一种高地隙独立式立轴有源空气悬架

摘要

本发明涉及一种喷雾机悬架，涉及一种高地隙独立式立轴有源空气悬架。该悬架包括轮胎总成(1)、马达(2)、马达保护壳体(3)、转向油缸(10)、转向油缸支撑臂(11)、立轴总成(4)、车架连接组件(5)、定位环(6)、比例流量控制阀(7)、高度传感器(8)、附加气室(9)、第一滑动轴承(12)、第二滑动轴承(19)、气源总成(13)、第二单向阀(14)、排气阀(15)、三位三通电磁阀(16)、压力传感器(17)和控制单元(18)。本发明能够有效吸收路面传递给车身的冲击载荷，保证驾驶员的乘坐舒适性，在喷药作业过程中药箱质量发生变化时，能够保持车身高度的稳定，在复杂多变的田间作业环境下，能够保证整车牵引力的发挥。

权利要求

1.一种高地隙独立式立轴有源空气悬架，包括轮胎总成(1)、马达(2)、马达保护壳体(3)、转向油缸(10)和转向油缸支撑臂(11)，其特征在于：所述悬架进一步包括立轴总成(4)、车架连接组件(5)、定位环(6)、比例流量控制阀(7)、高度传感器(8)、附加气室(9)、第一滑动轴承(12)、第二滑动轴承(19)、气源总成(13)、第二单向阀(14)、排气阀(15)、三位三通电磁阀(16)、压力传感器(17)和控制单元(18)；

所述车架连接组件(5)包括横梁支撑圆柱(501)、横梁(505)、横梁支撑板(507)和转向支撑臂安装梁(504)；

所述横梁(505)的一端设置有支撑圆柱固接孔(510)，另一端与车架连接；

所述横梁支撑圆柱(501)为中空圆柱管，其穿过横梁(505)的支撑圆柱固接孔(510)，并与横梁(505)固定连接；横梁支撑圆柱(501)的顶端固接有圆环形横梁支撑板(507)，在横梁(505)的支撑圆柱固接孔(510)的一端固接有转向支撑臂安装梁(504)；

所述立轴总成(4)包括立轴(401)、转向臂安装板(403)、空气弹簧导向轴(404)、空气弹簧(405)、空气弹簧顶部支撑板(406)和空气弹簧底部支撑板(407)；

所述立轴(401)上部穿过转向臂安装板(403)中心，并通过第一滑动轴承(12)与转向臂安装板(403)构成滑动连接；所述立轴(401)中部从横梁支撑圆柱(501)中穿过，并通过设置于横梁支撑圆柱(501)内部的第二滑动轴承(19)与横梁支撑圆柱(501)构成滑动连接；立轴(401)的底端固接在马达保护壳体(3)的上表面；

所述空气弹簧(405)的底部和顶部分别固接有空气弹簧底部支撑板(407)和空气弹簧顶部支撑板(406)；所述空气弹簧底部支撑板(407)固接在立轴(401)的顶端；两根空气弹簧导向轴(404)对称地布置在空气弹簧(405)两侧；空气弹簧导向轴(404)垂直穿过空气弹簧底部支撑板(407)，并且空气弹簧导向轴(404)的上下两端分别与空气弹簧顶部支撑板(406)和转向臂安装板(403)固接；

所述定位环(6)和转向臂安装板(403)固定连接；横梁支撑板(507)卡在定位环(6)的内部，并与定位环(6)构成转动连接；

所述转向油缸支撑臂(11)的一端固接在转向支撑臂安装梁(504)上，另一端与转向油缸(10)的缸体端转动连接；转向油缸(10)的活塞杆端与转向臂安装板(403)转动连接；

