CN1377315A - 拖臂悬挂装置及其高度控制阀 - Google Patents

Abstract

一种用于控制车架(16)和拖臂悬挂装置(10)之间的相对高度的高度控制阀(12)。该高度控制阀包括一个形成内腔(36)的阀体(30),阀体上有一个输入口(38),可与压力空气源流体连通。在阀体上还有一个空气弹簧口(39),用于与空气弹簧(22)流体连通。另外,在阀体上还有一个排出口(40),用于与大气流体连通。阀芯(60,70)设置在该内腔内,可以有选择地在填充位置、排出位置和中间位置之间工作。

Description

拖臂悬挂装置及其 高度控制阀

                        相关申请

本申请要求美国临时性申请60/150621号的优先权。

                        技术领域

本发明涉及车辆的拖臂悬挂装置，更具体地说，涉及用于控制该悬挂装置相对于车辆的行车高度的一种高度控制阀。

                        背景技术

拖臂悬挂装置是众所周知的并在重型车辆中，例如半拖车/拖车结构中普遍使用。拖臂悬挂装置包括安装在车辆相对两侧上的二个相对的拖臂组件。该组件优选地是安装在车架的纵梁上。每一个拖臂组件包括一个拖臂，它的一端枢转地与从车架上悬挂下来的一个悬挂支架连接。拖臂的另一端安装固定在车架纵轨上的一个空气弹簧。该空气弹簧对于拖臂围绕着悬杆支架，相对于车架钢轨的枢转，形成阻尼。

一般，车轴组件横跨并安装到拖臂上，或由该拖臂托持。车轴组件可转动地安装着与地面接触的车轮。随着与地面的接触，车轮的运动造成该拖臂转动。这个转动被空气弹簧所缓冲。

一般，该空气弹簧包括一个气囊，压力流体可以引入该气囊中或从气囊中排出，以调节空气弹簧的阻尼性能。另外，可以调节空气弹簧中的空气体积，以改变车架相对于拖臂的高度。通常，对于拖车具有一个优选的行车高度；根据拖车装载的负荷大小不同，该行车高度可以改变。对于一个具体的负载，可将压力空气送入气囊中，或从气囊中排出，以调节拖车车架纵梁相对于拖臂的相对高度。

传统上，该行车高度的调节是由一个高度控制阀来进行的。该高度控制阀有一个输入口、一个空气弹簧口和一个排出口。该输入口流体连接到车辆的压力空气系统。该空气弹簧口流体直接空气弹簧的气囊；而该排出口则流体连接大气。该空气弹簧口可以与输入口，或与排出口流体连接；以便将压力空气送入空气弹簧中，或从空气弹簧中排出。为了形成将压力空气送入气囊或从气囊中排出所必需的液体连通，一般使用一个三位阀。一般，阀体安装在车辆或车辆车架上，而杠杆臂安装在拖臂上。这样，杠杆相对于阀体的运动可以表示拖臂和车辆之间的位置的相对变化。

目前使用的各种高度控制阀工作时可能有一个时间滞后，或者也可以立即对高度的改变作出响应。一般，这些阀的结构包括多个弹簧偏压的柱塞，或者类似的零件。这些零件可根据拖臂的相对运动，密封住各个不同的口。这种高度控制阀的例子公开在下列美国专利中：1992年11月10日授权的5,161,579号，1996年10月1日授权的5,560,591号，和1994年12月27日授权的5,375,819号。这些阀趋于使用O形圈等形式的密封装置，该密封装置包围着动态的、或运动的柱塞，使柱塞相对于阀体密封。这些“动态”密封随着阀杆作往复运动而受到磨损，最后导致密封失效。

在高度控制阀范围之外，但却在座椅调节阀范围内人们知道，利用一个剪切阀结构，以使压力空气输入口与一个气缸流体连接，或使作动缸与大气连通，以使作动缸伸、缩，而升高或降低车辆座椅。该剪切阀包括一个腔，该腔与作动缸流体连通。剪切阀有选择地将该腔与输入口或排出口连通以延伸或收缩作动缸。该剪切阀包括一个放置在该腔内的固定圆盘，其具有与气缸连接的一个开口，和与输入口和排出口连通流体连接的各开口。具有一个可以有选择地覆盖输入口和排出口的通道的一个回转圆盘由车辆使用者有选择地转动以有选择性地使气缸口与输入口或排出口流体连通，使气缸伸缩，而升高或降低座椅。

目前，仍然需要有一种高度控制阀，它不在阀的动态零件上使用传统的密封，同时具有始终如一的重复性能。

                         发明内容

本发明涉及控制车辆车架和拖臂悬挂装置之间的相对高度的一种高度控制阀。该拖臂悬挂装置包括一个拖臂，其具有可枢转地安装在车辆车架上的一端，并托载可转动地安装与地面接触的车轮的轴；空气弹簧位于拖臂的另一端和车辆车架之间以阻止拖臂相对于车辆车架的转动；根据本发明的高度控制阀优选地包括一个阀体，阀体具有一个内腔并具有一个与压力空气源流体连通的输入口，在阀体中设置有一个输出口，用于与空气弹簧流体连通，另外，在阀体中设置一个与大气流体连通的排出口，该阀放在内腔中，并可以有选择地在填充位置、排出位置和中间位置之间工作；在填充位置时，空气弹簧口流体连接到输入口，以将从气源来的压力空气引入空气弹簧中；在排出位置，空气弹簧口流体连接到排出口上，以将压力空气从空气弹簧中排出；而在中间位置，空气弹簧口与输入口或排出口都不流体连通。通过使阀在中间、填充和排出位置之间运动，可以使空气弹簧膨胀或凹陷，从而可调节车辆车架相对于拖臂的相对高度。

