本申請要求享有于2016年12月2日提交的名稱為“液壓襯套和軌道列車”的中國專利申請CN201611095592.5和2016年12月2日提交的名稱為“一種液壓襯套”的中國專利申請CN201611096400.2的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及軌道列車領(lǐng)域，特別是涉及一種液壓襯套，其可用于軌道列車上。

背景技術(shù)：

軌道列車的運行可簡單地分為兩種狀態(tài)，第一種是直行狀態(tài)，第二種是彎道行駛狀態(tài)。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常借助于橡膠轉(zhuǎn)臂將車輪與轉(zhuǎn)向架相連，以使得在直行狀態(tài)中，列車沿著鐵軌快速穩(wěn)定地行駛；在彎道行駛狀態(tài)中，列車能沿著軌道順暢轉(zhuǎn)向。

為了使在直行狀態(tài)中列車能穩(wěn)定運行，通常將橡膠轉(zhuǎn)臂構(gòu)造為具有較大的剛度值。但是，這種具有較大剛度的橡膠轉(zhuǎn)臂會導(dǎo)致在彎道行駛狀態(tài)中，車輪和軌道的嚴重磨損，從而增加了列車的運營成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型提出了一種液壓襯套。在將本實用新型的液壓襯套用到軌道列車上之后，不但可保證列車在直行狀態(tài)中穩(wěn)定前行，而且可以減小在彎道行駛狀態(tài)中車輪和軌道的磨損。本實用新型還提出了一種軌道列車，其使用了本實用新型的液壓襯套。

根據(jù)本實用新型第一方面的液壓襯套包括：芯軸，套設(shè)在芯軸外側(cè)的套筒，在芯軸和套筒之間的間隙內(nèi)填充有第一橡膠體，在套筒的外表面上構(gòu)造有凹槽，以及外套，其壓緊套設(shè)在套筒外側(cè)，在第一橡膠體上徑向相對地構(gòu)造有用于容納液體的兩個液腔，凹槽與外套圍成流道，兩個液腔通過流道連通。

在列車中，液壓襯套的芯軸與軌道列車的轉(zhuǎn)向架相連，外套與軌道列車的車輪的定位臂相連，液壓襯套通常設(shè)置為一個液腔處于前方(以列車運行方向為參考)，一個處于后方。在列車彎道行駛時，車輪發(fā)生轉(zhuǎn)向并驅(qū)動定位臂運動，進而使芯軸和外套發(fā)生相對運動，由此實現(xiàn)與芯軸相連的轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)向以及實現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)體。在此過程中，芯軸和外套的相對運動使得處于前方的液腔被擠壓，而處于后方的液腔被擴大，由此前方的液腔內(nèi)的部分液體會經(jīng)流道流入到后方的液腔內(nèi)，以順應(yīng)芯軸和外套的相對運動和車輪的轉(zhuǎn)向。從整體上看，在列車彎道行駛期間，根據(jù)本實用新型的液壓襯套具有比現(xiàn)有技術(shù)中的橡膠轉(zhuǎn)臂更大的柔性，以使得車輪能夠順暢地轉(zhuǎn)向，從而減小車輪和軌道的磨損。在列車直行狀態(tài)中，液腔和流道內(nèi)的液體幾乎保持不動，這使得液壓襯套的剛度相對于現(xiàn)有技術(shù)中的橡膠轉(zhuǎn)臂的剛度沒有明顯變化，從而使列車保持穩(wěn)定運行。

在一個實施例中，液腔軸向貫穿地形成在第一橡膠體上，在芯軸上在套筒的兩側(cè)分別套設(shè)有密封組件，密封組件與套筒和第一橡膠體的相應(yīng)軸向端部密封接觸。這樣，相對于非貫穿式形成在橡膠體內(nèi)的液腔而言，這種實施例中的液腔的容積更大，使得液壓襯套具有更大的柔性，以減小列車彎道行駛時車輪和軌道的磨損。

