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Title:
VEHICLE BODY INCLINATION-ANGLE REGULATING UINT, HYDROPNEUMATIC SUSPENSION MECHANISM AND MOBILE CRANE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/157094
Kind Code:
A1
Abstract:
A vehicle body inclination-angle regulating unit (17) includes a balancing oil cylinder (10). One chamber of the balancing oil cylinder (10) is connected with an oil tank (5) and an oil source for leveling operation through a first check damping valve (8) and an electric controlled switch valve (7), and the other is connected with a rodless chamber of a suspension oil cylinder through an electric controlled lock valve (14) and a second check damping valve (9). An automatically- leveling hydropneumatic suspension mechanism and a mobile crane having the same are also disclosed. The automatically-leveling hydropneumatic suspension mechanism includes at least two pairs of suspension oil cylinders (12), vehicle body inclination-angle regulating units (17), a vehicle body transverse inclination-angle sensor (1) and a control unit (3). Each suspension oil cylinder (12) is correspondingly provided with the vehicle body inclination-angle regulating unit (17) including the balancing oil cylinder (10). The present invention realizes effectively dynamic leveling function of different road conditions, especially transverse slopes, of the mobile crane. The mobile crane is provided with simple operation that are all automatically performed by the control unit, which improves driving safety remarkably and prevents an accident of vehicle-overturning.

Inventors:
ZHAN CHUNXIN (CN)
LIU QUAN (CN)
LI YI (CN)
LI YINGZHI (CN)
WANG QITAO (CN)
Application Number:
PCT/CN2011/074259
Publication Date:
December 22, 2011
Filing Date:
May 18, 2011
Export Citation:
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Assignee:
CHANGSHA ZOOMLION HEAVY IND (CN)
HUNAN ZOOMLION SPECIAL VEHICLE (CN)
ZHAN CHUNXIN (CN)
LIU QUAN (CN)
LI YI (CN)
LI YINGZHI (CN)
WANG QITAO (CN)
International Classes:
B60G17/0165; B60G13/08; B60G17/04; B66C23/36
Foreign References:
CN102039791A2011-05-04
CN2759819Y2006-02-22
US3620542A1971-11-16
DE3933370A11991-04-18
CN101618669A2010-01-06
CN2649377Y2004-10-20
JP2010030416A2010-02-12
JP2001047834A2001-02-20
JP2007145093A2007-06-14
US20070289298A12007-12-20
Attorney, Agent or Firm:
RUNPING & PARTNERS (CN)
北京润平知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求

1. 一种车身倾角调整单元, 其中, 该车身倾角调整单元(17)包括平衡油缸(10), 所述平衡油缸 (10) 的一个腔通过液压管路经由第一单向阻尼阀 (8 ) 连接于电控切换 阀 (7), 所述平衡油缸 (10) 的另一个腔通过液压管路经由电控锁止阀 (14)连接于第 二单向阻尼阀 (9), 所述电控锁止阀 (14) 选择性地使得所述平衡油缸 (10) 的另一个 腔的油路导通或截止。

2. 根据权利要求 1所述的车身倾角调整单元, 其中, 所述平衡油缸 (10) 为弹簧 复位式油缸, 所述平衡油缸 (10) 通过液压管路经由第一单向阻尼阀 (8 ) 连接于电控 切换阀 (7 ) 的腔为弹簧腔, 所述平衡油缸 (10) 通过液压管路经由电控锁止阀 (14) 连接于第二单向阻尼阀 (9) 的腔为无簧腔。

3. 根据权利要求 1 所述的车身倾角调整单元, 其中, 所述电控切换阀 (7) 为二 位三通电磁换向阀或二位四通电磁换向阀, 所述电控锁止阀 (14)为二位二通电磁换向 阀或电磁开关阀。

4. 一种自动调平式油气悬架机构, 该自动调平式油气悬架机构包括至少两对悬挂 油缸 (12), 各对所述悬挂油缸 (12) 各自设置在相应车桥 (16) 的左、 右两侧, 其中, 所述自动调平式油气悬架机构还包括:

车身倾角调整单元 (17), 每个所述悬挂油缸 (12) 对应连接有一个所述车身倾角 调整单元 (17), 该车身倾角调整单元 (17) 用于调整对应悬挂油缸 (12) 的缸杆的伸 出和縮回;

车身横向倾角传感器 (1 ), 该车身横向倾角传感器 (1 ) 检测车身横向倾角; 以及 控制单元 (3), 该控制单元 (3 ) 接收所述车身横向倾角传感器 (1 ) 传输的车身 横向倾角信号, 并通过电控线路连接于各个所述车身倾角调整单元 (17)。

5. 根据权利要求 4所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述车身倾角调整单 元 (17) 包括平衡油缸 (10), 所述平衡油缸 (10) 的一个腔通过液压管路经由第一单 向阻尼阀 (8) 和电控切换阀 (7 ) 连接于油箱 (5) 和调平操作油源, 所述电控切换阀 (7)选择性地使得所述平衡油缸(10)的一个腔与所述油箱(5)或调平操作油源导通, 所述平衡油缸(10) 的另一个腔通过液压管路经由电控锁止阀 (14)和第二单向阻尼阀

(9) 连接于所述悬挂油缸 (12) 的无杆腔, 所述电控锁止阀 (14) 选择性地使得所述 平衡油缸(10)的另一个腔与所述悬挂油缸(12)的无杆腔之间的连通管路导通或截止; 所述控制单元 (3) 通过电控线路连接于所述调平操作油源以及所述车身倾角调整单元

( 17) 的电控切换阀 (7) 和电控锁止阀 (14)。

6. 根据权利要求 5所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述平衡油缸 (10) 为弹簧复位式油缸,所述平衡油缸(10)的弹簧腔通过液压管路经由第一单向阻尼阀(8) 和电控切换阀 (7) 连接于所述油箱 (5) 和调平操作油源, 所述平衡油缸 (10) 的无簧 腔通过液压管路经由电控锁止阀(14)和第二单向阻尼阀(9)连接于所述悬挂油缸(12) 的无杆腔。

7. 根据权利要求 4所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述自动调平式油气 悬架机构包括两对悬挂油缸 (12), 该两对悬挂油缸 (12) 各自设置在前、 后车桥 (16) 的左、 右两侧。

8. 根据权利要求 4所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述调平操作油源为 恒压油源 (4)。

9. 根据权利要求 4所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述自动调平式油气 悬架机构还包括悬架机构压力传感器 (18), 该悬架机构压力传感器 (18 ) 检测所述车 桥 (16) 的轴荷压力并向所述控制单元 (3) 传输轴荷压力信号。 10. 根据权利要求 9所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述悬架机构压力 传感器(18)为油压传感器,该油压传感器设置在所述悬挂油缸(12)或所述悬挂阀(13) 的检测口内。

11. 根据权利要求 9所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述悬架机构压力 传感器 (18) 为压电传感器, 该压电传感器设置所述悬挂油缸 (12) 与车架 (15) 的连 接部位。

12. 根据权利要求 4至 11中任一项所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述 自动调平式油气悬架机构还包括车身纵向倾角传感器(6), 该车身纵向倾角传感器(6) 检测车身纵向倾角并向所述控制单元 (3) 传输车身纵向倾角信号。 13. 根据权利要求 12所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述悬架油缸(12) 的上端铰接到车架 (15) 或车身上, 下端铰接到相应的所述车桥 (16) 上。

14. 根据权利要求 4所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 各对所述悬挂油缸 ( 12) 还连接有配套的左、 右侧悬挂阀 (13) 和左、 右侧蓄能器 (11 ), 所述左侧悬挂 阀 (13) 包括左侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 (19), 所述右侧悬挂阀 (13 ) 包括右侧悬 挂油缸刚性柔性控制阀 (19),

所述左侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 (19) 设置在所述左侧蓄能器 (11 ) 的油口与 一侧的所述悬挂油缸(12)的无杆腔之间的通路上,以选择性地使得所述左侧蓄能器(11 ) 的油口与一侧的所述悬挂油缸(12) 的无杆腔之间的通路导通或截止; 所述右侧悬挂油 缸刚性柔性控制阀 (19) 设置在所述右侧蓄能器 (11 ) 的油口与另一侧的所述悬挂油缸 ( 12) 的无杆腔之间的通路上, 以选择性地使得所述右侧蓄能器 (11 ) 的油口与另一侧 的所述悬挂油缸 (12) 的无杆腔之间的通路导通或截止。

15. 根据权利要求 14所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 一侧的所述悬挂油 缸 (12) 的有杆腔通过管路与所述右侧蓄能器 (11 ) 的油口连通, 并且另一侧的所述悬 挂油缸 (12) 的有杆腔通过管路与所述左侧蓄能器 (11 ) 的油口连通。

