CN110594342A - 液体复合弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液体复合弹簧，用于车辆、尤其是轨道车辆，包括芯轴；外套，其套设在所述芯轴的上部，所述芯轴的上部位于所述外套的内部，所述芯轴的下部位于所述外套的外部；设置在所述外套内的上部的上液体腔室，所述上液体腔室的下端连接所述芯轴的顶部；以及设置在所述外套内的下部的下液体腔室，所述下液体腔室与所述芯轴相连；其中，所述芯轴内设置有阻尼流道，所述阻尼流道连通上液体腔室内的液体和所述下液体腔室内的液体。本发明具有减振的功能，同时能够改变刚度和阻尼效果。

Description

液体复合弹簧
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、尤其是轨道车辆的液体复合弹簧。
背景技术
车辆在轨道上行驶时，伴随产生复杂的振动现象，因此铁路车辆上安装衰减机械振动的弹簧装置是必不可少的。传统的橡胶锥形弹簧容易获得垂向、横向和纵向不同的刚度值，具有较好的非线性特点，因此更能够满足一般轴箱悬挂要求。但是由于橡胶材料的局限性，橡胶锥形弹簧随着频率的增加动刚度下降，出现高频动态软化的现象；同时橡胶材料的阻尼较小，对振动能量的耗散能力有限。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种液体复合弹簧，具有减振的功能，同时能够提供变刚度和高阻尼效果。
本发明提出了一种液体复合弹簧，包括：
外套；
连接所述外套的芯轴，所述芯轴内设置有阻尼流道，所述芯轴的上部位于所述外套的内部，所述芯轴的下部位于所述外套的外部；
设置在所述外套内的上部的上液体腔室，所述上液体腔室的下端连接所述芯轴的顶部；以及
设置在所述外套内的下部的下液体腔室，所述下液体腔室与所述芯轴相连；
其中，所述阻尼流道连通上液体腔室内的液体和所述下液体腔室内的液体。
本发明的进一步改进在于，所述芯轴预制多种型号，安装所述芯轴时根据实际需要选取相应的一个型号，
其中，不同型号的芯轴内的阻尼流道具有不同的长度和宽度。
本发明的进一步改进在于，所述上液体腔室和所述下液体腔室之间设置有一定的空间，所述空间内设置有连接所述上液体腔室和所述下液体腔室的金属橡胶主簧。
本发明的进一步改进在于，所述阻尼流道的上端开口沿轴向设置在芯轴的顶端，并与所述上液体腔室相连通；所述阻尼流道的下端开口沿径向设置在所述芯轴的下部，并与所述下液体腔室相连通。
本发明的进一步改进在于，所述阻尼流道呈螺旋型设置在所述芯轴内。
本发明的进一步改进在于，所述芯轴包括芯轴内芯和套接在所述内芯外的芯轴外壳；其中，所述芯轴内芯的外壁上设置有螺旋型的槽道，形成所述阻尼流道的主体；所述芯轴外壳上设置有沿径向的通孔，所述通孔连通所述槽道和所述下液体腔室，形成所述阻尼流道的下端开口。
本发明的进一步改进在于，所述金属橡胶主簧包括橡胶体，所述橡胶体的中部连接所述芯轴，外部连接所述外套。
本发明的进一步改进在于，所述金属橡胶主簧还包括若干环形的隔板，所述隔板之间套接设置；并且，所述橡胶体填充在隔板之间。
本发明的进一步改进在于，所述外套包括筒形的刚性的外套主体，以及柔性的密封件，所述密封件密封所述下液体腔室的下端；
其中，所述密封件的外部边缘连接所述外套主体的底部，其中部连接所述芯轴。
本发明的进一步改进在于，所述密封件的外侧边缘设置有金属环，所述外套主体的底部内侧设置有与所述金属环配合的凹槽；
其中，所述金属环设置在所述凹槽内，并通过螺栓连接所述外壁。
本发明的进一步改进在于，所述密封件的内侧设置有凸起结构，所述凸起结构固定在所述芯轴的内部。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的液体复合弹簧，具有上液体腔室和下液体腔室，并且上液体腔室和下液体腔室之间通过阻尼流道相连通，液体能够通过芯轴内芯在上液体腔室和下液体腔室之间流动。从而增强了减振的效果，同时能够提供变刚度和高阻尼性能。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的液体复合弹簧的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施方案的芯轴内芯的立体结构示意图；
图3是根据本发明的一个实施方案的芯轴内芯的剖面结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、芯轴，2、外套，3、上液体腔室，4、下液体腔室，11、阻尼流道，12、芯轴内芯，13、芯轴外壳，21、外套主体，22、密封件，23、金属橡胶主簧，24、金属环，25、凹槽，26、橡胶垫，27、凸起结构，31、橡胶体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的液体复合弹簧。根据本发明的液体复合弹簧，尤其能够在振动时，液体通过阻尼流道在上、下液体腔室内往复流动，从而提供了变刚度和阻尼效果。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的液体复合弹簧，包括芯轴1。所述芯轴1上部连接有外套2，所述外套2的下部套设在所述芯轴1的上部。其中，所述芯轴1的上部位于所述外套2的内部，所述芯轴1的下部位于所述外套2的外部。所述外套2的内部的上部空间设置有上液体腔室3，所述上液体腔室3的下部的中部连接所述芯轴1的顶端。所述外套2的内部的下部设置有下液体腔室4，所述下液体腔室4与所述上液体腔室3之间设置有一定的空间。在本实施例中，所述芯轴1内设置有阻尼流道11，所述阻尼流道11连通上液体腔室3内的液体和所述下液体腔室4内的液体。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，所述液体复合弹簧设置在转向架上。当车辆在轨道上行驶过程中产生振动时，所述芯轴1在所述外套2内移动，通过本实施例所述的液体复合弹簧中的所述上液体腔室3和所述下液体腔室4能够流动液体，从而在芯轴1移动时改变上液体腔室3和下液体腔室4内的空间。在液体流通的过程中改变液体复合弹簧的阻尼效果和刚度。