在一個實施例中，凹槽的長度在1m到4m之間。凹槽的橫截面為正方形(這里，正方形并不能按照其數(shù)學(xué)含義來理解，而是在其拐角處具有適當(dāng)?shù)牡菇?。優(yōu)選地，凹槽的橫截面積在4mm²到25mm²之間。凹槽(或流道)具有尖銳的棱角，在這些棱角處液體的湍流程度會提高，從而增加液體在凹槽(或流道)內(nèi)的流動阻力。在列車運行中，流動阻力有助于消耗掉列車運行產(chǎn)生的震動能量，由此進一步改善車里的穩(wěn)定運行。

在一個實施例中，液腔的等效活塞面積在1000mm²到10000mm²之間。意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以上述方式構(gòu)造凹槽和液腔時，在軌道列車彎道行駛時，液壓襯套表現(xiàn)出比現(xiàn)有技術(shù)中的橡膠轉(zhuǎn)臂更大的柔性；在軌道列車直行時，液壓襯套表現(xiàn)出與現(xiàn)有技術(shù)中的橡膠轉(zhuǎn)臂接近的剛度。

在一個實施例中，套筒由尼龍-66制成。這樣套筒可通過注塑快速成型，降低了生產(chǎn)成本。另外，尼龍-66也具有一定的彈性，便于套筒和外套之間的壓緊配合。應(yīng)理解的是，根據(jù)需要，套筒也可以由其他剛性材料制成，例如鋼材。

在一個實施例中，密封組件包括剛性的支撐環(huán)和剛性的墊片，支撐環(huán)和墊片通過第二橡膠體連接在一起。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于支撐環(huán)與墊片通過第二橡膠體相連，這使得外套和芯軸能夠發(fā)生相對運動，從而使車輪順利轉(zhuǎn)向。此外，第二橡膠體能夠吸收外套相對于芯軸運動的部分能量，從而對列車的左右晃動起到緩沖作用。

在一個實施例中，墊片與外套壓緊式接合。這就使得外套、密封組件和芯軸非常緊密地配合在一起，這樣在列車行駛時，第二橡膠體能充分發(fā)揮其緩沖作用。

在一個實施例中，墊片處于密封組件的軸向外側(cè)，在墊片和芯軸之間存在有第一讓位空間。通過形成第一讓位空間，在軌道列車彎道行駛期間，墊片可在外套和芯軸的相對運動帶來的徑向向里的擠壓力下朝向芯軸運動(即，進入到第一讓位空間內(nèi))，這更加有助于使車輪順利轉(zhuǎn)向并減小車輪和軌道的磨損。

在另一個實施例中，支撐環(huán)的頂端與外套間隔開以形成第二讓位空間。這樣，在軌道列車彎道行駛期間，剛性的支撐環(huán)不會阻擋外套和芯軸之間的相對運動，從而有助于外套相對于芯軸順暢地運動，從而使車輪順利轉(zhuǎn)向并減小車輪和軌道的磨損。

在一個實施例中，第一橡膠體的兩個軸向端部分別形成為環(huán)形槽，在每個環(huán)形槽內(nèi)偏離液腔的軸向端部地構(gòu)造有軸向的配合體，密封組件與配合體和套筒密封接觸，使得環(huán)形槽形成分別與兩個液腔連通的兩個輔助液腔。通過形成輔助液腔，增加了液壓襯套內(nèi)的液體的量，從而增大了對液壓襯套的外套和芯軸之間的相對運動調(diào)節(jié)范圍，進而進一步減小在列車彎道行駛時車輪和軌道的磨損。

