專利名稱：應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及一種空氣彈簧壓力的控制裝置以及控制方法，更具體地說，本發明是指一種應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置及控制方法。
背景技術：
空氣彈簧是一種在可伸縮的密閉容器中充以壓力空氣，利用空氣彈性作用的彈簧。空氣彈簧俗稱氣囊、膠囊，通常為曲囊式結構，曲囊通常由橡膠制成，曲囊內充入壓縮空氣。空氣彈簧充入壓縮空氣后可承載一定的質量，但當質量改變后，空氣彈簧的高度必然發生變化，但是在很多條件下，空氣彈簧的高度變化需要得到有效的抑制。
另外，在多個空氣彈簧同時承重同一承重物時，需要對多個空氣彈簧中的壓力進行有效的平衡，保證不同空氣彈簧內部的壓力相同，這同樣是在實踐中尤其是軌道交通車輛中所需要達到的效果。發明內容
本發明就是基于上述現有技術的問題提出的一種能夠自動調整每個空氣彈簧的高度并平衡空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置；
本發明還進一步提供了采用該空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置的控制方法。
為了實現上述的發明目的，本發明采用如下的技術方案
—種應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，所述的控制裝置包括設置在相鄰空氣彈簧之間的用于平衡空氣彈簧內部壓力的差壓閥，該差壓閥與兩個空氣彈簧均連通，該控制裝置還包括分別與空氣彈簧連通的用于分別調整對應空氣彈簧高度的高度調整閥。這樣通過差壓閥的平衡以及高度調整閥度空氣彈簧高度的調整保證了空氣彈簧支撐承重物的過程中不僅高度能夠保持不變，同時各個空氣彈簧中的壓力也能夠保證平衡。
更具體地說，為了實現高度調整閥對空氣彈簧高度的自動調整功能，所述的高度調整閥包括主閥體，設置在主閥體內部的用于完成空氣彈簧供氣和排氣的氣閥組件，用于控制氣閥組件開啟或關閉的緩沖彈簧框架以及用于控制上述氣閥組件延時動作的油壓阻尼減震閥。實際上通過該氣閥組件自動控制對空氣彈簧內的充氣和排氣達到對空氣彈簧的內部空氣量的調整，從而實現了對空氣彈簧高度的調整，更進一步地通過油壓阻尼減震閥能夠實現對空氣彈簧充氣或排氣過程的阻尼作用。
進一步地，所述的氣閥組件包括與總風缸連通的供氣閥，以及與空氣彈簧連通的排氣閥，在所述的供氣閥以及排氣閥內均設置有用于控制供氣閥以及排氣閥開啟或關閉的閥桿，并且所述供氣閥的閥腔與所述排氣閥的閥腔之間還設置有連通通道。而所述的緩沖彈簧框架包括頂端與所述閥桿接觸并控制閥桿動作的減震閥托，在該減震閥托內設置有彈簧托以及緩沖彈簧，在該緩沖彈簧的內環中固定有主軸。另外，所述的主軸上旋轉設置有用于控制該主軸轉動的傳動機構，該傳動機構包括旋轉設置在主軸上的杠桿以及一端與杠桿連接的連桿，該連桿的另一端與連接轉向架連接。這樣，當傳動機構動作的過程中不僅帶動緩沖彈簧框架的動作，更進一步控制氣閥組件對空氣彈簧的充氣或排氣動作。
更具體地，所述的減震閥托的底部與所述的油壓阻尼減震閥的勾貝連接，該油壓阻尼減震閥還包括設置在所述主閥體內部的中央油室、左側油壓室以及右側油壓室，所述的左側油壓室以及右側油壓室均與中央油室通過單向的油孔以及雙向的阻尼孔導通，所述勾貝可在左側油壓室以及右側油壓室來回自由移動。另外，為了保證油壓阻尼減震閥的阻尼作用，在中央油室以及左側油壓室和右側油壓室之間還可以設置與所述油孔并列的阻尼孔。
另一方面，所述的差壓閥包括閥體，在閥體內設置有通過聯通通道相互導通的閥腔，在每個閥腔內設置有控制聯通通道開閉的差壓閥芯，并且該差壓閥還包括支撐該差壓閥芯的彈簧以及彈簧座。優選地，所述的差壓閥具有中心對稱結構，所述的彈簧座與所述的閥體之間設置有密封裝置，同時所述彈簧座的外側還設置有用于固定的活結母以及連接螺母，另外在閥腔的外側設置有濾塵網。這樣設置的差壓閥結構保證了對其所連接的不同空氣彈簧之間的平衡，保證了整個不同空氣彈簧對承重物穩定的支撐。
