CN1274546C - 轨道和轮式车辆上拖挂装置用的拉/压缓冲器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道车辆和轮式车辆上拖挂装置用的拉/压缓中器，它包括外壳(1)和一侧从外壳伸出的活塞构件(3)，它从零位出发克服弹簧装置及阻尼装置的阻力可沿两个方向运动。为了阻尼活塞构件(3)从其伸出外壳(1)的位置朝零位的复位运动，设有一个液压阻尼装置，它包括一围绕活塞构件(3)的环形液压工作室(32)，该工作室通过至少一个溢流通道(3 1)与溢流腔(29)连接。

Description

轨道和轮式车辆上拖挂装置 用的拉/压缓冲器
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆和轮式车辆上拖挂装置用的拉/压缓冲器，它包括一个外壳和一侧从外壳伸出的活塞构件，该活塞构件可克服弹簧装置及阻尼装置的阻力沿两个方向从零位移动。
背景技术
上述类型的双重作用的拉/压缓冲器既阻尼沿加压方向作用的回撞也阻尼沿牵引方向作用的起动冲击；它们尤其应用于不同的车辆中，并优选应用于轨道车辆中。其中，力求在回撞时强阻尼活塞构件的弹入运动和弱阻尼活塞构件的弹出运动，以及在起动冲击时力求弱阻尼活塞构件的拉出运动和强阻尼活塞构件的复位运动。在已知的此类拉/压缓冲器中，外壳具有一空腔，空腔内装入一个缓冲套筒，它结合在一个用于使活塞构件从其压入位置复位的弹簧装置以及一个用于阻尼活塞构件压入外壳内的阻尼装置中，并在因回撞导致移入外壳内时被活塞构件加载。为了吸收使活塞构件从外壳拉出的起动冲击，在一个位于活塞构件与外壳之间的环形空腔内设沿轴向彼此滑动的金属弹簧环，在这种情况下，尤其是活塞构件朝零位的复位运动阻尼特性由各弹簧环之间的摩擦确定。
已知的此类拉/压缓冲器，其缺点主要是重量大。此外，已公知的拉/压缓冲器都比较贵。
发明内容
由此，本发明的目的是创造一种上述类型的拉/压缓冲器，它与现有技术相比具有重量轻和生产成本低的优点。
按本发明为达到此目的采取的措施是，为了阻尼活塞构件从其伸出外壳的位置朝零位的复位运动，设置一个液压阻尼装置，它包括一围绕活塞构件的环形液压工作室，该工作室通过至少一个溢流通道与溢流腔连接。换句话说，按本发明的拉/压缓冲器的特点在于，为了在起动冲击时阻尼活塞构件的复位运动，设有一个液压作用的阻尼装置。此液压阻尼装置决定性的创造在于一环形的液压工作室，它在内部以活塞构件为界，而外部优选地以外壳为界。当活塞构件经其零位从外壳向外拉出时，此环形液压工作室的容积减小。在这种情况下，阻尼介质从环形液压工作室经至少一个溢流通道挤入一个溢流腔内。在由响应于起动冲击而被加载的弹簧装置所引起的活塞构件从其拉出的位置朝零位的复位运动过程中，阻尼介质从溢流腔经优选为狭窄的溢流通道流回环形的液压工作室，由此使复位运动受到阻尼。
因此采用按本发明设计的拉/压缓冲器，在起动冲击时阻尼活塞构件复位运动的阻尼装置可组合在或安装在那个还容纳有在回撞时阻尼活塞构件弹入运动的阻尼装置的外壳内。其结果是，此有效工作的拉/压缓冲器可特别紧凑并能制成小的尺寸。这直接带来减轻重量以及还降低生产成本的后果。此外，对于某些应用有利的是，由于按本发明的拉/压缓冲器的紧凑结构，它所需要的安装空间可以非常小。
本发明拉/压缓冲器的第一项优选改造设计的特征在于，活塞构件设计为一个围绕着一个圆柱形空腔的空心活塞，其中，溢流腔在圆柱形空腔内部通过一个可在此空腔内密封地移动和被导引的隔离活塞隔开。将溢流腔安置在活塞构件内部对于拉/压缓冲器紧凑的设计又是特别有利的。隔离活塞在被空心活塞围绕的圆柱形空腔内部，根据阻尼介质从环形液压工作室到溢流腔内的溢流体积偏移。这一点可以在另一项优选的改造设计中得到充分利用，亦即隔离活塞将空心活塞包围的圆柱形空腔分成一侧为溢流腔和另一侧为弹簧腔。因此，在此项进一步发展中，缓冲起动冲击的弹簧装置被置于由空心活塞围绕的圆柱形空腔内；它作用在隔离活塞的那个与面朝溢流腔的端面处于相对位置的端面上。原则上对于弹簧装置在结构上的技术设计可考虑不同的方案。例如可采用机械弹簧，如螺旋弹簧和盘形弹簧，同样可采用弹性塑料块或气压弹簧。在按本发明的拉/压缓冲器的重量及紧凑性方面特别有利的是，在这里将弹簧装置设计为气压弹簧的形式。
