CN107921833B - 用于车辆片簧的伸展式活动夹具组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于车辆片簧悬架的夹具组。夹具组将纵向布置的片簧固定在分离的不同位置处，在所述分离的不同位置之间，片簧不受约束并且片簧与夹具组的顶部垫和底部垫间隔开。这减小了剪切应力，并且片簧在其长度上保持活动。

Description

用于车辆片簧的伸展式活动夹具组件

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年8月9日提交的美国专利申请序列号62/202,890的权益和优先权，其全部内容在此以援引的方式并入本申请。

技术领域

本主题大体上涉及夹具组，所述夹具组将车轴连接到作为悬架***的一部分的片簧；更加特别地，本主题涉及如下夹具组：与传统的夹具组装置相比，所述夹具组以允许弹簧在其长度的更大部分上保持活动来实施该功能。

背景技术

具有单点夹具组的片簧悬架通常不活动或者仅仅半活动。这样，弹簧的一些部分被刚性地夹持，使得弹簧“是死的”或不活动，从而减小了其有效弹簧长度并且增加了其竖向弹簧刚度。使用传统金属片簧的片簧悬架在减小重量方面取得了长足进步，但是出于多种原因仍然需要进一步减少重量，所述多种原因包括但不局限于净载货量和燃料效率。

复合材料片簧已经被用于进一步减轻重量。然而，复合材料片簧具有在重载应用中经历层间剪切破坏的倾向，例如，可能在增大的或过度的竖向负荷作用下或在车轴转动期间发生所述层间剪切破坏，车轴转动变得特别具有挑战性，因为新的法律法规要求重载车辆和商用车辆具有更短的停止距离。

增加片簧的厚度将减小剪切应力，然而，这还将增加竖向弹簧刚度。在复合材料弹簧中，这种调整导致弹簧的刚度太大，特别是在用于前转向轴的情况下。用于前转向轴的片簧优选地具有更低的弹簧刚度，以提供可接受的乘行质量而且在制动期间在负荷传递到车辆前部时承受显著的应力。

本公开解决了在现有悬架***中发现的劣势。

发明内容

本主题存在若干方面，各方面可以单独地或一起实施在本文描述以及要求保护的装置和***中。这些方面可以单独实施或者与本主题的其它方面组合实施，并且这些方面的描述一起并不旨在排除单独使用这些方面或如在所附权利要求中阐述的那样要求单独地保护这些方面。

在本公开的一个方面中，公开了一种用于车轴的悬架***，所述悬架***包括片簧，所述片簧平行于车辆的纵向轴线延伸。所述片簧具有第一座部分和第二座部分，所述第一座部分和第二座部分沿着所述片簧的纵向轴线彼此分离开。所述悬架***还包括夹具组件，所述夹具组件包括分别与所述第一座部分和所述第二座部分相关联的第一夹具组和第二夹具组。所述第一夹具组和第二夹具组中的每一个还包括：紧固件组件；顶部安装垫和底部安装垫，所述顶部安装垫和所述底部安装垫彼此相对，并且在所述片簧的相对两侧上彼此竖直地对准。顶部弹性体垫和所述底部弹性体垫分别定位在所述片簧的顶部安装垫和所述片簧之间。所述底部安装垫或所述顶部安装垫是轴座托架的一部分，所述轴座托架构造成接收侧向布置的车轴。当紧固件组件被紧固时，相关联的顶部安装垫、顶部弹性体垫、片簧、底部弹性体垫和底部安装垫联接在一起。片簧的位于所述第一夹具组和第二夹具组之间的区段保持松动并且展示出确定的竖直位移而不接触所述夹具组件的任何刚性部件。

附图说明

参照附图描述优选的实施例。

图1是根据本公开的第一实施例的车轴悬架***的左侧、上前方透视图，所述车轴悬架***安装到车辆的底盘并且包含夹具组件。

图2是图1的主题的左侧、上后方透视图。

图3是图1的主题的俯视图。

图4是图1的主题的左侧等轴测视图，其中，没有车轴、转向关节和系杆臂。

图5是从图1至图4中示出的悬架***的左侧观察的第一实施例的夹具组件的左侧、上前方透视图。示例性的夹具组件固定片簧。空气弹簧和减震器安装到顶部夹板。还示出了颠簸限制器(冲击托架)。