本發明還提供一種應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置的控制方法，該控制方法采用上述具體說明的控制裝置，該控制方法具體包括差壓閥通過安裝在相鄰空氣彈簧中間位置用于調整與其連接的空氣彈簧內的空氣壓力，保證兩個空氣彈簧的平衡； 高度調整閥分別與空氣彈簧連接，自動根據空氣彈簧的受力調整空氣彈簧的高度，用來保證空氣彈簧在受力變化的情況下高度能夠保持不變。
更具體地說，所述的高度調整閥的控制方法更具體地說是由供氣閥、排氣閥完成空氣彈簧的供氣和排氣，緩沖彈簧框架受杠桿及油壓阻尼減振閥的作用，促使供氣閥、排氣閥延時動作，油壓阻尼減振閥吸收車輛振動，實現阻尼減振作用；更進一步地，高度調整閥的杠桿是通過連桿與轉向架連接，當空氣彈簧載重增加時，空氣彈簧被壓縮，杠桿就向上傾斜，必要的時間之后油壓阻尼減振閥的勾貝開始動作，供氣閥被打開，總風缸的空氣流入空氣彈簧，從而空氣彈簧伸長，杠桿恢復到水平位置，供氣閥迅速關閉；反之空氣彈簧載重減小時，空氣彈簧伸長，杠桿向下傾斜，勾貝動作，排氣閥被打開，空氣彈簧壓縮，杠桿恢復到水平位置，排氣閥迅速關閉。更具體的內容將在說明書中進行更加詳細的說明，因此在這里就不贅述了。
通過采用上述的技術方案，本發明提供了一種能夠自動調整每個空氣彈簧的高度并平衡空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置；同時還提供了一種在該空氣壓力彈簧控制裝置上采用的控制方法。


圖1中顯示的是本發明控制裝置內各個部件之間連接的示意圖2中顯示的是本發明高度調整閥的剖視結構示意圖3中顯示的是圖2中的A-A向剖視示意圖4中顯示的是高度調整閥的充氣原理圖5中顯示的是高度調整閥的排氣原理圖6中顯示的是油壓阻尼減震閥作用原理圖7中顯示的是差壓閥的結構示意圖。
附圖中各組件名稱說明如下
1高度調整閥2空氣彈簧11主閥體 14緩沖彈簧框架 17連桿 142彈簧托 151勾貝 154右側油壓室 31閥體 34彈簧座 37濾塵網12供氣閥15油壓阻尼減震閥 18連接轉向架 143緩沖彈簧 152中央油室 155油孔 32差壓閥芯 35活結母3差壓閥 13排氣閥 16杠桿 141減震閥托 144主軸 153左側油壓室 156阻尼孔 33彈簧 36連接螺母具體實施方式
本發明在于提供一種能夠自動調整每個空氣彈簧的高度并平衡空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置以及采用該空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置的控制方法。下面結合說明書附圖對本發明的控制裝置的具體結構以及所采用的控制方法中的具體步驟進行詳細的說明。
圖1中顯示的是本發明的控制裝置中各個部件之間的連接結構示意圖。在本優選的實施例中提供的一種應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置包括設置在相鄰空氣彈簧2之間的用于平衡空氣彈簧內部壓力的差壓閥3，該差壓閥3與兩個空氣彈簧2均連通，該控制裝置還包括分別與空氣彈簧2連通的用于分別調整對應空氣彈簧2高度的高度調整閥1。這樣通過差壓閥3的平衡以及高度調整1閥度空氣彈簧2高度的調整保證了空氣彈簧2支撐承重物的過程中不僅高度能夠保持不變，同時各個空氣彈2簧中的壓力也能夠保證平衡。
圖2中顯示的是本發明高度調整閥的剖視結構示意圖并且在圖3中顯示的是圖2中的A-A向剖視示意圖。在上述圖中顯示的高度調整閥1的具體實施例中，為了實現高度調整閥1對空氣彈簧高度的自動調整功能，所述的高度調整閥1包括主閥體11，設置在主閥體11內部的用于完成空氣彈簧2供氣和排氣的氣閥組件，用于控制氣閥組件開啟或關閉的緩沖彈簧框架14以及用于控制上述氣閥組件延時動作的油壓阻尼減震閥15。實際上通過該氣閥組件自動控制對空氣彈簧2內的充氣和排氣達到對空氣彈簧2的內部空氣量的調整，從而實現了對空氣彈簧2高度的調整，更進一步地通過油壓阻尼減震閥15能夠實現對空氣彈簧2充氣或排氣過程的阻尼作用。
