CN100359201C - 空气弹簧套筒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于空气弹簧的弹性套筒(5),终结于两个端部(25,26),两个端部确定了一对开口。套筒(5)具有弹性材料制成的内外层(13,14),内外层间具有多个加强元件(21,22),并伸展到端部部分。端部部分的内外层(25,26)通过非重叠接头(27,28)连接到套筒的内外层(13,14)上,所述端部部分(25,26)具有比套筒的内外层(13,14)更高的弹性模数。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气弹簧,主要涉及一种应用于空气弹簧中的改进套筒。特别涉及于具有改进端部部分的空气弹簧套筒,该改进端部部分减少了夹环下的滑动,却没有影响空气弹簧的骑乘特性(ridecharacterstic)。
背景技术
空气弹簧通常包括两个端部件,分别连接于纤维加强弹性气囊或套筒的相应的端部。这些空气弹簧主要应用于汽车,支撑车体,或者用于其他承受冲击的设备,起缓冲作用。空气弹簧套筒通常具有相对的两端,用于通过型钢环密封连接于端部件上,从而在套筒内部形成压力流体腔。弹性套筒通常包括分加强弹性材料制成的内外两层,多个在内外层之间可以夹有加强方案,或者结合到内外层的内部。弹性材料的模数必须足够的低,使得在空气弹簧长时间处于压缩位置时也不至于损坏,从而提供一个耐用的空气弹簧。然而,低模数材料,虽然能够满足容纳气腔内压力流体的作用,提供足够的耐久度,但是却增加了于端部件形成密封连接的难度,通常都是使用型钢环或夹环来完成密封。型钢环使居间套筒端部与端部件的夹紧面夹紧,和/或端部件具有许多突起和凹槽以强化夹紧的效果。低模数材料的使用导致了型钢环下的滑动和过度褶皱,从而导致在内部流体腔和周围大气之间形成泄漏通道。
现有技术中的空气弹簧套筒通过增加套筒端部的硬度来克服这一问题,如美国专利第3,319,952号。然而,这种套筒结构,以及其他具有加强端部接头的现有技术中的套筒,为了获得更高的硬度以及避免发生滑动,而增加了套筒端部的厚度。这些加厚的端部增加了制造成本,而且需要使用与制造长度方向上厚度相同的弹性套筒所使用的机器不同的集成机器。
因此,需要制造一种空气弹簧的弹性套筒,该套筒具有比套筒的主体材料更高模数的材料制成其端部,使其增加端部夹紧区域的刚度,但由不会给弹性套筒的弹性和耐久度造成太大的影响。通常,向橡胶产品一样,具有越高的弹性模数,套筒材料的硬度越大;这样,是用通常手段测定时,硬度成为受压表面的相对阻力。
发明内容
按照本发明的一个方面,提供一种应用于空气弹簧中的弹性套筒,套筒的端部具有加高的模数,因此,刚性材料提供了型钢环和端部件表面间更有效地连接,然而由于使用较低模数的材料制作套筒长度方向上的主体,使得空气弹簧的骑乘特性和耐用性没有受到影响。
本发明的另一个方面是提供了一种在其整个长度方向上具有同一厚度的弹性套筒,从而使得可以应用现有的集成设备和工艺。
按照本发明的套筒使得套筒可以通过含有一或两层加强材料胎布层制成,该加强层穿过套筒的整个轴向长度,其方式与现有技术的套筒结构中的弹性材料层完全穿过套筒长度的方式相同或相似。
按照本发明的一个实施例,只有套筒的改进端部部分的内层由具有更高模数的材料制成;在另一个实施例中,只有套筒的改进端部部分的外层由具有更高模数的材料制成;在第三个实施例中,套筒的改进端部部分的内外层都由具有更高模数的材料制成。
按照本发明的另一个方面,套筒端部部分具有较高模数的层通过非重叠接头连接在套筒的低模数内层或外层上,如对接接头或斜削接头,使得整个套筒的厚度不受影响。
优选的,套筒的端部部分或套筒部分的肖氏硬度A至少为45-50。
结合下文中的描述及附图,本发明的上述的优点、结构以及操作将更加清楚。
附图说明
图1为部分截面的前视图,图示了一个空气弹簧,该空气弹簧具有改进的弹性轴套及其用于与空气弹簧端部件结合的夹紧部分;
图2为图1中所示圆圈的放大截面图;
图3为不连续的概略截面图,图示了套筒的端部结构;
图3A为与图3相似的不连续的概略图,其中只图示了端部的外层,该外层与硬化端部材料间具有斜削接头;
图3B为与图3A相似的不连续的概略图,其中只图示了端部的内层,该内层与硬化端部材料间具有斜削接头;
图4为部分截面的不连续概略图,图示了制造具有高模数端部的套筒的方法;
图5为与图4相似的不连续概略图,图示了制造一对具有高模数端部的套筒的另一种方法;
图6为不连续概略图,图示了一种改进的套筒端部;
图6A为与图6相似的不连续概略图,其中只图示了改进端部的外层,该外层与硬化的端部材料间具有斜削接头;
