CN100587290C - 空气弹簧装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

一种空气弹簧装置(100)，包括：具有第一侧壁(122)的第一端件(102)和与第一端件间隔开的第二端件(104)。柔性弹簧件(106)包括套筒壁(132)和固定在第一与第二端件上的对置开放端部(134、136)。第一和第二保持件(110和112或者114和116)用于将柔性套筒的一个开放端部固定在相连的端件上。本发明还公开了一种制造方法(200)。

Description

空气弹簧装置和制造方法

技术领域

本发明通常涉及流体悬置元件的技术，尤其是涉及适于气压增加下工作的空气弹簧装置以及相应的制造方法。

背景技术

不同种类和结构的空气弹簧已为人所熟知并经常使用。而且，这些空气弹簧装置通常应用于不同的尺寸和承载性能。甚至常常是在日益小型化的成套设备(package)中，空气弹簧应用也得到持续发展，它们需要更大的空气弹簧性能。举例来说，这些在性能上的提高包括增大承载能力和增加冲程长度。

增大已有空气弹簧装置承载能力的一种方法就是在弹簧室内增大气压。同样地，还可以在所需的额定高度处保持给定的承载能力，利用小尺寸(例如，小直径)的空气弹簧装置，在对应高度的气压水平处操作这样的空气弹簧。一般认为，空气弹簧装置通常可超过额定的气压范围操作。而在稍微超出该范围的气压水平处对空气弹簧的操作仍会处于在已知空气弹簧设计能力范围之内的良好状态。

一般认为，在显著增大的气压水平处，例如在大约双倍标准气压水平处，对传统结构的空气弹簧装置的操作会导致不同的问题和困难产生。举例来说，在某些场合，在上述空气弹簧装置的端件之间延伸的柔性壁可能会不适于在较大气压水平下操作。最近，对柔性壁材料的改进得到发展，已经越来越适于在这些增大的气压水平下进行操作。

在这种增大的气压水平处对已知空气弹簧装置操作的另一个困难就是涉及到上述柔性壁固定到上述空气弹簧装置端件上的问题。即，对于这种设置形式，在通常为标准操作压力下形成防流体泄漏的密封区域内，柔性壁和空气弹簧的端件之间会产生泄漏通路。这是人们所不希望的，而且会导致压缩空气的消耗增加以及空气弹簧装置和/或任意相连系统的性能降低。此外，在某些场合下甚至还会产生上述柔性壁和上述端件分开一定距离的情况。在套筒和/或相对端件的任何保持件的运动过程中，这是不希望看到的。

为了克服这些问题，已经作出了一些尝试，例如增加上述保持件所施加的保持力，举例来说，可以通过弯边或者其他更能使上述保持件朝向上述套筒和端件变形的方式。但是，这些尝试通常收效甚微，仍会产生泄漏，甚至柔性套筒和保持件的某种运动仍很成问题。

另一些对改进柔性套筒和对应端件之间流体密封连接的尝试就是利用增加高度的保持件。这些努力在某些应用中收到了一定的效果。但是，这种设置会不希望地增加端件的长度，从而减小了空气弹簧装置的行程或操作冲程。如上所述，通常希望的是增加空气弹簧装置的操作冲程和/或减小其整体的尺寸。因此在很多应用中，增加端件尺寸和/或减小空气弹簧装置冲程的保持件设置形式都是人们所不希望的。

发明内容

根据本发明提供了一种空气弹簧装置实施例，包括：具有第一侧壁的第一端件。第二端件和第一端件间隔开。柔性弹簧件在第一和第二端件之间延伸。柔性弹簧件包括对置的第一和第二开放端部。第一开放端部包括第一部分和第二部分，第二开放端部被固定在第二端件上。空气弹簧装置还包括第一和第二保持件。第二保持件包括保持件侧壁和从保持件侧壁向内延伸的凸缘。第一开放端部至少部分地容纳在第一端件上，以便于上述第一部分沿着第一侧壁设置。相对于第一侧壁，第一保持件沿着上述第一部分设置。相对于第一部分，第二部分沿着第一保持件延伸。第二保持件沿着第二部分设置，以便于上述保持件侧壁可以相对于第一保持件。

