專利名稱：用于抬升車輛輪軸的空氣彈簧和設置有這種空氣彈簧的車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的空氣彈簧，其用于抬升具有多根后輪軸的卡車和/或拖引公路車輛的一根或多根輪軸，并且涉及根據權利要求15的前序部分的設置有這種空氣彈簧的車輛。
背景技術：
為了延長輪胎在車輛空載行進時的使用壽命，可以安裝用于抬升具有多個后輪軸的卡車和半拖車上的輪軸的車輪的設備。
目前可用的設備相當復雜，且它們的安裝需要專門設計用于卡車和半拖車的懸掛系統的部件，使得它們最初在車輛制造過程中進行裝配。因此，需要提供一種滿足這里考慮的設備，該設備除了簡單和經濟之外，還應使得本身不僅能在最初構造(連續地或作為“選擇”特征)的過程中進行裝配，而且還應使得本身能被裝配到已投入使用的車輛上。這種公知的設備的一個示例公開在文獻EP-A-0120332中。
從EP-A-0284572已知另一種設備，其中抬升組件由一種本身公知的氣動空氣彈簧和一對支架構成，該對支架能通過螺栓連接而被緊固到由軸體形成的可移動橫向件的中間部分上，和被緊固到底盤的相鄰固定的橫向件的中間部分上。這種布置需要額外的空氣彈簧，占用了相當大的空間并增加了車輛的總重。
本發明的目的是提供一種改進的設備，用于抬升作為所述設備一部分的從動輪軸和抬升組件，該設備比現有技術公知的解決方案更輕且更緊湊。
發明內容
根據本發明，通過大致如權利要求1所述的空氣彈簧和如權利要求15所述的具有這種空氣彈簧的車輛來實現上述目的。
在下文中，術語“空氣彈簧”指的是包含由車輛懸掛中使用的有回彈力的、彈性或類似部件構成的所有類型的空氣彈簧。待抬升的輪軸優選為所謂的從動/主動輪軸(不是被驅動的)。但是，本發明也可適用于商用車輛中的其它類型的輪軸。
另外，將不對用于控制空氣彈簧中的氣動壓力的裝置或用于控制輔助設備的任何閥門作詳細描述。因為這些部件并不屬于本發明構想的一部分，所以僅在文中對它們進行簡述并在附圖中簡要示出。
根據本發明的優選實施例涉及用于抬升商用車輛的輪軸中的至少一個的空氣彈簧，該商用車輛具有多個后輪軸并具有軸件，所述軸件的形式為橫向件并通過由壓縮氣源供應的相應成對的氣動懸掛空氣彈簧來支撐車輛底盤。該空氣彈簧包括位于輪軸上的空氣彈簧的內的抬升組件，該抬升組件在壓縮氣源的壓力作用下能夠延展，從而當其懸掛空氣彈簧處于空載時，使所述輪軸保持在升高位置。
所述抬升組件可包括設置在空氣彈簧的上部與下部之間的氣動抬升氣缸。所述上部可優選地(但不是必需的)為相對平坦的板狀蓋或支架凸緣，空氣彈簧的彈性風箱的上部聯接到所述板狀蓋或支架凸緣上。同樣，所述下部可優選地(但不是必需的)為空心柱塞的相對平坦的端面，所述風箱的下部聯接到該端面上。
根據另一實施例，每個抬升氣缸均可以具有與被所述風箱封閉的空間連通的第一腔室，以及第二腔室，該第二腔室用于在抬升所述輪軸時通過可控制閥選擇性地與壓縮氣源連通。因此，當需要抬升相關的輪軸時，空氣彈簧首先連通至大氣，且然后致動閥，以加壓所述第二腔室，從而抬升所述輪軸。當在所達輪軸處于升高位置行進時，空氣彈簧保持與大氣連通。
