阅读说明：本技术 一种铁路车辆用双油路电控可变阻尼半主动油压减振器 (Double-oil-way electric control variable damping semi-active oil pressure shock absorber for railway vehicle ) 是由 马鸿錚 池茂儒 高红星 郭兆团 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铁路车辆用双油路电控可变阻尼半主动油压减振器,包括油缸组件、活塞组件和阻尼电磁调整阀组件；油缸组件包括工作缸和储油筒；活塞组件包括两端不通油路的活塞,活塞将工作缸分割为拉伸油腔和压缩油腔；阻尼电磁调整阀组件包括拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀,拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀均开设有多个出液端,多个出液端通过不同的油路连通至储油筒,且每个出液端连通的油路上均安装有阻尼阀组成。该减振器可根据车辆不同的运用速度或者不同的运行状况,采用电磁控制开关进行转换不同的阻尼特性,还可对减振器卸荷前和卸荷后的阻尼系数进行转换,与此同时结构调整简单且比较安全可靠。(The invention discloses a double-oil-way electric control variable damping semi-active oil pressure shock absorber for a railway vehicle, which comprises an oil cylinder assembly, a piston assembly and a damping electromagnetic adjusting valve assembly, wherein the oil cylinder assembly is connected with the piston assembly through a hydraulic oil pipe; the oil cylinder assembly comprises a working cylinder and an oil storage cylinder; the piston assembly comprises a piston with two ends not communicated with an oil way, and the piston divides the working cylinder into a stretching oil cavity and a compression oil cavity; the damping electromagnetic adjusting valve assembly comprises a stretching oil way reversing electromagnetic valve and a compressing oil way reversing electromagnetic valve, a plurality of liquid outlet ends are arranged on the stretching oil way reversing electromagnetic valve and the compressing oil way reversing electromagnetic valve, the liquid outlet ends are communicated to the oil storage barrel through different oil ways, and a damping valve is arranged on each oil way communicated with the liquid outlet ends. The shock absorber can adopt the electromagnetic control switch to convert different damping characteristics according to different application speeds or different running conditions of the vehicle, can also convert damping coefficients of the shock absorber before and after unloading, and is simple in structure adjustment, safe and reliable.)

一种铁路车辆用双油路电控可变阻尼半主动油压减振器

技术领域

本发明涉及油压减振器领域，尤其涉及一种铁路车辆用双油路电控可变阻尼半主动油压减振器。

背景技术

随着铁路跨越式发展和城市轨道交通的兴起，机车车辆、地铁的需求量急聚加大，油压减振器作为用于衰减机车车辆、地铁振动和提高车辆运行平稳性和舒适性的重要零部件，需求量日益加大，同时对减振器产品的性能要求更高，对减振器产品的组装也提出了更高的要求。

传统的铁路车辆用油压减振器是一种被动型减振器，在拉伸压缩速度一定时被动输出一定大小的阻尼特性，其阻尼特性无法根据不同的路况，车辆运行速度大小等情况进行变换。同时目前根据车辆不同应用情况进行不同阻尼特性转换的的具有半主动特性的油压减振器在结构上大都属于单油路结构，及拉伸压缩通过一个单一的阻尼阀产生阻尼特性，由于单油路结构油压减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有很大的不对称特性，在铁路车辆使用过程尤其是高速动车使用过程中，其不对称的动态特性会对车辆的横向平稳性产生影响，从而产生安全隐患。其次目前车辆使用的半主动减振器结构复杂，尤其当车辆在高速运行时，无法保持一定的可靠性，需要一种结构简单，运营可靠的半主动减振器系统。最后随着车辆运营时间加长，车轮踏面和轮轨接触面产生磨损从而使轮轨接触几何参数发生改变，导致车辆平稳性下降，不得不通过镟轮及打磨轮轨保证车辆的平稳性，如果能通过改变减振器的阻尼系数延长镟轮及轮轨打磨时间，可以对车辆的使用寿命及维修经济性产生巨大的影响。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种铁路车辆用双油路电控可变阻尼半主动油压减振器，可根据车辆不同的运用速度或者不同的运行状况，采用电磁控制开关进行转换不同的阻尼特性，还可对减振器卸荷前和卸荷后的阻尼系数进行转换，与此同时结构调整简单且比较安全可靠。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

