油气悬挂控制阀和油气悬挂液压控制系统的制作方法

1.本发明属于工程机械液压技术领域，具体地，涉及一种油气悬挂控制阀和油气悬挂液压控制系统。


背景技术：

2.图1所示为汽车起重机的油气悬挂系统，其中车架100与车桥200之间通过专用的悬挂油缸(包括左悬挂油缸1、右悬挂油缸8)连接，车架100及其上部的工作装置的载荷都由悬挂油缸承载。汽车起重机存在不同施工场地间的转场应用工况，起重机在完成吊装任务后需携带尽可能多的工作装置(如全臂、超起及配重等等)转移至另一个施工场地，以减少工作装置的拆装及运输等作业的转场费用。上述转场工况，汽车起重机一般处于重载状态，即考虑到行车安全性等因素，汽车起重机必须在刚性模式下完成上述转场。在转场前，汽车起重机需在柔性模式下完成整车调平。
3.现有技术中，汽车起重机在刚性模式下的系统压力高，而负载能力低，而且在转场中，由于处在刚性模式，汽车起重机禁止直接调整车身姿态，一方面限制了重载状态下悬挂系统的调节功能；另一方面，削弱了整车通过复杂路面的通过性。


技术实现要素：

4.针对上述的缺陷或不足，本发明提供了一种油气悬挂控制阀和油气悬挂液压控制系统，以实现汽车起重机重载状态下能够直接调整车身姿态，提升转场负载能力。
5.根据本发明的一个方面，公开了一种油气悬挂控制阀，包括：
6.进油阀口、有杆腔连接油口和无杆腔连接油口：
7.有杆腔回油口，内部连通所述有杆腔连接油口并用于有杆腔可控回油；
8.内部进油油路，连接所述进油阀口与无杆腔连接油口并设有用于控制所述内部进油油路通断的上升阀；以及
9.油口连接油路，连接在所述有杆腔连接油口与无杆腔连接油口之间并设有用于控制所述油口连接油路通断的刚柔性切换阀。
10.在一些实施方式中，所述油气悬挂控制阀还包括：
11.有杆腔回油油路，连接所述有杆腔回油口与外部的油箱，所述有杆腔回油油路中设有用于控制所述有杆腔回油油路通断的重载控制阀。
12.在一些实施方式中，所述油气悬挂控制阀还包括：
13.旁支进油油路，连接在所述进油阀口与所述有杆腔连接油口之间并设有用于控制所述旁支进油油路通断的桥提升阀。
14.在一些实施方式中，所述油气悬挂控制阀还包括：
15.回油阀口；和
16.内部回油油路，连接在所述回油阀口与所述无杆腔连接油口之间并设有用于控制所述内部回油油路通断的下降阀。
17.在一些实施方式中，所述油气悬挂控制阀还包括：
18.进油流量调节阀，与所述上升阀串联设置在所述内部进油油路中并且相对于所述上升阀更靠近所述进油阀口。
19.在一些实施方式中，所述上升阀、所述桥提升阀和所述下降阀均为电磁换向阀，所述进油流量调节阀为电磁比例阀。
20.在一些实施方式中，所述刚柔性切换阀为气控截止阀，所述油气悬挂控制阀还设有与外部气源相连的气源控制口。
21.在一些实施方式中，所述油气悬挂控制阀还包括：
22.蓄能器连接油口，内部连通所述有杆腔连接油口并用于外接蓄能器。
23.根据本发明的另一方面，公开了一种油气悬挂液压控制系统，包括上述的油气悬挂控制阀。
24.在一些实施方式中，所述油气悬挂液压控制系统包括：
25.左悬挂油缸和右悬挂油缸；以及
26.左悬挂阀和右悬挂阀，均为所述油气悬挂控制阀；
27.其中，所述左悬挂阀的所述有杆腔连接油口与所述左悬挂油缸的有杆腔相连，所述左悬挂阀的所述无杆腔连接油口与所述右悬挂油缸的无杆腔相连；所述右悬挂阀的所述有杆腔连接油口与所述右悬挂油缸的有杆腔相连，所述右悬挂阀的所述无杆腔连接油口与所述左悬挂油缸的无杆腔相连。
28.本发明的油气悬挂控制阀中，无杆腔连接油口用于连接到同侧的悬挂油缸的无杆腔，即压力油进入进油阀口，经过设有上升阀的内部进油油路到达无杆腔连接油口，而后直达左悬挂油缸的无杆腔，驱动左悬挂油缸上升。而且，有杆腔连接油口与无杆腔连接油口之间设有油口连接油路，通过刚柔性切换阀可做刚柔性切换。额外还增设了用于有杆腔可控回油的有杆腔回油口，该有杆腔回油口内部连通有杆腔连接油口。这样在本发明的悬挂油缸液压控制系统中，在切换至刚性模式下，左悬挂油缸的无杆腔进油，左悬挂油缸的有杆腔回油，从而压力油可顺利顶升左悬挂油缸，完成车身上升的姿态调整操作。通过本发明的悬挂阀和液压控制系统，可实现汽车起重机重载状态下能够直接调整车身姿态，提升转场负载能力。整车上升调整姿态时，悬挂负载能力也很强。而且重载状态下，通过控制悬挂油缸，车身姿态可调，实现了汽车起重机在重载状态下可以自动调整车身姿态的功能。由于能在重载工况下能自动调整车身姿态，一方面降低了工作装置的拆装及运输等作业的工作量，提高了转场效率；另一方面，提高了整车通过复杂路面的通过性。
29.本发明的其它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
