CN220151792U - 液压轴承套管和铁路车辆底盘 - Google Patents
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Abstract
一种液压轴承套管和铁路车辆底盘，液压轴承套管(1)，具有：‑环形橡胶主体(3)，该环形橡胶主体包括用于接纳轴承轴颈(12)的内套管(2)；‑外环形壳体(6)，环形橡胶主体支撑在该外环形壳体的内周上；‑在环形橡胶主体与环形壳体之间或在橡胶主体内部设计的并且能够用液压液体填充的至少两个腔室(7，8)，这些腔室通过至少一个平衡和节流通道(9)相互连接，使得在内套管由于支承力而受到负载时，液压液体能够在腔室之间进行交换。在环形橡胶主体中或其上布置有相对于橡胶材料弹性模量更大的增强载体(13，14)，使得在这些腔室中的一个腔室中的压力提升时，能够至少沿一个方向减小橡胶主体发生与膨胀或形状改变相对应的拉伸。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液压轴承套管，该液压轴承套管具有以下特征：
-优选两件式的用于接纳轴承轴颈的内套管；
-环形橡胶主体，该环形橡胶主体在径向外侧和/或轴向外侧至少部分地包围内套管并且与该内套管通过硫化相连接；
-外环形壳体，环形橡胶主体在轴向和径向外侧支撑在该外环形壳体的内周上；以及
-在环形橡胶主体与环形壳体之间或在橡胶主体的内部沿周向方向设计的、分别在圆周的子区域上延伸的、且能够用液压液体填充的至少两个腔室；
其中这些腔室通过至少一个平衡和节流通道相互连接，使得在内套管由于支承力而受到负载时，液压液体能够在这些腔室之间进行交换。
背景技术
此类用于影响和/或调节在车辆、尤其轨道车辆中的轴承的阻尼行为的液压轴承套管已经在不同的实施方式中已知。此类轴承套管用于弹性地支承可移动的部件，例如是车辆(尤其轨道车辆)的底盘部件，也被称为轮组引导套管。
此类被设计为橡胶金属轴承的轴承套管通常由位于内部的橡胶金属元件构成，该橡胶金属元件接纳在金属套筒中。外部的金属套筒例如与车辆的车身连接，而位于内部的橡胶金属元件容纳被紧固在底盘部件上的轴颈。在铁路车辆底盘中的轮组引导套管中，轴颈或螺栓与旋转架支架相连接，而外金属套筒支承在主弹簧摇杆中。
在橡胶金属元件的弹性体部分/橡胶部分与作为壳体元件的金属套筒之间布置有在圆周的子区域上延伸的且能够用液压流体/液压液体填充的腔室，这些腔室通常在轴承的部分圆周的上被设计为肾形的。这些能够填充的腔室彼此之间或与平衡腔室之间通过至少一个连接通道来连接。根据构造，这些液压腔室还可以完全布置在橡胶金属元件的橡胶部分中。
在该液压套管受到负载时，一个腔室由于该橡胶部分缩回而变小，使得在该腔室中的液压液体的一部分通过该连接通道流入另外的腔室或该平衡腔室中。该连接通道于是用作液压节流阀，即用作节流通道。流过相应地形成的节流通道产生消耗并且因此产生阻尼功。
由此，在至少部分地由该橡胶弹性材料围绕的、大约直径式对置安排的腔室中提供液压液体，用于提供其他振动吸收特性。在此，连接通道以其节流特性用作减振器或用于在对应的负载方向上提供动态的刚性。
在DE 103 10 633A1中公开了一种这样的轴承套管。其中描述了一种用于弹性地连接行走机构部件的轴承的套管。尤其被确定用于轨道车辆的套管具有内部壳体，为了形成环形间隙而围绕该内部壳体径向间隔地设置有外部壳体。在该环形间隙中存在橡胶弹性元件，该橡胶弹性元件限制两个直径式对置的腔室，这些腔室用液压液体填充并且通过设计为减振器的溢流通道彼此连接。
此类液压套管的阻尼特性由于其结构类型是而与频率有关。通常，低频振动(即振动频率低于大约2Hz，该振动一般伴随着约为10mm的振幅出现)被强烈地阻尼，而高频振动(即在高于所提及的值的频率范围内的振动)由于该液压液体和橡胶弹簧的惯性和不可压缩性更少地被阻尼。因此至今已利用这些特性，其方式为使得通过该连接通道的设计(即其直径和长度)而与频率有关地调节阻尼和动态刚性。在此，尝试以小的通道截面实现高动态刚性，同时橡胶主体具有高膨胀刚性。在快速行驶以及因此在轨道上出现短时间的连续颠簸以及由此产生的机械冲击时，需要这样的高刚性和硬支承，以便即使在高速时也能确保行驶安全性。