根据本发明的一个方面，本发明涉及的阀还包括：一个转动的阀元件，它放置在上述内腔内，并将输入口与排出口在流体上隔开；该转动的阀元件具有一个控制通道，当该转动的阀元件在填充位置和排出位置之间转动时，该控制通道有选择地使空气弹簧口与输入口或排出口流体连通；该转动阀元件优选地通过压力空气的压力偏压成相对阀体密封邻接。

根据本发明的另一个方面，本发明涉及一种模块化端口结构。其中，阀体包括一个支管本体。该支管本体形成一个空气弹簧腔和一个输入腔，空气弹簧口终止在该空气弹簧腔中；输入口起始于该输入腔并与一个支管盖组合。该支管盖可拆卸地安装在该支管本体上，以封闭该空气弹簧腔和输入腔。优选地是，该支管盖包括至少一个供气接头，用于将气源与该输入腔流体连接；另外还包括至少一个空气弹簧接头，用于使该空气弹簧腔与空气弹簧流体连通。该支管盖还包括一个附件接头，用于将车辆附件与该空气弹簧腔流体连接。

优选地是，模块化安全阀安装在支管本体和支管盖之间，用于选择性地将空气弹簧口与排出口流体连通，以便与高度控制阀的位置无关地，将压力空气从空气弹簧中排出。

根据本发明的再一个方面，本发明涉及的高度控制阀包括一个杠杆，它的一端与该阀可操纵地连接，以选择性地使阀在填充、排出和中间位置之间运动；而其另一端与拖臂连接。在这种结构中，拖臂的转动使杠杆运动，从而可使阀在中间、填充和排出位置之间运动。优选地是，在这种结构中阀包括一个可动的阀元件和杠杆，该杠杆包括第一和第二个细长的臂；第一个臂的一端牢固地与该可动的阀元件连接，而第二个臂的一端与拖臂连接；该第二个臂可相对于第一个臂作转动调节，以调节杠杆相对于拖臂的高度。

本发明的另一个方面涉及的阀还包括一个具有一个控制通道的可动的阀元件，该阀可在该控制通道使空气弹簧口与输入口流体连通以使阀处在填位置的第一个位置；该控制通道使空气弹簧口与排出口流体连通以使该阀处在排出位置的第二个位置；和控制通道不与输入口或排出口流体连通以使该阀处在中间位置的第三个位置之间运动；随着阀运动至充满位置或排出位置，该控制通道呈现出通向空气弹簧口的横截面积增大，从而通过空气弹簧口的空气流量作为可动阀元件的转动度数的函数而增大。

根据本发明的又一个方面，本发明涉及穿过阀体并且有与阀相结合的键的轴。该阀还包括一个可动的阀元件，其上作出一个可容纳该轴上的键的槽。在该槽内放入树脂，用以充满该键和槽之间的间隙。

                        附图说明

图1为具有根据本发明的一个高度控制阀的拖臂悬挂装置的侧视图；

图2为图1所示高度控制阀的分解透视图；

图3为图2所示的高度控制阀阀体的侧视图；

图4为沿着图3的4-4线所取的截面图；

图5为图2所示的高度控制阀中的轴的正视图；

图6为沿着图2中的6-6线所取的截面图；

图6A为高度控制阀的一个多臂杠杆的透视图；

图7为图2所示的剪切圆盘的放大的透视图；

图8为表示图2所示的动态剪切圆盘的相反一侧的透视图；

图8A为图8所示的动态剪切圆盘的另一种结构；

图9为图2所示的高度控制阀阀盖的侧视图；

图10为沿着图9中的10-10线所取的截面图；

图11为表示在中间位置时图2所示的高度控制阀的示意图；

图12为表示在填充位置时图2所示的高度控制阀的示意图；

图13是表示在排出位置时图2所示的高度控制阀的示意图；

图14为在装配位置的另一种动态圆盘和固定圆盘的放大图，其中，动态圆盘的输出和输入成形槽和固定圆盘的空气弹簧通道用虚线表示；

图15为表示在动态圆盘相对于固定圆盘不同回转度数时，通过上述空气弹簧通道和输入与输出成形槽的空气流量图；

图16为与根据本发明的高度控制阀一起使用的一种模块化安全阀的透视图；以及

图17为图6所示的安全阀的分解透视图。

                     具体实施方式

图1表示与根据本发明的一个高度控制阀12组合的一个拖臂悬挂装置10。该拖臂悬挂装置10包括一个拖臂14，它的第一个末端通过一个悬挂支架18与车辆车架16可枢转连接。优选地是，该枢轴连接为一个弹性套筒20。

在拖臂14和车架纵轨16之间放置着一个空气弹簧22。该空气弹簧22包括一个提升气囊24和一个活塞26。提升气囊24与车辆车架纵轨16连接，而活塞26与拖臂14连接。压力空气可以送入该提升气囊中，或从该提升气囊中排出，以控制车辆车架纵轨16与拖臂14的相对位置。该提升气囊24作用为衰减拖臂14围绕与车辆车架相连的枢轴连接20的回转运动。

