自转向车桥的转向节

本申请是国际申请号为PCT/US2018/038041、国家申请号为201880038490.0、申请日为2018年6月18日、名称为“自转向车桥的转向节”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求2017年6月21日提交的美国临时专利申请No.62/522,900的权益。

技术领域

本公开涉及用于重载车辆的自转向车桥/悬架系统。具体地，本公开涉及用于自转向车桥/悬架系统的车桥转向节。

背景技术

在用于重载车辆的轮式车辆车桥/悬架系统中，通常期望具有抬高车桥的提升特征，从而在不需要额外的承载能力时或当重载车辆倒车时，轮胎不会与地面或路面接合。当在轻载或空载状态下或在倒车状态下操作重载轮式车辆时，车桥通常处于提升位置。当重载轮式车辆的车辆总重需要额外的车桥以符合每个车桥标准的重量时，车桥会降低，以避免轮胎加速磨损并避免车桥/悬架系统出现异常负载情况。众所周知，当重载轮式车辆向前移动时，轮胎的阻力将导致车桥响应于重载车辆的转弯而自动转向或“自转向”。这称为自转向车桥/悬架系统。重载轮式车辆包括卡车、拖车、牵引车-拖车或半拖车，并且牵引车-拖车或半拖车可以配备一个或多个拖车。有些司法管辖区对在公路和道路上操作重载轮式车辆有要求。这些要求包括规定重载轮式车辆在公路和道路上以不会对基础设施产生不利影响的方式进行操作。自转向车桥/悬架系统通常用于满足这些要求。

用于重载轮式车辆的自转向车桥/悬架系统是已知的。当自转向车桥/悬架系统的自转向车桥处于向下或操作位置时，已知的自转向车桥/悬架系统分配由重载轮式车辆的车桥承载的车辆总重量，从而与自转向车桥相关联的轮胎与地面或路面接合。当自转向车桥处于向下或操作位置而轮胎与地面或路面接触时，自转向功能可提供一种机制，使轮胎在重载轮式车辆转弯时可以更好地遵循行驶路线，并且仍可帮助承载重载车辆的负载。当重载轮式车辆的负载很少或没有负载时，可以抬起自转向车桥，以使轮胎不接触地面或路面。

自转向车桥/悬架系统特别是在中型或重载卡车和半拖车行业中目前很流行。当车辆沿向前方向前进时，自转向车桥/悬架系统依靠轮胎的阻力来响应于车辆的转弯而自动实现自转向。自转向车桥/悬架系统的典型代表是在卡车和半拖车上发现的被称为“纵”臂悬架系统的系统，并且包括能够使车桥主轴相对于车桥中心管进行枢转运动的转向节。自转向车桥/悬架系统可以是可提升或不可提升的类型。

自转向车桥/悬架系统通常包括空气致动盘式制动系统。空气致动盘式制动系统包括通常安装在车桥后方和下方的空气操作的致动器或制动室。该位置通常防止制动室接触重载车辆的框架构件和/或车桥/悬架系统的部件。然而，致动器或制动室的这种定位由于受到道路碎屑的撞击或者甚至接触重载车辆在其上操作的地面或路面，而使其受到潜在的损坏。与先前已知的自转向车桥/悬架系统相关的其它限制、缺陷和缺点包括空气致动盘式制动系统，即它们在转向节上具有相对较大和相对较重的上主销安装凸台，主销在重载车辆的运动或行进方向上相对于车桥主轴中心线具有较大的偏移，以及将主销的纵向中点定位在相对于车桥主轴中心线的大致中心竖直位置。

与结合有空气盘式制动系统的现有技术的自转向车桥/悬架系统相关联的限制、缺陷和缺点使得期望开发用于重载车辆的改进的自转向车桥/悬架系统。本公开的自转向车桥/悬架系统通过包括新的和改进的转向节来满足需要并克服了限制、缺陷和缺点。新的和改进的转向节将制动室定位在保护其免受道路碎片和地面接触潜在损害的位置，具有避免在转向节的枢转运动期间与重载车辆的零件接触的空气盘式制动器致动器，主销相对于车桥主轴中心线的偏移相对较小，并且将主销的纵向中点竖直地定位在车桥主轴中心线下方。

发明内容

提供了概述来以下面详细描述的形式来引入本公开的概念。本发明内容不旨在标识本公开的关键因素或必要特征，也不旨在用来限制本公开的范围。

根据本公开的一个方面，用于重载车辆的自转向车桥/悬架系统包括具有空气盘式制动系统和改进的转向节的自转向车桥组件。重载车辆具有框架构件。一对横向间隔开的吊架安装在重载车辆的框架构件上并从该框架构件悬置。一对横向间隔开的纵臂梁中的每一个在第一端部部分处枢转地连接到相应的吊架。一对横向间隔开的空气弹簧中的每一个安装在框架构件与纵臂梁的相对的第二端部部分之间。管状车桥具有中心管，该中心管具有纵向中心轴线，并且管状车桥由在第一端部部分和第二端部部分之间的纵臂梁支撑。主销与车桥的端部部分连接。

转向节与主销连接并且绕主销枢转。转向节包括扭矩板部段。第一臂在从扭矩板部段的内侧大致垂直的方向上延伸。第一臂具有用于接纳主销的第一端部部分的开口。第二臂在从扭矩板部段大致垂直的方向上延伸，延伸方向与第一臂的延伸方向相同。第二臂具有与第一臂中的开口同轴对准的开口，以用于接纳主销的相对的第二端部部分。具有纵向中心轴线的车桥主轴或主轴被摩擦焊接到扭矩板部段的外侧并从扭矩板部段的外侧延伸。扭矩板部段在扭矩板部段的内侧上具有至少一个表面，该表面基本上垂直于主轴的纵向中心轴线延伸。在将主轴摩擦焊接到扭矩板部段的过程中，扭矩板部段的表面由工具接合。

