專利名稱：主動(dòng)液壓阻尼器和液壓作動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別用于軌道車(chē)輛、尤其是主動(dòng)液壓阻尼器形式 的'M作動(dòng)器。
背景技術(shù)：
尤其是在客車(chē)領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛使用了阻尼力變化的半主動(dòng)阻尼
器。主動(dòng)阻尼器即可以憑借自身來(lái)產(chǎn)生力并由此可主動(dòng)移動(dòng)的阻尼 器，主動(dòng)阻尼器與半主動(dòng)系統(tǒng)相比可保證提供改善的阻尼效應(yīng)。主動(dòng) 氣動(dòng)阻尼器已眾所周知，但是，由于它們的約1Hz的較低極限頻率， 因此無(wú)法提供高動(dòng)態(tài)的可能性，并由此無(wú)法提供最優(yōu)化的阻尼。到目 前為止，由于技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，所以已不再使用技術(shù)成熟的液壓主 動(dòng)阻尼器。特別是，早先的液壓作動(dòng)器的動(dòng)態(tài)不足、結(jié)構(gòu)及維護(hù)過(guò)于 復(fù)雜且能量消耗過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種高動(dòng)態(tài)的液壓作動(dòng)器，特別是一 種高動(dòng)態(tài)的主動(dòng)液壓阻尼器，其可以以低成本制造和運(yùn)行。關(guān)于主動(dòng) 液壓阻尼器的極限頻率，有利地應(yīng)該可以達(dá)到約6Hz的頻率。此外， 該阻尼器應(yīng)該針對(duì)力控制而進(jìn)行優(yōu)化。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過(guò)如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)液壓阻尼器 以及如權(quán)利要求24所述的液壓作動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的特別用于軌道車(chē)輛的主動(dòng)液壓阻尼器包括液壓缸、電 動(dòng)馬達(dá)、液壓儲(chǔ)液器、至少一個(gè)泵和至少一個(gè)控制閥。根據(jù)本發(fā)明， 該主動(dòng)液壓阻尼器的所有部件都設(shè)置在液壓缸處。
由于該液壓系統(tǒng)的所有部件都直接附接至阻尼器，所以在泵單元 和液壓缸之間以及特別是在液壓缸和控制閥之間不再需要管子或?qū)?br> 管。因此，根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器提供了如下優(yōu)點(diǎn)
a) 與分體結(jié)構(gòu)相比一一其中為了產(chǎn)生壓力并為了控制的目的使液 壓?jiǎn)卧?jīng)由管子或?qū)Ч芘c液壓缸相連，該阻尼器具有更高的液壓剛度， 這樣致使本發(fā)明的阻尼器具有更快的響應(yīng)并由此而具有較高的動(dòng)態(tài)。
b) 該主動(dòng)阻尼器所需的封裝空間以及該主動(dòng)阻尼器的重量都非常 小。因此在通常情況下，甚至可以將該主動(dòng)阻尼器整合在傳統(tǒng)的被動(dòng) 阻尼器的封裝空間中，從而還可將根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)阻尼器改裝到現(xiàn) 有的車(chē)輛上。
c) 因?yàn)樵诓恍枰P(guān)于水力學(xué)的專業(yè)知識(shí)的情況下可以對(duì)阻尼器進(jìn) 行更換，所以該阻尼器極易維護(hù)。僅需要分開(kāi)電連接以及機(jī)械連接， 這是因?yàn)樗械囊簤翰考颊显诒景l(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器中。
d) 與分體系統(tǒng)相比極大地減少了各系統(tǒng)的油量。而這又提供了成 本優(yōu)勢(shì)以及更簡(jiǎn)便的維護(hù)。
此外有利地，本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器配備有兩個(gè)泵。這樣提供了 主動(dòng)液壓阻尼器的改善的可控性，從而實(shí)現(xiàn)了改善的動(dòng)態(tài)特性。有利地， 該液壓缸具有用于在相對(duì)的方向上移動(dòng)的兩個(gè)活塞空間。
當(dāng)該主動(dòng)液壓阻尼器配"^有兩個(gè)泵時(shí)，兩個(gè)活塞空間可各由一個(gè)泵來(lái) 分別進(jìn)行加壓。這樣又提供了在控制和動(dòng)力學(xué)方面的優(yōu)點(diǎn)。特別是連同 安裝在該液壓缸上的液壓系統(tǒng)一起可以獲得高動(dòng)態(tài)的阻尼器系統(tǒng)，而該 阻尼器系統(tǒng)可僅以少量的能量消耗進(jìn)行運(yùn)行。
有利地，液壓缸的每個(gè)活塞空間與一個(gè)泵相連或者可以與一個(gè)泵相 連。憑借兩個(gè)液壓泵的排量可以補(bǔ)償活塞面積的差異(在缸體中具有不 均衡的活塞面積)，從而可以確保阻尼器在兩個(gè)移動(dòng)方向上等速移動(dòng)。特 別的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，該補(bǔ)償既不需要變量泵也不需要對(duì)泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)行電 子控制。如果需要，當(dāng)然還可產(chǎn)生有意的不對(duì)稱。
