集成制动部件安装支架的制作方法
【专利说明】集成制动部件安装支架
[0001]相关领域的交叉引用
[0002]本申请要求在2012年10月26日提交的美国临时专利申请序列号为N0.61/718，777 的权益。
技术领域
[0003]本发明涉及用于车辆的制动部件安装的领域。更加特别地，本发明涉及用于重型车辆(诸如拖拉机挂车或者半挂车)的将制动部件安装在机械弹簧车轴/悬架系统上的领域。仍然更加特别地，本发明涉及用于机械弹簧车轴/悬架系统的集成制动部件安装支架，其使得能够将制动室和凸轮轴组件安装在轴座上，从而令人期望地减小了焊接到车轴上的部件的数量并且使得能够使用壁更薄的车轴。使用壁更薄的车轴令人期望地减小了与轴/悬架系统的车轴相关的重量和成本。
【背景技术】
[0004]运输货物的重型车辆包括将车辆的车轴连接到车辆的框架的悬架组件，所述重型车辆例如为拖拉机挂车或者半挂车和载货车(straight trucks)。在一些重型车辆中，悬架组件直接连接到车辆的主框架。在其它重型车辆中，车辆的主框架支撑子框架，并且悬架组件直接连接到子框架。对于支撑子框架的重型车辆而言，子框架可以是不可动的或者可动的，可动的子框架通常称作滑动箱、滑动子框架、滑动底架或者辅助滑动框架。为了便捷，在此将参照子框架，应理解的是，以举例的方式进行参考并且本发明应用于重型车辆主框架、可动子框架和不可动子框架。
[0005]在重型车辆的领域中，常常参照车轴/悬架系统，所述车轴/悬架系统典型地包括一对横向间隔开的悬架组件和车轴，悬架组件连接到车辆子框架。重型车辆的车轴/悬架系统用于定位或者固定车轴的位置并且使车辆稳定。更加特别地，当车辆在公路上运输时，其车轮遭遇各种路况，所述路况将各种力施加在安装有车轮的车轴上，并且继而施加到连接到车轴且支撑车轴的悬架组件上。这些力相继起作用而在车轴和悬架组件上形成或者产生负载。为了最小化在车辆操作时作用在车辆子框架和其它车辆部件上并且继而作用在由车辆运载的任何货物和/或占用物的这些力和由此产生的负载的不利影响，车轴/悬架系统设计成吸收或者减轻这些力和/或所产生的负载中的至少一些。
[0006]在本领域中两种普通类型的重型车辆已知为干货厢式货车和冷藏厢式货车。干货厢式货车包括包封的拖车以便保持它们的货物干燥，并且用于运输各种非易腐坏的消费品和工业产品。冷藏厢式货车包括具有冷藏系统的包封的拖车，并且典型地用于运输易腐坏的货物。这种干货厢式货车和冷藏厢式货车传统地应用车轴/悬架系统，所述车轴/悬架系统利用机械弹簧车轴/悬架组件。这些机械弹簧车轴/悬架组件典型地包括成对的板簧组或堆，所述成对的板簧组或堆横向间隔开并且连接到车轴。每个板簧堆均通过工程设计成承载其相应车轴的额定车辆负载。通常，干货厢式货车或者冷藏厢式货车的拖车在拖车的后部采用两个机械弹簧车轴/悬架系统，即，前车轴/悬架系统和后车轴/悬架系统，其是一种在本领域中统称为挂车串联车轴/悬架系统的构造。如本领域中的技术人员已知的那样，挂车的前端部由拖车的独立车轴/悬架系统支撑。为了便捷，在此将参照弹簧车轴/悬架系统，并且应理解的是这种参照针对挂车的串联机械弹簧车轴/悬架系统。
[0007]在大多数车轴/悬架系统中，必须将车辆制动系统的各部件安装到车轴/悬架系统的一个或多个位置处。更加特别地，车轴/悬架系统的车轴包括中央管，并且通过任何适当方式(诸如，焊接)将车轴心轴一体连接到中央管的每个端部。如本领域中已知的那样，车轮端部组件可旋转地安装在每个车轴心轴上。制动鼓安装在车轮端部组件上，并且如在下文更加详细描述的那样，致动车辆制动系统的各部件，以将摩擦力施加到制动鼓，以使得车辆减速或者停止。由于车轴的每个端部及其相关的心轴、车轮端部组件和制动鼓与另一个大致相同，因此在此将描述仅仅一个车轴端部及其相关的心轴、车轮端部组件和制动鼓。
