CN105283330A - 用于薄壁轴的轴制动托架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轴/悬挂***的制动部件安装托架，其包括连续窗口焊缝以将托架联接到轴，这允许使用薄壁轴，期望地减小与轴/悬挂***关联的重量和成本。轴制动托架将凸轮轴组件和制动组件固定到轴/悬挂***的轴。托架包括配置成就座在轴上的轴部分。至少一个窗口形成于轴部分中，并且轴部分通过形成于窗口中的连续焊缝刚性地连接到轴。轴制动托架没有在轴部分和轴之间的线焊缝。

Description

用于薄壁轴的轴制动托架

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年7月12日提交的美国临时专利申请No.61/845,729的权益。

技术领域

本发明涉及用于车辆的制动部件安装的领域。更特别地，本发明涉及在用于重型车辆(如牵引车拖车或半拖车)的轴/悬挂***上安装制动部件的领域。更特别地，本发明涉及用于轴/悬挂***的制动部件安装托架，所述制动部件安装托架包括焊接到轴的连续窗口，所述连续窗口允许薄壁轴的使用，理想地减小与轴/悬挂***关联的重量和成本。

背景技术

运输货物的重型车辆(例如，牵引车拖车或半拖车和直卡车)包括将车辆的轴连接到车辆的框架的悬挂组件。在一些重型车辆中，悬挂组件直接连接到车辆的主框架。在其它重型车辆中，车辆的主框架支撑副框架，并且悬挂组件直接连接到副框架。对于支撑副框架的那些重型车辆，副框架可以是不移动的或移动的，后者通常被称为滑块盒、滑块副框架、滑块底架或次级滑块框架。为了方便起见，将在本文中参考副框架，应当理解这样的参考仅仅作为例子，并且本发明适用于重型车辆主框架、可移动副框架和不可移动副框架。

在重型车辆领域中，常常参考轴/悬挂***，其典型地包括一对横向间隔悬挂组件和轴，悬挂组件连接到车辆副框架。重型车辆的轴/悬挂***用于定位或固定轴的位置并且稳定车辆。更特别地，当车辆在道路上行驶时，它的车轮遇到将各种力施加到车轮安装在其上的轴并且转而施加到连接到并且支撑轴的悬挂组件的道路状况。这些力因此用于在轴和悬挂组件上放置或产生负荷。为了当车辆正在操作时最小化这些力和由此产生的负荷对车辆副框架和其它车辆部件并且转而对正由车辆运载的任何货物和/或乘客的有害影响，轴/悬挂***设计成吸收或衰减力和/或由此产生的负荷中的至少一些。

两种普通类型的重型车辆在本领域中被称为干货运车和冷藏车。干货运车包括封闭拖车以保持它们的货物干燥，并且用于运输多种多样的不易腐消费品和工业产品。冷藏车包括具有冷藏***的封闭拖车，并且典型地用于运输易腐商品。这样的干货运车和冷藏车传统地使用利用机械弹簧轴/悬挂组件的轴/悬挂***。这些机械弹簧轴/悬挂组件典型地包括横向地间隔并且连接到轴的一对板簧组或堆叠。每个板簧堆叠工程设计成承载其相应轴的额定竖直负荷。通常，干货运车或冷藏车的拖车在拖车的后部使用一个或多个机械弹簧轴/悬挂***，即，前轴/悬挂***和后轴/悬挂***，其是在本领域中被统称为拖车串列轴/悬挂***。本领域的技术人员已知，拖车的前端由牵引车的独立轴/悬挂***支撑。为了方便起见，在本文中将参考弹簧轴/悬挂***，应当理解这样的参考是拖车串列机械弹簧轴/悬挂***。

在多数轴/悬挂***中，必须将车辆制动***的部件安装到轴/悬挂***上的一个或多个位置。更特别地，轴/悬挂***的轴包括中心管，并且轴主轴通过任何合适的手段(如焊接)成一体地连接到中心管的每个端部。在本领域中众所周知，车轮端部组件可旋转地安装在每个轴主轴上。制动鼓安装在车轮端部组件上，并且如下面将更详细地所述，车辆制动***的部件被致动以将摩擦施加到制动鼓以便减慢或停止车辆。由于轴的每个端部及其关联的主轴、车轮端部组件和制动鼓与另一个大体相同，因此在本文中将描述仅仅一个轴端部及其关联的主轴、车轮端部组件和制动鼓。

在本领域中众所周知，当重型车辆的驾驶员施加车辆制动以减慢或停止车辆时，压缩空气从空气供应源(如压缩机和/或空气罐)通过空气管线传到制动室或制动空气室。制动室将空气压力转换成机械力并且移动推杆。推杆转而移动连接到凸轮轴组件的凸轮轴的一个端部的松紧调整器。当松紧调整器运动时凸轮轴组件允许凸轮轴的平滑、稳定旋转。S形凸轮安装在与松紧调整器相对的凸轮轴的端部上，使得由松紧调整器产生的凸轮轴的旋转或转动导致S形凸轮的旋转。S形凸轮的旋转迫使制动衬片或垫片与制动鼓接触以产生摩擦并且因此减慢或停止车辆。为了正确地操作制动室、推杆、松紧调整器和凸轮轴，制动室和凸轮轴组件必须靠近制动鼓安装在大体稳定的结构部件上。更特别地，制动室和凸轮轴组件靠近制动鼓安装在大体稳定的结构部件上是必要的，使得保持制动室、推杆、松紧调整器和凸轮轴的正确对准，这对于制动***的正确致动和性能是重要的。

在现有技术的弹簧轴/悬挂***中，制动室已安装在制动室安装托架上，并且凸轮轴组件已安装在本领域中也称为S形凸轮承载托架的凸轮轴组件安装托架上。由于不容易将制动室安装托架和/或凸轮轴组件安装托架直接安装在板簧上或安装到板簧，因此这些托架在现有技术中已安装在轴上。更特别地，板簧必须挠曲以衰减力并且因此不提供稳定的结构安装表面。另外，由于板簧形成有使它能够挠曲、同时抵抗显著的应力的冶金结构，因此试图将这样的托架直接安装在板簧上或安装到板簧可能明显地减小板簧抵抗应力的能力。因此，作为相对靠近制动鼓的大体稳定的结构部件的轴中心管已用作制动室安装托架和凸轮轴组件安装托架的安装位置。

