CN103688080B - 空气弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空气弹簧，其包括上表面板，下表面板以及将上表面板和下表面板连接起来的隔膜（50）。隔膜（50）具有内周侧带有开口的环形形状。在隔膜（50）中，上表面板接触部分（52）是限定了开口并且与上表面板接触的区域，上表面板接触部分（52）包括变形部分（56），变形部分（56）通过与支撑板（11）接触而发生弹性变形以朝向所述第二支撑部件侧突出。变形部分（56）与当从变形部分（56）观察时位于下表面板侧的所述滑动部件（12）接触。

Description

空气弹簧
技术领域
本发明涉及空气弹簧，并且更具体地说，涉及能够抑制自身重量增加并能更可靠地保证隔膜的气密性的空气弹簧。
背景技术
在铁道车辆中，空气弹簧设置在车辆主体与转向架之间以便在车辆行驶时减小施加在车身上的冲击和振动。空气弹簧主要包括：上表面板，其与车辆主体侧连接；下表面板，其设置在上表面板的下方；以及橡胶隔膜，其设置为将上表面板与下表面板连接起来，并且通过隔膜的弹性变形，空气弹簧可以减小在行驶期间沿竖直方向的冲击和振动。用于保证空气弹簧中的隔膜的气密性的密封方法的实例包括：紧固密封法，其中，隔膜夹设在上表面板与一个紧固配合件（fastening fitting）之间并且夹设在下表面板与另一个紧固配合件之间，并且隔膜由螺栓进行紧固（例如参见：Miyamoto“列车的机械结构图解-通勤列车的彻底剖析（Illustrated Description ofMechanism of Train-Thorough Elucidation of Commuter Train-）”，第二版，Toyokuni Printing Co.,Ltd.，2010年1月，第46页（非专利文献1））；自密封法，其中隔膜借助隔膜的内压力固定在上表面板和下表面板中的每一个上（例如参见：“用于铁道机车的弹簧装置（Spring Rigging for Railway Rolling Stock）JISE4206”，日本工业标准委员会，1989年5月，第8、10～12页（非专利文献2）），等等。
引用列表
非专利文献
非专利文献1：Miyamoto“列车的机械结构图解-通勤列车的彻底剖析”，第二版，Toyokuni Printing Co.,Ltd.，2010年1月，第46页；
非专利文献2：“用于铁道机车的弹簧装置JISE4206”，日本工业标准委员会，1989年5月，第8、10～12页。
发明内容
技术问题
在采用紧固密封法的空气弹簧中，使用刚度和强度优良的紧固配合件来保证隔膜的气密性。这些紧固配合件的重量非常重。因此，使用这些紧固配合件不利地导致空气弹簧整体重量的增加。
在采用自密封方法的空气弹簧中，在隔膜的内压力低的收缩状态下由于输送期间的振动或检测期间的操作而导致施加外力的情况下，在当车辆行驶时由于从水平方向施加大的位移而导致隔膜发生显著变形的情况下，或者在其它的情况下，难以保证隔膜与上表面板之间的接触。因此，隔膜将不利地从上表面上脱落并且在隔膜与上表面板之间发生空气泄漏。为了防止隔膜从上表面板上脱落，还提出了包括位于上表面板的与隔膜接触的区域的下侧上的突起（隆起）的结构。然而，这种结构不能有效地防止空气从隔膜泄漏。
鉴于上述问题做出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种能够抑制自身重量增加并能更可靠地保证隔膜的气密性的空气弹簧。
技术问题的解决方案
