专利名称：用于抬升车辆轮轴的空气弹簧和设置有这种空气弹簧的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的空气弹簧，其用于抬升具有多根后轮轴的卡车和/或拖引公路车辆的一根或多根轮轴，并且涉及根据权利要求15的前序部分的设置有这种空气弹簧的车辆。
背景技术：
为了延长轮胎在车辆空载行进时的使用寿命，可以安装用于抬升具有多个后轮轴的卡车和半拖车上的轮轴的车轮的设备。
目前可用的设备相当复杂，且它们的安装需要专门设计用于卡车和半拖车的悬挂系统的部件，使得它们最初在车辆制造过程中进行装配。因此，需要提供一种满足这里考虑的设备，该设备除了简单和经济之外，还应使得本身不仅能在最初构造(连续地或作为“选择”特征)的过程中进行装配，而且还应使得本身能被装配到已投入使用的车辆上。这种公知的设备的一个示例公开在文献EP-A-0120332中。
从EP-A-0284572已知另一种设备，其中抬升组件由一种本身公知的气动空气弹簧和一对支架构成，该对支架能通过螺栓连接而被紧固到由轴体形成的可移动横向件的中间部分上，和被紧固到底盘的相邻固定的横向件的中间部分上。这种布置需要额外的空气弹簧，占用了相当大的空间并增加了车辆的总重。
本发明的目的是提供一种改进的设备，用于抬升作为所述设备一部分的从动轮轴和抬升组件，该设备比现有技术公知的解决方案更轻且更紧凑。
发明内容
根据本发明，通过大致如权利要求1所述的空气弹簧和如权利要求15所述的具有这种空气弹簧的车辆来实现上述目的。
在下文中，术语“空气弹簧”指的是包含由车辆悬挂中使用的有回弹力的、弹性或类似部件构成的所有类型的空气弹簧。待抬升的轮轴优选为所谓的从动/主动轮轴(不是被驱动的)。但是，本发明也可适用于商用车辆中的其它类型的轮轴。
另外，将不对用于控制空气弹簧中的气动压力的装置或用于控制辅助设备的任何阀门作详细描述。因为这些部件并不属于本发明构想的一部分，所以仅在文中对它们进行简述并在附图中简要示出。
根据本发明的优选实施例涉及用于抬升商用车辆的轮轴中的至少一个的空气弹簧，该商用车辆具有多个后轮轴并具有轴件，所述轴件的形式为横向件并通过由压缩气源供应的相应成对的气动悬挂空气弹簧来支撑车辆底盘。该空气弹簧包括位于轮轴上的空气弹簧的内的抬升组件，该抬升组件在压缩气源的压力作用下能够延展，从而当其悬挂空气弹簧处于空载时，使所述轮轴保持在升高位置。
所述抬升组件可包括设置在空气弹簧的上部与下部之间的气动抬升气缸。所述上部可优选地(但不是必需的)为相对平坦的板状盖或支架凸缘，空气弹簧的弹性风箱的上部联接到所述板状盖或支架凸缘上。同样，所述下部可优选地(但不是必需的)为空心柱塞的相对平坦的端面，所述风箱的下部联接到该端面上。
根据另一实施例，每个抬升气缸均可以具有与被所述风箱封闭的空间连通的第一腔室，以及第二腔室，该第二腔室用于在抬升所述轮轴时通过可控制阀选择性地与压缩气源连通。因此，当需要抬升相关的轮轴时，空气弹簧首先连通至大气，且然后致动阀，以加压所述第二腔室，从而抬升所述轮轴。当在所达轮轴处于升高位置行进时，空气弹簧保持与大气连通。
相反地，空气弹簧在第一步骤中被迅速加压，以避免风箱的弹性材料发生任何弯折或折叠。然后，第二腔室与大气连通，以松开轮轴并使其下降。当轮轴处于降低的位置行进时，第二腔室保持与大气连通。
第二腔室和/或它的供应管道可以设置有安全阀。如果在任一位置处发生了堵塞，则为了防止第二腔室与大气连通，第二腔室可以在行进的同时随着空气弹簧引起轮轴运动而承受相对较大的压力变化。为了避免对抬升气缸造成损坏，可以设置诸如止回阀的阀来打开和释放过多的压力或产生真空。
根据第一可选实施例，抬升气缸可以包括联接到空气弹簧的下部或空心柱塞的气缸和活塞单元，以及连接到活塞并联接到空气弹簧的上部的活塞杆。在这种情况下，所述气缸和活塞单元具有通过中空活塞杆而与压缩气源连通的上部第二腔室。穿过所述活塞杆的管道可以退出进入与所述活塞的附接点附近的第二腔室，或进入所述活塞并穿过其中的管道而退出。
