CN107053986A - 一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，包括悬架基台、齿轮油泵、液压油箱、与液压油箱连接的油路；还包括货箱/悬架切换阀、货箱举升阀、前悬架阀、后悬架阀、齿轮油泵、三桥升降阀、多个油缸、管路滤清器和进油滤清器；液压油箱通过油路与进油滤清器连接，进油滤清器与货箱/悬架切换阀连接，货箱/悬架切换阀用于控制切换货箱举升系统与悬架系统。本发明将油气悬架技术应用到自卸车上，改善自卸车的平顺性，提高车辆的使用寿命，提高自卸车横坡卸货时的安全性；与自卸车现有的系统共用液压元件，节省空间，降低成本；采用平衡悬架的理念，将悬架油缸分组并联；车辆两侧油缸互联，减少辆转弯时的侧倾角，起到车辆稳定杆的作用。

Description

一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，属于自卸车设备领域。
背景技术
目前公路运输车辆和100吨以下的非公路运输车辆，其悬架系统以钢板弹簧式为主。而工程上使用自卸车的比例比较大，为了减轻整车重量，使车辆具有更好的平顺性，提高车辆运行和卸货的安全性能等，目前开发了以油气悬架为核心技术的五轴自卸车。
与传统的钢板弹簧式的悬架相比，油气悬架系统具有以下优势：
1)非线性刚度。传统的悬架因弹性元件的刚度大多为线性的而使其刚度基本保持不变，而在油气悬架中，弹性元件的刚度具有非线性、渐增(减)的特点，这就可以实现车辆在平坦路面上行驶平顺，在劣质路面上因悬架吸收较多的冲击能量而使其保持一定的行驶速度。
2)车身高度自由调节。通过悬架缸的同时或单独调节，车架高度可上下升降、前后升降或左右升降，这对改善车辆的通过性能和行驶性能十分重要。
3)改善车辆运动性能。通过悬架纵横交错的不同连接，可以改善车辆的某些运动性能(如侧倾运动、俯仰运动)，解决车辆启动和刹车时的点头现象等。通过多轴油缸的并联，可以使车辆对路面具有很好的适应性，提高了车辆的平顺性和驾驶的舒适度。
4)单位储能比大。这一特点对重型车辆特别有利，可以有效地减轻悬架质量和结构尺寸。
5)水平调整。在横坡路面卸货时，有可能导致翻车。油气悬架车型可以通过调整两侧悬挂缸的油量实现调平功能，能够使车辆在更为恶劣的卸料场地进行作业。
但是现有的油气悬架相对于传统悬架，油气悬架的开发对各个元件的性能匹配的要求比较高，产品的投入比较大；并且对于每一种车型都要做承载、减震方面的设计计算和大量的试验工作，所以目前来说该技术应用正处于高端技术向商用市场的应用过渡期，正逐渐的应用到商用车辆产品上。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，有效改善自卸车的平顺性，提高车辆的使用寿命，且液压元件布置合理，节省空间。
为了实现上述目的，本发明采用的一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，包括用于承载车轮的悬架基台、用于提供动力的齿轮油泵、液压油箱、及与液压油箱连接的油路；
还包括分别布置在悬架基台上的货箱/悬架切换阀、货箱举升阀、前悬架阀、后悬架阀、齿轮油泵、三桥升降阀、多个油缸、及设置在油路上的管路滤清器和进油滤清器；
所述液压油箱通过油路与进油滤清器连接，所述进油滤清器与货箱/悬架切换阀连接，所述货箱/悬架切换阀用于控制切换货箱举升系统与悬架系统；
当货箱/悬架切换阀切换至货箱举升系统时，所述液压油箱内的液压油经进油滤清器供至货箱举升阀上的进/回油口，控制货箱举升阀置于货箱举升/下降位置，进而液压油进入货箱举升油缸，实现货箱举升/下降；
当货箱/悬架切换阀切换至悬架系统时，液压油箱内的液压油经管路滤清器分别供至前悬架阀、后悬架阀和三桥升降阀的进油口，通过控制前悬架阀、后悬架阀和三桥升降阀相应动作，实现各悬架油缸的压缩或拉伸；
所述油缸包括一桥悬架油缸、二桥悬架油缸、三桥悬架油缸、四桥悬架油缸和五桥悬架油缸。
作为改进，该自卸车上的一桥、二桥和三桥，其左、右各均设为一组油缸，每组油缸的上、下腔并联；
所述一桥、二桥和三桥的左、右两组油缸互连，且一组的有杆腔与另一组的无杆腔联通。
