CN111706639B - 一种液压复合衬套、用于其的流道及流道的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种液压复合衬套，包括：芯轴；设置在所述芯轴的外周表面上的橡胶体，所述橡胶体构造有两个径向相对分布的凹腔；两个彼此间隔开套设在所述橡胶体上的支撑环；以及以过盈配合方式压装在所述支撑环的径向外侧的外套；其中，所述外套覆盖所述凹腔而在所述橡胶体与所述外套之间形成两个用于容纳液压流体的液压腔体，且所述支撑环构造有供液压流体过流的流道，两个所述液压腔体通过所述流道彼此连通，在所述外套与所述凹腔的连接处分别对应设有密封装置，从而对所述液压腔体形成密封。本发明还提出了一种用于液压复合衬套的流道及流道的形成方法。

Description

一种液压复合衬套、用于其的流道及流道的形成方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、尤其是轨道车辆的液压复合衬套。本发明还涉及一种用于液压复合衬套的流道，以及一种流道的形成方法。
背景技术
液压衬套是在车辆(例如汽车和轨道车辆)中广泛应用的一种零件，主要安装在车辆的悬架或转向架上，用于缓冲振动和冲击，以提高车辆行驶的稳定性和安全性。液压衬套通常包括芯轴、橡胶体和套设在芯轴外侧的外套，其主要通过在橡胶体的内部设有两个液压腔体，并通过流道连通，液压腔体内灌注液压流体。当车辆在特殊路段，车轮会驱使芯轴和外套发生相对运动，而导致液压腔体会对应发生扩张和收缩，从而使液压流体便能够在两个液压腔体之间流动。由此，实现液压衬套的刚度调节，以使得列车保持稳定运行。
在实际应用中，液压流体经流道流动时容易从流道与其他零部件的接触缝隙中流出，液压流体会在流道槽之间横向窜动，从而严重影响液压衬套的工作性能。因此，对用于连通两个液压腔体的流道的密封要求很高。
现有的液压衬套通常将流道设置在芯轴或支撑环的表面，进而通过橡胶体或外套直接压装，从而使流道形成密封。然而，液压衬套在工作过程中受载荷和振动的双重影响，液压腔体的容积不断发生变化，且液压腔体中的液压流体的压强很大，容易出现液体压强激增的情况。这使得现有的流道密封方式无法满足密封要求，导致流道内的流体横向串漏，无法实现有效的密封，严重影响了液压衬套的密封性能，这极大地影响了液压衬套的刚度调节和使用寿命。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种液压复合衬套，该液压复合衬套能够有效提升液压腔体的整体密封效果，从而提高了液压复合衬套的刚度调节性能。
本发明还提出了一种用于液压衬套的流道及流道的形成方法，该流道能够有效提高密封性能，并能承受液体压强，该流道形成方法有效保证了流道的密封性能，进一步提高了液压复合衬套的刚度调节性能。
为此，本发明提出了一种液压复合衬套，包括：芯轴；设置在所述芯轴的外周表面上的橡胶体，所述橡胶体构造有两个径向相对分布的凹腔；两个彼此间隔开套设在所述橡胶体上的支撑环；以及以过盈配合方式压装在所述支撑环的径向外侧的外套；其中，所述外套覆盖所述凹腔而在所述橡胶体与所述外套之间形成两个用于容纳液压流体的液压腔体，且所述支撑环构造有供液压流体过流的流道，两个所述液压腔体通过所述流道彼此连通，在所述外套与所述凹腔的连接处分别对应设有密封装置，从而对所述液压腔体形成密封。
在一个实施例中，所述密封装置包括第一密封件和与所述第一密封件适配安装的第二密封件，所述第一密封件适配布设在所述橡胶体的外周表面，所述第二密封件与所述第一密封件适配安装，以使所述密封装置对所述凹腔形成密封而形成所述液压腔体。
在一个实施例中，所述第一密封件与所述橡胶体和所述支撑环硫化为一体，且在所述第一密封件与所述第二密封件的安装面之间设有第一橡胶层。
在一个实施例中，所述第一密封件构造成圆筒状，且在所述第一密封件的侧壁上对称设有两个用于适配安装所述第二密封件的台阶孔，所述第一橡胶层设置在所述台阶孔的台阶面上。
在一个实施例中，所述芯轴构造成具有中间凸台的阶梯轴，在所述芯轴的外周表面采用橡胶通过硫化方式形成所述橡胶体，所述中间凸台的直径构造成沿轴向两端向中间先递减后递增，所述橡胶体适应所述中间凸台的轮廓而形成于所述中间凸台的外周表面上。