根据第二可选实施例，抬升气缸包括联接到空气弹簧的上部的气缸和活塞单元以及连接到活塞并联接到所述空气弹簧的下部的活塞杆。在这种情况下，气缸和活塞单元具有通过连接在所述空气弹簧的上部与所述气缸和活塞单元的下端之间的管道而与所述压缩气源连通的下部第二腔室。
根据第三可选实施例，抬升组件包括一对抬升气缸，每个抬升气缸均包括分别联接到空气弹簧的上部和下部上的气缸和活塞单元，且其中活塞通过活塞杆连接起来。在这种情况下，上部气缸和活塞单元具有通过连接在空气弹簧的上部与气缸和活塞单元之间的软管而与压缩气源连通的下部第二腔室，且下部气缸和活塞单元具有通过所述活塞杆而与所述上部气缸和活塞单元连通的上部第二气缸。
当在不平的路面上行进时或当通过拐弯处时，车辆的运动可能会导致空气弹簧的上部和下部之间产生相对运动。这种运动可能为相对于车辆的纵向轴线的横向运动或纵向运动、使得上部和下部相互之间成角度的角度运动、或这两种运动的组合。
为了允许这种运动，抬升组件的上部和下部可以通过可枢转的接头而联接到空气弹簧的相应上部和下部。这种接头可允许抬升组件的任一端部能够相对于空载的空气弹簧的纵向主轴线在任意方向中倾斜足够的量，例如至少10°。这样，空气弹簧的上部和下部之间的任何角位移和侧向位移都可由可枢转接头的角位移或活塞相对于气缸和活塞单元的移动吸收。
可枢转接头可包括任何合适类型的接头，诸如球窝接头、橡胶衬套或橡胶轴承。
在轮轴处于其升高位置的情况下，轮轴的任何这种运动都是非常有限的。
本发明还涉及设置有多个如上所述的空气弹簧的车辆，以通过由压缩气源提供的相应成对的空气悬挂空气弹簧抬升具有轮轴件的多个后轮轴的车辆的至少一根轮轴，所述轮轴件具有形式为横向件并支撑车辆底盘的轴件。具有这种空气弹簧的车辆可以具有位于每个空气弹簧中的抬升组件，所述空气弹簧位于待抬升的轮轴上并在压缩气源的压力作用下能够延展，以使所述轮轴保持在当其悬挂空气弹簧处于空载时的升高位置。
在下文中，将参照附图详细描述本发明。这些附图仅用于说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。在图中图1示出了根据本发明的第一可选实施例的空气弹簧设备；图2示出了用于将活塞杆联接到根据本发明的设备上的布置；图3示出了用于将活塞和气缸单元联接到根据本发明的设备上的布置；图4示出了根据本发明的第二可选实施例的空气弹簧；图5示出了根据本发明的第三可选实施例的空气弹簧；图6示出了设有多个根据本发明的空气弹簧的车辆。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的第一可选实施例的空气弹簧。空气弹簧包括风箱3和空心柱塞6。空气弹簧的上部9构成盖或支架凸缘。空气弹簧的下部构成空心柱塞6。风箱3通过空心柱塞而连接盖，从而形成用于悬挂车辆的气密空间。这种空气弹簧对本领域技术人员而言是公知的，因此不作进一步描述。空气弹簧还包括抬升组件，用于抬高待抬升的轮轴(未示出)并在压缩气源2的压力作用下能够延展，以使当空气弹簧空载时，将所述轮轴保持在升高的位置中。
如图所示，抬升气缸4可包括联接到空气弹簧的空心柱塞6上的气缸和活塞单元5以及连接到活塞8并联接到空气弹簧的上部9上的活塞杆7。在这种情况下，气缸和活塞单元5具有经由开口12而与空气弹簧的内部空间11连通的下部第一腔室10。在下文中，将气缸和活塞单元5称为“气缸单元5”。气缸单元5还具有上部第二腔室13，该第二腔室13经由活塞杆7中的第一管道14和活塞8中的第二管道15而与压缩气源2选择性连通。
为了允许在空心柱塞6和上部9之间的侧向位移和/或角运动，抬升气缸4通过可枢转接头16、17而联接到空心柱塞6和上部9上。下面将结合图2和图3更详细地描述这些接头。
