一种全独立式悬浮转向驱动桥液压系统的制作方法

本申请涉及一种全独立式悬浮转向驱动桥液压系统。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

拖拉机是农业生产中重要的动力机械，作为农机具产品的主要动力源，成为农机品类需求量最大的产品。随着我国科技水平和制造业水平的发展，拖拉机产品性能和功能得到了提升，配套功率和行驶速度逐渐加大，安全性和舒适性得到提升，液压控制系统与电子控制技术得到应用。但是，我国的拖拉机研发制造技术水平与欧美发达国家相比还存在着较大差距，特别是在智能化、机电液一体化方面差距更大。

发明人发现，目前拖拉机全独立式悬浮转向驱动桥液压控制系统在国内拖拉机行业仍然是空白，随着拖拉机技术水平的不断提高，人们对拖拉机安全性和操作舒适性提出更高的要求，对拖拉机全独立式悬浮转向驱动桥技术的研究成为了必然。但是目前对于的驱动桥而言，其液压控制系统并不能满足需求，功能单一；并且不具有悬浮功能，驾驶员整体驾驶体验很差，操控困难。

技术实现要素：

本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种全独立式悬浮转向驱动桥液压系统，为重型拖拉机全独立式悬浮转向驱动桥的研发提供技术支撑，填补国内技术空白，能够适时调节或缓冲拖拉机所受到的冲击，达到改善拖拉机驾驶的平稳性，改善拖拉机牵引性能，达到驾驶舒适性。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种全独立式悬浮转向驱动桥液压系统，包括固定架、悬架、车轮、悬浮油缸和液压系统，所述车轮通过悬架安装在固定架上，所述液压系统驱动悬浮油缸伸缩，用于改变车轮与固定架的高度差；

所述液压系统包括多条管路、多个阀组、蓄能器和液压泵，所述液压泵通过第一管路配合第一阀组连通悬浮油缸，驱动悬浮油缸伸缩；所述蓄能器通过第二管路配合第二阀组连通悬浮油缸，所述蓄能器容纳悬浮油缸压缩时排出的液压油，并在悬浮油缸伸长时为悬浮油缸供油，用于使车轮配合悬架对固定架进行悬浮支撑；所述悬浮油缸的活塞杆端腔体与活塞杆腔体通过第三管路连通，用于锁定悬浮油缸的位置；通过控制阀组切换不同管路的导通与阻断，对车轮的动作方式进行调整。

进一步地，所述液压泵通过二位三通电磁阀后连通悬浮油缸，所述悬浮油缸的活塞杆端腔体与活塞端腔体通过油管引出汇合后接入二位三通阀，二位三通阀通过切换工位控制悬浮油缸的伸长和回缩。

进一步地，所述二位三通阀与油箱连通，用于接受悬浮油缸回缩时排出的液压油并将其输送至油箱。

进一步地，所述蓄能器通过比例电磁阀连通悬浮油缸，所述悬浮油缸的活塞杆端腔与活塞端腔体通过油管引出汇合后接入比例电磁阀，所述悬浮油缸在车轮的作用下伸长或回缩，并与蓄能器进行液压油交换。

进一步地，所述比例电磁阀与蓄能器之间还设有单向节流阀组，所述单向节流阀组包括并联布置的单向阀和节流阀，所述节流阀用于控制回流时的流量。

进一步地，所述第三管路上设有并联布置的交叉溢流阀和单向节流阀组，用于控制活塞杆端腔体内部的液压油的进出。

进一步地，所述第三管路依次通过单向阀和溢流阀接入油箱。

进一步地，所述液压泵设有第二输出端，所述第二输出端用于接入拖拉机主机工作系统。

进一步地，所述液压泵连接有梭阀，用于切换液压泵的输出为驱动桥端或拖拉机主机工作系统。

进一步地，所述梭阀根据驱动桥端和拖拉机主机工作系统的工作压力控制输出对象。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

