CN109268440B - 用于液压衬套的辅助弹簧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于液压衬套的辅助弹簧装置，其中液压衬套包括芯轴、套设在芯轴上的套筒状的流道体，以及压紧式套设在流道体的径向外侧的外套。辅助弹簧装置包括设置在芯轴上并处于流道体的轴向外侧的支撑环。支撑环构造成能够与外套共同地限定用于容纳液压流体的辅助液腔。支撑环还包括处于辅助液腔内的径向突出部，径向突出部构造成与外套的内表面密封式接触，从而将辅助液腔分隔成处于轴向外侧的第一子腔和轴向内侧的第二子腔。

Description

用于液压衬套的辅助弹簧装置

技术领域

本发明涉及一种在用于车辆、尤其是轨道车辆的液压衬套中使用的辅助弹簧装置。

背景技术

液压衬套是在车辆(例如汽车和轨道车辆)中广泛应用的一种零件，主要安装在车辆的悬架或转向架上，用于缓冲振动和冲击，以提高车辆行驶的稳定性和安全性。

中国专利文献CN108150536A公开了一种液压衬套。该液压衬套包括芯轴、套设在芯轴外侧的第一流道体，以及压紧套设在第一流道体外侧的外套。在芯轴和第一流道体之间的间隙内填充有第一橡胶体，在第一流道体的外表面上构造有凹槽。在第一橡胶体上径向相对地构造有用于容纳液体的两个液腔，其中凹槽与外套围成流道，两个液腔通过流道连通。通过两个液腔内的液压流体之间的流动性，可以调节液压衬套的刚度，从而实现提高车辆行驶、尤其是在车辆转弯时的稳定性。

然而在上述液压衬套中，其刚度和阻尼调节的范围仍然有限。因此，在本领域内希望提供一种液压衬套，其具有能够在更大范围上变化的刚度和阻尼，以便为车辆提供更高的行驶的稳定性和安全性。

发明内容

本发明旨在提供一种用于液压衬套的辅助弹簧装置，其能够为液压衬套带来增强的变刚度，尤其是轴向上的变刚度。

根据本发明，提供了一种用于液压衬套的辅助弹簧装置，其中所述液压衬套包括芯轴、套设在所述芯轴上的套筒状的流道体，以及压紧式套设在所述流道体的径向外侧的外套。所述辅助弹簧装置包括设置在所述芯轴上并处于所述流道体的轴向外侧的支撑环，所述支撑环构造成能够与所述外套共同地限定用于容纳液压流体的辅助液腔。所述支撑环还包括处于所述辅助液腔内的径向突出部，所述径向突出部构造成与所述外套的内表面密封式接触，从而将所述辅助液腔分隔成处于轴向外侧的第一子腔和轴向内侧的第二子腔。

在一个优选的实施例中，所述径向突出部设有沿轴向延伸的连通孔，用于将所述辅助液腔的第一子腔和第二子腔连通。

在一个优选的实施例中，所述径向突出部包括多个沿周向均匀分布的连通孔。

在一个优选的实施例中，所述支撑环还包括硫化在其上的辅助橡胶体，使得所述径向突出部通过所述辅助橡胶体与所述外套的内表面密封式接触。

在一个优选的实施例中，所述辅助橡胶体包括用于与所述流道体的轴向端部形成密封式接触的第一部分、用于与所述外套的轴向端部形成密封式接触的第二部分，以及用于与所述外套的内表面形成密封式接触的第三部分。

在一个优选的实施例中，所述辅助橡胶体的第一部分、第二部分和第三部分在轴向上彼此间隔开

在一个优选的实施例中，在所述辅助橡胶体的第一部分和第二部分内均嵌入有刚性的垫片。

在一个优选的实施例中，在所述支撑环内设有液压流体灌注通道，用于向所述辅助液腔注入液压流体。

在一个优选的实施例中，所述液压流体灌注通道包括通向所述支撑环的轴向外侧端部的水平分支，以及通向所述辅助液腔的第一子腔的垂直分支。

在一个优选的实施例中，所述第一流道的横截面积和长度根据液压衬套所需要的径向动态刚度来确定，而所述连通孔的横截面积和长度根据液压衬套所需要的轴向动态刚度来确定。

根据本发明的液压衬套在轴向上和径向上均具有变刚度特性，其刚度变化的程度与激励振幅和频率相关。由于辅助液腔的存在，提高了该液压衬套在轴向上的阻尼效应，达到了更好的减振效果。同时，液压衬套的辅助液腔的两个子腔之间的连通通过径向突出部的连通孔来实现，充分利用了辅助液腔内的空间，进一步增强了液压衬套所能提供的变刚度的效果。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性地显示了包括有根据本发明的一个实施例的辅助弹簧装置的液压衬套的剖视图。

