压缩力监测系统(TPMS)连通。所述头28包围外壳23的开口端31。杆24的开口端26可以连接到支撑环32，该支撑环32可以通过一个或多个紧固件33固定到杆24的开口端26。所述支撑环32可以接纳一个或多个活塞耐磨带34、35，当杆24在外壳23内摆动时，所述活塞耐磨带34、35可以靠着外壳23的内表面36滑动。撑杆12也可以包括密封压盖耐磨带37。外壳23、杆24、密封压盖耐磨带37、活塞耐磨带34、35和支撑环32可以限定一个环形室38，该环形室38可以通过一个或多个通路41、42与腔25连通。流体可以提供给环形室38，主要用于润滑。
[0020]杆24的端部43可以由帽44封闭并且可以进一步连接到主轴安装件(未示出)。类似地，头28可以连接至上安装件(也未示出)。外壳23还可以包括一个或多个将外壳23固定到车架17 (图1)的支架45、46。
[0021]撑杆12包括三组耐磨带，其包括外壳耐磨带21、22，密封压盖耐磨带37与活塞耐磨带34、35，本公开主要涉及外壳耐磨带21、22。外壳耐磨带21、22可以缠绕所述杆24，如图3中所示。
[0022]仍然参照图3，外壳23的端部51可以连接到保持器52，该保持器52可以防止当杆24延伸时耐磨带21、22离开外壳23。已经发现外壳耐磨带21、22同时受到伸长力和压缩力的作用。例如，杆24滑动进入外壳23将沿着平行于杆24和外壳23的中心轴线53的方向向耐磨带21、22施加力。此外，当车辆10穿越不平地形，例如在矿山或在焦油砂挖掘现场，杆24和外壳23之间耐磨带21、22的挤压也会导致压缩力的产生。已发现这些压缩力会导致耐磨带21、22过早毁损或在撑杆12需要规律的定期维护之前导致耐磨带21、22故障。目前使用的用于重型撑杆的耐磨带在工作4，000-5，000小时后需要进行更换。利用这种耐磨带的机器或卡车10的制造商和操作员都期望撑杆耐磨带的使用寿命远长于4，000-5, 000小时。为了延长用于重型撑杆12的外壳耐磨带21、22的使用寿命，所公开的耐磨带21、22可以具有如图4所示的四层结构。
[0023]参照图4，外壳耐磨带21、22可以包括四个层，四个层包括外层55、内层56、基底金属层57和一个中间层54，共同形成图4所示的复合结构:外层55/基底金属层57/中间层54/内层56。所述外层55与外壳23的内表面36接合，内表面36呈现为粗糙表面。因此，外层55可由结实的材料制成，例如金属合金。用于外层55的合适的金属合金包括，但不限于铜、铜合金、各种青铜、黄铜、铝、铝合金和镁。一方面，外层55和中间层54可以由相同的材料或合金制成。
[0024]与此相反，内层56与杆24的外表面61接合(见图3)。由于杆24的外表面61比外壳23的内表面36更光滑并且必须在外壳23内轴向滑动，所以内层56可以由较不结实的材料，例如固体润滑剂制成。一种合适的固体润滑剂材料是PTFE (聚四氟乙烯)。其他合适的固体润滑剂材料可以包括，但不限于，氟化乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物石墨、二硫化钥、氮化硼、二硫化钨、滑石、氟化钙、二硫化钨以及它们的组合。
[0025]建议使用中间层54，以在基底金属层57以及内层56之间提供过渡，基底金属层57可以是钢或其他铁基合金，内层56可以是固体润滑剂，例如PTFE。用于制造中间层54的材料包括铜、铜合金和青铜。用于中间层54的材料可以与用于外层55的材料相同。
[0026]在一个非限制性实施例中，外壳耐磨带21、22可以包括青铜的外层55，钢的基底金属层57、青铜的中间层54和PTFE的内层56。当然，对于外层55和中间层54可以使用除了青铜或铜合金的各种其他合金。例如，其他可用于外层和中间层55、54的合金包括铝、多种钢或铁基合金、各种黄铜合金和镁。
[0027]各种用于提供基底金属层57，使用外层55、中间层54涂覆基底金属层57，使用内层56涂覆中间层54的方法对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。
