CN103210237A - 空气弹簧及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不会使结构变复杂且能够确保气密性的空气弹簧。具体而言，该空气弹簧具备上面板（1）、下面板（2）、安装在上面板（1）和下面板（2）之间的筒状可挠性构件（3）、安装在下面板（2）的弹性限位器（4）。其中，下面板（2）和弹性限位器（4）一体粘接，更详细地讲，下面板（2）具有用于与可挠性构件下端部的胎圈部（3b）嵌合的胎圈承受部（8）、和形成在比胎圈承受部（8）更靠半径方向外侧的凸缘部（9），在凸缘部（9）设置有避免凸缘部（9）与可挠部（3c）进行接触的橡胶垫（18），橡胶垫（18）硫化粘接于凸缘部（9）。

Description

空气弹簧及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于铁路车辆等的空气弹簧及其制造方法。

背景技术

一直以来，作为用于铁路车辆等的空气弹簧，众所周知如专利文献1的图5所示的空气弹簧，其具备：安装在车辆车身的上面板；配置在上面板下方车轮侧的下面板；遍及上面板和下面板而配置的橡胶制可挠性构件（囊：bellows）；安装在下面板和车轮侧支架之间的弹性限位器。上述弹性限位器用于限制车身上下方向的变动。弹性限位器一般采用交替层叠橡胶层和钢板而成的层叠橡胶结构。

在上述弹性限位器的顶部设有顶板，下面板固定于顶板。更详细地讲，在下面板形成有用于使可挠性构件下端部胎圈部嵌合的胎圈承受部，在比胎圈承受部更靠半径方向内侧的位置形成有可插通螺栓的贯通孔。

另外，在顶板的与下面板贯通孔相应的位置上形成有用于与螺栓进行螺纹结合的螺孔，在下面板和顶板接合的状态下，将螺栓插通在下面板的贯通孔而与顶板的螺孔进行螺纹结合，由此使下面板固定于弹性限位器。在可挠性构件的内部供给有空气，从而维持加压状态。通过因加压空气而膨胀的可挠性构件和弹性限位器，空气弹簧针对上下方向的负荷或振动发挥缓冲功能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平10－288236号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，可挠性构件的内部维持加压状态，因此作为包括上面板和下面板的可挠性构件整体，需要具有气密性。然而，专利文献1中，在有关可挠性构件的气密性的下面板部分形成有螺栓的插通孔，因此加压空气有可能通过该插通孔而从下面板和顶板之间的间隙漏出。

因此，现有技术中，关于下面板和顶板的接合面，通过在下面板和顶板中的至少一个上形成环状槽部并在该环状槽部嵌入O环的状态下接合下面板和顶板，由此欲确保两者接合面的气密性。这样，为了确保可挠性构件的气密性则需要环状槽部或O环，然而相应地会引起空气弹簧结构变复杂的问题。

因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种不会使结构变复杂且能够确保气密性的空气弹簧。

解决课题的方法

为解决上述课题，本发明的空气弹簧的特征在于，具备上面板、下面板、安装在所述上面板和所述下面板之间的筒状可挠性构件、安装在所述下面板的弹性限位器，其中，所述下面板和所述弹性限位器一体粘接。

若根据上述构成，则由于一体粘接下面板和弹性限位器，无需在与可挠性构件的气密性相关的下面板部分（比胎圈承受部更靠半径方向内侧的部分）形成贯通孔，无需使空气弹簧的结构变复杂，就能够确保可挠性构件的气密性。此外，在下面板的与弹性限位器的接合面上形成凹凸结构，由此增加与弹性限位器的粘接面积，从而能够确保充分的粘接力。

弹性限位器由弹性体形成。作为弹性体，具体地，可列举通过硫化硬化的天然橡胶、合成橡胶、人造橡胶等，可以单独使用其中一种或并用两种以上。弹性限位器可以只由块状弹性体构成，也可以是交替层叠弹性体和钢板等加强件的层叠结构。