根据本发明的空气弹簧包括：第一支撑部件；第二支撑部件，其沿主负载方向与所述第一支撑部件间隔开；以及可弹性变形的隔膜，其将所述第一支撑部件和所述第二支撑部件连接起来以形成封闭空间。所述隔膜具有内周侧带有开口的环形形状。在所述隔膜中，作为限定了所述开口并且与所述第一支撑部件接触的区域的第一接触部分包括变形部分，所述变形部分通过与所述第一支撑部件接触而发生弹性变形以朝向所述第二支撑部件侧突出。所述变形部分与当从所述变形部分观察时位于所述第二支撑部件侧的所述第一支撑部件接触。
在根据本发明的空气弹簧中，隔膜的变形部分与当从变形部分观察时位于第二支撑部件侧的第一支撑部件接触。因此，能够在变形部分处可靠地保证隔膜与第一支撑部件之间的接触，而无需使用重量大的紧固部件等来将隔膜固定到第一支撑部件上。结果，能够抑制隔膜从第一支撑部件上脱落，因而能够防止空气从隔膜泄漏。如上文所述，根据本发明的空气弹簧，提供了一种能够抑制自身重量增加并能更可靠地保证隔膜的气密性的空气弹簧。
在前述空气弹簧中，所述变形部分可通过与当从所述变形部分观察时位于所述第二支撑部件侧的所述第一支撑部件接触而沿所述主负载方向受到压缩。
结果，恰当隔膜从第一支撑部件上脱落时，受压缩的变形部分恢复，因此，能够更可靠地保证隔膜与第一支撑部件之间的接触。结果，能够更加可靠地保证隔膜的气密性。
在前述空气弹簧中，所述第一支撑部件可以包括第一支撑件和当从所述第一支撑件观察时设置在所述第二支撑部件侧的第二支撑件。所述变形部分可以与所述第二支撑件接触。
结果，可靠地保证了隔膜与第一支撑部件之间的接触，并且使隔膜的安装和移除变得更加容易。
在前述空气弹簧中，所述第二支撑件可以是滑动部件。结果，可以容易地减小来自外部的冲击和振动。通过使用滑动部件，能够避免部件数量的增加并且能够可靠地保证隔膜的气密性。在本文中，滑动部件指的是与前述空气弹簧的其它部件相比具有减小的表面摩擦系数的部件。
在前述空气弹簧中，所述第二支撑件可以在外周面上具有突出部分，所述突出部分朝向所述第二支撑部件侧的相反侧突出。所述变形部分可以在所述突出部分处与所述第二支撑件接触。结果，可以更容易地使隔膜与第一支撑部件彼此接触。
在前述空气弹簧中，所述第二支撑部件可沿主负载方向设置在所述第一支撑部件的下方。结果，能够进一步简化前述空气弹簧的结构。
发明的有益效果
从前述说明中可以清楚地看出，根据本发明的空气弹簧，可以提供一种能够抑制自身重量增加并能更可靠地保证隔膜的气密性的空气弹簧。
附图说明
图1是示出空气弹簧的结构的示意图。
图2是示出空气弹簧的隔膜的结构的示意图。
图3是空气弹簧的结构的放大示意图。
图4是示出根据变型例的空气弹簧的结构的示意图。
图5是示出根据变型例的空气弹簧的结构的放大示意图。
图6是示出根据变型例的空气弹簧的结构的放大示意图。
图7是用于描述根据比较例的空气弹簧的示意图。
图8是用于描述根据比较例的空气弹簧的示意图。
图9是用于描述根据比较例的空气弹簧的示意图。
具体实施方式
接下来，将参考附图描述本发明的实施例，其中相同或相应的部分以相同的附图标记表示，并且将不再进行重复描述。
首先，将描述根据比较例的空气弹簧的结构。将首先描述根据一个比较例的空气弹簧100的结构。参考图7，在空气弹簧100中，隔膜500夹设在上表面板110与紧固配合件800之间并夹设在下表面板200与紧固配合件810之间，并且隔膜500由螺栓来紧固。在空气弹簧100中，要保证隔膜500的气密性，同时需要使用重量大的紧固配合件800和810，这不利地导致空气弹簧的总重量的增加。此外，还需要向隔膜500的密封部分施加均匀的力并紧固隔膜500以防止空气泄漏，这导致诸如螺栓等部件的数量的增加。另外，在隔膜500的密封部分中产生应力缓和（蠕变）现象，因此，难以实施紧固期间的扭矩管理并且组装工作需要一定的技术。
