專利名稱：空氣彈簧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣彈簧裝置，特別是在鐵路車輛中使用的空氣彈簧裝置，其包括:空氣彈簧，其具有由上面板、下面板和氣密地連接各面板的筒狀柔性膜體限定的充有氣體的內(nèi)部；支撐板；以及彈性體，其連接上面板與下面板中的一方和支撐板。特別地，本發(fā)明提出用于這種空氣彈簧裝置的如下技術(shù):即使空氣彈簧由于刺破等而漏氣也能在豎直方向上展現(xiàn)出軟彈簧特性以確保高乘坐舒適性，同時防止因為水平方向上的大的輸入力而降低耐久性。
背景技術(shù)：
由于鐵路站場之間的距離相對地遠(yuǎn)，因此，例如在歐洲使用的鐵路車輛，尤其是用于高速鐵路的鐵路車輛即使在車體和轉(zhuǎn)向架之間使用的空氣彈簧裝置的空氣彈簧漏氣的情況下也必須以接近于正常運行的速度行駛一定距離。因此，存在對即使在漏氣的情況下也能夠展現(xiàn)出足夠的軟彈簧特性以便確保車輛的高乘坐舒適性的空氣彈簧裝置的需求。從例如專利文獻(xiàn)I已知這類傳統(tǒng)的空氣彈簧裝置，該專利文獻(xiàn)I公開了“一種空氣彈簧裝置，其具有外筒、內(nèi)筒、配置在外筒和內(nèi)筒之間的膜、具有圓錐狀或棱錐狀外周面的支撐構(gòu)件以及配置在內(nèi)筒和支撐構(gòu)件的外周面之間的環(huán)形彈性體，其中，在內(nèi)筒和支撐構(gòu)件之間配置具有彈性構(gòu)件的緩沖體；并且彈性構(gòu)件被構(gòu)造成使得由支撐構(gòu)件和內(nèi)筒之間的相對接近運動導(dǎo)致的彈性構(gòu)件的彈性變形在彈性體發(fā)生給定量的彈性變形之后開始”。根據(jù)該“空氣彈簧”，“可以改善配置在內(nèi)筒和支撐構(gòu)件的外周面之間的環(huán)形彈性體以使其具有非線性特性，使得其通常在正常工作期間具有軟彈簧特性并且具有發(fā)揮對抗大載荷的剛性的硬彈簧特性”。如本申請的圖5中圖示的，專利文獻(xiàn)I的“空氣彈簧”被構(gòu)造成使得通過交替堆疊尺寸各自不同的截錐體狀的“環(huán)形橡膠構(gòu)件100A-100C”和“環(huán)形金屬構(gòu)件IOOa和100b”以形成“層疊橡膠”來形成“環(huán)形彈性體100”，使得通過“環(huán)形彈性體100”的剪切變形以彈性方式柔軟地支撐豎直載荷。然而，不彈性變形的“環(huán)形金屬構(gòu)件IOOa和100b”介于“環(huán)形橡膠構(gòu)件100A-100C”之間，因此，尤其當(dāng)“膜101”被刺破時，“環(huán)形彈性體100”的水平彈簧特性不能足夠的柔軟。這導(dǎo)致空氣彈簧的追隨性惡化的問題，因此不得不依賴于通過滑座的滑行移動和允許一定移位的止動器來防止鐵路車輛出軌。為了在豎直方向和水平方向兩個方向上都提供軟彈簧特性，提出一種空氣彈簧裝置，其中通過僅由彈性材料制成而不包括任何剛性材料(例如金屬材料)的彈性體來連接上面板與下面板中的一方和支撐板。在該空氣彈簧裝置中，在彈性體的與支撐板相鄰的面的中央?yún)^(qū)域設(shè)置有向上面板與下面板中的一方凹的凹部以進(jìn)一步減小豎直彈簧常數(shù)。專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-329280號公報。

發(fā)明內(nèi)容