[0008]如本领域中已知的那样，当重型车辆的操作者实施车辆制动，以使得车辆减速或者停止时，通过空气管路将压缩空气从空气供应源(诸如，压缩机和/或空气罐)传输到制动室。制动室将空气压力转换成机械力并且使得推杆运动。推杆继而使得间隙调整器运动，所述间隙调整器连接到凸轮轴组件的凸轮轴的一个端部。凸轮轴组件使得凸轮轴在间隙调整器运动时顺畅稳定旋转。S-凸轮安装在凸轮轴的与间隙调整器相对的端部上，使得凸轮轴因间隙调整器的旋转或者转动致使S-凸轮旋转。S-凸轮的旋转推动制动衬片或制动衬垫接触制动鼓，以产生摩擦并且由此使得车辆减速或者停止。为了制动室、推杆、间隙调整器和凸轮轴适当地操作，制动室和凸轮轴组件必须安装在制动鼓附近的大致稳定的结构构件上。更加具体地，将制动室和凸轮轴组件安装在制动鼓附近的大致稳定的结构构件上是必需的，使得制动室、推杆、间隙调整器和凸轮轴的适当对准得以保持，这对于制动系统的适当致动和性能来说是重要的。
[0009]在现有技术的弹簧车轴/悬架系统中，已经将制动室安装在制动室支架上，并且将凸轮轴组件安装在凸轮轴组件安装支架上，所述凸轮轴组件安装支架在本领域中也称作S-凸轮支承支架。因为将制动室支架和/或凸轮轴组件安装支架直接安装在板簧上或者直接安装到板簧是不可行的，所以在现有技术中将这些支架安装在车轴上。更加特别地，板簧必须屈曲以阻尼作用力，并且因此不会提供稳定的结构安装表面。另外，因为板簧由使得所述板簧能够在承受显著应力的同时屈曲的冶金结构形成，所以尝试将这种支架直接安装在板簧上或者直接安装到板簧可能显著降低板簧承受应力的能力。结果，车轴中央管已经被用作用于安装制动室支架和凸轮轴组件安装支架的安装位置，该轴中央管是离制动鼓相对近的大致稳定的结构构件。
[0010]更加特别地，制动室支架已经通过焊接而刚性附接到车轴中央管的前部部分且位于相应板簧堆的恰好内侧。类似地，凸轮轴组件安装支架已经通过焊接而刚性附接到车轴中央管的后部部分且位于相应板簧堆的恰好内侧。这种现有技术的将制动室安装到继而焊接到车轴中央管的支架以及将凸轮轴组件安装到继而也焊接到车轴中央管的支架已经提供了大致稳定的结构安装构造，其使得能够充分操作制动系统部件。然而，这种构造具有包括对应力敏感在内的某些劣势。
[0011]例如，车轴典型地是中空的，这令人期望地减小了用于制造车轴的材料量，由此降低制造成本而且还减轻车轴重量，由此减小车辆油耗和与车辆操作相关的成本。结果，期望的是使用具有尽可能最薄的壁的车轴，以最优地节省材料和减轻重量。
[0012]在本领域中已知的是，由于在车辆操作期间板簧堆之间横过车轴传递作用力并且产生所形成的负载，因此轴中央管的位于板簧堆之间的部分是高应力区域。当将一部件焊接到中空的车轴中央管上时，产生轴壁上的毗连焊接部的区域，所述区域通常与非焊接区域相比对应力更加敏感。结果，当作用力和所形成的负载在车轴上起作用时，与非焊接区域相比，沿着车轴中央管的焊接区域通常对由这些作用力和/或负载造成的可能损坏更加敏感。为了弥补对由焊接部所产生的应力的增大敏感性，典型地增厚车轴的壁厚度，这不令人期望地增加了用于制造车轴的材料量而且还增大了车轴重量。因此，在现有技术中，使用各自焊接到车轴中央管的制动室支架和凸轮轴组件安装支架已经要求使用壁相对厚的车轴，这不令人期望地增加了车轴的成本和重量。
[0013]可替代地，在现有技术中，空气浮动式车轴/悬架系统在结构和操作上与弹簧车轴/悬架系统不同，所述空气浮动式车轴/悬架系统已经应用了一种安装结构，在所述安装结构中，消除了将制动室支架和/或凸轮轴组件安装支架焊接到车轴中央管。然而，这种安装结构不能应用在弹簧车轴/悬架系统中，原因在于:空气浮动式车轴/悬架系统在结构和操作上与弹簧车轴/悬架系统不同。例如，空气浮动式车轴/悬架系统包括成对的横向间隔开的前臂箱型梁或者后臂箱型梁，其中，每根箱型梁的第一端部连接到车辆子框架，而每根箱型梁的第二端部或者相对端部连接到车轴。在现有技术的空气浮动式车轴/悬架系统中，通过将制动室和凸轮轴组件安装支架直接安装在箱型梁上而消除了将制动室支架和/或凸轮轴组件安装支架焊接到车轴中央管。
