车桥提升装置、空气悬架系统及起重机的制作方法

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种车桥提升装置、空气悬架系统及起重机。

背景技术：

目前国内百吨级汽车起重机市场竞争激烈，为提高市场占有率、抢占技术制高点，迫切研发一种场地适应能力强的汽车起重机，以便于在任何路面路况下均能动态平衡轴荷，提高车辆行驶的平顺性和舒适性。

现有中小吨位汽车起重机普遍使用结构简单、成本便宜、制造简单的板簧悬架，但是在凹凸不平的路面上行驶时，车桥易出现过载或者地面驱动力不足的现象，严重影响车辆行驶的操纵稳定性、舒适性和平顺性等。

油气悬架系统具有变刚度、自动调平等诸多特性，主要应用在军事车辆、全地面起重机、高级轿车等车辆上。受其价格昂贵、系统复杂等因素的制约，很难在汽车起重机等车型上推广应用。与油气悬架系统相比，空气悬架系统同样具有理想的非线性弹性特性、良好的乘坐舒适性、刚度和高度可调节性，价格相对便宜、系统简单。

现有技术中，采用空气悬架的车辆，一般具有在空载、部分承载工况下单轴或多轴提升的功能。关于车桥提升，现有技术中一般在车桥总成设置一个提升气囊，通过提升架传递的提升力，实现提升车桥总成。对于车桥提升的控制多数采用电子控制，通过ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元)向电磁阀发出指令，电磁阀根据ecu的指令进行开关，控制空气悬架气囊充气，通过升高提升气囊的囊内气压，使提升臂绕其中间支点转动，其端部向上升并顶起车桥，实现提升车桥。反之，实现下放车桥。

上述关于车桥提升的技术方案，需要增加提升气囊及相关的零部件，占用空间多，自重大；电气元件多，成本高，电气故障维修点多，不易在严格控制重量、成本、空间紧凑的汽车起重机上推广应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种车桥提升装置、空气悬架系统及起重机，其中，车桥提升装置的结构简单，占用空间小，故障点少。

为实现上述目的，本发明提供了一种车桥提升装置，其包括车架、气缸、传动机构和车桥，所述气缸设于所述车架，所述传动机构连接所述气缸和所述车桥，所述传动机构能够将所述气缸提供的动力传递且作用于所述车桥，以提升所述车桥。

在一优选或可选实施例中，所述传动机构包括提升架，所述提升架的中部区域铰接于所述车架，所述提升架的第一端连接于所述气缸，所述提升架的第二端连接于所述车桥。

在一优选或可选实施例中，所述传动机构包括提升链，所述提升架的第二端通过所述提升链连接于所述车桥。

在一优选或可选实施例中，所述传动机构包括导向板，所述导向板的第一端连接于所述气缸，所述导向板的第二端抵靠所述提升架的第一端。

在一优选或可选实施例中，所述提升架的第一端设有凹槽，所述凹槽用于对所述导向板的第二端的运动导向和限位。

在一优选或可选实施例中，车桥提升装置包括气源和第一控制阀，所述气源流体连通所述气缸，所述第一控制阀用于接通或截断连通所述气缸的所述气源。

在一优选或可选实施例中，所述气源包括发动机自带的空气压缩机或车身自带的贮气筒。

为实现上述目的，本发明提供了一种空气悬架系统，其包括气囊总成和上述的车桥提升装置。

在一优选或可选实施例中，空气悬架系统包括控制系统，所述控制系统能够根据车辆的作业模式控制所述车桥提升装置中气缸的气源通断以及气囊总成的气源通断。

在一优选或可选实施例中，所述控制系统包括车身控制器、气压传感器、高度传感器和第二控制阀，所述车身控制器电连接所述气压传感器、所述高度传感器和所述第二控制阀，所述高度传感器用于检测车身与车桥的相对高度值，所述气压传感器用于检测气囊总成的气压值，所述第二控制阀用于控制所述气囊总成的气源通断；所述车身控制器能够将所述高度传感器发出的实际高度值与目标高度值进行比对，在需要向所述气囊总成充气时，控制所述第二控制阀打开，所述车身控制器还能够将气压传感器发出的实际气压值与预设气压值进行比较，在实际气压值与预设气压值一致时，关闭第二控制阀。

