用于非公路车辆中的悬架系统的侧倾角止挡布置结构的制作方法

本发明涉及用于车辆的悬架系统，更具体地，本发明涉及用于非公路车辆的悬架系统。

背景技术：

为非公路机器形式的车辆可以采用多种形式，例如农业牵引机、收割机和喷雾机、建造反铲挖掘机和林业伐木机/打捆机。在农业牵引机的情况下，底盘通常支撑沿侧向延伸的前后车轴，车轮可旋转地固定在车轴的端部处。后车轴通常刚性地连接到底盘，在后车轴和底盘之间没有悬架。轮胎挠曲单独地提供粗糙路面和底盘之间的缓冲。在许多牵引机中，除了后从动轮之外，前轮被驱动，通常称为机械前轮驱动(MFD或MFWD)。经济性和简化性通常决定了刚性的前车轴组件用来代替独立铰接的前悬架。前车轴通常可枢转地附接到底盘的前部，以便相对于底盘的纵向轴线成横向地绕枢转轴线旋转，该枢转轴线定位成靠近车轴的纵向中部。对于这种车轴结构，当一个前轮升高以克服障碍物时，另一个前轮向下运动相同的距离。

通过能够使在田地和道路上的行进速度更快，可以提高农业牵引机的生产率。当在粗糙路面上行驶时，对农业牵引机的行进速度的限制因素是操作者的舒适度和车轮牵引力。较快的行进速度突出了常规的枢转附接刚性前车轴的缺陷，尤其是当两个车轮同时遇到相似的障碍物(例如沟渠)时。当两种轮必须沿相同的方向运动以越过障碍物时，车辆的整个前端部被迫沿相同的竖直方向运动。

通过使整个车轴能够相对于底盘运动，牵引机的前车轴悬架可以解决这些问题。通过缓冲这样的运动，可以提高牵引力和操作者舒适度，这两者可以有助于提高生产率。另外，用于牵引机的前悬架系统在道路上高速操作期间提供较佳的高速操纵特性。为这些悬架系统增加更加复杂的致动器和控制系统进一步扩展了牵引机的能力，并且在车辆行驶和操纵方面提供了额外的改进。

当悬架系统向上和向下运动时，车轴能够绕枢转轴线侧倾的程度改变，使得车轴端部处的车轮不会碰到底盘、金属片或车辆的其它部分。当车轴进一步远离底盘时，最大侧倾角可以更大，并且当车轴靠近底盘时，最大侧倾角必须更小。

上述前悬架系统通常包括车轴架，该车轴架安装到底盘或者为底盘的一部分，刚性的前车轴安装到该车轴架。悬架臂在臂的后部处可枢转地安装到底盘，并且通常在驱动轴与车轴的连接点处与车轴可枢转地联接。当车轴向上和向下运动时，悬架臂绕后枢转附接件枢转。已知的是提供两对侧倾角止挡件，以当车轴相对于车轴架处于升高位置或降低位置时限制车轴的侧倾角。当车轴处于完全升高位置(最靠近车轴架)时，一对侧倾角止挡件处于车轴和车轴架之间，以限制车轴的侧倾角。另一方面，当车轴处于悬架行程中预定位置(例如完全降低位置)处(最远离车轴架)时，所述一对侧倾角止挡件处于车轴和悬架臂之间，以限制车轴的侧倾角。当车轴的侧倾角止挡件碰到悬架臂时，高的载荷可能施加到悬架臂上，因此悬架臂通常被构建成非常强健以承受该载荷。重型悬架臂导致重量和花费更高。

