CN111566378A - 液压轴承衬套 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压轴承衬套、尤其是用于轨道车辆传动装置的液压轴承衬套，其中，该液压轴承衬套具有以下特征：‑内衬套，该内衬套被配置用于接纳轴承轴颈，‑环形橡胶本体，该环形橡胶本体基本上包绕该内衬套并且经由其外圆周连接至该内衬套、优选地经由其圆周硫化在该内衬套上，以及‑两个环形支撑环，该两个环形支撑环优选地由金属制成、在该橡胶本体的两个轴向端部处被硫化在其上，‑外部环形壳体，这些支撑环支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周、优选是在该外部环形壳体的两个轴向端部处支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周，以及‑至少两个腔室，该至少两个腔室在圆周方向上、在该环形橡胶本体与该环形壳体之间形成，各自在该圆周的部分区域上延伸并且能够填充有液压流体，其中，这些腔室经由至少一个均衡和节流通道连接在一起，其中，该内衬套具有优选环绕的腔体，并且该均衡和节流通道基本上由布置在此腔体中的至少一个单独的管状线形元件形成、优选地由布置在此腔体中的至少一个柔性软管形成。

Description

液压轴承衬套
技术领域
本发明涉及一种液压轴承衬套、尤其是用于轨道车辆传动装置的液压轴承衬套，其中，该液压轴承衬套具有以下特征：
-用于接纳轴承轴颈的内衬套，
-环形橡胶本体，该环形橡胶本体基本上包绕该内衬套并且经由其外圆周连接至该内衬套、优选地经由其圆周硫化在该内衬套上，以及
-两个环形支撑环，该两个环形支撑环优选地由金属制成、在该橡胶本体的两个轴向端部处被硫化在其上，
-外部环形壳体，这些支撑环支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周、优选是在该外部环形壳体的两个轴向端部处支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周，以及
-至少两个腔室，该至少两个腔室在圆周方向上、在该环形橡胶本体与该环形壳体之间形成，各自在该圆周的部分区域上延伸并且能够填充有液压流体，
其中，这些腔室经由至少一个均衡和节流通道连接在一起。
背景技术
在多个不同设计中已知这种类型的用于影响和/或设置车辆、尤其是轨道车辆上的轴承的阻尼特性的液压轴承衬套。这种轴承衬套(也称为轮副引导衬套)用于弹性安装可移动部分，比如车辆、尤其是轨道车辆的传动装置的可移动部分。
一般来说，这种橡胶-金属轴承由内部橡胶-金属元件组成，该内部橡胶-金属元件被接纳在金属套筒中。外部金属套筒例如连接至车辆的本体，同时内部橡胶-金属元件接纳轴颈，该轴颈属于传动装置的一部分。
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腔室，这些腔室在圆周的部分区域上延伸并且能够填充有液压流体，所述腔室经常在轴承的部分圆周上以肾形的方式形成。这些可填充腔室通过至少一个连接通道连接在一起或连接至均衡腔室。
当液压衬套被加载时，橡胶部分的压缩减小了一个腔室的大小，使得该腔室中的一部分液压流体经过连接通道流入另一个腔室中或流入该均衡腔室中。于是，连接通道用作液压节流件，换言之用作节流通道。流经对应形成的节流通道产生消散并且因此产生阻尼功。
因此，在腔室中设置液压流体，这些腔室至少部分地被橡胶弹性材料围绕并且大约在直径上彼此相反地布置，以提供进一步的减振特性。在此，由于连接通道的节流特性，连接通道用作减振器或在对应的加载方向上提供动态刚度。
此类液压衬套的阻尼特性由于其设计而是依赖于频率的。通常，低频振动(即频率小于约2Hz、通常产生约10mm振幅的振动)在很大程度上被衰减；而高频振动(即频率范围高于所述值的振动)由于液压流体和橡胶弹簧的惯性和不可压缩性而以几乎无衰减的方式通过。利用这些特征，是因为通过连接通道的构型，阻尼和刚度以依赖于频率的方式设定。