图6B为与图6相似的不连续概略图,其中只图示了改进端部的内层,该内层与硬化的端部材料间具有斜削接头;
在上述附图中相似的附图标记表示相似的部件。
具体实施例
图1-3图示了一种按照本发明的汽车空气弹簧的实施例,空气弹簧用附图标记1表示。如图1所示,空气弹簧1包括一个端部件2和一个被示为通常的活塞的底部件3。改进的弹性套筒,如附图标记5所示,是一个伸长的筒状件,在端部件2、3之间伸展,且分别被型钢环6、7在结合处密封的夹紧,从而在其中形成一个压力腔9。套筒5优选的被成形为主要由橡胶制成的弹性套筒,但是也可以由热塑性橡胶(TPE)、热塑性硫化胶(TPV)、热塑性olinfins(TPO)以及相似的弹性材料制成,都不影响本发明的理念。端部件2、3分别连接在两个间隔件11、12上,上述间隔件可以是汽车马达的一部分,如汽车底盘或汽车车轴,或者是其他任意需要缓冲的两个间隔件之间。
如图2、3所示,套筒5被成形为分别具有内层13和外层14,它们大致沿着气体套筒的长度方向伸展,除了改进的端部部分16和17,这两部分分别用于形成开口套筒的端部18和19。内层和外层13、14由相对的低模数非加强材料制成,上述材料具有的肖氏A级硬度(ASTM D2240)大致为45-65之间。这一硬度范围为空气弹簧套筒提供了了所需的弹性,以使其获得确定的骑乘特性,并使空气弹簧经久耐用。
一对加强胎布21和22被夹在内层和外层13、14之间,沿着空气弹簧的长度方向伸展。胎布21和22具有通常的结构,如合有加强元件或者在弹性体内排列有加强线绳23。在通常的空气弹簧结构中,线绳会具有斜角,并在两层加强胎布中相反的排列。
按照如图1-3所示的发明中,套筒5包括改进的端部部分16和17,这两部分优选的具有相似的结构。因此,下文中结合附图只对其中一个端部部分16进行详细的描述。端部部分16分别包括内层和外层25、26,它们都是由具有比层13、14的材料更硬或更高模数的材料制成。端部部分16的层25、26分别与套筒5的内层13和外层14形成接头27和28,形成或者如图3所示的对接接头,或者如图3A和3B中所示的斜削接头。这些类型的接头避免了在主套筒和改进端部部分之间的内、外层的结合部分厚度增加。还可以使用其他类型的接头类型,只要能够避免在接头区域增加厚度。
刚硬的端部25、26所具有的肖氏硬度A位于60-100之间,优选为60-80。当与型钢环6和端部件2的固定面30夹紧时,这一增加的硬度和刚度提供了更加可靠的气体密封性能。端部部分的层25和26所具有的长度为10mm-50mm,使其适于被型钢环6夹紧,并在到达如图2所示的气体套筒的结合区域31前结束,该区域承受着连续高强度的弹性压力,因此采用低模数的材料是十分重要的。
而且,如图2、3所示,加强胎布21和22沿套筒的长度方向伸展,并且被夹在端部部分17、17的内层和外层25、26之间。此外,端部部分16和17与胎布21、22的总厚度,与套筒5其它部分的厚度相同。
图3A图示了一个气体套筒的轻微改进后的端部部分16,其中套筒的内层13完全沿着套筒的长度方向伸展,包括端部部分。只由端部部分16的外层26被具有更高模数的材料制成,并与套筒外层14形成接头33。接头33被图示为一个斜削接头,但是它还可以是如图3中所示的对接接头,也不会影响本发明的理念。此外,接头33为非重叠接头,使得接头区域的厚度与外层14、26的厚度相同。
本发明的另一个改进如图3B所示,其中只有端部部分的内层25由具有更高模数的材料制成,并与通过斜削接头34与套筒内层13连接,对接接头也可。同时,外层14则连续的沿着弹性套筒的长度方向伸展。
此外,在图3A和图3B所示的实施例中,加强胎布21、22将沿着套筒的长度方向伸展,所述套筒包括端部部分16和17,其端部层具有与主套筒的层13、14相同的厚度。这保证了套筒在其整个长度上都具有相同的厚度,使得在安装套筒与端部件时可以采用常用的安装工具和设备。而且,不同的截头27、28、33、34能够在空气弹簧套筒硫化而获得,或者通过其他不同的粘合剂连接,也不脱离本发明的精神。
按照本发明的另一个优点是,现有的装备能够用于按照图4、5所示的改进的层叠方法成型套筒5。如图4所示,内层13首先层叠于一个通常的套筒制造心轴36上,包裹住该心轴。之后,一对形成端部部分16、17的内层25的带材被设置于上述心轴上,并与层13连接形成接头27或34。之后,两个加强胎布21和22层叠于其上,之后再按顺序设置外层,并设置一对端部带材,形成具有高模数的端部部分的外层26。从而,气体套筒5的生产需要几个附加的制造步骤,也就是要设置四个具有高模数的附加带材,或者如图3A和3B表示的实施例所示,只设置两个附加带材在筒状心轴上。