在一個優(yōu)選的實施例中，在第一橡膠體的軸向第一端部處，流道與第一液腔的輔助液腔連通；在第一橡膠體的軸向第二端部處，流道與第二液腔的輔助液腔連通。

根據(jù)本實用新型的第二方面的軌道列車，其包括根據(jù)上文所述的液壓襯套，液壓襯套的芯軸與軌道列車的轉(zhuǎn)向架相連，液壓襯套的外套與軌道列車的車輪的定位臂相連，兩個液腔以前后方式設(shè)置。通過在軌道列車上安裝本實用新型的液壓襯套，不但使得在列車彎道行駛期間，車輪能夠順暢地轉(zhuǎn)向從而減小車輪和軌道的磨損，而且在列車直行期間為列車提供較大的剛度，使得列車保持穩(wěn)定運行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：本實用新型的液壓襯套構(gòu)造有第一橡膠體、液腔和流道。在列車彎道行駛時，液腔和流道不但能夠使車輪能夠順暢地轉(zhuǎn)向從而減小車輪和軌道的磨損，而且在列車直行期間為列車提供較大的剛度，使得列車保持穩(wěn)定運行。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。其中：

圖1示意性地顯示了本實用新型的一個實施例的液壓襯套在軌道列車中的安裝位置；

圖2是顯示了根據(jù)本實用新型的一個實施例的液壓襯套的立體圖；

圖3是圖2的A-A剖視圖；

圖4是圖2的B-B剖視圖；

圖5是圖2的C-C剖視圖；

圖6是顯示了圖2所示的除去了外套和密封組件的液壓襯套的立體圖；

圖7是圖6的左視圖；

圖8是圖7的F-F剖視圖；

圖9是顯示了圖2所示的液壓襯套的芯軸的立體圖；

圖10是顯示了圖2所示的液壓襯套的套筒的主視圖；

圖11是顯示了圖10所示的套筒的軸向剖視圖；

圖12是顯示了圖2所示的液壓襯套的外套的立體圖；

圖13是顯示了圖2所示的液壓襯套的密封組件的立體圖；

圖14是圖13的D-D剖面圖；

圖15是圖13的E-E剖面圖；

圖16是顯示了本實用新型的另一個實施例的液壓襯套(除去了密封組件和外套)的結(jié)構(gòu)圖；

圖17示意性地顯示了液腔另一個實施例；

圖18示意性地顯示了液腔再另一個實施例；以及

圖19是示意性地顯示了圖16所示的液壓襯套的結(jié)構(gòu)的爆炸圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

圖1示意性地顯示了根據(jù)本實用新型的一個實施例的液壓襯套1在軌道列車中安裝位置100。如圖1所示，軌道列車包括轉(zhuǎn)向架11和車輪12。車輪12包括有定位臂13。液壓襯套1同時與轉(zhuǎn)向架11和車輪12相連。具體連接方式見下文描述。在軌道列車直行期間，液壓襯套1具有較大的剛度，以有助于列車穩(wěn)定地前行；在軌道列車彎道行駛期間，液壓襯套1具有較大的柔性，以有助于車輪12順暢地轉(zhuǎn)向，從而減輕車輪12和軌道的磨損。

圖2、3、4和5顯示了液壓襯套1的一個實施例。如圖2-5所示，液壓襯套1包括芯軸20、套設(shè)在芯軸20外側(cè)的套筒47和壓緊套設(shè)在套筒47外側(cè)的外套22。芯軸20的兩端與轉(zhuǎn)向架11相連，外套22與定位臂13相連，這種連接方式是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，這里不再贅述。

在芯軸20和套筒47之間的間隙內(nèi)填充有第一橡膠體40。在第一橡膠體40上徑向相對地構(gòu)造有用于容納液體的兩個液腔41。在套筒47的外表面上構(gòu)造有凹槽42。在外套22上構(gòu)造有與凹槽42連通的注液孔29。在裝配狀態(tài)中，凹槽42與外套22一起圍成了用于液體流動的流道，并且該流道42的兩端分別與兩個液腔41連通，以使得液體能在兩個液腔41內(nèi)來回流動。

