一種新型支撐軸軸荷控制系統的製作方法
2023-10-23 02:34:47 3
專利名稱：一種新型支撐軸軸荷控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種三軸客車底盤的支撐軸軸荷控制系統，具體為用高度閥來調節支撐軸與驅動軸之間載荷分配的氣路控制系統，屬於汽車製造技術領域。
背景技術：
三軸客車在載客數量、營運經濟性上與二軸客車相比具有較大優勢，因此市場需求越來越大。目前，三軸客車的結構分為兩類，一類是三軸為全空氣懸架的底盤結構，另一類是三軸為全板簧懸架的底盤結構。全空氣懸架的三軸底盤，具有舒適性高的優點，但結構相對複雜，造價高；全板簧懸架的三軸底盤，具有結構簡單、成本低的優點，但驅動軸與支撐軸板簧支座重疊，不便於車輛整體布置。上述兩種客車底盤懸架結構，均不能調節驅動軸與支撐軸之間的軸荷分配。全空氣懸架的三軸底盤，車輛後部載荷的變化，按這兩軸之間的懸架氣囊剛度比例分配，呈線性關係。全板簧懸架的三軸底盤，車輛後部載荷的變化，按這兩軸之間的懸架板簧剛度比例分配，也呈線性關係。車輛更為理想的使用狀態為，車輛空載時，驅動軸軸荷大，可獲得充足的驅動力， 保證車輛在雨天行駛和上坡時，動力性好；車輛滿載時，驅動軸軸荷不超過標準限值。國家標準GB1589-2004規定三軸客車驅動軸最大允許軸荷限值不超過11. 5T，另外，車輛出口的話，很多國家也有類似的標準規定。在三軸卡車中，後兩軸有一種平衡懸架結構，能夠在車輛載荷變化時，調節後兩軸之間的軸荷分配，但該結構比較複雜，也僅僅應用於卡車中，客車上不適用。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種結構相對簡單、成本低， 且支撐軸軸荷在整車載荷變化時可控的氣路控制系統。客車空載時，驅動軸軸荷大，保持充足的驅動力，支撐軸承載較小或不承載；客車滿載時，支撐軸承擔更多的載荷，保持驅動軸軸荷不超過標準限值。前提條件驅動軸採用板簧懸架，支撐軸採用空氣懸架。板簧懸架和空氣懸架的組合方式主要發揮如下優點板簧懸架的結構簡單，空氣懸架的調控功能。軸荷包括簧上質量和簧下質量，因簧下質量是定值，下文中軸荷僅指簧上質量。為實現上述目的，本發明採用下述技術方案一種新型支撐軸軸荷控制系統，包括前軸、驅動軸和支撐軸，其中前軸設在軸荷控制系統的前部，為板簧懸架；支撐軸設在軸荷控制系統的後部，為空氣懸架，所述的空氣懸架包括囊式氣囊，所述的囊式氣囊和控制器連接；所述的驅動軸設在支撐軸前面，驅動軸為板簧懸架。1、支撐軸空氣懸架氣囊採用囊式氣囊。
空氣懸架的氣囊主要有兩類，膜式氣囊和囊式氣囊，兩者相比氣壓一定時，囊式氣囊的承載能力隨氣囊高度變化，而膜式氣囊的承載能力不隨氣囊高度變化(在膜式氣囊常規使用範圍內)。本方案在空氣懸架的調控中應用了囊式氣囊這個獨特特性。在氣囊氣壓達到設定壓力值後，車輛高度下降時，支撐軸分擔更多的車輛載荷。設定壓力值可以是儲氣筒(氣源)壓力，也可以通過選用合適的限壓閥安裝在儲氣筒後來調整。2、採用高度閥控制車輛高度和驅動軸與支撐軸之間的軸荷分配。高度閥的基本功能是，根據車輛的載荷大小，調控空氣懸架氣囊中的壓縮空氣量 (為氣囊充放氣)，來控制車輛的高度。或者說根據車輛高度的變化，來開啟或關閉氣囊與氣源之間的通道。在氣囊氣壓達到設定壓力值之前，高度閥發揮其基本功能，為氣囊充放氣，控制車輛的高度，改變驅動軸與支撐軸之間的軸荷分配。此時，車輛高度不變，驅動軸載荷不變，車輛載荷的變化全部由支撐軸承擔。在氣囊氣壓達到設定壓力值之後，高度閥就成為一個通道開關，驅動軸與支撐軸之間的軸荷變化，改變為