相反地，空氣彈簧在第一步驟中被迅速加壓，以避免風箱的彈性材料發生任何彎折或折疊。然后，第二腔室與大氣連通，以松開輪軸并使其下降。當輪軸處于降低的位置行進時，第二腔室保持與大氣連通。
第二腔室和/或它的供應管道可以設置有安全閥。如果在任一位置處發生了堵塞，則為了防止第二腔室與大氣連通，第二腔室可以在行進的同時隨著空氣彈簧引起輪軸運動而承受相對較大的壓力變化。為了避免對抬升氣缸造成損壞，可以設置諸如止回閥的閥來打開和釋放過多的壓力或產生真空。
根據第一可選實施例，抬升氣缸可以包括聯接到空氣彈簧的下部或空心柱塞的氣缸和活塞單元，以及連接到活塞并聯接到空氣彈簧的上部的活塞桿。在這種情況下，所述氣缸和活塞單元具有通過中空活塞桿而與壓縮氣源連通的上部第二腔室。穿過所述活塞桿的管道可以退出進入與所述活塞的附接點附近的第二腔室，或進入所述活塞并穿過其中的管道而退出。
根據第二可選實施例，抬升氣缸包括聯接到空氣彈簧的上部的氣缸和活塞單元以及連接到活塞并聯接到所述空氣彈簧的下部的活塞桿。在這種情況下，氣缸和活塞單元具有通過連接在所述空氣彈簧的上部與所述氣缸和活塞單元的下端之間的管道而與所述壓縮氣源連通的下部第二腔室。
根據第三可選實施例，抬升組件包括一對抬升氣缸，每個抬升氣缸均包括分別聯接到空氣彈簧的上部和下部上的氣缸和活塞單元，且其中活塞通過活塞桿連接起來。在這種情況下，上部氣缸和活塞單元具有通過連接在空氣彈簧的上部與氣缸和活塞單元之間的軟管而與壓縮氣源連通的下部第二腔室，且下部氣缸和活塞單元具有通過所述活塞桿而與所述上部氣缸和活塞單元連通的上部第二氣缸。
當在不平的路面上行進時或當通過拐彎處時，車輛的運動可能會導致空氣彈簧的上部和下部之間產生相對運動。這種運動可能為相對于車輛的縱向軸線的橫向運動或縱向運動、使得上部和下部相互之間成角度的角度運動、或這兩種運動的組合。
為了允許這種運動，抬升組件的上部和下部可以通過可樞轉的接頭而聯接到空氣彈簧的相應上部和下部。這種接頭可允許抬升組件的任一端部能夠相對于空載的空氣彈簧的縱向主軸線在任意方向中傾斜足夠的量，例如至少10°。這樣，空氣彈簧的上部和下部之間的任何角位移和側向位移都可由可樞轉接頭的角位移或活塞相對于氣缸和活塞單元的移動吸收。
可樞轉接頭可包括任何合適類型的接頭，諸如球窩接頭、橡膠襯套或橡膠軸承。
在輪軸處于其升高位置的情況下，輪軸的任何這種運動都是非常有限的。
本發明還涉及設置有多個如上所述的空氣彈簧的車輛，以通過由壓縮氣源提供的相應成對的空氣懸掛空氣彈簧抬升具有輪軸件的多個后輪軸的車輛的至少一根輪軸，所述輪軸件具有形式為橫向件并支撐車輛底盤的軸件。具有這種空氣彈簧的車輛可以具有位于每個空氣彈簧中的抬升組件，所述空氣彈簧位于待抬升的輪軸上并在壓縮氣源的壓力作用下能夠延展，以使所述輪軸保持在當其懸掛空氣彈簧處于空載時的升高位置。
在下文中，將參照附圖詳細描述本發明。這些附圖僅用于說明的目的，而不以任何方式限制本發明的范圍。在圖中圖1示出了根據本發明的第一可選實施例的空氣彈簧設備；圖2示出了用于將活塞桿聯接到根據本發明的設備上的布置；圖3示出了用于將活塞和氣缸單元聯接到根據本發明的設備上的布置；圖4示出了根據本發明的第二可選實施例的空氣彈簧；圖5示出了根據本發明的第三可選實施例的空氣彈簧；圖6示出了設有多個根據本發明的空氣彈簧的車輛。