CN114352669A - 油气悬挂系统及其刚柔性控制阀和工程车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀、油气悬挂系统和工程车辆，刚柔性控制阀包括：截止阀，包括处于阀体通流状态的开启位和处于阀体截流状态的关闭位；控制缸，包括能够在第一活塞极限位置与第二活塞极限位置之间往复移动的缸体活塞；以及传动组件，传动连接于缸体活塞与截止阀之间；其中，位于第一活塞极限位置的缸体活塞通过传动组件能够驱使截止阀切换并保持于开启位，处于第二活塞极限位置的缸体活塞通过传动组件能够驱使截止阀切换并保持于关闭位。本发明的油气悬挂系统中，刚柔性切换阀的结构简单、故障率低、通流能力大，可实现油路通断状态的短时间切换以及油气悬挂系统刚性或者柔性状态的长期稳定保持，且具有节能效果。

Description

油气悬挂系统及其刚柔性控制阀和工程车辆

技术领域

本发明属于工程车辆领域，具体地，涉及一种油气悬挂系统及其刚柔性控制阀。

背景技术

油气悬挂系统主要由柔性元件蓄能器、执行元件悬挂油缸、控制元件悬挂控制阀及刚柔性切换阀等元件组成。凭借其独有的刚、柔性工作模式特性，具有优越的减震特性、抗侧倾性及轴荷均衡性，能够最大限度地满足车辆的复杂应用需求，油气悬挂系统当前已经广泛应用于工程车辆中。

在油气悬挂系统中，比较关键的是进行工作模式的刚柔性切换。为满足工程车辆的不同应用需求，油气悬挂的柔性状态和刚性状态都是需要长时间稳定保持的。以汽车起重机为例，该汽车起重机可能会连续长时间行驶，则需要长时间处于柔性状态；而上车作业时，则又需要长时间处于刚性状态。图1b所示的一种常见刚柔性切换阀中，普遍采用插装阀形式与悬挂控制阀进行集成，即集成有插装阀30、电磁换向阀40和梭阀50等，当然也有采用结构更紧凑的气动锥阀类型的专用螺纹插装阀，但都普遍存在需要电磁阀长期保持得电、占用气源等缺陷，造成耗能高、稳定性差，而且结构复杂，故障率高。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀、油气悬挂系统和工程车辆，可实现油路通断状态的短时间切换以及油气悬挂系统刚性或者柔性状态的长期稳定低耗能保持。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，所述刚柔性控制阀可包括：

截止阀，包括处于阀体通流状态的开启位和处于阀体截流状态的关闭位；

控制缸，包括能够在第一活塞极限位置与第二活塞极限位置之间往复移动的缸体活塞；以及

传动组件，传动连接于所述缸体活塞与所述截止阀之间；

其中，位于所述第一活塞极限位置的所述缸体活塞通过所述传动组件能够驱使所述截止阀切换并保持于所述开启位，处于所述第二活塞极限位置的所述缸体活塞通过所述传动组件能够驱使所述截止阀切换并保持于所述关闭位。

在一些实施方式中，所述截止阀为球阀，所述传动组件包括：

线性传动件，与所述缸体活塞相连并线性随动；

旋转传动件，与所述线性传动件传动连接，所述线性传动件的线性移动能够驱动所述旋转传动件自旋转；和

传动连杆，内端与所述旋转传动件相连且外端连接至所述截止阀的阀杆。

在一些实施方式中，所述线性传动件为从所述缸体活塞上沿所述控制缸的轴向伸出的直齿条，所述旋转传动件为与所述直齿条相啮合的传动齿轮。

在一些实施方式中，所述缸体活塞包括相互独立且轴向间隔布置的第一活塞和第二活塞，所述线性传动件包括从所述第一活塞沿轴向朝向所述第二活塞伸出的第一直齿条和从所述第二活塞沿轴向朝向所述第一活塞伸出的第二直齿条，所述第一直齿条和所述第二直齿条位于所述传动齿轮的径向两侧并分别啮合所述传动齿轮。

