[发明专利]自动空气悬架控制系统、车辆牵引控制系统和牵引方法

说明书

相关申请

本申请要求2014年3月4日提交的美国临时专利申请序列号 61/947,561的利益和优先权，该申请的内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体涉及车辆空气悬架。更具体地，本发明涉及用于6×2 车辆的空气悬架的控制系统。

背景技术

在北美，具有联挂式后轴的大多数半牵引车-挂车组合体以所谓的 6×4配置运转。此术语指明在牵引车上存在六个独立的车轮位置(即，前轴两个以及两个后轴中的每个两个)，并且这些车轮位置中的四个被驱动以提供车辆推进力。通常，这意图表示四个后车轮位置被驱动，并且两个前轴车辆位置未被驱动并且主要目的是使车辆转向。在较少的程度上存在额外的配置，诸如6×2(仅两个后轴中的一个被驱动) 和4×2(具有两个轴的卡车仅具有一个驱动轴)配置。4×2配置受联邦桥梁法限制，仅容许一定的总车辆载荷，而6×2配置与6×4配置具有相等阀载荷运载能力。

6×4配置的关键优点是牵引力，而关键缺点是由驱动第二轴所需的额外齿轮组的寄生损失导致的燃料经济性下降。当燃料价格低时，车队倾向于指定6×4配置以提高生产率，因为将有更少的卡车因牵引力问题而被卡住，尤其是在诸如雪和冰的恶劣天气下。由于燃料价格在近年来显著上涨，车队转向6×2配置，将其作为改进他们的总燃料操作成本的可行方法。

多年来6×2配置已被广泛用于欧洲及世界其他地区。为了克服固有的牵引力问题，欧洲牵引车装配有电子控制空气悬架(ECAS)，其包括控制单元、压力传感器、车轮速度传感器以及阀，并且具有一定的控制逻辑，以当检测到车轮打滑时朝向驱动轴并远离非驱动轴转移载荷。通过增大驱动轴上的载荷，获得更多牵引作用力并且车轮可以以缓慢的速度移动，直到能够重新获得足够的牵引力，此时系统返回其正常操作，保持在两个联挂轴之间的50/50载荷偏置。ECAS系统在欧洲是标准供给，但是，由于它们的额外成本和复杂性，它们尚未广泛用于北美。在北美，当6×2配置已被采用时，手动“空气倾倒”阀通常已经被设置到驾驶室，给予驾驶员在需要时从非驱动轴悬架释放空气的选项，因此将载荷传递到驱动轴。虽然简单且低成本，但是此方法容许操作者误差，这可疏忽地在驱动轴上留下过大载荷，违反联邦桥梁法。为了有效地使用，这将需要驾驶员的额外训练和经验。

系统已经开始在北美出售，用于将使此过程自动化的6×2配置的控制模块，类似于ECAS系统。在所有这些情形中，系统监控车轮速度和方向，并且当车轮打滑时调整空气压力，以将更多载荷作用在驱动轴上。同样，一旦重新获得牵引力并且车辆回到正常速度，载荷偏置就回到在联挂轴之间50/50。

轮胎设计、使用和磨损领域的技术人员将识别出具有联挂的50/50 载荷偏置的6×2牵引车的固有设计缺点。6×4配置和6×2配置的关键区别是6×4配置分裂从两个驱动轴之间的发动机传递的扭矩。在6 ×2配置的情形中，100％的驱动扭矩必须通过单个驱动轴。在同一轴载荷下增大的扭矩将成比例地增大轮胎经历的纵向打滑。纵向打滑是所有橡胶充气轮胎在旋转以驱动车辆时都会经历的现象。它是沿行进方向发生的打滑。此打滑致使轮胎随时间磨损，并且在增大的扭矩被施加于6×2配置的情况下，将显著降低该车队经历的轮胎寿命。

如果所有车辆都近似满载地行驶，则增加的纵向打滑很可能不是严重的问题，因为可通过非驱动轴的改善的磨损补偿驱动轴轮胎的增加的磨损。但是很少是这种情形。根据美国运输部门的研究，牵引车- 挂车组合体等级8车辆所运载的载荷的53％在60000磅以下。假设前转向轴保持约12000磅的载荷，并且其余载荷均衡地分布在其他轴之间，这将使约24000磅作用在牵引车和挂车联挂系统上的每个轴上。对于50/50载荷偏置，驱动轴将仅被加载至其法定20000磅极限内的约12000磅，同时仍取得100％驱动扭矩。

此外，如果非驱动后轴是可在升高状态(其中，它在地面上方间隔开一些距离)和展开状态(其中，它接触地面)之间移动的类型，则可存在下述境况，在该境况中，非驱动后轴优选不在升高和展开状态之间移动，无论空气悬架控制系统是否另有指令。因此，有利的是提供一种包括互锁装置的空气悬架控制系统，以防止在一定境况下可升降的非驱动后轴移动。

发明内容

本主题具有若干个方面，所述方面可分别地或一起具体化成下面描述和要求权利的装置和系统。这些方面可单独地或与本文描述的主题的其他方面组合地被采用，并且对这些方面全体的描述并非意图排出分别使用这些方面或如所附权利要求中所陈述的分别地或以不同组合地要求这类方面的权利。