关于下面板和弹性限位器的一体粘接，可以使用粘接剂来粘接两者，也可以在硫化成形弹性限位器时硫化粘接下面板和弹性限位器。此时，构成弹性限位器的弹性体被硫化直接与下面板粘接，因此有着不需要粘接剂的优点。

本发明中，可挠性构件具有形成在上下两端部的胎圈部、和形成在两胎圈部之间的筒状可挠部，下面板具有用于嵌合胎圈部的胎圈承受部、和形成在比胎圈承受部更靠半径方向外侧的凸缘部，可挠性构件下端部的胎圈部嵌合在胎圈承受部，

在上述构成中，当空气弹簧在水平方向上产生位移时，可挠性构件的可挠部与硬质凸缘部产生摩擦可能对会可挠性构件的耐久性产生影响，因此，优选在凸缘部设置橡胶垫以避免凸缘部与可挠部接触。

橡胶垫可以是另行独立于凸缘部的构件。此时，作为橡胶垫，需要具有当施加外力时不产生异常变形的刚性，并且需要能够维持固定在凸缘部的状态的能力。即，橡胶垫需要以无游隙的方式固定在凸缘部表面，以免发生位置偏移。

作为将橡胶垫设为独立构件时的具体构成，例如，通过由上面侧橡胶层和下面侧金属加强层构成的层叠结构的环状体来确保刚性，并能够将其形成为可嵌合于胎圈承受部的形状，或形成为可嵌合于凸缘部外周端部的形状。而且，如果在橡胶垫的橡胶层中埋设金属钢丝等环状加强件，则能够进一步提高橡胶垫18的刚性，能够可靠地防止变形。

另外，橡胶垫可以与凸缘部一体形成，具体地，可将橡胶垫粘接于凸缘部。此时，凸缘部发挥金属加强层的功能，从而能够有效防止橡胶垫的位置偏移，由此作为橡胶垫可以只由硫化橡胶等弹性体构成。

即，通过将橡胶垫与凸缘部一体形成，因此与将橡胶垫设定成独立于凸缘部的构件的情况相比，可使结构得到简化，因此特别有利于成本和生产效益。此外，关于橡胶垫与凸缘部粘接，当下面板和弹性限位器采用硫化粘接时，最好橡胶垫与凸缘部的粘接也采用硫化粘接。

即，一种空气弹簧的制造方法，所述空气弹簧具备上面板、下面板、安装在所述上面板和所述下面板之间的筒状可挠性构件、安装在所述下面板的弹性限位器，所述可挠性构件具有形成在上下两端部的胎圈部、和形成在所述两胎圈部之间的筒状可挠部，所述下面板具有用于与所述胎圈部嵌合的胎圈承受部、和形成在比所述胎圈承受部更靠半径方向外侧的凸缘部，所述可挠性构件下端部的胎圈部嵌合在所述胎圈承受部，并且在所述凸缘部设置有避免所述凸缘部与所述可挠部进行接触的橡胶垫。所述制造方法的特征在于，硫化成形所述弹性限位器时，将所述弹性限位器和橡胶垫硫化粘接于所述下面板。

这样，如果将弹性限位器和橡胶垫硫化粘接于下面板，便能够在金属模上安装未硫化弹性体和下面板而进行硫化时，使未硫化橡胶垫也配置在下面板的凸缘部并在金属模内一同被硫化。因此，无需费工夫地另行粘接橡胶垫，而且通过硫化粘接强化下面板和弹性限位器的粘接力、以及凸缘部和橡胶垫的粘接力。

发明效果

本发明中，一体粘接下面板和弹性限位器，因此无需在与可挠性构件的气密性相关的下面板部分形成贯通孔，不会使空气弹簧的结构变复杂，能够确保可挠性构件的气密性。

附图说明

图1是表示本发明的空气弹簧的实施方案的纵剖面图。

图2是表示与图1不同的其他橡胶垫的方案的主要部分放大图。

图3是用于硫化成形弹性限位器的金属模的剖面图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方案。图1是表示本发明的铁路车辆用空气弹簧的实施方案的纵剖面图。