在軌道列車彎道行駛期間，車輪12的運動會驅(qū)使芯軸20和外套22發(fā)生相對運動，此時，處于前方的液腔411會被擠壓，處于后方的液腔412會擴張。這樣，液腔411內(nèi)的液體會經(jīng)流道42流入到液腔412內(nèi)，以使得液壓襯套1順應(yīng)車輪12的轉(zhuǎn)向。與現(xiàn)有技術(shù)中的橡膠轉(zhuǎn)臂相比，這種結(jié)構(gòu)的液壓襯套1具有較大的柔性，從而減小車輪12和軌道的磨損。在軌道列車快速直行期間，液腔41和流道42內(nèi)的液體幾乎保持不動，這使得，液壓襯套1的剛度與現(xiàn)有技術(shù)中的橡膠轉(zhuǎn)臂相比沒有明顯變化，從而使列車保持穩(wěn)定運行。

液壓襯套1可通過下面方式來生產(chǎn)：將芯軸20、套筒47設(shè)置在適當(dāng)?shù)哪＞邇?nèi)，然后注入液態(tài)的第一橡膠體40。待液態(tài)的第一橡膠體40冷卻凝固后，脫模，就形成了圖6所示的液壓襯套1的狀態(tài)。然后，再將外套22壓裝在套筒47上即可。液腔41借助于模具形成，這樣，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)液腔41的形狀和尺寸。液腔41形成在第一橡膠體40內(nèi)，即其的底壁50和頂壁51均是第一橡膠體40。

在一個實施例中，液腔41以軸向貫穿的方式形成在第一橡膠體40上，如圖8所示。在這種情況下，為了形成封閉的液腔41，在芯軸20的兩個端部段91、92上分別安裝了密封組件43。如圖4所示，兩個密封組件43分別封住了液腔41的軸向端部81，這樣就形成了封閉的液腔41。應(yīng)理解的是，液腔41也可以以其他形式形成在第一橡膠體40上。例如，如圖17所示，液腔41的一個軸向端部由第一橡膠體40封閉，另一個軸向端部由密封組件43封閉。還如圖18所示，液腔41完全封閉式地形成在第一橡膠體40上。應(yīng)理解的是，在圖17和18所示的實施例中，仍然在芯軸20的兩個端部段91、92上分別安裝了密封組件43，以根據(jù)需要起到密封和支撐作用。

在一個實施例中，液腔41在沿周向上延伸。液腔41的中部53的寬度W1小于邊緣54的寬度W2。這樣，當(dāng)外套22和芯軸20相對運動到極限位置(即，液腔41的底壁50與頂壁51接觸)時，在液腔41的邊緣54處仍然有液體存在。在外套22和芯軸20相對運動離開該極限位置后，液腔41會快速恢復(fù)，防止液壓襯套1被破壞。

在一個優(yōu)選的實施例中，液腔41的兩個周向邊緣54分別形成為徑向向里膨大的儲液室，處于兩個邊緣部分54之間的中部53部分形成連通室。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使連通室53被擠壓而完全消失，儲液室54內(nèi)仍然存有液體，從而液腔41能快速恢復(fù)。此外，儲液室54徑向向里膨大(如圖5所示)，這樣可將液腔41構(gòu)造為距離套筒47更近，這樣當(dāng)軌道列車彎道行駛時，在液腔41和外套22之間幾乎不存在第一橡膠體40的緩沖作用。這樣，液腔41內(nèi)的壓力對外套22和芯軸20相對運動的響應(yīng)更加靈敏，從而使液壓襯套1能更靈敏地順應(yīng)車輪12的轉(zhuǎn)向并減小車輪12和軌道的磨損。

芯軸20是預(yù)成型件，圖9顯示了芯軸20的第一實施例，其為臺階軸的形式。如圖9所示，芯軸20包括中部段90和兩個端部段91、92，中部段90的直徑大于端部段91、92的直徑。優(yōu)選地，端部段91、92的直徑相等。第一橡膠體40形成在中部段90上。優(yōu)選地，套筒47和外套22的軸向長度與中部段90的軸向長度相匹配。

