CN103204042B - 压力平衡装置、油气悬挂自动调平系统及工程车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压力平衡装置、油气悬挂自动调平系统及工程车辆。该压力平衡装置包括开关阀和稳压回路，稳压回路与开关阀串联，将稳压回路两端的压力差控制在预定范围内。根据本发明的压力平衡装置，能够有效保持车辆平衡，延长车桥使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及工程车辆平衡调整系统，具体而言，涉及一种压力平衡装置、油气悬挂自动调平系统及工程车辆。
背景技术
目前越来越多的重型工程车辆采用油气悬挂系统，油气悬挂较主要由具有柔性液压元件蓄能器、悬挂油缸以及控制油气悬挂姿态调整的控制阀组成，具有优越的非线性弹性特征和良好的减振性能，能够最大限度地满足工程车辆的平顺性要求。一般油气悬挂系统都有自动调平功能，在行驶前将车辆的悬挂油缸伸出到同一长度，维持车辆的姿态平衡。
油气悬挂系统通过控制阀组实现将车身升高、降低等姿态调整。一般左前、右前、左后、右后四个点分别有一个控制阀组，结合油缸位置检测，由控制器根据一定的算法控制各控制阀的开关，可以实现车辆自动调平。但原来的油气悬挂中经常存在一个问题，车身升降时各组悬挂油缸动作不能同步，造成车身倾斜，十分危险。出现此种问题的原因在于：悬挂油缸和蓄能器相连通组成油气弹簧，当车身从最低位置升高时，向悬挂油缸及蓄能器内充油，若各组悬挂油缸的负载不均匀，就会引起各组蓄能器的充油压力不同，则需要的充油量及充油时间也不同，这样车身开始上升就会出现不同步。
为此，在越来越多的油气悬挂中，在原来的技术基础上引入了调速阀。如图1所示，在悬挂进油路上，设置有调速阀23’，此调速阀23’和负载压力无关，通过调节调23’速阀使得通过每个点的流量相同，这样就保证了油气悬挂每个点能够同步起升，同样的在悬挂回油路上增加调速阀，可以保证悬挂同步下降。
图1中所示的应用调速阀23’的油气悬挂系统，在实际应用中，由于左、右负载可能不会完全相同，左蓄能器51’、右蓄能器52’的初始压力也会由于各种原因造成不相同，左、右调速阀23’的调节存在误差而不能完全一致，这都可能会造成左悬挂油缸41’和右悬挂油缸42’的调节速度不同。在起升过程中，一旦出现某对角悬挂油缸的调节速度较另一对角的悬挂油缸调节速度快时(如左前、右后相对于左后、右前较快)，则会造成这一对角的悬挂油缸承受更大的负载，而另一对角的悬挂油缸承受较小的负载。在某些情况下，左右的负载差非常大，就会引起车架扭曲变形，甚至焊缝开裂；而由于左右负载相差较大，会引起车辆高速行驶时对车桥造成损坏，或减少车桥寿命，同时会造成左右轮胎的压缩量相差很大，加剧轮胎磨损，严重时甚至会引起爆胎。
发明内容
本发明旨在提供一种压力平衡装置、油气悬挂自动调平系统及工程车辆，能够有效保持车辆平衡，延长车桥使用寿命。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种压力平衡装置，包括开关阀和稳压回路，稳压回路与开关阀串联，将稳压回路两端的压力差控制在预定范围内。
进一步地，稳压回路包括两个反向并联设置的压力平衡阀。
进一步地，稳压回路包括两个反向并联设置的单向背压阀。
