CN108779826A - 用于列车连接装置的反冲抑制液压阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明记载公开了一种用于列车连接装置的阻尼器，其包括限定在活塞(101)和壳体(102)之间的环形空间中的液压平衡室(115)，活塞可移动地容纳在该壳体中，其中平衡室通过入口孔和出口孔(116；130)与压高压室(103)流体连通，所述入口孔和出口孔形成为穿过将所述活塞支撑在壳体中的滑环(117)。活塞的一部分(129)在形成于活塞与壳体之间的环形空间中的缓冲室(128)中被屏蔽，所述缓冲室与所述平衡室轴向对齐。

Description

用于列车连接装置的反冲抑制液压阻尼器

技术领域

本发明涉及一种适合于集成在列车连接装置中的液压阻尼器。特别地，本发明涉及一种阻尼器，其能够通过阻尼器的压缩和伸展来吸收冲击以抑制反冲和振动。

背景技术

在领域中也称为缓冲器的液压阻尼器通常安装在适用于连接铁路车辆的中央缓冲连接装置中。在中央缓冲连接装置中，阻尼器可有效吸收阻尼器压缩和伸展时的冲击载荷，从而减少振动并为乘客带来平稳的乘坐感。

主题液压阻尼器的一般功能和结构包括空心活塞，该活塞可在一个圆柱形壳体内轴向移动。一定体积的液压流体容纳在壳体中的工作室中。工作室通过限流器与活塞中的溢流室连通。在阻尼器的压缩过程中，例如在高于中等程度的缓冲载荷的情况下将活塞进一步推入到壳体中时，随着工作室的容积减小，液压流体经由限流器被迫进入溢流室。在空心活塞中自由滑动的分隔元件被涌入流体移动，这样增加了溢流室的容积。分隔壁克服可压缩弹簧的力移动，所述可压缩弹簧加载的同时吸收导致阻尼器压缩的大部分或全部能量。该弹簧通常是一种气体容积，其在中等负载下吸收阻尼器压缩时产生的能量。在阻尼器的延伸中，弹簧释放其容纳的能量以将溢流室中的液压流体返回到工作室。反向流动通常以绕过限流器的其他方式引导，这样允许活塞不受限制地返回到其卸载位置。为了避免当活塞以延伸运动返回时的较大反冲，可以设置附加腔室以在压缩期间接收较小体积的液压流体，同时在阻尼器延伸期间通过受限通道返回相同体积，这样平衡气体弹簧和阻尼器的膨胀。

文献中已知此类阻尼器。在EP1352802B1中公开了一种用于中央缓冲连接装置的阻尼器，其中平衡室位于限定在气缸和活塞之间限定的环形空间中，活塞可移动地容纳在气缸中。用于进入平衡室的流体流的非对称节流装置位于将气缸中的工作室与活塞中的溢流室连接的流动路径中，换言之，非对称节流装置与控制从工作室流向溢流室的流量的限流器成直线布置。非对称节流装置包括径向形成的入口孔和出口孔，入口孔中的止回阀和出口孔的减小的直径。

在DE1455227A1中公开了一种气液阻尼器装置，其中平衡室布置在环形空间中，该环形空间形成在活塞与容纳活塞的气缸之间。平衡室通过轴向孔与工作室连通，该轴向孔穿过覆盖活塞端部的过大尺寸的端板。通过平衡室中的自由浮动环实现对从平衡室到工作室的返回流的节流作用，在回程期间，环通过平衡室和工作室之间的压差朝向端板移动。环中的出口孔与通过活塞端板的相同直径的入口孔配合定位，由此延伸返回流中液压流体的流动路径。

US4973854A公开了一种振动阻尼器，其包括两个工作室，其中一个工作室设置在气缸内，另一个工作室位于气缸和可在气缸内移动的活塞之间限定的环形空间内。环形室通过入口孔/出口孔与气缸内的工作室通过形成在活塞内端的径向凸缘连通。所示的阻尼器带有安装在孔中的止回阀。文件中提到了孔中的节流装置，但没有特别描述或在附图中示出。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种替代设计的具有增强反冲抑制特性的列车连接装置的阻尼器。