所述气源总成(13)包括发动机(131)、空气压缩机(132)、空气干燥器(133)、第一单向阀(135)和储气罐(136)；

所述发动机(131)、空气压缩机(132)、空气干燥器(133)、第一单向阀(135)和储气罐(136)的进气口依次连接；

所述高度传感器(8)的两端分别与空气弹簧底部支撑板(407)和转向臂安装板(403)连接；所述附加气室(9)固定在车架上；空气弹簧(405)的气口分别与附加气室(9)、压力传感器(17)和三位三通电磁阀(16)的一个通路连接；空气弹簧(405)与附加气室(9)之间设置有比例流量控制阀(7)；三位三通电磁阀(16)的另外两个通路分别与第二单向阀(14)和排气阀(15)连接；第二单向阀(14)与储气罐(136)的出气口连接；

所述控制单元(18)分别与比例流量控制阀(7)、高度传感器(8)、压力传感器(17)和三位三通电磁阀(16)连接。

2.根据权利要求1所述的高地隙独立式立轴有源空气悬架，其特征在于：所述横梁支撑圆柱(501)与横梁(505)的支撑圆柱固接孔(510)的孔壁之间设置有多个第二肋板(503)；所述横梁支撑圆柱(501)与横梁(505)梁体的上表面和下表面之间分别设置有第三肋板(506)和第一肋板(502)；所述横梁支撑圆柱(501)与转向支撑臂安装梁(504)梁体的上表面和下表面之间分别设置有第四肋板(508)和第五肋板(509)。

3.根据权利要求1所述的高地隙独立式立轴有源空气悬架，其特征在于：所述立轴(401)与转向臂安装板(403)之间设置有橡胶阻尼块(402)。

4.根据权利要求1所述的高地隙独立式立轴有源空气悬架，其特征在于：所述空气干燥器(133)连接再生储气罐(134)。

说明书

一种高地隙独立式立轴有源空气悬架

技术领域

[0001] 本发明涉及一种喷雾机悬架，特别涉及一种带有阻尼调节装置和高度调节装置的高地隙独立式立轴有源空气悬架。

背景技术

[0002] 近年来，我国粮棉作物病虫害频繁发生，每年导致农作物减产10％左右，喷药作为防治病虫害的主要手段已成为提高作物产量的重要措施。高地隙自走式喷雾机属于一种大型、高端农业装备，它能用于几乎所有农作物，尤其是高秆作物的大面积、高效率和精准植保作业，从而大大减轻农民的劳动强度，最大程度地保护劳动者并明显提高经济效益。

[0003] 高地隙自走式喷雾机因其独特的工作特点，使得其必须配备特殊的悬架系统来缓冲减振，一方面通过减振提高驾驶员的乘坐舒适性，另一方面防止和减少喷杆发生振颤、摆动及转动，以使其保持在恒定的高度，从而让喷药更加均匀并降低漂移。喷雾机在作业过程中，簧载质量随着药箱中药量的变化而变化，要求悬架能够适应簧载质量的变化，保证车身高度的稳定；同时由于田间作业环境复杂多变，悬架还需保证车架平衡及整车牵引力发挥；在道路行驶过程中，车速较高，需要通过悬架提高喷雾机的行驶平顺性和操纵稳定性。

发明内容

[0004] 针对上述技术问题，本发明提供了一种带有阻尼调节和高度调节装置的高地隙独立式立轴有源空气悬架，该悬架能够有效吸收路面传递给车身的冲击载荷，保证驾驶员的乘坐舒适性，在喷药作业过程中药箱质量发生变化时，能够保持车身高度的稳定，在复杂多变的田间作业环境下，能够保证整车牵引力的发挥。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

[0006] 本发明提供一种高地隙独立式立轴有源空气悬架，包括轮胎总成1、马达2、马达保护壳体3、转向油缸10和转向油缸支撑臂11；

[0007] 所述悬架进一步包括立轴总成4、车架连接组件5、定位环6、比例流量控制阀7、高度传感器8、附加气室9、第一滑动轴承12、第二滑动轴承19、气源总成13、第二单向阀14、排气阀15、三位三通电磁阀16、压力传感器17和控制单元18；

