CN107009836B - 支柱安装轴承单元 - Google Patents

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Abstract

一种支柱安装件和轴承组件，包括具有上端和下端的支柱安装件、用于接收减震器端的中心孔以及在上端和下端之间并且围绕孔周向延伸的环形上座圈表面。上端可固定地与车辆本体连接，并且具有可设置成抵靠着车辆本体的车辆表面的平坦附接表面。第一轴承座圈设置在安装件上，并且具有第二轴承座圈的弹簧座与支柱安装件可移动地联接。所述座还具有带有弹簧接合表面的下端，弹簧接合表面具有中心和直径，并且第二轴承座圈设置成以便与第一轴承座圈轴向间隔开。滚动元件设置在第一和第二轴承座圈之间以形成轴承。

Description

支柱安装轴承单元
技术领域
本发明涉及车辆支柱组件，特别是涉及包括轴承的支柱安装件。
背景技术
支柱安装组件是已知的，并且用于将车辆支柱与车辆框架或车身连接。典型的支柱组件例如McPherson支柱组件包括附接到车辆框架或车身的支柱安装件和设置在连接到轮毂的转向节的管状壳体内并且具有附接到支柱安装件的轴的减震器。螺旋弹簧在管状壳体与上弹簧座之间延伸，并且轴承组件设置在上弹簧座和支柱安装件之间并将其可旋转地连接。通常，单独的轴承组件和弹簧座被组装到支柱安装件上，而没有保持装置或其中轴承组件轻压配合在支柱安装件内部。在某些应用中，由弹簧上端施加(即到弹簧座上)施加的负载的中心线相对于减震器的中心线倾斜，这导致在轴承上的横向负载或者需要定向某些部件以将轴承与弹簧对准，这通常增加车辆框架与转向节之间所需的空间量。
发明内容
在一方面，本发明提供了一种用于将车轮支柱单元与车身连接的支柱安装件和轴承组件，所述支柱单元包括带有沿着中心轴线延伸的轴的减震器和具有负载中心线的悬架弹簧。所述组件包括：支柱安装件，具有上端和下端、大致在所述上端和下端之间延伸的中心孔以及设置在所述上端和下端之间并且围绕所述孔周向延伸的大致环形的上座圈表面。所述上端配置成与车身固定连接并且具有基本上垂直于所述中心线延伸并且可设置成抵靠着车身表面的大致平坦的附接表面。所述支柱安装件中心孔配置成接收所述减震器轴的上端并且具有大体上与减震器轴线共线延伸的中心线。大致环形的第一轴承座圈设置在所述支柱安装件的上座圈表面上或由其提供，并具有中心轴线，所述轴承座圈轴线大体上与所述弹簧中心线同轴或平行。弹簧座与所述支柱安装件可移动地联接并且具有带有大致环形的下座圈表面的上端和带有大致圆形的接合表面的下端。所述接合表面可由所述悬架弹簧的上端接触并且具有中心和直径。此外，大致环形的第二轴承座圈设置在所述弹簧座的下座圈表面上或由其提供，并且布置成大体面向所述第一轴承座圈且与之轴向间隔开。此外，多个滚动元件设置在所述第一轴承座圈和第二轴承座圈之间，以便形成轴承。此外，所述支柱安装件和所述弹簧座每个的尺寸和配置使得所述弹簧接合表面的直径与上附接表面和接合表面中心之间的轴向距离的比率大于三。
在另一方面，本发明还涉及一种用于车轮支柱单元的支柱安装件和轴承组件，所述支柱单元包括带有沿着中心轴线延伸的轴的减震器、具有相对于轴轴线倾斜的中心线的悬架弹簧。该组件包括支柱安装件，其包括具有用于接收减震器轴的上端的中心孔的轮毂，该孔具有大致与减震器轴线共线延伸的中心线，以及带有配置成固定地连接车身和下端的上端的大致圆柱形的安装件本体。大致圆柱形的弹性体阻尼器构件大致同轴地设置在轮毂和安装件本体之间并且将轮毂与安装件本体连接。大致圆形的第一轴承座圈附接到支柱安装件的下端，以便围绕阻尼器构件周向延伸并具有中心轴线。轴承轴线通常与弹簧中心线同轴或平行。弹簧座与所述支柱安装件可移动地联接，以便围绕轴承轴线倾斜地位移，并且具有上端和下端，所述下端具有可由悬架弹簧的上端接触的大致圆形的支撑表面。大致圆形的第二轴承座圈附接到弹簧座的上端，以便大致面向第一轴承座圈并与之轴向间隔开且围绕阻尼器构件周向地延伸。此外，多个滚动元件设置在第一和第二轴承座圈之间，以便形成轴承。
附图说明
结合附图阅读，将更好地理解前述发明内容以及本发明优选实施例的详细描述。为了说明本发明的目的，在作为示意图的附图中示出了目前优选的实施例。然而，应当理解的是，本发明不限于所示的精确布置和手段。在附图中：
图1是支柱安装件和轴承组件的第一优选构造的分解图，示出了轴承轴线与弹簧上端负载的中心线对准；
图2是沿着减震器中心轴线截取的第一构造支柱安装组件的横截面图；
图3是图2的支柱安装件和轴承组件的另一视图，图中没有悬架弹簧、减震器轴和缓冲器；
图4是图3的一部分的放大图；
图5是图2的支柱安装件和轴承组件的另一视图，指示分别从支柱安装件附接表面的弹簧座接合表面直径、轴承节圆直径和轴向间隔；
图6是第一构造支柱安装件和轴承组件的顶部透视图；
图7是第一构造支柱安装件和轴承组件的底部透视图；
图8是第一构造组件的支柱安装件的侧视图；
图9是图8的支柱安装件的顶部透视图；
图10是图8的支柱安装件的底部透视图；
图11是图8的支柱安装件本体的轴向剖视图；
图12是第一构造支柱安装件和轴承组件的弹簧座的侧视图；
图13是图12的弹簧座的轴向剖视图；
图14是支柱安装件和轴承组件的替代构造的轴向剖视图，其具有在直径上大于下轴承座圈的上轴承座圈，并且包括钢弹簧座表面；
