CN205841605U - 用于减弱压力的设备和有轨引导的车辆 - Google Patents

Abstract

一种用于减弱压力的设备和有轨引导的车辆，其中，所述设备具有：缸，在所述缸中构造有液压腔；能相对缸伸缩状地沿中轴线移动的空心活塞；构造在空心活塞的端部区域上的、用于将液压腔划分成靠后的液压腔区域和靠前的液压腔区域的阀装置；在空心活塞中以能沿中轴线运动的方式布置的分隔活塞，所述分隔活塞将在空心活塞内形成的气体室与靠前的液压腔区域分开，有选择地设置下列特征的一个或多个：至少一个引导环，引导环布置在倍增阀的外圆周上且与阀装置的壳体作用连接；至少一个密封环，密封环布置在倍增阀的外圆周上且与阀装置的壳体作用连接；至少一个密封元件布置在倍增阀的通流间隙的区域中，所述通流间隙与阀装置的壳体处于作用连接。

Description

用于减弱压力的设备和有轨引导的车辆

技术领域

本实用新型涉及一种用于减弱压力的设备，形式为即使在动态的冲击负荷下也以可逆的方式设计的冲击防护装置。

背景技术

由轨道车辆技术已知，在多单元车辆的各个车厢之间插入例如造型为所谓的防撞保险杠的冲击防护装置。这些结构元件被这样设计，即，应当使得它们在与固定不动或运动的障碍物，例如另一节车厢碰撞在一起的情况下吸收能量以及由此阻止对车辆或载货的伤害。这种防撞保险杠尤其应用在轨道车辆中，其中，大多使用一个或两个安装在端侧上的构件，它们的目的在于，吸收沿着轨道车辆的纵向从外部作用到轨道车辆上的水平的压力。

在此，在轨道车辆中主要使用两种防撞保险杠。所谓的中央缓冲器是一种冲击防护装置，其沿着车辆的纵轴线布置，因而在轨道车辆的每一个端侧上仅一个缓冲器处在挡头板的中央。此外已知所谓的侧缓冲器，在侧缓冲器中各两个缓冲器处在轨道车辆的端侧上。

由轨道车辆技术已知，例如在多件式的轨道车辆中，各个车厢装备有侧缓冲器(也称为“UIC缓冲器”)，特别是当车厢没有通过车辆转向架相互连接以及因此在行驶运行中两个彼此联接的车厢的间距可以变化时。

这种侧缓冲器用于，吸收和减弱在正常行驶运行中例如在制动时出现的冲击。

为了缓冲器既在近似静态的弹压时也在动态的负荷下达到良好的弹压特性，公知的是使用所谓的气体液压的减振装置，其由气体压力弹簧与液压的溢流系统的组合构成。在这种传统的气体液压的缓冲器的静态的或近似静态的弹压中，气体，通常为氮气，在缓冲器的气体压力弹簧部分内被压缩并因此产生作用到与缓冲器连接的缓冲盘上的反作用力。因此在从外部作用到缓冲器上的力减小时，气体弹簧通过随后的气体的膨胀促成了缓冲器的所谓的返回行程，亦即再次外弹。

在这种传统的气体液压的减振器的动态的负荷下，流过节流间隙的液压油或其它的液压液额外地负责：通过在流动过程中出现的压力降经由节流间隙产生遵循动态的力曲线的液压的反作用力，该反作用力抵抗造成弹压的冲击力地作用。在这种气体液压的减振器组合中值得期望的是，当在弹压时超过了一定的最小力时，才容许液压液经由节流间隙抵抗气体弹簧的压力的溢流，以便尤其是在静态的负载情况下不让气体弹簧占总弹性的份额缩小。

因此已知的是，设置有所谓的倍增阀，倍增阀按如下方式布置，即，使得在气体压力弹簧的气体室内存在的压力直接或间接作用到倍增阀的较大的作用面(“倍增面”)上，并且这种倍增阀通过这个直接或间接作用的气体压力被压入其阀座。而倍增阀的较小的作用面，也就是说在相反的一侧上，与传统的气体液压的减振器的液压部分处于作用连接。仅当(例如由于缓冲器通过冲击而被近似静态地弹压)在液压液中的压力是气体压力的多倍，例如五倍时，那么这个高的压力才有能力通过作用到倍增阀的小的作用面上而将这个倍增阀从其阀座移出从而释放通流间隙，液压液可以通过该通流间隙例如流入液压贮存器中。通过使用这种倍增阀尤其是实现了，在气体压力弹簧的气体室中的气体压力在缓冲器完全外弹的情况下可以保持得较低。由此能获得气体液压的减振装置的气体压力弹簧部分的有利的静态的特性曲线。

