CN102529631B - 缓冲保护式油气悬挂***以及车辆 - Google Patents

Abstract

缓冲保护式油气悬挂***，包括悬挂油缸和两侧蓄能器(1)，该两侧蓄能器(1)中的一侧蓄能器与悬挂油缸的无杆腔连通，另一侧蓄能器经由节流孔(8)与悬挂油缸的有杆腔连通，该节流孔(8)并联有缓冲油路(12)，该缓冲油路(12)上设有用于在悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时切断缓冲油路(12)的换向阀。此外，本发明还提供一种采用缓冲保护式油气悬挂***的车辆。本发明通过在悬挂油缸的压缩行程超过预定压缩行程时使得悬挂油缸的有杆腔与蓄能器之间的缓冲油路切断，从而使得蓄能器中的液压油仅能通过节流孔进入悬挂油缸的有杆腔，这导致有杆腔的进油量显著减少，从而使得压缩阻尼作用迅速增大，起到有效的缓冲保护作用。

Description

缓冲保护式油气悬挂***以及车辆

技术领域

本发明涉及一种油气悬挂***，具体地，涉及一种具有缓冲保护功能的缓冲保护式油气悬挂***。此外，本发明还涉及一种具有所述缓冲保护式油气悬挂***的车辆。

背景技术

悬架技术是决定汽车行驶平顺性的关键技术之一，汽车发展百余年来已经形成了金属弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧、液体弹簧等多种悬架形式，其中油气悬架以其独特优点在重型车辆中广泛采用。

图1显示现有技术的油气悬挂***原理示意图，其中，第一，在压缩时无杆腔9容积扩大，此时活塞腔10内的油液通过阻尼孔3和单向阀4流入无杆腔9；第二，在拉伸时有杆腔9的容积缩小，此时单向阀4关闭，有杆腔的油液仅通过阻尼孔3进入活塞腔10，由于仅通过阻尼孔3输送油液，因此相对于压缩时阻尼作用增大，从而起到减振作用。此外，中国实用新型专利申请CN200820005216也公开了一种油气悬挂***，其与图1所示的现有技术的油气悬挂***基本类似。

车辆、尤其是重型车辆的发展使其自身的体积日趋庞大，而公路行驶标准对车辆的总重量、总尺寸、轴荷都做了限制，从而对油气悬挂***的提出了更高的要求，具体地，油气悬挂***应在满足其减振性能的同时其自身的结构尺寸尽可能小，从而降低车辆高度，使车辆有更好的道路行驶性，但缩短油气悬挂的行程势必使车辆在要求大行程减振时存在刚性碰撞的危险。

具体地，车辆道路行驶过程中存在限高要求，而大型工程车辆油气悬挂的拉伸、压缩行程分别约为140mm，油气悬挂***的悬挂油缸的行程直接影响车辆的高度，现有的油气悬挂***通常为了降低车辆高度而缩短油气悬挂***中悬挂油缸的压缩行程后，则可能引起悬挂油缸的活塞杆与缸筒底部以及车架与悬挂油缸的刚性碰撞，这会导致油气悬挂***的损坏。

有鉴于此，需要设计一种新型的油气悬挂***，以克服现有技术的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种油气悬挂***，该油气悬挂***能够有效地避免悬挂油缸在压缩行程过大时悬挂油缸的活塞杆与缸筒底部以及悬挂油缸与车辆车架等部件发生刚性碰撞，从而确保油气悬挂***的安全性。

在此基础上，本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆的油气悬挂***能够有效地避免悬挂油缸在压缩行程过大时发生刚性碰撞，从而防止油气悬挂***发生损坏。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种缓冲保护式油气悬挂***，包括悬挂油缸和两侧蓄能器，该两侧蓄能器中的一侧蓄能器与所述悬挂油缸的无杆腔连通，其中，该两侧蓄能器中的另一侧蓄能器经由节流孔与所述悬挂油缸的有杆腔连通，该节流孔并联有连通所述另一侧蓄能器与所述悬挂油缸的有杆腔的缓冲油路，该缓冲油路上设有用于在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时切断所述缓冲油路的换向阀。

具体选择地，所述换向阀为二位二通电磁换向阀。

优选地，所述缓冲保护式油气悬挂***还包括用于检测所述悬挂油缸的压缩行程的行程开关，所述换向阀为电控换向阀，所述行程开关连接在所述电控换向阀的电路上。

进一步优选地，所述形成开关为接近开关。

具体选择地，所述电控换向阀为在断电状态下使得所述缓冲油路导通的电控换向阀，所述行程开关在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时闭合，以使得所述电控换向阀的电路连通而向该电控换向阀供电，所述电控换向阀得电而切断所述缓冲油路。

