車輛轉向橋組件的制作方法

專利名稱：車輛轉向橋組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及車輛轉向橋組件。本發明尤其涉及不利用可分離的主銷的車輛轉向橋 組件。
背景技術：
在傳統的車輛轉向橋組件中，轉向節包括本體、轉向節臂、制動器安裝板以及用于 輪轂、軸承和輪胎組件的心軸(例如參見通過參考包含于本文的美國專利No. 6，623，019)。 轉向節聯接到使用可分離的主銷的轉向橋，并且轉向節臂連接到車輛的轉向部件。典型地，轉向節具有叉狀軛，該叉狀軛限定具有對準的孔的第一和第二軸套 (bosses)。該軛圍繞限定軸套的轉向橋的一端，所述軸套具有與轉向節軛的孔對準的軸孔。 主銷延伸通過轉向節孔中的一個或多個、通過軸孔并且通過剩余的轉向節孔，以將轉向節 和轉向橋可轉動地聯接在一起。在這些傳統的轉向橋組件中，轉向節繞豎直地傾斜的轉向 軸線上的主銷樞轉。典型地，襯套布置(例如，擠壓)在轉向節的對準的孔內，以允許轉向 節相對于主銷轉動。傳統的轉向橋組件具有若干缺點。典型地，傳統的車輛轉向橋組件允許轉向節相 對于主銷有相對大量的軸向和徑向運動，這導致主銷接合部受到更多的磨損。結果，產生較 大的間隙，所述間隙允許主銷在轉向節孔內移動和擺動，這減少了組件部件的有用壽命。傳統的主銷設計也經常要求手動填墊轉向橋組件構件，以限制上述的轉向節相對 于主銷的軸向和徑向運動。因此，這些設計要求額外的制造步驟和成本。典型地，襯套導致 相對較大的公差并通常要求對襯套進行擴孔操作或鉸孔操作。可能會要求這些操作以維持 襯套的內徑對主銷的外徑的緊配合公差。諸如以上所述的轉向節是復雜的，并因而導致高的材料、制造以及勞動力成本。由 于主銷難于去除以用于修理并且主銷自身增加了轉向橋組件的尺寸和重量，所以這些轉向 節也是不利的。另外，主銷至轉向橋接合部的載荷很高，并因此要求精確的配合公差和堅固 的機構以將主銷鎖定至車橋梁(axle beam)。在該接合部處的局部應力也典型地要求用于 主銷的高強度材料。要尋求的是，提供不利用可分離的主銷的車輛轉向橋組件，其中消除了在轉向橋 和轉向節之間的接合部。這將至少導致提供具有較低材料成本和勞動成本、消除間隙、降低 聯接區域中的機械應力以及消除手動填墊的車輛轉向橋組件。

發明內容
本發明涉及一種包括車輛轉向橋和車輛轉向節的車輛轉向橋組件，其中車輛轉向 橋或車輛轉向節包括基本上為水平的構件和一體地形成在所述水平構件的端部部分上的車輛轉向軸線插入式部件(male feature)。其中車輛轉向節可轉動地直接聯接至車輛轉向 橋而沒有利用可分離的主銷。參照形成說明書的一部分的附圖，本發明的其它優點將從以下說明和所附權利要 求而變得清楚，其中同樣的附圖標記指示若干附圖的相對應的部件。


圖1是第一車輛轉向橋和第一車輛轉向節的剖視正視圖；圖2是第二車輛轉向橋和第二車輛轉向節的剖視正視圖；圖3是第三車輛轉向節和第三車輛轉向橋的剖視正視圖；以及圖4是車輛的立體圖。
具體實施例方式應理解的是，除了相反的特意指定之處以外，本發明可以假設多種可替代的定向 以及步驟次序。也應理解的是，在附圖中示出的并且在以下說明書中說明的具體裝置和方 法僅是在所附權利要求中限定的本發明原理的典型實施例。因此，涉及所公開的實施例的 具體尺寸、方向或其它物理特征將不認為是限制，除非權利要求另外特意聲明。圖1示出了包括第一車輛轉向橋11和第一車輛轉向節14的第一車輛轉向橋組件 10，所述第一車輛轉向節14包括轉向節臂32、34，所述轉向節臂32、34是轉向系統(未示 出)的一部分。轉向節臂32、34如圖1所示，在大致與心軸35相對的位置處附裝至第一轉 向節14的本體40，所述心軸35具有頂部心軸肩部35'和底部心軸肩部35"。第一車輛 轉向橋11包括第一基本水平的車橋構件12，所述第一基本水平的車橋構件12可以是具有 第一車輛轉向軸線插入式部件13 (基本上是豎直的)的一體結構，所述第一車輛轉向軸線 插入式部件13 —體地形成在其端部部分上并且是傾斜的，具有第一轉向軸線SA1。