基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器及其方法

摘要

本发明涉及一种基于铰接系统实现铰接车辆安全回转的液压缓冲器，其中包括基础阻尼油路和增压控制油路并联组成铰接阻尼压力控制油路；铰接阻尼压力控制油路和储油箱之间设置有回油油路；第二吸油油路设置于储油箱与有杆腔之间；安全锁止油路设置于有杆腔和回油油路之间；换向组件设置于第二压油油路内，此外还提供了一种通过上述液压缓冲器实现铰接车辆安全回转的方法。采用本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器及其方法，使车辆可以轻便快速回转，避免回转时出现拖车现象和车辆摆正后甩尾，同时当车辆发生事故时，使车辆保持事故发生时的形状，避免出现更大的危害，具有更广泛的应用范围。

说明书

技术领域

本发明涉及铰接客车技术领域，具体是指一种基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓 冲器及其方法。

背景技术

铰接车辆一般由两节车厢组成，前车厢和后车厢由底盘铰接系统连接，底盘铰接系统包 括前架、后架、转盘轴承和提供阻尼的液压缓冲器，前架通过前横梁与前车厢固定连接，后 架通过后横梁与后车厢固定连接，液压缓冲器左右各一件连接在铰接系统前架和后架之间， 车辆在行驶中转弯时，前车和后车带动铰接系统的前架和后架相对转动，转动过程中可以触 发接近开关，连接在铰接系统前架和后架之间，并和整车电控系统连接。

现有技术中，交接车辆在转弯和回转两种状态中阻尼力矩是相同的，容易导致车辆拖车 和向反方向惯性甩尾的现象。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种车辆转弯过程中根据车辆的角 度或车速的增大而增大阻尼扭矩，在车辆回转过程中，根据车辆角度或速度的变小逐渐增大 阻尼扭矩的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器及其方法。

为了实现上述目的，本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器及其方法具 有如下构成：

该基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器，其主要特点是，所述的液压缓冲器包 括活塞组件、缸筒组件和储油箱，所述的活塞组件设置在所述的缸筒组件内，且所述的活塞 组件将相应的缸筒分隔为有杆腔和无杆腔，其特征在于，所述的液压缓冲器还包括液压控制 油路，所述的缸筒组件、所述的液压控制油路和所述的储油箱依次固定连接，且所述的液压 控制油路包括第一吸油油路、第二吸油油路、第一压油油路、第二压油油路、基础阻尼油路、 增强阻尼油路、安全锁止油路和换向组件，其中：

所述的基础阻尼油路和增压控制油路并联组成铰接阻尼压力控制油路；

所述的第一吸油油路设置于所述的储油箱与所述的无杆腔之间；

所述的第二吸油油路设置于所述的储油箱与所述的有杆腔之间；

所述的第一压油油路设置于所述的无杆腔与所述的铰接阻尼压力控制油路之间；

所述的第二压油油路设置于所述的有杆腔和所述的铰接阻尼压力控制油路之间；

所述的铰接阻尼压力控制油路和所述的储油箱之间设置有回油油路；

所述的安全锁止油路设置于所述的有杆腔和所述的回油油路之间；

所述的换向组件设置于所述的第二压油油路内。

进一步地，所述的换向组件为机械阀，且所述的机械阀设置于所述的活塞组件上。

更进一步地，所述的活塞组件包括活塞和活塞杆，所述的机械阀包括机械阀弹簧和机械 阀挡板，所述的机械阀弹簧的第一端固定于所述的活塞，所述的机械阀弹簧的第二端与所述 的机械阀挡板连接，且所述的机械阀弹簧和机械阀挡板均套设于所述的活塞杆上。

更进一步地，所述的缸筒组件包括集成块，所述的铰接阻尼压力控制油路、第二吸油油 路、第二压油油路及安全锁止油路集成于所述的集成块内，所述的集成块还设有过油槽和有 杆腔铰接进油口，所述的过油槽内开设有安全锁止进油口和第二吸油进油口。