作为另一种具体选择，所述电控换向阀为在通电状态下使得所述缓冲油路导通的电控换向阀阀，所述行程开关在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时打开，以使得所述电控换向阀的电路切断而停止向该电控换向阀供电，所述电控换向阀失电而切断所述缓冲油路。

可选择地，所述油气悬挂***还包括控制器和用于检测所述悬挂油缸的压缩行程的传感器，，所述换向阀为电控换向阀，所述控制器电连接于所述传感器和所述换向阀，所述控制器接收所述传感器传送的压缩行程信号，并在所述压缩行程大于所述预定压缩行程时控制所述换向阀切断所述缓冲油路。

具体地，所述节流孔通过设置在所述另一侧蓄能器与所述悬挂油缸的有杆腔之间的油路上的节流阀形成。

优选地，所述节流阀为可调式节流阀。

具体地，所述节流孔与所述悬挂油缸的有杆腔之间的油路上还设有并联的阻尼孔和单向阀，该单向阀的正向油口与所述节流孔连通，反向油口与所述悬挂油缸的有杆腔连通。

更具体地，所述悬挂油缸的活塞杆为中空活塞杆，该活塞杆的内腔分隔为与所述悬挂油缸的无杆腔连通的中心油道和活塞杆腔，所述一侧蓄能器经由所述中心油道与所述悬挂油缸的无杆腔连通；所述活塞杆腔的腔壁上形成有所述阻尼孔并设置有所述单向阀，所述另一侧蓄能器经由所述活塞杆腔与所述悬挂油缸的有杆腔连通。

在上述缓冲保护式油气悬挂***的基础上，本发明还提供一种车辆，其中，该车辆的悬挂***为根据上述技术方案任一项所述的缓冲保护式油气悬挂***。

通过上述技术方案，本发明的缓冲保护式油气悬挂***及其车辆通过在悬挂油缸的有杆腔与蓄能器连通的油路上设置并联的节流孔与缓冲油路，在正常状态下缓冲油路处于连通状态，从而保证悬挂油缸与蓄能器之间的连通，以实现正常的缓冲减振功能。一旦悬挂油缸的压缩行程超过预定压缩行程(即设定的安全压缩行程时)，通过缓冲油路上的换向阀将缓冲油路切断，从而使得蓄能器中的液压油仅能通过节流孔进入悬挂油缸的有杆腔，这导致有杆腔的进油量显著减少，悬挂油缸如果继续压缩则会在悬挂油缸的有杆腔产生阻止悬挂油缸继续压缩的负压，从而使得压缩阻尼作用迅速增大，起到有效的缓冲保护作用。这样，即使车辆的行驶条件非常恶劣，也能够有效地避免悬挂油缸的活塞杆与缸筒底部以及车辆的车架与悬挂油缸发生刚性碰撞，从而确保了悬挂***的安全性和可靠性。本发明结构简单，油路改造相对容易，具有良好的技术应用性和推广价值。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1是现有技术的油气悬挂***的原理示意图。

图2是本发明具体实施方式的油气悬挂***的原理示意图。

附图标记说明：

1蓄能器；    2活塞杆；

3阻尼孔；    4单向阀；

5缸筒；                  6行程开关；

7二位二通电磁换向阀；    8节流孔；

9有杆腔；                10无杆腔；

11活塞杆腔；             12缓冲油路；

13中心油道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

参见图1所示，本发明的缓冲保护式油气悬挂***包括悬挂油缸和两侧蓄能器1，两侧蓄能器1中的一侧蓄能器与所述悬挂油缸的无杆腔10连通，另一侧蓄能器经由节流孔8与所述悬挂油缸的有杆腔9连通，该节流孔8并联有连通所述另一侧蓄能器与所述悬挂油缸的有杆腔9的缓冲油路12，该缓冲油路12上设有用于在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时切断缓冲油路12的换向阀阀(优选电控换向阀)。