图15是图14的支柱安装件和轴承组件的另一视图，示出了悬架弹簧、减震器轴和缓冲器，并且指示分别从支柱安装件附接表面的弹簧座接合表面直径、轴承节圆直径和轴向间隔；
图16是支柱安装件和轴承组件的另一替代构造的轴向剖视图，其具有与减震器轴线对准的轴承轴线；
图17是图16的支柱安装件和轴承组件构造的另一轴向剖视图，图中没有悬架弹簧、减震器轴和缓冲器；
图18是图16的支柱安装件和轴承组件的另一视图，指示分别从支柱安装件附接表面的弹簧座接合表面直径、轴承节圆直径和轴向间隔；
图19是图16的支柱安装件和轴承组件构造的顶部透视图；
图20是图16的支柱安装件和轴承组件构造的底部透视图；
图21是图16-19的支柱安装件和轴承组件构造的轴向剖视图，示出了替代的一体式弹簧座；
图22是支柱安装件和轴承组件的另一替代构造的轴向剖视图，其具有与减震器轴线对准的轴承轴线和与支柱安装件本体接合的减震缓冲器；
图23是图22的支柱安装件和轴承组件构造的另一轴向剖视图，图中没有悬架弹簧、减震器轴和缓冲器；
图24是图22的支柱安装件和轴承组件的另一视图，指示分别从支柱安装件附接表面的弹簧座接合表面直径、轴承节圆直径和轴向间隔；
图25是支柱安装件和轴承组件的另一替代构造的轴向剖视图，其具有与减震器轴线对准的轴承轴线和与弹簧座接合的减震缓冲器；以及
图26是图25的支柱安装件和轴承组件构造的另一轴向剖视图，图中没有悬架弹簧、减震器轴和缓冲器。
图27是图25的支柱安装件和轴承组件的另一视图，指示分别从支柱安装件附接表面的弹簧座接合表面直径、轴承节圆直径和轴向间隔；
图28是支柱安装件和轴承组件的另一替代构造的轴向剖视图，其具有与减震器轴线对准的轴承轴线和相对于轴承轴线倾斜的弹簧轴线；以及
图29是图28的支柱安装件和轴承组件的另一视图，指示分别从支柱安装件附接表面的弹簧座接合表面直径、轴承节圆直径和轴向间隔。
具体实施方式
在下面的描述中使用某些术语仅仅是为了方便，而不是限制。词语“下”和“上”指示参考的附图中的方向，词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别指朝向和远离指定中心线或所描述的元件的几何中心，具体含义从说明书的上下文中是显而易见的。此外，如本文所用，词语“连接”和“联接”各自旨在包括两个构件之间的直接连接，而没有任何其他构件介于它们之间，以及一个或多个其它构件介于它们之间的间接连接。术语包括上面特别提及的词语、其派生词和类似含义的词语。
下面详细参考附图，其中相同的附图标记用于表示相同的元件，图1-29示出了用于车轮支柱单元1的支柱安装件和轴承组件10的若干替代结构或构造。支柱单元1包括减震器2，其中轴3沿中心轴线AS延伸，以及悬架弹簧4，其具有上端负载中心线LS(即，由弹簧上端4a施加到弹簧座16(下面描述)上的力F的线)，其与轴线AS同轴或平行或相对于其倾斜。支柱单元1还包括设置在减震器2周围并支撑弹簧4的下端(未示出)的管状构件(未示出)和用于将轴向载荷从减震器2传递到支柱安装组件10的缓冲器5。支柱安装件和轴承组件10基本上包括支柱安装件12、设置在支柱安装件12上或由其提供的第一上轴承座圈14、弹簧座16、设置在弹簧座16或由其提供的第二下轴承座圈18、以及设置在第一和第二轴承座圈14、18之间并可同时在它们上滚动以形成具有节圆直径DB的轴承11的多个滚动元件20。
更具体地，支柱安装件12具有上端12a、下端12b、在上下端12a和12b之间延伸并具有大致与减震器轴线AS共线延伸的中心线LB的中心孔13以及设置在上下端12a和12b之间的大致环形座圈表面24。支柱安装件上端12a配置成与车身6(图2)固定地连接，并且具有基本上平坦的附接表面15，该附接表面15基本上垂直于孔中心线LB延伸并且可设置成紧贴着车身6的表面6a。优选地，支柱安装件12包括一体的本体22，该本体包括提供支柱安装件下端12b的大致圆柱形中心部分23和从中心部分23径向向外延伸的大致环形的凸缘部分25，并且提供支柱安装件上端12a和上附接表面15。利用这种结构，上座圈表面24形成在圆柱形部分23上并且具有大体上位于凸缘部分25附近的至少一部分且在一些构造中是整个表面24。此外，支柱安装件孔13配置成接收减震器轴3的上端3a并且具有大致与减震器轴线AS共线延伸的中心线LB。
第一轴承座圈14是大致环形的，设置在支柱安装件12的上座圈表面24上或由其提供，并且具有中心轴线AB，其优选地大致与弹簧中心线LS同轴或平行(图1-27)，但是可以相对于弹簧中心线(图28和29)歪斜，如下所述。更具体地，在如图1-15所示的某些“倾斜”构造中，第一座圈14布置在支柱安装件12上，使得轴承中心轴线AB与“偏移”弹簧负载中心线LS大体共线或平行(即，施加到座16的弹簧负载或力F(图2)的中心线LS相对于减震器轴线AS倾斜)，并且相对于孔中心线LB歪斜，以便限定具有大于零度数值的角度θB(即，轴承轴线AB和孔中心线LB不平行)。在其他“对称”构造中，如图14-22所示，第一轴承座圈14布置在支柱安装件12上，使得轴承轴线AB与支柱安装件孔中心线LB大致共线，且因此也与减震器轴线AS大致共线，或者大致平行于减震器轴线AS，具有在“径向”方向上的偏移(未示出)。
