CN115092195A - 一种半主动抗侧倾液压互联系统及其调节方法 - Google Patents
一种半主动抗侧倾液压互联系统及其调节方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115092195A CN115092195A CN202210814114.4A CN202210814114A CN115092195A CN 115092195 A CN115092195 A CN 115092195A CN 202210814114 A CN202210814114 A CN 202210814114A CN 115092195 A CN115092195 A CN 115092195A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydraulic
- roll
- vehicle
- branch
- suspension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 30
- 102100030483 Histatin-1 Human genes 0.000 description 11
- 101001082500 Homo sapiens Histatin-1 Proteins 0.000 description 11
- 101001021281 Homo sapiens Protein HEXIM1 Proteins 0.000 description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 9
- 102100021628 Histatin-3 Human genes 0.000 description 8
- 101000898505 Homo sapiens Histatin-3 Proteins 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- 101150009006 HIS3 gene Proteins 0.000 description 7
- 101100394989 Rhodopseudomonas palustris (strain ATCC BAA-98 / CGA009) hisI gene Proteins 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 6
- 101150069554 HIS4 gene Proteins 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 231100000681 Certain safety factor Toxicity 0.000 description 1
- 206010017577 Gait disturbance Diseases 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
- B61F5/386—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles fluid actuated
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种半主动抗侧倾液压互联系统及其调节方法，至少包括主动悬架和设置于主动悬架和车轮之间的悬架机构(1)，所述悬架机构(1)包括作动器单元(11)、液压管路(12)和蓄能单元(13)；在车辆转弯且主动悬架介入的情况下，所述液压管路(12)通过多支路互相导通并连通同轴设置的两个所述作动器单元(11)的方式对车辆的车轮进行解耦，使得所述作动器单元(11)的运动不会通过所述蓄能单元(13)产生抵制所述主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩。系统在车辆预判到即将发生侧倾之前就能够通过调节多个能够选择性地进行连接的液压支路和/或液压缸之间的耦合状态来改变悬架的抗侧倾力。
Description
本分案申请的原始基础是申请号为202110953192.8，申请日为2021年08月18日，发明名称为“一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统”的专利申请，其要求了申请号为202110640917.8的专利申请的优先权，优先权日为2021年06月08日。
技术领域
本发明涉及车辆悬架系统技术领域，尤其涉及一种半主动抗侧倾液压互联系统及其调节方法。
背景技术
悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。它的功能和用途是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)、纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架(或承载式车身)上，以保证汽车的正常行驶。
随着汽车行业的逐渐发展，用户对汽车的平顺性、操稳性和安全性的关注逐渐上升。传统的机械稳定杆无法在侧倾角较小的情况下保持良好的舒适性，同时也无法在侧倾角较大的情况下增加抗侧倾刚度，因此，传统的机械稳定杆存在一定局限性。
液压互联悬架的提出可以有效地提升车辆的平顺性、操稳性和安全性。当车辆因急转向而产生侧倾时，液压互联悬架的抗侧倾结构可以有效地降低侧倾角，提升车辆在极限转向工况下的安全性。在侧倾角较小的情况下，液压互联悬架产生的抗侧倾力矩较小，实现了良好的舒适性；在侧倾角较大的情况下，液压互联悬架产生的抗侧倾力矩较大，提升了车辆行驶时的安全性。
