集成制動部件安裝支架的制作方法
【專利說明】集成制動部件安裝支架
[0001]相關領域的交叉引用
[0002]本申請要求在2012年10月26日提交的美國臨時專利申請序列號為N0.61/718，777 的權益。
技術領域
[0003]本發明涉及用于車輛的制動部件安裝的領域。更加特別地，本發明涉及用于重型車輛(諸如拖拉機掛車或者半掛車)的將制動部件安裝在機械彈簧車軸/懸架系統上的領域。仍然更加特別地，本發明涉及用于機械彈簧車軸/懸架系統的集成制動部件安裝支架，其使得能夠將制動室和凸輪軸組件安裝在軸座上，從而令人期望地減小了焊接到車軸上的部件的數量并且使得能夠使用壁更薄的車軸。使用壁更薄的車軸令人期望地減小了與軸/懸架系統的車軸相關的重量和成本。
【背景技術】
[0004]運輸貨物的重型車輛包括將車輛的車軸連接到車輛的框架的懸架組件，所述重型車輛例如為拖拉機掛車或者半掛車和載貨車(straight trucks)。在一些重型車輛中，懸架組件直接連接到車輛的主框架。在其它重型車輛中，車輛的主框架支撐子框架，并且懸架組件直接連接到子框架。對于支撐子框架的重型車輛而言，子框架可以是不可動的或者可動的，可動的子框架通常稱作滑動箱、滑動子框架、滑動底架或者輔助滑動框架。為了便捷，在此將參照子框架，應理解的是，以舉例的方式進行參考并且本發明應用于重型車輛主框架、可動子框架和不可動子框架。
[0005]在重型車輛的領域中，常常參照車軸/懸架系統，所述車軸/懸架系統典型地包括一對橫向間隔開的懸架組件和車軸，懸架組件連接到車輛子框架。重型車輛的車軸/懸架系統用于定位或者固定車軸的位置并且使車輛穩定。更加特別地，當車輛在公路上運輸時，其車輪遭遇各種路況，所述路況將各種力施加在安裝有車輪的車軸上，并且繼而施加到連接到車軸且支撐車軸的懸架組件上。這些力相繼起作用而在車軸和懸架組件上形成或者產生負載。為了最小化在車輛操作時作用在車輛子框架和其它車輛部件上并且繼而作用在由車輛運載的任何貨物和/或占用物的這些力和由此產生的負載的不利影響，車軸/懸架系統設計成吸收或者減輕這些力和/或所產生的負載中的至少一些。
[0006]在本領域中兩種普通類型的重型車輛已知為干貨廂式貨車和冷藏廂式貨車。干貨廂式貨車包括包封的拖車以便保持它們的貨物干燥，并且用于運輸各種非易腐壞的消費品和工業產品。冷藏廂式貨車包括具有冷藏系統的包封的拖車，并且典型地用于運輸易腐壞的貨物。這種干貨廂式貨車和冷藏廂式貨車傳統地應用車軸/懸架系統，所述車軸/懸架系統利用機械彈簧車軸/懸架組件。這些機械彈簧車軸/懸架組件典型地包括成對的板簧組或堆，所述成對的板簧組或堆橫向間隔開并且連接到車軸。每個板簧堆均通過工程設計成承載其相應車軸的額定車輛負載。通常，干貨廂式貨車或者冷藏廂式貨車的拖車在拖車的后部采用兩個機械彈簧車軸/懸架系統，即，前車軸/懸架系統和后車軸/懸架系統，其是一種在本領域中統稱為掛車串聯車軸/懸架系統的構造。如本領域中的技術人員已知的那樣，掛車的前端部由拖車的獨立車軸/懸架系統支撐。為了便捷，在此將參照彈簧車軸/懸架系統，并且應理解的是這種參照針對掛車的串聯機械彈簧車軸/懸架系統。
[0007]在大多數車軸/懸架系統中，必須將車輛制動系統的各部件安裝到車軸/懸架系統的一個或多個位置處。更加特別地，車軸/懸架系統的車軸包括中央管，并且通過任何適當方式(諸如，焊接)將車軸心軸一體連接到中央管的每個端部。如本領域中已知的那樣，車輪端部組件可旋轉地安裝在每個車軸心軸上。制動鼓安裝在車輪端部組件上，并且如在下文更加詳細描述的那樣，致動車輛制動系統的各部件，以將摩擦力施加到制動鼓，以使得車輛減速或者停止。由于車軸的每個端部及其相關的心軸、車輪端部組件和制動鼓與另一個大致相同，因此在此將描述僅僅一個車軸端部及其相關的心軸、車輪端部組件和制動鼓。