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的第一可選實施例的空氣彈簧。空氣彈簧包括風箱3和空心柱塞6。空氣彈簧的上部9構成蓋或支架凸緣。空氣彈簧的下部構成空心柱塞6。風箱3通過空心柱塞而連接蓋，從而形成用于懸掛車輛的氣密空間。這種空氣彈簧對本領域技術人員而言是公知的，因此不作進一步描述。空氣彈簧還包括抬升組件，用于抬高待抬升的輪軸(未示出)并在壓縮氣源2的壓力作用下能夠延展，以使當空氣彈簧空載時，將所述輪軸保持在升高的位置中。
如圖所示，抬升氣缸4可包括聯接到空氣彈簧的空心柱塞6上的氣缸和活塞單元5以及連接到活塞8并聯接到空氣彈簧的上部9上的活塞桿7。在這種情況下，氣缸和活塞單元5具有經由開口12而與空氣彈簧的內部空間11連通的下部第一腔室10。在下文中，將氣缸和活塞單元5稱為“氣缸單元5”。氣缸單元5還具有上部第二腔室13，該第二腔室13經由活塞桿7中的第一管道14和活塞8中的第二管道15而與壓縮氣源2選擇性連通。
為了允許在空心柱塞6和上部9之間的側向位移和/或角運動，抬升氣缸4通過可樞轉接頭16、17而聯接到空心柱塞6和上部9上。下面將結合圖2和圖3更詳細地描述這些接頭。
在正常操作過程中，在輪軸處于其降低位置的情況下，空氣彈簧及其風箱3經由第一控制閥18、通過壓縮氣源2而被加壓。空氣彈簧中的壓力可由于當在不平路面上行進時輪軸的運動而變化。該壓力也可以由第一控制閥18控制，響應于用于測量車輛輪軸與車架上的固定位置或車輛上的負載之間的距離的傳感器(未示出)，能夠控制該第一控制閥18，以保持恒定行駛高度。當需要抬高或降低車輛時，例如用于調節相對于與裝載或卸載車輛相關的裝料臺的高度時，控制閥18還能夠調節空氣彈簧中的壓力。
當輪軸處于其降低位置時，通過使第二腔室13與壓縮氣源2斷開，而使抬升氣缸4不起作用。這可以通過連接在空氣彈簧和壓縮氣源2之間的第二控制閥19來實現。第二控制閥19為當被致動時使第二腔室13與大氣通風的閥。這使得活塞8可以與上部9一起相對氣缸單元5運動并防止氣缸單元5受到過高或過低的壓力。第二控制閥19的通風口設置有過濾器，以避免微粒或污染物進入氣動系統。
當需要抬升從動輪軸時，駕駛員選擇駕駛室中的開關，以向第一控制閥18傳送控制信號。該控制信號將使得第一控制閥18排空空氣彈簧的內部空間11。當輪軸被抬升時，利用空氣將空氣彈簧排空，且空氣彈簧的風箱3中的壓力大致為大氣的壓力。在輪軸的抬升過程中，第二控制閥19關閉其通風口并連接到壓縮氣源2。這使得第二腔室13分別通過活塞桿7和活塞8中的管道14和15而被增壓。當活塞桿7連接到上部9和車架(未示出)時，該增壓將使得氣缸單元5和空心柱塞6向上運動。當空心柱塞6連接到從動輪軸時，這將使得輪軸被抬升。
所述抬升操作優選在車輛處于靜止時執行。可以設置各種裝置，以阻止由于無意的動作而引起的操作，例如通過檢測車輛速度和/或車輛負載來阻止。這樣，在車輛行進時和/或如果在相鄰輪軸上的引起的負載超出其設計參數時，防止進行抬升操作。