專利文獻(xiàn)I中所說明的“空氣彈簧”以及上述的空氣彈簧的上面板與下面板中的一方與支撐板通過僅由彈性材料制成的彈性體連接的空氣彈簧裝置具有低的豎直剛性。因此，當(dāng)水平輸入力被施加到具有在諸如車輛滿載情況等的重載情況下(換句話說，在大的豎直載荷的作用下)壓縮變形的彈性體的空氣彈簧裝置時，下面板或上面板趨向于相對于水平方向傾斜的姿勢。這導(dǎo)致了如下問題:上面板與下面板之間或者上面板和下面板中的一方與支撐構(gòu)件之間發(fā)生接觸，并且彈性構(gòu)件的耐久性降低，因而空氣彈簧裝置的耐久性降低。本發(fā)明用于解決傳統(tǒng)技術(shù)所面臨的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種空氣彈簧裝置，該空氣彈簧裝置具有介于空氣彈簧和支撐板之間以連接空氣彈簧和支撐板的彈性構(gòu)件，并且該彈性構(gòu)件通過僅由彈性材料制成的彈性體構(gòu)成，該空氣彈簧裝置能夠在當(dāng)施加大的豎直輸入時提供期望的水平剛性的同時，在豎直方向柔性和水平方向柔性兩個方面都實現(xiàn)軟彈簧特性，由此改善了耐久性。根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧裝置包括:空氣彈簧，其具有由上面板、下面板和氣密地連接各面板的筒狀柔性膜體限定的充有氣體的內(nèi)部；支撐板，其配置在距所述空氣彈簧的所述上面板與所述下面板中的一方給定距離的位置處；以及彈性體，其連接所述支撐板和所述上面板與所述下面板中的所述一方，其中所述彈性體在與所述支撐板相鄰的面的中央?yún)^(qū)域設(shè)置有凹部，所述凹部向所述上面板與所述下面板中的所述一方凹；所述彈性體在支撐板側(cè)被設(shè)置于所述支撐板的環(huán)狀體圍繞并約束；并且所述上面板與所述下面板中的所述一方設(shè)置有向所述環(huán)狀體的內(nèi)側(cè)突出的突出部。注意，環(huán)狀體可以與支撐板一體地形成或者單獨形成并安裝到支撐板。所述支撐板優(yōu)選地設(shè)置有容納在所述彈性體的所述凹部中的隆起部。所述上面板與所述下面板中的所述一方的所述突出部的內(nèi)部優(yōu)選地被形成為與所述空氣彈簧連通的氣室。根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧裝置，空氣彈簧和支撐板通過僅由彈性材料形成而不包括任何剛性材料的彈性體連接，并且彈性體在其與支撐板相鄰的面的中央?yún)^(qū)域設(shè)置有凹部，該凹部向上面板與下面板中的一方凹，使得僅由彈性材料形成的整個彈性體與剛性層介于彈性材料之間的彈性體相比相對于施加至空氣彈簧裝置的豎直輸入力和水平輸入力產(chǎn)生大的彈性變形。特別地，相對于豎直輸入力，凹部起到彈性體的一部分用的空隙的作用，并且相比于具有交替層疊的剛性構(gòu)件和彈性構(gòu)件的傳統(tǒng)彈性體的彈簧常數(shù)，上述彈性體自身的豎直彈簧常數(shù)和水平彈簧常數(shù)能夠大幅度減小。另外，即使在空氣彈簧漏氣的情況下，空氣彈簧裝置也能夠提供在豎直方向上的軟彈簧特性以確保優(yōu)良的乘坐舒適性。彈性體在支撐板側(cè)被設(shè)置于支撐板的環(huán)狀體包圍并約束，并且上面板與下面板中的一方設(shè)置有向環(huán)狀體的內(nèi)側(cè)突出的突出部，使得在大的豎直輸入力的作用下，設(shè)置于上面板與下面板中的一方的突出部向環(huán)狀體的內(nèi)側(cè)突出。在該姿勢中，相對于施加至空氣彈簧裝置的豎直輸入力，介于突出部和環(huán)狀體之間的彈性體主要經(jīng)受壓縮變形，使得空氣彈簧裝置在提供高的剛性的同時彈性地承受水平輸入力。特別地，在車輛滿載的大支撐載荷的情況下，具有隨著支撐載荷的增加而增加的內(nèi)部壓力和水平剛性的筒狀柔性膜體用于使突出部進(jìn)一步向環(huán)狀體的內(nèi)側(cè)突出，以根據(jù)支撐載荷的增加使空氣彈簧的水平彈簧特性硬。結(jié)果，如上所述，能夠防止相對于水平方向具有傾斜姿勢的上面板與下面板中的一方的變形，從而有效地避免由于這種變形的發(fā)生而導(dǎo)致的空氣彈簧的耐久性的降低。