参见图1～图4，根据本发明的高度控制阀12包括一个阀体30，该阀体30利用螺钉31牢固地安装在车辆车架16上。杠杆32的一端可转动地安装在阀12上，而另一端优选地通过从拖臂14延伸至杠杆32的一个调节杆34与拖臂14连接。拖臂14围绕着枢轴连接20相对于车架16的运动导致杠杆32相对于阀体30转动。

阀体30包括一个一侧开放的内腔36；和从阀体30的另一侧伸出，并与内腔36连接的一个轴套37。该内腔部分地由内阀体侧壁36A，和离开该内侧壁36A延伸的一个内圆周壁36B构成。一个流体支管本体41A与阀体30作成一个整体，并包括一个供气口38和一个空气弹簧口39。供气口38从该支管本体41A伸出，并穿过阀体30，与内腔36形成流体连通关系。在该流体支管本体41A上，供气口具有横截面为较大的矩形形状的输入孔38A。在上述内腔中，供气口38具有一个输出孔38B，其在圆周壁36B上具有槽状横截面。

阀体30中的空气弹簧口39也从该支管本体41A延伸至阀体30，以通过侧壁36A，与内腔36形成流体连通关系。空气弹簧口39在支管本体41A附近，具有一个较大的开口或出口39B，并且收敛成一个较小的管状横截面的入口39A，该入口39A具有与内腔的侧壁36A相交的横向元件。

排出口40从阀体30的外部延伸至轴套37。具体地说是，排出口延伸至轴套37的一个大直径部分37A。该轴套有效地形成该排出口的一部分。供气口38用于使压力气源与内腔36流体连通。空气弹簧口39使内腔36与空气弹簧的提升气囊24流体连通。排出口40使内腔36通过轴套37与大气流体连通。

模块化支管盖41B安装在阀体30上，并叠加在该支管本体上，以盖住上述供气口38和空气弹簧口39。支管盖41B包括一个供气软管接头42，该接头与供气口38在一直线上，并与供气口38流体连通。支管盖41B还包括空气弹簧软管接头43、44，它们与空气弹簧口39在一直线上，并与空气弹簧口39流体连通。供气软管接头42和空气弹簧软管接头43、44为众所周知的接头，它们容易提收车辆气源和空气弹簧所带的软管接头。在支管盖41B和阀体30之间，放有一个密封垫片45，用以加强其间的流体密封。

横块化支管盖41B给高度控制阀提供了流体口设计模块性，这是在先前的高度控制阀中所没有的。例如，只需要将不同的盖41B安装在支管本体41A上，就可以改变供气口软管接头42和空气弹簧软管接头43、44的数目和结构。这样，可以很容易地改变根据本发明的高度控制阀，以适应不同形式的供气软管接头42或空气弹簧软管接头43、44。另外，还可以根据需要，改变供气软管接头42和空气弹簧软管接头43、44的数目，尽管在大多数情况下，只需要一个供气软管接头。可以用其他形式的空气接头来代替上述这种形式的空气弹簧接头。该空气接头还可以装备许多不同形式的车辆附件，包括防漏电装置等。

参见图2和图5，轴48放置在轴套37内。轴48的中心部分49直径较大，其一端终结为一个键50，另一端带有一个可调节的六角头51。在有键50的一端和六角头51之间放置有一个挡圈52。该轴的圆的中心部分的尺寸足够大可以至少部分地相对轴套37流体密封该轴，但不能相对于大直径部分37A流体密封。设置O形圈100可以加强该轴相对阀体的密封。手柄密封53和手柄盖54设置为从阀体30的外部密封轴套37，并为手柄32提供一个配合表面。

再参见图2和图6，手柄盖54包括一个六角形的轴环55，其尺寸可以容纳可调节的六角头51。手柄固定安装在该轴靠近六角头51的部分上。多个安装双头螺栓56从手柄盖54伸出。

再参见图2和图6A，手柄32包括一个内臂57和一个外臂58，它们在一起起到该高度控制阀的整个臂或杠杆的作用。在内臂57的一个末端形成一个手柄盖开口59，该开口的直径足够大，可以与从手柄盖54上伸出的多个安装双头螺栓56外接。手柄盖开口59允许将内臂57安装在手柄盖54上，并相对手柄盖转动。内臂57还包括一个弧形槽61，该槽的曲率半径起始于手柄盖孔59的中心线上。外臂58包括位于其一端的多个孔63，该孔的尺寸和间隔距离与手柄盖54上的多个安装双头螺栓56相适应。螺钉孔65位于外臂58的非开口63的相对端上。该螺钉孔的尺寸可以容纳包括一个螺钉71A、垫圈71B和一个螺母71C的一个传统的紧固件组件71。