另外有利地，可分別控制液壓缸的每個(gè)活塞空間中的壓力，特別是通 it Nl關(guān)的控制閥分別控制液壓缸的每個(gè)活塞空間中的壓力。尤其是結(jié)合 了與一個(gè)活塞空間相關(guān)聯(lián)的泵，這樣尤其容易啟動(dòng)主動(dòng)液壓阻尼器。
有利地，控制閥是壓力控制閥，特別是比例壓力控制閥。但是可替代 地，可以想到具有方向控制閥的布置，然而其中，例如與二位四通壓力 控制閥相比，二位二通比例壓力控制閥更簡(jiǎn)單、更耐用(抗污染)且價(jià) 格更低，而且仍然確保了快速響應(yīng)行為。
通過(guò)4吏用兩個(gè)單獨(dú)的閥門(mén)，還可以分別影響兩個(gè)缸體空間。實(shí)際上， 這意味著例如可以改變對(duì)稱的壓力，或者在發(fā)生故障的情況下可以以固 定值作用于兩個(gè)閥門(mén)，從而可以實(shí)現(xiàn)一種筒單類(lèi)型的緊急阻尼。
有利地，借助于兩個(gè)壓力控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于阻尼器的控制。比例壓力
控制閥還提供了如下優(yōu)點(diǎn)即當(dāng)超過(guò)指定的力的閾值時(shí)阻尼器將自動(dòng)屈 服，即無(wú)需必須做出反應(yīng)的控制器。在受控阻尼器中尤其期望這種效 果，因?yàn)橛纱丝梢员苊饬Φ姆逯怠?br> 另外有利地，活塞空間在泵和控制閥之間的點(diǎn)上與相應(yīng)的液壓回路 相連。由于控制閥設(shè)置在阻尼器的缸體空間和儲(chǔ)液器之間，因此利用經(jīng) 過(guò)控制閥的穩(wěn)定流可以確保筒單的壓力控制。由于僅需使流動(dòng)減速而不 必首先產(chǎn)生流動(dòng)，所以這樣確保了阻尼器對(duì)于控制信號(hào)的快速響應(yīng)。這 還意味著，由于不必首先對(duì)油柱進(jìn)行加速，所以與傳統(tǒng)的體積流量控 制相比而言只需要較少的能量就可以取得相同的響應(yīng)行為。這樣，特 別是與壓力控制閥相結(jié)合，可確?？焖俚捻憫?yīng)行為。
另外有利地，每個(gè)活塞空間具有單獨(dú)的入口和出口。因此，使油持 久地穿過(guò)活塞空間，由此而確保了油的持久交換。這樣確保了在較短的 時(shí)間內(nèi)將熱量以及可能存在的空氣從缸體空間傳送到儲(chǔ)液罐中。這樣 實(shí)現(xiàn)了油的較長(zhǎng)使用壽命以及良好的自動(dòng)排氣。此外，由于已經(jīng)存在 經(jīng)過(guò)液壓回路的整體流動(dòng)并且僅需對(duì)流動(dòng)進(jìn)行減速而無(wú)需產(chǎn)生流動(dòng)， 所以經(jīng)過(guò)缸體空間的持久流動(dòng)同樣有助于阻尼器對(duì)于控制信號(hào)的快速 響應(yīng)-
有利地，每個(gè)活塞空間的入口與泵相連或者可與^目連，并且出口與 控制閥相連或者可與控制閥相連。這樣，可實(shí)現(xiàn)上述的經(jīng)過(guò)釭體空間的
持久流動(dòng)o
另外有利地，每個(gè)活塞空間經(jīng)由止回閥與液壓儲(chǔ)液器相連。這樣， 在快速移動(dòng)的情況下，由于在無(wú)需由液壓泵來(lái)提供所需要的體積流量 的情況下液壓缸可從儲(chǔ)液器抽取油，所以可極大地減小所需的泵的排
量。減少的泵的排量又實(shí)現(xiàn)了減少功率消耗、減少功率損失和減少熱 量問(wèn)題。
由于進(jìn)給閥防止了在活塞空間中的負(fù)壓，所以借助于進(jìn)給閥在所有運(yùn) 行條件下都可以安全地防止在活塞空間中的氣穴現(xiàn)象。
另外有利地，本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器的泵為定量泵，特別是具有恒 定排量的齒輪泵。因此，節(jié)省了成本和封裝空間。特別是由于才艮據(jù)本發(fā) 明的液壓控制使得可以使用定量泵，其中，每個(gè)活塞空間各由一個(gè)泵來(lái) 加壓并且該壓力可經(jīng)由壓力控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
另外有利地，根據(jù)本發(fā)明僅使用一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)泵。這樣， 又節(jié)省了成本和封裝空間。可替代地，當(dāng)然也可以使用單獨(dú)的電動(dòng)馬達(dá)。
有利地，電動(dòng)馬達(dá)以恒速運(yùn)行。因此無(wú)需大功率電子設(shè)備，這樣實(shí)現(xiàn) 了低成本并增加了可靠性。此外，所使用的部件是低價(jià)格的、耐磨損的 以及耐用的。有利地，該電動(dòng)馬達(dá)是非受控直流馬達(dá)或非受控三相異步 馬達(dá)。
尤其是當(dāng)使用了驅(qū)動(dòng)具有恒定排量的兩個(gè)液壓泵的非受控電動(dòng)馬達(dá) 時(shí)，可以獲得特別簡(jiǎn)單的布置。這樣又在可靠性、耐磨性以及成本方面 提供了額外的優(yōu)點(diǎn)。
另外有利地，"&有壓力傳感器用來(lái)測(cè)量活塞空間中的壓力。然后，活 塞空間中的壓力可用于啟動(dòng)或控制才艮據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。
