CN110566626A - 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上液体腔室之间通过金属橡胶主簧相连；其中，所述金属橡胶主簧内设置有至少一个流道体，所述上液体腔室内的液体和所述下液体腔室内的液体通过所述流道体相连通。本发明具有减振的功能，同时能够提供变刚度和阻尼效果。

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，同时能够改变刚度和阻尼效果。
本发明的提出了一种液体复合弹簧，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上液体腔室之间通过金属橡胶主簧相连；
其中，所述金属橡胶主簧内设置有至少一个流道体，所述上液体腔室内的液体和所述下液体腔室内的液体通过所述流道体相连通。
本发明的进一步改进在于，所述外套包括筒形的刚性的外壁，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壁的底部，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，外部连接所述外壁；并且所述橡胶体内部设置有金属的隔板。
本发明的进一步改进在于，所述橡胶体内设置环形的流道体，所述流道孔设置在所述流道体上；
其中，所述流道孔构造成能够在所述上液体腔室和所述下液体腔室之间形成液体流通，并在流动过程中产生一定的阻尼力。
本发明的进一步改进在于，所述流道体为刚性的金属阻尼流道板，所述流道孔均匀开设在所述金属阻尼流道板上。
本发明的进一步改进在于，所述流道孔为直通孔或螺旋孔。
本发明的进一步改进在于，所述流道体为柔性的橡胶流道板，所述橡胶流道板内均匀设置有若干流道管，所述流道管通过预埋与橡胶流道板硫化成一体；
其中，所述流道孔设置在所述流道管内。
本发明的进一步改进在于，所述流道管为直通孔或螺旋孔。
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，所述外壁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。
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流道体相连通，液体能够通过流道体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金属橡胶主簧结构侧视示意图，显示了没有设置流道管的结构；
图3是根据本发明的一个实施方案的金属橡胶主簧结构立体示意图，显示了没有设置流道管的结构；
图4是根据本发明的一个实施方案的金属橡胶主簧结构俯视示意图，显示了没有设置橡胶流道板的结构；
图5是根据本发明的一个实施方案的金属橡胶主簧结构侧视示意图，显示了设置流道管的结构；
图6是根据本发明的一个实施方案的金属橡胶主簧结构俯视示意图，显示了设置流道管的结构；
图7是根据本发明的一个实施方案的金属橡胶主簧结构立体示意图，显示了设置流道管的结构。
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、金属橡胶主簧，4、上液体腔室，5、下液体腔室，12、金属垫片，13、凹槽，14、橡胶垫，21、外壁，22、密封件，30、橡胶体，31、流道体，32、流道孔，33、隔板，34、流道管，35、金属环。
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，液体通过流道孔在上、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和图2示意性地显示了根据本发明的第一实施例的液体复合弹簧，如图1所示，所述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4，所述上液体腔室4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5，所述下液体腔室5与所述上液体腔室4之间设置有一定的空间，并且所述下液体腔室5和所述上液体腔室4之间设置有金属橡胶主簧3，所述金属橡胶主簧3内通过橡胶弹性材质和金属支撑组件组合而成。在本实施例中，金属橡胶主簧3内设置有至少一个流道体31，所述上液体腔室4内的液体和所述下液体腔室5内的液体通过所述流道体31相连通。
在使用根据本实施例所述的液体复合弹簧时，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上液体腔室4和所述下液体腔室5，能够通过流道体31流通液体，从而在芯轴1移动时改变上液体腔室4和下液体腔室5内的空间。在流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，所述外套2包括刚性的外壁21，以及柔性的密封件22。所述外壁21为筒形结构，所述密封件22设置在外壁21的下端。其中，所述密封件22密封所述下液体腔室5的下端。通过柔性的密封件22使所述下液体腔室5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壁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5成为柔性液体腔室。在流体流动的过程中，下液体腔室5能够通过形变来改变体积，保证流体顺利流动。在芯轴1移动时，芯轴1与外套2的相对位置发生变化，从而带动流体流动，从而起到减振的效果。
在一个优选的实施例中，所述金属橡胶主簧包括橡胶体30，所述橡胶体30的中部连接所述芯轴1，外部连接所述外壁21，上端连接上液体腔室4，下端连接下液体腔室5。在本实施例中，所述橡胶体30内部设置有金属的隔板33。隔板33为环形或锥形的结构，与橡胶体30构成一个整体。
在一个实施例中，流道体31和隔板24均作为金属嵌件与橡胶体30硫化成一个整体形成金属橡胶主簧3。所述流道孔32贯穿所述橡胶体30连通所述上液体腔室4(如图1所示)。优选地，所述橡胶体30为在外壁21的上部硫化一层柔性的结构。其中，所述橡胶体30的中部与所述芯轴1固定相连。在另一个实施例中，所述橡胶体30设置在下液体腔室4的底部，并且与所述隔板33融合成一个整体(如图2所示)。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，上液体腔室4的底部通过橡胶体30密封，当芯轴1移动时能够带动橡胶体30移动，一方面橡胶体30能够起到减振的作用，另一方面橡胶体30形变带动上液体腔室4变形，从而使流体流动，这样能够改变整体液体复合弹簧的刚度和阻尼效果。
在一个实施例中，所述橡胶体内设置有流道体31，所述流道体31为环形的结构，具体来说是一个圆环筒形或环锥形的结构。所述流道孔32均匀设置在流道体31上。所述流道孔32构造成能够在所述上液体腔室4和所述下液体腔室5之间的流通液体，并在流动过程中产生一定的阻尼力。所述流道孔32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。在一个优选的实施例中，所述流道孔为直通孔，流道孔均匀设置在流道体内。在另一个优选的实施例中，所述流道孔为螺旋孔，盘绕在所述流道体的内部。流道孔的形状也可以是弯曲、弧形或倾斜的。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，上液体腔室4和下液体腔室5通过流道孔32相连通，在本实施例所述液体复合弹簧受到垂向载荷时下液体腔室5液体通过流道管进入或流出到上液体腔室4，形成阻尼力，从而减少冲击，提高减振效果。