在一個實施例中，芯軸20的中部段90具有徑向向外凸出的弧形表面93，如圖3、4和9所示。在一個實施例中，弧形表面93的中心區(qū)域96的半徑為40mm，弧形表面93的邊緣區(qū)域97的半徑為39mm。應(yīng)理解的是，可以根據(jù)要求構(gòu)造具有其他半徑的弧形表面93。從整體上看，中部段90大體呈中部向外鼓起的木桶形狀。弧形表面93可防止在芯軸20上產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而防止液壓襯套1被破壞。另外，弧形表面93也有助于實現(xiàn)上文所述的液腔41的中部53處的寬度小于邊緣54處的寬度。

套筒47是大體筒狀的預(yù)制件。圖10顯示了套筒47的一個實施例。如圖10和11所示，在套筒47的外表面上可通過機加工的方式預(yù)先形成凹槽42，這樣，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)凹槽42的長度和形狀。

外套22是大體筒狀的預(yù)制件，圖12顯示了外套22的一個實施例。如圖2和12所示，外套22包括主體1201和兩個軸向端部處的徑向向里的翻邊1202。翻邊1202在軸向上壓緊了密封組件43，以保持密封組件43密封封住液腔41的端部81。在安裝外套22時，可首先將以直筒形式將外套22安裝到套筒47上，然后通過翻邊機形成翻邊1202。翻邊機是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，這里不再贅述。

密封組件43可以是單獨制備的部件，圖13顯示了密封組件43的一個例子。具體來說，如圖14和15所示，密封組件43包括剛性的支撐環(huán)1400和剛性的墊片1401，支撐環(huán)1400和墊片1401通過第二橡膠體1402連接在一起。在液壓襯套1中，密封組件43通過支撐環(huán)1400與芯軸20的臺階94接觸而定位，墊片1401與外套22壓緊式接合，密封組件43的內(nèi)表面1403(由第二橡膠體1402形成)與套筒47的軸向端部以及第一橡膠體40的軸向端部27密封式接觸，以密封液腔41的軸向端部81。為了使內(nèi)表面1403與套筒47的軸向端部更好地密封接觸，密封組件43還包括第二墊片1404，第二墊片1404在徑向上壓緊外套22并且在軸向上壓緊套筒47的軸向端部。

第二橡膠體1402用于實現(xiàn)在列車彎道行駛時發(fā)生的外套22相對于芯軸20的徑向運動。例如，在列車彎道行駛時，由于墊片1401與支撐環(huán)1400之間的為彈性的第二橡膠體1402，因此墊片1401會被推動徑向向里運動，從而實現(xiàn)外套22和芯軸20的相對運動，并且使液腔41變形。應(yīng)理解的是，在具有第二墊片1404的情況下，第二墊片1404同樣會被推動徑向向里運動。

在一個實施例中，支撐環(huán)1400的頂端1406與外套22間隔開以形成第二讓位空間201(如圖4所示)。在處于密封組件43的軸向外側(cè)的墊片1401和芯軸20之間存在有第一讓位空間1405(如圖15所示)。更優(yōu)選地，第一讓位空間1405正對著液腔41。在列車彎道行駛期間，第二讓位空間201可防止支撐環(huán)1400妨礙外套22和芯軸20的相對運動；第一讓位空間1405更有利于墊片1401徑向向里地運動。

