CN1449955A - 中间缓冲耦联装置 - Google Patents

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Abstract

一种包括一壳体(1)和一阻尼套管(5，5′，5″)的中间缓冲耦联装置。该阻尼套管包括一圆柱体部件(6)和可在其中轴向移动导引的空心活塞(8)；阻尼套管还包括具有工作室(20)的一液压阻尼单元，该工作室通过一节流的通流路径与溢流室(19)连接，该溢流室设置在空心活塞(8)中并通过一分隔活塞(17)与一弹性室(18)分开；工作室(20)通过一具有非对称节流装置(D)的通流路径与一平衡室(27)连接，该平衡室与工作室容积的变化趋势相反，该非对称节流装置对于阻尼介质从平衡室向工作室流动的阻力明显大于其对于阻尼介质反向流动的阻力；该非对称节流装置与位于使工作室与溢流室连通的通流路径中的节流阀串联设置。

Description

中间缓冲耦联装置
技术领域
本发明涉及一种中间缓冲耦联装置，它包括一个壳体和一个阻尼套管，该中间缓冲耦联装置具有下列特征：
所述壳体具有一个圆柱体段和一个连接段；
所述阻尼套管包括作为主要部件的一个圆柱体部件和一个在圆柱体部件中可轴向移动导引的空心活塞，该空心活塞在端部从圆柱体部件中突出来；
所述阻尼套管这样构成地容纳在壳体的圆柱体段里面，使得一个主要部件沿轴向支承在壳体的一个支承面上，而另一主要部件则从壳体中突出来地在这个壳体中可轴向移动地导引；
在一个处于所述阻尼套管与所述壳体的圆柱体段之间的环室中容纳一个第一弹性单元；
所述阻尼套管包括具有一个工作室的液压阻尼单元，该工作室的容积取决于空心活塞相对于圆柱体部件的位置并且该工作室通过一个节流的通流路径与一个溢流室连接，该溢流室设置在空心活塞中并通过一个在空心活塞中轴向可移动导引的分隔活塞与一个弹性室分开；
所述液压阻尼单元的工作室通过一个具有非对称节流装置的通流路径与一个平衡室连接，该平衡室的容积根据空心活塞相对于圆柱体部件的位置来改变，更确切地说和工作室容积的变化趋势相反地进行改变，其中，非对称节流装置对从平衡室向工作室流动的阻尼介质形成的阻力明显大于其对从工作室向平衡室流动的介质形成的阻力。
背景技术
中间缓冲耦联装置尤其用于铁路机车车辆。在此一个耦联头连接在由壳体突出来的阻尼套管的主要部件上。在此阻尼套管用于缓冲冲撞(Aufprallstβen)；在发生冲撞时，空心活塞在液压阻尼单元的缓冲作用下进入圆柱体部件中，其中一个安装在弹性室中的、尤其是由气弹簧构成的弹性单元被预加应力，该弹性单元本身在冲撞结束后使空心活塞返回到其初始位置。当发生起动冲击(Anfahrstoβ)时，在受到一个在阻尼套管的两个主要部件之间作用的止挡的限制的情况下，阻尼套管的两个主要部件一起从壳体中被拉出，此时容纳在阻尼套管与壳体圆柱体段之间环室里的弹性单元被预加应力，该弹性单元在起动冲击结束后使阻尼套管返回到其初始位置；如果上述弹性单元如同在一般情况下那样由多个相互摩擦的环形弹簧构成，则起动冲击通过摩擦作功而予以缓冲。
由DE 2015016 B2已知一种用于此类中间缓冲耦联装置的阻尼套管。其中，在工作室与溢流室之间被节流的通流路径通过一个开孔构成，该开孔设置在空心活塞的底部并在该开孔中插有一个控制销，该控制销通过一隔板固定在圆柱体部件里面。在空心活塞底部并联于那个开孔地设有另外一些通流道。这些通流道分别配备有一个止回阀形式的非对称节流单元。溢流室和平衡室由此相同。阻尼套管在没有外力时处于静止位置，此时，阻尼套管各主要部件的相对位置通过一个止挡来确定，该止挡在阻尼套管的圆柱体部件与空心活塞之间作用并限定阻尼套管的长度。
