本發(fā)明涉及用于車輛的懸架系統(tǒng)，更具體地，本發(fā)明涉及用于非公路車輛的懸架系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為非公路機器形式的車輛可以采用多種形式，例如農(nóng)業(yè)牽引機、收割機和噴霧機、建造反鏟挖掘機和林業(yè)伐木機/打捆機。在農(nóng)業(yè)牽引機的情況下，底盤通常支撐沿側(cè)向延伸的前后車軸，車輪可旋轉(zhuǎn)地固定在車軸的端部處。后車軸通常剛性地連接到底盤，在后車軸和底盤之間沒有懸架。輪胎撓曲單獨地提供粗糙路面和底盤之間的緩沖。在許多牽引機中，除了后從動輪之外，前輪被驅(qū)動，通常稱為機械前輪驅(qū)動(MFD或MFWD)。經(jīng)濟性和簡化性通常決定了剛性的前車軸組件用來代替獨立鉸接的前懸架。前車軸通常可樞轉(zhuǎn)地附接到底盤的前部，以便相對于底盤的縱向軸線成橫向地繞樞轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該樞轉(zhuǎn)軸線定位成靠近車軸的縱向中部。對于這種車軸結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個前輪升高以克服障礙物時，另一個前輪向下運動相同的距離。

通過能夠使在田地和道路上的行進(jìn)速度更快，可以提高農(nóng)業(yè)牽引機的生產(chǎn)率。當(dāng)在粗糙路面上行駛時，對農(nóng)業(yè)牽引機的行進(jìn)速度的限制因素是操作者的舒適度和車輪牽引力。較快的行進(jìn)速度突出了常規(guī)的樞轉(zhuǎn)附接剛性前車軸的缺陷，尤其是當(dāng)兩個車輪同時遇到相似的障礙物(例如溝渠)時。當(dāng)兩種輪必須沿相同的方向運動以越過障礙物時，車輛的整個前端部被迫沿相同的豎直方向運動。

通過使整個車軸能夠相對于底盤運動，牽引機的前車軸懸架可以解決這些問題。通過緩沖這樣的運動，可以提高牽引力和操作者舒適度，這兩者可以有助于提高生產(chǎn)率。另外，用于牽引機的前懸架系統(tǒng)在道路上高速操作期間提供較佳的高速操縱特性。為這些懸架系統(tǒng)增加更加復(fù)雜的致動器和控制系統(tǒng)進(jìn)一步擴展了牽引機的能力，并且在車輛行駛和操縱方面提供了額外的改進(jìn)。

當(dāng)懸架系統(tǒng)向上和向下運動時，車軸能夠繞樞轉(zhuǎn)軸線側(cè)傾的程度改變，使得車軸端部處的車輪不會碰到底盤、金屬片或車輛的其它部分。當(dāng)車軸進(jìn)一步遠(yuǎn)離底盤時，最大側(cè)傾角可以更大，并且當(dāng)車軸靠近底盤時，最大側(cè)傾角必須更小。

上述前懸架系統(tǒng)通常包括車軸架，該車軸架安裝到底盤或者為底盤的一部分，剛性的前車軸安裝到該車軸架。懸架臂在臂的后部處可樞轉(zhuǎn)地安裝到底盤，并且通常在驅(qū)動軸與車軸的連接點處與車軸可樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接。當(dāng)車軸向上和向下運動時，懸架臂繞后樞轉(zhuǎn)附接件樞轉(zhuǎn)。已知的是提供兩對側(cè)傾角止擋件，以當(dāng)車軸相對于車軸架處于升高位置或降低位置時限制車軸的側(cè)傾角。當(dāng)車軸處于完全升高位置(最靠近車軸架)時，一對側(cè)傾角止擋件處于車軸和車軸架之間，以限制車軸的側(cè)傾角。另一方面，當(dāng)車軸處于懸架行程中預(yù)定位置(例如完全降低位置)處(最遠(yuǎn)離車軸架)時，所述一對側(cè)傾角止擋件處于車軸和懸架臂之間，以限制車軸的側(cè)傾角。當(dāng)車軸的側(cè)傾角止擋件碰到懸架臂時，高的載荷可能施加到懸架臂上，因此懸架臂通常被構(gòu)建成非常強健以承受該載荷。重型懸架臂導(dǎo)致重量和花費更高。

