专利名称：应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空气弹簧压力的控制装置以及控制方法，更具体地说，本发明是指一种应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置及控制方法。
背景技术：
空气弹簧是一种在可伸缩的密闭容器中充以压力空气，利用空气弹性作用的弹簧。空气弹簧俗称气囊、胶囊，通常为曲囊式结构，曲囊通常由橡胶制成，曲囊内充入压缩空气。空气弹簧充入压缩空气后可承载一定的质量，但当质量改变后，空气弹簧的高度必然发生变化，但是在很多条件下，空气弹簧的高度变化需要得到有效的抑制。
另外，在多个空气弹簧同时承重同一承重物时，需要对多个空气弹簧中的压力进行有效的平衡，保证不同空气弹簧内部的压力相同，这同样是在实践中尤其是轨道交通车辆中所需要达到的效果。发明内容
本发明就是基于上述现有技术的问题提出的一种能够自动调整每个空气弹簧的高度并平衡空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置；
本发明还进一步提供了采用该空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置的控制方法。
为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案
—种应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，所述的控制装置包括设置在相邻空气弹簧之间的用于平衡空气弹簧内部压力的差压阀，该差压阀与两个空气弹簧均连通，该控制装置还包括分别与空气弹簧连通的用于分别调整对应空气弹簧高度的高度调整阀。这样通过差压阀的平衡以及高度调整阀度空气弹簧高度的调整保证了空气弹簧支撑承重物的过程中不仅高度能够保持不变，同时各个空气弹簧中的压力也能够保证平衡。
更具体地说，为了实现高度调整阀对空气弹簧高度的自动调整功能，所述的高度调整阀包括主阀体，设置在主阀体内部的用于完成空气弹簧供气和排气的气阀组件，用于控制气阀组件开启或关闭的缓冲弹簧框架以及用于控制上述气阀组件延时动作的油压阻尼减震阀。实际上通过该气阀组件自动控制对空气弹簧内的充气和排气达到对空气弹簧的内部空气量的调整，从而实现了对空气弹簧高度的调整，更进一步地通过油压阻尼减震阀能够实现对空气弹簧充气或排气过程的阻尼作用。
进一步地，所述的气阀组件包括与总风缸连通的供气阀，以及与空气弹簧连通的排气阀，在所述的供气阀以及排气阀内均设置有用于控制供气阀以及排气阀开启或关闭的阀杆，并且所述供气阀的阀腔与所述排气阀的阀腔之间还设置有连通通道。而所述的缓冲弹簧框架包括顶端与所述阀杆接触并控制阀杆动作的减震阀托，在该减震阀托内设置有弹簧托以及缓冲弹簧，在该缓冲弹簧的内环中固定有主轴。另外，所述的主轴上旋转设置有用于控制该主轴转动的传动机构，该传动机构包括旋转设置在主轴上的杠杆以及一端与杠杆连接的连杆，该连杆的另一端与连接转向架连接。这样，当传动机构动作的过程中不仅带动缓冲弹簧框架的动作，更进一步控制气阀组件对空气弹簧的充气或排气动作。
更具体地，所述的减震阀托的底部与所述的油压阻尼减震阀的勾贝连接，该油压阻尼减震阀还包括设置在所述主阀体内部的中央油室、左侧油压室以及右侧油压室，所述的左侧油压室以及右侧油压室均与中央油室通过单向的油孔以及双向的阻尼孔导通，所述勾贝可在左侧油压室以及右侧油压室来回自由移动。另外，为了保证油压阻尼减震阀的阻尼作用，在中央油室以及左侧油压室和右侧油压室之间还可以设置与所述油孔并列的阻尼孔。
另一方面，所述的差压阀包括阀体，在阀体内设置有通过联通通道相互导通的阀腔，在每个阀腔内设置有控制联通通道开闭的差压阀芯，并且该差压阀还包括支撑该差压阀芯的弹簧以及弹簧座。优选地，所述的差压阀具有中心对称结构，所述的弹簧座与所述的阀体之间设置有密封装置，同时所述弹簧座的外侧还设置有用于固定的活结母以及连接螺母，另外在阀腔的外侧设置有滤尘网。这样设置的差压阀结构保证了对其所连接的不同空气弹簧之间的平衡，保证了整个不同空气弹簧对承重物稳定的支撑。
