CN1699781A - 车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻尼主动可调的液压减振器。它包括由多个高速电磁开关阀和固定阻尼串接构成的阻尼控制单元并接组成液压可调阻尼控制阀，液压可调阻尼控制阀一端经油路c与储油箱、第三电磁阀一端、单向阀一端，再经油路b分别与第一电磁阀一端、减振缸右腔相接，第一电磁阀另一端经油路f与油路c相接，液压可调阻尼控制阀另一端经油路a与固定阻尼一端、第二电磁阀一端、减振缸左腔相接，固定阻尼另一端与第三电磁阀另一端相接，第二电磁阀另一端经油路e与油路b相接。本发明在不同减振要求时能够得到与系统相适应的阻尼系数。本发明应用范围广，既可用于铁道车辆和高档轿车的半主动悬挂系统，也可用于结构和装置的隔振。

Description

车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器
所属技术领域
本发明涉及车辆悬挂系统，尤其涉及一种车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器。
背景技术
车辆悬挂系统分为被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂三种。随着高速列车的发展，被动悬挂在国外已经被淘汰，我国列车正朝着高速化的方向发展，采用主动和半主动悬挂是列车悬挂系统发展趋势。半主动悬挂系统振动控制是Karnopp等于1973年提出的，这种形式的悬挂系统主要是通过输入少量的控制能量来调节阻尼，改善车辆振动特性。接着Margolis等于1975年提出on-off半主动控制策略，其特点是当悬挂质量和非悬挂质量同向运动，且非悬挂质量的速度较大时，控制关闭，不产生阻尼力或产生较小的力。在其它情况下产生较大的阻尼力，其主要思想是降低悬挂质量的加速度和速度。与主动悬挂相比，半主动悬挂结构和控制简单，仅需采用阻尼可调减振器，半主动悬挂系统的配置对目前已定型的车型影响很小，使得针对现有列车悬挂系统的改进容易实施，因此采用半主动悬挂有着巨大的优势。
采用电控技术调节阻尼特性的液压减振器通常是由电控执行器改变节流阀通流面积，调节减振器的阻尼特性。目前阻尼分级调节的电子控制式减振器因其相对可靠和价廉，使用得较多，其执行器一般采用置于减振器上方的步进电机。步进电机的旋转带动空心活塞扦内部的转子阀旋转，从而改变转子阀节流孔与活塞节流孔的相对位置，进而改变活塞两侧腔室之间的节流面积以实现阻尼持性的转换。对于这种形式的阻尼分级调节减振器，转子阀的位置在短时间内改变往往会严生冲击，导致阻尼力出现不连续的问题。
发明内容
本发明提供一种结构简单，对执行器件要求低，性能可靠，且能够适应的车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器。
它包括由多个高速电磁开关阀和固定阻尼串接构成的阻尼控制单元并接组成液压可调阻尼控制阀，液压可调阻尼控制阀一端经油路c与储油箱、第三电磁阀一端、单向阀一端，再经油路b分别与第一电磁阀一端、减振缸右腔相接，第一电磁阀另一端经油路f与油路c相接，液压可调阻尼控制阀另一端经油路a与固定阻尼一端、第二电磁阀一端、减振缸左腔相接，固定阻尼另一端与第三电磁阀另一端相接，第二电磁阀另一端经油路e与油路b相接。
本发明的优点：
1)控制元件均为高速开关阀，结构简单，控制电路简单，工作可靠，可以采用220VAC或24V DC工作电压，在车辆上实现方便；
2)性能良好，由于它可以在较大范围内适应车辆悬挂质量运动速度和加速度因素影响，主动调节阻尼，提供不同的阻尼力；
3)价格便宜，采用高速开关阀作为控制元件价格低，抗污染能力强，维护使用方便。
附图说明
图1是车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器结构示意图，图中：第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、液压可调阻尼控制阀4、减振缸5、储油箱6、固定阻尼7、单向阀8、高速电磁开关阀9、固定阻尼10；