例如形式为节流芯轴的液压的节流装置与这种倍增阀的组合在公知的缓冲器装置中却导致了体积较为庞大的构造形态，这是因为节流芯轴被布置在缓冲器缸的中轴线上，并且倍增阀完全包围在节流芯轴之后的溢流区域。因此为了能够具有相应地大的气体压力弹簧侧的作用面，倍增阀的体积明显要大于溢流区域，液压液从靠后的液压腔通过由节流芯轴形成的节流间隙流入该溢流区域。

因此在传统的设备中必须设有倍增阀，这种倍增阀由于其大结构体积而需要大的材料耗费且此外很难设计。

由EP 2 535 237 A1已知一种设备，其示出了例如形式为节流芯轴的节流装置与倍增阀的组合。

具有构造在空心活塞的端部区域中的带溢流区域的阀装置的用于缓冲压力的设备包括倍增阀，倍增阀用其靠后的作用面(输入面)封闭经由至少一条通道与溢流区域连接的偏心地布置的液压室，其中，倍增阀本身相对于空心活塞的中轴线偏心地布置。

设备的空心活塞在此可以相对其进行容纳的缸伸缩状地沿着它的中轴线移动，其中，阀装置在空心活塞的端部区域上用于将构造在容纳性的缸中的液压腔划分成靠后的液压腔区域和靠前的液压腔区域。此外在空心活塞中在其与阀装置相反的端部上构造有气体室，该气体室借助分隔活塞与靠前的液压腔区域分开。分隔活塞同样布置成能沿中轴线运动。

在弹压时，也就是说，在空心活塞例如由于冲击移入缸内时，处在靠后的液压腔内的液压液以压力加载，并且因此流入到阀装置的溢流区域中并从那里经由至少一条通道流入倍增阀的输入侧上的偏心的液压室中。在这种情况下，那么在靠后的液压腔中，在溢流区域中以及在偏心的液压室中存在相同的压力。

在靠前的液压腔区域中，也就是说，在同样用液压液填充的室中在分隔活塞与倍增阀的输出面之间，由于分隔活塞的自由的可运动性而存在与在分隔活塞的另一侧上的气体室内一样的压力。因此，若在倍增阀的输入侧上在偏心的液压室中的压力乘以倍增阀的设计因数超过了在靠前的液压腔中的压力，也就是说，这个在偏心的液压腔中存在的压力足够大到使倍增阀抵抗在靠前的液压腔中的压力地被从其阀座中压出，那么在倍增阀处产生了通流间隙，通过该通流间隙液压液从偏心的液压室，也就是说，也可以从靠后的液压腔流入靠前的液压腔中。由于要求空间的过程，分隔活塞进一步运动到气体室中并压缩包含在气体室中的气体。

因此由于除溢流区域外还设置了偏心的液压室，所以能够偏心地按如下方式布置倍增阀，即，使得倍增阀不必包围溢流区域本身。由此达到了倍增阀的体积的明显减小，这还简化了它的结构。通过倍增阀在阀装置中的不处于中心的布置，除简单和成本低廉的构造方式外还获得了其它的优势，即，可以将节流芯轴设置在用于减弱压力的设备上，而倍增阀的使用则不会导致体积庞大的构造方式。由此得出的结果是，由于所需的结构空间极小，所以不必扩大缓冲设备的总长度。

在所述的实施方式中也规定，在缸上将节流芯轴按如下方式固定在其中轴线中，即，使得这个节流芯轴伸入阀装置的溢流区域。因此在靠后的液压腔与溢流区域之间的这个连接区域中构成了节流间隙，通常为环形的节流间隙。从靠后的液压腔挤出的液压液因此流过这个形成于节流芯轴与溢流区域之间的节流间隙，其中，所引起的压力降主要和间隙横截面有关。若空心活塞进一步进入缸，那么构造在空心活塞的端部区域上的阀装置因此进一步移入缸，由此使节流芯轴更深地进入阀装置的溢流区域。通过节流芯轴的专门匹配的造型，节流间隙的横截面在节流芯轴进入时减小，也就是说，节流芯轴进入阀装置的溢流区域越深，节流间隙的间隙横截面就越小。

