一种多级悬挂油缸、悬挂系统及工程车辆的制作方法

本发明涉及一种多级悬挂油缸、悬挂系统及工程车辆。

背景技术：

悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称，主要的功能是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的震动，以保证汽车的行驶平顺性。

全地面起重机一般使用油气悬架系统；油气悬架系统以油液传递压力、用惰性气体（通常为N2）作为弹性介质的悬架系统，它由蓄能器（相当于弹簧）和具有减震器功能的悬挂油缸组成，将传统悬架系统的弹簧元件和减震器功能集于一体。

与传统悬挂相比，油气悬挂具有良好的非线性刚度特性和非线性阻尼特性，能够最大限度满足车辆的平顺性要求。非独立悬架，如图1所示它的特点是两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥B通过悬架油缸A与车架C或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式车桥B将迫使另一侧车轮产生运动。

如图2所示为传统悬挂油缸结构示意图;油缸大腔4通过中心油管3与蓄能器27连接，小腔1.4与可通过阻尼孔9、单向阀24及储油腔1.3与蓄能器27连接,活塞杆1.1与外层保护壳1.2固定;活塞杆1.1上端与车架相应结构铰接，缸筒5与车架C相应结构铰接。

阻尼孔9的作用是车架相对于车桥拉伸时，产生较大的阻尼力，可起到减震的作用。车架C与车桥B相对压缩时，储油腔1.3油液可同时通过阻尼孔9与单向阀24迅速进入小腔，此时活塞杆1.1相对缸筒5运动时受到较小的阻尼力，通过大腔4油液并压缩相连蓄能器27中的气体，此时油缸主要起弹性作用，相当于传统悬架的弹簧。

传统悬挂油缸为单级油缸，在悬挂油缸存在较大行程要求时，油缸安装长度会较长，即所需安装空间会较大，会增加行驶状态时的车身高度，进而降低了车辆的通过能力。另外车身高度增加，会压缩上装改装空间、降低车辆改装利用率。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多级悬挂油缸、悬挂系统及其使用该装置的起重机，能够减少油缸平衡位置的安装长度，且能够增大油缸行程，同时降低车架在正常行驶状态时的高度，增强车辆行驶时的通过能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多级悬挂油缸、悬挂系统，

多级悬挂油缸包括从外至内依次排序的缸筒、一级缸杆体及二级缸杆体，缸筒与缸底固定连接，缸筒与一级缸杆体、二级缸杆体的上端面活塞形成大腔，大腔利用大腔油口a连通悬挂系统；

所述一级缸杆体与缸筒之间的间隙形成一级缸小腔、所述一级缸小腔通过一级缸油口b连通悬挂系统，

所述一级缸杆体与二级缸杆体之间形成二级缸小腔，二级缸小腔利用阻尼孔、中心油管及中心油管上端的二级缸油口c与悬挂系统连通，二级缸杆体与耳环固定共同形成二级缸活塞杆；