在一些实施方式中，所述传动齿轮在所述控制缸的筒腔内居中布置。

在一些实施方式中，所述传动齿轮与所述传动连杆同轴设置，所述传动连杆的内端固定镶嵌于所述传动齿轮的中心孔中，所述传动连杆的外端沿径向穿出所述控制缸的筒周壁。

在一些实施方式中，所述控制缸的筒周壁或所述传动连杆的穿出端设有用于显示所述截止阀的阀位状态的阀位显示器。

在一些实施方式中，所述控制缸包括：

缸筒；

第一端盖，与所述第一活塞毗邻地封盖于所述缸筒的第一端；和

第二端盖，与所述第二活塞毗邻地封盖于所述缸筒的第二端；

其中，所述缸筒的筒腔包括第一压力介质腔和第二压力介质腔，所述第一压力介质腔形成在所述第一活塞与第二活塞之间，所述第二压力介质腔形成在所述第一端盖与所述第一活塞之间以及所述第二端盖与所述第二活塞之间。

在一些实施方式中，所述第一端盖设有轴向向内伸出的第一止挡件，所述第二端盖设有轴向向内伸出的第二止挡件，所述第一活塞极限位置和所述第二活塞极限位置中的一者为所述第一活塞抵接所述第一止挡件且所述第二活塞抵接所述第二止挡件，所述第一活塞极限位置和所述第二活塞极限位置中的另一者为所述传动齿轮与所述第一直齿条或所述第二直齿条的极限啮合位置。

在一些实施方式中，所述第一止挡件和/或所述第二止挡件的轴向伸出长度能够调节。

在一些实施方式中，所述缸筒的筒周壁设有第一气孔、第二气孔和筒周壁内流道，所述第一气孔径向贯通至所述第一压力介质腔，所述第二气孔沿所述筒周壁内流道延伸至所述缸筒两端的所述第二压力介质腔。

在一些实施方式中，所述控制缸为气压缸。

根据本发明的第二方面，还提供了一种油气悬挂系统，所述油气悬挂系统包括：

左悬挂油缸和右悬挂油缸；

第一连接油路，连接所述左悬挂油缸的有杆腔与所述右悬挂油缸的无杆腔；

第二连接油路，连接所述左悬挂油缸的无杆腔与所述右悬挂油缸的有杆腔；以及

根据本发明上述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，所述第一连接油路和所述第二连接油中分别设置有所述刚柔性控制阀。

在一些实施方式中，所述油气悬挂系统还包括左悬挂控制阀和右悬挂控制阀，所述左悬挂控制阀和右悬挂控制阀的结构相同并均包括一侧的进油口、回油口以及另一侧的与所述回油口相连的第一工作油口和与所述进油口相连的第二工作油口；

其中，所述左悬挂控制阀的所述第一工作油口连通所述左悬挂油缸的无杆腔，所述左悬挂控制阀的所述第二工作油口连通所述右悬挂油缸的有杆腔；所述右悬挂控制阀的所述第一工作油口连通所述右悬挂油缸的无杆腔，所述右悬挂控制阀的所述第二工作油口连通所述左悬挂油缸的有杆腔。

在一些实施方式中，在所述左悬挂控制阀和右悬挂控制阀中，所述回油口与所述第一工作油口相连的第一内部连接油路中串联设置有下降控制阀和节流阀，所述进油口与所述第二工作油口相连的第二内部连接油路中串联设置有流量控制阀、保压单向阀和上升控制阀。

在一些实施方式中，所述油气悬挂系统还包括

压力油路，分别与所述左悬挂控制阀和右悬挂控制阀的所述进油口相连；

回油油路，分别与所述左悬挂控制阀和右悬挂控制阀的所述回油口相连；

控制气路，通过气源控制阀分别连接至所述第一连接油路和所述第二连接油中的各自所述刚柔性控制阀的所述控制缸。

根据本发明的第三方面，还提供了一种工程车辆，所述工程车辆包括上述的油气悬挂系统。

在本发明的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀中，采用了控制缸驱动截止阀的结构形式，控制缸通过传动组件对截止阀连接传动，以机械传动方式驱使截止阀切换阀位，通过传动组件之间的机械连接结构以长时间保持在截止阀的开启位或关闭位，从而能实现在油气悬挂系统中刚柔性模式的长期稳定低耗能保持，满足油气悬挂系统需要长期稳定保持某种工作模式(刚性或者柔性)的应用需求。其中既不需要气源控制的电磁阀长时间保持通电状态，也不需要刚柔性切换控制阀长时间占用制动气源，大幅节约了能耗，而且此刚柔性切换控制阀的通流能力大，应用范围可更广泛。不仅可以应用油气悬挂系统中，也可以在其他需要控制大流量通断的应用环境中应用。