驅動軸的軸荷變化與車輛高度的變化有關，
P2 = (f-JiH) C
其中，,板簧靜撓度 2:驅動軸載荷，板簧剛度，ΔΗ 車輛高度變化值。,口 /PC/ C
是常數。支撐軸的軸荷變化，也與車輛高度的變化有關，是利用了技術方案2中囊式氣囊的承載能力隨氣囊高度變化的獨特特性，其變化由氣囊特性曲線決定。以上技術方案相互結合，則實現了上述發明目的。本發明的有益效果相比全板簧懸架底盤，避免了驅動軸與支撐軸板簧支座重疊， 便於布置；相比全空氣懸架底盤，具有結構簡單，成本低的優點。
圖1 三軸底盤結構；
圖2 囊式氣囊； 圖3 (a)囊式氣囊特性曲線圖； 圖3(b)囊式氣囊特性參數； 圖4 空氣懸架氣路系統原理圖； 圖5 驅動軸與支撐軸的軸荷變化曲線其中1、高度閥；2、氣囊；3、輔助儲氣筒；4、限壓閥；5、前軸；6、驅動軸；7支撐軸。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進一步說明。
如圖1所示，客車底盤為三軸結構，前軸5為板簧懸架，驅動軸6為板簧懸架，支撐軸7採用空氣懸架。支撐橋空氣懸架為四連杆機構，布置在支撐軸7後部。本結構具有底盤整體布置方便，結構簡單，成本低的優點。相比全板簧懸架底盤， 避免了驅動軸6與支撐軸7板簧支座重疊，便於布置；相比全空氣懸架底盤，具有結構簡單， 成本低的優點。囊式氣囊有兩個基本特性，1、氣壓上升，承載增大；2、氣囊高度降低，承載增大； 本發明將充分利用其特性，以實現控制支撐軸軸荷的變化。圖4是空氣懸架氣路系統原理圖，其功能如下
氣囊2通過高度閥1、限壓閥4連接輔助儲氣筒3，輔助儲氣筒3是供氣源，而高度閥1 用以調控氣囊2中壓縮空氣量。高度閥1的功能是，車輛高度中位時，高度閥1通道關閉， 氣囊2處於封閉狀態；車輛高度下降(低於中位位置後)，高度閥1充氣通道打開，氣源給氣囊2充氣；當車輛高度上升，回到中位時，高度閥1充氣通道關閉；車輛高度繼續上升(高於中位位置後)，高度閥1放氣通道打開，氣囊2放氣。車輛空載時，車輛高度為H0，高度閥1設定為中位，即氣路處於關閉狀態。此時驅動軸承擔載荷為
P2 = f K C
當車輛高度變化時，驅動軸6承載與車輛高度的關係為
P2 = (f-JiH) C
其中，,板簧靜撓度 2:驅動軸載荷，板簧剛度，ΔΗ 車輛高度變化值。,口 /PC/ C
是常數。隨著車輛載客，負載增加，驅動軸6和支撐軸7懸架降低，高度閥1開啟，輔助儲氣筒(氣源)3與支撐軸7的氣囊2接通，給氣囊2充氣，氣囊2氣壓升高，即氣囊2承載能力提升，車輛高度回升至H0，同時高度閥1關閉。負載繼續增加，則重複循環上述過程，直到氣囊2氣壓達到設定壓力值。這個階段車輛增加的載荷全部由支撐軸7承擔，此時驅動軸 6和支撐軸7的載荷分別為
P2 = f XC 驅動軸載荷維持不變。p3(支撐軸載荷)，從圖3 (a)氣囊特性曲線和圖3 (b)氣囊特性參數中查得，(已知氣囊高度和氣壓，查得載荷)載荷繼續增加，車輛高度降低，高度閥1處於開啟狀態，但氣壓不再增加，新增載荷大部分由驅動軸6承擔，其關係為
