CN105626736A - 非线性锥形辅助弹簧及空气弹簧 - Google Patents

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李雪冰
王国栋
刘志坡
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/04—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
    • F16F9/0418—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall having a particular shape, e.g. annular, spherical, tube-like

Abstract

非线性锥形辅助弹簧，包括轴芯，所述轴芯为回转体，为圆锥形或圆锥台形；还包括环绕轴芯外周面设置的辅助弹簧；所述辅助弹簧为锥形弹性介质，由靠近轴芯外周面到远离轴芯外周面的方向，锥形弹性介质内间隔设置有多层隔板层；最靠近轴芯外周面的一层隔板层包括一段平行于轴芯外周面隔板和一段靠近轴芯外周面的隔板，且靠近轴芯外周面的一段隔板位于靠近轴芯较宽端面的一侧。本发明同时还提供了一种采用非线性锥形辅助弹簧的空气弹簧，通过对锥形辅助弹簧隔板结构的改进，设计了一种非线性锥形辅助弹簧的结构，降低重载和空载下的挠度差，避免车体下沉损坏其他部件。

Description

非线性锥形辅助弹簧及空气弹簧
技术领域
本发明涉及一种减震装置，涉及一种减震用锥形辅助弹簧，以及一种采用该锥形辅助弹簧结构设计的应用于轨道车辆的减震用空气弹簧。
背景技术
锥形辅助弹簧安装在车体和转向系统之间，因其具有较低的垂向刚度而广泛应用于车辆减震领域用于提高车体的减震性，增强乘坐的舒适感。
如图5所示，锥形辅助弹簧由轴芯和弹性介质层构成，弹性介质层内间隔设置有多个隔板层。作用时，车体侧的垂向压力向下传递，由于弹性介质层的作用，达到减震的效果。但因垂向刚度较小，如图6所示，弹性介质层的载荷位移接近线性，其在重载和空载下的挠度过大，将导致重载情况下，弹性介质层被过渡压缩，车体下沉损坏其他部件，使用时间过长时，弹性介质层将发生不可恢复形变，影响锥形辅助弹簧的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空载和重载下挠度差小的非线性锥形辅助弹簧，以及一种应用于轨道车辆的空气弹簧。
本发明的技术方案是：非线性锥形辅助弹簧，包括轴芯，轴芯为回转体，为圆锥形或圆锥台形；还包括环绕轴芯外周面设置的辅助弹簧；辅助弹簧为锥形弹性介质，由靠近轴芯外周面到远离轴芯外周面的方向，锥形弹性介质内间隔设置有多层隔板层；最靠近轴芯外周面的一层隔板层包括一段平行于轴芯外周面隔板和一段靠近轴芯外周面的隔板，且靠近轴芯外周面的一段隔板位于靠近轴芯较宽端面的一侧。
优选的是：与最靠近轴芯外周面一层隔板层相邻的一层或多层隔板也一段平行于轴芯外周面隔板和一段靠近轴芯外周面的隔板，且靠近轴芯外周面的一段隔板位于靠近轴芯较宽端面的一侧。
空气弹簧，包括上盖、承台，上盖与承台之间设置有弹性胶囊；还包括非线性锥形辅助弹簧；轴芯下端面具有一段与转向架侧安装的向下的延伸部，锥形弹性介质层的外周面装有一层外套层，外套层与承台一侧相接。
本发明的有益效果是：
本发明通过对锥形辅助弹簧隔板结构的改进，设计了一种非线性锥形辅助弹簧的结构。在隔板的结构中增加了一段靠近轴芯外周面的结构，当受到车体侧垂向压力时，在压力增大到一定程度后，隔板中靠近轴芯外周面的一段与轴芯接触，内层的弹性介质层不再参与变形，，锥形辅助弹簧的载荷刚度瞬间增大，从而降低重载和空载下的挠度差，避免车体下沉损坏其他部件。
附图说明
图1为实施例1结构示意图。
图2为实施例2结构示意图。
图3为实施例3结构示意图。
图4为本发明锥形辅助弹簧压缩曲线。
图5为现有技术中，锥形辅助弹簧结构示意图。
图6为现有技术中，锥形辅助弹簧压缩曲线。
图7为实施例4结构示意图。
其中，1-轴芯，2-橡胶层I，3-隔板I，301-隔板段，302-隔板段，4-橡胶层II，5-隔板II，501-隔板段，502隔板段，6-橡胶层III，7-外套，8-上盖，9-承台，10-弹性胶囊
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。
实施例1
如图1所示，非线性锥形辅助弹簧，包括轴芯1，轴芯1为回转体，为圆锥台形。
还包括环绕轴芯1外周面设置的辅助弹簧；辅助弹簧为锥形弹性介质，本实施例中采用橡胶层。由靠近轴芯外周面到远离轴芯外周面的方向，橡胶层内间隔设置有多层隔板层；将橡胶层分割为将胶层和隔板层间隔的结构，即橡胶层I2、隔板I3、橡胶层II4、隔板II5、橡胶层III6间隔的结构。橡胶层III6外为外套7层。
由于轴芯1为圆锥台形，其包括两个面积不等的上下端面，本实施例中，圆锥台面积较大的一个端面，即其较宽的一个端面为轴芯1的下端面，为锥形辅助弹簧靠近转向系统一侧的安装面，其相反的一面为靠近车体一侧的安装面。
橡胶层I2为最靠近轴芯1外周面的弹性介质层，隔板I3为最靠近轴芯1外周面的隔板层。隔板I包括一段平行于轴芯1外周面隔板段301和一段靠近轴芯外周面的隔板段302，且靠近轴芯外周面的一段隔板段302位于靠近轴芯较宽端面的一侧。
当车体侧的载荷垂向施加时，弹性介质层发生变形。当载荷力大小在一定范围内时，弹性介质层的变形不足以使隔板段302与轴芯1接触，弹性介质层的变形接近线性，如图4的A段所示，当载荷力在0-100kN的范围内，弹性介质层的垂向位移为0-60mm。当载荷力增加到一定100kN以上，隔板段302与轴芯1接触，载荷力将不会再使橡胶层I2发生形变，此时，只有橡胶层II4和橡胶层III6参与载荷变形，如图6中B段所示，锥形辅助弹簧的单位载荷位移增加量减小。
实施例2
如图2所示，与实施例1不同的是，隔板II5也包括一段平行于轴芯1外周面隔板段501和一段靠近轴芯外周面的隔板段502，且靠近轴芯1外周面的一段隔板段502位于靠近轴芯1较宽端面的一侧，即与转向系统安装的一侧。
与实施例1的工作原理相同，当车体侧的垂向载荷增加到一段程度后，隔板段302与轴芯1接触，隔板段502与隔板3接触，橡胶层I2和橡胶层II4均不在参与垂向变形。
实施例3
与实施例1和实施例2不同的是，轴芯1面积较大的一个端面为其上端面，为靠近车体一侧的安装面，相反的一面为靠近转向系统一侧的安装面。
如图3所示，橡胶层I2为最靠近轴芯1外周面的弹性介质层，隔板I3为最靠近轴芯1外周面的隔板层。隔板I包括一段平行于轴芯1外周面隔板段301和一段靠近轴芯外周面的隔板段302，且靠近轴芯外周面的一段隔板段302位于靠近轴芯较宽端面的一侧。
其工作原理同实施例1。
实施例4
空气弹簧，用于轨道车辆的转向系统。包括上盖8、承台9，上盖8与承台9之间设置有弹性胶囊10，实施例1或实施例2或实施例3中的非线性锥形辅助弹簧；上盖一侧具有向上的延伸部，用于空气弹簧与车体侧的安装，轴芯1下端面具有一段与转向架侧安装的向下的延伸部，锥形弹性介质层的外周面装有一层外套7层，外套层7与承台9一侧相接。
轨道车辆运行时，车体侧的压力由上盖8向下加载在空气弹簧上，由于隔板段302限制了橡胶层I的形变，避免过多的垂向承载力施加在弹性介质层，避免车体下沉损坏其他部件。