本領(lǐng)域中需要一種用于非公路車輛的前懸架系統(tǒng)，其根據(jù)車軸相對于車軸架的高度有效地限制車軸的側(cè)傾角。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于非公路車輛的前懸架系統(tǒng)，其包括車軸處于第一預(yù)定運動范圍時的第一對側(cè)傾角止擋件和車軸處于第二預(yù)定運動范圍時的第二對側(cè)傾角止擋件。

在一種形式中，本發(fā)明涉及一種非公路車輛，其包括底盤、車軸架、剛性車軸和一對懸架缸。車軸架附接到底盤或者形成為底盤的一部分，并且包括大致豎直地布置的狹槽。剛性車軸安裝到車軸架，在車軸的每個端部處具有車輪輪轂，車軸能夠相對于車軸架豎直地運動。懸架缸連接在車軸架和車軸之間，并且能夠操作以使車軸相對于車軸架沿豎直方向運動。非公路車輛的特征在于，車軸包括：第一對側(cè)傾角止擋件，其在車軸相對于車軸架處于完全降低位置處或附近時接合車軸架；和第二對側(cè)傾角止擋件，其在車軸相對于車軸架處于完全升高位置處或附近時接合車軸架。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，可以降低懸架臂的尺寸和重量，由此降低整體成本。

另一個優(yōu)點在于，通過車軸的側(cè)傾角止擋件，高載荷不再施加在懸架臂上。

另一個優(yōu)點在于，兩對側(cè)傾角止擋件處于車軸和車軸架之間，而不管車軸處于完全降低位置，處于完全升高位置，還是處于這兩個位置之間的其它位置。

另一個優(yōu)點在于，車軸僅僅沿著預(yù)定運動路徑在車軸和車軸架之間運動，由此限制車軸和車輪的側(cè)向運動和滑動。

另一個優(yōu)點在于，根據(jù)車軸相對于車軸架的位置，提供可變側(cè)傾角擺動。

另一個優(yōu)點在于，本發(fā)明的懸架系統(tǒng)提供緊湊的系統(tǒng)，其能夠安裝在低且長度短的車輛中，以改善可見度和可操縱性。

另一個優(yōu)點在于，懸架臂的減小的質(zhì)量降低了系統(tǒng)的無彈簧質(zhì)量，從而懸架較好地控制工作，并且改進(jìn)了懸架的動態(tài)特性，在輪胎和路面之間具有較好的附著性。

附圖說明

通過結(jié)合附圖參考本發(fā)明實施例的以下說明，本發(fā)明的上述和其他特征及優(yōu)點及其獲取方法將會變得更加明顯，并可更好地理解本發(fā)明，其中：

圖1為本發(fā)明的懸架系統(tǒng)的實施例的分解透視圖；

圖2為圖1所示的懸架系統(tǒng)的組裝透視圖；

圖3為圖1和2所示的車軸組件的俯視透視圖；

圖4為圖1和2所示的車軸架的仰視透視圖；

圖5為圖1、2和4所示的車軸架的另一個仰視透視圖；

圖6為組裝的懸架系統(tǒng)的前視圖，其中車軸相對于車軸架處于完全降低位置，示出了大致豎直的側(cè)傾角止擋件之一接觸車軸架；

圖7為車軸和車軸架的縱向截面圖，其中車軸處于圖6所示的完全降低位置；

圖8為組裝的懸架系統(tǒng)的前視圖，其中車軸處于完全降低位置和完全升高位置之間大致一半的中立位置，示出了大致豎直的側(cè)傾角止擋件之一接觸車軸架；

圖9為車軸和車軸架的縱向截面圖，其中車軸處于圖8所示的中立位置；

圖10為組裝的懸架系統(tǒng)的前視圖，其中車軸處于中立位置和完全升高位置之間的過渡位置，示出了大致豎直的側(cè)傾角止擋件之一和大致水平的側(cè)傾角止擋件之一接觸車軸架；

