CN101519027B - 兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置 - Google Patents

Abstract

一种兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置，涉及车辆底盘悬架的减振和自锁装置。本发明主要由包括活塞杆和缸筒、活塞、电磁阀、储油罐、高压软管。本发明装置安装在车体和车桥之间，具有减振和自锁双重功能，能满足车辆底盘正常工作时的减振要求；能实现车辆底盘悬架双向刚性锁死时，满足底盘举升时车轮不下坠；能适应车辆底盘工作的恶劣环境。本发明工作可靠性好、灵敏度高，结构简单、安装方便。本发明装置可广泛用作各种车辆的底盘悬架的减振和自锁装置，尤其可适用于作专用车和特种车辆、重型车辆底盘悬架的减振和自锁装置。

Description

兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置

一、技术领域

本发明属于车辆底盘悬架结构技术领域，具体涉及车辆底盘悬架的减振和自锁装置。

二、背景技术

汽车悬架系统作为支持车身，改善乘坐舒适性的系统，在汽车的底盘结构中有着重要作用。为了防止车辆悬架弹跳，实现底盘悬架的双向刚性自锁，将会提高车辆的使用要求。在一些专用车和特种车辆中，如轮式起重机、高空作业车等，在一些工况下需要实现底盘悬架的双向刚性自锁，但除了油气悬架系统外，其它类型的悬架系统都难以具备这种双向自锁功能。但采用油气悬架实现自锁功能会导致车辆成本大幅度上升。现有的悬架系统附加自锁装置又存在可靠性、反应速度、成本与适用范围等局限性。

现有车辆底盘的悬架闭锁装置，如公开号为CN1298812的“汽车悬架自锁装置”专利，公开的一种空气悬架锁止装置，它是被安装到辆已有减振器上的汽车悬架锁止装置。该悬架锁止装置包括：有一对钢带的制动带、支承制动带的支承架、控制制动带的控制装置(即梯形框架)及控制致动装置的致动器。该锁止装置安装在车辆已有减振器的缸筒下部的活塞杆上部。该装置的主要缺点是：1.是借助现有减振器功能而增加的附属机械锁死装置，结构较为复杂，且易受车辆底盘的泥、水及灰尘等恶劣环境的影响，使机械锁止装置失灵，达不到悬架自锁的作用；2.该装置需结合车辆已有的减振器实现锁止动作，而现有减振器的缸筒内腔被固接于活塞杆的活塞分隔为上、下腔，并通过装设于活塞内的位于活塞杆两边的伸张阀和流通阀将缸筒的上、下腔连通，并且仅依靠制动带的摩擦力进行锁死，进而导致该锁死机构在重载、高压工况下，不能实现车辆底盘悬架双向刚性自锁死；3.锁止装置本身不具备减振功能，其根本不能脱离原有减振器独立工作；4.仅局限于使用空气致动器类型车辆，并且仅局限在停车制动工况，适用范围有限，且依靠空气致动器产生的锁止能力有限。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有车辆底盘悬架自锁装置的不足之处，提供一种兼有减振器功能的车辆底盘悬架自锁装置，具有减振和自锁两种功能，具备在正常行驶工况下，满足底盘减振的要求；为防止车辆弹跳，能实现车辆底盘悬架双向刚性自锁，能适应车辆底盘的恶劣环境，组成少、结构简单等特点。

