專利名稱：波紋箱式空氣彈簧及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這種型式的流體彈簧，例如氣動(dòng)或空氣彈簧，它們被用于車輛的流體懸架體系和其它的用途中，還涉及制造這種彈簧的方法。更為具體地說，本發(fā)明涉及具有一個(gè)或多個(gè)徑向向外突出的環(huán)形波瓣的波紋箱式空氣彈簧。
波紋箱式空氣彈簧在現(xiàn)有技術(shù)中已通行多年。在頒發(fā)給R.D.Smith的美國專利2,874,458中示出了這種波紋箱式空氣彈簧及其制造方法的典型例子。波紋箱式空氣彈簧是這樣制成的首先在一個(gè)鼓體上形成一個(gè)具有通常是兩層未硫化斜紋簾布層涂橡膠織物的圓筒形體，一個(gè)橡膠或其它彈性體材料的內(nèi)和外罩，和一個(gè)在每個(gè)端頭上的用金屬纜索或絲線制成的端頭沿口環(huán)，織物層的端頭就是包繞在每個(gè)相應(yīng)的端頭沿口環(huán)上的。這樣就形成了圓筒形體或構(gòu)架，而沿口環(huán)上涂覆有處于生的未徑硫化狀態(tài)的橡膠。未硫化的構(gòu)架于是被放在一個(gè)模具內(nèi)成形并且通過加熱和加壓使其固化成一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)徑向向外突出的波瓣的成品形波紋箱。如果波紋箱彈簧的特定設(shè)計(jì)具有一個(gè)以上波瓣，則與設(shè)置在每個(gè)端頭上的沿口環(huán)基本上相同構(gòu)造的“腰環(huán)(girdle-ring)”沿口根據(jù)波瓣的數(shù)目被施加在沿著主體的軸向長度上多于一個(gè)的位置上。一個(gè)腰環(huán)被安置在每個(gè)波瓣之間的軸向位置上圍繞著外罩的外表面。當(dāng)波紋箱空氣彈簧以其在彈簧體內(nèi)的內(nèi)部氣壓或液壓執(zhí)行一個(gè)緩沖操作的功能時(shí)，腰環(huán)與端頭沿口環(huán)相配合保持著彈簧的最小直徑部分而在此同時(shí)允許每個(gè)波瓣在每個(gè)波瓣的軸向中點(diǎn)處徑向向外膨脹。
現(xiàn)有技術(shù)波紋箱彈簧經(jīng)常遇到的問題之一就是在沿口卷起部位往往過早開裂。當(dāng)此種開裂發(fā)生時(shí)，它通常從沿口軸向向內(nèi)繞外罩層一個(gè)短的距離，也就是在靠近卷起的織物層端邊處的“沿口卷起部位”。這種開裂是引起顧客不滿的主要原因。本發(fā)明改變了內(nèi)和外織物增強(qiáng)層的相對(duì)交疊關(guān)系。從而補(bǔ)救了在沿口卷起部位過早開裂的問題，大大地延長了波紋式空氣彈簧的彎曲疲勞壽命。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種延長彎曲疲勞壽命的波紋箱式空氣彈簧。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種這種設(shè)計(jì)型式的波紋箱式空氣彈簧，在其沿口卷起部位的主體層內(nèi)大大地減少了開裂。
本發(fā)明又一個(gè)目的是通過在增強(qiáng)層的相對(duì)交疊關(guān)系上加以簡單的結(jié)構(gòu)改變而提供一種使用壽命較長的波紋箱式空氣彈簧，這種結(jié)構(gòu)改變可以在現(xiàn)有的裝配和模制設(shè)備上完成。
本發(fā)明的這些和其它目的通過下述的說明和附圖將能更為全面地了解。