自转向车桥系统还包括空气盘式制动器系统的致动器，该致动器在重载车辆的车桥和框架部件之间安装到转向节，并从转向节向内侧延伸。在重载车辆的相应的吊架中形成有缺口部，以避免在转向节的枢转运动期间空气盘式制动系统致动器与吊架接触。吊架中的缺口部的位置和尺寸设置成在主轴相对于车桥的纵向中心轴线沿任一方向枢转运动直至约30°期间避免由空气盘式制动系统的致动器接触。空气盘式制动系统的致动器还在沿任一方向枢转运动直至约30°期间避免与车桥和/或空气弹簧接触。

扭矩板部段可以通过锻造制成。扭矩板部段还具有拉杆附接结构。第一臂、第二臂和拉杆附接结构通过锻造与扭矩板部段一体地形成为单个部件。

扭矩板部段可以由钢板形成。通过弯曲钢板，第一臂与扭矩板部段一体地形成。第二臂与扭矩板部段分开形成在单独的块上。块可附接到扭矩板部段。在扭矩板部段的外侧邻近主轴位置处形成有环形凹槽。

拉杆附接结构从扭矩板部段沿与第一臂和第二臂相同的方向延伸。如果通过锻造形成扭矩板部段，则在锻造期间，第一臂、第二臂和拉杆附接结构与扭矩板部段一体地形成为单个部件。如果扭矩板部段由钢板形成，则拉杆附接结构由块支撑。当与车桥相关联的车轮处于大致笔直向前或非转向位置时，拉杆端部的球的中心在与主销的纵向中心轴线平行的方向上相对于第一臂的距离与车桥的纵向中心轴线相对于第一臂的距离相同。

主轴的纵向中心轴线定位成与第二臂相比更靠近第一臂。第二臂的轴向面向外表面与车桥的纵向中心轴线间隔开至少约2.68英寸。主销的纵向中心轴线在重载车辆的向前行进方向上与主轴的纵向中心轴线间隔开不超过约2.5英寸。第二臂的轴向面向内端部表面定位成与第一臂或第一臂的部件的轴向面向内端部表面相比更靠近车桥的纵向中心轴线。车桥的中心管的纵向中心轴线在重载车辆的向前行进方向上与主轴的纵向中心轴线间隔开至少约0.25英寸。

主销是圆柱形的，具有纵向中心轴线。主销的纵向中心轴线沿着车桥的纵向中心轴线定位。主销的纵向中心轴线在向前方向上与主轴的中心线间隔开一定距离。

通过根据本公开的各方面构造和制造的自转向车桥转向节，克服了与现有的自转向车桥相关的限制、缺陷和缺点。本公开的概念提供了用于重载车辆的自转向车桥转向节，其对空气盘式制动器致动器进行定位，以最小化道路碎屑的潜在损坏并避免与重载车辆的部件接合。

附图说明

以下描述和附图阐述了本公开的某些说明性方面和实施方式。这些仅指示可以采用一个或多个方面或实施方式的各种方式中的一些方式。通过参考附图阅读以下描述，本公开的进一步特征对于本领域技术人员将变得明显，其中：

图1是包括根据本发明的一个方面构造的转向节的自转向车桥系统的整体俯视透视图；

图2是从图1所示的自转向车桥的一部分的内侧看的放大透视图；

图3是在图1-2所示的自转向车桥中使用的转向节的外侧分解透视图；

图4是从内侧看的图1-2所示的转向节的透视图；

图5是从转向节的外侧截取的图3所示的转向节的正视图；

图6是图5所示的转向节的大致沿图5中的线6-6截取的剖视图，其包括焊接接头的极大地放大的部分。

图7是从内侧看的类似于图4的转向节的透视图；

图8是从内侧看的图2所示的自转向车桥的一部分的分解透视图；

图9是从外侧看的图8所示的车桥端部件的放大透视图；

图10是包括根据本发明的另一方面构造的转向节的自转向车桥的整体俯视透视图；

图11是从图10所示的自转向车桥的一部分的内侧看的放大透视图；

图12是从内侧看的图10-11所示的转向节的分解透视图；

图13是从外侧看的图12所示的转向节的扭矩板部段的透视图；

图14是从内侧看的图12所示的转向节的扭矩板部段的透视图；

图15是从外侧看的图12所示的转向节的透视图；

图16是从外侧看的图15所示的转向节的正视图；

图16A是图16所示的转向节的大致沿图16中的线16A-16A截取的俯视平面图；

图17是图16和16A所示的转向节的大致沿图16A中的线17-17截取的剖视图，包括焊接接头的极大地放大的部分；

图18是图12所示的自转向车桥的一部分的分解透视图；

图19是图18所示的车桥端部件的放大透视图；和

图20是图1、2、10、11所示的转向节的局部侧视图，示出了扭矩板部段、主轴、主销和车桥的位置关系，这些关系对于所有方面都是共同的。

具体实施方式

参考附图描述本公开，在附图中，相同的附图标记始终用于指代相同的元件。为了示例性目的，阐述了细节以便提供对本公开中的概念的理解。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践和实施本公开。为了简洁、清楚和理解，某些术语被使用，但是没有暗示任何不必要的限制，并且旨在被广义地解释。

重载车辆(未示出)包括卡车、拖车、牵引车-拖车或半拖车和类似物。牵引车-拖车或半拖车可以配备有一个或多个拖车。为了方便起见，本文中将一般性地参考重载车辆，但应理解，此类参考包括卡车、拖车、牵引车-拖车和半拖车和类似物。

根据本公开的各方面，用于重载车辆的自转向车桥/悬架系统20a(图1-2)和20b(图10-11)被用于将由重载车辆承载的负载分配到地面或路面。当相应的自转向车桥/悬架系统20a或20b的车桥组件22a或22b处于下降或操作位置且其相关轮胎与地面或路面接触时，分配载荷。当重载车辆负载很少或没有负载时，或者当重载车辆倒车时，车桥组件22a或22b可以被提升，使得与该车桥相关联的轮胎不接触地面或路面。车桥组件22a和22b的升高和降低可以通过已知的提升机构(未示出)来完成。

重载车辆可以具有一个以上的自转向车桥/悬架系统20a、20b。通过示例的方式，重载车辆将被描述为具有单个自转向车桥/悬架系统20a、20b，但是很明显，众所周知，重载车辆可以包括一个以上的自转向车桥/悬架系统。