[0008]如本領域中已知的那樣，當重型車輛的操作者實施車輛制動，以使得車輛減速或者停止時，通過空氣管路將壓縮空氣從空氣供應源(諸如，壓縮機和/或空氣罐)傳輸到制動室。制動室將空氣壓力轉換成機械力并且使得推桿運動。推桿繼而使得間隙調整器運動，所述間隙調整器連接到凸輪軸組件的凸輪軸的一個端部。凸輪軸組件使得凸輪軸在間隙調整器運動時順暢穩定旋轉。S-凸輪安裝在凸輪軸的與間隙調整器相對的端部上，使得凸輪軸因間隙調整器的旋轉或者轉動致使S-凸輪旋轉。S-凸輪的旋轉推動制動襯片或制動襯墊接觸制動鼓，以產生摩擦并且由此使得車輛減速或者停止。為了制動室、推桿、間隙調整器和凸輪軸適當地操作，制動室和凸輪軸組件必須安裝在制動鼓附近的大致穩定的結構構件上。更加具體地，將制動室和凸輪軸組件安裝在制動鼓附近的大致穩定的結構構件上是必需的，使得制動室、推桿、間隙調整器和凸輪軸的適當對準得以保持，這對于制動系統的適當致動和性能來說是重要的。
[0009]在現有技術的彈簧車軸/懸架系統中，已經將制動室安裝在制動室支架上，并且將凸輪軸組件安裝在凸輪軸組件安裝支架上，所述凸輪軸組件安裝支架在本領域中也稱作S-凸輪支承支架。因為將制動室支架和/或凸輪軸組件安裝支架直接安裝在板簧上或者直接安裝到板簧是不可行的，所以在現有技術中將這些支架安裝在車軸上。更加特別地，板簧必須屈曲以阻尼作用力，并且因此不會提供穩定的結構安裝表面。另外，因為板簧由使得所述板簧能夠在承受顯著應力的同時屈曲的冶金結構形成，所以嘗試將這種支架直接安裝在板簧上或者直接安裝到板簧可能顯著降低板簧承受應力的能力。結果，車軸中央管已經被用作用于安裝制動室支架和凸輪軸組件安裝支架的安裝位置，該軸中央管是離制動鼓相對近的大致穩定的結構構件。
[0010]更加特別地，制動室支架已經通過焊接而剛性附接到車軸中央管的前部部分且位于相應板簧堆的恰好內側。類似地，凸輪軸組件安裝支架已經通過焊接而剛性附接到車軸中央管的后部部分且位于相應板簧堆的恰好內側。這種現有技術的將制動室安裝到繼而焊接到車軸中央管的支架以及將凸輪軸組件安裝到繼而也焊接到車軸中央管的支架已經提供了大致穩定的結構安裝構造，其使得能夠充分操作制動系統部件。然而，這種構造具有包括對應力敏感在內的某些劣勢。
[0011]例如，車軸典型地是中空的，這令人期望地減小了用于制造車軸的材料量，由此降低制造成本而且還減輕車軸重量，由此減小車輛油耗和與車輛操作相關的成本。結果，期望的是使用具有盡可能最薄的壁的車軸，以最優地節省材料和減輕重量。
[0012]在本領域中已知的是，由于在車輛操作期間板簧堆之間橫過車軸傳遞作用力并且產生所形成的負載，因此軸中央管的位于板簧堆之間的部分是高應力區域。當將一部件焊接到中空的車軸中央管上時，產生軸壁上的毗連焊接部的區域，所述區域通常與非焊接區域相比對應力更加敏感。結果，當作用力和所形成的負載在車軸上起作用時，與非焊接區域相比，沿著車軸中央管的焊接區域通常對由這些作用力和/或負載造成的可能損壞更加敏感。為了彌補對由焊接部所產生的應力的增大敏感性，典型地增厚車軸的壁厚度，這不令人期望地增加了用于制造車軸的材料量而且還增大了車軸重量。因此，在現有技術中，使用各自焊接到車軸中央管的制動室支架和凸輪軸組件安裝支架已經要求使用壁相對厚的車軸，這不令人期望地增加了車軸的成本和重量。
[0013]可替代地，在現有技術中，空氣浮動式車軸/懸架系統在結構和操作上與彈簧車軸/懸架系統不同，所述空氣浮動式車軸/懸架系統已經應用了一種安裝結構，在所述安裝結構中，消除了將制動室支架和/或凸輪軸組件安裝支架焊接到車軸中央管。然而，這種安裝結構不能應用在彈簧車軸/懸架系統中，原因在于:空氣浮動式車軸/懸架系統在結構和操作上與彈簧車軸/懸架系統不同。例如，空氣浮動式車軸/懸架系統包括成對的橫向間隔開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連接到車輛子框架，而每根箱型梁的第二端部或者相對端部連接到車軸。在現有技術的空氣浮動式車軸/懸架系統中，通過將制動室和凸輪軸組件安裝支架直接安裝在箱型梁上而消除了將制動室支架和/或凸輪軸組件安裝支架焊接到車軸中央管。