30.附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面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：
31.图1为汽车起重机的油气悬挂系统的结构示意图；
32.图2为根据本发明的具体实施方式的油气悬挂控制阀的结构原理图；和
33.图3为根据本发明的具体实施方式的油气悬挂液压控制系统的液压原理图。
34.附图标记说明
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左悬挂油缸
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左蓄能器
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左重载控制阀
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左刚柔性切换阀
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左桥提升阀
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左上升阀
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左下降阀
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右悬挂油缸
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右重载控制阀
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10
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右蓄能器
[0040]
11
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右刚柔性切换阀
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12
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右上升阀
[0041]
13
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右桥提升阀
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14
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右下降阀
[0042]
15
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右进油流量调节阀
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16
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左进油流量调节阀
[0043]
100
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车架
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200
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车桥
[0044]
101
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左悬挂阀
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201
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右悬挂阀
[0045]
a1
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有杆腔连接油口
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a2
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无杆腔连接油口
[0046]
p
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进油阀口
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t
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回油阀口
[0047]
t1
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有杆腔回油口
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x
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气源控制口
[0048]
sp
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蓄能器连接油口
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l1
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内部进油油路
[0049]
l2
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油口连接油路
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l3
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旁支进油油路
[0050]
l4
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内部回油油路
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l5
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有杆腔回油油路
具体实施方式
[0051]
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0052]
下面参考附图描述根据本发明的油气悬挂控制阀和油气悬挂液压控制系统。
[0053]
图2所示为本发明的一种具体实施方式的油气悬挂控制阀，即左悬挂阀101，该左悬挂阀101包括：
[0054]
进油阀口p、有杆腔连接油口a1和无杆腔连接油口a2：
[0055]
有杆腔回油口t1，内部连通有杆腔连接油口a1并用于有杆腔可控回油；
[0056]
内部进油油路l1，连接进油阀口p与无杆腔连接油口a2并设有用于控制内部进油油路l1通断的左上升阀6；以及
[0057]
油口连接油路l2，连接在有杆腔连接油口a1与无杆腔连接油口a2之间并设有用于控制油口连接油路l2通断的左刚柔性切换阀4。
[0058]
本发明的油气悬挂控制阀与常规悬挂阀不同的是，无杆腔连接油口a2用于连接到同侧的悬挂油缸的无杆腔，即压力油进入进油阀口p，经过设有左上升阀6的内部进油油路l1到达无杆腔连接油口a2，而后直达左悬挂油缸的无杆腔，驱动左悬挂油缸上升。而且，有杆腔连接油口a1与无杆腔连接油口a2之间设有油口连接油路l2，通过左刚柔性切换阀4可做刚柔性切换。
[0059]
尤其是，额外增设了用于有杆腔可控回油的有杆腔回油口t1，该有杆腔回油口t1内部连通有杆腔连接油口a1。这样，在切换至刚性模式下，控制油口连接油路l2断开，且内部进油油路l1导通，左悬挂油缸的无杆腔进油，左悬挂油缸的有杆腔通过有杆腔回油口t1回油，从而压力油可顺利顶升左悬挂油缸，完成车身上升操作。如下方将结合阐述的，通过本发明的悬挂阀，可实现汽车起重机重载状态下能够直接调整车身姿态，提升转场负载能
力。
[0060]
进一步地，本实施方式的油气悬挂控制阀还可包括：
[0061]
有杆腔回油油路l5，连接有杆腔回油口t1与外部的油箱，有杆腔回油油路l5中设有用于控制有杆腔回油油路l5通断的左重载控制阀3。
[0062]
在汽车起重机重载状态下顶升车身时，通过内部进油油路l1向无杆腔泵送压力油，同时打开左重载控制阀3，导通有杆腔回油油路l5，使得悬挂油缸的有杆腔的油液通过有杆腔连接油口a1、有杆腔回油口t1、左重载控制阀3回到油箱。这样，有杆腔的压力小，方便了带载顶升。
[0063]
而且，油气悬挂控制阀还可包括：
[0064]
旁支进油油路l3，连接在进油阀口p与有杆腔连接油口a1之间并设有用于控制旁支进油油路l3通断的左桥提升阀5。
[0065]
在左桥提升阀5导通的情况下，进油阀口p的压力油可同时通向有杆腔连接油口a1、无杆腔连接油口a2，从而可实现悬挂阀组的柔性模式。
[0066]
另外，图2所示的油气悬挂控制阀还包括：
