CN104343880A - 实现力平衡输出的液压缓冲系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现力平衡输出的液压缓冲系统，其中包括单向定比减压阀、活塞组件和缸筒组件，单向定比减压阀包括阀芯、第一容腔、第二容腔和第三容腔，阀芯设置于第二容腔内，阀芯的第一端与第一容腔连接，阀芯的第二端与第三容腔连接，第二容腔内开设有分流通道，所述的分流通道与所述的第三容腔之间开设有反馈油孔；单向定比减压阀设置于活塞内，且的第一容腔于有杆腔连接，第二容腔的分流通道与有杆腔连接。采用了本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统，在不改变原有液压缓冲器的结构前提下，仅将单向定比减压阀设置于活塞中即可使左右两边的液压缓冲器的输出力相等，机械性能稳定，结构简单，易于实现，有利于维修和替换，具有更广泛的应用范围。

Description

实现力平衡输出的液压缓冲系统

技术领域

本发明涉及铰接客车技术领域，具体是指一种实现力平衡输出的液压缓冲系统。

背景技术

实现阶梯式阻尼控制的压力控制油路及其相应的缓冲器，铰接车辆一般由两节车厢组成，前车厢和后车厢由底盘铰接系统连接，底盘铰接系统包括前架、后架、转盘轴承和提供阻尼的液压缓冲器，前架通过前横梁与前车厢固定连接，后架通过后横梁与后车厢固定连接，液压缓冲器左右各一件连接在铰接系统前架和后架之间，当前车厢转弯时，前车和后车带动铰接系统的前架和后架相对转动，液压缓冲器包括液压控制油路，缸筒组件，活塞组件和储油箱，其中缸筒组件，液压控制油路和储油箱固定连接后，再与铰接系统的后架连接，活塞组件和铰接系统的前架连接，活塞组件设置在缸筒组件内，并可在缸筒组件内滑动。

假设前车厢向右转，左液压缓冲器和右液压缓冲器实用的液压阻尼相同，对于左液压缓冲器，有杆腔为缓冲压力工作腔，对于右液压缓冲器，无杆腔为缓冲压力工作腔。由于活塞杆的存在使得有杆腔和无杆腔的排油量和有效解截面积都不相等，而液压阻尼产生的阻尼压力和通过的液流流量成正比，因此得出左液压缓冲器的输出力大于右液压缓冲器的输出力，进一步地，该不平衡的输出力造成铰接系统左右两侧的受力不均衡，机械稳定性变差。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种在活塞上设置单向定比减压阀，并通过单向定比减压阀的压力反馈和阀芯面积比例，对无杆腔作为缓冲压力工作腔的阻尼压力按一定比例进行减压，使左右液压缓冲器的输出力相等，避免受力不均匀的实现力平衡输出的液压缓冲系统。

为了实现上述目的，本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统具有如下构成：

该实现力平衡输出的液压缓冲系统，所述的液压缓冲系统具有单向定比减压阀、活塞组件和缸筒组件，所述的活塞组件包括活塞和活塞杆，所述的缸筒组件包括焊接三联件和缸筒，所述的活塞组件设置在所述的缸筒内，且所述的活塞组件将相应的缸筒分隔为有杆腔和无杆腔，其主要特点是：

所述的单向定比减压阀包括阀芯，所述的阀芯将单向定比减压阀的内部分割为第一容腔、第二容腔和第三容腔，所述的阀芯设置于所述的第二容腔内，所述的阀芯的第一端与所述的第一容腔连接，所述的阀芯的第二端与所述的第三容腔连接，所述的第二容腔内开设有分流通道，所述的分流通道与所述的第三容腔之间开设有反馈油孔；

所述的单向定比减压阀设置于所述的活塞内，且所述的第一容腔与所述的有杆腔连接，所述的第二容腔的分流通道与所述的有杆腔连接。

进一步地，所述的单向定比减压阀还包括弹簧，所述的弹簧设置于所述的阀芯上。

进一步地，所述的分流通道内设置有阻尼孔。

进一步地，当有杆腔作为压力工作腔时，所述的单向定比减压阀的阀芯关闭；当无杆腔作为压力工作腔时，所述的单向定比减压阀的阀芯被打开，单向定比减压阀根据受力平衡公式，将无杆腔的液压油通过所述的分流通道分流至所述的有杆腔。