但是已有的液压互联悬架的抗侧倾刚度固定，无法进行调节以满足不同的性能要求，例如：在大转向角的情况下，液压互联悬架需要提供较高的抗侧倾刚度；在小转向角的情况下，液压互联悬架需要较低的抗侧倾刚度。另外，抗侧倾刚度的提升意味着平顺性的降低，二者之间存在着矛盾，因此需要提出一种可以同时提升抗侧倾刚度和平顺性的装置。
在轨道车辆即将发生侧倾时，轨道车辆可以通过空气弹簧为车身提供反向支撑力来抵消转弯所带来的车身侧倾，但是传统的机械稳定杆和液压互联悬架会将左右车轮的运动进行耦合，这会对空气弹簧的运动产生干扰，导致空气弹簧对车身的姿态调节难以达到理想的效果，因此需要对车辆左右轮的运动进行解耦，即，解除车辆液压互联系统的侧倾刚度。
中国专利CN112009193A公开了一种抗侧倾可调油气悬架液压系统，包括设置在每个车轴上的悬架液压控制单元和通油管路，每个悬架液压控制单元分别包括左、右两侧的两组悬架控制机构，每组悬架控制机构分别包括油缸、阀件、管路和蓄能器；每一个悬架液压控制单元的一侧油缸的有杆腔通过阀件和管路与同单元的另一侧的无杆腔油路相通，每个油缸的无杆腔通过阀件与同组悬架控制机构的蓄能器相连。该发明实现了悬架油缸在承受大载重下降时的速度控制的稳定性，同时确保在液压系统不动作时承受车辆在行驶过程中的载荷，防止液压系统过载，从而保护液压系统和整车安全；实现车体升降、前后俯仰、左右倾斜、车体调平等车姿调节和速度调节。但是该专利无法根据需求调节介入的蓄能器的数量，尤其是无法在车辆主动悬架介入的情况下对车辆的车轮进行解耦操作，导致液压系统阻碍主动悬架进行侧倾调节。
公开号为CN206277915U的专利文献公开了一种液压互锁单元及使用该单元的悬架系统、车辆。液压互锁单元包括两个液压缸，两液压缸分别对应车架不同侧的车轮，任一个液压缸的上腔室分别通过互锁油管连接另一个液压缸的下腔室，在互锁油管上连有蓄能器，两个互锁油管之间连接有切换机构，切换机构包括阀体，在阀体内设有桥接连通两个互锁油管的过流通道，在过流通道内装配有阀芯。该实用新型的两个互锁油管通过切换机构相连，并且在阀芯的控制下实现截断和连通，在车辆平稳行驶且车轮存在小幅度跳动的情况时，因切换机构将两个互锁油管连通，在液压互锁单元中的任意一个液压缸的上、下腔室将通过互锁油管和切换机构保持连通，使得液压油从高压侧压动到低压侧，从而减少了在车轮小幅度跳动时的液压缸刚度。但是该系统仅仅公开了如何在车辆紧急加速或制动的过程中实现油路连接方式的转变过程，对于具体的调节方式和侧倾稳定性的判断方式并未涉及。
基于以上需求，本专利提出一种能够在直线行驶时，选择性地接入不同数量的蓄能器以提升平顺性的轨道车辆抗侧倾液压互联机构；在转弯时，系统选择性地接入不同蓄能器以达到不同的抗侧倾刚度，提升车辆的安全性。该系统还能够在车辆主动悬架介入工作的情况下通过对车轮进行解耦的方式使得作动器单元的运动不会通过蓄能单元产生抵制主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩，从而车辆能够更好地完成过弯行驶。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统，包括位于车辆车身和车轮之间的悬架机构，所述悬架机构至少包括设置在同一个车轴轴线方向上的两个作动器单元以及设置于两个所述作动器单元之间的液压管路，其中，所述液压管路上设置多个蓄能单元；在车辆受到侧倾激励并不以反向侧倾的方式抵消侧倾力矩的情况下，所述悬架机构按照控制单元可调节地选择不同数量的所述蓄能单元接入所述液压管路中的方式达到不同的抗侧倾刚度，使得车辆能够跟随所述悬架机构的驱动而调节其行驶性能所述控制单元还通过改变两个所述作动器单元的液腔之间的连通状态以及所述液压管路的导通状态的方式控制共轴线的两个作动器单元进行耦合或解耦。其优势在于，本申请可以选择接入系统中的蓄能器数量来调整车辆的平顺性或操稳性。当车辆直线行驶时，则接入四个蓄能器以提升平顺性；当车辆转弯时，则选择性地接入不同蓄能器以达到不同的抗侧倾刚度，提升车辆安全性。例如，当车辆处于大转向角或高速入弯的情况下，为保证汽车的行驶安全性，接入第一蓄能器和第四蓄能器以提供较高的抗侧倾刚度；当车辆处于小转向角或低速入弯的情况下，接入第二蓄能器和第三蓄能器以提供适当的抗侧倾刚度。
根据一种优选的实施方式，所述液压管路至少包括分别连通两个所述作动器单元的不同液腔的第一液压支路和第二液压支路，其中，在所述第一液压支路和第二液压支路之间还设置有相互连通的第三液压支路；在所述第三液压支路处于断开状态且车辆受到侧倾激励的情况下，所述第一液压支路和第二液压支路跟随所述作动器单元内油液的定向流动而使得其管路内腔液压发生改变，从而所述悬架机构按照在所述第一液压支路和第二液压支路之间产生压力差的方式形成抗侧倾力矩并降低车辆车身的侧倾角。
根据一种优选的实施方式，在所述第一液压支路和第二液压支路上分别至少设置有两个能够提供不同抗侧倾刚度的蓄能单元；所述第一液压支路和第二液压支路能够按照同时接入所有所述蓄能单元的方式使得车辆保持平顺的行驶状态。
根据一种优选的实施方式，在所述液压管路与所述蓄能单元之间还设置有受所述控制单元控制的电磁阀模块，使得所述控制单元通过选择性地调节对应于不同所述蓄能单元的所述电磁阀模块的开闭的方式改变所述悬架机构提供的抗侧倾刚度。
根据一种优选的实施方式，所述第一液压支路的两端分别连接至第一液压缸的无杆腔和第二液压缸的有杆腔；所述第二液压支路的两端分别连接至第一液压缸的有杆腔和第二液压缸的无杆腔；所述第三液压支路分别与所述第一液压支路和所述第二液压支路连通，且所述第三液压支路通过第五电磁阀调节其管路的开闭。
根据一种优选的实施方式，蓄能单元包括设置在第一液压支路上的第一蓄能单元和第二蓄能单元以及设置在第二液压支路上的第三蓄能单元和第四蓄能单元，其中，所述第一蓄能单元、第二蓄能单元与第三蓄能单元、第四蓄能单元相对于车辆车体的轴向方向对称设置。
根据一种优选的实施方式，在车辆处于大转向角或高速入弯的情况下，所述液压管路接入第一蓄能单元和第四蓄能单元以提供大的抗侧倾刚度；当车辆处于小转向角或低速入弯的情况下，所述液压管路接入第二蓄能单元和第三蓄能单元以提供小的抗侧倾刚度。