图5图示了一个稍微改进了的方法,只通过一个操作就能制造一对套筒5。相同的层13、14以及带材25、26倍层叠于心轴36上,与上文所述相同,本方法与上述法规年法不同之处在于具有一对高模数的带材38、39,其长度大约为带材25、26的两倍,被置于心轴上的内层和外层13、14之间,使得套筒从心轴移开时,能够沿着线40撕开,从而形成一对如图4所示方法制造的套筒5。
图6-6B图示了改进的套筒端部结构,其中套筒的主内层和外层具有加强元件或者有线绳嵌于其中,而不是分离的砑光加强胎布。改进套筒45(图6)包括内层和外层46、47,上述两层分别终止于刚性端部部分48和49,上述端部部分通过街头50和51连结在层46和47上。加强线23完全嵌入每个层之中,沿套筒的长度方向伸展,并连续的穿过内外层46、47和端部部分48、49。这些层以及端部部分的弹性模量和端部部分的长度都与上文中所述的实施例相似。
图6A和图6B图示了另一个改进的套筒,分别由附图标记55和56表示,这两个套筒都只包括一对弹性层,该弹性层包括刚性的端部部分,都完全沿着套筒的长度方向伸展,而且其中的加强线23也沿着套筒的长度方向伸展。如图6A所示,套筒55与图3A中所示的套筒5相似,其内层46完全沿着套筒的长度方向伸展,包括端部部分,只有外层47通过斜削接头57与硬化端部部分49结合。
如图6B所示,改进套筒56与图3B中所示的套筒5大致相似,其外层47完全沿着套筒的长度方向伸展,只有内层46通过斜削接头58与硬化端部部分48连结。此外,加强线23沿长度方向完全的穿过层46、47和端部部分48。
很容易理解,改进套筒55、56的斜削接头57、58可以替换为对接或其他类型的非层叠接头方式,而不必采用上文中所述的斜削接头方式,只要套筒的厚度在与刚性端部的结合接头部分没有增加就行了。如图6-6B所示的改进端部部分可以通过不同的制造工艺制成,包括采用双金属挤压法,从而为主套筒层和刚性端部部分提供所需的弹性模量,图6-6B中所示的套筒只有两层,其中含有整合的加强线。
因此,在通过型钢环或其他夹紧件与相邻的端部件夹紧时,改进的弹性套筒将提供可靠并持久的密封,而不会对空气弹簧的持久性和弹性产生重大的影响。而且,这样一来,用于集成与本发明的模数和常数厚度相同的现有技术中的空气弹簧时工艺可以应用于本发明的空气弹簧,因为按照本发明的套筒在其整个长度方向上具有一个常数厚度,高模数的端部部分也没有增加套筒的厚度,因为在套筒的主内层和外层结合区域没有形成重叠。
在前文中的描述中,某些条件只适用于能够更加简洁、清楚的理解本发明。其中没有不必要的限制超出了现有技术中的要求,因为这些条件用于描述的目的,并且可以广泛的解释。
而且,上述的描述和图解只是本发明的一个例子,但是本发明却不限于上述图示和图解中的具体细节。
Claims (22)
1.一种空气弹簧的套筒,包括:
一个伸长的柔性筒状件,终止于轴向隔开的第一和第二端部,该筒状件具有由柔性材料制成的内外层(13,14;46,47),两层之间具有加强元件(23);在第一端部至少内外两层(13,14;46,47)中的一层终结于一个具有比所述筒状件的内外层(13,14;46,47)的弹性模数都高的改进的端部部分(16),该端部部分通过非重叠接头(27,28;33,34;50,51;57,58)连接到上述筒状件内外两层(13、14;46、47)中的一层上,使得所述筒状件在其轴向长度方向上都具有统一的厚度,所述加强元件(23)延伸穿过整个筒状件的长度,包括所述改进的端部部分(16)。
2.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:所述筒状件的第一端的内外层都终止于一个改进的端部部分,其中至少一层终止于一个具有比内外层弹性模数都高的改进的端部部分。
3.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:在所述第一和第二端部的内外层(13,14;46,47)都终止于一个改进的端部部分(16),在第一和第二端部处,筒状件内外层都终止于具有比内外层(13,14;46,47)的弹性模数都高的改进的端部部分。
4.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:在所述第一端处,内层或外层(13,14;46,47)中的一层所终止的所述改进的端部部分具有的肖氏硬度A为60-100。
5.如权利要求4所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:在所述第一端处,内层或外层(13,14;46,47)中的一层所终止的所述改进的端部部分具有的肖氏硬度A为60-80。