悬挂系统包括进油电磁换向阀、回油电磁换向阀、弹刚性切换阀及蓄能器；

所述进油电磁换向阀、回油电磁换向阀分别设置在进、出油路上，多级悬挂油缸的一级缸油口b连接可调节流阀、单向阀、同时设置b口溢流阀进而与大腔相通，

所述大腔油口a通过弹刚性切换阀与蓄能器连接，当弹刚性切换阀切换到弹性状态时，一级缸油口b和大腔同时与蓄能器相通。

所述的二级缸杆体端面的活塞上设有球体单向阀，球体单向阀位于支承环处；

当二级缸杆体拉伸时，二级缸小腔油液通过阻尼孔流出，当二级缸杆体压缩时，二级缸小腔油液可同时通过阻尼孔及球体单向阀进入。

所述一级缸杆体下端面上存在柔性缓冲橡胶，防止一级缸活塞杆与耳环与发生直接碰撞。

所述的一级缸杆体通过缸底、缸筒与二级缸杆体进行限位。

所述的一级缸小腔与大腔通过密封件密封，二级缸小腔与大腔同时通过密封件密封。

所述的缸筒与耳环之间设有防尘罩。

所述的缸底采用关节轴承与车架通过销轴连接，耳环采用关节轴承与车桥通过销轴连接。

一种工程车辆，包括上述的一种多级悬挂油缸、悬挂系统。

所述的工程车辆为油气悬挂式全地面起重机。

与传统的悬挂油缸相比，本发明具有以下优点：

1、悬挂油缸为多级油缸结构形式：

油缸采用两级油缸结构，充分利用径向空间，从而减少了油缸轴向长度；悬挂油缸在大行程要求时，油缸安装长度较短，能够降低平衡位置时的车架高度，从而满足使用要求；

2、设计三个油口：

本发明设计一个大腔油口，两个小腔油口，两个小腔在油缸结构上并未直接相通，从而可以设计不同的液压管路系统实现不同的所需功能；

3、悬挂系统与多级悬挂油缸的匹配：

设计针对该多级油缸匹配的液压系统，在一级缸小腔设计可调节的节流阀，并设置适当的开口大小，能够在油缸拉伸时，增大阻尼，缓冲频繁的碰撞，起到保护油缸的作用；

在油缸压缩时，单向阀进油，减小阻尼，使油缸起到弹簧的作用。两个小腔不同的油路设计，可产生的不同阻尼效果，既能起到防止刚性频繁碰撞的作用，又能实现一般悬挂系统的减震等功能；

4、缓冲橡胶柔性结构：

一级缸活塞杆为整体结构，可在其外端面进行挂胶等处理，使其具有一定的缓冲效果，防止刚性碰撞，进而增强了多级油缸的可靠性和整个系统的舒适性；

5、油缸内部球体单向阀结构：

活塞上设计球体单向阀结构，可实现油缸在拉伸、压缩时表现出不同的阻尼特性；球体单向阀位于支承环处，充分利用了活塞结构空间。

附图说明

图1是起重机悬挂系统结构示意图；

图2是传统悬挂油缸结构示意图；

图3是本发明悬挂油缸结构主视图；

图4是本发明悬挂油缸结构侧视图；

图5是本发明悬挂系统液压原理图。

图中: A、悬挂油缸，B、车桥，C、车架，1、缸底，2、二级缸油口c，3、中心油管，4、大腔，5、缸筒，6、活塞，7、一级缸杆体，8、一级缸小腔，9、阻尼孔，10、二级缸杆体，11、二级缸小腔，12、防尘罩，13、缓冲橡胶，14、耳环，15、大腔油口a，16、支承环，17、球体单向阀，18、一级缸油口b，19、进油电磁换向阀，20、回油电磁换向阀，21、b口溢流阀，22、多级悬挂油缸，23、可调节流阀，24、单向阀，25、弹刚性切换阀，26、系统溢流阀，27、蓄能器；1.1、活塞杆，1.2、外层保护壳，1.3、储油腔，1.4、小腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3和图4所示，为一种多级悬挂油缸、悬挂系统，多级悬挂油缸包括从外至内依次排序的缸筒5、一级缸杆体7及二级缸杆体10，所述缸筒5与缸底1固定连接，缸筒5与一级缸杆体7、二级缸杆体10的上端面活塞6形成大腔4，大腔4利用大腔油口a15连通悬挂系统；

所述一级缸杆体7为一个整体结构其与缸筒5之间的间隙形成一级缸小腔8、所述一级缸小腔8通过一级缸油口b18连通悬挂系统，

所述一级缸杆体7与二级缸杆体10之间形成二级缸小腔11，二级缸小腔11利用阻尼孔9、中心油管3及中心油管3上端的二级缸油口c2与悬挂系统连通，二级缸杆体10与耳环14固定共同形成二级缸活塞杆；并且上述通油方式不限于该种方式。

如图5所示：悬挂系统包括进油电磁换向阀19、回油电磁换向阀20、弹刚性切换阀25及蓄能器27；b口溢流阀21主要对一级缸小腔8起到保护作用；系统溢流阀26主要对液压系统起到过载保护作用；溢流阀21和系统溢流阀26可根据实际需求设置不同的溢流压力，从而满足使用要求。

所述进油电磁换向阀19、回油电磁换向阀20分别设置在进、出油路上，多级悬挂油缸22的一级缸油口b19连接可调节流阀23、单向阀24、同时设置b口溢流阀21进而与大腔4相通，