图6是图5中示出的实施例的左侧等轴测视图。

图7是图5至图6中示出的实施例的左侧、上后方透视图。

图8是图5至图7中示出的实施例的右侧、后方透视图。

图9是图5至图8中示出的实施例的右侧等轴测视图。

图10是图5至图9中示出的实施例的右侧、上前方透视图。

图11是图5至图10示出的实施例的左侧、下方透视图。

图12是图5至图11中示出的实施例的分解左侧、上后方透视图。

图13是图5至图12中示出的实施例的分解的左侧、上方透视图，其中，没有空气弹簧、减震器、颠簸限制器(冲击托架)和轴衬。

图14是图13中示出的实施例的分解的左侧、下方透视图。

图15是图1至图14中示出的片簧的俯视透视图。

图16是图1至图14中示出的实施例的顶部夹板的左侧、上方透视图。

图17是图1至图14中示出的实施例的顶部夹板的俯视图。

图18是图1至图14中示出的实施例的顶部夹板的仰视图。

图19是图1至图14中示出的实施例的顶部夹板的左侧视图。

图20是图1至图14中示出的实施例的顶部夹板的右侧视图。

图21是图1至图14中示出的实施例的顶部夹板的前端视图。

图22是图1至图14中示出的实施例的顶部夹板的后端视图。

图23是在图1至图14的实施例中示出的形成为轴座托架的一部分的第一和第二底部安装垫的左侧、上方视图。

图24是在图1至图14的实施例中示出的形成为轴座托架的一部分的第一和第二底部安装垫的俯视图。

图25是在图1至图14的实施例中示出的形成为轴座托架的一部分的第一和第二底部安装垫的仰视图。

图26是在图1至图14的实施例中示出的形成为轴座托架的一部分的第一和第二底部安装垫的左侧视图。

图27是在图1至图14的实施例中示出的形成为轴座托架的一部分的第一和第二底部安装垫的右侧视图。

图28是图1至图14的实施例的支撑板的俯视图，所述支撑板构造成接收弹性体垫。

图29是图28中示出的支撑板的仰视图。

图30是图1至图14中示出的实施例的弹性体垫的俯视图。

图31是图30中示出的弹性体垫的仰视图。

图32是图30至图31中示出的弹性体垫的侧视图(左侧和右侧视图相同)。

图33是图30至图32的弹性体套管或垫的端视图(前端和后端视图相同)。

图34是根据本公开的第二实施例的夹具组件的左侧、上前方透视图。

图35是图34中示出的实施例的左侧、等轴测视图。

图36是图34至图35中示出的实施例的顶部安装垫的仰视平面图。

图37是图34至图35中示出的实施例的分解的左侧上方透视图。

图38是图34至35和37中示出的实施例的分解的左侧仰视透视图。

图39是图34至35和37至38中示出的实施例的分解的左侧等轴测视图。

图40是图34至35和37至39中示出的实施例的分解的左侧下方截面图。

图41是图40中示出的实施例的分解的左侧上方截面图。

图42是曲线图，其比较了当本公开示例的13英寸伸展式活动夹具设计与单个8英寸活动夹具设计中的每一个均包含到重载或商用车辆中的前转向悬架中时由本公开示例的13英寸伸展式活动夹具设计与单个8英寸活动夹具设计中的相同复合材料片簧所经受的相应剪切力。

具体实施方式

本文公开的实施例为了描述本主题，并且应当理解的是，可以以各种其它形式以及没有详细示出的组合实施本主题。因此，本文公开的具体设计和特征并不理解为限制在所附权利要求中限定的主题。

机械片簧通常通过在弹簧中心处或附近使用刚性夹具组连接到车轴。在传统的集中式夹具组设计(图A)中，因为夹具组具有有效刚性，所以弹簧不能在夹具组的区域中挠曲。因此，弹簧在夹具组内部是不活动的或者是“死的”。这样，弹簧的有效长度被认为仅仅是弹簧的不在夹具组内的部分。

在过去已经考虑了利用弹性材料的活动夹具组，所述弹性材料包围弹簧并且允许弹簧挠曲而且在单个集中式夹具组内部保持活动(见例如美国专利序列号7931,287、8,029,008和8,177,246，其全部内容在此以援引的方式并入本申请)。

本公开将单个集中式夹具组分成至少两个更小的、分离的、和活动的夹具组，这两个夹具组沿着片簧的长度纵向伸展，优选地，一个在车轴的前方而另一个在车轴的后方。这种布置将使得弹簧如4点弯曲而非3点弯曲的梁一样发挥作用。在4点弯曲的作用下，片簧的两个夹具组之间的部分将在负荷作用下承受恒定的(均匀一致的)剪切应力和弯曲应力。