自转向车桥/悬架系统20a和20b在结构和功能上基本相同，除了各自的转向节24a(在图2-8中最佳所示)和24b(在图11-12和15-18中最佳所示)之外。自转向车桥/悬架系统20a和20b具有许多共同的部件，并且在这里将被描述为可在自转向车桥/悬架系统中的任何一个中使用并且由相同的附图标记指代。

相对于车桥组件22a，位于重载车辆的一侧上的大多数部件将具有位于另一侧上的相应类似的镜像部件。因此，在本说明书中，当提及特定的车桥或悬架部件时，将理解的是，除非另有说明或陈述，否则类似的部件可以存在于重载车辆的相对侧上。

重载车辆通常包括在重载车辆的向前运动方向上基本平行且纵向延伸的框架构件(未示出)。一对横向间隔开的吊架40(图1)安装在框架构件上并从框架构件悬置。一对横向间隔开的纵臂梁42中的每一个在前部或第一端部部分处枢转地连接，以通过已知的衬套组件(未示出)连接到相应的吊架40，该衬套组件通常包括衬套、枢转螺栓和垫圈。

一对横向间隔开的空气弹簧44中的每一个在相应的纵臂梁42的相对的后部或第二端部部分处可操作地安装在相应的横向延伸的框架构件46之间。空气弹簧44为重载车辆的车桥组件22a提供悬架并且可以提供阻尼。一对减震器47中的每一个可在相应的纵臂梁42和相应的吊架40或任何合适的框架构件之间延伸并安装到其上。

车桥组件22a还包括具有纵向中心轴线A的车桥48(图8)。车桥48具有中心管50，并通过任何合适的附接装置，例如U型螺栓60和/或用于所示的下悬式车桥装置的附接焊缝，连接至纵臂梁42。车桥48通常在吊架40和空气弹簧44之间安装在纵臂梁42上。车桥48通过纵臂梁42相对于吊架40枢转。

主销62a(图8)可与车桥48的相应端部部分连接，并具有纵向中心轴线C。主销62a的纵向中心轴线C相对于车桥48的纵向中心轴线A横向地延伸。如图8所示，转向节24a接纳主销62a的下部或第一部分106以及上部或第二部分110。转向节24a绕相应的主销62a在向前和向后方向上枢转。

转向节24a包括主轴64a(图3-8)，该主轴从车桥48沿外侧方向延伸。主轴64a具有裙部或内侧端部部分65a。主轴64a具有纵向中心轴线B(图3和5-6)，当自转向车桥系统使车辆轮胎处于笔直向前或非转向条件时，该纵向中心轴线基本平行于车桥48的纵向中心轴线A延伸。主轴64a可绕主销62a相对于车桥48的纵向中心轴线A在任一方向上枢转直至约30°。

转向节24a还包括本体或扭矩板部段66a，主轴64a通过适当的手段(例如焊接)固定到该本体或扭矩板部段上。主轴64a可以摩擦焊接到扭矩板部段66a的外侧。扭矩板部段66a可具有从扭矩板部段的外侧延伸的突起68a(图3和图6)。突起68a具有外侧端部部分69a，该外侧端部部分的尺寸设置成具有与主轴64a的端部部分65a的相应内径和外径基本相同的内径和外径。

扭矩板部段66a在扭矩板部段的与突起68a沿轴向相对的内侧上具有至少一个制造辅助表面80a(图4)。在摩擦焊接操作期间，制造辅助表面80a与工具接合，以将主轴刚性地连接到扭矩板部段。包括制造辅助表面80a的表面可以具有任何合适的形状。如图3所示，构成制造辅助表面80a的圆形表面在扭矩板部段66a的内侧上以与扭矩板部段的外侧上的突起68a的尺寸基本匹配的模式进行布置。扭矩板部段66a的制造辅助表面80a优选地具有至少一个基本垂直于主轴的纵向中心轴线B延伸的平表面。显而易见的是，可以采用两个或更多个轴向偏移的制造辅助表面80a而不背离本公开的概念。在制造过程中，扭矩板部段66a可以使用精密加工的孔，例如一个或多个开口168(图3-5和7)，以帮助将突起68a与主轴64a对准。

如图6所示，突起68a允许摩擦焊接过程的焊接部位84a具有良好的形状，并且在突起上具有相对均匀的焊接卷曲部86a，在主轴64a上具有相对均匀的焊接卷曲部88a。位于主轴64a的外周上的焊接部位84a处的焊接卷曲部86a和88a可以被机加工掉。在内周上的焊接部位84a处的焊接卷曲部86a和88a不会干扰操作或影响转向节24a或主轴64a的强度和寿命，并且保留在原地。

根据本公开的一个方面，扭矩板部段66a可以通过锻造制成。如图3-4和图6-8所示，在锻造过程中，从扭矩板部段66a沿相同的内侧方向延伸的下部或第一臂100和上部或第二臂102与扭矩板部段一体地形成为单个部件。第一臂100形成具有开口104(图7)的凸台，以用于接纳主销62a的下部或第一端部部分106。第二臂102形成另一个凸台，该凸台具有与第一臂100中的开口104同轴对准的开口108，以用于接纳主销62a的上部或第二端部部分110。盖111a(图2)可以密封第二臂102的凸台中的开口108的上端部，以保护主销62a和转向节24a免受重载车辆操作环境的污染。盖111a的上表面或最外表面可以与第二臂的上表面67a基本齐平，或者与开口108的端部稍微间隔开。