在这种已知的不具有非对称阻尼特性的中间缓冲耦联装置中尤其存在着这样的缺陷，即，当一个被施加压力的、部分弹入的(eingefedert)中间缓冲耦联装置突然发生负载变化，例如当机车在行驶过程中强烈制动时，(部分已弹入的)阻尼套管的由壳体中突伸出来的主要部件由于第二弹性单元的冲击式卸载以较大的动能被抛向容纳在阻尼套管与壳体圆柱体段之间环室的第一弹性单元，由此可能导致过高的、会损害中间缓冲耦联装置可靠功能的负荷。
当此类中间缓冲耦联装置采用如DE 2015016 B2所述的阻尼套管后，这样的效应尽管被削弱，但是并没有被消除。这种已知的中间缓冲耦联装置在其它方面也绝对不是完美的。因为按照DE 2015016 B2所述是通过在冲击阻尼时起到旁路作用的节流孔对阻尼介质的回流形成阻尼。这意味着，在冲击过程期间除了受节流销控制的通流路径的通流截面随行程变化之外，还存在旁通孔，这些旁通孔在动态负载情况下对于阻尼特性曲线有不利的影响。在行程结束并由此减小速度(在理想情况下减小到0)时这些旁通孔保持敞开。它们妨碍制动到0km/h，因为在空心活塞中被压缩的气体没有达到与不存在旁通孔时基于动力学原理产生的、供百分之百制动所需的高压室中压力相同的压力。阻尼介质的回流虽然通过旁通孔的正在关闭的止回阀而被制动，但并不是被最佳制动。在回流开始时阻尼介质的流速为0，但是供使用的通流截面却最小，而不是最大。随着驶出行程变大通流截面也随之增大，而正在减小的气压却还要加速驶出行程。这意味着，在驶出行程结束时也没有达到尽可能小的速度，而是在驶出行程结束时会产生一个较为生硬的冲击。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，以相对较少的技术费用减少并在理想情况下完全避免上述已公知类型的中间缓冲耦联装置的缺陷。
上述技术问题按照本发明由此来解决，即，在一种本文前言所述类型的中间缓冲耦联装置中设置非对称节流装置，它设置在将工作室与平衡室连通的通流路径上，并且和将工作室与溢流室连通的通流路径中的节流阀串联。因此按照本发明重要的是，避免象现有技术中那样将所述非对称节流装置布置成旁通那个设置在将工作室与溢流室连通的通流路径上的节流阀。通过按照本发明将上述两个节流阀串联起来，不仅可靠地避免了，在一个被施加压力的、部分弹入的(eingefedert)中间缓冲耦联装置的负载突然变化时，部分弹入的阻尼套管的由壳体中突出来的主要部件由于第二弹性单元的冲击式卸载以较大的动能被抛往容设在阻尼套管与壳体圆柱体段之间环室的第一弹性单元。而且按照本发明的阻尼套管结构还允许独立于在动态冲击下实现所期望的制动减速度地、最佳地控制驶出速度，并且在驶出行程结束时获得一个强烈减小的驶出速度。按照本发明一个在移动运行过程中或多或少弹入的阻尼套管在负载变化时由于受到按照本发明与第二个节流阀串联设置的非对称节流单元的限制，不是冲击式、而只是剧烈阻尼地弹出；第二弹性单元只是逐渐地卸载并能由此不积极主动地将阻尼套管的由壳体突出来的主要部件向第一弹性单元抛掷。
本发明的一个特殊优点在于，能够以相对较少的技术费用将现有的中间缓冲耦联装置装备成按照本发明的中间缓冲耦联装置。原有的中间缓冲耦联装置的各部件可以在很大程度上继续使用。
特别有利的是，如同在下面还要更详细地描述的那样，阻尼套管的支承在壳体上的主要部件与壳体固定连接。在这种情况下，本发明的中间缓冲耦联装置除了具备上述工作方式之外还可辅助地防止：当正在实施推动的后方受拉部件被制动而产生负载变化时，所述被推动的前方拉引部件基于其惯性会非制动地将由壳体中突出来的主要部件拉向第一弹性单元。因为在发生这种冲击式负载变换时所施加到或多或少弹入的中间缓冲耦联装置的耦联头上的拉力，会通过阻尼套管的与耦联头连接的主要部件以及(对应于在部分地弹入的阻尼套管弹出时所受到的本发明的非对称节流单元的阻尼力)通过阻尼套管的与壳体固定连接的主要部件直接传导到壳体上。阻尼套管由壳体中突伸出来的、支承耦联头的主要部件相应缓慢地返回到其对应于中间缓冲耦联装置静止位置的位置上；由此可靠地避免阻尼套管的由壳体中突伸出来的主要部件对容纳在阻尼套管与壳体圆柱体段之间环室里的第一弹性单元形成硬冲击。