进一步地，所述的第一吸油油路包括第一单向阀，所述的第二吸油油路包括第四单向阀， 所述的第一压油油路包括第二单向阀，所述的第二压油油路包括第三单向阀。

更进一步地，所述的换向组件为电磁阀，且所述的电磁阀设置于所述的第三单向阀与所 述的铰接阻尼压力控制油路之间。

更进一步地，所述的基础阻尼油路包括基础液压阻尼和基础电磁阀，所述的增压控制油 路包括增强溢流阀或增强液压阻尼，所述的安全锁止油路包括安全溢流阀。

更进一步地，所述的铰接系统包括接近开关、前架和后架，所述的接近开关设置于所述 的前架和所述的后架之间，且所述的接近开关与所述的铰接车辆的整车电控系统连接，所述 的整车电控系统用于根据所述的接近开关发送的触发信号向所述的铰接系统发送基础电磁阀 控制指令。

此外，本发明还提供一种通过上述液压缓冲器实现铰接车辆安全回转的方法，其主要特 点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的铰接系统判断所述的铰接车辆的状态是否为转弯状态或回转状态，如果为转 弯状态，则继续步骤(2)，如果为回转状态，则继续步骤(5)；

(2)所述的整车电控系统判断是否收到所述的接近开关的触发信号，如果是，则继续步 骤(3)，否则继续步骤(2)；

(3)所述的整车电控系统向所述的铰接系统发送基础电磁阀控制指令；

(4)所述的铰接系统控制所述的基础电磁阀断开，并返回上述步骤(1)；

(5)所述的铰接系统判断交接车辆的转弯角度是否在第一设定角度范围内，如果是，则 继续步骤(6)，否则继续步骤(7)；

(6)所述的整车电控系统保持所述的基础电磁阀的连通状态，且所述的液压缓冲器提供 基础阻尼；

(7)所述的整车电控系统判断是否发送基础电磁阀控制指令至所述的铰接系统，如果是， 则继续步骤(8)，否则继续步骤(10)；

(8)所述的整车电控系统向所述的铰接系统发送基础电磁阀控制指令；

(9)所述的铰接系统控制所述的基础电磁阀断开，并返回上述步骤(1)；

(10)所述的整车电控系统保持所述的基础电磁阀的连通状态。

进一步地，所述的整车电控系统判断是否发送基础电磁阀控制指令至所述的铰接系统， 具体为：

所述的整车电控系统判断是否收到所述的接近开关的触发信号和倒车信号，如果是，则 所述的整车电控系统判定发送所述的基础电磁阀控制指令至所述的铰接系统，否则所述的整 车电控系统判定不发送基础电磁阀控制指令至所述的铰接系统。

进一步地，所述的整车电控系统判断是否发送基础电磁阀控制指令至所述的铰接系统， 具体为：

所述的整车电控系统判断是否收到刹车信号、车速上限触发信号或者紧急切换按钮触发 信号中的任意一种信号，如果是，则所述的整车电控系统判定发送所述的基础电磁阀控制指 令至所述的铰接系统，否则所述的整车电控系统判定不发送基础电磁阀控制指令至所述的铰 接系统。

采用了本发明中的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器及其方法，当车辆转弯 过程中，根据车辆对缓冲阻尼的需要，随角度或车速的增大而增大阻尼扭矩，保证行车不会 出现甩尾现象；在车辆转弯后，需要回转到直行的过程中，反过来随角度的变小逐渐增大阻 尼扭矩，使车辆可以轻便快速回转，避免了车辆在转弯后，回转时出现拖车现象，和车辆摆 正后甩尾；同时当车辆发生事故时，使车辆保持事故发生时的形状，避免出现更大的危害， 较现有技术对比，更安全，获得更舒适的驾车感受。

此外，当液压缓冲器的有杆腔内的活塞杆伸出达到特定长度时，机械阀挡板堵塞集成块 上的有杆腔铰接进油口，液压油可以通过过油槽进入到安全锁止进油口和第二吸油口进油口， 所以当车辆转弯达到一定角度时，有杆腔被压缩的液压缓冲器由安全锁止油路提供阻尼力。