空气弹簧具备：安装在车辆车身的上面板1；配置在上面板1下方的车轮侧的下面板2；安装在上面板1和下面板2之间的筒状可挠性构件3；安装在下面板2和车轮侧支架的弹性限位器4。

本实施方案中，作为可挠性构件3使用了橡胶制的囊。可挠性构件3由层叠橡胶构成，层叠橡胶将埋设有加强帘线的加强橡胶层作为中间层，在可挠性构件3的上端部和下端部形成有在胎圈芯卷绕了加强橡胶层的壁厚的胎圈部3a、3b。即，可挠性构件3具备：胎圈部3a、3b，其形成在上下两端部；壁薄呈筒状的可挠部3c，其形成在胎圈部3a、3b之间并由层叠橡胶构成。

如图1所示，上面板1具备：金属制的圆盘状支撑板5；在支撑板5的中央部向下面板突出的圆筒状胎圈承受部6；保护橡胶层7，设置在支撑板5下面的、比胎圈承受部6更靠半径方向外侧的部分。

下面板2由金属材料以圆盘状形成。在下面板2的中央部形成有向上面板1突出的圆筒状胎圈承受部8，在比胎圈承受部8更靠半径方向外侧形成有凸缘部9。对胎圈承受部6和8而言，在可挠性构件3的内部空气被排出的情况下（放气的情况），胎圈承受部6就位于胎圈承受部8，还兼起到确保车辆安全行驶的功能。

在胎圈承受部6和8放气时接触的接触面分别固定有滑片11。滑片11由可成形为薄而强韧的片状物的热可塑性或热硬化性合成树脂构成，使用摩擦系数小的材料。具体而言，可举氟树脂、聚乙烯、聚丙烯等。本实施方案中使用了氟树脂片。

弹性限位器4具备由块状的硫化橡胶构成的橡胶成形体12、和安装在橡胶成形体12的底部的底板14。橡胶成形体12呈道口壁厚的碗（bowl）的形状，底板14硫化粘接于橡胶成形体12。

下面板2也与底板14一样被硫化粘接于橡胶成形体12，下面板2和弹性限位器4成为一体。在下面板2的里面侧（与弹性限位器4的接合面侧）形成有环状凹部13，由此，下面板2和弹性限位器4的粘接面积增大，能够进一步坚固地粘接下面板2和弹性限位器4。

在凸缘部9设置有橡胶垫18。橡胶垫18以如下方式形成为环状：从凸缘部9的外周侧面经凸缘部9上面的外周侧的端部而包覆凸缘部9的外周侧的角部。橡胶垫18的剖面形状为大致呈L字状。另外，橡胶垫18的表面形成为平缓的曲面状。

本实施方案中，橡胶垫18由硫化橡胶形成，一体硫化粘接于凸缘部9。由此，即使在空气弹簧产生位移的情况下橡胶垫18也不产生位置偏移，并安装在凸缘部9和可挠部3c之间。并且，成为可挠部3c和凸缘部9非直接接触的结构。

此外，如图2所示，橡胶垫18也可不粘接在凸缘部9，而采用独立的构件。但是，在这种情况下，如果只以硫化橡胶构成橡胶垫18，则容易产生变形，施加外力时产生异常变形，最终导致发生位置偏移，由此可能从凸缘部9脱离。

因此，当橡胶垫18采用独立的构件时，例如，如图2所示，需要通过一体层叠了上面侧橡胶层18a、和下面侧金属加强层18b的层叠结构等来提高强度。而且，如果在橡胶垫18的橡胶层18a中埋设金属丝等环状的加强件18c，能够进一步提高橡胶垫18的强度，进而可靠地防止变形，能够将橡胶垫18可靠地保持在凸缘部9。如上所述，通过将橡胶垫18硫化粘接在凸缘部9，可以简化结构。

说明将弹性限位器4和橡胶垫18硫化粘接在下面板的方法。图3是表示用于硫化成形弹性限位器4的金属模的一例的剖面图。该金属模19被设置在压铸机上下一对热板之间之后被热板夹入，从而金属模内的未硫化橡胶被加热加压，硫化成形。金属模19以上下方向可分为上模20、中模21、下模22。