另一方面，如在转弯、低频冲击或准静态负载时，应实现尽可能软的支承。然而，这样的“软”刚性对应地只能通过软的橡胶主体来实现。然而，利用软橡胶主体无法实现至少部分由橡胶主体界定的液压腔室的高膨胀刚性。因此导致典型的目标冲突，其中在车辆纵向方向进行软支承的期望与提供所需的行驶安全性相冲突。
实用新型内容
在此提出本实用新型。即本实用新型基于以下目的：在特定静态负载或低频率下保持大致相同的特性或软支承时，缓和提及的目标冲突并且提高这样的支承的膨胀刚性。因此，该目的在于，设计所属类型的轴承套管，使得能够沿行驶方向在低频范围实现较软的刚性并且在限定的更高频率中实现高刚性，其中还应通过使用有利的材料、简单的设计和简单的制造方法来实现有利的制造。液压轮组引导套管应在低频率时提供软刚性，并且在更高频率时提供高刚性。
同样，本实用新型公开了一种具有根据本实用新型的作为轮组引导套管的液压轴承套管的轨道车辆底盘。
在此，在环形橡胶主体中或其上布置有相对于橡胶材料弹性模量更大的增强载体，使得在这些腔室中的一个腔室中的压力提升时，能够至少沿一个方向、优选沿行驶方向减小橡胶主体发生与膨胀或形状改变相对应的拉伸。
弹性模量E越大，材料的试样在特定负荷下所经受的变形ε越小。在线性范围内，这种关系大致通过胡克定律描述，其中σ＝E·∈(其中σ为应力，单位为N/mm2)。
在此，增强载体针对性地布置在橡胶主体中或其上，并且根据本实用新型的液压轴承套管被设计成使得在低频激励时(例如转弯或岔道行驶时)，车轮与相对于轨道的软纵向刚性相对应地进行调整，其中反作用力小并且因此磨损较小且噪音低。纵向方向上的这样的“柔软性”不一定与舒适性有关，而是减少了车轮与轨道之间的磨损以及噪声排放。在一些国家中例如计算出车轮-轨道磨损并且通过测量来查明。尤其主弹簧级的纵向刚性包含在该计算中，在此使用液压轮组引导套管来进行。然而相比之下，随着频率增大而增加的硬度应在纵向方向上提高运行稳定性。
在低频冲击或振动时，实现期望的软支承，而在高频负载时(如快速行驶以及因此在轨道上发生短时间的连续颠簸)实现刚性，即沿行驶方向的行驶安全性所需的高刚性。通过适应且与方向相关地将增强载体引入橡胶主体，针对性地在期望的区域提高其膨胀刚性并且由此明显缓和上文提及的目标冲突。测试表明，可以实现静态刚性与动态刚性之间的较大分布，其中静态刚性与动态刚性的比值达到了1:15。
有利的改进方案在于，增强载体通过硫化与环形橡胶主体相连接。由此，在制造根据本实用新型的轴承套管时已经获得了增强载体的简单结合。正是在这样的轴承套管中，从结构的角度来看可以以有利的方式实现其他设计方案，该设计方案在于，增强载体被设计为环形或螺旋状的。
另一个有利的设计方案在于，在环形橡胶主体中或其上布置有由金属材料制成的增强载体，这些增强载体优选地被设计为钢丝或钢圈。钢丝或钢圈可以以任意方式方法制造并且与其应用相适配。
另一个有利的设计方案在于，在环形橡胶主体中或其上布置有由塑料材料制成的增强载体。在制造轴承套管时，塑料材料也可以很容易地整合到橡胶材料中。在橡胶材料内部进行硫化也如在橡胶材料上进行粘合一样可行。
另一个有利的设计方案在于，在环形橡胶主体中或其上布置有由纤维材料、优选由芳纶纤维、玻璃纤维或碳纤维制成的增强载体。在这样的设计方案中，不仅可以实现通过缠绕制造增强载体(尤其在提及的“圆形”轴承套管)，还可以由纤维材料制成任意结构。这例如可以以其他有利的设计方案的形式实现，该设计方案在于，增强载体被设计为设置在环形橡胶主体中或其上的网或织物。
另一个有利的设计方案在于，在橡胶主体的两个轴向外侧端部上设置有两个硫化的支撑环、优选是由金属制成的支撑环，其中橡胶主体通过支撑环在轴向和径向上支撑在外环形壳体的内周上、优选地支撑在环形壳体的两个端部区域中。根据本实用新型，至少两个金属环被设置为增强载体，这些金属环在橡胶主体的内周上、在内套管的轴向端部与支撑环之间进行硫化。例如在轨道车辆底盘中使用时，需要利用这样在橡胶主体的两侧或端部处的金属支撑环的实施方式来将轴承套管用作轮组引导套管。