示出的实施例的复合材料片簧是由纤维缠绕的并且沿着其长度具有大体恒定的横截面，从而使其成本划算、重量轻并且易于制造。然而，如复合材料片簧领域中的技术人员理解的那样，复合材料结构部件的设计限制通常为剪切应力，原因在于所述剪切应力取决于树脂强度，而树脂强度是复合材料中的薄弱环节。剪切应力是片簧的横截面面积的函数。为了减小剪切应力，可以通过增加片簧的厚度和/或宽度来增加横截面面积，然而，这将对片簧的总刚度造成负面影响并且增加了其竖向弹簧刚度。增加厚度太多还将乘行质量降低至不可接受的水平。替代方法是通过将单个夹具组组件形成得更长来减小剪切力，然而，这种方法将增加夹具组件的成本和重量，并且倾向于缩短弹簧的有效长度(还称作不受约束的或活动的长度)，从而使弹簧更加刚硬。

本公开的伸展式活动夹具设计通过分成两个不同并且单独的活动夹具组以便在可接受的重量和成本条件下减小来自制动的剪切力反应负荷而有所改善。本公开的伸展式活动夹具设计增大了用于对制动负荷起反应的力矩臂并且减小了剪切应力，而没有进一步约束弹簧。这样，本公开的伸展式活动夹具设计允许减小剪切应力，而同时保持了车辆的乘行质量并且管控了成本和重量目标。它们还进一步增大了悬架的侧向刚度，与具有单个夹具组装置的片簧悬架相比，从行驶舒适度和操纵的观点来看，增大悬架的侧向刚度是有益的。

在缺乏本公开的教导和剪切应力的相关减小的条件下，复合材料片簧中所需的厚度将阻碍其使用在重载的前转向轴悬架和其它高要求的悬架应用中。而利用本公开的教导，这种类型的弹簧现在对于前转向轴、非转向轴、以及其它高要求的悬架应用而言是可行、成本划算、以及有竞争性的选择。

本公开的伸展式活动夹具设计还允许片簧在其整个长度上保持活动，从而消除了任何“死的”区域并且允许使用更短的弹簧。

另一个益处为本公开的伸展式活动夹具设计允许使用更短的弹簧，而同时还减小了剪切应力。剪切应力与夹具组伸展的距离成比例地变化。随着伸展的增加，剪切应力减小。剪切应力通常为复合材料片簧的主要设计限制，因为其受限于在复合材料中使用的树脂***的强度。

另一个益处为本公开的伸展式活动夹具设计通过减小夹具组和弹簧端部之间的力矩臂来减小弯曲应力。

另一个益处为本公开的伸展式活动夹具设计使得能够使用如下的复合材料片簧：所述复合材料片簧成本低、重量轻、便于制造、并且具有可接受的弹簧刚度和操纵更高要求的应用的能力，例如，在重载的前转向轴悬架或者更加一般地在期望或者要求增大的竖向负荷和/或更高的制动转矩的地方(比如，在要求降低重载或商用车辆的停止距离的规定的情况中)。

另一个益处为本公开的伸展式活动夹具设计实现了前述目的中的任意一个或多个，而同时又减小或最小化了该活动夹具设计应用于其中的悬架***的重量和体积。尽管本公开的伸展式轴夹具组件的夹具部分的重量可能比具有相当等级的单个集中式夹具组件的对应结构稍重，但是，通过减小与伸展式轴夹具一起使用的可行复合材料片簧的超过50％的重量导致包含伸展式轴夹具和复合材料片簧的组合的重载前转向悬架***(12K承载重量)的非簧载重量比单个集中式夹具/金属弹簧替代方案减小了50磅或更多磅。

返回图1至图33，第一示例的悬架***10示出为用于将车辆底盘的纵向延伸的框架构件12联接到布置在框架构件12下方的侧向延伸的车轴14，例如，在重载卡车或其它轮式车辆中使用的情况下。

示出的实施例的片簧21是纤维缠绕的并且沿着其长度具有大体恒定的横截面，从而使其成本划算、重量轻且易于制造。将理解的是，在此讨论的伸展式活动夹具设计并不局限于与具有大体恒定的横截面的复合材料片簧一起使用，因此，可以采用其它的片簧类型(即，金属和非金属的(包括复合材料)的片簧、抛物线和非抛物线状的片簧、横截面变化和不变的片簧)而不背离本公开的范围。

本公开的片簧21大体平行于车辆的纵向轴线连接。在示出的实施例中，片簧的位于片簧前端处的第一簧眼经由延伸通过所述第一簧眼的衬套和相关联的第一框架挂钩60连接到车辆框架12。片簧的位于片簧后端处的第二簧眼经由延伸通过第二簧眼的衬套、相关联的钩环72以及第二车辆框架挂钩70连接到车辆框架。然而，应当理解的是，对于特定的安装设备而言，可以期望用于片簧端部和框架联接组件的替代构造。