在一个实施例中，所述支撑环的内壁构造成能够与所述中间凸台的外周轮廓相适配。
在一个实施例中，在所述外套和所述第二密封件的对应于所述液压腔体的侧壁区域分别设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔连通而形成与所述液压腔体连通的注液口，所述注液口用于向所述液压腔体内注入液压流体。
在一个实施例中，所述注液口采用球涨式高压堵头进行密封。
根据本发明，还提出了一种用于如上所述的液压复合衬套的流道，所述流道构造成包括第一子流道和连接在所述第一子流道的两端的第二子流道，其中，所述第一子流道形成于所述支撑环的外表面且沿周向延伸，两个所述第二子流道形成于所述支撑环的内部且分别与所述橡胶体内对应的所述液压腔体连通，从而使两个所述液压腔体通过所述流道彼此连通，两个所述支撑环中的一个设有所述流道。
在一个实施例中，所述第二子流道包括沿轴向延伸的第一部分和与所述第一部分连通且沿径向延伸的第二部分，所述第一部分与相应的所述液压腔体连通，所述第二部分与所述第一子流道连通。
在一个实施例中，在所述第一子流道的外侧适配安装有密封垫，所述密封垫的内侧硫化有第二橡胶层，所述第一子流道与所述外套之间通过所述密封垫形成密封。
根据本发明，还提出了一种如上所述的流道的形成方法，包括以下步骤：
在一个所述支撑环的外周表面以开槽方式设置所述第一子流道，所述第一子流道沿周向延伸至两端分别与所述液压腔体在周向上对应；
在所述支撑环的内部开设所述第二子流道；
将所述支撑环与所述橡胶体硫化为一体，并将所述密封垫安装在所述第一子流道的外侧；
将所述外套以过盈配合方式压装在所述支撑环的径向外侧，以使所述密封垫对所述第一子流道形成压合密封，从而在所述支撑环的内部形成所述流道。
与现有技术相比，本发明的优点之处在于：
根据本发明的液压复合衬套能够有效提升液压腔体的整体密封效果，并能够显著提高液压复合衬套的刚度调节性能。液压复合衬套通过密封装置有效保证了第二密封件与橡胶体之间的密封，并有效提高了液压复合衬套的密封性能和刚度调节性能，从而有效避免了流道内的流体横向串漏，并能够承受液压流体的压强，大大提高了液压复合衬套的密封性能。根据本发明的用于液压复合衬套的流道通过密封垫对流道形成有效密封，其能够有效提高密封性能，并承受液压流体压强，进一步增强了液压复合衬套的密封性能，从而进一步提升了液压复合衬套的刚度调节性能，这非常有利与改善产品的疲劳性能。根据本发明的流道的形成方法，其工艺简单，并能够显著提升流道的密封性能，进一步提增强了液压复合衬套的整体密封性能，进一步增强了液压复合衬套的刚度调节性能。此外，液压复合衬套及流道的结构简单，密封效果显著，且能够有效承受液压流体的压强，从而有效延长了液压复合衬套和流道的使用寿命。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1是根据本发明的液压复合衬套的轴向剖视图。
图2是图1中沿线B-B的剖视图。
图3是图1中沿线C-C的剖视图。
图4是图2中E指示区域的放大图。
图5显示了第一密封件的立体结构。
图6显示了第二密封件的结构。
图7是图2中F指示区域的放大图。
图8显示了橡胶体、第一密封件与第二密封件的一个实施例的结构。
图9示意性地显示了支撑环上的流道及密封垫处于未装配状态下的结构。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
需要说明的是，本申请中的用语“轴向”和“径向”分别是指图2中的水平和垂直方向，并将液压复合衬套100的对应于液压腔体部分的径向定义为径向空向，将对应于非液压腔体部分的径向定义为径向实向。
图1是根据本发明的液压复合衬套100的轴向剖视图。如图1所示，液压衬套100包括芯轴10、套设在芯轴10的外周上的橡胶体20、两个彼此轴向间隔开套设在橡胶体20的径向外侧的支撑环30，以及以过盈配合方式压装在支撑环30的径向外侧的外套40。芯轴10通常是预成型件，芯轴10的两端例如可与轨道列车的转向架构架相连。在芯轴10的外周表面采用橡胶通过硫化方式形成橡胶体20，且芯轴10和支撑环30采用硫化方式一体成型，这极大地增强了液压复合衬套100的整体性能。
