CN107953737A - 用于车轴的悬架系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车轴的悬架系统，其具有至少一个液压减振筒，其具有至少一个工作腔，其中该工作腔与液压蓄压器相连且可通过切换机构选择性地与压力源和减压器相连。在所述工作腔和蓄压器之间设有可借此锁死悬架的关断阀。为了在解锁时避免桥轴悬架的猛然补偿运动，悬架系统包括至少一个连接至该减振筒的工作腔与该蓄压器的测量机构，其设计用于测定工作腔与蓄压器之间的压差。通过这种方式，可以可靠识别在关断阀两侧的即在减振筒工作腔与蓄压器之间的压差，并且该压差在关断阀打开之时或之前被有针对性地均衡以便解锁悬架。

Description

用于车轴的悬架系统
技术领域
本发明涉及用于车轴的悬架系统，具有至少一个液压减振筒，它有至少一个工作腔，其中，该工作腔与液压蓄压器相连且可通过切换机构选择性地与压力源和减压器相连，其中，在所述工作腔和蓄压器之间设有关断阀，且该悬架系统具有用于获知工作腔与蓄压器之间压差的测量机构。
背景技术
液压式或液压气动式桥轴悬架系统早就被应用在轿车的车辆结构中，但除此之外也越来越多地被用在农业机械且尤其是具有前轴悬架系统的现代拖拉机中。因为在这种农业机械的不同工作情况下有强烈波动的桥轴载荷，故这样的前轴悬架配备有水平高度调整和弹簧减振调整功能。此外，必须在某些工作情况下例如在借助前斗升起中重物时，可以实现前轴悬架的锁死。
文献EP 2730438 A1例如描述了一种用于活动安装的车轴的悬架装置，其具有至少一个可安装在车轴和承载式车辆结构之间的液压减振筒，它具有两个工作腔，这些工作腔分别与不同的液压蓄压器相连。
这样悬架装置的锁死可如下进行：在工作腔和液压蓄压器之间设置关断阀。如果所述工作腔与蓄压器之间的液压连通被断开，则液压筒的弹性运动因为所用液压介质的不可压缩性而被锁死。
与悬架锁死相关的缺点在于，当解锁时，即当在液压筒工作腔与蓄压器之间的相应关断阀打开时，根据当前存在于前轴上的负荷会发生悬架的补偿运动，其只能通过自动水平高度调整不充分地加以补偿。
DE 32 26 452 C2公开了一种用于轮式装载机的液压气动式悬架系统，其中，通过关断阀，用于锁死悬架的减振筒压力腔可与通过连接管路相连的液压蓄压器分隔开。在液压蓄压器和减振筒之间的连接管路中装入切换阀，其选择性地将液压蓄压器与该连接管路或与压力平衡阀相连。为了使车辆在悬架锁死状态下又过渡至能弹动减振的状态，液压蓄压器通过该切换阀与压力平衡阀相连，且至减振筒的关断阀被打开。现在，被连接至连接管路和液压蓄压器的压差开关确定在液压蓄压器与液压筒之间可能有的压差并且一直打开该压力平衡阀，直到液压蓄压器内的压力等同于减振筒内的压力。接着，液压蓄压器通过切换阀与减振筒相连。此时不利的是，一方面液压线路比较复杂且要先后相继控制多个阀，这使得悬架系统易出故障。另外，关断阀必须在存在压差时被打开，这因为在减振筒和供应管路内的液压液有一定的可压缩性(有也不大)而已经可能导致补偿运动。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种更简单的车轴用悬架系统，在此可以避免桥轴悬架在解锁时的补偿运动。
该任务通过权利要求1的特征来完成，在从属权利要求中得到有利的实施方式。
在上述类型的悬架系统中，根据本发明如此完成该任务：测量机构按照与关断阀并联的方式始终与减振筒工作腔和蓄压器相连，以便获知工作腔与蓄压器之间的压差并控制切换机构，以便在关断阀打开前，使蓄压器内的压力等于工作腔内的压力。
由于该测量机构按照与关断阀并联的方式总是与减振筒工作腔和蓄压器相连，故在关断阀两侧的即在减振筒工作腔和蓄压器之间的压差即便在关断阀关闭状态中也能被可靠地发现，且在关断阀打开前被有针对性地平衡掉。这种压差平衡此时只能在关断阀快要打开之前一次性进行。但同样也可行的是，始终平衡掉所出现的压差，即使得蓄压器内的压力持续地匹配于减振筒上变化的载荷。通过后一措施做到了：该关断阀可以在任何时候被打开，至少比需要预先执行压力平衡时明显更快。
