CN102407748B - 一种支撑轴轴荷控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支撑轴轴荷控制***，属于汽车制造领域，包括前轴、驱动轴和支撑轴，其中前轴设为板簧悬架，所述的驱动轴为板簧悬架，支撑轴为空气悬架，所述的空气悬架包括囊式气囊，囊式气囊与高度阀连接。高度阀与气源连接，高度阀控制气源向囊式气囊充、放气从而调节囊式气囊的高度。所述的气源为辅助储气筒。本发明解决了全空气悬架的三轴底盘，结构复杂，造价高；全板簧悬架的三轴底盘，驱动轴与支撑轴板簧支座重叠，不便于车辆整体布置的问题。很有现实意义和发展前景。

Description

一种支撑轴轴荷控制***

技术领域

本发明涉及一种三轴客车底盘的支撑轴轴荷控制***，具体为用高度阀来调节支撑轴与驱动轴之间载荷分配的气路控制***，属于汽车制造技术领域。

背景技术

三轴客车在载客数量、营运经济性上与二轴客车相比具有较大优势，因此市场需求越来越大。目前，三轴客车的结构分为两类，一类是三轴为全空气悬架的底盘结构，另一类是三轴为全板簧悬架的底盘结构。全空气悬架的三轴底盘，具有舒适性高的优点，但结构相对复杂，造价高；全板簧悬架的三轴底盘，具有结构简单、成本低的优点，但驱动轴与支撑轴板簧支座重叠，不便于车辆整体布置。

上述两种客车底盘悬架结构，均不能调节驱动轴与支撑轴之间的轴荷分配。全空气悬架的三轴底盘，车辆后部载荷的变化，按这两轴之间的悬架气囊刚度比例分配，呈线性关系。全板簧悬架的三轴底盘，车辆后部载荷的变化，按这两轴之间的悬架板簧刚度比例分配，也呈线性关系。

车辆更为理想的使用状态为，车辆空载时，驱动轴轴荷大，可获得充足的驱动力，保证车辆在雨天行驶和上坡时，动力性好；车辆满载时，驱动轴轴荷不超过标准限值。国家标准GB1589-2004规定三轴客车驱动轴最大允许轴荷限值不超过11.5T，另外，车辆出口的话,很多国家也有类似的标准规定。

在三轴卡车中，后两轴有一种平衡悬架结构，能够在车辆载荷变化时，调节后两轴之间的轴荷分配，但该结构比较复杂，也仅仅应用于卡车中，客车上不适用。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构相对简单、成本低，且支撑轴轴荷在整车载荷变化时可控的气路控制***。客车空载时，驱动轴轴荷大，保持充足的驱动力，支撑轴承载较小或不承载；客车满载时，支撑轴承担更多的载荷，保持驱动轴轴荷不超过标准限值。

前提条件：驱动轴采用板簧悬架，支撑轴采用空气悬架。板簧悬架和空气悬架的组合方式主要发挥如下优点:板簧悬架的结构简单,空气悬架的调控功能。

轴荷包括簧上质量和簧下质量，因簧下质量是定值，下文中轴荷仅指簧上质量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种新型支撑轴轴荷控制***，包括前轴、驱动轴和支撑轴，其中前轴设在轴荷控制***的前部，为板簧悬架；支撑轴设在轴荷控制***的后部，为空气悬架，所述的空气悬架包括囊式气囊，所述的囊式气囊和控制器连接；所述的驱动轴设在支撑轴前面，驱动轴为板簧悬架。

1、支撑轴空气悬架气囊采用囊式气囊。

空气悬架的气囊主要有两类，膜式气囊和囊式气囊，两者相比：气压一定时，囊式气囊的承载能力随气囊高度变化，而膜式气囊的承载能力不随气囊高度变化（在膜式气囊常规使用范围内）。

本方案在空气悬架的调控中应用了囊式气囊这个独特特性。在气囊气压达到设定压力值后，车辆高度下降时，支撑轴分担更多的车辆载荷。

设定压力值可以是储气筒（气源）压力，也可以通过选用合适的限压阀安装在储气筒后来调整。

2、采用高度阀控制车辆高度和驱动轴与支撑轴之间的轴荷分配。

高度阀的基本功能是，根据车辆的载荷大小，调控空气悬架气囊中的压缩空气量（为气囊充放气），来控制车辆的高度。或者说根据车辆高度的变化，来开启或关闭气囊与气源之间的通道。

在气囊气压达到设定压力值之前，高度阀发挥其基本功能，为气囊充放气，控制车辆的高度，改变驱动轴与支撑轴之间的轴荷分配。此时，车辆高度不变，驱动轴载荷不变，车辆载荷的变化全部由支撑轴承担。

在气囊气压达到设定压力值之后，高度阀就成为一个通道开关，驱动轴与支撑轴之间的轴荷变化，改变为：

驱动轴的轴荷变化与车辆高度的变化有关，

其中，：板簧静挠度2:驱动轴载荷，：板簧刚度，：车辆高度变化值。和是常数。

支撑轴的轴荷变化，也与车辆高度的变化有关，是利用了技术方案2中囊式气囊的承载能力随气囊高度变化的独特特性，其变化由气囊特性曲线决定。

以上技术方案相互结合，则实现了上述发明目的。

本发明的有益效果：相比全板簧悬架底盘，避免了驱动轴与支撑轴板簧支座重叠，便于布置；相比全空气悬架底盘，具有结构简单，成本低的优点。

附图说明

图1：三轴底盘结构；

图2：囊式气囊；

图3(a)：囊式气囊特性曲线图；

图3(b)：囊式气囊特性参数；

图4：空气悬架气路***原理图；

图5：驱动轴与支撑轴的轴荷变化曲线图；

其中：1、高度阀；2、气囊；3、辅助储气筒；4、限压阀；5、前轴；6、驱动轴；7支撑轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，客车底盘为三轴结构，前轴5为板簧悬架，驱动轴6为板簧悬架，支撑轴7采用空气悬架。支撑桥空气悬架为四连杆机构，布置在支撑轴7后部。

