本发明涉及工程机械技术领域， 具体涉及一种独立悬架系统及具有 该独立悬架系统的起重机。 背景技术

众所周知， 对于大型重载全地面工程机械而言， 其底盘的行车稳定 性直接影响整机作业性能。 除底盘动力系统外， 其悬架系统是影响行车 稳定性的关键因素。

以全地面起重机底盘悬架系统为例， 普遍采用的是传统刚性桥。 根 据导向机构的结构特点主要分为非独立悬架和 独立悬架两大类； 其中， 非独立悬架的左右车轮装在一根整体的刚性轴 或非断开式驱动桥的桥壳 上， 而独立悬架在左、右车轮之间没有一根刚性梁 或非断开式车桥连接， 左、 右车轮各自 "独立" 地与车架或车身相连， 也就是说， 构成断开式 车桥。 基于两者的结构特性， 现有全地面起重机底盘釆用的悬架结构逐 步向独立悬架结构转型。

请参见图 1和图 2, 其中， 图 1为现有技术中一种典型的独立悬架 系统的结构示意图， 图 2为图 1的侧向示意图。

如图所示， 该悬架系统为断开式车桥， 分别通过两个万向传动轴 10 将动力传递至两侧轮边。 其悬挂油缸 20的导向套固定在车架 30上， 活 塞杆下端与车轮轮边相连， 起到支撑车架的作用， 并緩冲车桥跳动引起 的车架振动； 其主减速器 40与车架固定连接在一起，采用万向传动轴与 轮边相连， 实现力的传递； 其转向机构的摇臂 50安装在悬挂油缸导向套 上， 两者之间安装滚动轴承， 可以相对转动， 车轮转向时， 助力油缸带 动转向摇臂转动， 转向摇臂带动与轮边固连的梯形节臂的转动， 实现车 轮转向。

然而， 受其自身结构的限制， 现有独立悬架系统存在以下不足： 首先， 悬挂油缸导向套的侧面与车架相连， 活塞杆下端与车轮轮边 相连， 车身的重量与地面施加到轮胎的支反力全部作 用于悬挂油缸， 受 力较大， 易产生磨损， 影响使用寿命。

其次， 整套转向机构安装在主减速器上方， 转向节臂固定在油缸套 筒外侧， 从而无法有效控制主减速器与地面的最小间隙 ， 行车通过性较 差。

有鉴于此， 亟待针对现有工程机械用独立悬架系统进行优 化设计， 以有效改善悬挂油缸的受力状态， 避免磨损影响使用性能及寿命。 发明内容

针对上述缺陷， 本发明提供一种独立悬架系统， 通过结构改进减小 甚至完全避免悬挂油缸可能存在的破坏性影响 ， 从而能够可靠地实现左 右侧车轮的相互独立运动， 充分利用路面的附着条件， 大大提高整机的 操控稳定性。 在此基础上， 本发明还提供一种具有该独立悬架系统的起 重机。

本发明提供的独立悬架系统， 包括： 两个悬挂油缸， 分别设置在两 侧车轮的轮边与车架之间； 转向机构， 用于在转向助力油缸的驱动下带 动两侧车轮转向； 还包括与两侧车轮对应设置的两个摆杆， 每个所述摆 杆的一侧端部通过一球铰链与相应侧车轮的轮 边铰接， 其另一侧端部通 过两个球铰链沿前后方向与固定于车架下方的 固定构件分别铰接。 优选地， 还包括两个蓄能器， 其中， 第一蓄能器的油口与左侧所述 悬挂油缸的无杆腔和右侧所述悬挂油缸的有杆 腔连通， 第二蓄能器的油 口与右侧所述悬挂油缸的无杆腔和左侧所述悬 挂油缸的有杆腔连通。

优选地， 所述悬挂油缸包括相适配的活塞和缸筒； 还包括： 内层保 护壳， 套装于所述缸筒的外侧， 所述内层保护壳的一端与所述活塞的活 塞杆伸出端固定连接， 另一端具有径向外伸的内侧限位部； 和外层保护 壳， 套装于所述内层保护壳的外侧， 所述外层保护壳的一端与所述缸筒 的底部固定连接， 另一端具有径向内伸的外侧限位部， 所述外侧限位部 与所述内层保护壳的外壁之间滑动配合； 且所述悬挂油缸位于最大工作 行程时， 所述内侧限位部与所述外侧限位部轴向相 4氏。