同时，铰接阻尼压力控制油路采用以液压阻尼为常态，溢流阀为增压状态，而非溢流阀 为常态，液压阻尼为增压状态。这样的配置充分利用了液压阻尼产生的压差和液压油的过流 量成正比的特性，即在常态下，铰接阻尼是和车辆转弯角速度成正比的；当较小旋转角度内 需要增强阻尼时，将阻尼压力提高至一个较高的相对恒定的数值，因此，使用液压阻尼和溢 流阀来获得阻尼压力，而非采用比例溢流阀(或比例减压阀)获得阻尼压力，降低了液压缓 冲器的制造成本和电气控制的复杂程度。此外，铰接阻尼压力控制油路采用溢流阀和液压阻 尼并联的形式。溢流阀和液压阻尼并联，当油路产生液压冲击，压力瞬间增大时，溢流阀可 以打开泄压，减少压力冲击，同时减少液压阻尼瞬间过流量太大而产生噪音。

附图说明

图1为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的结构图。

图2为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的第一种液压控制油路的 结构图。

图3为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的缸筒组件和活塞组件的 结构图。

图4为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的第二种液压控制油路的 结构图。

图5为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的第三种液压控制油路的 结构图。

图6为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的机械阀的结构图。

图7为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的集成块的结构图。

图8为本发明的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器的整体结构图。

其中：

1    前架

2    后架

3    缸筒组件

31   缸筒

32   后端盖

33   扣压管

34   集成块

341  过油槽

342  有杆腔铰接进油口

343  安全锁止进油口

345  第二吸油进油口

35   外管

36   平端紧定螺钉

4    活塞组件

41   活塞

42   活塞杆

43   有杆腔

43a  左液压缓冲器的有杆腔

43b  右液压缓冲器的有杆腔

44   无杆腔

44a  左液压缓冲器的无杆腔

44b  右液压缓冲器的无杆腔

5    储油箱

5a   左液压缓冲器的储油箱

5b   右液压缓冲器的储油箱

61   第一单向阀

61a  左液压缓冲器的第一单向阀

61b  右液压缓冲器的第一单向阀

62   第二单向阀

62a  左液压缓冲器的第二单向阀

62b  右液压缓冲器的第二单向阀

63   第三单向阀

63a  左液压缓冲器的第三单向阀

63b  右液压缓冲器的第三单向阀

64   第四单向阀

64a  左液压缓冲器的第四单向阀

64b  右液压缓冲器的第四单向阀

71   安全溢流阀

71a  左液压缓冲器的安全溢流阀

71b  右液压缓冲器的安全溢流阀

72   增强溢流阀

72a  左液压缓冲器的增强溢流阀

72b  右液压缓冲器的增强溢流阀

72’ 增强液压阻尼

73   基础电磁阀

73a  左液压缓冲器的基础电磁阀

73b  右液压缓冲器的基础电磁阀

74   基础液压阻尼

74a  左液压缓冲器的基础液压阻尼

74b  右液压缓冲器的基础液压阻尼

75   机械阀

75a  左液压缓冲器的机械阀

75b  右液压缓冲器的机械阀

751  机械阀弹簧

752  机械阀挡板

75’ 电磁阀

8    左液压缓冲器

9    右液压缓冲器

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

在本发明的一种实施方式中，如图1所示，铰接系统的前架1和后架2之间左右各连接 一个阶梯式阻尼缓冲器，各个阶梯式阻尼缓冲器包括液压控制油路，缸筒组件3，活塞组件4 和储油箱5，其中，液压控制油路、缸筒组件3和储油箱5固定连接，且再与铰接系统的后 架2连接；活塞组件4和铰接系统的前架1连接，活塞组件4设置在缸筒组件3内，并可在 缸筒组件3内滑动。