有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式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1a、图1b分别图示了常见的油气悬挂系统及其使用的刚柔性控制阀；

图2为根据本发明的具体实施方式的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀的结构示意图；

图3为根据本发明的具体实施方式的油气悬挂系统中的液压原理图；和

图4为图3中所采用的悬挂控制阀的内部结构示意图。

附图标记说明

1 第一端盖 2 第一止挡件

3 第一活塞 4 缸筒

5 传动齿轮 6 传动连杆

7 第二活塞 8 第二止挡件

9 第二端盖 10 第一压力介质腔

11 第二压力介质腔 12 下降控制阀

13 节流阀 14 流量控制阀

15 保压单向阀 16 上升控制阀

21 左悬挂油缸 22 右悬挂油缸

23 左悬挂控制阀 24 右悬挂控制阀

25 左刚柔性控制阀 26 右刚柔性控制阀

27 左蓄能器 28 右蓄能器

29 气源控制阀 30 插装阀

40 电磁换向阀 50 梭阀

31 第一直齿条 71 第二直齿条

X1 第一气孔 X2 第二气孔

X3 筒周壁内流道 S 活塞间距

A1 第一工作油口 A2 第二工作油口

P 进油口 T 回油口

P1 压力油路 T1 回油油路

Q 控制气路

L1 第一连接油路 L2 第二连接油路

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

下面参考附图描述本发明的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀、油气悬挂系统和工程车辆。

在图1a所示的现有的油气悬挂系统以及图1b所示的常见刚柔性切换阀中，刚柔性切换阀普遍采用插装阀形式并与悬挂控制阀进行集成。其中，车架体与车桥通过专用的悬挂油缸连接，两侧的左悬挂油缸21、右悬挂油缸22采用X型交叉连接，即左刚柔性控制阀25和右刚柔性控制阀26的A1油口与同侧油缸的无杆腔连接，A2油口与对侧油缸的有杆腔连接。制动气源连接控制口X以控制电磁换向阀40的得失电状态，从而控制油气悬挂系统的刚柔性模式切换。当气源电磁阀得电，控制口X接通制动气源，A1油口到A2油口的油路接通，系统进入柔性模式；当气源电磁阀失电，控制口X切断制动气源，A1油口到A2油口的油路截止，系统进入刚性模式。

在现有的油气悬挂系统中，刚柔性切换阀普遍采用插装阀形式与悬挂控制阀进行集成，在结构形式上，刚柔性切换阀除了图1b所示的结构形式外，还有使用结构更加紧凑的气动锥阀类型的专用螺纹插装阀等。然而，图1b所示的刚柔性切换控制阀插件，采用气控先导阀的控制方式，主阀芯的开启油源通过逻辑梭阀提供。该阀主阀芯通流能力大，但结构复杂，故障率高。若采用气动锥阀的控制方式，直接利用制动气源驱动主阀芯的开启，则阀结构紧凑，但是气动锥阀内部结构复杂，易卡滞。

有鉴于此，本发明公开了一种新型的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，区别于传统的插装阀形式的刚柔性控制阀。

如图2所示，一种具体实施方式的刚柔性控制阀包括：

截止阀，包括处于阀体通流状态的开启位和处于阀体截流状态的关闭位；

控制缸，包括能够在第一活塞极限位置与第二活塞极限位置之间往复移动的缸体活塞；以及

传动组件，传动连接于缸体活塞与截止阀之间；

其中，位于第一活塞极限位置的缸体活塞通过传动组件能够驱使截止阀切换并保持于开启位，处于第二活塞极限位置的缸体活塞通过传动组件能够驱使截止阀切换并保持于关闭位。

本发明旨在对常规的刚柔性控制阀进行改进，由现有的气动螺纹插装阀优化改进为控制缸驱动截止阀的形式，普通控制缸通过传动组件对截止阀连接传动，以机械传动方式驱使截止阀切换阀位或通过传动组件之间的机械连接结构以长时间保持在截止阀的开启位或关闭位，从而能实现刚柔性模式的长期稳定低耗能保持，满足油气悬挂系统需要长期稳定保持某种工作模式(刚性或者柔性)的应用需求。

其中，截止阀可以是机械驱动的各类型通流开关阀，控制缸可以是各种液压缸、气压缸等，关键在于通过传动组件能够以机械方式驱动截止阀切换阀位并通过机械锁止方式保持在相应阀位。