在本发明的一个扩展设计中，阻尼套管的支承在壳体上的主要部件与壳体固定连接。这样一来，与已公知的这类中间缓冲耦联装置不同的是，阻尼套管对应于中间缓冲耦联装置静止位置的长度不是由一个作用于阻尼套管的两个主要部件之间的止挡来确定，而是仅由一个内部的力平衡来确定，因此阻尼套管的长度在起动冲击时会增大而不是如现有技术那样，整体长度不变地克服容纳在阻尼套管与壳体圆柱体段之间环室中的第一弹性单元的力而由壳体中拉出。
按照本发明的中间缓冲耦联装置的一个特别优选的扩展结构的特征在于，非对称的节流单元包括一个止回阀。其中，当该止回阀处于锁闭位置上时，阻尼介质从溢流室到工作室的流动一般通过一个相对于止回阀并联设置的具有很小通流截面的通流孔来实现。在这种情况下，即便采用相对廉价的串联部件，也能保证按照本发明的中间缓冲耦联装置能可靠工作。
所述在本发明中起重要作用的平衡室可以被溢流室包括在内。但是该平衡室也可以与溢流室分开来。这优选根据具体情况来选择，亦即优选按照具体的要求和条件来决定。
当阻尼套管的支承在壳体上的主要部件不与壳体固定连接时，尤其可按照本发明的一个优选扩展结构，使平衡室被溢流室包含。在此，所述液压阻尼单元的将工作室与溢流室连通的通流路径特别优选由一个穿过工作室的控制管来限定，所述空心活塞在该控制管的外表面上被导引，其中非对称的节流单元设置在控制管上。在此，所述非对称节流单元的端侧尤其可设置在***溢流室的控制管的端部上。
按照本发明的另一优选实施方式，所述液压阻尼单元的通流路径包括一个由限定工作室的空心活塞底部上的一开孔和一个***该开孔内的控制销所确定的环形横截面，其中，所述可包括一个止回阀的非对称阻尼单元设置在一个装入空心活塞内的、限定溢流室的隔板上。这种结构也只需较少的技术费用；但是这种结构形式不象前面所述的第一种结构方案那样紧凑。
尤其当阻尼套管的支承在壳体上的主要部件与壳体固定连接时(参见上面)，优选平衡室与溢流室分开。在这种情况下，所述平衡室特别优选包括一个限定在空心活塞与圆柱体部件之间的环室。此时，所述将工作室与平衡室连通的通流路径部分地与使工作室与溢流室连通的通流路径相重合，其中，所述将工作室与平衡室连通的通流路径按照前述串联设置方式还通过安装在所述将工作室与溢流室连通的通流路径中的节流阀。
本发明可以与阻尼套管的安装位置完全无关地实现，即，不取决于，阻尼套管的两个主要部件中的哪一个由壳体中突伸出来而哪一个又支承在壳体上且必要时与壳体固定连接。然而这并不意味着，这两种结构方案在各个方面都等效。本发明一个特别优选的扩展结构的特征在于，阻尼套管的空心活塞与壳体固定连接，例如通过在由圆柱体部件突伸出来的空心活塞端部上设置一个端板，该端板再借助螺栓与壳体连接，而所述耦联头则与由壳体中突伸出来的圆柱体部件连接。这个实施方式的特殊优点是由此可以实现特别紧凑的结构形式。
附图说明
下面借助于四个在附图中示出的特别优选的实施方式详细描述本发明。附图中：
图1为按照本发明的第一种实施形式的中间缓冲耦联装置处于静止位置上时的轴向截面图；
图2为按照本发明的第二种实施形式的中间缓冲耦联装置的阻尼套管处于静止位置上时的轴向截面图；
图3为按照本发明的第三种实施形式(上部)和第四种实施形式(下部)的中间缓冲耦联装置处于静止位置上时的轴向截面图；