一种铁路车辆用双油路电控可变阻尼半主动油压减振器，包括油缸组件，以及安装在所述油缸组件上的活塞组件和阻尼电磁调整阀组件；

所述油缸组件包括工作缸和储油筒，所述工作缸和储油筒内部均填充有液压油，所述储油筒安装在所述工作缸外端；

所述活塞组件包括两端不通油路的活塞，所述活塞滑动安装在所述工作缸内部，将所述工作缸分割为拉伸油腔和压缩油腔；

所述阻尼电磁调整阀组件包括拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀，所述拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀的进液端分别连通至所述拉伸油腔和压缩油腔，拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀均开设有多个出液端，所述多个出液端通过不同的油路连通至所述储油筒，且每个出液端连通的油路上均安装有阻尼阀组成。

本发明中，活塞的两端不通油路，即拉伸油腔和压缩油腔内的液压油不能通过活塞进入对方，只能通过外部的油路进入储油筒内。本发明在拉伸油腔和压缩油腔通往储油筒的油路上安装拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀，且电磁阀设置有多个出液端，可通过控制电磁阀进行转换，控制电磁阀各出液端的连通，使该出液端连通油路上的液压油经阻尼阀组成后进入储油筒内，由于每个出液端连通油路上的阻尼阀组成调节阻尼力的大小不同，因此可选择电磁阀连通不同输出端，使减振器输出一定大小的阻尼特性，以适应车辆运营的需求。采用电控方式调节，调节简单，具有比较高的可靠性。

进一步的是，所述拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀出液端连通的每条油路上，均安装有至少两个单向连通且并联的阻尼阀组成，使油压减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有对称特性，以保证高速动车在使用过程中行驶安全，解决了现有技术中压缩油腔和拉伸油腔通过一个单一的阻尼阀连通，致使减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有不对称特性，造成的安全隐患问题。

进一步的是，所述油缸组件还包括导向座、底座体和通油管；所述导向座和底座体分别安装在所述工作缸两端，所述通油管的两端分别连接所述导向座和底座体，且所述通油管位于工作缸和储油筒间。底座体用于对减振器进行支撑，导向座用于对活塞杆导向和密封，使其内端与工作缸内壁贴合的活塞在工作缸内沿工作缸内侧壁滑动；通油管用于连接导向座和底座体。

进一步的是，所述导向座内设置有导向座拉伸油路，所述导向座拉伸油路的进液端连通所述拉伸油腔，出液端连通所述通油管；所述底座体内设置有拉伸液压油输出油路和压缩液压油输出油路；所述拉伸液压油输出油路连通所述通油管，所述压缩液压油输出油路连通所述压缩油腔。

本发明中，通过设置有导向座拉伸油路和拉伸液压油输出油路，以便于拉伸油腔内的液压油经导向座拉伸油路、通油管、拉伸液压油输出油路、拉伸油路换向电磁阀和阻尼阀组成后进入储油筒内；通过设置有压缩液压油输出油路，以便于压缩油腔内的液压油经压缩液压油输出油路、压缩油路换向电磁阀和阻尼阀组成后进入储油筒内。

进一步的是，所述阻尼电磁调整阀组件还包括安装在所述底座体上的转接块，所述转接块上安装所述拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀；所述转接块内设置有转接块油路，所述转接块油路的进液端连通所述拉伸液压油输出油路和压缩液压油输出油路，出液端连通所述拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀。

本发明中，转接块用于安装油路换向电磁阀，转接块内设置有转接块油路，用于连接拉伸液压油输出油路和压缩液压油输出油路，并将输送进来的液压油输送至油路换向电磁阀，油路换向电磁阀进行转换，将液压油分配到不同的出液端进行调节。

进一步的是，所述底座体内还设置有与拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀的多个出液端一一对应且连通的多个阻尼阀油路；所述阻尼阀油路上安装所述至少两个单向连通且并联的阻尼阀组成，阻尼阀油路的出液端连通油液返回油路，所述油液返回油路连通至所述储油筒。阻尼阀油路衔接油路换向电磁阀的输出端，并在其内安装阻尼阀组成，液压油通过时会产生阻尼力，以达到减振效果，油路内的液压油，最终经油液返回油路返回至储油筒内。

进一步的是，所述活塞组件还包括活塞杆、防尘罩和防尘罩座；所述活塞杆滑动穿设在所述导向座内且内端连接所述活塞，活塞杆的外端固定连接所述防尘罩座；所述防尘罩位于所述活塞杆外侧，防尘罩一端套设在所述储油筒外侧，另一端固定连接所述防尘罩座。活塞杆用于将车辆的振动传递至活塞上；防尘罩用于对滑动的活塞组件防尘保护。