实现本发明目的的技术方案是：一种兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置，主要包括活塞杆和缸筒、活塞、电磁阀和储油罐、高压软管等。活塞杆通过其下端的吊耳，经支架和销轴固接在车桥上，活塞杆与缸筒下端的端盖之间设置有防尘套防护，用以保证水、泥及灰尘进入缸筒内，从而保证缸筒正常工作，不受车辆底盘处恶劣环境的影响。缸筒通过其上端的吊耳，经支架和销轴固接在车架上。缸筒的内腔被固接在活塞杆上端的活塞分隔为互不相通的上、下两腔，活塞与缸筒和活塞与活塞杆之间，分别设置有密封圈，用以防止工作过程中油液泄露。活塞杆通过垫圈和锁紧螺母及防松销子与活塞固定连接。在缸筒下腔(即有杆腔)的底部装设有导向座，导向座通过其顶端的挡圈将其轴向固定，用以防止导向座沿缸筒内壁向上运动，导向座与缸筒和导向座与活塞杆之间，分别设置有密封圈，用以防止工作过程中油液泄露，在导向座的下端装设有“J”型防尘密封圈，用以进一步防止车架底部的水、泥及灰尘进入缸筒内。在缸筒的下端，设置有端盖，端盖通过螺纹与缸筒固接，在端盖上还设置有防松螺钉，用以防止端盖转动而脱落。在导向座内的上部并位于活塞杆的两侧，分别装设有伸张阀系和压缩阀系。在缸筒下腔(即有杆腔)靠伸张阀系的一侧的缸筒壁上，并对应于伸张阀系的挡座上端位置处，设置一下通气孔，在下通气孔处固接有下通气孔座，当下腔装油时，能将下腔内的空气排出，保证油液顺利注入下腔；在缸筒上腔(即无杆腔)的上部并与下通气孔座同一侧的缸筒的壁上，对应的设置一上通气孔，在上通气孔处固接有上通气孔座，当上腔装油时，能顺利地将上腔内的空气排出，保证油液能顺利地注入上腔。在上腔的缸筒的壁上且对应于通气孔的另一侧，设有上出油口，在上出油口处，固接有上出油管接头，在下腔的缸筒壁上并对应于下通气孔的另一侧的压缩阀系的压缩阀片下部，设置一下出油口，并与导向座上的矩形环形槽相连通，在下出油口处，固接有下出油管接头，上、下出油管接头分别通过紧固螺母和高压软管与储油罐的两端的出油口连接并连通。

装设于缸筒底部的导向座内上部的伸张阀系，为沿导向座周向均匀设置三个伸张阀系。每个伸张阀系由伸张弹簧，锥形伸张阀片和伸张阀座组成，在锥形伸张阀片上设置有伸张阀常通孔，锥形伸张阀片由伸张弹簧固定，伸张弹簧通过弹簧落座固定，弹簧刚度按要求确定，伸张阀座上设置有伸张阀阻尼孔，伸张阀座与导向座通过螺纹固接。当活塞相对于缸筒作拉伸运动时，在有杆腔内压力较小时，油液经过设置在伸张阀系的伸张阀常通孔流出，在工作过程中，有杆腔内压力将不断增大，当达到设定压力时，油液将克服伸张阀弹簧力做功，推开伸张阀系的锥形伸张阀片卸荷，整个过程中，伸张阀系的伸张阀常通孔及阻尼孔将提供阻尼力，满足减振器拉伸工作时的减振要求。

装设于缸筒底部的导向座内上部的压缩阀系，为沿导向座周向均匀设置三个压缩阀系。每个压缩阀系由压缩弹簧、压缩阀片、压缩阀弹簧挡座及卡圈组成，压缩阀片由压缩阀弹簧固定，压缩阀弹簧通过弹簧落座固定，弹簧挡座上设置有压缩阀常通孔，压缩阀弹簧阀座经卡圈固定限位。当活塞相对于缸筒作压缩运动时，因压缩阀系的压缩弹簧刚度较小，油液很容易将压缩阀片推开流入到有杆腔内，整个过程中，压缩阀常通孔及高压软管将提供阻尼力，满足减振器压缩工作时的减振要求。

在储油罐上焊接有固定支架，固定支架通过螺栓固接在车架上，在储油罐上方设有盖子，盖子通过螺纹与储油罐连接，保证油罐与大气相通。两个常开型电磁阀分别通过螺栓固定在储油罐的下方，两电磁阀的进出油口，分别与储油罐两端的出油管道及储油罐连通，两个电磁阀的线圈，分别通过绝缘导线与车载24伏直流电源连接。当线圈不通电时，两电磁阀进出油口均处于连通状态，此时储油罐两边的高压油管道经两电磁阀进出油口、储油罐连通，进而将缸筒的上下腔连通；当车辆需锁死时，给线圈通电，两电磁阀处于闭合状态，此时储油罐两边的高压油管道因两个电磁阀的进出油口的断开而互为不通，从而使缸筒的有杆腔和无杆腔形成油压闭锁，由于液压油的不可压缩性，而使车桥和车架成为刚性连接，从而实现悬架的双向刚性自锁。本装置的储油罐和电磁阀体组合结构可根据车辆底盘的具体结构和安装空间做适当的调整。