進一步地，所述的氣閥組件包括與總風缸(圖中未示出，用于提供壓力空氣)連通的供氣閥12，以及與空氣彈簧2連通的排氣閥13，在所述的供氣閥12以及排氣閥13內均設置有用于控制供氣閥12以及排氣閥13開啟或關閉的閥桿，并且所述供氣閥12的閥腔與所述排氣閥13的閥腔之間還設置有連通通道。而所述的緩沖彈簧框架14包括頂端與所述閥桿接觸并控制閥桿動作的減震閥托141，在該減震閥托41內設置有彈簧托142以及緩沖彈簧143，在該緩沖彈簧143的內環中固定有主軸144。另外，所述的主軸144上旋轉設置有用于控制該主軸144轉動的傳動機構，該傳動機構包括旋轉設置在主軸上的杠桿16以及一端與杠桿16連接的連桿17，該連桿17的另一端與連接轉向架18連接。這樣，當傳動機構動作的過程中不僅帶動緩沖彈簧框架14的動作，更進一步控制氣閥組件對空氣彈簧2的充氣或排氣動作。更具體地，所述的減震閥托141的底部與所述的油壓阻尼減震閥15的勾貝151連接，該油壓阻尼減震閥15還包括設置在所述主閥體11內部的中央油室152、左側油壓室153以及右側油壓室153，所述的左側油壓室153以及右側油壓室巧4均與中央油室 152通過只能單向導通的油孔155以及可以雙向導通的阻尼孔156導通，所述勾貝151可在左側油壓室153以及右側油壓室154來回自由移動。另外，為了保證油壓阻尼減震閥15的阻尼作用，在中央油室152以及左側油壓室153和右側油壓室巧4之間還可以設置與所述油孔155并列的阻尼孔。
下面更進一步地說明利用上述結構的高度調整閥對空氣彈簧高度的調整，如圖4 中顯示的是高度調整閥的充氣原理圖，圖5中顯示的是高度調整閥的排氣原理圖。所述的高度調整閥1的控制方法更具體地說是由供氣閥12、排氣閥13完成空氣彈簧的供氣和排氣，緩沖彈簧框架14受杠桿16及油壓阻尼減振閥15的作用，促使供氣閥12、排氣閥13延時動作，油壓阻尼減振閥15吸收車輛振動，實現阻尼減振作用；更進一步地，高度調整閥1 的杠桿16是通過連桿17與轉向架18連接，當空氣彈簧2載重增加時，空氣彈簧2被壓縮， 杠桿16就向上傾斜，必要的時間之后油壓阻尼減振閥15的勾貝151開始動作，供氣閥12 被打開，總風缸的空氣流入空氣彈簧2，從而空氣彈簧2伸長，杠桿16恢復到水平位置，供氣閥12迅速關閉；反之空氣彈簧2載重減小時，空氣彈簧2伸長，杠桿16向下傾斜，勾貝151 動作，排氣閥13被打開，空氣彈簧2壓縮，杠桿16恢復到水平位置，排氣閥13迅速關閉。
如上所述，當杠桿16向上或向下傾斜，也就是主軸144回轉一定角度后，供氣閥 12、排氣閥13滯后一定時間才開始打開閥口。與此相比，關閉閥口時，動作迅速。這是高度調整閥1的最大特點，產生這種作用的部件是油壓阻尼減振閥15。其作用原理如下
圖6中顯示的是油壓阻尼減震閥作用原理圖。杠桿16向上傾斜，擰緊緩沖彈簧 143，用這個力使減振閥托141軸架把勾貝151推向右方，當勾貝151被推向右側，勾貝151 右側成為油壓室，由于油壓阻尼減振閥15的端蓋上油孔155的阻尼作用，使之形成減振器，被壓縮的油經油孔155從主閥體11內側通路流回中央油室152，由于油孔155的阻尼，使勾貝151動作遲緩，從而達到供氣閥12動作延時。此時勾貝151左側是負壓，吸入閥被打開， 中央油室152的油補充到勾貝151左側。勾貝151動作時，減振閥托141開始轉動，打開供氣閥12，總風缸的空氣進入空氣彈簧2。
相反，當空氣彈簧2被充到一定高度，杠桿16達到水平位置時，供氣閥12關閉，緩沖彈簧143和減振閥托141軸架使勾貝151恢復到中間位置，油壓阻尼減震閥15不起減振作用。在勾貝151左側前方有油路，由于該油路通過油孔155，所以孔徑稍大，產生的油壓很小，油從油孔1 流回中央室，使勾貝151左移阻力極小。然而當勾貝151恢復到中央位置時，由于油孔巧5是單向導通的，所以該油路被堵塞，勾貝151再進行動作時，又形成了延遲時間的機構。