[0008] 所述车架连接组件5包括横梁支撑圆柱501、横梁505、横梁支撑板507和转向支撑臂安装梁504；

[0009] 所述横梁505的一端设置有支撑圆柱固接孔510，另一端与车架连接；

[0010] 所述横梁支撑圆柱501为中空圆柱管，其穿过横梁505的支撑圆柱固接孔510，并与横梁505固定连接；横梁支撑圆柱501的顶端固接有圆环形横梁支撑板507，在横梁505的支撑圆柱固接孔510的一端固接有转向支撑臂安装梁504；

[0011] 所述立轴总成4包括立轴401、转向臂安装板403、空气弹簧导向轴404、空气弹簧405、空气弹簧顶部支撑板406和空气弹簧底部支撑板407；

[0012] 所述立轴401上部穿过转向臂安装板403中心，并通过第一滑动轴承12与转向臂安装板403构成滑动连接；所述立轴401中部从横梁支撑圆柱501中穿过，并通过设置于横梁支撑圆柱501内部的第二滑动轴承19与横梁支撑圆柱501构成滑动连接；立轴401的底端固接在马达保护壳体3的上表面；

[0013] 所述空气弹簧405的底部和顶部分别固接有空气弹簧底部支撑板407和空气弹簧顶部支撑板406；所述空气弹簧底部支撑板407固接在立轴401的顶端；两根空气弹簧导向轴404对称地布置在空气弹簧405两侧；空气弹簧导向轴404垂直穿过空气弹簧底部支撑板
407，并且空气弹簧导向轴404的上下两端分别与空气弹簧顶部支撑板406和转向臂安装板
403固接；

[0014] 所述定位环6和转向臂安装板403固定连接；横梁支撑板507卡在定位环6的内部，并与定位环6构成转动连接；

[0015] 所述转向油缸支撑臂11的一端固接在转向支撑臂安装梁504上，另一端与转向油缸10的缸体端转动连接；转向油缸10的活塞杆端与转向臂安装板403转动连接；

[0016] 所述气源总成13包括发动机131、空气压缩机132、空气干燥器133、第一单向阀135和储气罐136；

[0017] 所述发动机131、空气压缩机132、空气干燥器133、第一单向阀135和储气罐136的进气口依次连接；

[0018] 所述高度传感器8的两端分别与空气弹簧底部支撑板407和转向臂安装板403连接；所述附加气室9固定在车架上；空气弹簧405的气口分别与附加气室9、压力传感器17和三位三通电磁阀16的一个通路连接；空气弹簧405与附加气室9之间设置有比例流量控制阀7；三位三通电磁阀16的另外两个通路分别与第二单向阀14和排气阀15连接；第二单向阀14与储气罐136的出气口连接；

[0019] 所述控制单元18分别与比例流量控制阀7、高度传感器8、压力传感器17和三位三通电磁阀16连接。

[0020] 所述横梁支撑圆柱501与横梁505的支撑圆柱固接孔510的孔壁之间设置有多个第二肋板503；所述横梁支撑圆柱501与横梁505梁体的上表面和下表面之间分别设置有第三肋板506和第一肋板502；所述横梁支撑圆柱501与转向支撑臂安装梁504梁体的上表面和下表面之间分别设置有第四肋板508和第五肋板509。

[0021] 所述立轴401与转向臂安装板403之间设置有橡胶阻尼块402。

[0022] 所述空气干燥器133连接再生储气罐134。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0024] 1.路面传递给轮胎的冲击载荷可经过立轴传递给空气弹簧，经过空气弹簧的减振再传递给车身，结构简单、易于加工，且通过更换不同长度的立轴可实现喷雾机地隙的调整；主要结构部件如马达保护壳体、转向臂、转向油缸支撑臂、车架连接装置等采用焊接工艺，降低了制造难度与成本；

[0025] 2.空气悬架采用有源式独立悬架结构形式，使悬架能够根据喷雾机不同的作业工况调节空气弹簧内的空气量，以达到最佳的减振性能；

[0026] 3.通过阻尼调节装置，能够根据喷雾机的行驶工况自动调节悬架阻尼大小，进而更有效吸收地面传递给车身的冲击载荷，保证驾驶员的乘坐舒适性，此外附加气室布置灵活，不受悬架结构与空间的限制；

