可用于車輛懸架的剪切彈簧的制作方法
【專利說明】可用于車輛懸架的剪切彈簧
[0001]相關串請
本申請要求于2013年7月25日提交的美國專利申請N0.13/950873的優(yōu)先權，該申請的內容通過引用而整體地結合在本文中。
[0002]背景
本發(fā)明大體涉及車輛懸架。更特別地，本發(fā)明涉及具有彈簧的車輛懸架。用于在職業(yè)或重型拖運卡車應用中使用的單個彈簧剛度懸架和可變的彈簧剛度懸架是已知的。單個彈簧剛度懸架具有固定彈簧剛度，一般必須將固定彈簧剛度設定成產生行駛舒適的懸架或展現(xiàn)充分滾動穩(wěn)定性的硬懸架的水平。因此，滾動穩(wěn)定性或行駛質量在單個彈簧剛度懸架中受到損害，這取決于選擇的彈簧剛度。
[0003]在操作期間通過提供多個彈簧剛度，可變的彈簧剛度懸架克服單個彈簧剛度懸架的這個缺陷。隨著簧上負載增大，彈簧剛度相應地增大。在美國專利N0.6，585，286中顯示了用于在職業(yè)或重型拖運卡車應用中使用的可變的彈簧剛度彈性體彈簧懸架的示例，該專利的公開通過引用而結合在本文中。那個懸架利用搖枕彈簧和輔助彈簧來實現(xiàn)其可變的彈簧剛度。
[0004]本發(fā)明的受讓人在2010年9月5日提交的名稱為“Suspens1n Assembly WithTie-Plate (具有墊板的懸架組件)”的美國申請N0.12/876，158中公開了一種車輛懸架，其具有剪切彈簧和彈簧剛度持續(xù)增大的負載緩沖器，該申請是2009年8月22日提交的名稱為“Tie-plate and frame hanger of a suspens1n assembly(懸架組件的墊板和車架吊鉤)”的美國專利申請N0.12/545，828 (現(xiàn)在是美國專利N0.8，052, 166)的延續(xù)部分，美國專利申請N0.12/545，828是2008年12月12日提交的名稱為“Modular Suspens1nSystem and Components Thereof (模塊化懸架系統(tǒng)及其構件)”的美國專利申請N0.12/334，195 (現(xiàn)在是美國專利N0.8，152，195)的延續(xù)部分，以及2008年3月10日提交的名稱為“Elastomeric Spring Vehicle Suspens1n(彈性體彈簧車輛懸架)”的美國專利申請N0.12/045，069 (現(xiàn)在是美國專利N0.7，926，836)的延續(xù)部分，以上各個申請和專利都轉讓給了瀚瑞森美國L.L.Co本申請通過引用而將美國專利申請N0.12/545，828、N0.12/334，195，以及 N0.12，876，158，以及美國專利 7，926，836、8，052，166 和 8，152，195結合在本文中。本申請包括對上面提到的申請中公開的車輛懸架的改進和進步。

【發(fā)明內容】

[0005]在一方面，提供一種用于支撐在車軸上方的縱向延伸的車輛車架縱梁的懸架，該懸架具有適于連接到車輛車架縱梁上的第一車架附連部分，附連到第一車架附連部分上的第一彈簧模塊，所述第一彈簧模塊具有開口。第一彈簧安裝件定位在第一彈簧模塊的開口內，第一剪切彈簧定位在第一彈簧安裝件的第一側壁和第一彈簧模塊的開口的第一側壁之間，第二剪切彈簧定位在第一彈簧安裝件的第二側壁和第一彈簧模塊的開口的第二側壁之間。所述第一彈簧安裝件包括內側部分，以及與內側部分分開的外側部分、第一貫穿孔，第一貫穿孔定位在第一彈簧安裝件的內側部分或外側部分中的至少一個中，第一貫穿孔適于允許第一連接桿穿過其中，其中，第一連接桿將第一彈簧安裝件的內側部分和第一彈簧安裝件的外側部分連接在一起，并且其中，第一剪切彈簧具有V形的外表面，其中該第一剪切彈簧被壓縮在第一彈簧安裝件的第一側壁和第一彈簧模塊的開口的第一側壁之間，并且其中，第二剪切彈簧具有V形的外表面，其中該第二剪切彈簧被壓縮在第一彈簧安裝件的第二側壁和第一彈簧模塊的開口的第二側壁之間。