圖11為組裝的懸架系統(tǒng)的前截面圖，其中車軸相對于車軸架處于完全升高位置，示出了大致水平的側(cè)傾角止擋件之一接觸車軸架；

圖12為車軸和車軸架的縱向截面圖，其中車軸處于圖11所示的完全升高位置；以及

圖13為利用本發(fā)明的兩對側(cè)傾角止擋件的例子的最大側(cè)傾角對豎直位移的曲線圖。

對應(yīng)參考符號表明貫穿若干視圖的對應(yīng)部分。本文示出的范例示出本發(fā)明的實施例，不應(yīng)將這種范例理解為是以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖，更具體地參考圖1和2，示出了非公路車輛10的實施例的一部分。在所示的實施例中，非公路車輛10被構(gòu)造為農(nóng)業(yè)牽引機，但是可以根據(jù)應(yīng)用而采用不同的構(gòu)造。牽引機10大體上包括油槽12、懸架臂14、車軸架16、車軸組件18以及一對懸架缸20。

油槽12為內(nèi)燃(IC)發(fā)動機的一部分并且位于內(nèi)燃發(fā)動機的底部處，該內(nèi)燃發(fā)動機限定了用于牽引機10的原動機。IC發(fā)動機通常為柴油發(fā)動機，但是也可以是不同類型的發(fā)動機，例如汽油或液態(tài)丙烷(LP)發(fā)動機。對于當(dāng)前大多數(shù)牽引機而言，IC發(fā)動機的鑄造本體還限定了牽引機10的底盤的一部分。然而，底盤也能夠包括單獨的框架構(gòu)件，發(fā)動機安裝到該框架構(gòu)件。在圖示實施例中，油槽12是鑄件，其限定了牽引機10的底盤的一部分。

懸架臂14包括多個后樞轉(zhuǎn)臂22，這些后樞轉(zhuǎn)臂可樞轉(zhuǎn)地連接到牽引機10的底盤。在圖示實施例中，后樞轉(zhuǎn)臂22可樞轉(zhuǎn)地連接到油槽12，如圖2所示。懸架臂14的前端部具有圓形殼體24，該圓形殼體圍繞車軸組件18的輸入聯(lián)接器26配合。輸入聯(lián)接器26可以與用于車軸組件18的MFD的驅(qū)動軸28聯(lián)接。當(dāng)車軸組件18相對于車軸架16向上和向下運動時，圓形殼體24也可以相對于輸入聯(lián)接器26樞轉(zhuǎn)有限的程度。

車軸架16安裝到油槽12的前端部。類似于上述油槽12，車軸架16可以附接到牽引機10的底盤，或者形成為該底盤的一部分。在圖示實施例中，車軸架16由重型鑄件形成，該重型鑄件為牽引機10的底盤的一部分。

車軸組件18包括剛性車軸30以及安裝在剛性車軸30的每個外側(cè)端部處的一對車輪輪轂32。車輪(未示出)通常以已知的方式安裝到輪轂32。在圖示實施例中，車軸組件18還包括樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34，該樞轉(zhuǎn)構(gòu)件大致位于車輪輪轂32之間的中部，并且沿著向前方向從剛性車軸18的前方延伸。樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34可以為圓柱形構(gòu)件的形式，并且具有縱向軸線36，該縱向軸線沿著牽引機10的前后方向延伸穿過輸入聯(lián)接器26的中心。樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34定位在形成于車軸架16的前端部中的大致豎直地布置的狹槽38內(nèi)，并且能夠在該狹槽內(nèi)運動。