[0027] 4.通过高度调节装置，可使空气弹簧始终处于工作高度内，不受喷雾机喷药过程中簧载质量变化的影响；

[0028] 5.通过压力反馈装置，可使车轮陷入凹坑时调节弹簧内部压力，进而调整该轮的支反力，保证整车牵引力的发挥。

附图说明

[0029] 图1为本发明的高地隙独立式立轴有源空气悬架的总体结构图；

[0030] 图2为本发明的高地隙独立式立轴有源空气悬架的剖视图；

[0031] 图3为立轴总成4的结构示意图；

[0032] 图4为车架连接组件5的结构示意图；

[0033] 图5为车架连接组件5的分解结构示意图；

[0034] 图6为本发明的气路系统图。

[0035] 其中的附图标记为：

[0036] 1轮胎总成                    2马达

[0037] 3马达保护壳体                4立轴总成

[0038] 401立轴                      402橡胶阻尼块

[0039] 403转向臂安装板              404空气弹簧导向轴

[0040] 405空气弹簧                  406空气弹簧顶部支撑板

[0041] 407空气弹簧底部支撑板        5车架连接组件

[0042] 501横梁支撑圆柱              502第一肋板

[0043] 503第二肋板                  504转向支撑臂安装梁

[0044] 505横梁                      506第三肋板

[0045] 507横梁支撑板                508第四肋板

[0046] 509第五肋板                  510支撑圆柱固接孔

[0047] 6定位环                      7比例流量控制阀

[0048] 8高度传感器                  9附加气室

[0049] 10转向油缸                   11转向油缸支撑臂

[0050] 12第一滑动轴承               13气源总成

[0051] 131发动机                    132空气压缩机

[0052] 133空气干燥器                134再生储气罐

[0053] 135第一单向阀                136储气罐

[0054] 14第二单向阀                 15排气阀

[0055] 16三位三通电磁阀             17压力传感器

[0056] 18控制单元                   19第二滑动轴承

具体实施方式

[0057] 下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

[0058] 如图1和2所示，本发明的高地隙独立式立轴有源空气悬架，包括轮胎总成1、马达2、马达保护壳体3、转向油缸10和转向油缸支撑臂11。

[0059] 所述悬架进一步包括立轴总成4、车架连接组件5、定位环6、比例流量控制阀7、高度传感器8、附加气室9、第一滑动轴承12、第二滑动轴承19、气源总成13、第二单向阀14、排气阀15、三位三通电磁阀16、压力传感器17和控制单元18。

[0060] 如图4和图5所示，车架连接组件5包括横梁支撑圆柱501、横梁505、横梁支撑板507和转向支撑臂安装梁504。

[0061] 所述横梁505的一端设置有支撑圆柱固接孔510，另一端与车架连接。

[0062] 所述横梁支撑圆柱501为中空圆柱管，其穿过横梁505的支撑圆柱固接孔510，并与横梁505固定连接；横梁支撑圆柱501的顶端固接有圆环形横梁支撑板507。在横梁505的支撑圆柱固接孔510的一端固接有转向支撑臂安装梁504。

[0063] 优选地，所述横梁支撑圆柱501与横梁505的支撑圆柱固接孔510的下部孔壁之间设置有多个第二肋板503。所述横梁支撑圆柱501与横梁505梁体的上表面和下表面之间分别设置有第三肋板506和第一肋板502。所述横梁支撑圆柱501与转向支撑臂安装梁504梁体的上表面和下表面之间分别设置有第四肋板508和第五肋板509。

[0064] 如图3所示，立轴总成4包括立轴401、转向臂安装板403、空气弹簧导向轴404、空气弹簧405、空气弹簧顶部支撑板406和空气弹簧底部支撑板407。

[0065] 所述立轴401上部穿过转向臂安装板403中心，并通过第一滑动轴承12与转向臂安装板403构成滑动连接。所述立轴401中部从横梁支撑圆柱501中穿过，并通过设置于横梁支撑圆柱501内部的第二滑动轴承19与横梁支撑圆柱501构成滑动连接；立轴401的底端固接在马达保护壳体3的上表面。