根据本发明提供了另一示例性实施例，空气弹簧装置包括：具有端壁和侧壁的顶盖。活塞和顶盖相间隔，柔性套筒在顶盖和活塞之间延伸，从而至少部分地在其间形成弹簧室。柔性套筒包括内表面、外表面、第一开放端部和对置的第二开放端部。第一开放端部包括中间套筒部和末端套筒部。第一开放端部容纳着顶盖，以便于中间套筒部的内表面可以沿着至少一部分侧壁延伸。第一保持件沿着中间套筒部的外表面固定。末端部沿着第一保持件延伸，以便于沿着末端套筒部向外露出柔性套筒的内表面。在第一保持件的外侧，第二保持件沿着末端套筒部固定。

根据本发明提供了另一示例性实施例，空气弹簧装置包括：具有端壁和侧壁的第一端件，上述端壁包括向外延伸超出上述侧壁的外端壁部，第二端件和第一端件相间隔，柔性套筒在第一和第二端件之间延伸并至少部分地在其间形成弹簧室，柔性套筒包括内表面、外表面、第一开放端部和对置的第二开放端部，第一开放端部包括中间套筒部和末端套筒部，第一开放端部容纳着第一端件，以便于中间套筒部的内表面可以沿着至少一部分侧壁延伸，上述第二开放端部沿着第二端件固定，第一保持件沿着中间套筒部的外表面固定，上述末端套筒部沿着第一保持件延伸，以便于沿着末端套筒部向外露出柔性套筒的内表面，在第一保持件的外侧，第二保持件沿着末端套筒部固定。

根据上述段落，空气弹簧装置的一个实施例的特征在于，上述套筒壁部沿着上述第一开放端部和上述第一端件的外端壁部相邻接配合。

根据上述段落，空气弹簧装置的一个实施例的特征在于，上述套筒壁的部分的内表面和上述第一端件的外端壁部相邻接配合。

根据上述三个段落中的任何一个，空气弹簧装置的一个实施例的特征在于，上述第二保持件包括侧壁和从上述侧壁向内突出的凸缘。

根据上述段落，空气弹簧装置的一个实施例的特征在于，上述凸缘沿着上述第一端件的外端壁部或上述第一保持件中的至少一个向内延伸。

根据上述两个段落中的任何一个，空气弹簧装置的一个实施例的特征在于，上述凸缘为第一凸缘，上述第二保持件包括从侧壁延伸并和第一凸缘相间隔的第二凸缘。

根据上述三个段落中的任何一个，空气弹簧装置的一个实施例的特征在于，上述凸缘沿着上述第二保持件的侧壁大致连续地延伸。

根据上述七个段落中的任何一个，空气弹簧装置的一个实施例的特征在于，上述第一端件的至少一个上述侧壁、上述第一保持件或上述第二保持件均包括至少一个套筒配合凹槽或肋。

提供一种空气弹簧装置的示例性制造方法，包括：设置第一端件、第二端件和柔性壁。第一端件包括端壁、侧壁和外周缘。柔性壁包括对置的第一和第二开放端部，第一开放端部包括第一壁部和第二壁部。上述方法还包括将柔性壁安装在第一端件上，以便于第一壁部沿着第一端件的侧壁延伸。上述方法进一步包括将第一保持件沿着柔性壁的第一壁部定位，并利用第一保持件将柔性壁沿着第一端件的侧壁固定。上述方法还进一步包括将柔性壁的第二壁部沿着第一保持件定位，以便于第二壁部相对于第一壁部延伸。上述方法还包括在第一保持件外侧将第二保持件沿着第二壁部定位，并利用第二保持件将柔性壁和第一保持件限定在第一端件上。上述方法进一步包括将柔性壁的第二开放端部固定在第二端件上。