另外有利地，根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器包括4^在該阻尼器中的 位置測(cè)量系統(tǒng)。有利地，該位置測(cè)量系統(tǒng)可設(shè)置在液壓缸的活塞中。但 是，由于本發(fā)明的力控制器，所以也可以省略對(duì)作動(dòng)器的距離測(cè)量，這 是由于距離測(cè)量對(duì)于控制器而言并不是絕對(duì)必需的。
另外有利地，本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器包括加速度傳感器。該加速度 傳感器的數(shù)據(jù)可用于啟動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的液壓阻尼器。
另外有利地，在本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器中，在運(yùn)行期間，液壓流體 持久地穿過(guò)活塞空間和/或控制閥。如上所述，由此而確保了油的持久交 換。這對(duì)于油的使用壽命、自動(dòng)排氣和阻尼器的響應(yīng)速度具有正面的影 響。特別是，由于存在著經(jīng)過(guò)缸體和/或控制閥的持久流動(dòng)，所以僅需使 流動(dòng)減速而無(wú)需首先產(chǎn)生流動(dòng)，從而獲得了阻尼器對(duì)于控制信號(hào)的快
速響應(yīng)。此外，與傳統(tǒng)的流量控制器相比，由于無(wú)需首先對(duì)油柱進(jìn)行 加速，所以使用了更少的能量。特別地，由于具有附連至液壓缸的液 壓系統(tǒng)而使液壓阻尼器具有整體構(gòu)造，所以能夠以節(jié)省能量的方式實(shí) 現(xiàn)其運(yùn)行，并且由于非常短的距離和高液壓剛度，所以實(shí)現(xiàn)了較少的
流量損失。
另外有利地，在本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器中，在運(yùn)行期間，活塞空間 中的至少一個(gè)總是處于最小壓力。與在對(duì)稱壓力下(典型地為一半的系 統(tǒng)壓力)運(yùn)行的傳統(tǒng)控制器相比，于是可實(shí)現(xiàn)極大地減少所需用來(lái)產(chǎn) 生力的功率以及尤其是極大地減少了功率損失。當(dāng)僅需要基于最大功 率的小功率時(shí)一一如在通常利用主動(dòng)阻尼器系統(tǒng)的情況下一一上述優(yōu) 點(diǎn)尤其明顯。
當(dāng)活塞腔總是處于最小壓力時(shí)，其結(jié)果還在于當(dāng)例如由于撞擊 而使外力突然發(fā)生改變時(shí)阻尼器處的力不會(huì)明顯發(fā)生改變，與在對(duì)稱 壓力下運(yùn)行的系統(tǒng)相比，具有較小壓力的活塞腔中的壓力并不急劇下 降，因?yàn)樵搲毫σ呀?jīng)幾乎為零。在沒(méi)有控制器干預(yù)的情況下，由此而 防止了通過(guò)阻尼器來(lái)傳遞由于負(fù)荷的快速變化而產(chǎn)生的壓力波動(dòng)。這 樣為阻尼器提供了更好的隔離效果。
有利地，在根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器的運(yùn)行過(guò)程中，總是最多 啟動(dòng)兩個(gè)控制閥中的一個(gè)。因此，活塞腔中的一個(gè)總是處于最小壓力， 該最小壓力例如由比例閥的最小設(shè)定壓力和流量損失來(lái)確定。與在對(duì) 稱壓力下運(yùn)行的傳統(tǒng)控制器相比，這種控制器提供了上述優(yōu)點(diǎn)。
有利地，根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器包括用于啟動(dòng)作動(dòng)器的控制 器。特別是，主動(dòng)液壓阻尼器可借助于該控制器以如上所述的方式運(yùn)行。
另外有利地，根據(jù)本發(fā)明的液壓缸包括兩級(jí)密封系統(tǒng)，在初級(jí)密封和 二級(jí)密封之間設(shè)有回流離隙。由于根據(jù)本發(fā)明使液壓儲(chǔ)液罐附連至^a 缸，所以這樣可以不需要增加裝配的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種密封系統(tǒng)與傳統(tǒng)的 密封系統(tǒng)相比具有更長(zhǎng)的使用壽命。
另外有利地，根據(jù)本發(fā)明的液壓儲(chǔ)液器設(shè)置在液壓缸的活塞空間的周 圍。這樣產(chǎn)生了針對(duì)液壓流體的極短距離，此外還產(chǎn)生了特別緊湊的結(jié) 構(gòu)。
另外有利地，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和/或泵設(shè)置在才艮據(jù)本發(fā)明的液壓儲(chǔ)液器中。
這樣也產(chǎn)生了特別簡(jiǎn)單而且可靠的布置。
將根據(jù)本發(fā)明的高動(dòng)態(tài)液壓阻尼器有利地作為在軌道車(chē)輛中的阻尼 器。由于其阻尼功能還可將其應(yīng)用在車(chē)輛中，例如作為橫向阻尼器、偏 航阻尼器或豎向阻尼器。同樣可以想到將根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器 應(yīng)用在卡車(chē)或客車(chē)中。