在上述油气悬挂***的基本技术方案中，本发明油气悬挂***的主要技术构思在于使得另一侧蓄能器经由节流孔8与悬挂油缸的有杆腔9连通，并且该节流孔8并联有用于在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时切断缓冲油路12的换向阀。除此之外，显然地，本发明图2所示的油气悬挂***的液压结构与常规的油气悬挂***(参见图1)类似。例如，为了进一步改善油气悬挂***的减振缓冲效果，本发明图2所示的油气悬挂***也可以采用阻尼孔3和单向阀4，具体地，节流孔8与悬挂油缸的有杆腔9之间的油路上设有并联的阻尼孔3和单向阀4，该单向阀4的正向油口与所述节流孔8连通，反向油口与所述悬挂油缸的有杆腔9连通。在具体结构上，所述悬挂油缸的活塞杆可以为中空活塞杆，该活塞杆的内腔分隔为与悬挂油缸的无杆腔10连通的中心油道13和活塞杆腔11，其中上述的一侧蓄能器经由中心油道13与悬挂油缸的无杆腔10连通，活塞杆腔11的腔壁上形成有所述阻尼孔3并设置有单向阀4，上述的另一侧蓄能器经由活塞杆腔11与悬挂油缸的有杆腔9连通。当然，上述阻尼孔3与单向阀4的具体设置结构仅是典型结构，其设置形式可以是多种多样的，并不局限于图2所示的特性形式。

以下描述与本发明的缓冲保护式油气悬挂***的技术构思相关的优选实施方式及其简单变型实施方式。

参见图2所示，缓冲油路12上设置有换向阀以用于在需要时(即悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时)切断缓冲油路12。对于液压领域的技术人员而言，能够实现这种油路切断功能的换向阀多种多样，例如电磁开关阀、电控开关阀等电控换向阀。图2所示的为二位二通电磁换向阀7，显然地，换向阀为三位四通电磁换向阀等也能够实现上述功能，仅是其中的一些接口无需进行连接而已。电控换向阀还可以由液控阀或气动阀等其他换向阀代替，只是其控制方式不同而已，这对于本领域技术人员是显然的。

在上述基本技术方案中，换向阀在悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时切断所述缓冲油路12。这可以多种多样的技术措施实现，最简单地，驾驶员可以在行驶路况比较恶劣时手动控制换向阀切断缓冲油路12，使得蓄能器与悬挂油缸的有杆腔之间仅通过节流孔8连通，减少悬挂油缸的有杆腔的进油量。当然，本发明的油气悬挂***采用能够自动控制的技术措施。

例如，具体地，上述换向阀采用电控换向阀，本发明的缓冲保护式油气悬挂***还包括行程开关6，优选地，该行程开关6为接近开关(即无触点式行程开关)，该行程开关6连接在所述换向阀的电路上，并且设置在所述悬挂油缸的活塞杆的预定位置上，例如活塞杆的杆头上。在行程开关6采用所述接近开关的情形下，接近开关的设置位置可以多样，而不局限于安装在活塞杆上，例如安装在缸筒上、通过支架安装在悬挂油缸附近的位置，只要能够起到检测活塞杆相对于缸筒的位置即可。本发明的行程开关6为所述接近开关的情形下，所述接近开关在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时通过感测与所述悬挂油缸的缸筒的相对距离而切换开关状态。在本发明的技术构思范围内，行程开关6也可以采用普通的机械触点式行程开关，在此情形下，该机械触点式行程开关可以设置在活塞杆上，以在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时与该悬挂油缸的缸筒5碰撞而切换开关状态。也就是说，预定压缩行程对应于悬挂油缸的安全压缩行程，当活塞杆缩回到该预定位置时，如果悬挂油缸继续压缩，则悬挂油缸的活塞杆与缸筒5底部以及车辆的车架等会有与悬挂油缸刚性碰撞的危险，因此所述的预定压缩行程一般也就是悬挂油缸的安全压缩行程，这可以由本领域技术人员根据悬挂油缸的总压缩行程设定，一般小于悬挂油缸的总压缩行程即可。在这种实施方式下，可以具有两种具体设置形式：第一，参见图3所示，换向阀可以为在断电状态下使得缓冲油路12导通的电控换向阀，行程开关6在悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时闭合，以使得换向阀的电路连通而向该换向阀供电，换向阀得电(例如图3所示的二位二通换向电磁阀7的阀芯移动到截止位置)而切断所述缓冲油路12。第二，换向阀也可以为在通电状态下使得缓冲油路12导通的电控换向阀，行程开关6在悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时打开，以使得换向阀的电路切断而停止向该换向阀供电，换向阀失电而切断缓冲油路12，例如在图3中只要将常开式二位二通电磁换向阀改变为常闭式二位二通电磁换向阀即可，正常情况下使得常闭式二位二通电磁换向阀通电而保持缓冲油路12连通，一旦该常闭式二位二通电磁换向阀断电则阀芯在弹簧作用下移动到截止位置，从而切断缓冲油路12。