可比较地，图1a、图1b所示的油气悬挂系统及其使用的插装阀形式的刚柔性控制阀的耗能高、稳定性差。其中，为实现刚、柔性模式的切换，一般采用具有2个工作位的气动锥阀作为控制插件。当控制口X接通底盘制动气源时，控制插件工作在气动位，此时油口A1、A2油路接通，油气悬挂系统处于柔性模式；当控制口X断开底盘制动气源时，控制插件工作在弹簧复位，此时油口A1、A2油路截止，油气悬挂系统处于刚性模式。由于采用了依靠弹簧复位的气动锥阀形式的二位控制阀，当油气悬挂系统需要长期保持某种工作模式(刚性或者柔性)时，如图1a所示，势必有种状态需要电磁阀长时间保持得电且占用制动气源。长期占用制动气源，一方面，由于悬挂阀多处连接气制动系统，气制动系统漏气的可能性变大，可能导致制动气压降低，进而影响制动效能及行驶安全；另一方面，如果工程车辆下长坡时连续刹车，则气制动系统的气压降低会导致切换阀的阀门不能完全打开，进而影响油气悬挂系统的柔性模式的稳定性。而电磁阀长时间保持得电，电磁阀的电磁线圈的电磁能耗非常大，容易发热甚至烧损，一方面将导致该电磁阀失效，影响油气悬挂系统性能的稳定性，另一方面，电气线路元件长期发热影响工程车辆的安全性。

对应的，本发明采用控制缸机械式驱动截止阀的形式，并不需要电磁阀以及使电磁阀保持长期得电，而且通过传动组件以机械方式驱动截止阀切换阀位并通过机械锁止方式保持在相应阀位，无需长期占用制动气源，无需通过制动气体去维持阀位保持的气压压力，从而解决了上述难题。

进一步地，刚柔性控制阀插件普遍采用气动螺纹插装阀，一方面该阀压力气源作用面积小，驱动主阀芯的气动力小；另一方面，该阀主阀芯为锥阀结构，液动力大。因而现有插装阀形式的刚柔性控制阀的通流能力小、应用范围窄。而本发明可采用各种适合的通流截止阀，可广泛取材，并不对通流量做出限定。

作为示例，在图2所示的具体实施方式中，截止阀采用球阀，通流量大，由阀杆旋转驱动以切换阀位。相应地，上述的传动组件可包括：

线性传动件，与缸体活塞相连并线性随动；

旋转传动件，与线性传动件传动连接，线性传动件的线性移动能够驱动旋转传动件自旋转；和

传动连杆6，内端与旋转传动件相连且外端连接至截止阀的阀杆。

可见，在采用球阀时，传动组件用于将缸体活塞的线性移动转化为传动连杆6的旋转运动，以能够驱动球阀的阀杆。当然需要说明的是，截止阀不限于采用球阀，也可采用其他结构形式的液压阀件，例如蝶阀等。在采用不同的阀件时，相应的传动组件也应针对性设计。

在本实施方式中，特别地采用了齿轮啮合形式来实现将缸体活塞的线性移动转化为传动连杆6的旋转运动。具体地，线性传动件为从缸体活塞上沿控制缸的轴向伸出的直齿条，例如第一直齿条31、第二直齿条71，旋转传动件为与直齿条相啮合的传动齿轮5。同样的，本领域技术人员能够理解的是，作为可替代方式，也可采用扭簧传动、滚筒绳索传动等等，在此不再具体展开。

为了使传动齿轮5在自旋转过程中保持中心点位置不动，从而控制缸与截止阀的安装位置可不发生移动，仅内部的缸体活塞和传动组件产生相对位移，参见图2，本实施方式中的缸体活塞可包括相互独立且轴向间隔布置的第一活塞3和第二活塞7，线性传动件包括从第一活塞3沿轴向朝向第二活塞7伸出的第一直齿条31和从第二活塞7沿轴向朝向第一活塞3伸出的第二直齿条71，第一直齿条31和第二直齿条71位于传动齿轮5的径向两侧并分别啮合传动齿轮5。这样，由于传动齿轮5同步啮合第一直齿条31和第二直齿条71，因而在图2中的第一活塞3向右平移时，第二活塞7同步向左平移，传动齿轮5的中心位置可保持不动，仅因啮合传动而产生自旋转。