通过这种结构上的措施考虑到了这样的事实，即，在通过缓冲设备的冲击吸收过程中，由于能量吸收而使彼此碰撞的车辆的相对速度随碰撞过程的时间历程而下降。因此压入速度，也就是说减振器的弹压速度，在这种碰撞过程期间也由于车辆质量的制动而减小。除了与其它参数相关外，在此出现的液压的力可以被描述为节流间隙横截面和压入速度(亦即缓冲设备的弹压速度)的函数。通过将节流芯轴构造用于通过其造型减小节流间隙横截面与其进入阀装置的溢流区域的进入深度的相关性，可以通过在弹压过程期间变小的速度(节流芯轴以该速度进入溢流区域)，尽可能使出现的液压的力保持恒定不变。与偏心地布置的倍增阀的组合同时负责：即使在这种与节流芯的组合的情况下也在简单的布置和很小的结构体积下近似获得缓冲设备的限定的静态的特性曲线。

此外规定，阀装置还具有止回阀，其中，止回阀按如下方式布置，即，使得恰好当在靠前的液压腔区域中的压力大于在溢流区域中的压力或在靠后的液压腔区域中的压力时，实现液压液从靠前的液压腔区域到溢流区域或从靠前的液压腔区域到靠后的液压腔区域的回流。通过这种用止回阀的解决方案能够按如下方式来调节缓冲设备的再次外弹，亦即所谓的返回行程，即，使得可以快速完成这个返回行程，而不会在负载情况下(亦即在弹压时)通过这条返回行程通道获得旁通可能性，亦即液压液从溢流区域经过倍增阀旁地进入到靠前的液压腔区域中的绕开可能性。

此外可以规定，按如下方式选择在靠前的作用面(即倍增阀的输出面)与靠后的作用面(即倍增阀的输入面)之间的面积比，即，为了打开倍增阀，在偏心的环形室中，压力必须是在靠前的液压腔区域中的压力的数倍。在此尤为有利的是，倍增阀的这个倍增因数确定为在2和8之间的范围内，例如为5，这意味着，在偏心的环形室中必须存在靠前的液压腔中存在的压力乘以这个倍增因数的压力值，才能使 倍增阀从其阀座移入其打开位置。在所选择的事例中，也就是说，当倍增因数确定为是5时，在偏心的环形室中必须至少存在靠前的液压腔区域中的压力的五倍，才能打开倍增阀。通过分隔活塞在空心活塞内的自由的可运动性，在靠前的液压腔区域中存在着与在气体室中同样的压力。因此这意味着，在气体弹簧内，亦即在气体室中，相应于在靠后的液压腔中的压力乘以倍增因数的倒数后的压力足以将倍增阀保持在其阀座中，亦即关闭的位置中，并因此防止液压液过早从溢流区域溢流到靠前的液压腔中。在所选的倍增因数为5的示例中，这意味着，在靠后的液压腔中存在的压力的五分之一，在气体弹簧内就足以将倍增阀保持关闭。由此，与不设置倍增阀时相比，可以使气体室的填充压力规定得明显更低。

在气体室方面规定，以处在过压下的气体填充气体室。这种处在过压下的气体尤其可以是氮气。通过对气体的选择和其与之相关的热动态特性以及伴随过压的选择，可以有利地影响按本实用新型的用于减弱压力的设备的静态的特性曲线。

此外规定，设置有带有至少一个空心活塞密封元件的空心活塞，其中，这个空心活塞密封元件按如下方式构造，即，使得在空心活塞于缸内移动期间确保内室相对外室的密封。此外可以规定，分隔活塞还装备有至少一个分隔活塞密封元件，分隔活塞密封元件除了其密封的特性外，还例如借助除液环在分隔活塞于空心活塞内移动时近似确保除去液压液。由此尽可能少地妨碍在气体室内的气体的纯净度，这有助于设备的改进的寿命以及因此能够必要地实现通过气体弹簧部分的高预张紧力限制运行引起的用于减弱压力的设备的弹压路径，以便在制动相互联接的有轨车辆的推进接合的情况下按如下方式限制在突然制动时朝着牵引方向负载的离合装置的猛击，即，使得可以避免离合装置的损伤，如离合器牵引钩或类似物的磨损。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，改善按照所说明的设备的倍增阀的工作方式。