1)液压控制油路的组成部件

如图2所示，为液压控制油路的结构示意图，液压控制油路由第一单向阀61，第二单向 阀62，第三单向阀63，第四单向阀64，换向组件(换向组件可为机械阀75或电磁阀75’， 图2为机械阀75)，基础电磁阀73，安全溢流阀71，增强溢流阀72(也可为增强液压阻尼 72’，图2为增强溢流阀72)和基础液压阻尼74组成，其中：

第一单向阀61设置在储油箱5与缸筒31的无杆腔44之间，作为第一吸油油路；第四单 向阀64设置在缸筒31的有杆腔43和储油箱5之间，作为第二吸油油路；第二单向阀62设 置在缸筒31的无杆腔44和压力控制油路之间，作为第一压油油路；第三单向阀63设置在缸 筒31的有杆腔43和压力控制油路之间，作为第二压油油路；基础电磁阀73，增强溢流阀72 和基础液压阻尼74组成铰接阻尼压力控制油路；铰接阻尼压力控制油路和储油箱5之间的油 路作为回油油路；安全溢流阀71设置在有杆腔43和回油油路之间，作为安全锁止油路；换 向组件设置于第二压油油路内。

此外，在一种更优选的实施方式中，上述的机械阀75的具体结构如图6所示，该机械阀 75包括机械阀弹簧751和机械阀挡板752，机械阀弹簧751的第一端固定于活塞41，机械阀 弹簧751的第二端与机械阀挡板752连接，且机械阀弹簧751和机械阀挡板752均套设于活 塞杆42上。

以下为各油路具体组成情况：

①第一单向阀61设置在储油箱5与无杆腔44之间，作为第一吸油油路；

②第四单向阀64设置在储油箱5和有杆腔43之间，作为第二吸油油路；

③第二单向阀62设置在无杆腔44和铰接阻尼压力控制油路之间，作为第一压油油路；

④第三单向阀63设置在有杆腔43和铰接阻尼压力控制油路之间，作为第二压油油路；

⑤基础液压阻尼74和基础电磁阀73串联，组成基础阻尼油路；

⑥增强溢流阀72设定在正常情况下比基础液压阻尼74高，比安全溢流阀71低的开启 压力作为增强阻尼油路；

⑦基础阻尼油路和增压控制油路并联后，组成铰接阻尼压力控制油路；

⑧安全溢流阀71设定相对较高的开启压力连接在有杆腔43和回油油路之间，作为安全 锁止油路。

此外，如图4所示，增强溢流阀72可以被增强液压阻尼72’所替代；如图5所示，为 换向组件为电磁阀75’的结构示意图。

2)缸筒组件3的组成部件

如图3所示，缸筒组件3包括焊接三联件，缸筒31，后端盖32，扣压管33及相关缸筒 密封件。

其中，焊接三联件由集成块34、外管25及法兰依次焊接而成，压力控制油路的所有元 器件，集成设置在焊接三联件的集成块34内；缸筒31设置安装在焊接三联件内，和焊接三 联件中的集成块34配合接触，通过缸筒密封件形成一端密封；后端盖32设置安装在缸筒31 及焊接三联件的另一端，通过缸筒密封件密封缸筒31及焊接三联件的另一端；在焊接三联件 的集成块34上设置有平端紧定螺钉36，压紧焊接三联件内的缸筒31，避免缸筒31在集成块 34与后端盖32之间轴向移动；扣压管33设置安装在后端盖32和焊接三联件的集成块34之 间，实现第一压油油路和集成块34内的压力控制油路之间的连接；缸筒31和焊接三连接外 管25之间的环形密封区域形成储油箱5。

此外，如图7所示，当换向组件为机械阀75时，集成块34还设有过油槽341和有杆腔 铰接进油口342，过油槽341内开设有安全锁止进油口343和第二吸油进油口345。

3)活塞组件4的组成部件

如图3所示，活塞组件4包括活塞41，活塞杆42及相关活塞杆密封件。

其中，活塞41设置安装在缸筒31内，通过活塞杆42密封件将缸筒31分隔为两个容腔； 活塞杆42穿过焊接三联件中的集成块34和位于缸桶内的活塞41连接；由于活塞41将缸筒 31分隔的两个容腔中，称有活塞杆42穿过的容腔为有杆腔43，没有活塞杆42穿过的容腔为 无杆腔44。