其中，第一直齿条31和第二直齿条71分别从第一活塞3和第二活塞7上朝向彼此伸出并位于传动齿轮5的径向两侧，齿条上的齿数可根据行程等参数相应设计，二者呈对称布置且结构相同，直齿条与活塞可一体成型。这样，在传动齿轮5的中心位置可保持不动的情况下，传动齿轮5可在控制缸的筒腔内居中布置。

为将传动齿轮5的自旋转运动传导至截止阀的阀杆，传动齿轮5与传动连杆6同轴设置，传动连杆6的内端固定镶嵌于传动齿轮5的中心孔中，传动连杆6的外端沿径向穿出控制缸的筒周壁。从而，在传动齿轮5的自旋转带动传动连杆6转动，进而可通过传动连杆6与阀杆的直接连接或间接传动连接，使得截止阀能够受传动齿轮5的旋转运动控制。

其中，控制缸的筒周壁上或者传动连杆6的穿出端还可设置有用于显示截止阀的当前阀位状态(即当前为开启位或关闭位)的阀位显示器，截止阀的当前阀位状态可通过对传动连杆6的旋转角度进行判断。这样就便于操作人员更直观、明显地查看截止阀的开关状态。

在控制缸中，压力介质驱动缸体活塞做线性移动，可选择地，本实施方式采用压力气体作为压力介质，即控制缸为气压缸。为此，控制缸的组成结构可包括：

缸筒4；

第一端盖1，与第一活塞3毗邻地封盖于缸筒4的第一端；和

第二端盖9，与第二活塞7毗邻地封盖于缸筒4的第二端；

其中，缸筒4的筒腔包括第一压力介质腔10和第二压力介质腔11，第一压力介质腔10形成在第一活塞3与第二活塞7之间，第二压力介质腔11形成在第一端盖1与第一活塞3之间以及第二端盖9与第二活塞3之间。

这样，压力气体通入第一压力介质腔10时，可推动第一活塞3和第二活塞7彼此远离地朝向缸筒的轴向两端移动，活塞间距S越来越大。压力气体通入两端的第二压力介质腔11时，可推动第一活塞3和第二活塞7彼此靠近地朝向缸筒的中间部移动，活塞间距S越来越小。参见图2，在第一活塞3和第二活塞7朝向彼此远离地移动时，可带动传动齿轮5逆时针自旋转，第一活塞3和第二活塞7彼此靠近地移动可推动传动齿轮5顺时针自旋转，进而传动齿轮5带动传动连杆6同步旋转以驱动球阀。

为获得稳定的第一活塞极限位置与第二活塞极限位置，第一端盖1设有轴向向内伸出的第一止挡件2，第二端盖9设有轴向向内伸出的第二止挡件8，从而第一活塞极限位置和第二活塞极限位置中的一者为第一活塞3抵接第一止挡件2且第二活塞7抵接第二止挡件8，即第一活塞3与第二活塞7朝向彼此远离地移动的最大移动极限位置，也就是活塞间距S最大的极限位置；第一活塞极限位置和第二活塞极限位置中的另一者为传动齿轮5与第一直齿条31或第二直齿条71的极限啮合位置，即第一活塞3和第二活塞7彼此靠近地移动时，传动齿轮5与第一直齿条31或第二直齿条71之间的最后一个啮合位，也就是活塞间距S最小的极限位置，而后第一活塞3与第二活塞7之间的活塞间距S不能再小。

进一步地，第一止挡件2和/或第二止挡件8的轴向伸出长度能够调节，和/或第一直齿条31或第二直齿条71上的齿条个数、长度可调，这样就能够调节第一活塞极限位置或第二活塞极限位置，以适应不同工况，例如适应不同规格的球阀等。

为通入压力气体，缸筒4的筒周壁设有第一气孔X1、第二气孔X2和筒周壁内流道X3，第一气孔X1径向贯通至第一压力介质腔10，第二气孔X2沿筒周壁内流道X3延伸至缸筒4两端的第二压力介质腔11。其中，第一气孔X1、第二气孔X2在缸筒4的筒周壁上可沿周向错位设置，从而二者无交集。

在上述刚柔性控制阀的基础上，本发明还公开了一种油气悬挂系统。如图3所示，采用了图2的刚柔性控制阀的油气悬挂系统包括：

左悬挂油缸21和右悬挂油缸22；

第一连接油路L1，连接左悬挂油缸21的有杆腔与右悬挂油缸22的无杆腔；

第二连接油路L2，连接左悬挂油缸21的无杆腔与右悬挂油缸22的有杆腔；以及

用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，第一连接油路L1和第二连接油L2中分别设置有刚柔性控制阀，即左刚柔性控制阀25和右刚柔性控制阀26。