附图简述

图1是根据本发明的空气弹簧装置的部分剖视侧视图。

图2是图1的细节2中空气弹簧装置部分的放大视图。

图3是图1的细节3中空气弹簧装置部分的放大细部视图。

图4是根据本发明的空气弹簧装置的一个示例性制造方法说明的流程图。

优选实施例详述

下面，参考附图，其中上述附图是用于叙述本发明的示例性实施例，并不是用来限制本发明范围的，图1示出的空气弹簧装置100包括：例如顶盖102的第一端件，例如活塞104的第二端件，以及例如套筒106的柔性壁，该柔性壁至少部分地在其间形成一个弹簧室108。这里所示和叙述的空气弹簧装置100作为卷边凸起式(rollinglobe-type)空气弹簧。但是，可以理解本发明还可以广泛地适用于各种合适形式、种类或结构的空气弹簧。因此，本发明包括关于空气弹簧装置100及其零件的下列特定探讨仅仅是示例性的。

套筒106利用保持件110和112固定在顶盖102上。此外，套筒106利用保持件114和116固定在活塞104上。尽管图1中示出了使用两组保持件110-112和114-116，但是可以理解空气弹簧装置的两个端件的使用是可选的。同样地，在不偏离本发明的范围内对于双保持件结构，可以使用这些端件中的一个，也可以使用两个。

顶盖102包括具有螺纹通路120的端壁118，该通路穿过端壁形成并和弹簧室108流体相连。该通路120可以为任何适于和流体管路连接的尺寸、形状和/或结构，例如可以容纳流体管路连接配件。此外，在端壁118上设置着例如安装螺栓或安装孔等合适的固定件(未示出)，以将空气弹簧安装在相连的结构元件上。侧壁122从端壁118延伸，并和该端壁一起至少部分地在顶盖102内形成凹槽124。但是，可以理解上述凹槽124是可选的，可以使用任一种合适的顶盖结构或者设置，包括设有或没有如凹槽124等开槽的顶盖。但是，如果包括如凹槽124等开槽，则可以减小重量，并增加空气弹簧的冲程长度。顶盖102包括在实施例中示出的外周缘126，侧壁122向内和该周缘126隔开，形成和侧壁122的外表面130相邻的凸肩或底切128(undercut)。但是，可以理解也可以使用任何其他合适的顶盖或其他端件设置形式。

柔性套筒106由在相对开放端部134、136之间延伸的套筒壁132形成。可以理解套筒壁132可以为任何合适的结构，例如包括弹性材料在内的侧壁。此外，套筒壁132可选择地包括由任何合适结构或带材料形成的加强带137。在一个示例性实施例中，套筒壁可以由橡胶形成，并包括由尼龙或芳香尼龙纤维形成的加强带。

套筒壁132包括：通常朝向弹簧室108设置的内表面138和相对于该内表面的外表面140。套筒106沿着顶盖102设置，以便于相邻开放端部134的套筒壁132的中间部142沿着侧壁122的外表面130延伸。在该示例性设置形式中，套筒壁的内表面138和顶盖侧壁相邻。如图2更好所示，沿着侧壁122的外表面130可有选择地设置例如凹槽144和肋146等一或多个套筒配合件。如果是这样，则这些套筒配合件有助于沿着侧壁122固定柔性套筒106。

保持件110从侧壁122和中间部142向外设置，并环绕着周向延伸，用于沿着侧壁122固定中间部142，在其间形成大致流体防漏密封。在一个示例性实施例中，保持件110为圆环，通过模制、弯边或其他机械向内成型，用于压紧中间部142，并和侧壁122形成大致流体防漏密封。保持件110可选择地包括例如肋148和凹槽150等套筒配合件，从而可以可选择地与上述凹槽144和肋146相对应。