沿着主销62a的轴线C的纵向中点M与主轴64a的轴线B间隔开的距离D6至少为约1.3英寸，更优选地在约1.37英寸至约4.41英寸的范围内，最优选的为约3.42英寸。沿着主销62a的轴线C的纵向中点M与车桥48的轴线A间隔开的距离D7(图20)为至少约0.0英寸，更优选地在约0.11英寸至约2.93英寸的范围内，最优选地为约1.92英寸。主轴64a的纵向中心轴线A定位成与第一臂100或安装在第一臂中的凸台101相比更靠近第二臂102。第二臂102的轴向面向外表面或上端部表面67a与车桥48的纵向中心轴线A间隔开的距离D4至少为约2.68英寸，更优选地在约2.68英寸至约5.72英寸的范围内，并且最优选地为约3.7英寸。主销62a的纵向中心轴线C在重载车辆的向前行进方向上与主轴64a的纵向中心轴线B间隔开不大于约2.5英寸的距离D3。第二臂102的轴向面向内端部表面定位成与车桥48的中心管50的纵向中心轴线A的距离D比第一臂100的轴向面向内端部表面70a相对于车桥的纵向中心轴线定位的距离D5小。

第三臂或拉杆附接结构120从扭矩板部段66a向内侧延伸。在锻造操作期间，拉杆附接结构120也与扭矩板部段66a一体地形成为单个部件。拉杆附接结构120在拉杆端部中的球窝结构处支撑拉杆124的拉杆端部122。当重载车辆的车轮和轮胎处于笔直向前或非转向位置时，拉杆端部122的球的中心CB(图20)和拉杆124的纵向中心轴线位于包含车桥48的纵向中心轴线的水平平面HP(图20)内。

主销62a通过车桥端部件140(图8-9)附接到中心管50的相应的端部部分.车桥端部件140可以被锻造然后进行精加工。车桥端部件140具有主要部分142(图9)，该主要部分具有完全延伸穿过主要部分的开口144，以用于接纳主销62a的中心部分，如图8所示。转向节24a和车桥端部件140可以互补的方式制造，以便以基本竖直的取向支撑主销62a，或者具有在约0.5°至约5.0°的范围内的相对较小的总负外倾角。车桥端部件140具有插塞部分或车桥附接部分146，该插塞部分或车桥附接部分从主要部分142沿横向于开口144和主销62a的轴线C的方向延伸。车桥端部件140的车桥附接部分146具有外周，该外周的形状和尺寸设计成压配合在车桥48的中心管50的端部部分内。在所示的示例中，车桥附接部分146具有基本圆柱形的实心构造。中心管50可具有表面装置，该表面装置在中心管的一端附近限定至少一个开口窗口148，用于将车桥端部件140焊接到车桥48的中心管以防止相对旋转。

众所周知，轮端组件150(图1-2)安装在主轴64a上。轮端组件150包括轴承组件，该轴承组件具有安装在主轴64a的外侧端部上的内侧轴承(未示出)和外侧轴承(未示出)。主轴螺母组件(未示出)螺纹连接到主轴64a的外侧端部上，并将轴承固定到位。众所周知，轮毂151安装在内侧轴承和外侧轴承上，以便相对于主轴64a旋转。

在轮毂151的外侧端部上安装有轮毂盖152，以封闭轮端组件150的轮毂的端部。在典型的重载车辆车轮构造中，根据具体设计，使用多个螺纹紧固件或螺柱154和配合螺母(未示出)用来安装一个轮胎车轮或轮辋或一对车轮或轮辋(未示出)，这取决于轮端组件150的具体设计考虑因素。众所周知，轮胎(未示出)安装在各个车轮或轮辋上。

用于重载车辆的车桥组件22a可以具有空气盘式制动系统160。空气盘式制动系统160(图1-2)在重载车辆的车桥48和框架构件之间可操作地连接到转向节24a。空气盘式制动系统160包括转子162，该转子安装成在轮毂151上旋转。众所周知，转子162具有径向延伸的盘部分，该盘部分与制动衬块(未示出)接合，以便减慢或停止转子的旋转并最终停止重载车辆的运动。空气盘式制动系统160包括卡钳和托架组件164，其安装到转向节24a的扭矩板部段66a。卡钳和托架组件164通过多个紧固件166附接到转向节24a的扭矩板部段66a，所述多个紧固件延伸穿过扭矩板部段中的相应开口168(图3-5和7)。尽管示出了包括空气盘式制动系统160的自转向车桥/悬架系统20a，但是本公开的概念可以应用于其它类型的制动系统，例如鼓式制动系统。

空气盘式制动系统160还包括制动室或致动器180，用于使制动衬块抵靠转子162运动。致动器180可以包括或可以不包括驻车制动室181(图1-2)。在示出的方面中，致动器180被示出为包括驻车制动室181。致动器180通常与重载车辆的压缩空气源(未示出)流体连通，并启用以移动制动衬块。因为致动器180必须安装在转向节24a的内侧，所以某些设计和可用空间的考虑对致动器可能放置的位置有贡献。这通常导致致动器180位于车桥48的后面和/或下方。该位置潜在地在致动器180与地面或路面之间产生不期望的间隙。该位置可能潜在地导致致动器180由于撞击地面或路面或被道路碎屑撞击而损坏。结果，需要以这样的方式和位置安装致动器180，即当车桥48被提升或延伸到轮胎接合地面或路面的操作位置时，在避免与重载车辆的部件接触的同时，对致动器提供改进的保护，并且可以避免轮胎加速磨损和自转向车桥/悬架系统20a出现异常负载情况。

根据本公开的一个方面，致动器180位于车桥48的上方和前方。在该位置，防止致动器180与地面或路面接触。致动器180的该位置还通过消除或最小化暴露于可能对空气盘式制动系统160的操作和/或使用寿命有害的道路飞溅或碎屑而增加了一些保护。

致动器180在远离转向节24a的内侧方向上延伸。致动器180与转向节24a的枢转运动成比例地枢转。现有技术中类似地定位致动器的尝试失败了，因为在极端悬架位移的情况下或者在枢转运动期间，致动器或者与吊架、框架构件、空气弹簧接触，或者与将车桥附接到纵臂梁42的U形螺栓接触。本公开的概念的重要进步允许在转向节24a的枢转运动期间将致动器180定位在车桥48的上方和前方，而不会接触吊架40、框架构件、空气弹簧44或U形螺栓60。