图2是图1所示液压衬套的局部放大视图，显示了根据本发明的一个实施例的辅助弹簧装置的结构。

图3显示了未硫化有橡胶体的支撑环的结构，尤其显示出了支撑环内的液压流体灌注通道。

图4显示了其上硫化有橡胶体的支撑环的结构。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记来表示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。需要说明的是，本文中的用语“轴向”和“径向”分别指图1中的水平和垂直的方向。

图1示意性地显示了包括有根据本发明的一个实施例的辅助弹簧装置50的液压衬套100。如图1所示，液压衬套100包括芯轴10、设置在芯轴10的径向外侧的流道体20，以及以压紧的方式套设在流道体20的径向外侧的外套30。流道体20通常构造成套筒件的形式。芯轴10通常是预成型件，并且在图1所示的实施例中，其构造成台阶轴的形式。芯轴10的两端例如可与轨道列车的转向架相连，而外套30与定位转臂相连。在芯轴10上还可设置可选的内套15，如图1所示。外套30的两个轴向端部朝向芯轴10径向地弯折，从而形成了翻边32，以便有利于液压衬套100的密封。

在芯轴10和流道体20之间的间隙内填充有橡胶体40。然而可以理解，在设置有内套15的情况下，第一橡胶体40可填充在内套15和流道体20之间。在橡胶体40上设置有用于容纳液压流体的两个主液腔45，它们优选地构造成在径向上相对。也就是说，这两个主液腔45都只在周向上部分地延伸，并且在径向上相对。在流道体20的外表面上构造有凹槽，其可呈螺旋状的圆周分布形式。在装配状态中，外套30压紧在流道体20上，使得流道体20上的凹槽形成了用于液压流体在其中流动的第一流道42。第一流道42的两端分别与两个主液腔45连通。另外，在外套30上构造有与第一流道42连通的用于注入液压流体的注液孔(未示出)。

当轨道列车在直线段抗蛇形运行阶段，轮对会承受到高频振动，而在低速过曲线时，轮对的轮缘会贴靠钢轨，此时振动频率明显下降。在上述两种工况下，车轮的运动会驱使芯轴10和外套30发生相对运动，使得处于前方的主液腔和处于后方的主液腔会分别地发生扩张和收缩。这样，液压流体便能够通过第一流道42而在两个主液腔45之间流动，从而相应地调节了液压衬套100的刚度，使得列车保持稳定运行。这种变化的刚度是液压衬套100的一项重要性能。

液压衬套的上述特征和功能是本领域中已知的，例如可以参阅本申请人的中国专利文献CN108150536A，该专利文献通过引用结合于本文中。

根据本发明，如图1所示，在流道体20的轴向上的两个端部的外侧均设置有辅助弹簧装置50。这样，辅助弹簧装置50密封了流道体20的轴向端部，以便形成密闭的用于容纳液压流体的腔室，即主液腔45。

辅助弹簧装置50包括刚性的支撑环60，其安装在芯轴10上。在图示实施例中，芯轴10构造成阶梯轴，因此，支撑环60优选地安装在芯轴10的阶梯结构处，以便形成良好的定位且被更稳定地支撑。在支撑环60上硫化有第二橡胶体70，在第二橡胶体70内嵌入了刚性的垫片55、56(见图2)。这样，支撑环60和垫片55、56通过第二橡胶体70形成一体。