本發(fā)明是一種波紋箱式的流體彈簧，它包括一個(gè)連續(xù)的圓形撓性主體件，主體件在其每端具有一個(gè)含有一個(gè)沿口環(huán)的圓形沿口部分和至少一個(gè)位于沿口部分之間和靠近其中至少一個(gè)沿口部分的環(huán)形波瓣部分，每個(gè)所述波瓣部分徑向向外延伸并逐漸地從一個(gè)最小直徑部分增大至一個(gè)最大直徑部分，主體件包括一個(gè)徑向的內(nèi)織物簾布層和一個(gè)與其共同延伸和用粘接劑粘接在其上的徑向外織物簾布層，主體件的兩個(gè)簾布層在主體部分的每個(gè)端頭處具有一個(gè)簾布層卷起部分包繞在主體件一個(gè)相應(yīng)的端頭上的沿口環(huán)周圍，外簾布層卷起部分用粘接劑粘接在外簾布層徑向外表面上從端頭沿口環(huán)起的一個(gè)第一距離，內(nèi)簾布層卷起部分延伸超出外簾布層卷起部分的端頭邊沿一個(gè)從沿口環(huán)起的第二距離，該第二距離大大地大于第一距離但小于沿口環(huán)和相鄰波瓣最大直徑部分之間的距離，和內(nèi)簾布層卷起部分與外簾布層卷起部分的徑向外表面交疊并用粘接劑固定在其上而外簾布層的徑向外表面的一部分延伸超出外簾布層卷起部分的端頭邊沿。


圖1是本發(fā)明一個(gè)波紋箱式彈簧的局部側(cè)視立面圖，其某些部分被斷開以顯示壁結(jié)構(gòu)及沿口環(huán)；圖2是圖1中所示彈簧的一部分的放大局部視圖，較詳細(xì)地顯示出圍繞著端頭沿口環(huán)的卷起部位以及各織物增強(qiáng)層之間的關(guān)系；圖3是一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)波紋箱空氣彈簧的部分裝配未固化構(gòu)架的簡化斜視圖，顯示出當(dāng)放置在一個(gè)裝配鼓上時(shí)織物增強(qiáng)層之間的相對(duì)長度和位置；圖3A是一幅類似于圖3的視圖，但顯示的是本發(fā)明的各織物增強(qiáng)層當(dāng)放置在一個(gè)裝配鼓上時(shí)的相對(duì)長度和位置；圖4是截自圖3中4-4線的局部截面圖；圖4A是截自圖3A中4A-4A線的局部截面圖；圖5是一幅簡化示意圖顯示出圖4中各織物層的端頭在包繞了端頭沿口環(huán)之后的交疊關(guān)系；和圖5A是一幅簡化示意圖顯示出圖4A中各織物層的端頭在包繞了端頭沿口環(huán)之后的交疊關(guān)系。
圖1顯示了一個(gè)波紋箱式空氣彈簧10，它是使用本發(fā)明的彈簧型式的典型例子。在圖2中以更詳細(xì)細(xì)節(jié)顯示的彈簧10具有一個(gè)由涂敷橡膠織物材料的一個(gè)徑向內(nèi)簾布層14和一個(gè)徑向外簾布層16形成的圓形撓性主體件12。兩個(gè)簾布層14和16最好由斜紋簾布層織物制成，而其中一個(gè)簾布層的斜紋與另一個(gè)簾布層的斜紋是以一個(gè)相反的角度傾斜的。在一些彈簧構(gòu)形中在內(nèi)和外簾層之間還可以使用額外的增強(qiáng)簾布層。主體件10繞著一根縱向X軸心，如圖1中所示。一個(gè)端頭沿口環(huán)22在主體12的每個(gè)端頭處位于一個(gè)端頭沿口部分24內(nèi)，該沿口部分形成一個(gè)環(huán)形的肋條形狀用以將彈簧的端頭接合到一個(gè)剛性的安裝結(jié)構(gòu)上，例如圖2中所示的凸緣環(huán)26上。沿口環(huán)22可以由多根象鋼或其它材料那樣的平行絲線形成，或者也可以是纜繩結(jié)構(gòu)的形式。