再如，本发明的油气悬挂***可以包括控制器和用于检测所述悬挂油缸的压缩行程的传感器，所述换向阀采用电控换向阀，所述控制器电连接于传感器和所述电控换向阀，控制器接收所述传感器传送的压缩行程信号，并在所述压缩行程大于上述预定压缩行程时控制所述换向阀切断所述缓冲油路12。这种实施形式需要借助于控制器对换向阀进行控制，而传感器仅检测悬挂油缸的压缩行程而不起控制换向阀电路的作用，作为本发明技术构思范围内的可选择的实施形式，其也属于本发明的保护范围。所述传感器一般可以采用位移传感器，例如电感式传感器、电容式传感器或光电式传感器，其设置位置可以根据安装情况确定，只要能够有效地检测悬挂油缸的活塞杆与缸筒的相对位置变化即可，例如典型地可以设置在活塞杆或缸筒上。

此外，节流孔8可以通过多种形式形成，例如其可以直接形成在蓄能器与悬挂油缸有杆腔9之间的形成油路的液压油管上，优选地，节流孔8通过设置在上述另一侧蓄能器与悬挂油缸的有杆腔9之间的油路上的节流阀形成。更优选地，该节流阀为可调式节流阀，这样该节流阀内部的节流孔8也是可调的，这可以根据应用需要调节节流孔8的节流流量。

通过上述具体实施方式的描述，本发明的油气悬挂***的主要技术特征在于：第一，在上述另一侧蓄能器与悬挂油缸的有杆腔9之间的油路上通过节流孔以及设置有换向阀的缓冲油路形成缓冲保护，当车辆，例如工程车辆在恶劣行驶条件下，油气悬挂压缩行程过大时起到缓冲保护作用，从而避免刚性接触；第二，优选地，节流孔8的节流开度能够调节，从而可根据缓冲性能的要求对节流孔进行调节，以达到最佳的缓冲效果；第三，在采用行程开关6的情形下，该行程开关的在活塞杆上的位置也可以方便地进行调节，从而能够根据油气悬挂***本身的刚度和阻尼特性调整该行程开关的位置，以起到更好的保护功能。

以下参照图2所示的优选方式描述本发明的缓冲保护式油气悬挂***的主要工作原理：

第一，当车辆在一般行驶条件下时，油气悬挂油缸基本在正常压缩拉伸范围内上下波动以衰减振动，此时缓冲保护装置(并联的节流孔和设置有换向阀的缓冲油路)不起作用：在压缩时有杆腔9的容积扩大，此时活塞杆腔11的油液通过阻尼孔3和单向阀4流入有杆腔9；在拉伸时有杆腔9的容积缩小，此时单向阀4关闭，有杆腔油液仅通过阻尼孔3进活塞杆腔11，相对压缩时阻尼增大，从而起到减振作用。

第二，当行驶条件非常恶劣，压缩行程大于预定压缩行程(即设定的安全压缩行程)时为避免刚性碰撞，控制换向阀切断缓冲油路12，此时虽然单向阀4处于打开状态，活塞杆腔11的油液可通过阻尼孔3和单向阀4流入有杆腔9，但因换向阀处于关闭状态，从另一侧蓄能器(即图2中的右蓄能器)的油液仅通过节流孔8进入活塞杆腔11，能从活塞杆腔11流入有杆腔9的油液也相应减少，如果悬挂油缸继续压缩，则有杆腔9内会产生阻止继续压缩的巨大负压，从而使压缩阻尼迅速增大，因此起到了有效的缓冲保护作用。

此外，本发明还提供一种车辆，例如工程车辆，该车辆包括本发明上述技术方案的缓冲保护式油气悬挂***。

由上描述可以看出，本发明的缓冲保护式油气悬挂***及其车辆的优点在于，本发明通过在悬挂油缸的有杆腔9与上述另一侧蓄能器1连通的油路上设置并联的节流孔8与缓冲油路12，在正常状态下缓冲油路12处于连通状态，从而保证悬挂油缸与蓄能器之间的连通，以实现正常的缓冲减振功能。一旦悬挂油缸的压缩行程超过预定压缩行程(即设定的安全压缩行程时)，通过缓冲油路12上的换向阀将缓冲油路切断，从而使得蓄能器中的液压油仅能通过节流孔8进入悬挂油缸的有杆腔9，这导致有杆腔9的进油量显著减少，悬挂油缸如果继续压缩则会在悬挂油缸的有杆腔9产生阻止悬挂油缸继续压缩的负压，从而使得压缩阻尼作用迅速增大，起到有效的缓冲保护作用。这样，即使车辆的行驶条件非常恶劣，也能够有效地避免悬挂油缸的活塞杆2与缸筒底部以及车辆的车架与悬挂油缸发生刚性碰撞，从而确保了悬挂***的安全性和可靠性。本发明结构简单，油路改造相对容易，具有良好的技术应用性和推广价值。