接下来，将描述根据另一个比较例的空气弹簧的结构。参考图8，在该空气弹簧中，隔膜500借助隔膜500的内压力固定在上表面板110上。在该空气弹簧中，在隔膜500的内压力低的收缩状态下由于输送期间的振动或检测期间的操作而导致施加外力的情况下，在当车辆行驶时由于从水平方向施加大的位移而导致隔膜500发生显著变形的情况下，或在其它情况下，难以保证隔膜500与上表面板110之间的接触。因此，不利地，如图9所示，隔膜500从上表面板110上脱落并且在隔膜500与上表面板110之间发生空气泄漏。相对于前述根据比较例的空气弹簧，根据本实施例的空气弹簧是如下所述的能够抑制自身重量增加并更可靠地保证隔膜的气密性的空气弹簧。
将首先描述根据本发明的一个实施例的空气弹簧的结构。参考图1，根据本实施例的空气弹簧1主要包括用作第一支撑部件的上表面板10、用作第二支撑部件的下表面板20、橡胶下板30、层叠橡胶40、以及隔膜50。
上表面板10主要具有用作第一支撑件的支撑板11以及用作第二支撑件的滑动部件12。当从上表面11a的上方观察时，支撑板11例如具有以轴线（中心轴线）P为圆心的圆形形状。在包含轴线P的中央部分中，支撑板11设置有朝向下表面板20侧突出的圆台形突出部分，并且突出部分的外周面设置有沿着轴线P的周面11b。周面11b形成为与轴线P大致平行。
当从支撑板11观察时，滑动部件12设置在下表面板20侧。更具体地说，在支撑板11上形成的突出部分的下表面11c通过螺栓而将滑动部件12固定在支撑板11上。滑动部件12包括比该突出部分更向外延伸的区域。滑动部件12的面向下表面板20的主表面12a是具有减小的摩擦系数的表面。
沿着轴线P朝向下表面板20侧的相反侧突出的车身侧插头13安装在上表面板10的包含轴线P的区域中。O形环14安装在车身侧插头13的外周部分上。上表面板10经由车身侧插头13连接至车身侧（未示出）。
支撑板11的当从上表面11a的上方观察时的形状不限于圆形，并且可以为例如矩形形状、花瓣形形状、或者外周部的一部分径向突出的形状。另外，如图1所示，支撑板11具有这样的形状：当从支撑板11观察时，支撑板11沿着隔膜50的外形朝向径向外侧并沿主负载方向向下弯曲。因此，可以防止由于隔膜50与支撑板11的接触而引起的损坏。
下表面板20沿主负载方向与上表面板10间隔开并且设置在上表面板10的下方，并且下表面板20与上表面板10共用轴线P。在下表面板20的面向上表面板10的主表面20a上所设置有由例如不锈钢制成的滑动板21。与上表面板10的周面11b类似地，下表面板20设置有沿着轴线P的周面21a。
隔膜50将上表面板10与下表面板20连接起来以形成封闭空间。隔膜50由例如橡胶制成并且可以弹性变形。下面将详细描述隔膜50的结构。隔膜50具有以轴线P为圆心的环形形状，并在内周侧上具有开口51。隔膜50包括用作限定开口51的第一接触部分的上表面板接触部分52和下表面板接触部分53，并且隔膜50在上表面板接触部分52和下表面板接触部分53处分别与上表面板10的周面11b和下表面板20的周面21a接触。结果，上表面板10、下表面板20和隔膜50形成了封闭空间S。
下面将参考图2和图3更详细地描述隔膜50的结构。首先，将参考图2描述在将隔膜50结合到空气弹簧1中之前的隔膜50的结构。在隔膜50的上表面板接触部分52中埋设有线材54，线材54具有沿着形成上表面板的支撑板的周面的圆形形状。上表面板接触部分52设置有朝向隔膜50的内周侧突出的突出部分55和变形部分56。变形部分56形成为使得隔膜50的内径朝向轴向上的下侧逐渐变小。
