CN114056021B - 半独立悬架系统及起重机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半独立悬架系统及起重机。该半独立悬架系统包括横梁、两个纵梁、横拉杆、两个转向节组件、油气弹簧和至少一个第一缸;其中,两个所述纵梁相对设置于所述横梁的两侧,所述纵梁的第一端用于与车架连接,两个所述纵梁分别与所述横梁上靠近所述第一端的位置连接;所述横拉杆两端分别与两个所述转向节组件铰接,所述第一缸的一端与所述横拉杆铰接,所述第一缸的另一端与其中一个所述纵梁的第二端铰接;所述油气弹簧的一端与所述转向节组件铰接,另一端用于与所述车架连接。该半独立悬架系统部件布局合理,能够实现主动转向功能,簧下质量较小,且具有抗扭防侧倾功能、较好的稳定性和较高的驾驶舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆悬架技术领域,具体而言,涉及一种半独立悬架系统及起重机。
背景技术
起重机既需要能像汽车一样快速转移、长距离行驶,又需要满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地上作业的要求。
目前的起重机主要采用非独立悬架系统,其一般采用整体式刚性车桥,但是,这种悬架虽然能够满足重载需求,但是部件布局空间有限,零部件较多,装配复杂,行驶过程中左右车轮跳动干涉,且簧下质量较重,平顺性差。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决相关技术中如何优化悬架系统的结构设计,以提高其使用性能的问题。
为至少在一定程度上解决上述问题的至少一个方面,本发明一方面提供一种半独立悬架系统,包括横梁、两个纵梁、横拉杆、两个转向节组件、油气弹簧和至少一个第一缸;其中,
两个所述纵梁相对设置于所述横梁的两侧,所述纵梁的第一端用于与车架连接,两个所述纵梁分别与所述横梁上靠近所述第一端的位置连接;
所述横拉杆两端分别与两个所述转向节组件铰接,所述第一缸的一端与所述横拉杆铰接,所述第一缸的另一端与其中一个所述纵梁的第二端铰接;所述油气弹簧的一端与所述转向节组件铰接,另一端用于与所述车架连接。
可选地,半独立悬架系统还包括至少一个锁止缸,该锁止缸的第一端与所述转向节组件铰接,所述锁止缸的第二端与相邻的所述纵梁铰接,且铰接位置靠近所述纵梁的第一端设置。
可选地,半独立悬架系统还包括第二缸,所述第二缸的一端与所述纵梁的第二端连接,另一端用于与所述车架连接。
可选地,所述横拉杆包括拉杆本体和设置于所述拉杆本体中间位置的连接部,所述连接部沿纵向向靠近所述横梁的一端延伸,所述第一缸与所述连接部靠近所述横梁的一端铰接。
可选地,所述第一缸的数量设置为两个时,两个所述第一缸相对设置。
可选地,半独立悬架系统还包括控制器,所述控制器分别与所述第一缸、所述第二缸以及所述锁止缸通信连接,所述控制器用于根据车辆的行驶状态对所述第一缸、所述第二缸和所述锁止缸进行控制。
可选地,所述根据车辆的行驶状态对所述第一缸、所述第二缸和所述锁止缸进行控制包括以下至少一种情况:
当获取到转向指令时,控制所述锁止缸保持自由状态,控制所述第一缸动作以实现转向,控制所述第二缸锁止;
当所述车辆处于直线行驶模式时,控制所述锁止缸锁止,控制所述第一缸和/或所述第二缸保持自由状态或者半自由状态,半自由状态下,所述第一缸和所述第二缸分别在第一预设伸缩范围和第二预设伸缩范围内自由伸缩。
可选地,所述第二缸的伸缩方向与所述横梁的延伸方向呈预设夹角设置。
可选地,半独立悬架系统还包括减速机和两个半轴,所述减速机至少部分位于所述横梁以及两个所述纵梁围成的空间内,两个所述半轴的一端分别与所述减速机连接,两个所述半轴的另一端分别用于通过万向联轴器与车轮连接。