圖1中中所示的空氣彈簧10是一個(gè)具有波瓣28和29的多波瓣空氣彈簧10，波瓣從小直徑部分30和32徑向向外突出至一個(gè)最大直徑部分34。
在一個(gè)多波瓣空氣彈簧，例如圖1中所示的兩波瓣彈簧中，一個(gè)腰帶沿口環(huán)36圍繞著主體12的外表面。腰帶沿口環(huán)36常由多根平行的細(xì)絲或金屬線制成，但其它的環(huán)結(jié)構(gòu)也可以用于腰環(huán)，就象端頭沿口環(huán)的情況一樣。此腰環(huán)36保持住小直徑部分32并且當(dāng)主體件12受到內(nèi)部壓力時(shí)防止其徑向向外膨脹。同樣情況，端頭沿口環(huán)22保持住小直徑部分30。波瓣部分38和29當(dāng)受到內(nèi)部壓力時(shí)可以背離X軸心徑向向外膨脹。在一個(gè)包含多于兩個(gè)波瓣的空氣彈簧中，另加的腰帶沿口環(huán)位于每一對(duì)相鄰的波瓣之間。在一個(gè)單獨(dú)的波瓣的空氣彈簧中就不需要腰帶沿口環(huán)了。
當(dāng)彈簧10在其準(zhǔn)備使用的地點(diǎn)被夾持在工作位置時(shí)，彈簧連同其連接的結(jié)構(gòu)形成一個(gè)密封室38。
為了克服主體件10在圍繞端頭沿口環(huán)32的增強(qiáng)簾布層14和16端頭的卷起部位處過早開裂的問題，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在內(nèi)簾布層14和外簾布層16端頭之間的交疊關(guān)系方面改變了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
圖3顯示了一個(gè)在常規(guī)裝配鼓(未顯示)上形成的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)空氣彈簧的構(gòu)架40，其中的一個(gè)內(nèi)織物簾布層40i和一個(gè)外織物簾布層40o具有同樣的長度但在軸向上偏移一個(gè)很短距離。這意味著在一個(gè)端頭處內(nèi)簾布層40i突出于外簾布層40o外一個(gè)短距離，而在其相對(duì)的端頭處外簾布層40o突出于內(nèi)簾布層40i一個(gè)短距離。圖4也是說明簾布層40i和40o的偏移結(jié)構(gòu)。從圖5中可以看到，當(dāng)簾布層40i和40o繞著端頭沿口40o折疊時(shí)，在左端的內(nèi)簾布層40i的卷起部分延伸于外簾層層40o的卷起部分外一個(gè)短距離。但在右端，內(nèi)簾布層40i的卷起部分較外簾布層40o的卷起部分的端頭縮短一個(gè)短距離。具有這種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)的空氣彈簧裝配件具有主體件在靠近口環(huán)的卷起部分過早開裂的問題。
與圖3的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)作對(duì)比，圖3A顯示出一個(gè)在一個(gè)鼓(未顯示)上形成的構(gòu)架42，其中的內(nèi)織物簾布層42i在軸向長度上大大地長于外織物的簾布層42o。這也顯示在圖4A中。這一結(jié)構(gòu)當(dāng)簾布層42i和42o的端頭繞著端頭沿口42b折疊時(shí)形成的如圖5A中所示的構(gòu)形，其中在構(gòu)架42的兩個(gè)端頭處內(nèi)簾布層42i延伸超出內(nèi)簾布層42i卷起部分的端頭一個(gè)很大的距離。這一改良的結(jié)構(gòu)大大地延長了波紋箱式空氣彈簧的彎曲疲勞壽命。
