改进的摩擦减震悬挂支柱制作方法

H·内尔·帕通, 弗兰克·F·史密斯

1988年12月21日

H·内尔·帕通, 约翰B·斯基令导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan

减震 支柱 悬挂 摩擦 改进

和附图中可以更清楚地了解本发明的这些以及其它特征、目的和优点附图中同样的零件编号相同附图简要说明如下图1是本发明的改进的摩擦阻尼悬挂支柱一个实施例的纵剖面图图2是图1中的2-2剖面图3是图1中悬挂支柱阻尼组件的局部放大纵剖面图图4是本发明的改进的摩擦阻尼悬挂支柱的第二个实施例的纵剖面图图5为图4中悬挂支柱的上楔环顶视图图6为图5的6-6剖面附图的详细说明如下例举的本发明的改进的摩擦阻尼悬挂支柱的两个实施例分别见附图1-3和4-6附图1-3首先说明控制套筒轴承26的活动阻尼楔，套筒轴承26是阻尼组件的组成部分图4-6的悬挂支柱与图1-3的悬挂支柱相似，但用上楔环代替阻尼楔的作用，所以图4-6的悬挂支柱没有阻尼楔图1-3中的悬挂支柱有一个可伸缩的承载组件(编号10)，穿过复合弹簧(编号12)和摩擦阻尼组件(编号14)复合弹簧12和阻尼组件14分别为受力组件10提供弹性受力支承和阻尼伸缩运动阻尼组件14受复合弹簧12的控制这种结构可使行驶振动频率(车身或弹簧承载的物体相对于车轮的振动频率)在预定的载荷范围内保持基本不变对于轻型客车的前后悬挂装置，这一载荷范围须按照轻型客车最优载荷范围相适应的值选定承载组件10包括两个可做伸缩运动的管状杆件一一一个内杆16和一个外杆18两杆从所示的设计位置向伸长回弹位置和收缩弹出位置作往复伸缩运动两杆的内端可根据承载组件回弹和弹出行程的长度伸缩移动一段距离两杆的外端固定在车辆上，本例中杆16的外端用安装组件20固定在车身(图中未示)上，杆18的外端用安装组件22固定在车辆的转向臂或方向接头(图中未示)上两个相隔一段距离的轴承在杆16和18之间作用，使其产生低摩擦阻伸缩运动图1的例中，这些轴承是安装在杆16内端的第一个套筒轴承24和安装在阻尼组件14上的第二个套筒轴承26上的(轴承26也是阻尼组件14的一部分，下面将作说明)例中两个轴承都有圆柱接触面，并用任何适当的低摩阻材料制成，最好使用静摩擦系数小于动摩擦系数的材料轴承24内的杆16的内端一段管径扩大，其外径与杆18外端一段的内径一致，长度与组件10的回弹行程相当杆16外端一段直径较小同样，杆18外端一段与杆16的内端一段一致，杆18的内端一段直径扩大，可以包容组件14用合成橡胶圈28做的回弹阻尼器套在杆16的锥形过渡段30附近如图1中虚线所示，橡胶圈28可以转动，并在组件10的回弹位置处挤在过渡段30与阻尼组件之间这样，橡胶圈28成为回弹阻尼器，有弹性地阻碍组件10的进一步伸长复合弹簧12在杆16和阻尼组件14之间作用此弹簧在第一弹簧座32与第二弹簧座34之间可作轴向压缩，第一弹簧座用组件20安装，第二弹簧座34从组件14向外伸出此例中，弹簧12的轴线与悬挂支柱轴线斜交，因此承载组件上的横向载荷最小，或基本上消除了弹簧12倾斜的程度与使用悬挂支柱的悬挂系统载荷的几何分布有关，因此是变化的弹簧座32和34的结构和布置应使弹簧12支承在这一位置上，并在承载组件伸缩时沿其倾斜轴线压缩复合弹簧包括一个螺旋弹簧36，埋置并粘结在合成橡胶制成的管状体38内在图中的设计位置上，管状体在弹簧36相邻各匝之间的轴向空隙间鼓胀，形成一连续的橡胶螺旋弹簧，其中每个单独的匝背由一个横向鼓胀的圈形成可用可变阻尼或恒定阻尼的螺旋弹簧、合成橡胶弹簧，或二者一起来代