更特别地，制动室安装托架已仅仅在相应的板簧堆叠的内侧通过线焊接刚性地连接到轴中心管的前部分，所述线焊接是用线焊缝将托架的基部焊接到轴中心管，其中焊缝开始于一个点并且终止于分离点。类似地，凸轮轴组件安装托架已仅仅在相应的板簧堆叠的内侧通过线焊缝刚性地连接到轴中心管的后部分。这样的现有技术的将制动室安装到包括到轴中心管的线焊缝的托架和将凸轮轴组件安装到也转而线焊接到轴中心管的托架已提供允许制动***部件的充分操作的大体稳定的结构安装配置。然而，该配置具有某些缺点，包括易受应力。

例如，轴典型地是中空的，这理想地减小用于制造轴的材料的量，由此减小制造成本，并且也减小轴重量，由此减小车辆燃料消耗和与车辆的操作关联的成本。因此，期望使用具有尽可能薄的壁的轴以优化材料和重量节约。

然而，线焊缝包括起点和终点，其产生易受应力的区域(被称为应力集中部)。因此，线焊缝的起点和终点包括应力集中部的非期望区域。使用线焊缝将制动室安装托架和凸轮轴组件安装托架刚性地连接到轴由于应力集中部非期望地需要增加轴的壁厚度，如下面将描述。

更特别地，在本领域中已知，由于在车辆操作期间力的传递和在板簧堆叠之间横越轴的由此产生的负荷的产生，在板簧堆叠之间的轴中心管的部分是高应力区域。当部件线焊接到中空轴中心管时，产生邻近焊缝的轴壁上的区域，所述区域比未焊接区域和其它类型的焊接区域大体上更易受应力。因此，当力和由此产生的负荷作用于轴时，具有沿着轴中心管的线焊缝的区域比未焊接区域大体上更易受来自这样的力和/或负荷的故障。为了补偿由线焊缝导致的对应力的增加易受性，轴的壁厚度典型地增加，这非期望地增加用于制造轴的材料的量，并且也非期望地增加轴的重量。因此，在现有技术中，均线焊接到轴中心管的制动室安装托架和凸轮轴组件安装托架的使用需要使用壁较厚的轴，如具有约一英寸(0.500英寸)的一半或更大的壁厚度的轴。这样的厚壁轴非期望地增加与轴/悬挂***关联的重量和成本。

在现有技术中替代地，在结构和操作上不同于弹簧轴/悬挂***的气垫轴/悬挂***已使用安装结构，其中制动室安装托架和/或凸轮轴组件安装托架线焊接到轴中心管被消除。然而，这样的安装结构不能用于弹簧轴/悬挂***中，原因是气垫轴/悬挂***在结构和操作上不同于弹簧轴/悬挂***。例如，气垫轴/悬挂***包括一对横向间隔的前或后臂箱形梁，其中每个箱形梁的第一端部连接到车辆副框架，并且每个箱形梁的第二或相对端部连接到轴。在气垫轴/悬挂***的现有技术中，通过将制动室和/或凸轮轴组件安装托架直接安装在箱形梁上消除将制动室安装托架和/或凸轮轴组件安装托架焊接到轴中心管。

由于气垫轴/悬挂***的箱形梁和弹簧轴/悬挂***的板簧的不同结构要求和操作，因此不容易将制动室安装托架和承载托架直接连接到板簧。更特别地，气垫轴/悬挂***包括空气弹簧以衰减某些力并且因此减震车辆驾驶。因此，每个箱形梁典型地是制造或铸造的刚性梁并且典型地包括一个或多个侧壁、上壁和底壁以及后壁，并且刚性地连接到轴。如上所述，为了正确地操作制动室、推杆、松紧调整器和凸轮轴，制动室和凸轮轴组件必须靠近制动鼓安装在大体稳定的结构部件上。在气垫轴/悬挂***中，每个箱形梁的大体刚性的性质及其大体刚性地连接到轴允许箱形梁用作部件(如制动室安装托架和凸轮轴组件安装托架)的稳定结构安装表面。另外，由于每个气垫轴/悬挂***的箱形梁包括一个或多个侧壁、上壁和底壁，因此提供足够的结构表面面积以允许待连接到箱形梁的制动室安装托架和凸轮轴组件安装托架的安装。

相比之下，弹簧轴/悬挂***不使用空气弹簧，而是依靠板簧挠曲并且因此衰减力。由于车辆操作期间的板簧挠曲，它们不提供足够稳定的结构安装表面以允许部件(如制动室安装托架和凸轮轴组件安装托架)的安装。另外，由于板簧形成有使它们能够挠曲、同时抵抗显著的应力的冶金结构，因此试图将这样的托架安装在板簧上是非期望的，原因是这样的安装可能明显地减小板簧抵抗应力的能力。

因此，在本领域中需要一种轴/悬挂***，其通过提供一种结构克服现有技术的***的缺点，所述结构使制动室和凸轮轴组件能够刚性地安装在薄壁轴上或邻近薄壁轴安装而不使用线焊缝，这又期望地减小与轴/悬挂***关联的重量和成本。本发明的用于轴/悬挂***的轴制动部件安装托架满足该需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于轴/悬挂***的轴制动托架，其消除现有技术的线焊缝的使用，由此减小应力集中部。

本发明的另一目的是提供一种用于轴/悬挂***的轴制动托架，其允许薄壁轴的使用，由此便于轴/悬挂***的减小重量和减小操作成本。

这些目的和优点由一种用于轴/悬挂***的轴制动托架获得，所述托架将凸轮轴组件和制动组件固定到所述轴/悬挂***的轴，所述托架包括配置成就座在所述轴上的轴部分。至少一个窗口形成于所述轴部分中，并且所述轴部分通过形成于所述至少一个窗口中的连续焊缝刚性地连接到所述轴。所述轴制动托架没有在所述轴部分和所述轴之间的线焊缝。