本发明所述半独立悬架系统,两个纵梁相对设置于横梁的两端,且纵梁与横梁连接的位置(即第一位置)靠近用于与车架连接的第一端设置,第一缸与纵梁的第二端铰接,横梁、第一缸以及横拉杆均相对于车轮的中心纵向偏移(即沿Y轴方向偏移),此时,一方面,让出了两个车轮之间的空间,便于零部件布置,另一方面,横梁和纵梁的设置方式,在确保承载刚度的基础上,实现车轮的半独立连接,能够提供较大的侧倾刚度,特别是(左右)两个车轮反向跳动过程时,横梁能够提供侧倾刚度实现防侧倾功能,此时,可以降低对油气弹簧的刚度需求,可以采用较小刚度的油气弹簧,从而提高驾驶的舒适性;并且,第一缸分别与横拉杆和其中一个纵梁铰接,通过第一缸的动作可以实现对横拉杆的驱动,从而实现车轮的转向;另外,半独立悬架的设置方式能够在一定程度上减小簧下质量(或者说,增大簧上质量与簧下质量的比值),获得较好的操纵性和舒适性。
第二方面,本发明还提供一种起重机,包括第一方面任意一项所述的半独立悬架系统。该起重机具有该半独立悬架系统的所有有益效果,此处不再详细说明。
附图说明
图1为本发明的实施例中半独立悬架系统的主视图;
图2为本发明的实施例中半独立悬架系统的俯视图;
图3为本发明的实施例中半独立悬架系统的另一结构示意图;
图4为本发明的实施例中半独立悬架系统的三维结构示意图;
图5为本发明的实施例中半独立悬架系统的原理图;
图6为本发明的另一实施例中半独立悬架系统的原理图;
图7为本发明的另一实施例中半独立悬架系统的原理图。
附图标记说明:
1-横梁,11-扭杆,2-纵梁,201-衬管,202-筒状衬套,3-横拉杆,31-拉杆本体,32-连接部,41-第一缸,42-第二缸,5-转向节组件,51-转向节本体,52-梯形臂,53-锁止臂,6-锁止缸,7-连接支架,8-油气弹簧,91-减速机,92-半轴,93-车轮。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“实施例”、“一个实施例”、“一些实施方式”、“示例性地”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或实施方式中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。这样,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
附图中Z轴表示竖向,也就是上下位置,并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上,Z轴的负向表示下;附图中X轴表示水平方向,并指定为左右位置,并且X轴的正向(也就是X轴的箭头指向)表示右侧,X轴的负向表示左侧;附图中Y轴表示前后位置,并且Y轴的正向(也就是Y轴的箭头指向)表示前侧,Y轴的负向表示后侧;同时需要说明的是,前述Z轴、Y轴及X轴的表示含义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的限制。
如图1至图4所示,本发明实施例提供一种半独立悬架系统,该半独立悬架系统包括横梁1、两个纵梁2、横拉杆3、两个转向节组件5、油气弹簧8和至少一个第一缸41;其中,
两个所述纵梁2相对设置于所述横梁1的两侧,所述纵梁2的第一端用于与车架连接,两个所述纵梁2分别与所述横梁1上靠近所述第一端的位置(即第一位置)连接;
所述横拉杆3两端分别与两个所述转向节组件5铰接,所述第一缸41的一端与所述横拉杆3铰接,所述第一缸41的另一端与其中一个所述纵梁2的第二端铰接;所述油气弹簧8的一端与所述转向节组件5铰接,另一端用于与所述车架连接。具体地,油气弹簧8的数量为两个,两个油气弹簧8相对设置。
如图1和图2所示,具体地,该半独立悬架还包括两个连接支架7,任一连接支架7分别与一个纵梁2在第二位置处连接,且位于纵梁2的外侧,其中,第二位置位于第一位置和第二端之间。两个转向节组件5分别与两个连接支架7铰接连接,转向节组件5用于与车轮93连接,横拉杆3位于纵梁2的第二端,横拉杆3两端分别与两个转向节组件5铰接。通过第一缸41的伸缩运动带动横拉杆3运动,从而驱动转向节组件5相对于连接支架7转动,转向节组件5带动车轮93整体转向,其具体的连接方式可以采用相关技术,此处不再详细说明。