其中，第一连接油路L1、第二连接油路L2实质上也是采用X型交叉连接。由于本发明改进的刚柔性控制阀中，控制气路Q的压力气体通入刚柔性控制阀的控制缸，即可驱动截止阀换位并通过传动组件的机械锁止效应将截止阀保持在切换后的既有阀位上，因为无需长时间占用控制气路Q的压力气体，也无需采用长期保持得电状态的电磁阀。

参见图3，油气悬挂系统还包括左悬挂控制阀23和右悬挂控制阀24，左悬挂控制阀23和右悬挂控制阀24用于控制对应侧的悬挂油缸进行伸出或回缩动作。左悬挂控制阀23和右悬挂控制阀24的结构相同并均包括一侧的进油口P、回油口T以及另一侧的与回油口T相连的第一工作油口A1和与进油口P相连的第二工作油口A2；其中，左悬挂控制阀23的第一工作油口A1连通左悬挂油缸21的无杆腔，左悬挂控制阀23的第二工作油口A2连通右悬挂油缸22的有杆腔；右悬挂控制阀24的第一工作油口A1连通右悬挂油缸22的无杆腔，右悬挂控制阀24的第二工作油口A2连通左悬挂油缸21的有杆腔。

本发明改进的刚柔性控制阀无需集成在悬挂控制阀中，使得悬挂控制阀更为简单，仅保留必要阀件即可，结构更为简化。结合图3和图4，作为示例，在左悬挂控制阀23和右悬挂控制阀24中，回油口T与第一工作油口A1相连的第一内部连接油路中串联设置有下降控制阀12和节流阀13，进油口P与第二工作油口A2相连的第二内部连接油路中串联设置有流量控制阀14、保压单向阀15和上升控制阀16。

此外，油气悬挂系统还可包括

压力油路P1，分别与左悬挂控制阀23和右悬挂控制阀24的进油口P相连；

回油油路T1，分别与左悬挂控制阀23和右悬挂控制阀24的回油口T相连；

控制气路Q，通过气源控制阀29分别连接至第一连接油路L1和第二连接油L2中的各自刚柔性控制阀的控制缸。

这样，控制气路Q的压力气体可通过气源控制阀29的开关控制导入左悬挂控制阀23或右悬挂控制阀24的控制缸中，使得截止阀处于开启位或关闭位，并根据需要在压力气体撤除后仍能保持在相应阀位。其中，左蓄能器27、右蓄能器28用于第一、第二连接油路的油压稳定。

上述的油气悬挂系统可应用于各种工程车辆中，例如汽车起重机等等。

如图3所示，根据本发明的具体实施方式提出的油气悬挂系统中，使用了本发明的悬挂控制阀与气驱球阀形式的刚柔性控制阀，气驱球阀作为刚柔性切换控制阀独立于悬挂控制阀。左、右两侧的悬挂油缸采用X型交叉连接，同侧的悬挂控制阀的A1油口与同侧油缸的无杆腔连接，A2油口与对侧油缸的有杆腔连接，A1油口与A2油口通过刚柔性切换阀连接。通过控制气路Q的气源控制阀29的得失电状态，控制制动气源是否接通刚柔性切换阀的控制口X1、X2，从而控制油气悬挂系统的刚、柔性模式切换。

切换至柔性工作模式时，当且仅当气源控制阀29的左端电磁铁Y5得电，该阀左位工作。刚柔性切换阀的控制口X2接通制动气源，刚柔性切换阀在左连通位工作，左、右悬挂油缸的无杆腔与有杆腔彼此油路贯通，油气悬挂系统处于柔性模式。当需要长时间保持柔性模式时，即使气源控制阀29的左端电磁铁Y5断电，刚柔性切换阀的控制口断开气源，刚柔性切换阀仅依靠本身的机械锁止结构也可以长时间可靠保持于柔性工作模式。

同理，切换至刚性工作模式时，当且仅当气源控制阀29的右端电磁铁Y6得电，该阀右位工作。刚柔性切换阀的控制口X1接通制动气源，刚柔性切换阀在右截止位工作，左、右悬挂油缸的无杆腔与有杆腔之间的油路断开，油气悬挂系统处于刚性模式。当需要长时间保持刚性模式时，即使气源控制阀29的右端电磁铁Y6断电，刚柔性切换阀控制口断开气源，刚柔性切换阀仅依靠本身的机械锁止结构也可以长时间可靠保持刚性工作模式。