与本公开中的其它附图一样，应当理解的是，附图示出了用于转向轴的前悬架***10，但是悬架***能够构造成与非转向的后轴一起使用。尽管附图中的一些示出了第一示例的悬架***10的左侧的部件，但是应当理解的是，将提供构造用于悬架***10的右侧的相似部件以形成全悬架***。

在第一示例的悬架***10中，车轴14在图1至图2中示出为装配式车轴，所述装配式车轴包括侧向延伸的箱形截面，以便提供高滚动稳定性。主销20操作地连接到装配式车轴14的每个端部，转向关节22枢转连接到所述主销20。车轴14可以由钢或其它适当材料构成并且可以以描述的方式构造或者可以由替代制造技术构造，以形成装配式或中空的车轴构件。车轴还可以是更加常见的实心车轴构造而不背离本公开的范围。

夹具组件26将片簧连接到车轴并且包括第一和第二夹具组26a、26c，所述第一和第二夹具组26a、26c沿着纵向定向的车辆片簧21的长度分开(图6、13)。第一和第二夹具组26a、26c定位在片簧21的相应的第一和第二座部分21a、21c处。每个座部分处的轻微侧向渐缩部(图15中的21a、21c)有助于第一和第二夹具组在这些位置处固定片簧，以便抵抗在使用期间经受的纵向力和侧向力。与前述内容一致，第一和第二夹具组可以相对于车轴或片簧的长度对称或不对称地定位。

自上而下，夹具组件的第一和第二夹具组26a、26b分别包括：由连结部分25b分离开的第一和第二顶部安装垫25a、25c，所述第一和第二顶部安装垫25a、25c一起构成了顶部夹板；第一和第二顶部或上部弹性体垫27a、27c；第一和第二底部或下部弹性体垫28a、28c；第一和第二支撑板29a、29c；和第一和第二底部安装垫34a、34c，所述第一和第二底部安装垫34a、34c由向上凹的连结部分34b分离开并且形成有轴座托架32(图13、6)。在示出的实施例中存在其它能量吸收和阻尼装置，例如，空气弹簧7、减震器8和颠簸限制器9(冲击托架)，以便证明它们的可行性和与本公开的兼容性。然而，这些装置均不是必须的。定位在第一和第二顶部安装垫25a、25c之间并且在图5中用虚线表示的顶部连结部分25b是可选的并且仅仅作为用于空气弹簧的平台。

包括第一和第二顶部安装垫25a、25c、第一和第二支撑板29a、29c和具有连结部分34b和轴座托架32的第一和第二底部安装垫34a、34c的顶部夹板25可以由各种材料构成，所述各种材料包括钢、球墨铸铁、铝、合金或其它适当的基本刚性的材料。还应当理解的是，可以由任何适当的方法(例如，铸造、锻造、装配、机械加工等)制造这些零件。相同的材料和/或制造方法不需要用于每个零件。元件部分的制造还可以包括机械加工，例如，钻孔和/或攻出孔或者使接合表面平整或改变接合表面，如在此进一步讨论的那样。

作为一个示例，对于利用60英寸长、4英寸宽(1.5英寸厚)的复合材料片簧的12,000磅的前转向轴悬架***而言，每个夹具组的长度可以介于3英寸和4英寸长之间，并且第一和第二夹具组之间的中心距离能够为10英寸或更大、并且特别地可以介于13英寸和14英寸之间。然而，应当理解的是，本公开的伸展式活动夹具设计和其部件的相对尺寸可以根据参数而如预期地变化，所述参数包括使用的片簧的尺寸和类型以及特定悬架***的负荷和包装约束。

在示出的第一实施例中，第一和第二安装垫25a、25c在其底部上限定出一对侧向布置的细长槽48a、48c(图17、18)。定位在向下延伸的安装垫支腿或凸缘41a、41c的底部表面44a、44c的外周上的突出伸出部或齿42a、42c水平定位并且约束第一和第二支撑板29a、29c，所述第一和第二支撑板29a、29c中的每一个均具有面向上的细长槽对31a、31c并且定位在相关联的底部安装垫34a、34c的顶部上(图5、10、13、18)。

向下延伸的顶部安装垫支腿41a、41c的大体竖直的内部表面限定了第一和第二相对的楔形部对46a、46c，所述第一和第二相对的楔形部对46a、46c在片簧21上方、附近以及下方延伸，而且还定位在第一和第二顶部安装垫25a、25c和支撑板29a、29c的相应的相关联细长槽对48a、48c、31a、31c的外部和之间(图7至图10、图18)。