通過一 體地形成，意味著兩個部件12、13是例如通過鍛造金屬形成、通過鑄造金屬形成，是焊接和 /或粘接地結合成單一的構件。雖然圖1示出了單個的第一車輛轉向軸線插入式部件13的結構，但是典型地，大 體同樣的第一車輛轉向軸線插入式部件13(即，雙重結構)附裝在水平轉向橋構件12(參 見圖4)的另一端部部分上。這種還要在下面討論的類似部件的雙重結構施加至圖2至3 中示出的其它組件20、30。這些組件10、20、30全部可以用在大型卡車中(再次參見圖4) 或用在多種其它車輛中。形成第一車輛轉向軸線內孔部件(female feature) 15的第一車輛轉向節14經由 軸承18、18'可轉動地直接聯接到第一車輛轉向橋11。該可轉動的聯接是不需要可分離的 主銷而實現的。車輛轉向軸線插入式部件13從水平轉向橋構件12向上延伸并且延伸至車 輛轉向軸線內孔部件15中。在圖1中，以剖視圖示出了第一車輛轉向軸線插入式部件13， 以更好地說明在該組件10中沒有可分離的主銷。與此相反，第一水平車橋構件12沒有以 剖視圖示出。圖1還示出了如上軸承18和下軸承18'(鄰接它們相對應的軸承座圈，軸承18、 18'也施加至組件20、30)、螺母25、襯墊27以及墊圈29 (也施加至組件30)的多種其它元 件，這些元件以與美國專利No. 6，623，019中公開的那些元件類似的方式被利用。軸承18、18'例如可以是本領域中普通的圓錐滾子軸承或球軸承。由于消除了主銷，因此消除了在第一轉向橋11和第一轉向節14之間的主銷接合 部。同樣，如圖1和2的實施例中所示，錐形軸承18、18'沿軸向充分地分離(例如，當與美 國專利No. 6，623，019比較時)并顯示為與它們的相對應的轉向軸線SA1-2對準。具體地， 上軸承18的下末端51定位在頂部心軸肩部35'之上，并且下軸承18'的上末端52定位 在底部心軸肩部35〃之下。在第一組件10中，螺母25向下擰緊到墊圈29上，所述墊圈29 在第一車輛轉向節14的第一轉向軸線內孔部件15內向上拉轉向軸線插入式部件13，由此 在墊圈29和襯墊27之間施加壓縮載荷。由于在轉向軸線插入式部件13、軸承內圈(cone)襯墊16、轉向節軸承肩部(即， 內圈襯墊16內部地接觸轉向節14的地方)和軸承18、18'之間的小的公差累積，而消除 了手動填墊。通過軸承18、18'和配合零件13、14、16的尺寸自動地設定第一錐形軸承18 和第二錐形軸承18'的預載荷。軸承18、18'上的預載荷通過軸承18、18'沿著轉向軸線 SAl的較寬的軸向分離而被大大地降低。另外，由于轉向軸線軸承18、18'的預載荷，結果 消除了游隙。第一組件10的這些部件以非常相同的方式施加至第二和第三組件20、30。在組件10、20、30中，軸承18、18'的內圈孔內徑(ID)大于傳統的主銷轉向橋組 件。結果，在車輛轉向軸線插入式部件13、23、37上實現較小的機械應力，由此有利地生產 包括鑄造金屬或鍛造金屬(例如鋼)而沒有特殊加熱處理或昂貴的金屬合金的轉向橋11、 21、31。繼而，轉向橋11、21、31將僅需要最少的機械加工。由于不生產或機械加工可分離的主銷，所以從上述的結構中導致的結果是生產第 一轉向橋11而節省額外的成本。同樣，軸承18、18'是允許第一轉向節14和第一轉向橋 11重新使用的分開的耐用零件。與組件10相關聯的這些優點等同地應用至圖2和3分別 示出的組件20、30，并且以下更詳細地說明組件20、30。圖2中示出了包括第二轉向橋21和第二車輛轉向節24的第二車輛轉向橋組件 20，所述第二車輛轉向節24包括是轉向系統的一部分的轉向節臂32、34。轉向節臂32、34 如圖2中所示，附裝至第二轉向節24的本體40'并大致定位成與具有頂部/底部心軸肩 部35'和35〃的心軸35相對。雖然沒有要求，但是轉向節臂32、34顯示為豎直地跨越心 軸35。第二車輛轉向橋21包括第二基本水平的車橋構件22 (能夠是一體結構)，所述第二 基本水平的車橋構件22具有第二車輛轉向軸線插入式部件23 (是基本豎直的)，所述第二 車輛轉向軸線插入式部件23—體地形成在第二基本水平的車橋構件22的端部部分上并傾 斜地具有第二轉向軸線SA2。