當(dāng)支撐板設(shè)有容納在彈性體的凹部中的隆起部時，并且當(dāng)彈性體由于大的水平輸入力而在水平方向上明顯地變形時，隆起部接觸彈性體的凹部的內(nèi)表面并且起到限制空氣彈簧和支撐板的水平移位量的作用。通過恰當(dāng)?shù)剡x擇隆起部的尺寸和形狀，能夠根據(jù)需要使水平方向上的彈簧特性更硬，同時因為彈性體的凹部的關(guān)系而能夠保持在豎直方向上的軟彈簧特性。當(dāng)上面板與下面板中的一方的突出部的內(nèi)部被形成為與空氣彈簧連通的氣室時，空氣彈簧的內(nèi)部容量增加以減小由于豎直輸入力導(dǎo)致的空氣彈簧的內(nèi)部壓力的增加。因此，在空氣彈簧沒有被刺破并且有效地發(fā)揮作用的情況下，空氣彈簧裝置能夠在豎直方向上具有軟彈簧特性以進(jìn)一步改善車輛的乘坐舒適性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧裝置的一個實施方式的局部剖視立體圖。圖2是沿著圖1中的線I1-1I截取的圖1所示的空氣彈簧裝置的縱截面圖。圖3是圖2中的主要部分的放大截面圖。圖4是示出了另一實施方式的與圖2相似的圖。圖5是傳統(tǒng)空氣彈簧裝置的縱截面圖。
具體實施例方式下面參考

本發(fā)明的實施方式。圖1中示出的空氣彈簧裝置包括:空氣彈簧4，其具有由上面板1、下面板2和筒狀柔性膜體3限定的充有氣體的內(nèi)部，上面板I和下面板2都可以具有圓盤形狀，筒狀柔性膜體3具有例如在其內(nèi)部的嵌入加強層(未示出)并且氣密地連接各面板；支撐板5，其在本實施方式中配置在距空氣彈簧4的下面板2給定距離的位置處；以及彈性體6，其連接支撐板5和下面板2。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在圖中未示出，但上面板和支撐板可以通過彈性體連接成具有與圖1中示出的空氣彈簧裝置上下顛倒的姿勢。上面板I和下面板2以及支撐板5分別由諸如金屬材料、塑料材料等剛性材料形成。彈性體6僅由諸如橡膠、彈料等的彈性材料形成而不包括任何剛性材料。由于彈性體6僅由彈性材料形成，所以，與具有利用剛性構(gòu)件和彈性構(gòu)件交替層疊的多層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)空氣彈簧裝置不同，彈性構(gòu)件的彈性變形在彈性構(gòu)件之間并不受限制。另外，因為不存在剛性構(gòu)件，所以彈性體6可以更大地變形以有效地減小彈性體6的豎直彈簧常數(shù)，因而有效地減小空氣彈簧裝置的豎直彈簧常數(shù)。為了進(jìn)一步減小豎直彈簧常數(shù)，彈性體6在與支撐板5相鄰的面的中央?yún)^(qū)域設(shè)置有凹部7并且凹部7向下面板2凹。采用凹部7，當(dāng)施加豎直載荷時，彈性體6的一部分能夠變形到凹部7內(nèi)。因此，結(jié)合上述彈性體6僅由彈性材料形成的特征，根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧裝置即使在空氣彈簧4漏氣的情況下也能夠在豎直方向上提供足夠的軟彈簧特性。