本发明的另一个目的是提供一种阻尼器，改进了阻尼器内液压回路对阻尼器外部环境的防护。

这些目的中的一个或多个在阻尼器中被满足，该阻尼器被设置用于在压缩和伸展中吸收冲击，该阻尼器包括：

圆柱形的壳体，其中空心活塞被轴向移动地容纳在所述壳体中，

所述壳体中的可变体积的液压工作室，

所述活塞中的可变体积的液压溢流室，

被限制在所述活塞中的可变体积的腔室中的弹簧装置，

节流装置，所述节流装置在所述工作室和所述溢流室之间的流道中，所述节流装置的形式为限流器，所述限流器随着所述活塞相对于所述壳体的位置而变化，

在所述活塞与所述壳体之间的环形空间中形成的可变体积的液压平衡室，

其中所述阻尼器还包括：

滑环，所述滑环承载在所述活塞的内端的活塞头上，所述滑环将所述活塞支承在所述壳体中，并分离所述平衡室与所述工作室；

穿过所述滑环的至少一个入口孔，所述入口孔允许在所述阻尼器压缩时从所述工作室到所述平衡室的直接流通；以及

至少一个出口孔，所述出口孔在所述阻尼器伸展时通过所述滑环从所述平衡室向所述工作室提供限制流动。

通过引入滑环作为单独的元件用于将活塞支承在壳体中，并且还在平衡室和工作室之间的双向连通中起作用，从而实现了滑环中的材料选择的优点，并且在制造中具有高精度，从而更好地控制尺寸以增强密封和轴承性能，并减少阻尼器中轴承表面的磨损。

通过容纳在滑环的外周中的滑动轴承元件实现对壳体的密封，该滑动轴承元件可支承在壳体中往复运动的活塞的前端。在优选实施方式中，滑环在其外周上形成有用于容纳滑动轴承元件的基座，该基座还提供了工作室与平衡室之间的密封。

形成为单独和可更换元件的滑环进一步提供了在入口孔和出口孔的布局和实现方面具有很大通用性的优点。

在一种实施方式中，滑环与平衡室中的阀盘相关联，该阀盘布置成抵靠滑环的面向平衡室的那侧。在该实施方式中，通过阀盘与滑环中的入口孔配合，出口孔可以实现为直径减小的开口。

可以设置杯形弹簧以将阀盘朝向滑环偏置，并且以这种方式提供早期的限制，以在出现反冲或冲击之前通过出口孔返回流动。

在一种实施方式中，阀盘通过杯形弹簧朝滑环偏置，所述杯形弹簧借助于锁定环固定到活塞上，所述锁定环凹陷到活塞外部的周向凹槽中。

这种设计的优点在于其简单性和在活塞上安装杯形弹簧和阀盘所需的机加工量最少。

在一种实施方式中，活塞在其内端带有与活塞连接的活塞头，其中，在连接位置，活塞头将滑环夹持固定在活塞上。

活塞头包含在工作室和溢流室之间提供流体连通的通道，包括节流装置、止回阀和一个或多个回流通道的部件。活塞上的外螺纹可以布置成与活塞上的内螺纹接合。如所建议的那样，在活塞的端部和活塞头之间夹紧滑环提供了无需对活塞或活塞头进行结构改变就能够安装滑环的优点。

根据本发明，平衡室由平衡室一端的滑环和平衡室另一端的密封环轴向限定。密封环容纳对活塞和外壳密封的密封元件。密封环相对于壳体被锁定，但相对于活塞滑动。

具有密封元件的密封环在其形成第一和内部环境屏障的能力方面提供技术效果，其一方面防止液压流体经由平衡室泄漏，并且另一方面防止外部异物的侵入，否则所述外部异物可能污染液压油。

密封环通过夹持在形成在壳体的内周上的径向台阶和衬在壳体的内周边上的圆柱体的内端之间而相对于壳体轴向地锁定。

该实施方式在阻尼器壳体中提供了结构和安装简单的优点。

本发明的一种实施方式预见，阻尼器中的包括平衡室、工作室和溢流室的液压回路在第二和外部屏障内部受到环境保护，所述第二和外部障碍物由滑动轴承元件形成，该滑动轴承元件在壳体的端部中为活塞提供密封和支承。该滑动轴承元件被容纳在与连接环相关联的基座中，该连接环固定到壳体的端部，并且提供了对从壳体的所述端部伸出的活塞的一部分的密封。