杠杆32的双臂结构可使杠杆32相对于轴48进行可转动的调节。旋转调节可以通过内壁57实现，而内臂57通过将安装双头螺栓56定位在手柄盖孔59的内部而安装在手柄盖54上。由于手柄盖孔59与安装双头螺栓56外接，因此内臂57可以相对于手柄盖54自由转动。外臂58安装在手柄盖54上，使得安装双头螺栓56位于相应的孔63内；这可以有效地固定外臂相对于手柄盖54的位置，而不会阻止内臂57相对于手柄盖54的转动。然后，将紧固件组件71插入外臂58上的螺钉孔65和内臂57上的弧形槽61中。紧固件组件71有效地将内臂57相对于外臂58的转动限制在由该弧形槽61形成的弧内。换句话说，只要紧固件组件71穿过外臂上的螺钉孔65和内臂57上的弧形槽61，内臂57就可以相对于外臂58和手柄盖54自由转动一个与由弧形槽61切出的扇形相当的回转量。采用这种结构时，通过松开紧固件组件71并使内臂57相对于外臂58转动，就可使内臂57上、与带有手柄盖开口59的一端相对的外端，相对于手柄盖54和外臂58转动，从而可以使内臂57相对于外臂58，并最终相对于阀体30作径向调整。

最好，当内臂57和外臂58沿着其纵轴对准时，内臂57能够相对于对准的纵轴作正向和负向的调整。由于一般在标准安装条件下，对准的纵轴与车辆的水平轴线一致，因此，内臂相对于外臂58的转动调整也包括相对于车辆车架和拖臂的相应的垂直调整，使杠杆32可以有效地保证高度控制阀进行高度调整。

再参见图2和图7，高度控制阀还包括一个具有开口62形式的轴向通道和孔64形式的流体通道的静止的剪切圆盘60，这二个通道均穿过该圆盘60。静止剪切圆盘60包括对准用的盲孔66和67。这二个盲孔容纳从阀体30伸入内腔36中的定位双头螺栓68和69，以使静止剪切圆盘60相对于阀体30对准，从而使孔64与空气弹簧口39的横向部分对准。轴向开口的尺寸比轴48略大，以保证流体可以在轴和开口62之间流动，并与出口40连通。

再参见图2和图8，动态剪切圆盘70定位在阀体30的内腔36内，与静止剪切圆盘60成邻接关系。动态剪切圆盘70包括一个扇形部分72，一个圆的凸起部分74从该扇形部分伸出。在动态剪切圆盘70上形成一个基本上为I字形的凹部76形式的通道。该通道包括一个弧形部分78和一个槽部分80，这二个部分由通道82连接起来。弧形部分78主要位于扇形部分72中，并包括相对的输出成形槽84。在扇形部分72的外侧上设置有一个输入成形槽86，它与输出成形槽84中的一个相对应。

装配时，静止剪切圆盘60的孔64位于成对的输出成形槽84中的一个和输入成形槽86之间。键槽80的尺寸可滑动地容纳轴48上的键50。连接槽使该键槽80与弧形部分78流体连通。

优选地是，在键槽80内放置适当的树脂，例如环氧树脂，以充满键50与键槽80之间存在的间隙。充入的树脂可消除键50和键槽80之间的游隙，从而使轴48的转动造成动态圆盘70即时并相应的转动。这样，可以改善高度控制阀的响应性和动作一致性。

图8A表示动态圆盘70的另一种结构。除了连接通道82不伸入键槽中，而在键槽80之前就终止以外，该另一种结构70′基本上与动态圆盘70相同。为了使动态圆盘70正常工作，只需要使连接通道82伸出一个足够的距离，以与通道62建立流体连通，从而使排出口40和凹部76之间建立流体连通。

现参见图2、图9和图10，盖90封闭阀体30的内腔36，并将动态剪切圆盘70和静止剪切圆盘60保持在阀体内。O形圈92被设置以用于加强盖90和阀体30之间的密封。从图9和图10中可清楚地看出，盖90包括一个环形的台阶状凸缘94，该凸缘形成一个内部凹坑96，动态剪切圆盘70和静止剪切圆盘60放在该凹坑中。O形圈92优选地围绕台阶状凸缘94安放。

现在扼要地说明高度控制阀的装配。应当指出，该高度控制阀的许多装配步骤的顺序是可以相互交换的，这对本发明并不重要。装配只是为了了解该高度控制阀的许多零件的相互连接。在装配该高度控制阀时，轴48与O形圈100配合，并将轴48滑动地插入轴套37中，直至止环52抵靠阀体30的内壁为止。将手柄密封53和手柄盖54可滑动地安装在轴48的端部上，在此，六角形的轴环55套在可调节的六角头51上。如上所述，手柄32安装在手柄盖54上，并用螺母固定在轴的端部上。

通过穿过支管盖41B并拧入阀体30中的攻丝的孔中的螺钉102，将支管盖41B固定在阀体30的端部上。在将支管盖41B固定以前，在支管盖和阀体30之间放置密封垫片45。

在安装静止剪切圆盘60和动态剪切圆盘70以前，将一个串联的O形圈104放在阀体30的内部形成的一个相应形状的槽106内，并围绕轴套37和空气弹簧口39的横向部分。将静止剪切圆盘60放在阀体的内腔36内，并通过将对准双头螺栓68插入对准孔66中，而使静止剪切圆盘在其中对准。

将动态剪切圆盘70放在内腔36中，并使轴48上的键50放入动态剪切圆盘70的键槽80内，以使动态剪切圆盘70相对于轴48和静止剪切圆盘60对准。调整动态剪切圆盘70的方向，直至孔64位于动态剪切圆盘上的二个输出成形槽84中的一个与输入成形槽86之间为止。在这个位置上，空气弹簧39口相对于供气口38和排出口40是流体密封的。