[0028]工业实用性
[0029]目前，设置在撑杆的杆和外壳之间的耐磨带是由铸造或模制聚合物材料，例如尼龙制成。然而，由于这种聚合物材料不能提供足够的抗压缩的力，因此公开了一种改进的耐磨带，其包括四个层，包括外层金属层、基底金属层、中间层和内固体润滑剂层。外层和中间层可以是青铜或其他合适的合金。所述固体润滑剂可以是PTFE或其他合适的材料，这些材料可以被很容易地涂覆到中间层。尽管其他适合的合金对本领域的普通技术人员而言是显而易见的，该基底金属层可以是钢。该多层结构设置的耐磨带将不需要太频繁更换或在撑杆的其他规律的定期维护期间进行更换。例如，所公开的耐磨带的使用寿命超过10，000小时或至少是现有尼龙耐磨带使用寿命的两倍。因此，公开了用于撑杆的改进的耐磨带以及改进的撑杆和装有所述撑杆的车辆和机器。
【权利要求】
1.一种悬架撑杆，包括: 中空外壳，其具有内表面； 杆，所述外壳可滑动地接纳所述杆，所述杆具有外表面； 至少一个耐磨带，所述杆的外表面缠绕有所述至少一个耐磨带，所述耐磨带夹在所述外壳的内表面与所述杆的外表面之间；其特征在于， 所述耐磨带包括与所述外壳的内表面接合的外层，所述耐磨带还包括与所述杆的外表面接合的内层，所述耐磨带还包括基底金属层和中间层，所述基底金属层设置在所述外层和所述中间层之间，所述中间层设置在所述基底金属层和所述内层之间；并且 所述外层包括第一金属，所述基底金属层包括第二金属，所述中间层包括第三金属，所述内层包括固体润滑剂。
2.根据权利要求1所述的悬架撑杆，其特征在于，所述第三金属包括青铜。
3.根据权利要求2所述的悬架撑杆，其特征在于，所述固体润滑剂包括聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的悬架撑杆，其特征在于，所述第二金属比所述第一金属和第三金属硬。
5.根据权利要求4所述的悬架撑杆，其特征在于，所述固体润滑剂是聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的悬架撑杆，其特征在于，所述第一金属和第三金属包括青铜，所述第二金属包括钢，并且所述固体润滑剂包括聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的悬架撑杆，其特征在于，所述固体润滑剂为聚四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、石墨、二硫化钥、氮化硼、二硫化钨、滑石、氟化钙、氟化铈中的其中一种或者它们的组合。
8.一种矿用卡车，包括: 一对前轮； 撑杆，每个前轮连接到所述撑杆； 每个撑杆包括: 中空外壳，其具有内表面； 杆，所述外壳可滑动地接纳所述杆，所述杆具有外表面； 至少一个耐磨带，所述杆的外表面缠绕有所述至少一个耐磨带，所述耐磨带夹在所述外壳的内表面与所述杆的外表面之间；其特征在于， 所述耐磨带包括与所述外壳的内表面接合的外层，所述耐磨带还包括与所述杆的外表面接合的内层，所述耐磨带还包括基底金属层和中间层，所述基底金属层设置在所述外层和所述中间层之间，所述中间层设置在所述基底金属层和所述内层之间；并且 所述外层包括第一金属，所述基底金属层包括第二金属，所述中间层包括第三金属，所述内层包括固体润滑剂，所述第二金属比所述第一金属硬。
9.根据权利要求8所述的矿用卡车，其特征在于，所述第二金属是钢合金，所述第一金属和所述第三金属是青铜。
10.根据权利要求8所述的矿用卡车，其特征在于，所述固体润滑剂为聚四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、石墨、二硫化钥、氮化硼、二硫化钨、滑石、氟化钙、氟化铈中的其中一种或者它们的组合。
【文档编号】B60G13/04GK203974456SQ201420455536
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】T·科斯, K·高斯洛维奇, R·U·马瑞, S·M·约翰逊 申请人:卡特彼勒公司