作为进一步改进，该自卸车上的四桥、五桥的单侧油缸为一组；且单侧有杆腔与另一侧无杆腔联通。
作为改进，所述三桥上设有用于驱动三桥升降的液压油缸和三桥升降阀、用于监测三桥位置的气压和行程传感器、及用于控制三桥锁止的油缸锁止阀；
当三桥升降阀控制提升三桥时，气控阀处于常闭状态，使三桥与一桥、二桥断开连接，通过气控开关和电信号逻辑通断来同时控制电磁阀的通断，实现三桥的提升。
作为改进，所述前悬架阀包括进油单向阀一、进油单向阀二、进油控制电磁阀一、进油控制电磁阀二、回油控制电磁阀一、回油控制电磁阀二，及控制左右侧油缸互联的电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三和电磁阀四；
当一桥、二桥、三桥、四桥和五桥的单侧或两侧油缸伸长时，齿轮油泵的液压油顶开进油单向阀一、进油单向阀二，进油控制电磁阀一、进油控制电磁阀二处于导通状态，给悬架油缸的无杆腔供油；
当油缸回油状态时，回油控制电磁阀一、回油控制电磁阀二处于导通状态，油液经T口回到液压油箱；
当车辆需要车架调平或油缸回中位时，电磁阀二、电磁阀三处于断开状态，断开左右侧油缸的连接，同时电磁阀一、电磁阀四处于导通状态，使单侧油缸上下腔联通，实现差动连接。
作为改进，所述悬架基台上还设有阻尼阀、蓄能器，所述阻尼阀包括设置在三桥悬架油缸一侧的前桥阻尼阀、设置在后悬架阀一侧的后桥阻尼阀；
所述蓄能器包括设置在前桥阻尼阀一侧的前桥蓄能器、及设置在后桥阻尼阀一侧的后桥蓄能器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)采用油气悬架可以提高大吨位车辆的承载能力和运输速度，能实现多拉快跑的目的；
2)由于油缸的单位储能量大，与传统钢板弹簧相比，可以大大降低非簧载质量，减轻车辆自重；
3)合理的匹配油气悬架中阻尼阀和蓄能器的减震参数，能很好地提高驾驶员的驾驶舒适性，减少冲击载荷对车辆零部件的损坏，保护零部件；
4)卸货时的调平功能，可以提高车辆横坡卸货的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构布置示意图；
图2为本发明的液压控制原理示意图；
图3为本发明中三桥的液压控制原理示意图；
图4为本发明中调整货箱状态的液压控制原理示意图；
6、前桥阻尼阀，7、后桥阻尼阀，8、后桥蓄能器，12、前桥蓄能器，19、货箱举升油缸，
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1、图2所示，一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，包括用于承载车轮的悬架基台、用于提供动力的齿轮油泵16、液压油箱1、及与液压油箱1连接的油路；
还包括分别布置在悬架基台上的货箱/悬架切换阀2、货箱举升阀18、前悬架阀4、后悬架阀10、齿轮油泵16、三桥升降阀5、多个油缸、及设置在油路上的管路滤清器3和进油滤清器14；
所述液压油箱1通过油路与进油滤清器14连接，所述进油滤清器14与货箱/悬架切换阀2连接，所述货箱/悬架切换阀2用于控制切换货箱举升系统20与悬架系统21；
当货箱/悬架切换阀2切换至货箱举升系统20时，所述液压油箱1内的液压油经进油滤清器14供至货箱举升阀18上的进/回油口，控制货箱举升阀18置于货箱举升/下降位置，进而液压油进入货箱举升油缸19，实现货箱举升/下降；
当货箱/悬架切换阀2切换至悬架系统21时，液压油箱1内的液压油经管路滤清器3分别供至前悬架阀4、后悬架阀10和三桥升降阀5的进油口，通过控制前悬架阀4、后悬架阀10和三桥升降阀5相应动作，实现各悬架油缸的压缩或拉伸；
所述油缸包括一桥悬架油缸17、二桥悬架油缸15、三桥悬架油缸13、四桥悬架油缸11和五桥悬架油缸9。
作为实施例的改进，该自卸车上的一桥22、二桥23和三桥24，左、右各均设为一组油缸，每组油缸的上、下腔并联，实现平衡悬架功能；
所述一桥22、二桥23和三桥24的左、右两组油缸互连，且一组的有杆腔与另一组的无杆腔联通，实现横向稳定杆作用。