由高硬度橡胶或其它适当的弹性体材料制成的弹性体垫27a、27c、28a、28c定位在片簧21上方和下方的第一和第二座部分21a、21c处(图6)。(不同的附图标记用于弹性体垫，以便区别它们的位置；全部四个弹性体垫具有相同的构造形状和材料，但是这不是本公开的要求)。弹性体垫的顶壁或顶部上的侧向布置的细长伸出部(图30、32中的55)被接收在第一和第二顶部安装垫25a、25c和支撑板29a、29c的对应的侧向布置的细长槽对(48a、48c、31a、31c)中(图13、14)。弹性体垫的顶壁51的下部限定了大体弓形的凹陷部或槽(图31、32中的58)，所述大体弓形的凹陷部或槽在弹性体垫的中间部分贯穿相对的侧壁54，所述相对的侧壁54从顶壁(图33中的51)向下延伸，所述顶壁限定了接收片簧的通道或通路。相对于片簧的纵向轴线，该中间部分的槽布置在顶壁(图32中的51)的相对侧或顶部侧上的相关联的成对细长伸出部55之间并且与成对细长伸出部55大体平行、但是水平地且竖向地偏置，从而导致槽在弹性体垫的宽度上形成活动铰链。因为相对的侧壁54朝向弹性体垫的中间部分横过弹性体垫的侧向边缘，所以相对的侧壁54定向成向内渐缩(图31至33)。对应的顶部和底部弹性体垫的相对侧壁中的侧向渐缩部和片簧的座部分以及顶部安装垫支腿内部的相对竖向楔形部46a、46c在组装时皆相互对准并且辅助形成机械锁，以便在使用期间纵向以及侧向地约束片簧。

弹性体垫27a、27c、28a、28c可以利用各种材料和/或技术，例如，通过使用粘合剂、模制结合或其它适当方法牢固地固定到片簧而不背离本公开。替代的布置方案和结构还能够用于产生或增强弹性体垫和接收弹性体垫的顶部安装垫或等效结构之间的干涉。例如，能够使用伸出部的替代成形的细长和非细长类型。作为其它示例，相应结构的伸出部和对应凹陷部还能够颠倒。

夹具组件26还包括第一和第二紧固件组件(56a、57a、56c、57c)，所述第一和第二紧固件组件在示出的实施例中为硬化的U状紧固件56a、57a和连接件56c、57c。每个带螺纹的U状紧固件56a、56c接收在横贯对应的顶部安装垫25a、25c的槽中。U状紧固件56a、56c的支腿被接收在顶部支撑板和底部安装垫的孔内。当被紧固时，每个U状紧固件组件将相关联的顶部安装垫、顶部弹性体垫、片簧部分、底部弹性体垫、支撑板和底部安装垫夹在一起。

可以以多种方式实现所需的后倾角或小齿轮角而不背离本公开。固定的后倾角或小齿轮角能够构造到轴座托架(图6、26、27中的32)中，所述轴座托架示出了由连结部分34b分离开的第一和第二底部安装垫34a、34c，所述第一和第二底部安装垫34a、34c均形成为具有轴座托架32或合并到轴座托架32中。第二底部安装垫34c的高度相对于垂直于前轴壁和后轴壁的平面比第一安装垫34a高。替代地，固定的后倾角或小齿轮角可以通过将其包括在间隔件(未示出)的构造内而包括在夹具组件21中，所述间隔件定位在片簧21与第一和第二安装垫之间，所述第一和第二安装垫定位在这些安装垫和车轴之间。

在图34至41中示出了本公开的利用两个分离的活动夹具组126a、126c的夹具组件126的第二实施例，并且所述第二实施例包括许多先前在第一实施例中描述的相同部件。因此，上文针对第一示例的相同附图标记和描述适用于那些相同的部件。

如在图34至41中可以看见的那样，夹具组件126包括第一和第二夹具组126a、126c，所述第一和第二夹具组126a、126c沿着纵向定向的车辆片簧21的长度分离。第一和第二夹具组可以相对于车轴或片簧长度对称或非对称地定位。自上而下，第一和第二夹具组126a、126c分别包括：第一和第二顶部安装垫125a、125c；第一和第二顶部或上部弹性体垫27a、27c；第一和第二底部或下部弹性体垫28a、28c；第一和第二支撑板129a、129c；第一和第二间隔板130a、130c；和第一和第二底部安装垫134a、134c，所述第一和第二底部安装垫134a、134c由向上凹的连结部分134b分离开并且形成为具有轴座托架132(图35、37)。