接下来，将参考图3描述结合到空气弹簧1中的隔膜50的结构。上表面板接触部分52的变形部分56与支撑板11的沿着轴向形成的周面11b接触以跟随该周面11b。结果，变形部分56发生弹性变形以朝向下表面板侧突出。如上文所述的那样发生弹性变形的变形部分56与当从变形部分56观察时位于下表面板侧的上表面板（滑动部件12）接触。此时，变形部分56可通过与滑动部件12接触而受到压缩，更具体地说，可以沿主负载方向受到压缩。
参考图1，当从下表面板20观察时，层叠橡胶40位于上表面板10的相反侧。层叠橡胶40具有多个由金属等制成的硬质层41以及多个由橡胶等制成的弹性层42，并且层叠橡胶40例如具有硬质层与弹性层沿主负载方向交替叠置的结构。由于层叠橡胶40具有多个弹性层42，因此层叠橡胶40可以发生弹性变形。在层叠橡胶40的包含轴线P的区域中形成有中空部分。
在层叠橡胶40的下方设置有与上表面板10和下表面板20共用轴线P的橡胶下板30。沿着轴线P朝向层叠橡胶40的相反侧突出的转向架侧插头31形成在橡胶下板30的接近轴线P的区域中。换言之，作为具有轴线P（中心轴线）的小直径部分的转向架侧插头31安装在橡胶下板30上。橡胶下板30经由转向架侧插头31连接至转向架（未示出）侧。空气弹簧1在橡胶下板30的支撑面30a上相对于转向架（未示出）支撑车身（未示出）。
如上所述，在根据本实施例的空气弹簧1中，隔膜50的变形部分56与当从变形部分56观察时位于下表面板20侧的上表面板10（滑动部件12）接触。因此，即使在例如隔膜50的内压力低的收缩状态下由于输送期间的振动或检测期间的操作而导致施加外力的情况下，在当车辆行驶时由于从水平方向施加大的位移而导致隔膜500发生显著变形的情况下，或在其它情况下，也能够在变形部分56处可靠地保证隔膜50与上表面板10之间的接触，而无需使用重量大的紧固部件等来将隔膜50固定到上表面板10上。结果，能够抑制隔膜50从上表面板10上脱落，因而能够防止空气从隔膜50泄漏。另外，与使用紧固部件的情况相比，进一步简化了空气弹簧自身的结构。因此，根据本实施例的空气弹簧1是能够抑制自身重量增加并且能更可靠地保证隔膜50的气密性的空气弹簧。
另外，如上文所述，在空气弹簧1中，隔膜50的变形部分56可通过与当从变形部分56观察时位于下表面板20侧的上表面板10（滑动部件12）接触而沿主负载方向受到压缩。结果，恰当隔膜50从上表面板10上脱落时，受压缩的变形部分56恢复，因此，能够更可靠地保证隔膜50与上表面板10之间的接触。结果，能够更可靠地保证隔膜50的气密性。
另外，如上文所述，在空气弹簧1中，上表面板10可以包括支撑板11和当从支撑板11观察时设置在下表面板20侧的滑动部件12。隔膜50的变形部分56可以与滑动部件12接触。结果，能够可靠地保证隔膜50与上表面板10之间的接触，并且使隔膜50的安装和移除变得更加容易。换言之，在空气弹簧1中，简单地通过使滑动部件12按照需要径向延伸以减小来自外部的冲击和振动，就能够避免部件数量的增加并能够可靠地保证滑动部件12与隔膜50之间的接触。另外，可以在将隔膜50固定至支撑板11以后将滑动部件12安装到支撑板11上。因此，即使增加滑动部件12的外径以保证隔膜50与滑动部件12之间的充分接触，也可以在空气弹簧1的组装期间容易地安装隔膜50。另外，通过移除滑动部件12，移除隔膜50的操作也可以容易地执行。
接下来，将描述根据上述实施例的变型例的空气弹簧。根据本变型例的空气弹簧2具有与根据上述实施例的空气弹簧1基本类似的构造，并且获得类似的效果。然而，根据本变型例的空气弹簧2就包括在上表面板中的滑动部件的结构而言与根据上述实施例的空气弹簧1有所不同。