[0006]在另一方面，提供一種懸架，其中第一剪切彈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形上表面與基部相對并且適于與定位在第一彈簧安裝件的第一側壁上的對應V形表面相配合，其中，該上板具有與基板的平坦上表面平行的平坦下表面，并且其中，第二剪切彈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形上表面與基部相對并且適于與定位在第一彈簧安裝件的第二側壁上的對應V形表面相配合，其中該上板具有與基板的平坦上表面平行的平坦下表面。
[0007]在另一方面，提供了一種剪切彈簧，其具有帶平坦上表面的基板和具有V形上表面的上板，所述V形上表面與基板相對并且適于與定位在彈簧安裝件的側壁上的對應V形表面相配合，該上板具有與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與上板的平坦下表面之間的彈性體材料。
[0008]該剪切彈簧也可構造成使得其中上板具有頂點，該頂點位于經過上板和基板的中心垂直地畫出的中心線處，并且該剪切彈簧還可構造為具有中間板，該中間板具有與上板的下表面平行并且與基板的上表面平行的平坦的上表面和下表面，其中每個彈性體段中的壓縮和剪切應變在其整個橫截面上是均等的。
【附圖說明】
[0009]參照附圖在本文描述本發(fā)明的示例性實施例，其中，相同部件由相同參考標號表示，并且其中:
圖1是車輛懸架50的透視圖；
圖2是圖1中顯示的車輛懸架50的透視圖；
圖3是圖1和2中顯示的車輛懸架50的正視圖；
圖4是圖1-3中顯示的車輛懸架50的車架吊鉤構件的透視圖；
圖5是圖4的車架吊鉤構件的另一個透視圖；
圖6是圖1-3中顯示的鞍座組件的透視圖；
圖7是圖6中顯示的鞍座組件的另一個透視圖；
圖8是圖6和7中顯示的鞍座組件的一部分的透視圖；
圖8A是圖6和7中顯示的鞍座組件的一部分的另一個透視圖；
圖9是在圖1-3中顯示的車輛懸架中使用的剪切彈簧的透視圖；
圖10是圖9中的剪切彈簧的正視圖；
圖11是圖9和10中顯示的剪切彈簧的另一個正視圖；
圖12是圖9中顯示的剪切彈簧的平面圖；
圖13是圖9-12中顯示的剪切彈簧的另一個透視圖；
圖14是在圖1-3的車輛懸架中使用的負載緩沖器的透視圖；
圖15是圖14的負載緩沖器的另一個透視圖； 圖16是圖14和15的負載緩沖器的正視圖；
圖17是圖14-16中顯示的負載緩沖器的平面圖；
圖18是圖14-17中顯示的負載緩沖器的另一個平面圖；
圖19是負載緩沖器的透視圖；
圖20是負載緩沖器的透視圖；
圖21a是在被兩個連接桿拉到一起之前的內側鞍座和外側鞍座的俯視圖；
圖21b是在圖21a中的鞍座已經被連接桿拉到一起之后的俯視圖；
圖22是車輛懸架50的外側的視圖；
圖23是沿著圖22中顯示的線23-23的圖22的車輛懸架50的橫截面俯視圖；
圖24是圖2和3中顯示的車輛懸架50的仰視圖；
圖25a是圖2和3中顯示的車輛懸架50的正視圖；
圖25b是圖2和3中顯示的車輛懸架50的另一個正視圖；
圖26是顯示車輛懸架450的備選實施例的視圖；
圖27是車輛懸架650的視圖；
圖28是備選車輛懸架550的視圖；
圖29是彈簧安裝件的視圖；
圖30是另一個示例車輛懸架的透視圖；
圖31是另一個示例車輛懸架的透視圖；
圖32是負載緩沖器，其具有從基部延伸的兩個負載緩沖器固持器；
圖33是車輛懸架50’的外側透視圖，車輛懸架50’是圖2中顯示的車輛懸架50的改良版；
圖34是圖33中顯示的車輛懸架50’的外側視圖；
圖35是圖33和34中顯示的車輛懸架50’的內側透視圖；