优选地， 所述悬挂油缸的所述活塞杆的伸出端通过法兰 端盖与所述 车架固定连接， 所述活塞杆的伸出端与所述法兰端盖之间设置 有緩冲弹 性衬垫。

优选地， 所述弹性衬垫呈球面状， 所述法兰端盖具有与所述弹性衬 垫外表面相适配的内凹弧面， 所述活塞杆的伸出端具有与所述弹性衬垫 内表面相适配的外凸弧面， 且自所述外凸弧面轴向延伸形成依次穿过所 述弹性衬垫和法兰端盖的插装部， 所述插装部的端部固定设置有盖板， 所述盖板与所述法兰端盖之间弧面配合。

优选地， 所述活塞杆的端部具有一刚性连接件， 与所述弹性衬垫内 表面相适配的所述外凸弧面和所述插装部形成 于所述刚性连接件上， 所 述盖板和所述刚性连接件由螺栓固定于所述活 塞杆的端部。

优选地，所述转向机构包括与两侧车轮对应设 置的： 两个转向摇臂， 每个所述转向摇臂的一端分别与相应侧车轮的 轮边固定连接； 两个转向 节臂， 每个所述转向节臂与固定于所述车架下平面的 转向销轴枢接， 且 一端分别用于与转向助力油缸铰接； 两个转向梯形拉杆， 每个所述转向 梯形拉杆铰接于相应侧所述转向摇臂的另一端 和所述转向节臂的另一端 之间； 和一转向拉杆， 铰接于所述两个转向节臂之间， 以便两侧同步转 向； 且所述转向节臂、 转向梯形拉杆和转向拉杆均位于所述固定构件 的 前侧或者后侧。

优选地， 每个所述转向节臂通过内嵌轴承与相应侧的所 述转向销轴 枢接。

优选地， 所述固定构件具体为减速器， 其上表面与所述车架的底面 固定连接； 与两侧车轮对应设置的两个万向传动轴， 分别铰接于所述减 速器的输出端与相应侧车轮的轮边减速器之间 。

优选地， 所述摆杆为 "V" 字型摆杆， 所述 "V"字型摆杆的杆分离 两端部均铰接于所述减速器的外壳。

本发明提供的起重机， 包括轮式底盘， 所述底盘的各轴两侧车轮均 通过悬架系统与车架连接； 各轴两侧车轮分别采用如前所述的独立悬架 系统。

与现有技术相比， 本发明提供的独立悬架系统设置有两个摆杆， 分 别与两侧车轮对应设置。 具体地， 该摆杆的一侧端部通过一球铰链与相 应侧车轮的轮边铰接， 其另一侧端部通过两个球铰链沿前后方向与固 定 于主减速器下方的固定构件分别铰接。 该摆杆本身可实现绕汽车前进方 向及垂直地面方向的一定旋转， 由此实现了装在轮边上的轮胎定位， 保 证起重机在行驶过程中轮胎的运动符合设计要 求。

如此设置， 两个摆杆可以起到定位轮胎并承受来自路面的 支反力的 双重作用， 能够确保车轮上下跳动时保证轮距保持一致， 同时， 在悬挂 油缸上下伸缩过程中仅承受地面支反力， 受力状态得到有效改善， 提高 了悬架横向刚度。 一方面， 悬挂油缸活塞杆与缸筒之间可避免径向力作 用而导致的严重磨损， 同时， 将整车的轮距可靠地控制在允许的范围之 内， 可有效减小轮胎受到侧向力的作用， 减小轮胎磨损量； 充分利用路 面的附着条件， 提高两侧轮胎的接地性能， 从而在提高悬架系统可靠性 及整机运行稳定性的基础上， 能够降低整机的运行维护成本。另一方面， 本发明提供的独立悬架系统具有非悬挂质量小 的特点， 悬架所受到并传 递给车身的沖击载荷小， 左右侧车轮的跳动没有直接的相互影响， 可大 大减小车身的倾斜和振动等现象； 此外， 正是由于整车的轮距可靠地控 制在允许的范围之内， 相应变化量由轮胎的弹性变形即可补偿， 不会引 起车轮沿路面的侧滑， 从而保证了整车行驶稳定性， 给用户提供较好的 使用体验。

