專利名稱：開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減輕車輛振動(dòng)的懸掛系統(tǒng)，特別是一種應(yīng)用于200km/h以及以上 速度級(jí)客車、機(jī)車或動(dòng)車組的二系橫向減振系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車輛振動(dòng)是影響車輛平順性的重要因素，衰減振動(dòng)、提高平順性的途徑之一是設(shè) 計(jì)合理的懸掛系統(tǒng)，傳統(tǒng)的被動(dòng)懸掛系統(tǒng)的阻尼與剛度一般是按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)或優(yōu)化方法確定 的，一經(jīng)選定，在車輛行駛過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就限制了懸掛性能的進(jìn)一步提高。近幾 年來(lái)，隨著鐵路車輛的不斷提速，以及人們對(duì)乘坐火車的舒適性的不斷提高，傳統(tǒng)的懸掛系 統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足相關(guān)的要求，因而開(kāi)發(fā)一種新式能夠適應(yīng)高速列車的懸掛系統(tǒng)已經(jīng)勢(shì)在 必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高懸掛系統(tǒng)性能的開(kāi)關(guān)式半 主動(dòng)懸掛系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，包括四套半開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減 振器，兩個(gè)加速度傳感器和檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于每?jī)商组_(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器呈斜對(duì) 角安裝，作用于車體和轉(zhuǎn)向架之間；每套開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器均包括減振器本體、高速開(kāi)關(guān) 閥、可調(diào)阻尼閥以及壓力傳感器，其中高速開(kāi)關(guān)閥Al用于接通減振器本體的無(wú)桿腔以及儲(chǔ) 油腔，儲(chǔ)油腔與無(wú)桿腔之間設(shè)置有單向閥A3，高速開(kāi)關(guān)閥A2用于接通無(wú)桿腔和有桿腔，有 桿腔與儲(chǔ)油腔之間設(shè)置有可調(diào)阻尼閥A4，壓力傳感器用于檢測(cè)減振器本體有桿腔引出的油 路壓力；加速度傳感器以及壓力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸給控制器，控制器控制 高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)作。優(yōu)選的是所述的加速度傳感器檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、積分與 高通濾波處理電路后將信號(hào)傳遞給控制器。優(yōu)選的是所述的壓力傳感器檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后將信號(hào)傳遞給控 制器。優(yōu)選的是所述的高速開(kāi)關(guān)閥包括閥體，閥體的內(nèi)部包括動(dòng)鐵芯、閥芯以及復(fù)位彈 簧，是二通常閉電磁閥。優(yōu)選的是所述的減振器本體包括外缸、中間缸、內(nèi)缸，內(nèi)缸的內(nèi)部設(shè)置有活塞桿 以及活塞，內(nèi)缸和中間缸的端部設(shè)置有底座閥，另一端部設(shè)置有導(dǎo)程，并通過(guò)鎖緊螺母與外 缸連接，有桿腔通過(guò)導(dǎo)程直接與外部油路相接，無(wú)桿腔通過(guò)內(nèi)缸上設(shè)置的油孔，與內(nèi)缸和中 間缸之間形成的腔體相接，并通過(guò)腔體與外部油路相接。優(yōu)選的是所述的活塞上設(shè)置有單向閥。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明結(jié)合車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、檢測(cè)技術(shù)、液壓減振器技術(shù)、 液壓閥技術(shù)、控制技術(shù)以及故障診斷技術(shù)研究開(kāi)發(fā)一種帶有控制系統(tǒng)的應(yīng)用于二系懸掛中的橫向減振系統(tǒng)，不僅滿足常規(guī)被動(dòng)懸掛液壓減振器的所有性能，而且在控制系統(tǒng)的作用 下，液壓減振器能夠做出相應(yīng)的響應(yīng)。保留液壓減振器衰減車體橫向振動(dòng)的阻尼力，關(guān)斷液 壓減振器加速車體橫向振動(dòng)的阻尼力。檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)是整個(gè)半主動(dòng) 懸掛系統(tǒng)的核心，其中，檢測(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)中車體橫向加速度的檢測(cè)以及減振 器內(nèi)部壓力的檢測(cè)，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的動(dòng)作，故障診斷系統(tǒng)負(fù)責(zé)加速度傳感 器故障、控制裝置本身故障以及整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)故障診斷功能，并且在出現(xiàn)故障的情 況下，半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)能夠切換至被動(dòng)狀態(tài)。選擇使油路均在導(dǎo)程方向引出，油路會(huì)更加緊 湊，油液的行程減少，減小了流體在長(zhǎng)行程時(shí)的壓力損失，而且為高速開(kāi)關(guān)閥的安裝提供便 利。