相对于中间部142，套筒壁132的末端部152沿着保持件110向外延伸。在一个示例性实施例中，套筒壁132为沿着开放端134的大致圆柱形，末端部152折叠超过保持件110。但是，可以理解在不偏离本发明原理的范围内，也可以使用其他合适的设置形式。保持件112沿着末端部152向外设置。除了例如肋148和凹槽150等套筒配合件，保持件110还可以可选择地包括例如凹槽154和肋156等套筒配合件。另外，在另一形式中，保持件112可任意地包括适当的套筒接合件，例如肋158和凹槽160，其可选地和凹槽154、肋156大致相配合。

保持件112还可以有选择地包括沿着保持件相对端部设置的一或两个向内延伸的环形凸缘162、164。如果是这样设置，则凸缘162向内延伸超过顶盖102的周缘126，从而和顶盖相配合，从而以对齐、分度或其他方式来限定保持件112朝向活塞104运动。在图1和图2的实施例中，沿着顶盖102设有可选的周向减压部166，形成和凸缘162配合的轴向凸肩168。这就使凸缘162可以放在顶盖102的顶面170上的凹处，从而为配合对应的结构性元件(未示出)提供了大致的平面。如尺寸RD1所示，所示的凸缘164向内延伸超出至少保持件110的一部分。如果是这样，凸缘164就可以使保持件110朝向活塞104的运动最小化。因此，可以理解为任何足以使凸缘164和保持件110产生配合的合适搭接设置都可以利用。搭接尺寸RD1范围的一个合适实例就是从大约0.032英寸到大约0.063英寸。这里所示的和所叙述的凸缘162、164都是大致连续的环形凸缘。但是可以理解，凸缘162和/或164也可以采用任何合适的形式、形状和/或结构，包括例如周向间隔挡片等以连续的或间断的方式延伸。

套筒106的开放端部136可以以任何合适的方式沿端件例如活塞104被固定。在图1和3所示的示例性实施例中，可以利用保持件114和116将开放端部136沿着活塞104固定。但是可以理解，在第二端件上使用根据本发明的设置也是可选择的。

在本发明示例性实施例中，如图1和3所示，活塞104包括顶壁或端壁172和侧壁174。凸肩176相邻于顶壁172沿着侧壁174形成，并从侧壁174向内延伸。凸肩176包括在凸肩和顶壁172之间延伸的凸肩侧壁178。此外，在侧壁174上形成着向内延伸的凹槽180，在相对于顶壁172的方向上，该凹槽和凸肩176间隔开。在凸肩176和凹槽180之间延伸着中间壁部182，在所示的示例性实施例中，从侧壁174向内间隔开。

如图1所示，相邻于开放端部136的套筒壁132包括中间部184和末端部186。套筒壁被组装在活塞104上，以便于套筒壁132的外表面140可以沿侧壁174设置。开放端部136的中间部184沿凸肩侧壁178被定位，以便于套筒壁的内表面138可以朝向上述凸肩侧壁设置。沿着中间部184的外表面140容纳着保持件114，该保持件在中间部184和凸肩侧壁178之间形成大致流体防漏密封。套筒壁132的末端部186沿着保持件114在中间部184外侧延伸。在一个示例性实施例中，套筒壁132为大致圆柱形，末端部186被折叠沿着保持件114延伸。但是，可以理解在不偏离本发明原理的范围内也可以利用其他的设置。

保持件116沿着末端部186相邻于套筒壁132的内表面138设置，并朝向保持件114将其移动。保持件116可选择地包括向内延伸的环形凸缘188和190。就凸缘162、164，凸缘188、190而言，尽管在这里已经作为大致连续的环形凸缘示出并叙述，但也可以是包括例如周向间隔挡片等任何连续的或间断的凸缘在内的任意合适的形状、种类和/或结构。如果是这样，环形凸缘188可以和凹槽180配合，以便于对齐、分度或其他定位方式来将保持件116定位在活塞104上。