附图说明

举例说明申请人预料到应用原理的最佳模式的本发明的优选实施例在以下描述中被叙述并且在附图中被显示，并且在附带的权利要求中特别地和清楚地指出和叙述。

图1是显示为安装在车辆上的现有技术的拖车串列机械弹簧轴/悬挂组件的一部分的乘客侧前视透视图，其中部分以虚像显示；

图2是图1中所示的现有技术的拖车串列机械弹簧轴/悬挂组件的乘客侧后视透视图；

图3是图1中所示的现有技术的机械弹簧轴/悬挂组件的一部分的俯视透视图；

图4是图3中所示的现有技术的轴悬挂***的仰视透视图；

图5是现有技术的气垫轴/悬挂***的俯视后视透视图，其中隐藏部件由虚线表示；

图6是图5中所示的现有技术的气垫轴/悬挂***的选定部件的部分截面、侧视立面图，其中箱形梁和隐藏制动***部件由虚线表示；

图7是包括安装在其上的本发明的轴制动托架的第一示例性实施例的薄壁轴的前视透视图；

图8是图7中所示的薄壁轴的后视透视图；

图9是图7-8中所示的本发明的轴制动托架的第一示例性实施例的仰视后视透视图；

图10是图9中所示的轴制动托架的仰视前视透视图；

图11是本发明的轴制动托架的第二示例性实施例的仰视后视透视图；

图12是图11中所示的轴制动托架的仰视前视透视图；

图13是本发明的轴制动托架的第三示例性实施例的仰视前视透视图；

图14是图13中所示的轴制动托架的仰视后视透视图；

图15是本发明的轴制动托架的第四示例性实施例的仰视前视透视图；以及

图16是图15中所示的轴制动托架的仰视后视透视图。

相似的数字在附图中始终表示相似的部分。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的用于薄壁轴的轴制动托架和它在其中操作的环境，现有技术的弹簧轴/悬挂***大体上指示为10并且在图1和2中显示。现有技术的轴/悬挂***10是串列轴/悬挂***，使用前轴/悬挂***12和后轴/悬挂***14，其每一个连接到车辆框架或副框架16并且从其悬吊，这在本领域中是公知的。如上所述，在一些重型车辆中，轴/悬挂***直接连接到车辆的主框架，而在其它重型车辆中，车辆的主框架支撑可移动或不可移动副框架，并且轴/悬挂***直接连接到副框架。为了方便起见，将在本文中参考副框架16，应当理解这样的参考作为例子，并且本发明适用于重型车辆的主框架、可移动副框架和不可移动副框架。

前轴/悬挂***12包括连接到前轴20F的一对横向间隔的、纵向延伸的机械弹簧悬挂组件18。类似地，后轴/悬挂***14包括连接到后轴20R的一对横向间隔的、纵向延伸的机械弹簧悬挂组件22(仅仅显示一个)。由于一对前机械弹簧悬挂组件18的每一个彼此相同，并且一对后机械弹簧悬挂组件22的每一个彼此相同，因此将在本文中仅仅描述每一种中的一个。前机械弹簧悬挂组件18包括板簧组或堆叠24，其又包括一个或多个板簧26。后机械弹簧悬挂组件22包括板簧组或堆叠40，其又包括一个或多个板簧42。

在前机械弹簧悬挂组件18中，前板簧26在以本领域技术人员已知的方式安装在副框架16上并且从其悬吊的前吊架28和平衡臂或摇臂30(图2)之间纵向地延伸。平衡臂30又通过销和衬套组件38枢转地连接到中心吊架36，并且中心吊架安装在副框架16上并且从其悬吊，这在本领域中是公知的。在后机械弹簧悬挂组件22中，后板簧42在平衡臂30和以本领域技术人员已知的方式安装在副框架16上并且从其悬吊的后吊架44之间纵向地延伸。同样在本领域中众所周知，平衡臂30提供相应的前和后悬挂组件18、22之间的连接，并且枢转以便试图平衡前和后轴20F、20R之间的负荷。

前板簧26通过夹紧组件52夹紧到前轴20F。更特别地，夹紧组件52包括在大约顶部弹簧的纵向中点处布置在板簧26的上表面上的顶块54，在板簧和前轴20F的上部分之间与顶块竖直对准地延伸的顶轴座56，以及底轴座58，其实质上是与顶块和顶轴座竖直对准地布置在前轴的下部分上的弯曲板。夹紧组件52也包括一对U形螺栓60，所述U形螺栓的每一个接合顶块54并且延伸通过形成于底轴座58中的一对开口(未显示)。以该方式，当螺母62上紧到U形螺栓60的螺纹端部上时顶块54、前板簧26、顶轴座56、轴20F和底轴座58刚性地夹紧在一起。应当理解后板簧42以类似于如前板簧26所述的方式通过夹紧组件52夹紧到后轴20R。

为了控制前轴20F的前后运动，前半径杆64枢转地连接到前吊架28和前轴顶轴座56并且在其间延伸。类似地，为了控制后轴20R的前后运动，后半径杆66枢转地连接到中心吊架36和后轴顶轴座56并且在其间延伸。

由于前轴20F和后轴20R的每一个彼此相同，因此将在本文中仅仅描述一个轴。轴20F包括中心管32，并且轴主轴34通过任何合适的手段(如焊接)成一体地连接到中心管的每个端部。车轮端部组件70可旋转地安装在每个轴主轴34上，这在本领域中是公知的。制动***72包括安装在车轮端部组件70上的制动鼓74。由于轴20F的每个端部及其关联的主轴32、车轮端部组件70、制动鼓74和制动***72的关联部件大体上彼此相同，因此将在本文中描述轴的仅仅一个端部及其关联的主轴、车轮端部组件、制动鼓和制动***的关联部件。