根据本发明的另一方面，提供了一种油气悬挂自动调平系统，包括第一悬挂油缸控制阀组、第二悬挂油缸控制阀组、第一悬挂油缸和第二悬挂油缸，第一悬挂油缸控制阀组的第一工作油口通过液压管路连接至第一悬挂油缸的无杆腔和第二悬挂油缸的有杆腔，第二悬挂油缸控制阀组的第一工作油口通过油压管路连接至第二悬挂油缸的无杆腔和第一悬挂油缸的有杆腔，油气悬挂自动调平系统还包括上述的压力平衡装置，压力平衡装置的第一端通过液压管路连接在第一悬挂油缸控制阀组的第一工作油口与第一悬挂油缸之间的液压管路上，压力平衡装置的第二端通过液压管路连接在第二悬挂油缸控制阀组的第一工作油口与第二悬挂油缸之间的液压管路上。
进一步地，第一悬挂油缸控制阀组包括第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀，第一两位两通电磁阀设置在压力油源至第二悬挂油缸的有杆腔之间的液压管路上，第二两位两通电磁阀设置在回油口至第一悬挂油缸的无杆腔之间的液压管路上；第二悬挂油缸控制阀组包括第三两位两通电磁阀和第四两位两通电磁阀，第三两位两通电磁阀设置在压力油源至第一悬挂油缸的有杆腔之间的液压管路上，第四两位两通电磁阀设置在回油口至第二悬挂油缸的无杆腔之间的液压管路上。
进一步地，压力油源至第一两位两通电磁阀之间设置有控制压力油源至第二悬挂油缸的有杆腔之间的油压的第一调速阀，回油口至第二两位两通电磁阀之间设置有控制第一悬挂油缸的无杆腔至回油口之间的油压的第二调速阀，压力油源至第三两位两通电磁阀之间设置有控制压力油源至第二悬挂油缸的无杆腔之间的油压的第三调速阀，回油口至第四两位两通电磁阀之间设置有控制第一悬挂油缸的有杆腔至回油口之间的油压的第四调速阀。
进一步地，第一调速阀与第一两位两通电磁阀之间、以及第二调速阀与第三两位两通电磁阀之间均设置有防止压力油反向流动至压力油源的单向阀。
进一步地，油气悬挂自动调平系统还包括第一蓄能器和第二蓄能器，第一蓄能器和第一悬挂油缸的无杆腔通过液压管路交汇于一节点后连接至第一两位两通电磁阀与第二悬挂油缸的有杆腔之间的液压管路上，第二蓄能器和第二悬挂油缸的无杆腔通过液压管路交汇于另一节点后连接至第四两位两通电磁阀与第一悬挂油缸的有杆腔之间的液压管路上。
根据本发明的再一方面，提供了一种工程车辆，包括油气悬挂自动调平系统，该油气悬挂自动调平系统为上述的油气悬挂自动调平系统。
进一步地，工程车辆包括前桥组和后桥组，前桥组和后桥组中每一根桥均包括油气悬挂自动调平系统；且前桥组的油气悬挂自动调平系统的每一侧的各悬挂油缸的无杆腔之间互通，以及每一侧的各悬挂油缸的有杆腔之间互通；后桥组的油气悬挂自动调平系统的每一侧的各悬挂油缸的无杆腔之间互通，以及每一侧的各悬挂油缸的有杆腔之间互通；前桥组和后桥组的油气悬挂自动调平系统之间各自独立设置。
应用本发明的技术方案，压力平衡装置包括开关阀和稳压回路，稳压回路与开关阀串联，将稳压回路两端的压力差控制在预定范围内。该压力平衡装置可应用于油气悬挂系统中，使得油气悬挂系统的各悬挂油缸内的液压油压差保持在一定范围之内，从而使得在对车辆的油气悬挂系统进行调平的过程中，不会出现左右负载分配严重不均的问题，可以有效减小车架变形，延长车桥使用寿命，减小由于左右负载分配严重不均所导致的轮胎磨损过大的问题，避免引起爆胎。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中的油气悬挂系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明的第一实施例的压力平衡装置的结构示意图；
图3示出了根据本发明的第二实施例的压力平衡装置的结构示意图；以及