综上可见，本发明的刚柔性切换阀的结构简单、故障率低。现有技术中如图1b所示的刚柔性切换阀，普遍采用阀插装形式与悬挂控制阀进行集成，加重了悬挂控制阀的加工难度与故障率。而本发明的悬挂控制阀仅保留油气悬挂系统的必需功能阀件，结构得以简化，降低了悬挂控制阀的加工难度与故障率。本发明的刚柔性切换阀不再与悬挂控制阀集成，主体结构形式为控制缸驱动截止阀，与现有技术中的气动锥阀相比，气动缸与截止阀的结构简单、故障率低。

此外，本发明实现了更稳定地节能效果。为实现油气悬挂系统的刚柔性工作模式的长时间稳定保持，一方面既不需要气源控制电磁阀长时间保持通电状态，也不需要刚柔性切换控制阀长时间占用制动气源，大幅节约了能耗，避免了现有技术中油气悬挂系统长时间通电及占用制动气源带来的安全隐患；另一方面，依靠本身内部的机械锁止机构(例如齿轮齿条啮合结构)及球阀结构，刚柔性切换控制阀可以可靠保持系统所需的工作模式，性能稳定，避免了现有技术中油气悬挂系统交叉油路通断控制不稳定带来的功能失效隐患。

另外，本发明的刚柔性切换控制阀的通流能力大，应用可更广泛。一方面，在制动气源的作用面积上，控制缸的活塞面积远大于气动锥阀的作用面积；另一方面，在液动力上，球阀结构远小于锥阀结构。可见，本发明的刚柔性控制阀通流能力大且应用广泛：作为一种油路通断控制阀，不仅可以应用油气悬挂系统中，也可以在其他需要控制大流量通断的应用环境中应用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”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。由此，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据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“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述刚柔性控制阀包括：

截止阀，包括处于阀体通流状态的开启位和处于阀体截流状态的关闭位；

控制缸，包括能够在第一活塞极限位置与第二活塞极限位置之间往复移动的缸体活塞；以及

传动组件，传动连接于所述缸体活塞与所述截止阀之间；

其中，位于所述第一活塞极限位置的所述缸体活塞通过所述传动组件能够驱使所述截止阀切换并保持于所述开启位，处于所述第二活塞极限位置的所述缸体活塞通过所述传动组件能够驱使所述截止阀切换并保持于所述关闭位。

2.根据权利要求1所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述截止阀为球阀，所述传动组件包括：

线性传动件，与所述缸体活塞相连并线性随动；

旋转传动件，与所述线性传动件传动连接，所述线性传动件的线性移动能够驱动所述旋转传动件自旋转；和

传动连杆(6)，内端与所述旋转传动件相连且外端连接至所述截止阀的阀杆。

3.根据权利要求2所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述线性传动件为从所述缸体活塞上沿所述控制缸的轴向伸出的直齿条，所述旋转传动件为与所述直齿条相啮合的传动齿轮(5)。

4.根据权利要求3所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述缸体活塞包括相互独立且轴向间隔布置的第一活塞(3)和第二活塞(7)，所述线性传动件包括从所述第一活塞(3)沿轴向朝向所述第二活塞(7)伸出的第一直齿条(31)和从所述第二活塞(7)沿轴向朝向所述第一活塞(3)伸出的第二直齿条(71)，所述第一直齿条(31)和所述第二直齿条(71)位于所述传动齿轮(5)的径向两侧并分别啮合所述传动齿轮(5)。

5.根据权利要求4所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述传动齿轮(5)在所述控制缸的筒腔内居中布置。

6.根据权利要求4所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述传动齿轮(5)与所述传动连杆(6)同轴设置，所述传动连杆(6)的内端固定镶嵌于所述传动齿轮(5)的中心孔中，所述传动连杆(6)的外端沿径向穿出所述控制缸的筒周壁。

7.根据权利要求6所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述控制缸的筒周壁或所述传动连杆(6)的穿出端设有用于显示所述截止阀的阀位状态的阀位显示器。