在本文公开的所有构造中，弹簧座16与支柱安装件12可移动地联接，以便能够围绕轴承轴线AB成角度地移位。弹簧座16具有带有大致环形下座圈表面26的上端16a和带有大致圆形接合表面17的下端16b。弹簧接合表面17可由悬架弹簧4的上端4a接触，并且具有中心CC和直径DC。此外，第二轴承座圈18是大致环形的，设置在弹簧座16的下座圈表面26上或由其提供，并且布置成大体面向第一轴承座圈14并且与之轴向间隔开。
参照图5、15、18、21、24、27和29，在支柱安装件和轴承组件10的各种构造的每一个中，支柱安装件12和弹簧座16各自尺寸确定成和配置成(即，形成和构造为本文所述和如图所示)使得弹簧接合表面17的直径DS与上附接表面15和接合表面中心CC之间的轴向间隔距离dAS即“弹簧轴向距离”之比R1大于二(2)，即R1＝DS/dAS>2，更优选地大于3，最优选地在3.1和5.7之间。此外，第一座圈表面24形成在支柱安装件12上，使得轴承节圆直径DB与节圆直径CB的中心和支柱安装件附接表面15之间的轴向间隔距离dAB即“轴承轴向距离”之比R2大于三(3)；即R2＝DB/dAB>3，更优选地大于5，最优选地在5.5和11.1之间。这些关系或比R1、R2都提供了支柱安装件和轴承组件10的“轴向紧凑性”的指示，并且期望具有所述值，以便使减震器2和弹簧4的可用空间最大化。
为了提供上述结构关系的背景，用于汽车轮毂组件的典型轴承节圆直径可以在60mm和130mm之间的范围内。为了说明的目的，假设用于各种构造的每一个的轴承节圆直径DB＝100mm产生以下尺寸和比率。在图1-13的第一支柱安装件和轴承构造中，弹簧接触直径DS为约106mm，弹簧轴向距离dAS为约27mm，比率R1为约3.9，而轴承轴向距离dAB为约18mm，使得第二比率R2为约5.5，如图5所示。在图14-15的第二构造中，弹簧接触直径DS为约100mm，弹簧轴向距离dAS为约25mm，且比率R1为约4，而轴承轴向距离dAB为约14mm，且第二比率R2为约7.1，如图15所示。此外，对于图16-20的第三支柱安装组件构造，弹簧接触直径DS为约108mm，弹簧轴向距离dAS为约23mm，且比率R1为约4.7，而轴承轴向距离dAB为约11mm，且第二比率R2为约10.1，如图18所示。此外，在如下所述的形成有一体式弹簧座的第三结构的修改版本中，弹簧轴向距离从23mm减小到19mm，使得第一比率R1约为5.7。
此外，在图22-24的第四构造中，弹簧接触直径DS为约129mm，弹簧轴向距离dAS为约24mm，且第一比率R1为约5.4，而轴承轴向距离dAB为约14mm，且第二比率R2为约7.1，如图24所示。另外，在图25-27所示的第五构造中，弹簧接触直径DS为约102mm，弹簧轴向距离dAS为约33mm，且第一比率R1为约3.1，而轴承轴向距离dAB为约13mm，且第二比率R2为约7.7，如图27所示。最后，在图28和29所示的第五构造中，弹簧接触直径DS为约116mm，弹簧轴向距离dAS为约21mm，且第一比率R1为约5.5，而轴承轴向距离dAB为约9mm，且第二比率R2为约11.1，如图29所示。因此，采用本文公开的目前优选的构造，“弹簧间距”比率R1优选地具有在3.1和5.7之间的值，并且“轴承间距”比率R2优选地具有在5.5和10.1之间的值。
下面参照图2-5和14-29，两个轴承座圈14、18优选地相对将尺寸确定成使得一个轴承座圈14或18的外径分别大于另一个轴承座圈18、14的外径。因此，较大的座圈14或18围绕另一个轴承座圈18、14周向设置，以便提供径向和轴向负载支撑。具体地，在图1-13和16-29所示的构造中，第二轴承座圈18的尺寸在直径上大于第一轴承座圈14，使得第二座圈18具有的外径D2大于第一轴承座圈14的外径D1，且至少部分地沿周向围绕第一轴承座圈12设置，如图4所示。在其它构造中，例如如图14和15所示，第一轴承座圈14的尺寸在直径上大于第二轴承座圈18，使得第一座圈14具有的外径D1大于第二轴承座圈18的外径D2，并且至少部分地沿周向围绕第二轴承座圈18设置，如图14所示。可替代地，两个轴承座圈14、18可以具有基本上相同的尺寸并且配置成提供轴向推力轴承(未示出)。
此外，滚动元件20优选地形成为球并且提供球组20S，并且两个轴承座圈14、18优选地沿径向和轴向延伸，以形成角接触轴承组件11，如下所述。然而，滚动元件20可以替代地形成为滚柱、滚针或任何其它已知类型的滚动元件，和/或座圈14、18可以形成为轴向“推力”接触轴承组件。可替代地，支柱安装组件10可形成为没有任何滚动元件，使得第一和第二座圈14、18以滑动轴承的方式形成和接合。
具体地参见图4，每个轴承座圈14、18优选地包括大致环形板19，其具有大致S形的轴向横截面，从而提供凹形滚道表面19a并且包括径向延伸部分19b和轴向延伸部分19c。因此，轴承座圈14、18配置成支撑径向和轴向负载，结合支柱安装件12和弹簧座16的支撑，并且最优选地形成角接触轴承组件，如下面进一步详细讨论。此外，每个轴承板19优选地由诸如低碳钢的金属材料形成，但是可以由任何其它合适的材料形成。可替代地，第一轴承座圈14可以由上座圈表面24提供，并且因此直接形成在支柱安装件12上，并且第二轴承座圈18可以由下座圈表面26提供，并且因此直接形成在弹簧座16上。具体地，两个座圈14、16可以被机加工或以其它方式设置在每个部件12、16上，特别是如果座架12和座16由金属材料形成的话。