为了减慢或停止车辆，压缩空气通过空气管线76传到制动室78，所述制动室将空气压力转换成机械力并且在纵向方向上相对于制动室移动推杆80。推杆80通过销和连杆组件或连接叉83枢转地连接到松紧调整器82，所述销和连杆组件或连接叉允许松紧调整器将推杆的纵向运动转换成旋转运动。松紧调整器82又连接到凸轮轴组件87的凸轮轴86的内侧端部84。在本领域中众所周知，凸轮轴内侧端部84是带花键的并且啮合地接合松紧调整器82的相应花键内表面(未显示)。凸轮轴组件87的S形凸轮90(图3)安装在凸轮轴86的外侧端部92上，由此由松紧调整器82产生的凸轮轴的旋转导致S形凸轮的旋转。S形凸轮90的旋转迫使制动衬片或垫片(未显示)与制动鼓74的内表面接触以产生摩擦并且因此减慢或停止车辆。

在松紧调整器82的运动时凸轮轴组件87的部件允许凸轮轴86的平滑、稳定旋转。更特别地，凸轮轴86通过衬套(未显示)可旋转地安装在凸轮管88中，这在本领域中是公知的，并且延伸通过管。以该方式，凸轮轴86的内侧端部84暴露以便接合松紧调整器82，并且凸轮轴的外侧端部92(图3)也暴露以便允许S形凸轮90接合制动衬片或垫片。为了平行于轴20F固定凸轮轴86的位置，并且保证仅仅凸轮轴而不是凸轮管88旋转，凸轮管托架89接收并且保持凸轮管的内侧端部。示例性凸轮管托架89包括内侧板91和外侧板93，其每一个形成有固定凸轮管的多个突出部(未显示)，如美国专利No.7,537,224中更完整地所述，上述专利转让给与本发明相同的受让人，HendricksonUSA,L.L.C。为了支撑凸轮管88的外侧端部并且因此支撑凸轮轴86的外侧端部92，制动支架46在弹簧堆叠24的外侧例如通过焊接不动地安装在轴20F上。凸轮管88的外侧端部安装在形成于支架的套管50中的腔孔48中，这在本领域中是公知的。

制动室78、推杆80、松紧调整器82和凸轮轴86的对准对于制动***72的正确致动和性能是重要的，由此必须将制动室和凸轮轴组件87靠近制动鼓74安装在稳定结构部件上。在现有技术中，这样的安装通过将制动室78安装在制动室安装托架94上并且通过将凸轮轴组件87的凸轮管托架89安装在本领域中也称为S形凸轮承载托架的凸轮轴组件安装托架96上而实现。

更特别地，制动室78通过机械紧固件(如螺栓98)安装在制动室安装托架94上。制动室安装托架94又通过将托架在板簧26的内侧线焊接到轴中心管32的前部分刚性地连接到轴20F，如下面将描述。类似地，凸轮管托架89通过机械紧固件(如螺栓68)安装在凸轮轴组件安装托架96上。凸轮轴组件安装托架96又通过将托架在板簧26的内侧线焊接到轴中心管32的后部分刚性地连接到轴20F，如下面将描述。

如图3-4中更清楚地所示，现有技术的制动室安装托架94和现有技术的凸轮轴组件安装托架96刚性地连接到轴20。现有技术的制动室安装托架94和现有技术的凸轮轴组件安装托架96是独立地线焊接到轴20的独立托架。在本领域中众所周知，线焊缝是开始于一个点并且终止于分离点的离散焊缝。线焊缝的起点和终点产生易受应力的区域(被称为应力集中部)。因此，线焊缝的起点和终点包括应力集中部的非期望区域。

更特别地，制动室安装托架94在接头LWB处线焊接并且现有技术的凸轮轴组件安装托架96在接头LWC处线焊接。当现有技术的制动室安装托架94和现有技术的凸轮轴组件安装托架96线焊接到中心管34时，邻近中心管的区域由于线焊缝所引起的增加应力集中部大体上更易受应力。另外，由于已知在板簧26之间的轴中心管32的部分由于车辆操作期间力的传递和由此产生的横越轴20F的负荷而成为高应力区域，因此轴中心管的线焊接区域大体上更易受来自这样的力和/或负荷的可能故障。为了补偿通过将制动室安装托架94和凸轮轴组件安装托架96线焊接到轴20F导致的对应力的增加易受性，轴20F、20R的壁厚度典型地增加。壁厚度的这样的增加非期望地增加用于制造轴20F的材料的量，非期望地增加轴的重量，并且转而非期望地增加制造成本和车辆操作期间的燃料消耗。

在现有技术中替代地，气垫轴/悬挂***(如大体上指示为150并且在图5和6中显示的示例性气垫轴/悬挂***)已使用结构，其中制动室安装托架和/或s形凸轮承载托架焊接到轴中心管被消除，这由某些气垫轴/悬挂***和弹簧轴/悬挂***10之间的结构差异实现。更特别地，并且如美国专利No.5,366,237中更详细地所述，气垫轴/悬挂***150包括一对横向间隔的前或后臂箱形梁152。每个箱形梁152的第一端部154枢转地连接到吊架156，所述吊架又刚性地连接到车辆副框架16(图1)，并且每个箱形梁的第二端部158刚性地连接到轴20。气垫轴/悬挂***150包括空气弹簧160以减震车辆驾驶并且提供一些阻尼特性，使每个箱形梁152能够是制造或铸造的刚性梁，并且其包括一个或多个侧壁162，上壁164，底壁165和后壁166。

在气垫轴/悬挂***150中，制动室78通过制动室螺栓168和螺母170直接安装在箱形梁后壁166上。凸轮轴组件安装托架172通过螺栓174和螺母176连接到梁侧壁162中的选定的一个，并且支撑安装在托架上的凸轮轴组件87。使用该结构，制动室78在致动时移动推杆80。推杆80转而移动松紧调整器82，这通过推杆枢转连接到松紧调整器实现。松紧调整器82可操作地连接到凸轮轴组件87的凸轮轴86，在松紧调整器的运动时允许凸轮轴的旋转。通过松紧调整器82旋转凸轮轴86导致安装在凸轮轴的外侧端部92上的S形凸轮90的旋转。S形凸轮90的旋转迫使制动衬片或垫片(未显示)与制动鼓74(图1)的内表面接触以产生摩擦并且因此减慢或停止车辆。应当理解，尽管凸轮轴组件87在图5和6中显示为没有凸轮管88，但是凸轮轴组件可以以类似于如上所述的方式使用凸轮管及其关联部件。