本发明还提供一种应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置的控制方法，该控制方法采用上述具体说明的控制装置，该控制方法具体包括差压阀通过安装在相邻空气弹簧中间位置用于调整与其连接的空气弹簧内的空气压力，保证两个空气弹簧的平衡； 高度调整阀分别与空气弹簧连接，自动根据空气弹簧的受力调整空气弹簧的高度，用来保证空气弹簧在受力变化的情况下高度能够保持不变。
更具体地说，所述的高度调整阀的控制方法更具体地说是由供气阀、排气阀完成空气弹簧的供气和排气，缓冲弹簧框架受杠杆及油压阻尼减振阀的作用，促使供气阀、排气阀延时动作，油压阻尼减振阀吸收车辆振动，实现阻尼减振作用；更进一步地，高度调整阀的杠杆是通过连杆与转向架连接，当空气弹簧载重增加时，空气弹簧被压缩，杠杆就向上倾斜，必要的时间之后油压阻尼减振阀的勾贝开始动作，供气阀被打开，总风缸的空气流入空气弹簧，从而空气弹簧伸长，杠杆恢复到水平位置，供气阀迅速关闭；反之空气弹簧载重减小时，空气弹簧伸长，杠杆向下倾斜，勾贝动作，排气阀被打开，空气弹簧压缩，杠杆恢复到水平位置，排气阀迅速关闭。更具体的内容将在说明书中进行更加详细的说明，因此在这里就不赘述了。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种能够自动调整每个空气弹簧的高度并平衡空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置；同时还提供了一种在该空气压力弹簧控制装置上采用的控制方法。
图1中显示的是本发明控制装置内各个部件之间连接的示意图2中显示的是本发明高度调整阀的剖视结构示意图3中显示的是图2中的A-A向剖视示意图4中显示的是高度调整阀的充气原理图5中显示的是高度调整阀的排气原理图6中显示的是油压阻尼减震阀作用原理图7中显示的是差压阀的结构示意图。
附图中各组件名称说明如下
1高度调整阀2空气弹簧11主阀体 14缓沖弹簧框架 17连杆 142弹簧托 151勾贝 154右侧油压室 31阀体 34弹簧座 37滤尘网12供气阀15油压阻尼减震阀 18连接转向架 143缓沖弹簧 152中央油室 155油孔 32差压阀芯 35活结母3差压阀 13排气阀 16杠杆 141减震阀托 144主轴 153左侧油压室 156阻尼孔 33弹簧 36连接螺母具体实施方式
本发明在于提供一种能够自动调整每个空气弹簧的高度并平衡空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置以及采用该空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置的控制方法。下面结合说明书附图对本发明的控制装置的具体结构以及所采用的控制方法中的具体步骤进行详细的说明。
图1中显示的是本发明的控制装置中各个部件之间的连接结构示意图。在本优选的实施例中提供的一种应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置包括设置在相邻空气弹簧2之间的用于平衡空气弹簧内部压力的差压阀3，该差压阀3与两个空气弹簧2均连通，该控制装置还包括分别与空气弹簧2连通的用于分别调整对应空气弹簧2高度的高度调整阀1。这样通过差压阀3的平衡以及高度调整1阀度空气弹簧2高度的调整保证了空气弹簧2支撑承重物的过程中不仅高度能够保持不变，同时各个空气弹2簧中的压力也能够保证平衡。
图2中显示的是本发明高度调整阀的剖视结构示意图并且在图3中显示的是图2中的A-A向剖视示意图。在上述图中显示的高度调整阀1的具体实施例中，为了实现高度调整阀1对空气弹簧高度的自动调整功能，所述的高度调整阀1包括主阀体11，设置在主阀体11内部的用于完成空气弹簧2供气和排气的气阀组件，用于控制气阀组件开启或关闭的缓冲弹簧框架14以及用于控制上述气阀组件延时动作的油压阻尼减震阀15。实际上通过该气阀组件自动控制对空气弹簧2内的充气和排气达到对空气弹簧2的内部空气量的调整，从而实现了对空气弹簧2高度的调整，更进一步地通过油压阻尼减震阀15能够实现对空气弹簧2充气或排气过程的阻尼作用。