本申请还提供一种轨道车辆，至少包括设置在车身底部的主动悬架和设置于主动悬架和车轮之间的悬架机构，所述悬架机构包括作动器单元、液压管路和蓄能单元；在车辆转弯且主动悬架介入工作的情况下，所述液压管路通过多支路互相导通并连通同轴设置的两个所述作动器单元的方式对车辆车轮进行解耦，使得所述作动器单元的运动不会通过所述蓄能单元产生抵制所述主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩。其优势在于，本申请当车辆具有空气弹簧等主动悬架并预判到车辆即将发生侧倾时，通过空气弹簧或其他主动悬架使车身产生反向倾斜，抵消侧倾带来的影响，此时通过接通第一液压支路与第二液压支路，使空气弹簧调节车身姿态时不会受到来自互联悬架的阻碍。
根据一种优选的实施方式，所述作动器单元包括设在同一车轴轴线上的第一液压缸和第二液压缸；所述液压管路分别连通两个所述作动器单元的不同液腔的第一液压支路和第二液压支路，其中，在所述第一液压支路和第二液压支路之间还设置有相互连通的第三液压支路。
根据一种优选的实施方式，在车辆发生朝向所述第一液压缸所在一侧的侧倾时，第一液压缸的无杆腔和第二液压缸的有杆腔排出的油液进入第一液压支路，从而进入第一液压支路油液经过第三液压支路进入到第二液压支路并流入第一液压缸的有杆腔和第二液压缸的无杆腔，使得所述悬架机构不会产生抵制所述主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩。
附图说明
图1为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的第一实施例示意图；
图2为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的第二实施例示意图；
图3为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的第三实施例示意图；
图4为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的侧倾工况施加的侧倾激励图；
图5为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的侧倾力矩仿真结果图；
图6为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的液压缸作用力仿真结果图；
图7为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的蓄能器压力仿真结果图；
图8为一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的侧翻指数分析图。
附图标记列表
1：悬架机构；2：控制单元；3：电磁阀模块；11：作动器单元；12：液压管路；13：蓄能单元；111：第一液压缸；112：第二液压缸；121：第一液压支路；122：第二液压支路；123：第三液压支路；131：第一蓄能单元；132：第二蓄能单元；133：第三蓄能单元；134：第四蓄能单元；31：第一电磁阀；32：第二电磁阀；33：第三电磁阀；34：第四电磁阀；35：第五电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图1-8进行详细说明。
实施例1
本申请提供一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统，其包括悬架机构1、控制单元2和电磁阀模块3。
根据图1示出的一种具体实施方式，悬架机构1能够在控制单元2的控制下根据实际需求选择性地为车辆提供不同大小的抗侧倾刚度。悬架机构1包括能够调节车身和车轮之间的距离的作动器单元11、选择性地连通不同作动器单元11的不同内腔室的液压管路12和设置在液压管路12上的蓄能单元13。在作动器单元11内腔室受压而导致其容纳的油液沿着液压管路12进行定向流动时，控制单元2能够按照控制设置在液压管路12的不同管道位置处的电磁阀模块3的开闭的方式改变连通液压管路12的蓄能单元13的数量来调整车辆的平顺性或抗侧倾刚度。当车辆行驶在普通路面上时，则接入四个蓄能器以提升平顺性；当车辆受到侧倾激励时，则选择性地接入不同蓄能器以达到不同的抗侧倾刚度，提升车辆安全性。
优选地，作动器单元11包括与同一根车轴两端的车轮位置相互对应设置的第一液压缸111和第二液压缸112。进一步优选地，第一液压缸111和第二液压缸112可以连接在转向架和车桥之间。具体地，第一液压缸111和第二液压缸112均包括活塞杆和与其配合使用的缸筒，该活塞杆和缸筒中的一者与车架连接，另一者与车桥连接。活塞杆与缸筒能够产生相对运动，从而对缸筒内的流体产生作用。其中，缸筒不带有活塞杆的部分为无杆腔，缸筒带有活塞杆的部分为有杆腔。
优选地，液压管路12包括分别连通两个作动器单元11的不同液腔的第一液压支路121和第二液压支路122。在第一液压支路121和第二液压支路122之间还设置有相互连通的第三液压支路123。第一液压支路121和第二液压支路122均连接至第一液压缸111和第二液压缸112。具体地，第一液压支路121连接至第一液压缸111的无杆腔和第二液压缸112的有杆腔，第二液压支路122连接至第一液压缸111的有杆腔和第二液压缸112无杆腔。第三液压支路123分别与第一液压支路121和第二液压支路122相连。在第三液压支路123处于断开状态且车辆受到侧倾激励的情况下，第一液压支路121和第二液压支路122跟随作动器单元11内油液的定向流动而使得其管路内腔液压发生改变，从而悬架机构1按照在第一液压支路121和第二液压支路122之间产生压力差的方式形成抗侧倾力矩并降低车辆车身的侧倾角。优选地，在第三液压支路123的管路中还设置有电磁阀单元3的第五电磁阀35。第三液压支路123通过第五电磁阀35调节其管路的开闭。