需要说明的是,本说明书将以该半独立悬架配备减速机91和半轴92为例说明本发明的内容,但是,在不违反本发明设计构思的情况下,各实施例的技术方案也适用于非驱动悬架系统。
减速机91至少部分位于横梁1、两个纵梁2以及横拉杆3围成的空间内,减速机91与车架连接,减速机91的左右两端分别连接一个半轴92,半轴92远离减速机91的一端在第二位置处穿过纵梁2和连接支架7,并通过万向联轴器连接至车轮93。减速机91通过驱动半轴92实现车轮93的前后运动的驱动。
如图1所示,示例性地,任一纵梁2在第一端处连接有衬管201,衬管201内压配有具有弹性的筒状衬套202,筒状衬套202借助螺栓等连接结构可摆动地与车架连接上。如此,形成纵梁2与车架的柔性连接,可以在一定程度上减少路面传递至车架的振动。
本发明半独立悬架系统,两个纵梁2相对设置于横梁1的两端,且纵梁2与横梁1连接的位置(即第一位置)靠近用于与车架连接的第一端设置,第一缸41与纵梁2的第二端铰接,横梁1、第一缸41以及横拉杆3均相对于车轮93的中心纵向偏移(即沿Y轴方向偏移),此时,一方面,让出了两个车轮93之间的空间,便于零部件布置,另一方面,横梁1和纵梁2的设置方式,在确保承载刚度的基础上,实现车轮93的半独立连接,能够提供较大的侧倾刚度,特别是(左右)两个车轮93反向跳动过程时,横梁1能够提供侧倾刚度实现防侧倾功能,同时通过匹配较小刚度油气弹簧8(可以降低对油气弹簧8的刚度需求),提高驾驶的舒适性;并且,第一缸41分别与横拉杆3和其中一个纵梁2铰接,通过第一缸41的动作可以实现对横拉杆3的驱动,从而实现车轮93的转向;另外,半独立悬架的设置方式能够在一定程度上减小簧下质量(或者说,增大簧上质量与簧下质量的比值),获得较好的操纵性和舒适性。
在本发明的实施例中,该半独立悬架系统还包括至少一个锁止缸6,该锁止缸6的第一端与转向节组件5铰接,锁止缸6的第二端与相邻的纵梁2铰接,且铰接位置靠近纵梁2的第一端设置。示例性地,两个转向节组件5分别对应设置有一个锁止缸6。
具体地,转向节组件5包括转向节本体51、梯形臂52和锁止臂53,转向节本体51与对应的连接支架7铰接,梯形臂52和锁止臂53分别设置于转向节本体51的下端和上端。其中,横拉杆3的两端分别与两个梯形臂52铰接,当横拉杆3运动时,带动两个梯形臂52联动,从而实现左右车辆的同步转向。锁止臂53沿左右方向延伸设置,两个锁止缸6左右对称设置,锁止缸6的第一端与锁止臂53的内端铰接(例如,位于左侧的锁止臂53的右端即该锁止臂53的内端),锁止缸6的第二端与相邻设置的纵梁2的第一端顶部设置的安装座铰接。锁止缸6位于纵梁2的上方,且其长度方向与纵梁2的长度方向基本一致。
如此,通过锁止缸6的锁止能够实现转向节组件5的转向锁止,从而实现对车轮93的转向锁止。
可选地,半独立悬架系统还包括第二缸42,所述第二缸42的一端与所述纵梁2的第二端连接,另一端用于与所述车架连接。
如图6所示,可选地,当第一缸41的数量为一个时,第二缸42和第一缸41分别与不同的纵梁2连接,如此,便于第一缸41和第二缸42的位置布置。
如图6和图7所示,示例性地,一个第一缸41连接至右侧的纵梁2的第二端,第二缸42连接至左侧的纵梁2的第二端。当需要向右转向时,锁止缸6处于被动状态(即自由状态),该第一缸41进行伸缩运动用于助力转向,此过程中第二缸42可切换至锁止状态。可以在车轮93转向过程中一定程度上抑制轴转向和侧向变形,使车轮93受力与地面保持较为合适的接触面积,提高车辆的操纵稳定性和舒适性。而当锁止缸6处于锁止状态(例如车辆高速直线行驶),第二缸42可以切换到自由状态,避免侧向力干扰。
如此,在必要时,可以通过对第一缸41、第二缸42和锁止缸6的控制满足车辆在各工况下对悬架系统的性能要求。
