在车辆部分之间具有接合装置的铰接式车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种在车辆部分之间具有接合装置（1）的铰接式车辆，其中接合装置（1）包括能相对于彼此旋转的两个接合部段（2，3），其中接合装置（1）包括缓冲装置（13），其中缓冲装置（13）以这样的方式构成：在接合部段（2，3）的任何角位置，作用在接合装置（1）上的缓冲力矩在旋转方向反转时在正旋转方向和负旋转方向上基本相同。
【专利说明】在车辆部分之间具有接合装置的铰接式车辆【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在车辆部分之间具有接合装置的铰接式车辆，其中所述接合装置包括能相对于彼此旋转的两个接合部段，并且其中所述接合装置包括(阻尼)缓冲装置。
【背景技术】
[0002]更具体地，由道路运输已知这样一种具有车辆接合装置的铰接式车辆作为所谓的铰接式客车，所述车辆接合装置具有用于在行驶期间缓冲由车辆接合装置连接的两个车辆部分的运动的缓冲装置。车辆接合装置由此包括通过轴承连接的两个接合部段，这允许这种铰接式车辆弯曲以便绕弯行驶。接合部段之一经由金属橡胶轴承连接到一个车辆部分，以便允许纵倾或程度小的侧倾(横摇，rolling)运动。
[0003]这种车辆包括缓冲装置。缓冲装置本身通常包括在车辆的或车辆接合装置的中心纵向轴线的两侧配置在车辆接合装置上的两个活塞缸缓冲器。因此，以分别可旋转的方式，活塞配置在一个接合部段上且缸配置在另一个接合部段上。更具体地，当该铰接式车辆为所谓的顶推/推进式车辆时，设置有控制系统，该控制系统尤其根据转向角、两个车辆部分相对于彼此的位置和行驶速度来调节车辆接合装置的刚度。这是因为，在顶推式车辆中，被驱动的是铰接式车辆的最后面的轴。在所谓的牵引式客车中，通过前车辆部分的最后面的轴进行驱动，后部分仅像挂车一样被牵引。在这种牵引式车辆中，不需要此类用于控制接合装置的复杂系统。顶推式车辆使用非常广泛；在这方面，包括用于接合装置的缓冲装置的控制系统的接合装置已证明它们的价值。
[0004]然而，活塞缸缓冲器比较庞大。由于它们的尺寸，目前使用的此类活塞缸缓冲器也很重。在制造铰接式客车时，总是希望减轻它们的重量以便节省燃料，以及在必要时增大有效负载量，或至少保持有效负载量不变，这尤其是因为现代客车的重量由于诸如斜梯或空调装置之类的附加组件而不断增加。
【发明内容】
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[0005]本发明的根本目的因此在于提供一种具有两个活塞缸缓冲器的缓冲装置，所述缓冲装置的缓冲特性与由现有技术已知的活塞缸缓冲器相同，但具有较小的结构体积和减轻
的重量。
[0006]该目的通过权利要求1的特征部分的特征结合前序部分的特征来解决。所述缓冲装置以这样的方式构成:在接合部段相对于彼此的任何角位置，作用在接合装置上的缓冲力矩/转矩在旋转方向反转时在正旋转方向和负旋转方向上基本相同。应指出的是，两个接合部段之间的活塞缸缓冲器在接合装置的中心纵向轴线的各侧配置在接合部段上。当两个接合部段相对于彼此旋转时，在两个弯曲的接合部段之间，一个活塞缸缓冲器位于外侧，一个活塞缸缓冲器位于内侧，其中该例如右活塞缸缓冲器缩短，而例如左活塞缸缓冲器伸长。已证明，右活塞缸缓冲器，即缩短的活塞缸缓冲器，与位于车辆接合装置的外侧的左活塞缸缓冲器产生完全不同的缓冲力矩曲线，因为所产生的缓冲力矩根据各部段相对于彼此的角位置并按照变化的杠杆臂和相应活塞缸缓冲器的活塞上的相应有效表面积而改变。杠杆臂是活塞缸缓冲器与接合部段的连接点和旋转轴承的中心点即旋转轴线之间的距离。该距离由于连接点在围绕旋转轴线的圆形路径上的运动而是可变的。
[0007]利用权利要求1的特征部分的教导，即，缓冲装置以这样的方式构成:在接合部段相对于彼此的任何角位置，作用在接合装置上的缓冲力矩在旋转方向反转时在正旋转方向和负旋转方向上相同或基本相同，这实现了在旋转方向反转时两个活塞缸缓冲器总体上施加相同的力矩。顺便说一下，该行为还对车辆动力学特性有非常积极的影响，因为在根据现有技术的缓冲装置中，缓冲力矩曲线中会产生跳跃，这导致车辆部分的突然运动，该突然运动只能通过复杂的控制系统来补偿。