按照本发明拉/压缓冲器的另一项优选改造设计，环形的液压工作室轴向通过一环形活塞封闭，它在外壳内表面上和在活塞构件外表面上可密封地移动并被导引。这种轴向封闭环形液压工作室的形式，可以使工作室的容积只有在活塞构件由零位出发从外壳拉出时才改变，而当活塞构件经零位移入外壳内时则不变化。由此可以达到在起动冲击时用于阻尼活塞构件复位运动的阻尼装置不可能影响阻尼回撞的阻尼装置阻尼特性。若在回撞时活塞构件从其零位出发被压入外壳内，则环形活塞跟随活塞构件运动，使得环形液压工作室的容积不变。在这种情况下特别优选的是，环形活塞被设在活塞构件外表面上的挡爪带动，在活塞构件的零位，挡爪贴靠在环形活塞的端面上。
按另一种可供选择的方案，环形活塞可在一圆柱套筒内移动，活塞构件的头部可在圆柱套筒内密封地移动并被导引。在这种情况下环形液压工作室外面不再以外壳为界，而是以与环形活塞连接的圆柱套筒为界。
特别优选地还有，为了在回撞时阻尼活塞构件被压入外壳中，设有一个液压阻尼装置。按本发明的一项优选设计，它包括一个以活塞构件、外壳和隔板为界的液压高压腔，该高压腔通过至少一个溢流通道与一个低压腔连接。在这里，外壳尤其可围绕一圆柱形空腔，它通过一可在其中密封地移动并导引的隔离活塞分成弹簧腔和液压低压腔，在弹簧腔内置入促使压入的活塞构件可朝其零位复位的弹簧装置。在外壳的隔板中设至少一个使高压腔与低压腔连通的溢流通道。本发明拉/压缓冲器的此项进一步发展仍有利地使之有可能设计得特别紧凑、易于构造并因而可以低成本地生产
按照一项特别有利的进一步发展，为溢流通道配设一个影响流动截面的控制件，该控制件与活塞构件连接。因此，控制件相对于至少一个溢流通道的位置视活塞构件相对于外壳的位置而发生改变。所以阻尼回撞的阻尼装置的阻尼特性可有针对性地根据活塞构件弹入外壳内的量调整，以便沿全部弹入途径提供一个尽可能恒定的阻尼力。控制件尤其可设计为或多或少伸入溢流通道中的控制销，它的横截面沿轴向改变。按与之不同的另一种替代方案，例如可考虑将控制件设计为控制套筒的形式，该控制套筒有一些孔，当控制套筒进入溢流通道中时孔越来越多地被关闭。
若外壳按前面早已说明的方式具有一个作为液压高压腔边界的隔板，则按本发明另一项优选设计，在隔板中设置至少一个使高压腔与低压腔连通的过载通道，为此通道配设一安全阀(过压阀)。这样一种包括过载通道和安全阀的过载系统，用于在极端的条件下有目的地降低高压腔内的压力，以免损坏拉/压缓冲器。这种过载保险装置仍可与本发明拉/压缓冲器特别紧凑和轻巧的结构相结合。
最后，按本发明的一项进一步设计，为液压阻尼装置的至少一个溢流通道配设一个单侧作用的节流阀，所述液压阻尼装置用于阻尼活塞构件从其从外壳拉出的位置向零位的复位运动。当活塞构件从其拉出的位置向其零位回弹时，在阻尼介质从溢流腔回流到环形的液压工作室的情况下，节流阀减小至少一个溢流通道的流动截面。此外在采用相应地单侧作用的节流阀时，至少一个流动通道的流动截面可选择得如此大，以致活塞构件从外壳的拉出运动(在此过程中节流阀不起作用)实际上无阻尼地仅仅克服相应的弹簧装置的力便可完成。
附图说明
下面借助附图所示两个优选实施例进一步说明本发明，附图中：
图1示出本发明拉/压缓冲器第一种实施形式的纵剖面，此时，活塞构件处于零位；
图2示出图1所示缓冲器的活塞构件已被压入；
图3示出图1和图2所示缓冲器的活塞构件被拉出；以及
图4示出本发明拉/压缓冲器第二种优选实施形式的纵剖面，此时，活塞构件处于零位。
具体实施方式
在图1至图3中表示的拉/压缓冲器的主要部分包括外壳1和可在外壳内沿轴线2移动并导引的活塞构件3。外壳1基本上由内段4、外段5及一个密封件6组成。内段4又包括圆柱部分7和连接部分8。外壳1的外段5包括圆柱部分9和隔板10。密封件6装在外壳1外段5的圆柱部分9的一端中。