图4为图3中所示的两种实施形式的中间缓冲耦联装置在弹入位置上(受反弹冲击时)的轴向截面图；
图5为图3和图4中所示的两种实施形式的中间缓冲耦联装置在弹出位置上(受起动冲击时)的纵向截面图。
具体实施方式
按照图1的中间缓冲耦联装置包括一个具有一个圆柱体段2和一个连接段3的壳体1。该连接段3以这种已知的方式具有一个用于容纳球头的适合的眼环4，该球头允许壳体1相对于配有中间缓冲耦联装置的机车不仅在一个水平面(曲线行驶)而且在一个垂直面(弹入)内摆动。
在壳体1中的圆柱体段2内容装有一个阻尼套管5。这个阻尼套管包括作为主要部件的一个圆柱体部件6和一个在这个圆柱体部件6内沿着轴线7可移动导引的空心活塞8。该空心活塞8以其端面9支承在壳体1的支承面10上。阻尼套管5的圆柱体部件6由壳体1中突出来；该圆柱体部件6在壳体1中沿着轴线7可移动地导引。为此，一方面壳体1的圆柱体段2在端侧具有一个环形凸肩11，阻尼套管的圆柱体部件6顶靠在该凸肩11的径向内表面上。另一方面阻尼套管5的圆柱体部件6借助在其位于壳体1内部的内端上设置的凸缘12作导引运动。
在阻尼套管5的圆柱体部件6与壳体1的圆柱体段2之间存在一个环室13。在这个环室中安置一个由多个环状弹簧组合成的第一弹性单元15。这个弹性单元一端支承在环形凸肩11上，另一端支承在阻尼套管5的圆柱体段6的凸缘12上。当圆柱体部件6在起动冲击时由其在图1所示的静止位置从壳体1中被拉出来时，第一弹性单元15就以这种已知方式沿轴向被挤压在一起。此时空心活塞8的端面9就从壳体1的支承面10上抬起，这是因为基于空心活塞8和圆柱体部件6在静止位置上时相互顶靠的止挡16的作用，阻尼套管5的长度不可能增大超过其在中间缓冲耦联装置处于静止位置时的标准长度所致。
一个分隔活塞17在空心活塞8中沿着轴线7可移动地被导引。该分隔活塞将一个弹性室18与一个溢流室19分开，该溢流室与工作室20一起作为阻尼套管液压阻尼单元的一部分。一根控制管22与圆柱体部件16的底部21固定连接，该控制管穿过空心活塞8的底部23而通入溢流室19中。所述控制管22以已知的方式具有一些透孔24，阻尼介质穿过这些透孔可以从工作室20进入控制管22的内部。当阻尼套管5的圆柱体部件6弹入时阻尼介质就从工作室20通过透孔24和控制管22内部进入溢流室19中，分隔活塞17由此减小弹性室18的容积并相应地预压缩该气弹簧。当作用在阻尼套管5的圆柱体部件6上的力减弱时，通过该预压缩的气弹簧的反弹力作用，阻尼介质从溢流室19返回进入到工作室20中，由此使阻尼套管5返回到中间缓冲耦联装置的静止位置。图1所示中间缓冲耦联装置的周向结构和现有技术相同，在此因而无需继续描述。
在突入溢流室19内的控制管22的端侧设有一非对称的节流单元D。它在阻尼介质从工作室20流入溢流室19中时打开一个大的通流截面，而当阻尼介质反向流动时则只打开一个小的通流截面。该非对称的节流单元D对于阻尼介质从平衡室27(在本实施方式中，所述平衡室27被包含在溢流室19中)向工作室20流动形成的阻力要远远大于它对于阻尼介质从工作室20向平衡室27流动所形成的阻力。由此实现，一个完全或部分弹入的阻尼套管5不是冲击式地、而是仅缓冲地反弹回到中间缓冲耦联装置的静止位置长度，使得凸缘12不会由于容纳在弹性室10中的第二弹性单元的冲击式卸载而以较大动能冲撞到环状弹簧15上。考虑到止挡16，非对称节流单元25同时也起到了保护材料的作用。
