空氣懸架載荷轉移系統的制作方法
【專利摘要】一種在具有空氣懸架回路的車輛上轉移串接車橋載荷的方法，所述空氣懸架回路具有三通閥、連接在串接車橋的驅動橋和車架之間的第一空氣彈簧、以及連接在所述串接車橋的支承橋和所述車架之間的第二空氣彈簧。第一空氣彈簧的直徑大于第二空氣彈簧的直徑。該系統還具有供氣裝置、連接在所述三通閥的閥口一和所述第一空氣彈簧之間的第一流體管線，以及連接在所述三通閥的閥口三和所述第二空氣彈簧之間的第二流體管線。
【專利說明】空氣懸架載荷轉移系統
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請享有2013年3月14日提交的美國臨時申請N0.61/7820854的權益。本申請是非臨時申請，脫離了 2013年3月14日提交的、申請號為N0.61/782054的美國專利申請，這里通過引用的方式將其全部內容并入本文。該非臨時申請是在申請號為No61/782054的美國專利申請未決期間提交的。
【技術領域】
[0003]本發明涉及一種空氣懸架系統，該系統與商用長途運輸牽引車的串接車橋(tandem axle) 一起使用。
【背景技術】
[0004]典型的北美8級長途運輸卡車采用后部串聯著兩個驅動橋(drive axle)的6X4牽引車。可選地，采用后部串連一個單個的驅動橋和一個不動的(后)支承橋(tag axle)的6X2傳動系。這種6X2系統比6X4系統輕，并且附加損失小，但由于驅動橋和支承橋具有相同的車橋總重定額(GWAR)，因此在輪胎-地基系數減小的情況下會導致牽引力不足。現有的系統提高了 6X2單個驅動橋的牽引力，例如基于電子牽引控制系統的車輪差速鎖定和行車制動。此外，6X2空氣懸架系統可用于在低牽引的情況下自動地將支承橋的載荷轉移給驅動橋，以改善驅動橋的牽引力，但這些系統動作緩慢、成本高昂且笨重。
[0005]考慮到現有技術中如前所述的缺點，需要一種低成本的系統，其能夠快速響應、成本合算、易于一體化，并且能夠安全有效地改善6X 2驅動橋的牽引。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種用于轉移作用在車輛上的串接車橋的載荷的方法，所述車輛包括具有三通閥的空氣懸架回路(circuit)、連接在串接車橋的驅動橋和車架之間的第一空氣彈簧、以及連接在串接車橋的支承橋和車架之間的第二空氣彈簧。第一空氣彈簧的直徑大于第二空氣彈簧的直徑。該系統還具有供氣裝置、連接在三通閥的第一閥口和第一空氣彈簧之間的第一流體管線，以及連接在三通閥的第三閥口和第二空氣彈簧之間的第二流體管線。
[0007]按照本發明，已經發現具有下述性能:在牽引事件中能夠將支承橋的空氣快速傳遞給驅動橋，同時非常理想地使兩軸保持相同的行駛高度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]當考慮結合附圖進行下面詳細描述時，對本領域技術人員而言，本發明的以上和其他優點將變得顯而易見，其中:
[0009]圖1是體現本發明商用車輛的側視圖；
[0010]圖2是體現本發明商用車輛的詳細側視圖；
[0011]圖3是表示按照本發明的氣壓和閥位置的圖表；
[0012]圖4是在載荷條件相等和載荷條件不等這兩種情形下計算6X2的動態重量轉移的不意圖；
[0013]圖5是根據本發明的實施例在驅動橋的恒壓下載荷與偏轉關系的曲線圖；