实现改进的自转向车桥系统20a的一种方式是在所述一对吊架40中的每个吊架的外侧部分中设置缺口部200(图1)，以避免致动器180的驻车制动室181在转向节24a的枢转运动期间接触吊架。主轴64a相对于车桥48的几何形状也为致动器180的驻车制动室181提供间隙以与重载车辆的其它结构构件隔开。在没有缺口部200的情况下可能导致驻车制动室181接触吊架40的转向节24a的枢转运动包括：当提升车桥48时、当转向节自由枢转时以及当驻车制动室相对较大时。

主轴64a的纵向中心轴线B(图3、5、6和20)定位成与第一臂100的顶部或上表面67a相比更靠近第二臂102的顶部或上表面67a。例如，主轴64a的纵向中心轴线B(在图6和20中最佳示出)定位成与第二臂102的顶部或上表面67a相距距离D1。主轴64a的纵向中心轴线B定位成与第一臂100的顶部或上表面相距更大的距离D2。主销62a的纵向中心轴线C与车桥48的纵向中心轴线A成横向，并且可以沿着车桥48的纵向中心轴线A。在重载车辆的前进方向上，主销62a的纵向中心轴线C可以相对于主轴64a的纵向中心轴线B偏移距离D3，该距离D3在约0.25英寸至约2.5英寸的范围内，或者在约1.5英寸至约2.1英寸的范围内，优选地为约1.75英寸。主轴64a的纵向中心轴线B可以定位成与第二臂102的顶部或上表面67a相距距离D1。主轴64a的纵向中心轴线B可以定位成与第一臂100的顶部或上表面相距大于距离D1的距离D2。距离D1可以在约1.2英寸至约4.2英寸的范围内，或者在约1.8英寸至约2.5英寸的范围内，并且优选地为约2.2英寸。距离D2可以在约3.8英寸至约6.8英寸的范围内，或者在约5.5英寸至约6.2英寸的范围内，优选为约5.8英寸。沿着主销62a的轴线C的纵向中点M在主轴64a的轴线B下方间隔至少约1.3英寸的距离D6，并且在车桥48的轴线A下方间隔至少约0.0英寸的距离D7。沿着主销62a的轴线C的纵向中点M通常位于车桥端部件140的主要部分142内。

转向节24a的结构也与车桥48有关系。例如，车桥48的纵向中心轴线A与第二臂102的顶部或上表面67a间隔开距离D4。车桥48的纵向中心轴线A也与第一臂100的顶部或上表面间隔开距离D5，该距离D5优选地大于距离D4，只要距离D3保持大于约1.5英寸即可。距离D4可以在约2.7英寸至约5.7英寸的范围内，或者在约3.3英寸至约4.0英寸的范围内，并且优选地为约3.7英寸。距离D5可以在约2.3英寸至约5.3英寸的范围内，或者在约4.0英寸至约4.7英寸的范围内，并且优选地为约4.3英寸。优选地，距离D4和D5的和总是等于8英寸。如果D4增加，则D5减少相当的量。同样，如果D4减小，则D5增加相当的量。所有这些相对几何形状对于自转向车桥/悬架系统20a的功能很重要。

因此，该结构被称为主销引导装置。也就是说，主销62a位于主轴64a的纵向中心轴线B的前方，以帮助自转向并使振动或振荡最小化。该几何形状是重要特征，其使得自转向车桥/悬架系统20a的致动器180能够避免与重载车辆的部件接触，避免与地面或路面接触并且使暴露于道路飞溅和碎屑的可能性最小。

带有空气盘式制动器致动器180、具有根据本公开的至少一个方面构造的转向节24a的自转向车桥/悬架系统20a，满足工业需求。通过该自转向车桥/悬架系统20a克服了与现有的自转向车桥/悬架系统相关联的缺陷和缺点。新的改进的转向节24a将空气盘式制动器致动器180和任何相关的驻车制动室181定位在保护它们免受道路碎片和地面接触的潜在损害并避免在转向节的枢转运动期间与重载车辆的部件接触的位置。新的和改进的转向节24a还使主销相对于车桥主轴中心线的偏移相对较小，并且将主销的纵向中点竖直地定位在车桥主轴中心线下方。正是这种几何形状允许空气盘式制动器致动器180和任何相关的驻车制动室181处于有利且受保护的位置。新的和改进的转向节24a的重量也比用于自转向车桥/悬架系统中的现有转向节的重量轻。

用于重载车辆的另一自转向车桥/悬架系统20b(图10-11)用于分配由重载车辆承载的负载。当自转向车桥/悬架系统20b的车桥组件22b处于下降或操作位置且其相关轮胎与地面或路面接触时，分配负载。当重载车辆负载很少或没有负载时，或者当重载车辆倒车时，车桥组件22b可以被提升，使得与该车桥48相关联的轮胎不接触地面或路面。自转向车桥/悬架系统20b的车桥组件22b的升高和降低通过已知的提升机构(未示出)来完成。自转向车桥/悬架系统20b包括根据本公开的另一个方面构造的新的转向节24b(图10-12和15-18)。

重载车辆可以具有一个以上的自转向车桥/悬架系统20b。通过示例的方式，重载车辆将被描述为具有单个自转向车桥/悬架系统20b，但是很明显，众所周知，重载车辆可以包括一个以上的自转向车桥/悬架系统。

相对于车桥组件22b(图10-11)，位于重载车辆的一侧上的大多数部件将具有位于另一侧上的相应类似的部件。当提及特定的悬架部件时，将理解的是，除非另有说明或陈述，否则类似的部件存在于重载车辆的相对侧上。

重载车辆通常包括在重载车辆的向前和向后运动方向上基本平行且纵向延伸的框架构件(未示出)。一对横向间隔开的吊架40(图10)安装在框架构件上并从框架构件悬置。一对横向间隔开的纵臂梁42中的每一个在前部或第一端部部分处枢转地连接，以通过已知的衬套组件(未示出)连接到相应的吊架40，该衬套组件通常包括衬套、枢转螺栓和垫圈。一对横向间隔开的纵臂梁42中的每一个在前部或第一端部部分处枢转地连接，以通过已知的衬套组件(未示出)连接到相应的吊架40，该衬套组件通常包括衬套、枢转螺栓和垫圈。每个纵臂梁42还包括后端部或第二端部，其被焊接或以其它方式刚性地附接到横向延伸的车桥48。车桥48包括至少在纵臂梁42之间延伸的车桥中心管50。一对减震器47中的每一个可在相应的纵臂梁42和相应的吊架40之间延伸并安装到其上。