优选地，当第五电磁阀35处于关闭状态时，第一液压支路121及第二液压支路122不连通。优选地，在第一液压缸111的活塞向上运动且第二液压缸112的活塞向下运动时，第一液压缸111的无杆腔和第二液压缸112的有杆腔排出的油液进入第一液压支路121，此时第五电磁阀35处于关闭状态，第一液压缸111的无杆腔和第二液压缸112排出的油液最终通过第一液压支路121进入第一蓄能器31和第二蓄能器132，使得第一蓄能器31和第二蓄能器132的压力上升。与此同时，第一液压缸111的有杆腔和第二液压缸112的无杆腔体积增加，第二液压支路122中的油压降低，因此，第一液压支路121和第二液压支路122之间的压力差形成了抗侧倾力矩，可以有效地降低车身的侧倾角。
当车辆具有空气弹簧等主动悬架时，在车辆预判到即将发生侧倾之前，控制单元2控制第五电磁阀35开启，使得第三液压支路123导通，从而第一液压支路121及第二液压支路122连通。优选地，当第一液压缸111的活塞向上运动且第二液压缸112的活塞向下运动时，第一液压缸111的无杆腔和第二液压缸112的有杆腔排出的油液进入第一液压支路121，由于此时第五电磁阀35处于开启状态，因此第一液压支路121中的液体会进入第一液压支路121，并最终进入作动器单元11的有杆腔和第二液压缸112的无杆腔。对于主动控制，因为液压泵的加入，左、右两侧液压缸的工作状态、蓄能器的体积变化与液压泵的流量控制之间形成新的耦合问题。因此，解决考虑含蓄能器在内的底层液压执行系统动力学建模问题就可以实现主动液压互联悬架动力学响应、检验主动控制。在上述状态的第一液压缸111的活塞和第二液压缸112的活塞的运动不会通过蓄能器产生抗侧倾力矩，使得第一液压缸111和第二液压缸112对应的左右车轮完全解耦，从而悬架机构1不会对列车空气弹簧或其他机构的调节产生影响。优选地，控制单元2能够通过相平面图进行有效的车辆/列车稳定区域分析。进一步优选地，本申请的控制单元2通过构建车身侧倾角-车身侧倾角速度的相平面图来进行车辆的行驶状态的研判，从而控制单元2能够根据分析结果以选择性地控制悬架机构1或主动悬架与悬架机构1结合驱动的方式对车辆行驶平衡状态进行调节。优选地，车辆的侧倾稳定性以稳定域临界线为液压互联悬架主动悬架介入判据，使车辆侧倾状态及时控制在稳定区域以内，但为确保车辆侧倾稳定性具有一定安全系数，通过设置不同的悬架介入切换系数，使得车辆处于不同行驶状态下时，根据控制单元2计算分析得到的悬架介入切换系数与切换边界系数进行比较而选择性地控制不同悬架机构介入。优选地，将切换边界设置为临界线以内，由此确定主动控制介入判据为：
式中：c1为介入切换系数，0＜c1＜1，稳定区域车身侧倾角临界值θth、车身侧倾角速度临界值θ′th以及车辆侧倾稳定区域临界线是预先设置输入的。
优选地，由于转向产生的侧向力是引起车辆非绊倒性侧翻的根本原因，因而被动模式下车辆的侧倾稳定性取决于车辆的侧向加速度。为避免车辆的液压互联悬架系统在悬架机构1或主动悬架与悬架机构1结合的两种抗侧倾模式之间的频繁切换，主动悬架的退出判据需要结合相平面稳定域以及车辆侧向加速度。优选地，在悬架介入切换系数的基础上还设置有小于介入切换系数的退出切换系数，同时要求车辆的侧向加速度降至介入时刻侧向加速度的一定比例，由此构成的主动控制退出判据，具体如下式：
式中：c2为退出切换系数，0＜c2＜1，且c1＞c2；ay0为主动控制介入时刻的车辆侧向加速度；ay为车辆当前侧向加速度；f为比例系数，0＜f＜1。
使用时，通过预先设置不同的介入切换系数和退出切换系数从而能够选择性的需求进行悬架调节机构的不同驱动状态的调节，从而使得车辆能够在直线行驶和不同转弯角度和转弯速度条件下，通过控制单元做出不同的抗侧倾液压调节。优选地，由于内、外侧载荷转移影响车轮的侧偏刚度，进而影响车辆的操纵稳定性，故主动抗侧倾控制的前、后侧倾力矩分配会对车辆操纵稳定性产生影响，因此控制单元2按照一定的控制规律动态调整侧倾力矩分配系数的方式提高车辆的操作稳定性。
优选地，电磁阀单元3包括与多个不同位置的蓄能单元13对应设置的第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33和第四电磁阀34以及设置在第三液压支路123中的第五电磁阀35。优选地，第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33、第四电磁阀34以及第五电磁阀35均能在控制单元2的控制下单独或共同进行开闭操作。
优选地，蓄能单元13包括第一蓄能单元131、第二蓄能单元132、第三蓄能单元133和第四蓄能单元134。进一步优选地，第一蓄能单元131和第二蓄能单元132设置在第一液压支路121上；第三蓄能单元133和第四蓄能单元134设置在第二液压支路122上。优选地，第一蓄能单元131与第四蓄能单元134相对于车体的长度方向对称设置；第二蓄能单元132与第三蓄能单元133相对于车体的长度方向对称设置。优选地，第一蓄能单元131与第四蓄能单元134之间设置第二蓄能单元132与第三蓄能单元133。
优选地，第一电磁阀31设置于第一蓄能器31与第一液压支路121之间，用于切断或连通第一蓄能器31与第一液压支路121之间的连接。优选地，第二电磁阀32设置于第二蓄能器132与第一液压支路121之间，用于切断或连通第二蓄能器132与第一液压支路121之间的连接。优选地，第三电磁阀33设置于第三蓄能器133与第二液压支路122之间，用于切断或连通第三蓄能器133与第二液压支路122之间的连接。优选地，第四电磁阀34设置于第四蓄能器134与第二液压支路122之间，用于切断或连通第四蓄能器134与第二液压支路122之间的连接。
优选地，当轨道车辆直线行驶时，控制单元2通过开启第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33和第四电磁阀34而将第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33、第四电磁阀34全部开启，将第一蓄能单元131、第二蓄能单元132、第三蓄能单元133和第四蓄能单元134全部接入油路，使得蓄能单元13体积达到最大，从而有效地提升车辆的平顺性。