结合图1至图8，进行进一步的描述：

车辆启动后基础电磁阀得电，以车辆右转弯为例，前车和后车间带动前架和后架相对转 动，左液压缓冲器的活塞组件随前架旋转，在缸筒内向有杆腔滑动伸出；右液压缓冲器的活 塞组件随前架旋转，在缸筒内向无杆腔滑动缩进。

此时，对于左液压缓冲器，有杆腔的容腔体积缩小，压缩有杆腔内的液压油经第二排油 油路，流到铰接阻尼压力控制油路进行压力控制，产生压力值，再经回油油路流会储油箱； 有杆腔产生的压力作用在活塞上，缓解活塞向有杆腔滑动的趋势，即缓解铰接系统向右旋转 的趋势，即缓解车辆右转的趋势，在此过程中，转弯角度在0°～48°之间时，基础电磁阀 得电，处于连通状态，铰接阻尼压力由基础液压阻尼产生，产生的阻尼压力数值和通过液压 阻尼的液压油流量成正比，即和活塞杆伸出的线速度成正比；转弯角度达到48°～51°之间 时，接近开关触发，整车电控系统发出信号，使基础电磁阀断电，处于关闭状态，铰接阻尼 压力由增强溢流阀产生，产生基本恒定的阻尼压力数值；当转弯角度达到51°～54°之间时， 基础电磁阀保持断电，同时机械阀随活塞滑动至集成块端，堵塞有杆腔的铰接阻尼压力控制 油路的进油口，有杆腔由安全溢流阀设定安全锁止压力；活塞在缸筒内向有杆腔滑动时，无 杆腔的容腔体积增大，产生负压后，通过第一吸油回路从储油箱吸油，保持容腔内充满液压 油。

对于右液压缓冲器，转弯角度在0°～38.6°之间时，活塞杆缩进，基础电磁阀得电处于 连通状态，铰接阻尼压力由液压阻尼产生，产生的阻尼压力数值和通过基础液压阻尼的液压 油流量成正比，即和活塞杆缩进的线速度成正比；转弯角度在38.6°时，活塞杆的轴线经过 铰接系统前架和后架的旋转中心，活塞杆缩至最短位置，此时右液压缓冲器的阻尼力和力臂 均为0；转弯角度在38.6°～48°之间时，基础电磁阀得电处于连通状态，右液压缓冲器活 塞杆伸出，铰接阻尼压力由基础液压阻尼产生；转弯角度达到48°～51°之间时，接近开关 触发，整车电控系统发出信号，使基础电磁阀断电，处于关闭状态，铰接阻尼压力由增强溢 流阀产生，产生基本恒定的阻尼压力数值；当转弯角度达到51°～54°之间时，接近快关继 续处于触发状态，基础电磁阀继续失电，处于关闭状态，右液压缓冲器的铰接阻尼压力由增 强溢流阀产生，提供增强阻尼。另外，当车辆行驶速度达到60km/小时、司机踩下刹车或者 司机按下紧急切换按钮时，整车电控系统收到相应的车速上限触发信号、刹车信号或者紧急 切换按钮触发信号，并给铰接系统的液压缓冲器发送信号，基础电磁阀失电，液压缓冲器处 于增强阻尼状态。

在车辆右转过程中，左右液压缓冲器为铰接系统提供缓冲阻尼力，铰接系统获得和车辆 转弯方向相反的阻尼扭矩，以此来缓解车辆转弯的趋势。车辆转弯时，铰接系统的左右液压 缓冲器在任一位置都对应一力臂值，因转弯角度为38.6°时，其中一件液压缓冲器缩至最短， 液压缓冲器的总力臂在0°～38.6°之间递减，而随着车辆转弯角度的增大，需要提供的阻尼 扭矩也增大，通过增强阻尼和安全锁止，达到增大阻尼扭矩的目的。