圖36是圖35中顯示的車輛懸架50’的內側視圖；
圖37是圖33-36中顯示的鞍座組件的透視圖；
圖38是圖37中顯示的鞍座組件的另一個透視圖；
圖39是圖37和38中顯示的鞍座組件的一部分的透視圖；
圖39A是圖37和38中顯示的鞍座組件的一部分的另一個透視圖；
圖40是圖33-36中顯示的車輛懸架50’中顯示的剪切彈簧的透視圖；
圖41是圖40中顯示的剪切彈簧的側視圖；
圖42是圖40和41中顯示的剪切彈簧的另一個側視圖；
圖43是可在懸架50或50’中使用的剪切彈簧350的一透視圖；
圖44是圖43所示剪切彈簧350的端視圖；
圖45是在圖43和44中所示的剪切彈簧350的側視圖；
圖46是在圖45中所示的彈簧350的截面?zhèn)纫晥D；
圖47是沿圖43示出的線47-47剖開的剪切彈簧350的截面端視圖；
圖48是車輛懸架1050的透視圖；和圖49是圖48中所示的車輛懸架1050的正視圖。
[0010]本發(fā)明的詳細描述圖1是車輛懸架50的透視圖，車輛懸架50具有適于附連到車輛車架或車架縱梁上的車架附連部分58。顯示了車輛懸架50附連到定位在車輛懸架50下方的活動梁78上。還公開了第二車輛懸架50a，其具有車架附連部分58a，車架附連部分58a適于附連到與車輛懸架50可附連到車輛車架或車架縱梁上的側部相對的車輛的側部上的車輛車架或車架縱梁上。顯示了車輛懸架50a附連到定位在車輛懸架50a下方的活動梁78a上。十字管55可附連到車輛懸架50和50a上。
[0011]車輛懸架50設計成支承沿縱向延伸的車輛車架縱梁(未顯示)，車輛車架縱梁可為定位在沿側向延伸的車輛車軸上方的各種類型。如本領域技術人員將理解的，在圖1中顯示的車輛的各側上復制本文描述的車輛懸架50和其它懸架的構件。還將理解的是，車輛可以以已知方式安裝到車輛車軸的端部上。另外，將理解的是，車輛車架縱梁可通過一個或多個車輛車架交叉部件連接。
[0012]本領域技術人員將進一步理解，根據(jù)懸架50布置的懸架及其構件備選地可附連到拖車(例如，連接到半拖拉機上的拖車)的車架縱梁上。拖車的車架縱梁可包括車架縱梁，諸如上面描述的那些或另一類車架縱梁。
[0013]為了這個描述，除非另有明確描述，在下文中，“車輛”表示車輛或拖車。照這樣，例如，車輛車架表示車輛車架或拖車車架。此外，為了這個描述，車輛的左側表示當觀察者面向車輛的后部時，在觀察者左手邊的車輛的側部，而車輛的右側表示當觀察者面向車輛的后部時，在觀察者的右手邊的車輛的側部。此外，為了這個描述，“外側”表示相對于“內側”較遠離從車輛的前部延伸到后部的中心線的位置，“內側”表示較接近那個相同的中心線的位置。
[0014]車架附連部分58和58a的頂部邊緣57和57a分別具有中心部分，中心部分在中心部分的兩側上沒有延伸得遠到頂部邊緣57和57a的端部部分。作為示例，那些中心部分可布置為這樣的構造，以便允許車架附連部分58和58a附連到具有將干涉具有與端部部分延伸相同水平的中心部分的車架附連部分的附連的特征的車架縱梁上。
[0015]圖1標識活動梁端59和59a。根據(jù)第一實施例，車架附連部分58可附連到車輛的左側上的車架縱梁上，并且車架附連部分58a可附連到車輛的右側上的車架縱梁上，使得與活動梁端59a相比，車輛的前端更接近活動梁端59。根據(jù)第二實施例，車架附連部分58可附連到車輛的右側上的車架縱梁上，并且車架附連部分58a可附連到車輛的左側上的車架縱梁上，使得與活動梁端59相比，車輛的前端更接近活動梁端59a。
[0016]圖2是車輛懸架50(圖1中顯示的相同懸架)的透視圖。車架附連部分58的車架縱梁附連孔60適于使用例如連接桿(諸如安裝螺栓)將車架附連部分58附連到車輛車架或車架縱梁(未顯示)上。車輛懸架50包括角撐板62a-f，角撐板62a-f從車架縱梁附連部分58垂直延伸，以對車輛懸架50提供額外的支承和剛性。