如图2更清楚地示出，硫化的第二橡胶体70包括两个轴向上分隔开的部分，即靠近第一流道体20的轴向端部的内侧部分72，以及靠近外套30的轴向端部的外侧部分74。通过这种设置，第二橡胶体70的内侧部分72与流道体20的轴向端部的外表面形成密封，而第二橡胶体70的外侧部分74与外套30的轴向端部(具体地说是形成于外套30的轴向端部处的翻边32的内表面)形成密封。这样，在第二橡胶体70的内侧部分72、第二橡胶体70的外侧部分74、支撑环60和外套30之间形成了密闭的辅助液腔80，其中可以容纳液压流体。然而与主液腔45不同的是，每个辅助弹簧装置50内的辅助液腔80构造成在周向上完全地延伸，即，辅助液腔80在周向上延伸过360度。需要说明的是，辅助液腔80构造成与主液腔45并不连通。

在如图所示的优选的实施例中，支撑环60还包括径向向外伸出的突出部62。突出部62在轴向上位于第二橡胶体70的内侧部分72和外侧部分74之间。根据本发明，支撑环60的突出部62处于辅助液腔80内，并且一直径向向外地延伸，直到与外套30的内表面形成密封式接触。

优选地，如图2所示，在支撑环60的突出部62上同样设置有第二橡胶体70的第三部分76。这样，支撑环60通过第二橡胶体70的第三部分76与外套30的内表面形成密封式接触，从而将辅助液腔80分隔成两个轴向上彼此相邻的第一子腔82和第二子腔84。如图所示，辅助液腔80的第一子腔82处于轴向外侧，而第二子腔84处于轴向内侧。

根据本发明，在支撑环60的径向向外伸出的突出部62中开设有沿轴向延伸的连通孔90，从而将辅助液腔80的轴向上彼此相邻的第一子腔82和第二子腔84相互连通。这样，液压流体便能够在辅助液腔80的第一子腔82和第二子腔84之间流动。随着液压流体的流动，使得液压衬套100在轴向上的刚度能够在更大的范围内变化，增强了液压衬套100的轴向上的变刚度的效果，达到轴向低频低刚度和高频高刚度的目的。

另外，当液压衬套100承受轴向正弦激励时，支撑环60的径向向外伸出的突出部62会产生轴向上的来回运动，从而挤压位于其左右两侧的第一子腔82和第二子腔84。这样，其中在一个子腔(例如第一子腔82)中会产生内部高压，而另一个子腔(例如第二子腔84)相应地产生内部低压，使得液压流体会从具有内部高压的子腔(例如第一子腔82)流入具有内部低压的子腔(例如第二子腔84)。由于两个子腔之间所存在的压力差，导致液压衬套100产生了轴向上的变刚度。这进一步增强了液压衬套100的轴向变刚度的效果，达到轴向上的低频低刚度和高频高刚度的目的。

另外，由于支撑环60通过第二橡胶体70的第三部分76与外套30的内表面形成密封式接触，第二橡胶体70的第三部分76还可以提供径向上的变化位移。这有利于液压衬套100的径向上的刚度变化。

此外，通过开设在径向突出部62内的连通孔90来使液压流体能够在辅助液腔80的第一子腔82和第二子腔84之间流动，使得不需要在辅助液腔80内增设额外的辅助流道体，从而能充分地利用辅助液腔80内的空间。这样，所形成的液压衬套100具有更紧凑的结构。尤其是，当产品承受轴向载荷时，液压流体通过连通孔在辅助液腔80的第一子腔82和第二子腔84之间来回流动，使得液压流体在通过连通孔90的入口、出口和孔内通道的时候产生阻尼效果。这体现在液压流体流经上述区域所产生的沿程压力损失和局部压力损失。这进一步增强了液压衬套100的轴向上的变刚度的效果。

不希望受到任何理论的约束，根据本发明，辅助液腔80中的连通孔90主要用来为液压衬套100提供轴向上的变刚度，而主液腔45中的第一流道42主要用来为液压衬套100提供径向上的变刚度。因此，第一流道42和连通孔90的横截面积和长度等几何参数可以根据针对液压衬套100的径向变刚度和轴向变刚度的要求来设计。

在一个优选的实施例中，在支撑环60上沿周向上均匀设置了六个彼此间隔开的连通孔90。通过这种方式，液压流体在辅助液腔80的第一子腔82和第二子腔84之间的流动性得到了提高，因而进一步改善了液压衬套100对轴向变刚度的响应性。