圖1為本發(fā)明開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器工作原理2為本發(fā)明工作狀態(tài)示意圖(vl > 0、vl-v2 > 0)圖3為本發(fā)明工作狀態(tài)示意圖(vl > 0、vl-v2彡0)圖4為本發(fā)明減振器本體的剖視結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明高速開(kāi)關(guān)閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明控制系統(tǒng)框圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式一種開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，包括四套半開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器，兩個(gè)加速度傳感 器和檢測(cè)控制系統(tǒng)，每?jī)商组_(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器呈斜對(duì)角安裝，作用于車體和轉(zhuǎn)向架之間； 每套開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器均包括減振器本體A、高速開(kāi)關(guān)閥A1、A2可調(diào)阻尼閥A4以及壓力 傳感器，其中高速開(kāi)關(guān)閥Al用于接通減振器本體的無(wú)桿腔以及儲(chǔ)油腔，儲(chǔ)油腔與無(wú)桿腔之 間設(shè)置有單向閥A3，高速開(kāi)關(guān)閥A2用于接通無(wú)桿腔和有桿腔，有桿腔與儲(chǔ)油腔之間設(shè)置有 可調(diào)阻尼閥A4，壓力傳感器用于檢測(cè)減振器本體有桿腔引出的油路壓力；加速度傳感器以 及壓力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸給控制器，控制器控制高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)作。所述 的加速度傳感器檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、積分與高通濾波處理電路后將信 號(hào)傳遞給控制器。所述的壓力傳感器檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后將信號(hào)傳遞給控制 器。所述的高速開(kāi)關(guān)閥包括閥體1，閥體1的內(nèi)部包括動(dòng)鐵芯2、閥芯3以及復(fù)位彈簧4，是 二通常閉電磁閥。所述的減振器本體包括外缸5、中間缸6、內(nèi)缸7，內(nèi)缸7的內(nèi)部設(shè)置有活 塞桿8以及活塞9，內(nèi)缸7和中間缸6的端部設(shè)置有底座閥10，另一端部設(shè)置有導(dǎo)程11，并 通過(guò)鎖緊螺母12與外缸5連接，有桿腔通過(guò)導(dǎo)程11直接與外部油路相接，無(wú)桿腔通過(guò)內(nèi)缸 7上設(shè)置的油孔，與內(nèi)缸7和中間缸6之間形成的腔體相接，并通過(guò)腔體與外部油路相接。 所述的活塞9上設(shè)置有單向閥A5。如圖1所示在高速開(kāi)關(guān)閥ApA2都不得電的情況下，即為被動(dòng)形式的減振器。在 減振器拉伸(活塞桿左移)時(shí)，單向閥^關(guān)閉，有桿腔的油液經(jīng)過(guò)可調(diào)阻尼閥^流回儲(chǔ)油 腔，由于可調(diào)阻尼閥A4的節(jié)流作用，有桿腔為高壓，形成拉伸時(shí)的阻力，由于活塞桿的左移， 活塞下部需要補(bǔ)充油液，此時(shí)儲(chǔ)油腔的油經(jīng)過(guò)單向閥A3進(jìn)入無(wú)桿腔，補(bǔ)充由于活塞移動(dòng)形成的油液不足，避免產(chǎn)生局部真空。在減振器壓縮(活塞桿右移)時(shí)，單向閥A3關(guān)閉，無(wú)桿 腔的油液經(jīng)過(guò)單向閥A5流向有桿腔，由于活塞桿右移要占去油缸內(nèi)一部分容積，所以就要 有油液被排出，排出的油液經(jīng)過(guò)可調(diào)阻尼閥A4流回儲(chǔ)油腔，形成壓縮時(shí)的阻力。總之，在拉 伸和壓縮行程中，油液都是從有桿腔經(jīng)可調(diào)阻尼閥到儲(chǔ)油腔做單向流動(dòng)。在減振器拉伸(活塞桿左移)狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)閥A2得電，A1失電，由于單向閥A5的 截止作用，左腔油液只能通過(guò)閥A2流入右腔，其不足部分由儲(chǔ)油腔供油來(lái)補(bǔ)充。由于開(kāi)關(guān) 閥A2不產(chǎn)生流動(dòng)阻力，油路及左、右腔均不產(chǎn)生壓力，活塞所受的合力F為0。此狀態(tài)下減 振器不提供減振力。在減振器壓縮(活塞桿右移)狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)閥~得電，A2失電，右腔的油液分兩路 流動(dòng)，一路通過(guò)單向_A5流向左腔，補(bǔ)充活塞移動(dòng)帶來(lái)的油腔體積增大；多余的油量通過(guò)另 一油路由開(kāi)關(guān)閥A1流向儲(chǔ)油腔。由于單向閥A5和開(kāi)關(guān)閥A1不產(chǎn)生流動(dòng)阻力，油路及左、右 腔均不產(chǎn)生壓力，活塞所受的合力F為0。此狀態(tài)下減振器不提供減振力。一輛車的開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)由四套開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器、兩個(gè)加速度傳感度 和一套檢測(cè)、控制系統(tǒng)等組成。其中，每?jī)商组_(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器A、B呈斜對(duì)角安裝、作用 于車體和轉(zhuǎn)向架之間，其對(duì)應(yīng)的控制閥分別為A1、A2、A3、A4、A5 ；B1、化、B3、B4、B5 (見(jiàn)圖2和圖 3)。當(dāng)V1 > 0、Vl-V2 > 0時(shí)(圖2)，高速開(kāi)關(guān)閥A1A2得電動(dòng)作，其對(duì)應(yīng)的控制油路被 接通。此時(shí)減振器A的活塞相對(duì)缸體向右運(yùn)動(dòng)(拉出)，由于單向閥A5的截止作用，其右腔 油液只能通過(guò)可調(diào)阻尼閥A4流回儲(chǔ)油腔。同時(shí)，儲(chǔ)油腔中儲(chǔ)蓄的油液經(jīng)單向閥A3流進(jìn)左腔， 用于補(bǔ)償活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)體積差所帶來(lái)的供油流量不足。由于可調(diào)阻尼閥A4具有節(jié)流作用， 系統(tǒng)建立起了壓力，因此，右腔為高壓腔、左腔為低壓腔(壓力約為0)。減振器A的活塞承 受的合力Fri向左，此力作用在車體上，阻止車體向右運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，減振器B的活塞相對(duì)缸體向右運(yùn)動(dòng)(壓縮)，右腔的油液分兩路流動(dòng)，一路通 過(guò)單向閥&流入左腔，補(bǔ)充活塞移動(dòng)帶來(lái)的油腔體積增大；多余的油量通過(guò)另一油路經(jīng)高 速開(kāi)關(guān)閥化和可調(diào)阻尼閥B4流回儲(chǔ)油腔。由于可調(diào)阻尼閥B4具有節(jié)流作用，系統(tǒng)建立起 了壓力，此時(shí)回路中的流量等于無(wú)桿腔(右腔)對(duì)有桿腔(左腔)在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的體積差。 由于高速開(kāi)關(guān)閥化得電打開(kāi)，使得減振器B的左、右腔的壓力相等，均為高壓腔，而右腔(無(wú) 桿腔)活塞有效面積為左腔(有桿腔)活塞有效面積的兩倍，所以，液壓力作用在活塞上的 合力Frt向左，并與Fri —起作用在車體上，阻止車體向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)V1 > 0、Vl-V2彡0時(shí)(圖3)，高速開(kāi)關(guān)閥A1A2得電動(dòng)作，其對(duì)應(yīng)的控制油路被 接通。減振器A活塞相對(duì)缸體向左運(yùn)動(dòng)(壓縮)，左腔的油液分兩路流動(dòng)，一路通過(guò)單向閥 A5流入右腔，補(bǔ)充活塞移動(dòng)帶來(lái)的油腔體積增大；多余的油量通過(guò)另一油路由高速開(kāi)關(guān)閥 A1流回儲(chǔ)油腔。由于單向閥A5和高速開(kāi)關(guān)閥A1不產(chǎn)生流動(dòng)阻力，油路及左、右腔均不產(chǎn)生 壓力，活塞所受的合力FrA為0。此狀態(tài)下減振器A不提供減振力。同時(shí)，減振器B活塞相對(duì)缸體向左運(yùn)動(dòng)(拉出)，由于單向閥&的截止作用和可調(diào) 阻尼閥B4的節(jié)流作用，左腔油液會(huì)通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥4流入右腔，其不足部分由儲(chǔ)油腔供油 來(lái)補(bǔ)充。由于高速開(kāi)關(guān)閥化不產(chǎn)生流動(dòng)阻力，油路及左、右腔均不產(chǎn)生壓力，活塞所受的合 力FrB為0。此狀態(tài)下減振器B也不提供減振力。由以上分析可知，當(dāng)V1 > 0、Vl-V2 > 0時(shí)減振器A、B可提供向左的減振力，實(shí)施減振作用；當(dāng)V1 > 0、Vl-V2 ( 0時(shí)減振器A、B不提供減振力。從而在V1 > 0時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)減振力 方向的控制要求。同理，可推出當(dāng)V1 < 0、V1-V2 ^ 0時(shí)減振器A、B可提供向右的減振力，當(dāng)V1 < 0、 V1-V2 > 0時(shí)減振器A、B不提供減振力。在V1 < 0時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)減振力方向的控制要求。高速開(kāi)關(guān)閥是開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)中最重要的控制元件，其性能的好壞決定了 開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的成敗。高速開(kāi)關(guān)閥在開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)中的主要作用是卸 荷，即卸掉液壓減振器加速車體橫向振動(dòng)的阻尼力。高速開(kāi)關(guān)閥主要有動(dòng)鐵芯2和閥芯3組成，以閥芯3的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)油液的通斷，其原 理如圖5所示常態(tài)時(shí)，即失電狀態(tài)時(shí)，閥芯3位于右位，閥關(guān)閉，油液不能通過(guò)；得電時(shí)，閥 芯3位于左位，閥打開(kāi)，油液即能通過(guò)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，包括四套半開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器，兩個(gè)加速度傳感器 和檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于每?jī)商组_(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器呈斜對(duì)角安裝，作用于車體和轉(zhuǎn) 向架之間；每套開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器均包括減振器本體A、高速開(kāi)關(guān)閥A1、A2可調(diào)阻尼閥A4 以及壓力傳感器，其中高速開(kāi)關(guān)閥Al用于接通減振器本體的無(wú)桿腔以及儲(chǔ)油腔，儲(chǔ)油腔與 無(wú)桿腔之間設(shè)置有單向閥A3，高速開(kāi)關(guān)閥A2用于接通無(wú)桿腔和有桿腔，有桿腔與儲(chǔ)油腔之 間設(shè)置有可調(diào)阻尼閥A4，壓力傳感器用于檢測(cè)減振器本體有桿腔引出的油路壓力；加速度 傳感器以及壓力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸給控制器，控制器控制高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng) 作。
2.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，其特征在于所述的加速度傳感器檢 測(cè)信號(hào)后通過(guò)低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、積分與高通濾波處理電路后將信號(hào)傳遞給控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，其特征在于所述的壓力傳感器檢測(cè) 信號(hào)后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后將信號(hào)傳遞給控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，其特征在于所述的高速開(kāi)關(guān)閥包括 閥體1，閥體1的內(nèi)部包括動(dòng)鐵芯2、閥芯3以及復(fù)位彈簧4，是二通常閉電磁閥。
5.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，其特征在于所述的減振器本體包括 外缸5、中間缸6、內(nèi)缸7，內(nèi)缸7的內(nèi)部設(shè)置有活塞桿8以及活塞9，內(nèi)缸7和中間缸6的端 部設(shè)置有底座閥10，另一端部設(shè)置有導(dǎo)程11，并通過(guò)鎖緊螺母12與外缸5連接，有桿腔通 過(guò)導(dǎo)程11直接與外部油路相接，無(wú)桿腔通過(guò)內(nèi)缸7上設(shè)置的油孔，與內(nèi)缸7和中間缸6之 間形成的腔體相接，并通過(guò)腔體與外部油路相接。
6.如權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，其特征在于所述的活塞9上設(shè)置有 單向閥A5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，包括四套半開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器，兩個(gè)加速度傳感器和檢測(cè)控制系統(tǒng)，每?jī)商组_(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器呈斜對(duì)角安裝，作用于車體和轉(zhuǎn)向架之間；每套開(kāi)關(guān)式半主動(dòng)減振器均包括減振器本體A、高速開(kāi)關(guān)閥A1、A2可調(diào)阻尼閥A4以及壓力傳感器，其中高速開(kāi)關(guān)閥A1用于接通減振器本體的無(wú)桿腔以及儲(chǔ)油腔，儲(chǔ)油腔與無(wú)桿腔之間設(shè)置有單向閥A3，高速開(kāi)關(guān)閥A2用于接通無(wú)桿腔和有桿腔，有桿腔與儲(chǔ)油腔之間設(shè)置有可調(diào)阻尼閥A4，壓力傳感器用于檢測(cè)減振器本體有桿腔引出的油路壓力；加速度傳感器以及壓力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸給控制器，控制器控制高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)作。
文檔編號(hào)B61F5/00GK102069813SQ20101058787
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者張康行, 李莉, 武立國(guó) 申請(qǐng)人:青島四方車輛研究所有限公司