活塞构件3包括头部11和杆12。杆12内设有一个圆柱形空腔13。该空腔端部用缓冲器板14封闭。
活塞构件3在外壳1内可沿轴线2被导引移动。为此活塞构件的头部11密封地在外壳1外段5圆柱部分9的内壁15上密封地被导引。此外，活塞构件3的杆12在其外表面16的区域内在密封件6的相应孔中被导引。
隔板10、外壳1外段5圆柱部分9内表面15以及活塞构件3的头部11确定了一个高压腔17。该高压腔通过溢流通道18与低压腔19连通。低压腔19由隔板10、外壳1内段4圆柱部分7内表面20以及隔离活塞21确定，隔离活塞可在外壳1内段4圆柱部分7内密封地沿轴线2移动并被导引。高压腔17、溢流通道18以及低压腔19构成阻尼装置的主要部分，阻尼装置用于在回撞时阻尼活塞构件3在外壳1内的移入。为影响阻尼特性，在活塞构件3头部11固定一个控制销22。该控制销在图1所示的活塞构件3处于零位的情况下小量地伸入溢流通道18中。由于其直径逐渐增大，所以当活塞构件3弹入外壳时控制销使溢流通道的自由流动截面越来越小，由此增大阻尼作用。
在图中没有表示通常采用的设在低压腔与高压腔之间的单向阀，在活塞构件从其压入外壳内的位置向其零位回弹时单向阀打开，由此可以实施活塞构件基本上无阻尼的复位运动。
除溢流通道18外，高压腔17与低压腔19还补充通过过载通道23连通。为此过载通道配设一个装在低压腔19内的过压阀24，该过压阀24包括一块环形片25，该环形片25在盘形弹簧26作用下有预紧力地贴靠在隔板10上。若在高压腔17和低压腔19之间的压力差超过一个预定值，则环形片25从隔板10上抬起，并因而打开过载通道23。
此外，外壳1内段4的圆柱部分7和隔离活塞21确定了一个弹簧腔27。此弹簧腔27充填有处于一定压力下的(例如在活塞构件处于零位时为5-20bar)气体，所以在隔离活塞21上作用一气体弹簧，气体弹簧又基于低压腔19和高压腔17互相的液压耦合在弹入的活塞构件3(图2)上施加了一个复位力。
在设在活塞构件3杆12内的圆柱形空腔13中，隔离活塞28可沿轴线2被密封地可移动地导引。此隔离活塞28将圆柱形空腔13分成溢流腔29和弹簧腔30。溢流腔通过溢流通道31与环形的液压工作室32连接，后者在杆12的区域内从外部围绕着活塞构件3。此外，环形的液压工作室32以活塞构件3的头部11、外壳1外段5圆柱部分9的内表面15以及环形活塞33为界，环形活塞33通过其外侧在外壳1外段5圆柱部分9内表面15上以及其内侧在活塞构件3杆12的外表面34上被密封地导引。在活塞构件3从外壳1中被拉出时(参见图3)，环形液压工作室32的容积减小。在工作室内的阻尼介质经溢流通道31被排挤到溢流腔29中，因此隔离活塞28在圆柱形空腔13内部移动。在这种情况下溢流腔29增大并向弹簧腔30加压，弹簧腔内充填有处于高压下的气体(在活塞构件处于零位时例如为100-150bar，亦即比弹簧腔27内的压力高得多)。封闭在弹簧腔30内的气体上升的压力在隔离活塞28上施加了一个复位力，通过阻尼介质越来越多地从溢流腔29挤入环形液压工作室32，复位力便促使拉出的活塞构件3(图3)弹回其零位(图1)。
在这里阻尼特性借助一设计为圆盘阀35的节流阀控制。为此阀盘36有一些与溢流通道31的轴向段同轴定向的孔37，但它们的直径较溢流通道的轴向段小。阀盘可这样在两个位置之间沿轴向移动，即，阻尼介质只有在从溢流腔29回流到环形液压工作室32内时才必须通过孔37，而在反向流过溢流通道31时便无需经过它们。
在活塞构件3的零位(图1)，环形活塞33以其背对环形液压工作室32的端面既贴靠在密封件6的端面也贴靠在挡爪38上，挡爪以一个轴环形式在活塞构件3杆12外表面上形成。若活塞构件3在回撞时被压入外壳1内(图2)，则环形活塞33由于其贴靠在挡爪38上因而与活塞构件3一起移动。环形液压工作室32的容积以此方式在活塞构件弹入期间以及其接着重新弹出回到零位期间均保持常数。因此仅仅通过包括高压腔17、溢流通道18以及低压腔19的阻尼装置便实施了回撞的阻尼。若与此相对活塞构件3在起动冲击时从外壳1被拉出(图3)，则环形活塞33支承在密封件6上，由此如已说明的那样，环形液压工作室32的容积由于阻尼介质被排挤到溢流腔29内而减小。在这里，如互相比较图1和3可见，虽然阻尼介质也从低压腔19经溢流通道18挤入高压腔17内，但是在控制销22抽出的情况下由于溢流通道18有大的流动截面，所以阻尼的作用比较小。
