CN112297743A - 一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构 - Google Patents

一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构，应用于具有紧邻安置且共同承载的双桥的车辆，所述双桥包括至少一个驱动桥，所述双桥中的任意一个桥作为目标桥设置有与其气囊连通的缓冲容器，所述缓冲容器中填充有与其所连接的气囊等压强的压缩空气，如此可以过增加容积降低气囊刚度，解决了驱动桥失载打滑的问题；进一步地，还可以在气囊和缓冲容器之间增加阀来控制两者的连通与否，如此通过控制阀来改变刚度并节省压缩空气。

Description

一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构
技术领域
本发明涉及车载领域，尤其涉及一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构。
背景技术
对于双后桥空气悬架商用车而言，其中最少有一个驱动桥。当路面平整时，两个桥的载荷分配是合理的，驱动桥上有足够的载荷，因此其地面摩擦力足够驱动车辆行进。
但是当其中一个桥(暂记为A桥)被地面抬起时，其气囊被压缩，容积变小，气囊压力升高，承载力加大。则另一桥(暂记为B桥)的气囊相应被拉伸，容积变大，承载力变小。B桥如果是驱动桥，则相应轮胎对地面的压力变小，地面摩擦力变小，可能造成驱动力不足，引起轮胎打滑，极端情况下车辆无法行进。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构，应用于具有紧邻安置且共同承载的双桥的车辆，所述双桥包括至少一个驱动桥，所述双桥中的任意一个桥作为目标桥设置有与其气囊连通的缓冲容器，所述缓冲容器中填充有与其所连接的气囊等压强的压缩空气。
一个具体的实例中，所述双桥包括一个驱动桥和一个非驱动桥，其中的驱动桥作为所述目标桥。
一个具体的实例中，所述双桥包括一个驱动桥和一个非驱动桥，其中的非驱动桥作为所述目标桥。
一个具体的实例中，所述双桥包括两个驱动桥，其中任意一个驱动桥作为目标桥。
一个具体的实例中，所述缓冲容器与目标桥的气囊之间设置有至少一个阀，所述至少一个阀仅在所述车辆处于低速状态且目标桥未提升时连通缓冲容器与其所连接的气囊。
一个具体的实例中，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量为一个；
所述缓冲容器通过一个公共管路后再经由不同的分支管路与所述两个气囊分别连接，所述至少一个阀包括设置在所述公共管路上的大流量切断阀。
一个具体的实例中，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量为一个；
所述缓冲容器通过一个公共管路后再经由不同的分支管路与所述两个气囊分别连接，所述缓冲容器还分别通过与所述多个气囊对应的多个管路与所述多个气囊一一对应地的连接；
所述至少一个阀包括设置在所述公共管路上的大流量单向阀以及一一对应地设置在所述多个管路上的多个切断阀。
一个具体的实例中，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量与所述目标桥的气囊数量相同，所述两个气囊与多个所述缓冲容器一一对应；
每一所述缓冲容器与对应的气囊之间通过一个管路连接，所述至少一个阀包括设置在每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的管路上的大流量切断阀。
一个具体的实例中，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量与所述目标桥的气囊数量相同，所述两个气囊与多个所述缓冲容器一一对应；
每一所述缓冲容器与对应的气囊之间通过两个管路连接，所述至少一个阀包括设置在每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的第一个管路上的大流量单向阀以及设置在每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的第二个管路上的切断阀，所述大流量单向阀仅允许气体流向所述缓冲容器。
本发明的可避免空气悬架驱动桥失载的结构，具有以下有益效果：本发明可以应用于具有紧邻安置且共同承载的双桥的车辆，从双桥中选择其中任意一个桥设置与其气囊连通的缓冲容器，如此可以过增加容积降低气囊刚度，解决了其中一个桥失载打滑的问题；进一步地，还可以在气囊和缓冲容器之间增加阀来控制两者的连通与否，如此通过控制阀来改变刚度并节省压缩空气。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是空气悬架驱动桥失载的原理图；
图2是本发明解决双桥中的一个桥失载打滑的原理图；
图3是适用本发明的车辆的结构示意图之一；
图4是适用本发明的车辆的结构示意图之二；
图5是目标桥的气囊与缓冲容器第一种连通方式的原理图；