[0014]由于空氣浮動式車軸/懸架系統的箱型梁與彈簧車軸/懸架系統的板簧在結構要求和操作方面皆不同，因此將制動室支架和支承支架直接附接到板簧是不可行的。更加具體地，空氣浮動式車軸/懸架系統包括空氣彈簧，以阻尼某些作用力并且因此對車輛行駛起到緩沖作用。結果，每個箱型梁典型地是剛性梁，剛性梁被制造或者鑄造，并且典型地包括一個或多個側壁、上壁和后壁，而且剛性連接到車軸。如上所述，為了使制動室、推桿、間隙調整器和凸輪軸適當地操作，制動室和凸輪軸組件必須安裝在制動鼓附近的大致穩定的結構構件上。在空氣浮動式車軸/懸架系統中，每個箱型梁的大致剛性性質并且其大致剛性連接到車軸使得能夠將箱型梁用作部件(諸如制動室或制動室支架和凸輪軸組件安裝支架)的穩定結構安裝表面。另外，由于每個空氣浮動式車軸/懸架系統的箱型梁均包括一個或多個側壁、上壁和后壁，所以提供了充足的結構表面區域來使得能夠將部件(諸如制動室或制動室支架和凸輪軸組件安裝支架)附接到箱型梁。
[0015]相對照地，彈簧車軸/懸架系統沒有應用空氣彈簧，而是替代地依賴于板簧屈曲并且因此阻尼作用力。因為板簧在車輛操作期間屈曲，所以它們不能提供充分穩定的結構安裝表面來使得能夠安裝諸如制動室或制動室支架和凸輪軸組件安裝支架的部件。另外，因為板簧由使得它們能夠在承受顯著應力時屈曲的冶金結構形成，所以試圖將這些部件或者支架安裝在板簧上是不期望的，原因在于這種安裝可能顯著降低板簧承受應力的能力。
[0016]結果，在本領域中仍然存在針對制動部件安裝支架的需要，使得通過提供一種結構來克服現有技術系統的劣勢，所述結構使得制動室和凸輪軸組件能夠剛性安裝在車軸上或者附近，而沒有將制動室支架或者凸輪軸組件安裝支架焊接到車軸，由此使得能夠使用壁更薄的車軸，這繼而令人期望地減輕了與車軸/懸架系統有關的重量并且削減了與車軸/懸架系統相關的成本。如下文描述的那樣，本發明的用于彈簧車軸/懸架系統的集成制動部件安裝支架滿足這個要求。
【發明內容】
[0017]本發明的目的是提供一種制動部件安裝支架，所述制動部件安裝支架使得能夠將制動室和凸輪軸組件剛性安裝在車軸上或者附近，而沒有將制動室支架或者凸輪軸組件安裝支架焊接到車軸。
[0018]本發明的另一個目的是提供一種制動部件安裝支架，所述制動部件安裝支架使得能夠使用壁更薄的車軸，由此減小了與車軸/懸架系統相關的重量和成本。
[0019]由本發明的制動部件安裝支架獲得這些目的和其它目的。在本發明的一個示例性實施例中，用于重型車輛的機械彈簧車軸/懸架系統的制動部件安裝支架包括軸座，所述軸座剛性連接到車輛的車軸。制動部件安裝支架還包括:空氣室安裝支架，所述空氣室安裝支架剛性連接到軸座；和凸輪軸組件安裝支架，所述凸輪軸組件安裝支架剛性連接到軸座。制動系統的制動空氣室剛性附接到空氣室安裝支架，制動系統的凸輪軸組件剛性安裝到凸輪軸組件安裝支架。
【附圖說明】
[0020]在以下描述中陳述以及在附圖中示出并且在所附的權利要求中明確指出且陳述了本發明的優選實施例，所述優選實施例代表申請人預期的應用原理的最佳模式。
[0021]圖1是現有技術拖車串聯機械彈簧車軸/懸架組件的顯示為安裝在車輛上的一部分的部分乘客側前透視圖，其中，駕駛員側輪胎和制動鼓用虛線表示；
[0022]圖2是圖1中示出的現有技術拖車串聯機械彈簧車軸/懸架組件的部分乘客側后透視圖，其中，駕駛員側輪胎和制動鼓用虛線表示；
[0023]圖3是現有技術空氣浮動式車軸/懸架系統的俯視后透視圖，其中，用虛線表示隱藏的部件；
[0024]圖4是圖3中示出的現有技術空氣浮動式車軸/懸架系統的所選部件的局部截面的側立面圖，其中，箱型梁和制動系統部件用虛線表示；
[0025]圖5是拖車串聯機械彈簧車軸/懸架系統的駕駛員側的俯視后透視圖，所述拖車串聯