在一个优选的实施例中，如图3和图4所示，所述流道体31为刚性的金属阻尼流道板，所述流道孔32均匀开设在所述流道体31上。在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，流道体31为金属浇铸或锻造而成的刚性材质，通过刚性的流道体31能够起到更好的支撑效果。这样，能够保证液体复合弹簧在发生形变时，流道体31不会发生形变而阻塞流道孔32。
在另一个优选的实施例中，如图4至图7所示，所述流道体31为柔性的橡胶流道板，所述橡胶流道板内均匀设置有若干流道管34，流道管34优选为刚性的材质，避免在液体复合弹簧发生形变的过程中阻塞流道管34。所述流道孔32设置在所述流道管34的内部。在本实施例中，所述流道管34通过预埋与橡胶流道板硫化成一体。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，流道体31为柔性的橡胶流道板，橡胶流道板具有良好的弹性，增加了液体复合弹簧整体的弹性。通过设置流道管34能够避免流道体31发生形变时影响液体在流道孔32内流动。
在一个实施例中，所述隔板33与流道体31的形状接近，优选为圆环筒形或环锥形的结构。隔板33起到支撑的作用，隔板33之间的间隙填充所述橡胶体30，或者隔板33嵌套在橡胶体30的内部，其下端连接所述下液体腔室5的上端。所述隔板的横截面呈环形设置。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。并且，所述隔板33分别设置在所述流道体31的内环的内部和外环的外部。
优选地，在本实施例中位于内部的隔板30的长度较长，位于外部的隔板的长度较短，隔板30的上端均连接所述上液体腔室4，其水平高度相对接近。下液体腔室5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30和密封件22发生形变，从而使所述隔板30上下移动。
在一个实施例中，所述流道管34为直通孔或螺旋孔，设置在所述上液体腔室4和所述下液体腔室5之间。流道孔32整体可以是直通型的结构，也可以是倾斜的结构、或者弯曲的结构或者螺旋筒形。能够实现阻尼连通的均在本发明范围内。通过设置成螺旋形结构的方式能够增加流程，从而增强阻尼和减振效果。
在一个实施例中，所述密封件22的外侧边缘设置有金属环35，所述外壁21的底部内侧设置有与所述金属环35配合的凹槽13。所述凹槽13为环形，金属环35能够放置在所述凹槽13内。其中，金属环35、密封件22通过螺栓连接所述外壁21。优选地，所述金属环35和所述凹槽13之间还设置有橡胶垫14。
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35。由于所述密封件22采用柔性材质，通过金属环35能够更加稳固地与所述外壁21相连。所述外壁21上设置有凹槽13，用于限定金属环35的位置，使螺孔对应，从而便于拆装。通过所述橡胶垫14增强密封性，以增强下液体腔室5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，所述凸起结构固定在所述芯轴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机构相配合的凹槽，凸起结构卡接在所述凹槽内。所述台阶结构的下方设置有金属垫片12，所述金属垫片12设置在凸起结构的另一端，从而将凸起结构固定。
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 (10)

1.一种液体复合弹簧，包括：
芯轴(1)；
外套(2)，其套设在所述芯轴(1)的上部，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(4)，所述上液体腔室(4)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(5)，所述下液体腔室(5)与所述上液体腔室(4)之间通过金属橡胶主簧(3)相连；
其中，所述金属橡胶主簧(3)内设置有至少一个流道体(31)，所述上液体腔室(4)内的液体和所述下液体腔室(5)内的液体通过所述流道体(31)相连通。
2.根据权利要求1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壁(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(5)的下端；
其中，所述密封件(22)的外部边缘连接所述外壁(21)的底部，其中部连接所述芯轴(1)。
3.根据权利要求2所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述金属橡胶主簧(3)包括橡胶体(30)，所述橡胶体(30)的中部连接所述芯轴(1)，外部连接所述外壁(21)；并且所述橡胶体(30)内部设置有金属的隔板(33)。
4.根据权利要求3所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述橡胶体(30)内设置环形的流道体(31)，所述流道孔(32)设置在所述流道体(31)上；
其中，所述流道孔(32)构造成能够在所述上液体腔室(4)和所述下液体腔室(5)之间形成液体流通，并在流动过程中产生一定的阻尼力。
5.根据权利要求4所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述流道体(31)为刚性的金属阻尼流道板，所述流道孔(32)均匀开设在所述金属阻尼流道板上。
6.根据权利要求5所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述流道孔(32)为直通孔或螺旋孔。
7.根据权利要求4所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述流道体(31)为柔性的橡胶流道板，所述橡胶流道板内均匀设置有若干流道管(34)，所述流道管(34)通过预埋与橡胶流道板硫化成一体；
其中，所述流道孔(32)设置在所述流道管内。
8.根据权利要求6所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述流道管(34)为直通孔或螺旋孔。
9.根据权利要求1至8中任一项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(35)，所述外壁(21)的底部内侧设置有与所述金属环(35)配合的凹槽(13)；
其中，所述金属环(35)设置在所述凹槽(13)内，并通过螺栓连接所述外壁(21)。
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)的内侧设置有凸起结构，所述凸起结构固定在所述芯轴(1)的内部。
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