本结构具有底盘整体布置方便，结构简单，成本低的优点。相比全板簧悬架底盘，避免了驱动轴6与支撑轴7板簧支座重叠，便于布置；相比全空气悬架底盘，具有结构简单，成本低的优点。

囊式气囊有两个基本特性，1、气压上升，承载增大；2、气囊高度降低，承载增大；本发明将充分利用其特性，以实现控制支撑轴轴荷的变化。

图4是空气悬架气路***原理图，其功能如下：

气囊2通过高度阀1、限压阀4连接辅助储气筒3，辅助储气筒3是供气源，而高度阀1用以调控气囊2中压缩空气量。高度阀1的功能是，车辆高度中位时，高度阀1通道关闭，气囊2处于封闭状态；车辆高度下降（低于中位位置后），高度阀1充气通道打开，气源给气囊2充气；当车辆高度上升，回到中位时，高度阀1充气通道关闭；车辆高度继续上升（高于中位位置后），高度阀1放气通道打开，气囊2放气。

车辆空载时，车辆高度为H0，高度阀1设定为中位，即气路处于关闭状态。此时驱动轴承担载荷为：

当车辆高度变化时，驱动轴6承载与车辆高度的关系为：

其中，：板簧静挠度2:驱动轴载荷，：板簧刚度，：车辆高度变化值。和是常数。

随着车辆载客，负载增加，驱动轴6和支撑轴7悬架降低，高度阀1开启，辅助储气筒（气源）3与支撑轴7的气囊2接通，给气囊2充气，气囊2气压升高，即气囊2承载能力提升，车辆高度回升至H0，同时高度阀1关闭。负载继续增加，则重复循环上述过程，直到气囊2气压达到设定压力值。这个阶段车辆增加的载荷全部由支撑轴7承担，此时驱动轴6和支撑轴7的载荷分别为：

驱动轴载荷维持不变。

（支撑轴载荷），从图3（a）气囊特性曲线和图3（b）气囊特性参数中查得，（已知气囊高度和气压，查得载荷）载荷继续增加，车辆高度降低，高度阀1处于开启状态，但气压不再增加，新增载荷大部分由驱动轴6承担，其关系为：

同时由于车辆高度下降，气囊2高度降低，气囊2承载能力提升，即支撑轴7承载提高，其载荷的大小，从图3气囊特性曲线中查得。

这一过程一直持续到车辆承担其最大载荷为止。

如图5所示，车辆高度由H0到H(满载)变化时，驱动轴6轴荷变化从P20到P22，支撑轴7的轴荷变化从0到P31到P32。

其中，H0：空载时车辆高度，H(满载)：满载时车辆高度，P20：空载时驱动轴轴荷，P22：满载时驱动轴轴荷，P31：气囊2气压达到设定压力值时支撑轴7轴荷，P32：气囊2气压达到设定压力值后车辆满载时支撑轴轴荷。

这样，在初始设计时，通过设定（板簧静挠度）和（板簧刚度）值，即可确定驱动轴6载荷2的最小值，保证车辆具有充足的驱动力；同样，通过选择具有合适特性曲线的囊式气囊，即可确定支撑轴7载荷3最大值，来分担车辆后部载荷，保证驱动轴6轴荷不超过标准限值。

因此通过本技术方案，可以得到理想的驱动轴6和支撑轴7之间的轴荷分配，即客车空载时，驱动轴6轴荷大，保持充足的驱动力，客车满载时，支撑轴7承担更多的载荷，保持驱动轴6轴荷不超过标准限值。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种支撑轴轴荷控制***的使用方法，其特征是,包括以下步骤：

(1)、通过设定板簧静挠度和板簧刚度值，确定驱动轴载荷的最小值，保证车辆具有充足的驱动力；通过囊式气囊，来分担车辆后部载荷，保证驱动轴轴荷不超过标准限值；

(2)、车辆空载时，高度阀设定为中位，气路处于关闭状态，重量主要由驱动轴承担，支撑轴承载较小或不承载；

(3)、随着车辆载客，负载增加，车辆高度降低，高度阀开启，气路处于开通状态，气囊气压升高，车辆高度回升至车辆空载高度时，高度阀关闭；

(4)、负载继续增加，则重复循环上述步骤(3)，直到气囊气压达到设定压力值，这个阶段车辆增加的载荷全部由支撑轴承担。

2.如权利要求1所述一种支撑轴轴荷控制***的使用方法，其特征是，所述控制***包括前轴、驱动轴和支撑轴，其中前轴设在轴荷控制***的前部，为板簧悬架；支撑轴设在轴荷控制***的后部，为空气悬架，所述的空气悬架包括囊式气囊，所述的囊式气囊和控制器连接；所述的驱动轴设在支撑轴前面，驱动轴为板簧悬架。

3.如权利要求2所述的一种支撑轴轴荷控制***的使用方法，其特征是：所述的控制器为高度阀，高度阀与气源连接。

4.如权利要求3所述的一种支撑轴轴荷控制***的使用方法，其特征是：所述的气源为辅助储气筒。

5.如权利要求3所述的一种支撑轴轴荷控制***的使用方法，其特征是：所述的气源与高度阀之间设有限压阀。