通过将O形圈92放在盖90上，并将盖90放在阀体上且利用容放在阀体30上的攻丝孔中的螺钉102，将盖90固定在阀体上，即完成了该高度控制阀的装配。

在动态圆盘和静止圆盘之间不需要O形圈或其他形式的密封，这是因为压力空气连续地通过入口送至盖和动态圆盘之间的腔的一部分中，并且压力空气将动态圆盘压在静止圆盘上一个足够的量，使二个圆盘彼此密封。

静止圆盘60和动态圆盘70优选地是由陶瓷或任何其他耐磨的材料制成。不使用静止圆盘60，而使动态圆盘直接邻接阀体的结构，也是在本发明范围以内。在这种结构中，阀体优选地也由耐磨材料制成。在动态圆盘和阀体之间不需要传统的密封、O形圈等。

现在与高度控制阀的三个工作位置：填充位置、中间位置和排出位置相关地说明悬挂装置的高度控制阀的工作。为了说明的目的，假设该高度控制阀开始处在中间位置。在图11所示的中间位置时，动态剪切圆盘70相对于静止剪切圆盘60取向，使得静止剪切圆盘上的孔64位于伸出的槽84和外部的槽86之间，并与动态剪切圆盘70成邻接关系，有效地密封空气弹簧口39的横向部分，并切断供气口38或排出口40与空气弹簧口39的流体连通。在中间位置时，杠杆32优选地水平取向。

如果由于任何原因使拖臂14向着车辆车架纵轨16作相对运动，例如，拖车中的负荷增加，则如图12所示，杠杆32向上转动，由此转动轴48，并最后使动态剪切圆盘向上转动。这样，孔64运动成与外部槽86流体连通，使空气弹簧口39向阀体内腔开放。由于内腔36总是暴露在供气口38中，因此压力空气将通向空气弹簧口39，并进入空气弹簧中。由于空气弹簧膨胀，车架纵轨16和拖臂14相对运动，彼此离开，最后转动杠杆32和动态剪切圆盘70回到中间位置。

如果拖臂14和车架纵轨16彼此相对离开，则如图13所示，杠杆32被推向下，使动态剪切圆盘70相对于静止剪切圆盘60运动。这样，孔64运动成与凹部76流体连通，(优选地在伸出槽84处)这被称为排出位置。在排出位置，空气弹簧口39通过凹部76与排出口40流体连通。空气弹簧中的压力空气通过凹部76和排出口40，排出至大气中。当压力空气从空气弹簧中排出时，拖臂14和车架横梁16彼此运动，使杠杆32向上转动，并使伸出槽84向着孔64运动。压力空气从空气弹簧中的排出将继续下去，直至孔64定位于伸出槽84和外部槽86之间为止。

必须注意，伸出槽84和外部槽86之间的间隔距离，比孔64的直径略宽一些。因此，拖臂14和车架纵轨16之间的微小的相对运动，不会使高度控制阀从中间位置运动至填充或排出位置。这种结构是较好的，因此，悬挂装置的重量稍微变化或正常工作，不会造成行车高度的调整。

还应注意，当装配时，轴48在轴向穿过静止圆盘60上的开口62，而键50容放在动态圆盘70上的键槽80内；从而使动态圆盘70的回转轴线在轴向与静止圆盘60的中心轴线排列在一直线上。在这个位置时，连接通道82在静止圆盘上的开口62上延伸，使排出口40与凹部76的弧形部分78中的成形槽84流体连通。

从图14可清楚地看出，输出成形槽84和输入成形槽86在径向偏离动态圆盘70的回转轴线的距离比孔64径向偏离静止圆盘60的中心线的距离大。输出和输入成形槽84、86之间相对于孔64径向偏移差别的结果是，当动态圆盘70相对于静止圆盘60转动时，开始只有输出和输入成形槽84、86的角部覆盖孔64。当继续转动时，输出或输入成形槽84、86的大横截面区域将与孔64重叠，使覆盖在孔64上的输出和输入成形槽84、86的横面积增加。该增大的横截面积可以有效地控制通过的流体流量。

图15表示作为动态圆盘70相对于静止圆盘60转动度数的函数的通过对齐的输出和输入成形槽84、86的流量的曲线。换句话说，当动态圆盘70相对于静止圆盘60转动一个较大的量时，覆盖着开口64的输出成形槽84或输入成形槽86的横截面积较大，对通过对齐的成形槽和开口64的流量的控制，可以有效地控制加入空气弹簧或从空气弹簧排出的流体量。这种流量控制可使高度控制阀以低速有效地启动，以防止过度补偿车辆车架和拖臂之间相对高度的较小变化；同时对大的改变能作相应的响应。一般，车辆车架和拖臂之间相对高度的较小改变，相应于动的圆盘70相对于静止圆盘60转动的角度较小；而该相对高度的较大的变化则由该转动角度较大表示。

除了或代替上述盲孔与空气弹簧口之间的径向偏移之外，通过改变该盲孔或空气弹簧口的形状，也可以得到阀的成比例流量特性。

图16和图17表示特别适用于根据本发明的高度控制阀的端口模块性功能的安全阀110。安全阀110包括一个由阀体112形成的壳体，阀体内形成一个内腔114。该内腔由一个包括一个流体接头118的盖116封闭。安全阀阀体112具有一个支管本体表面120，在该表面上形成一个空气弹簧开口122和一个供气孔124。在阀体相对一例上，设有与空气弹簧开口相对应的一个空气弹簧接头开口(没有示出)，并且该接头开口与盖上的空气弹簧接头流体连通。外侧表面126包括一个排出孔128，它可由一个弹性盖130覆盖；而该弹性盖则由紧固件132固定在该外侧表面126上。