16. 根据权利要求 14所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述左侧悬挂油缸 刚性柔性控制阀 (19)和右侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 (19) 为二位二通电磁换向阀或 电磁开关阀。

17.根据权利要求 14所述的自动调平式油气悬架机构,其中,所述左侧悬挂阀(13) 还包括左侧悬挂油缸伸出控制阀 (20) 和左侧悬挂油缸縮回控制阀 (21 ), 所述右侧悬 挂阀 (13) 还包括右侧悬挂油缸伸出控制阀 (20) 和右侧悬挂油缸縮回控制阀 (21 ), 其中

所述左侧悬挂油缸伸出控制阀 (20) 设置在压力油源 (2) 与一侧的所述悬挂油缸 ( 12) 的无杆腔之间的通路上, 以选择性地使得所述压力油源 (2) 与一侧的所述悬挂 油缸 (12) 的无杆腔之间的通路导通或截止, 所述右侧悬挂油缸伸出控制阀 (20) 设置 在所述压力油源 (2) 与另一侧的所述悬挂油缸 (12) 的无杆腔之间的通路上, 以选择 性地使得所述压力油源 (2) 与另一侧的所述悬挂油缸 (12) 的无杆腔之间的通路导通 或截止;

所述左侧悬挂油缸縮回控制阀 (21 ) 设置在所述油箱 (5) 与一侧的所述悬挂油缸 ( 12) 的无杆腔之间的通路上, 以选择性地使得所述油箱 (5 ) 与一侧的所述悬挂油缸 ( 12) 的无杆腔之间的通路导通或截止, 所述右侧悬挂油缸縮回控制阀 (21 ) 设置在所 述油箱 (5 ) 与另一侧的所述悬挂油缸 (12) 的无杆腔之间的通路上, 以选择性地使得 所述油箱 (5) 与另一侧的所述悬挂油缸 (12) 的无杆腔之间的通路导通或截止。

18. 根据权利要求 17所述的自动调平式油气悬架机构, 其中, 所述左、 右侧悬挂 油缸伸出控制阀 (20) 以及左、 右侧悬挂油缸縮回控制阀 (21 )均为二位二通电磁换向 阀或电磁开关阀。

19. 一种流动式起重机, 其中, 该流动式起重机包括根据权利要求 4至 18中任一 项所述的自动调平式油气悬架机构。

Description:
车身倾角调整单元、 油气悬架机构以及流动式起重机

技术领域

本发明涉及一种车身倾角调整单元以及自动调 平式油气悬架机构。 此外, 本发明 还涉及一种包括所述自动调平式油气悬架机构 的流动式起重机。 背景技术

流动式起重机一般是指能够在地面上自由移动 的起重设备, 典型地是指安装在工 程车辆上的起重设备。 流动式起重机因其机动性和灵活性而在工程机 械领域广泛使用。 大吨位或超大吨位的流动式起重机、尤其是全 地面起重机的油气悬架机构必须具备如下 功能, 即悬架机构的升降、 刚柔切换、 负载行驶、 缓冲减震以及路况自适应等功能, 以 适应流动式起重机不同工况的要求。

油气悬架机构是一种始于二十世纪六十年代的 新型底盘悬架技术, 其主要原理是 将工程机械(例如流动式起重机) 的垂直轴荷转换为悬挂油缸内的油液的压力, 压力通 过管路传递至相应的控制单元和蓄能器, 蓄能器以具有一定初始压力的惰性气体(通常 为氮气)作为弹性介质, 并通过油路上的相应单向阀和节流孔控制油液 的流向或进行节 流, 从而起到减振作用。 相应地, 油气悬架机构主要包括悬挂油缸、 蓄能器、 悬挂阀以 及相应的控制元件。 油气悬架机构因其在改善工程机械的行驶平顺 性方面的显著优点, 而广泛地用于各种工程机械, 例如轮式装卸车、 矿山自卸车、 轮式挖掘机以及流动式起 重机 (典型地为全地面起重机) 等。

一般而言, 由于流动式起重机的重心较高、 重量较大, 因此在流动式起重机行驶 过程中应当确保车架和车身保持水平, 以防止流动式起重机出现翻倾事故。 但是, 由于 流动式起重机并非总是行驶在良好路况的水平 路面上, 其常常行驶在恶劣路况的路面 上, 例如行驶在纵向坡道或横向坡道上, 此时流动式起重机的车架和车身因为路面坡度 的原因会出现纵向倾角或横向倾角, 极易出现翻倾事故。 在这些恶劣路况下, 要求流动 式起重机的油气悬架机构能够自动调整车架和 车身的姿态, 以使得车架和车身处于水平 状态, 这就是流动式起重机油气悬架机构的路况自适 应功能, 而油气悬架机构的自动调 平性能在实现路况自适应功能方面起着关键的 主导作用。

现有的流动式起重机的油气悬架机构主要针对 良好路况进行设计, 而针对恶劣路 况、尤其是针对横坡道路况的油气悬架机构只 有极少数厂家或科研机构在研究, 尚无实 际应用的先例。此外, 中国实用型专利 CN2649377Y公开了一种流动式起重机的油气悬 架机构,该油气悬架机构主要在车辆处于静态 时采用手动或电控方式进行横坡道和纵坡 道路况的静态的调平操作(一般是通过悬挂阀 进行进油或排油以调整悬挂油缸的举升高 度来进行静态调节), 但是, 实际上在流动式起重机行驶时进行动态调平操 作是更为重 要的, 另外, 该实用新型专利 CN2649377Y的油气悬架机构的调平操作主要是通 进油 或回油补偿来实现, 而在动态行驶工况时根本无法控制补偿油量的 多少, 因此无法在所 述流动式起重机行驶时真正实现该流动式起重 机的动态调平操作, 尤其是, 无法真正地 实现流动式起重机油气悬架机构的横坡道动态 自适应调平性能。

因此, 需要一种新型的自动调平式油气悬架机构, 以能够在各种恶劣路况、 尤其 是横坡道路况下动态地实现所述流动式起重机 或其它流动式工程机械的自动调平操作。 发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供车身倾 角调整单元, 该车身倾角调整单元 能够应用于油气悬架机构, 以实现油气悬架机构的动态自适应调平操作。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种自 动调平式油气悬架机构, 该自动调 平式油气悬架机构能够在流动式工程机械在横 坡道上行驶时动态地实现横坡道自适应 调平性能,从而能够有效地防止因现有的油气 悬架机构对横向坡度不敏感而容易造成的 翻车等重大事故, 有效地改善流动式工程机械的安全性。

此外, 本发明还提供一种流动式起重机, 该流动式起重机的油气悬架机构具有优 良的横坡道动态自适应调平性能,从而能够有 效地防止现有的流动式起重机的油气悬架 机构对横向坡度不敏感而造成的翻车事故。

为解决上述第一个技术问题, 本发明提供一种车身倾角调整单元, 其中, 该车身 倾角调整单元包括平衡油缸,所述平衡油缸的 一个腔通过液压管路经由第一单向阻尼阀 连接于电控切换阀,所述平衡油缸的另一个腔 通过液压管路经由电控锁止阀连接于第二 单向阻尼阀, 所述电控锁止阀选择性地使得所述平衡油缸的 无簧腔的油路导通或截止。

为解决上述第二个技术问题, 本发明提供一种自动调平式油气悬架机构, 该自动 调平式油气悬架机构包括至少两对悬挂油缸, 各对所述悬挂油缸各自设置在相应车桥的 左、 右两侧, 其中, 所述自动调平式油气悬架机构还包括: 车身倾角调整单元, 每个所 述悬挂油缸对应连接有一个所述车身倾角调整 单元,该车身倾角调整单元用于调整每个 所述悬挂油缸的缸杆的伸出和縮回; 车身横向倾角传感器, 该车身横向倾角传感器检测 车身横向倾角; 以及控制单元, 该控制单元接收所述车身横向倾角传感器传输 的车身横 向倾角信号, 并通过电控线路连接于所述调平操作油源以及 各个所述车身倾角调整单 元。