[0008]与现有技术的缓冲装置相比具有较小的结构体积和较轻的重量的缓冲装置的两个活塞缸缓冲器的特征具体在于，两个活塞缸缓冲器本身具有用于以这样的方式调节要施加的相应有效缓冲力矩的装置:在两个接合部段相对于彼此的任何角位置，缓冲力矩在旋转方向反转时基本相同。这意味着，独立于角位置地，考虑到缸力和杠杆作用而由两个活塞缸缓冲器施加的总的缓冲力矩始终基本相同，但当然在角位置不同。这意味着缓冲装置的活塞缸缓冲器本身具有用以至少实现缓冲力矩曲线的调节及理想而言匹配的装置。为了抵消杠杆臂和缸力之间的不利比率，提出在活塞中设置至少一个止回阀，其流动方向为从缸侧向活塞侧，以调节两个活塞缸缓冲器的有效缓冲力矩。这意味着调节纯机械地发生。该结构背后的构思在于，已发现位于活塞一侧的有效表面积不同于位于活塞相对侧的有效表面积。在此背景下，在车辆的中心纵向轴线的两侧配置有常规活塞缸缓冲器的传统的车辆接合装置中，当右活塞缸缓冲器缩回时，左活塞缸缓冲器伸出。在右活塞缸缓冲器中，是活塞表面(即面向缸底部的表面)起作用，而在左活塞缸缓冲器中，是环形表面(即活塞表面减去活塞杆的截面)起作用。为了解决不同表面积的问题，在此背景下可设想尽量减小活塞杆的截面。然而，已证明无法在不损失机械稳定性的情况下使活塞杆最小化以在弯曲运动期间实现对两个相对的活塞缸缓冲器之间的缓冲力矩之差的明显影响。然而，利用至少一个止回阀的配置，可在这方面进行补偿，即，原因在于活塞表面上的缓冲力减小但在环面上保持不变。止回阀的自由截面由此取决于在缸内活塞杆的体积和在缸内活塞的最大运动速度。这意味着，如果采用在缸内活塞的高运动速度，则止回阀必须更大。
[0009]经验表明，通过配置这种止回阀，活塞缸缓冲器对两个活塞缸缓冲器的缓冲力矩曲线的影响可变成互为镜像(相对于0°平面成镜像)而不必使活塞杆最小化。力及由此对两个活塞缸缓冲器的缓冲力矩的影响仅在旋转角度为0°时(即，在两个接合部段相对于彼此处于直线位置时)相等。因而，在例如-40°和0°之间，一个缓冲器的缓冲力矩曲线与另一个缓冲器在例如-40°到0°的范围内的缓冲力矩曲线相同。这例如意味着，在+40°的角度，左外活塞缸缓冲器产生的缓冲力矩接近0，而右缸产生的缓冲力矩达到几乎最大值，同时反过来，在-40°，由左活塞缸缓冲器产生的力矩也几乎达到最大值且右活塞缸缓冲器几乎没有作用。
[0010]由于待移置的体积流量因活塞底部中的止回阀而减小，故用于液压流体的储存空间的体积也会由于仅必须使差量体积移过液压集成件而最小化。差量体积是流过液压控制器的体积减去流过活塞中的止回阀的体积。由此可见，根据本发明的活塞缸缓冲器与现有技术中相比具有更小的结构体积和相应地更轻的重量。【专利附图】
【附图说明】
[0011]在下文中，基于附图更详细地示例性地说明本发明。
[0012]图1至4示出车辆的具有两个接合部段的枢转接合装置，其中接合部段相对于彼此处于不同的角位置；
[0013]图5示意性地示出活塞缸缓冲器的活塞的活塞表面；
[0014]图6示出活塞缸缓冲器的活塞的环形表面；
[0015]图7示出在活塞中配置有止回阀的活塞缸缓冲器的活塞的有效表面积；
[0016]图8示意性地示出具有常规设计的活塞缸缓冲器的缓冲力矩曲线；
[0017]图9示意性地示出在活塞中配置有止回阀的活塞缸缓冲器的缓冲力矩曲线；
[0018]图10示出其中一个活塞缸缓冲器带有紧急缓冲的两个活塞缸缓冲器的液压控制器。
[0019]附图标记列表:
[0020]I 接合装置
[0021]2 接合部段
[0022]3 接合部段
[0023]4 旋转轴承
[0024]7 活塞的位于活塞杆侧的表面积(环形表面)
[0025]8 活塞的位于缸底部侧的表面积(活塞表面)
[0026]10活塞缸缓冲器
[0027]11活塞缸缓冲器
[0028]13缓冲装铬
[0029]14活塞杆
[0030]14a活塞杆
[0031]15用于液压流体的储存空间
[0032]15a用于液压流体的储存空间
[0033]16 活塞
[0034]16a 活塞
[0035]17止回阀
[0036]17a止回阀
[0037]18活塞空间
[0038]18a活塞空间
[0039]19环形空间
[0040]19a环形空间