安全阀阀体112的末端包括四个通道134，每一个通道又包括一个锁销136。盖116包括与通道134相适应的钩爪138。每一个钩爪138包括一个销140。当上述的盖与阀体紧压配合时，该销140放置在锁销136内。

阀芯150放置在该安全阀阀体112内，并控制流体从空气弹簧口122与相应的空气弹簧接头口或排出口128连通。该阀芯包括一个具有环形槽154的圆筒152，且相应的O形圈156放置在该环形槽中。当将圆筒插入孔114中时，O形圈156使圆筒152相对于安全阀阀体112内部密封。在圆筒152的侧壁上，形成一个排出通道160，该通道与空气弹簧通道162一样。排出通道160与排出孔128对准，而空气弹簧通道162则与安全阀阀体112上，与空气弹簧口122相对一侧上的一个空气弹簧口(没有示出)对准。在圆筒152的内部、大致在与环形槽154相同的位置上，形成一个环形肋(没有示出)。

滑阀170控制空气弹簧口122和空气弹簧通道162与排出通道160之间的流体连通。滑阀170包括二个相邻的凸台172和174，它们上面分别放置着O形圈176和178。从滑阀170的相对端，伸出一个弹簧(没有示出)。下部O形圈180设置成密封滑阀170的下端。

当将滑阀170组装在圆筒152内，并且放置在安全阀阀体112内时，O形圈176位于最接近排出口160的内部肋一侧，而O形圈178则位于最接近空气弹簧通道162的内部肋一侧。弹簧偏压滑阀170，使得O形圈密封住内部肋，并防止空气弹簧口122和排出通道160之间的流体连通，从而可防止通过排出孔128排放。当使用者用手操纵时，压力空气送入安全阀110的盖116上的接头118中。压力空气作用在滑阀端部，并克服弹簧力，使滑阀170运动，离开该盖116。随着滑阀170运动，离开盖116，O形圈176相对于内部环形肋和圆筒152不密封，而O形圈178则在空气弹簧通道162上通过，并位于空气弹簧通道162和空气弹簧口122之间。从而，从空气弹簧口122，通过圆筒152的内部，再通过排出通道160建立流体连通；因此，空气可通过排出口128排出，从而使所有的压力空气从空气弹簧中排出。

从图17可以看出，当装配好时，安全阀110的外形基本上与上述的支管本体41A和支管盖41B相同。因此，安全阀110可以放在支管本体41A和支管盖41B之间，并形成一个可以容易地加在高度控制阀上的模块化的安全阀组件。当安全阀110不在卸载位置时，则安全阀110保持通过供气接头与输入口流体连通；以及通过供气口39与空气弹簧接头43、44流体连通。该安全阀110的另一个优点是，上述的多重支管盖41B可以用如上述对于高度控制阀一样的方式，用在安全阀110中。

根据本发明的悬挂装置和高度控制阀，提供了控制车辆行车高度的一种非常简单和有效的装置。与在高度控制阀的各种不同的端口内，使用较复杂的柱塞/活塞结构的先前的高度控制阀不同，高度控制阀12的回转圆盘结构与各个不同口的位置一起，提供了一个简单得多的结构；并且使用了不容易随着时间的推移而磨损且质量降低的零件。

虽然已结合具体的实施例说明了本发明，但应当了解，这只是说明而不是限制。所附权利要求书的范围与先前技术允许的范围一样宽。

Claims (32)

1.一种用于控制车辆车架(16)和拖臂悬挂装置(10)之间的相对高度的高度控制阀(12)，该悬挂装置(10)包括拖臂(14)，其一端可枢转地安装在车辆车架上，并托载可转动地安装与地面接触的车轮的车轴，该悬挂装置(10)还包括位于拖臂的另一端和车辆车架之间的空气弹簧(22)，该空气弹簧可阻止拖臂相对于车辆车架的转动，该高度控制阀包括：

阀体(30)，它限定一个内腔(36)并具有与压力空气源流体连通的输入口(38)，与该空气弹簧流体连通的空气弹簧口(39)，和与大气流体连通的排出口(40)；和

阀芯(60、70)，该阀芯设置在上述内腔内，并可选择地在空气弹簧口与输入口流体连通以将来自气源的压力空气送入空气弹簧中的填充位置；空气弹簧口与排出口流体连通以将压力空气从空气弹簧中排出的排出位置；以及空气弹簧口与输入口或排出口流体上不连通的中间位置之间操纵，由此，可以控制空气送入空气弹簧中或从空气弹簧中排出，使拖臂相对于车辆车架转动，并调节车辆车架的高度。

2.如权利要求1所述的高度控制阀，其特征在于，阀具有一个转动阀零件(70)，它放置在内腔内，并使输入口与排出口流体分隔；该转动阀零件具有控制通道(78、82、84、86)，当转动阀零件转动时，该控制通道有选择地使空气弹簧口与输入口或排出口流体连通，并且，转动阀零件被来自压力空气的压力偏压成相对阀体密封邻接。