优选地，当轨道车辆高速转弯时，控制单元2根据当前侧倾状态距离侧倾稳定临界线情况以及当前侧向加速度情况而选择性地接入不同蓄能单元13以达到不同的抗侧倾刚度，提升车辆安全性。例如，当车辆处于大转向角或高速入弯的情况下，为保证汽车的行驶安全性，接入第一蓄能器31和第四蓄能器134以提供较高的抗侧倾刚度；当车辆处于小转向角或低速入弯的情况下，接入第二蓄能器132和第三蓄能器133以提供适当的抗侧倾刚度。如图8所示，A点车身侧倾角较小，但较大的侧倾角加速度将导致车身侧倾角增大，车辆仍有侧倾失稳可能。此外，车轮离地时间也是侧翻评价需要考虑的因素，AC线与临界线平行，但C点的车轮离地时间显然要小于A点，其侧倾危险状态高于A点。故在相互平行状态的临界线状态下时，根据预先设置的调节参数，根据车辆的车轮离地时间长短选择性接入不同的蓄能器。例如，A点可以接入第一蓄能器31和第四蓄能器134以提供较高的抗侧倾刚度，C点接入第二蓄能器132和第三蓄能器133以提供适当的抗侧倾刚度。优选地，A，B两点具有相同的车身侧倾角，但B点侧倾角速度更大，失稳可能性更高。因此控制单元2还能够根据相同的车身侧倾角情况下侧倾角角速度的大小进行不同蓄能器的选取。例如，处于B点状态下的车辆可以同时接入四个蓄能器。图1是一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统的第一实施例，为了减少电磁阀的使用量，进而降低成本，可以有如图2所示的第二实施例和如图3所示第三实施例。
实施例2
为验证轨道车辆用抗侧倾液压互联系统在车辆上的应用效果，本发明设计了侧倾工况的仿真实验来研究该系统的动力学响应情况，并且与装有常规横向稳定杆的车辆进行对比分析。
表1抗侧倾液压互联系统主要参数表
表2仿真车辆符号说明表
优选地，侧倾激励如图4所示；
车辆HIS1、HIS2、车辆HIS3、车辆HIS4和设置横向稳定杆的车辆产生的抗侧倾力矩仿真结果如图5。
通过图5可以看出车辆ARB产生的抗侧倾力矩为线性，车辆HIS1、车辆HIS2产生的抗侧倾力矩为非线性且抗侧倾力矩值明显高于横向稳定杆。在小侧倾角时，抗侧倾力矩较小，保证了舒适性；在大侧倾角时，抗侧倾力矩较大，保证了安全性。车辆HIS1打开的两个蓄能器均为体积小、压力大的蓄能器，车辆HIS2搭载的两个蓄能器均为体积小、压力大的蓄能器，因此车辆HIS1产生的抗侧倾力矩高于HIS2。
车辆HIS3的四个蓄能器均接入油路且第五电磁阀35关闭，此时蓄能器的体积最大，因此车辆HIS3产生的抗侧倾力矩比车辆HIS1、车辆HIS2、车辆ARB低。
车辆HIS4打开第五电磁阀35，将第一液压支路和第二液压支路连接在一起，两条支路的油压相等，因此无法产生抗侧倾力矩。
车辆HIS1、HIS2、车辆HIS3、车辆HIS4产生的液压作动器作用力仿真结果如图6。
通过图6可以看出液压作动器产生力大小为：HIS1>HIS2>HIS3>HIS4。原因是接入车辆HIS1的蓄能器为体积小、压力大的蓄能器，此时两个油路的压力差最大，产生的液压缸作用力最大；接入车辆HIS2的蓄能器为体积大、压力小的蓄能器，此时两个油路的压力差小于车辆HIS1，产生的液压缸作用力小于车辆HIS1。车辆HIS3的蓄能器全部接入液压互联悬架系统，此时蓄能器体积最大，因此产生的液压缸作用力小于车辆HIS1和车辆HIS2。车辆HIS4打开第五电磁阀35，将第一液压支路P1和第二液压支路连接在一起，两条支路的油压相等，因此无法产生有效的悬架作动力。
车辆HIS1、HIS2、车辆HIS3、车辆HIS4的蓄能器压力仿真结果如图7。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种半主动抗侧倾液压互联系统，至少包括主动悬架和设置于主动悬架和车轮之间的悬架机构(1)，其特征在于，所述悬架机构(1)包括作动器单元(11)、液压管路(12)和蓄能单元(13)；
在车辆转弯且主动悬架介入的情况下，所述液压管路(12)通过多支路互相导通并连通同轴设置的两个所述作动器单元(11)的方式对车辆的车轮进行解耦，使得所述作动器单元(11)的运动不会通过所述蓄能单元(13)产生抵制所述主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩。
2.如权利要求1所述的半主动抗侧倾液压互联系统，其特征在于，所述作动器单元(11)包括设在同一车轴轴线上的第一液压缸(111)和第二液压缸(112)；
所述液压管路(12)分别连通两个所述作动器单元(11)的不同液腔的第一液压支路(121)和第二液压支路(122)，其中，所述第一液压支路(121)和第二液压支路(122)之间还设置有相互连通的第三液压支路(123)。
3.如权利要求2所述的半主动抗侧倾液压互联系统，其特征在于，在车辆发生朝向所述第一液压缸(111)所在一侧的侧倾时，所述第一液压缸(111)的无杆腔和所述第二液压缸(112)的有杆腔排出的油液进入所述第一液压支路(121)，从而进入所述第一液压支路(121)的油液经过所述第三液压支路(123)进入到所述第二液压支路(122)并流入所述第一液压缸(111)的有杆腔和所述第二液压缸(112)的无杆腔，使得所述悬架机构(1)不会产生抵制所述主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩。
4.如权利要求3所述的半主动抗侧倾液压互联系统，其特征在于，在所述第三液压支路(123)处于断开状态且车辆在转弯情况下，所述第一液压支路(121)和第二液压支路(122)跟随所述作动器单元(11)内的油液的定向流动而改变其管路的内腔液压，从而所述悬架机构(1)按照在所述第一液压支路(121)和第二液压支路(122)之间产生压力差的方式形成抗侧倾力矩并降低车辆车身的侧倾角。