进一步地，所述的气阀组件包括与总风缸(图中未示出，用于提供压力空气)连通的供气阀12，以及与空气弹簧2连通的排气阀13，在所述的供气阀12以及排气阀13内均设置有用于控制供气阀12以及排气阀13开启或关闭的阀杆，并且所述供气阀12的阀腔与所述排气阀13的阀腔之间还设置有连通通道。而所述的缓冲弹簧框架14包括顶端与所述阀杆接触并控制阀杆动作的减震阀托141，在该减震阀托41内设置有弹簧托142以及缓冲弹簧143，在该缓冲弹簧143的内环中固定有主轴144。另外，所述的主轴144上旋转设置有用于控制该主轴144转动的传动机构，该传动机构包括旋转设置在主轴上的杠杆16以及一端与杠杆16连接的连杆17，该连杆17的另一端与连接转向架18连接。这样，当传动机构动作的过程中不仅带动缓冲弹簧框架14的动作，更进一步控制气阀组件对空气弹簧2的充气或排气动作。更具体地，所述的减震阀托141的底部与所述的油压阻尼减震阀15的勾贝151连接，该油压阻尼减震阀15还包括设置在所述主阀体11内部的中央油室152、左侧油压室153以及右侧油压室153，所述的左侧油压室153以及右侧油压室巧4均与中央油室 152通过只能单向导通的油孔155以及可以双向导通的阻尼孔156导通，所述勾贝151可在左侧油压室153以及右侧油压室154来回自由移动。另外，为了保证油压阻尼减震阀15的阻尼作用，在中央油室152以及左侧油压室153和右侧油压室巧4之间还可以设置与所述油孔155并列的阻尼孔。
下面更进一步地说明利用上述结构的高度调整阀对空气弹簧高度的调整，如图4 中显示的是高度调整阀的充气原理图，图5中显示的是高度调整阀的排气原理图。所述的高度调整阀1的控制方法更具体地说是由供气阀12、排气阀13完成空气弹簧的供气和排气，缓冲弹簧框架14受杠杆16及油压阻尼减振阀15的作用，促使供气阀12、排气阀13延时动作，油压阻尼减振阀15吸收车辆振动，实现阻尼减振作用；更进一步地，高度调整阀1 的杠杆16是通过连杆17与转向架18连接，当空气弹簧2载重增加时，空气弹簧2被压缩， 杠杆16就向上倾斜，必要的时间之后油压阻尼减振阀15的勾贝151开始动作，供气阀12 被打开，总风缸的空气流入空气弹簧2，从而空气弹簧2伸长，杠杆16恢复到水平位置，供气阀12迅速关闭；反之空气弹簧2载重减小时，空气弹簧2伸长，杠杆16向下倾斜，勾贝151 动作，排气阀13被打开，空气弹簧2压缩，杠杆16恢复到水平位置，排气阀13迅速关闭。
如上所述，当杠杆16向上或向下倾斜，也就是主轴144回转一定角度后，供气阀 12、排气阀13滞后一定时间才开始打开阀口。与此相比，关闭阀口时，动作迅速。这是高度调整阀1的最大特点，产生这种作用的部件是油压阻尼减振阀15。其作用原理如下
图6中显示的是油压阻尼减震阀作用原理图。杠杆16向上倾斜，拧紧缓冲弹簧 143，用这个力使减振阀托141轴架把勾贝151推向右方，当勾贝151被推向右侧，勾贝151 右侧成为油压室，由于油压阻尼减振阀15的端盖上油孔155的阻尼作用，使之形成减振器，被压缩的油经油孔155从主阀体11内侧通路流回中央油室152，由于油孔155的阻尼，使勾贝151动作迟缓，从而达到供气阀12动作延时。此时勾贝151左侧是负压，吸入阀被打开， 中央油室152的油补充到勾贝151左侧。勾贝151动作时，减振阀托141开始转动，打开供气阀12，总风缸的空气进入空气弹簧2。
相反，当空气弹簧2被充到一定高度，杠杆16达到水平位置时，供气阀12关闭，缓冲弹簧143和减振阀托141轴架使勾贝151恢复到中间位置，油压阻尼减震阀15不起减振作用。在勾贝151左侧前方有油路，由于该油路通过油孔155，所以孔径稍大，产生的油压很小，油从油孔1 流回中央室，使勾贝151左移阻力极小。然而当勾贝151恢复到中央位置时，由于油孔巧5是单向导通的，所以该油路被堵塞，勾贝151再进行动作时，又形成了延迟时间的机构。