本申请是拖拉机全独立式悬浮转向驱动桥的液压控制系统，能够控制左右半桥分别实现悬浮功能，更好地调节或缓冲拖拉机所受到的冲击，改善拖拉机驾驶的平稳性。本申请的液压控制系统功能完备，既能够实现悬浮功能，也能够将该功能锁止，工作模式多样且切换方便，满足拖拉机各种工作需求。本申请采用负载敏感变量柱塞泵，既用于本液压控制系统，又用于主机工作系统，降低了产品成本。柱塞泵的负载敏感控制以其对流量和压力的复合控制，使流量和压力自动适应负载的需求而达到节能目的。本申请的电磁阀组集成了流量阀、换向阀和安全阀，结构紧凑，布局合理。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例1中液压原理图；

图2为本申请实施例1中车辆前端上升时油路走向图；

图3为本申请实施例1中车辆前端下降时油路走向图；

图4为本申请实施例1中悬浮状态打开时油路走向图；

图5为本申请实施例1中悬浮状态手动解除时油路走向图；

图6为本申请实施例1、2安装示意图主视图；

图7为本申请实施例1、2安装示意图轴侧图。

其中，1、液压泵；2、电磁阀组；3、左悬浮油缸；31、活塞端；32、活塞杆端；4、右悬浮油缸；41、活塞端；42、活塞杆端；51、第一蓄能器；52、第二蓄能器；6、梭阀；7、主机工作系统；81、第一节流阀；82、第二节流阀；91、第一二位二通电磁阀；92、第二二位二通电磁阀；10、安全溢流阀；11、阻尼孔；121、第一单向节流阀组；122、第二单向节流阀组；123、第三单向节流阀组；124、第四单向节流阀组；125、第五单向节流阀组；13、二位三通电磁阀；141、第一比例电磁阀；142、第二比例电磁阀；143、第三比例电磁阀；144、第四比例电磁阀；151、第一单向阀；152、第二单向阀；161、第一交叉溢流阀；162、第二交叉溢流阀；163、第三交叉溢流阀；164、第四交叉溢流阀；17、油箱

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中无论通过网络传输停机指令使设备停机，还是因为长时间接收不到网络控制指令而启动停机操作，都可能对高速运转的机械设备造成安全问题；许多机械设备从高速运转状态下如果突然停止功率输出，仍然可以在惯性下运转一段时间，但有些设备需要额外动力才能安全停止，例如高速行驶的汽车，或在工作场地的大型机械设备，如果突然完全失去动力，会造成严重的后果，针对上述技术问题，本申请提出了一种机械装置渐停控制方法、系统及设备。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图2所示，提出了一种全独立式悬浮转向驱动桥，特别用于重型拖拉机前轮悬架系统。

主体包括固定架、悬架、车轮、悬浮油缸和液压系统，所述的车轮通过悬架安装在固定架上，所述的固定架固定在拖拉机前端，所述悬浮油缸一端连接悬架，另一端连接固定架，通过伸缩改变悬架的形态，从而改变前轮与固定架之间的高度差。

所述液压系统包括多条管路、电磁阀组2、蓄能器、液压泵1和梭阀6，所述多条管路上均分别配合有对应的控制阀，通过调节控制阀的不同工作位置实现多种工作功能的切换。

所述液压泵选用负载敏感变量柱塞泵，为本液压系统和拖拉机主机工作系统7提供高压油，通过负载信号控制泵的开启和关闭；

所述电磁阀组包括节流阀、二位二通电磁球阀、安全溢流阀、阻尼孔、单向节流阀、二位三通电磁阀、比例电磁阀、单向阀、交叉溢流阀等液压元件，控制整个液压系统油路走向；

所述悬浮油缸控制前桥升降，油缸伸长，前桥下降，拖拉机前端抬高。油缸压缩，前桥提升，拖拉机前端降低。

所述梭阀保证本液压控制系统与主机工作系统负载反馈油路不同时工作，压力高者优先。

进一步地，所述节流阀控制油缸的悬浮速度。所述二位二通电磁球阀为下降阀，此电磁阀带电使悬浮油缸压缩，将车辆前部落下。所述安全溢流阀限制悬浮回路中的压力上限，保护液压系统。所述阻尼孔11是负载反馈信号传输通道，负载反馈信号通过阻尼孔和控制油路，经过梭阀反馈到负载敏感变量柱塞泵，负载敏感变量柱塞泵开始工作。所述单向节流阀控制油缸的悬浮速度，提供被动阻尼，保证悬浮功能正常工作。所述二位三通电磁阀为提升阀，此电磁阀和二位二通电磁球阀同时带电使悬浮油缸升起，将车辆前部抬起。所述比例电磁阀，此阀带电悬浮模式打开，此阀失电悬浮模式关闭。所述单向阀，保证液压油只能向一个方向流动，进行手动放油时，既能保证左右悬浮油路共用一套放油管路，又能对左右悬浮油路进行隔离，确保独立控制。所述交叉溢流阀具有削峰作用，当悬浮油缸高速伸缩运动时，防止悬浮停滞失灵，起减小回弹力的作用。