一对横向间隔开的空气弹簧44中的每一个在相应的纵臂梁42的相对的第二端部部分46处可操作地安装在相应的横向延伸的框架构件之间。空气弹簧44为重载车辆的车桥组件22b提供悬架并且可以提供阻尼。一对减震器47中的每一个可在相应的纵臂梁42和相应的吊架40之间延伸并安装到其上。

车桥组件22b还包括具有纵向中心轴线A的车桥48(图18)。车桥48具有中心管50，并且例如通过U形螺栓60和/或附接焊缝连接到纵臂梁42，但是也可以使用任何合适的附接装置。车桥48相对于吊架40枢转。

主销62a(图8)可与车桥48的相应端部部分连接，并具有纵向中心轴线C。转向节24b接纳相应的主销62b的下部或第一部分106以及上部或第二部分110。转向节24b绕主销62b在前后方向上枢转。转向节24b以基本竖直的取向支撑主销62a，或者具有在约0.5°至约5.0°的范围内的相对较小的总负外倾角。

转向节24b具有在外侧方向上延伸的主轴64b(图12、15-18和20)。主轴64b具有纵向中心轴线B，当自转向车桥/悬架系统20b使轮胎和车轮组件(未示出)处于笔直向前或非转向条件时，该纵向中心轴线基本平行于车桥48的纵向中心轴线A延伸。主轴64b可相对于车桥48的纵向中心轴线A在任一方向上枢转直至约30°。

转向节24b包括本体或扭矩板部段66b，主轴64b通过适当的手段(例如焊接)固定到该本体或扭矩板部段上。主轴64b可以摩擦焊接到扭矩板部段66b的外侧。扭矩板部段66b在扭矩板部段的与主轴附接区域91b沿轴向相对的内侧上具有至少一个制造辅助表面80b(图14)。如图14所示，制造辅助表面80b可包括一个或多个布置在同一平面上的表面并基本垂直于主轴64b的纵向中心轴线B延伸。包括制造辅助表面80b的表面可以具有任何合适的尺寸和形状。如图13和17所示，构成制造辅助表面80b的表面在扭矩板部段66b的内侧上以与在扭矩板部段的外侧上形成的主轴64b的附接区域91b的尺寸接近的模式进行布置。在摩擦焊接操作期间，制造辅助表面80b与工具接合，以将主轴刚性地连接到扭矩板部段。扭矩板部段66b还可以包括位于制造辅助表面80b内的对中或基准开口82b(图13)，该对中或基准开口在摩擦焊接过程中帮助相对于扭矩板部段定位主轴64b。

扭矩板部段66b可以具有在扭矩板部段的外侧形成并且可以与延伸穿过扭矩板部段66b的对中或基准开口82b同心的环形凹槽68b(图13)。环形凹槽68b在扭矩板部段66b中形成在主轴64b将被焊接的位置的径向内侧。如图13所示，环形凹槽68b与通过摩擦焊接工艺形成的焊接部位84b(图17)相邻。环形凹槽68b提供用于从扭矩板部段66b流入的材料和在主轴64b的内周处的由摩擦焊接过程产生的卷曲部的空间。

扭矩板部段66b使得由摩擦焊接操作导致的相对较小的焊接焊瘤或卷曲部86b延伸到环形凹槽68b中。在摩擦焊接过程中，在主轴64b的内周和外周上，在焊接部位84b处形成了形状良好且相对均匀的卷曲部88b(在图17中仅示出了其中之一)。优选地加工掉位于扭矩板部段66b处、主轴64b的外周处的卷曲部。然后在主轴64b的外周上、在扭矩板部段66b处形成角焊缝89b，以增加主轴和扭矩板部段的界面处的截面模量。增加的截面模量减小了界面处的应变，以保护摩擦焊缝的完整性。主轴64b的内周和扭矩板部段66b上的卷曲部86b和88b不会干扰转向节24b的操作或者不会影响转向节的强度和寿命。扭矩板部段66b的卷曲部86b流入环形凹槽68b中，以帮助产生良好的焊接粘合性。扭矩板部段66b还可以具有一个或多个角焊缝90b，以附接各部件，例如第二臂102b。

根据本发明的这个方面的转向节24b的扭矩板部段66b可以由优选地至少0.75英寸厚的钢板制成。第一臂100b(图12、14-15和17-18)通过弯曲以横向于扭矩板部段优选地以大约90°延伸而与扭矩板部段66b一体地形成。通过机械加工钢件或钢块112，第二臂102b(图11-12和17-18)与扭矩板部段66b和第一臂100b分开形成。第二臂102b的外周的形状和尺寸设置成被定位和捕获在扭矩板部段中的加工凹口103内。第二臂102b通过诸如焊接的适当方式附接到扭矩板部段66b。第一臂100b在凹部105中接纳可紧固或焊接到第一臂的凸台101。凸台101具有开口104(图12)，以用于接纳主销62b的下部或第一端部部分106。第二臂102b具有另一个凸台，该凸台具有与第一臂100b的凸台101中的开口104同轴对准的开口108，以用于接纳主销62b的上部或第二端部部分110。盖111b的上表面或最外表面(图11)可以与第二臂的上表面67b基本齐平，或者与开口108的端部稍微间隔开。盖111b(图18)可以密封第二臂102b中的开口108的上端部，以保护主销62b和转向节24b免受来自重载车辆操作环境的污染。

拉杆附接结构120通过机械加工一体地形成在与第二臂102b相同的块112上。拉杆附接结构120在拉杆端部的球窝结构处支撑拉杆124的拉杆端部122。当重载车辆的车轮和轮胎处于笔直向前或非转向位置时，拉杆端部122的球的中心CB(图20)和拉杆124的纵向中心轴线位于包含车桥48的纵向中心轴线的水平平面HP内。