Claims (3)

1.非线性锥形辅助弹簧，包括轴芯，所述轴芯为回转体，为圆锥形或圆锥台形；还包括环绕轴芯外周面设置的辅助弹簧；所述辅助弹簧为锥形弹性介质，由靠近轴芯外周面到远离轴芯外周面的方向，锥形弹性介质内间隔设置有多层隔板层；其特征在于：最靠近轴芯外周面的一层隔板层包括一段平行于轴芯外周面隔板和一段靠近轴芯外周面的隔板，且靠近轴芯外周面的一段隔板位于靠近轴芯较宽端面的一侧。
2.如权利要求1所述的非线性锥形辅助弹簧，其特征在于：与最靠近轴芯外周面一层隔板层相邻的一层或多层隔板也一段平行于轴芯外周面隔板和一段靠近轴芯外周面的隔板，且靠近轴芯外周面的一段隔板位于靠近轴芯较宽端面的一侧。
3.空气弹簧，包括上盖、承台，上盖与承台之间设置有弹性胶囊，其特征在于：还包括权利要求1或权利要求2任意一项所述的非线性锥形辅助弹簧；所述轴芯下端面具有一段与转向架侧安装的向下的延伸部，所述锥形弹性介质层的外周面装有一层外套层，外套层与承台一侧相接。
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