适当地，该悬架系统配备有控制装置，该控制装置为了打开关断阀而根据由测量机构提供的压差信号来控制该切换机构，以使蓄压器内的压力“被补偿至”工作腔内的压力，且在完成补偿后才打开该关断阀。即，根据本发明，可以通过使蓄压器根据压差的方向而定，或是与压力源相连，或是与减压器相连，以平衡由测量机构测得的压差，随后悬架通过关断阀的打开而得以解锁。由此避免减振桥轴的补偿运动。
在本发明的一个优选实施方式中，该测量机构可以借助两个压力腔和一个设于两者间的活动构件(例如活动安置于在两侧带有压力端口的孔内的活塞)来形成，其中，这两个压力腔按照促成移动的方式一方面接受筒工作腔内的压力且另一方面接受蓄压器内的压力。根据在关断阀的哪一侧存在较高压力而定，该活动构件移向一个方向或另一个方向，且其因此而充当“针对蓄压器内压力须被增大或减小以补偿存在压差”的指示器。
在此情况下尤其规定，在测量机构内的至少两个压力腔被该活动构件无泄漏地相互分隔开。因此避免了液压介质通过测量机构在关断阀旁流过且因而在存在压差的情况下改变在锁死状态中的减振桥轴的弹簧行程，即所述前轴可以升降。
在一个替代实施方式中，该测量机构具有至少另一个与减压器如液压介质罐相连的压力腔。所述另一个压力腔可以用于借助设于所述另一个压力腔中的传感器测定与偏移、进而与压差大小成比例的信号。所述另一个压力腔卸压至所述罐具有以下功能：在另一个压力腔和第一或第二压力腔之间的密封处泄漏损失轻微的情况下，使得出现的压力介质排入所述罐。此外，连接至另一个压力腔的传感器不必设计成是耐压的，这允许采用成本较低的传感器。
因此处于本发明范围之内的有：该测量机构产生只表示当前压差方向的二进制压差信号，以及取决于存在压差大小的持续性压差信号。
适当地，该测量机构在前述实施方式中还具有传感器，该传感器测量活动构件的位置。由该传感器产生的压差信号可以被供给相应的控制装置，因而可被用于在关断阀打开之前的压差自动均衡。优选地，例如感应式或电容式接近传感器或里德触点可以充当该传感器。
此外有利的是，该测量机构具有至少一个支承到该活动构件上的弹簧。借助这样的弹簧且优选借助设于活动构件两侧的两个弹簧，在无压差的或压力平衡的状态中将该活动构件回移至理想位置(如中间位置)。另外，通过这样的弹簧，与压差反向且与偏移成比例的复位力作用于活动构件，从而可通过测量其偏移来确定压差大小。
在一个优选实施方式中，该液压蓄压器设置在所述关断阀和切换机构之间，该切换机构选择性地将该蓄压器与所述压力源或减压器相连。因此，通过切换机构，可以在关断阀关闭情况下进行可能有的压差平衡。如果切换机构被关闭，即在蓄压器与压力源或减压器之间的液压连通被断开，则悬架系统的通过蓄压器的压力施加而实际调节出的减振强度保持恒定。
此外，在本发明的范围内描述了一种用于前述类型的悬架系统的液压单元块，其具有包括第一和第二液压端口的液压关断阀和与关断阀并联地始终与第一和第二液压端口相连的用于持续测量第一和第二液压端口之间的压差的测量机构。这样的液压单元块形成用于前述类型的悬架系统的耐用且少维护的结构单元并且可以安装在减振筒与液压蓄压器之间。
此外，在本发明的范围内提出一种用于锁死和解锁车辆液压气动式悬架的方法，其中，该悬架具有至少一个包括至少一个工作腔的液压减振筒，其中该工作腔与液压蓄压器相连且可以通过切换机构选择性地与压力源或者减压器相连。根据本发明，所述方法的特点是，为了悬架锁死，设于工作腔和蓄压器之间的关断阀被关闭，从而在关断阀关闭情况下，通过与关断阀并联地始终与减振筒工作腔和蓄压器相连的测量机构来确定工作腔与蓄压器之间的压差，该切换机构根据所确定的压差来被控制，以使蓄压器内的压力“被平衡至”工作腔内的压力，并且在悬架解锁时，该关断阀(只)在实现平衡后被打开。
用于锁死悬架系统的信号直接造成关断阀闭锁，而用于解锁悬架系统的信号根据本发明触发连串操作过程，始于借助压力供应装置使液压蓄压器的压力“被平衡至”减振筒工作腔内的压力。
通过这种方式，避免在解锁悬架系统时的桥轴悬架的猛然补偿运动。
这种压力平衡最好如此进行，即，该蓄压器通过借助操作机构的切换机构的切换而与该压力源或减压器相连，且压差通过该压力源或减压器被消除。
