機車新技術(shù)論文
機車是牽引或推送鐵路車輛運行,而本身不裝載營業(yè)載荷的自推進車輛,俗稱火車頭。下面是學(xué)習啦小編整理的機車新技術(shù)論文,希望你能從中得到感悟!
機車新技術(shù)論文篇一
機車用空氣彈簧專利技術(shù)綜述
[摘 要]本文從機車用空氣彈簧技術(shù)領(lǐng)域的專利申請趨勢、專利申請國及國內(nèi)申請分布進行了統(tǒng)計,并重點對帶附加氣室空氣彈簧技術(shù)方向和技術(shù)手段的發(fā)展脈絡(luò)進行分析,利用專利技術(shù)綜述幫助專利發(fā)明實質(zhì)審查員快速準確地把握技術(shù)要點,以提高檢索和審查效率。
[關(guān)鍵詞]空氣彈簧 腔 技術(shù)綜述
中圖分類號:U260.331 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)06-0101-02
前言
空氣彈簧是一種由有簾線的橡膠囊和充入其內(nèi)腔的壓縮空氣所組成的非金屬彈性元件。其具有的非線性特性,可以保證車輛在正常行駛時的平順性,而在急轉(zhuǎn)彎、加速和制動等行駛工況,空氣彈簧在大幅度拉伸和壓縮時,其剛度逐漸增加,從而能限制車身的運動,提高操縱穩(wěn)定性,現(xiàn)在社會越來越多的人們對舒適度的要求越來越高,因此對涉及空氣彈簧技術(shù)的專利申請進行研究分析具有積極的現(xiàn)實意義。
本文主要從機車用空氣彈簧的特性和控制方式兩方面進行技術(shù)分解,具體見圖1。
一、機車用空氣彈簧專利技術(shù)狀況分析
1.1 分析樣本的構(gòu)成
1.1.1 檢索策略
對空氣彈簧技術(shù)的檢索主要依賴于分類號,但雖然該技術(shù)有專門對應(yīng)的分類號:
但由于空氣彈簧技術(shù)出現(xiàn)較早,在外文庫中對應(yīng)分類號下含有大量的文獻(103),且其應(yīng)用領(lǐng)域很廣,所以各分類體系也會參照方法、裝置或用途中的某個特征與某個分類號的相通之處,而將該技術(shù)歸于其它技術(shù)中。因此,本文將該技術(shù)限定在機車領(lǐng)域中只使用氣體的空氣彈簧,對該技術(shù)的檢索以關(guān)鍵詞與分類號結(jié)合。最后的檢索完成日期為2014年4月底。
1.1.2 檢索過程
中文庫檢索:首先采用明確的分類號,以及專門術(shù)語空氣彈簧進行檢索獲得91篇;然后進行擴展檢索獲得相關(guān)申請190篇;最后以申請人和發(fā)明人為入口對重要的申請人和發(fā)明人進行補充檢索,最終在中國專利文獻檢索系統(tǒng)中得到樣本223篇申請。
外文庫檢索:利用上述分類號與關(guān)鍵詞結(jié)合檢索,獲得絕大部分相關(guān)申請;為避免樣本的遺漏,進一步分類號和關(guān)鍵詞擴展檢索得到對應(yīng)文件;并通過對早期的重要發(fā)明人進行檢索,并將上述檢索結(jié)果進行初步篩選最終在sipoabs數(shù)據(jù)庫中得到分析樣本497篇。
1.1.3 分析樣本的不完全性
由于專利申請延遲公開的特點,有少量2013年的申請和大量2014年的申請目前還沒有公開。由于目前空氣彈簧的分類號涉及廣泛,不乏有部分相關(guān)專利文獻分到其他領(lǐng)域中。因此對該專利技術(shù)的分析樣本存在漏檢,由于空氣彈簧技術(shù)的發(fā)展在近年變化很大,尤其該技術(shù)的專利在2000年以后一直高速增長,所以可以認為對于2000年的申請,實際數(shù)據(jù)要遠高于檢索得到的數(shù)據(jù)。
1.2 機車用空氣彈簧技術(shù)專利文獻數(shù)量分析