更具體地參看圖2，內(nèi)織物簾布層14和外織物簾布層16兩者都包繞在端頭沿口環(huán)22上面并且粘附在一個(gè)或多個(gè)織物層的外表面上。這個(gè)包繞部分被稱作簾布層的“卷起”部分。
外簾布層16當(dāng)包繞著沿口環(huán)22時(shí)粘附在其自身的外表面上并且從沿口環(huán)22延伸一個(gè)距離d1。內(nèi)簾布層14包繞著沿口環(huán)22并延伸超出外簾布層16的端頭邊沿16e又一個(gè)很大的d2，但是在離開在波瓣28上最大直徑位置34一個(gè)間隔距離d3處終止在一個(gè)端頭邊沿14e處。
雖然距離d1，d2，和d3的相對(duì)比例是可以變化的，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，簾布層14超出外簾布層16的端頭邊沿16e一個(gè)相當(dāng)?shù)拇罱泳嚯xd2是合乎理想的，而端頭邊沿14e和最大直徑位置34之間的距離d3最好是距離d2的一半。距離d1應(yīng)當(dāng)至少為一英寸而距離d2應(yīng)當(dāng)大于d1，在許多例子中大約是長度d1的兩倍。在空氣彈簧的一種尺寸中，d2的長度可以是2英寸而d3的長度可以是1英寸。
在本發(fā)明中所示的空氣彈簧卷起部位的結(jié)構(gòu)改良可以用于各種不同設(shè)計(jì)的波紋箱式空氣彈簧，而不需考慮波瓣的數(shù)目和增強(qiáng)簾布層的數(shù)目有多少，也不必考慮沿口環(huán)是什么式樣。
在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，本文中的所示實(shí)施例都可以做出其它的變更。
權(quán)利要求
1.一種用于在每一端頭處密封連接到一個(gè)沿口保持結(jié)構(gòu)上以形成一個(gè)流體保持室的波紋箱式流體彈簧，該彈簧包括一個(gè)連續(xù)的圓形撓性主體件，該主體件在每端具有一個(gè)含有一個(gè)沿口環(huán)的圓形沿口部分和至少一個(gè)位于沿口部分之間并靠近其中至少一個(gè)的沿口部分的環(huán)形波瓣部分；每個(gè)所述波瓣部分徑向向外延伸并逐漸地從一個(gè)最小直徑部分增大至一個(gè)最大直徑部分；主體件包括一個(gè)徑向的內(nèi)織物簾布層和一個(gè)與其共同延伸并用粘接劑粘接在其上的徑向外織物簾布層；主體件的兩個(gè)簾布層在主體部分的每個(gè)端頭處具有一個(gè)簾布層卷起部分包繞在主體件一個(gè)相應(yīng)的端頭上的沿口環(huán)周圍；外簾布層卷起部分用粘接劑粘接在外簾布層徑向外表面上一個(gè)從端頭沿口環(huán)起的第一距離；其特征在于內(nèi)簾布層卷起部分的一個(gè)端頭邊沿延伸超出外簾布層卷起部分的端頭邊沿一個(gè)從沿口環(huán)起的第二距離，該第二距離大大地大于第一距離但小于沿口環(huán)和相鄰波瓣最大直徑部分之間的距離；和內(nèi)簾布層卷起部分與外簾布層卷起部分的徑向外表面交疊并用粘接劑固定在其上，而外簾布層的徑向外表面的一部分延伸超出外簾布層卷起部分的端頭邊沿。
2.如權(quán)利要求1中所述的波紋箱式流體彈簧，其特征在于它具有多個(gè)波瓣部分和一個(gè)腰帶環(huán)沿口，該腰帶環(huán)沿口包繞著主體件的一個(gè)外表面并被放置在每個(gè)相鄰成對(duì)的波瓣部分之間的其最小直矩部分處。