形成第二車輛轉向軸線內孔部件15'的第二車輛轉向節24經由軸承18、18'可 轉動地直接聯接到第二車輛轉向橋21。不需要可分離的主銷而實現該可轉動的聯接。在圖 2中，第二車輛轉向橋21沒有以剖視圖示出，以更好地說明在該實施例20中沒有可分離的 主銷。與此相反，第二車輛轉向節24以剖視圖示出 在圖2中也示出了蓋33、螺栓25'、軸承18、18'、以及加油嘴39。第二車輛轉向 軸線插入式部件23定位在蓋33之間，所述蓋33用于將車輛轉向軸線插入式部件23布置 在第二轉向節24的一部分中。頂部螺栓25'和頂部蓋33將第二轉向軸線內孔部件15' 的頂部部分附裝至轉向軸線插入式部件23的頂部部分。該附裝可以是通過限定在第二轉 向節24內的螺紋孔(未示出但是在本領域中是普通的)，或可能是通過在第二轉向節24外的螺母(未示出但是在本領域中是普通的)。類似地，底部螺栓25'和底部蓋33將轉向軸線內孔部件15'的底部部分附裝至 轉向軸線插入式部件23的底部部分。因而，轉向軸線插入式部件23附裝在轉向軸線內孔部 件15'之間，轉向軸線插入式部件23可以在其頂部部分處和在其底部部分處徑向地變窄。 加油嘴39用于將滑潤劑提供至軸承18、18'。由于轉向節24、轉向軸線插入式部件23和 軸承18、18'之間的小的公差累積，所以消除了手動填墊。圖3中示出了具有第三車輛轉向橋31和第三車輛轉向節36的車輛轉向節組件 30。第三車輛轉向節36包括基本水平的轉向節構件38和基本豎直的第三車輛轉向軸線插 入式部件37。第三車輛轉向軸線插入式部件37—體地形成在水平的轉向節構件38的端部 部分上。第三車輛轉向軸線插入式部件37可以在該轉向軸線插入式部件37的頂部部分和 轉向軸線插入式部件37的底部部分之間徑向地變窄。其中，第三車輛轉向節36經由軸承18、18'可轉動地直接聯接到形成第三車輛轉 向軸線內孔部件15"的第三車輛轉向橋31。不需要可分離的主銷而實現可轉動的聯接。第三車輛轉向軸線插入式部件37從水平的轉向節構件38向下延伸并且延伸至第 三車輛轉向軸線內孔部件15"中。第三車輛轉向節36具有至少一個附裝至第三車輛轉向 節36的本體40"的轉向節臂32、34。本體40"可以是第三車輛轉向軸線插入式部件37。 水平的轉向節構件38包括可以與轉向節臂32、34水平地成一行(inline)的心軸35，如圖 3所示。在第三組件30中，螺母25向上擰緊到墊圈29上，所述墊圈29在第三車輛轉向節 36的第三車輛轉向軸線內孔部件15"內向下拉轉向軸線插入式部件37，所述第三車輛轉 向節36在墊圈29和襯墊27之間施加壓縮載荷。由于軸承18、18'的組合結構而消除了手 動填墊。在圖3中，以剖視圖的方式示出了第三車輛轉向軸線插入式部件37，以更好地說明 在該實施例30中沒有可分離的主銷。與此相反，水平的轉向節構件38沒有以剖視圖示出。
對于所有的三個組件10、20、30，轉向軸線SA1-3中每個都通過相應的轉向軸線插 入式部件13、23、37的軸向中心。因此，因為相應的轉向軸線插入式部件13、23、37與相應 的配合轉向節14、24或配合轉向橋31的內孔同心地對準，所以在這些組件10、20、30的每 個中都形成轉向樞轉軸線。作為可以利用轉向組件10、20、30的示例，圖4示出了具有駕駛室43的大型卡車 42 (通常已知為牽引車或半牽引車)。牽引車42顯示為連接至拖車44，牽引車42具有前輪 組件45和后輪組件46。拖車44具有拖車輪組件47。轉向組件10、20、30顯示為典型地對牽引車-拖車42、44進行轉向的前輪組件的 一部分。通過前輪組件45之間的水平虛線示出了相對應的水平的轉向橋12、22、31。典型 地，卡車后輪組件46和拖車車輪組件47不用于轉向，但是組件10、20、30不限于轉向組件 的位置。將應理解，本專利附圖不意在限制本發明的元件的精確比例，而是意在與其余的 說明書一起使用。除非相反特意指定，也應理解，多種元件之間的、可以是測量單位的尾數 (fraction)的差異，不意在用來精確度量多種元件之間的差異。根據專利條例的規定，本發 明的操作原理和模式已經在其優選實施例中描述和說明。然而，必須理解，除了具體地解釋 和說明之外也可以實行本發明而不脫離本發明的精神和范圍。