借助具有两个压力腔和设于其间的活动构件的测量机构(其中，这两个压力腔按照促成移动的方式一方面承受筒工作腔内压力且另一方面承受蓄压器内压力)，使得压力平衡的结束可通过很简单的方式，作为测量机构的活动构件的位置变换而被传感器发现。
附图说明
从以下结合图对实施例的说明中得到本发明的其它优点和性能，其中：
图1示出液压气动式车辆悬架的第一实施例的液压线路图，其具有关断阀和本发明的测量机构，
图2示出包括替代的测量机构的本发明悬架装置的第二实施例，和
图3示出液压单元块，其可以被用在本发明的车辆悬架中。
具体实施方式
图1所示的悬架系统包括液压减振筒10，其安装在车轴与承载式车辆之间以实现车轴减振。相对于承载式车辆结构活动安装的车轴例如可以是后轴，尤其是弹簧减振的农业拖拉机前轴。在此情况下尤其可以规定，后轴两侧均配设有一个单独的液压减振筒10，从而后轴运动时这些液压减振筒彼此反向地偏入或偏出。在此要注意，根据本发明的悬架系统并不局限于应用在后轴中。相反，它也可以与独立悬架或其它桥轴几何形状联合地被采用。
如图1举例所示的减振筒10具有上工作腔11和下工作腔12，两者通过可纵向移动的活塞被流体密封隔开。活塞所装载的活塞杆经下工作腔12伸出减振筒10并且可以在活塞移动下进入或移出减振筒10。与此相应，下工作腔12以环形腔形式形成且通过常见方式相对于活塞杆在其下筒头借助活塞杆密封被密封。
液压筒的工作腔11(在本发明范围内尤其让人感兴趣)通过液压管路13和关断阀40与液压蓄压器例如充有氮气的液压膜蓄压器20相连。如果活塞杆向内移入减振筒10，则液压液从工作腔11中被排挤出且在装于其中的气态介质压缩情况下流入蓄压器20。减振筒10因此与液压蓄压器20一起形成一个气压弹簧，借此来减振前述车轴。
此外，下工作腔12也可以与另一个液压蓄压器21相连。通过这种方式，悬架系统可以被预紧。通过调整上工作腔11内或下工作腔12内的压力，可以有针对性地影响承载式车辆结构相对于地面的水平高度和悬架装置的弹簧刚性并且动态适配于行驶状况。
一方面，在本发明范围内重要的是，在工作腔13与液压蓄压器20之间的液压连接管路13可通过关断阀40被关断。位于工作腔11内的液压介质(液压油)是不可压缩的，在此情况下，活塞杆无法继续向内移入减振筒10，因而悬架系统被停用。
在农业机具如拖拉机中这样的前轴悬架锁死可能在各种工作状况中是有意义和需要的。例如当应该借助安装在拖拉机上的前斗升起重物时，可以通过这种方式防止前轴悬架系统回退，进而防止拖拉机在前侧在升起重物情况下向下倾斜。
此外，液压供应装置30通过相应液压管路22被连接于液压蓄压器20。它包括用作压力源的液压泵70、用作减压器的液压介质罐75和设于一方面是液压管路22与另一方面是液压泵70和液压介质罐75之间的三位三通阀35，所述三位三通阀通过相应的操作件36、37例如电磁线圈被切换。通过三位三通阀35，液压介质管路22可以选择性地在阀35的中间位置与供应装置30脱离并截止，在右侧的阀位置上与液压介质罐75相连，而在左侧的阀位置上与液压泵70相连。通过供应装置30，可以改变液压蓄压器20内的压力，进而改变减振筒的工作腔11内的压力，以便借此调整减震车轴的水平高度和弹簧刚性。
按照与工作腔11相同的方式，减振筒10的环形工作腔(环形腔)12也可以通过相应的换向阀与供应装置30或独立的供应装置相连，以便也能按照本身已知的方式改变工作腔12内的或与之相连的蓄压器21内的压力和进而减振筒10的预紧。在此仅示出了用于连接至供应装置的相应液压管路。
此外，根据本发明的另一方面，设有测量机构50，可借此测定在减振筒10的工作腔11与蓄压器20之间的压差。这样的压差可能出现于在关断阀40关闭状态中即在悬架系统锁死时位于相应前轴上的负荷改变，例如因为加装了悬挂式农具、以加装在拖拉机上的前斗升降负荷等。为此，测量机构50具有与液压管路13相连的第一压力腔52和与液压管路22相连的第二压力腔54。换言之，测量机构50接设在关断阀40之前和之后。重要的是，测量机构因而始终、即尤其在没有中间接入其它阀的情况下并且在关断阀40的任何切换状态中都与减振筒10的工作腔11和蓄压器20相连。