车辆在右转结束开始回转时，车辆由实时的转弯角度逐渐回转至直行状态。

此时，右左液压缓冲器运动状态和转弯时相反，转弯角度在0°～38.6°之间回转时，铰 接系统由左液压缓冲器缩进提供基础阻尼，右液压缓冲器伸出提供基础阻尼；转弯角度在 38.6°～48°之间回转时，左液压缓冲器缩进提供基础阻尼，右液压缓冲器也缩进提供基础 阻尼；转弯角度在48°～51°之间回转时，左液压缓冲器缩进，提供基础阻尼，右液压缓冲 器也缩进提供基础阻尼；转弯角度在51°～54°之间回转时，左液压缓冲器缩进，提供基础 阻尼，右液压缓冲器也缩进，提供基础阻尼。

车辆在转弯后回转，液压缓冲器都只是提供了基础阻尼，而不像转弯时对阻尼力进行了 增强，是为了使车辆可以轻便快速回转至直行状态，避免出现拖车等危险。需要指出的是， 转弯角度在0°～48°之间回转时，整车电控系统保持为液压缓冲器的基础电磁阀供电，液 压缓冲器提供基础阻尼；而车辆转弯角度在48°以上的情况，只会在车辆倒车的时候才会出 现，如整车电控系统同时收到接近开关触发信号和倒车信号时，整车电控系统发出信号，液 压缓冲器基础电磁阀失电；若整车电控系统只收到接近开关触发信号没有收到倒车信号时， 使液压缓冲器基础电磁阀保持得电，这样达到轻便快速回转的目的。

当车辆产生故障，整车电控系统断电时，液压缓冲器提供增强阻尼，使车辆可以安全行 驶回修理厂；当车辆发生事故，电控系统断电时，铰接系统处于增强阻尼状态，使车辆保持 事故发生时的形状，避免出现更大的危害。

当车辆左转时，左液压缓冲器缩进，右液压缓冲器伸出，也是同样的工作原理。

应理解，上述内容中的角度(如“0～48°”，“51°”)可以是其他角度数值而不仅仅是 特定角度数值。

采用了本发明中的基于铰接系统实现车辆安全回转的液压缓冲器及其方法，当车辆转弯 过程中，根据车辆对缓冲阻尼的需要，随角度或车速的增大而增大阻尼扭矩，保证行车不会 出现甩尾现象；在车辆转弯后，需要回转到直行的过程中，反过来随角度的变小逐渐增大阻 尼扭矩，使车辆可以轻便快速回转，避免了车辆在转弯后，回转时出现拖车现象，和车辆摆 正后甩尾；同时当车辆发生事故时，使车辆保持事故发生时的形状，避免出现更大的危害， 较现有技术对比，更安全，获得更舒适的驾车感受。

此外，当液压缓冲器的有杆腔内的活塞杆伸出达到特定长度时，机械阀挡板堵塞集成块 上的有杆腔铰接进油口，液压油可以通过油槽进入到安全锁止进油口和第二吸油口进油口， 所以当车辆转弯达到一定角度时，有杆腔被压缩的液压缓冲器由安全锁止油路提供阻尼力。

同时，铰接阻尼压力控制油路采用以液压阻尼为常态，溢流阀为增压状态，而非溢流阀 为常态，液压阻尼为增压状态。这样的配置充分利用了液压阻尼产生的压差和液压油的过流 量成正比的特性，即在常态下，铰接阻尼是和车辆转弯角速度成正比的；当较小旋转角度内 需要增强阻尼时，将阻尼压力提高至一个较高的相对恒定的数值，因此，使用液压阻尼和溢 流阀来获得阻尼压力，而非采用比例溢流阀(或比例减压阀)获得阻尼压力，降低了液压缓 冲器的制造成本和电气控制的复杂程度。此外，铰接阻尼压力控制油路采用溢流阀和液压阻 尼并联的形式。溢流阀和液压阻尼并联，当油路产生液压冲击，压力瞬间增大时，溢流阀可 以打开泄压，减少压力冲击，同时减少液压阻尼瞬间过流量太大而产生噪音。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种 修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限 制性的。