图6是目标桥的气囊与缓冲容器第二种连通方式的原理图；
图7是目标桥的气囊与缓冲容器第三种连通方式的原理图；
图8是目标桥的气囊与缓冲容器第四种连通方式的原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术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2，本发明总的思路是：针对具有紧邻安置且共同承载的双桥的车辆，所述双桥中的任意一个桥作为目标桥设置有与其气囊连通的缓冲容器，所述缓冲容器中填充有与其所连接的气囊等压强的压缩空气。
此处需要说明的是，对于双桥来说，此处所谓共同承载，是指的如果一个桥因为路面不平造成载荷增加，则另一桥必然载荷减少的情形。
通过增加缓冲容器可以避免驱动桥失载打滑，具体原理如下：
我们假设车辆的双桥是A、B两个桥，A、B两个桥可能同时为驱动桥，也可能A桥是驱动桥、B桥是非驱动桥，还可能A桥是非驱动桥、B桥是驱动桥。A、B两个桥分别设置有气囊，我们以A桥加装缓冲容器为例说明本发明的原理和效果。设A桥气囊原始容积为V0，原始压力为P0，则压缩后的容积为V1＝V0-ΔV。而ΔV＝Δh*S，S为气囊有效截面积，Δh为气囊高度变化，ΔV与Δh呈近似正比关系，Δh与地面台阶高度呈正相关。在不考虑温度变化的情况下，根据气体方程：P1*V1＝P0*V0，压缩后的压力为P1＝P0*V0/V1＝P0*V0/(V0-ΔV)，如此，得到ΔP＝P1-P0＝P0*ΔV/(V0-ΔV)。分析此函数可知，当V0减小时ΔP变大，当V0增加时ΔP变小。
气囊的刚度的定义为ΔM/Δh，可以理解为弹性体的虎克系数。已知P与桥实际承载质量(M)为线性关系：M＝K*P*S，K是与导向臂杠杆系数相关的系数。如此可以得到ΔM＝K*ΔP*S，即ΔP与桥实际承载质量的变化量(ΔM)为线性关系。
结合以上公式，可知，根据刚度定义公式ΔM/Δh＝[K*S*P0*ΔV/(V0-ΔV)]/[ΔV/S]＝K*P0*S/(V0-ΔV)S＝K*S2*P0/(V0-ΔV)，当V0增加时则刚度也变小。
所以，我们可以通过适当增大V0，使A桥在气囊容积变化时的ΔP变小，则B桥被地面抬起时的承载力增加量变小，B桥的承载力减小量也会变小，即可避免路面不平时驱动桥的失载问题。
在实际使用中，如果其中一桥为驱动桥，另一桥为非驱动桥，那么通常驱动桥的额定载荷能力不小于非驱动桥，所以优选推荐非驱动桥连接缓冲容器来降低刚度，如此可以保持车辆的刚度降低最小。比如说，实际中，车辆一般具有4个桥，1桥、2桥、3桥是非驱动桥，4桥是驱动桥，其中的3、4桥构成本文所述的紧邻安置且共同承载的双桥。鉴于以上优选方案，我们将3桥选为目标桥，使其气囊与一个体积足够大的缓冲容器连通，如此当3桥被地面台阶抬起时，由于缓冲容器的作用，相当于增加3桥的气囊的体积V0，而4桥的气囊不与任何附加的容器相连，这样可以增加其刚度，防止高速转向时的过度外倾。反过来，假如4桥被地面台阶抬起时，会造成3桥气囊膨胀，但由于缓冲容器的存在，3桥气囊膨胀后压力变化较小，因此3桥实际承载质量也变化较小，不会造成3桥因轮胎地面摩擦力变小而打滑。所以，无论是3桥被地面台阶抬起，还是4桥被地面台阶抬起，都可以避免出现失载问题。
可以理解的是，本发明既可以用于3桥、4桥为双驱动桥的情景；也可用于3桥为非驱动桥、4桥为驱动桥的情景，还可用于3桥为驱动桥、4桥为非驱动桥的情景。总而言之，任何情况下只需要对其中一个桥的气囊降低刚度，另一桥的气囊不需要也不能降低刚度，因为两个桥的气囊同时降低刚度会造成车辆稳定性下降，高速转弯时外倾严重。
优选地，我们还可以在所述缓冲容器与目标桥的气囊之间设置至少一个阀，所述至少一个阀仅在车辆处于低速状态且目标桥未提升时连通缓冲容器与其所连接的气囊。比如说，对于图3所示的情况，假设目标桥选定为3桥，我们可以设计所述缓冲容器与3桥的气囊通过一个管路连接，所述管路上设置一个大流量切断阀即可。当然，如果大流量切断阀获取困难或成本较高时，我们也可以设计缓冲容器与目标桥的气囊通过两个管路连接，在第一个管路上设置大流量单向阀，所述大流量单向阀仅允许气体流向所述缓冲容器，在第二个管路上的切断阀。
下面给出一个具体的应用实例说明本发明的效果。参考图4的情形，其双前桥为转向非驱动桥，分别承载7吨，板簧悬架。3桥为非驱动后桥，承载力6吨，空气悬架，带提升功能。4桥为驱动后桥，承载力13吨，空气悬架。在本示例中，将3桥的气囊与一个50升容积的压力缓冲罐相连，即可实现3桥的低刚度。同理，优选地，我们可以对图4中的3桥气囊与缓冲容器的连通路径，增设阀进行优化控制，仅在需要提高通过性的“低速且3桥未提升”工况下控制3桥的左右两个气囊与缓冲容器连通。比如，在高速行驶时切断压力缓冲罐连接，提高刚度，兼顾了车辆的稳定性。再比如，在3桥提升时也切断气囊与压力缓冲罐连接，仅释放3桥气囊空气，节省了压缩空气。
上面我们是以一个气囊为例进行原理说明，但是实际中每一个桥是对应两个车轮，每一个车轮都设置一个气囊。下面我们就3桥的左右两个气囊与缓冲容器的阀控制方案给出几种可行的示例。