图2示出一个阻尼套管5′，它可以作为图1中所示阻尼套管5的替代件安装到图1中所示的壳体1里面。在这个阻尼套管中，液压阻尼单元的将工作室20与溢流室19连通的通流路径包括一个由限定工作室的空心活塞8底部23上的开孔28和一个***该开孔中的控制销29所确定的环形横截面30。该控制销29与圆柱体部件6的底部21固定连接，使得环形横截面30的面积可根据空心活塞8与圆柱体部件6相互间的相对位置发生改变。在空心活塞8中装有一个隔板31，在隔板上设置一个非对称的节流单元D。这个节流单元包括一个止回阀25，它包含多个透穿隔板31的具有大通流截面的通流道32，这些通流道32在被溢流室19包含的平衡室27一侧被阀板33遮盖。一个供阻尼介质可从平衡室27回流到工作室20中的通流孔26透穿将阀片33固定在隔板31上的螺母34。本实施方式的功能很容易从上面对于图1中所示中间缓冲耦联装置的描述得出。
与图1和图2所示中间缓冲耦联装置相比，在图3和4中示出的按照本发明的中间缓冲耦联装置另外两种实施方式的特征主要在于，平衡室27与溢流室19分开。其中的平衡室27由空心活塞8和阻尼套管5″的圆柱体部件6来限定；该平衡室27的容积随着空心活塞8与圆柱体部件6相互间的相对位置而改变，而且与工作室20容积的变化趋势相反。对于本发明而言重要的非对称节流单元在此组合在空心活塞8的底部23中。该节流单元包括一个止回阀25，该止回阀安置在一个将平衡室27与底部23开孔28连通的钻孔35里面，并且在圆柱体部件6弹入时(参见图4)可以无阻碍地使阻尼介质从工作室20经过开孔28和钻孔35进入平衡室27中，而在反过来的方向上则关闭。当圆柱体部件6从其压入的位置弹出回到静止位置时，阻尼介质仅仅通过具有小通流截面的通流孔26从平衡室27进入工作室20中。
可以看出，在图3至5中所示的中间缓冲耦联装置的结构可以独立于下述情况地实现，即，为了控制阻尼套管5″的液压阻尼装置的阻尼效果是否装入一个控制销29(附图的上半部)或装入一个控制管22(附图的下半部)。
在空心活塞8的端侧设有一块端板36。该端板借助螺栓37与壳体1固定连接。在阻尼套管5″的圆柱体部件6完全或部分地弹入时在突然发生负载逆转有拉力施加到圆柱体部件6上时，这个拉力借助平衡室27中的阻尼介质通过通流孔26仅逐渐地返回到工作室20中的流动作用而传递到空心活塞8，并由此再直接传导到壳体1上。
需要注意的是，图3至5中示出的装入中间缓冲耦联装置内部的阻尼套管5″的空心活塞8和圆柱体部件6在中间缓冲耦联装置处于静止位置时的相对位置(参见图3)与图1和2中示出的中间缓冲耦联装置的情况不同，即，该相对位置并非通过止挡来确定，因为这些止挡也许会用来阻止圆柱体部件6在受起动冲击而压缩弹性单元15的情况下从壳体中被拉出来(参见图5)。在这里，中间缓冲耦联装置的静止位置基于在包含弹性室18的气弹簧与弹性单元15之间的内部力平衡来确定，该弹性单元15被容设在壳体1的圆柱体段2与阻尼套管5″的圆柱体部件6之间的环室13中。
最后就图1至5还需指出的是，这些附图只示出了那些对于本发明来说起决定作用的特征。其它特殊的结构特征，如各结构部件相互间的防扭转结构、密封结构、滑套和类似部件并没有示出；这些特殊结构需按照具体的要求来设置。

Claims (10)

1.一种中间缓冲耦联装置，它包括一个壳体(1)和一个阻尼套管(5，5′，5″)，该中间缓冲耦联装置具有下列特征：
所述壳体(1)具有一个圆柱体段(2)和一个连接段(3)；
所述阻尼套管(5，5′，5″)包括作为其主要部件的一个圆柱体部件(6)和一个在圆柱体部件中可轴向移动导引的空心活塞(8)，该空心活塞的一端从圆柱体部件中突伸出；
所述阻尼套管(5，5′，5″)这样构成地容纳在壳体(1)的圆柱体段(2)里面，使得其中一个主要部件沿轴向支承在壳体(1)的一个支承面(10)上，而另一主要部件则从壳体(1)中突出来地在这个壳体(1)中轴向可移动地被导引；