图4中表示的拉/压缓冲器在其基本结构方面与上面已说明的按图1至3所示的缓冲器一致。为避免重复描述相同的设计结构，下面仅说明不同之处。
首先在两个弹簧腔27和30中设螺旋弹簧39或40，以便为活塞构件3恢复到其零位提供所需的复位力。
此外，采用控制套筒41取代图1至3所示的控制销22，它根据活塞构件3的运动或深或浅地插入溢流通道18中。控制套筒上有多个孔42，它们将控制套筒41内部与高压腔17连通。取决于控制套筒41插入隔板10中有多深，或多或少的孔42被封闭，由此相应改变供阻尼介质流过用的流动截面。
最后，设一球阀43替代图1至3所示的圆盘阀35。溢流通道31包括主孔44和副孔45。在起动冲击时，阻尼介质可从环形液压工作室32不仅经主孔44而且也经副孔进入溢流腔29。反之，在相反的流动方向下球阀43的球体46关闭了主孔44，从而将流动截面限制为副孔45。
只是为了解释清楚还应补充指出，在外壳1内导引活塞构件3头部11或隔离活塞21绝不允许设计为这样，即其中各相关零件被迫互相直接接触，但也不允许设置固定安装在外壳内的圆柱套筒或类似物。
这相应地也适用于环形活塞33在外壳1内的导引以及隔离活塞28在活塞构件3内的导引。

Claims (10)

1.一种轨道车辆和轮式车辆上拖挂装置用的拉/压缓冲器，它包括一个外壳(1)和一侧从外壳伸出的活塞构件(3)，该活塞构件可克服弹簧装置及阻尼装置的阻力沿两个方向从零位移动，其特征在于：为了阻尼活塞构件(3)从其伸出外壳(1)的位置朝零位的复位运动，设有一个液压阻尼装置，它包括一围绕活塞构件(3)的环形液压工作室(32)，该工作室通过至少一个溢流通道(31)与溢流腔(29)连接。
2.按照权利要求1所述的拉/压缓冲器，其特征在于：所述活塞构件(3)设计为一个围绕着圆柱形空腔(13)的空心活塞，其中，溢流腔(29)在圆柱形空腔(13)内部通过一个可在此空腔内密封地移动和被导引的隔离活塞(28)被隔开。
3.按照权利要求2所述的拉/压缓冲器，其特征在于：隔离活塞(28)将空心活塞包围的圆柱形空腔(13)分成溢流腔(29)和弹簧腔(30)。
4.按照权利要求1至3之一所述的拉/压缓冲器，其特征在于：所述环形的液压工作室(32)轴向通过环形活塞(33)封闭，它在外壳(1)内表面(15)上和在活塞构件(3)外表面(34)上被密封地导引。
5.按照权利要求4所述的拉/压缓冲器，其特征在于：所述活塞构件(3)的外表面(34)有一挡爪(38)，在将活塞构件(3)从其零位压入时该挡爪带动环形活塞(33)。
6.按照权利要求1至3之一所述的拉/压缓冲器，其特征在于：为了阻尼活塞构件(3)在外壳(1)中的压入，设有一个液压阻尼装置，它包括一个以活塞构件(3)、外壳(1)以及隔板(10)为界的液压高压腔(17)。
7.按照权利要求6所述的拉/压缓冲器，其特征在于：所述外壳(1)围绕一圆柱形空腔，它通过一可在其中密封地移动并被导引的隔离活塞(21)分成弹簧腔(27)和液压低压腔(19)，其中，低压腔(19)通过至少一个溢流通道(18)与高压腔(17)连接。
8.按照权利要求7所述的拉/压缓冲器，其特征在于：为所述溢流通道(18)配设一影响流动截面的控制件(22；41)，它与活塞构件(3)连接。
9.按照权利要求6所述的拉/压缓冲器，其特征在于：所述隔板(10)具有至少一个使高压腔(17)与低压腔(19)连通的过载通道(23)，为此通道配设一过压阀(24)。
10.按照权利要求1至3之一所述的拉/压缓冲器，其特征在于：阻尼活塞构件(3)从外壳(1)拉出的液压阻尼装置的至少一个溢流通道(31)，配设有一个单侧作用的节流阀(35；43)。
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