車輛在運行中，由于車體振動而使彈簧托142動作，但因為油壓阻尼減振閥15阻力影響，勾貝151不會動作，振動被緩沖彈簧143所吸收，供氣閥12和排氣閥13并不打開， 從而防止了空氣的浪費。同時，供氣閥12，和排氣閥13恢復迅速，據此可以說明該高度調整閥1具有良好的控制穩定性。
圖7中顯示的是差壓閥的結構示意圖。所述的差壓閥3包括閥體31，在閥體31內設置有通過聯通通道相互導通的閥腔，在每個閥腔內設置有控制聯通通道開閉的差壓閥芯 32，并且該差壓閥3還包括支撐該差壓閥芯32的彈簧33以及彈簧座34。優選地，所述的差壓閥32具有中心對稱結構，所述的彈簧座34與所述的閥體31之間設置有密封裝置，同時所述彈簧座34的外側還設置有用于固定的活結母35以及連接螺母36，另外在閥腔的外側設置有濾塵網37。這樣設置的差壓閥3結構保證了對其所連接的不同空氣彈簧2之間的平衡，保證了整個不同空氣彈簧2對承重物穩定的支撐。
在本實施例中，差壓閥3的閥體31用二根螺栓固定在車體上。差壓閥3兩側配管為九寸管螺紋與空氣彈簧2相通，把壓力空氣引入閥體31內。從左方來的壓力空氣打開一側差壓閥芯32內的滑閥，從右方來的壓力空氣打開另一側差壓閥芯32的滑閥，但是在左、 右空氣彈簧2壓力相等時，兩側的差壓閥芯32的滑閥都關閉。
當空氣彈簧2—側出現異常，左右的壓力空氣差若超過差壓閥3的壓差值 (150kPa)時，上述滑閥被打開，壓力空氣流向另一方，直到空氣壓力趨于一致時再關閉，保持差壓閥3兩端的空氣彈簧2的高度相等。避免車輛的傾斜和三點支撐的現象。
本發明所采用的控制裝置的控制方法即為結合上述高度調整閥的控制方法以及差壓閥的控制方法而得出的，其具體內容在上面的說明書部分中已經詳細的說明了，所以在這里就不再重復說明了。
這樣采用本發明上述結構的控制裝置以及控制方法可以獲得如下的特點以及優點ο
1.高度調整閥體積小、重量輕、安裝簡便，重量約4. OKg，拆裝方法簡便。
2.完全封閉型結構由于采用了全密封式結構，因此外部的雨水，泥塵等也不會損壞其功能。
3.調整方便，因供、排氣閥體為插入式結構，因而結構簡化，調整方便。
4.采用單向阻尼的阻尼閥由于阻尼閥的單向阻尼作用，可節省空氣風源，而且控制穩定性好。
5.壽命長，由于運動部件都浸在油里，因而使用壽命長。
通過采用上述的技術方案，本發明提供了一種能夠自動調整每個空氣彈簧的高度并平衡空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置以及采用該空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置的控制方法。
另外，本發明的保護范圍并不局限于上述具體實施方式
中所公開的具體實施例， 而是只要滿足本發明權利要求中技術特征的組合就落入了本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的控制裝置包括設置在相鄰空氣彈簧之間的用于平衡空氣彈簧內部壓力的差壓閥，該差壓閥與兩個空氣彈簧均連通，該控制裝置還包括分別與空氣彈簧連通的用于分別調整對應空氣彈簧高度的高度調整閥。
2.根據權利要求1所述的應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的高度調整閥包括主閥體，設置在主閥體內部的用于完成空氣彈簧供氣和排氣的氣閥組件，用于控制氣閥組件開啟或關閉的緩沖彈簧框架以及用于控制上述氣閥組件延時動作的油壓阻尼減震閥。
3.根據權利要求2所述的應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的氣閥組件包括與總風缸連通的供氣閥，以及與空氣彈簧連通的排氣閥，在所述的供氣閥以及排氣閥內均設置有用于控制供氣閥以及排氣閥開啟或關閉的閥桿，并且所述供氣閥的閥腔與所述排氣閥的閥腔之間還設置有連通通道。