车辆在运行中，由于车体振动而使弹簧托142动作，但因为油压阻尼减振阀15阻力影响，勾贝151不会动作，振动被缓冲弹簧143所吸收，供气阀12和排气阀13并不打开， 从而防止了空气的浪费。同时，供气阀12，和排气阀13恢复迅速，据此可以说明该高度调整阀1具有良好的控制稳定性。
图7中显示的是差压阀的结构示意图。所述的差压阀3包括阀体31，在阀体31内设置有通过联通通道相互导通的阀腔，在每个阀腔内设置有控制联通通道开闭的差压阀芯 32，并且该差压阀3还包括支撑该差压阀芯32的弹簧33以及弹簧座34。优选地，所述的差压阀32具有中心对称结构，所述的弹簧座34与所述的阀体31之间设置有密封装置，同时所述弹簧座34的外侧还设置有用于固定的活结母35以及连接螺母36，另外在阀腔的外侧设置有滤尘网37。这样设置的差压阀3结构保证了对其所连接的不同空气弹簧2之间的平衡，保证了整个不同空气弹簧2对承重物稳定的支撑。
在本实施例中，差压阀3的阀体31用二根螺栓固定在车体上。差压阀3两侧配管为九寸管螺纹与空气弹簧2相通，把压力空气引入阀体31内。从左方来的压力空气打开一侧差压阀芯32内的滑阀，从右方来的压力空气打开另一侧差压阀芯32的滑阀，但是在左、 右空气弹簧2压力相等时，两侧的差压阀芯32的滑阀都关闭。
当空气弹簧2—侧出现异常，左右的压力空气差若超过差压阀3的压差值 (150kPa)时，上述滑阀被打开，压力空气流向另一方，直到空气压力趋于一致时再关闭，保持差压阀3两端的空气弹簧2的高度相等。避免车辆的倾斜和三点支撑的现象。
本发明所采用的控制装置的控制方法即为结合上述高度调整阀的控制方法以及差压阀的控制方法而得出的，其具体内容在上面的说明书部分中已经详细的说明了，所以在这里就不再重复说明了。
这样采用本发明上述结构的控制装置以及控制方法可以获得如下的特点以及优点ο
1.高度调整阀体积小、重量轻、安装简便，重量约4. OKg，拆装方法简便。
2.完全封闭型结构由于采用了全密封式结构，因此外部的雨水，泥尘等也不会损坏其功能。
3.调整方便，因供、排气阀体为插入式结构，因而结构简化，调整方便。
4.采用单向阻尼的阻尼阀由于阻尼阀的单向阻尼作用，可节省空气风源，而且控制稳定性好。
5.寿命长，由于运动部件都浸在油里，因而使用寿命长。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种能够自动调整每个空气弹簧的高度并平衡空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置以及采用该空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置的控制方法。
另外，本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式
中所公开的具体实施例， 而是只要满足本发明权利要求中技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的控制装置包括设置在相邻空气弹簧之间的用于平衡空气弹簧内部压力的差压阀，该差压阀与两个空气弹簧均连通，该控制装置还包括分别与空气弹簧连通的用于分别调整对应空气弹簧高度的高度调整阀。
2.根据权利要求1所述的应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的高度调整阀包括主阀体，设置在主阀体内部的用于完成空气弹簧供气和排气的气阀组件，用于控制气阀组件开启或关闭的缓冲弹簧框架以及用于控制上述气阀组件延时动作的油压阻尼减震阀。
3.根据权利要求2所述的应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的气阀组件包括与总风缸连通的供气阀，以及与空气弹簧连通的排气阀，在所述的供气阀以及排气阀内均设置有用于控制供气阀以及排气阀开启或关闭的阀杆，并且所述供气阀的阀腔与所述排气阀的阀腔之间还设置有连通通道。
4.根据权利要求3所述的应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的缓冲弹簧框架包括顶端与所述阀杆接触并控制阀杆动作的减震阀 托，在该减震阀托内设置有弹簧托以及缓冲弹簧，在该缓冲弹簧的内环中固定有主轴。