在本发明的优选方案中， 对于悬挂油缸的控制原理进行了优化， 其 第一蓄能器的油口与左侧悬挂油缸的无杆腔和 右侧悬挂油缸的有杆腔连 通， 第二蓄能器的油口与右侧悬挂油缸的无杆腔和 左侧悬挂油缸的有杆 腔连通。 如此设置， 以左侧车轮受到冲击为例， 左侧悬挂油缸无杆腔被 压缩， 液压油进入左侧蓄能器， 左侧蓄能器液压油压力增加， 同时向右 侧悬挂油缸有杆腔补充液压油， 致使右侧悬挂油缸无杆腔被压缩， 右侧 悬挂油缸无杆腔液压油进入右侧蓄能器， 右侧蓄能器液压油压力也随之 增加； 为保持平衡， 右侧蓄能器向受到沖击的左侧悬挂油缸有杆腔 补充 液压油， 两侧悬挂油缸贯通作用，使车轮受到冲击形成 的振动迅速衰减， 无需通过复杂结构的悬挂油缸实现该衰减。 此外， 受沖击侧的液压油液 进入另一侧悬挂油缸的有杆腔， 可提高整机侧倾刚度， 减小整机的侧倾 角度， 尤其转弯过程中该作用表现更为明显。

在本发明的另一优选方案中， 对于悬挂油缸的具体结构作了进一步 优化。 除相适配的活塞和缸筒外， 该悬挂油缸还包括： 内层保护壳， 套 装于所述缸筒的内侧、 活塞杆外侧， 该内层保护壳的一端与活塞的活塞 杆伸出端固定连接， 另一端具有向外伸的内侧限位部； 外层保护壳， 套 装于内层保护壳的外侧， 该外层保护壳的一端与缸筒的底部固定连接， 另一端具有向内伸的外侧限位部； 具体地， 外侧限位部与内层保护壳的 外壁之间滑动配合实现悬挂油缸的导向作用， 同时活塞杆与缸筒之间配 合实现悬挂油缸的油路的进出， 从而实现悬挂系统的功能； 且悬挂油缸 位于最大工作行程时， 该内侧限位部与外侧限位部轴向相抵。 由此， 可 进一步提升该悬挂油缸的工作性能稳定性。

本发明的又一优选方案针对驱动桥的应用作出 进一步优化， 其减速 器直接与车架下表面固定连接， 整机最小离地间隙得以有效增加， 明显 提升了整车通过性；尤其当悬挂油缸伸长时， 减速器可与车架同步升高， 整机通过性得到明显提升。 同时，减小整机传动系统的布置的空间夹角， 实现整车上下跳动过程中传动轴夹角的最小变 化， 提升传动系统的可靠 性。 此外， 连接左右侧轮边、 实现左右侧轮胎同步转角关系的梯形拉杆 采用断开式结构， 即两个转向梯形拉杆分别实现转向油缸的助力 和左右 侧轮胎的同步转角关系， 其转向节臂、 转向梯形拉杆和转向拉杆均位于 所述固定构件的前侧或者后侧， 该种布置方式可进一步缩小减速器至车 架下表面的距离， 提升整机通过性。