本领域中需要一种用于非公路车辆的前悬架系统，其根据车轴相对于车轴架的高度有效地限制车轴的侧倾角。

技术实现要素：

本发明提供一种用于非公路车辆的前悬架系统，其包括车轴处于第一预定运动范围时的第一对侧倾角止挡件和车轴处于第二预定运动范围时的第二对侧倾角止挡件。

在一种形式中，本发明涉及一种非公路车辆，其包括底盘、车轴架、刚性车轴和一对悬架缸。车轴架附接到底盘或者形成为底盘的一部分，并且包括大致竖直地布置的狭槽。刚性车轴安装到车轴架，在车轴的每个端部处具有车轮轮毂，车轴能够相对于车轴架竖直地运动。悬架缸连接在车轴架和车轴之间，并且能够操作以使车轴相对于车轴架沿竖直方向运动。非公路车辆的特征在于，车轴包括：第一对侧倾角止挡件，其在车轴相对于车轴架处于完全降低位置处或附近时接合车轴架；和第二对侧倾角止挡件，其在车轴相对于车轴架处于完全升高位置处或附近时接合车轴架。

本发明的优点在于，可以降低悬架臂的尺寸和重量，由此降低整体成本。

另一个优点在于，通过车轴的侧倾角止挡件，高载荷不再施加在悬架臂上。

另一个优点在于，两对侧倾角止挡件处于车轴和车轴架之间，而不管车轴处于完全降低位置，处于完全升高位置，还是处于这两个位置之间的其它位置。

另一个优点在于，车轴仅仅沿着预定运动路径在车轴和车轴架之间运动，由此限制车轴和车轮的侧向运动和滑动。

另一个优点在于，根据车轴相对于车轴架的位置，提供可变侧倾角摆动。

另一个优点在于，本发明的悬架系统提供紧凑的系统，其能够安装在低且长度短的车辆中，以改善可见度和可操纵性。

另一个优点在于，悬架臂的减小的质量降低了系统的无弹簧质量，从而悬架较好地控制工作，并且改进了悬架的动态特性，在轮胎和路面之间具有较好的附着性。

附图说明

通过结合附图参考本发明实施例的以下说明，本发明的上述和其他特征及优点及其获取方法将会变得更加明显，并可更好地理解本发明，其中：

图1为本发明的悬架系统的实施例的分解透视图；

图2为图1所示的悬架系统的组装透视图；

图3为图1和2所示的车轴组件的俯视透视图；

图4为图1和2所示的车轴架的仰视透视图；

图5为图1、2和4所示的车轴架的另一个仰视透视图；

图6为组装的悬架系统的前视图，其中车轴相对于车轴架处于完全降低位置，示出了大致竖直的侧倾角止挡件之一接触车轴架；

图7为车轴和车轴架的纵向截面图，其中车轴处于图6所示的完全降低位置；

图8为组装的悬架系统的前视图，其中车轴处于完全降低位置和完全升高位置之间大致一半的中立位置，示出了大致竖直的侧倾角止挡件之一接触车轴架；

图9为车轴和车轴架的纵向截面图，其中车轴处于图8所示的中立位置；

图10为组装的悬架系统的前视图，其中车轴处于中立位置和完全升高位置之间的过渡位置，示出了大致竖直的侧倾角止挡件之一和大致水平的侧倾角止挡件之一接触车轴架；

图11为组装的悬架系统的前截面图，其中车轴相对于车轴架处于完全升高位置，示出了大致水平的侧倾角止挡件之一接触车轴架；

图12为车轴和车轴架的纵向截面图，其中车轴处于图11所示的完全升高位置；以及

图13为利用本发明的两对侧倾角止挡件的例子的最大侧倾角对竖直位移的曲线图。

对应参考符号表明贯穿若干视图的对应部分。本文示出的范例示出本发明的实施例，不应将这种范例理解为是以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

现在参考附图，更具体地参考图1和2，示出了非公路车辆10的实施例的一部分。在所示的实施例中，非公路车辆10被构造为农业牵引机，但是可以根据应用而采用不同的构造。牵引机10大体上包括油槽12、悬架臂14、车轴架16、车轴组件18以及一对悬架缸20。