图2是本发明在各控制阀在非控制(失效)状态时的工作状态示意图；
图3是本发明在各控制阀在正常时的工作状态示意图；
图4是本发明在不提供阻尼力时的工作状态示意图。
具体实施方式
如图1所示，车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器包括由多个高速电磁开关阀9和固定阻尼10串接构成的阻尼控制单元并接组成液压可调阻尼控制阀4，液压可调阻尼控制阀4一端经油路c与储油箱6、第三电磁阀3一端、单向阀8一端，再经油路b分别与第一电磁阀1一端、减振缸5右腔相接，第一电磁阀1另一端经油路f与油路c相接，液压可调阻尼控制阀4另一端经油路a与固定阻尼7一端、第二电磁阀2一端、减振缸5左腔相接，固定阻尼7另一端与第三电磁阀3另一端相接，第二电磁阀2另一端经油路e与油路b相接。
车辆运行速度快，对减振器阻尼调节和减振液流方向变化的速度也要求较高，高速开关阀具有很高的开关频率，能够满足减振器的工作要求，本发明中使用的电磁阀均为高速开关阀。
当各控制阀在非控制(失效)状态时，此时减振器各控制阀工作在缺省状态下，工作状态如图2所示。当减振缸5活塞向右运动时，右腔内的油液经过油路b通过第二电磁阀2与油路流入油路a，一部分油液进入减振缸5左腔，另一部分通过固定阻尼孔7和第三电磁阀3进入储油箱6；当减振缸的活塞向左运动时，左腔内的油液经由油路a，通过固定阻尼孔7和第三电磁阀3、单向阀8和油路b进入减振缸的右腔，同时储油箱6内的油通过单向阀8流入到右腔，补偿活塞运动带来的体积差。由于固定阻尼孔7的节流作用，使减振器左右两腔产生了压力差，从而提供与活塞运动方向相反的阻尼力。此特性保证了当减振器电控系统出现故障时，减振器仍能提供一定的阻尼力，阻尼大小由固定阻尼孔7确定。
在减振器正常工作时，第三电磁阀3的电磁铁得电使油路d断开，此时减振器工作状态如图3所示。当减振缸5的活塞向右运动时，第二电磁阀2得电动作，使减振缸5的左右两腔经油路e相通，右腔的油液经过第二电磁阀2流入左腔，并通过液压可调阻尼控制阀4流向储油箱6。此时减振器两腔的压力相等，均为高压，由于右腔(无杆腔)的有效作用面积是左腔(有杆腔)的2倍，液压力的合力所产生的阻尼力向左。阻尼力的大小可以通过控制液压可调阻尼控制阀4内各单元固定阻尼的开启状态来调节。
当减振缸5的活塞向左运动时，第一电磁阀1得电使减振器左腔的油液经油路a、液压可调阻尼控制阀4、油路c、单向阀8和油路b进入右腔，同时从储油箱吸油补偿活塞运动带来的体积差。由于液压可调阻尼控制阀的节流作用，减振缸左腔的压力大于右腔的压力，此时提供向右的阻尼力，阻尼力的大小可以通过控制液压可调阻尼控制阀内各单元固定阻尼的开启状态来调节。
根据天棚阻尼控制原理，在某些工况时减振器要求不提供阻尼力，此时第一电磁阀1和第二电磁阀2均得电，油路a和e、油路b和f接通，系统如图4所示。减振缸5的活塞向右运动时，右腔的油液一部分进入左腔，另一部分进入储油箱；活塞向左运动时，左腔的油液和储油箱的油液一起进入右腔。油液在流动过程中没有经过节流口，没有节流阻尼作用，因此此时减振器的阻尼接近于零。

Claims (1)

1.一种车辆半主动悬挂用阻尼主动可调的液压减振器，其特征在于，它包括由多个高速电磁开关阀(9)和固定阻尼(10))串接构成的阻尼控制单元并接组成液压可调阻尼控制阀(4)，液压可调阻尼控制阀(4)一端经油路c与储油箱(6)、第三电磁阀(3)一端、单向阀(8)一端，再经油路b分别与第一电磁阀(1)一端、减振缸(5)右腔相接，第一电磁阀(1)另一端经油路f与油路c相接，液压可调阻尼控制阀(4)另一端经油路a与固定阻尼(7)一端、第二电磁阀(2)一端、减振缸(5)左腔相接，固定阻尼(7)另一端与第三电磁阀(3)另一端相接，第二电磁阀(2)另一端经油路e与油路b相接。
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