图4示出了根据本发明的实施例的油气悬挂系统的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图2所示，根据本发明的第一实施例，压力平衡装置10包括开关阀和稳压回路，稳压回路与开关阀串联，将稳压回路两端的压力差控制在预定范围内。开关阀与稳压回路串联，可以在需要使用稳压回路时打开开关阀，使得稳压回路正常工作，在不需要使用稳压回路时，关闭开关阀，使得稳压回路不起作用。开关阀和稳压回路相配合，可以起到较好的调节作用，使得接入该压力平衡装置的液压油路位于该压力平衡装置两端的液压油压力差能够控制在一定范围之内，从而可以保持系统稳定，防止该压力平衡装置两端的液压油压力差过大而带来不利影响。
该压力平衡装置10可应用于油气悬挂系统中，使得油气悬挂系统的各悬挂油缸内的液压油压差保持在一定范围之内，从而使得在对车辆的油气悬挂系统进行调平的过程中，不会出现左右负载分配严重不均的问题，可以有效减小车架变形，延长车桥使用寿命，减小由于左右负载分配严重不均所导致的轮胎磨损过大的问题，避免引起爆胎。
在本实施例中，开关阀为第五两位两通电磁阀11。该开关阀也可以为其它能够起到开关作用的电磁阀，例如电磁换向阀，也可以是气动开关阀等。
本实施例的稳压回路包括两个反向并联设置的压力平衡阀12。其中第一个压力平衡阀12的弹簧腔与第二个压力平衡阀12的非弹簧腔相连，开关阀连接在该弹簧腔与非弹簧腔之间的液压管路上。在第二个压力平衡阀12的弹簧腔与第一个压力平衡阀12的非弹簧腔之间的液压管路上也连接有一条与其它液压油路连接的液压管路。在需要对压力平衡装置10两端的压差进行调定时，只需要调整两个压力平衡阀12的预定压力即可。优选地，在本实施例中，两个压力平衡阀均为定差压力平衡阀。
如图3所示，根据本发明的第二实施例的压力平衡装置，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，稳压回路包括两个反向并联设置的单向背压阀13，即当液压油从开关阀通过后，只能从其中一个单向阀通过，而在另一个单向阀所在液压管路上截止。而当液压油从另一端流动时，则在原来通过的单向阀所在的液压管路上截止，在另一个液压管路上通过。该两个单向背压阀13能够始终使压力平衡装置10两端的压差保持在一定范围之内，因此也可以起到较好的压力平衡作用。
如图4所示，根据本发明的实施例，一种油气悬挂自动调平系统包括第一悬挂油缸控制阀组20、第二悬挂油缸控制阀组30、第一悬挂油缸41和第二悬挂油缸42，第一悬挂油缸控制阀组20的第一工作油口通过液压管路连接至第一悬挂油缸41的无杆腔和第二悬挂油缸42的有杆腔，第二悬挂油缸控制阀组30的第一工作油口通过油压管路连接至第二悬挂油缸42的无杆腔和第一悬挂油缸41的有杆腔，该油气悬挂自动调平系统还包括上述的压力平衡装置10，压力平衡装置10的第一端即开关阀所在端通过液压管路连接在第一悬挂油缸控制阀组20的第一工作油口与第一悬挂油缸41之间的液压管路上，压力平衡装置10的第二端通过液压管路连接在第二悬挂油缸控制阀组30的第一工作油口与第二悬挂油缸42之间的液压管路上。
在压力平衡装置的调节作用下，位于车辆左右两侧的悬挂油缸之间的负载差值能够被保持在一定范围之内，因此能够防止左右的负载压差非常大，引起的车架扭曲变形，甚至焊缝开裂的问题；避免车辆高速行驶时对车桥造成损坏，延长车桥寿命，减少由于左右的负载压差较大而带来的轮胎磨损，防止车辆爆胎。