此外, 本发明还提供一种流动式起重机, 其中, 该流动式起重机包括上述自动调 平式油气悬架机构。

通过本发明的上述技术方案, 本发明的自动调平式油气悬架机构能够根据车 身倾 角信号 (优选地可以包括悬架机构轴荷压力信号), 由控制单元选择预先设定的各种车 身倾角控制模式, 实现对车身倾角调整单元的控制, 确保油气悬架机构维持车身处于水 平状态, 控制单元再根据调平后的信号持续自动地实现 车身各种姿态的保持或切换, 从 而实现了流动式工程机械(例如流动式起重机 )对各种路况、 尤其是横坡道的自适应动 态调平性能。 本发明的自动调平式油气悬架机构在实现车身 各种姿态的保持或切换时, 由稳定的调平操作油源(优选恒压油源)提供 动力以将平衡油缸内的液压油压出或截止, 自动维持所述油气悬架机构内油量恒定和左右 轴荷平衡,其能够确保流动式起重机的自 动调平操作的平稳性, 并有效保证流动式起重机的安全性。 本发明的自动调平式油气悬 架机构有效地解决了流动式工程机械(例如流 动式起重机)对各种路况动态自适应调平 性能, 尤其是实现了对横向坡道的自适应动态调平功 能; 同时, 本发明的自动调平式油 气悬架机构的操作简单方便、逻辑性强,所有 操作均由控制单元自动完成,其使用安全、 可靠, 显著地提高了车辆纵横坡道行驶的安全性能, 避免了翻车等重大事故的发生。 本 发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方 式部分予以详细说明。 附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解, 并且构成说明书的一部分, 与本发明的 具体实施方式一起用于解释本发明, 但并不构成对本发明的限制。 在附图中:

图 1是悬架油缸与流动式起重机的车架或车身铰 的示例图;

图 2是流动式起重机在横向坡道上行驶的工况示 图;

图 3是本发明具体实施方式的自动调平式油气悬 机构的控制原理框图; 图 4是本发明具体实施方式的车身倾角调整单元 结构框图;

图 5是图 4所示的车身倾角调整单元的原理图;

图 6是本发明具体实施方式的自动调平式油气悬 机构的总体布置结构框图, 图 中粗线代表液压管路线, 细线代表电控连接线或信号线;

图 7是悬挂油缸与悬挂阀以及蓄能器之间的连接 系的示例图; 以及

图 8是图 6的自动调平式油气悬架机构的系统原理图; 附图标记说明:

1 车身横向倾角传感器 2 压力油源

3 控制单元 4 恒压油源

5 油箱 6 车身纵向倾角传感器

7 电控切换阀 8 第一单向阻尼阀;

9 第二单向阻尼阀 10 平衡油缸 (弹簧复位式油缸)

11 蓄能器 12 悬挂油缸

13 悬挂阀 14 电控锁止阀

15 车架 16 车桥

17 车身倾角调整单元 18 悬架机构压力传感器

19 悬挂油缸刚性柔性控制阀 20 悬挂油缸伸出控制阀

21 悬挂油缸縮回控制阀 具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详 细说明。 应当理解的是, 此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明, 并不用于限制本发明的保护范围。

油气悬架机构广泛地用于各种流动式工程机械 , 例如轮式装卸车、 矿山自卸车、 轮式挖掘机以及流动式起重机(典型地为全地 面起重机)等, 因此, 下文所述的本发明 的自动调平式油气悬架机构并不限于应用于特 定的工程机械,而是可以应用于符合本发 明应用目的的各种流动式工程机械, 例如应用于流动式起重机。 为阐述的方便, 下文将 以流动式起重机为例进行描述。

参见图 6, 本发明具体实施方式的自动调平式油气悬架机 构主要包括悬挂油缸 12、 蓄能器 11、 悬挂阀 13、 压力油源 2、 车身横向倾角传感器 1、 调平操作油源 (优选为恒 压油源 4)、 车身倾角调整单元 17以及控制单元 3。 在优选实施方式下, 为了实现纵向 坡道的自动调平性能,本发明的自动调平式油 气悬架机构还可以包括车身纵向倾角传感 器 6。 此外, 本发明的自动调平式油气悬架机构还可以包括 悬架机构压力传感器 18 (参 见图 3),这样可以使得控制单元 3能够根据更多的信号值进行操作,从而增强 作和检 测的可靠性。

为便于理解对本发明自动调平式油气悬架机构 , 以下首先描述自动调平式油气悬 架机构的悬架油缸 12的机械连接结构及其在自动调平操作中的作 。

参见图 1, 悬挂油缸 12设置在车架 15与车桥 16之间, 具体地, 设置在车架纵梁 与车桥 16之间, 其上端可以与车架 15铰接, 下端可以与车桥 16铰接。 悬挂油缸 12的 上端一般可以铰接到车架 15上, 但是在一些特殊的工程机械上, 其也可以直接铰接到 车身上, 例如对一些不设置车架而设置承载式车身的矿 山自卸车, 悬挂油缸 12的上端 可以直接铰接到车身上。 显然地, 悬挂油缸 12相对于流动式起重机的纵向中心轴线对 称设置, 对于双车桥式流动式起重机而言, 一般设置有四个悬挂油缸 12, 而对于多车桥 式流动式起重机而言,则设置有多个悬挂油缸 12, 即每个车桥的两侧对称设置有悬挂油 缸 12。 此外, 需要说明的是, 此处描述的悬挂油缸 12主要用于承受流动式起重机的轴 向力, 除了悬挂油缸 12之外, 所述油气悬架机构一般还包括多根导向推力杆 , 该导向 推力杆主要用于承受侧向力以及牵引力, 由于导向推力杆与本发明的自动调平性能并无 直接的关联, 因此对此不进行详细描述。

悬挂油缸 12对于流动式起重机的车架或车身的调平操作 着关键作用。 原则上, 通过操作悬挂油缸 12, 可以使得流动式起重机的车架或车身升高或降 低。 参见图 2, 当 流动式起重机处于横向坡道上时, 此时如果对悬挂油缸 12不进行控制调节, 则流动式 起重机的车架或车身会因横向坡度而向图 2中的左侧方向倾斜,这使得所述流动式起重 机很容易发生翻倾事故。 为了在横坡道行驶时确保流动式起重机的车架 15 以及车身处 于水平状态, 在图 2中需要使得左侧的悬挂油缸 12举升, 右侧的悬挂油缸 12下降, 从 而使得流动式起重机的车架 15 以及车身保持在水平或基本水平的状态, 以有效地防止 流动式起重机发生侧倾事故。 此外, 尽管附图中没有显示, 但是容易想到的是, 当流动 式起重机行驶在纵向坡道上时, 由于纵向坡度的原因, 流动式起重机的车架 15 以及车 身必然因为纵向坡度的原因, 而呈现出前高后低或前低后高的状态, 此时为了防止流动 式起重机向前或向后翻倾,需要相应地调整流 动式起重机前桥和 /或后桥的悬挂油缸 12, 以使得流动式起重机的车架 15或车身保持在水平状态。

以下描述本发明的自动调平式油气悬架机构的 控制原理。

如上所述, 所述油气悬架机构包括相应的控制元件 (例如车身横向倾角传感器 1、 悬架机构压力传感器 18、车身倾角调整单元 17以及控制单元 3等),控制元件的作用主 要在于控制悬挂油缸 12的工作状态。 本发明的自动调平式油气悬架机构需要实现基 本 功能为: 在流动式工程机械 (例如流动式起重机)在横坡道上行驶时, 使得所述油气悬 架机构具有动态的横坡道自适应调平性能。 当然, 除了该基本功能之外, 在本发明下述 的进一步优选实施方式中, 本发明的自动调平系统还具有动态的纵坡道自 适应调平性 能。 在此基础上, 通过综合地运用横坡道自适应调平性能以及纵 坡道自适应调平性能, 能够使得例如流动式起重机适应各种恶劣的路 况。

为了实现本发明自动调平系统的上述基本功能 , 即在流动式工程机械 (例如流动 式起重机) 行驶在横坡道上时使得所述油气悬架机构具有 动态的横坡道自适应调平性 能。本发明的自动调平式油气悬架机构包括多 个车身倾角调整单元 17、车身横向倾角传 感器 1以及控制单元 3,其中,每个车身倾角调整单元 17对应地用于操作一个悬挂油缸 12, 即车身倾角调整单元 17的数量与悬挂油缸 9的数量相对应。 图 3是本发明的自动 调平式油气悬架机构的控制原理框图,在图 3中以双车桥式流动式起重机为例来显示本 发明的自动调平式油气悬架机构的控制原理, 也就是说, 在双车桥流动式起重机的每根 车桥 16的两侧对称安装有悬挂油缸 12,相应地, 图 3中的车身倾角调整单元 17分别对 应于前左悬挂油缸、 前右悬挂油缸、 后左悬挂油缸以及后右悬挂油缸, 以用于控制相应 悬挂油缸的伸縮。