5.如权利要求4所述的半主动抗侧倾液压互联系统，其特征在于，在所述第一液压支路(121)和第二液压支路(122)上分别至少设置有两个能够提供不同抗侧倾刚度的蓄能单元(13)；所述第一液压支路(121)和第二液压支路(122)能够按照同时接入所有所述蓄能单元(13)的方式使得车辆能够保持平顺的行驶状态。
6.如权利要求5所述的半主动抗侧倾液压互联系统，其特征在于，在所述液压管路(12)与所述蓄能单元(13)之间还设置有受所述控制单元(2)控制的电磁阀模块(3)，使得所述控制单元(2)通过选择性地调节对应于不同所述蓄能单元(13)的所述电磁阀模块(3)的开闭的方式改变所述悬架机构(1)提供的抗侧倾刚度。
7.如权利要求6所述的半主动抗侧倾液压互联系统，其特征在于，在车辆处于大转向角或高速入弯的情况下，所述液压管路(12)接入第一蓄能单元(131)和第四蓄能单元(134)以提供大的抗侧倾刚度。
8.如权利要求7所述的半主动抗侧倾液压互联系统，其特征在于，在车辆处于小转向角或低速入弯的情况下，所述液压管路(12)接入第二蓄能单元(132)和第三蓄能单元(133)以提供小的抗侧倾刚度。
9.一种半主动抗侧倾液压互联系统的调节方法，其特征在于，
在车辆转弯且主动悬架介入的情况下，液压管路(12)通过多支路互相导通并连通同轴设置的两个作动器单元(11)的方式对车辆的车轮进行解耦，使得作动器单元(11)的运动不会通过蓄能单元(13)产生抵制主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩。
10.如权利要求9所述的半主动抗侧倾液压互联系统的调节方法，其特征在于，在车辆发生朝向第一液压缸(111)所在一侧的侧倾时，第一液压缸(111)的无杆腔和第二液压缸(112)的有杆腔排出的油液进入第一液压支路(121)，从而进入第一液压支路(121)的油液经过第三液压支路(123)进入到第二液压支路(122)并流入第一液压缸(111)的有杆腔和第二液压缸(112)的无杆腔，使得所述悬架机构(1)不会产生抵制所述主动悬架进行侧倾调节的抗侧倾力矩。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210814114.4A CN115092195B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种半主动抗侧倾液压互联系统及其调节方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110640917 | 2021-06-08 | ||
| CN2021106409178 | 2021-06-08 | ||
| CN202210814114.4A CN115092195B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种半主动抗侧倾液压互联系统及其调节方法 |
| CN202110953192.8A CN113460107B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110953192.8A Division CN113460107B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115092195A true CN115092195A (zh) | 2022-09-23 |
| CN115092195B CN115092195B (zh) | 2024-02-13 |
Family
ID=77866810
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210814114.4A Active CN115092195B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种半主动抗侧倾液压互联系统及其调节方法 |
| CN202110953192.8A Active CN113460107B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统 |
| CN202210814113.XA Active CN114987569B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种轨道车辆抗侧倾的研判方法及液压互联机构 |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110953192.8A Active CN113460107B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统 |
| CN202210814113.XA Active CN114987569B (zh) | 2021-06-08 | 2021-08-18 | 一种轨道车辆抗侧倾的研判方法及液压互联机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (3) | CN115092195B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040113377A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-17 | Gerard Klees | Hydro-pneumatic suspension system |
| CN1939763A (zh) * | 2005-06-21 | 2007-04-04 | 坦尼科汽车操作有限公司 | 半主动防侧倾系统 |
| CN104044429A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-17 | 江苏大学 | 一种液压互联式isd悬架 |