在正常操作过程中，在轮轴处于其降低位置的情况下，空气弹簧及其风箱3经由第一控制阀18、通过压缩气源2而被加压。空气弹簧中的压力可由于当在不平路面上行进时轮轴的运动而变化。该压力也可以由第一控制阀18控制，响应于用于测量车辆轮轴与车架上的固定位置或车辆上的负载之间的距离的传感器(未示出)，能够控制该第一控制阀18，以保持恒定行驶高度。当需要抬高或降低车辆时，例如用于调节相对于与装载或卸载车辆相关的装料台的高度时，控制阀18还能够调节空气弹簧中的压力。
当轮轴处于其降低位置时，通过使第二腔室13与压缩气源2断开，而使抬升气缸4不起作用。这可以通过连接在空气弹簧和压缩气源2之间的第二控制阀19来实现。第二控制阀19为当被致动时使第二腔室13与大气通风的阀。这使得活塞8可以与上部9一起相对气缸单元5运动并防止气缸单元5受到过高或过低的压力。第二控制阀19的通风口设置有过滤器，以避免微粒或污染物进入气动系统。
当需要抬升从动轮轴时，驾驶员选择驾驶室中的开关，以向第一控制阀18传送控制信号。该控制信号将使得第一控制阀18排空空气弹簧的内部空间11。当轮轴被抬升时，利用空气将空气弹簧排空，且空气弹簧的风箱3中的压力大致为大气的压力。在轮轴的抬升过程中，第二控制阀19关闭其通风口并连接到压缩气源2。这使得第二腔室13分别通过活塞杆7和活塞8中的管道14和15而被增压。当活塞杆7连接到上部9和车架(未示出)时，该增压将使得气缸单元5和空心柱塞6向上运动。当空心柱塞6连接到从动轮轴时，这将使得轮轴被抬升。
所述抬升操作优选在车辆处于静止时执行。可以设置各种装置，以阻止由于无意的动作而引起的操作，例如通过检测车辆速度和/或车辆负载来阻止。这样，在车辆行进时和/或如果在相邻轮轴上的引起的负载超出其设计参数时，防止进行抬升操作。
图2示出了用于将活塞杆7联接到空气弹簧1上的可枢转接头布置17。该图示出活塞杆7，该活塞杆7具有穿过空气弹簧1的上部9中的大致同轴圆形开口20的中心第一管道14。该圆形开口具有足够大的直径，以允许相对于活塞杆7的中心轴线A1在开口20的附近与板状上部9的中心平面P1相交的交点的预定角运动。所述直径必须足够大，以允许开口20的中心轴线与活塞杆7的轴线A1之间形成大约10°的相对角度α。该布置在上部9的任一侧上设置有呈密封环21、22形式的聚合物部件。密封环21、22分别通过同轴装配在活塞杆7上的扁平垫圈23、24来定位。外侧垫圈23通过与设置在活塞杆的端部处的螺纹部分相配合的螺母25而起作用。内侧垫圈24例如通过环绕所述活塞杆的整个圆周的焊缝26而被固定到活塞杆7。当螺母25被紧固时，垫圈23、24使得密封环21、22变形，从而环绕活塞杆，形成压力密封，同时允许活塞杆有限的角运动。
图3示出了用于将活塞和气缸单元联接到根据本发明的设备的可枢转接头16的布置。与图2所示的类似布置相反，图3的布置示出了气缸单元5的下端，该气缸单元5设置有穿过空心柱塞6的下端中的大致同轴的圆形开口30的螺栓5a。该开口具有足够大的直径，以允许相对于螺栓5a的中心轴线A2在开口30的附近与空心柱塞6的下端的中心平面P2相交的交点的预定角运动。该布置在空心柱塞6的下端的任一侧上还设置有密封环31、32。同轴装配在螺栓5a上的扁平垫圈33定位外侧密封环31。在气缸单元5的下端处环绕螺栓5a的平面区域34定位内侧密封环32。外侧垫圈33通过与设置在螺栓5a的端部处的螺纹部分相配合的螺母35而起作用。当螺母35被紧固时，垫圈33和平面区域34使得密封环31、32变形，从而环绕螺栓5a，形成压力密封，同时允许螺栓5a有限的角运动。为了允许气缸单元5相对于空心柱塞6的下端表面成一角度，气缸单元5的下端已被给定为圆锥形。气缸单元5的径向位于平面区域34外侧的部分从空心柱塞6的下端表面偏离角度αmax，该角度αmax对应于螺栓5a的轴线相对于开口30的中心轴线的最大的可允许角度。