参考图1-15，对于支柱安装件和轴承组件10，其中期望使轴承轴线AB与偏置弹簧负载中心线LS对准，支柱安装件本体22的圆柱形中心部分23优选地是大致楔形的，并且具有大致圆形的倾斜座圈表面24，其位于支柱安装件下端12b近侧并且围绕第一轴承座圈轴线AB周向延伸，以便大体上以轴线AB为中心。倾斜支撑表面24形成在支柱安装件本体22上，以便具有相对于支柱安装件上端12a的最近侧轴向位置PP和相对于支柱安装件上端12a的最远侧轴向位置PD，这两个位置PP、PD间隔开大约一百八十度(180°)，如图10所示。第一轴承座圈14设置在支柱安装件支撑表面24上，其将圆形座圈14相对于孔中心线LB定位成倾斜定向，从而至少大致以弹簧中心线LS为中心。优选地，最近侧轴向位置PP位于距离支柱安装件上端12a上的车辆附接表面15小于一英寸(1”)的轴向距离dS处，以便最小化支柱安装件和轴承组件10的轴向空间需求，原因如下所述。
可替代地，如图14-22所示，对于支柱安装组件10，其具有与减震器轴线AS对准的支撑轴线AB，支柱安装件本体12的中心圆柱形部分23优选地是基本上圆柱形的，上座圈表面是大致圆形的且沿周向基本上同轴地围绕孔中心线LB并且因此围绕减震器轴线AS延伸。因此，上座圈表面24形成在支柱安装件本体22上，以便在围绕座圈表面24的圆周的所有点处至少与安装件上端12a大致等距。通过这种座圈表面24，轴承第一座圈14定位成与减震器轴线AS基本上同轴。显然，这种支柱安装件结构使支柱安装件12的总轴向长度或高度DAO最小化，如下面进一步详细讨论。
在支柱安装件和轴承组件10的某些构造中，如图1-18所示，支柱安装件圆柱形本体22形成为使得大致圆形的车辆附接表面15延伸穿过整个支柱安装件上端12a。如上所述，支柱安装件12优选地抵靠着车身6的大致平坦/平面主体表面设置，并且通过多个紧固件21与主体连接。在如图22-27所示的其他结构中，支柱安装件本体22还包括从本体上端23a的其余部分向上延伸的内部轴向延伸的圆形肩部27，其可设置在车身7的圆形凹部或凹处(未示出)内，以有助于将支柱安装件和轴承组件10定位在车辆上。
下面参考图2-4、图13-15和图18-22，在组件10的所有各种构造中，支柱安装件本体22具有限定本体孔31的内圆周表面29，并且支柱安装件12还包括布置在圆柱形本体孔31(如图10最佳所示)内的轮毂28和大致同轴地设置在轮毂28与支柱安装件本体22之间并将轮毂28与支柱安装件本体22连接的大致圆柱形阻尼器30。轮毂28提供支柱安装件中心孔13，且配置成与减震器轴上端3a连接，如下面进一步详细描述。此外，支柱安装件本体22优选地形成为使得第一和第二轴承座圈14、18围绕同轴布置的轮毂28和阻尼器30周向延伸，这使得支柱安装件组件10的整体轴向长度/高度DAO减小，如下面进一步详细讨论。
优选地，支柱安装件本体22由第一材料形成，比如刚性聚合物(具有或不具有用于“硬化”本体22的金属***件)或金属材料(例如铝)，且阻尼器30由第二材料形成，比如天然或合成橡胶。第二阻尼器材料具有比第一圆柱形本体材料显著更大的弹性，使得阻尼器30配置成减少支柱安装件12且因此车辆底盘(未示出)和支柱(且因此车轮(未示出))内的振动。此外，阻尼器30具有内径IDD，轮毂28具有外径ODH，并且阻尼器30和轮毂28被优选地确定尺寸为使得轮毂外径ODH大于阻尼器内径IDD，如图4所示。因此，阻尼器30由此在轮毂28与支柱安装件本体22之间被压缩，以便提供通过仅在压缩下而不是在张力下工作来优化橡胶减震器30的寿命的预载荷。
参照图1-5、14-18和21，在支柱安装件和轴承组件10的某些构造中，轮毂28优选地由两个大致圆形杯32、34的组件形成，每个杯具有内基壁32、34a，其设置成抵靠着另一个杯34、32的基壁34a、32a。这两个杯32、34具有对准的中心开口，提供用于***紧固件8的间隙孔36，以将减震器3的自由端3a附接到轮毂杯基壁32a、34a，从而附接到支柱安装件12。此外，上杯32提供用于接收紧固件8的头部8a的孔33，下杯34提供用于接收缓冲器5的一部分的孔35以及圆形轴承表面39，缓冲器5的上端5a设置成抵靠着该圆形轴承表面39，使得来自缓冲器5的载荷被传递到阻尼器30。
参照图22-24，在支柱安装件和轴承组件10的一种构造中，轮毂28由具有沉孔37的大致圆形的圆柱形本体38形成，该沉孔37用于接收紧固件8，以将轮毂28与减震器轴端3a连接。在该构造中，支柱安装件12还包括附接到支柱安装件本体23并且延伸横跨支柱安装件本体孔27的下端的大致圆形传递板40。传递板40具有中心间隙孔41，减震器轴3的一部分延伸穿过该孔，以及圆形轴承表面42，缓冲器5的上端5a设置成抵靠着该圆形轴承表面。因此，轴向负载从缓冲器5传递到支柱安装件12。
在如图25-27所示的支柱安装件和轴承组件10的另一构造中，轮毂28也由具有用于接收紧固件8的沉孔37的大致圆形的圆柱形本体38形成。在该构造中，支柱安装件12包括大致圆形的支撑板44，其附接到支柱安装件本体23并延伸穿过支柱安装件本体孔27的下端。支撑板44具有中心间隙孔42，用于接收减震器轴3的一部分，但是不直接与缓冲器5相互作用。相反，弹簧座16的轮毂部分50具有提供轴承表面48的沉孔46，缓冲器5的上端5a设置成抵靠着该沉孔。因此，来自缓冲器5的所有负载都传递到与支柱安装件12相对的弹簧座16。