可以按照沿着连接通道的长度的刚度和阻尼来设定基于液压流体柱的振动特性的弹性行为。在长溢流通道的情况下，当冲击或振动的时间间隔大(即振动频率低)时，从衬套传出的力仅可以经由液压流体并且经由溢流通道从一个腔室足够容易地传到另一个腔室。然而，如果机械负载以高频发生，由于液压流体的惯性和不可压缩性、可用的通道截面、以及通道长度，在两个相继冲击之间不可能足够快地流过或克服连接或溢流通道，以便通过从加载腔室到未加载腔室的溢流提供弹性。
利用这个效果，以便例如在轨道车辆以高速行进的情况下、并且因此在轨道上出现一连串短的不规则行为以及由此产生的机械冲击的情况下提供更大刚度。结果，当以高速行进时的安全性通过硬安装来确保并且因此避免过度柔软。
相比之下，处于低速，也就是说当在弯道等处附近行驶时，低刚度是有利的，并且相应的柔软度得以实现在于对应的液压流体柱可以在两个相继冲击之间从一个腔室传递到另一个腔室中。由通道长度给出了极限频率(该极限频率界定了在软安装的情况下刚性行为与阻尼行为)，因为溢流通道越长，极限频率越低，高于该极限频率，观察到以硬衬套进行刚性安装。
因此，在现有技术中，已知液压轮副引导衬套，这些液压轮副引导衬套由金属-橡胶本体组成，该金属-橡胶本体用于实现静态刚度和具有连接通道的两个一体的腔室。通过这个限定的连接通道，流体被交换，并且例如在行驶方向上产生了不同频率下不同的动态刚度。目前的现有技术描述了一种液压轮副引导衬套，该液压轮副引导衬套由用于实现静态刚度的金属-橡胶本体以及具有连接通道的两个一体的腔室组成。通过这个限定的连接通道，流体被交换，并且在行驶方向上产生了如所期望的不同频率下不同的动态刚度。
DE 103 10 633A1描述了一种用于传动装置的多个部分的弹性连接的轴承衬套。衬套(尤其是旨在用于轨道车辆的衬套)具有内壳体，外壳体围绕该内壳体以径向间隔的方式设置，以形成环形间隙。橡胶弹性元件位于环形间隙中，该橡胶弹性元件界定在直径上相反的两个腔室，这些腔室填充有液压流体并且经由减振器形式的溢流通道连接在一起。在这种情况下溢流通道可以以螺旋方式实现并且沿衬套或其壳体部分的外圆周和/或内圆周引导，但是至少部分地延伸通过轴承的内部部分或外部部分。
在衬套的优选的实施例中，溢流通道形成在内壳体部分的内壁与凹槽之间，该凹槽例如被成螺旋地引入到衬套所包绕的螺栓状元件的外部区域中。将凹槽引入轴承螺栓的外部面中(如在将环绕的凹槽引入车轴拉杆的活节螺栓中的这种情况下)是复杂的并且将轴承的功能或结构部分地转变成车轴拉杆的构型。结果，只有通过增大的气力才可以交换或替换轴承。
发明内容
因此，本发明是基于设计通用型的轴承衬套的目的，其方式为使得可以以通过改变连接通道的长度的简单方式来预先限定动态刚度特性。在这种情况下，液压轴承衬套旨在在行驶方向上在低频率范围内实现软刚度并且在限定的较高频率下实现高刚度；旨在通过避免力引导部件中的应力集中来实现有利的产品；并且因此允许使用有利的材料、简单的设计、和简单的生产方法。液压轮副引导衬套旨在在行驶方向上在低频率时实现软刚度并且在较高频率时实现高刚度。
该目的是通过主权利要求的特征实现的。在从属权利要求中包含了有利的改进。本发明同样披露了液压轴承衬套的特定生产方法和特定用途。
在这种情况下，内衬套具有优选环绕的腔体，并且该均衡和节流通道基本上由布置在此腔体中的至少一个单独的管状线形元件形成、优选是由布置在此腔体中的至少一个柔性软管形成。在此可以使用例如橡胶软管或由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯或其他弹性体或聚合物制成的软管。还可想到使用比如有色金属或金属等其他材料，但是还可以使用其他柔性材料用于软管/线形元件。
由于以此方式配置为单独的管状线形元件或柔性软管的连接通道的根据本发明的构造，使得用于可变静态刚度和动态刚度的非常简单的实施例变体成为可能，这是因为，根据管路元件或软管的直径，可以简单地实现节流通道的不同长度和圈数并且可以以此方式将均衡或节流通道单独地适配于各应用。在此还可以简单地建立“等同部分的原理”，因为，例如对于不同的轴承，具有其腔体的内衬套以完全相同的方式进行配置，而节流通道通过对应地可变***软管来设置。软管可按米获得并且可以因此以任何长度和尺寸容易地使用。这还允许可变静态刚度和动态刚度的非常简单的实施例变体。