應(yīng)當(dāng)注意，只要凹部7起到彈性體6的部分變形用的空隙的作用，凹部7的底部就不限于具有如圖1中圖示的曲面形狀，還可以是具有諸如半球形狀的各種形狀。在豎直方向上具有軟彈簧特性的空氣彈簧裝置的水平剛性不可避免地降低。因此，尤其是在空氣彈簧裝置沿豎直方向被壓縮的姿勢中，通過由于水平輸入力導(dǎo)致的彈性體6的大的剪切變形，空氣彈簧裝置趨向于變形為使下面板2相對于水平方向傾斜的形狀。由于這可能降低彈性體6的耐久性，所以在本發(fā)明中，支撐板5設(shè)置有在支撐板側(cè)圍繞彈性體的端部(在圖中為下端部)的環(huán)狀體8，并且下面板2設(shè)置有向環(huán)狀體8的內(nèi)側(cè)突出并可以進(jìn)入彈性體6的內(nèi)部的突出部9。根據(jù)該構(gòu)造，當(dāng)豎直輸入力被施加到空氣彈簧裝置時，下面板2的突出部9進(jìn)入到支撐板5的環(huán)狀體8的內(nèi)部以允許設(shè)置于支撐板5的環(huán)狀體8約束圍繞著突出部9的彈性體部分的變形，使得該彈性體部分相對于施加至空氣彈簧裝置上的水平輸入力主要經(jīng)受壓縮變形以彈性地承受水平輸入力。結(jié)果，即使當(dāng)空氣彈簧裝置的豎直彈簧常數(shù)如上所述地減小時，空氣彈簧裝置仍保持抵抗大豎直載荷的硬彈簧特性。特別地，在諸如車輛滿載情況等的重載荷情況下，空氣彈簧4的增加的內(nèi)壓使得彈性體6進(jìn)一步進(jìn)入環(huán)狀體8的內(nèi)部，這能夠增加彈性體6的水平剛性以及筒狀柔性膜體3的水平剛性。這能夠有效地防止彈性體6的耐久性的惡化。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在圖中環(huán)狀體8與支撐板5 —體地形成，但環(huán)狀體8可以形成為單獨構(gòu)件并且隨后能夠通過螺釘?shù)劝惭b于支撐板。能夠應(yīng)用相同的方式在下面板2上形成突出部9。從在實際使用條件下在豎直載荷被施加到空氣彈簧裝置的情況下如上所述的突出部9或環(huán)狀體8能夠有效地幫助空氣彈簧裝置保持對抗水平輸入力的硬彈簧特性的觀點考慮，在空氣彈簧被組裝之前的在止動器橡膠上沒有施加載荷的情況下的空氣彈簧的尺寸(即空載下的尺寸)優(yōu)選地如下設(shè)定。參考圖2中的縱截面圖，突出部9的從下面板2突出的突出長度La優(yōu)選地是彈性體6的豎直高度H的20%至70%，并且更優(yōu)選地是33%，環(huán)狀體8的從支撐板5凸出的凸出長度Lb優(yōu)選地是彈性體6的高度H的15%至50%，并且更優(yōu)選地是26%。另外，在具有截錐體狀的彈性體6和諸如圖中所示的倒置截錐體狀的突出部9的空氣彈簧裝置中，突出部9的最大直徑Ra優(yōu)選地是環(huán)狀體8的內(nèi)徑R的40%至80%，以便確保有助于實現(xiàn)空氣彈簧裝置在豎直方向上的軟彈簧特性的彈性體6的期望體積。當(dāng)彈簧的剛性根據(jù)水平輸入力需要進(jìn)一步增強時，如圖1和圖2中圖示的，容納在彈性體6的凹部7中的隆起部10能夠以一體的方式或者作為單獨構(gòu)件設(shè)置于支撐板。因此，通過恰當(dāng)?shù)剡x擇隆起部10的尺寸和形狀，當(dāng)大的水平輸入力被施加到空氣彈簧裝置時，能夠通過使隆起部10抵靠彈性體6的凹部7來限制支撐板5和空氣彈簧4之間的水平相對移位量。隆起部10可以具有與凹部的形狀或者空氣彈簧裝置的使用條件對應(yīng)的各種尺寸和形狀。