3.如權(quán)利要求1中所述的波紋箱式流體彈簧，其特征在于一層彈性體材料覆蓋在主體件的一個(gè)徑向內(nèi)表面和一個(gè)徑向外表面之上。
4.如權(quán)利要求1中所述的波紋箱式流體彈簧，其特征在于內(nèi)簾布層卷起部分的端頭邊沿和相鄰波瓣部分的最大直徑部分之間的距離大約為內(nèi)簾布層卷部分延伸超出外簾布卷起部分端頭邊沿的距離的一半。
5.如權(quán)利要求1中所述的波紋箱式流體彈簧，其特征在于內(nèi)簾布層卷起部分的端頭邊沿和外簾布層卷起部分的端頭邊沿之間的距離大于外簾布層卷起部分的端頭邊沿和相鄰的端頭沿口環(huán)之間的距離。
6.一種用于在每一端頭處密封連接到一個(gè)沿口保持凸緣結(jié)構(gòu)上以形成一個(gè)空氣保持室的波紋箱式空氣彈簧，該彈簧包括一個(gè)連續(xù)的圓形撓性主體件，該主體件包圍著一個(gè)縱向軸心，在其整個(gè)長度上具有不同的直徑，所述主體件在每個(gè)端頭具有一個(gè)圓形沿口部分限定一個(gè)端頭開口，和至少一個(gè)位于沿口部分之間和靠近其中至少一個(gè)沿口部分的彎曲波瓣部分；每個(gè)所述波瓣部分徑向向外延伸并逐漸地從一個(gè)最小直徑部分增大至一個(gè)最大直徑部分；主體件包括一個(gè)徑向內(nèi)織物簾布層和一個(gè)與其共同延伸并用粘接劑粘接在其上的徑向外織物簾布層；端頭沿口環(huán)位于在主體件每個(gè)端頭上的沿口部分中，主體件的兩個(gè)簾布層在主體部分的每個(gè)端頭處具有一個(gè)簾布層卷起部分包繞在主體件一個(gè)相應(yīng)的端頭上的端頭沿口環(huán)周圍；外簾布層卷起部分用粘接劑粘接在外簾布層徑向外表面上一個(gè)從端頭沿口環(huán)起的一個(gè)第一距離；其特征在于內(nèi)簾布層卷起部分延伸超出外簾布層卷起部分的端頭邊沿一個(gè)從沿口環(huán)起的第二距離，該第二距離大于第一距離但小于沿口環(huán)和相鄰波瓣最大直矩部分之間的距離；和內(nèi)簾布層卷起部分的一個(gè)端頭邊沿與外簾布層卷起部分的徑內(nèi)外表面交疊并用粘接劑固定在其上，而外簾布層的徑向外表面的一部分延伸超出外簾布層卷起部分的端頭邊沿。
7.如權(quán)利要求6中所述的波紋箱式空氣彈簧，其特征在于它具有多個(gè)波瓣部分和一個(gè)腰環(huán)沿口，該腰環(huán)沿口包繞著主體件的一個(gè)外表面并被放置在每個(gè)相鄰成對(duì)的波瓣部分之間的其最小直徑部分處。
8.如權(quán)利要求6中所述的波紋箱式空氣彈簧，其特征在于一層彈性體材料覆蓋在主體件的一個(gè)徑向內(nèi)表面和一個(gè)徑向外表面上。
9.如權(quán)利要求6中所述的波紋箱式空氣彈簧，其特征在于內(nèi)簾布層卷起部分的一個(gè)端頭邊沿和相鄰波瓣部分的最大直徑部分之間的距離大約為內(nèi)簾布層卷起部分延伸超出外簾布層卷起部分端頭邊沿的距離的一半。
10.如權(quán)利要求6中所述的波紋箱式流體彈簧，其特征在于內(nèi)簾布層卷起部分的端頭邊沿和外簾布層卷起部分的端頭邊沿之間的距離大于外簾布層卷起部分的端頭邊沿和鄰近的端頭沿口環(huán)之間的距離。
11.如權(quán)利要求6中所述的波紋箱式流體彈簧，其特征在于外簾布層卷起部分延伸超出一個(gè)鄰近的端頭沿口環(huán)至少一英寸。