根据本发明，芯轴10构造成具有中间凸台的阶梯轴。如图2和图3所示，芯轴10的中间凸台部分的直径构造成沿轴向两端向中间先递减后递增，中间凸台的中部区域的直径不变。橡胶体20适应中间凸台的轮廓而硫化在中间凸台的外周表面上，从而使橡胶体20也形成直径从轴向两端向中间先递减后递增，且橡胶体20的轴向中部的直径不变。
如图1和图2所示，橡胶体20设有两个径向相对分布的凹腔，两个凹腔对应设置在中间凸台的中部区域的径向外侧。凹腔在轴向和周向上均设置成部分延伸。两个支撑环30间隔开套设在橡胶体20上，且处于凹腔的轴向两侧。支撑环30的轴向外端分别对应与橡胶体20的轴向端面平齐。外套40以过盈配合方式压装在支撑环30的径向外侧，外套40覆盖凹腔而在橡胶体20与外套40之间形成两个用于容纳液压流体的液压腔体21，液压腔体21用于容纳液压流体。由此，两个液压腔体21在径向上相对，即，两个液压腔体21都设置成在周向上部分地延伸，且轴向上处于橡胶体20的轴向中部。
在本实施例中，在凹腔的中部设有径向向外延伸的径向凸起22，径向凸起22的最大外径小于橡胶体20的最大外径，且液压腔体21在周向上和轴向上处于中部区域的径向厚度均小于两侧区域的径向厚度。径向凸起22能够限制外套40与芯轴10的相对运动行程，从而起到二次刚度的效果。
在实际应用过程中，当轨道列车一些特殊工况下，车轮的运动会驱使芯轴10和外套40发生相对运动，使得处于前方的液压腔体21和处于后方的液压腔体21会分别地发生扩张和收缩。这样，液压流体便能够在两个液压腔体21之间流动，从而相应地调节了液压衬套100的刚度，使得列车保持稳定运行。这种变化的刚度是液压衬套100的一项重要性能。液压衬套100的这些特征和功能是本领域中已知的，例如可以参阅本申请人的中国专利文献CN108150536A，该专利文献通过引用结合于本文中
根据本发明，在外套40与凹腔的连接处分别对应设有密封装置，从而对液压腔体21形成密封。支撑环30构造有供液压流体过流的流道70，两个液压腔体21通过流道70彼此连通，这使得液压复合衬套100能够实现在径向空向、径向实向和轴向上的刚度调节，从而大大提高了液压复合衬套100的刚度调节性能。
如图2至图4所示，密封装置包括第一密封件50和与第一密封件50适配安装的第二密封件60。第一密封件50适配布设在橡胶体20的外周表面，第二密封件60与第一密封件50密封安装，以使密封装置对凹腔形成密封，从而在第二密封件60与凹腔的径向之间形成液压腔体21。
图5和图6分别显示了第一密封件50和第二密封件60的立体结构。如图5所示，第一密封件50构造成圆筒状，且在第一密封件50的侧壁上对称设有两个台阶孔52，台阶孔52用于安装第二密封件60，台阶孔52能够与橡胶体20上的凹腔相对应。第二密封件60构造为弧形板状，其能够适配安装到台阶孔52上而与第一密封件50形成圆筒形结构。第一密封件50与橡胶体20硫化为一体，并且在第一密封件50的台阶孔52的台阶面上设有第一橡胶层51，由此能够使第一密封件50与第二密封件60的安装面之间形成有效密封。密封装置通过外套40压合安装，使得第二密封件60的外周表面与第一密封件50的外周表面平齐，并通过密封装置对液压腔体21形成有效密封，这显著提升了液压腔体21的密封性能，大大提高了液压复合衬套100的刚度调节性能。
根据本发明，支撑环30构造成大致呈圆筒状。支撑环30的直径设置成从轴向外端向轴向内端先递减后递增，从而使支撑环30的内侧壁面能够与橡胶体20的外部轮廓适配。支撑环30的这种结构尤其有利与增强对橡胶体20的压装效果，有利于增强液压腔体的密封性能。支撑环30套设在橡胶体20上，且处于凹腔的轴向两侧。支撑环30的轴向内端面上设有安装台阶，用于适配安装密封装置。密封装置中的第一密封件50的轴向两端分别对应适配安装在支撑环30的安装台阶上，且橡胶体20硫化延伸至支撑环30与第一密封件60的轴向内端面，从而使液压腔体21形成有效密封，并有效保证了密封装置安装的稳定性，进一步提高了液压复合衬套100的刚度调节性能。