然而，本發(fā)明的液壓原理還可有利地用于其它領(lǐng)域中。特別是，它可 以用來(lái)為傾擺系統(tǒng)提供低價(jià)格、簡(jiǎn)單而且耐用的作動(dòng)器。
因此，本發(fā)明還包括一種特別用于軌道車(chē)輛、尤其用于進(jìn)行主動(dòng)傾斜 調(diào)整的液壓作動(dòng)器，其包括設(shè)置在該作動(dòng)器處的液壓供應(yīng)系統(tǒng)，其中， 該作動(dòng)器包括兩個(gè)泵和兩個(gè)活塞空間，并且作動(dòng)器的每個(gè)活塞空間分別 與泵中的 一個(gè)相連或者可以分別與泵中的一個(gè)相連。這樣再次提供了上 述優(yōu)點(diǎn)，即顯著改善的可控性和特別良好的響應(yīng)行為，同時(shí)以低成^ 行并具有緊湊的結(jié)構(gòu)。
具有設(shè)置在作動(dòng)器處的M供應(yīng)系統(tǒng)的本發(fā)明的布置是特別有利的， 尤其是在結(jié)合為兩個(gè)活塞空間加壓的兩個(gè)泵的情況下，較短的液壓距離 是特別有利的。
然而，獨(dú)立于設(shè)于作動(dòng)器處的M供應(yīng)系統(tǒng)的布置，創(chuàng)造性地使用兩 個(gè)泵來(lái)為兩個(gè)活塞空間加壓是非常有利的，從而此處要求獨(dú)立進(jìn)行保護(hù)。
根據(jù)本發(fā)明，尤其由于如下原因而可以獲得特別的優(yōu)點(diǎn)即，在本發(fā)明 的液壓作動(dòng)器中是在壓力腔中的一個(gè)總是處于最小壓力的情況下啟動(dòng)作 動(dòng)器，從而可以獲得巨大的能量節(jié)省。
另外有利地，根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)泵具有恒定的排量并且由恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的 電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。這樣，獲得了耐用的、低^h格的而且節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)。
有利地，借助于與活塞空間相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)壓力控制閥來(lái)控制活塞空間 中的壓力。如上所述，這樣利用耐用且低價(jià)格的控制器而提供了高動(dòng)態(tài) 的響應(yīng)行為。特別是，根據(jù)本發(fā)明總是僅啟動(dòng)壓力控制閥中的一個(gè)，這 樣實(shí)現(xiàn)了上述的優(yōu)點(diǎn)。
此夕卜，根據(jù)本發(fā)明的液壓作動(dòng)器有利地具有就主動(dòng)液壓阻尼器進(jìn)行描 述的一個(gè)或多個(gè)特征。因此，液壓作動(dòng)器大致也可以獲得在前文中所述 的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以省略關(guān)于液壓作動(dòng)器的各個(gè)特征的單獨(dú)描述，而可
以參照關(guān)于主動(dòng)液壓阻尼器的描述。
另外有利地，本發(fā)明包括上述主動(dòng)液壓阻尼器用于車(chē)輛、特別是軌道 車(chē)輛的主動(dòng)阻尼的應(yīng)用。已經(jīng)說(shuō)明了這種特別是在軌道車(chē)輛中的應(yīng)用的 特別優(yōu)點(diǎn)。尤其由于本發(fā)明的阻尼器的高動(dòng)態(tài)性，從而獲得了極好的阻 尼效應(yīng)，其中，由于該阻尼器具有非常小的尺寸所以能夠容易地安裝或 改裝，并且該阻尼器具有特別低的能量消耗。
此外，本發(fā)明包括如上所述的液壓作動(dòng)器在軌道車(chē)輛的傾擺系統(tǒng)中的 應(yīng)用。同樣在此處，獲得了低價(jià)格、簡(jiǎn)單而又耐用的作動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器原理具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，此處再次進(jìn)行簡(jiǎn)要陳述
-根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器原理允許用于控制或監(jiān)測(cè)目的距離傳感器的 簡(jiǎn)單^。
-該作動(dòng)器原理在均衡以及非均衡的活塞面積的情況下都可以實(shí)現(xiàn)。 -根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器原理極其有益于主動(dòng)液壓阻尼器以及傾擺系統(tǒng)。
-與現(xiàn)有的原理相比，根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器原理提供了極大的成本優(yōu) 勢(shì)，所呈現(xiàn)出的成本優(yōu)勢(shì)高達(dá)50%。
-無(wú)需用于啟動(dòng)的大功率電子設(shè)備，這樣實(shí)現(xiàn)了在可靠性、成本及重 量方面的優(yōu)勢(shì)。具有PWM或電源出口的簡(jiǎn)單控制電子設(shè)備就以足夠。