参见图 3, 车身横向倾角传感器 1感测车身的横向倾角, 悬架机构压力传感器 18 感测悬架机构轴荷压力, 且车身横向倾角传感器 1和悬架机构压力传感器 18分别将车 身横向倾角信号以及悬架机构轴荷压力信号传 递给控制单元 3 (例如 PLC或微机控制单 元), 所述控制单元 3根据车身横向倾角信号以及悬架机构压力信 进行判断, 并从预 先设定的多种车身倾角控制模式中选择车身横 向倾角控制模式,通过该车身横向倾角模 式所对应的软件模块进行分析计算,进而向相 应的车身倾角调整单元 17输出控制信号, 从而实现对车身倾角调整单元 17的控制,车身倾角调整单元 17控制对应的悬挂油缸 12 的举升或縮回, 由此确保所述油气悬架机构维持车身处于水平 或基本水平的状态。 随着 流动式起重机在横坡道上行驶状况的改变, 控制单元 3 (例如 PLC或微机控制单元)会 根据车身调平后的信号持续实现车身姿态的保 持或改变,从而动态地实现了油气调平悬 架的横坡道自适应调平功能。 此外, 在此需要说明的是, 上述车身横向倾角传感器 1以 及悬架机构压力传感器 18 同时传输信号仅是一种优选实施方式, 在本发明的自动调平 式油气悬架机构中,控制单元 3仅根据车身横向倾角传感器 1传输的车身横向倾角信号 即可有效地完成自动调平操作, 当然, 在悬架机构压力传感器 18 同时传输轴荷压力信 号的情形下, 可以使得控制单元 3能够根据更多的参数值进行分析计算、 检测和操作, 从而增强操作可靠性。

上述车身倾角控制模式主要是指根据流动式起 重机在动态行驶过程中路面的横向 坡度值和纵向坡度值、和 /或流动式起重机的左右轴荷差值以及前后轴 差值所进行的分 级设定而采用的相应的控制模式, 每种车身倾角控制模式对应有相应的软件模块 (例如 PLC的用户程序)。 例如, 车身横向倾角传感器 1将车身当前的横向倾角值传递到所述 控制单元 3 (例如可编程序控制器 PLC), 当车身横向倾角值达到设定值。 一般而言, 不同的型号的起重机该设定值会有所不同,一 般大于这个设定值时流动式起重机会有翻 倾危险, 此时需要进行调整, 而小于该设定值时, 通常可以不进行调整, 从而可以避免 进行油气悬架机构不停地进行一些不必要的调 整。 该设定值一般是一种经验值或保守 值, 其通常小于导致流动式起重机翻倾的极限值( 即设定值相对于翻倾极限值具有一个 安全系数), 根据不同的型号的起重机该设定值会有所不同 , 一般以能够有效的确保流 动式起重机为准。在例如车身横向倾角大于相 应的车身横向倾角设定值时必须对流动式 起重机的车身进行横向调平, 否则流动式起重机容易发生横向翻倾事故。 相应地, 所述 控制单元 3根据输入的横向倾角信号 (优选地还包括左右轴荷信号), 选择内置在该控 制单元 3内的车身横向倾角控制模式所对应的软件模 进行控制,从而本发明自动调平 式油气悬架机构开始进行横向坡道的自适应动 态调平操作, 使得在流动式工程机械(例 如流动式起重机)在横坡道上行驶时, 其车身以及车架始终自动地属于水平或基本水 平 的状态。

如上所述, 本发明具体实施方式的自动调平式油气悬架机 构包括悬挂油缸 12、 蓄 能器 11、 悬挂阀 13、 压力油源 2、 车身横向倾角传感器 1、 调平操作油源、 车身倾角调 整单元 17以及控制单元 3。优选地,该自动调平式油气悬架机构还包 悬架机构压力传 感器 18和车身纵向倾角传感器 6。

由于本发明的自动调平式油气悬架机构的连接 关系比较复杂, 以下首先参照附图 对本发明自动调平式油气悬架机构的主要部件 进行说明,在对各个部件进行描述的基础 上, 进而说明其电控连接关系、 液压连接关系以及相应的自动调平操作过程。 需要说明 的是, 由于本发明的自动调平式油气悬架机构的一些 部件 (例如悬挂油缸 12、 蓄能器 11等)是公知的, 因此在对各个部件进行说明的过程中, 将根据情况对一些公知部件简 略描述,而重点说明本发明自动调平式悬架机 构的关键部件,例如车身倾角调整单元 17 等。

参照图 3和图 6, 本发明的控制单元 3主要用于接收传感器(例如横向倾角传感器 1的倾角信号和悬架机构压力传感器 18的轴荷压力信号, 以根据倾角信号和 /或轴荷压 力信号选择相应的倾角控制模式, 例如车身横向倾角控制模式, 通过该倾角控制模式所 对应的控制软件模块计算出对相应的悬挂油缸 12需要进行的调整操作, 并向各个车身 倾角调整单元 17传输相应的电控信号,从而通过各个车身倾 调整单元 17控制相应的 悬挂油缸 12的伸縮, 以通过相应的悬挂油缸 12的伸縮实现车身的升降, 使得车身被调 整到水平或基本水平的状态, 确保流动式起重机的安全行驶。 其中, 控制单元 3可以具 有多种类型, 其均能实现本发明的控制目的, 例如单片机、 电子控制单元 (ECU) 等。 优选地, 本发明的自动调平系统的控制单元 3 采用可编程序控制器 (PLC), 采用可编 程序控制器的优点在于, 由于 PLC 的指令以及接口相对标准, 在工业自动控制领域应 用广泛, 其可以方便地通过编程器编辑或修改各种车身 倾角控制模式下的用户程序块 (即上述的软件模块), 因此可以方便地对各种车身倾角控制模式的用 户程序模块进行 管理编辑, 从而能够更方便地实现本发明的自动调平功能 。

参见图 3和图 6,车身横向倾角传感器 1可以安装在流动式起重机的车身重心位置 或车身重心区域。 一般而言, 倾角传感器是一种用于测量物体相对于水平面 的倾角变化 量的传感器, 按其原理可以分为固体摆式倾角传感器、 液体摆式倾角传感器以及气体摆 式倾角传感器。 本发明的自动调平系统可以采用上述类型中的 倾角传感器中的任意一 种, 由于气体摆式倾角传感器抗振动和抗冲击的能 力强, 因此优选地, 车身横向倾角传 感器 1可以采用气体摆式倾角传感器。当流动式起 机行驶在横向坡道上时车身横向倾 角传感器 1动态监测车身横向倾角, 并通过现场总线, 例如 CAN总线 (即 ISO国际标 准化串行通信协议总线) 将监测到的车身横向倾角信号传递给控制单元 3, 例如可编程 序控制器。控制单元 3根据接收的车身横向倾角信号判断是否需要 行车身横向倾角的 调平操作, 一旦车身横向倾角大于设定值, 控制单元 3选择车身横向倾角控制模式, 并 向相应的车身倾角调整单元 17发送控制信号, 以通过车身倾角调整单元 17操作相应的 悬挂油缸 12,从而实现车身的调平操作。在本发明自动 平式油气悬架机构的优选实施 方式下, 由于本发明的自动调平式油气悬架机构还需要 实现纵向坡道的自动调平操作, 因此优选地, 所述自动调平式油气悬架机构还包括车身纵向 倾角传感器 6, 该车身纵向 倾角传感器 6可以采用与车身横向倾角传感器 1相同类型的倾角传感器,例如气体摆式 倾角传感器,该车身纵向倾角传感器 6可以同样设置在流动式起重机车身的重心位 或 重心区域, 其主要用于检测流动式起重机的车身的纵向倾 角值, 并通过现场总线 (例如 CAN总线)将纵向倾角值信号传输到控制单元 3, 以供控制单元 3进行分析计算并根据 情形进行相应的纵向坡道的自适应调平操作。

悬架机构压力传感器 18—般可以为油压传感器, 该油压传感器可以安装在悬挂阀 13或悬挂油缸 12专设的检测口上, 并通过模数转换将油压信号 (该油压信号与悬架机 构的轴荷压力信号存在对应关系, 从而可以通过油压信号换算得到轴荷压力信号 )转换 为数字信息, 通过现场总线 (例如 CAN总线) 输入控制单元 3, 并由控制单元 3进行 分析计算。 此外, 悬架机构压力传感器 18并不一定采用上述油压传感器, 其还可以采 用压电传感器或压力传感器等, 在此情形下, 压电传感器或压力传感器的压力敏感元件 (例如应变片) 可以布置悬挂油缸 12与车架 15的连接部位上。