如图7所示，在外套40和第二密封件60的对应于液压腔体21的侧壁区域分别设有第一通孔和第二通孔，第一通孔与第二通孔连通而形成与液压腔体21连通的注液口23，注液口23用于向液压腔体21内注入液压流体。注液口23采用球涨式高压堵头231进行密封。在实际应用过程中，能够打开注液口23向液压腔体21内补充添加液压流体，添加完后通过球涨式高压堵头231对注液口23进行有效封堵，从而关闭注液口23。球涨式高压堵头231能够对注液口23形成有效密封，非常有利与提高液压腔体21的密封可靠性。
在一个实施例中，液压复合衬套100的橡胶体20和密封装置可根据支撑环30的厚度设有开口80。如图8所示，开口80的开口角度α可根据外套40与支撑环30及密封装置之间的过盈量来设置，开口角度α设置成处于6°-10°的范围内。开口80的这种结构能够进一步增强液压复合衬套100在周向和径向上的刚度调节性能，从而能够进一步改善产品的疲劳性能。
根据本发明，流道70设置在支撑环30上。如图4所示，流道70构造成包括第一子流道71和连接在第一子流道71的两端的第二子流道72。第一子流道71形成于支撑环30的外表面且沿周向延伸，第一子流道71沿周向延伸至两端分别能够与液压腔体21在周向上对应。第一子流道71设置成凹槽，且在槽口处设有用于适配安装密封垫73(见下文)的安装槽。两个第二子流道72形成于支撑环30的内部，且分别与橡胶体20内对应的液压腔体21连通，从而使两个液压腔体21通过流道70彼此连通。液压复合衬套的两个支撑环30中的一个设有流道70。
如图4所示，第二子流道72构造成包括沿轴向延伸的第一部分和与第一部分连通且沿径向延伸的第二部分，第一部分与相应的液压腔体21连通，第二部分与第一子流道71连通。由此，橡胶体20内的两个液压腔体21通过流道70彼此连通，从而能够实现调节在径向空向、径向实向和轴向上的刚度。
根据本发明，在第一子流道71的安装槽内适配安装有密封垫73，在密封垫73的内侧硫化有第二橡胶层731。密封垫73安装时，第二橡胶层731处于密封垫73与安装槽的配合面之间。密封垫73在外套40的压装作用下能够对第一子流道71形成有效密封，从而使外套40与流道70之间通过密封垫73形成有效密封。流道70的这种结构尤其能够显著增强流道70和液压腔体21的密封性能，从而极大地提升了液压复合衬套100的刚度调节性能，非常有利于改善产品的疲劳性能。图9示意性地显示了支撑环30上的流道及密封垫73处于未装配状态下的结构。
下面介绍根据本发明的用于液压复合衬套的流道70的形成方法。首先，在一个支撑环30的外周表面以开槽方式设置第一子流道71，第一子流道71沿周向延伸至两端分别能够与液压腔体21在周向上对应。之后，在支撑环30的内部开设第二子流道72，在第一子流道71的两端位置处分别沿支撑环30径向向内开设第二子流道72的第二部分，第二部分径向向内延伸至能够与液压腔体21在径向上对应，并沿支撑环30的轴向向内开设第一部分直至延伸到支撑环30的轴向内端面。第一部分的两端分别与第二部分和液压腔体21连通。之后，将支撑环30与橡胶体20硫化为一体。之后，在密封垫73的内壁面上硫化第二橡胶层731，并将密封垫73适配安装在第一子流道71的安装槽内，使得密封垫73与安装槽之间形成密封。之后，将外套40以过盈配合方式压装在支撑环30的径向外侧，并将密封垫73压装在安装槽内，从而通过密封垫73对第一子流道71形成压合密封。由此，在支撑环30的内部形成流道70。
根据本发明的液压复合衬套100能够有效提升液压腔体的整体密封效果，并能够显著提高液压复合衬套100的刚度调节性能。液压复合衬套100通过密封装置有效保证了液压腔21的密封性能，避免了液压流体流动至密封装置的各配合面的间隙内，避免了流道70内的液压流体横向串漏，同时能够承受液压流体的压强，大大提高了液压复合衬套100的密封性能。根据本发明的用于液压复合衬套的流道70通过密封垫73对流道70形成有效密封，其能够有效提高密封性能，并承受液压流体压强，进一步增强了液压复合衬套100的密封性能，从而进一步提升了液压复合衬套100的刚度调节性能，这非常有利与改善产品的疲劳性能。根据本发明的流道70的形成方法，其工艺简单，并能够显著提升流道70的密封性能，进一步增强了液压复合衬套100的整体密封性能，进一步增强了液压复合衬套100的强度调节性能。此外，液压复合衬套100及流道70的结构简单，密封效果显著，且能够有效承受液压流体的压强，从而有效延长了液压复合衬套100和流道70的使用寿命。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种液压复合衬套，包括：