[0041]20液压控制器
[0042]21 止回阀
[0043]21a止回阀
[0044]22止回阀
[0045]22a止回阀[0046]23止回阀
[0047]23a止回阀
[0048]24止回阀
[0049]24a止回阀
[0050]25 管道
[0051]25a 管道
[0052]26比例卸压阀
[0053]26a比例卸压阀
[0054]27压力传感器
[0055]28 管道
[0056]30液压控制器
[0057]32 二位三通(3/2-way)阀
[0058]33 管道
[0059]35 卸压阀
【具体实施方式】
[0060]根据图1至4，接合装铬被标为I并具有两个接合部段2和3。两个接合部段2和3通过旋转轴承4彼此连接，其中旋转轴承4在中心形成接合装铬I的虚拟旋转轴线。活塞缸缓冲器10、11位于两个接合部段2、3的两侧，其中活塞缸缓冲器10配铬在接合装铬的右侧且活塞缸缓冲器11配铬在接合装铬的左侧，并且其中各活塞缸缓冲器可旋转地连接到两个接合部段。两个活塞缸缓冲器10、11构成缓冲装铬13。假设在以下说明中，左和右活塞缸缓冲器是常规的活塞缸缓冲器，即，在活塞中不具有流动方向朝向活塞的环形表面的止回阀的这类活塞缸缓冲器，则与两个活塞缸缓冲器有关的缓冲力矩曲线例如如图8所示。显然右缸产生了与左缸完全不同的缓冲力矩曲线。表示从+54°到-54°的缓冲力矩相加的曲线路径在此与从-54°到+54°的曲线路径完全不同。这主要是由于以下事实:如所述，两个活塞缸缓冲器的由与相应的杠杆臂HL、HR相结合的缓冲力产生的缓冲力矩曲线不同。
[0061]相比之下，如果看图9，其中活塞缸缓冲器配备的活塞具有流动方向朝向活塞的环形空间或环形表面的止回阀，则可以看到由右缸及左缸产生的缓冲力矩曲线互为镜像。如果将各单独的缓冲力矩的值相加，则可以看到由此形成的曲线从-54°到+54°与从+54°到-54°相同并因此可重叠。这意味着，在每个角位置，当旋转方向反转时，不论是在接合装置的正旋转方向上还是在接合装置的负旋转方向上，所提供的缓冲力矩始终相同。如已经在其它地方说明的，不存在最终对车辆动力学特性有不利影响的力矩跳跃。
[0062]这一点可解释如下:活塞的位于活塞杆侧的有效表面积7 (环形表面)比活塞的在缸底部的方向上的有效表面积8 (活塞表面)小活塞杆的截面积。不同的表面积7、8在相同压力下的作用通过止回阀17、17a以这样的方式进行彼此调节:由压力(压强)和表面积引起的力相等或至少被调节。这意味着图7中的有效活塞表面积大致减小为表面积8a。
[0063]然而，活塞在缸内的运动速度，即每单位时间要移置的体积，对于设计止回阀17、17a而言也很重要。如果运动速度高，则止回阀将必须关于自由截面表面积设计得更大。[0064]如图1至4所示并且被标为10和11的两个活塞缸缓冲器各具有它们自己的液压控制器20、30 (图10)。这两个液压控制器20、30的不同之处在于液压控制器30允许紧急缓冲。如果首先看活塞缸缓冲器10的液压控制器20，则可以看到该缸具有用于储存液压流体的储存空间15。该储存空间围绕缸的环形空间构成；这意味着缸是双壁的。储存空间或环形储存部的容积取决于要通过液压控制器移置的流体的体积。活塞本身被标为16，被标为17的止回阀设置于该活塞中。活塞杆被标为14。活塞空间(即朝缸定向的空间)被标为18且环形空间被标为19。
[0065]图中的左活塞缸缓冲器11具有相同的构型，这就是附图标记仅补充了字母a的原因。
[0066]活塞空间18、18a及环形空间19、19a分别通过止回阀23、23a和24、24a连接到储存空间15、15a。此外，设置有沿相反的方向配置并且还通过管道25、25a将活塞空间和环形空间连接到液压控制器20、30的两个止回阀21、21a和22、22a。
[0067]如果首先看液压控制器20，则可以看到被标为26的比例卸压阀。该比例卸压阀26由控制装置(未示出)致动。被标为27的压力传感器设置成用于监测。在输出侧，比例卸压阀26进而通过管道28连接到储存空间15。
[0068]液压控制器30也具有被标为26a的这种比例卸压阀。阀35与该比例卸压阀26a并联连接并且构造为卸压阀且与比例卸压阀26a—样与二位三通阀32连接。在输出侧，该二位三通阀32进而通过管道33连接到储存空间15a。