在一优选或可选实施例中，所述控制系统包括目标高度设定模块，所述目标高度设定模块电连接所述车身控制器，所述目标高度设定模块用于设定车身与车桥的目标高度，并将目标高度传送给所述车身控制器。

在一优选或可选实施例中，所述控制系统包括作业模式模块，所述作业模式模块电连接所述车身控制器，所述作业模式模块用于向所述车身控制器发出选择的作业模式。

在一优选或可选实施例中，所述作业模式模块内预置有公路行驶模式、工地行驶模式和起重作业模式，公路行驶模式，气囊总成的气压为p0±δp；工地行驶模式，气囊总成的气压为p1±δp；起重作业模式，气囊总成的气压为p2±δp；且p0＞p1＞p2。

在一优选或可选实施例中，所述控制系统包括车桥提升模块，所述车桥提升模块电连接所述车身控制器，所述车桥提升模块用于向所述车身控制器发出车桥提升的信号。

在一优选或可选实施例中，预选择起重作业模式前，先选择车桥提升模块。

在一优选或可选实施例中，所述车身控制器电连接所述车桥提升装置中的第一控制阀，用于控制所述第一控制阀的通断。

在一优选或可选实施例中，所述气囊总成包括第一气囊总成和第二气囊总成，所述第一气囊总成和所述第二气囊总成对称设于车辆中心线的两侧。

在一优选或可选实施例中，空气悬架系统包括第一导向机构，所述第一导向机构设于所述第一气囊总成与所述第二气囊总成之间，所述第一导向机构分别与所述车架和所述车桥铰接。

在一优选或可选实施例中，所述第一导向机构为v型，其一端与所述车桥铰接，另外两端与所述车架铰接。

在一优选或可选实施例中，空气悬架系统包括第二导向机构，所述第二导向机构设于车桥的下方。

在一优选或可选实施例中，空气悬架系统包括减振器，所述减振器分别与所述车桥和所述车架固定连接。

为实现上述目的，本发明提供了一种起重机，其包括上述的车桥提升装置，或者，包括上述的空气悬架系统。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的车桥提升装置通过气缸和传动机构能够在起重机上车作业时保证轮胎离地，其无需增加提升气囊及相关零部件，结构简单，且气缸和传动机构占用空间小，自重小，所用电气元件少，成本低，不易出现故障。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例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1为本发明实施例提供的车桥提升装置未提升车桥状态的示意图；

图2为本发明实施例提供的车桥提升装置提升车桥状态的示意图；

图3为本发明实施例提供的车桥提升装置的气源及第一控制阀与气缸的连接示意图；

图4为本发明实施例提供的空气悬架系统的结构示意图；

图5为本发明提供的第一导向机构的替代方案的结构示意图；

图6为本发明提供的空气悬架系统的控制系统的示意图；

图7为本发明提供的起重机实施例的示意图。

附图中标号：

1-车桥提升装置；11-车架；12-气缸；13-传动机构；131-提升架；132-提升链；133-导向板；134-支架；14-车桥；15-气源；16-第一控制阀；

2-气囊总成；

3-控制系统；31-车身控制器；32-气压传感器；33-高度传感器；34-第二控制阀；35-目标高度设定模块；36-作业模式模块；37-车桥提升模块；38-显示模块；39-总控制器；

4-第一导向机构；

5-第二导向机构；

6-减振器；

7-车辆中心线；

a-第一车桥；b-第二车桥；c-第三车桥；d-第四车桥；e-第五车桥。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1、图2所示，为本发明提供的车桥提升装置1的示意性实施例，在该示意性实施例中，车桥提升装置1包括车架11、气缸12、传动机构13和车桥14，气缸12设于车架11，传动机构13连接气缸12和车桥14，传动机构13能够将气缸12提供的动力传递且作用于车桥14，以提升车桥14。

本发明实施例提供的车桥提升装置1通过气缸12和传动机构13能够在起重机上车作业时保证轮胎离地，其无需增加提升气囊及相关零部件，结构简单，气缸12和传动机构13占用空间小，自重小，所用电气元件少，成本低，不易出现故障。