[0066] 优选地，所述立轴401与转向臂安装板403之间设置有橡胶阻尼块402。

[0067] 所述空气弹簧405的底部和顶部分别固接有空气弹簧底部支撑板407和空气弹簧顶部支撑板406；所述空气弹簧底部支撑板407固接在立轴401的顶端。两根空气弹簧导向轴404对称地布置在空气弹簧405两侧，保证空气弹簧405只承受沿着导向轴404轴线方向的轴向力。空气弹簧导向轴404垂直穿过空气弹簧底部支撑板407，并且空气弹簧导向轴404的上下两端分别与空气弹簧顶部支撑板406和转向臂安装板403固接。

[0068] 所述定位环6和转向臂安装板403固定连接；横梁支撑板507卡在定位环6的内部，并与定位环6构成转动连接；

[0069] 所述转向油缸支撑臂11的一端固接在转向支撑臂安装梁504上，另一端与转向油缸10的缸体端转动连接；转向油缸10的活塞杆端与转向臂安装板403转动连接。

[0070] 如图6所示，气源总成13包括发动机131、空气压缩机132、空气干燥器133、第一单向阀135和储气罐136。

[0071] 所述发动机131、空气压缩机132、空气干燥器133、第一单向阀135和储气罐136的进气口依次连接。优选地，所述空气干燥器133连接再生储气罐134。

[0072] 所述高度传感器8的两端分别与空气弹簧底部支撑板407和转向臂安装板403连接。所述附加气室9通过螺栓固定在车架上。空气弹簧405的气口分别与附加气室9、压力传感器17和三位三通电磁阀16的一个通路连接。空气弹簧405与附加气室9之间设置有比例流量控制阀7。三位三通电磁阀16的另外两个通路分别与第二单向阀14和排气阀15连接。第二单向阀14与储气罐136的出气口连接。

[0073] 所述控制单元18分别与比例流量控制阀7、高度传感器8、压力传感器17和三位三通电磁阀16连接。

[0074] 所述的气源总成13为悬架系统持续提供干燥纯净的空气；第二单向阀14保证空气弹簧405被瞬间压缩后压力升高时空气不会倒流入储气罐136。

[0075] 所述空气弹簧405、比例流量控制阀7、附加气室9和控制单元18构成阻尼调节装置。控制单元18控制比例流量控制阀7的阀口开度，进而控制空气弹簧405和附加气室9之间的空气质量流量，调节悬架的阻尼大小。

[0076] 所述第二单向阀14、排气阀15、三位三通电磁阀16、高度传感器8和控制单元18构成高度调节装置。高度传感器8用来检测空气弹簧405的高度变化；控制单元18通过高度传感器8测得的空气弹簧405的高度信号控制三位三通电磁阀16的阀芯位移，进而控制空气弹簧405的充气与放气，实现空气弹簧405高度的调整。

[0077] 所述第二单向阀14、排气阀15、三位三通电磁阀16、压力传感器17和控制单元18构成压力反馈装置。压力传感器17与空气弹簧405的气口连接，用以检测空气弹簧405的压力变化。控制单元18通过压力传感器17测得的空气弹簧405的压力信号控制三位三通电磁阀16阀芯位移，进而控制空气弹簧405的充气与放气，实现空气弹簧405内部压力的调整。

[0078] 本发明的工作过程如下：

[0079] 初始状态下，喷雾机以较低速度或较平缓的路面行驶时，由路面引起的振动首先传递给轮胎总成1，再由轮胎总成1传递给马达保护壳体3，然后传递给立轴401；立轴401将马达保护壳体3传递来的振动依次经过空气弹簧底部支撑板407、空气弹簧405、空气弹簧顶部支撑板406、空气弹簧导向轴404、转向臂安装板403、定位环6、车架连接组件5，最后传递给车身。此时，比例流量控制阀7开度处于最大状态，空气弹簧405和附加气室9处于连通状态，此时阻尼值接近于0，悬架主要靠空气弹簧405自身的阻尼和橡胶阻尼块402的摩擦阻尼来减振。喷雾机车身质量未发生变化，空气弹簧405高度为正常工作高度，此时三位三通电磁阀16阀芯处于中位，储气罐136与空气弹簧405处于断开状态。压力传感器17测得的空气弹簧405压力也处于正常波动范围。