[0017]彈簧模塊70附連到車架縱梁附連部分58上。彈簧模塊70包括開口 64。定位在開口 64內的是(i)彈簧安裝件66的至少一部分，(ii)定位在彈簧安裝件66的第一側壁和彈簧模塊70的側壁80之間的第一剪切彈簧72的至少一部分，(iii)定位在彈簧安裝件66的第二側壁和彈簧模塊70的第二側壁之間的第二剪切彈簧74的至少一部分，以及(iv)定位在彈簧安裝件66的頂部上和彈簧模塊70的頂壁84下方的負載緩沖器76的至少一部分。
[0018]類似地但在彈簧模塊70附近，彈簧模塊70a附連到車架縱梁附連部分58上。彈簧模塊70a包括開口 64a。定位在開口 64a內的是(i)彈簧安裝件66a的至少一部分，(ii)定位在彈簧安裝件66a的第一側壁和彈簧模塊70a的側壁80a(參見圖4)之間的剪切彈簧72a的至少一部分，(iii)定位在彈簧安裝件66a的第二側壁和彈簧模塊70的側壁82a之間的剪切彈簧74a的至少一部分，以及(iv)定位在彈簧安裝件66a的頂部上和彈簧模塊70a的頂壁84a(參見圖3)下方的負載緩沖器76a的至少一部分。如本文所用，在陳述構件定位在開口內的情況下，這包括構件不完全定位在開口內的情形。因而，部分地但不完全定位在開口內的構件仍然定位在開口內，這處于此說明書的含義之內。
[0019]圖3顯示車輛懸架50( S卩，圖1和2中顯示的相同懸架)的正視圖。顯示了彈簧模塊70附連到車架縱梁附連部分58上。彈簧模塊70包括開口 64。定位在開口 64的至少一部分內的是(i)彈簧安裝件66，(ii)定位在彈簧安裝件66的第一側壁和開口 64的第一側壁80之間的剪切彈簧72，(iii)定位在彈簧安裝件66的第二側壁和開口 64的側壁82之間的剪切彈簧74，以及(iv)定位在彈簧安裝件66的頂部上和開口 64的頂壁84下方的負載緩沖器76。
[0020]第二彈簧模塊70a定位在彈簧模塊70附近，并且也附連到車架縱梁附連部分58上。彈簧模塊70a包括開口 64a。定位在開口 64a的至少一部分內的是(i)彈簧安裝件66a，(ii)定位在彈簧安裝件66a的第一側壁和開口 64a的側壁80a之間的第三剪切彈簧72a，(iii)定位在彈簧安裝件66a的第二側壁和開口 64a的第二側壁82a之間的第四剪切彈簧74a，以及(iv)定位在彈簧安裝件66a的頂部上和開口 64a的頂壁84a下方的負載緩沖器76a。
[0021]圖4和5為車架吊鉤部分(或者更簡單地，“車架吊鉤”)100的透視圖，車架吊鉤部分100是圖1-3中顯示的車輛懸架50的構件。車架吊鉤100包括車架附連部分58、角撐板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中的各個都可包括單個板，板由單個扁平板形成，或者備選地，板可由多個扁平板制造。備選地，可鑄造U形板。另外，還可鑄造彈簧模塊70的整個開口 64或其一部分。
[0022]上部U形板77和下部U形板79限定彈簧模塊70的開口 64。上部U形板77包括凸緣77a和77b和頂壁84。U形板79包括側壁80和82和底壁86。優(yōu)選地，凸緣77a和77b的外邊緣之間的距離101 (在圖5中顯示)等于或略小于壁80和82之間的距離102 (在圖5中顯示)，使得上部U形板77裝配在壁80和82之間，并且凸緣77a和77b分別可操作為用于剪切彈簧72和74的剪切彈簧止檔部84b和84c。類似地，上部U形板73和下部U形板75限定彈簧模塊70a的開口 64a。上部U形板73包括凸緣73a和73b和頂壁84a。U形板75包括側壁80a和82a和底壁86a。優(yōu)選地，凸緣73a和73b的外邊緣之間的距離103(在圖5中顯示)等于或略小于壁80a和82a之間的距離104(在圖5中顯示)，使得上部U形板73裝配在壁80a和82a之間，并且凸緣73a和73b分別可操作為用于剪切彈簧72a和74a的剪切彈簧止檔部84e和84d。優(yōu)選地，距離101等于距離103，并且距離102等于距離104。圖4分別示出側壁80、82、80a和82a的側邊緣110、110a、IlOb和110c，并且圖5分別示出側壁80、82、80a和82a的側邊緣112、112a、112b和112c。