1.2.1 按照公開年份進行的統(tǒng)計分析
從圖2中專利數(shù)量的歷史趨勢可以看出,該技術(shù)早在1847年就已經(jīng)提出,但對它的研究長期處于停滯狀態(tài),直到上世紀50年代才引起人們的注意,才使空氣彈簧得到了真正的應(yīng)用。但經(jīng)過幾年的摸索后,又陷于停頓,直到上世紀80年代才再次引起人們的強烈關(guān)注。圖2中的專利文件數(shù)量的變化與期刊論文中的論述是一致的,這也從側(cè)面反映了該技術(shù)在有些方面已走向成熟,具有較高的商業(yè)化前景。
1.2.2 分類號分析
根據(jù)對分析樣本的統(tǒng)計,樣本以在外文數(shù)據(jù)庫中的IC分類號為主,EC,CPC,F(xiàn)I/FT為輔。分析樣本中涉及的大類共21個,小類34個,涉及分類號共199個,在此僅對專利數(shù)量超過50件的大類以及其中具體的分類號進行統(tǒng)計。
1.2.3 國別分析
為了發(fā)現(xiàn)各國在空氣彈簧領(lǐng)域的實力對比,分別對專利的公開號、優(yōu)先權(quán)號和申請人進行國別統(tǒng)計,之所以這么處理是由數(shù)據(jù)庫提供的著錄信息的特點決定的。專利公開號的國別所體現(xiàn)是對一項技術(shù)進行專利申請的國家,優(yōu)先權(quán)號的國別體現(xiàn)的是對一項技術(shù)首次進行專利申請的國家,申請人的國別體現(xiàn)的是對一項技術(shù)進行專利申請活動的主體來自哪個國家??諝鈴椈杉夹g(shù)是一種處于高速發(fā)展階段的減振技術(shù),國際化趨勢在該技術(shù)的專利申請活動中表現(xiàn)得非常明顯,不同國家的申請人針對目標國家共同進行科研和專利申請已經(jīng)相當普遍。
在sipoabs數(shù)據(jù)庫中利用公開號進行的國別統(tǒng)計,可以看出該技術(shù)主要集中在德國(DE/21%)和美國(US/20%);除此之外,在本領(lǐng)域持有專利數(shù)量比較多的國家還有日本(JP/12%)、英國(GB/8%)、法國(FR/5%)、澳大利亞(AU/4%)中國(CN/3%)和加拿大(CA/3%)。
二、中國在機車用空氣彈簧領(lǐng)域的專利活動分析
2.1 年份分析
中國涉及空氣彈簧領(lǐng)域的專利申請是在1996才出現(xiàn)的,整體上在中國專利數(shù)據(jù)庫得到的空氣彈簧技術(shù)的專利申請有185篇。
2.2 數(shù)量分析
在185篇公開的專利申請中,前三位申請人為我國申請人提出的,本國申請人占到中國申請的70%以上,這說明中國已經(jīng)開始在空氣彈簧領(lǐng)域引起重視。
從專利申請的內(nèi)容上來看,中國的專利申請有三個特點:一是申請人比較集中,前三位申請人申請專利量占58%;二是國內(nèi)申請人種進行專利申請的主體以科研人員和高校為主。從總體上來看,我國的空氣彈簧在設(shè)計和制造上與發(fā)達國家相比還有相當大的差距。
2.3 內(nèi)容分析
通過對中國專利申請分類號的大類進行統(tǒng)計來看,空氣彈簧除應(yīng)用在車輛上, 還應(yīng)用在各類機車的座椅減振,航空航天中精密儀器、儀表的減振,精密和超精密加工設(shè)備的隔振系統(tǒng)、超精密試驗平臺的振動控制上。為了具體分析下面將對目前國內(nèi)專利的研究進展程度進行簡單評述。 1、結(jié)構(gòu)方面:主要集中在通過改變氣室的容積控制剛度特性,節(jié)流孔控制阻尼特性等,從而有效地降低彈簧的動剛度,提高車輛的平順性和舒適性;