本发明提供的独立悬架系统适用于任何形式的 工程机械底盘，特别适 用于起重机。 附图说明

图 1为现有技术中一种典型的独立悬架系统的结� �示意图； 图 2为图 1的侧向示意图；

图 3为本发明实施例提供的独立悬架系统的主视� �；

图 4为本发明实施例提供的独立悬架系统的俯视� �；

图 5本发明实施例提供的独立悬架系统的 "V" 字型摆杆的轴侧示 意图；

图 6为图 6中所示 "V" 字型摆杆的俯视图；

图 7为图 3中所示独立悬架系统的侧向视图；

图 8 为本发明实施例提供的独立悬架系统的悬挂油 缸的轴测示意 图；

图 9为图 8中所示悬挂油缸的剖视图。

图中：

悬挂油缸 1、 活塞 11、 活塞杆 111、 外凸弧面 1111、 插装部 1112、 刚性连接件 1113、 法兰端盖 112、 内凹弧面 1122、 弹性衬垫 113、 盖板 114、 螺栓 115、 缸筒 12、 连接法兰 121、 内层保护壳 13、 内侧限位部 131、 外层保护壳 14、 外侧限位部 141、 泄漏腔 15、 轮边 21、 轮边减速 器 22、 转向机构 3、 转向摇臂 31、 转向节臂 32、 转向销轴 33、 转向梯 形拉杆 34、 转向拉杆 35、 "V"字型摆杆 4、 减速器 5、 万向传动轴 6、 第 一蓄能器 71、 第二蓄能器 72、 车架 8。 具体实施方式

本发明提供一种独立悬架系统， 减小悬挂油缸受到的径向载荷， 保 证左右侧车轮的相互独立运动， 从而提高整机的操控稳定性、 降低维护 成本。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方 案做详细的说明。 请参见图 3和图 4， 其中， 图 3为本发明实施例提供的独立悬架系 统的主视图， 该图为自前后方向形成的视图， 图 4为本发明实施例提供 的独立悬架系统的俯视图。

不失一般性，本方案以转向驱动轴为主体进行 详细说明，应当理解， 转向驱动功能并不构成对独立悬架系统的限制 。

该独立悬架系统的两个悬挂油缸 1设置在两侧车轮的轮边 21与车架

8之间， 以实现由路面传递到车身的振动的緩沖与衰减 。 具体地， 悬挂 油缸 1的上铰点与车架上的支座连接，下铰点与轮� � 21上的球铰接点连 接， 吸收垂直振动并緩和沖击。 转向机构 3用于在转向助力油缸（图中 未示出） 的驱动下带动两侧车轮转向。 本方案中， 与两侧车轮相对应设 置有两个 "V"字型摆杆， 每个 "V"字型摆杆 4的杆连接端部通过球铰链 与相应侧车轮的轮边 21上部铰接，其杆分离两端部沿前后方向与固� ��于 车架下方的减速器 5通过球铰链铰接。 这里的减速器 5为底盘行车的车 轴主减速器， 其上表面与车架 8的底面固定连接。 本文中， "球铰链" 的 具体结构不局限于图中所示的结构形式， 只要能够实现两连接构件的绕 公共的球心相对转动， 并限制两者三方向的相对移动均在本申请请求 保 护的范围内。

需要说明的是， 本文中所使用的 "前"、 "后"、 "上" 和 "下" 等方 位词， 是以行驶状态下的底盘为基准定义的， 显然， 该方位词的使用同 样不构成对本方案的限制。 此外， 本文中， "V" 字型摆杆的杆连接端 部是指， 构成 "V" 字型的两个杆体的结合连接部； 相应地， "V" 字型 摆杆的杆分离两端部是指， 构成 "V" 字型的两个杆体的非结合连接部， 即开口端。请一并参见图 5和图 6,其中， 图 5为本实施方式中所述 "V" 字型摆杆的轴侧示意图， 图 6为所述 "V" 字型摆杆的俯视图。

工作状态下， 两个 "V"字型摆杆 4可以起到定位轮胎并承受来自路 面的支反力的双重作用， 能够确保车轮上下跳动时保证轮距保持一致， 同时， 在悬挂油缸上下伸缩过程中仅承受地面支反力 ， 受力状态得到有 效改善。