芯轴(10)；
设置在所述芯轴的外周表面上的橡胶体(20)，所述橡胶体构造有两个径向相对分布的凹腔；
两个彼此间隔开套设在所述橡胶体上的支撑环(30)；以及
以过盈配合方式压装在所述支撑环的径向外侧的外套(40)；
其中，所述外套覆盖所述凹腔而在所述橡胶体与所述外套之间形成两个用于容纳液压流体的液压腔体(21)，且所述支撑环构造有供液压流体过流的流道(70)，两个所述液压腔体通过所述流道彼此连通，所述流道构造成包括第一子流道(71)和连接在所述第一子流道的两端的第二子流道(72)，所述第一子流道形成于所述支撑环的外表面且沿周向延伸，两个所述第二子流道形成于所述支撑环的内部且分别与所述橡胶体内对应的所述液压腔体连通，从而使两个所述液压腔体通过所述流道彼此连通，
在所述外套与所述凹腔的连接处分别对应设有密封装置，从而对所述液压腔体形成密封，
所述芯轴构造成具有中间凸台的阶梯轴，在所述芯轴的外周表面采用橡胶通过硫化方式形成所述橡胶体，所述中间凸台的直径构造成沿轴向两端向中间先递减后递增，所述橡胶体适应所述中间凸台的轮廓而形成于所述中间凸台的外周表面上，支撑环的轴向外端分别与橡胶体的轴向端面平齐，支撑环的内径设置成从轴向外端向轴向内端先递减后递增，从而使支撑环的内侧壁面能够与橡胶体的外部轮廓适配。
2.根据权利要求1所述的液压复合衬套，其特征在于，所述密封装置包括第一密封件(50)和与所述第一密封件适配安装的第二密封件(60)，
所述第一密封件适配布设在所述橡胶体的外周表面，所述第二密封件与所述第一密封件适配安装，以使所述密封装置对所述凹腔形成密封而形成所述液压腔体。
3.根据权利要求2所述的液压复合衬套，其特征在于，所述第一密封件与所述橡胶体和所述支撑环硫化为一体，且在所述第一密封件与所述第二密封件的安装面之间设有第一橡胶层(51)。
4.根据权利要求3所述的液压复合衬套，其特征在于，所述第一密封件构造成圆筒状，且在所述第一密封件的侧壁上对称设有两个用于适配安装所述第二密封件的台阶孔，所述第一橡胶层设置在所述台阶孔的台阶面上。
5.根据权利要求1所述的液压复合衬套，其特征在于，所述支撑环的内壁构造成能够与所述中间凸台的外周轮廓相适配。
6.根据权利要求2所述的液压复合衬套，其特征在于，在所述外套和所述第二密封件的对应于所述液压腔体的侧壁区域分别设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔连通而形成与所述液压腔体连通的注液口(23)，所述注液口用于向所述液压腔体内注入液压流体。
7.根据权利要求6所述的液压复合衬套，其特征在于，所述注液口采用球涨式高压堵头(231)进行密封。
8.一种用于根据权利要求1到7中任一项所述的液压复合衬套的流道，
两个所述支撑环中的一个设有所述流道。
9.根据权利要求8所述的流道，其特征在于，所述第二子流道包括沿轴向延伸的第一部分和与所述第一部分连通且沿径向延伸的第二部分，所述第一部分与相应的所述液压腔体连通，所述第二部分与所述第一子流道连通。
10.根据权利要求9所述的流道，其特征在于，在所述第一子流道的外侧适配安装有密封垫(73)，所述密封垫的内侧硫化有第二橡胶层(731)，所述第一子流道与所述外套之间通过所述密封垫形成密封。
11.一种根据权利要求8到10中任一项所述的流道的形成方法，包括以下步骤：
在一个所述支撑环的外周表面以开槽方式设置所述第一子流道，所述第一子流道沿周向延伸至两端分别与所述液压腔体在周向上对应；
在所述支撑环的内部开设所述第二子流道；
将所述支撑环与所述橡胶体硫化为一体，并在所述第一子流道的外侧安装密封垫；
将所述外套以过盈配合方式压装在所述支撑环的径向外侧，以使所述密封垫对所述第一子流道形成压合密封，从而在所述支撑环的内部形成所述流道。
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