3.如权利要求2所述的高度控制阀，其特征在于，该阀体包括第一壁部分(36A)，从该处延伸出第二壁部分(36B)，以部分地限定内腔，空气弹簧口和排出口定位于第一壁部分上，而输入口则位于第二壁上，转动阀零件包括圆盘(70)，其第一和第二个相对的侧面由圆周边缘连接；该圆盘的第一个侧面抵靠第一个壁面部分，并覆盖在空气弹簧口和排出口上；第二个侧面面对输入口，进入输入口的压力空气将该圆盘的第一个侧面上偏压在第一壁部分上，以使空气弹簧口和排出口相对于输入口密封。

4.如权利要求3所述的高度控制阀，其特征在于，控制通道包括在该圆盘的第一个侧面上形成的第一(86)和第二(84)彼此隔开的盲孔，和由二个盲孔之间设置的圆盘部分形成的分隔壁；当该阀在中间位置时，该分隔壁覆盖着空气弹簧口，以防止流体在空气弹簧口和排出口或输入口之间连通；当该圆盘在离开中间位置的第一个回转方向上转动时，第一个盲孔与输入口和空气弹簧口流体连通，使该阀处在填充位置；而当该圆盘在离开中间位置，在与第一个回转方向相反的第二个回转方向上转动时，该圆盘的第二个盲孔与排出口和空气弹簧口流体连通，使该阀处在排出位置。

5.如权利要求4所述的高度控制阀，其特征在于，第一和第二盲孔形成：当该阀从中间位置分别运动至填充和排出位置时，第一和第二个盲孔暴露于空气弹簧口的横截面积增大，以使空气流量作为圆盘转动度数的函数而增大。

6.如权利要求4所述的高度控制阀，其特征在于，第一和第二个盲孔相对于空气弹簧口在圆盘上定位成当该阀分别从中间位置运动至填充位置和排出位置时，第一和第二个盲孔暴露于空气弹簧口的横截面积增大，以便作为该圆盘转动角度的函数，增加空气的流量。

7.如权利要求4～6所述的高度控制阀，还包括一个静止圆盘(60)，它放置在第一壁部分和转动圆盘之间，并与第一壁部分连接，该静止圆盘具有一个排出通道(62)，它穿过该圆盘，并与排出口和穿过该圆盘的空气弹簧通道(64)流体连通，还与空气弹簧口流体连通，并且，当阀在中间位置时，分隔壁覆盖着空气弹簧通道；当该处在填充位置时，第一个盲孔覆盖在该空气弹簧通道的一部分上；而当该阀在排出位置时，第二个盲孔覆盖在该空气弹簧通道的一部分上。

8.如权利要求4～7所述的高度控制阀，其特征在于，第一个盲孔从分隔壁延伸至该圆盘的圆周壁，从而第一个盲孔总是与输入口流体连通。

9.如权利要求4～8所述的高度控制阀，其特征在于，第二个盲孔从分隔壁延伸至排出口，从而第二个盲孔总是与排出口流体连通。

10.如权利要求9所述的高度控制阀，其特征在于，该阀体包括穿过第一个壁部分的轴孔(68)，该轴孔形成排出口的一部分，并且第二个盲孔与该轴孔流体连通。

11.如权利要求10所述的高度控制阀，还包括轴(48)，该轴穿过轴孔，并固定在圆盘上，由此，该轴的转动使可转动圆盘转动，将该阀放置在中间，充满或排出位置上。

12.如权利要求11所述的高度控制阀，其特征在于，可转动圆盘包括槽(80)，轴包括一个安放在该槽中的键(50)，以便将该轴与可转动圆盘连接起来。

13.如权利要求12所述的高度控制阀，还包括放置在该槽内，充满键与槽之间的间隙的树脂。

14.如权利要求11～13所述的高度控制阀，还包括杠杆(32)，该杠杆的一端与轴连接，另一端适于与拖臂连接，由此，拖臂的转动使该杠杆运动，从而转动该轴，并使该阀在中间、填充和排出位置之间运动。

15.如权利要求14所述的高度控制阀，其特征在于，杠杆包括第一(58)和第二(57)细长的臂，第一臂的一端固定地安装在该轴上；第二个臂的一端适于与拖臂连接；并且第二臂可相对于第一臂转动调整，以调节杠杆相对于拖臂的高度。

16.如权利要求15所述的高度控制阀，其特征在于，该第一臂包括开口(65)，第二个臂具有可转动地安装在轴上的另一端以及与第一个臂上的开口对准的弧形槽(61)；并且可拆卸的紧固件(21)穿过第一臂的开口和第二臂的弧形槽，以允许第二个臂相对于第一个臂回转定位，来调节杠杆的高度。

17.如权利要求1～16所述的高度控制阀，其特征在于，该阀体有一个支管本体(41A)，它形成与空气弹簧口流体连通的空气弹簧腔(39B)和与输入口流体连通的输入腔(38A)；而模块化的支管盖(41B)可拆卸地安装在支管本体上，封闭该空气弹簧腔和输入腔。

18.如权利要求17所述的高度控制阀，其特征在于，支管盖包括至少一个供气接头(42)，用于将气源与该输入腔流体连接；另外还包括至少一个空气弹簧接头(43)，用于使该空气弹簧腔与空气弹簧流体连通。