如尺寸RD2所示，环形凸缘190向内延伸超过至少保持件114的一部分。因此，保持件114被固定在凸肩176和凸缘190之间。如上所述，利用这样的设置，沿着任一或两个端件将保持件固定在端件上，因而就可以基本限制保持件相对于相连端件的运动。如果包括外保持件的凸缘，则内外两个保持件就可以被固定在使用的端件上。

而且相比传统设计，使用内外两个保持件可以大致增加由端件和保持件摩擦配合的套筒壁表面面积。这就会使施加在套筒壁上的夹紧力也相应大致的增大。夹紧力的增加和被固定的保持件被限制的运动都会使柔性套筒和相连端件之间的连接更牢固，而并不需要增加任何连接的长度。

图4示出了本发明中例如空气弹簧100等空气弹簧装置的一个合适制造方法200的实例。该方法200包括设置例如顶盖102等第一端件的步骤202。另一个步骤204包括设置例如活塞104等第二端件。另一个步骤206包括设置例如柔性套筒106等柔性弹簧件。另一个步骤208包括设置例如保持件110、112或保持件114、116等第一和第二保持件。

下一个步骤210包括沿着第一端件安装柔性套筒。在一个示例性实施例中，柔性套筒沿着第一端件定位，以便于例如中间部142或184等中间套筒部可以沿着例如侧壁122或174等第一端件的侧壁设置。下一个步骤212包括利用第一保持件将柔性套筒固定在第一端件上。在一个示例性实施例中，相对于相连侧壁，例如保持件110或114等第一保持件沿着柔性套筒的中间部定位且被模制、弯边或其他方式向内成型为可将柔性套筒压紧固定在第一保持件和第一端件之间。但是可以理解，也可以使用任何合适的成型方法。

另一个步骤214包括将柔性套筒沿着第一保持件的另一表面定位。在一个示例性实施例中，柔性套筒的例如末端部152或186等末端部向外延伸超出中间部，并折叠超出第一保持件的外表面。另一步骤216包括将例如保持件112或116等第二保持件安装到柔性套筒的折叠部。在一个示例性实施例中，第二保持件沿着柔性套筒的末端部定位。在另一个步骤218中，模制、弯边或向内成型出第二保持件，以便于将柔性套筒的末端部压紧固定在第一保持件的外表面上。

此外可以理解，第二保持件可以包括多个例如凸缘162、164、188和/或190等向内延伸的凸缘中的一个。这些向内延伸的凸缘可以由任何合适的方式形成并可以为任何合适的形式、种类和/或结构，可以是连续的或间断的。举例来说，在沿着柔性套筒的末端部固定以前，上述一个或多个凸缘可以设在保持件上。在这种设置中，上述保持件和凸缘尺寸都足够大。这就使第二保持件可以和至少一个凸缘沿着柔性套筒的末端部定位，能够移动经过末端部和第一保持件，而并不需要与其配合或接触。在向内成型过程中，一个或多个凸缘将向内移动一段足够的距离来和端件配合，和/或在向内成型加工过程中或者在向内成型加工前后进行单独操作的过程中，一个或多个凸缘形成在保持件上，例如由直壁或不很明显的特征(less pronounced feature)成型。

另一个步骤220包括将柔性套筒固定在第二端件上。可以理解的是，根据本发明，步骤220可以通过任何合适的方式来进行，例如利用已知的连接或者利用连接件，通过反复进行一个或多个上述的步骤将柔性套筒的相对端沿着第二端件固定。

尽管参考上述实施例叙述了本发明，在这里已经着重强调了各个公开实施例中元件之间的结构和结构关系，但是可以理解在不偏离本发明原理的范围内还可以有其他的实施例，允许对所示和所述的实施例进行各种变化。显然，在阅读和理解上述详细叙述的基础上也会有其他的修改和替换。因此，明显可以理解的是上面叙述的实施例仅仅是作为本发明的示例性实例，而并不是用于限制范围的。同样地，可以认为本发明包含了所有的这些修改和替换，它们都落入了随后权利要求书范围和等效范围内。