第一和第二顶部安装垫125a、125c、第一和第二支撑板129a、129c、和具有连结部分134b和轴座托架132的第一和第二底部安装垫134a、134c可以由各种材料构成，所述各种材料包括钢、球墨铸铁、铝、合金或其它适当的基本刚性的材料。还应当理解的是，可以由任何适当的方法，例如，通过铸造、锻造、装配、机械加工来制造这些零件。相同的材料和/或制造方法不需要用于每个零件。元件部分的制造还可以包括机械加工，例如，钻孔和/或攻出孔或者使接合表面变平整或改变接合表面，如在此进一步讨论的那样。

作为一个示例，对于利用60英寸长、4英寸宽(1.5英寸厚)的复合材料片簧的12,000磅前转向轴悬架***而言，每个夹具组的长度能够介于3英寸和4英寸长之间，并且第一和第二夹具组之间的中心距离可以为10英寸或更大、并且特别地可以介于13英寸和14英寸之间。然而，应当理解的是，本公开的伸展式活动夹具设计和其部件的相对尺寸可以根据参数而如预期地变化，所述参数包括使用的片簧的尺寸和类型以及特定悬架***的负荷和包装约束。

第一和第二顶部安装垫125a、125c均包括顶壁145a、145c和向下延伸的第一和第二凸缘141a、141c并且分别装配在片簧21的第一和第二座部分21a、21c上(图35、38)。每个顶部安装垫125a、125c的顶壁的下部和对应支撑板129a、129c的顶部表面限定了侧向布置的细长槽对148a、148c、131a、131c，所述细长槽对148a、148c、131a、131c接收弹性体垫27a、27c、28a、28c的侧向布置的细长伸出部55。

第一和第二支撑板129a、129c从第一和第二顶部安装垫125a、125c定位在片簧21的相对侧下方并且定位在片簧21的相对侧上。从每个顶部安装垫125a、125c的第一和第二凸缘141a、141c的远端表面144a、144c沿着向下方向进一步延伸的伸出部或齿(图36、37中的142a、142c)接收在对应支撑板129a、129c的侧向边缘内部的顶部表面中的对应孔(图37中的133a、133c)内，从而防止顶部安装垫125a、125c和支撑板129a、129c在水平面中相对于彼此移动并且确保这些结构以及它们相关联的弹性体垫适当的预定对准。第一和第二顶部安装垫125a、125c的向下延伸凸缘(图37中的129a、129c)的大体竖直的内表面成形为拱形并且向内渐缩，从而形成了相对的竖直楔形部(图36中的146a、146c)，所述相对的竖直楔形部沿着垂直于片簧的方向在片簧21上方、附近、和下方延伸。

每个支撑板129a、129c的倒V状的底部表面接合间隔板130a、130c的顶部楔状表面，其底部表面具有倒置的V状并且接合底部安装垫134a、134c的顶部楔状表面。这个实施例中的间隔板130a、130c是可选的并且包含中空通道，以便减轻车辆悬架重量。在使用时，间隔板可以具有各种尺寸并且构造成升高或减低车辆的悬架装载高度而且相互之间的高度可以改变，以产生期望的后倾角或小齿轮角。(还可以在具有间隔板或没有间隔板的条件下通过改变一个底部安装垫相对于另一个的高度来实现期望的后倾角或小齿轮角)。这些毗邻的元件的互补的倒V状和楔状表面侧向布置，从而约束它们沿着片簧的纵向轴线的相对运动。应当理解的是，在不背离本公开的前提下，能够使用替代结构和方法，以类似地约束这些元件的相对运动。例如，大体竖直定向的销或柱能够定位在毗邻的元件的对准孔中。作为另一个示例，毗邻的元件能够在它们的接合表面上采用对应的伸出部和凹陷部。

由高硬度橡胶或其它适当的弹性体材料制成的弹性体垫27a、27c、28a、28c定位在片簧21的第一和第二座部分21a、21c的上方和下方。在组装时，弹性体垫27a、27c、28a、28c的顶壁51上的侧向布置的细长伸出部55接收在第一和第二顶部安装垫125a、125c的底部上和第一和第二支撑板129a、129c的顶部表面上的对应的侧向布置的细长槽对148a、138c；131a、131c内。顶部和底部弹性体垫27a、27c、28a、28c的相对的侧壁54中和片簧的座部分21a、21c中的侧向渐缩部以及顶部安装垫内的向下延伸的凸缘上的相对的竖直楔形部(图36中的146a、146c)皆相互对准并且辅助形成机械锁，以便在使用期间将片簧21纵向以及侧向地约束在夹具组件126内。