主销62b通过车桥端部件140b(图18-19)附接到中心管50的相应的端部部分.车桥端部件140b可以完全由钢加工而成。车桥端部件140b具有主要部分142b(图19)，该主要部分具有完全延伸穿过主要部分的开口144b，以用于接纳主销62b的中心部分，如图18所示。车桥端部件140b具有车桥附接部分146b，该车桥附接部分从主要部分142b沿横向于开口144b和主销62b的中心轴线C的方向延伸。车桥端部件140b的车桥附接部分146b具有外周，该外周的形状和尺寸设计成压配合在车桥48的中心管50的端部部分内。在所示的示例中，车桥附接部分146b具有基本圆柱形的实心构造。中心管50可具有表面装置，该表面装置在中心管的端部附近限定至少一个开口窗口148，以用于将车桥端部件140b的车桥附接部分146b焊接到车桥48的中心管。

如图17和20所示，主轴64b的纵向中心轴线B定位成与第一臂100b更靠近第二臂102b。由于转向节24a和24b的几何形状相同，所以图20所示的附图标记不具有与相似部件相关联的字母后缀“a”或“b”。

轮端组件150(图10-11)安装在主轴64b上。为了方便和清楚起见，将仅描述一个转向节24b及其相应的轮端组件150。轮端组件150包括轴承组件，该轴承组件具有安装在主轴的外侧端部上的内侧轴承(未示出)和外侧轴承(未示出)。主轴螺母组件(未示出)螺纹连接到主轴64b的外侧端部上，并将轴承固定到位。众所周知，轮毂151安装在内侧轴承和外侧轴承上，以便相对于主轴64b旋转。

在轮毂的外侧端部上安装有轮毂盖152，以封闭轮端组件150的轮毂的端部。在典型的重载车辆车轮构造中，根据具体设计，使用多个螺纹紧固件或螺柱154和配合螺母(未示出)用来安装一个轮胎轮辋或一对车轮或轮辋(未示出)，这取决于轮端组件150的具体设计考虑因素。众所周知，轮胎(未示出)安装在各个车轮或轮辋上。

轮端组件150包括空气盘式制动系统160(图10-11)，该空气盘式制动系统在车桥48和重载车辆的框架构件之间附接到转向节24b。空气盘式制动系统160包括转子162，该转子安装成在轮毂151上旋转。众所周知，转子162具有径向延伸的盘部分，该盘部分与制动衬块(未示出)接合，以便减慢或停止转子的旋转并最终停止重载车辆的运动。空气盘式制动系统160包括卡钳和托架组件164，其安装到转向节24b的扭矩板部段66b。卡钳和托架组件164通过多个紧固件166附接到转向节24b的扭矩板部段66b，所述多个紧固件延伸穿过扭矩板部段中的相应开口168(图12-16和18)。尽管示出了包括空气盘式制动系统160的自转向车桥/悬架系统20b，但是本公开的概念可以应用于其它类型的制动系统，例如鼓式制动系统。

空气盘式制动系统160还包括制动室或致动器180，用于使制动衬块抵靠转子162运动。致动器180可以包括或可以不包括驻车制动室181(图10和11)。在示出的方面中，致动器包括驻车制动室181。致动器180通常与重载车辆的压缩空气源(未示出)流体连通，并启用以移动制动衬块与转子162接合。因为致动器180必须安装在转向节24b的内侧，所以某些设计和可用空间的考虑对致动器可能放置的位置有贡献。这通常导致现有技术的致动器位于车桥48的后面和/或下方。该位置潜在地在现有技术的致动器与地面或路面之间产生相对较小的间隙。该位置可能导致现有技术的致动器因撞击地面或道路表面或者被道路飞溅物或碎屑撞击而损坏。结果，需要以这样的方式和位置安装致动器180，即当车桥48被提升或轮胎转弯时，在避免与重载车辆的部件接触的同时，对致动器提供改进的保护，并且可以避免轮胎加速磨损和自转向车桥/悬架系统20b的车桥组件22b出现异常负载情况。

如图10-11所示，根据本发明的这个方面的致动器180也定位在纵臂梁42的上方和车桥48的前方。致动器180的该位置防止其接触地面或路面，并且通过消除或最小化暴露于道路飞溅物或碎屑(所有这些可能对空气盘式制动器系统160的操作和/或使用寿命有害)的方式来增加一些保护措施。

致动器180在远离转向节24b的内侧方向上延伸。致动器180与转向节24b的枢转运动成比例地枢转。现有技术中将致动器定位在自转向车桥系统的轴上方的尝试失败了。这些尝试失败了，因为在枢转运动期间在极端悬架位移的情况下，致动器与吊架、框架构件、空气弹簧、或者将车桥附接到纵臂梁42的U形螺栓接触。本公开的概念的重要进步允许在转向节24b的枢转运动期间将致动器180定位在车桥48的上方和前方，而不会接触吊架40、框架构件、空气弹簧44或U形螺栓60。

实现改进的自转向车桥/悬架系统20b的一种方式是在所述一对吊架40中的每个吊架的外侧部分中设置缺口部200(图10)，以避免致动器180和/或致动器180的驻车制动室181在转向节24b的枢转运动期间接触吊架。主轴64b相对于车桥48的纵向轴线的几何形状也为致动器180的驻车制动室181提供间隙以与重载车辆的其它结构构件隔开。在没有缺口部200的情况下可能导致驻车制动室181接触吊架40的转向节24b的枢转运动包括：当提升车桥48时、当转向节自由枢转时和/或当驻车制动室相对较大时。