在两个压力腔52、54之间有可移动的活塞51，活塞通过设于两侧的弹簧55、56在无压状态下被保持在中间位置上。如果关断阀40被锁闭且在工作腔11与蓄压器20之间出现压差，则根据压差使活塞51向左移动或向右移动。通过连接至测量机构50的传感器60，可以测定活塞51的位置，进而可以确定所述压差(至少根据“正负”)。
传感器60例如可以是非接触式工作的传感器。原则上，传感器60能以任何形式来设计。尤其合适的是耐压型接近开关，其以电感或电容方式工作，即通过电感或电容的改变来识别活塞51的接近程度。
由传感器60产生的信号被提供给用以驱动悬架系统的控制装置。现在，该控制装置用于在关断阀40打开之前，通过供应装置30至少近似平衡在工作腔11与液压蓄压器20之间可能存在的压差。为此，根据在蓄压器20内存在比工作腔11内更高或更低的压力，通过该控制装置来控制该三位三通阀35，以使蓄压器20或是与液压介质罐75相连以降低液压蓄压器20内的压力，或是与液压泵70相连以增大所述压力，确切说直到测量机构50表明在液压蓄压器20与工作腔11之间的压差至少被平衡到预定极限范围。随后，关断阀40可被打开以解锁该悬架系统。通过这种方式，避免了前轴悬架在解锁时执行补偿运动，即承载式车辆结构或是回退或是抬离悬架系统。
这两个压力腔52、54能通过简单方式以孔的形式构成，相应的液压端口在两侧通入该孔中，并且活动的销或活塞51密封装设在该孔内。活塞51例如能借助软弹性密封在所述孔52、54内被密封。
如果工作腔11内的压力高于蓄压器20内的压力，则活塞右移。而如果工作腔11内压力低于蓄压器20内压力，则活塞左移。即，传感器60只需在孔52、54的一侧识别活塞51的位置。根据活塞51是在左还是在右，在关断阀40打开之前，使得该蓄压器与液压介质罐75相连或与液压泵70相连；确切说，一直相连，直到活塞51运动至其相反的位置。就是说，压力此刻被均衡且三位三通阀35被关闭。即，传感器60在最简单情况下只须识别活塞51位置的变化。活塞51的位置此时代表了压差的正负，即是二进制压差信号，对其的掌握在最简单情况下足以用于压力调整。在此情况下可以弃用弹簧55、56。
但是，在本发明的一个改进方案中，除了在工作腔11与蓄压器20之间可能有的压差的单纯符号外，测量机构50还可以通过活塞51的偏移来确定所存在的压差的大小。所述信息可在对应的控制装置中被处理，以便例如确定用于三位三通阀35的切换时间，压差在所述切换时间内预期将被平衡。
图2示意性示出了根据本发明的悬架系统的第二实施例。在这里，相同的和作用相同的零部件带有与图1中的相同的附图标记。第二实施例中的测量机构50与第一实施例的区别是，在左侧压力腔52和右侧压力腔54之间设有第三压力腔53，第三压力腔通过液压管路76与液压介质罐75相连或被卸压。
左侧压力腔52通过第一活塞51a与中间压力腔53隔开。右侧压力腔54相应地通过第二活塞51b与中间压力腔53隔开。在活塞51a、51b之间设有刚性垫块，垫块从左向右呈锥形扩大。不同于传感器60连接至右侧压力腔54的第一实施例，传感器60在此被连接至中间压力腔53。这有以下优点，传感器60不必是耐压的，因为压力腔53卸压至罐75。
在活塞51a、51b之间的呈锥形的垫块的功能在于，通过对电磁性或导电性材料的存在或接近程度做出反应的接近传感器60，可以产生与偏移呈比例的信号。压力腔53卸压至罐75还只预防性地用于：在活塞51a、51b微弱泄漏的情况下将出现的液压介质排出至罐75中。
图3示出了一个液压单元块80，其设置成用在液压式悬架系统中。液压单元块包括关断阀40和用于获知在被锁死的关断阀40两侧出现的压差的测量机构50。关断阀40和测量机构50在液压单元块80的两个液压端口82、84之间导通流体地并联相连。就像在图1中那样，接近传感器60连接至右侧压力腔54，该接近传感器探测在形成压力腔52、54的孔内的活动活塞51的位置。
在前面的实施例中已经仅结合一个减振筒描述了本发明。但是，也能以相似的方式来监测和识别在多个减振筒和对应蓄压器处的压差。在此情况下，所述悬架在锁死时只能在所有减振筒处实现了各压差的平衡时才被解锁。

Claims (12)

1.一种用于车轴的悬架系统，其具有至少一个液压减振筒(10)，该液压减振筒具有至少一个工作腔(11)，