所述一對懸架缸20每個都連接在車軸架16和剛性車軸30之間。在圖示實施例中，懸架缸20定位在樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34的沿側(cè)向相對的兩側(cè)上。然而，懸架缸20可以定位在其它位置，例如定位在后車軸后方和/或車軸架20下方。所述一對懸架缸20能夠操作，以利用控制器(未示出)使剛性車軸30沿著豎直方向相對于車軸架16運動。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，并且現(xiàn)在參考圖3-5，懸架系統(tǒng)40包括車軸架16、車軸30、懸架缸20以及處于車軸架16和車軸30之間的兩對側(cè)傾角止擋件42和44。更具體地，車軸30包括第一對側(cè)傾角止擋件42，當(dāng)車軸30相對于車軸架16處于壓縮或完全降低位置處或附近時，所述第一對側(cè)傾角止擋件接合車軸架16，并且車軸30包括第二對側(cè)傾角止擋件44，當(dāng)車軸30相對于車軸架16處于延伸或完全升高位置處或附近時，所述第二對側(cè)傾角止擋件接合車軸架16。

所述第一對側(cè)傾角止擋件42每個都包括大致豎直地布置的止擋表面46，所述第二對側(cè)傾角止擋件44每個都包括大致水平地布置的止擋表面48。車軸30包括向上延伸的塊體50，該塊體具有一對相對的側(cè)表面，該對側(cè)表面分別限定了所述大致豎直地布置的止擋表面46。豎直地布置的止擋表面46可以大致垂直于車軸30的縱向軸線，如圖所示，因此當(dāng)車軸30水平地定位時是基本上豎直的。作為另外一種選擇，豎直地布置的止擋表面46相對于車軸30的縱向軸線可以成小于90°的某個預(yù)定角度(例如80°-90°)。

由大致水平地布置的止擋表面48限定的所述第二對側(cè)傾角止擋件44定位在塊體50的每個側(cè)向側(cè)面上。所述第二對側(cè)傾角止擋件44每個都包括安裝到車軸30的頂部上的板52，每個板52具有上表面，該上表面限定了所述大致水平地布置的止擋表面48。每個板52的大致水平地布置的止擋表面48定位成相對于水平成預(yù)定角度。在圖示實施例中，大致水平地布置的止擋表面48相對于水平基準(zhǔn)面成小的銳角(例如1至10°)。在其它實施例中，大致水平地布置的止擋表面48可以與車軸30的縱向軸線平行(也就是水平的)。板52能夠利用任何合適的緊固技術(shù)可移除地附接到車軸30，例如利用緊固件54，該緊固件穿過板52中形成的孔，并且擰入到車軸30的頂部表面中。使用可移除的板52允許根據(jù)應(yīng)用而使用具有不同物理幾何結(jié)構(gòu)的板。板52也能夠不可移除地附接到車軸30的頂部，例如通過將板52焊接到車軸30。

車軸架16包括一對向下延伸的腿部56，在腿部的前端部處限定了狹槽38。每個腿部56具有側(cè)向內(nèi)表面，該側(cè)向內(nèi)表面限定了匹配止擋表面58，該匹配止擋表面能夠與塊體50上對應(yīng)的豎直地布置的止擋表面46接合，如以下將要描述的。車軸架16還包括向上延伸的凹部60，該凹部處于腿部56之間，并且處于腿部后側(cè)。當(dāng)車軸30相對于車軸架16處于完全升高位置時，塊體50配合在凹部60中。覆蓋板62緊固到腿部56的底端部，并且限定了當(dāng)車軸30相對于車軸架16處于完全降低位置時的止擋極限。具體地，當(dāng)樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34接觸覆蓋板62時，車軸處于完全降低位置。

車軸架16還包括形成于其底部處的一對凸臺64，所述一對凸臺限定了一對匹配止擋表面66，所述一對匹配止擋表面能夠與車軸30上對應(yīng)的水平地布置的止擋表面48接合，如以下將要描述的。凸臺64的增厚區(qū)域在水平的止擋表面48接觸車軸架16的底部時有助于加載。然而，根據(jù)車軸架16的構(gòu)造，這樣的增厚區(qū)域或凸臺可能不是必要的，水平的止擋表面48可以在沒有這樣的凸臺或加強區(qū)域的情況下直接接觸車軸架16。作為另一個選擇，與板52類似的板可以在與板52接觸的地方附接到車軸架16的底側(cè)。