主轴64b的纵向中心轴线B定位成与安装到第一臂100b的凸台101的顶部或上表面70b相比更靠近第二臂102b的顶部或上表面67b。例如，主轴64b的纵向中心轴线B(在图17和20中最佳示出)定位成与第二臂102的顶部或上表面67b相距距离D1b。主轴64b的纵向中心轴线B定位成与安装在第一臂100b中的凸台101的顶部或上表面70b相距比距离D1b大的距离D2b。主轴64b的纵向中心轴线B位于车桥48的纵向中心轴线A或主销62b的纵向中心轴线C的后方距离D3处(图20)，该距离D3在约0.25英寸至约2.50英寸的范围内，或者在约1.5英寸至约2.1英寸的范围内，优选地为约1.75英寸。主销62b的纵向中心轴线C与车桥48的纵向中心轴线A成横向，并且可以沿着车桥48的纵向中心轴线A。在重载车辆的前进方向上，主销62b的纵向中心轴线C可以相对于主轴64a的纵向中心轴线B在约0.25英寸至约2.5英寸的范围内偏移。主轴64b的纵向中心轴线B可以定位成与第二臂102的顶部或上表面67b相距距离D1b。主轴64b的纵向中心轴线B可以定位成与安装到第一臂100的凸台101的顶部或上表面70b相距大于距离D1b的距离D2b。距离D1b可以在约1.2英寸至约4.2英寸的范围内，或者在约1.8英寸至约2.5英寸的范围内，并且优选地为约2.2英寸。距离D2b可以在约3.8英寸至约6.8英寸的范围内，或者在约5.5英寸至约6.2英寸的范围内，优选为约5.8英寸。

转向节24b的结构也与车桥48有关系。例如，车桥48的纵向中心轴线A与第二臂102的顶部或上表面67b间隔开距离D4。车桥48的纵向中心轴线A也与安装到第一臂100的凸台101的顶部或上表面70b间隔开距离D5，该距离D5优选地大于距离D4。距离D4可以在约2.7英寸至约5.7英寸的范围内，或者在约3.3英寸至约4.0英寸的范围内，并且优选地为约3.7英寸。距离D5可以在约2.3英寸至约5.3英寸的范围内，或者在约4.0英寸至约4.7英寸的范围内，并且优选地为约4.3英寸。所有这些相对几何形状对于自转向车桥/悬架系统20b和车桥组件22b的功能很重要。该几何形状是重要特征，其使得自转向车桥/悬架系统20b能够避免与重载车辆的部件接触，避免致动器180与地面或路面接触并且使暴露于道路飞溅和碎屑的可能性最小。

带有空气盘式制动器致动器180、具有根据本公开的至少一个方面构造的转向节24b的自转向车桥/悬架系统20b，满足工业需求。通过根据本公开构造和制造的自转向车桥/悬架系统20b，克服了与现有的自转向车桥/悬架系统相关的限制、缺陷和缺点。新的改进的转向节24b将空气盘式制动器致动器180和任何相关的驻车制动室181定位在保护它们免受道路碎片和地面接触的潜在损害并避免在转向节的枢转运动期间与重载车辆的部件接触的位置。新的和改进的转向节24b还使主销相对于车桥主轴中心线的偏移相对较小，并且将主销的纵向中点竖直地定位在车桥主轴中心线下方。正是这种几何形状允许空气盘式制动器致动器180和任何相关的驻车制动室181处于有利且受保护的位置。新的和改进的转向节24b的重量也比用于自转向车桥/悬架系统中的现有转向节的重量轻。

因此，通过根据本公开构造和制造的自转向车桥/悬架系统20a、20b，克服了与现有的自转向车桥/悬架系统相关的限制、缺陷和缺点。带有空气盘式制动器致动器180、具有根据本公开的至少一个方面构造的转向节24a、24b的自转向车桥/悬架系统20a、20b，满足工业需求。本公开的概念提供了用于重载车辆的自转向车桥/悬架系统20a、20b，该自转向车桥/悬架系统可通过在不接触重载车辆的部件的情况下对空气盘式制动系统致动器进行定位来为空气盘式制动系统致动器180提供改进的保护。

根据本公开，与现有技术的致动器相比，用于安装空气盘式制动器致动器180的转向节24a、24b在相对受保护的位置提供了致动器的支撑。该位置还可以允许使用相对较短的空气供应管线，并且有助于减轻重载车辆的重量。空气盘式制动系统160的空气供应管线也安装得相对较高，这可能更好地保护空气供应管线免受道路飞溅和碎屑的损害。

此外，与位于车桥/悬架系统梁的后面和/或下方的现有技术的制动室相比之下，本公开的转向节24a、24b使致动器180能够位于车桥48的上方和前方，从而在制动室和地面之间提供了受保护的位置并增加了间隙。这种增加的间隙减小了致动器180可能由于撞击地面或路面或被道路碎屑撞击而损坏的机会。用于安装空气盘式制动器致动器180的转向节24a、24b以这样的方式和位置安装，即当车桥48被提升或轮胎转弯时，在避免与重载车辆的部件接触的同时，对致动器提供改进的保护，以避免轮胎加速磨损和车桥组件22a、22b出现异常负载情况。新的和改进的转向节24a、24b的重量也比用于现有自转向车桥/悬架系统中的转向节的重量轻。

应当理解，在不影响本发明的总体构思或操作的情况下，本发明的上述转向节24a、24b的结构和布置可以改变或重新布置。另外，本公开的转向节24a、24b可以与除了以上示出和描述的那些以外的其它类型的车桥、轮端组件、车桥/悬架系统和/或制动系统一起使用，而不影响本公开的整体概念、功能或操作。尽管示出了包括空气盘式制动系统的自转向车桥系统20a、20b，但是本公开的概念可以应用于其它类型的制动系统，例如鼓式制动系统。此外，尽管为了方便起见，本文中将一般性地参考重载车辆，但应理解，此类参考包括卡车、牵引车-拖车和半拖车及其拖车。

已经参考具体方面描述了本公开。应理解，该描述和说明是示例性的而非限制性的。在阅读和理解本公开时，其它人将想到潜在的修改和变更，并且应理解，本公开包括所有这些修改和变更以及其等同形式。本公开的特征、发现和原理，转向节24a、24b的构造、布置和使用的方式，构造和布置的特征，以及获得的有利的、新的和有用的结果；仅作为示例性的而非限制性的。

本公开成功地将新的转向节构造结合到用于重载车辆的自转向车桥/悬架系统中。因此，改进的转向节允许将空气盘式制动器的致动器定位在这样的位置，即在不接触重载车辆的其它组件的情况下，通过保护致动器免于道路飞溅和碎屑而消除或最小化了现有技术的自转向车桥系统遇到的限制、困难、缺陷和/或缺点。