所述液压控制系统是反馈式系统。

当需要上升或悬浮油缸伸长时，二位三通电磁阀和二位二通电磁球阀是带电的，负载敏感变量柱塞泵接收到负载信号开始工作。液压油经节流阀、二位三通电磁阀、单向节流阀、二位二通电磁球阀和比例电磁阀，到达油缸活塞端和活塞杆端，两端压强相同，悬浮油缸靠作用在活塞上的压力差推动而伸长，将车辆前部抬起。此时，蓄能器充液。

当需要下降或悬浮油缸缩短时，二位二通电磁球阀是带电的，此时，负载敏感变量柱塞泵不工作。由于车辆自重，悬浮油缸收缩，液压油从悬浮油缸活塞端流出，通过比例电磁阀，一部分经单向节流阀进入油缸活塞杆端，剩余部分经二位二通电磁球阀、单向节流阀和二位三通电磁阀流回油箱，车辆前部落下。

悬浮状态打开时，比例电磁阀带电，悬浮油缸与蓄能器接通，在油缸收缩时油液被压进蓄能器，油缸伸长时油液从蓄能器流出补油；

悬浮状态关闭时，电磁阀全部失电，悬浮油缸活塞固定在油缸中间，这时悬架锁定在中位，在此状态下，只有当前桥静态或动态载荷超过安全溢流阀设定阈值时，比如在本实施中，调定压力为21mpa，车辆才会下落。

对于调节车辆前端高度的过程，通过对悬浮油缸的伸缩状态进行调节，改变车轮与固定架之间的高度差，从而达到车轮与车身之间高度的改变，进而改变车轮对车体前端的支撑高度；

当需要对车辆前端进行高度提升时，所述悬浮油缸的活塞杆端腔体对应有第一接口，活塞端腔体对应有第二接口，所述第一接口连通有第一管路，所述第二接口连通有第二管路，所述第一管路和第二管路汇合后共同接入液压泵；当液压泵工作时，第一管路和第二管路内的油压相等，由于活塞端腔体和活塞杆端腔体截面积不同，因此，施加在活塞两端的压力大小不同，靠近活塞端腔体的压力大于另一侧的压力，利用此压力差推动活塞移动，使活塞杆伸长，从而使得车轮与固定架之间的高度差逐渐增大，实现对车辆前端的抬高；

当需要对车辆前端的高度下降时，切断液压泵与悬浮油缸的连通，第一管路和第二管路汇合后通过节流阀接入油箱；车辆自重作用于悬浮油缸，活塞杆不断收缩，活塞端腔体内的液压油不断排出，一部分通过第一管路进入活塞杆端腔体内，使活塞杆收缩，另一部分通过节流阀回流到油箱内；随着活塞杆的回缩，车轮与固定架之间的高度差逐渐减小，从而实现对车辆前端的降低。

具体的，如图所示，所述的悬浮油缸有两个，分别为左悬浮油缸3和右悬浮油缸4，对于左悬浮油缸，其第一接口通过第一管路接入第一二位二通电磁阀91，第二接口通过第二比例电磁阀142与第一管路汇合后接入第一二位二通电磁阀91，第一二位二通电磁阀另一侧依次通过第一单向节流阀组121、二位三通电磁阀13后连通液压泵1；所述二位三通电磁阀还连通油箱17，切换二位三通电磁阀至第一工位时，液压泵为左悬浮油缸供能，使活塞杆伸长，使车辆前端提升；所述液压泵与二位三通阀之间设有第一节流阀81，用于控制液压泵的输出压力和流量；