另一个有利的设计方案在于，被设计为金属环的增强载体至少部分地布置在橡胶主体内部。由此一方面实现增强载体的安全位置，并且另一方面实现低耗费的制造。
根据本实用新型类型的液压轴承套管尤其很好地在轨道车辆底盘中使用，在此是用作轮组引导套管。如上文已经解释的，在这样的轨道车辆底盘中重要的是可以在不同的方向形成不同的刚性。
附图说明
图1示出用于轨道车辆底盘的液压轴承套管1。
图2以立体图示出轮组引导套管在铁路车辆底盘的轨道车辆底盘中的应用或使用。
附图标记清单
1 轴承套管/轮组引导套管
2 内套管
3 环形橡胶主体
4 金属支撑环
5 金属支撑环
6 外环形壳体
7 液压腔室
8 液压腔室
9 液压腔室之间的平衡和节流通道
10 内套管的外缸套
11 金属套管(内套管)
12 轴承轴颈
13 硫化的增强载体(钢圈)
14 硫化的增强载体(钢圈)
15 固定环/固定件
16 密封环
17 铁路车辆底盘
18 旋转架支架
19 主弹簧摇杆
20 轮组
具体实施方式
应基于实施例来详细说明本实用新型。
图1在原则上示出用于在此未详细展示的轨道车辆底盘的液压轴承套管1。液压轴承套管具有用于接纳与旋转架支架连接的螺栓或轴承轴颈12的内套管2。液压轴承套管同样具有环形橡胶主体3，该橡胶主体在径向外侧和轴向外侧部分地包围内套管2并且在这些包围区域中通过硫化与该内套管相连接。轴承套管的在此示出的实施方式还具有在橡胶主体的两个轴向端部处硫化的环形金属支撑环4和5。
液压轴承套管还具有外环形壳体6，支撑环4和5以对应的固定件/固定环15固定在壳体的内周上、即固定在壳体的两个轴向端部上，并且通过密封环16向外密封。支撑环4和5用于安全地吸收特别高的轴向负荷并且从轴承壳体6通过橡胶主体3传递至内套管2。在铁路车辆底盘以外的应用领域的轴向负荷较低的情况下，可以设想没有这样支撑环的构造，其中例如通过橡胶主体、壳体与内套管之间的硫化连接来传递所有轴向负荷。
图1同样示出，液压轴承套管1具有在周向方向上在环形橡胶主体3与环形壳体6之间形成的、各自延伸过圆周的子区域并且被液压液体填充的两个腔室7和8，这些腔室通过平衡和节流通道9相互连接。行驶方向在此位于绘图平面中，并且液压腔室在轴承套管运行时由于在绘图平面中作用的径向力而或多或少地变形，使得位于其中的液压液体可以通过平衡和节流通道9流入相应其他腔室中。
为了简化平衡和节流通道9的制造，内套管2在此由两个共轴嵌套的空心圆柱体构成，即由设置有由钢制成的外套筒10的金属套管11构成。平衡和节流通道9在此被设计为套筒10的内表面的凹陷并且螺旋状地在内套管的部分长度上延伸。平衡和节流通道9因此大体上在钢套筒10与金属套管11的连接区域或接触区域中形成。
为此，内套管2或在此内套管2的外套筒10自然具有对应的输入孔，这些输入孔将相应的通道起点与对应的腔室相连接。自然，橡胶主体3也具有对应且与输入孔相对应的孔和进口。
轴承套管的在此现有的设计方案在于，被设计为钢圈的增强载体13、14部分地布置在并且硫化在橡胶主体3内部。相对于橡胶材料具有更高弹性模量的钢圈通过其在橡胶主体3的内周上以及在内套管2的轴向端部与支撑环4、5之间的布置来防止在腔室7、8中的一个腔室内压力升高时橡胶主体3沿轴承中心方向膨胀。于是通过这样根据本实用新型提供的橡胶主体的高膨胀刚性，动态刚性大体上取决于连接通道9的设计方案，即其直径和长度。在高速行驶和高频率负载下，需要高刚性和硬支承来保证行驶安全性。
然而，在此具有增强载体的构造的情况下，轴承套管在轴向方向上具有一定软度。在这方面，开篇所述的目标冲突以令人满意的程度通过根据本实用新型的具有增强载体的设计方案来实现。沿车辆纵向方向的低静态刚性只能以软橡胶实现，并且该橡胶自然不具有高膨胀刚性。为此，根据本实用新型设有增强载体。