圖2示出了用于將活塞桿7聯接到空氣彈簧1上的可樞轉接頭布置17。該圖示出活塞桿7，該活塞桿7具有穿過空氣彈簧1的上部9中的大致同軸圓形開口20的中心第一管道14。該圓形開口具有足夠大的直徑，以允許相對于活塞桿7的中心軸線A1在開口20的附近與板狀上部9的中心平面P1相交的交點的預定角運動。所述直徑必須足夠大，以允許開口20的中心軸線與活塞桿7的軸線A1之間形成大約10°的相對角度α。該布置在上部9的任一側上設置有呈密封環21、22形式的聚合物部件。密封環21、22分別通過同軸裝配在活塞桿7上的扁平墊圈23、24來定位。外側墊圈23通過與設置在活塞桿的端部處的螺紋部分相配合的螺母25而起作用。內側墊圈24例如通過環繞所述活塞桿的整個圓周的焊縫26而被固定到活塞桿7。當螺母25被緊固時，墊圈23、24使得密封環21、22變形，從而環繞活塞桿，形成壓力密封，同時允許活塞桿有限的角運動。
圖3示出了用于將活塞和氣缸單元聯接到根據本發明的設備的可樞轉接頭16的布置。與圖2所示的類似布置相反，圖3的布置示出了氣缸單元5的下端，該氣缸單元5設置有穿過空心柱塞6的下端中的大致同軸的圓形開口30的螺栓5a。該開口具有足夠大的直徑，以允許相對于螺栓5a的中心軸線A2在開口30的附近與空心柱塞6的下端的中心平面P2相交的交點的預定角運動。該布置在空心柱塞6的下端的任一側上還設置有密封環31、32。同軸裝配在螺栓5a上的扁平墊圈33定位外側密封環31。在氣缸單元5的下端處環繞螺栓5a的平面區域34定位內側密封環32。外側墊圈33通過與設置在螺栓5a的端部處的螺紋部分相配合的螺母35而起作用。當螺母35被緊固時，墊圈33和平面區域34使得密封環31、32變形，從而環繞螺栓5a，形成壓力密封，同時允許螺栓5a有限的角運動。為了允許氣缸單元5相對于空心柱塞6的下端表面成一角度，氣缸單元5的下端已被給定為圓錐形。氣缸單元5的徑向位于平面區域34外側的部分從空心柱塞6的下端表面偏離角度αmax，該角度αmax對應于螺栓5a的軸線相對于開口30的中心軸線的最大的可允許角度。
圖4示出了根據本發明的第二可選實施例的設備。該實施例與圖1中的實施例的不同之處在于抬升組件旋轉了180°。如圖4所示，采用圖1中的附圖標記，抬升氣缸4包括聯接到板狀上部9的氣缸和活塞單元5以及活塞桿7’，該活塞桿7’連接到活塞8并聯接到空氣彈簧的空心柱塞6上。在這種情況下，氣缸單元5具有經由開口12而與空氣彈簧的內部空間11連通的上部第一腔室10。氣缸單元5還具有與壓縮氣源2選擇性連通的下部第二腔室13。與圖1中的實施例相反，該壓縮空氣的供應通過聯接頭40而連接到上部9并經由管道41(例如，軟管)而從上部9通到氣缸單元5的下端43的開口42。當控制閥19打開以抬升輪軸(未示出)時，加壓空氣的供應經過管道41并進入氣缸單元5的第二腔室13。
為了允許在空心柱塞6和上部9之間的側向移動和/或角運動，抬升氣缸4通過可樞轉接頭44、45而被聯接到上部9和空心柱塞6上。上文已結合圖3對將氣缸單元5的上部連接到上部9的接頭44以及所述上部的設計進行了描述。將活塞桿7’的下端連接到空心柱塞6的下端的接頭45包括例如球窩接頭或以與上述可樞轉接頭類似的方式制成。