替弹簧12，或与弹簧12结合使用阻尼组件14包括两个隔开的楔环40和42，以及三个嵌在楔环之中的阻尼楔44、46、48(图2)阻尼楔伸入环40的槽内，并由槽导向轴承26由环40的分段环形台肩49形成的凹槽所支承并限定不动阻尼楔施压在轴承26上，当组件12受轴向载荷时，将轴承挤在阻尼楔之间，使之与杆16外表面形成摩擦啮合由图2最清楚表明，轴承26在51处被切开，从而使它具有足够的环状应变容量，使之能吸收由于这一挤压动作加在它上面的收缩力，并基本上从四周将杆16缩紧与其它摩擦阻尼悬挂支柱不同，轴承26做为受摩擦损耗元件，对组件12施加摩擦阻尼或阻力因此，这减少了受摩擦损耗元件的数量，并大大简化了对它们的更换操作阻尼组件14还包括一个园锥形支座50，此支座紧密地围绕着杆18的内端部分，并可沿着悬挂支柱的纵轴相对于杆18移动由图1和图3最清楚地表示支座50的外端固定弹簧座34，其内端搭接并以轴向支承着楔环42当支座50被拉向杆18的外端时(或如图1所示的拉向右侧时)，楔环在支座50和阻尼楔之间动作另一个楔环40与杆18的内端对齐并被它所支持，可用任何适当的方法把此楔环固定在杆18上，使它与杆18一起运动虽然支座50和楔环42在图上表示的是分开的零件，在如悬挂支柱已“调整”供特定悬挂用途的某些生产应用中，可能希望将它们合并成一个另件(本文在后面还将介绍悬挂支柱“调整”的方法)当支座50被拉向杆18的外端时，由于环40和42之间产生的楔入作用，阻尼楔44、46和48被向内推这是当在杆12上加有轴向载荷时，弹簧组件12在支座32和34之间被压缩时所产生的力所造成的因此，阻尼楔被一起向内推，在轴承26上产生一个压缩力，此压缩力与加到悬挂支柱上的轴向载荷成正比相应地，由于轴承26在杆16上的缩紧作用所得到的摩擦阻尼力也与所加的载荷成正比在大多数实际应用中，3个或更多上述阻尼楔就能使轴承26产生足够的变形这样所得到的摩擦阻尼力可按轴承变形的程度和轴承与杆16所形成的贴紧的程度加以控制通过将此摩擦阻力沿杆16的整个外圆均匀地分布，可提高它的有效性适当地选择阻尼楔的数量以及它们间的距离可达此目的此外，磨擦阻尼力还可由阻尼楔的楔角来控制，甚至还可以这样控制，使它随着悬杆处于伸长或回弹状态而变化例如，对许多轻型旅客车来说，回弹状态下的阻力最好比伸长状态下的阻力大一种做法是产生不同的楔角，即使得在回弹方向的楔角大于在伸长方向的楔角，如所示例子中环40和42的情况再者，通过有选择地更换阻尼楔和一个或二个楔环来产生一定楔角的办法控制所得到的磨擦阻尼力，可使悬挂支柱“调整”到适合于某个特定的悬挂用途阻尼楔的运动不存在它们与楔环之间直接接触所形成的磨擦阻力在本发明之前，一般认为有可能减小但不是完全消除这种磨擦阻力，来提高阻尼组件对柏油剥离路面及某些高频悬挂支柱输入力的灵敏度一直在寻找一种解决这个问题的方法，因为提高这种灵敏度，就能在所得到的行驶特性方面减小不希望的粗鲁程度本发明通过在阻尼楔和它们各自相应的楔环的一对或二对相互作用面之间插入合成橡胶剪切片来解决这个问题在图3所示的例子中合成橡胶层52和54被插入到二个楔环和阻尼楔44的相互作用面之间，在其它二个未示出的阻尼楔和二个楔环的相应面之间也插入了类似的合成橡胶层当阻尼楔被向内推时，这些层处于一种粘弹性剪切状态由于楔环和阻尼楔之间无直接接触，因此阻尼楔的运动基本上是无磨擦的再看图1，安装组件20包括一个管状外壳56，此外壳围绕着一个法兰盘状的固定件58固定件58是(或可能)与通常用于麦佛逊式(Macpherson)悬挂支柱的车身固定件相匹配外壳56的内端通过止推轴承60