双模式液压缓冲器 |
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| 申请号 | CN201410121129.8 | 申请日 | 2014-03-27 | 公开(公告)号 | CN104074910B | 公开(公告)日 | 2017-11-17 |
| 申请人 | 阿尔斯通运输科技公司; | 发明人 | 菲利浦·布迪奥; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 缓冲器 （2），所述缓冲器包括 活塞 （4），活塞（4）的头部将缸体（6）分为上室（30）和下室（32）。所述缓冲器包括在头部（22） 位置 的第一范围连接这些室的下释放部件（51、50、52）和在头部（22）的第二范围连接这些室的上释放部件（53、55、54），使所述缓冲器在第一范围与第二范围之间具有高阻 力 ，在第一范围和第二范围具有低阻力。活塞（4）的头部（22）在径向面（38）上带有密封垫（46），并且包括上分支（62）和下分支（60），所述上分支用于将上室（32）的压力施加在密封垫上，所述下分支将下室（30）的压力施加在密封垫上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液压缓冲器(2)，包括活塞(4)，活塞(4)具有杆(20)和头部(22)并能够在缸体(6)中滑动，所述缸体包括主室(8)和释放部件，主室(8)被头部(22)分为上室(30)和下室(32)，所述释放部件相对所述活塞的头部在主室内的位置范围使下室和上室以液压方式相连接，所述释放部件是在头部(22)位置的第一范围([+X1；+X2])内将所述下室和所述上室相连接的下释放部件(51、50、52)，所述缓冲器此外还包括在头部(22)的第二范围([-X1；-X2])内将所述下室和所述上室相连接的上释放部件(53、55、54)，使所述缓冲器一方面在第一范围与第二范围之间具有高阻力，另一方面在第一范围和第二范围具有低阻力，其特征在于，活塞(4)的头部(22)在其径向表面(38)上具有密封垫(46)，并且包括上分支(62)和下分支(60)，所述上分支可以将上室(32)的压力直接施加在所述密封垫上，所述下分支可以将下室(30)的压力直接施加在所述密封垫上。 |
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| 说明书全文 | 双模式液压缓冲器技术领域[0001] 本发明涉及缓冲器领域，所述缓冲器包括活塞，所述活塞具有杆和头部并能在缸体中滑动，所述缸体包括主室以及释放部件，所述主室被头部分为下室和上室，所述释放部件在活塞的头部在主室内部的位置范围内以液压方式将下室和上室相连接。 背景技术[0002] 文件GB 1 239 667公开了一上述类型的缓冲器。主室的侧壁带有多个校准孔和一非校准的释放孔，所述校准孔沿缓冲器轴线，所述释放孔位于主室上端壁附近。这些孔眼使流体能够穿过缓冲室在下室与上室之间流动。对于将主室分为下室和上室的活塞的头部的给定位置，缓冲器产生的力取决于通向下室的校准孔的数量，因为从这些校准孔通过的所有流体将从上室的非校准孔自由通过。因此，当活塞的头部从缓冲器的完全缩回的位置向完全伸出的位置移动时，缓冲器的力从第一值逐渐变化到第二值。 [0004] 然而，现有技术的液压缓冲器一般具有基本方形的力/位移特征，也就是说，它们能够在缓冲器的完全缩回位置与完全伸出位置之间的活塞的头部整个行程上产生基本恒定的力。 [0005] 在用于车辆的厢体与转向器之间的情况下，缓冲器在纵向偏心的水平位置以便作用在曲折转向器上，现有技术的液压缓冲器的力/位移特征适用于转向器与厢体对齐的情况。