其中，该工作腔(11)与液压蓄压器(20)相连并且能通过切换机构(35)可选择性地与压力源(70)和减压器(75)相连，
其中，在所述工作腔(11)和所述蓄压器(20)之间设有关断阀(40)，并且
其中，该悬架系统具有用于获知在所述工作腔(11)和所述蓄压器(20)之间压差的测量机构(50)，
其特征是，
该测量机构(50)与该关断阀(40)并联地始终与该减振筒(10)的工作腔(11)和该蓄压器(20)相连，以便测定在所述工作腔(11)和所述蓄压器(20)之间的压差并且控制该切换机构(35)，以便在该关断阀(40)打开之前使该蓄压器(20)内的压力等于该工作腔(11)内的压力。
2.根据权利要求1所述的悬架系统，其具有控制装置，该控制装置根据由该测量机构(50)提供的压差信号来控制该切换机构(35)以打开该关断阀(40)，以使该蓄压器(20)内的压力等于该工作腔(11)内的压力并且只在完成相等之后才打开该关断阀(40)。
3.根据权利要求1或2所述的悬架系统，其中，该测量机构(50)具有两个压力腔(52，54)和设于所述压力腔之间的活动构件(51)，其中，这两个压力腔(52，54)按照促成移动的方式一方面承受该减振筒(10)的工作腔(11)内的压力且另一方面承受该蓄压器(20)内的压力。
4.根据权利要求3所述的悬架系统，其中，在该测量机构(50)内的所述至少两个压力腔(52，54)被该活动构件(51)无泄漏地相互分隔开。
5.根据权利要求3或4所述的悬架系统，其中，该测量机构(50)具有至少另一个与该减压器(75)相连的压力腔(53)。
6.根据权利要求3至5之一所述的悬架系统，其中，该测量机构(50)具有最好是非接触式的传感器(60)，所述传感器测量所述活动构件(51)的位置。
7.根据权利要求3至6之一所述的悬架系统，其中，该测量机构(50)具有至少一个支承至该活动构件(51)的弹簧(55，56)。
8.根据前述权利要求之一所述的悬架系统，其中，该液压蓄压器(20)设置在所述关断阀(40)和所述切换机构(35)之间。
9.一种用于根据前述权利要求之一所述的悬架系统的液压单元块(80)，其包括液压关断阀(40)，其具有第一和第二液压端口(82，84)和与该关断阀并联地与所述第一和第二液压端口(82，84)相连的测量机构(50)，用于持续测定在所述第一和第二液压端口(82，84)之间的压差。
10.一种用于锁死和解锁车辆液压气动式悬架的方法，该液压气动式悬架具有至少一个包括至少一个工作腔(11)的液压减振筒(10)，并且其中，该工作腔(11)与液压蓄压器(20)相连，该液压蓄压器能通过切换机构(35)选择性地与压力源(70)和减压器(75)相连，其中，
-为了锁死该悬架，设于所述工作腔(11)和蓄压器(20)之间的关断阀(40)被关闭，
-在该关断阀(40)关闭情况下，通过按照与该关断阀(40)并联的方式始终与该减振筒(10)的工作腔(11)和该蓄压器(20)相连的测量机构(50)来确定在所述工作腔(11)与所述蓄压器(20)之间的压差，该切换机构(35)是根据所确定的压差而被控制的，以使该蓄压器(20)内的压力等于该工作腔(11)内的压力，并且
-为了解锁该悬架，该关断阀(40)在实现相等后被打开。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，为了平衡压力，该蓄压器(20)通过借助操作机构(36，37)对切换机构(35)进行切换而与所述压力源(70)或所述减压器(75)相连。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，该测量机构(50)具有两个压力腔(52，54)和设于两者之间的活动构件(51)，其中，这两个压力腔(52，54)按照促成移动的方式一方面接受该减振筒(10)的工作腔(11)内的压力且另一方面接受该蓄压器(20)内的压力，并且其中，压力平衡的结束是作为该测量机构(50)的活动构件(51)的位置转变而被传感器(60)识别的。
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