第一悬挂油缸控制阀组20包括第一两位两通电磁阀21和第二两位两通电磁阀22，第一两位两通电磁阀21设置在压力油源P至第二悬挂油缸42的有杆腔之间的液压管路上，第二两位两通电磁阀22设置在回油口T至第一悬挂油缸41的无杆腔之间的液压管路上；第二悬挂油缸控制阀组30包括第三两位两通电磁阀31和第四两位两通电磁阀32，第三两位两通电磁阀31设置在压力油源P至第一悬挂油缸41的有杆腔之间的液压管路上，第四两位两通电磁阀32设置在回油口T至第二悬挂油缸42的无杆腔之间的液压管路上。
压力油源P至第一两位两通电磁阀21之间设置有控制压力油源P至第二悬挂油缸42的有杆腔之间的油压的第一调速阀23，回油口T至第二两位两通电磁阀22之间设置有控制第一悬挂油缸41的无杆腔至回油口T之间的油压的第二调速阀24，压力油源P至第三两位两通电磁阀31之间设置有控制压力油源P至第二悬挂油缸42的无杆腔之间的油压的第三调速阀33，回油口T至第四两位两通电磁阀32之间设置有控制第一悬挂油缸41的有杆腔至回油口T之间的油压的第四调速阀34。调速阀可以与压力平衡装置配合作用，使得油气悬挂自动调平系统的调平更加快速稳定。
在第一调速阀23与第一两位两通电磁阀21之间、以及第二调速阀33与第三两位两通电磁阀31之间均设置有防止压力油反向流动至压力油源的单向阀25。该单向阀25可以在油气悬挂自动调平系统调平之后，压力油源不再向悬挂油缸输出压力油时，有效防止悬挂油缸由于受到重力而使压力油回流至压力油源，保证油气悬挂系统处于调平状态。该单向阀可以与第二两位两通电磁阀22和第四两位两通电磁阀32相配合，防止压力油从悬挂油缸内流回压力油源P或者从回油口T流出，使油气悬挂系统进入保压状态，保证工程车辆处于平衡工作状态。
第一两位两通电磁阀21与第二悬挂油缸42的有杆腔之间的液压管路上具有第一节点N1，第三两位两通电磁阀31与第一悬挂油缸41的有杆腔之间的液压管路上具有第二节点N2，压力平衡装置10的第一端通过液压管路连接在第一节点N1上，压力平衡装置10的第二端通过液压管路连接在第二节点N2上。
油气悬挂自动调平系统还包括第一蓄能器51和第二蓄能器52，第一蓄能器51和第一悬挂油缸41的无杆腔通过液压管路交汇于一节点N3后连接至第一两位两通电磁阀21与第二悬挂油缸42的有杆腔之间的液压管路上，第二蓄能器52和第二悬挂油缸42的无杆腔通过液压管路交汇于另一节点N4后连接至第三两位两通电磁阀31与第一悬挂油缸41的有杆腔之间的液压管路上。蓄能器可以蓄积液压能量，同时保证油气悬挂自动调平系统的顺利调平。
本发明采用左右连通式油气悬挂系统，第一悬挂油缸41和第二悬挂油缸42的无杆腔和有杆腔交叉连接，可以实现将车身升高、降低等姿态调整，并且可以实现悬挂系统刚性、弹性切换。在第一悬挂油缸控制阀组20和第二悬挂油缸控制阀组30之间连接有压力平衡装置10，能够限制升降过程中左右负载差值。
根据本发明的实施例，工程车辆包括油气悬挂自动调平系统，该油气悬挂自动调平系统为上述的油气悬挂自动调平系统。
该工程车辆还包括前桥组和后桥组，前桥组和后桥组中每一根桥均包括上述的油气悬挂自动调平系统。前桥组的油气悬挂自动调平系统的每一侧的各悬挂油缸的无杆腔之间互通，且每一侧的各所述悬挂油缸的有杆腔之间互通。后桥组的油气悬挂自动调平系统的每一侧的各悬挂油缸的无杆腔之间互通，且每一侧的各悬挂油缸的有杆腔之间互通。但前桥组和后桥组之间的油气悬挂自动调平系统是各自独立设置的，并不相连通，也即前桥组的油气悬挂自动调平系统只用于调平前桥组各桥的车桥平衡，后桥组的油气悬挂自动调平系统只用于调平后桥组各桥的车桥平衡。这种前桥组和后桥组相互独立的调平方式，使得工程车辆在调整时能够使前桥组的两侧的调整保持平衡，同时保证后桥组的两侧的调整保持平衡，前桥组和后桥组之间不会由于受力不均衡而发生调平失效的现象，因此调整更加平稳。
下面以整车当前位置为最低开始进行自动调平，来分析其调节过程：
此时通过油缸位置检测装置检测到车辆当前位置位于调平点以下，由控制器控制第一两位两通电磁阀21和第四两位两通电磁阀32得电，压力油进入悬挂油缸和蓄能器，待蓄能器内冲入一定的高压油使得建立一定的压力负载压力后，将推动悬挂油缸的伸缩杆伸出，使得车辆升高。
在调平过程中两位两通电磁阀11一直得电，使得左右连通。如果在调平的过程中引起了左右的负载相差较大，而且其差值超过了压力平衡阀或者预压式单向阀的弹簧预设值，将打开压力平衡阀或者预压式单向阀，这样使得整个调平过程中油气悬挂系统左右两侧的压力差不会超过某一设定值。其设定值需要根据实际设计情况调节，本实例中设定一优选值：15bar。
待左前、右前、左后、右后四个点分别升高到调平位置后，关闭第一两位两通电磁阀21和第四两位两通电磁阀32，调平结束。
调平过程依然是通过油缸位置检测装置控制电磁阀的开和关，但由于压力平衡装置10的存在，使得整个调平过程中左、右油缸的压力差控制在一定范围内，假如左侧升高较快，引起左侧压力较右侧大，如果差值超过某设定值后将打开压力阀，这时由于左侧压力较右侧压力达，则左侧不会继续升高，右侧会加速升高，直到左右负载差重新控制在预设值范围内。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：压力平衡装置包括开关阀和稳压回路，稳压回路与开关阀串联，将稳压回路两端的压力差控制在预定范围内。该压力平衡装置可应用于油气悬挂系统中，使得油气悬挂系统的各悬挂油缸内的液压油压差保持在一定范围之内，从而使得在对车辆的油气悬挂系统进行调平的过程中，不会出现左右负载分配严重不均的问题，可以有效减小车架变形，延长车桥使用寿命，减小由于左右负载分配严重不均所导致的轮胎磨损过大的问题，避免引起爆胎。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压力平衡装置，其特征在于，包括开关阀和稳压回路，所述稳压回路与所述开关阀串联，将所述稳压回路两端的压力差控制在预定范围内；
所述稳压回路包括两个反向并联设置的压力平衡阀(12)或所述稳压回路包括两个反向并联设置的单向背压阀(13)。
2.一种油气悬挂自动调平系统，包括第一悬挂油缸控制阀组(20)、第二悬挂油缸控制阀组(30)、第一悬挂油缸(41)和第二悬挂油缸(42)，所述第一悬挂油缸控制阀组(20)的第一工作油口通过液压管路连接至所述第一悬挂油缸(41)的无杆腔和所述第二悬挂油缸(42)的有杆腔，所述第二悬挂油缸控制阀组(30)的第一工作油口通过油压管路连接至所述第二悬挂油缸(42)的无杆腔和所述第一悬挂油缸(41)的有杆腔，其特征在于，所述油气悬挂自动调平系统还包括权利要求1所述的压力平衡装置(10)，所述压力平衡装置(10)的第一端通过液压管路连接在所述第一悬挂油缸控制阀组(20)的第一工作油口与所述第一悬挂油缸(41)之间的液压管路上，所述压力平衡装置(10)的第二端通过液压管路连接在所述第二悬挂油缸控制阀组(30)的第一工作油口与所述第二悬挂油缸(42)之间的液压管路上。
3.根据权利要求2所述的油气悬挂自动调平系统，其特征在于，
所述第一悬挂油缸控制阀组(20)包括第一两位两通电磁阀(21)和第二两位两通电磁阀(22)，所述第一两位两通电磁阀(21)设置在压力油源至所述第二悬挂油缸(42)的有杆腔之间的液压管路上，所述第二两位两通电磁阀(22)设置在回油口至所述第一悬挂油缸(41)的无杆腔之间的液压管路上；