制动室78、推杆80、松紧调整器82和凸轮轴86的对准对于制动***72的正确致动和性能是重要的，由此必须将制动室和凸轮轴组件87靠近制动鼓74安装在稳定结构部件上。在气垫轴/悬挂***150中，每个箱形梁152及其与轴20的刚性连接的刚性性质使箱形梁能够用作用于制动室78和凸轮轴组件安装托架172的稳定结构安装表面。另外，由于每个气垫轴/悬挂***的箱形梁152包括侧壁162、上壁164、底壁165和后壁166，因此提供足够的结构表面面积以使制动室78和凸轮轴组件安装托架172能够安装到箱形梁。

相比之下，如图1和2中所示，弹簧轴/悬挂***10不使用空气弹簧160(图5)，而是依靠板簧26、42挠曲并且因此衰减力。由于板簧26、42在车辆操作期间挠曲，因此它们不提供足够稳定的结构安装表面以允许制动室78、制动室安装托架94和/或凸轮轴组件安装托架96、172的安装。另外，由于板簧26、42形成有使它们能够挠曲、同时抵抗显著的应力的冶金结构，因此试图将制动室78、制动室安装托架94和/或凸轮轴组件安装托架96、172安装在板簧上是非期望的，原因是这样的安装可能明显地减小板簧抵抗应力的能力。

所以，在本领域中需要一种轴/悬挂***，其通过提供轴制动托架克服现有技术的***的缺点，所述轴制动托架使制动室和凸轮轴组件能够刚性地连接到便于使用薄壁轴的车辆轴。本发明的用于轴/悬挂***的轴制动托架满足该需要，如现在将描述。

参见图7-10，轴制动托架250的第一实施例显示为连接到薄壁轴202。尽管显示一对轴制动托架250，但是它们在结构和功能上是相同的，因此仅仅论述一个。在松紧调整器(未显示)的运动时凸轮轴组件204的部件便于凸轮轴212的平滑稳定旋转。更特别地，凸轮轴212通过衬套(未显示)可旋转地安装在凸轮管214中并且延伸通过管。以该方式，S形凸轮206暴露以接合制动衬片或垫片(未显示)。为了保证凸轮轴212平行于轴202，并且保证仅仅凸轮轴而不是凸轮管214旋转，凸轮管托架207接收并且保持凸轮管的内侧端部。凸轮管托架207包括内侧板208和外侧板210，其每一个形成有固定凸轮管214的多个突出部(未显示)。为了支撑凸轮管214的外侧端部，制动支架216例如通过焊接不动地安装在轴202上。凸轮管214的外侧端部安装在形成于支架的套管220中的腔孔218中，这在本领域中是公知的。

为了便于制动***(未显示)的正确致动和性能，使用第一实施例的轴制动托架250。轴制动托架250包括凸轮轴部分252、轴部分254和制动室部分256。凸轮轴部分252、轴部分254和制动室部分256单独地被制造并且一般通过焊接刚性地连接。通过单独地制造每个相应部分，减小制造成本。凸轮轴部分252大体上为C形并且形成有多个螺栓开口258。螺栓开口258均接收紧固件262(如螺栓)和相应的螺母264以连接到凸轮管托架207。另外，凸轮轴部分252形成有与薄壁轴202径向地间隔并且轴向地对准的凸轮管开口260以接收凸轮管214。此外，凸轮轴部分252形成有弯曲长形开口266以接收锚固销(未显示)。

凸轮轴部分252一般通过焊接在交叉部268处刚性地连接到轴部分254。轴部分254大体上为U形并且部分地围绕轴202。更具体地，轴部分254形成有配置成就座在轴202的顶部分205上的弯曲部，如下面将描述。更加具体地，轴部分254在约180度到约360度的范围内部分地围绕轴202。轴202由轴部分254部分围绕的范围允许轴部分拉开并且卡扣到轴上或滑动到轴上，提供大体无间隙连接。应当注意取决于应用，第一实施例的轴制动托架250的材料的健壮性可以变化。另外，轴部分254包括靠近轴的水平中性轴线的、在尺寸上类似的一对窗口270A、B，所述窗口便于本发明的轴制动托架250刚性连接到轴202，如下面将描述。

轴部分254一般通过焊接在交叉部272处连接到制动室部分256。制动室部分256包括一对侧壁274和基部276使得制动室部分形成大体U形。侧壁274包括一对翅片278，每个翅片从其相应的侧壁垂直地延伸并且与基部276间隔。每个翅片278形成有三个开口280以便于连接到制动***(未显示)的制动室。另外，基部276形成有长形开口282。开口282允许间隙以便通过其中布置推杆(未显示)。

除了轴部分254拉开并且卡扣或滑动到轴202上以外，轴部分包括一对窗口270A、B以进一步便于连接到轴。窗口焊缝是开始和停止于窗口270A、B内的相同点的连续焊缝。以该方式，窗口270A、B通过使用连续窗口焊缝连接焊接到轴202，如CWW所示。相比之下，线焊缝是开始于一个点并且终止于分离点的焊缝。在焊缝的起点和终点，每个点是易受应力的区域(被称为应力集中部)。应力集中部一般是由于大体上影响金属的完整性的焊接成为金属中的更弱区域的点或区域。由于连续窗口焊缝CWW不具有分离的起点和终点，因此应力集中部大体上减小和/或消除。以该方式，典型地应当理解连续焊缝由于焊缝的连续性比线焊缝更结实。所以，连续窗口焊缝CWW在窗口270A、B处的使用减小和/或消除典型地与线焊缝关联的应力集中部。

为了进一步减小轴202上的应力集中部，窗口焊缝的位置在轴上位于通常被认为是应力较小的区域、轴的前和后四分之一或靠近轴的水平中性轴线的区域中。窗口270A、B内的窗口焊缝CWW和焊缝的位置减小应力集中部，这便于使用减小重量并且减小成本的薄壁轴202。薄壁轴202一般被认为是具有在约0.285英寸到约0.45英寸的范围内的壁厚度的轴。