通过一种用于减弱压力的设备提供了该技术问题的解决方案。所述设备具有：

-缸，在所述缸中构造有液压腔；

-能相对缸伸缩状地沿中轴线移动的空心活塞；

-构造在空心活塞的端部区域上的、用于将液压腔划分成靠后的液压腔区域和靠前的液压腔区域的阀装置；

-在空心活塞中以能沿中轴线运动的方式布置的分隔活塞，所述分隔活塞将在空心活塞内形成的气体室与靠前的液压腔区域分开，

其中，阀装置具有与靠后的液压腔区域连接的溢流区域和经由至少一条通道与所述溢流区域连接的偏心的液压室，

其中，阀装置还具有带有靠后的作用面和靠前的作用面的偏心布置的倍增阀，以及

其中，倍增阀的靠后的作用面与偏心的液压室以及倍增阀的靠前的作用面与靠前的液压腔区域处于液压的作用连接中，因而在倍增阀打开时液压液从偏心的液压室流入靠前的液压腔区域中，

有选择地设置下列特征的一个或多个：

-至少一个引导环，所述引导环布置在倍增阀的外圆周上且与阀装置的壳体处于作用连接，

-至少一个密封环，所述密封环布置在倍增阀的外圆周上且与阀装置的壳体处于作用连接，

-至少一个密封元件布置在倍增阀的通流间隙的区域中，所述通流间隙与阀装置的壳体处于作用连接。

通过这些措施确保了设备的更佳的功能性。尤其鉴于倍增阀的可靠的实施方案有利地建议，为这个倍增阀设置引导环，因而能可靠地实施从阀座的压出。由此可靠地实现倍增阀的关闭位置和打开位置。

一种特别有利的实施方式规定，设置两个引导环，它们彼此相间隔地布置。因此确保了倍增阀的妥善的支承和运动。密封环，优选O形环的布置确保了可靠的密封。

取代迄今为止规定的过渡配合的是在倍增阀的通流间隙的区域中设有密封环。通流间隙设置用于，使液压液可以从偏心的液压室，也就是说，从靠后的液压腔流入靠前的液压腔。为了保持负荷状态，有利地建议，选择由高性能弹性体制成的这种密封环。HYTREL(公司注册商标)尤其适用于此。这种材料的特征在于低弯曲疲劳和高承受能力。断裂强度和撕裂强度非常高，且这种材料是抗蠕变以及耐磨的。对于这种应用为密封装置必要的所需的强度和刚性是给定的。此外，可以有利地使用由带有类似特性的类似材料制成的密封环。

本实用新型还提出一种有轨引导的车辆，其带有根据本发明的设备。

其它有利的设计方案基于接下来的说明书和附图。

附图说明

在附图中：

图1示出用于减弱压力的按本实用新型的设备的立体视图；

图2示出按图1的设备的剖面图；

图3示出按图1的设备的阀装置的放大的剖面图。

具体实施方式

图1示出了按本实用新型的设备100的立体视图。设备100包括缸10和能在该缸中移动的空心活塞20。设备100是尤其用于轨道车辆的未加详细说明的缓冲器。

图2示出用于减弱压力的设备100的实施例的剖视图，该设备基 本上由缸10和能伸缩地沿中轴线1移动的方式布置在该缸内的空心活塞20构成。在空心活塞的端部区域中布置有阀装置40，该阀装置将构造在缸10内部的液压腔11划分成靠后的液压腔区域12和靠前的液压腔区域13。因此液压腔11至少部分地延伸到空心活塞20中；换句话说，靠前的液压腔区域13构造在空心活塞20内部。