在示出的第二实施例中的第一和第二紧固件组件是硬化的U状紧固件156a、156c和连接件157a、157c。每个带螺纹的U状紧固件156a、156c被接收在槽内，所述槽横贯顶壁145a、145c的外侧表面和向下延伸的凸缘141a、141c。U状紧固件156a、156c的支腿还延伸通过支撑板129a、129c的相对侧上的竖向定向的开口通道而且最终通过底部安装板134a、134c中的孔。在不背离本公开的范围的前提下，可以改变能够紧固夹具组件的结构和方法。作为一个替代方案，例如，U状紧固件能够从图34中示出的方向旋转180度，使得U状紧固件的弯曲部分接收在包含到轴座托架中的安装垫的相对侧上的槽内。在该布置方案中，U状紧固件的支腿能够最终通过对应的轴套，所述轴套定位在另一个(顶部)安装垫的向下延伸凸缘的外部上。在被紧固时，每个U状紧固件能够将相关联的顶部安装垫、顶部弹性体垫、片簧部分、底部弹性体垫、支撑板、间隔件和底部安装垫夹在一起。应当理解的是，在示出的第二实施例中，第一和第二夹具组没有在片簧上方彼此刚性或固定连接。在该第二实施例的下悬式方案中，在片簧下方的第一和第二夹具组之间不存在刚性或固定连接。

本领域中的技术人员将理解的是，机动车辆中的前轴在制动期间经受轴间负荷传递，这增加了前轴上的竖向负荷。实际上，对于重载或商用车辆的前轴而言，由于在制动期间的该重量传递，经受两倍其常规竖向负荷(通常表述为2G竖向负荷)是常见的。另外，当前轴悬架为片簧类型时，制动过程中的所有其它竖向负荷具有产生必须从车轴通过片簧至车辆底盘作出反应的大扭矩的可能性。利用额定的12,000磅或更高磅(这是典型的重载或商用车辆的磅数)的车轴，在2G的条件下针对一个弹簧的反应竖向负荷(扣除非簧载质量)将是10,800磅并且制动扭矩可以≥200,000英寸磅。弹簧中的剪切应力与片簧的剪切力和横截面面积直接相关。假设片簧具有恒定的横截面面积，则峰值剪切应力将与峰值剪切力直接相关。无论弹簧具有单个夹具还是具有伸展式活动夹具组，由竖向负荷施加的剪切力均相同。然而，由于制动扭矩而产生的剪切力与剪切力作用于其上的力矩臂长度直接相关。在这种情况中，该力矩臂是夹具组的长度。如果夹具组长度增加，则产生的剪切力将减小。

通过将上一段的假设应用于对在将相同的60英寸长、4英寸宽、1.5英寸厚复合材料弹簧用在本公开示例的13英寸伸展式活动夹具组件与单个8英寸活动夹具组设计时的峰值剪切力(和峰值剪切应力)进行对比表明前者的峰值剪切力并且因此峰值剪切应力比后者减小了超过40％(见图42)。这种减小的重要性怎么强调都不为过，因为前者夹具组件中的示例片簧在其预期寿命周期内将不会经受毁灭性失效。然而，在后者夹具组件中，示例片簧将过早发生故障，因为峰值剪切力和应力超过了针对这种弹簧类型的典型设计规格。

应当理解的是，在本公开中，关于提供的所有示例的描述，诸如上、下、顶部、底部、左、右、前和后的术语均是相对术语并且并不旨在限制，原因在于它们取决于使用它们用于其中的上下文和此时装置的相对位置。因此，在示出的实施例的上置式构造中，片簧定位在车轴上方，并且顶部安装垫和顶部弹性体垫定位在片簧上方。底部弹性体垫和底部安装垫定位在片簧下方和车轴上方，所述底部弹性体垫和底部安装垫包含到接收车轴的轴座托架中。在下悬式构造中，片簧定位在车轴下方，并且第一和第二底部安装垫和第一和第二底部弹性体垫定位在片簧下方。第一和第二顶部弹性体垫和第一和第二顶部安装垫定位在片簧和车轴之间，所述第一和第二顶部弹性体垫和第一和第二顶部安装垫包含到接收车轴的车轴托架中。

应当理解的是，上述实施例阐释本主题的原理的应用中的一些。可以在不背离声明权益的主题的精神和范围的前提下由本领域中的技术人员做出多种修改方案，包括在此单独公开或声明权益的特征的组合。为此，本公开的范围并不局限于上述描述，而是由所附权利要求阐述，并且应当理解的是，权利要求可以涉及其特征，包括在此单独公开或声明权益的特征的组合。