相对的，切换二位三通电磁阀至第二工位时，断开液压泵与悬浮油缸油路的连通，使第一单向节流阀组与油箱连通，在车辆重力作用下，活塞端31腔体内的液压油排出，部分流入活塞杆端32腔体内，另一部分经过第一二位二通电磁阀、第一单向节流阀组、二位三通电磁阀后回流至油箱内，使车辆前端逐渐下降；

当然，可以理解的是，所述右悬浮油缸与左悬浮油缸的管路配置相同，且共用第一单向节流阀组、二位三通电磁阀、油箱和液压泵；对于右悬浮油缸相对于左悬浮油缸独立的配置，右悬浮油缸的活塞杆端42的第三接口通过第三管路接入第二二位二通电磁阀92，活塞端41的第四接口通过第三比例电磁阀143与第三管路汇合后接入第二二位二通电磁阀，第二二位二通电磁阀另一侧依次通过第一单向节流阀组、二位三通电磁阀后连通液压泵，其动作方式与左悬浮油缸的动作方式相同。

所述的左悬浮油缸和右悬浮油缸在液压泵供能下同步提升，在下降时，根据其车轮的倾斜状态，下降速度有所变化，但在平整地面，车身前端两侧同步下降；所述的第一单向节流阀组为组合阀，通过单向阀和节流阀并联布置，实现双向导通，且回流路形成节流控制。

所述液压系统还能够实现对驱动桥整体的悬浮功能和锁定功能，通过配置蓄能器作为蓄能元件，配置相应管路实现悬浮状态打开和关闭的切换。

在开启悬浮状态时，对于悬浮油缸对应的车轮悬浮过程，第一管路和第二管路汇合后共同接入蓄能器；车辆初始处于平稳运行节段，左悬浮油缸的两个腔体处于平衡状态，在车轮遇到凸起物而导致上升时，推动活塞杆挤压活塞端腔体，活塞端腔体内的液压油部分进入活塞杆端腔体内，另一部分被挤压进入蓄能器内；左侧车轮整体提升一定高度，对车辆进行支撑，而固定架和车辆本体部分则无明显提升，达到使车辆平稳越障的目的；

在车轮遇到凹坑而导致下降时，活塞杆受到的瞬时压力减小，此时破坏了活塞杆端腔体和活塞端腔体的压力平衡，活塞端腔体内的液压油推动活塞杆向外伸长，活塞杆端腔体内的液压油排出后进入活塞端腔体内，蓄能器内的部分液压油也补充至活塞端腔体内；从而使得右侧车轮整体下降一定高度，对车辆进行支撑，而固定架和车辆本体部分则无明显提升，达到使车辆平稳通过凹坑的目的。

在锁定悬浮状态时，所述第一管路和第二管路接通，形成闭环管路，闭环管路通过安全溢流阀10连通油箱；左悬浮油缸的活塞锁定在油缸中间，在此状态下，车轮与固定架之间的高度差固定，实现对车轮锁定悬浮状态的目的；

需要指出的是，所述的安全溢流阀是指在前轮载荷增大到一定值后，超出安全溢流阀的设定阈值时，悬浮油缸才会收缩，并使活塞端腔体内的液压油部分进入活塞杆端腔体，另一部分液压油从安全溢流阀排出至油箱内；达到卸压的目的，避免循环管路承压过大引起损坏。

具体的，如图所示，对于悬浮过程，左悬浮油缸，其第二接口通过第二管路接入第一比例电磁阀141，第一管路通过第二比例电磁阀与第二管路汇合后接入第一比例电磁阀，第一比例电磁阀的另一侧通过第二单向节流阀组接入第一蓄能器51；此时第一比例电磁阀、第二比例电磁阀均处于双向导通工位；在车轮遇到凸起物而导致上升时，左悬浮油缸的活塞杆挤压活塞端腔体，活塞端腔体内的液压油部分依次通过第二接口、第二管路第二比例电磁阀第一管路后进入活塞杆端腔体内，另一部分依次经过第二端口、第二管路、第一比例电磁阀和第二单向节流阀后被挤压进入第一蓄能器内；从而使左侧车轮整体提升一定高度，对车辆进行支撑，而固定架和车辆本体部分则无明显提升，达到使车辆平稳越障的目的