在本发明提供的车桥提升装置1的示意性实施例中，传动机构13可以包括提升架131，提升架131的中部区域铰接于车架11，提升架131的第一端连接于气缸12，提升架131的第二端连接于车桥14。在气缸12的驱动下，提升架131能够绕其中部区域的铰点转动，以提升/下放车桥14，结构简单，故障点少，成本低。

在一优选或可选实施例中，传动机构13可以包括提升链132，提升架131的第二端通过提升链132连接于车桥14。提升架131通过提升链132连接于车桥14，提升链132体积小，重量轻，易于拉伸。

如图2所示，气缸12的活塞杆的伸出可以将提升架131顶起，带动提升链132上升，提升车桥14。

进一步地，传动机构13可以包括支架134，支架134固定设于车桥14，提升链132连接于支架134，即提升链132通过支架134连接于车桥14，通过固定于车桥14上的支架134，可以满足起重机上车起重作业时轮胎离地的使用需求。

在本发明提供的车桥提升装置1的示意性实施例中，传动机构13还可以包括导向板133，导向板133的第一端连接于气缸12，导向板133的第二端抵靠提升架131的第一端。气缸12的活塞杆在气源15的作用下伸出或缩回，通过导向板133对气缸12的活塞杆的伸缩进行导向，能够保证气缸12活塞杆的伸缩动作平稳，并能够确保导向板133的第二端平稳地与提升架131的第一端的端面接触。

上述实施例中，导向板133的第二端与提升架131的第一端相接触，提升架131的第一端可以设有凹槽，凹槽用于对导向板133的第二端的运动导向和限位。通过导向板133和凹槽的相互作用，一是能够限制气缸12的活塞杆的伸出行程，起限位作用；二是气缸12的活塞杆伸出后，提升架131就可以绕其绞点转动，实现提升车桥14。

如图3所示，在本发明提供的车桥提升装置1的示意性实施例中，车桥提升装置1还可以包括气源15和第一控制阀16，气源15流体连通气缸12，第一控制阀16用于接通或截断连通气缸12的气源15。

当需要提升车桥14时，第一控制阀16打开，来自气源15的压缩空气经第一控制阀16作用到气缸12上，将气缸12的活塞杆推出，带动导向板133与提升架131上开设的凹槽的槽面相接触，带动提升链132上升，提升车桥14。

上述实施例中的气源15可以包括发动机自带的空气压缩机或车身自带的贮能装置—贮气筒。

通过上述各个实施例的描述，本发明提供的车桥提升装置1，仅包括气缸12、导向板133、提升架131、提升链132、气源15和第一控制阀16，无需提升气囊及其附属支架，结构简单，零部件数量少，维修保养方便，占用空间少，便于悬架系统的布置，满足起重机起重作业时轮胎离地的使用要求。

如图4所示，本发明还提供了一种空气悬架系统的示意性实施例，在该示意性实施例中，空气悬架系统包括气囊总成2和上述任一实施例中的车桥提升装置1。每一车桥14的两端均可以设置一车桥提升装置1，车桥提升装置1中的气缸12固定在车架11上，气缸12通过传动机构13与连接车桥14。

在起重机上车作业的情况下，带有空气悬架的车桥14在车桥提升装置1、气囊总成2的作用下，轮胎可以完全离地，避免因轮胎受力带来的上车吊装安全隐患。

图1所示为没有提升车桥14的状态下，车桥14相对于车架11的距离h1，图2所示为提升车桥14的状态下，车桥14相对于车架11的距离h2，由于车桥14悬空离地后，车桥14一般会在自重的作用下下落，因此，h2大于h1，为了保护气囊总成2不被过分拉长损坏，气囊总成2内仍保持一定的气压。

本发明实施例提供的空气悬架系统能够在保证悬架系统的轻量化、成本最低化、结构简单化、占用空间最小化等前提下，满足公路行驶、恶劣施工场地、起重作业等使用需求，实现动态平衡轴荷，解决板簧悬架技术无法突破的动态平衡轴荷的难题，提高起重机行驶的平顺性、舒适性、操纵稳定性和行驶安全性等。