实际上，缓冲器由此改善车辆的整体稳定性，并因此改善列车的稳定性。但是，这样的力/位移特征不适用于弯道。实际上，缓冲器产生一很大的力矩，所述力矩与厢体下的转向器的转动相。这使得转向器轮与铁路轨道之间很大的力。这些力对良好的行驶有阻碍作用。 [0006] 在用于两个厢体之间的情况下，减振器在纵向偏心的水平位置，现有技术中液压缓冲器的力/位移特征适用于厢体对齐时。在这种情况下，列车的动态性能得到改善。但是，这样的力/位移特征不适用于弯道情况，在弯道情况下，两个厢体之间有很大的位移。 [0008] 当控制装置检测进入弯道时，它控制受控节流门打开，从而使缓冲器的活塞的头部自由移动到主室内。此时，缓冲器不再产生任何力。 [0009] 当控制装置检测离开弯道时，它控制受控节流门关闭，从而使缓冲器的活塞的头部不再自由移动。此时，缓冲器产生预定的力。 [0010] 但是这些受控缓冲器昂贵、使用复杂，并很难维持运行状态。事实上，该方法并未使用或很少使用。 发明内容[0011] 本发明的目的是解决这些问题。 [0013] 阅读下面仅作为例子给出的说明并参照附图将更好地了解本发明和它的优点： [0014] 图1是双模式缓冲器的纵向剖面图； [0015] 图2是图1中缓冲器头部附近的放大图； [0016] 图3概括地示出了图1中处于中间位置的缓冲器； [0017] 图4概括地示出了图1中处于缩回位置的缓冲器； [0018] 图5概括地示出了图1中处于伸出位置的缓冲器； [0019] 图6示出了图1缓冲器的力/位移特征； [0020] 图7概括地示出了列车的两个厢体借助于两个符合图1的双模式液压缓冲器的挂接； [0021] 图8概括地示出了借助于两个符合图1的双模式液压缓冲器连接到铁路车辆的车厢上的转向器。 具体实施方式[0022] 参照图1，双模式液压缓冲器包括活塞4和缸体6。 [0023] 活塞4能够在图1的从左向右的方向上沿缸体的轴线A任意地移动。 [0024] 缸体6的内部包括主室8，由内径为R0(具有接近的误差)的侧壁10径向地限定。 [0025] 主室8的其中一端，即底端，由底座12封闭。 [0026] 主室8的另一端，即上端，由横向壁14封闭，如下面将要说明的，横向壁14设有用于活塞4的杆通过的贯通孔。 [0027] 缸体6包括环形补偿室16，所述环形补偿室16位于主室8的侧壁10周围。 [0028] 底座12设有活门18和阀门25，活门18和阀门25可以使包含在缸体6内的流体在主室8与补偿室16之间流动。当主室8与补偿室16之间的压差大于第一预定值时，单向活门18出现缺口从而使流体能够流动。当活塞4伸出时，单向阀25可以使室16的油自由地返回到主室8中。 [0029] 活塞4包括沿轴线A延伸的杆20。 [0030] 杆20位于主室8内的顶端带有头部22，而杆20位于主室8外的另一端带有缓冲器的第一固定部件24。缸体6包括缓冲器的第二固定部件26。 [0031] 活塞的头部22具有半径为R0且高度为h的盘形形状。 [0032] 活塞的头部22将主室8分为下室30和上室32，下室30位于主室底座12一侧，上室32位于底座相反一侧。 [0033] 活塞的头部22具有在下室30一侧的下横向面34、上室32一侧的上横向面36以及轴线为A半径为R0的基本柱形径向面38。 [0034] 头部22带有一对节流门，所述节流门将活塞的头部的两个横向面(即上横向面36和下横向面34)以液压方式相连接。 [0035] 节流门绕轴线A在角度上错开。图2只示出了一对节流门中的单一节流门40。 [0036] 节流门是单向的。第一节流门(未出示)安装在头部22，以便流体能够在下室与上室之间的压差大于第二预定值时从下室30向上室32(压缩)流动。 [0037] 第二节流门40被安装用于与第一节流门作用相反，即在两个室之间的压差大于第三预定值时使流体从上室32向下室30流动。 [0038] 作为变型，头部包括一对以上的节流门40。 [0039] 活塞的头部22的侧表面38带有两个引导段。下段42位于环形下槽43中，所述环形下槽43设在头部22的径向面38上并在下横向面34附近。上段44位于环形上槽45中，所述环形上槽45设在头部22的径向面38上并在上横向面36附近。 [0040] 引导段保证沿主室8的侧壁10引导活塞的头部，同时在可能的情况下接收由杆20传递的横向力。 [0041] 活塞的头部22的侧表面38还带有密封垫46。密封垫46位于环形沟槽47中，所述环形沟槽47基本上位于上槽45和下槽43中间。 [0042] 密封垫46的功能是实现主室8的下室30与上室32之间的密封。 [0043] 主室8的侧壁10带有下释放部件和上释放部件。 [0044] 上、下释放部件相对于缸体中间平面对称，所述中间平面在构成沿轴线A的坐标原点O处切割轴线A。 [0045] 更确切地说，下释放部件包括至少一个第一下释放孔51、至少一个第二下释放孔52以及释放通道50，所述第一下释放孔51位于沿轴线A的坐标+X1处，所述第二下释放孔52位于沿轴线A的坐标+X2处，所述下释放通道50以液压方式将第一和第二下卸载孔51、52相连接。 [0046] 作为变型，形成多个下释放孔51，第一个在坐标+X1处，随后的在坐标+X1增加几毫米处。优选地，当上段44封闭位于坐标+X1的第一下释放孔时，这些额外的孔可以使油在下室30与上室32连续地自由流动。 [0047] 在这里详细说明的实施例中，下释放通道设在主室8的侧壁10中。优选地，主室8的侧壁10是组件集合。 [0048] 作为变型，释放通道由在不贯穿的释放孔之间分布在主室的侧壁内表面上的凹槽形成。 [0049] 在另一变型中，释放通道很宽：它构成延伸到主室下部周边并基本在坐标+X1和+X2之间的环形释放室。 [0050] 以相对于点O对称的形式，上释放部件包括至少一个第一上释放孔53、至少一个第二上释放孔54和上释放通道55，所述第一上释放孔53位于沿轴线A的坐标-X1处，所述第二上释放孔54位于沿轴线A的坐标-X2处，所述上释放通道55以液压方式将第一和第二上释放孔53、54相连接。 [0051] 作为变型，形成多个上释放孔53，第一个在坐标-X1处，随后的在坐标-X1增加几毫米处。优选地，当下段42封闭位于坐标-X1的第一上释放孔时，这些额外的孔可以使油在上室32与下室30之间连续地自由流动。 [0052] 上、下释放通道50和55互相没有液压连接。 [0053] 如图2所详细示出的，活塞的头部22包括下分支60和上分支62。 [0054] 作为变型，多个上分支62和下分支60绕轴线A在角度上错开。 [0055] 下分支60是肘形的。它轴向通向活塞的头部22的下横向面34，径向通向活塞的头部22的侧表面38。在侧表面38上，分支60通向容纳有密封垫46的沟槽47附近，在该沟槽与容纳有下段42的下凹槽43之间。优选地，分支60径向通到环形切口61中。 [0056] 以相对于点O对称的方式，上分支62轴向通向活塞的头部22的上横向面36并且径向通向活塞的头部22的侧表面38，在沟槽47附近，在该沟槽与容纳有上段44的上凹槽45之间。优选地，分支62径向通到环形凹槽63中。 [0057] 作为变型，上分支62和下分支60可以由一个或多个孔眼来实现，所述孔眼通向与弯曲分支相同地点。 [0058] 如图3所示，当密封垫46位于坐标-X1与+X1之间时，缓冲器2在正常模式。在该运行模式下，缓冲器用于生成阻力，所述阻力用于对抗趋向于压缩或伸出缓冲器的力。该阻力的大小取决于装配头部22的节流门40以及底座12的活门18的特性。 [0059] 有压缩缓冲器趋势的力，即就是使杆22进入到缸体主室8内的力，导致下室30中的流体过压。所述不能流动的流体抵抗阻力。当过压超过第一参考阈值时，头部的第一节流门22的和活门18打开，允许下室30的一部分流体向上室32流动，并且下室30的另一部分流体向补偿室16流动。此时，活塞的头部22可以沿轴线A向正侧移动。 [0060] 与此类似，趋向于使缓冲器伸出的力，即就是使活塞杆22伸出到缸体的主室8外的力，导致包含在上室32中的流体过压。所述不能流动的流体抵抗阻力。当过压超过第二参考阈值时，头部的第二节流门40和底座12的活门25打开，一方面允许上室32的流体向下室30流动，并且另一方面允许补偿室16的油自由向下室30返回。此时，活塞的头部22可以沿轴线A向负侧移动。 [0061] 本领域专业人士知道如何计算缓冲器的尺寸(活塞的头部横向面的面积、活塞的头部的第一和第二节流门以及底座活门的开度的预定值、活塞的头部节流门和活门以及底座阀门的截面等)，以得到寻求的性能。 [0062] 如图4所示，当密封垫46位于坐标+X1与+X2之间时，缓冲器运行在在简化模式下。在该运行模式下，在主室8内移动的活塞的头部22只借助于底座12的活门18压缩制动，并且可以在主室8内自由延伸移动。 [0063] 实际上，较小的有压缩缓冲器趋势的力导致下室30的一部分油穿过第二下孔52、释放通道50和第一下孔51向上室32流动。另一部分油穿过底座12的活门18从下室30向补偿室16流动。 [0064] 作为延伸，较小的有拉伸缓冲器趋势的力导致油穿过第一下孔51、释放通道50和第二下孔52从上室32向下室30自由流动。多余的油通过底座12的阀门25从补偿室16自由流到下室30中。 [0065] 如图5所示，以相对于O点对称的方式，当密封垫46位于坐标-X1与-X2之间时，缓冲器在简化模式运行。在该运行模式，在主室8内移动的活塞的头部22只借助于底座12的活门18压缩制动，并且可以自由在主室8中延伸移动。 [0066] 实际上，较小的有压缩缓冲器趋势的力导致下室30的一部分油穿过第一上孔53、上释放通道55和第二上孔54向上室32流动。另一部分油穿过底座12的活门18从下室30向补偿室16流动。 [0067] 作为延伸，较小的有拉伸缓冲器趋势的力导致油穿过第二上孔54、上释放通道55、和第一上孔53从上室32向下室30自由流动。多余的油通过底座12的阀门25从补偿室16自由流到下室30中。 [0068] 要指出的是，已知的是，为了对位于主室8内的杆20一部分的体积变化进行补偿，补偿室16接收或排出相同体积的流体。为此，底座12的活门18打开，使压缩制动在主室8与补偿室16之间的流体流动。作为延伸，底座12的阀门25可以使流体在补偿室16与主室8之间自由流动。 [0069] 特别有利的是，无论是压缩时或膨胀时，对于明确的一侧，活塞的头部设有的下分支60和上分支62都可以使缓冲器从正常模式过渡到简化模式(或相反)。后者对应于借助于第一释放孔(无论是第一下孔51还是上孔53)的活塞的头部22的密封垫46实现的穿过。 [0070] 实际上，一旦密封垫穿过第一下孔51，释放通道50通过上分支62与上室32液压连通。因此，流体从下室30向上室32流动，并且两个室中的压力平衡。 [0071] 因此，避免了上段44的任何干扰。实际上，在现有技术中，为了下室与上室之间的压力平衡，不仅需要等待密封垫穿过第一下孔，还须使上段穿过该第一下孔。这是由于上段改变了沿活塞的头部径向面的流体压力，即在密封垫朝向上室的表面与上室之间引入压差。因此，在现有技术中，密封垫穿过第一下孔后，但在上段穿过密封垫前，缓冲器产生残余阻力。