进一步的是，所述防尘罩座和底座体外端均连接有安装座，所述安装座内设置有橡胶节点，用于将减振器安装在需要减振的铁路车辆上。

进一步的是，所述拉伸油腔和压缩油腔均通过单向阀片连通所述储油筒。通过设置有单向阀片，使减振器在拉伸运动时，储油筒内的油液通过单向阀片进入到压缩油腔内，以弥补由于压缩油腔体积增大所需补偿的液压油；压缩运动时，储油筒内的油液通过单向阀片进入到拉伸油腔，以弥补由于拉伸油腔体积增大所需补偿的液压油。

进一步的是，所述阻尼阀组成包括阻尼阀、阻尼阀一侧的阀罩以及阻尼阀另一侧顶设的压缩弹簧，以便于液压油流通，产生阻尼力。

本发明的有益效果：

本发明采用的油压减振器，在拉伸油腔和压缩油腔内的液压油通往储油筒的油路上，均设置有油路换向电磁阀，且电磁阀设置有多个出液端，使本油压减振器可以根据车辆不同的运用速度或者不同的运行状况，进行不同阻尼特性的转换；预先调整完毕后，使用过程中仅仅通过外部相关的油路换向电磁阀接收信号并进行适当转换，就可以实现两种或者多种油压减振器不同的阻尼特性。

本发明采用的油压减振器，采用电磁控制方式进行调节，电磁控制方式在减振器装备后，仍可根据电磁信号进行调节，避免繁重实物机械手工操作；由于阻尼特性采用机械的阻尼阀组成控制且已经调整完毕，电磁阀仅仅进行不同阻尼特性的油路转换，所以本减振器相对于依靠电磁阀调整阻尼力的半主动减振器而言，比较安全可靠，当车辆在高速运行时，能保持一定的可靠性。

本发明采用的油压减振器，不但可以改变卸荷阻尼力大小，即改变卸荷后阻尼系数；还可以对减振器卸荷前的阻尼特性即卸荷前的阻尼系数进行转换，改变减振器的阻尼系数，延长镟轮及轮轨打磨时间，对车辆的使用寿命及维修经济性产生巨大的影响。

本发明采用的油压减振器，在油路换向电磁阀出液端连通的油路上安装至少两个单向连通且并联的阻尼阀组成，使油压减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有对称特性，以保证高速动车在使用过程中行驶安全，解决了现有技术中压缩油腔和拉伸油腔通过一个单一的阻尼阀连通，致使减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有不对称特性，造成的安全隐患问题。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明外端的示意图；

图3为本发明沿工作缸长度方向底座体处的剖视图；

图4为本发明垂直于工作缸长度方向的拉伸油路换向电磁阀处的剖视图；

图5为本发明垂直于工作缸长度方向的压缩油路换向电磁阀处的剖视图；

图6为本发明沿工作缸长度方向两个拉伸油路换向电磁阀和压缩油路换向电磁阀处的剖视图；

图7为本发明阻尼阀组成的***图；

图8为常规变阻尼减振器阻尼特性变化图；

图9为本发明减振器阻尼特性变化图；

图中：1、油缸组件；11、工作缸；111、拉伸油腔；112、压缩油腔；12、储油筒；13、导向座；131、导向座拉伸油路；14、底座体；141、拉伸液压油输出油路；142、压缩液压油输出油路；143、阻尼阀油路；144、油液返回油路；15、通油管；16、单向阀片；2、活塞组件；21、活塞；22、活塞杆；23、防尘罩；24、防尘罩座；3、阻尼电磁调整阀组件；31、拉伸油路换向电磁阀；32、压缩油路换向电磁阀；33、阻尼阀组成；331、阻尼阀；332、阀罩；333、压缩弹簧；34、转接块；4、安装座；5、橡胶节点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

一种铁路车辆用双油路电控可变阻尼半主动油压减振器，如图1和2所示，包括油缸组件1，以及安装在油缸组件1上的活塞组件2和阻尼电磁调整阀组件3；

油缸组件1包括工作缸11和储油筒12，工作缸11和储油筒12内部均填充有液压油，储油筒12安装在工作缸11外端；

活塞组件2包括两端不通油路的活塞21，活塞21滑动安装在工作缸11内部，将工作缸11分割为拉伸油腔111和压缩油腔112；

阻尼电磁调整阀组件3包括拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32，拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32的进液端分别连通至拉伸油腔111和压缩油腔112，拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32均开设有多个出液端，多个出液端通过不同的油路连通至所述储油筒12，且每个出液端连通的油路上均安装有至少两个单向连通且并联的阻尼阀组成33。