[0080] 阻尼调节过程中，随着车速增大或喷雾机驶入恶劣路面，车身振动加速度增大，控制单元18根据加速度值的大小迅速调节比例流量控制阀7的开口大小，从而得到合适的阻尼值来衰减振动。所述的阻尼调节过程为快调节过程，即比例流量控制阀7的开度随车身振动加速度值的变化而迅速变化。

[0081] 高度调节过程中，由于喷雾机喷药或者加药时，车身质量会减小或增大，控制单元18会接收高度传感器8的高度信号，决定三位三通电磁阀16阀芯位置，从而确定车身是升高还是降低。当向喷雾机药箱添加药液时，车身质量逐渐增大，使得空气弹簧405逐渐被压缩，高度降低，当高度传感器8检测到空气弹簧405的高度减小量超出10mm时，控制单元18发出指令，使三位三通电磁阀16阀芯下移，其上位被接通，空气由储气罐136经过第二单向阀14、三位三通电磁阀16进入空气弹簧405和附加气室9，使空气弹簧405高度增加，直到空气弹簧
405恢复到初始高度，三位三通电磁阀16阀芯回到中位，储气罐136与空气弹簧405之间再次断开，不再有空气进入空气弹簧405和附加气室9；喷雾机喷药作业过程中，药箱质量逐渐减小，空气弹簧405在内部气体压力作用下高度增加，当高度传感器8检测到空气弹簧405的高度增加量超出10mm时，控制单元18发出指令，使三位三通电磁阀16的阀芯上移，其下位被接通，空气由空气弹簧405和附加气室9经过三位三通电磁阀16，从排气阀15排出，空气弹簧高度降低，直到空气弹簧405恢复到初始高度，三位三通电磁阀16阀芯回到中位，排气阀不再排气。所述的高度调节过程为慢调节过程，即只有当空气弹簧405的高度增大或减小超过
10mm时，高度传感器8才会发出信号给控制单元18，进而使三位三通电磁阀16动作，空气弹簧405的高度不超过10mm时，高度传感器8不会发出信号给控制单元18，三位三通电磁阀16不动作。

[0082] 压力调节过程中，当喷雾机某一车轮陷入凹坑时，该车轮上的空气弹簧405被拉伸，压力传感器17测得空气弹簧405内部压力与初始压力相比有所降低，控制单元18向三位三通电磁阀16发出阀芯下移的指令，空气由储气罐136经过第二单向阀14、三位三通电磁阀16进入空气弹簧405和附加气室9，使空气弹簧405和附加气室9内部压力恢复到初始值，进而保证该车轮的支反力和驱动力，使其驶出凹坑。驶出凹坑后，空气弹簧405由于新充入的气体导致其内部压力增大，压力传感器检测到空气弹簧405的压力比初始压力大，控制单元
18发出指令，使三位三通电磁阀16的阀芯上移，其下位被接通，空气由空气弹簧405和附加气室9经过三位三通电磁阀16，从排气阀15排出，空气弹簧405内部压力降低，直到空气弹簧
405内部压力恢复到初始值，三位三通电磁阀16阀芯回到中位，排气阀不再排气。压力调节过程为采用时间控制方法，即压力传感器17检测到连续5秒时间内空气弹簧405压力均低于初始压力值时，压力传感器17才会发出信号给控制单元18，进而使三位三通电磁阀16动作，若空气弹簧405内部压力在不超过5秒内即恢复到初始值，压力传感器17便不会发出信号给控制单元18，三位三通电磁阀16也不会动作。

[0083] 对于四轮自走式高地隙喷雾机，所述的独立式立轴有源空气悬架应有四套，每个车轮上布置一套，它们共用一个气源总成13和控制单元18。