油槽12为内燃(IC)发动机的一部分并且位于内燃发动机的底部处，该内燃发动机限定了用于牵引机10的原动机。IC发动机通常为柴油发动机，但是也可以是不同类型的发动机，例如汽油或液态丙烷(LP)发动机。对于当前大多数牵引机而言，IC发动机的铸造本体还限定了牵引机10的底盘的一部分。然而，底盘也能够包括单独的框架构件，发动机安装到该框架构件。在图示实施例中，油槽12是铸件，其限定了牵引机10的底盘的一部分。

悬架臂14包括多个后枢转臂22，这些后枢转臂可枢转地连接到牵引机10的底盘。在图示实施例中，后枢转臂22可枢转地连接到油槽12，如图2所示。悬架臂14的前端部具有圆形壳体24，该圆形壳体围绕车轴组件18的输入联接器26配合。输入联接器26可以与用于车轴组件18的MFD的驱动轴28联接。当车轴组件18相对于车轴架16向上和向下运动时，圆形壳体24也可以相对于输入联接器26枢转有限的程度。

车轴架16安装到油槽12的前端部。类似于上述油槽12，车轴架16可以附接到牵引机10的底盘，或者形成为该底盘的一部分。在图示实施例中，车轴架16由重型铸件形成，该重型铸件为牵引机10的底盘的一部分。

车轴组件18包括刚性车轴30以及安装在刚性车轴30的每个外侧端部处的一对车轮轮毂32。车轮(未示出)通常以已知的方式安装到轮毂32。在图示实施例中，车轴组件18还包括枢转构件34，该枢转构件大致位于车轮轮毂32之间的中部，并且沿着向前方向从刚性车轴18的前方延伸。枢转构件34可以为圆柱形构件的形式，并且具有纵向轴线36，该纵向轴线沿着牵引机10的前后方向延伸穿过输入联接器26的中心。枢转构件34定位在形成于车轴架16的前端部中的大致竖直地布置的狭槽38内，并且能够在该狭槽内运动。

所述一对悬架缸20每个都连接在车轴架16和刚性车轴30之间。在图示实施例中，悬架缸20定位在枢转构件34的沿侧向相对的两侧上。然而，悬架缸20可以定位在其它位置，例如定位在后车轴后方和/或车轴架20下方。所述一对悬架缸20能够操作，以利用控制器(未示出)使刚性车轴30沿着竖直方向相对于车轴架16运动。

根据本发明的一个方面，并且现在参考图3-5，悬架系统40包括车轴架16、车轴30、悬架缸20以及处于车轴架16和车轴30之间的两对侧倾角止挡件42和44。更具体地，车轴30包括第一对侧倾角止挡件42，当车轴30相对于车轴架16处于压缩或完全降低位置处或附近时，所述第一对侧倾角止挡件接合车轴架16，并且车轴30包括第二对侧倾角止挡件44，当车轴30相对于车轴架16处于延伸或完全升高位置处或附近时，所述第二对侧倾角止挡件接合车轴架16。

所述第一对侧倾角止挡件42每个都包括大致竖直地布置的止挡表面46，所述第二对侧倾角止挡件44每个都包括大致水平地布置的止挡表面48。车轴30包括向上延伸的块体50，该块体具有一对相对的侧表面，该对侧表面分别限定了所述大致竖直地布置的止挡表面46。竖直地布置的止挡表面46可以大致垂直于车轴30的纵向轴线，如图所示，因此当车轴30水平地定位时是基本上竖直的。作为另外一种选择，竖直地布置的止挡表面46相对于车轴30的纵向轴线可以成小于90°的某个预定角度(例如80°-90°)。