在本實施方式中，例如，如圖3的放大圖中所示，隆起部10和凹部7的底面之間的豎直方向上的間隔距離Ld是隆起部的凹部7的深度D的65%。應(yīng)該注意的是，考慮到當(dāng)空氣彈簧裝置被安裝到車輛并在車輛上使用時的靜態(tài)輸入和動態(tài)輸入二者，間隔距離Ld優(yōu)選根據(jù)空氣彈簧裝置的使用條件來決定。在圖1圖示的空氣彈簧中，出于進(jìn)一步改善車輛的乘坐舒適性的目的，在設(shè)置于下面板2的突出部9的內(nèi)部形成氣室11，并且布置與空氣彈簧連通的通路12以使得在空氣彈簧4有效地工作的情況下軟化空氣彈簧裝置的豎直彈簧特性。然而，氣室11和通路12不是本發(fā)明的必要組成部件。如圖1和圖2中圖示的空氣彈簧裝置在支撐板5上設(shè)置有隆起部10。然而，隆起部10不是本發(fā)明的必要元件，如圖4中圖示的，空氣彈簧裝置可以被構(gòu)造成在支撐板5上不布置隆起部。
附圖標(biāo)記1上面板2下面板3筒狀柔性膜體4空氣彈簧5支撐板6彈性體7凹部8環(huán)狀體9突出部10隆起部11氣室12通路La突出部的突出長度Lb環(huán)狀體的凸出長度H彈性體的高度Ra突出部的最大直徑R環(huán)狀體的內(nèi)徑Ld間隔距離D凹部的深度
權(quán)利要求
1.一種空氣彈簧裝置，其包括: 空氣彈簧，其具有由上面板、下面板和氣密地連接各面板的筒狀柔性膜體限定的充有氣體的內(nèi)部； 支撐板，其配置在距所述空氣彈簧的所述上面板與所述下面板中的一方給定距離的位置處；以及 彈性體，其連接所述支撐板和所述上面板與所述下面板中的所述一方，其中所述彈性體在與所述支撐板相鄰的面的中央?yún)^(qū)域設(shè)置有凹部，所述凹部向所述上面板與所述下面板中的所述一方凹； 所述彈性體在支撐板側(cè)被設(shè)置于所述支撐板的環(huán)狀體圍繞并約束；并且 所述上面板與所述下面板中的所述一方設(shè)置有向所述環(huán)狀體的內(nèi)側(cè)突出的突出部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣彈簧裝置，其特征在于，所述支撐板設(shè)置有容納在所述彈性體的所述凹部中的隆起部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣彈簧裝置，其特征在于，所述上面板與所述下面板中的所述一方的所述突出部的內(nèi)部被形成為與所述空氣彈簧連通的氣室。
全文摘要
一種空氣彈簧裝置，其包括空氣彈簧(4)，其具有由上面板(1)、下面板(2)和氣密地連接各面板的筒狀柔性膜體(3)限定的充有氣體的內(nèi)部；支撐板(5)，其配置在距空氣彈簧(4)的上面板(1)與下面板(2)中的一方給定距離的位置處；以及彈性體(6)，其連接支撐板(5)以及上面板(1)與下面板(2)中的上述一方。彈性體(6)在與支撐板(5)相鄰的面的中央?yún)^(qū)域設(shè)置有凹部(7)并且凹部(7)向上面板(1)和下面板(2)中的上述一方凹。彈性體(6)在支撐板(5)側(cè)被設(shè)置于支撐板(5)的環(huán)狀體(8)圍繞并約束。上面板(1)和下面板(2)中的上述一方設(shè)置有向環(huán)狀體(8)的內(nèi)側(cè)突出的突出部(9)。
文檔編號F16F15/04GK103189664SQ201180051628
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者川田昌義, 本村博昭 申請人:株式會社普利司通