返回到圖6，第一橡膠體40的兩個軸向端部27分別形成為環(huán)形槽23。在每個環(huán)形槽23內(nèi)以偏離液腔41的軸向端部81地構(gòu)造有軸向的配合體24。再如圖13所示，密封組件43具有與配合體24相匹配的密封體1300。在將密封組件43裝配到芯軸20上之后，密封體1300與配合體24密封接觸，這樣就將環(huán)形槽23分成了兩個輔助液腔28。兩個輔助液腔28分別與兩個液腔41連通。這種結(jié)構(gòu)帶來了以下有益效果：輔助液腔28增加了液壓襯套1內(nèi)的液體的量，從而增大了對液壓襯套1的外套22和芯軸20之間的相對運動的調(diào)節(jié)范圍，進而進一步減小在列車彎道行駛1期間車輪12和軌道的磨損。在一個優(yōu)選的實施例中，配合體24是軸向向里的凹陷，密封體1300是軸向向外的凸起(如圖3和15所示)。配合體24和密封體1300的嵌入式配合有助于提高密封效果。

返回到圖2，在密封組件43的外表面上構(gòu)造有安裝指示塊200，以確保將具有密封組件43的液壓襯套1正確地安裝到列車上。

可根據(jù)實際要求構(gòu)造凹槽42(即，流道42)和液腔41的結(jié)構(gòu)，以將液壓襯套1的力學(xué)性質(zhì)調(diào)節(jié)到適應(yīng)軌道列車的直行和彎道行駛。例如，凹槽42的長度為1米到4米。凹槽42的橫截面為矩形，其橫截面積在4mm²到25mm²之間。液腔41的等效活塞面積在1000mm²到10000mm²之間。芯軸20、外套22、支撐環(huán)1400和墊片1401都是鋼制品或其他類型的剛性的金屬制品。套筒47由尼龍-66制成。

在一個具體的實施例中，液壓襯套1可構(gòu)造為：流道42為螺旋形，其長度為3418mm。流道42的橫截面為正方形，其邊長為3mm(面積為9mm²)。液腔41的等效活塞面積為7383mm²。在另一個具體的實施例中，液壓襯套1可構(gòu)造為：流道42為螺旋形，其長度為3300mm。流道42的橫截面為長方形，其長度為3mm，寬度為2.5mm(面積為7.5mm²)。液腔41的等效活塞面積為7428mm²。

圖16顯示了液壓襯套1的第二實施例。如圖16所示，在第二實施例中，芯軸1600包括具有兩個端部段1604和中部段1602的柱狀主體1601和能拆裝地安裝在中部段1602上的環(huán)形體1603。環(huán)形體1603具有弧形的徑向向外凸出的表面1800。這樣，在將環(huán)形體1603安裝到芯軸1600上之后，環(huán)形體1603與圖2所示的芯軸20的中部段90的形狀和作用幾乎完全相同。在一個實施例中，柱狀主體1601可以為圓柱形，也可以為臺階軸。例如，中部段1602的直徑大于兩個端部段1604的直徑，這樣便于安裝密封組件43。

從整體上看，液壓襯套1的第二實施例與第一實施例的結(jié)構(gòu)基本相同，兩者的區(qū)別在于：在第二實施例中，芯軸1600的環(huán)形體1603和柱狀主體1601是兩個獨立制造的部件，即芯軸1600包括兩個獨立制造的部件。然而，在第一實施例中，芯軸20是一個完整的整體。液壓襯套1的第二實施例帶來的以下有益效果：在液壓襯套1的生產(chǎn)過程中，可首先將套筒47、第一橡膠體40和環(huán)形體1603配合到一起形成裝配體1700(如圖19所示)，然后再將裝配體1700、外套22、密封組件43(如果有的話)與柱狀主體1601裝配到一起以形成液壓襯套1。這樣，根據(jù)液壓襯套1的第二實施例，僅需要操作尺寸較小的環(huán)形體1603(例如其長度僅在50mm到100mm之間)來生產(chǎn)裝配體1700，然后再簡單地將裝配體1700安裝到柱狀主體1601上，而無需始終操作柱狀主體1601(或芯軸20)。由此，根據(jù)液壓襯套1的第二實施例就降低了液壓襯套1的生產(chǎn)難度并且降低了生產(chǎn)費用。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。