[0014]圖6是按照本發明的實施例在支承橋的恒壓下載荷與偏轉關系的曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]應當理解的是，本發明可以假定各種可選的方向和步進順序，除非與此相反地特別指出。還應當理解的是，附圖中示出的特定裝置以及下面的詳細描述僅僅是由所附權利要求限定的創造性概念的示例性實施例。因此，涉及所披露的實施例的特定的尺寸、方向或其他物理特性不應當被認為是限制，除非另外特別的要求。
[0016]圖1和圖2描述了用于6X2車輛的空氣懸架系統10，其具有單個的驅動橋12、(后)支承橋14、每個車橋上的空氣彈簧16，18、氣泵20和用以控制空氣彈簧16，18之間的氣流的自動式電動-氣動控制系統22。該自動式電動-氣動控制系統22包括一個三通閥24，但應當理解的是，該自動式電動-氣動控制系統22可以包括不同類型的閥和/或不同數量的閥。
[0017]所述三通閥24用于通過流體連通線路32，34將空氣運送到特定的位置。在本申請中，三通閥24的閥口一 26連接到前面，或者說是連接到驅動橋空氣彈簧16。三通閥24的閥口三28連接到后面，或者說是連接到支承橋空氣彈簧18。更特別地，閥口一 26和閥口三28通過三通閥24連接以允許空氣在驅動橋空氣彈簧16和支承橋空氣彈簧18之間轉移，下面將對此詳細描述。三通閥24的閥口二 30能夠用于將驅動橋空氣彈簧16和/或支承橋空氣彈簧18的氣壓抽空。空氣彈簧16，18之一或二者都可以被選擇性地抽空以恢復到它們的原始壓力，或者如果遇到緊急情況在需要時放氣。
[0018]氣泵20經由流體連通線路32，34將空氣從儲氣罐(未示出)抽吸到三通閥24并進入到空氣彈簧16，18。通過閥口一 26移動的空氣與驅動橋空氣彈簧16直接連通，通過閥口三28移動的空氣與支承橋空氣彈簧18直接連通。閥口二 30充當了閥口一 26和閥口三28之間的連接，以便于空氣從驅動橋空氣彈簧16流向支承橋空氣彈簧18以及與之反向的流動。空氣還能反向從空氣彈簧16，18被抽吸返回到儲氣罐。
[0019]如圖所示,驅動橋12包括有效直徑較大的空氣彈簧16，支承橋14包括有效直徑較小的空氣彈簧18。相比于驅動橋12，支承橋14上直徑較小的空氣彈簧18在串接車橋的正常GAWR(車橋總重定額)下具有較高的氣壓。因此，由于牽引事件例如在道路濕滑和/或其他易滑、泥濘或下雪的情況下需要在驅動橋12上施加較大的地面載荷時，支承橋空氣彈簧18的高壓能夠用于快速有效地增加驅動橋空氣彈簧16中的壓力。由于通過增加驅動橋空氣彈簧16中的壓力和載荷能夠容易地補償支承橋空氣彈簧18的載荷和壓力的降低，所以能使行駛高度保持在或接近所期望的距離。
[0020]在標準的行駛高度，驅動橋空氣彈簧16和支承橋空氣彈簧18具有大致相同的內部空氣容積，從而保證彈簧剛度近乎相同。在標準串聯式GAWR為40000磅時，根據橋梁法則(bridge law)，最大的地面載荷將達到34000磅，從而每個車橋將承載17000磅的地面載荷作為全部的有效載荷。因此，在正常操作模式下，支承橋空氣彈簧18可能需要比驅動橋空氣彈簧16更高的氣壓；例如，支承橋空氣彈簧18的氣壓為10psi (6.9巴)，驅動橋空氣彈簧16的氣壓為70psi (4.8巴)，但兩個車橋12,14均承受同樣的地面載荷。在驅動橋12和支承橋14上分布的輪胎牽引力相同。這些數值是在正常操作模式下水平地面狀況的反映。在這種條件下，與自動式電動-氣動控制系統22相關聯的三通閥24的所有閥口 26，28，30都是關閉的。