换句话说，活塞在压缩过程中穿过密封环并被推入平衡室的长度被容纳在缓冲室中，该缓冲室与在壳体和活塞之间形成的环形空间中的平衡室轴向对齐。缓冲室具有足够的长度，以在活塞的最大延伸状态下保护所述活塞的所述长度。换句话说，缓冲室的长度至少等于活塞的最大行程长度。这些措施有助于通过保证密封环与活塞之间的精确有效的密封，使活塞的主体长度免受任何外部损坏和磨损，从而为阻尼器提供长使用寿命。

附图说明

下面参照附图进一步解释阻尼器，其中：

图1是示出反冲抑制阻尼器的动作原理的原理图，以及

图2是穿过根据本发明的一种实施方式的阻尼器的纵向中心的截面图。

具体实施方式

参考图1，反冲抑制液压阻尼器的主要结构部件包括活塞1，该活塞1被接收以沿压缩和伸展方向上在气缸壳体2中轴向移动。壳体2中的工作室3包含一定体积的液压流体，通过限流器5和止回阀6与外部溢流室4流体连通。限流器5形成节流装置，该节流装置可以包括用于液压计量的可变孔口面积。实际上，由限流器5提供的对液压流体流量的限制程度可能取决于活塞在壳体中的当前位置。压力控制排放阀7与限流器5连续设置，并响应于因为活塞和壳体被外力压缩而在工作室中的液压流体体积中产生的增加的预定压力而打开。随着液压流体从工作室转移到溢流室，溢流室4中的气体体积8随后被压缩和加载。当活塞上的负载停止时，气体8膨胀，从而通过止回阀6使溢流室中的流体移动回到工作室，在压缩冲击负载下进行反冲。

为了减慢活塞在膨胀时的返回运动，液压流体回路9被布置成对溢流室中的气体体积的平衡。液压回路9包括平衡室10，平衡室10经由止回阀11和限流器12与工作室3流体流动连通。在压缩时，随着活塞被推入壳体中，液压流体从工作室基本上没有限制地经由止回阀进入平衡室10中，而在膨胀时，流体经由限流器12以基本上减小的流量返回，这样抑制了反冲和振动。

参考图2，本发明的阻尼器100包括空心活塞101，该空心活塞101被接收在圆柱形壳体102内沿往复方向轴向移动。在壳体102中形成有工作室103，工作室103容纳限定在壳体和活塞内端之间的液压流体/油。工作室103与布置在空心活塞101内的可变体积的溢流室104流体连通。溢流室限定在活塞头105和分隔壁106之间，活塞头105连接到活塞101的内端，分隔壁106在空心活塞内部自由滑动。分隔壁106将溢流室中的液压流体与可压缩弹簧107分开。弹簧107被限制在可变体积的腔室108中，该腔室108被限定在分隔壁106和端部件109之间，端部件109连接到从壳体突出的活塞的外端。腔室108中的弹簧107通常是通过布置在端部件109中的止回阀110引入的一定体积的气体。

在阻尼器压缩过程中，从工作室103到溢流室104的液压流体流经节流装置。节流装置包括布置在活塞头105中的固定直径的孔111和计量销112，该计量销112从连接到阻尼器壳体102的端部的端部件113中的锚定点穿过孔111延伸。在此上下文中指出，本发明不限于包括如图所示的锥形计量销的节流装置，还可以使用其他替代方案，例如直的和穿孔的计量销。但是，设置节流装置可能是优选的，其随着活塞相对于气缸壳体的位置而变化。

从工作室103到溢流室104的流动仅通过限流器111-112的节流装置111-112来引导。止回阀114可以布置在从工作室到溢流室的流动路径中，以防止经由节流装置111-112的回流。阀114通过在工作室中的液压流体中产生预定的打开压力之前将阀保持在关闭位置的弹簧致动。例如经由一个或多个单向通道114'，从溢流室到工作室的反向流动以其他方式通过活塞头105。