参考图1-5、12-18和20-27，在支柱安装件和轴承组件10的大多数构造中，弹簧座16优选地大致轴向对称，并且包括可设置在弹簧4的上端4a内的大致圆柱形中心轮毂部分50和从轮毂部分50径向向外延伸的大致圆形的凸缘部分52。轮毂部分50具有限定中心孔53的内圆周表面51，并且在大多数构造中包括从孔内表面51径向向内延伸的大致环形的接合唇缘54，如图2-5、13、16-18和21-24所示。凸缘部分52具有提供弹簧接触表面17的第一径向表面56和配置成支撑所附接的第二轴承座圈18的相对的第二径向表面58，具体地在轴承径向支撑表面部分59上，如下面进一步详细描述。
优选地，弹簧座16还包括在弹簧座上端16a上从第二径向表面58大致轴向地突出的大致环形肩部60。环形肩部60或在第二轴承座圈18在直径上大于第一轴承座圈14(图1-13和图16-27)时提供内周向轴承轴向支撑表面部分62或在第二轴承座圈18在直径上小于第一座圈14时提供外圆周轴承轴向支撑表面部分64，如图14和15所示。在任一构造中，轴承第二座圈18优选地设置成抵靠并附接到肩部支撑表面62或64。
在图14和15所示的一种可选构造中，弹簧座16形成有从凸缘部分52的外周边径向向外延伸的环形唇缘61。在图25-27所示的另一可选构造中，轮毂部分50形成为没有内环形唇缘，而是弹簧座16包括从肩部60径向向外延伸的环形唇缘63。在每个替代构造中，外环形唇缘61或63可分别与支柱安装件12的保持器唇缘94或96接合，如下面详细描述。如下面详细描述，唇缘54、61或63中的每一个能够将弹簧座16和第二座圈18组装到支柱安装件12和第一座圈14上，并且在初始组装之后，唇缘54、61或63保持支柱安装件和轴承组件10的组装部件，并防止其拆卸而不损坏部件。
参照图28和29，在另一可选构造中，弹簧座16关于座中心线LSS不对称，并且配置成与具有负载中心线LS的弹簧4接合，负载中心线LS相对于减震器轴线AS倾斜或歪斜，并且还支撑以减震器轴线AS(且因此支柱孔中心线LB)为中心的第二轴承座圈18。弹簧座16包括大致圆柱形的中心轮毂部分150和从轮毂部分150径向向外延伸的大致圆形的大致楔形凸缘部分152。轮毂部分150可设置在弹簧4的上端4a内，并且具有大致圆形的下端150a和大致椭圆形的上端150b，其相对于轴向最长点PL与轴向最短点PS之间的中心线LSS倾斜。轮毂部分150还具有分别由限定中心孔155并提供缓冲器接合表面157的径向向内延伸的肩部154隔开的上下内圆周表面151、153。此外，大致环形的接合唇缘154从轮毂部分150的上内表面151径向向内延伸。
此外，楔形凸缘部分152具有从轮毂最长点PL处的最小值和轮毂最短点PS处的最大值变化的轴向长度或厚度tA。凸缘部分152还具有第一径向表面156和相对的第二径向表面158，第一径向表面156提供弹簧接触表面17，弹簧接触表面17相对于弹簧座中心线LSS倾斜并且与弹簧中心线LS同轴，相对的第二径向表面158配置成支撑附接的第二轴承座圈18，该第二轴承座圈18通常以弹簧座中心线LSS为中心。此外，图28和29的弹簧座16还包括从弹簧座上端16a上的第二径向表面158大致轴向地突出的大致环形肩部160。环形肩部160具有提供下座圈表面26的内圆周支撑表面部分162，轴承第二座圈18优选地设置成抵靠并附接到肩部支撑表面162。
在如图2-5、12、13、16-18和22-24所示的某些构造中，弹簧座16是两件式构造，并且包括由刚性聚合材料(例如填充或不填充玻璃纤维、玻璃球等的Peek、尼龙、Delrin等)形成的上内构件66和由弹性体材料(例如，填充或不填充炭黑、热塑性弹性体、聚合物泡沫等的天然或合成橡胶)形成的下外构件68。上构件66提供肩部60、轴承支撑表面62或66和轮毂部分50，下构件68提供弹簧接触表面17。利用优选的结构和材料，上构件66具有足够的刚性以充分地支撑第二轴承座圈18，而下构件68能够至少减少支柱弹簧4内的振动。可替代地，下构件68可由刚性材料形成，比如金属材料(例如，低碳钢)，如图14和15所示。在其它构造中，弹簧座16可以替代地由如图21、25-27所示的一件形成，优选地由刚性聚合物形成，或者可以由三个或更多个件形成，或/和由任何其它合适的材料形成。在图28和29的构造中，弹簧座16优选地包括大致环形的上刚性内部支撑构件166和大致环形的下刚性内部支撑构件167，每个优选地由金属材料形成，以及过模制本体168，其优选地由刚性聚合物材料形成。
下面参考图2-5、11、14-18、21-24、28和29，在支柱安装件和轴承组件10的若干不同构造中，支柱安装件本体22包括内金属板70和模制到板70上的外聚合物本体72。内板70具有限定支柱安装件本体孔25的中心大致圆形的管状部分74和从中心管状部分74径向向外延伸的大致圆形的凸缘部分76。外聚合物本体72或是大致楔形的(图2-5、11、14和15)或是大致圆柱形的(图14-18、21-24、28和29)，并且提供轴承支撑表面24和其它支柱安装件本体一体结构特征，如下所述。可替代地，如图25-27所示，支柱安装件本体22可以是一体式构造，例如由模制的聚合材料(如图所示)形成或者由金属材料例如铝或不锈钢铸造、烧结、锻造和/或机加工(或以其他方式制造)形成。