[0021]如果檢測到牽引事件，自動式電動-氣動控制系統22能夠在需要時將空氣從支承橋空氣彈簧18快速傳送到驅動橋空氣彈簧16。如圖3中的圖表所示，在牽引模式下，比較名稱為“正常模式”和“牽引模式”的縱欄，驅動橋空氣彈簧16中的氣壓從80增加到100，支承橋空氣彈簧18中的氣壓從120下降到100。在自動式電動-氣動控制系統22中通過打開三通閥24的閥口一 26到閥口三實現了空氣彈簧16，18之間的壓力轉移。閥口一 26到閥口三30以及閥口二 28到閥口三30保持關閉。
[0022]驅動橋空氣彈簧16中增加的壓力結合支承橋空氣彈簧18中降低的壓力導致在大致相同的行駛高度上的驅動橋12承受較高的地面載荷，支承橋14承受較低的地面載荷。在施加了增加的牽引力并減少或消除了車輪滑行后，自動式電動-氣動控制系統22能夠使空氣彈簧16，18恢復到正常氣壓，該正常氣壓是驅動橋12和支承橋14承受相同的地面載荷所需要的氣壓。
[0023]在壓力轉移過程中，閥口一 26和閥口三28之間形成連通。隨后，當返回到初始壓力時，一個空氣彈簧的壓力必須增加而另一個空氣彈簧的壓力必須降低。經由閥口二 30排出空氣能夠實現氣壓的降低。通過從氣泵20向閥口三28，或者經由氣泵20從閥口一 28向閥口三28(作為另一實施例)能夠實現氣壓的增加；因此不必經由閥口二 30排出。
[0024]空氣管一般用于連通空氣彈簧16，18和三通閥24。前空氣彈簧16和后空氣彈簧18均與三通閥24十分接近，因而能夠非常快速地通過空氣管將空氣從后部的支承橋空氣彈簧18轉移到前部的驅動橋空氣彈簧16。通常，在所有商用卡車上都配備有空氣壓縮機(未示出)，用以操作空氣制動器和空氣懸架系統。這包括一儲氣罐，不過牽引驅動系統在靠近車橋(車軸)的位置處可以具有自己的儲存器，從而空氣是迅速可用的并且不需要從制動器那里搶奪空氣。在前行需要牽引力的同時，也需要改善制動和停車。
[0025]通過采用算法能夠合并自動式電動-氣動控制系統22的各種輸入，從而改善載荷轉移算法的功能性，例如溫度、車速、轉向軸轉角、預估的車輛總全重(GVW)和直前行進的車輪的速率數據。算法基于這些車輛參數可以控制氣壓的轉移。一般的概念是試圖預測何時需要增加牽引力，然后允許重量轉移以用于更多的牽引。例如，如果車輛以較高的速度轉彎，則系統不會執行快速重量轉移，因為這有可能導致車輛擺動。溫度可以用來確定道路上結冰的可能性。溫度也會影響壓力。預估的重量可能導致算法限制或增加壓力轉移。
[0026]圖4示出了在載荷條件相等和載荷條件不等這兩種情形下計算6X2的動態重量轉移的一個實施例。在“正常-相等載荷”一欄是一分析表，計算比較了串聯有相同載荷的情況，其中每個車橋(車軸)12，14均承載17000磅的載荷，但每個車橋12，14具有不同類型的空氣彈簧16，18。第一欄“正常”計算出驅動橋12的具有較大直徑的空氣彈簧16需要70psi來支撐5067磅的彈簧力，該彈簧力等同于17000磅的總車橋地面載荷(參見圖5，驅動橋空氣彈簧16在11.38的高度需要70psi來支撐5067磅的載荷)。支承橋14的具有較小直徑的空氣彈簧18需要10psi來支撐5067磅的彈簧力，該彈簧力等同于GAWR所需要的17000磅的載荷(參見圖6，支承橋空氣彈簧18在11.38的高度需要10psi來支撐5067磅的載荷)。