参考图5，在该种方式中，所述缓冲容器通过一个公共管路后再经由不同的分支管路与3桥的左右两个气囊分别连接，所述公共管路上设置大流量切断阀。
参考图6，在该种方式中，一方面，所述缓冲容器通过一个公共管路后再经由不同的分支管路与3桥的左右两个气囊分别连接，在公共管路上设置大流量单向阀。另一方面，所述缓冲容器还分别通过与左右气囊对应的两个管路与左右气囊一一对应地的连接，每个管路上设置一个切断阀。
参考图7，在该种方式中，所述缓冲容器的数量与3桥的气囊数量相同，左右两个气囊与两个所述缓冲容器一一对应。每一所述缓冲容器与对应的气囊之间通过一个管路连接，每一个管路上设置一个大流量切断阀。
参考图8，在该种方式中，所述缓冲容器的数量与3桥的气囊数量相同，具体的采用的是双腔压力缓冲容器，其提供的两个腔相当于两个缓冲容器。左右两个气囊与两个所述缓冲容器一一对应。每一所述缓冲容器与对应的气囊之间通过两个管路连接，每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的第一个管路上均设置一个大流量单向阀，所述大流量单向阀仅允许气体流向所述缓冲容器，另外，每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的第二个管路上均设置一个切断阀。
需要说明的是，图5-8中所示的充放气阀是空气悬架控制系统的基础零部件，通过充放气改变气囊高度或压力的，此为现有结构。另外，因为缓冲容器里的空气之前被压缩了，压力升高，这个气体会通过切断阀重新补充到气囊里。
综上所述，本发明的可避免空气悬架驱动桥失载的结构，具有以下有益效果：本发明可以应用于具有紧邻安置且共同承载的双桥的车辆，从双桥中选择其中任意一个桥设置与其气囊连通的缓冲容器，如此可以过增加容积降低气囊刚度，解决了驱动桥失载打滑的问题；进一步地，还可以在气囊和缓冲容器之间增加阀来控制两者的连通与否，如此通过控制阀来改变刚度并节省压缩空气。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种可避免空气悬架驱动桥失载的结构，应用于具有紧邻安置且共同承载的双桥的车辆，所述双桥包括至少一个驱动桥，其特征在于，所述双桥中的任意一个桥作为目标桥设置有与其气囊连通的缓冲容器，所述缓冲容器中填充有与其所连接的气囊等压强的压缩空气。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述双桥包括一个驱动桥和一个非驱动桥，其中的驱动桥作为所述目标桥。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述双桥包括一个驱动桥和一个非驱动桥，其中的非驱动桥作为所述目标桥。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述双桥包括两个驱动桥，其中任意一个驱动桥作为目标桥。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述缓冲容器与目标桥的气囊之间设置有至少一个阀，所述至少一个阀仅在所述车辆处于低速状态且目标桥未提升时连通缓冲容器与其所连接的气囊。
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量为一个；
所述缓冲容器通过一个公共管路后再经由不同的分支管路与所述两个气囊分别连接，所述至少一个阀包括设置在所述公共管路上的大流量切断阀。
7.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量为一个；
所述缓冲容器通过一个公共管路后再经由不同的分支管路与所述两个气囊分别连接，所述缓冲容器还分别通过与所述多个气囊对应的多个管路与所述多个气囊一一对应地的连接；
所述至少一个阀包括设置在所述公共管路上的大流量单向阀以及一一对应地设置在所述多个管路上的多个切断阀。
8.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量与所述目标桥的气囊数量相同，所述两个气囊与多个所述缓冲容器一一对应；
每一所述缓冲容器与对应的气囊之间通过一个管路连接，所述至少一个阀包括设置在每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的管路上的大流量切断阀。
9.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述目标桥设置有与左右两个车轮对应的左右两个气囊，所述缓冲容器的数量与所述目标桥的气囊数量相同，所述两个气囊与多个所述缓冲容器一一对应；
每一所述缓冲容器与对应的气囊之间通过两个管路连接，所述至少一个阀包括设置在每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的第一个管路上的大流量单向阀以及设置在每一所述缓冲容器与对应的气囊之间的第二个管路上的切断阀，所述大流量单向阀仅允许气体流向所述缓冲容器。
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