一起作用以限制車軸30相對于車軸架16的側(cè)傾角的各種部件共同被稱為本發(fā)明的側(cè)傾角止擋布置結(jié)構(gòu)。這樣的部件可以包括第一對側(cè)傾角止擋件42、第二對側(cè)傾角止擋件44、匹配止擋表面58、樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34、豎直地布置的狹槽38以及匹配止擋表面66。這些部件一起起作用以限定側(cè)傾角止擋布置結(jié)構(gòu)。車軸30和車軸架16的外部形狀也影響構(gòu)成側(cè)傾角止擋布置結(jié)構(gòu)的其它部件的尺寸和形狀。

現(xiàn)在參考圖6-12，將更詳細(xì)地描述懸架系統(tǒng)40的操作。當(dāng)車軸30相對于車軸架16處于第一預(yù)定運動范圍內(nèi)時，第一對側(cè)傾角止擋件42接合車軸架16，當(dāng)車軸30相對于車軸架16處于第二預(yù)定運動范圍內(nèi)時，第二對側(cè)傾角止擋件44接合車軸架16。第一預(yù)定運動范圍與完全降低位置相鄰(也就是處于懸架缸20的行程長度的下部區(qū)域中)，第二預(yù)定運動范圍與完全升高位置相鄰(也就是處于懸架缸20的行程長度的上部區(qū)域中)。

參考圖6和7，車軸30示出為相對于車軸架16處于完全降低位置，其中樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34抵靠覆蓋板62。在圖示實施例中，樞轉(zhuǎn)構(gòu)件34能夠在大約110mm的整個行程長度上運動，中立位置處于中間，中立位置上方和下方各有55mm的行程長度。當(dāng)處于完全降低位置時，塊體50的側(cè)面上的豎直地布置的止擋表面46在車軸30相對于水平基準(zhǔn)成大約8.3°的側(cè)傾角時接觸腿部56的側(cè)面上的對應(yīng)匹配止擋表面58。豎直地布置的止擋表面46和對應(yīng)的匹配止擋表面58之間的接觸區(qū)域68如圖6所示。

現(xiàn)在參考圖8和9，車軸30示出為處于上部最大位置和下部最大位置之間大致一半的中立位置。當(dāng)處于中立位置時，塊體50的側(cè)面上的豎直地布置的止擋表面46在車軸30相對于水平基準(zhǔn)成大約8°的側(cè)傾角時仍然接觸腿部56的側(cè)面上的對應(yīng)匹配止擋表面58。豎直地布置的止擋表面46和對應(yīng)的匹配止擋表面58之間的接觸區(qū)域68如圖8所示。

現(xiàn)在參考圖10，車軸30示出為處于過渡點處，其中當(dāng)車軸32到達(dá)相對于水平基準(zhǔn)成大約7.25°的最大側(cè)傾角時豎直的止擋表面46和水平的止擋表面48均接觸車軸架16。當(dāng)車軸30處于該位置下方時，僅僅豎直的止擋表面46接觸車軸架16，當(dāng)車軸30處于該位置上方時，僅僅水平的止擋表面48接觸車軸架16。豎直地布置的止擋表面46和對應(yīng)的匹配止擋表面58之間的接觸區(qū)域68以及水平地布置的止擋表面48和對應(yīng)的匹配止擋表面66之間的接觸區(qū)域70均如圖10所示。

在圖10的圖示中，當(dāng)車軸處于中立位置上方大約37mm的行程長度處時，豎直的止擋表面46和水平的止擋表面48之間出現(xiàn)過渡點。豎直的止擋表面46和水平的止擋表面48之間的具體過渡點可以根據(jù)第一和第二對側(cè)傾角止擋件42和44和/或?qū)?yīng)的匹配止擋表面58和66的設(shè)計和構(gòu)造而改變。