在一个实施例中，所述芯轴1预制多种型号，安装所述芯轴1时根据实际需要选取相应的一个型号，并且根据实际需要可以置换芯轴1。不同型号的芯轴1内的阻尼流道11具有不同的长度和宽度，如果阻尼流道11的截面为圆形，则宽度为内径的长度，如果阻尼流道11的截面为矩形，则宽度为矩形的边长。在本实施例中，芯轴1的类型以阻尼流道11的长度和宽度的比(长径比)来区分。
在使用根据本实施例，根据实际频率工况的要求，选取相应型号的芯轴1时，在低频工况下，如振动频率小于15Hz时，选用阻尼流道11的长径比大于26的芯轴1；在高频工况下，如振动频率大于15Hz时，选用阻尼流道11的长径比小于26的芯轴1。
在一个实施例中，所述上液体腔室3和所述下液体腔室4之间设置有一定的空间，所述空间内设置有连接所述上液体腔室3和所述下液体腔室4的金属橡胶主簧23，金属橡胶主簧23由金属和橡胶材质构成，具有一定的弹性，同时也具有一定的刚性。
在一个实施例中，所述阻尼流道11的上端开口沿轴向设置在芯轴1的顶端，并与所述上液体腔室3相连通。其中，芯轴1的上端伸入到上液体腔室3的内部，上液体腔室3的底部连接在芯轴1的上部的周向上。所述阻尼流道11的下端开口沿芯轴1的径向设置在所述芯轴1的下部，并与所述下液体腔室4相连通。在本实施例中，阻尼流道11的数量可以是多个，也可以是一个；阻尼流道11的形状可以是螺旋型的也可以是条形的结构。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，通过阻尼流道11能够在所述上液体腔室3和所述下液体腔室4之间的流通液体，并在流动过程中产生一定的阻尼力。阻尼流道11能够使液体流动过程中产生一定的阻力，使液体在流动时具有一定的粘滞性，增强阻尼效果。
在一个实施例中，所述阻尼流道11呈螺旋型设置在所述芯轴1内。通过螺旋型结构设置阻尼流道11，增加了阻尼流道11的沿程长度，从而增强了阻尼效果。
在一个优选的实施例中，所述芯轴1包括两部分，分别为芯轴内芯12和芯轴外壳13。芯轴内芯12为圆柱形结构，芯轴外壳13优选为圆锥形的结构，中部设置与芯轴内芯12形状相匹配的空心。芯轴外壳13套在芯轴内芯12的外部。在本实施例中，所述芯轴内芯12的外壁上设置有螺旋型的槽道，形成所述阻尼流道11的主体。所述芯轴外壳13上设置有沿径向的通孔，所述通孔连通所述槽道和所述下液体腔室4，形成所述阻尼流道11的下端开口。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，芯轴1设置芯轴内芯12和芯轴外壳13，通过两部分组合的方式，便于加工螺旋型阻尼流道11。在芯轴内芯12的外壁上加工阻尼流道11，再组装到芯轴外壳13内，这样便于加工。
在一个实施例中，所述金属橡胶主簧包括橡胶体31，所述橡胶体的中部连接芯轴1，外部连接所述外套2，其上端连接所述上液体腔室3，下端连接下液体腔室4。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，所述金属橡胶主簧23还包括若干隔板，所述隔板之间套接设置。其中，所述橡胶体31填充在隔板之间。在本实施例中，所述隔板为筒形或锥形结构。所述隔板之间套接设置。其中，所述隔板的截面宽度不同，宽度较大的隔板套在宽度较小的隔板外，并间隔一定的距离，从而形成截面为环形的结构。优选地，在本实施例中位于内部的隔板的长度较长，位于外部的隔板的长度较短，隔板的上端均连接所述橡胶体，其水平高度相对接近。下液体腔室4的上部设置为阶梯状的结构，靠内的位置较低。这样，在芯轴1上下移动时，带动橡胶体和密封件22发生形变，从而使所述隔板上下移动。通过若干锥形的隔板环形套接，使芯轴1在伸缩的过程中，在水平方向不会出现严重的偏差。
在一个实施例中，所述外套2包括刚性的外套主体21，以及柔性的密封件22。所述外套主体21为筒形结构，所述密封件22设置在外套主体21的下端。其中，所述密封件22密封所述下液体腔室4的下端。通过柔性的密封件22使所述下液体腔室4成为柔性的腔室。其中，所述密封件22的外部边缘连接所述外套主体21的底部，其中部连接所述芯轴1。
在使用根据本实施例所述的液体复合弹簧时，所述外套2的底部设置柔性的密封件22，使所述下液体腔室4成为柔性液体腔室。在液体流动的过程中，下液体腔室4能够通过形变来改变体积，保证也体顺利流动。在芯轴1移动时，芯轴1与外套2的相对位置发生变化，从而带动液体流动，从而起到减振的效果。