根据本发明，在橡胶体70的外侧部分74和内侧部分72内分别嵌入了刚性的垫片55和56，从而为液压衬套100提供了进一步的轴向刚度。除了提供轴向刚度的作用之外，垫片56还能够挤压相邻的第二橡胶体70，从而充分保障主液腔45和辅助液腔80内的液压流体的密封效果。嵌片55则能够与金属外套30的翻边32以及位于这两者之间的第二橡胶体70的外侧部分74共同形成针对辅助液腔80的密封。由此，辅助液腔80的密封性得到了进一步的提高。

根据本发明，在支撑环60上还设置有液压流体灌注通道95。如图3所示，液压流体灌注通道95包括通向支撑环60的轴向端部的水平分支96，以及一端与水平分支96连通而另一端通向辅助液腔80的垂直分支94。这样，在液压衬套100组装好之后，可以利用液压流体灌注通道95向辅助液腔80注入液压流体。注入完成之后，例如可以使用塞子(未示出)将液压流体灌注通道95的水平分支96堵住。

如图2所示，液压流体灌注通道95的垂直分支94设置成通向辅助液腔80的处于轴向外侧的第一子腔82。由此，可以简化结构，并且降低加工难度，节约成本。

需要说明的是，根据本发明，在第一流道体的轴向两端处均设置了如上所述的辅助弹簧装置50。然而，也可以仅其中一个轴向端部处采用如上所述的辅助弹簧装置50，而另一个轴向端部处采用普通的密封件。这种普通的密封件仅需要提供密封效果以形成密闭的主液腔即可，是本领域的技术人员所容易设计的。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种用于液压衬套的辅助弹簧装置，其中所述液压衬套包括芯轴、套设在所述芯轴上的套筒状的流道体，以及压紧式套设在所述流道体的径向外侧的外套，

所述辅助弹簧装置包括设置在所述芯轴上并处于所述流道体的轴向外侧的支撑环，所述支撑环构造成能够与所述外套共同地限定用于容纳液压流体的辅助液腔，

所述支撑环还包括处于所述辅助液腔内的径向突出部，所述径向突出部构造成与所述外套的内表面密封式接触，从而将所述辅助液腔分隔成处于轴向外侧的第一子腔和轴向内侧的第二子腔，

所述径向突出部设有沿轴向延伸的连通孔，用于将所述辅助液腔的第一子腔和第二子腔连通。

2.根据权利要求1所述的辅助弹簧装置，其特征在于，所述径向突出部包括多个沿周向均匀分布的连通孔。

3.根据权利要求1或2所述的辅助弹簧装置，其特征在于，所述支撑环还包括硫化在其上的辅助橡胶体，使得所述径向突出部通过所述辅助橡胶体与所述外套的内表面密封式接触。

4.根据权利要求3所述的辅助弹簧装置，其特征在于，所述辅助橡胶体包括用于与所述流道体的轴向端部形成密封式接触的第一部分、用于与所述外套的轴向端部形成密封式接触的第二部分，以及用于与所述外套的内表面形成密封式接触的第三部分。

5.根据权利要求4所述的辅助弹簧装置，其特征在于，所述辅助橡胶体的第一部分、第二部分和第三部分在轴向上彼此间隔开，并且所述第三部分处于所述第一部分和第二部分之间。

6.根据权利要求4所述的辅助弹簧装置，其特征在于，在所述辅助橡胶体的第一部分和第二部分内均嵌入有刚性的垫片。

7.根据权利要求1或2所述的辅助弹簧装置，其特征在于，在所述支撑环内设有液压流体灌注通道，用于向所述辅助液腔注入液压流体。

8.根据权利要求7所述的辅助弹簧装置，其特征在于，所述液压流体灌注通道包括通向所述支撑环的轴向外侧端部的水平分支，以及通向所述辅助液腔的第一子腔的垂直分支。

9.根据权利要求1或2所述的辅助弹簧装置，其特征在于，所述连通孔的横截面积和长度根据液压衬套所需要的轴向动态刚度来确定。