圖5示出了根據本發明的第三可選實施例的設備。該實施例與圖1和圖2中的實施例的不同之處在于抬升組件包括兩個氣缸單元5’和5”。如圖5所示，采用圖1中的附圖標記，第一抬升氣缸4’包括聯接到板狀上部9上的氣缸單元5’以及連接到第一活塞8’上的活塞桿7”。第二抬升氣缸4”包括聯接到空氣彈簧的空心柱塞6上的第二氣缸單元5”和連接到第二活塞8”上的所述第二活塞桿7”。在這種情況下，第一氣缸單元5’具有經由開口12’而與風箱3的內部空間11連通的上部第一腔室10’。同樣，第二氣缸單元5”具有經由開口12”而與空氣彈簧的內部空間11連通的下部第一腔室10”。第一氣缸單元5’具有與壓縮氣源2選擇性連通的下部第二腔室13’。該壓縮空氣的供應通過聯接頭50而連接到上部9并經由管道(例如軟管51)而從上部9通到第一氣缸單元5’的下端53的開口52。從第一氣缸單元5’的第二腔室13’向第二氣缸單元5”供應壓縮空氣。這可由通過活塞桿7”而被連接到中心管道55的第一活塞8’中的管道54和第二活塞8”中的管道55來實現。因此，當控制閥19被打開以抬升輪軸(未示出)時，加壓空氣的供應經過軟管51而進入第一氣缸單元5’的第二腔室13’，從所述第二腔室13’通過活塞桿7”并進入第二氣缸單元5”的第二腔室13”。為了允許空心柱塞6和上部9之間的側向移動和/或角運動，抬升氣缸4通過可樞轉接頭57、58而被聯接到上部9和空心柱塞6上。上文已結合圖3對將氣缸單元5’的上部連接到上部9的接頭57以及所述上部的設計進行了描述。這也適用于將氣缸單元5”的下部連接到空心柱塞6的下端的接頭58。
在上述實施例中，氣缸單元的相對大小取決于一些參數，例如待抬升的輪軸的大小和重量、由氣壓源可獲得的最大壓力以及所需的抬升距離。例如，具有相對大的離地距離的車輛可能需要較長的氣缸單元。為了容納較長的氣缸單元，可以選擇氣缸單元直徑和允許氣缸單元的一部分通過空心柱塞的上部的所述空心柱塞的上部的直徑。另一方面，具有較低的離地距離和相對較重的輪軸的車輛可能需要具有較大截面面積的氣缸單元。
圖6示出了具有多個根據本發明的空氣彈簧的車輛。如圖所示，車輛60可設置有用于抬升牽引車61和拖車62上的輪軸的空氣彈簧。牽引車設置有由主動輪軸63和從動輪軸64支撐的車輪，其中用于從動輪軸的多個相應的空氣彈簧設置有如上結合圖1、圖4或圖5所述的抬升氣缸。每根輪軸都可以通過兩個或四個空氣彈簧而被懸掛起來，且其中至少兩個空氣彈簧為根據本發明的用于抬升輪軸的空氣彈簧。抬升氣缸的致動使得從動輪軸及其相關的車輪從第一位置(表示在64處)被抬升至升高位置(由虛線表示在64’處)。同樣，拖車62設置有由三個分開的輪軸65、66、67支撐的車輪，其中多個用于輪軸65的相應空氣彈簧設置有抬升氣缸。當抬升氣缸被致動時，輪軸65及其相關的車輪將從第一位置(表示在65處)被抬升至升高位置(由虛線表示在65處’)。這里，其中一個拖車輪軸是可以抬升的從動輪軸。還可以提供具有兩個從動輪軸的拖車。
本發明并不限于上述實施例，而是在權利要求書的范圍內可以對本發明進行自由地改變。
權利要求
1.一種用于具有多個輪軸的空氣懸掛車輛的空氣彈簧，其包括風箱(3)和空心柱塞(6)，其特征在于，所述空氣彈簧包括抬升組件，該抬升組件定位于所述空氣彈簧的內且在壓縮氣源的壓力作用下能夠延展。
2.根據權利要求1所述的空氣彈簧，其特征在于，所述抬升組件包括設置在所述空氣彈簧的上部(9)和下部(6)之間的氣動抬升氣缸(4)，所述上部和下部通過所述風箱(3)連接起來。