| CN104373497A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-25 | 武汉理工大学 | 一种并联式液电馈能悬架系统 |
| CN105539061A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 中联重科股份有限公司 | 车辆的油气悬挂系统及具有其的车辆 |
| CN206277915U (zh) * | 2016-10-31 | 2017-06-27 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 液压互锁单元及使用该单元的悬架系统、车辆 |
| US20170210191A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for operating a vehicle having an active roll control system |
| US20180162188A1 (en) * | 2015-07-27 | 2018-06-14 | Kyb Corporation | Suspension device and accumulator |
| CN109501545A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-22 | 江苏大学 | 一种空气悬架和安装该悬架的车辆及方法 |
| CN112413028A (zh) * | 2019-08-22 | 2021-02-26 | 陈刚 | 一种多极可变刚度液气支撑减振器以及采用此支撑减振器的车辆 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3706180A1 (de) * | 1987-02-26 | 1988-09-08 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Fahrwerk fuer ein schienenfahrzeug |
| CN100417537C (zh) * | 2006-12-15 | 2008-09-10 | 张军 | 汽车抗侧倾主动空气悬架系统 |
| DE102007057155A1 (de) * | 2007-11-28 | 2009-06-04 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Schienenfahrzeug sowie Verfahren zur Kopplung von Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges |
| CN104999881B (zh) * | 2015-07-07 | 2018-04-06 | 湖南大学 | 一种双模式可切换的主动控制悬架 |
| CN108437734B (zh) * | 2018-03-23 | 2020-02-18 | 三一汽车起重机械有限公司 | 一种油气悬挂系统及具有该系统的工程机械 |
| CN109774399B (zh) * | 2019-01-15 | 2021-12-14 | 南昌大学 | 一种路面激振频率范围识别的液压互联悬架半主动控制方法 |
| CN112046532B (zh) * | 2020-09-18 | 2021-11-12 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 主动倾摆装置及控制方法、转向架悬挂系统、轨道车辆 |
| CN112660112B (zh) * | 2020-11-16 | 2021-10-26 | 北京理工大学 | 一种车辆侧倾状态及侧翻预测方法及系统 |
| CN112896215B (zh) * | 2021-02-04 | 2022-04-08 | 中车青岛四方车辆研究所有限公司 | 一种轨道交通用主动倾摆系统 |
-
2021
- 2021-08-18 CN CN202210814114.4A patent/CN115092195B/zh active Active
- 2021-08-18 CN CN202110953192.8A patent/CN113460107B/zh active Active
- 2021-08-18 CN CN202210814113.XA patent/CN114987569B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040113377A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-17 | Gerard Klees | Hydro-pneumatic suspension system |
| CN1939763A (zh) * | 2005-06-21 | 2007-04-04 | 坦尼科汽车操作有限公司 | 半主动防侧倾系统 |
| CN104044429A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-17 | 江苏大学 | 一种液压互联式isd悬架 |
| CN104373497A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-25 | 武汉理工大学 | 一种并联式液电馈能悬架系统 |
| US20180162188A1 (en) * | 2015-07-27 | 2018-06-14 | Kyb Corporation | Suspension device and accumulator |