作为实施例的改进，该自卸车上的四桥25、五桥26的单侧油缸为一组，实现后桥平衡悬架功能；且单侧有杆腔与另一侧无杆腔联通，实现横向稳定杆作用。
作为实施例的改进，所述三桥24上设有用于驱动三桥24升降的液压油缸和三桥升降阀5、用于监测三桥24位置的气压和行程传感器、及用于控制三桥24锁止的油缸锁止阀；
如图3所示的三桥控制阀原理图，当三桥升降阀5控制提升/下降三桥24时，通过驾驶室操纵开关至高位；气控阀控制口Y102.1、Y102.2和Y102.3处于常闭状态，使三桥24与一桥22、二桥23断开连接，气控开关11.2的控制口Y202得气并给电信号使15YA得电，推动换向阀10.2至平行位，油液打开双向液压锁9.2，使油缸压缩，实现三桥24的提升；当放下三桥时，气控开关11.4的控制口Y204得气并给电信号使17YA得电，推动换向阀10.2至交叉位，油液打开双向液压锁9.2，使油缸伸长，实现降三桥24。
作为实施例的改进，如图4所示，所述前悬架阀4包括进油单向阀一27、进油单向阀二28、进油控制电磁阀一29、进油控制电磁阀二30、回油控制电磁阀一31、回油控制电磁阀二32，及控制左右侧油缸互联的电磁阀一33、电磁阀二24、电磁阀三35和电磁阀四36；
当一桥22、二桥23、三桥24、四桥25和五桥26的单侧或两侧油缸伸长时，齿轮油泵16的液压油顶开进油单向阀一27、进油单向阀二28，进油控制电磁阀一29、进油控制电磁阀二30处于导通状态，给悬架油缸的无杆腔供油；
当油缸回油状态时，回油控制电磁阀一31、回油控制电磁阀二32处于导通状态，油液经T口回到液压油箱1；
当车辆需要车架调平或油缸回中位时，电磁阀二34、电磁阀三35处于断开状态，断开左右侧油缸的连接，同时电磁阀一33、电磁阀四36处于导通状态，使单侧油缸上下腔联通，实现差动连接。由于在设计过程中的优化，前悬架阀和后悬架阀采用相同的结构和原理。
作为实施例的改进，所述悬架基台上还设有阻尼阀、蓄能器，所述阻尼阀包括设置在三桥悬架油缸13一侧的前桥阻尼阀6、设置在后悬架阀10一侧的后桥阻尼阀7；
所述蓄能器包括设置在前桥阻尼阀6一侧的前桥蓄能器12、及设置在后桥阻尼阀7一侧的后桥蓄能器8。悬架油缸起到支撑簧载的作用；蓄能器起到弹簧的作用；阻尼阀起到减震器的作用。
如附图2、附图3和附图4所示，齿轮油泵16将液压油送至货箱/悬架切换阀2的进油口P，经切换阀选择后将液压油经P1供至货箱举升阀18的进油口；经P2供至前悬架阀4和后悬架阀10的进油口P；回油时，经前悬架阀4和后悬架阀10的回油口P将液压油经货箱/悬架切换阀2的T口返回液压油箱1；货箱举升油缸19的油经货箱举升阀18的P口和货箱/悬架切换阀2的回油口返回液压油箱1。
经前悬架阀4的B11、B12的接口分别与前2桥的左右两侧油缸的有杆腔连通，并通过三桥升降阀5的B1、B2接口与三桥油缸的有杆腔连通，分别形成前桥油缸有杆腔的左右分组油缸的并联；同样前悬架阀4的B21、B22的接口分别与前2桥的左右两侧油缸的无杆腔连通，并通过三桥升降阀5的A1、A2接口与三桥油缸的无杆腔连通，分别形成前桥油缸无杆腔的左右分组油缸的并联。
与前悬架阀4一样，后悬架阀10的B11、B12的接口分别与四桥25、五桥26的左右两侧油缸的有杆腔连通，分别形成前桥油缸有杆腔的左右分组油缸的并联；B21、B22的接口分别与四桥25、五桥26的左右两侧油缸的无杆腔连通，分别形成前桥油缸无杆腔的左右分组油缸的并联。
本发明具有以下优点：1)采用油气悬架可以提高大吨位车辆的承载能力和运输速度，能实现多拉快跑的目的；2)由于油缸的单位储能量大，与传统钢板弹簧相比，可以大大降低非簧载质量，减轻车辆自重；3)合理的匹配油气悬架中阻尼阀和蓄能器的减震参数，能很好地提高驾驶员的驾驶舒适性，减少冲击载荷对车辆零部件的损坏，保护零部件；4)卸货时的调平功能，可以提高车辆横坡卸货的安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，包括用于承载车轮的悬架基台、用于提供动力的齿轮油泵(16)、液压油箱(1)、及与液压油箱(1)连接的油路；