本发明的工作过程：当装备有本装置的车辆在行驶过程中，电磁阀处于断电状态，车体振动使活塞杆(与车桥连接)可相对于液压缸筒(与车架相连)做往复运动，无杆腔与有杆腔油液通过上出油管接头，高压软管、电磁阀体、储油罐及下出油管接头与有杆腔互相连通。当活塞相对于缸筒作拉伸运动时，有杆腔油液通过设置在缸筒导向座上的伸张阀系经下出油管道进入无杆腔，同时储油罐及时为无杆腔提供补偿油液，此时由于压缩阀为一单向阀因而处于关闭状态；当有杆腔内压力较小时，油液经过设置在伸张阀系的常通孔流出，在工作过程中，有杆腔内压力将不断增大，当达到设定压力时，油液将克服伸张阀弹簧力做功，推开伸张阀系的锥形伸张阀片卸荷，整个过程中，伸张阀系的常通孔及阻尼孔将提供阻尼力，满足减振器拉伸工作时的减振要求；当活塞相对于缸筒作压缩运动时，无杆腔油液经上出油管道通过设置在缸筒导向座上的压缩阀系进入有杆腔，同时无杆腔内部分剩余的油液将流回储油罐内；由于压缩阀系的压缩弹簧刚度较小，油液很容易将压缩阀片推开流入到有杆腔内，整个过程中，常通孔及高压软管将提供阻尼力，满足减振器压缩工作时的减振要求；此时的闭锁减振系统便具有一般减振器的功能。

当装备有本装置的车辆需要锁止悬架弹跳时，则在上述通路中，将电磁阀体通电，此时电磁阀体处通路处于关闭状态，从而将缸筒的无杆腔和有杆腔油路及时断开，液压缸筒的无杆腔和有杆腔因油路不通从而形成液压闭锁，由于液压油液的不可压缩性，使得车桥和车体成为刚性连接，即悬架实现双向刚性闭锁。

本发明装置采用上述技术方案后，主要有以下效果：

1.本发明由活塞杆和缸筒、电磁阀和储油罐、高压软管组成，结构简单，安装方便；且装置设有防尘部件(如“J”形防尘密封圈、防尘套等)，选用的电磁阀灵敏度高，可靠性好，从而使得本发明装置易于工作在较为恶劣的环境中实现悬架刚性锁死，工作可靠。

2.本发明装置巧妙的将伸张阀系和压缩阀系设置在导向座上，运用管接头、高压软管等将缸筒的无杆腔和有杆腔连通，从而满足自锁装置在高负荷、高压的工况下，能够实现以活塞为界的上下两腔互为不通，能达到车辆底盘悬架的刚性锁死要求。

3.本发明装置在导向座上设置有伸张阀系和压缩阀系，并且两种阀系的孔系直径可事先根据车辆类型及工作要求按照一般减振器设置，因此使得装备有本装置的车辆在正常工作中能达到与一般减振器一样的工作特性，满足底盘减振要求。本装置能直接替代车辆原有减振器而独立工作，因此，本发明装置具有减振和自锁双重功能。

4.本发明装置选用常开型电磁阀作为悬架闭锁控制器，以车载24伏直流电源为电磁阀动力源，因此本装置可适用于各类备有24伏直流电源的车辆，并且依据装置的工作原理，无论车辆是处于行进过程还是停止都能实现底盘悬架的双向锁死。

本发明可广泛应用作各种车辆的底盘悬架的减振和自锁装置，特别适用作专用车和特种车辆、重型车辆底盘悬架的减振和自锁装置，满足车辆的特殊使用要求。

四、附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为图1中储油罐和电磁阀的结构示意图；

图3为图1中缸筒正视剖面水平放置结构图；

图4为图2中缸筒内的伸张阀系的放大结构图；

图5为图2中缸筒内的压缩阀系的放大结构图。

图中：1活塞杆，2缸筒，3储油罐，4支架，5电磁阀，6高压软管，7 J型防尘密封圈，8导向座，9伸张阀系10活塞，11锁紧螺母，12防松销子，13上通气空座，14吊耳，15上出油管接头，16垫圈，17压缩阀系，18防松螺钉，19端盖，20矩形环形槽，21锥形伸张阀片，22伸张阀座，23伸张阀阻尼孔，24伸张阀常通孔，25伸张阀弹簧，26压缩阀片，27压缩阀弹簧，28挡圈，29卡圈，30压缩阀弹簧挡座，31压缩阀常通孔。