如前所述， 本方案不局限应用于驱动桥， 也就是说， "V"字型摆杆 4 应用于悬架系统的方案， 可以适用于非驱动桥。 具体地， 当车桥为承载 桥时， 采用直接固定设置于车架下表面的固定构件， 以此作为摆杆的杆 分离两端部铰接配合构件即可， 相当于减速器外壳体的承载连接作用。 或者说， 本方案中减速器除传递输出行车驱动力外， 兼具了承载连接 "V"字型摆杆 4的作用。 特别说明的是， 本方案中以 "V"字型摆杆为例 进行了详细说明其用于定位轮边上轮胎的功能 ， 实际上， 该摆杆也可以 采用其他形式， 只要该摆杆的一侧端部通过一球铰链与相应侧 车轮的轮 边铰接， 其另一侧端部通过两个球铰链沿前后方向与固 定于主减速器下 方的固定构件分别铰接均可。

当然， 作为驱动桥的动力传递输出方式可采用现有技 术实现， 与两 侧车轮对应设置的两个万向传动轴 6, 分别铰接于减速器 5的输出端与 相应侧车轮的轮边减速器 22之间。

本方案中， 用于实现转向操作的转向机构可以作进一步优 化， 以获 得较佳的整机通过性能。 请一并参见图 7, 该图为图 3中所述独立悬架 系统的侧向视图， 图中略去了一侧车轮以清楚示出转向机构。

结合图 3、 图 4和图 7所示， 该转向机构的实现两侧轮胎同步转角 关系的梯形拉杆采用断开式结构， 与两侧车轮对应设置。 具体地， 两个 转向摇臂 31的第一端分别与相应侧车轮的轮边 21铰接， 实现转向驱动 力作用于车轮；两个转向节臂 32均分别与固定于车架 8下平面的转向销 轴 33枢接， 且第一端分别用于与转向助力油缸（图中未示 出）铰接； 两 个转向梯形拉杆 34均分别铰接于相应侧转向摇臂 31的第二端和转向节 臂 32的第二端之间， 由此实现每侧车轮机构连接； 一转向拉杆 35铰接 于两个转向节臂 32之间， 以便两侧同步转向； 且转向节臂 32、 转向梯 形拉杆 34和转向拉杆 35均位于减速器 5 (固定构件） 的前侧， 增大了 整机最小离地间隙， 明显提升整车通过性能。 当然， 根据整机总体布置 要求， 也可以均设置于减速器 5的后侧。 其中，每个转向节臂 32通过内 嵌轴承（图中未示出 )与相应侧的转向销轴 33枢接， 在装配转向机构过 程中实现转向机构滚动作用，该轴承装配在转 向销轴 33上，可以实现梯 形机构转向时旋转自如。

为了获得较佳的振动衰减效果， 还可以针对本方案中两侧悬架油缸 的控制进行优化。 如图 3所示， 两个蓄能器中， 第一蓄能器 71的油口与 左侧悬挂油缸 1的无杆腔和右侧悬挂油缸 1的有杆腔连通， 第二蓄能器 72的油口与右侧悬挂油缸 1的无杆腔和左侧悬挂油缸 1的有杆腔连通。 以左侧车轮受到冲击为例， 左侧悬挂油缸无杆腔被压缩， 液压油进入左 侧蓄能器， 左侧蓄能器液压油压力增加， 同时向右侧悬挂油缸有杆腔补 充液压油， 导致右侧悬挂油缸无杆腔被压缩， 右侧悬挂油缸无杆腔液压 油进入右侧蓄能器， 右侧蓄能器液压油压力也随之增加； 为保持平衡， 右侧蓄能器向受到冲击的左侧悬挂油缸有杆腔 补充液压油， 两侧悬挂油 缸贯通作用， 使车轮受到冲击形成的振动迅速衰减， 无需通过复杂结构 的悬挂油缸实现该衰减。 此外， 受沖击侧的液压油液进入另一侧悬挂油 缸的有杆腔， 可提高整机侧倾刚度， 减小整机的侧倾角度； 同时实现油 气悬挂控制与独立悬挂车桥的匹配结合， 使非簧载质量大幅下降， 从而 提升整机的平顺性。

另外， 还可以针对悬挂油缸 1的结构作进一步优化。 请一并参见图 8和图 9， 其中， 图 8为本实施方式中所述悬挂油缸的轴测示意图� � 图 9 为图 8中所示悬挂油缸的剖视图。 除相适配的活塞 11和缸筒 12外， 该 悬挂油缸 1采用了双层保护壳， 同时进一步增强的减振功能。