19.如权利要求18所述的高度控制阀，其特征在于，支管盖还包括附件接头(44)，用于使车辆附件与该空气弹簧腔流体连接。

20.如权利要求17～19所述的高度控制阀，还包括模块化安全阀(110)，该阀可拆卸地安装在支管本体和支管盖之间，用于使空气弹簧口与排出口流体连通，以便与高度控制阀的位置无关地，将压力空气从空气弹簧中排出。

21.如权利要求20所述的高度控制阀，其特征在于，安全阀包括一个阀体(112，116)，阀体上具有一个使供气接头与输入腔流体连通的输入通道(124)，一个排出口(128)，一个使该空气弹簧腔与空气弹簧接头和安全阀排出口流体连接的空气弹簧通道(122)，以及一个阀芯(150)，它放置在空气弹簧通道内，用于有选择地使空气弹簧腔与空气弹簧接头和安全阀的排出口连通，以将压力空气从空气弹簧中排出。

22.如权利要求21所述的高度控制阀，其特征在于，空气弹簧通道包括一个卸载腔(114)，它形成在阀体内，并与安全阀的排出口流体连通，该卸载腔具有与空气弹簧腔流体连通的第一开口，和与空气弹簧接头流体连通的第二开口，该阀为一个滑阀，可在该第一和第二开口流体连通的第一位置，和第一开口与安全阀的排出口流体连通的第二位置之间工作。

23.如权利要求1～3和17～22所述的高度控制阀，其特征在于，杠杆(32)具有与该阀可操纵连接的一端，以有选择地使该阀在填充、排出和中间位置之间运动；而其另一端适于与拖臂连接，由此拖臂的转动使杠杆运动，从而可使该阀在中间、填充和排出位置之间运动。

24.如权利要求23所述的高度控制阀，其特征在于，阀包括一个可动的阀零件(70)，而杠杆包括第一和第二细长的臂；第一臂具有固定地与该可动的阀零件连接的一端，而第二个臂具有与拖臂连接的一端；该第二个臂可相对于第一个臂可转动调节，以调节杠杆相对于拖臂的高度。

25.如权利要求24所述的高度控制阀，其特征在于，第一个臂包括开口(65)，第二个臂包括相对于第一个臂可转动地固定的另一端和与第一个臂上的开口对准的弧形槽(61)；可拆卸的紧固件(71)穿过该第一个臂上的开口和第二个臂上的弧形槽，以允许第二个臂相对于第一个臂有选择地回转定位，以调节杠杆的高度。

26.如权利要求1～4和17～25所述的高度控制阀，其特征在于，该阀具有一个可动阀零件(70)，该阀零件具有控制通道(78、82、84、86)，其可在控制通道将空气弹簧口与输入口流体连通以使该阀处在填充位置的第一个位置；控制通道将空气弹簧口与排出口流体连通以使该阀处在排出位置的第二个位置；以及控制通道不与输入口或排出口流体连通以使该阀处在中间位置的第三个位置之间运动；当该阀运动至填充位置或排出位置时，控制通道使通向空气弹簧口的横截面积增大，以使空气流量作为可动阀零件的转动度数的函数增大。

27.如权利要求26所述的高度控制阀，其特征在于，阀体包括第一壁部分，从该处伸出第二壁部分，以部分地限定内腔；空气弹簧口和排出口设置于第一壁部分上；而输入口则位于第二壁部分上；可动的阀零件包括可转动圆盘(70)，其具有由一个圆周边缘连接第一和第二相对侧面，该圆盘的第一个侧面覆盖着空气弹簧口和排出口，而第二个侧面则面对着输入口，从而使通过输入口进入内腔的压力空气将圆盘的第一个侧面压靠在第一壁部分，以使空气弹簧口和排出口相对于输入口密封。

28.如权利要求27所述的高度控制阀，其特征在于，控制通道包括在圆盘的第一侧面上形成的第一(86)和第二(84)彼此隔开的盲孔，和由二个盲孔之间设置的圆盘部分形成的分隔壁，第一和第二盲孔成形为，当阀从中间位置分别运动至填充和排出位置时，第一和第二盲孔暴露在空气弹簧口下的横截面积增大。

29.如权利要求28所述的高度控制阀，其特征在于，控制通道包括在圆盘的第一个侧面上形成的第一(86)和第二(84)彼此隔开的盲孔，和由二个盲孔之间设置的圆盘部分形成的分隔壁，在圆盘上，第一和第二盲孔定位成当该阀分别从中间位置运动至填充位置和排出位置时，第一和第二盲孔暴露在空气弹簧口下的横截面积增大，以便作为圆盘转动角度的函数，增加空气的流量。

30.如权利要求29所述的高度控制阀，其特征在于，第一和第二盲孔与圆盘的回转轴线的径向距离，与空气弹簧口距离该圆盘转动轴线的径向距离不同。

31.如权利要求1和17～30所述的高度控制阀，其特征在于，具有穿过阀体的轴(48)，轴上具有键(50)，该阀还包括可转动的阀零件(70)，它具有一个可容纳轴上的键的槽(80)；在该槽内放入树脂，以充满该键的槽之间的间隙，并且，该轴的转动使可转动的阀零件转动，以便有选择地分别使空气弹簧口和输入口或排出口流体连通，使该阀分别处在填充或排出位置。

32.如权利要求31所述的高度控制阀，其特征在于，可转动的阀零件由来自压力空气的压力偏压成相对阀体形成密封邻接。

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