如上所述，橡胶成形体12呈倒扣壁厚的碗（bowl）的形状。因此，为了使成形后的橡胶成形体12容易从金属模19中脱模，中模21与橡胶成形体12的形状相应地以上下方向分为第一中模23、第二中模24。

另外，为了硫化成形后容易开模且从金属模中取出一体成形有下面板2和底板14的弹性限位器4，第二中模24可按左右方向分成两半。同样地，第一中模23也可按左右方向分成两半。

在下模22的上面的中央形成有圆形的凹部，一体硫化粘接于硫化成形后的弹性限位器4顶部的圆盘状下面板2安装于该凹部。此外，图3中图示的是作为下面板2采用在与弹性限位器的接合面未形成环状凹部13的平面状构件的情况。

在下模22安装了下面板2的情况下，形成从下面板2（凸缘部9）的外周侧面至下面板2的上面半径方向外端部的空间。因此，首先，在该空间填充未硫化橡胶，其后，安装下面板2，在其上安装第二中模24。此外，该部分的未硫化橡胶通过硫化而形成橡胶垫18。

在安装了第二中模24的情况下，在其内部填充未硫化橡胶。关于未硫化橡胶使用带状物铺满即可。将未硫化橡胶填充至第二中模24后，安装第一中模23，进一步将未硫化橡胶填充至第一中模23的内部。

其后，安装底板14，从其上安装上模密封金属模19。并且，将金属模19夹入于压铸机的热板之间，并加热硫化金属模19内的未硫化橡胶即可。通过以上方法，硫化成形弹性限位器时，能够将弹性限位器4和橡胶垫18硫化粘接于下面板2。

工业上的应用

本发明可以很好地用于搭载在铁路车辆的空气弹簧。

附图标记说明

1 上面板

2 下面板

3 可挠性构件

4 弹性限位器

5 支撑板

6、8 胎圈承受部

7 保护橡胶层

9 凸缘部

11 滑片

12 橡胶成形体

13 环状凹部

14 底板

18 橡胶垫

19 金属模

20 上模

21 中模

22 下模

23 第一中模

24 第二中模

Claims (4)

1.一种空气弹簧，其特征在于，具备上面板、下面板、安装在所述上面板和所述下面板之间的筒状可挠性构件、安装在所述下面板的弹性限位器，其中，所述下面板和所述弹性限位器一体粘接。

2.权利要求1所述的空气弹簧，其特征在于，所述下面板和弹性限位器被硫化粘接。

3.权利要求2所述的空气弹簧，其特征在于，所述可挠性构件具有形成在上下两端部的胎圈部、和形成在所述两胎圈部之间的筒状可挠部，所述下面板具有用于嵌合所述胎圈部的胎圈承受部、和形成在比所述胎圈承受部更靠半径方向外侧的凸缘部，所述可挠性构件下端部的胎圈部嵌合在所述胎圈承受部，并且在所述凸缘部设置有避免所述凸缘部与所述可挠部进行接触的橡胶垫，所述橡胶垫硫化粘接于所述凸缘部。

4.一种空气弹簧的制造方法，所述空气弹簧具备上面板、下面板、安装在所述上面板和所述下面板之间的筒状可挠性构件、安装在所述下面板的弹性限位器，所述可挠性构件具有形成在上下两端部的胎圈部、和形成在所述两胎圈部之间的筒状可挠部，所述下面板具有用于与所述胎圈部嵌合的胎圈承受部、和形成在比所述胎圈承受部更靠半径方向外侧的凸缘部，所述可挠性构件下端部的胎圈部嵌合在所述胎圈承受部，并且在所述凸缘部设置有避免所述凸缘部与所述可挠部进行接触的橡胶垫，

所述制造方法的特征在于，硫化成形所述弹性限位器时，将所述弹性限位器和橡胶垫硫化粘接于所述下面板。

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