具体地， 其内层保护壳 13套装于缸筒 12的外侧， 该内层保护壳 13 的一端与活塞 11的活塞杆 111伸出端固定连接，可随活塞杆 111同步轴 向移动， 另一端具有径向外伸的内侧限位部 131 ; 其外层保护壳 14套装 于内层保护壳 13的外侧，该外层保护壳 14的一端与缸筒 12的底部固定 连接， 即两者相对固定， 另一端具有径向内伸的外侧限位部 141。 一方 面，该外侧限位部 141与内层保护壳 13的外壁之间滑动配合，也就是说， 内层保护壳 13与活塞杆 111同步位移时，外层保护壳 14与缸筒 12相对 固定不动，其上的外侧限位部 141与内层保护壳 13的外壁之间相对滑动， 这样， 与悬挂油缸活塞杆配合起导向作用， 实现两侧轮胎的可靠定位。 此外， 内侧限位部 131和外侧限位部 141分别径向延伸形成， 使得内层 保护壳 13和外层保护壳 14的本体间隔设置， 形成可容置渗油的泄漏腔 15 , 可进一步提升悬挂油缸 1 的密封性。 应当理解， 该外层保护壳 14 与相应侧的轮边可通过螺栓或其他连接连接方 式固定在一起。

同时， 悬挂油缸 1位于最大工作行程时， 内侧限位部 131与外侧限 位部 141轴向相 4氏，从而兼具限位的功能， 能够改善活塞 11的头部在极 限位置的受力状态。

本方案中， 该悬挂油缸 1的活塞杆一端通过法兰端盖 112实现与车 架 8的固定连接， 其缸筒 12—端也通过连接法兰 121与轮边 21固定连 接。 为了进一步改善其工作过程中振动影响悬挂油 缸 1， 其活塞杆 111 的伸出端与法兰端盖 112之间可以设置有緩沖弹性衬垫 113， 以避免悬 挂油缸 1因车桥上下跳动及受侧向力产生的磨损。 具体地， 该弹性衬垫 113呈球面状， 法兰端盖 112具有与弹性衬垫 113外表面相适配的内凹 弧面 1122， 同样地， 活塞杆 111的伸出端具有与弹性衬垫 113内表面相 适配的外凸弧面 1111 , 且自该外凸弧面 1111 轴向延伸形成依次穿过弹 性†垫 113和法兰端盖 112的插装部 1112, 该插装部 1112的端部固定 设置有盖板 114, 且盖板 114与法兰端盖 112之间弧面配合， 以适应悬 挂油缸 1相对于车架的位移。 由此， 弹性衬垫 113产生形变后可避免因 轮胎跳动引起的悬挂油缸 1活塞杆与导向套之间的摩擦。

应当理解， 上述外凸弧面 1111和插装部 1112可以在活塞杆 111的 本体上加工成型， 即一体加工形成； 也可以在活塞杆 111的端部具有一 刚性连接件 1113， 与弹性衬垫 113 内表面相适配的外凸弧面 1111和插 装部 1112形成于该刚性连接件 1113上， 由此可降氏加工难度和加工成 本。 其中， 盖板 114和刚性连接件 1113由螺栓 115固定于活塞杆 111的 端部。

这里， 悬挂油缸 1的两腔油道均设置于活塞杆 111上， 其中， 活塞 有杆腔油道 A和活塞无杆腔滑道 B分别连接两腔，具体可以采用现有技 术实现， 本文不再赘述。

除前述独立悬架系统外， 本实施方式还提供一种应用该独立悬架系 统的起重机， 其轮式底盘的各轴两侧车轮均通过前述独立悬 架系统与车 架连接， 以实现左右侧轮胎的相互独立运动，充分利用 路面的附着条件， 提高整机的操控稳定性； 同样地需要说明的是， 该起重机的底盘构造、 电气系统、 卷扬系统、 动力系统等其他功能部件均可以采用现有技术 实 现， 故本文不再赘述。

以上所述仅是本发明的示例性的实施方式， 应当指出， 对于本技术 领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出 若干改进和润饰。 本发明的保护范围以后附的权利要求为准。