更进一步地，所述的受力平衡公式具体为：

P2＝A1·P1/A2；

其中，P1为所述的无杆腔产生的压力，P2为所述的有杆腔产生的压力，A1为无杆腔的有效截面积，A2为有杆腔的有效截面积。

进一步地，所述的焊接三联件的外管均为圆形外管。

采用了本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统，无杆腔作为缓冲压力工作腔时，只需要产生极小的压力值即可打开单向定比减压阀的阀芯，无杆腔的液压油按一定比例通过定比减压阀分流直接回到有杆腔中，使液压油由无杆腔流向有杆腔的液流流量小于液压油由有杆腔流向无杆腔的液流流量，达到使铰接系统左右两侧受力相等的目的，在不改变原有液压缓冲器的结构前提下，仅将单向定比减压阀设置于活塞中即可实现上述效果，机械性能稳定，结构简单，易于实现，有利于维修和替换；同时，本发明的液压缓冲系统使用圆形外管，相比于目前技术的方形外管使用液压油的油量更少，液压缓冲器的重量更轻，成本更低，因此，本发明具有更广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统的结构示意图。

图2为本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统的液压控制油路的结构示意图。

图3为本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统的缸筒组件的结构示意图。

图4为现有焊接三联件的外管的结构示意图。

图5为本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统的焊接三联件的外管的结构示意图。

图6为本发明的一种完整的实现力平衡输出的液压缓冲系统的结构示意图。

图7为本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统的单向定比减压阀的结构示意图。

1    前架

2    后架

3    缸筒组件

31   缸筒

32   后端盖

33   扣压管

34   集成块

35   外管

36   平端紧定螺钉

4    活塞组件

41   活塞

42   活塞杆

43   有杆腔

43a  左液压缓冲器的有杆腔

43b  右液压缓冲器的有杆腔

44   无杆腔

44a  左液压缓冲器的无杆腔

44b  右液压缓冲器的无杆腔

5    储油箱

5a   左液压缓冲器的储油箱

5b   右液压缓冲器的储油箱

61   第一单向阀

61a  左液压缓冲器的第一单向阀

61b  右液压缓冲器的第一单向阀

62   第二单向阀

62a  左液压缓冲器的第二单向阀

62b  右液压缓冲器的第二单向阀

63   第三单向阀

63a  左液压缓冲器的第三单向阀

63b  右液压缓冲器的第三单向阀

64   第四单向阀

64a  左液压缓冲器的第四单向阀

64b  右液压缓冲器的第四单向阀

71   第一溢流阀

71a  左液压缓冲器的第一溢流阀

71b  右液压缓冲器的第一溢流阀

72   第二溢流阀

72a  左液压缓冲器的第二溢流阀

72b  右液压缓冲器的第二溢流阀

73   电磁阀

73a  左液压缓冲器的电磁阀

73b  右液压缓冲器的电磁阀

74   液压阻尼

74a  左液压缓冲器的液压阻尼

74b  右液压缓冲器的液压阻尼

75   机械阀

75a  左液压缓冲器的机械阀

75b  右液压缓冲器的机械阀

8    左液压缓冲器

9    右液压缓冲器

10   单向定比减压阀

10a  左液压缓冲器的单向定比减压阀

10b  右液压缓冲器的单向定比减压阀

101  阀芯

102  第一容腔

103  第二容腔

104  第三容腔

105  反馈油孔

106  分流通道

107  阻尼孔

108  弹簧

11   吸油口

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

在本发明的一种实施方式中，如图1所示，铰接系统的前架1和后架2之间左右各连接一个液压缓冲器，各个液压缓冲器包括液压控制油路，缸筒组件3，活塞组件4和储油箱5，其中，液压控制油路、缸筒组件3和储油箱5固定连接，且再与铰接系统的后架2连接；活塞组件4和铰接系统的前架1连接，活塞组件4设置在缸筒组件3内，并可在缸筒组件3内滑动。

如图2所示，为液压控制油路的结构示意图，液压控制油路由第一单向阀61，第二单向阀62，第三单向阀63，第四单向阀64，机械阀75，电磁阀73，第一溢流阀71，第二溢流阀72和液压阻尼74组成液压控制油路。

其中，第一单向阀61设置在储油箱5与缸筒31的无杆腔44之间，作为第一吸油油路；第四单向阀64设置在缸筒31的有杆腔43和储油箱5之间，作为第二吸油油路；机械阀75，电磁阀73，第一溢流阀71，第二溢流阀72和液压阻尼74组成压力控制油路，并且压力控制油路的所有元器件，集成设置在焊接三联件的集成块内；第二单向阀62设置在缸筒31的无杆腔44和压力控制油路之间，作为第一压油油路；第三单向阀63设置在缸筒31的有杆腔43和压力控制油路之间，作为第二压油油路；压力控制油路和储油箱5之间的油路作为回油油路。

此外，单向定比减压阀10设置在活塞41，连接有杆腔43和无杆腔44形成定比减压回路作为液压缓冲器的油量分配油路。

如图3所示，为缸筒组件的结构示意图，缸筒组件3包括焊接三联件，缸筒31，后端盖32，扣压管33及相关缸筒密封件。

其中，焊接三联件由集成块34、外管35及法兰依次焊接而成，压力控制油路的所有元器件，集成设置在焊接三联件的集成块34内；缸筒31设置安装在焊接三联件内，和焊接三联件中的集成块34配合接触，通过缸筒密封件形成一端密封；后端盖32设置安装在缸筒31及焊接三联件的另一端，通过缸筒密封件密封缸筒31及焊接三联件的另一端；在焊接三联件的集成块34上设置有平端紧定螺钉36，压紧焊接三联件内的缸筒31，避免缸筒31在集成块34与后端盖32之间轴向移动；扣压管33设置安装在后端盖32和焊接三联件的集成块34之间，实现第一压油油路和集成块34内的压力控制油路之间的连接；缸筒31和焊接三连接外管35之间的环形密封区域形成储油箱5。

在液压缓冲器工作过程中的任何时候，液压缓冲器的吸油口11都必须保证处于液压油液面以下，否则液压缓冲器吸油时将产生“吸口”现象，造成阻尼压力不稳，同时“吸空”现象造成液压缓冲器的严重腐蚀。目前技术中，焊接三联件的外管35均采用方形外管(如图4所示)，在液压缓冲器功能等同的条件下，用于保证吸油口11处于液面下，需要注入的液压油是圆形外管的数倍之多。因此，本发明的焊接三联件的外管35使用圆形外管(如图5所示)，相比于目前技术的方形外管使用液压油的油量更少，液压缓冲器的重量更轻，成本更低，在车辆系统追求轻量化和燃油经济性的今天，具有很好的实用意义。

本发明的完整结构示意图如图6所示，以下结合本发明的一个具体实施例进行进一步的说明：

当车辆右转弯时，前车架和后车间带动前架1和后架2相对转动，左液压缓冲器8的活塞组件随前架1旋转，在缸筒内向有杆腔滑动伸出；右液压缓冲器9的活塞组件随前架1旋转，在缸筒内向无杆腔滑动缩进。

对于左液压缓冲器8，有杆腔43a的容腔体积缩小，压缩有杆腔43a内的液压油经第二排油油路，流到压力控制油路进行压力控制，产生压力值，再经回油油路流回储油箱5a；有杆腔43a产生的压力作用在活塞上，缓解活塞向有杆腔43a滑动的趋势，即缓解铰接系统向右旋转的趋势，即缓解车辆右转的趋势；活塞在缸筒内向有杆腔43a滑动时，无杆腔44a的容腔体积增大，产生负压后，通过第一吸油回路从储油箱5a吸油，保持容腔内充满液压油，此时，左液压缓冲器的输出力为F2＝P2·A2(P2为有杆腔的阻尼压力，A2为有杆腔的有效截面积)。

对于右液压缓冲器9，无杆腔44b的容腔体积缩小，压缩无杆腔44b内的液压油经第一排油油路，流到压力控制油路进行压力控制，产生压力值，再经回油油路流回储油箱5b；无杆腔44b产生的压力作用在活塞上，缓解活塞向无杆腔44b滑动的趋势，即缓解铰接系统向右旋转的趋势，即缓解车辆右转的趋势；活塞在缸筒内向无杆腔44b滑动时，有杆腔43b的容腔体积增大，产生负压后，通过第二吸油回路从储油箱5b吸油，保持容腔内充满液压油。右液压缓冲器的输出力为F1＝P1·A1(P1为无杆腔的阻尼压力，A1为无杆腔的有效截面积)。

由于P1＞P2，A1＞A2，显然F1＞F2，造成铰接系统左右两侧的受力不均衡，机械稳定性较差。

为了解决铰接系统左右两侧受力不均衡的问题，本发明在活塞上设置单向定比减压阀10a和10b。具体实施方式为：

当车辆右转左液压缓冲器8的有杆腔43a作为压力工作腔时，单向定比减压阀10a的阀芯截止，有杆腔43a内的所有液压油均通过压力控制油路进行压力控制；右液压缓冲器9的无杆腔44b作为压力工作腔时，液压油打开单向定比减压阀10b的阀芯，单向定比减压阀10b通过反馈油孔和阀芯面积比例，对右液压缓冲器9的无杆腔44b的阻尼压力按一定比例进行减压，即使无杆腔44b的液压油按一定比例通过单向定比减压阀10b分流直接回到右液压缓冲器9的有杆腔43b，通过计算比例关系，使右液压缓冲器9的无杆腔44b通过压力控制油路的液流流量少于此时左液压缓冲器8的有杆腔43a通过压力控制油路的液流流量，即使P1按一定比例小于P2，最终使P2·A2＝P1·A1，达到使铰接系统左右两侧受力相等的目的。