由大致水平地布置的止挡表面48限定的所述第二对侧倾角止挡件44定位在块体50的每个侧向侧面上。所述第二对侧倾角止挡件44每个都包括安装到车轴30的顶部上的板52，每个板52具有上表面，该上表面限定了所述大致水平地布置的止挡表面48。每个板52的大致水平地布置的止挡表面48定位成相对于水平成预定角度。在图示实施例中，大致水平地布置的止挡表面48相对于水平基准面成小的锐角(例如1至10°)。在其它实施例中，大致水平地布置的止挡表面48可以与车轴30的纵向轴线平行(也就是水平的)。板52能够利用任何合适的紧固技术可移除地附接到车轴30，例如利用紧固件54，该紧固件穿过板52中形成的孔，并且拧入到车轴30的顶部表面中。使用可移除的板52允许根据应用而使用具有不同物理几何结构的板。板52也能够不可移除地附接到车轴30的顶部，例如通过将板52焊接到车轴30。

车轴架16包括一对向下延伸的腿部56，在腿部的前端部处限定了狭槽38。每个腿部56具有侧向内表面，该侧向内表面限定了匹配止挡表面58，该匹配止挡表面能够与块体50上对应的竖直地布置的止挡表面46接合，如以下将要描述的。车轴架16还包括向上延伸的凹部60，该凹部处于腿部56之间，并且处于腿部后侧。当车轴30相对于车轴架16处于完全升高位置时，块体50配合在凹部60中。覆盖板62紧固到腿部56的底端部，并且限定了当车轴30相对于车轴架16处于完全降低位置时的止挡极限。具体地，当枢转构件34接触覆盖板62时，车轴处于完全降低位置。

车轴架16还包括形成于其底部处的一对凸台64，所述一对凸台限定了一对匹配止挡表面66，所述一对匹配止挡表面能够与车轴30上对应的水平地布置的止挡表面48接合，如以下将要描述的。凸台64的增厚区域在水平的止挡表面48接触车轴架16的底部时有助于加载。然而，根据车轴架16的构造，这样的增厚区域或凸台可能不是必要的，水平的止挡表面48可以在没有这样的凸台或加强区域的情况下直接接触车轴架16。作为另一个选择，与板52类似的板可以在与板52接触的地方附接到车轴架16的底侧。

一起作用以限制车轴30相对于车轴架16的侧倾角的各种部件共同被称为本发明的侧倾角止挡布置结构。这样的部件可以包括第一对侧倾角止挡件42、第二对侧倾角止挡件44、匹配止挡表面58、枢转构件34、竖直地布置的狭槽38以及匹配止挡表面66。这些部件一起起作用以限定侧倾角止挡布置结构。车轴30和车轴架16的外部形状也影响构成侧倾角止挡布置结构的其它部件的尺寸和形状。

现在参考图6-12，将更详细地描述悬架系统40的操作。当车轴30相对于车轴架16处于第一预定运动范围内时，第一对侧倾角止挡件42接合车轴架16，当车轴30相对于车轴架16处于第二预定运动范围内时，第二对侧倾角止挡件44接合车轴架16。第一预定运动范围与完全降低位置相邻(也就是处于悬架缸20的行程长度的下部区域中)，第二预定运动范围与完全升高位置相邻(也就是处于悬架缸20的行程长度的上部区域中)。

参考图6和7，车轴30示出为相对于车轴架16处于完全降低位置，其中枢转构件34抵靠覆盖板62。在图示实施例中，枢转构件34能够在大约110mm的整个行程长度上运动，中立位置处于中间，中立位置上方和下方各有55mm的行程长度。当处于完全降低位置时，块体50的侧面上的竖直地布置的止挡表面46在车轴30相对于水平基准成大约8.3°的侧倾角时接触腿部56的侧面上的对应匹配止挡表面58。竖直地布置的止挡表面46和对应的匹配止挡表面58之间的接触区域68如图6所示。

现在参考图8和9，车轴30示出为处于上部最大位置和下部最大位置之间大致一半的中立位置。当处于中立位置时，块体50的侧面上的竖直地布置的止挡表面46在车轴30相对于水平基准成大约8°的侧倾角时仍然接触腿部56的侧面上的对应匹配止挡表面58。竖直地布置的止挡表面46和对应的匹配止挡表面58之间的接触区域68如图8所示。