[0014]由于空气浮动式车轴/悬架系统的箱型梁与弹簧车轴/悬架系统的板簧在结构要求和操作方面皆不同，因此将制动室支架和支承支架直接附接到板簧是不可行的。更加具体地，空气浮动式车轴/悬架系统包括空气弹簧，以阻尼某些作用力并且因此对车辆行驶起到缓冲作用。结果，每个箱型梁典型地是刚性梁，刚性梁被制造或者铸造，并且典型地包括一个或多个侧壁、上壁和后壁，而且刚性连接到车轴。如上所述，为了使制动室、推杆、间隙调整器和凸轮轴适当地操作，制动室和凸轮轴组件必须安装在制动鼓附近的大致稳定的结构构件上。在空气浮动式车轴/悬架系统中，每个箱型梁的大致刚性性质并且其大致刚性连接到车轴使得能够将箱型梁用作部件(诸如制动室或制动室支架和凸轮轴组件安装支架)的稳定结构安装表面。另外，由于每个空气浮动式车轴/悬架系统的箱型梁均包括一个或多个侧壁、上壁和后壁，所以提供了充足的结构表面区域来使得能够将部件(诸如制动室或制动室支架和凸轮轴组件安装支架)附接到箱型梁。
[0015]相对照地，弹簧车轴/悬架系统没有应用空气弹簧，而是替代地依赖于板簧屈曲并且因此阻尼作用力。因为板簧在车辆操作期间屈曲，所以它们不能提供充分稳定的结构安装表面来使得能够安装诸如制动室或制动室支架和凸轮轴组件安装支架的部件。另外，因为板簧由使得它们能够在承受显著应力时屈曲的冶金结构形成，所以试图将这些部件或者支架安装在板簧上是不期望的，原因在于这种安装可能显著降低板簧承受应力的能力。
[0016]结果，在本领域中仍然存在针对制动部件安装支架的需要，使得通过提供一种结构来克服现有技术系统的劣势，所述结构使得制动室和凸轮轴组件能够刚性安装在车轴上或者附近，而没有将制动室支架或者凸轮轴组件安装支架焊接到车轴，由此使得能够使用壁更薄的车轴，这继而令人期望地减轻了与车轴/悬架系统有关的重量并且削减了与车轴/悬架系统相关的成本。如下文描述的那样，本发明的用于弹簧车轴/悬架系统的集成制动部件安装支架满足这个要求。
【发明内容】
[0017]本发明的目的是提供一种制动部件安装支架，所述制动部件安装支架使得能够将制动室和凸轮轴组件刚性安装在车轴上或者附近，而没有将制动室支架或者凸轮轴组件安装支架焊接到车轴。
[0018]本发明的另一个目的是提供一种制动部件安装支架，所述制动部件安装支架使得能够使用壁更薄的车轴，由此减小了与车轴/悬架系统相关的重量和成本。
[0019]由本发明的制动部件安装支架获得这些目的和其它目的。在本发明的一个示例性实施例中，用于重型车辆的机械弹簧车轴/悬架系统的制动部件安装支架包括轴座，所述轴座刚性连接到车辆的车轴。制动部件安装支架还包括:空气室安装支架，所述空气室安装支架刚性连接到轴座；和凸轮轴组件安装支架，所述凸轮轴组件安装支架刚性连接到轴座。制动系统的制动空气室刚性附接到空气室安装支架，制动系统的凸轮轴组件刚性安装到凸轮轴组件安装支架。
【附图说明】
[0020]在以下描述中陈述以及在附图中示出并且在所附的权利要求中明确指出且陈述了本发明的优选实施例，所述优选实施例代表申请人预期的应用原理的最佳模式。
[0021]图1是现有技术拖车串联机械弹簧车轴/悬架组件的显示为安装在车辆上的一部分的部分乘客侧前透视图，其中，驾驶员侧轮胎和制动鼓用虚线表示；
[0022]图2是图1中示出的现有技术拖车串联机械弹簧车轴/悬架组件的部分乘客侧后透视图，其中，驾驶员侧轮胎和制动鼓用虚线表示；
[0023]图3是现有技术空气浮动式车轴/悬架系统的俯视后透视图，其中，用虚线表示隐藏的部件；
[0024]图4是图3中示出的现有技术空气浮动式车轴/悬架系统的所选部件的局部截面的侧立面图，其中，箱型梁和制动系统部件用虚线表示；
[0025]图5是拖车串联机械弹簧车轴/悬架系统的驾驶员侧的俯视后透视图，所述拖车串联