4.根據權利要求3所述的應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的緩沖彈簧框架包括頂端與所述閥桿接觸并控制閥桿動作的減震閥 托，在該減震閥托內設置有彈簧托以及緩沖彈簧，在該緩沖彈簧的內環中固定有主軸。
5.根據權利要求4所述的應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的主軸上旋轉設置有用于控制該主軸轉動的傳動機構，該傳動機構包括旋轉設置在主軸上的杠桿以及一端與杠桿連接的連桿，該連桿的另一端與連接轉向架連接。
6.根據權利要求4或5所述的應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的減震閥托的底部與所述的油壓阻尼減震閥的勾貝連接，該油壓阻尼減震閥還包括設置在所述主閥體內部的中央油室、左側油壓室以及右側油壓室，所述的左側油壓室以及右側油壓室均與中央油室通過單向的油孔以及雙向的阻尼孔導通，所述勾貝可在左側油壓室以及右側油壓室來回自由移動。
7.根據權利要求1所述的應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的差壓閥包括閥體，在閥體內設置有通過聯通通道相互導通的閥腔，在每個閥腔內設置有控制聯通通道開閉的差壓閥芯，并且該差壓閥還包括支撐該差壓閥芯的彈簧以及彈簧座。
8.根據權利要求7所述的應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置，其特征在于，所述的差壓閥具有中心對稱結構，所述的彈簧座與所述的閥體之間設置有密封裝置，同時所述彈簧座的外側還設置有用于固定的活結母以及連接螺母，另外在閥腔的外側設置有濾塵網。
9.一種應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置的控制方法，其特征在于，該控制方法采用如權利要求1-8中的控制裝置，該控制方法具體包括差壓閥通過安裝在相鄰空氣彈簧中間位置用于調整與其連接的空氣彈簧內的空氣壓力，保證兩個空氣彈簧的平衡；高度調整閥分別與空氣彈簧連接，自動根據空氣彈簧的受力調整空氣彈簧的高度，用來保證空氣彈簧在受力變化的情況下高度能夠保持不變。
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述的高度調整閥的控制方法更具體地說是由供氣閥、排氣閥完成空氣彈簧的供氣和排氣，緩沖彈簧框架受杠桿及油壓阻尼減振閥的作用，促使供氣閥、排氣閥延時動作，油壓阻尼減振閥吸收車輛振動，實現阻尼減振作用；更進一步地，高度調整閥的杠桿是通過連桿與轉向架連接，當空氣彈簧載重增加時，空氣彈簧被壓縮，杠桿就向上傾斜，必要的時間之后油壓阻尼減振閥的勾貝開始動作， 供氣閥被打開，總風缸的空氣流入空氣彈簧，從而空氣彈簧伸長，杠桿恢復到水平位置，供氣閥迅速關閉；反之空氣彈簧載重減小時，空氣彈簧伸長，杠桿向下傾斜，勾貝動作，排氣閥被打開，空氣彈簧壓縮，杠桿恢復到水平位置，排氣閥迅速關閉。
全文摘要
本發明涉及一種空氣彈簧壓力的控制裝置以及控制方法，更具體地說，本發明是指一種應用于軌道交通車輛的空氣彈簧壓力控制裝置及控制方法。所述的控制裝置包括設置在相鄰空氣彈簧之間的用于平衡空氣彈簧內部壓力的差壓閥，該差壓閥與兩個空氣彈簧均連通，該控制裝置還包括分別與空氣彈簧連通的用于分別調整對應空氣彈簧高度的高度調整閥，另外本發明還提供了一種采用上述結構控制裝置的控制方法。通過采用上述的技術方案，本發明提供了一種能夠自動調整每個空氣彈簧的高度并平衡空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置以及采用該空氣彈簧之間壓力的空氣彈簧壓力控制裝置的控制方法。
文檔編號F16F9/50GK102518734SQ201210004218
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者張思遠, 李寶樹, 趙屹 申請人:中國鐵道科學研究院機車車輛研究所, 北京縱橫機電技術開發公司