如图7所示，为单向定比减压阀的结构示意图，所述的单向定比减压阀10包括阀芯101，所述的阀芯101将单向定比减压阀10的内部分割为第一容腔102、第二容腔103和第三容腔104，所述的阀芯101设置于所述的第二容腔103内，所述的阀芯101的第一端与所述的第一容腔102连接，所述的阀芯101的第二端与所述的第三容腔104连接，所述的第二容腔103内开设有分流通道106，所述的分流通道106与所述的第三容腔104之间开设有反馈油孔105，所述的分流通道106内设置有阻尼孔107。

此外，所述的单向定比减压阀10还包括弹簧108，所述的弹簧108设置于所述的阀芯101上。

以下结合本发明的一个具体实施例进行进一步的说明：

当液压油由有杆腔流向无杆腔流进时，阀芯101截止；

当液压油由无杆腔流向有杆腔流进时，设第一腔室和第三腔室的压强均为P1，第二腔室的压强为P2。

无杆腔44的压强P1作用在有效截面A1上，无杆腔44一侧产生的压力F1＝P1·A1，有杆腔43一侧由弹簧产生压力F2。当无杆腔44没有压力时，弹簧108压力F2使阀芯101关闭，当无杆腔44产生压力P1且F1＞F2时，阀芯101打开，有杆腔43一侧产生压强P2，P2的有效截面为A2，压力F3＝P2·A2。设计中，使弹簧108压力F2相对其它作用力来说很小，可以忽略不计，这样，只要无杆腔44产生的压力值P1很小，就可以打开阀101芯，当阀芯101处于受力平衡状态时，F1＝F3即P1·A1＝P2·A2，由此可以得出，P2＝A1·P1/A2，由此可见，通过改变A1和A2的数值即可以改变P1和P2的比例关系，使无杆腔44卸去部分压力，即溢流部分液压油，降低无杆腔的压力值，使左缸的输出力和右缸的输出力一样大。

采用了本发明的实现力平衡输出的液压缓冲系统，无杆腔作为缓冲压力工作腔时，只需要产生极小的压力值即可打开单向定比减压阀的阀芯，无杆腔的液压油按一定比例通过定比减压阀分流直接回到有杆腔中，使液压油由无杆腔流向有杆腔的液流流量小于液压油由有杆腔流向无杆腔的液流流量，达到使铰接系统左右两侧受力相等的目的，在不改变原有液压缓冲器的结构前提下，仅将单向定比减压阀设置于活塞中即可实现上述效果，机械性能稳定，结构简单，易于实现，有利于维修和替换；同时，本发明的液压缓冲系统使用圆形外管，相比于目前技术的方形外管使用液压油的油量更少，液压缓冲器的重量更轻，成本更低，因此，本发明具有更广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种实现力平衡输出的液压缓冲系统，所述的液压缓冲系统具有单向定比减压阀、活塞组件和缸筒组件，所述的活塞组件包括活塞和活塞杆，所述的缸筒组件包括焊接三联件和缸筒，所述的活塞组件设置在所述的缸筒内，且所述的活塞组件将相应的缸筒分隔为有杆腔和无杆腔，其特征在于：

所述的单向定比减压阀包括阀芯，所述的阀芯将单向定比减压阀的内部分割为第一容腔、第二容腔和第三容腔，所述的阀芯设置于所述的第二容腔内，所述的阀芯的第一端与所述的第一容腔连接，所述的阀芯的第二端与所述的第三容腔连接，所述的第二容腔内开设有分流通道，所述的分流通道与所述的第三容腔之间开设有反馈油孔；

所述的单向定比减压阀设置于所述的活塞内，且所述的第一容腔与所述的有杆腔连接，所述的第二容腔的分流通道与所述的有杆腔连接。

2.根据权利要求1所述的实现力平衡输出的液压缓冲系统，其特征在于，所述的单向定比减压阀还包括弹簧，所述的弹簧设置于所述的阀芯上。

3.根据权利要求1所述的实现力平衡输出的液压缓冲系统，其特征在于，所述的分流通道内设置有阻尼孔。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的实现力平衡输出的液压缓冲系统，其特征在于，当有杆腔作为压力工作腔时，所述的单向定比减压阀的阀芯关闭；当无杆腔作为压力工作腔时，所述的单向定比减压阀的阀芯被打开，单向定比减压阀根据受力平衡公式，将无杆腔的液压油通过所述的分流通道分流至所述的有杆腔。

5.根据权利要求4所述的实现力平衡输出的液压缓冲系统，其特征在于，所述的受力平衡公式具体为：

P2＝A1·P1/A2；

其中，P1为所述的无杆腔产生的压力，P2为所述的有杆腔产生的压力，A1为无杆腔的有效截面积，A2为有杆腔的有效截面积。

6.根据权利要求1所述的实现力平衡输出的液压缓冲系统，其特征在于，所述的焊接三联件的外管均为圆形外管。