[0067]
回油阀口t；和
[0068]
内部回油油路l4，连接在回油阀口t与无杆腔连接油口a2之间并设有用于控制内部回油油路l4通断的左下降阀7。
[0069]
这样，在左下降阀7导通的情况下，无杆腔的回油可通过无杆腔连接油口a2、内部回油油路l4回油，使得悬挂油缸的活塞杆回收。
[0070]
特别地，油气悬挂控制阀还包括：
[0071]
左进油流量调节阀16，与左上升阀6串联设置在内部进油油路l1中并且相对于左上升阀6更靠近进油阀口p。
[0072]
通过进油流量调节阀，可控制进油阀口p流入内部进油油路l1、无杆腔连接油口a2和/或有杆腔连接油口a1的压力油流量，进而控制悬挂油缸的活塞杆的上升或下降的速度等。
[0073]
需要说明的是，在本实施方式中，左上升阀6、左桥提升阀5和左下降阀7均为电磁换向阀，左进油流量调节阀15为电磁比例阀，这样可方便整合至整车电控系统，进行整车控制或单独电控。
[0074]
参见图3，左刚柔性切换阀4为气控截止阀，油气悬挂控制阀还设有与外部气源相连的气源控制口x，当气源控制口x通入压力气体时，左刚柔性切换阀4切换至导通位，导通有杆腔连接油口a1与无杆腔连接油口a2之间的油口连接油路l2。此外，进油阀口p连接有压力源油路，回油阀口t连接系统回油口。
[0075]
特别地，油气悬挂控制阀还包括蓄能器连接油口sp，用于内部连通有杆腔连接油口a1并用于外接左蓄能器2。左蓄能器2通过有杆腔连接油口a1与有杆腔相连，可在油缸活塞杆伸出时将有杆腔的压力油作为能量储存，保障系统稳定，当油缸活塞杆回收时，可将压力油快速回补有杆腔。
[0076]
需要说明的是，图2仅以左悬挂阀101为例进行阐述。同样的，图3中的右悬挂阀201与左悬挂阀101的组成和结构都相同。右悬挂阀201也相应地包括右重载控制阀9、右刚柔性切换阀11、右上升阀12、右桥提升阀13、右下降阀14、右进油流量调节阀15，同样连接有右蓄
能器10等等，在此不再一一赘述。
[0077]
上述油气悬挂控制阀可应用于油气悬挂液压控制系统中。在一种具体实施方式中，如图3所示，油气悬挂液压控制系统包括：
[0078]
左悬挂油缸1和右悬挂油缸8；以及
[0079]
左悬挂阀101和右悬挂阀201，均为上述的油气悬挂控制阀；
[0080]
其中，左悬挂阀101的有杆腔连接油口a1与左悬挂油缸1的有杆腔相连，左悬挂阀101的无杆腔连接油口a2与右悬挂油缸8的无杆腔相连；右悬挂阀201的有杆腔连接油口a1与右悬挂油缸8的有杆腔相连，右悬挂阀201的无杆腔连接油口a2与左悬挂油缸1的无杆腔相连。
[0081]
可见，本发明的油气悬挂液压控制系统中，一方面，左悬挂油缸1和右悬挂油缸8仍然采用x型交叉连接，但是，同侧悬挂阀(例如左悬挂阀101)的无杆腔连接油口a2与对侧油缸(例如右悬挂油缸8)的无杆腔连接，a1口与同侧油缸(例如左悬挂油缸1)的有杆腔连接，a1口与a2口之间通过气控截止阀连接。
[0082]
另一方面，参见图3，本发明的液压控制系统中增加了一个两位两通的电磁切换阀(即左重载控制阀3、右重载控制阀9)，该阀得电右位工作，使阀组上的有杆腔回油口t1回油。
[0083]
此外，增加了一个两位两通的电磁切换阀(即桥提升阀，见图3中的左桥提升阀5与右桥提升阀13)，该阀得电左位工作，进油阀口p与连接有杆腔的有杆腔连接油口a1相通，使油缸有杆腔直接进入压力油源，实现整车由支腿支撑时车桥的提升操作。
[0084]
特别地，还增加了一个有杆腔回油口t1，该油口与连接油缸有杆腔的有杆腔连接油口a1相通，通过控制重载控制阀(即左重载控制阀3、右重载控制阀9)得电，完成重载工况下悬挂油缸有杆腔与有杆腔回油口t1相通。
[0085]
起重机在重载工况下，在原地进行车身上升的操作时，如图3所示，悬挂阀中的上升阀得电导通油路，下降阀断电关闭油路，进油阀口p与无杆腔连接油口a2相通，压力油源进入悬挂油缸的无杆腔。悬挂阀中的气控切换阀在复位弹簧作用下，将有杆腔连接油口a1与无杆腔连接油口a2的连接油路关闭，左右悬挂油缸的有杆腔和无杆腔处于非连通状态，即刚性状态。在此刚性状态下，悬挂阀上的桥提升阀断电，进油阀口p与有杆腔连接油口a1处于非连通状态，压力油源无法进入悬挂油缸的有杆腔。
[0086]
当液压控制系统中的重载控制阀得电右位工作，能使阀组上的有杆腔连接油口a1通过有杆腔回油口t1回油，悬挂油缸的有杆腔与回油油箱相通。
[0087]
综上，在重载工况下车身上升操作中，悬挂油缸的无杆腔进压力油源，有杆腔连通回油油路，悬挂油缸在无杆腔的液压力作用下伸出，车身完成上升操作。
[0088]