本实施例在具体使用时，由于活塞21两端不通油路，因此拉伸油腔111和压缩油腔112内的液压油只能通过工作缸11外部的油路进入到储油筒12内，即通过安装有拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32的油路进入到储油筒12内。可通过调整拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32的不同位置，连通安装有不同阻尼阀组成33的油路，控制该条油路的开合，使减振器输出一定大小的阻尼特性，以适应车辆运营的需求。阻尼阀组成33设置有多个且并联，使油压减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有对称特性，以保证高速动车在使用过程中行驶安全。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上作进一步的改进，如图1和2所示，油缸组件1还包括导向座13、底座体14和通油管15；导向座13和底座体14分别安装在工作缸11两端，通油管15的两端分别连接导向座13和底座体14，且通油管15位于工作缸11和储油筒12间。

导向座13内设置有导向座拉伸油路131，导向座拉伸油路131的进液端连通拉伸油腔111，出液端连通通油管15；底座体14内设置有拉伸液压油输出油路141和压缩液压油输出油路142；拉伸液压油输出油路141连通通油管15，压缩液压油输出油路142连通压缩油腔112。

在具体使用时，导向座13用于导向和密封；底座体14用于对减振器进行支撑；通油管15用于连接导向座13和底座体14，并输送拉伸油腔111内的液压油；导向座拉伸油路131和拉伸液压油输出油路141用于输送减振器拉伸时拉伸油腔111内的液压油；压缩液压油输出油路142用于输送减振器压缩时压缩油腔112内的液压油。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上作进一步的改进，如图1-6所示，阻尼电磁调整阀组件3还包括安装在底座体14上的转接块34，转接块34上安装拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32；转接块34内设置有转接块油路，转接块油路的进液端连通拉伸液压油输出油路141和压缩液压油输出油路142，出液端连通拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32。

底座体14内还设置有与拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32的多个出液端一一对应且连通的多个阻尼阀油路143；阻尼阀油路143上安装至少两个单向连通且并联的阻尼阀组成33，阻尼阀油路143的出液端连通油液返回油路144，油液返回油路144连通至储油筒12。

本实施例中，转接块34的油路用于连通伸液压油输出油路141和压缩液压油输出油路142，转接块34至少设置有两条相互独立的转接块油路，一条用于连通拉伸液压油输出油路141和拉伸油路换向电磁阀31的进液端，另一条用于连通压缩液压油输出油路142和压缩油路换向电磁阀32的进液端，以便于油路换向电磁阀的进油，控制减振器的状态。

在拉伸运动时，拉伸油腔111内的液压油经导向座拉伸油路131、通油管15、拉伸液压油输出油路141、转接块油路、拉伸油路换向电磁阀31、阻尼阀油路143、阻尼阀组成33和油液返回油路144后进入储油筒内。在压缩运动时，压缩油腔112内的液压油经压缩液压油输出油路142、转接块油路、压缩油路换向电磁阀32、阻尼阀油路143、阻尼阀组成33和油液返回油路144后进入储油筒内。

实施例4

本实施例在实施例3的基础上作进一步的改进，如图1和2所示，活塞组件2还包括活塞杆22、防尘罩23和防尘罩座24；活塞杆22滑动穿设在导向座13内且内端连接活塞21，活塞杆22的外端固定连接防尘罩座24；防尘罩23位于活塞杆22外侧，防尘罩23一端套设在储油筒12外侧，另一端固定连接防尘罩座24，通过防尘罩23对滑动的活塞组件2防尘保护。

防尘罩座24和底座体14外端均连接有安装座4，安装座4内设置有橡胶节点5，通过橡胶节点5将减振器安装在需要减振的铁路车辆上。

拉伸油腔111和压缩油腔112均通过单向阀片16连通储油筒12，使拉伸油腔111和压缩油腔112与外端的储油筒12单向连通，以补偿拉伸油腔111或压缩油腔112体积增大所需补偿的油液。

阻尼阀组成33包括阻尼阀331、阻尼阀331一侧的阀罩332以及阻尼阀331另一侧顶设的压缩弹簧333，如图7所示。本实施例中，阻尼阀331为现有技术中常规的阻尼阀，阻尼阀331上设有卸荷孔和长节通流孔，长节通流孔用于连通阻尼阀组成33两侧的腔体；卸荷孔用于阻尼阀331移动后，与通孔连通，使减振器卸荷。