6.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:所述筒状件的内外两层(13,14;46,47)在其整个轴向长度上具有相同的厚度和硬度。
7.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:所述筒状件的内外两层(13,14;46,47)中的每一层所具有的肖氏硬度A的大致范围为45-65。
8.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:所述改进的端部部分(16)具有的轴向长度范围为10mm-50mm。
9.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:形成于所述筒状件的内外层(13,14;46,47)之一与所述改进的端部部分(16)之间的所述非重叠接头(27,28;50,51)为对接接头。
10.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:形成于所述筒状件的内外层(13,14;46,47)之一与所述改进的端部部分(16)之间的所述非重叠接头(27,28;50,51)为斜削接头。
11.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:连接到具有更高弹性模数的改进端部部分(16)上的所述第一端部中的一个层(13;46)是内层。
12.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:连接到具有更高弹性模数的改进端部部分(16)上的所述第一端部的一个层(14;47)是外层。
13.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:所述柔性筒状件由弹性材料制成。
14.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:所述柔性筒状件由热塑性材料制成。
15.如权利要求1所述的空气弹簧的套筒,其特征在于:所述柔性筒状件由橡胶制成。
16.一种空气弹簧,具有第一端部件和第二端部件(2,3),以及一个连接到所述端部件(2,3)上的柔性套筒(5;45;55),从而形成一个内部压力腔(9);所述套筒(5;45;55)被成型为至少具有一个开口端;一个环(6)将所述柔性套筒(5;45;55)的一个开口端锁紧到所述第一端部件(2)的密封表面上;所述套筒(5;45;55)具有由柔性材料制成的内外层,且内外层间具有加强元件(23);至少内外层(13,14;46,47)中的一层在开口端终止于一个改进的端部部分(16),该端部部分具有比套筒(5)的内外层(13,14;46,47)都高的弹性模数,且通过非重叠接头(27,28;33,34;50,51;57,58)与所述内外层(13,14;46,47)中的一层连接,该改进的端部部分(16)沿着所述第一端部件(2)的密封表面的整个长度伸展,所述加强元件(23)延伸经过所述套筒(5;45;55)整个长度,包括所述改进的端部部分(16)。
17.如权利要求16所述的空气弹簧,其特征在于:内外两层(1 3,14;46,47)都终止于改进的端部部分(16);其中每个端部部分(16)具有比所述套筒(5;45;55)的内外层(13,14;46,47)高的弹性模数,并且通过非重叠接头(27,28;33,34;50,51;57,58)与所述内外层(13,14;46,47)连接;而且所述套筒(5;45;55)终止于两个相对的开口端。
18.如权利要求16所述的空气弹簧,其特征在于:所述套筒(5;45;55)的改进端部部分(16)所具有的肖氏硬度A的大致范围为60-80。
19.如权利要求16所述的空气弹簧,其特征在于:所述套筒(5;45;55)的内外层(13,14;46,47)的肖氏硬度A的大致范围为45-65。
20.如权利要求16所述的空气弹簧,其特征在于:所述环(6)为型钢环,所述套筒(5;45;55)的一个开口端通过所述型钢环(6)密封连接于第一端部件(2)的密封表面上。
21.如权利要求16所述的空气弹簧,其特征在于:所述改进的端部部分(16)所具有的长度为10mm-50mm。
22.如权利要求16所述的空气弹簧,其特征在于:所述加强元件为加强胎布(21,22),在所述套筒(5;45;55)的内外层(13,14;46,47)之间夹有一对所述加强胎布(21,22),且所述胎布含有加强线(23)。
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