Claims (15)

1.一种用于车轴的悬架***，包括：

片簧，所述片簧平行于车辆的纵向轴线延伸并且具有第一座部分和第二座部分，所述第一座部分和第二座部分沿着所述片簧的纵向轴线彼此分离开；

夹具组件，所述夹具组件包括与所述第一座部分相关联的第一夹具组和与所述第二座部分相关联的第二夹具组，所述第一夹具组和第二夹具组中的每一个包括：紧固件组件；顶部安装垫和底部安装垫，所述顶部安装垫和所述底部安装垫彼此相对并且定位成与所述片簧竖直对准并且定位在所述片簧的相对两侧上；顶部弹性体垫和底部弹性体垫，所述顶部弹性体垫和所述底部弹性体垫分别定位在所述顶部安装垫和所述片簧之间以及所述底部安装垫和所述片簧之间；

其中，所述第一夹具组和第二夹具组的所述底部安装垫或所述顶部安装垫是轴座托架的一部分，所述轴座托架构造成接收侧向布置的车轴；

其中，所述第一夹具组和第二夹具组要么在所述片簧的上方没有被刚性地或固定地彼此连接，要么在所述片簧的下方没有被刚性地或固定地彼此连接；并且

其中，当每个夹具组的所述紧固件组件被紧固时，相关联的顶部安装垫、顶部弹性体垫、片簧、底部弹性体垫和底部安装垫联接在一起，并且片簧的位于所述第一夹具组和第二夹具组之间的区段保持松动并且展示出确定的竖直位移而不接触所述夹具组件的任何刚性部件。

2.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组和第二夹具组沿着所述片簧的纵向轴线分离开的距离大于所述车轴的宽度、或者相对于车轴不对称地定位、或者沿着所述片簧的长度不对称地定位。

3.根据权利要求1所述的悬架***，其具有在所述第一夹具组的中心至所述第二夹具组的中心之间的距离，并且其中，所述距离至少为10英寸或至少为所述片簧的长度的15％。

4.根据权利要求3所述的悬架***，其中，所述距离介于13英寸和14英寸之间、或介于所述片簧的长度的21％和24％之间。

5.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组和第二夹具组中的每一个相对于所述片簧的纵向轴线的长度为3至4英寸。

6.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述片簧是复合材料片簧，并且其中，所述复合材料片簧是非抛物线形的、或沿着其长度具有大体恒定的横截面。

7.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组和第二夹具组中的一个的底部安装垫布置在相对于所述第一夹具组和第二夹具组中的另一个的底部安装垫更高的高度处。

8.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述夹具组件包含用于减震器或空气弹簧的安装装置。

9.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组的所述顶部弹性体垫或底部弹性体垫中的至少一个模制结合到支撑板，所述支撑板利用至少一个紧固件可移除地固定到所述顶部安装垫或所述底部安装垫中的一个。

10.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组的至少一个弹性体垫限定了侧向的槽，所述第一夹具组的侧向的槽在所述第一夹具组的所述至少一个弹性体垫的宽度上延伸并且定位在与所述第一夹具组相关联的所述第一座部分处；并且其中，所述第二夹具组的至少一个弹性体垫限定了侧向的槽，所述第二夹具组的侧向的槽在所述第二夹具组的所述至少一个弹性体垫的宽度上延伸并且定位在与所述第二夹具组相关联的所述第二座部分处。

11.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述片簧构造成呈现四点弯曲，其中，所述片簧的位于所述第一夹具组和第二夹具组之间的部分在竖向负荷作用下呈现均匀的剪切应力和均匀的弯曲应力。

12.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组的底部安装垫和第二夹具组的底部安装垫没有处于相同的平面内；或者所述第一夹具组的顶部安装垫和第二夹具组的顶部安装垫没有处于相同的平面内。

13.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述顶部安装垫或所述底部安装垫中的一者或两者由在所述片簧的方向上凹陷的表面连结。

14.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组的顶部安装垫和第二夹具组的顶部安装垫是分离和离散的、或者彼此没有形成为一体；或者所述第一夹具组的底部安装垫和第二夹具组的底部安装垫是分离和离散的、或者彼此没有形成为一体。

15.根据权利要求1所述的悬架***，其中，所述第一夹具组的顶部弹性体垫和第二夹具组的顶部弹性体垫是分离和离散的、或者没有形成为一体；或者所述第一夹具组的底部弹性体垫和第二夹具组的底部弹性体垫是分离和离散的、或者没有形成为一体。

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