五、具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本发明。

实施例：

如图1-5所示，一种兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置，主要包括活塞杆1和缸筒2、活塞10、电磁阀5和储油罐3、高压软管6等。活塞杆1通过其下端的吊耳经支架和销轴固接在车桥上，活塞杆1与缸筒2下端的端盖19之间设置有防尘套防护，用以保证水、泥及灰尘进入缸筒内，从而保证缸筒正常工作，不受车辆底盘处恶劣环境的影响。缸筒2通过其上端的吊耳14，经支架和销轴固接在车架上。缸筒2的内腔被固接在活塞杆1上端的活塞10分隔为互不相通的上、下两腔，活塞10与缸筒2和活塞10与活塞杆1之间，分别设置有密封圈，用以防止工作过程中油液泄露。活塞杆1通过垫圈16和锁紧螺母11及防松销子12与活塞10固接。在缸筒2下腔(即有杆腔)的底部装设有导向座8，导向座8通过其顶端的挡圈28将其轴向固定，用以防止导向座8沿缸筒2内壁向上运动。导向座8与缸筒2和导向座8与活塞杆1之间，分别设置有密封圈，用以防止工作过程中油液泄露，在导向座的下端装设有“J”型防尘密封圈7，用以进一步防止车架底部的水、泥及灰尘进入缸筒2内。在缸筒2的下端设置有端盖19，端盖19通过螺纹与缸筒2固接，在端盖19上还设置有防松螺钉18，用以防止端盖19转动而脱落。在导向座8内的上部并位于活塞杆1的两侧，分别装设有伸张阀系9和压缩阀系17。在缸筒2下腔(即有杆腔)靠伸张阀系9的一侧的缸筒壁上，并对应于伸张阀系9的挡座上端位置处，设置一下通气孔，在下通气孔处固接有下通气孔座，当下腔装油时，能将下腔内的空气排出，保证油液顺利注入下腔；在缸筒2上腔(即无杆腔)的上部并与下通气孔座同一侧的缸筒2的壁上，对应的设置一上通气孔，在上通气孔处固接有上通气孔座13，当上腔装油时，能顺利地将上腔内的空气排出，保证油液能顺利地注入上腔。在上腔的缸筒2的壁上且对应于通气孔的另一侧，设有上出油口，在上出油口处，固接有上出油管接头15，在下腔的缸筒的壁上并对应于下通气孔的另一侧的压缩阀系17的压缩阀片26下部，设置一下出油口，并与导向座8上的矩形环形槽相连通，在下出油口处，固接有下出油管接头，上、下出油管接头分别通过紧固螺母和高压软管6与储油罐3的两端的出油口连接并连通。

装设于缸筒2底部的导向座8内上部的伸张阀系9，为沿导向座8周向均匀设置三个伸张阀系9。每个伸张阀系9由伸张弹簧25，锥形伸张阀片21和伸张阀座22组成，在锥形伸张阀片21上设置有伸张阀常通孔24，锥形伸张阀片21由伸张弹簧25固定，伸张弹簧25则由设定好的弹簧落座固定，弹簧刚度按要求设定，伸张阀座22上设置有伸张阀阻尼孔23，伸张阀座22与导向座8通过螺纹连接。当活塞10相对于缸筒2作拉伸运动时，在有杆腔内压力较小时，油液经过设置在伸张阀系9的伸张阀常通孔24流出，在工作过程中，有杆腔内压力将不断增大，当达到设定压力时，油液将克服伸张阀弹簧力做功，推开伸张阀系9的锥形伸张阀片21卸荷，整个过程中，伸张阀系9的伸张阀常通孔及阻尼孔将提供阻尼力，满足减振器拉伸工作时的减振要求。

装设于缸筒底部的导向座内上部的压缩阀系17，为沿导向座8周向均匀设置三个压缩阀系17。每个压缩阀系17由压缩弹簧27、压缩阀片26、压缩阀弹簧挡座30及卡圈29组成，压缩阀片26由压缩阀弹簧27固定，压缩阀弹簧27则由弹簧落座固定，弹簧挡座30上有压缩阀常通孔31，压缩阀弹簧阀座30经卡圈29固定限位。当活塞相对于缸筒2作压缩运动时，因压缩阀系17的压缩弹簧刚度较小，油液很容易将压缩阀片26推开流入到有杆腔内，整个过程中，压缩阀常通孔31及高压软管6将提供阻尼力，满足减振器压缩工作时的减振要求。

在储油罐3上焊接有固定支架，固定支架通过螺栓固接在车架上，在储油罐3上方设有盖子，盖子通过螺纹与储油罐3连接，保证油罐与大气相通。两个常开型电磁阀5分别通过螺栓固定在储油罐3的下方，两电磁阀5的进出油口，分别与储油罐3两端的出油管道及储油罐3连通，两个电磁阀5的线圈，分别通过绝缘导线与车载24伏直流电源连接。当线圈不通电时，两电磁阀5进出油口均处于连通状态，此时储油罐3两边的高压油管道经两电磁阀5进出油口、储油罐3连通，进而将缸筒2的上下腔连通；当车辆需锁死时，给线圈通电，两电磁阀5处于闭合状态，此时储油罐3两边的高压油管道因两个电磁阀5的进出油口的断开而互为不通，从而使缸筒2的有杆腔和无杆腔形成油压闭锁，由于液压油的不可压缩性，而使车桥和车架成为刚性连接，从而实现悬架的双向刚性闭锁。本装置的储油罐3和电磁阀5的组合结构可根据车辆底盘的具体结构和安装空间做适当的调整。