在一个优选的实施例中，所述密封件22的外侧边缘设置有金属环24，所述外套主体21的底部内侧设置有与所述金属环24配合的凹槽25。所述凹槽25为环形的凹槽，金属环24能够放置在所述凹槽25内。其中，金属环24、密封件22通过螺栓连接所述外套主体21。优选地，所述金属环24与所述凹槽25之间还设置有橡胶垫26。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，所述密封件22的外侧边缘设置有金属环24。由于所述密封件22采用柔性材质，通过金属环24能够更加稳固地与所述外套主体21相连。所述外套主体21上设置有凹槽25，用于限定金属环24的位置，使螺孔对应，从而便于拆装。通过所述橡胶垫26增强密封性，以增强下液体腔室4整体的密封性。
在一个实施例中，所述密封件22的内侧设置有凸起结构27，所述凸起结构27固定在所述芯轴1的内部。在本实施例中，所述芯轴1上设置有台阶结构，所述台阶结构上设置有与所述凸起结构27相配合的卡槽，凸起结构27卡接在所述卡槽内。所述台阶结构的下方设置有金属垫片，所述金属垫片设置在凸起结构27的另一端，从而将凸起结构27固定。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，密封件22通过凸起结构27能够卡接在芯轴1的内部，从而使密封件22与芯轴1稳固地连接，并且增强了密封性。
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 (11)

1.一种液体复合弹簧，包括：
外套(2)；
连接所述外套(2)的芯轴，所述芯轴内设置有阻尼流道(11)，所述芯轴(1)的上部位于所述外套(2)的内部，所述芯轴(1)的下部位于所述外套(2)的外部；
设置在所述外套(2)内的上部的上液体腔室(3)，所述上液体腔室(3)的下端连接所述芯轴(1)的顶部；以及
设置在所述外套(2)内的下部的下液体腔室(4)，所述下液体腔室(4)与所述芯轴(1)相连；
其中，所述阻尼流道(11)连通上液体腔室(3)内的液体和所述下液体腔室(4)内的液体。
2.根据权利要求1所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述芯轴(1)预制多种型号，安装所述芯轴(1)时根据实际需要选取相应的一个型号，
其中，不同型号的芯轴(1)内的阻尼流道(11)具有不同的长度和宽度。
3.根据权利要求2所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述上液体腔室(3)和所述下液体腔室(4)之间设置有一定的空间，所述空间内设置有连接所述上液体腔室(3)和所述下液体腔室(4)的金属橡胶主簧(23)。
4.根据权利要求3所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述阻尼流道(11)的上端开口沿轴向设置在芯轴(1)的顶端，并与所述上液体腔室(3)相连通；所述阻尼流道(11)的下端开口沿径向设置在所述芯轴(1)的下部，并与所述下液体腔室(4)相连通。
5.根据权利要求4所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述阻尼流道(11)呈螺旋型设置在所述芯轴(1)内。
6.根据权利要求5所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述芯轴(1)包括芯轴内芯(12)和套接在所述内芯外的芯轴外壳(13)；其中，所述芯轴内芯(12)的外壁上设置有螺旋型的槽道，形成所述阻尼流道(11)的主体；所述芯轴外壳(13)上设置有沿径向的通孔，所述通孔连通所述槽道和所述下液体腔室(4)，形成所述阻尼流道(11)的下端开口。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述金属橡胶主簧包括橡胶体(31)，所述橡胶体(31)的中部连接所述芯轴(1)，外部连接所述外套(2)。
8.根据权利要求7所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述金属橡胶主簧(23)还包括若干环形的隔板，所述隔板之间套接设置；并且，所述橡胶体(31)填充在隔板之间。
9.根据权利要求8所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述外套(2)包括筒形的刚性的外套主体(21)，以及柔性的密封件(22)，所述密封件(22)密封所述下液体腔室(4)的下端；
其中，所述密封件(22)的外部边缘连接所述外套主体(21)的底部，其中部连接所述芯轴(1)。
10.根据权利要求9所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述密封件(22)的外侧边缘设置有金属环(24)，所述外套主体(21)的底部内侧设置有与所述金属环(24)配合的凹槽(25)；
其中，所述金属环(24)设置在所述凹槽(25)内，并通过螺栓连接所述外壁。
11.根据权利要求10所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述密封件(22)的内侧设置有凸起结构(27)，所述凸起结构(27)固定在所述芯轴(1)的内部。
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