如图2-5、16-18和21-29所示，在本文所述和所示的支柱安装件和轴承组件10的大部分构造中，第二轴承座圈18的尺寸在直径上大于第一轴承座圈14，如上所述。利用这些结构，支柱安装件本体22优选地形成为使得上轴承表面24具有外圆周座圈表面轴向部分78，其大体上以轴承轴线AB或者孔中心线LB为中心并且从座圈表面24的座圈表面径向部分79大致轴向地延伸。在任一情况下，轴向支撑表面部分78和支撑表面径向部分79优选地形成在外聚合物本体72上。此外，利用优选的上座圈表面24，第一轴承座圈14部分地设置成抵靠着安装件本体轴向表面部分78，并且弹簧座肩部60或160围绕支柱安装件轴向表面78周向设置。因此，除了由表面径向部分59和79提供的轴向推力载荷支撑之外，支柱安装件12的外圆周轴向表面部分78和弹簧座16的内圆周轴向支撑表面62或162使得轴承组件11能够支撑径向载荷。
可替代地，如图14和15所示，当第一轴承座圈14的尺寸在直径上大于第二轴承座圈18时，支柱安装件本体22优选地还包括倾斜的外环形壁部分80，其从本体22的其余部分轴向向下且周向围绕轴承轴线AB延伸。外环形壁部分80与本体22的中心部分84径向向外间隔开，以便限定大致环形槽86，环形槽86的尺寸设置成接收弹簧座16的环形肩部60。倾斜座圈表面24形成邻接外壁部分80的内端，并且内圆周表面轴向部分88设置在壁内表面上并且从座圈表面24的表面径向部分89轴向延伸，该表面径向部分89围绕弹簧座16上的外圆周轴承支撑表面64周向延伸。利用这种结构，支柱安装件12的内圆周支撑轴向表面部分88和弹簧座16的外圆周轴向支撑表面64使得轴承组件11能够实现这种变化来支撑径向载荷。
下面参考图2-5、11、16-18、21-24、28和29，在安装件和轴承组件10的若干构造中，支柱安装件12还包括大致圆形的保持器唇缘90，其可与弹簧座唇缘54或154接合以保持与支柱安装件12可移动地联接的弹簧座16。支柱安装件保持器唇缘90或与轴承轴线AB大致同轴以便相对于支柱安装件孔中心线LB倾斜(图2-5和11)或与支柱安装件孔中心线LB同轴(图16-18、21-24、28和29)，如下面更详细地讨论。
在如图2-15、11、14和15所公开的支柱安装件12的“倾斜”组件中，支柱安装件本体22还包括设置在弹簧座孔33内并且提供保持器唇缘90的大致管状壁部分92。管状壁部分92沿周向围绕支柱安装件中心孔12且从支柱安装件本体22的其余部分沿轴向延伸。此外，管状壁92具有第一大致圆形端92a，其与支柱安装件本体22的其余部分优选的是外聚合物本体52一体形成，以及第二自由端92b。壁自由端92b通常是椭圆形的并且相对于孔中心线LB倾斜，使得壁92具有轴向最短部分WS和轴向最长部分WL，轴向最长部分WL与轴向最短部分WS间隔约180度(180°)，如图11所示。壁部分WS、WL布置成使得每个大体上与支柱安装件轴承支撑表面24的最近侧和最远侧轴向位置PP、PD中的单独一个径向对齐。此外，支柱安装件保持器唇缘90从大致邻近壁第二轴向端92b的管状壁92大致径向向外延伸。
在图16-18、21-24、28和29所示的对称构造中，支柱安装件本体22包括设置在弹簧座孔53内并提供保持器唇缘90的大致圆形的圆柱形壁部分93。圆柱形壁部分93沿周向围绕支柱安装件中心孔13并且沿轴向从支柱安装件本体23的其余部分延伸，并且具有大致恒定的轴向长度。壁93具有与支柱安装件本体22的其余部分优选的是外聚合物本体72一体地形成的第一大致圆形端93a，以及第二大致圆形自由端93b。此外，支柱安装件保持器唇缘90大体上从大致邻近壁第二轴向端93b的圆柱形壁部分93径向向外延伸。
利用上述结构中的任一个，弹簧座16通过将壁部分92、93的自由端92b或93b分别***弹簧座孔53中而与支柱安装件12可旋转地联接，直到支柱安装件保持器唇缘90沿轴向位移通过弹簧座接合唇缘54。在该点处，两个唇缘54、92之间的相互作用通常防止弹簧座16在正常操作条件下相对于支柱安装件12的轴向位移，但是允许弹簧座16以围绕支柱安装件管状壁部分92或93倾斜地位移。当支柱安装件保持器唇缘90的定向相对于支柱孔中心线LB倾斜但是围绕弹簧中心线LS同轴时，轴向对称的弹簧座16定位成大体上以同轴轴承轴线AB和弹簧中心线LS为中心。此外，当支柱安装件保持器唇缘90的定向相对于支柱孔中心线LB同轴时，轴向对称的弹簧座16大致定位成以同轴支柱安装件孔中心线LB和减震器轴线AS为中心。
在图14和15所示的替代构造中，倾斜的外壁部分80包括从邻近壁外端80a径向向内延伸的大致圆形保持器唇缘94，并且与弹簧中心线LS大致同轴。支柱安装件保持器唇缘94可与弹簧座外环形接合唇缘61接合，以保持与支柱安装件12可移动地联接的弹簧座16，使得弹簧座16能够围绕弹簧中心线LS倾斜地位移。在图25-27所示的构造中，支柱安装件本体23还包括从本体23的其余部分大致轴向延伸的外大致圆形管状壁部分95。管状壁部分95包括从邻近壁外端95a径向向内延伸的大致圆形保持器唇缘96，并且大致与支柱件安装孔中心线LB同轴。支柱安装件保持器唇缘96可与弹簧座外环形唇缘63接合，以保持与支柱安装件12可移动地联接的弹簧座16，使得弹簧座16可围绕大致同轴的支柱安装件孔中心线LB和减震器轴轴线AS倾斜地位移。