Claims (3)

1.一种兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置，主要包括活塞杆(1)和缸筒(2)、活塞(10)，其特征在于还有电磁阀(5)和储油罐(3)、高压软管(6)，活塞杆(1)通过其下端的吊耳经支架和销轴固接在车桥上，活塞杆(1)与缸筒(2)下端的端盖(19)之间设置有防尘套防护，缸筒(2)通过其上端的吊耳(14)，经支架和销轴固接在车架上，缸筒(2)的内腔被固接在活塞杆(1)上端的活塞(10)分隔为互不相通的上、下两腔，活塞(10)与缸筒(2)和活塞(10)与活塞杆(1)之间分别设置有密封圈，活塞杆(1)通过垫圈(16)和锁紧螺母(11)及防松销子(12)与活塞(10)固接，在缸筒(2)下腔底部装设有导向座(8)，导向座(8)通过其顶端的挡圈(28)将其轴向固定，导向座(8)与缸筒(2)和导向座(8)与活塞杆(1)间分别设置有密封圈，在导向座(8)的下端装设有“J”型防尘密封圈(7)，在缸筒(2)的下端设置有端盖(19)，端盖(19)通过螺纹与缸筒(2)固接，在端盖(19)上还设置有防松螺钉(18)，在导向座(8)内的上部并位于活塞杆(1)的两侧，分别装设有伸张阀系(9)和压缩阀系(17)，在缸筒(2)下腔靠伸张阀系(9)的一侧的缸筒(2)的壁上，并对应于伸张阀系(9)的挡座上端位置处，设置一下通气孔，在下通气孔处固接有下通气孔座，在缸筒(2)上腔的上部并与下通气孔座同一侧的缸筒(2)的壁上，对应的设置一上通气孔，在上通气孔处固接有上通气孔座(13)，在上腔的缸筒(2)的壁上且对应于通气孔的另一侧，设有上出油口，在上出油口处，固接有上出油管接头(15)，在下腔的缸筒(2)的壁上并对应于下通气孔的另一侧的压缩阀系(17)的压缩阀片(16)下部，设置一下出油口，并与导向座(8)上的矩形环形槽相连通，在下出油口处，固接有下出油管接头，上、下出油管接头分别通过紧固螺母和高压软管(6)与储油罐(3)的两端的出油口连接并连通，装设在缸筒(2)底部的导向座(8)内上部的伸张阀系(9)，为沿导向座(8)周向均匀设置三个伸张阀系(9)，装设在缸筒(2)底部的导向座(8)内上部的压缩阀系(17)，为沿导向座(8)周向均匀设置三个压缩阀系(17)，在储油罐(3)上焊接有固定支架，固定支架通过螺栓固接在车架上，在储油罐(3)上方设有盖子，盖子通过螺纹与储油罐(3)连接，两个常开型电磁阀(5)分别通过螺栓固定在储油罐(3)的下方，两电磁阀(5)的进出油口，分别与储油罐(3)两端的出油管道及储油罐(3)连通，两个电磁阀(5)的线圈，分别通过绝缘导线与车载24伏直流电源连接。

2.按照权利要求1所述的兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置，其特征在于所述的伸张阀系(9)由伸张弹簧(25)，锥形伸张阀片(21)和伸张阀座(22)组成，在锥形伸张阀片(21)上有伸张阀常通孔(24)，锥形伸张阀片(21)由伸张弹簧(25)固定，伸张弹簧(25)则由设定好的弹簧落座固定，伸张阀座(22)上设计有伸张阀阻尼孔(23)，伸张阀座(22)与导向座(8)通过螺纹连接。

3.按照权利要求1所述的兼有减振功能的车辆底盘悬架自锁装置，其特征在于所述的压缩阀系(17)由压缩弹簧(27)、压缩阀片(26)、压缩阀弹簧挡座(30)及卡圈(29)组成，压缩阀片(26)由压缩阀弹簧(27)固定，压缩阀弹簧(27)则由弹簧落座固定，弹簧挡座(30)上有压缩阀常通孔(31)，压缩阀弹簧阀座(30)经卡圈(29)固定。

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