在阻尼器100中，活塞与壳体之间的径向间隔限定平衡室115。平衡室115经由多个入口孔116与工作室103直接流动连通。入口孔116穿过滑环117支撑在活塞101的内端。入口孔116的尺寸被确定为在阻尼器的压缩期间提供从工作室进入平衡室的液压流体的基本不受限制的流动。

滑环117是精密加工的元件，具有与气缸壳体的内径匹配的外径。在滑环的外周中的圆周基座容纳环形的低摩擦滑动轴承元件118，该滑动轴承元件118提供对壳体的内周边的密封并且将活塞的前端轴颈支承在壳体中。位于滑环前端的径向向内悬垂的凸缘119被夹紧在活塞的前端和形成在活塞头105上的径向肩部120之间。活塞头105又通过活塞上的内螺纹和大体圆柱形活塞头105的外部中的螺纹部分之间的螺纹接合而与活塞连接。

滑环117将平衡室15与工作室103分开，从而限定了平衡室115在向前方向上的轴向延伸。在相反的方向上，平衡室由包括密封环121的密封组件限定。密封环121被轴向限制在阻尼器中，如下所述，而滑环117与活塞一起移动，从而相对于活塞在壳体中的位置改变平衡室的长度和体积。

密封环121具有与活塞的外径匹配的内周边。在密封环121的内周和外周上形成有用于容纳密封元件122和122'的基座，密封元件122和122'分别密封在活塞的外表面和外壳的内表面上。具有密封元件122，122'的密封环121提供内部屏障，该内部屏障环境隔离并保护平衡室和包括流体填充工作室、溢流室和平衡室的阻尼器中的液压回路。

密封环121具有与在外壳的内周中形成的直径增大的减小了的长度配合的外周和直径。气缸123对外壳的减小了的长度进行衬套，并将密封环121锁定在肩部124上，该肩部124在阻尼器壳体102的内周中的不同直径的长度之间形成径向台阶。

衬套的气缸123借助于固定在壳体102上的连接环125而被锁定在壳体中。止推环125'定位在活塞上，以通过连接环125将施加到阻尼器上的作用力传递到壳体102。因此，在图2中，阻尼器100被示出为处于部分压缩状态。

连接环125为滑动轴承元件127提供基座126。轴承元件118和127配合以为活塞101在壳体102中提供稳定支承。

元件125-127的组件另外提供第二和外部屏障，其将阻尼器的内部部件与外部环境隔离。更确切地说，外部屏障125-127和内部屏障121-122/122'在它们之间限定了腔室128，活塞101的长度129容纳在腔室128中并且被屏蔽以防止任何类型的外部损坏和磨损。腔室128形成平衡室115与外部环境之间的缓冲。这些措施有助于通过保证密封环121和活塞之间的准确且有效的密封来使阻尼器具有较长的使用寿命。更确切地说，内密封组件121-122/122'与外密封组件125-127之间的轴向距离d，即缓冲室128的长度d，至少等于活塞101的最大行程长度l。因此确保在阻尼器压缩时暴露于平衡室中的液压流体中的活塞的任何部分都不能在阻尼器伸展时穿过外密封组件125-127。

液压流体从平衡室115到工作室103的返回经由一个或多个出口孔130(参见图1中的阻尼器的下侧中的附图标记130)。相对于入口孔116具有减小直径的出口孔的尺寸设定为与通过入口孔116的基本不受限制的流动相比对流动施加限制。当阻尼器100伸展时，出口孔130因此对通过滑环的流量提供限制。

在所示的实施方式中，出口孔以孔130的形式实现，该孔130穿过阀盘131(参见在阻尼器的上侧中的附图标记131)形成，阀盘131以“闭合”状态抵靠在平衡室中的滑环117上。阀盘131是环形的并且由环形杯形弹簧132偏置以抵靠滑环117，同时使出口孔130与滑环的面向阀盘的一侧上的入口孔116配合。凹入到活塞外部的周向凹槽中的锁定环133将杯形弹簧132轴向地保持在活塞上并且与阀盘131偏置接触。

杯形弹簧132的尺寸确定为将阀盘131保持在闭合位置，直到工作室103中的压力克服杯形弹簧的力。当达到预定压力时，在压缩阻尼器的过程中，当高压液压流体被迫通过入口孔116时，阀盘131与滑环117分离，参见阻尼器上侧的处于“打开”位置的阀盘131。当作用在阻尼器上的压缩力停止时，并且甚至在连通室103，104中的压力相等之前，杯形弹簧迫使阀盘抵靠在滑环上并且以这种方式经由出口孔130对返回流施加早期限制，如图1中阻尼器的下侧所示。

换言之，当活塞运动反向时，由于阻尼器中的反冲而导致的振动不仅被抵消，更确切的说，通过早期激活对从平衡室到工作室的回流的限制而被阻止。

Claims (10)

1.一种阻尼器，所述阻尼器用于在压缩和伸展中吸收冲击，所述阻尼器包括：

圆柱形的壳体(102)，其中，空心活塞(101)能够轴向移动地容纳在所述壳体(102)中，

所述壳体(102)中的可变体积的液压工作室(103)，

所述活塞中的可变体积的液压溢流室(104)，

被限制在所述活塞(101)中的可变体积的腔室(108)中的弹簧装置(7)，

节流装置，所述节流装置在所述工作室(103)和所述溢流室(104)之间的流道中，所述节流装置的形式为限流器(111，112)，所述限流器(111，112)随着所述活塞(101)相对于所述壳体(102)的位置而变化，

在所述活塞与所述壳体之间的环形空间中形成的可变体积的液压平衡室(115)，

所述阻尼器特征在于，

滑环(117)，所述滑环(117)承载在所述活塞(101)的内端的活塞头(105)上，所述滑环将所述活塞支承在所述壳体(102)中，并分离所述平衡室(115)与所述工作室(103)，

穿过所述滑环的至少一个入口孔(116)，所述入口孔允许在所述阻尼器压缩时从所述工作室(103)到所述平衡室(115)的直接流通，以及

至少一个出口孔(130)，所述出口孔在所述阻尼器伸展时通过所述滑环从所述平衡室(115)向所述工作室(103)提供限制流动。

2.根据权利要求1所述的阻尼器，其中所述滑环(117)与所述平衡室中的阀盘(131)相关联，所述阀盘通过弹簧(132)朝向所述滑环偏置。

3.根据权利要求2所述的阻尼器，其中，所述出口孔(130)是穿过所述阀盘(131)的孔洞(130)，所述阀盘(131)与所述滑环中的所述入口孔(116)配合。

4.根据权利要求2或3所述的阻尼器，其中，所述阀盘(131)通过杯形弹簧(132)朝向所述滑环(117)偏置，所述杯形弹簧借助于锁定环(133)固定至所述活塞，所述锁定环(133)凹入所述活塞的外部的周向凹槽中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器，其中，所述滑环(117)在其外周上形成有用于容纳滑动轴承元件(118)的基座，所述滑动轴承元件(118)将所述活塞支承在所述壳体中，并且在所述工作室(103)和所述平衡室(104)之间提供密封。

6.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器，其中，所述平衡室(115)通过密封环(121)被轴向限定，所述密封环(121)被锁定在所述壳体(102)中并且在所述活塞(101)的外部上滑动布置，所述密封环密封所述壳体和所述活塞。

7.根据权利要求6所述的阻尼器，其中，所述密封环(121)被夹持在形成于所述壳体的内周边的径向肩部(124)和衬套于所述壳体的内周边的气缸(123)的内端之间。

8.根据权利要求6或7所述的阻尼器，其中，在所述活塞(101)和所述壳体(102)之间的环形空间中形成缓冲室(128)，所述缓冲室(128)与所述平衡室(115)轴向对齐，并且通过所述密封环(121)与所述平衡室隔开。

9.根据权利要求7或8所述的阻尼器，其中，所述缓冲室(128)由所述密封环(121)和滑动轴承元件(127)轴向限定，所述滑动轴承元件(127)将所述活塞密封和支承在所述壳体的端部中，所述密封环和所述滑动轴承元件提供将所述平衡室(115)与所述阻尼器外部的环境隔离的内部屏障和外部屏障。

10.根据权利要求9所述的阻尼器，其中，所述缓冲室(128)的长度(d)至少等于所述活塞(101)的最大行程长度(l)。