[0023]應當注意，U形板77的頂壁84和/或U形板73的頂壁84a可包括穹窿狀構造，以在加載條件期間控制漸進式彈簧剛度負載緩沖器的膨脹，從而增加負載緩沖器的使用壽命。負載緩沖器可為彈性體漸進式彈簧剛度負載緩沖器，其形狀類似金字塔，并且具有變平頂表面(參見下面描述的圖14)。在加載期間，負載緩沖器的頂部嵌在穹窿狀構造內?？赏ㄟ^壓印或沖壓操作在頂壁84或84a中形成穹窿狀構造，其中，板的頂壁塑性地變形。備選地，可將穹窿鑄造或鍛造到開口的頂壁中。另外，可將穹窿插件(例如，鑄造或鍛造式穹窿插件)附連到(例如，通過焊接或栓接)頂壁上，以對頂壁提供穹窿狀構造。
[0024]下部U形板79包括焊槽81，通過焊槽81，用于將下部U形板79焊接到下部U形板75上的焊道(未顯示)可駐留，而不延伸到焊槽81的外部。根據(jù)示例實施例，焊槽81內的焊道可為開口 64內僅有的焊道，使得開口 64不包括可用作剪切彈簧72或74可依靠在其上的斜坡的焊道，以分別避開剪切彈簧止擋部84b或84c。
[0025]類似地，U形板75包括焊槽(未顯示)，通過焊槽，用于將下部U形板75焊接到下部U形板79上的焊道(未顯示)可駐留，而不延伸到U形板75內的焊槽的外部。根據(jù)示例實施例，U形板75內的焊槽內的焊道可為開口 64a內的僅有焊道，使得開口 64a不包括可用作剪切彈簧72a或74a可依靠在其上的斜坡的焊道，以分別避開剪切彈簧止擋部84d或84e。優(yōu)選地，U形板75內的焊槽與焊槽81具有相同的形狀和定向，并且定位成比壁86a的邊緣112b更接近壁86a的邊緣110a。
[0026]圖4進一步示出定位在側壁82a上的穴口 37。以虛線顯示穴口 37，這是因為穴口37不需要用于與構造為剪切彈簧72、72a、74、74a和300的剪切彈簧一起使用。穴口 37而是可與具有扁平基板但沒有向外延伸的凸緣的剪切彈簧(在下面描述)一起使用。根據(jù)其中穴口用來固持剪切彈簧的實施例，這樣的穴口典型地位于彈簧模塊的相對側壁上。美國專利N0.7，926，836中顯示和描述了關于穴口的細節(jié)。
[0027]應當注意，雖然顯示了使用U形板來構建以上實施例，但U形板不是必要的。實際上，限定開口的頂壁、底壁和第一側壁和第二側壁各自可為獨立的板，或在不使用U形板的情況下以別的方式構建，但在以上實施例中，使用U形板限定開口是優(yōu)選的。
[0028]圖6和7是圖1-3中顯示的且包括外側鞍座120和內側鞍座130的鞍座組件90的透視圖。圖8和8A是外側鞍座120的透視圖。根據(jù)本文描述的實施例，內側鞍座130可與外側鞍座120相同。備選地，內側鞍座130可與外側鞍座130相同，除了那些鞍座中的一個的連接桿146和146a安裝到其中的安裝孔(例如，安裝孔205、205a)可為攻孔，而其它鞍座中的安裝孔可為非攻孔。
[0029]鞍座120、130各自包括上部部分和底部部分。鞍座120、130的各個上部部分包括兩個彈簧安裝件部分。鞍座120的兩個彈簧安裝件部分中的各個對接到鞍座130的對應的彈簧安裝件部分上，以形成相應的彈簧安裝件66和66a。外側鞍座120的底部部分包括底部安裝區(qū)段136，而內側鞍座130的底部部分包括底部安裝區(qū)段134。那些底部安裝區(qū)段可為錐形、球形或楔形，并且可在附連到本領域已知的活動梁上時形成機械接頭。此外，外側鞍座120和內側