进一步地,第二缸42的伸缩方向与横梁1的延伸方向呈预设夹角设置。示例性地,第二缸42位于竖直平面内,且预设夹角为0°,0±10°。第二缸42的伸缩方向基本与横向一致,从而能够较好的在车轮93转向过程中抑制轴转向和侧向变形。
进一步地,半独立悬架系统还包括控制器(图中未示出),控制器分别与第一缸41、第二缸42以及锁止缸6通信连接,控制器用于根据车辆的行驶状态对第一缸41、第二缸42和锁止缸6进行控制。通信连接可以有线连接也可以是无线连接,其不作为限制。
具体地,所述根据车辆的行驶状态对所述第一缸41、所述第二缸42和所述锁止缸6进行控制包括以下至少一步:
当获取到转向指令时,控制锁止缸6保持自由状态,控制第一缸41动作以实现车轮93转向,控制第二缸42锁止;
当车辆处于直线行驶模式时,控制锁止缸6锁止,控制第一缸41和/或第二缸42保持自由状态或者半自由状态,半自由状态下,第一缸41和第二缸42分别在第一预设伸缩范围和第二预设伸缩范围内自由伸缩。
自由状态下,第一缸41和第二缸42随动,不会产生对纵梁2的限制力,无侧向力干扰。半自由状态下,第一缸41和/或第二缸42分别在第一预设伸缩范围和第二预设伸缩范围内自由伸缩,超过各自的预设伸缩范围时,第一缸41或第二缸42瞬时锁止,其可以在一定程度上限制因颠簸导致的两车轮93间距变化,增强该状态下的纵梁的第二端沿横向的内缩和外张的受力稳定性。例如,此时,锁止缸6锁止,若因地形原因导致两车轮93间距有变大趋势,变大到一定程度时,第一缸41锁止,其将对应的纵梁2的第二端受到的横向张力经横拉杆3传递至另一个转向节组件5,结构稳定性和可靠性高,能够提高驾驶体验和全地面通过能力。
其中,转向指令和车辆状态的检测可以采用相关技术,此处不再详细说明。
需要说明的是,各预设伸缩范围根据横梁1、纵梁2以及横拉杆3的布局确定,例如,第一预设伸缩行程范围的上下限的差值不易过大,过大即处于完全自由状态,过小,则有可能会使得第一缸41频繁受压或受拉,其根据试验数据确定。而在起重机中,这种方式将增强其全地面通过的稳定性和舒适性。
如图5和图7所示,在上述实施例中,所述第一缸41的数量设置为两个时,两个所述第一缸41相对设置。
示例性地,纵梁2的第一端为前端,第二端为后端(其不作为限制,另一些实施中设置方式也可以与之相反,第一端为后端,第二端为前端),通过两个第一缸41实现横拉杆3与纵梁2的连接,需要车轮93(前端)右转时,左侧的第一缸41进行进行缩短运动,右侧的第一缸41进行伸长运动,需要车轮93(前端)左转时,左侧的第一缸41进行进行伸长运动,右侧的第一缸41进行缩短运动。
如此,通过两个第一缸41能够带动横拉杆3稳定运动,从而实现车轮93的稳定转向,并且,在锁止缸6锁止,车辆直线行驶时,可以通过对两个第一缸41的半自由控制,两个纵梁2的第二端之间通过两个第一缸41和横拉杆3连接,能够在一定程度上限制两个纵梁2的第二端在横向上的形变。
在上述实施例中,横拉杆3包括拉杆本体31和设置于拉杆本体31中间位置的连接部32,连接部32沿纵向向靠近横梁1的一端延伸,第一缸41与连接部32靠近横梁1的一端铰接。
示例性地,连接部32的前端延伸至至少部分位于两个纵梁2之间,当第一缸41分别与纵梁2的第二端和连接部32连接时,第一缸41的伸缩方向与左右方向呈第一预设角度设置。第一预设角度设置为0度,但其可以具有一定的偏差,此处不再详细说明。
如此,第一缸41驱动横拉杆3运动时,横拉杆3基本处于沿横向平移的转状态,从而两侧车轮93的转向一致。并且,在上述实施例中,当设置两个该第一缸41时,便于将两个纵梁2的受力基本沿第一缸41的伸缩方向传递至两个第一缸41,然后传递至横拉杆3,在横向上形成受力闭环,在直线行驶时,受力稳定性高,避免第一缸41受力损伤。
上述实施例中,油气弹簧8的下端可以连接至锁止臂53和转向节本体51的连接处,该处的结构刚度较高,受力稳定性好。如此,能够起到很好的减震作用,此处不再一一详细说明。
在上述实施例中,如图3所示,横梁1的内部设置扭杆11,从而增强横梁的抗扭性能,可以通过设置不同规格(如直径)的扭杆11满足不同的抗扭需求,此处不再详细说明。
本发明的又一实施例提出一种起重机,其包括如上任意一项的半独立悬架系统。该起重机具备该半独立悬架系统的所有有益效果,此处不再赘述。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员,在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变动与修改,这些变动与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种半独立悬架系统,其特征在于,包括横梁(1)、两个纵梁(2)、横拉杆(3)、两个转向节组件(5)、油气弹簧(8)和至少一个第一缸(41);其中,
两个所述纵梁(2)相对设置于所述横梁(1)的两侧,所述纵梁(2)的第一端用于与车架连接,两个所述纵梁(2)分别与所述横梁(1)上靠近所述第一端的位置连接;
所述横拉杆(3)两端分别与两个所述转向节组件(5)铰接,所述第一缸(41)的一端与所述横拉杆(3)铰接,所述第一缸(41)的另一端与其中一个所述纵梁(2)的第二端铰接;所述油气弹簧(8)的一端与所述转向节组件(5)铰接,另一端用于与所述车架连接;
所述半独立悬架系统还包括至少一个锁止缸(6),该锁止缸(6)的第一端与所述转向节组件(5)铰接,所述锁止缸(6)的第二端与相邻的所述纵梁(2)铰接,且铰接位置靠近所述纵梁(2)的第一端设置;
所述半独立悬架系统还包括第二缸(42),所述第二缸(42)的一端与所述纵梁(2)的第二端连接,另一端用于与所述车架连接。
2.根据权利要求1所述的半独立悬架系统,其特征在于,所述横拉杆(3)包括拉杆本体(31)和设置于所述拉杆本体(31)中间位置的连接部(32),所述连接部(32)沿纵向向靠近所述横梁(1)的一端延伸,所述第一缸(41)与所述连接部(32)靠近所述横梁(1)的一端铰接。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的半独立悬架系统,其特征在于,当所述第一缸(41)的数量设置为两个时,两个所述第一缸(41)相对设置。
4.根据权利要求1所述的半独立悬架系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器分别与所述第一缸(41)、所述第二缸(42)以及所述锁止缸(6)通信连接,所述控制器用于根据车辆的行驶状态对所述第一缸(41)、所述第二缸(42)和所述锁止缸(6)进行控制。
5.根据权利要求4所述的半独立悬架系统,其特征在于,所述根据车辆的行驶状态对所述第一缸(41)、所述第二缸(42)和所述锁止缸(6)进行控制包括以下至少一种情况:
当获取到转向指令时,控制所述锁止缸(6)保持自由状态,控制所述第一缸(41)动作以实现转向,控制所述第二缸(42)锁止;
当所述车辆处于直线行驶模式时,控制所述锁止缸(6)锁止,控制所述第一缸(41)和/或所述第二缸(42)保持自由状态或者半自由状态,半自由状态下,所述第一缸(41)和所述第二缸(42)分别在第一预设伸缩范围和第二预设伸缩范围内自由伸缩。
6.根据权利要求1所述的半独立悬架系统,其特征在于,所述第二缸(42)的伸缩方向与所述横梁(1)的延伸方向呈预设夹角设置。
7.根据权利要求1所述的半独立悬架系统,其特征在于,还包括减速机(91)和两个半轴(92),所述减速机(91)至少部分位于所述横梁(1)以及两个所述纵梁(2)围成的空间内,两个所述半轴(92)的一端分别与所述减速机(91)连接,两个所述半轴(92)的另一端分别用于通过万向联轴器与车轮(93)连接。
8.一种起重机,其特征在于,包括权利要求1至7任意一项所述的半独立悬架系统。
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