| CN105539061A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 中联重科股份有限公司 | 车辆的油气悬挂系统及具有其的车辆 |
| US20170210191A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for operating a vehicle having an active roll control system |
| CN206277915U (zh) * | 2016-10-31 | 2017-06-27 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 液压互锁单元及使用该单元的悬架系统、车辆 |
| CN109501545A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-22 | 江苏大学 | 一种空气悬架和安装该悬架的车辆及方法 |
| CN112413028A (zh) * | 2019-08-22 | 2021-02-26 | 陈刚 | 一种多极可变刚度液气支撑减振器以及采用此支撑减振器的车辆 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吴晓建;周兵;文桂林;: "液压互联悬架抗侧倾控制研究", 中国公路学报, no. 03, pages 123 - 132 * |
| 赵贺雪，张邦基，张农，彭鹏，郑敏毅: "高度可调式抗侧倾液压互联悬架建模及控制策略研究", 振动与冲击, no. 3, pages 202 - 209 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115092195B (zh) | 2024-02-13 |
| CN114987569B (zh) | 2023-08-08 |
| CN113460107B (zh) | 2022-06-24 |
| CN114987569A (zh) | 2022-09-02 |
| CN113460107A (zh) | 2021-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1429930B1 (en) | Vehicle suspension system | |
| US8672337B2 (en) | Multi-point hydraulic suspension system for a land vehicle | |
| US6519517B1 (en) | Active ride control for a vehicle suspension system | |
| EP0599882B1 (en) | Vehicle suspension system | |
| US5133575A (en) | Vehicle with axle suspension device with gas spring suspension and control system therefor | |
| US11220152B2 (en) | Wheel suspension system for a motor vehicle | |
| US6556907B1 (en) | Vehicle suspension system | |
| CN113246680A (zh) | 一种空气悬架和互联悬架并联式系统 | |
| CN112009193A (zh) | 一种抗侧倾可调油气悬架液压系统 | |
| CN113320525A (zh) | 在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮的道路车辆的方法 | |
| CN114644028B (zh) | 一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统 | |
| JPH06247126A (ja) | 自動車シャシを閉ループおよび／または開ループ制御するシステム | |
| CN113276614B (zh) | 一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统 | |
| JP2005059613A (ja) | 車両用サスペンションシステム | |
| CN113460107B (zh) | 一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统 | |
| CN114670886B (zh) | 一种轨道车辆互联式二系悬挂横向减振系统 | |
| JP2023160544A (ja) | 車両用アクティブサスペンション装置 | |
| EP1189774B1 (en) | Active ride control for a vehicle suspension system | |
| CN106640816B (zh) | 悬挂阀组件、悬架系统及工程车辆 | |
| CN110203028A (zh) | 一种具备防侧倾功能的油气悬架系统及其控制方法 | |
| CN216708949U (zh) | 悬架控制系统以及车辆 | |
| CN219339130U (zh) | 一种全主动悬架及包括该悬架的系统 | |
| JPH10258627A (ja) | 車両のスタビライザ制御装置及びその制御方法 | |
| WO2023214332A1 (en) | Hybrid suspension system for a vehicle, and vehicle equipped with such a system | |
| CN117869514A (zh) | 一种用于轨道车辆的减振系统以及控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |