CN104191925A - 一种非驱动独立悬架车轴及全地面起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非驱动独立悬架车轴及全地面起重机，其中，非驱动独立悬架车轴，包括左半轴和右半轴，所述左半轴和右半轴均包括悬挂油缸和非驱动轮边，还包括横向定位机构，所述横向定位机构设置在所述左半轴和所述右半轴之间，所述横向定位机构分别与两个所述非驱动轮边连接，且还与车架连接，所述横向定位机构用于为所述左半轴和所述右半轴进行横向定位，平衡所述左半轴和所述右半轴所受的横向力，并将牵引力或制动力传递到所述车架。本发明能够平衡车轴所受的横向力，优化悬挂油缸的受力，减轻对悬挂油缸的磨损。

Description

一种非驱动独立悬架车轴及全地面起重机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种非驱动独立悬架车轴及应用该非驱动独立悬架车轴的全地面起重机。

背景技术

根据导向机构的结构特点，全地面起重机的底盘悬架的结构形式主要分为非独立悬架和独立悬架两大类。

(1)非独立悬架：非独立悬架的左右车轮装在一根整体的刚性轴或非断开式驱动桥的桥壳上，其主要的优点有结构简单，制造、维护方便，经济性好；工作可靠，使用寿命长；车轮跳动时，轮距、前束不变，因而轮胎磨损小；转向时，车身侧倾后车轮的外倾角不变，传递侧向力的能力不降低。

(2)独立悬架：具有非悬挂质量小，悬架所受到并传给车身的冲击载荷小，有利于提高整车的行驶平顺性及轮胎的接地性能；左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可减少车身的倾斜和振动；占用横向空间少，易于实现驱动轮转向。

目前，独立悬架车桥已在轿车上普遍使用，而全地面起重机底盘采用的悬架结构也已经逐步向独立悬架结构转型。

如图1、图2所示，为目前在全地面起重机上已经使用的非驱动独立悬架车轴，该非驱动独立悬架车轴主要包括断开式车桥、悬挂油缸和转向机构等，具体结构如下。

悬挂油缸导向套2’的侧面通过螺栓与车架1’的侧面紧固连接，悬挂油缸的活塞杆下端与车轴轮边5’通过螺栓紧固连接，悬挂油缸工作时，活塞杆固定不动，通过悬挂油缸导向套2’伸缩带动车架1’升降。

转向摇臂4’安装在悬挂油缸导向套2’上，两者之间安装滚动轴承，可以相对转动。转向摇臂4’一端与转向助力油缸3’连接，一边与转向铰链机构6’连接，转向铰链机构6’与车轴轮边5’固定。车轮转向时，转向助力油缸3’带动转向摇臂4’转动，转向摇臂4’带动与车轴轮边5’固连的转向铰链机构6’转动，实现车轮转向。

上述非驱动独立悬架车轴具有以下缺点：

(1)悬挂油缸导向套2’的侧面与车架1’相连，悬挂油缸的活塞杆下端与车轴轮边5’相连，由于存在一定的主销内倾角度，悬挂油缸工作时，悬挂油缸导向套2’带动车架1’升降，悬挂油缸导向套2’受到的横向力有外倾趋势，加重了悬挂油缸导向套2’与活塞杆之间的摩擦，加快了悬挂油缸密封圈的磨损。

(2)该非驱动独立悬架车轴的横向定位与横向刚度全部由悬挂油缸导向套2’提供，由于都是刚性连接，整机转弯时产生的离心力，加速或制动时产生的沿汽车前进方向的牵引力或制动力，均需要通过活塞杆与悬挂油缸导向套2’的相互作用来克服，使得悬挂油缸导向套2’与活塞杆之间的磨损严重，容易造成悬挂油缸的内泄。

(3)将转向摇臂4’固定在悬挂油缸导向套2’上，维修检查不方便；连接转向摇臂4’与车轴轮边5’的转向铰链机构6’的结构复杂，装配不方便。

发明内容

本发明的目的是提出一种非驱动独立悬架车轴及全地面起重机，其能够平衡车轴所受的横向力，优化悬挂油缸的受力，减轻对悬挂油缸的磨损。

为实现上述目的，本发明提供了一种非驱动独立悬架车轴，其包括左半轴和右半轴，所述左半轴和右半轴均包括悬挂油缸和非驱动轮边，还包括横向定位机构，所述横向定位机构设置在所述左半轴和所述右半轴之间，所述横向定位机构分别与两个所述非驱动轮边连接，且还与车架连接，所述横向定位机构用于为所述左半轴和所述右半轴进行横向定位，平衡所述左半轴和所述右半轴所受的横向力，并将牵引力或制动力传递到所述车架。

在一优选或可选实施例中，所述横向定位机构包括中心平衡箱和推力杆，所述中心平衡箱通过所述推力杆与所述非驱动轮边连接，所述中心平衡箱的顶部与所述车架连接。

在一优选或可选实施例中，所述推力杆为V型推力杆，所述中心平衡箱的两侧分别设置有一根所述V型推力杆，所述V型推力杆的中心端头与所述非驱动轮边连接，所述V型推力杆的两个支铰链均与所述中心平衡箱连接。

在一优选或可选实施例中，所述中心平衡箱包括上平板和下平板，以及设置在所述上平板与所述下平板之间的圆柱体，所述上平板与所述车架连接，所述下平板与所述推力杆连接。

在一优选或可选实施例中，所述悬挂油缸的缸杆端与所述车架连接，所述悬挂油缸的缸筒端与所述非驱动轮边连接。

在一优选或可选实施例中，所述悬挂油缸的缸杆端通过球型轴承结构与所述车架连接。

在一优选或可选实施例中，所述悬挂油缸的轴线相对于主销中心线外倾，所述悬挂油缸的轴线与所述主销中心线之间具有大于0度的外倾角。

在一优选或可选实施例中，所述V型推力杆的中心端头通过球铰链与所述非驱动轮边连接。

在一优选或可选实施例中，所述圆柱体与所述上平板和所述下平板之间均焊接有加强筋。

为实现上述目的，本发明提供了一种全地面起重机，其包括上述任一实施例中的非驱动独立悬架车轴。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明通过设置横向定位机构用于为非驱动独立悬架车轴的左半轴和右半轴进行横向定位，平衡左半轴和右半轴所受的横向力，并将牵引力或制动力传递到车架，优化了悬挂油缸的受力，减轻了对悬挂油缸的磨损，延长了悬挂油缸的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为现有技术中的非驱动独立悬架车轴的结构示意图；

图2为图1的A-A向示意图；

图3为本发明提供的非驱动独立悬架车轴的主视示意图；

图4为本发明提供的非驱动独立悬架车轴的俯视示意图；

图5为本发明提供的V型推力杆的结构示意图；

图6为本发明提供的中心平衡箱的主视示意图；

图7为本发明提供的中心平衡箱的俯视透视示意图；

图8为本发明提供的悬挂油缸的受力分析示意图。

附图中：

1’-车架；2’-悬挂油缸导向套；3’-转向助力油缸；4’-转向摇臂；5’-车轴轮边；6’-转向铰链机构；

1-悬挂油缸；2-非驱动轮边；

3-V型推力杆；31-支铰链；32-中心端头；

4-中心平衡箱；41-上平板；42-下平板；43-圆柱体；44-加强筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

首先对本发明用到的技术术语进行解释。

独立悬架：在左、右车轮之间没有一根刚性梁或非断开式车桥连接，左、右车轮各自“独立”地与车架或车身相连，构成断开式车桥。

悬挂油缸：承担着悬架垂向力的作用，吸收悬架垂直振动的能量，并将其转化为热能耗散掉，使振动迅速衰减。另外，还具有缓和冲击的作用。

轮边：车轴两端，用于装配轮胎，并可以实现转向的机构。

V型推力杆：主要是应用在载重汽车或客车上，连接着车架与车桥，其目的主要是为了克服钢板弹簧或油气弹簧只能传递垂直力和侧向力，而不能传递牵引力、制动力及其相应的反作用力矩的问题。

如图3所示，为本发明提供的非驱动独立悬架车轴的示意性实施例的主视示意图。在该示意性实施例中，非驱动独立悬架车轴主要包括左半轴和右半轴，左半轴和右半轴均包括悬挂油缸1和非驱动轮边2，非驱动独立悬架车轴还包括横向定位机构，横向定位机构设置在左半轴和右半轴之间，横向定位机构分别与两个非驱动轮边2连接，且还与车架连接，横向定位机构用于为左半轴和右半轴进行横向定位，平衡左半轴和右半轴所受的横向力，并将牵引力或制动力传递到车架。

通过设置横向定位机构具有以下作用：1)提高了车轴横向刚度：将整车的轮距可靠地控制在允许的范围之内，可有效减小轮胎受到侧向力的作用，减小轮胎磨损量；悬挂油缸1伸缩时，只承受垂直方向支反力，不因轮距变化而受到附加侧向力或弯矩，优化了悬挂油缸1的受力；2)定位作用：实现了装在非驱动轮边2上的轮胎定位，保证起重机在行驶过程中轮胎的运动符合设计要求；3)传递制动力或牵引力，与现有方案相比减少了悬挂油缸1的磨损，延长了悬挂油缸1的使用寿命。

在本发明提供的非驱动独立悬架车轴的示意性实施例中，悬挂油缸1的缸杆端可以与车架连接，悬挂油缸1的缸筒端可以与非驱动轮边2连接。悬挂油缸1受到的附加弯矩更小，受力特性更优，这是因为：

如图8所示，假设在悬挂油缸1的A点位置和B点位置分别施加相同的垂直载荷F1和F2，将F1和F2分别分解到沿悬挂油缸1的轴向(F1a和F2a)和悬挂油缸1的径向(F1r和F2r)。A点位置附加弯矩为F1a*R，B点位置由于径向力臂为零，无此附加弯矩；由此可见，本发明将悬挂油缸1的缸杆端与车架紧固连接，缸筒端与非驱动轮边2紧固连接，相对于现有技术中悬挂油缸导向套2’的侧面与车架1’相连，悬挂油缸的活塞杆下端与车轴轮边5’相连(如图1所示)，能够使悬挂油缸1受到的附加弯矩更小，受力特性更优。

进一步的，悬挂油缸1的缸杆端可以通过球型轴承结构和螺栓与车架连接；悬挂油缸1的缸筒端可以通过螺栓与非驱动轮边2紧固连接；悬挂油缸1的缸杆端设置的球型轴承结构相对于悬挂油缸1的轴线具有一定范围内的摆角，因此，能够使悬挂油缸1承受的轴向载荷远远大于使其产生弯矩的径向载荷。

在本发明提供的非驱动独立悬架车轴的示意性实施例中，轮边设计的主销中心线L1与悬挂油缸1的轴线L2不重合，即悬挂油缸1的轴线L2相对于主销中心线L1外倾，悬挂油缸1的轴线L2与主销中心线L1之间形成大于0度的外倾角。在悬挂油缸1的轴线L2与地面垂直的状态下，悬挂油缸1的轴线L2与主销中心线L1之间的外倾角最大。

本发明提供的悬挂油缸1的轴线L2相对于主销中心线L1有一个外倾角，悬挂油缸1上端外倾后，增大了两个悬挂油缸1上端部的横向距离，为车架宽度设计提供了更大空间，可以使得车架设计宽度更宽，对车架结构更有利；同时减小了垂直载荷与悬挂油缸1的轴线L2的夹角a(如图8所示)，夹角a的角度减小后，悬挂油缸1所有垂直载荷沿悬挂油缸1轴向的分量更大，径向分量更小，进而减小了使悬挂油缸1产生弯曲的径向载荷。

如图3、图4所示，在本发明提供的非驱动独立悬架车轴的示意性实施例中，横向定位机构可以包括中心平衡箱4和推力杆，中心平衡箱4通过推力杆与非驱动轮边2连接，中心平衡箱4的顶部与车架连接。通过中心平衡箱4来平衡非驱动独立悬架车轴的左半轴和右半轴所受的横向力，并将推力杆沿车辆前进方向的牵引力或制动力传递到车架。

如图6、图7所示，在本发明提供的非驱动独立悬架车轴的示意性实施例中，中心平衡箱4可以包括上平板41和下平板42，以及设置在上平板41与下平板42之间的圆柱体43，上平板41与车架连接，下平板42与推力杆连接。圆柱体43与上平板41和下平板42之间还可以焊接有加强筋44，以增加中心平衡箱4的承载能力。本发明提供的中心平衡箱4结构简单，强度可靠，并减轻了车轴重量。

进一步的，中心平衡箱4的上平板41可以通过螺栓与车架紧固连接，下平板42可以通过螺栓与推力杆紧固连接，上平板41与下平板42之间可以通过焊接的方式设置圆柱体43连接支撑。

如图4、图5所示，在本发明提供的非驱动独立悬架车轴的示意性实施例中，推力杆可以为V型推力杆3，中心平衡箱4的两侧可以分别设置有一根V型推力杆3。V型推力杆3包括两根支铰链31，两根支铰链31的交接处为中心端头32。V型推力杆3的中心端头2与非驱动轮边2连接，V型推力杆3的两个支铰链31的端部均与中心平衡箱4连接。本发明通过V型推力杆3对非驱动独立悬架车轴的左半轴和右半轴进行横向定位，提高了非驱动独立悬架车轴的横向刚度，并将轮胎受到的车辆前进方向的牵引力或制动力传递到车架。

进一步的，V型推力杆3的中心端头可以通过球铰链与非驱动轮边2连接。V型推力杆3的中心端头的球铰链法兰与非驱动轮边2的底端可以通过螺栓紧固连接，两个支铰链31的端部与中心平衡箱4的下平板42可以通过螺栓紧固连接。

通过上述本发明提供的非驱动独立悬架车轴的各个实施例，可以推导出本发明至少还具有以下优点：

(1)本发明提供的悬挂油缸1的上端(缸杆端)通过螺栓直接与车架紧固连接，车架施加的垂直载荷作用于悬挂油缸1的上端部，相比于现有方案(图1)，悬挂油缸1的受力特性更优。且悬挂油缸1的上端部球型轴承结构相对于悬挂油缸1的轴线具有一定范围内的摆角，悬挂油缸1工作时，车架升降引起的悬挂油缸1内外倾趋势，由此活动结构平衡吸收，该结构的设计避免了车架升降过程中油缸导向套与活塞杆之间的严重磨损。

(2)本发明提供的悬挂油缸1的轴线L2相对于主销中心线L1有一个外倾角，设计该角度，增大了左右悬挂油缸1上端的横向距离，为车架宽度设计提供了更大空间。同时使悬挂油缸1受的垂直力F沿轴线的分力Fy更大，对悬挂油缸1产生弯矩的分力Fx更小，使悬挂油缸1的受力状态更加优化。

(3)本发明提供的非驱动独立悬架车轴的左半轴和右半轴采用两根V型推力杆3横向定位，提高了车轴的横向刚度，减小了整机转弯过程中悬挂油缸1承受的横向力，还能很好的传递车辆前进方向的牵引力、制动力及其相应的反作用力矩。

(4)本发明提供的中心平衡箱4的上平板41与车架连接，下平板42与推力杆连接，上平板41与下平板42之间焊接圆柱体43，能够平衡左半轴和右半轴所受的横向力，并将V型推力杆3沿车辆前进方向的牵引力或制动力传递到车架，且中心平衡箱4结构简单，强度可靠，减轻了车轴重量。

本发明提供的非驱动独立悬架车轴可以应用在全地面起重机上。

本发明提供的全地面起重机，包括上述任一实施例中的非驱动独立悬架车轴，因此，相应的具备非驱动独立悬架车轴的有益效果。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种非驱动独立悬架车轴，包括左半轴和右半轴，所述左半轴和右半轴均包括悬挂油缸和非驱动轮边，其特征在于：还包括横向定位机构，所述横向定位机构设置在所述左半轴和所述右半轴之间，所述横向定位机构分别与两个所述非驱动轮边连接，且还与车架连接，所述横向定位机构用于为所述左半轴和所述右半轴进行横向定位，平衡所述左半轴和所述右半轴所受的横向力，并将牵引力或制动力传递到所述车架。

2.如权利要求1所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述横向定位机构包括中心平衡箱和推力杆，所述中心平衡箱通过所述推力杆与所述非驱动轮边连接，所述中心平衡箱的顶部与所述车架连接。

3.如权利要求2所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述推力杆为V型推力杆，所述中心平衡箱的两侧分别设置有一根所述V型推力杆，所述V型推力杆的中心端头与所述非驱动轮边连接，所述V型推力杆的两个支铰链均与所述中心平衡箱连接。

4.如权利要求2或3所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述中心平衡箱包括上平板和下平板，以及设置在所述上平板与所述下平板之间的圆柱体，所述上平板与所述车架连接，所述下平板与所述推力杆连接。

5.如权利要求1所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述悬挂油缸的缸杆端与所述车架连接，所述悬挂油缸的缸筒端与所述非驱动轮边连接。

6.如权利要求5所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述悬挂油缸的缸杆端通过球型轴承结构与所述车架连接。

7.如权利要求1所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述悬挂油缸的轴线相对于主销中心线外倾，所述悬挂油缸的轴线与所述主销中心线之间具有大于0度的外倾角。

8.如权利要求3所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述V型推力杆的中心端头通过球铰链与所述非驱动轮边连接。

9.如权利要求4所述的非驱动独立悬架车轴，其特征在于：所述圆柱体与所述上平板和所述下平板之间均焊接有加强筋。

10.一种全地面起重机，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的非驱动独立悬架车轴。