-因?yàn)橛闪刂破髋懦塑?chē)體的兩個(gè)作動(dòng)器之間的力的沖突，所以由 于力控制器可以對(duì)控制回路進(jìn)行更加簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。此外，由于每個(gè)力作 用的唯一單向(一個(gè)活塞腔總是處于最小壓力)，所以排除了車(chē)體的兩個(gè) 傳動(dòng)器彼此抵觸工作的情況。
-由于力控制器，使得可以省略i殳于作動(dòng)器處的距離測(cè)量裝置，由于 距離測(cè)量裝置對(duì)于控制器而言并不是絕對(duì)必需的，從而設(shè)于車(chē)體的加速 度傳感器就以足夠。
-與其它液壓系統(tǒng)相比，由于蒼^的結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明在維護(hù)(無(wú)液 壓連接)、重量(無(wú)沉重的液壓?jiǎn)卧?以及能量消耗方面提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
一在發(fā)生故障的情況下，本發(fā)明的主動(dòng)液壓阻尼器的^S釭起到被動(dòng) 阻尼器的作用。


現(xiàn)將參照實(shí)施方式和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的液壓作動(dòng)器的實(shí)施方式的液壓原理；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的液壓作動(dòng)器的實(shí)施方式在立體結(jié)構(gòu)圖； 以及
圖3示出了通過(guò)在軌道車(chē)輛中使用本發(fā)明的液壓作動(dòng)器的實(shí)施方 式而用來(lái)橫向定心的可能的系統(tǒng)布置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明的作動(dòng)器的實(shí)施方式，其中液壓系統(tǒng)的所有部 件都設(shè)置在液壓缸1處。液壓缸1為雙作用缸，其具有缸體空間9、 單向活塞桿8以及可在缸體空間中移動(dòng)的活塞12，該活塞12將釭體 空間9劃分成第一活塞空間IO和第二活塞空間11。通過(guò)施加在第一活 塞空間IO和第二活塞空間ll之間的壓差，活塞根據(jù)壓差的指引可以 在相反的方向上移動(dòng)。
此外，設(shè)有位置測(cè)量系統(tǒng)19，位置測(cè)量系統(tǒng)整合在液壓缸中，其 中，位置測(cè)量軌道23在活塞桿8中的孔內(nèi)延伸。這樣，就可檢測(cè)活塞 的移動(dòng)，并由此檢測(cè)缸體側(cè)的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)24相對(duì)于活塞側(cè)的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)25的 位置。
本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的所有部件都直接附連至本發(fā)明的作動(dòng)器，特 別是馬達(dá)2連同泵4和6的馬達(dá)泵單元、儲(chǔ)液器3以及控制閥5和7。 因此，在泵單元和液壓缸之間、特別是在液壓缸和控制閥之間無(wú)需導(dǎo) 管或管子連接。因此，作動(dòng)器具有非常高的液壓剛度，這樣實(shí)現(xiàn)了作 動(dòng)器的非?？焖俚捻憫?yīng)并且因此實(shí)現(xiàn)了高動(dòng)態(tài)。此外，作動(dòng)器所需要 的封裝空間非常小。而且，因?yàn)樵跓o(wú)需水力學(xué)專業(yè)知識(shí)的情況下可以 對(duì)作動(dòng)器進(jìn)行更換，所以該作動(dòng)器極易進(jìn)行維護(hù)。此外，與分體系統(tǒng) 相比極大地減少了油量。
而且，本發(fā)明的液壓缸包括兩級(jí)密封系統(tǒng)，該兩級(jí)密封系統(tǒng)包括 初級(jí)密封20和二級(jí)密封21，在初級(jí)密封和二級(jí)密封之間i殳有與液壓
儲(chǔ)液器3相連的回流離隙22。由于該液壓儲(chǔ)液罐直接附連至液壓缸， 因此可實(shí)現(xiàn)該兩級(jí)密封系統(tǒng)而不需要增加裝配的勞動(dòng)強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的 密封系統(tǒng)相比，其具有更長(zhǎng)的使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器的實(shí)施方式還包括第一泵6和第二泵4，各個(gè) 泵分別用來(lái)加壓第一活塞空間IO和第二活塞空間11。為此，第一泵6 經(jīng)由液壓管線與第一活塞空間IO相連，并將液壓流體從儲(chǔ)液器3泵送 到第一活塞空間10中。第二泵4經(jīng)由液壓管線與第二活塞空間11相 連，并將液壓流體從液壓儲(chǔ)液器3泵送到第二活塞空間11中。第一泵 6和第二泵4由馬達(dá)2驅(qū)動(dòng)，在本實(shí)施方式中，該馬達(dá)2構(gòu)造成非受 控三相異步馬達(dá)。但是，同樣可以使用非受控直流馬達(dá)。兩個(gè)液壓泵 6和4均構(gòu)造成具有恒定排量的液壓泵。此外，它們僅具有一個(gè)轉(zhuǎn)向。 在本實(shí)施方式中，使用了齒輪泵。本發(fā)明的這種馬達(dá)泵布置的構(gòu)型具 有無(wú)需大功率電子設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，這樣實(shí)現(xiàn)了低成本并增加了可靠性。 此外，所使用的部件是低價(jià)格的、耐磨損的且耐用的。