P 2 = (f" -_」IJ) X C 同時由於車輛高度下降，氣囊2高度降低，氣囊2承載能力提升，即支撐軸7承載提高， 其載荷P3的大小，從圖3氣囊特性曲線中查得。這一過程一直持續到車輛承擔其最大載荷為止。如圖5所示，車輛高度由HO到H(滿載)變化時，驅動軸6軸荷變化從P20到P22， 支撐軸 的軸荷變化從0到P31到P32。其中，HO 空載時車輛高度，H(滿載)滿載時車輛高度，P20 空載時驅動軸軸荷， P22 滿載時驅動軸軸荷，P31 氣囊2氣壓達到設定壓力值時支撐軸7軸荷，P32 氣囊2氣壓達到設定壓力值後車輛滿載時支撐軸軸荷。
這樣，在初始設計時，通過設定/(板簧靜撓度)和G(板簧剛度)值，即可確定驅動軸6載荷p2的最小值，保證車輛具有充足的驅動力；同樣，通過選擇具有合適特性曲線的囊式氣囊，即可確定支撐軸7載荷ρ 3最大值，來分擔車輛後部載荷，保證驅動軸6軸荷不超過標準限值。因此通過本技術方案，可以得到理想的驅動軸6和支撐軸7之間的軸荷分配，即客車空載時，驅動軸6軸荷大，保持充足的驅動力，客車滿載時，支撐軸7承擔更多的載荷，保持驅動軸6軸荷不超過標準限值。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
權利要求
1.一種新型支撐軸軸荷控制系統，其特徵是包括前軸、驅動軸和支撐軸，其中前軸設在軸荷控制系統的前部，為板簧懸架；支撐軸設在軸荷控制系統的後部，為空氣懸架，所述的空氣懸架包括囊式氣囊，所述的囊式氣囊和控制器連接；所述的驅動軸設在支撐軸前面， 驅動軸為板簧懸架。
2.如權利要求1所述的支撐軸軸荷控制系統，其特徵是所述的控制器為高度閥，高度閥與氣源連接。
3.如權利要求2所述的支撐軸軸荷控制系統，其特徵是所述的氣源為輔助儲氣筒。
4.如權利要求2所述的支撐軸軸荷控制系統，其特徵是所述的氣源與高度閥之間設有限壓閥。
5.一種新型支撐軸軸荷控制系統的使用方法，包括以下步驟(1)、通過設定板簧靜撓度和板簧剛度值，確定驅動軸載荷的最小值，保證車輛具有充足的驅動力；通過囊式氣囊，來分擔車輛後部載荷，保證驅動軸軸荷不超過標準限值；(2)、車輛空載時，高度閥設定為中位，氣路處於關閉狀態，重量主要由驅動軸承擔，支撐軸承載較小或不承載；(3)、隨著車輛載客，負載增加，車輛高度降低，高度閥開啟，氣路處於開通狀態，氣囊氣壓升高，車輛高度回升至車輛空載高度時，高度閥關閉，負載繼續增加，則重複循環上述過程，直到氣囊氣壓達到設定壓力值，這個階段車輛增加的載荷全部由支撐軸承擔。
全文摘要
本發明公開了一種新型支撐軸軸荷控制系統，屬於汽車製造領域，包括前軸、驅動軸和支撐軸，其中前軸設為板簧懸架，所述的驅動軸為板簧懸架，支撐軸為空氣懸架，所述的空氣懸架包括囊式氣囊，囊式氣囊與高度閥連接。高度閥與氣源連接，高度閥控制氣源向囊式氣囊充、放氣從而調節囊式氣囊的高度。所述的氣源為輔助儲氣筒。本發明解決了全空氣懸架的三軸底盤，結構複雜，造價高；全板簧懸架的三軸底盤，驅動軸與支撐軸板簧支座重疊，不便於車輛整體布置的問題。很有現實意義和發展前景。
文檔編號B60G17/052GK102407748SQ20111030772
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者劉存領, 房繼剛, 蘇懷福, 鄧建, 郭華, 馬金勝 申請人:中通客車控股股份有限公司