在有利的发展中，腔体由该内衬套的内侧上的环绕的中空部形成，所述中空部在该内侧上由该轴承轴颈的外表面或外壁径向地界定。这种中空部可以简单地生产并且可以在金属衬套中非常简单地实现，因为，进行了径向向内指向的基本上U形的轧制或成形，使得根据本发明的腔体出现在该“U”的向内指向的支腿之间。
在进一步有利的构型中，内衬套由至少两个中空的圆柱形本体组成，其中，该一个中空的圆柱形本体同轴地装配到该另一个中空的圆柱形本体的内部，并且该腔体由至少一个优选环绕的凹部形成，该至少一个优选环绕的凹部至少在一个中空的圆柱形本体中、在面向相应的另一个中空的圆柱形本体的表面上。同样在此，相对简单地生产这种内衬套，因为在这种情况下，中空的圆柱形本体可以在将一个中空的圆柱形本体装配到另一个中空的圆柱形本体的内部之前进行合适的加工，并且可以在将一个中空的圆柱形本体装配到另一个中空的圆柱形本体内部之后形成对应的腔体。在这种情况下，一个中空的圆柱形本体可以设有切口，使得形成节流通道的软管可以随后通过这些切口被引入。
在进一步有利的构型中，该腔体以环绕的方式形成并且该单独的管状线形元件或柔性软管在该腔体内成螺旋地或螺旋状地延伸。结果是，通道的长度、并且因而还有阻尼是可广泛适应的。连接通道或软管、或管路元件可以例如作为平面螺旋件或以交织在一起的多个螺旋形式引入腔体中。同样地，这允许连接通道节省空间的布置。因此，例如通道***的相应端部可以通过两个或更多个通道连接至两个相反的腔室。
在进一步有利的构型中，该内衬套和该环形橡胶本体均具有预制的通路或通道，这些通路或通道用于连接位于该腔体中的该管状线形元件或软管的端部与这些相应的可填充腔室。这使得快速安装和简单交换均衡和节流通道更加容易。一般来说，在这种情况下，在通道***(即管路元件或软管)的端部处存在螺纹连接或压接连接，这取决于压力水平。
为了生产根据本发明的液压轴承衬套(其中内衬套例如由金属烧结材料或塑料组成)，特别适合的是通过3D打印工艺生产具有用于管状线形元件或软管的腔体的内衬套。以此方式，可以生产所有复杂的腔体形状，例如甚至产生具有底切轮廓的腔体形状。
根据本发明的液压轴承衬套作为用于轨道车辆的传动装置内的轮副引导衬套的应用是特别有利的，如上文阐述的。这在具有非常小的尺寸的部件中引起根据作用的负载/力的频率对刚度产生高影响的可能性。
另外的优点得自于对肾形腔室以及关于橡胶-金属部分或橡胶垫几何形状进行修改的可能性(在此非常简单)。同样，实现了动态刚度和刚度比Cx静态与Cx动态的简单变化。根据所需的动态刚度，通道***中的多个通道层、通道截面和不同通道长度是可能的。可以使用比如铝或塑料等材料。
另外，可使用具有不同粘度的不同流体。由于温度不灵敏性，当前使用乙二醇。根据本发明的构型允许简单、成本有效并且也可靠的组装。
在根据本发明的液压轴承衬套中，通过改变肾形件(即改变可填充液压腔室和橡胶垫几何形状)可以使静态刚度发生变化。根据所需的动态刚度，通道***中的不同通道截面和不同通道长度是可能的。此外，在限定的温度下可以使用具有不同粘度的不同液压流体。
可以借助于填充装置通过合适的填充孔进行填充，可选地还可以产生真空。
附图说明
本发明将在一个示例性实施例的基础上更详细地进行说明。
附图标记清单
1 液压轴承衬套
2 衬套
3 橡胶本体
4 支撑环
5 支撑环
6 环形壳体
7 可填充腔室
8 可填充腔室
9 均衡和节流通道
10 腔体/中空部
11 橡胶软管
12 轴承轴颈
13 连接或穿引元件
14 行驶方向
具体实施方式
图1示意性地示出了用于轨道车辆的液压轴承衬套1(在此未更详细地示出)。该液压轴承衬套具有用于接纳轴承轴颈12的内衬套2；并且还具有环形橡胶本体3，该环形橡胶本体基本上包绕内衬套2并且通过围绕其外圆周硫化而连接至其上；以及两个环形金属支撑环4和5，这两个环形金属支撑环在橡胶本体的两个轴向端部处被硫化在其上。