分隔活塞25将靠前的液压腔区域13与构造在空心活塞20内的气体室21分开，其中，气体室21可以经由填充阀27用处于压力下的气体填充。分隔活塞25具有分隔活塞密封元件26且以能沿着中轴线1运动的方式布置。因此例如由于液压液从靠后的液压腔12流入靠前的液压腔区域13而造成的在靠前的液压腔区域13中的体积增加，促使分隔活塞25移动到气体室21中，此时在气体室21内的气体同时被压缩。

在空心活塞20于缸10内移动时，第一空心活塞密封元件22和第二空心活塞密封元件23防止了液压液从液压腔11中而出且经过缸10与空心活塞20之间的间隙旁地排出到包围设备100的外部区域中。尤其例如通过在第一空心活塞密封元件22和/或第二空心活塞密封元件23上的未示出的除液环来确保基本上不会有液压液对空心活塞的目前未移入缸内的外部区域24的表面进行润湿。

节流芯轴30被构造在液压腔11的靠后的液压腔区域12中且固定在缸的中轴线1上。在设备100的图2所示的状态下，节流芯轴30被布置在阀装置40的溢流区域41之前。这个节流芯轴适用于探入到溢流区域41中地按如下方式设计，即，使得在节流芯轴30与溢流区域41之间构造出节流间隙31。从靠后的液压腔区域12流入溢流区域41的液压液，通过在溢流期间在限制通流的节流间隙31处的压力降而被节流。阀装置40的壳体45与空心活塞20的端部区域连接。

工作方式：

在设备100的压缩过程中，空心活塞20由于外部的力的作用而沿着表示纵向方向的中轴线1移入到缸10中。固定在空心活塞20上的阀装置40相应地也进一步运动到缸10中，亦即进入靠后的液压腔区域12。由此在靠后的液压腔区域12中产生过压，并且在很小的操纵速度下，亦即在近似静态的弹压时，在阀装置的溢流区域41中产生相同的过压。偏心地布置的液压室43(优选构造成环形室)经由这个溢流区域41的至少一条通道42与阀装置40的溢流区域41连接，从而在这个偏心的液压室43中在这种近似静态的情况下存在与在液压腔11的靠后的液压腔区域12中相同的过压。这个偏心的液压室43借助倍增阀50以该倍增阀的输入侧封闭。在液压腔11的靠前的液压腔区域13中存在的压力作用到倍增阀50的输出侧上。

在足够大的压力下，也就是说，在偏心的液压室43中的压力与靠前的液压腔区域13中的压力之间相应足够的压力比下，倍增阀50打开并且允许液压液从溢流区域41经由通道42和偏心的液压室43溢流到靠前的液压腔区域13中。

在液压液经由通道42流入到偏心的液压室43中时，在偏心的液压室43中的压力作用到靠后的作用面52上，也就是说，作用到倍增阀50的输入面上。若这个作用到靠后的作用面52上的压力大于作用到倍增阀50的靠前的作用面51上的压力乘以倍增阀50的按照设计的倍增因数，那么倍增阀50被从其阀座压出且释放通流间隙53。

为了确保倍增阀50在阀装置40内部或壳体45内部的简单及精确的工作方式，在倍增阀50的圆周上设置至少一个引导环60。一种优选的实施方式规定(在图3中示出)，设有两个引导环60，它们提供倍增阀50在阀装置40内部的恰如其分的支承和可活动性。此外，为了提供密封，设有构造成O形环的密封环61。

另外由此确保了倍增阀50的复位，即，在倍增阀50的靠后的阀 腔54中存在较低的压力，亦即相应于在安装期间的环境压力的压力，而在倍增阀的关闭过程中则有来自气体弹簧的高得多的压力作用到这个倍增阀上。

当在倍增阀50打开的情况下至少部分释放通流间隙53时，这会在液压液溢流时除了造成在节流间隙31内的压力降外还造成通过这个通流间隙53的进一步的压力降。特别是在设备100的近似静态的操纵过程中，这导致了按本实用新型的设备100的极为有效的静态的力-路径特性曲线。