为了更好地理解，图2以立体图示出了轮组引导套管在铁路车辆底盘17的轨道车辆底盘中的应用或使用。由内套管或两个共轴嵌套的空心圆柱体包围的轴颈或螺栓12与旋转架支架18相连接，而外壳体6(在此仅在分解图中可见)支承在接纳有轮组20的主弹簧摇杆19中。
Claims (16)
1.一种液压轴承套管(1)，该液压轴承套管具有以下特征：
-用于接纳轴承轴颈(12)的内套管(2)；
-环形橡胶主体(3)，该环形橡胶主体在径向外侧和/或轴向外侧至少部分地包围该内套管(2)并且与该内套管相连接；以及
-外环形壳体(6)，该环形橡胶主体(3)在轴向和径向外侧支撑在该外环形壳体的内周上；以及
-在该环形橡胶主体(3)与该环形壳体(6)之间或在该橡胶主体(3)的内部沿周向方向设计的、分别在圆周的子区域上延伸的、且能够用液压液体填充的至少两个腔室(7，8)；
-其中这些腔室(7，8)通过至少一个平衡和节流通道(9)相互连接，使得在该内套管由于支承力而受到负载时，液压液体能够在这些腔室(7，8)之间进行交换，
其特征在于，在该环形橡胶主体(3)中或其上布置有相对于橡胶材料而言其弹性模量更大的增强载体(13，14)，使得在这些腔室(7，8)中的一个腔室中的压力提升时，能够至少沿一个方向减小或防止该橡胶主体(3)发生与膨胀或形状改变相对应的拉伸。
2.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中，该环形橡胶主体(3)在该包围区域中进行硫化。
3.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中，该方向为行驶方向。
4.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中这些增强载体(13，14)通过硫化与该环形橡胶主体(3)相连接。
5.根据权利要求1或4所述的液压轴承套管，其中，这些增强载体(13，14)被设计成环形或螺旋状的。
6.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中，在该环形橡胶主体(3)中或其上布置有由金属材料制成的增强载体(13，14)。
7.根据权利要求6所述的液压轴承套管，其中，这些增强载体被设计为钢丝或钢圈。
8.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中，在该环形橡胶主体(3)中或其上布置有由塑料材料制成的增强载体。
9.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中，在该环形橡胶主体(3)中或其上布置有由纤维材料制成的增强载体。
10.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中，在该环形橡胶主体(3)中或其上布置有由芳纶纤维、玻璃纤维或碳纤维制成的增强载体。
11.根据权利要求9所述的液压轴承套管，其中这些增强载体被设计为设置在该环形橡胶主体(3)中或其上的网或织物。
12.根据权利要求1所述的液压轴承套管，其中，在该橡胶主体(3)的两个轴向外侧端部上设置有两个硫化的支撑环(4，5)，其中该橡胶主体(3)通过这些支撑环(4，5)在轴向和径向上支撑在该外环形壳体(6)的内周上，其中设置有被设计为金属环(13，14)的至少两个增强载体，这些增强载体在该橡胶主体(3)的内周上在该内套管的轴向端部()与这些支撑环(4，5)之间硫化。
13.根据权利要求12所述的液压轴承套管，其中支撑环(4，5)是由金属制成的支撑环。
14.根据权利要求12所述的液压轴承套管，其中该橡胶主体(3)支撑在该环形壳体(6)的两个端部区域中。
15.根据权利要求12所述的液压轴承套管，其中被设计为金属环(13，14)的增强载体至少部分地布置在该橡胶主体(3)内部。
16.一种铁路车辆底盘(17)，该铁路车辆底盘具有轮组引导套管，该轮组引导套管被设计为根据权利要求1至15之一所述的液压轴承套管。
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