Claims (9)

1.一种空气弹簧装置，包括：

包括第一侧壁的第一端件；

第二端件，其和上述第一端件间隔开；

柔性弹簧件，在第一和第二端件之间延伸，并包括对置的第一和第二开放端部，上述第一开放端部包括第一部分和第二部分，上述第二开放端部被固定在第二端件上；

第一和第二保持件，第二保持件包括保持件侧壁和从保持件侧壁向内延伸的凸缘；

第一开放端部至少部分地容纳在第一端件上，以便于上述第一部分沿着第一侧壁设置；

相对于第一侧壁，第一保持件沿着上述第一部分设置，相对于第一部分，第二部分沿着第一保持件延伸；以及

第二保持件沿着第二部分设置，以便于上述保持件侧壁可以相对于第一保持件。

2.如权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，上述第一端件包括最外侧周壁部，上述第二保持件的凸缘向内延伸超出上述最外侧周壁部。

3.如权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，上述第二保持件的凸缘向内延伸超出上述第一保持件的至少一部分。

4.如权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，上述第二保持件的凸缘为第一凸缘，上述第二保持件包括和上述第一凸缘相间隔开的且从上述保持件侧壁向内延伸的第二凸缘。

5.如权利要求4所述的空气弹簧装置，其特征在于，上述第一凸缘或第二凸缘中至少一个为大致连续的环形凸缘。

6.如权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，上述第一开放端部的第一部分为向内设置的部分，上述第一开放端部的第二部分为向外设置的部分。

7.如权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，上述第一端件包括沿着外周部延伸的凹槽，上述凸缘的至少一部分延伸到上述凹槽内。

8.一种空气弹簧装置的制造方法，该方法包括：

a)设置第一端件、第二端件和柔性壁，第一端件包括端壁、侧壁和外周缘，柔性壁包括对置的第一和第二开放端部，第一开放端部包括第一壁部和第二壁部；

b)将柔性壁安装在第一端件上，以便于第一壁部沿着第一端件的侧壁延伸；

c)将第一保持件沿着柔性壁的第一壁部定位，并利用第一保持件将柔性壁沿着第一端件的侧壁固定；

d)将柔性壁的第二壁部沿着第一保持件定位，以便于第二壁部沿着相对的第一壁部延伸；

e)在第一保持件外侧将第二保持件沿着第二壁部定位，上述第二保持件包括向内延伸的凸缘，并利用第二保持件将柔性壁和第一保持件限定在第一端件上，其是通过将上述凸缘沿着上述第一端件和第一保持件中之一定位并向内变形上述第二保持件的至少一部分，以便于上述凸缘可以向内位移超出上述第一端件的上述外周缘和第一保持件的一部分中之一；

f)将柔性壁的第二开放端部固定在第二端件上。

9.一种空气弹簧装置的制造方法，该方法包括：

a)设置第一端件、第二端件和柔性壁，第一端件包括端壁、侧壁和外周缘，柔性壁包括对置的第一和第二开放端部，第一开放端部包括第一壁部和第二壁部；

b)将柔性壁安装在第一端件上，以便于第一壁部沿着第一端件的侧壁延伸；

c)将第一保持件沿着柔性壁的第一壁部定位，并利用第一保持件将柔性壁沿着第一端件的侧壁固定；

d)将柔性壁的第二壁部沿着第一保持件定位，以便于第二壁部沿着相对的第一壁部延伸；

e)在第一保持件外侧将第二保持件沿着第二壁部定位，并利用第二保持件将柔性壁和第一保持件限定在第一端件上，其是通过沿着第一端件和第一保持件中之一成型至少一个凸缘，以便于上述至少一个凸缘可以向内延伸超出上述第一端件的上述外周缘或第一保持件的一部分中至少一个；

f)将柔性壁的第二开放端部固定在第二端件上。

Images