为了更好的理解本发明，下面对本发明的工作原理作一次完整的描述：

减振器拉伸运动时，活塞杆22带动活塞21进行拉伸运动，由于活塞21两端不通油路，因此减振器拉伸油腔111压力增大，液压油进入到导向座拉伸油路131，并随通油管15进入到底座体14内的拉伸液压油输出油路141；然后进入转接块油路内，通过转接块油路进入拉伸油路换向电磁阀31内，根据拉伸油路换向电磁阀31的不同位置状态，液压油被分配到不同的阻尼阀油路143内，经阻尼阀油路143内的两组阻尼阀组成33节流卸荷和卸荷后，进入到油液返回油路144内，最终输送至储油筒12内。与此同时，减振器压缩油腔112的体积增大，储油筒12内的油液经单向阀片进入到压缩油腔112内补偿油液。

同样，减振器压缩运动时，活塞杆22带动活塞21进行压缩运动，由于活塞21两端不通油路，因此减振器压缩油腔112压力增大，液压油进入到底座体14内的压缩液压油输出油路142内，然后进入转接块油路内，通过转接块油路内进入压缩油路换向电磁阀32内，根据压缩油路换向电磁阀32的不同位置状态，液压油被分配到不同的阻尼阀油路143内，经阻尼阀油路143内的两组阻尼阀组成33节流卸荷和卸荷后，进入到油液返回油路144内，最终输送至储油筒12内。与此同时，减振器拉伸油腔111的体积增大，储油筒12内的油液经单向阀片进入到拉伸油腔111内补偿油液。

本实施例中设置有一个拉伸油路换向电磁阀31和一个压缩油路换向电磁阀32，每个电磁阀均设置有两个出液端，每个出液端连接的阻尼阀油路143上，安装的阻尼阀组成33规格不同，即所输出的阻尼力大小不同。假设拉伸油路换向电磁阀31的两个出液端是A和B，压缩油路换向电磁阀32的两个出液端是a和b，可选择连通Aa、Ab、Ba或Bb油路中的一种方式，设置拉伸油路换向电磁阀31和压缩油路换向电磁阀32，使减振器产生多种不同的阻尼特性。

例如，当Aa组的出液端连通，则Bb组不连通，液压油通过Aa组出液端进入该两组出液端各自连接的阻尼阀组成33内，减振器产生要求的阻尼特性1。相反的，Aa组不连通，Bb组连通，液压油通过Bb组出液端进入该两组出液端各自连接的阻尼阀组成33内，减振器产生要求的阻尼特性2。

上述方式产生了两组不同的阻尼特性，因此本发明的减振器可以产生至少两种不同的阻尼特性，使本油压减振器可以根据车辆不同的运用速度或者不同的运行状况，进行不同阻尼特性的转换。与此同时该结构调整简单，采用电磁控制方式进行调节，比较安全可靠，当车辆在高速运行时，能保持一定的可靠性。

本实施中，在每个阻尼阀油路143上安装有两组并列的阻尼阀组成33，使油压减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有对称特性，以保证高速动车在使用过程中行驶安全，解决了现有技术中压缩油腔和拉伸油腔通过一个单一的阻尼阀连通，致使减振器动态阻尼特性及动态刚度特性具有不对称特性，造成的安全隐患问题。

如图8和9所示，图8为常规变阻尼减振器的阻尼特性变化图，图9为本变阻尼减振器阻尼特性变化图。图中，横坐标表示激振速度，单位为m/s，纵坐标表示阻尼力，单位为N；F1表示第一段力速曲线，F2表示第二段力速曲线。图中曲线弯折处的前半部分表示减振器卸荷前的阻尼特性，后半部分表示减振器卸荷后的阻尼特性。从图9中可以看出，可控阻尼半主动减振器不但可以改变第一段力速曲线，还可以改变第二段力速曲线,因此本发明的减振器，不但可以改变卸荷阻尼力大小，即改变卸荷后阻尼系数；还可以通过选择电磁阀不同的输出端连通，对减振器卸荷前的阻尼系数进行转换，延长镟轮及轮轨打磨时间，进而延长车辆的使用寿命，减少维修的次数，对车辆的使用寿命及维修经济性产生巨大的影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。