8.根据权利要求4～7中任意一项所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述控制缸包括：

缸筒(4)；

第一端盖(1)，与所述第一活塞(3)毗邻地封盖于所述缸筒(4)的第一端；和

第二端盖(9)，与所述第二活塞(7)毗邻地封盖于所述缸筒(4)的第二端；

其中，所述缸筒(4)的筒腔包括第一压力介质腔(10)和第二压力介质腔(11)，所述第一压力介质腔(10)形成在所述第一活塞(3)与第二活塞(7)之间，所述第二压力介质腔(11)形成在所述第一端盖(1)与所述第一活塞(3)之间以及所述第二端盖(9)与所述第二活塞(3)之间。

9.根据权利要求8所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述第一端盖(1)设有轴向向内伸出的第一止挡件(2)，所述第二端盖(9)设有轴向向内伸出的第二止挡件(8)，所述第一活塞极限位置和所述第二活塞极限位置中的一者为所述第一活塞(3)抵接所述第一止挡件(2)且所述第二活塞(7)抵接所述第二止挡件(8)，所述第一活塞极限位置和所述第二活塞极限位置中的另一者为所述传动齿轮(5)与所述第一直齿条(31)或所述第二直齿条(71)的极限啮合位置。

10.根据权利要求9所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述第一止挡件(2)和/或所述第二止挡件(8)的轴向伸出长度能够调节。

11.根据权利要求8所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述缸筒(4)的筒周壁设有第一气孔(X1)、第二气孔(X2)和筒周壁内流道(X3)，所述第一气孔(X1)径向贯通至所述第一压力介质腔(10)，所述第二气孔(X2)沿所述筒周壁内流道(X3)延伸至所述缸筒(4)两端的所述第二压力介质腔(11)。

12.根据权利要求1所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，其特征在于，所述控制缸为气压缸。

13.一种油气悬挂系统，其特征在于，所述油气悬挂系统包括：

左悬挂油缸(21)和右悬挂油缸(22)；

第一连接油路(L1)，连接所述左悬挂油缸(21)的有杆腔与所述右悬挂油缸(22)的无杆腔；

第二连接油路(L2)，连接所述左悬挂油缸(21)的无杆腔与所述右悬挂油缸(22)的有杆腔；以及

根据权利要求1～12中任意一项所述的用于油气悬挂系统的刚柔性控制阀，所述第一连接油路(L1)和所述第二连接油(L2)中分别设置有所述刚柔性控制阀。

14.根据权利要求13所述的油气悬挂系统，其特征在于，所述油气悬挂系统还包括左悬挂控制阀(23)和右悬挂控制阀(24)，所述左悬挂控制阀(23)和右悬挂控制阀(24)的结构相同并均包括一侧的进油口(P)、回油口(T)以及另一侧的与所述回油口(T)相连的第一工作油口(A1)和与所述进油口(P)相连的第二工作油口(A2)；

其中，所述左悬挂控制阀(23)的所述第一工作油口(A1)连通所述左悬挂油缸(21)的无杆腔，所述左悬挂控制阀(23)的所述第二工作油口(A2)连通所述右悬挂油缸(22)的有杆腔；所述右悬挂控制阀(24)的所述第一工作油口(A1)连通所述右悬挂油缸(22)的无杆腔，所述右悬挂控制阀(24)的所述第二工作油口(A2)连通所述左悬挂油缸(21)的有杆腔。

15.根据权利要求14所述的油气悬挂系统，其特征在于，在所述左悬挂控制阀(23)和右悬挂控制阀(24)中，所述回油口(T)与所述第一工作油口(A1)相连的第一内部连接油路中串联设置有下降控制阀(12)和节流阀(13)，所述进油口(P)与所述第二工作油口(A2)相连的第二内部连接油路中串联设置有流量控制阀(14)、保压单向阀(15)和上升控制阀(16)。

16.根据权利要求14所述的油气悬挂系统，其特征在于，所述油气悬挂系统还包括

压力油路(P1)，分别与所述左悬挂控制阀(23)和右悬挂控制阀(24)的所述进油口(P)相连；

回油油路(T1)，分别与所述左悬挂控制阀(23)和右悬挂控制阀(24)的所述回油口(T)相连；

控制气路(Q)，通过气源控制阀(29)分别连接至所述第一连接油路(L1)和所述第二连接油(L2)中的各自所述刚柔性控制阀的所述控制缸。

17.一种工程车辆，其特征在于，所述工程车辆包括根据权利要求13～16中任意一项所述的油气悬挂系统。

Images