在左侧车轮遇到凹坑而导致下降时，左悬浮油缸内的活塞杆受到的瞬时压力减小，此时破坏了活塞杆端腔体和活塞端腔体的压力平衡，左悬浮油缸内活塞端腔体内的液压油推动活塞杆向外伸长，活塞杆端腔体内的液压油从第一接口排出后依次经过第一管路、第二比例电磁阀和第二管路后，通过第二接口进入活塞端腔体内，第一蓄能器内的部分液压油也依次通过第一单向节流阀组、第二比例电磁阀、第二管路后，通过第二端口补充至活塞端腔体内；从而使得右侧车轮整体下降一定高度，对车辆进行支撑，而固定架和车辆本体部分则无明显提升，达到使车辆平稳通过凹坑的目的。

可以理解的是，对于右悬浮油缸，其元件配置与左悬浮油缸相同，且二者悬浮过程中独立运行；如图，右悬浮油缸的第四接口通过第四管路接入第四比例电磁阀144，第三接口通过第三管路接入第三比例电磁阀后与第四管路汇合，共同接入第四比例电磁阀，第四比例电磁阀的另一侧通过第三单向节流阀组计入第二蓄能器52；其悬浮动作方式与左悬浮油缸动作方式相同，能够在遇到凸起障碍物时提升，在遇到凹坑时下降，使固定架保持相对稳定，达到平稳越障的目的。

另一方面，对于锁定悬浮状态而言，左悬浮油缸对应油路内，第一比例电磁阀处于切断状态，第一管路通过第二比例电磁阀与第二管路连通形成闭环油路，此时，左悬浮油缸的活塞杆端腔体和活塞端腔体处于平衡状态，即使车轮悬空或遇到凸起物产生冲击，车轮与固定架之间的相对高度也不会发生改变；

当然，相应的，闭环油路上通过第一单向阀151连通有安全溢流阀，所述安全溢流阀设定有阈值，当闭环油路内部压力超过此阈值时，将活塞端腔体内的部分液压油排出到油箱中，完成泄压；

所述安全溢流阀还并联有第二节流阀82，用于手动调节，对回油路进行泄压。

可以理解的是，右悬浮油缸的锁定悬浮状态与左悬浮油缸的锁定悬浮状态相同，第四比例电磁阀处于切断状态，第三管路通过第三比例电磁阀与第四管路连通形成闭环油路，此时，右悬浮油缸的活塞杆端腔体和活塞端腔体处于平衡状态，即使车轮悬空或遇到凸起物产生冲击，车轮与固定架之间的相对高度也不会发生改变；

闭环油路上同样配置有安全溢流阀，右悬浮油缸对应闭环油路通过第二单向阀152连接安全溢流阀，右悬浮油缸与左悬浮油缸共用安全溢流阀，达到对闭环油路的泄压。

进一步地，进一步，悬浮状态关闭手动解除时，电磁阀全部失电，打开节流阀，由于车辆自重，悬浮油缸收缩，液压油从悬浮油缸活塞端流出，通过比例电磁阀，一部分经单向节流阀进入油缸活塞杆端，剩余部分经单向阀和节流阀流回油箱，在此种状态下，悬架一直下降，往较低位置的机械停止位降落。

优选的，所述的第一管路和第三管路上还分别设有第五单向节流阀组和第四单向节流阀组，用于使液压油双向通过并控制一方向的通过速度；

所述第二单向节流阀组122、第三单向节流阀组123、第四单向节流阀组124和第五单向节流阀组125上，均分别并联有交叉溢流阀，第二单向节流阀组并联有第一交叉节溢流阀161，第三单向节流阀组并联有第二交叉溢流阀162，第四单向节流阀组并联有第四交叉溢流阀164，第五单向节流阀组并联有第三交叉溢流阀163，用于实现双向溢流。

在整个过程中，全独立式悬浮转向驱动桥的液压控制系统，能够控制左右半桥分别实现悬浮功能，更好地调节或缓冲拖拉机所受到的冲击，改善拖拉机驾驶的平稳性；

另一方面，压控制系统功能完备，既能够实现悬浮功能，也能够将该功能锁止，工作模式多样且切换方便，满足拖拉机各种工作需求；

采用负载敏感变量柱塞泵，既用于本液压控制系统，又用于主机工作系统，降低了产品成本。柱塞泵的负载敏感控制以其对流量和压力的复合控制，使流量和压力自动适应负载的需求而达到节能目的。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。