5.根据权利要求4所述的应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的主轴上旋转设置有用于控制该主轴转动的传动机构，该传动机构包括旋转设置在主轴上的杠杆以及一端与杠杆连接的连杆，该连杆的另一端与连接转向架连接。
6.根据权利要求4或5所述的应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的减震阀托的底部与所述的油压阻尼减震阀的勾贝连接，该油压阻尼减震阀还包括设置在所述主阀体内部的中央油室、左侧油压室以及右侧油压室，所述的左侧油压室以及右侧油压室均与中央油室通过单向的油孔以及双向的阻尼孔导通，所述勾贝可在左侧油压室以及右侧油压室来回自由移动。
7.根据权利要求1所述的应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的差压阀包括阀体，在阀体内设置有通过联通通道相互导通的阀腔，在每个阀腔内设置有控制联通通道开闭的差压阀芯，并且该差压阀还包括支撑该差压阀芯的弹簧以及弹簧座。
8.根据权利要求7所述的应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置，其特征在于，所述的差压阀具有中心对称结构，所述的弹簧座与所述的阀体之间设置有密封装置，同时所述弹簧座的外侧还设置有用于固定的活结母以及连接螺母，另外在阀腔的外侧设置有滤尘网。
9.一种应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置的控制方法，其特征在于，该控制方法采用如权利要求1-8中的控制装置，该控制方法具体包括差压阀通过安装在相邻空气弹簧中间位置用于调整与其连接的空气弹簧内的空气压力，保证两个空气弹簧的平衡；高度调整阀分别与空气弹簧连接，自动根据空气弹簧的受力调整空气弹簧的高度，用来保证空气弹簧在受力变化的情况下高度能够保持不变。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述的高度调整阀的控制方法更具体地说是由供气阀、排气阀完成空气弹簧的供气和排气，缓冲弹簧框架受杠杆及油压阻尼减振阀的作用，促使供气阀、排气阀延时动作，油压阻尼减振阀吸收车辆振动，实现阻尼减振作用；更进一步地，高度调整阀的杠杆是通过连杆与转向架连接，当空气弹簧载重增加时，空气弹簧被压缩，杠杆就向上倾斜，必要的时间之后油压阻尼减振阀的勾贝开始动作， 供气阀被打开，总风缸的空气流入空气弹簧，从而空气弹簧伸长，杠杆恢复到水平位置，供气阀迅速关闭；反之空气弹簧载重减小时，空气弹簧伸长，杠杆向下倾斜，勾贝动作，排气阀被打开，空气弹簧压缩，杠杆恢复到水平位置，排气阀迅速关闭。
全文摘要
本发明涉及一种空气弹簧压力的控制装置以及控制方法，更具体地说，本发明是指一种应用于轨道交通车辆的空气弹簧压力控制装置及控制方法。所述的控制装置包括设置在相邻空气弹簧之间的用于平衡空气弹簧内部压力的差压阀，该差压阀与两个空气弹簧均连通，该控制装置还包括分别与空气弹簧连通的用于分别调整对应空气弹簧高度的高度调整阀，另外本发明还提供了一种采用上述结构控制装置的控制方法。通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种能够自动调整每个空气弹簧的高度并平衡空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置以及采用该空气弹簧之间压力的空气弹簧压力控制装置的控制方法。
文档编号F16F9/50GK102518734SQ201210004218
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者张思远, 李宝树, 赵屹 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 北京纵横机电技术开发公司