第一实施例的轴制动托架250是轻质托架，其使用拉开和卡扣连接或滑动到轴202上以产生与轴的大体无间隙连接，并且还使用窗口270A、B的每一个内的连续窗口焊缝CWW以将轴制动托架刚性地连接到轴。以该方式，不使用线焊缝并且与线焊缝关联的应力集中部由于轴202上的连续窗口焊缝的使用而减小。连续窗口焊缝的使用允许使用薄壁轴202，因此减小重量和操作成本。

参见图11-12，本发明的第二实施例的轴制动托架指示为350。第二实施例的轴制动托架350包括形成两件式轴制动托架的轴/凸轮轴部分352和制动室部分354。轴/凸轮轴部分352包括凸轮轴部分353和轴部分355，并且形成为待连接到制动室部分354的单件。两件式构造有助于简化轴制动托架350的制造并且减少连接点的数量，由此减小可能出现在轴制动托架上的应力集中部。更特别地，通过将凸轮轴部分353和轴部分355成一体地形成为轴/凸轮轴部分352，在轴制动托架350中形成应力集中部的可能性减小。应力集中部一般是由于大体上影响金属的完整性的焊接成为金属中的更弱区域的点或区域。通过减少焊缝的数量，通过成一体地形成轴/凸轮轴部分352减小应力集中部。凸轮轴部分353为大体C形并且形成有多个螺栓开口358。每个螺栓开口358接收紧固件(未显示)、如螺栓和相应螺母(未显示)以连接到凸轮管托架207。另外，凸轮轴部分353形成有与薄壁轴202径向地间隔并且轴向地对准的凸轮管开口360以接收凸轮管214。此外，凸轮轴部分353形成有弯曲长形开口366以接收锚固销(未显示)。

凸轮轴部分353与轴部分355成一体地形成以形成轴/凸轮轴部分352。轴部分355大体上为U形并且部分地围绕轴202。更具体地，轴部分355形成有配置成就座在轴202的顶部分205上的弯曲部，如下面将描述。更加具体地，轴部分355在约180度到约360度的范围内部分地围绕轴202。轴202由轴部分355部分围绕的范围允许轴部分拉开并且卡扣到轴上或滑动到轴上，提供大体无间隙连接。应当注意取决于应用，第二实施例的轴制动托架350的材料的健壮性可以变化。另外，轴部分355包括靠近轴的水平中性轴线的一对窗口370A、B，所述窗口便于本发明的轴制动托架350刚性连接到轴202，如下面将描述。

轴部分355一般通过焊接在交叉部372处刚性地连接到制动室部分354。制动室部分354包括一对侧壁374和基部376使得制动室部分形成大体U形。侧壁374包括一对翅片378，每个翅片从其相应的侧壁垂直地延伸并且与基部376间隔。每个翅片378形成有三个开口380以便于连接到制动***(未显示)的制动室。另外，基部376形成有长形开口382。开口382允许间隙以便通过其中布置推杆(未显示)。

除了轴部分355拉开并且卡扣或滑动到轴202上以外，轴部分包括类似于CWW(图7-8)连续地连接到轴的一对窗口370A、B以进一步便于连接到轴。窗口焊缝是开始和停止于窗口370A、B内的相同点的连续焊缝。以该方式，窗口370A、B通过使用连续窗口焊缝连接焊接到轴202。相比之下，线焊缝是开始于一个点并且终止于分离点的焊缝。在焊缝的起点和终点，每个点是易受应力的区域(被称为应力集中部)。应力集中部一般是由于大体上影响金属的完整性的焊接成为金属中的更弱区域的点或区域。由于连续窗口焊缝不具有分离的起点和终点，因此应力集中部大体上减小和/或消除。以该方式，典型地应当理解连续焊缝由于焊缝的连续性比线焊缝更结实。所以，连续窗口焊缝在窗口370A、B处的使用减小和/或消除典型地与线焊缝关联的应力集中部。

为了进一步减小轴202上的应力，窗口焊缝的位置在轴上位于通常被认为是轴的应力较小的区域、轴的前和后四分之一或靠近轴的水平中性轴线的区域中。窗口370A、B内的窗口焊缝和焊缝的位置减小应力集中部，这便于使用减小重量并且减小成本的薄壁轴202。薄壁轴202一般被认为是具有在约0.285英寸到约0.45英寸的范围内的壁厚度的轴。

第二实施例的轴制动托架350是两件式、轻质托架，其使用拉开和卡扣连接或滑动到轴202上，并且进一步使用窗口370A、B的每一个内的连续窗口焊缝以将轴制动托架刚性地连接到轴202。以该方式，与线焊缝关联的应力集中部由于轴202上的连续窗口焊缝而不是线焊缝的使用而减小。此外，两件式结构与第一实施例的轴制动托架250相比减小轴制动托架350中的焊缝的数量，潜在地减小轴制动托架内的应力集中部。连续窗口焊缝的使用允许使用薄壁轴202，因此减小重量并且减小操作成本。

参见图13-14，本发明的第三实施例的轴制动托架显示为450。第三实施例的轴制动托架450形成为单件式构造并且包括凸轮轴部分452、轴部分454和制动室部分456。凸轮轴部分452、轴部分454和制动室部分456制造为单件。通过使用第三实施例的轴制动托架450的单件式构造，焊缝的数量减小，因此与第一和第二实施例的轴制动托架250、350相比，减小可能出现在轴制动托架上的应力集中部。应力集中部一般是由于大体上影响金属的完整性的焊接成为金属中的更弱区域的点或区域。更特别地，通过成一体地形成轴制动托架450，减小在轴制动托架450中形成应力集中部的可能性。凸轮轴部分452为大体C形并且形成有多个螺栓开口458。每个螺栓开口458接收紧固件(未显示)、如螺栓和相应螺母(未显示)以连接到凸轮管托架207。另外，凸轮轴部分452形成有与薄壁轴202径向地间隔并且轴向地对准的凸轮管开口460以接收凸轮管214。此外，凸轮轴部分452形成有弯曲长形开口466以接收锚固销(未显示)。