2、控制方面:其專利申請的特點主要是通過對空氣彈簧的控制系統(tǒng)進一步的改進,以提高空氣彈簧應(yīng)用系統(tǒng)的性能及安全性。
3、其他:一些科研單位和高校雖然目前的專利申請量還比較小,但近年的發(fā)展速度很快,專利的具體內(nèi)容也是追隨當前的熱點技術(shù)或科技前沿,在此一并做簡單介紹??諝鈴椈傻膲勖饕Q于氣囊的壽命, 因此高強度高耐磨性的空氣彈簧氣囊材料的研制在今后一段時間內(nèi)有著廣闊的前景,如針對空氣彈簧的材料/工藝提高空氣彈簧的使用壽命;將磁流變應(yīng)用在了彈性體橡膠空氣彈簧,打破了傳統(tǒng)的空氣作為氣源的常規(guī);從空氣彈簧的高度控制閥與限位裝置出發(fā),對高度和剛性進行調(diào)節(jié),以延長使用壽命。
其它的專利申請內(nèi)容還涉及剛度、頻率、阻尼特性,制造工藝、控制系統(tǒng)等方面的研究,限于篇幅此處不再一一羅列。
三、機車用空氣彈簧技術(shù)發(fā)展線路
3.1 主副氣室體積比技術(shù)發(fā)展路線
當空氣彈簧發(fā)生變形時,空氣彈簧主氣室和附加氣室之間就會產(chǎn)生壓力差, 空氣就會經(jīng)節(jié)流孔或管路在兩者之間流動, 于是就會產(chǎn)生阻尼, 從而吸收一部分振動能量, 起到減振的作用。
3.2 非線性技術(shù)發(fā)展路線
空氣彈簧的接觸非線性問題則是由上下蓋板與膠囊相接觸引起的,它們的接觸問題屬于剛體柔體的非線性接觸問題。
3.3 控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展路線
空氣彈簧的控制系統(tǒng)隨著其它相關(guān)科技的進步發(fā)生了兩次變革,經(jīng)歷了三個發(fā)展階段:機械控制,電子控制和智能控制,其發(fā)展路線如圖5。
在20世紀中期,采用的是機械控制系統(tǒng),它的控制元器件主要是高度控制閥, 利用其自動地對空氣彈簧進行充氣和排氣, 實現(xiàn)空氣彈簧高度的控制(如US2977134A);而在20世紀末到本世紀,采用的電子控制系統(tǒng)較機械控制系統(tǒng)前進了一大步,是一個質(zhì)的飛躍, 它是利用電子控制器(ECU)采集各類傳感器傳來的信號,對信號進行分析后將控制信號發(fā)送給執(zhí)行器(主要是各種電磁閥),從而實現(xiàn)對空氣彈簧的控制(如JP7-238969A);在本世紀初開始,逐漸發(fā)展起來的智能控制系統(tǒng)是在電子控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上借助當今自動控制理論發(fā)展起來的,它主要是對ECU的軟件部分進行了改進,不但可以控制空氣彈簧的高度和剛度,而且可以利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制技術(shù)可以實現(xiàn)空氣彈簧非線性特性的控制(如RU2378131C2)。
3.4 氣囊材料技術(shù)發(fā)展路線
影響空氣彈簧使用壽命的主要是氣囊的壽命,雖然隨著科技的進步,氣囊材料的改變,氣囊的使用壽命得到了大幅提高。
參考文獻
[1] Malin Presthus. Derivation of Air Spring Model Parameters for Train Simulation [J].Master of Science Programme, 2002.
[2] “汽車空氣彈簧的理論分析與試驗研究”,孫為群等,《設(shè)計?研究》,第2期,1999年2月28號.
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