在一个处于所述阻尼套管(5，5′，5″)与所述壳体(1)的圆柱体段(2)之间的环室(13)中容装有一个第一弹性单元(15)；
所述阻尼套管(5，5′，5″)包括具有一个工作室(20)的一个液压阻尼单元，该工作室的容积取决于空心活塞(8)相对于圆柱体部件(6)的位置并且该工作室通过一个节流的通流路径与溢流室(19)连接，该溢流室设置在空心活塞(8)中并通过一个在空心活塞中轴向可移动导引的分隔活塞(17)与一个弹性室(18)分开；
所述液压阻尼单元的工作室(20)通过一个具有非对称节流装置(D)的通流路径与一个平衡室(27)连接，该平衡室的容积根据空心活塞(8)相对于圆柱体部件(6)的位置来改变，并且与工作室(20)容积的变化趋势相反，其中非对称节流装置(D)对于阻尼介质从平衡室(27)向工作室(20)流动形成的阻力明显大于其对于阻尼介质从工作室(20)向平衡室(27)流动形成的阻力；
其特征在于，所述设置在将工作室(20)与平衡室(27)连通的通流路径中的非对称节流装置(D)与设置在所述将工作室(20)与溢流室(19)连通的通流路径中的节流阀串联设置。
2.如权利要求1所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述非对称节流单元包括一个止回阀(25)。
3.如权利要求1或2所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述平衡室(27)被溢流室(19)包括，其中所述非对称节流单元(D)设置在一个装进空心活塞(8)里面的、限定溢流室(19)的隔板(31)上。
4.如权利要求3所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述阻尼单元的将工作室(20)与溢流室(19)连通的通流路径包括一个由限定工作室(20)的空心活塞(8)底部(23)上的一开孔(28)和一个***到该开孔内的控制销(29)所确定的环形横截面(30)。
5.如权利要求1或2所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述平衡室(27)与溢流室(19)分开，其中，该溢流室包括一个限定在空心活塞(8)与圆柱体部件(6)之间的环室。
6.如权利要求5所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述将工作室(20)与平衡室(27)连通的通流路径部分地与所述将工作室(20)与溢流室(19)连通的通流路径重合。
7.如权利要求1至6中任一项所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述阻尼套管(5″)支承在壳体(1)上的主要部件与壳体(1)固定连接。
8.如权利要求7所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述阻尼套管(5″)的空心活塞(8)与所述壳体(1)固定连接。
9.如权利要求8所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，在由圆柱体部件(6)突出来的空心活塞(8)端部上设置一个端板(36)，该端板与壳体(1)螺栓连接。
10.如权利要求1至9中任一项所述的中间缓冲耦联装置，其特征在于，所述阻尼套管(5″)不具有在无外力时确定中间缓冲耦联装置静止位置的、在阻尼套管的各主要部件之间作用的、将阻尼套管的长度限定到由中间缓冲耦联装置静止位置所决定的尺寸上的止挡。
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