[0069]关于操作模式，首先讨论液压控制器20。这里，如已经说明的，设置有比例卸压阀26且因此可通过该比例卸压阀来调节缓冲力矩。缓冲力的生成发生在活塞的每个运动方向上。
[0070]如已经在其它地方说明的，液压控制器30除比例卸压阀26a外还包括所谓的紧急缓冲。如果比例卸压阀26a例如在电力故障的情况下失效，则通过机械的二位三通阀32中断朝向比例卸压阀26a的流动。这也可由控制装置主动触发。这意味着在弹簧的载荷下，二位三通阀机械地封闭通向比例卸压阀26a的路径并且开启通向卸压阀35的路径。这意味着在电力故障的情况下，液压控制器自动切换到“紧急缓冲”模式。
【权利要求】
1.一种在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其中所述接合装置(I)包括能相对于彼此旋转的两个接合部段(2，3)，其中所述接合装置(I)包括缓冲装置(13)， 所述铰接式车辆的特征在于， 所述缓冲装置(13)以这样的方式构成:在所述接合部段(2，3)的任何角位置，作用在所述接合装置(I)上的缓冲力矩在旋转方向反转时在正旋转方向和负旋转方向上基本相等，其中所述缓冲装置(13)包括两个活塞缸缓冲器(10，11)，其中所述两个活塞缸缓冲器(10，11)分别在所述接合装置(I)的中心纵向轴线的各侧在所述两个接合部段(2，3)之间配置在所述接合部段(2，3 )上。
2.根据权利要求1所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 所述两个活塞缸缓冲器(10，11)分别具有用于以这样的方式调节有效缓冲力的装置:在所述两个接合部段(2，3)相对于彼此的任何角位置，由所述两个活塞缸缓冲器(10，11)产生的缓冲力矩在旋转方向反转时基本相同。
3.根据权利要求2所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 为了调节有效缓冲力矩，各活塞缸缓冲器(10，11)的活塞包括至少一个流动方向为从缸底部侧朝向活塞杆侧的止回阀(17，17a)。
4.根据权利要求3所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于，` 所述止回阀(17，17a)的自由截面取决于在缸内活塞杆(14，14a)的体积和在所述活塞缸缓冲器(10，11)的缸内所述活塞(16，16a)的最大运动速度。
5.根据权利要求1所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 所述活塞缸缓冲器(10，11)在其外周上包括用于液压流体的储存空间(15，15a)。
6.根据权利要求1所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 所述活塞缸缓冲器(10，11)包括液压控制器(20，30 )。
7.根据权利要求6所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 所述液压控制器(20，30 )包括比例卸压阀(26，26a)。
8.根据权利要求6所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 所述液压控制器(20，30)包括压力传感器(27，27a)。
9.根据权利要求6所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 所述液压控制器(30 )包括与比例卸压阀(26，26a)并联连接的卸压阀(35 )。
10.根据权利要求9所述的在车辆部分之间具有接合装置(I)的铰接式车辆，其特征在于， 所述液压控制器(30 )包括与所述卸压阀(35 )和所述比例卸压阀(26，26a)串联连接的二位三通阀（32）。
【文档编号】B60D1/50GK103863031SQ201310632977
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】R·阿伦茨, J·H·迪克, U·博托夫, J·卡尔塞克 申请人:虎伯拉铰接系统（上海）有限公司