此外，为了防止污染物进入轴承组件11，支柱安装件12优选地还包括大致圆形的裙部91，其围绕轴承轴线AB大致周向延伸，以便相对于孔中心线LB倾斜(图1-15)或与孔中心线LB大致同轴(图16-29)。裙部91围绕弹簧座16的第二轴承座圈18最优选地围绕弹簧座肩部60周向设置，以便提供围绕轴承座圈14、18的屏障。此外，支柱安装件和轴承组件10的大部分构造优选地还包括分别设置在轴承组件11的任一侧上的内外环形密封件97、98。具体地，在图1-13和16-21所示的构造中，内密封件97安装在弹簧座轮毂部分50的内端50a上，并且与支柱安装件本体22的外圆周表面99接合，而外密封件98安装在弹簧座肩部60的外周边上并且与管状裙部91的内圆周表面91a接合。最优选地，密封件97、98通常形成为如2013年10月24日出版的美国专利申请公开号US2013/0277161A1中所公开的，其全部内容通过引用并入本文。此外，在图14和15所示的构造中，内密封件97安装在弹簧座16的肩部60上并且与支柱安装件本体22的外圆周表面100接合，并且外密封件98安装在弹簧座凸缘部分52的外周上并且与管状裙部91的内表面91a接合。此外，图25-27中所示的构造不包括内外密封件。
由于支柱安装件和轴承组件10的以下结构特征，组件10的轴向空间要求或总轴向长度DAO最小化。首先，通过使上座圈14直接附接(或形成)在支柱安装件12上和下座圈18直接附接/形成在弹簧座16上，而不需要额外的部件根据现有技术来将上座圈14附接到安装件12和将下座圈18附接到座16，并且使弹簧座16与支柱安装件12直接联接，消除了用于单独地附接到支柱安装件12和弹簧座16的单独轴承组件的所有部件。此外，通过将上座圈24和弹簧接触表面17定位成相对接近上附接表面15，如上述第一和第二比率R1、R2所示，使支柱安装件和轴承组件10的所需轴向高度DAO最小化。此外，同轴地设置在支柱安装件12内的轮毂28和阻尼器30以及围绕轮毂28和阻尼器30设置的轴承座圈14、18的布置减少了这种部件的轴向堆叠，如在先前已知的支柱安装组件中所发现，并且通过使单个单元安装件阻尼器轮毂相对于两个或更多个不同部件便于在将支柱安装件和轴承组件10组装到车辆悬架中期间处理这些部件。另外，使上座圈14安装在支柱安装件12上以形成单个单元消除了如采用先前已知的支柱轴承组件的在上座圈与安装件之间的相对运动的可能性，并且由此消除了如采用现有技术的支柱轴承组件所发现的由这种相对运动产生的噪声。
此外，通过形成轴承座圈14、18使得下座圈18围绕上座圈14周向设置且上座圈14的最上部分在合理可行的情况下位于支柱安装件上端12a的近侧，可以提供倾斜的轴承组件11，以便与弹簧中心线LS对齐，同时最小化轴向长度/高度DAO。由于支柱安装件组件10的总轴向高度HA的最小化，可以利用附加空间来增加悬架弹簧4的长度，这增加了车辆乘坐舒适性，以减小车辆驾驶室高度，和/或提供支柱安装件12与车辆引擎罩(未示出)之间具有更多的空间，用于更好的行人保护和用于前车辆设计的更多灵活性。
本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的广义概念的情况下，可以对上述实施例进行改变。因此，应当理解的是，本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在涵盖如在所附权利要求中一般限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (9)

1.一种用于将车轮支柱单元与车身连接的支柱安装件和轴承组件，所述支柱单元包括带有沿着中心轴线延伸的轴的减震器和具有负载中心线的悬架弹簧，所述组件包括：
支柱安装件，具有上端和下端、大致在所述上端和下端之间延伸的中心孔以及设置在所述上端和下端之间并且围绕所述支柱安装件的中心孔周向延伸的大致环形的上座圈表面，所述上端配置成与车身固定连接并且具有基本上垂直于所述减震器的中心轴线延伸并且可设置成抵靠着车身表面的大致平坦的附接表面，所述支柱安装件的中心孔配置成接收所述减震器的轴的上端并且具有大体上与减震器的中心轴线共线延伸的中心线；
大致环形的第一轴承座圈，设置在所述支柱安装件的上座圈表面上或由其提供，并具有中心轴线，所述第一轴承座圈的轴线大体上与所述悬架弹簧的中心线同轴或平行；
弹簧座，与所述支柱安装件可移动地联接并且具有带有大致环形的下座圈表面的上端和带有可由所述悬架弹簧的上端接触的大致圆形的接合表面的下端，所述弹簧座的接合表面具有中心和直径；
大致环形的第二轴承座圈，设置在所述弹簧座的下座圈表面上或由其提供，并且布置成大体面向所述第一轴承座圈且与之轴向间隔开；以及
多个滚动元件，设置在所述第一轴承座圈和第二轴承座圈之间，以便形成轴承；
其中，所述支柱安装件和所述弹簧座的尺寸和配置使得所述弹簧座的接合表面的直径与支柱安装件的附接表面和弹簧座的接合表面的中心之间的轴向距离的比率大于二(2)；