参见图 4, 本发明自动调平式油气悬架机构的车身倾角调 整单元 17包括电控切换 阀 7、 第一单向阻尼阀 8、 电控锁止阀 14、 第二单向阻尼阀 9以及平衡油缸 10。 参见图 5, 在车身倾角调整单元 17中, 电控切换阀 7可以为两位三通电磁阀, 其主要用于实现 压力油和回油的切换; 第一单向阻尼阀 8和第二单向阻尼阀 9属于公知部件, 具体地, 第一单向阻尼阀 8和第二单向阻尼阀 9均包括并联的单向阀和阻尼阀,其主要用于 现 油路的快进慢回功能; 平衡油缸 10优选是一种弹簧复位式油缸, 即油缸活塞两侧腔室 中的一个设置有复位弹簧,其主要用于实现蓄 油功能, 当然, 除了弹簧复位式油缸之外, 在本发明的技术构思范围内, 平衡油缸 10可以采用多种其它形式来实现蓄油功能。 例 如采用蓄能器等, 最简单地, 可以将上述弹簧复位式油缸中的弹簧替换为其 它弹性元件 (例如橡胶弹性件), 这些简单的变形方式对于本领域技术人员来说 是容易想到的 (下 文将以弹簧式复位油缸为例进行阐述); 电控锁止阀 14可以为两位两通电磁阀, 其主要 用于实现压力油的切换和锁止。 需要说明的是, 上述电控锁止阀 14和电控切换阀 7仅 是为描述而进行的示例, 用于实现油路换向或锁止的阀门可以是多种电 控阀门, 而不限 于图 5所示的两位两通电磁阀和两位三通电磁阀, 只要能够实现图 5所示的油路切换 连接关系即可。 在图 5中, 电控切换阀 7连接于第一单向阻尼阀 8, 该第一单向阻尼阀 8进而连接于平衡油缸 10的弹簧腔接口; 平衡油缸 10的无弹簧腔接口连接于电控锁止 阀 14, 该电控锁止阀 14连接于第二单向阻尼阀 9。

参见图 6,压力油源 2可以是液压泵,该液压泵从油箱 5中抽吸油液并对油液增压, 从而可以对本发明的自动调平式油气悬架机构 供应压力油。此外, 本发明的自动调平式 油气悬架机构还包括调平操作油源, 该调平操作油源优选地采用恒压油源 4, 恒压油源 4主要用于提供压力相对恒定的液压油, 其一般可以在液压泵的输出管道上设置溢流阀 来提供压力相对恒定的液压油。在图 6中, 恒压油源 4通过液压管道连接于上述车身倾 角调整单元 17中的电控切换阀 7,此外,该恒压油源 4还通过控制线路电连接于控制单 元 3, 因此, 该恒压油源 4的液压泵的工作状态由控制单元 3控制, 以在控制单元 3的 控制下选择性地向电控切换阀 7供油。 当然, 在此需要说明的是, 恒压油源 4主要用于 驱动本发明的车身倾角调整单元 17的平衡油缸 10, 采用恒压油源 4主要确保调平操作 时的稳定性, 避免在调平操作时出现操作压力的波动, 但是采用恒压油源 4仅是一种优 选方式, 其也可以采用常规的压力油源作为调平操作油 源, 虽然此时调平操作的稳定性 不如采用恒压油源 4, 但其同样能够实现本发明的目的。 此外, 油箱 5属于液压系统的 辅助液压元件, 其主要用于储存液压系统的油液。

悬挂油缸 12属于油气悬架机构的常用部件 (例如 CN2601870Y以及 CN2454171Y), 其结构基本类似, 一般包括缸筒、 活塞、 缸杆等构件, 其中缸筒的底部以及缸杆的顶部 分别设置有铰接支承孔, 以分别用于铰接到车桥 16和车架 15上。 悬挂油缸 12在所述 油气悬架机构中主要用于承受移动式工程机械 (例如移动式起重机) 的轴向载荷, 通过 控制液压油进入悬挂油缸 12的有杆腔或无杆腔, 可以控制悬挂油缸 12的缸杆伸縮, 从 而升高或降低车架 15。

参见图 6, 本发明的自动调平式油气悬架机构还包括悬挂 阀 13和蓄能器 11, 就悬 挂阀 13而言, 本领域技术人员也称为 "悬挂阀组"或 "悬架阀", 其中 "悬挂" 即 "悬 架" 的同义语, 其属于油气悬架机构的一种常用部件 (例如 CN2601870Y)。 悬挂阀 13 主要用于控制悬挂油缸 12的刚性柔性转换以及伸出縮回。悬挂阀 13是一种组合阀, 该 组合阀的组成元件基本类似,优选地可以包括 悬挂油缸刚性柔性控制阀 19、悬挂油缸伸 出控制阀 20以及悬挂油缸縮回控制阀 21。此外, 蓄能器 11是液压系统中公知部件, 其 内部容纳有液压油, 并且在液压油的上方封装有具备一定初始压力 的惰性气体(例如氮 气)。 需要说明的是, 悬挂油缸 12、 悬挂阀 13以及蓄能器 11的连接关系与本发明自动 调平式油气悬架机构的自动调平性能并不直接 相关,但由于其是目前油气悬架机构的常 用部件, 并且涉及到对本发明的理解, 因此以下对悬挂油缸 12、 悬挂阀 13、 蓄能器 11 的连接关系以及相应的使用功能状态进行简略 的说明。

如上所述, 悬挂油缸 12对称设置在车桥 16的两侧, 与悬挂油缸 12的设置结构相 对应, 悬挂阀 13—般也需要成对配套使用。 现有技术中存在多种悬挂阀, 但这些类型 的悬挂阀的组成元件基本类似 (主要是增加或减少一些阻尼阀或单向阀等) , 实现的功 能也基本相同, 即主要用于控制悬挂油缸 12的刚性柔性转换以及伸出縮回 (即悬挂油 缸 12的进油回油等) 等, 当然, 早期油气悬架技术中也存在一些结构相对简单 的悬挂 阀 (例如与悬挂油缸 12配套的换向阀, 本发明统称为 "悬挂阀")。 本发明的自动调平 式油气悬架结构可以使用各种类型的悬挂阀 13, 悬挂阀 13的具体类型并不构成对本发 明保护范围的限制。

例如, 图 7显示一种典型的悬挂阀 13与悬挂油缸 12的连接原理图, 其中 P表示 进油口, T表示回油口。 假设图中的两侧悬挂油缸 12分别安装在后车桥 16的两侧 (以 下以左侧和右侧进行区分描述, 例如左侧悬挂油缸 12、 右侧悬挂油缸 12等, 相应地, 假设图 7中的下侧为左侧, 上侧为右侧)。如图 7所示, 左侧悬挂阀 13与右侧悬挂阀 13 分别安装在后车桥 16的两侧, 其缸杆的上端铰接在车架 15上, 缸筒的下端铰接在后车 桥 16上。 左、 右侧悬挂阀 13虽然与左、 右侧悬挂油缸 12对应, 但该左、 右侧悬挂阀 13以及左、 右侧悬挂油缸 12相互之间并非是独立的, 而是存在相应的连接关系以形成 配合关系, 从而更好地实现油气悬架机构的减振、 静态调节车架离地高度等功能。 具体 地, 左、 右侧悬挂阀 13可以各自包括悬挂油缸刚性柔性控制阀 19, 其中, 左侧蓄能器 11 的油口通过液压管路经由左侧悬挂油缸刚性柔 性控制阀 19连接于左侧悬挂油缸 12 的无杆腔, 右侧蓄能器 11的油口通过液压管路经由右侧悬挂油缸刚性 性控制阀 19连 接于右侧悬挂油缸 12的无杆腔, 左、 右侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 19需要具有两种工 作状态, 即导通和截止状态, 相应地, 该左、 右侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 19可以采 用常闭式二位二通电磁换向阀或电磁开关阀等 (在图 6中各个悬挂阀 13通过电控连接 线电连接于控制单元 3, 因此通过控制单元 3可以控制该左、 右侧悬挂油缸刚性柔性控 制阀 19的导通或截止状态)。 这样, 例如在流动式起重机的一般行驶状态下, 可以通过 控制单元 3使得左、 右侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 19得电, 使得左、 右侧悬挂油缸 12 各自与左、 右侧蓄能器 11导通, 从而利用左、 右侧蓄能器 11吸收缓冲振动, 改善行驶 的平顺性和乘坐舒适性。 在流动式起重机负载起重的状态下, 通过控制单元 3使得左、 右侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 19失电, 使得左、 右侧悬挂油缸 12各自与左、 右侧蓄能 器 11断开连通关系, 从而使得左、 右侧悬挂油缸 12的无杆腔中的液压油处于基本封闭 的无杆腔内, 由于液压油的不可压縮性或准不可压縮性, 此时油气悬架机构处于刚性状 态, 无论车架 15对悬挂油缸 12的缸杆施加多大的压力, 悬挂油缸 12均不会受压回縮, 从而确保了负载起重行驶的安全(当然, 一旦行驶在横向坡道或纵向坡道上车身或车架 15会因道路坡度的原因发生倾斜, 如果不进行动态的调平, 仍然会产生翻车危险)。 此 夕卜,如图 7所示,左侧悬挂油缸 12的有杆腔还通过管路与右侧蓄能器 11的油口连通(一 般可以将左侧悬挂油缸 12的有杆腔通过管路连接于右侧悬挂阀 13的一个相应的接口, 再经由右侧悬挂阀 13的内部管路与右侧蓄能器 11的油口连通), 右侧悬挂油缸 12的有 杆腔也通过管路与左侧蓄能器 11 的油口连通。 这样, 在流动式起重机正常行驶时 (此 时左、右侧悬挂油缸刚性柔性控制阀 19处于得电状态),如果流动式起重机在左弯 (左 弯道路面一般具有一定的向左的坡度) 上行驶时, 则车桥 16的左侧承载载荷会显著增 大, 左侧悬挂油缸 12的缸杆向下移动, 相应地, 左侧悬挂油缸 12与左侧蓄能器 11之 间的油压会迅速升高, 该升高的油压会通过上述连接管路作用于右侧 悬挂油缸 12的有 杆腔, 从而将右侧悬挂油缸 12的活塞向下压, 阻止右侧悬挂油缸 12的缸杆伸出, 从而 能够有效地减小流动式起重机的侧倾角度。 当然, 在流动起重机在右弯道上行驶时, 情 形是类似的。