第一泵和萃二泵可具有不同的排量，以便補(bǔ)償?shù)谝换钊臻g10的 活塞面積和第二活塞空間11的活塞面積之間的差異。這樣確保了本發(fā) 明的作動(dòng)器在兩個(gè)移動(dòng)方向上可等速移動(dòng)。如果需要，當(dāng)然還可形成 有意的不對(duì)稱。
各個(gè)活塞空間均具有入口和出口。第一泵6與第一活塞空間10的 入口 13相連，而液壓流體又經(jīng)由出口 14流出活塞空間10。相應(yīng)地， 第二泵4經(jīng)由第二活塞空間11的入口 15與第二活塞空間ll相連，而 液壓流體又經(jīng)由第二活塞空間11的出口 16流出第二活塞空間11。
液壓流體持久地穿過(guò)缸體空間，從而確保液體的持久交換。這樣， 在短的時(shí)間內(nèi)可將熱量以及還可能存在的空氣從活塞空間傳送到儲(chǔ)液 器3中。由于經(jīng)過(guò)活塞空間10和11的持久流動(dòng)，從而獲得了本發(fā)明 的驅(qū)動(dòng)器對(duì)于控制信號(hào)特別快速的響應(yīng)，這是因?yàn)閮H需使流動(dòng)減速而 無(wú)需首先產(chǎn)生流動(dòng)。此外，因?yàn)椴槐厥紫葘?duì)油柱進(jìn)行加速，所以僅需 要較少的能量。
可獨(dú)立地控制第一活塞空間IO和第二活塞空間11中的壓力，即 經(jīng)由與第一活塞空間IO相關(guān)聯(lián)的第一控制閥7，以及經(jīng)由與第二活塞 空間ll相關(guān)聯(lián)的第二控制閥5?？刂崎y7和5與第一活塞空間和第二
活塞空間的出口 14和16相連，并因此而設(shè)置在活塞空間和儲(chǔ)液器3 之間?？刂崎y7和5是簡(jiǎn)單的壓力控制閥，經(jīng)由控制閥7和5來(lái)控制 活塞空間lO和ll中的壓力。但是可替代地，也可以想到方向控制閥。
與二位四通壓力控制閥相比，本實(shí)施方式中所使用的二位二通比 例壓力控制閥是簡(jiǎn)單的、耐污染且低價(jià)格的，盡管如此仍然確保了快 速響應(yīng)性能，尤其是與經(jīng)過(guò)閥門(mén)的持久流動(dòng)相結(jié)合就更是如此。
由于使用了兩個(gè)單獨(dú)的閥門(mén)，所以可以單獨(dú)地影響兩個(gè)缸體空間。 例如，在發(fā)生故障的情況下可以以固定值作用于兩個(gè)岡門(mén)，以便實(shí)現(xiàn) 緊急阻尼。
所使用的比例壓力控制閥提供了如下優(yōu)點(diǎn)即當(dāng)超過(guò)設(shè)定的力的 閾值時(shí)作動(dòng)器將自動(dòng)屈服，而無(wú)需必須做出反應(yīng)的控制器，在主動(dòng)受 控阻尼器中尤其期望這種效果，從而避免出現(xiàn)力的峰值。
第一活塞腔10經(jīng)由第一止回閥17與儲(chǔ)液器3相連，從而使該止 回閥可作為進(jìn)給閥。相應(yīng)地，第二活塞腔11經(jīng)由第二止回閥18與儲(chǔ) 液器3相連。每個(gè)止回閥與活塞空間的入口 13、 15相連。這樣，由于 在快速移動(dòng)時(shí)，在無(wú)需由泵6和4提供所需要的體積流量的情況下作 動(dòng)器可從儲(chǔ)液器抽取油，所以極大得減少了為了控制所必需的泵的排 量。特別是當(dāng)作為阻尼器時(shí)，由此可獲得相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，其中防止了 在活塞空間中的氣穴現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器還包括控制器，控制器特別用來(lái)啟動(dòng)第 一控 制閥7和第二控制閥5。當(dāng)啟動(dòng)該控制器時(shí)，總是僅啟動(dòng)兩個(gè)控制閥 中的一個(gè)。與在對(duì)稱壓力下運(yùn)行的傳統(tǒng)的控制器相比，于是可實(shí)現(xiàn)極 大地減少需要用來(lái)產(chǎn)生力的功率，尤其是極大的減少了功率損失。特 別是當(dāng)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間僅需要基于最大功率的小功率時(shí)，如尤其 是當(dāng)在主動(dòng)阻尼器系統(tǒng)中使用作動(dòng)器時(shí)，由此可大量地減少能量損失。
由于總是僅啟動(dòng)閥門(mén)7和5中的一個(gè)，因此，未啟動(dòng)的活塞空間 總是處于最小壓力狀態(tài)。各個(gè)活塞空間中的最小壓力由相關(guān)聯(lián)的比例 閥的最小設(shè)定壓力和流量損失來(lái)確定。這樣具有如下優(yōu)點(diǎn)即在外力 突然發(fā)生改變的情況下阻尼器處的力不會(huì)明顯發(fā)生改變，與在對(duì)稱壓 力下運(yùn)行的系統(tǒng)相比，具有較小壓力的活塞腔中的壓力并不急劇下降， 因?yàn)樵撘呀?jīng)幾乎為零。這樣，防止了經(jīng)由作動(dòng)器來(lái)傳遞壓力波動(dòng)，從
而當(dāng)作為制動(dòng)器時(shí)，在無(wú)需控制器為此進(jìn)行干預(yù)的情況下而獲得了更 好的隔離效果。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器的立體圖，同樣它能夠作為例如 在軌道車(chē)輛中的主動(dòng)液壓阻尼器。