在倍增阀50的通流间隙53的区域中，优选在通流间隙53与溢流区域的通道42之间，设置有密封元件62。通流间隙53被设置用于，使液压液能从偏心的液压室，也就是说，也从靠后的液压腔流入靠前的液压腔。为了保持负荷状态，有利地建议，用高性能弹性体来构造这个密封元件62。HYTREL(公司注册商标)尤其适用于此。这种材料的特征在于低弯曲疲劳和高承受能力。断裂强度和撕裂强度非常高，且这种材料是抗蠕变以及耐磨的。对于这种应用为密封装置必要的所需的强度和刚性是给定的。此外，可以使用由具有类似特性的类似材料制成的密封元件62。

为了能够在空心活塞20的返回行程中实现液压液从靠前的液压腔区域13进入靠后的液压腔区域12的回流，且不会在溢流区域41与靠前的液压腔区域12之间构成在压力负载情况下附加的不期望的溢流通道，设置有形式为球阀的止回阀32，该止回阀能够实现液压液从靠前的液压腔区域13进入靠后的液压腔区域12的回流路线，并且同时在压力负载情况下封闭这条由此形成的附加的溢流通道。

本实用新型并不局限于参考附图所说明的实施方式。更确切地说能想到相应的修改方案。

附图标记列表

1 中轴线

10 缸、特别是圆形缸

11 液压腔

12 液压腔的靠后的液压腔区域

13 液压腔的靠前的液压腔区域

20 空心活塞

21 气体室

22 第一空心活塞密封元件

23 第二空心活塞密封元件

24 空心活塞的未移入的外部区域

25 分隔活塞

26 分隔活塞密封元件

27 填充阀

30 节流芯轴

31 节流间隙

32 止回阀

40 阀装置

41 阀装置的溢流区域

42 溢流区域的通道

43 偏心的液压室

45 阀装置的壳体

50 倍增阀

51 倍增阀的靠前的作用面

52 倍增阀的靠后的作用面

53 倍增阀的通流间隙

60 引导环

61 密封环

62 密封元件

100 设备。

Claims (9)

1.一种用于减弱压力的设备(100)，其中，所述设备(100)具有：

-缸(10)，在所述缸中构造有液压腔(11)；

-能相对缸(10)伸缩状地沿中轴线(1)移动的空心活塞(20)；

-构造在空心活塞(20)的端部区域上的、用于将液压腔(11)划分成靠后的液压腔区域(12)和靠前的液压腔区域(13)的阀装置(40)；

-在空心活塞(20)中以能沿中轴线(1)运动的方式布置的分隔活塞(25)，所述分隔活塞将在空心活塞(20)内形成的气体室(21)与靠前的液压腔区域(13)分开，

其中，阀装置(40)具有与靠后的液压腔区域(12)连接的溢流区域(41)和经由至少一条通道(42)与所述溢流区域(41)连接的偏心的液压室(43)，

其中，阀装置(40)还具有带有靠后的作用面(52)和靠前的作用面(51)的偏心布置的倍增阀(50)，以及

其中，倍增阀(50)的靠后的作用面(52)与偏心的液压室(43)以及倍增阀(50)的靠前的作用面(51)与靠前的液压腔区域(13)处于液压的作用连接中，因而在倍增阀(50)打开时液压液从偏心的液压室(43)流入靠前的液压腔区域(13)中，

其特征在于，有选择地设置下列特征的一个或多个：

-至少一个引导环(60)，所述引导环布置在倍增阀(50)的外圆周上且与阀装置(40)的壳体(45)处于作用连接，

-至少一个密封环(61)，所述密封环布置在倍增阀(50)的外圆周上且与阀装置(40)的壳体(45)处于作用连接，

-至少一个密封元件(62)布置在倍增阀(50)的通流间隙(53)的区域中，所述通流间隙与阀装置(40)的壳体(45)处于作用连接。

2.按权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述密封元 件(62)布置在所述通流间隙(53)与所述溢流区域(41)的通道(42)之间。

3.按权利要求1或2所述的设备(100)，其特征在于，所述密封元件(62)由高性能弹性体构成。

4.按权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，具有两个引导环(60)。

5.按权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，两个引导环(60)彼此相间隔地布置。

6.按权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，在引导环(60)之间布置有密封元件。

7.按权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述缸(10)是圆形缸。

8.一种有轨引导的车辆，其特征在于，其带有按权利要求1至7中任一项所述的设备(100)。

9.按照权利要求8所述的有轨引导的车辆，其特征在于，所述有轨引导的车辆是轨道车辆。