此外, 如上所述, 各个悬挂阀 13优选地还可以包括悬挂油缸伸出控制阀 20和悬 挂油缸縮回控制阀 21, 其中, 进油口 P通过管路经由左侧悬挂油缸伸出控制阀 20连接 到左侧悬挂油缸 12的无杆腔, 并且该进油口 P同样通过管路经由右侧悬挂油缸伸出控 制阀 20连接到右侧悬挂油缸 12的无杆腔, 而左侧悬挂油缸縮回控制阀 21设置在回油 口 T与左侧悬挂油缸 12的无杆腔之间的管路上,右侧悬挂油缸縮回 制阀 21设置在回 油口 T与右侧悬挂油缸 12的无杆腔之间的管路上。 所述左、 右侧悬挂油缸伸出控制阀 20以及左、 右侧悬挂油缸縮回控制阀 21均为二位二通电磁换向阀或电控开关阀 (在图 6中各个悬挂阀 13通过控制线电连接于控制单元 3,因此通过控制单元 3可以控制该左、 右侧悬挂油缸伸出控制阀 20以及悬挂油缸縮回控制阀 21的导通或截止状态)。 这样, 当使得左、 右侧悬挂油缸伸出控制阀 20处于得电状态时, 压力油从进油口 P分别经由 左、 右侧悬挂油缸伸出控制阀 20到达左、 右侧悬挂油缸 12的无杆腔, 从而使得左、 右 侧悬挂油缸 12的缸杆向外伸出, 此时车架 15或车身升高。 此外, 当使得左、 右侧悬挂 油缸縮回控制阀 21处于得电状态时, 左、 右侧悬挂油缸 12的无杆腔内的液压油会在车 架 15以及车身的压力作用下向外排出, 从而左、 右侧悬挂油缸 12的缸杆縮回, 使得流 动式起重机的车架以及车身调低。 当然, 上述各个悬挂油缸 12的升降状态并不一定同 步进行, 即使位于同一车桥 16两侧的悬挂油缸, 也可以进行单独调节。 但是, 这种调 节一般是在流动式起重机处于静态情形下的调 节, 由于通过悬挂阀 13调整流动式起重 机的车架 15或车身的离地高度属于一种比较粗略的调整 并且在悬挂阀 13的悬挂油缸 縮回控制阀 21得电导通时, 悬挂油缸 12的无杆腔等同于卸载, 这在流动式起重机(尤 其是在横向坡道上) 行驶时是相当危险的, 此外通过使得悬挂阀 13 的悬挂油缸伸出控 制阀 20得电导通而进行进油时, 悬挂油缸 12的无杆腔的进油量无法控制, 因此这种通 过悬挂阀 13进行的车架或车身离地高度的调整并不适于 行车身或车架的动态自适应 调平操作, 并且这种调节一般是根据具体的作业情况进行 的调节, 例如在流动式起重机 通过涵洞前降低流动式起重机的车身高度。

以上描述了本发明的自动调平式油气悬架机构 的主要部件, 在对悬挂阀 13以及蓄 能器 11进行描述过程中, 简略描述了悬挂油缸 12、 悬挂阀 13以及蓄能器 11之间的连 接关系。 需要说明的是, 由于悬挂油缸 12、悬挂阀 13以及蓄能器 11属于油气悬架机构 的常用部件, 并且该悬挂油缸 12、悬挂阀 13以及蓄能器 11之间的连接关系也是本领域 技术人员熟知的, 一般而言, 只需说明悬挂油缸 12连接有悬挂阀 13和蓄能器 11, 本领 域技术人员即可明确其相互之间的连接关系 (市场上销售的悬挂阀 13具有标准的连接 接口)。 因此, 在下文对本发明的自动调平式油气悬架机构的 连接关系进行描述的过程 中, 对于该悬挂油缸 12、悬挂阀 13以及蓄能器 11之间的连接关系仅简略描述, 而重点 说明与本发明的自动调平性能直接相关的重要 部件的液压管路连接关系和电控连接关 系。此外, 本发明的自动调平式油气悬架机构的主要技术 构思在于其电控连接关系和液 控管路连接关系, 而不在于机械安装关系, 例如悬挂阀 13、 车身倾角调整单元 17等的 机械安装结构, 这些部件在实际安装过程中完全可以根据情形 采用相应的安装支架、 紧 固件等安装到车架 15或车身上。

以下参照图 6和图 8说明本发明优选实施方式的自动调平式油气 架机构的液压 管路连接关系以及电控连接关系。图 6和图 8均以双车桥式流动式起重机为例进行显示, 但是, 显然地, 本发明的自动调平式油气悬架机构的技术方案 同样可以适用于多车桥式 流动式起重机或其他移动式工程机械。其中, 图 6为本发明自动调平式油气悬架机构的 总体布置结构框图, 图 8为图 6所示的自动调平式油气悬架机构的系统原理 。

参见图 6, 本发明的自动调平式油气悬架机构包括至少两 对悬挂油缸 12, 每对所 述悬挂油缸 12对称布置在相应的车桥 16 (例如图 6中各自布置在前车桥和后车桥) 两 侧。 每对所述悬挂油缸 12连接有配套的悬挂阀 13和蓄能器 11, 有关悬挂油缸 12与悬 挂阀 13以及蓄能器 11之间的连接关系已经在上文中进行了说明, 并且其连接关系式本 领域技术人员熟知的, 因此在此不再描述。在图 6中, 进油口 P处的油源 2 (压力油源) 主要用于向各个悬挂油缸 12供应压力油, 出油口 T处的油箱 5主要用于回油。 此外, 为了控制悬挂阀 13, 各个悬挂阀 13通过电控线路连接于控制单元 3, 从而通过控制悬 挂阀 13来实现油气悬架机构常规的刚性柔性转换以 悬挂油缸 12的进油回油等。

每个悬挂油缸 12配设有车身倾角调整单元 17, 如上文所述, 车身倾角调整单元 17包括电控切换阀 7、 第一单向阻尼阀 8、 电控锁止阀 14、 第二单向阻尼阀 9以及平衡 油缸 10, 本具体实施例中, 平衡油缸 10为弹簧复位式油缸, 平衡油缸 10的弹簧腔通过 液压管路经由第一单向阻尼阀 8和电控切换阀 7连接于油箱 5和恒压油源 4, 所述电控 切换阀 7选择性地使得平衡油缸 10的弹簧腔与油箱 5或恒压油源 4导通。 参见图 5和 图 8, 优选地, 电控切换阀 7采用电磁二位三通换向阀, 平衡油缸 10的弹簧腔通过液压 管路经由第一单向阻尼阀 8 (单向阻尼阀 8的单向阀的截止侧通过液压管路连接于平衡 油缸 10的弹簧腔) 连接于电磁二位三通阀的一个接口, 而该二位三通电磁换向阀的另 外两个接口则分别连接于油箱 5和恒压油源 4。 在该二位三通电磁换向阀失电时, 平衡 油缸 10的弹簧腔经由第一单向阻尼阀 8和电控切换阀 7与油箱 5连通, 在该二位三通 电磁换向阀得电时, 二位三通电磁换向阀内的阀芯移位, 从而平衡油缸 10的弹簧腔经 由第一单向阻尼阀 8和电控切换阀 7与恒压油源 4导通,从而可以通过控制单元 3控制 恒压油源 4工作以向平衡油缸 10的弹簧腔内供油。此外, 需要说明的是, 电控切换阀 7 也可以采用其它类型的阀门, 例如二位四通电磁换向阀, 在此情形下, 只需从图 5所示 的第一单向阻尼阀 8与电控切换阀 7之间的连接管路上分出一个分支管路连接到 位四 通电磁换向阀的一个接口上即可。 当然, 本领域的技术人员还可以想到电控切换阀 7可 以采用其它多种类型的电控阀,其均能够实现 使得平衡油缸 10的弹簧腔的右路在油箱 5 与恒压油源 4之间切换。参见图 5和图 6, 平衡油缸 10的无簧腔(即与弹簧腔相对、 未 设置弹簧的腔室) 通过液压管路经由电控锁止阀 14以及第二单向阻尼阀 9连接于悬挂 油缸 12的无杆腔。 第二单向阻尼阀 9的单向阀的截止侧通过液压管路连接于悬挂 缸 12的无杆腔)。优选地, 如图 5所示, 电控锁止阀 14采用二位二通电磁阀, 其主要是用 于实现开关功能, 本领域技术人员可以想到多种实现开关功能的 电控阀, 例如电控开关 阀等。 此外, 如上所述, 单向阻尼阀 8, 9的组成元件为公知的, 即各自包括并联的单 向阀和阻尼阀, 在车身倾角调整单元 17的内部连接关系中, 第一单向阻尼阀 8的单向 阀的导通侧连接于电磁切换阀 7的接口,第二单向阻尼阀 9的单向阀的导通侧连接于电 控锁止阀 14。