上述实施例中，为车桥提升装置1中的气缸12提供气源的装置可以是来自起重机自带的空气压缩机或者储气筒。

如图6所示，在本发明提供的空气悬架系统的实施例中，空气悬架系统可以包括控制系统3，控制系统3能够根据车辆的作业模式控制车桥提升装置1中气缸12的气源通断以及气囊总成2的气源通断。

车桥提升装置1中气缸12的气源与气囊总成2的气源可以来源于同一装置。

上述实施例中，控制系统3可以包括车身控制器31、气压传感器32、高度传感器33和第二控制阀34。车身控制器31电连接气压传感器32、高度传感器33和第二控制阀34。车身控制器31还可以电连接车桥提升装置1中的第一控制阀16，用于控制第一控制阀16的通断。

气压传感器32设置在气囊总成2的进气口处，用于检测气囊总成2的压缩气体的压力值，并将测量到的压力值传输到车身控制器31。

高度传感器33设置在车辆中心线7的两侧，用于测量车身与车桥14的相对高度值，并将测量到的高度值传输给车身控制器31。

第二控制阀34用于控制气囊总成2的气源通断。

车身控制器31能够将高度传感器33发出的车身与车桥14的实际相对高度值与目标高度值进行比对，在需要向气囊总成2充气时，控制第二控制阀34打开。车身控制器31还能够将气压传感器32发出的气囊总成2的实际气压值与预设气压值进行比较，在气囊总成2的实际气压值与预设气压值一致时，关闭第二控制阀34。

在本发明提供的空气悬架系统的实施例中，控制系统3可以包括目标高度设定模块35，目标高度设定模块35电连接车身控制器31，目标高度设定模块35用于设定车身与车桥14的目标高度，并将目标高度传送给车身控制器31。

在本发明提供的空气悬架系统的实施例中，控制系统3可以包括作业模式模块36，作业模式模块36电连接车身控制器31，作业模式模块36用于向车身控制器31发出选择的作业模式。

上述实施例中，作业模式模块36内至少可以预置有公路行驶模式、工地行驶模式和起重作业模式。这三种模式可以手动选择。公路行驶模式和工地行驶模式这两种模式，车身控制器31可以根据起重机悬架振动的幅度和频率来自行切换。

在上述三种作业模式下，气囊总成2的气压不同：公路行驶模式，气囊总成2的气压为p0±δp；工地行驶模式，气囊总成2的气压为p1±δp；起重作业模式，气囊总成2的气压为p2±δp；且p0＞p1＞p2。

在本发明提供的空气悬架系统的实施例中，控制系统3可以包括车桥提升模块37，车桥提升模块37电连接车身控制器31，车桥提升模块37用于向车身控制器31发出车桥14提升的信号。

在本发明提供的空气悬架系统的实施例中，控制系统3可以包括显示模块38，显示模块38用于接收从车身控制器31发送的车身高度信息、气囊总成2的气压信息、作业模式信息、车桥提升信息、控制阀得电信息、报警信息、空气悬架故障信息等。

上述实施例中，车身控制器31用于接收高度传感器33、气压传感器32、目标高度设定模块35、车桥提升模块37、作业模式模块36发出的信号，以及接受车速、发动机转速、气源15或储能装置气压等信息，综合对比高度传感器33检测到的车架11与车桥14的实际相对高度值与目标高度值，经闭环控制，气源15或车身储能装置向气囊总成2充气，调整车身高度至正常高度；综合对比气压传感器32采集的气囊总成2的气压值，作业模式模块36已选择的作业模式的理论气压值，根据预先设定的程序控制策略，气源15对气囊总成2进行充气或放气至预先设定压力值。

车身控制器31监视高度传感器33、气压传感器32、作业模式模块36、车桥提升模块37、目标高度设定模块35、第一控制阀16、第二控制阀34等工作信息，通过控制控制阀的开启或关闭实现对空气悬架的气囊总成2进行充气或放气，使气囊总成2维持在该模式设定的高度范围和压力范围内，能够自动实现空气悬架的升降调节、车桥提升等功能，满足起重机对公路行驶、工地行驶、起重作业等工况的使用要求。