所述大腔油口a15通过弹刚性切换阀25与蓄能器27连接，当弹刚性切换阀25切换到弹性状态时，一级缸油口b18和大腔4同时与蓄能器27相通。

在正常行驶时，一侧油缸的大腔4、二级缸小腔11分别与另一侧油缸的二级缸小腔11、大腔4相通。

在车辆正常行驶时，假设遇到地面为凹坑的情况，二级缸杆体10将向下运动，由于一级缸活塞杆7受到大腔4液压油压等作用，且大腔4面积较大，一级缸杆体7也将随二级缸杆体10一起向下运动，一级缸杆体7会碰到缸筒5，但由于可调节流阀23的阻尼作用，一级缸杆体7在向下运动的过程中相对缸筒5的速度会越来越小，这样就起到了缓冲的作用，防止刚性频繁强烈碰撞，增强了油缸的可靠性，且由于两个缸杆体同时向下运动，大腔4容积增大，大腔4压力会有所减少，同时蓄能器27及一级缸小腔8等的油液会进入大腔，即在此状态下一级缸小腔8压力会增大，而大腔4压力会减少。大腔4在受到压缩的情况下，由于单向阀24的作用，一级缸小腔8会快速进油，此时阻尼较小，此情况下大腔4压力会增大，而一级缸小腔8压力会减少，油液可通过蓄能器27、大腔4等进入一级缸小腔8。

以上两种情况下，单向阀24与可调节流阀23两侧均能形成一定压差，即能够实现缓冲等功能。

在拉伸过程中，一级缸小腔8与二级缸小腔11会产生不同的阻尼效果，这样既能实现一级缸小腔8较好的阻尼效果，起到缓冲效果，防止较强频繁碰撞发生，又能使二级缸小腔11所产生的阻尼效果满足悬挂系统减振等要求。

所述的二级缸杆体10端面的活塞6上设有球体单向阀17，球体单向阀17位于支承环16处；

当二级缸杆体10拉伸时，二级缸小腔11油液通过阻尼孔9流出，当二级缸杆体10压缩时，二级缸小腔11油液可同时通过阻尼孔9及球体单向阀17进入。

所述一级缸杆体7下端面上存在柔性缓冲橡胶13，防止一级缸活塞杆7与耳环14与发生直接碰撞，其中缓冲橡胶13为一种柔性结构，其他柔性结构也适用于本发明。

所述的一级缸杆体7通过缸底1、缸筒5与二级缸杆体10进行限位。

所述的一级缸小腔8与大腔4通过密封件密封，二级缸小腔11与大腔4同时通过密封件密封。

所述的缸筒5与耳环14之间设有防尘罩12，起到防尘作用。

所述的缸底1采用关节轴承与车架C通过销轴连接，耳环14采用关节轴承与车桥B通过销轴连接，关节轴承只是连接部件，但不发明不限于关节轴承，其他连接部件也能满足本发明的使用需求。

本发明还公开了一种工程车辆，其包括权上述任意一种形式多级悬挂油缸、悬挂系统，所述的工程车辆为油气悬挂式全地面起重机。

综上所述，与传统的悬挂油缸相比，本发明具有以下优点：

1、悬挂油缸为多级油缸结构形式：

油缸采用两级油缸结构，充分利用径向空间，从而减少了油缸轴向长度；悬挂油缸在大行程要求时，油缸安装长度较短，能够降低平衡位置时的车架高度，从而满足狭小空间的安装使用要求；

2、设计三个油口：

本发明设计一个大腔油口，两个小腔油口，两个小腔在油缸结构上并未直接相通，从而可以设计不同的液压管路系统实现不同的所需功能；

3、悬挂系统与多级悬挂油缸的匹配：

设计针对该多级油缸匹配的液压系统，在一级缸小腔8设计可调节节流阀23，并设置适当的开口大小，能够在油缸拉伸时，增大阻尼，缓冲频繁的碰撞，起到保护油缸的作用；

在油缸压缩时，单向阀24进油，减小阻尼，使油缸起到弹簧的作用。两个小腔不同的油路设计，可产生的不同阻尼效果，既能起到防止刚性频繁碰撞的作用，又能实现一般悬挂系统的减震等功能；

4、缓冲橡胶13等柔性结构：

一级缸杆体7为整体结构，可在其外端面进行挂胶等柔性处理，使其具有一定的缓冲效果，防止刚性碰撞，进而增强了多级油缸的可靠性和整个系统的舒适性；

5、油缸内部球体单向阀17结构：

活塞上设计球体单向阀17结构，可实现油缸在拉伸、压缩时表现出不同的阻尼特性；球体单向阀17位于支承环16处，充分利用了活塞结构空间。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。