图4示出了根据本发明的第二可选实施例的设备。该实施例与图1中的实施例的不同之处在于抬升组件旋转了180°。如图4所示，采用图1中的附图标记，抬升气缸4包括联接到板状上部9的气缸和活塞单元5以及活塞杆7’，该活塞杆7’连接到活塞8并联接到空气弹簧的空心柱塞6上。在这种情况下，气缸单元5具有经由开口12而与空气弹簧的内部空间11连通的上部第一腔室10。气缸单元5还具有与压缩气源2选择性连通的下部第二腔室13。与图1中的实施例相反，该压缩空气的供应通过联接头40而连接到上部9并经由管道41(例如，软管)而从上部9通到气缸单元5的下端43的开口42。当控制阀19打开以抬升轮轴(未示出)时，加压空气的供应经过管道41并进入气缸单元5的第二腔室13。
为了允许在空心柱塞6和上部9之间的侧向移动和/或角运动，抬升气缸4通过可枢转接头44、45而被联接到上部9和空心柱塞6上。上文已结合图3对将气缸单元5的上部连接到上部9的接头44以及所述上部的设计进行了描述。将活塞杆7’的下端连接到空心柱塞6的下端的接头45包括例如球窝接头或以与上述可枢转接头类似的方式制成。
图5示出了根据本发明的第三可选实施例的设备。该实施例与图1和图2中的实施例的不同之处在于抬升组件包括两个气缸单元5’和5”。如图5所示，采用图1中的附图标记，第一抬升气缸4’包括联接到板状上部9上的气缸单元5’以及连接到第一活塞8’上的活塞杆7”。第二抬升气缸4”包括联接到空气弹簧的空心柱塞6上的第二气缸单元5”和连接到第二活塞8”上的所述第二活塞杆7”。在这种情况下，第一气缸单元5’具有经由开口12’而与风箱3的内部空间11连通的上部第一腔室10’。同样，第二气缸单元5”具有经由开口12”而与空气弹簧的内部空间11连通的下部第一腔室10”。第一气缸单元5’具有与压缩气源2选择性连通的下部第二腔室13’。该压缩空气的供应通过联接头50而连接到上部9并经由管道(例如软管51)而从上部9通到第一气缸单元5’的下端53的开口52。从第一气缸单元5’的第二腔室13’向第二气缸单元5”供应压缩空气。这可由通过活塞杆7”而被连接到中心管道55的第一活塞8’中的管道54和第二活塞8”中的管道55来实现。因此，当控制阀19被打开以抬升轮轴(未示出)时，加压空气的供应经过软管51而进入第一气缸单元5’的第二腔室13’，从所述第二腔室13’通过活塞杆7”并进入第二气缸单元5”的第二腔室13”。为了允许空心柱塞6和上部9之间的侧向移动和/或角运动，抬升气缸4通过可枢转接头57、58而被联接到上部9和空心柱塞6上。上文已结合图3对将气缸单元5’的上部连接到上部9的接头57以及所述上部的设计进行了描述。这也适用于将气缸单元5”的下部连接到空心柱塞6的下端的接头58。
在上述实施例中，气缸单元的相对大小取决于一些参数，例如待抬升的轮轴的大小和重量、由气压源可获得的最大压力以及所需的抬升距离。例如，具有相对大的离地距离的车辆可能需要较长的气缸单元。为了容纳较长的气缸单元，可以选择气缸单元直径和允许气缸单元的一部分通过空心柱塞的上部的所述空心柱塞的上部的直径。另一方面，具有较低的离地距离和相对较重的轮轴的车辆可能需要具有较大截面面积的气缸单元。
图6示出了具有多个根据本发明的空气弹簧的车辆。如图所示，车辆60可设置有用于抬升牵引车61和拖车62上的轮轴的空气弹簧。牵引车设置有由主动轮轴63和从动轮轴64支撑的车轮，其中用于从动轮轴的多个相应的空气弹簧设置有如上结合图1、图4或图5所述的抬升气缸。每根轮轴都可以通过两个或四个空气弹簧而被悬挂起来，且其中至少两个空气弹簧为根据本发明的用于抬升轮轴的空气弹簧。抬升气缸的致动使得从动轮轴及其相关的车轮从第一位置(表示在64处)被抬升至升高位置(由虚线表示在64’处)。同样，拖车62设置有由三个分开的轮轴65、66、67支撑的车轮，其中多个用于轮轴65的相应空气弹簧设置有抬升气缸。当抬升气缸被致动时，轮轴65及其相关的车轮将从第一位置(表示在65处)被抬升至升高位置(由虚线表示在65处’)。这里，其中一个拖车轮轴是可以抬升的从动轮轴。还可以提供具有两个从动轮轴的拖车。