现在参考图10，车轴30示出为处于过渡点处，其中当车轴32到达相对于水平基准成大约7.25°的最大侧倾角时竖直的止挡表面46和水平的止挡表面48均接触车轴架16。当车轴30处于该位置下方时，仅仅竖直的止挡表面46接触车轴架16，当车轴30处于该位置上方时，仅仅水平的止挡表面48接触车轴架16。竖直地布置的止挡表面46和对应的匹配止挡表面58之间的接触区域68以及水平地布置的止挡表面48和对应的匹配止挡表面66之间的接触区域70均如图10所示。

在图10的图示中，当车轴处于中立位置上方大约37mm的行程长度处时，竖直的止挡表面46和水平的止挡表面48之间出现过渡点。竖直的止挡表面46和水平的止挡表面48之间的具体过渡点可以根据第一和第二对侧倾角止挡件42和44和/或对应的匹配止挡表面58和66的设计和构造而改变。

参考图11和12，车轴30示出为相对于车轴架16处于完全升高位置。当处于完全升高位置时，车轴30的顶部上的水平地布置的止挡表面48在车轴30相对于水平基准成大约3°的侧倾角时接触车轴架16的底部上对应的匹配止挡表面66。水平地布置的止挡表面48和对应的匹配止挡表面66之间的接触区域70如图11所示。当车轴30处于完全升高位置时，在图示实施例中，最大容许侧倾角仅仅为3°，以防止车轮组件接触底盘、金属片或牵引机10的其它部件。车轴处于完全升高位置时的具体最大容许侧倾角当然可以根据构造而改变。

当车轴30相对于车轴架16向上和向下运动时，车轴30的最大侧倾角在车轴30处于第一预定运动范围内任何位置处时根据第一数学关系而改变，并且车轴的侧倾角在车轴30处于第二预定运动范围内任何位置处时根据第二数学关系而改变。第一对侧倾角止挡件42的物理几何结构建立第一数学关系，第二对侧倾角止挡件44和/或板52的物理几何结构建立第二数学关系。最大侧倾角限定为竖直地布置的止挡表面46和/或水平地布置的止挡表面48中的一者接触车轴架16的点，由此阻止车轴30相对于车轴架16的进一步枢转运动。现在参考图13，第一预定运动范围对应于第一对侧倾角止挡件42建立最大容许侧倾角时的运动范围，第二预定运动范围对应于第二对侧倾角止挡件44建立最大容许侧倾角时的运动范围。可以看到，代表第一预定运动范围期间的第一数学关系的线条80具有非常微小的弯曲，但是可以被认为是大致线性的关系。另外，代表第二预定运动范围期间的第二数学关系的线条82也具有非常微小的弯曲，但是同样可以被认为是大致线性的关系。在第一线条80和第二线条82之间的相交点84处，车轴30和车轴架16之间的接触从第一对侧倾角止挡件42过渡到第二对侧倾角止挡件44，或者反之亦然。相交点84右侧的代表第二数学关系的线条具有的倾斜度比相交点84左侧的代表第一数学关系的线条的倾斜度更陡。当车轴30处于完全升高位置(到曲线的右侧)时，车轴30具有最小的最大侧倾角，当车轴处于完全降低位置(到曲线的左侧)时，车轴30具有最大的最大侧倾角。虚线代表利用第一和第二对侧倾角止挡件42和44中每一个的整个车轴止挡件的线性逼近。

虽然已经参考至少一个实施例描述了本发明，但是在本发明的精神和范围内，还可以进一步修改本发明。因此本申请旨在涵盖采用本发明一般原理的任何变型型式、用途或适应型式。此外，本发明旨在涵盖

本发明之外但在本发明所属领域的且落在所附权利要求的限制内的已知或惯有实践范围内的偏差型式。