如图6所示，预选择作业模式模块36中的“起重作业模式”前，先选择“车桥提升模块37”，车身控制器31向第一控制阀16发送开启信号，气缸12的活塞杆在气源15气压的作用下伸出，并在导向板133的导向作用下顶起提升架131、提升链132；然后选择“起重作业模式”，车身控制器31接收来自气囊总成2的气压传感器32的气压值，向气囊总成2的第二控制阀34发送开启信号，并对向气囊总成2进行放气至预先设定压力值p2±δp；最后，可以操纵起重机支腿，使得轮胎悬空离地。

为了确保空气悬架的可靠性，避免因高度传感器33、气压传感器32、车身控制器31、气囊总成2等关键零部件故障而出现的车辆行驶危险，空气悬架的控制系统3还具备应急措施。

具体措施是车身控制器31电连接车辆总控制器39，当出现高度传感器33\气压传感器32短路、高度传感器33\气压传感器32断路、高度传感器33\气压传感器32无信号、气囊总成2漏气或损坏、车身控制器31断电、车身控制器31死机等情况时，车辆总控制器39会启动限速功能，并输出报警信号，提示驾驶员尽快停车检查，至空气悬架复位至正常工作状态。

上述各个实施例中的第一控制阀16和第二控制阀34均可以是电磁阀，但不限于此。

如图4、图6所示，下面列举本发明提供的空气悬架系统的一具体实施例，在该具体实施例中，空气悬架系统包括两个气囊总成2，分别为第一气囊总成和第二气囊总成，第一气囊总成和第二气囊总成对称设于车辆中心线7的两侧，且位于车桥14的正上方。气囊总成2的一端面与车桥14自带的气囊支架紧固连接，另一端面与车架11上的气囊支架紧固连接。结构紧凑，节省空间。

空气悬架系统包括第一导向机构4，第一导向机构4设于第一气囊总成与第二气囊总成之间，第一导向机构4布置在车桥14的上方，第一导向机构4分别与车架11和车桥14铰接。

第一导向机构4可以为v型，其一端与车桥14铰接，另外两端与车架11铰接。

如图5所示，为第一导向机构4的另一种布置形式，v型的第一导向机构4也可以用两个直线型的导向机构来代替。

空气悬架系统包括两个第二导向机构5，两个第二导向机构5对称设于车桥14的下方。

空气悬架系统的第一导向机构4和第二导向机构5作为悬架导向机构，能够传递纵向力、横向力，能够保证车桥14的稳定性，传递车辆的纵向力和横向力，能缓和抑制因不平路面带来的振动和冲击。

空气悬架系统包括减振器6，减振器6与车桥14和车架11固定连接。

进一步地，减振器6包括第一减振器和第二减振器，第一减振器和第二减振器，作为阻尼部件，其上端与车架11上的支架紧固连接，其下端与车桥14上的支架紧固连接。

上述具体实施例提供的空气悬架系统，气囊总成2位于车桥14的正上方，仅受垂直载荷，车桥14上下跳动时受弯矩、扭矩最小；匹配v型推力杆(第一导向机构4)和下推力杆(第二导向机构5)，承受纵向力、侧向力、加速\制动引起的横向力。这种空气悬架系统的零部件少，重量、成本相对较低，可以方便布置在车架下平面距车轴中心较大的多种类型的车桥上。

本发明还提供了一种起重机的示意性实施例，在该示意性实施例中，起重机包括上述任一实施例中的车桥提升装置1，或者，包括上述任一实施例中的空气悬架系统。空气悬架的优势在于场地适应性强，能够保证车辆在行驶过程中悬架始终处于动态平衡的状态。

与板簧悬架相比，本发明提出的包括空气悬架系统的起重机，能够在保证悬架系统轻量化、成本最低化、结构简单化、占用空间最小化等的前提下，有效提高车桥14在凹凸不平路面上行驶的跳动行程，动态平衡轴荷，实现载荷转移，增加驱动桥的驱动力，避免个别桥的超载或空载，从而改善车辆的操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性、燃油经济性等，提高性价比，解决中、大吨位起重机多轴悬架平衡性问题。

如图7所示，为应用本发明提供的空气悬架系统的一种汽车起重机的实施例，其包括第一车桥a、第二车桥b、第三车桥c、第四车桥d和第五车桥e，且可以在第五车桥e或其他车桥上设置本发明提供的空气悬架系统。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。