参考图4，在空气弹簧2中，包括在上表面板10中的滑动部件12在外周表面上具有朝向下表面板20侧的相反侧突出的突出部分12b。参考图5，隔膜50的变形部分56在突出部分12b处与滑动部件12接触。参考图6，突出部分12b具有沿着滑动部件12的主表面12a弯曲的弯曲部分12c，并且变形部分56可以在该弯曲部分12c处与滑动部件12接触。在根据本变型例的空气弹簧2中，通过使用具有前述结构的滑动部件12，可以更容易地使隔膜50与上表面板10彼此接触。
尽管在根据本发明的上述实施例和变型例的空气弹簧1和2中已经描述了使用上表面板10作为第一支撑部件并使用下表面板20作为第二支撑部件的情况，然而，根据本发明的空气弹簧不限于此。换言之，在根据本发明的空气弹簧中，下表面板20可以用作第一支撑部件，而上表面板10可以用作第二支撑部件。在这种情况下，获得了这样的结构：其中用作第一接触部分的下表面板接触部分53包括通过与下表面板20接触而发生弹性变形以朝向上表面板10侧突出的变形部分，并且该变形部分与当从该变形部分观察时位于上表面板10侧的下表面板20接触。结果，能够抑制隔膜50从下表面板20上脱落，因而能够防止空气从隔膜50泄漏。结果，与根据本发明的上述实施例和变型例的空气弹簧1和2类似地，能够抑制重量的增加并且能够更可靠地保证隔膜50的气密性。
应当理解，从任何方面来说，在此披露的实施例都是示例性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的内容而非上述说明来限定，并且本发明的范围旨在包含在权利要求的内容及其等同含义的范围内的任何变型。
工业实用性
根据本发明的空气弹簧尤为有利地适用于需要抑制自身重量增加并需要可靠地保证隔膜的气密性的空气弹簧。
附图标记列表
1、2空气弹簧；10上表面板；11支撑板；11a上表面；11b、21a周面；11c下表面；12滑动部件；12a、20a主表面；12b突出部分；12c弯曲部分；13车身侧插头；14O形环；20下表面板；21滑动板；30橡胶下板；30a支撑面；31转向架侧插头；40层叠橡胶；41硬质层；42弹性层；50隔膜；51开口；52上表面板接触部分；53下表面板接触部分；54线材；55突出部分；56变形部分；P轴线；S封闭空间。

Claims (4)

1.一种空气弹簧，包括：
第一支撑部件；
第二支撑部件，其沿主负载方向与所述第一支撑部件间隔开；以及
可弹性变形的隔膜，其将所述第一支撑部件和所述第二支撑部件连接起来以形成封闭空间，其中
所述隔膜具有内周侧带有开口的环形形状，
在所述隔膜中，作为限定了所述开口并且与所述第一支撑部件接触的区域的第一接触部分包括变形部分，所述变形部分通过与所述第一支撑部件接触而发生弹性变形以朝向所述第二支撑部件侧突出，并且
所述变形部分与当从所述变形部分观察时位于所述第二支撑部件侧的所述第一支撑部件接触，所述第一支撑部件包括第一支撑件和当从所述第一支撑件观察时设置在所述第二支撑部件侧的第二支撑件，所述变形部分通过与所述第二支撑件接触而沿所述主负载方向受到压缩。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧，其中
所述第二支撑件是滑动部件。
3.根据权利要求1所述的空气弹簧，其中
所述第二支撑件在外周面上具有突出部分，所述突出部分朝向所述第二支撑部件侧的相反侧突出，并且
所述变形部分在所述突出部分处与所述第二支撑件接触。
4.根据权利要求1所述的空气弹簧，其中
所述第二支撑部件沿所述主负载方向设置在所述第一支撑部件的下方。
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