在液壓缸11的缸體側(cè)上安裝有第一組件26，該第一組件26包括 液壓儲(chǔ)液器3、電動(dòng)馬達(dá)2以及泵6和4。在相對(duì)側(cè)上，控制閥7和5 同樣設(shè)置在缸體側(cè)，它們形成了第二組件27。連接元件28既機(jī)械連 接又液壓連接第一組件26、液壓缸1和第二組件27。液壓管線由連接 元件28中的孔形成，從而既無(wú)需導(dǎo)管也無(wú)需管子，且獲得了高液壓剛 度和較短的液壓路徑。
根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器包括缸體側(cè)的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)24和活塞側(cè)的樞轉(zhuǎn)點(diǎn) 25，該作動(dòng)器利用它們?cè)诎惭b點(diǎn)處與相應(yīng)的元件機(jī)械連接。由于液壓 系統(tǒng)的所有元件都整合在作動(dòng)器中，因此特別容易進(jìn)行安裝和拆卸， 因?yàn)閮H必須分開(kāi)機(jī)械連接和電連接。此外，根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器形成 了輕型且緊湊的結(jié)構(gòu)單元，從而使其極其有利于作為主動(dòng)阻尼器。通 常情況下，甚至可以將本發(fā)明的主動(dòng)阻尼器整合在被動(dòng)阻尼器的封裝 空間中，從而還可將該主動(dòng)阻尼器改裝到現(xiàn)有的車(chē)輛上。
圖3示出了用于軌道車(chē)輛橫向定心的本發(fā)明的兩個(gè)作動(dòng)器的可能 的系統(tǒng)布置。該系統(tǒng)布置包括第一作動(dòng)器60和第二作動(dòng)器70,它們 設(shè)置在軌道車(chē)輛的車(chē)體上并形成主動(dòng)橫向阻尼器。設(shè)置電子控制裝置 80,該電子控制裝置80啟動(dòng)第一作動(dòng)器60的控制岡67和65以及第 二作動(dòng)器70的控制閥77和75。該電子控制裝置80還啟動(dòng)開(kāi)關(guān)81， 通過(guò)開(kāi)關(guān)81對(duì)作動(dòng)器的非受控馬達(dá)62、 72供以三相電流。在第一作 動(dòng)器和第二作動(dòng)器處的各缸體側(cè)上設(shè)置加速度傳感器62和72，加速度 傳感器與電子控制裝置80相連。還設(shè)置了位置測(cè)量系統(tǒng)69和79，它 們同樣與電子控制裝置80相連。根據(jù)本發(fā)明，所示布置提供了高動(dòng)態(tài)、 低價(jià)格且易于維護(hù)的主動(dòng)橫向阻尼器。
根據(jù)本發(fā)明的力控制器提供了使控制回路易于構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)，這是 由于力控制器排除了在第一作動(dòng)器和第二作動(dòng)器之間的力沖突。此外， 因?yàn)橐粋€(gè)活塞腔總是處于最小壓力，所以由于每個(gè)力作用的唯一單向 從而排除了兩個(gè)作動(dòng)器彼此抵觸工作的情況。
與其它液壓系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明的作動(dòng)器在成本、維護(hù)、重量 及能量消耗方面具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。除了示出的作為主動(dòng)液壓阻尼器以外， 還允許其它的應(yīng)用，例如作為傾擺系統(tǒng)中可靠的、低價(jià)格且緊湊的作
權(quán)利要求
1. 一種主動(dòng)液壓阻尼器，其特別用于軌道車(chē)輛，包括液壓缸、電動(dòng)馬達(dá)、液壓儲(chǔ)液器、至少一個(gè)泵和至少一個(gè)控制閥，其特征在于，所述主動(dòng)液壓阻尼器的所有部件都設(shè)置在所述液壓缸處。
2. 如權(quán)利要求l所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述主動(dòng)液壓阻尼器 配備有兩個(gè)泵。
3. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述液 壓缸的每個(gè)活塞空間與一個(gè)泵相連或者能夠與一個(gè)泵相連。
4. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，能夠分 別控制、特別是經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的控制閥分別控制所述液壓缸的每個(gè)活塞空間 中的壓力。
5. 如權(quán)利要求4所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述控制閥為壓力控 制閥。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述活塞空間在 所述泵和所述控制閥之間的點(diǎn)上與相應(yīng)的液壓回路相連。
7. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，每個(gè)所 述活塞空間具有單獨(dú)的入口和出口 。
8. 如權(quán)利要求7所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，每個(gè)所述入口與所述 泵相連或者能夠與所述泵相連，并且所述出口與所述控制閥相連或者能夠 與所述控制閥相連。