同时, 各个车身倾角调整单元 17的电控切换阀 7以及电控锁止阀 14通过电控连 接线连接于控制单元 3, 恒压油源 4也通过电控连接线连接于控制单元 3 (在此情形下, 恒压油源 4由控制单元 3控制, 以使得恒压油源 4选择性地向电控切换阀 7供油)。 此 夕卜, 如上所述, 由于本发明的自动调平式油气悬架机构所要实 现的基本功能为横坡道自 适应动态调平性能, 因此需要设置车身倾角传感器 1, 该车身倾角传感器 1通过现场总 线 (例如 CAN信号线) 连接于控制单元 3, 以向控制单元 3传输流动式起重机的车身 横向倾角信号。 尽管图 6中未显示, 但是优选地, 本发明的自动调平式油气悬架机构还 可以包括悬架机构压力传感器 18, 该悬架机构压力传感器 18同样通过信号线连接于控 制单元 3, 以向控制单元 3传输流动式起重机的两侧的轴荷压力信号。 在优选方式下, 本发明自动调平式油气悬架机构所包括的车身 纵向倾角传感器 6通过信号线,例如 CAN 总线向控制单元 3传输车身纵向倾角信号。

图 8是图 6所示的自动调平式油气悬架机构的控制原理 , 其中每对悬挂油缸 12 之间连接的配套的悬挂阀 13以及蓄能器的连接关系已经参照图 7进行了说明。 此外, 从图 8中可以清楚地看到每个悬挂油缸 12连接有各自的车身倾角调整单元 17, 其中液 压管路的连接关系以及电控连接关系在上文中 已经进行了详细说明。 此外, 在图 8中, Pk代表恒压油源 4的输出管路, Px代表压力油源 2的输出管路, Pp代表电控线路, 每 个悬挂阀 13处标示的 Al、 A2、 A3、 M、 N、 P、 T以及 SP等代表相应的接口, 一般而 言, 商购的悬挂阀 13按照相应的接口形成图 8所示的连接关系即可。

以上参照附图描述了本发明的自动调平式油气 悬架机构的主要部件以及相应的液 压管路连接关系和电控线路连接关系。以下简 略总结本发明的车身倾角调整单元 17、 自 动调平式油气悬架机构以及流动式起重机的基 本技术方案, 在此基础上, 描述本发明的 自动调平式油气悬架机构的自动调平操作过程 。

通过上述说明可以看出, 本发明提供的车身倾角调整单元 17的技术方案为: 该车 身倾角调整单元 17包括电控切换阀 7、第一单向阻尼阀 8、 电控锁止阀 14、第二单向阻 尼阀 9以及平衡油缸 10,其中平衡油缸 10为弹簧复位式油缸,该平衡油缸 10的弹簧腔 通过液压管路经由第一单向阻尼阀 8连接于电控切换阀 7, 所述电控切换阀 7选择性地 使得所述平衡油缸 10的弹簧腔的油路切换方向,所述平衡油缸 10的无簧腔通过液压管 路经由电控锁止阀 14连接于第二单向阻尼阀 9, 所述电控锁止阀 14选择性地使得所述 平衡油缸 10的无簧腔的油路导通或截止。

本发明的自动调平式油气悬架机构的基本技术 方案为: 该自动调平式油气悬架机 构包括至少两对悬挂油缸 12,各对所述悬挂油缸 12各自设置在相应车桥 16的两侧,其 中, 所述自动调平式油气悬架机构还包括: 车身倾角调整单元 17, 每个悬挂油缸 12对 应设置有所述车身倾角调整单元 17, 该车身倾角调整单元 17包括电控切换阀 7、 第一 单向阻尼阀 8、 电控锁止阀 14、 第二单向阻尼阀 9以及平衡油缸 10, 其中平衡油缸 10 为弹簧复位式油缸, 该平衡油缸 10的弹簧腔经由第一单向阻尼阀 8和电控切换阀 4连 接于油箱 5和调平操作油源(优选为恒压油源 4),所述电控切换阀 7选择性地使得所述 平衡油缸 10的弹簧腔与所述油箱 5或恒压油源 4导通,所述平衡油缸 10的无簧腔通过 液压管路经由电控锁止阀 14和第二单向阻尼阀 9连接于相应的所述悬挂油缸 12的无杆 腔, 所述电控锁止阀 14选择性地使得所述平衡油缸 10的无簧腔与所述悬挂油缸 12的 无杆腔之间的通路导通或截止; 车身横向倾角传感器 1, 该车身横向倾角传感器用于检 测所述车身的横向倾角; 以及控制单元 3, 该控制单元 3接收来自所述车身横向倾角传 感器 1的车身横向倾角信号, 并通过电控线路连接于调平操作油源以及各个 所述车身倾 角调整单元 17的电控切换阀 7和电控锁止阀 14。

优选地, 所述自动调平式油气悬架机构还包括车身纵向 倾角传感器 6, 该车身纵向 传感器 6可以通过现场总线 (例如 CAN信号线) 连接于控制单元 3, 以向控制单元 3 传输车身纵向倾角信号。

需要说明的是, 本发明的自动调平式自动悬架结构可以适用多 种流动式工程机械, 例如轮式装卸车、矿山自卸车、轮式挖掘机以 及流动式起重机(典型地为全地面起重机) 等。 为此, 本发明还提供一种流动式起重机, 该流动起重机包括上述自动调平式油气悬 架机构。

以下参照图 6和图 8说明本发明自动调平式油气悬架机构横坡道 适应动态调平 操作, 其中以双车桥(即前车桥和后车桥) 式流动式起重机为例进行描述。 为了描述方 便, 假设图 6中的上侧为流动式起重机的车头方向, 下侧为流动式起重机的车尾方向, 相应地, 图 6中的左侧为流动式起重机的左侧, 右侧为流动式起重机的右侧, 其中, 处 在前部位置的两个悬挂油缸 12为前车桥两侧的悬挂油缸 (分别称为前左悬挂油缸和前 右悬挂油缸),处于后部位置的两个悬挂油缸 12为后车桥两侧的悬挂油缸 12 (分别称为 后左悬挂油缸和后右悬挂油缸), 需要说明的是, 图 6仅是本发明自动调平式油气悬架 结构布置示意框图, 尽管图 6 (以及图 8) 中悬挂油缸 12的缸杆绘制为朝下, 但在实际 安装过程中, 悬挂油缸的缸杆应当是朝上并铰接与车架 15或车身上的。

一般而言, 在流动式起重机行驶过程中, 无论流动式起重机是否负载, 当其行驶 在横向坡道上时, 其车架 15或车身均会呈现出侧倾状态。 具体地, 如上所述, 当流动 式起重机处于一般行驶状态(未负载重物), 油气悬架机构的悬挂阀 13中的刚性柔性控 制阀 19处于得电状态, 此时悬挂油缸 12处于弹性状态, 当流动式起重机在横向坡道上 行驶时, 由于油气悬架机构两侧的悬挂油缸 12处于弹性状态, 因此在自身重力的作用 下, 流动式起重机的车架 15或车身的侧倾角度会大于横向坡道的坡度; 当流动式起重 机处于负重行驶状态时,油气悬架机构的悬挂 阀 13中的刚性柔性控制阀 10处于失电状 态, 此时悬挂油缸 12处于刚性状态, 当流动式起重机行驶在横向坡道上时, 虽然油气 悬架机构两侧的悬挂油缸 12 由于处于刚性状态不能进行一定幅度的伸縮, 但是由于横 向坡道坡度客观存在, 流动式起重机整体 (当然包括车架 15和车身) 的侧倾角度会等 于横向坡道的坡度。