因此，在现有技术中，活塞的头部穿过释放孔不能瞬时改变缓冲器产生的第一值与第二值之间的力。相反地，用上述方法，本缓冲器从正常模式向简化模式变化，并立即反向变化到坐标+/-X1。其表现为一个开关。 [0072] 当密封垫46穿过第一上孔53时，可以做出类似的说明。 [0073] 图6中的曲线图表示缓冲器的特性，其中缓冲器的特征力/位移在对坐标+X1和-X1处几乎同时跌落。 [0074] 要指出的是，在简化模式下，当缓冲器正被压缩时，缓冲器的力/位移特征不为零。缓冲器产生残余力，该残余力对应于为了使活门18打开而应在下室30与补偿室16之间存在的应力。 [0075] 使用一对缓冲器使缓冲器的非对称性能得到平衡，当第一缓冲器被压缩时，第二缓冲器被拉伸，反之亦然。 [0076] 图7概括示出了列车100的两个车厢的连接。第一车厢101的厢体102借助于一对与上面描述的缓冲器相同的双模式缓冲器105和106机械地连接到第二车厢103的第二厢体104上。 [0077] 缓冲器105和106安装在同一方向。每个缓冲器的活塞的固定部件24连接到第一厢体102上，而每个缓冲器的缸体的固定部件26连接到第二厢体104上。 [0078] 缓冲器与列车移动的纵轴L平行，并在该轴的两侧(侧向偏心)。这样，当列车通过弯道时，位于列车轴线左边的缓冲器106拉伸运行时位于右边的缓冲器105压缩运行，相反地，当缓冲器106压缩运行时缓冲器105拉伸运行。 [0079] 当车厢101和103对齐时，它们之间的距离使缓冲器105和106运行在正常模式下。它们产生能够稳定列车的阻力。 [0080] 在弯道处，例如图7右边，一旦缓冲器105的活塞行程超过坐标-X1，缓冲器105变为简化模式。同时，一旦缓冲器106的活塞行程超过坐标+X1，缓冲器106变为简化模式。第一下释放孔51和上释放孔53的坐标选择为绝对值相等，以便同时得到两个缓冲器运行模式的改变。 [0081] 图8为车辆201的示意图，它的转向器202借助于两个与上述缓冲器的厢体的双模式液压缓冲器205和206机械地连接到厢体203上。 [0082] 缓冲器安装在同一方向。例如每个缓冲器的活塞的固定部件24连接到转向器202上，而每个缓冲器的缸体的固定部件26连接到厢体203上。 [0083] 作为变型，每个缓冲器的活塞的固定部件24连接到厢体203上，而每个缓冲器的缸体的固定部件26连接到转向器202上。 [0084] 缓冲器205和206与车辆201的移动纵轴L平行，并且在该轴两侧。因此，在位于左边的缓冲器206压缩运行时位于轴线L右边的缓冲器205拉伸运行，相反地，当缓冲器206拉伸运行时缓冲器205压缩运行。 [0085] 当转向器202于厢体203对齐时，两个缓冲器205、206运行在正常模式下。它们产生能够稳定转向器202的力。 [0086] 在弯道，例如图8的右边，一旦缓冲器205的活塞行程超过坐标+X1，它就变为简化模式。同时，一旦缓冲器206的活塞行程超过坐标-X1，它就变为简化模式。 [0088] 特别是，在这里详细说明的实施例中，释放孔没有经过校准，使它们不向流体流动提供任何阻力。缓冲器在简化模式下的阻力为零。但是，释放孔可以经过校准，以适应于简化模式的阻力水平。 [0089] 在另一变型中，释放孔经过校准，以产生取决于活塞的头部相对缸体移动速度的力。因此可根据对每个释放孔提供的流动阻力来调节缓冲器的动态性能。 [0090] 在另一变型中，缓冲器包括两组以上的释放部件。 [0091] 在与上一变型相互独立的另一变型中，释放部件在端部的孔眼之间包括一个或多个中间孔，以便在简化模式下具有根据活塞的头部相对中间孔的位置变化的不为零的力。 |
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