[0027]圖4示出了分析表具有“轉移”一欄，計算假定空氣彈簧16，18具有相同的平均壓力([100+70]/2 = 85psi)。分別對應于每個空氣空氣彈簧16，18的圖5和圖6的圖表中示出了在標準行駛高度驅動橋空氣彈簧16將支撐6100磅，并且支承橋空氣彈簧18將支撐4250磅，據此根據一些圖表內插法計算出驅動橋12承載20129磅的GAWR，支承橋14承載13923磅的GAWR。這表明驅動橋12的載荷增加了 18% (20129/17000 = +18% )，通過平衡空氣彈簧16,18的壓力能夠使驅動橋12上的牽引力增長18%。圖表中(圖5和圖6)所示的空氣彈簧16，18是必需的，因為這些空氣彈簧16，18并不是線性的，一個彈簧上給定的壓力增加并不等于另一個彈簧上損失的載荷，即使該總的串聯車橋總是需要達到34000磅的GAffR0
【權利要求】
1.一種車輛的空氣懸架回路，包括: 三通閥； 第一空氣彈簧，連接在串接車橋的驅動橋和車架之間； 第二空氣彈簧，連接在所述串接車橋的支承橋和所述車架之間，其中所述第一空氣彈簧的直徑大于所述第二空氣彈簧的直徑； 供氣裝置； 第一流體管線，連接在所述三通閥的閥口一和所述第一空氣彈簧之間； 第二流體管線，連接在所述三通閥的閥口三和所述第二空氣彈簧之間。
2.如權利要求1所述的車輛的空氣懸架回路，其中所述三通閥設置在所述車架上并位于所述驅動橋和所述支承橋之間。
3.如權利要求1所述的車輛的空氣懸架回路，其中所述閥口一和所述閥口三直接流體連通以允許空氣在所述第一空氣彈簧和所述第二空氣彈簧之間快速轉移。
4.如權利要求1所述的車輛的空氣懸架回路，其中，在所述串接車橋的正常的車橋總重定額下，所述第二空氣彈簧中的氣壓高于所述第一空氣彈簧中的氣壓。
5.如權利要求1所述的車輛的空氣懸架回路，其中，在正常操作模式下，所述三通閥的閥口 二和閥口一以及閥口三均關閉。
6.如權利要求1所述的車輛的空氣懸架回路，其中，在牽引操作模式下，所述閥口一和所述閥口三之間的流體連通打開，所述閥口一和閥口二，以及所述閥口二和閥口三之間的流體連通關閉。
7.一種轉移串接車橋載荷的方法，包括: 在車橋總重定額下在驅動橋上設置具有第一直徑和第一氣壓的第一空氣彈簧； 在車橋總重定額下在支承橋上設置具有第二直徑和第二氣壓的第二空氣彈簧； 提供第一流體管線和第二流體管線；以及 提供三通閥，以用于在所述第一空氣彈簧和所述第二空氣彈簧之間轉移空氣。
8.如權利要求7所述的轉移串接車橋載荷的方法，其中，所述第二直徑小于所述第一直徑。
9.如權利要求7所述的轉移串接車橋載荷的方法，其中，在正常操作模式下，所述第一氣壓小于所述第二氣壓。
10.如權利要求7所述的轉移串接車橋載荷的方法，其中，在牽引操作模式下，所述第一氣壓基本等于所述第二氣壓。
11.如權利要求7所述的轉移串接車橋載荷的方法，其中，所述三通閥的閥口一和閥口三直接流體連通，以允許在所述第一空氣彈簧和所述第二空氣彈簧之間經由所述第一流體管線和第二流體管線進行空氣轉移。
12.如權利要求7所述的轉移串接車橋載荷的方法，其中，在牽引操作模式下，將受壓的空氣從所述第二空氣彈簧經由第二流體管線轉移到所述三通閥的閥口三，再到閥口一，到第一流體管線，繼而轉移進入到所述第一空氣彈簧中。
13.如權利要求7所述的轉移串接車橋載荷的方法，其中，在正常操作模式下，將受壓的空氣從所述第一空氣彈簧經由第一流體管線轉移到所述三通閥的閥口一，再到閥口三，到第二流體管線，繼而轉移進入到所述第二空氣彈簧中。
【文檔編號】B60G17/048GK104044425SQ201410272969
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2013年3月14日
【發明者】D·D·特納, D·J·倫博斯基, J·F·齊希 申請人:德納重型車輛系統集團有限責任公司