在流动式起重机设置有本发明的上述自动调平 式油气悬架机构的情形下, 当流动 式起重机行驶在横向坡道上时, 车身横向倾角传感器 1 以及悬架机构压力传感器 18实 时地将车身横向倾角以及车桥左右轴荷压力信 号传递到控制单元 3, 控制单元 3在实现 车身各种姿态的保持或改变时, 优选由稳定的恒压油源 4提供动力、 并由控制单元 3控 制电控锁止阀 14和电控切换阀 7将平衡油缸 10内液压油压出或截止,从而始终维持现 有的油气悬架机构内的油量恒定以及左右轴荷 平衡, 实现动态的悬架横坡道调平性能。

例如, 当流动式起重机通过向右倾斜的横坡道时, 车身瞬时向右出现倾斜, 车身 横向倾角传感器 1立即将横向倾角信号传输给控制单元 3, 优选地悬架机构压力传感器 18也将左、 右悬挂压力信号传递给控制单元 3, 控制单元 3判断此时车身横向倾角是否 达到设定值, 当车身横向倾角达到设定值时, 控制单元 3选择车身横向倾角控制模式进 行控制,控制单元 3通过车身横向倾角控制模式对应的软件模块 析后输出电流或电压 控制信号, 其控制恒压油源 4不工作即不向外输出液压油 (即此时恒压油源 4的液压泵 不工作), 同时使得流动式起重机左侧的各个电控锁止阀 14得电, 让左侧的各个悬挂油 缸 12的无杆腔内的压力油通过相应的第二单向阻 阀 9逐步向相应的左侧平衡油缸 10 的无簧腔内充油, 同时使得左侧的各个电控切换阀 7失电, 左侧各个平衡油缸 10的弹 簧腔内的油通过第一单向阻尼阀 8回到油箱 5, 从而流动式起重机左侧的各个悬挂油缸 12的缸杆縮回,使得已经向右倾斜的车架和车 在自身重力作用下向左下降,需要说明 的是, 此时虽然流动式起重机左侧的各个悬挂油缸 12的无杆腔内的液压油向平衡油缸 10的无簧腔内流动, 但是由于平衡油缸 10内的活塞受到复位弹簧的抵抗, 因此悬挂油 缸 12的无杆腔内的液压油仍然能够保持相应的压 , 从而相对平稳地支撑车架或车身 (即此时左侧各个悬挂油缸 12并未卸载),这能够确保流动式起重机的自 调平操作的 平稳性, 并确保流动式起重机的安全性。 在该自动调平操作过程中, 车身横向倾角传感 器 1 以及悬架机构压力传感器 18继续实时地监测车身的横向倾角信号和左侧 荷压力 信号, 直至左右轴荷压力差值和车身倾角回复到初始 车身水平设定值, 再通过控制单元 3控制左侧各个电控切换阀 7得电,从而使得左侧各个平衡油缸 10的弹簧腔内的液压油 封闭住 (即此时平衡油缸 10的弹簧腔的油路切换到与恒压油源 4连通, 但恒压油源 4 此时不工作), 从而使得流动式起重机保持车身调平后的姿态 。

当流动式起重机完全通过向右倾斜的横坡道而 进入水平路面时, 车身横向倾角传 感器 1以及悬架机构压力传感器 18继续实时地向控制单元 3传递车身横向倾角控制信 号以及左右轴荷压力信号, 此时由于流动式起重机已经进入水平路面, 上述在横向坡道 上调平的车身姿态在水平路面必然显示出车身 是向左倾斜的,此时控制单元 3接收到车 身横向倾角传感器 1以及悬架机构压力传感器 18传递的信号, 由控制单元 3控制恒压 油源 4输出, 使得左侧的各个电控锁止阀 14得电, 让左侧的各个悬挂油缸 12的无杆腔 通过第一单向阻尼阀 9与左侧相应的平衡油缸 10的无簧腔连通, 同时使得左侧的各个 电控切换阀 7得电, 从而将恒压油源 4输送的液压油通过左侧的各个第一单向阻尼 8 充入相应的平衡油缸 10的弹簧腔内进而推动平衡油缸 10的活塞, 使平衡油缸 10的无 簧腔内液压油通过相应的第二单向阻尼阀 9压入悬挂油缸 12的无杆腔, 从而使得左侧 的各个悬挂油缸 12的缸杆伸出, 使得流动式起重机的车身的左侧上升, 直至左右悬挂 压力差值和车身倾角回复到初始车身水平设定 值,最后通过使得左侧的各个电控锁止阀 14失电, 从而使左侧悬挂油缸 12内的液压油封闭即能保持车身此种水平姿态

以上描述了流动式起重机在向右倾斜的横向坡 道上行驶以及由该向右倾斜的横向 坡道重新行驶到水平路面上的横向倾角自适应 动态调平操作, 相应地, 当流动式起重机 在向左倾斜的横向坡道上行驶以及由该向左倾 斜的横向坡道重新行驶到水平路面上的 横向倾角自适应动态调平操作也是类似的,此 时只需要相应地通过流动式起重机右侧的 车身倾角调整单元 17对右侧的各个悬挂油缸 12进行调整即可。

此外, 优选地, 本发明的自动调平式油气悬架机构还包括车身 纵向倾角传感器 6, 控制单元 3接收车身纵向倾角传感器 6的车身纵向倾角信号,通过车身纵向倾角控 模 式同样能够通过本发明的车身倾角调整单元 17容易地实现车身纵向倾角的自适应动态 调平操作。 例如, 在流动式起重机爬坡时, 此时流动式起重机的车身处于前高后低的状 态, 相应地, 需要通过控制单元 3控制处于流动式起重机前侧的车身倾角调整 元 3, 使得前侧的各个悬挂油缸 12的缸杆縮回, 从而降低流动式起重机车身的前部高度, 保 持流动式起重机的水平状态。

同时, 在本发明的自动调平式油气悬架机构同时包括 上述车身横向倾角传感器 1 和车身纵向倾角传感器 6的情形下, 本领域技术人员显然能够想到的是, 当流动式起重 机的车身同时存在横向倾角和纵向倾角的情形 下,控制单元 3通过选择相应的车身倾角 控制模式, 例如首先选择横向倾角控制模式, 在车身横向倾角通过调平消除后, 再选择 纵向倾角控制模式, 进而消除车身纵向倾角, 从而可以综合地调整流动式起重机的横向 倾角和纵向倾角,从而使得流动式起重机处于 各种恶劣路况下均能够实现自适应动态调 平性能, 保证流动式起重机的安全性, 避免流动式起重机在行驶过程中出现翻倾危险 。 由上描述可知, 本发明的自动调平式油气悬架机构能够根据车 身倾角信号 (优选 地可以包括悬架机构轴荷压力信号), 由控制单元 3选择预先设定的各种车身倾角控制 模式, 实现对车身倾角调整单元 17的控制, 并通过车身倾角调整单元 17实现相应的悬 挂油缸 12的伸縮操作, 确保油气悬架机构维持车身处于水平状态, 控制单元 3再根据 调平后的信号持续地实现车身各种姿态的保持 或切换, 从而实现了流动式工程机械(例 如流动式起重机)对各种路况、 尤其是横坡道的自适应动态调平性能。 本发明的自动调 平式油气悬架机构在实现车身各种姿态的保持 或切换时,优选由稳定的恒压油源提供动 力将平衡油缸 10 内的液压油压出或截止, 自动维持油气悬架机构内油量恒定、 左右轴 荷平衡, 其能够确保流动式起重机的自动调平操作的平 稳性, 并保证流动式起重机的安 全性。本发明的自动调平式油气悬架机构有效 地解决了流动式工程机械(例如流动式起 重机)对各种路况动态自适应调平性能, 尤其是实现了对横向坡道的自适应动态调平功 能; 同时, 本发明自动调平式油气悬架机构的操作简单方 便、 逻辑性强, 所有操作均由 控制单元 3自动完成,其使用安全、可靠,显著地提高 车辆纵横坡道行驶的安全性能, 避免车辆翻车等重大事故的发生。

需要说明的是, 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术 特征, 可以通过任 何合适的方式进行任意组合, 其同样落入本发明所公开的范围之内。 另外, 本发明的各 种不同的实施方式之间也可以进行任意组合, 只要其不违背本发明的思想, 其同样应当 视为本发明所公开的内容。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方 式, 但是, 本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节, 在本发明的技术构思范围内, 可以对本发明的技术方案进行多种 简单变型, 这些简单变型均属于本发明的保护范围。 例如, 在本发明的上述具体实施方 式中, 控制单元 3除了可以采用 PLC之外, 其还可以采用单片机等。 本发明的保护范 围由权利要求进行限定。