轴部分454大体上为U形并且部分地围绕轴202。更具体地，轴部分454形成有配置成就座在轴202的顶部分205上的弯曲部，如下面将描述。更加具体地，轴部分454在约180度到约360度的范围内部分地围绕轴202。轴202由轴部分454部分围绕的范围允许轴部分拉开并且卡扣到轴上或滑动到轴上，提供大体无间隙连接。应当注意取决于应用，第三实施例的轴制动托架450的材料的健壮性可以变化。另外，轴部分454包括靠近轴的水平中性轴线的一对窗口470A、B，所述窗口便于本发明的轴制动托架450刚性连接到轴202，如下面将描述。

制动室部分456形成有从轴部分454的后端延伸的一对间隔开的侧壁。侧壁474包括一对翅片478，每个翅片从其相应的侧壁垂直地延伸。每个翅片478形成有三个开口480以便于连接到制动***(未显示)的制动室。

轴部分454包括一对窗口470A、B以便于连接到轴。更特别地，窗口470A、B通过使用类似于CWW(图7-8)的连续窗口焊缝连接焊接到轴202。窗口焊缝是开始和停止于窗口470A、B内的相同点的连续焊缝。以该方式，窗口370A、B通过使用连续窗口焊缝连接焊接到轴202。相比之下，线焊缝是开始于一个点并且终止于分离点的焊缝。在焊缝的起点和终点，每个点是易受应力的区域(被称为应力集中部)。应力集中部一般是由于大体上影响金属的完整性的焊接成为金属中的更弱区域的点或区域。由于连续窗口焊缝不具有分离的起点和终点，因此应力集中部大体上减小和/或消除。以该方式，典型地应当理解连续焊缝由于焊缝的连续性比线焊缝更结实。所以，连续窗口焊缝在窗口470A、B处的使用减小和/或消除典型地与线焊缝关联的应力集中部。

为了进一步减小轴202上的应力，窗口焊缝的位置在轴上位于通常被认为是轴的应力较小的区域、轴的前和后四分之一或靠近轴的水平中性轴线的区域中。窗口470A、B内的窗口焊缝和轴202上的焊缝的位置减小与线焊缝关联的应力集中部并且允许使用大体上减小重量和成本的薄壁轴。薄壁轴202一般被认为是具有在约0.285英寸到约0.45英寸的范围内的壁厚度的轴。

第三实施例的轴制动托架450是单件式、轻质托架，其使用拉开和卡扣连接或滑动到轴202上以产生与轴的大体无间隙连接，并且进一步使用窗口470A、B的每一个内的连续窗口焊缝以将轴制动托架刚性地连接到轴202。以该方式，与线焊缝关联的应力集中部由于轴202上的连续窗口焊缝的使用而减小。此外，单件式构造减小轴制动托架450中的焊缝的数量，减小托架内的潜在应力集中部。连续窗口焊缝的使用允许使用薄壁轴202，因此减小重量并且减小操作成本。

参见图15-16，本发明的第四实施例的轴制动托架显示为550。第四实施例的轴制动托架550包括形成为单件的凸轮轴部分552、轴部分554和制动室部分556。通过使用第四实施例的轴制动托架550的单件式构造，连续区域被最小化，保持轴制动托架的完整性。凸轮轴部分552为大体C形并且形成有多个螺栓开口558。每个螺栓开口558接收紧固件(未显示)、如螺栓和相应螺母(未显示)以连接到凸轮管托架207。另外，凸轮轴部分552形成有与薄壁轴202径向地间隔并且轴向地对准的凸轮管开口560以接收凸轮管214。此外，凸轮轴部分552形成有弯曲长形开口566以接收锚固销(未显示)。

轴部分554大体上为鞍形并且部分地围绕轴202。轴部分554形成有配置成就座在轴202的顶部分205上的鞍形弯曲部，如下面将描述。更加具体地，轴部分554在约180度到约360度的范围内部分地围绕轴202。轴202由轴部分554部分围绕的范围允许轴部分拉开并且卡扣到轴上或滑动到轴上，提供大体无间隙连接。应当注意取决于应用，第四实施例的轴制动托架550的材料的健壮性可以变化。另外，轴部分554包括靠近轴的水平中性轴线的一对窗口570、571，所述窗口便于本发明的轴制动托架550刚性连接到轴202，如下面将描述。窗口570、571在尺寸和/或形状上不同以减小当刚性连接到轴202时的潜在应力集中部。而且，窗口570、571允许制动室(未显示)和/或凸轮轴(未显示)的不同安装配置。另外，当从相同的一块金属制造凸轮轴部分552时产生窗口570。更特别地，凸轮轴部分552被从材料冲压而产生窗口570。这样，材料浪费被最小化，因此减小轴制动托架550的总制造成本。

制动室部分556形成有一对间隔开的侧壁574和基部576，使得制动室部分大体上为U形。基部576包括多个开口578、长形开口580和突出部582，其便于制动***(未显示)的制动室的连接。突出部582为第四实施例的轴制动托架550提供刚性。

轴部分554包括类似于CWW(图7-8)连续地焊接到轴202的一对窗口570、571以进一步便于连接到轴。窗口焊缝是开始和停止于窗口570、571内的相同点的连续焊缝。以该方式，窗口570、571通过使用连续窗口焊缝连接焊接到轴202。相比之下，线焊缝是开始于一个点并且终止于分离点的焊缝。在焊缝的起点和终点，每个点是易受应力的区域(被称为应力集中部)。应力集中部一般是由于大体上影响金属的完整性的焊接成为金属中的更弱区域的点或区域。由于连续窗口焊缝不具有分离的起点和终点，因此应力集中部大体上减小和/或消除。以该方式，典型地应当理解连续焊缝由于焊缝的连续性比线焊缝更结实。所以，连续窗口焊缝在窗口570、571处的使用减小和/或消除典型地与线焊缝关联的应力集中部。

为了进一步减小轴202上的应力，窗口焊缝的位置在轴上位于通常被认为是轴的应力较小的区域、大体上轴的前和后四分之一或靠近轴的水平中性轴线的区域中。窗口570、571内的窗口焊缝和轴202上的焊缝的位置大体上减小应力集中部，这允许使用大体上减小重量并且减小成本的薄壁轴202。薄壁轴202一般被认为是具有在约0.285英寸到约0.45英寸的范围内的壁厚度的轴。