本发明并不限于上述实施例，而是在权利要求书的范围内可以对本发明进行自由地改变。
权利要求
1.一种用于具有多个轮轴的空气悬挂车辆的空气弹簧，其包括风箱(3)和空心柱塞(6)，其特征在于，所述空气弹簧包括抬升组件，该抬升组件定位于所述空气弹簧的内且在压缩气源的压力作用下能够延展。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧，其特征在于，所述抬升组件包括设置在所述空气弹簧的上部(9)和下部(6)之间的气动抬升气缸(4)，所述上部和下部通过所述风箱(3)连接起来。
3.根据权利要求2所述的空气弹簧，其特征在于，所述抬升气缸(4)具有与所述空气弹簧的内部(11)连通的第一腔室(10)，和用于与压缩气源(2)选择性连通的第二腔室(13)。
4.根据权利要求3所述的空气弹簧，其特征在于，所述抬升气缸(4)包括联接到所述空气弹簧(1)的下部(6)的气缸和活塞单元(5)以及连接到活塞(8)上并联接到所述空气弹簧的上部(9)上的活塞杆(7)。
5.根据权利要求4所述的空气弹簧，其特征在于，所述压缩气源(2)与所述第二腔室(13)之间的连通通过所述活塞杆(7)来执行。
6.根据权利要求3所述的空气弹簧，其特征在于，所述抬升气缸包括安装到所述空气弹簧的上部(9)上的气缸和活塞单元(5)以及连接到活塞(8)上并联接到所述空气弹簧的下部(6)上的活塞杆(7)。
7.根据权利要求6所述的空气弹簧，其特征在于，所述气缸和活塞单元(5)具有第二腔室(13)，该第二腔室用于通过连接在所述空气弹簧的上部和所述第二腔室之间的管道(41)而与所述压缩气源(2)连通。
8.根据权利要求3所述的空气弹簧，其特征在于，所述抬升组件包括第一和第二抬升气缸(4’、4”)，每个抬升气缸均包括分别联接到所述空气弹簧的上部(9)和下部(6)上的气缸和活塞单元(5’、5”)，并且活塞(8’、8”)通过活塞杆(7”)连接起来。
9.根据权利要求8所述的空气弹簧，其特征在于，所述第一气缸和活塞单元(5’)具有下部第二腔室(13’)，用于通过连接在所述空气弹簧的上部(9)和所述第二腔室(13’)之间的管道(51)而与所述压缩气源连通，并且所述第二气缸和活塞单元(5”)具有用于通过所述活塞杆(7”)而与所述第二腔室(13”)连通的上部第二腔室( 3”)。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的空气弹簧，其特征在于，所述抬升组件通过可枢转接头而分别联接到所述空气弹簧的上部和下部。
11.根据权利要求10所述的空气弹簧，其特征在于，所述抬升组件的任一端能够相对于空载的空气弹簧的纵向主轴线在任意方向上倾斜至少10°。
12.根据权利要求10或11所述的空气弹簧，其特征在于，所述可枢转接头为球窝接头。
13.根据权利要求10或11所述的空气弹簧，其特征在于，所述可枢转接头包括聚合物衬套。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的空气弹簧，其特征在于，所述可枢转接头包括空气入口。
15.一种车辆，其具有设置有多个根据权利要求1至14中任一项所述的空气弹簧的多根轮轴。
全文摘要
本发明涉及一种用于具有多根轮轴的空气悬挂车辆的空气弹簧，其包括风箱(3)和空心柱塞，且其中空气弹簧包括定位于该空气弹簧内并在压缩气源的压力作用下能够延展的抬升组件。这使得能够实现在车辆上从动轮轴的紧凑并有成本效益的安装。
文档编号B60G11/27GK101094784SQ200580045625
公开日2007年12月26日 申请日期2005年12月9日 优先权日2004年12月30日
发明者本特·特博恩, 海德·沃基勒 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司