CN111587329A - 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，并且该均衡和节流通道基本上在这些中空的圆柱形本体的连接区域(接触区域)中形成。

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，液压流体被设置腔室，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 10 633 A1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，该内衬套由至少两个中空的圆柱形本体组成，其中，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，并且该均衡和节流通道基本上在这些中空的圆柱形本体的连接区域(即，接触区域)中形成。
由于以此方式布置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，这是因为在这些中空的圆柱形本体组装之前，接触区域(即中空的圆柱形本体的相互面向表面)可以以简单的方式进行加工。例如凹槽可以引入到表面或***或凹陷中，在组装之后形成腔体，所述腔体形成均衡和节流通道。在此还可以简单地建立“等同部分的原理”，因为，例如对于不同轴承类型，一个中空的圆柱形本体以完全相同方式进行配置。
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，该内衬套由带有套压的外套筒的中空的圆柱形本体、优选是由设有外塑料套筒的金属衬套形成。这样的塑料套筒可以经由磨料或模制方法在上述意义上非常容易地加工，然后可以简单地压到/推到金属衬套上。在等同部分的原理的含义内，例如内金属衬套可以保持相同并且塑料套筒在各自情况下进行适配。
在进一步有利的构型中，该均衡和节流通道被配置为该相应的中空的外圆柱形本体或该套筒的内表面中的凹部或凹陷。如上文已经阐述的，这种构型产生了均衡或节流通道的简单生产。
在进一步有利的构型中，该均衡和节流通道沿该内衬套的至少一部分长度成螺旋地延伸。结果是，通道的长度、并且因而阻尼是可广泛适应的。连接通道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实现。这允许连接通道的节省空间的布置，如同连接通道的构型基本上为圆弧形的形式一样或以由部分圆弧形的形式的通道组成的方式一样。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，该环形橡胶本体密封这些中空的圆柱形本体，其中，一个中空的圆柱形本体朝向外侧同轴地装配到另一个中空的圆柱形本体的内部，其中，该橡胶本体具有通路或通道，这些通路或通道用于在这些中空的圆柱形本体的连接区域中设置的均衡和节流通道与该相应的可填充腔室之间进行连接。由于两个中空的圆柱形本体(即例如塑料套筒和金属内环)的硫化和连接，无需额外地密封通道***。通过这种方式，通道***在内部而且还朝向外部存在一致密封。简单的无空气的填充同样是可能的。
这种构型特别适合与用于生产液压轴承衬套的有利方法结合，其中，该内衬套由带有套压的外塑料套筒的中空的内圆柱形本体形成，在该套压的外塑料套筒的内表面上，该均衡和节流通道被形成为凹部或凹陷，其特征在于，该外塑料套筒通过3D打印工艺产生、然后压到该中空的内圆柱形本体上、然后该环形橡胶本体被硫化在其上。
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。同样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。根据本发明的构型还允许简单、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 塑料套筒
11 金属衬套
12 轴承轴颈
13 流入孔
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传动装置的液压轴承衬套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连接在一起。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、或在这种情况下内衬套2的外套筒10一定具有对应的流入孔13，这些流入孔将相应的通道起点连接至对应的腔室。当然，对应于流入孔13的对应的流入件和孔还具有橡胶本体3。
在根据本发明的实施例中，内衬套2由两个中空的圆柱形本体组成、具体地由设有外塑料套筒10的金属衬套11组成，其中，一个中空的圆柱形本体同轴地装配到另一个中空的圆柱形本体的内部。
在这种情况下，均衡和节流通道9被配置为塑料套筒10的内表面中的凹部，并且该均衡和节流通道沿内衬套的部分长度成螺旋地延伸。因此，均衡和节流通道9基本上在塑料套筒10和金属衬套11的连接区域或接触区域中形成。

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)由至少两个中空的圆柱形本体(10，11)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，并且该均衡和节流通道(9)基本上在这些中空的圆柱形本体(10，11)的连接区域(接触区域)中形成。
2.如权利要求1所述的液压轴承衬套，其中，该内衬套(2)由带有套压的外套筒的中空的圆柱形本体、优选是由设有外塑料套筒(10)的金属衬套(11)形成。
3.如权利要求1或2所述的液压轴承衬套，其中，该均衡和节流通道(9)被配置为在该相应的中空的外圆柱形本体或该套筒的内表面中的凹部或凹陷。
4.如权利要求1至3之一所述的液压轴承衬套，其中，该均衡和节流通道(9)沿该内衬套(2)的至少一部分长度成螺旋地延伸。
5.如权利要求1至4之一所述的液压轴承衬套，其中，该环形橡胶本体(3)密封这些中空的圆柱形本体(10，11)，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，其中，该橡胶本体具有通路或通道，这些通路或通道用于在这些中空的圆柱形本体的连接区域中设置的均衡和节流通道(9)与该相应的可填充腔室(7，8)之间进行连接。
6.一种用于生产如权利要求1至5之一所述的液压轴承衬套的方法，其中，该内衬套由带有套压的外塑料套筒的中空的圆柱形本体形成，在该套压的外塑料套筒的内表面上，该均衡和节流通道被形成为凹部或凹陷，其特征在于，该外塑料套筒通过3D打印工艺产生、然后压到该中空的内圆柱形本体上、然后该环形橡胶本体被硫化在其上。
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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