其特征在于，还包括分别布置在悬架基台上的货箱/悬架切换阀(2)、货箱举升阀(18)、前悬架阀(4)、后悬架阀(10)、齿轮油泵(16)、三桥升降阀(5)、多个油缸、及设置在油路上的管路滤清器(3)和进油滤清器(14)；
所述液压油箱(1)通过油路与进油滤清器(14)连接，所述进油滤清器(14)与货箱/悬架切换阀(2)连接，所述货箱/悬架切换阀(2)用于控制切换货箱举升系统(20)与悬架系统(21)；
当货箱/悬架切换阀(2)切换至货箱举升系统(20)时，所述液压油箱(1)内的液压油经进油滤清器(14)供至货箱举升阀(18)上的进/回油口，控制货箱举升阀(18)置于货箱举升/下降位置，进而液压油进入货箱举升油缸(19)，实现货箱举升/下降；
当货箱/悬架切换阀(2)切换至悬架系统(21)时，液压油箱(1)内的液压油经管路滤清器(3)分别供至前悬架阀(4)、后悬架阀(10)和三桥升降阀(5)的进油口，通过控制前悬架阀(4)、后悬架阀(10)和三桥升降阀(5)相应动作，实现各悬架油缸的压缩或拉伸；
所述油缸包括一桥悬架油缸(17)、二桥悬架油缸(15)、三桥悬架油缸(13)、四桥悬架油缸(11)和五桥悬架油缸(9)。
2.根据权利要求1所述的一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，其特征在于，该自卸车上的一桥(22)、二桥(23)和三桥(24)，其左、右各均设为一组油缸，每组油缸的上、下腔并联；
所述一桥(22)、二桥(23)和三桥(24)的左、右两组油缸互连，且一组的有杆腔与另一组的无杆腔联通。
3.根据权利要求1或2所述的一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，其特征在于，该自卸车上的四桥(25)、五桥(26)的单侧油缸为一组；且单侧有杆腔与另一侧无杆腔联通。
4.根据权利要求1或2所述的一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，其特征在于，所述三桥(24)上设有用于驱动三桥(24)升降的液压油缸和三桥升降阀(5)、用于监测三桥(24)位置的气压和行程传感器、及用于控制三桥(24)锁止的油缸锁止阀；
当三桥升降阀(5)控制提升三桥(24)时，气控阀处于常闭状态，使三桥(24)与一桥(22)、二桥(23)断开连接，通过气控开关和电信号逻辑通断来同时控制电磁阀的通断，实现三桥(24)的提升。
5.根据权利要求1所述的一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，其特征在于，所述前悬架阀(4)包括进油单向阀一(27)、进油单向阀二(28)、进油控制电磁阀一(29)、进油控制电磁阀二(30)、回油控制电磁阀一(31)、回油控制电磁阀二(32)，及控制左右侧油缸互联的电磁阀一(33)、电磁阀二(24)、电磁阀三(35)和电磁阀四(36)；
当一桥(22)、二桥(23)、三桥(24)、四桥(25)和五桥(26)的单侧或两侧油缸伸长时，齿轮油泵(16)的液压油顶开进油单向阀一(27)、进油单向阀二(28)，进油控制电磁阀一(29)、进油控制电磁阀二(30)处于导通状态，给悬架油缸的无杆腔供油；
当油缸回油状态时，回油控制电磁阀一(31)、回油控制电磁阀二(32)处于导通状态，油液经T口回到液压油箱(1)；
当车辆需要车架调平或油缸回中位时，电磁阀二(34)、电磁阀三(35)处于断开状态，断开左右侧油缸的连接，同时电磁阀一(33)、电磁阀四(36)处于导通状态，使单侧油缸上下腔联通，实现差动连接。
6.根据权利要求1所述的一种五轴自卸车油气悬架液压控制系统，其特征在于，所述悬架基台上还设有阻尼阀、蓄能器，所述阻尼阀包括设置在三桥悬架油缸(13)一侧的前桥阻尼阀(6)、设置在后悬架阀(10)一侧的后桥阻尼阀(7)；
所述蓄能器包括设置在前桥阻尼阀(6)一侧的前桥蓄能器(12)、及设置在后桥阻尼阀(7)一侧的后桥蓄能器(8)。
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