与支座32相连接从而，组件20的旋转运动用轴承60与支座32隔离外壳56和固定件58之间的空间用人造橡胶62或其它合适的材料填充，起缓冲和减震作用杆16的外端部分在64处有外螺纹，并加工出含有对方66的外端，或使其形状可与一个适合的夹持工具相啮合杆16由一个螺母68固定于图1所示的位置，螺母68旋入杆16，在紧固时，使一个膨胀组件70向外膨胀而弹性地与固定件58的内表面贴合，如图1所示组件70由二个分开的垫圈72和74所组成，这两个垫圈分别与螺母68和杆16上形成的台肩76相接触，这些垫圈由一个合成橡胶膨胀环78所分开，紧固螺母68时，膨胀环在垫圈72和74之间轴向受到压缩，它就向外鼓出与固定件58贴合在所示的装配位置上，螺母68完全拧紧时，端部66凸出螺母68之外当悬挂支柱从车辆上卸下或安装时，用一个夹持工具就可使端部66固定不转在图1所示的例子中，杆16的内端是封闭的，与杆18的外端一样但是，在64处的杆16的外端部分含有一个通孔80，伸缩过程中在组件10中可能累积的内压可经此通孔释放在杆16上其它地方也可有适当的通孔82，以便在组件10的选定位置上为杆16和杆18的内部之间提供通路，这些孔能使组件10、12或14内的任何空间中的压力释放在图4-6中所示的悬挂支柱一般来说是与图1-3的悬杆相似的，但有一些区别，下面将予以介绍为简明起见，图4-6悬挂支柱与图1-3悬挂支柱的相同零件不再予以单独介绍，并且以相同的统一编号注明，但加“′”号对于图4-6中特有的编号来说，一个分裂式楔环90在支座50的上端和轴承26′之间动作，如图5和图6所示，楔环90含有5个隔开的径向槽94、96、98、100和102除槽94和102外，其它槽沿楔环90的周边等距排列，槽94和102位于与缝92的二边相等的距离上，如图5所示槽的数量和它们之间距离的选择是这样的，当受到一个径向压缩力时(下面还将介绍)，楔环90具有足够的弹性，使它能贴合于轴承26′的整个周边，并沿周边施加均匀的压力再看图6，楔环90还含有一个园柱形内凹槽104，此槽面对一个环状台肩106轴承26′与槽104对齐，其上边与肩形物106贴合，在装配时，如图4所示，楔环90围绕和牢固地保持轴承26′与楔环40′相接触相应地，轴承26′保持在一个固定的轴向位置上，与楔环90和40′一起运动与图1-3悬挂支柱的情况一样，当受到弹簧12′施加的弹簧力时，支座50′的上端搭接和向下压迫楔环90但是，与图1-3悬挂支柱不同的是，楔环90直接压向轴承26′，并将轴承26′压向杆16′因为楔环90与轴承26′的整个周边有相同形状并沿其边长延伸，所以轴承26′相应地压住杆16′结果是，磨擦阻尼力沿杆16′的整个外圆均匀地分布在图4-6悬挂支柱中，不仅无需阻尼楔，还取消了轴承60图4-6的悬挂支柱，杆18′的旋转运动表现为在支座50′和杆18′与支座50′相接触部分，楔环40′和楔环90之间的旋转滑移为此，支座50′具有这样的结构，它可相对于这些杆以很小的间隙做旋转和轴向滑动此外，为了使于在这些分号面上自由滑动，这些杆的相互接触表面可涂敷具有低磨擦系数的相应材料在此例子中，与图1-3悬挂支柱不同，在楔环90的外表面和支座50′的相对邻近表面之间没有合成橡胶层与图1-3悬挂支柱不同的还有，固定件20′包括二个分开的带螺纹的直立的连接件108和110，它们各自与车身上的相应的安装孔配合和固定，供支持和安装悬挂支柱的上端之用迄今为止所介绍的是本发明的二个实施例，其它实施方案亦显而易见因此，本发明不限于本文所介绍的特定的实施例，本发明的范围和原理将由下面所附的权利要求所决定