可见，在本发明的油气悬挂液压控制系统中，在重载状态下，当悬挂系统进行上升动作时，油缸的有效承压面积为活塞面积，悬挂系统仅需例如15mpa左右的系统压力。与现有技术的悬挂系统相比，本发明设计的悬挂系统压力低。重载悬挂系统的压力低，一方面可与汽车起重机底盘其他液压系统的压力兼容，便于共用压力油源，提升了液压系统的性价比；另一方面，较低的悬挂调节压力，有利于提升液压元件的性能可靠性及使用寿命。
[0089]
其次，悬挂负载能力强。由于重载工况下悬挂系统的工作压力低，起重机在完成吊装任务后允许尽可能多携带工作装置(如全臂、超起及配重等等)转移至另一个施工场地，
大幅提升了汽车起重机的悬挂负载能力。悬挂负载能力强，允许携带更多工作装置，大幅降低了工作装置的拆装及运输等作业的工作量及转场费用。
[0090]
尤其是，新增重载悬挂可调。现有技术中，压力油源与悬挂油缸的有杆腔通过上升阀连通，在刚性模式下，悬挂油缸无杆腔无法连通压力油源。因此，重载状态下，悬挂系统无法进行车身姿态的调整。而如图3所示，通过本发明优化设计的悬挂阀及悬挂控制系统，实现了汽车起重机在重载状态下可以自动调整车身姿态的功能。由于能在重载工况下能自动调整车身姿态，一方面降低了工作装置的拆装及运输等作业的工作量，提高了转场效率；另一方面，提高了整车通过复杂路面的通过性。
[0091]
可比较的，在常规的油气悬挂液压控制系统中，左右两侧的悬挂油缸一般也采用x型交叉连接，但与图3所示的本发明实施方式相比，现有技术中的同侧悬挂阀(例如左悬挂阀)的a1口则与同侧油缸(即左悬挂油缸)的无杆腔连接，a2口则与对侧油缸(即右悬挂油缸)的有杆腔连接。这样，当汽车起重机需要进行车身上升操作时，连通a1口与a2口，使得左侧悬挂油缸的无杆腔与右侧悬挂油缸的有杆腔、右侧悬挂油缸的无杆腔与左侧悬挂油缸的有杆腔分别连通，构成差动连接，即柔性模式。
[0092]
此时，在柔性模式下，在悬挂阀的进油口进压力油时，控制a1口、a2口都进压力油，即压力油源连通每个悬挂油缸的有杆腔和无杆腔，由于无杆腔的作用面积大于有杆腔的，悬挂油缸在差动作用下伸出，可实现车身上升。因此在柔性模式下，悬挂油缸为差动连接状态，油缸的有效承压面积为活塞杆横截面积。与刚性模式下，使用活塞横截面积作为承压面积相比，在同等载荷情况下，柔性模式下的油气悬挂系统压力更高。例如，在单桥轴荷超过20吨以上的超大吨位汽车起重机中，油气悬挂系统需求压力将普遍超过25mpa。频繁工作在如此高的系统压力下，将严重影响液压系统元件的性能可靠性及使用寿命。
[0093]
起重机在完成吊装任务后需携带尽可能多的工作装置(如全臂、超起及配重等等)转移至另一个施工场地，以减少工作装置的拆装及运输等作业的工作量。考虑到行车安全性等因素，汽车起重机必须在刚性模式下完成上述转场。此时，由于整车处于刚性模式下的重载状态，悬挂油缸的无杆腔为封闭容腔，整车的姿态是无法调整的。由于在重载状态下不能调整车身姿态，一方面限制了重载状态下悬挂系统的调节功能；另一方面，削弱了整车通过复杂路面的通过性。上述转场工况，汽车起重机一般处于重载状态。因此，在转场前，汽车起重机需在柔性模式下完成整车调平。
[0094]
在汽车起重机中，底盘液压系统一般还包括转向及支腿液压系统，通常这两个系统的工作压力在20mpa以下。考虑到整车性价比，底盘悬挂系统、转向系统、支腿系统及其他系统普遍使用一个变量泵作为公共油源。在单桥轴荷超过20吨以上的超大吨位汽车起重机中，油气悬挂系统需求压力将普遍超过25mpa。随着悬挂负载的继续增大，悬挂系统压力将超过共用变量泵的耐受压力。
[0095]
综上可见，现有的悬挂液压控制系统的负载能力低，严重限制了汽车起重机在转场中能携带的工作装置重量。而本发明的油气悬挂液压控制系统即便在重载状态下的系统压力也相对较低，而且由于油缸无杆腔直接进压力油，有杆腔可回油，因而整车上升调整姿态时，悬挂负载能力也很强。而且重载状态下，通过控制悬挂油缸，车身姿态可调，实现了汽车起重机在重载状态下可以自动调整车身姿态的功能。由于能在重载工况下能自动调整车身姿态，一方面降低了工作装置的拆装及运输等作业的工作量，提高了转场效率；另一方
面，提高了整车通过复杂路面的通过性。
[0096]
需要说明的是，本发明的油气悬挂控制阀和油气悬挂液压控制系统并不局限于应用到汽车起重机中，也可应用到其他带有悬挂油缸的任何工程机械中，本发明对此不作任何限定。
[0097]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0098]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0099]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0100]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。