3.根據權利要求2所述的空氣彈簧，其特征在于，所述抬升氣缸(4)具有與所述空氣彈簧的內部(11)連通的第一腔室(10)，和用于與壓縮氣源(2)選擇性連通的第二腔室(13)。
4.根據權利要求3所述的空氣彈簧，其特征在于，所述抬升氣缸(4)包括聯接到所述空氣彈簧(1)的下部(6)的氣缸和活塞單元(5)以及連接到活塞(8)上并聯接到所述空氣彈簧的上部(9)上的活塞桿(7)。
5.根據權利要求4所述的空氣彈簧，其特征在于，所述壓縮氣源(2)與所述第二腔室(13)之間的連通通過所述活塞桿(7)來執行。
6.根據權利要求3所述的空氣彈簧，其特征在于，所述抬升氣缸包括安裝到所述空氣彈簧的上部(9)上的氣缸和活塞單元(5)以及連接到活塞(8)上并聯接到所述空氣彈簧的下部(6)上的活塞桿(7)。
7.根據權利要求6所述的空氣彈簧，其特征在于，所述氣缸和活塞單元(5)具有第二腔室(13)，該第二腔室用于通過連接在所述空氣彈簧的上部和所述第二腔室之間的管道(41)而與所述壓縮氣源(2)連通。
8.根據權利要求3所述的空氣彈簧，其特征在于，所述抬升組件包括第一和第二抬升氣缸(4’、4”)，每個抬升氣缸均包括分別聯接到所述空氣彈簧的上部(9)和下部(6)上的氣缸和活塞單元(5’、5”)，并且活塞(8’、8”)通過活塞桿(7”)連接起來。
9.根據權利要求8所述的空氣彈簧，其特征在于，所述第一氣缸和活塞單元(5’)具有下部第二腔室(13’)，用于通過連接在所述空氣彈簧的上部(9)和所述第二腔室(13’)之間的管道(51)而與所述壓縮氣源連通，并且所述第二氣缸和活塞單元(5”)具有用于通過所述活塞桿(7”)而與所述第二腔室(13”)連通的上部第二腔室( 3”)。
10.根據權利要求2至9中任一項所述的空氣彈簧，其特征在于，所述抬升組件通過可樞轉接頭而分別聯接到所述空氣彈簧的上部和下部。
11.根據權利要求10所述的空氣彈簧，其特征在于，所述抬升組件的任一端能夠相對于空載的空氣彈簧的縱向主軸線在任意方向上傾斜至少10°。
12.根據權利要求10或11所述的空氣彈簧，其特征在于，所述可樞轉接頭為球窩接頭。
13.根據權利要求10或11所述的空氣彈簧，其特征在于，所述可樞轉接頭包括聚合物襯套。
14.根據權利要求10至13中任一項所述的空氣彈簧，其特征在于，所述可樞轉接頭包括空氣入口。
15.一種車輛，其具有設置有多個根據權利要求1至14中任一項所述的空氣彈簧的多根輪軸。
全文摘要
本發明涉及一種用于具有多根輪軸的空氣懸掛車輛的空氣彈簧，其包括風箱(3)和空心柱塞，且其中空氣彈簧包括定位于該空氣彈簧內并在壓縮氣源的壓力作用下能夠延展的抬升組件。這使得能夠實現在車輛上從動輪軸的緊湊并有成本效益的安裝。
文檔編號B60G11/27GK101094784SQ200580045625
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月9日 優先權日2004年12月30日
發明者本特·特博恩, 海德·沃基勒 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司