所述第二悬挂油缸控制阀组(30)包括第三两位两通电磁阀(31)和第四两位两通电磁阀(32)，所述第三两位两通电磁阀(31)设置在压力油源至所述第一悬挂油缸(41)的有杆腔之间的液压管路上，所述第四两位两通电磁阀(32)设置在回油口至所述第二悬挂油缸(42)的无杆腔之间的液压管路上。
4.根据权利要求3所述的油气悬挂自动调平系统，其特征在于，所述压力油源至所述第一两位两通电磁阀(21)之间设置有控制所述压力油源至所述第二悬挂油缸(42)的有杆腔之间的油压的第一调速阀(23)，所述回油口至所述第二两位两通电磁阀(22)之间设置有控制所述第一悬挂油缸(41)的无杆腔至所述回油口之间的油压的第二调速阀(24)，所述压力油源至所述第三两位两通电磁阀(31)之间设置有控制所述压力油源至所述第二悬挂油缸(42)的无杆腔之间的油压的第三调速阀(33)，所述回油口至所述第四两位两通电磁阀(32)之间设置有控制所述第一悬挂油缸(41)的有杆腔至所述回油口之间的油压的第四调速阀(34)。
5.根据权利要求4所述的油气悬挂自动调平系统，其特征在于，所述第一调速阀(23)与所述第一两位两通电磁阀(21)之间、以及所述第二调速阀(33)与所述第三两位两通电磁阀(31)之间均设置有防止所述压力油反向流动至所述压力油源的单向阀(25)。
6.根据权利要求3所述的油气悬挂自动调平系统，其特征在于，所述油气悬挂自动调平系统还包括第一蓄能器(51)和第二蓄能器(52)，所述第一蓄能器(51)和所述第一悬挂油缸(41)的无杆腔通过液压管路交汇于一节点(N3)后连接至所述第一两位两通电磁阀(21)与所述第二悬挂油缸(42)的有杆腔之间的液压管路上，所述第二蓄能器(52)和所述第二悬挂油缸(42)的无杆腔通过液压管路交汇于另一节点(N4)后连接至所述第四两位两通电磁阀(32)与所述第一悬挂油缸(41)的有杆腔之间的液压管路上。
7.一种工程车辆，包括油气悬挂自动调平系统，其特征在于，所述油气悬挂自动调平系统为权利要求2至6中任一项所述的油气悬挂自动调平系统。
8.根据权利要求7所述的工程车辆，其特征在于，包括前桥组和后桥组，所述前桥组和所述后桥组中每一根桥均包括所述油气悬挂自动调平系统；且
所述前桥组的所述油气悬挂自动调平系统的每一侧的各悬挂油缸的无杆腔之间互通，以及每一侧的各所述悬挂油缸的有杆腔之间互通；
所述后桥组的所述油气悬挂自动调平系统的每一侧的各悬挂油缸的无杆腔之间互通，以及每一侧的各所述悬挂油缸的有杆腔之间互通；
所述前桥组和所述后桥组的所述油气悬挂自动调平系统之间各自独立设置。
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Denomination of invention: Pressure balancing device, oil and gas suspension automatic leveling system, and engineering vehicles Effective date of registration: 20231122 Granted publication date: 20160608 Pledgee: ZOOMLION Group Finance Co.,Ltd. Pledgor: ZOOMLION HEAVY INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980067010 |