所述第二轴承座圈具有的直径大于所述第一轴承座圈的直径，并且围绕所述第一轴承座圈部分地周向设置；或者所述第一轴承座圈具有的直径大于所述第二轴承座圈的直径，并且围绕所述第二轴承座圈部分地周向设置；
所述支柱安装件圆柱形本体包括内金属板，所述内金属板具有中心管状部分和从该中心管状部分径向向外延伸的大致圆形的凸缘部分、以及模制到所述内金属板上的大致圆柱形的外聚合物本体。
2.根据权利要求1所述的支柱安装件和轴承组件，其中，所述轴承具有节圆直径，并且所述第一轴承座圈表面形成在所述支柱安装件上，使得所述轴承节圆直径与该节圆直径的中心和支柱安装件的附接表面之间的轴向距离的比率大于三(3)。
3.根据权利要求2所述的支柱安装件和轴承组件，其中：
所述支柱安装件和所述弹簧座的尺寸和配置使得所述弹簧座的接合表面的直径与所述支柱安装件的附接表面和弹簧座的接合表面中心之间的轴向距离的比率大于三(3)；以及
所述第一轴承座圈表面形成在所述支柱安装件上，使得所述轴承节圆直径与该节圆直径的中心和所述支柱安装件的附接表面之间的轴向距离的比率大于五(5)。
4.根据权利要求1所述的支柱安装件和轴承组件，其中，所述支柱安装件包括提供所述支柱安装件下端的大致圆柱形中心部分和从所述圆柱形中心部分径向向外延伸并提供所述支柱安装件上端和附接表面的大致环形凸缘部分，所述第一轴承座圈表面形成在所述圆柱形部分上并且具有大致邻近所述支柱安装件的凸缘部分定位的至少一部分，并且所述支柱安装件的凸缘部分包括多个通孔，每个通孔配置成接收可与车身接合以将所述支柱安装件固定地连接到车身的单独的紧固件。
5.根据权利要求4所述的支柱安装件和轴承组件，其中：
所述第一轴承座圈表面形成在所述支柱安装件上，使得所述第一轴承座圈的轴线相对于所述支柱安装件的中心孔的中心线歪斜，以便限定具有大于零度数值的角度，并且所述弹簧座与所述支柱安装件联接，以便可围绕所述第一轴承座圈的轴线倾斜地位移；以及
所述支柱安装件包括楔形的圆柱形本体，其具有邻近所述支柱安装件下端并且围绕所述第一轴承座圈的轴线周向延伸的大致圆形的倾斜支撑表面，所述支柱安装件的支撑表面具有相对于所述支柱安装件上端的最近侧轴向位置和相对于所述支柱安装件上端的最远侧轴向位置，所述第一轴承座圈设置在所述支柱安装件的支撑表面上。
6.根据权利要求5所述的支柱安装件和轴承组件，其中，以下中的至少一个：
所述支柱安装件圆柱形本体具有限定本体孔的内圆周表面，并且所述支柱安装件还包括设置在所述圆柱形本体孔内的轮毂，所述轮毂提供所述支柱安装件的中心孔并且配置成与所述减震器上端连接，以及圆柱形阻尼器，其大致同轴地布置在所述轮毂与所述支柱安装件的圆柱形本体之间并且将所述轮毂与所述支柱安装件的圆柱形本体连接；
所述支柱安装件的圆柱形本体由第一材料形成，并且所述阻尼器由第二材料形成，所述第二材料具有比所述第一材料显著更大的弹性，使得所述阻尼器配置成减少所述组件内的振动；以及
所述第一和第二轴承座圈围绕所述轮毂和所述阻尼器周向地延伸。
7.根据权利要求1所述的支柱安装件和轴承组件，其中，以下中的至少一个：
所述弹簧座包括中心孔和从所述弹簧座的中心孔径向向内延伸的大致环形的唇缘，并且所述支柱安装件包括大致圆形的保持器唇缘，其可与所述弹簧座的唇缘接合以保持与所述支柱安装件联接的弹簧座，所述支柱安装件的保持器唇缘与所述第一轴承座圈大致同轴，以便相对于所述支柱安装件的中心孔的中心线倾斜；和
所述支柱安装件还包括围绕所述支柱安装件的中心孔周向延伸的大致管状壁，其设置在所述弹簧座的中心孔内，所述管状壁具有与所述支柱安装件的圆柱形本体的其余部分一体形成的第一大致圆形端和相对于所述支柱安装件的中心孔的中心线倾斜的第二大致椭圆形自由端，使得所述管状壁具有轴向最短部分和与所述轴向最短部分间隔约一百八十度的轴向最长部分，所述支柱安装件的保持器唇缘从大致邻近于所述管状壁的第二大致椭圆形自由端的所述管状壁径向向外延伸；以及
所述支柱安装件包括大致圆形的裙部，其围绕所述第一轴承座圈的轴线大致周向地延伸，以便相对于所述支柱安装件的中心孔的中心线倾斜，并且可围绕所述弹簧座的第二轴承座圈周向设置，以便防止材料进入所述第一和第二轴承座圈。
8.根据权利要求1所述的支柱安装件和轴承组件，其中，以下中的至少一个：
所述弹簧座包括可设置在悬架弹簧的上端内的大致圆柱形中心轮毂部分和从所述轮毂部分径向延伸的凸缘部分，所述弹簧座的凸缘部分具有提供弹簧接触表面的第一径向表面和提供所述第二轴承座圈表面的相对的第二径向表面；
所述弹簧座包括由基本上刚性的聚合物形成并包括中心轮毂部分和肩部的支撑表面的上构件和由基本上柔性的弹性体材料形成的下构件，其附接到所述上构件并提供弹簧接触表面；以及
所述弹簧座包括大致环形的肩部，其从所述弹簧座上端大致轴向地突出并且提供内圆周支撑表面和外圆周支撑表面中的一个，所述第二轴承座圈表面至少部分地设置在所述肩部支撑表面上。
9.根据权利要求8所述的支柱安装件和轴承组件，其中，以下中的一个：
所述第一轴承座圈表面是大体上以所述悬架弹簧的中心线为中心的外圆周表面，并且所述弹簧座的肩部围绕所述支柱安装件第一轴承座圈表面周向地设置；
所述第一轴承座圈表面包括大体上以所述悬架弹簧的中心线为中心的内圆周表面，并且所述弹簧座的肩部设置在所述支柱安装件支撑表面内。
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