權利要求
一種車輛轉向橋組件，其包括車輛轉向橋，其包括一體的基本水平的轉向橋構件，所述轉向橋構件具有一體地形成在其端部部分上的車輛轉向軸線插入式部件；車輛轉向節，其形成車輛轉向軸線內孔部件，所述車輛轉向節具有至少一個轉向節臂和附裝至所述轉向節臂的心軸，所述心軸具有頂部心軸肩部和底部心軸肩部；第一錐形軸承，其具有定位在所述頂部心軸肩部之上的下末端；以及第二錐形軸承，其具有定位在所述底部心軸肩部之下的上末端；其中，所述車輛轉向節經由所述第一和第二錐形軸承可轉動地直接聯接至所述車輛轉向橋。
2.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，其中所述車輛轉向軸線插入式部件從所述 水平的轉向橋構件向上延伸，并且延伸至所述車輛轉向軸線內孔部件中。
3.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，其中所述第一錐形軸承和所述第二錐形軸 承的預載荷通過配合零件的尺寸自動地進行設定。
4.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，還包括螺母、墊圈以及襯墊，其中所述螺母 向下擰緊至所述墊圈上，以在所述轉向軸線內孔部件內向上拉所述轉向軸線插入式部件， 由此在所述墊圈和所述襯墊之間施加壓縮力。
5.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，還包括蓋和螺栓，其中所述螺栓中的至少 兩個和所述蓋中的一個將所述轉向軸線內孔部件的頂部部分附裝至所述轉向軸線插入式 部件向上延伸的頂部部分，并且所述螺栓的至少另外兩個和所述蓋的另一個將所述轉向軸 線內孔部件的底部部分附裝至所述轉向軸線插入式部件向下延伸的底部部分，由此將所述 轉向軸線插入式部件附裝在所述轉向軸線內孔部件之間。
6.根據權利要求5所述的車輛轉向橋組件，還包括心軸，其中所述轉向節臂中的兩個 豎直地跨越所述心軸。
7.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，其中所述轉向軸線插入式部件在所述轉向 軸線插入式部件的頂部部分處和在所述轉向軸線插入式部件的底部部分處徑向地變窄。
8.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，其中所述水平的轉向橋構件和所述車輛轉 向軸線插入式部件通過金屬鍛造或金屬鑄造一體地形成。
9.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，其中所述水平的轉向橋構件和所述車輛轉 向軸線插入式部件通過焊接和/或粘接結合一體地形成。
10.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，還包括用于將所述車輛轉向軸線插入式 部件布置在所述車輛轉向軸線內孔部件內的螺母、襯墊以及墊圈。
11.根據權利要求1所述的車輛轉向橋組件，還包括蓋，所述蓋用于將所述車輛轉向軸 線插入式部件布置在所述車輛轉向軸線內孔部件的頂部部分與所述車輛轉向軸線內孔部 件的底部部分之間。
全文摘要
本發明公開了一種車輛轉向橋組件。一方面，車輛轉向橋具有水平的車橋構件，所述水平的車橋構件具有一體地形成在端部上的轉向軸線插入式部件，其中形成車輛轉向軸線內孔部件的車輛轉向節可轉動地直接聯接到車輛轉向橋。另一方面，車輛轉向節具有水平的轉向節構件，所述水平的轉向節構件具有一體地形成在端部上的轉向軸線插入式部件，其中車輛轉向節可轉動地直接聯接到形成車輛轉向軸線內孔部件的車輛轉向橋。這些方面沒有一個利用可分離的主銷。
文檔編號B62D7/18GK101941461SQ201010284159
公開日2011年1月12日 申請日期2008年1月3日 優先權日2007年1月8日
發明者J·F·齊奇 申請人:德納重型車輛系統集團有限責任公司