12.如權(quán)利要求6中所述的波紋箱式空氣彈簧，其特征在于加外的織物材料簾布層位于徑向內(nèi)簾布層和徑向外簾布層之間。
13.一種制造一個(gè)波紋箱式流體彈簧的方法，該方法包括下列步驟在一個(gè)圓筒形鼓上將一張未固化的彈性體材料形成一個(gè)圓筒形內(nèi)罩層，該內(nèi)罩層在每一端都是開口的；將一塊未固化的涂橡膠織物的內(nèi)簾布層敷設(shè)在彈性體層的外表面上，內(nèi)織物簾布層的兩個(gè)軸向端頭與彈性體內(nèi)罩層的軸向端頭對(duì)齊；將一個(gè)未固化的涂敷橡膠織物的外簾布層敷設(shè)在織物內(nèi)簾布層的外表面上，所述外織物簾布層的軸向長度大大地短于內(nèi)織物簾布層的長度，并且在縱向上處于內(nèi)織物簾布層的中部，因而內(nèi)織物簾布層延伸超出外織物簾布層的每一端一個(gè)相當(dāng)大的距離；將一張未固化的彈性體材料敷設(shè)在外織物簾布層的外表面上以形成一個(gè)外罩層；將沿口環(huán)放置在織物簾布層和罩層的周圍靠近其每個(gè)端頭；將織物簾布層和罩層的端頭繞著沿口環(huán)折轉(zhuǎn)，內(nèi)織物簾布層的包繞端頭部分搭接和軸向向內(nèi)延伸超出外織物簾布層的包繞端頭部分的邊沿一個(gè)相當(dāng)大的距離；從鼓上取下裝配好的各罩層和簾布層；將裝配好的罩層和簾布層放置在一個(gè)成形和固化模具內(nèi)；和向裝配好罩層和簾布層施加熱和壓力從而將彈簧成形和固化成所想要的成品形狀。
14.如權(quán)利要求13中所述的方法，其特征在于它包括在裝配好的罩層和簾布層上放置至少一個(gè)腰帶沿口環(huán)的步驟，沿口環(huán)包圍著外罩層以形成一個(gè)多波瓣的彈簧。
15.如權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在于它包括將一個(gè)腰帶件軸向地放置在每一相鄰成對(duì)的波瓣之間。
16.如權(quán)利要求13中所述的方法，其特征在于在成形和固化步驟中，裝配好的罩層和簾布層形成一個(gè)具有至少一個(gè)波瓣部分的圓形體，波瓣部分具有一個(gè)最小和一個(gè)最大的直徑部分，最長的織物簾布層的折轉(zhuǎn)部分端頭邊沿終止在從波瓣部分最大直徑部分起一個(gè)間隔距離處。
全文摘要
一種波紋箱式空氣彈簧，它具有一個(gè)帶有一個(gè)內(nèi)和一個(gè)外涂敷橡膠織物增強(qiáng)簾布層和在每個(gè)端頭處有一個(gè)沿口環(huán)的圓形波瓣立體件?？椢飳用恳欢祟^處的卷起部分包繞著沿口環(huán)，內(nèi)簾布層的卷起部分從沿口環(huán)軸向向內(nèi)延伸超出彈簧兩端上外簾布層卷起部分端頭一個(gè)相當(dāng)大的距離以提供較長的彎曲疲勞壽命和防止主體件在端頭沿口部位內(nèi)過早開裂。制造方法包括使用一塊在軸向上大大地長于外簾布層的內(nèi)織物簾布層，而不使用同樣軸向長度的內(nèi)和外簾布層。
文檔編號(hào)F16F9/05GK1136146SQ96104200
公開日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1996年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月7日
發(fā)明者T·E·貝克利, R·C·希斯勒, G·J·湯普森 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司