參考圖11和12，車軸30示出為相對于車軸架16處于完全升高位置。當(dāng)處于完全升高位置時，車軸30的頂部上的水平地布置的止擋表面48在車軸30相對于水平基準(zhǔn)成大約3°的側(cè)傾角時接觸車軸架16的底部上對應(yīng)的匹配止擋表面66。水平地布置的止擋表面48和對應(yīng)的匹配止擋表面66之間的接觸區(qū)域70如圖11所示。當(dāng)車軸30處于完全升高位置時，在圖示實施例中，最大容許側(cè)傾角僅僅為3°，以防止車輪組件接觸底盤、金屬片或牽引機10的其它部件。車軸處于完全升高位置時的具體最大容許側(cè)傾角當(dāng)然可以根據(jù)構(gòu)造而改變。

當(dāng)車軸30相對于車軸架16向上和向下運動時，車軸30的最大側(cè)傾角在車軸30處于第一預(yù)定運動范圍內(nèi)任何位置處時根據(jù)第一數(shù)學(xué)關(guān)系而改變，并且車軸的側(cè)傾角在車軸30處于第二預(yù)定運動范圍內(nèi)任何位置處時根據(jù)第二數(shù)學(xué)關(guān)系而改變。第一對側(cè)傾角止擋件42的物理幾何結(jié)構(gòu)建立第一數(shù)學(xué)關(guān)系，第二對側(cè)傾角止擋件44和/或板52的物理幾何結(jié)構(gòu)建立第二數(shù)學(xué)關(guān)系。最大側(cè)傾角限定為豎直地布置的止擋表面46和/或水平地布置的止擋表面48中的一者接觸車軸架16的點，由此阻止車軸30相對于車軸架16的進(jìn)一步樞轉(zhuǎn)運動?，F(xiàn)在參考圖13，第一預(yù)定運動范圍對應(yīng)于第一對側(cè)傾角止擋件42建立最大容許側(cè)傾角時的運動范圍，第二預(yù)定運動范圍對應(yīng)于第二對側(cè)傾角止擋件44建立最大容許側(cè)傾角時的運動范圍?？梢钥吹?，代表第一預(yù)定運動范圍期間的第一數(shù)學(xué)關(guān)系的線條80具有非常微小的彎曲，但是可以被認(rèn)為是大致線性的關(guān)系。另外，代表第二預(yù)定運動范圍期間的第二數(shù)學(xué)關(guān)系的線條82也具有非常微小的彎曲，但是同樣可以被認(rèn)為是大致線性的關(guān)系。在第一線條80和第二線條82之間的相交點84處，車軸30和車軸架16之間的接觸從第一對側(cè)傾角止擋件42過渡到第二對側(cè)傾角止擋件44，或者反之亦然。相交點84右側(cè)的代表第二數(shù)學(xué)關(guān)系的線條具有的傾斜度比相交點84左側(cè)的代表第一數(shù)學(xué)關(guān)系的線條的傾斜度更陡。當(dāng)車軸30處于完全升高位置(到曲線的右側(cè))時，車軸30具有最小的最大側(cè)傾角，當(dāng)車軸處于完全降低位置(到曲線的左側(cè))時，車軸30具有最大的最大側(cè)傾角。虛線代表利用第一和第二對側(cè)傾角止擋件42和44中每一個的整個車軸止擋件的線性逼近。

雖然已經(jīng)參考至少一個實施例描述了本發(fā)明，但是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以進(jìn)一步修改本發(fā)明。因此本申請旨在涵蓋采用本發(fā)明一般原理的任何變型型式、用途或適應(yīng)型式。此外，本發(fā)明旨在涵蓋

本發(fā)明之外但在本發(fā)明所屬領(lǐng)域的且落在所附權(quán)利要求的限制內(nèi)的已知或慣有實踐范圍內(nèi)的偏差型式。