9. 如前a利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)^H阻尼器，其中，每個(gè)所 述活塞空間經(jīng)由止回閥與所述液壓儲(chǔ)液器相連。
10. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述 泵為定量泵，特別是具有恒定排量的齒輪泵。
11. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，包括用于驅(qū) 動(dòng)所述泵的電動(dòng)馬達(dá)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述電動(dòng)馬達(dá)以恒 速運(yùn)行。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述電動(dòng)馬 達(dá)為非受控直流馬達(dá)或非受控三相異步馬達(dá)。
14.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，設(shè)有 用于檢測(cè)所述活塞空間中的壓力的壓力傳感器。
15.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，包括整合在 所述阻尼器中的位置測(cè)量系統(tǒng)。
16.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，包括加速度 傳感器。
17.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，在運(yùn) 行期間，液壓流體持久地穿過(guò)所述活塞空間和/或所述控制閥。
18.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，在運(yùn) 行期間，所述活塞空間中的至少一個(gè)總是處于最小壓力。
19. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，在運(yùn) 行期間，總是最多啟動(dòng)兩個(gè)所述控制閥中的一個(gè)。
20. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，包括用于啟 動(dòng)作動(dòng)器的控制器。
21. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述 液壓缸包括兩級(jí)密封系統(tǒng)，所述兩級(jí)密封系統(tǒng)具有在初級(jí)密封和二級(jí)密封 之間的回流離隙。
22. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述 液壓儲(chǔ)液器設(shè)置在所述液壓缸的活塞空間周?chē)?br> 23.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的主動(dòng)液壓阻尼器，其中，所述 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和/或所述泵i殳置在所述M儲(chǔ)液器中。
24. —種液壓作動(dòng)器，其特別用于軌道車(chē)輛、尤其用于主動(dòng)傾斜調(diào)整， 包括設(shè)置在所述作動(dòng)器處的液壓供應(yīng)系統(tǒng)，其中，所述作動(dòng)器包括兩個(gè)泵 和兩個(gè)活塞空間，并且每個(gè)所述作動(dòng)器的每個(gè)活塞空間分別與所述泵中的 一個(gè)相連或者能夠與所述泵中的一個(gè)相連。
25. 如權(quán)利要求24所述的液壓作動(dòng)器，其中，所述兩個(gè)泵具有恒定的 排量并且由恒速運(yùn)行的電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
26. 如權(quán)利要求24或25所述的液壓作動(dòng)器，其中，借助于與所述活 塞空間相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)壓力控制閥來(lái)控制所述活塞空間中的壓力。
27. 如權(quán)利要求24至26中的任一項(xiàng)所述的液壓作動(dòng)器，具有就權(quán)利 要求1至23所述的主動(dòng)液壓阻尼器進(jìn)^fti兌明的一個(gè)或多個(gè)特征。
28. 如權(quán)利要求1至23所述的主動(dòng)液壓阻尼器用于車(chē)輛、特別是軌道 車(chē)輛的主動(dòng)阻尼的應(yīng)用。
29. 如權(quán)利要求24至27所述的液壓作動(dòng)器在軌道車(chē)輛的傾擺系統(tǒng)中 的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別用于軌道車(chē)輛的主動(dòng)液壓阻尼器，包括液壓缸、電動(dòng)馬達(dá)、液壓儲(chǔ)液器、至少一個(gè)泵和至少一個(gè)控制閥。根據(jù)本發(fā)明，該主動(dòng)液壓阻尼器的所有部件設(shè)置在液壓缸處。
文檔編號(hào)F16F9/14GK101392809SQ20081021145
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者安東·蓋勒 申請(qǐng)人:利勃海爾航空航天林登貝格股份有限公司