同时，对于一些使用油气悬挂***的车辆，尤其是大型工程车辆体积庞大，随着技术水平的发展而使其工作能力不断提高，从而带来其自身高度越来越高的趋势，为了使其行驶时具有良好的通过性能，通过缩短油气悬挂油缸的压缩行程是最直接有效的方法，但是缩短油气悬挂油缸的压缩行程会使车辆在恶劣行驶条件下产生刚性碰撞，本发明使油气悬挂***在压缩行程时具有缓冲保护功能，从而使得运用缩短油气悬挂油缸的压缩行程来降低车辆高度成为可能。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.缓冲保护式油气悬挂***，包括悬挂油缸和两侧蓄能器（1），该两侧蓄能器（1）中的一侧蓄能器与所述悬挂油缸的无杆腔（10）连通，其中，该两侧蓄能器（1）中的另一侧蓄能器经由节流孔（8）与所述悬挂油缸的有杆腔（9）连通，该节流孔（8）并联有连通所述另一侧蓄能器与所述悬挂油缸的有杆腔（9）的缓冲油路（12），该缓冲油路（12）上设有用于在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时切断所述缓冲油路（12）的换向阀，其中，所述缓冲保护式油气悬挂***还包括用于检测所述悬挂油缸的压缩行程的行程开关（6），所述换向阀为电控换向阀，所述行程开关（6）连接在所述电控换向阀的电路上。

2.根据权利要求1所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述换向阀为二位二通电磁换向阀（7）。

3.根据权利要求1所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述行程开关（6）为接近开关。

4.根据权利要求3所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述电控换向阀为在断电状态下使得所述缓冲油路（12）导通的电控换向阀，所述行程开关（6）在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时闭合，以使得所述电控换向阀的电路连通而向该电控换向阀供电，所述电控换向阀得电而切断所述缓冲油路（12）。

5.根据权利要求3所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述电控换向阀为在通电状态下使得所述缓冲油路（12）导通的电控换向阀，所述行程开关（6）在所述悬挂油缸的压缩行程达到预定压缩行程时打开，以使得所述电控换向阀的电路切断而停止向该电控换向阀供电，所述电控换向阀失电而切断所述缓冲油路（12）。

6.根据权利要求1所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述油气悬挂***还包括控制器和用于检测所述悬挂油缸的压缩行程的传感器，所述换向阀为电控换向阀，所述控制器电连接于所述传感器和所述换向阀，所述控制器接收所述传感器传送的压缩行程信号，并在所述压缩行程大于所述预定压缩行程时控制所述换向阀切断所述缓冲油路（12）。

7.根据权利要求1所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述节流孔（8）通过设置在所述另一侧蓄能器与所述悬挂油缸的有杆腔（9）之间的油路上的节流阀形成。

8.根据权利要求7所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述节流阀为可调式节流阀。

9.根据权利要求1所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述节流孔（8）与所述悬挂油缸的有杆腔（9）之间的油路上还设有并联的阻尼孔（3）和单向阀（4），该单向阀（4）的正向油口与所述节流孔（8）连通，反向油口与所述悬挂油缸的有杆腔（9）连通。

10.根据权利要求9所述的缓冲保护式油气悬挂***，其中，所述悬挂油缸的活塞杆（2）为中空活塞杆，该活塞杆的内腔分隔为与所述悬挂油缸的无杆腔（10）连通的中心油道（13）和活塞杆腔（11），所述一侧蓄能器经由所述中心油道（13）与所述悬挂油缸的无杆腔（10）连通；所述活塞杆腔（11）的腔壁上形成有所述阻尼孔（3）并设置有所述单向阀（4），所述另一侧蓄能器经由所述活塞杆腔（11）与所述悬挂油缸的有杆腔（9）连通。

11.车辆，其中，该车辆的悬挂***为根据权利要求1至10中任一项所述的缓冲保护式油气悬挂***。