液压轴承衬套还具有外部环形壳体6，支撑环4和5支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周、特别是在壳体的两个轴向端部处支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周，并且通过对应的固定环进行固定。
图1同样示出了液压轴承衬套1具有两个腔室7和8，这两个腔室在圆周方向上、在环形橡胶本体与环形壳体之间形成，各自在圆周的部分区域上延伸并且能够填充有液压流体，所述腔室经由均衡和节流通道9(在这种情况下是呈橡胶软管11的形式)连接在一起。
在这种情况下为了接纳此橡胶软管11，内衬套2具有形成于内侧上的环绕的腔体10。均衡和节流通道9因此基本上由布置在腔体10中的单独的管状线形元件、在这种情况下具体是由柔性软管11形成，即与连接或穿引元件13分开。
该腔体10在此由该内衬套2的内侧上的环绕的中空部形成，所述中空部在该内侧上由该轴承轴颈12的外表面或外壁径向地界定。
在这种情况下，行驶方向14是沿附图的竖直轴线或与其平行，并且以“肾形”方式形成的腔室在轴承衬套的操作期间通过径向力或多或少程度地变形，使得位于这些腔室中的液压流体可以经由均衡和节流通道9流入相应的另一个腔室中。为此，内衬套2和橡胶本体3具有穿引件和流入孔(在此未更详细地展示)，这些穿引件和流入孔将相应的通道起点连接至对应的腔室。

Claims (7)

1.一种液压轴承衬套(1)、尤其是用于轨道车辆传动装置的液压轴承衬套，其中，该液压轴承衬套具有以下特征：
-用于接纳轴承轴颈(12)的内衬套(2)，
-环形橡胶本体(3)，该环形橡胶本体基本上包绕该内衬套(2)并且经由其外圆周连接至该内衬套、优选地经由其圆周硫化在该内衬套上，以及
-两个环形支撑环(4，5)，该两个环形支撑环优选地由金属制成、在该橡胶本体的两个轴向端部处被硫化在其上，
-外部环形壳体(6)，这些支撑环(4，5)支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周、优选是在该外部环形壳体的两个轴向端部处支撑抵靠该外部环形壳体的内圆周，以及
-至少两个腔室(7，8)，该至少两个腔室在圆周方向上、在该环形橡胶本体(3)与该环形壳体(6)之间形成，各自在该圆周的部分区域上延伸并且能够填充有液压流体，
其中，这些腔室(7，8)经由至少一个均衡和节流通道(9)连接在一起，其特征在于，该内衬套(2)具有优选环绕的腔体(10)，并且该均衡和节流通道(9)基本上由布置在此腔体中的至少一个单独的管状线形元件(11)形成、优选地由布置在此腔体中的至少一个柔性软管形成。
2.如权利要求1所述的液压轴承衬套，其中，该腔体(10)由该内衬套(2)的内侧上的环绕的中空部形成，所述中空部在该内侧上由该轴承轴颈(12)的外表面或外壁径向地界定。
3.如权利要求1所述的液压轴承衬套，其中，该内衬套(2)由至少两个中空的圆柱形本体组成，其中，该一个中空的圆柱形本体同轴地装配到该另一个中空的圆柱形本体的内部，并且该腔体由至少一个优选环绕的凹部形成，该至少一个优选环绕的凹部至少在一个中空的圆柱形本体中、在面向相应的另一个中空的圆柱形本体的表面上。
4.如权利要求1至3之一所述的液压轴承衬套，其中，该腔体以环绕的方式形成并且该单独的管状线形元件或柔性软管(11)在该腔体内成螺旋地或螺旋状地延伸。
5.如权利要求1至4之一所述的液压轴承衬套，其中，该内衬套(2)和该环形橡胶本体(3)均具有通路或通道，这些通路或通道用于连接位于该腔体中的该管状线形元件或软管的端部与这些相应的可填充腔室(7，8)。
6.一种用于生产权利要求1至5之一所述的液压轴承衬套的方法，其特征在于，具有用于该管状线形元件或软管的腔体的内衬套(2)通过3D打印工艺生产。
7.如权利要求1至5之一所述的液压轴承衬套作为用于轨道车辆的传动装置内的轮副引导衬套的用途。
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