第四实施例的轴制动托架550是单件式、轻质托架，其使用拉开和卡扣连接或滑动到轴202上以产生与轴的大体无间隙连接，并且进一步使用与第一、第二和第三实施例的轴制动托架250、350、450相比的不同尺寸的窗口570、571的每一个内的连续窗口焊缝以将轴制动托架刚性地连接到轴202。以该方式，轴制动托架550被固定并且与线焊缝关联的应力集中部由于连续窗口焊缝而减小。此外，单件式构造减小轴制动托架550中的焊缝的数量，减小托架内的潜在应力集中部。连续窗口焊缝的使用允许使用薄壁轴202，因此减小重量并且减小操作成本。

可以预料除了窗口焊缝以外，用于使用用于刚性地附连轴制动托架250、350、450和550的其它手段。例如，可以使用浅凹或凹陷，如美国申请序列号13/249,420中所述和所示，上述申请转让给本发明的相同受让人，HendricksonUSA,L.L.C。连续窗口焊缝和至少一个凹陷的使用允许使用薄壁轴202，因此减小重量并且减小操作成本。

轴典型地是中空的，其理想地减小用于制造轴的材料的量，由此减小制造成本，并且也减小轴重量，由此减小车辆燃料消耗和与车辆的操作关联的成本。因此，期望使用具有尽可能薄的壁的轴以优化材料和重量节约。在现有技术中使用线焊缝将凸轮轴组件安装托架刚性地连接到轴非期望地增加轴的厚度。

因此，本发明的轴制动托架250、350、450和550提供一种构造，其消除线焊缝，减小与线焊缝关联的应力集中部，并且允许使用薄壁轴202。另外，薄壁轴202减小重量并且减小成本。更特别地，轴制动托架250、350、450和550使用窗口焊缝CWW以减小和/或消除与线焊缝关联的应力集中部。第一和第二实施例的轴制动托架250、350使用多件式构造，而第三和第四实施例的轴制动托架450、550使用单件式构造。

应当理解可以改变或重新布置本发明的轴制动托架250、350、450和550的上述结构，或者省略或加入某些部件，而不影响本发明的总体原理或操作。例如，轴部分254、355、454和554可以包括不同的形状和轴202的围绕程度，包括完全围绕轴或围绕轴小于180度。另外，轴制动托架250、350、450和550可以包括任何数量的单独件以形成轴制动托架。此外，轴制动托架250、350、450和550可以由其它材料构造而不影响本发明的总体原理或操作。更进一步地，可以使用任何数量的开口280、282、380、382、480、578和580并且可以使用其它形状或配置而不影响本发明的总体原理或操作。另外，可以使用具有相应窗口焊缝的任何数量的窗口270A、B，370A、B，470A、B，570和571。此外，凸轮轴部分252、353、452、552和轴部分254、355、454、554以及制动室安装部分256、354、456、556可以包括不同形状。也可以预料突出部582可以从第四实施例的轴制动托架550省略而不影响本发明的总体原理或操作。另外，窗口270A、B，370A、B，470A、B，570和571可以改变而不影响本发明的总体原理或操作。

如上所述，也应当理解本发明的上述轴制动托架250、350、450、550可以与任何类型的弹簧轴/悬挂***或气垫轴/悬挂***结合使用而不影响本发明的总体原理或操作。另外，本发明适用于用于重型车辆的各种类型的框架，包括不支撑副框架的主框架和支撑可移动或不可移动副框架的主框架和/或底板结构。此外，本发明适用于具有任何数量的轴202的轴/悬挂***而不影响本发明的总体原理或操作。另外，可以使用其它类型的凸轮轴组件而不影响本发明的总体原理或操作。

因此，本发明的用于薄壁轴的轴制动托架被简化，提供有效的、安全的、便宜的和高效的结构和方法，其实现所有列出的目的，提供消除现有技术的轴制动托架遇到的困难，并且在本领域中解决问题和获得新结果。

在前面的描述中，为了简洁、清楚和理解已使用某些术语；但是不应当超出现有技术的要求从其暗示非必要的限制，原因是这样的术语用于描述目的并且旨在广义地被解释。

而且，本发明的描述和图示作为例子，并且本发明的范围不限于所示或所述的准确细节。

现在已描述本发明的特征、发现和原理，使用和安装本发明的用于薄壁轴的轴制动托架的方式，构造、布置和方法步骤的特性，所获得的有利的、新的和有用的结果；在附带的权利要求中叙述新的和有用的结构、装置、元件、布置、方法、部分和组合。

Claims (16)

1.一种用于轴/悬挂***的轴制动托架，所述托架将凸轮轴组件和制动空气室固定到所述轴/悬挂***的轴，所述托架包括：

配置成就座在所述轴上的轴部分；

形成于所述轴部分中的至少一个窗口；

所述轴部分通过形成于所述至少一个窗口中的连续焊缝刚性地连接到所述轴；并且

所述轴制动托架没有在所述轴部分和所述轴之间的线焊缝。

2.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述轴部分包括大体U形的形状。

3.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述至少一个窗口为大体圆形。

4.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述至少一个窗口位于所述轴的前四分之一上。

5.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述至少一个窗口位于所述轴的后四分之一上。

6.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述至少一个窗口包括一对窗口。

7.根据权利要求6所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述一对窗口具有大体相似的形状。

8.根据权利要求6所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述一对窗口具有不同的尺寸。

9.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述轴制动托架还包括凸轮轴部分和制动室部分。

10.根据权利要求9所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述凸轮轴部分和所述轴部分成一体地形成为单件。

11.根据权利要求9所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述凸轮轴部分、所述制动室部分和所述轴部分成一体地形成单件。

12.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述轴部分围绕所述轴的圆周的四分之三延伸。

13.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述轴部分围绕所述轴的圆周的一半延伸。

14.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述轴部分围绕所述轴的圆周的小于360度延伸。

15.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述轴部分还包括至少一个凹陷。

16.根据权利要求1所述的用于轴/悬挂***的轴制动托架，其中所述轴/悬挂***是机械弹簧轴/悬挂***。