CN106122339B - 一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置 - Google Patents

一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，属于密封装置领域，包括上盖板、外扣环、内扣环、中心环、环形卡箍、气囊，中心环主要起支撑作用，其外表面呈楔形面，楔形坡度为α；环形卡箍起夹紧作用，其内表面呈楔形面，楔形坡度为β，且β＝α+k；按圆周布置的外扣环起连接作用，安装前外扣环张开，安装后在环形卡箍约束下变形收紧，与气囊和卡箍内表面紧密贴合。采用该结构连接气囊与盖板，使盖板与气囊间形成三个贴合面，将很好的改善空气弹簧因气囊与盖板密封不牢固导致的漏气和脱落等问题。

Description

一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封装置，具体涉及到一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置。
背景技术
空气弹簧是一种弹性吸振元件，它的弹性主要由橡胶气囊内部高压气体的反力提供，主要由上盖板、气囊、下盖板等部件构成。空气弹簧凭借其减震效果好、刚度易调节、非线性特性、使用寿命长、可有效减轻车身重量等优势，在大型客车、高档轿车以及重型卡车上得到了广泛应用。
从结构上来看，空气弹簧气囊与盖板之间的连接方式主要有HL型结构、JB型结构、G型结构和Z型结构。现有的空气弹簧生产工艺比较复杂，一般为炼胶、帘布压延(胶片压延、钢丝圈制备)、成型、硫化、卷边、组装等。
张利国等在《空气弹簧的现状及其发展》中提到，从空气弹簧破坏的统计数据来看，气囊的破坏约占90％，破坏形式主要有密封不牢导致气囊从上下盖板脱落、气囊在与上下盖板的连接处疲劳断裂、气囊破裂等。改进气囊与上下盖板的连接方式可提高空气弹簧的使用寿命。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，采用气囊与盖板、内外扣环、中心环连接的方式，使盖板与气囊间形成三个贴合面，改善了现存的空气弹簧气囊与盖板密封不牢固导致的漏气和脱落等问题。
本发明是通过如下技术方案得以实现的：
一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，包括上盖板、外扣环、内扣环、中心环、气囊和下盖板；
所述上盖板下端面的中心固定设置有内扣环；所述内扣环为圆环结构；沿内扣环的外环侧且在上盖板下端面上固定设置有数个外扣环；
所述下盖板上端面的中心固定设置有内扣环；沿内扣环的外环侧且在下盖板上端面上固定设置有数个外扣环；
所述气囊上端置于上盖板、内扣环和外扣环之间，并通过中心环卡紧；所述气囊下端置于下盖板、内扣环和外扣环之间，并通过中心环卡紧；所述中心环内置于内扣环和外扣环(4)之间；所述中心环为中空的圆台结构。
进一步的，所述外扣环结构为L形。
进一步的，所述外扣环外设置有环形卡箍。
进一步的，所述中心环楔形坡度为α，环形卡箍楔形坡度为β；所述环形卡箍楔形坡度β大于中心环楔形坡度α。
进一步的，所述中心环内外表面均呈螺纹结构。
进一步的，所述中心环高度为H，内扣环的高度h1应不小于0.5H，h1取(0.5～0.6)H；外扣环的高度h2应不大于H，h2取(0.8～0.9)H。
进一步的，所述气囊中部设置有腰环。
有益效果：
(1)利用中心环外表面和环形卡箍内表面两个楔形面的配合，实现气囊与盖板的连接，而且冲击越强，压紧力越大，很好地保证了空气弹簧的气密性和连接的可靠性；
(2)该连接方法可在气囊与盖板间形成三个贴合面，与传统的空气弹簧连接方式相比，气密性更可靠；
(3)该方法制作的空气弹簧，不需对气囊两端断面进行卷边处理，而且不需使用钢丝圈加固，可简化生产工艺，降低成本。
(4)该方法制作的空气弹簧只需一个螺栓即可满足密封要求，装配方便。
(5)该方法可有效避免空气弹簧漏气、密封不牢导致的气囊从上下盖板上脱落等问题，简化了现有的空气弹簧生产工艺。
附图说明
图1是该型空气弹簧装配图；
图2是上盖板总成三维图；
图3是气囊与盖板连接部分的受力示意图；
图4是中心环的结构示意图。
附图标记：
1、气囊；2、环形卡箍；3、上盖板；4、外扣环；5、内扣环；6、垫圈；7、连接螺栓；8、气嘴；9、橡胶密封圈；10、中心环；11、腰环；12、下盖板。
具体实施方式
为对本发明做进一步的理解，现结合附图做进一步的描述：
一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，包括上盖板3、外扣环4、内扣环5、中心环10、气囊1和下盖板12；所述上盖板3下端面的中心固定设置有内扣环5；所述内扣环5为圆环结构；沿内扣环5的外环侧且在上盖板3下端面上固定设置有数个外扣环4；所述下盖板12下端面的中心固定设置有内扣环5；沿内扣环5的外环侧且在下盖板12下端面上固定设置有数个外扣环4；所述气囊1上端置于上盖板3、内扣环5和外扣环4之间，并通过中心环10卡紧；所述气囊1下端置于下盖板12、内扣环5和外扣环4之间，并通过中心环10卡紧；所述中心环10内置于内扣环5和外扣环4之间；所述中心环10为中空的圆台结构。
其中，外扣环4结构为L形。外扣环4外设置有卡箍2。所述中心环10楔形坡度为α，环形卡箍2楔形坡度为β；所述环形卡箍2楔形坡度β大于中心环10楔形坡度为α。所述中心环10内外表面均呈凹凸结构或者螺纹结构。所述中心环10高度为H，内扣环(5)的高度h1应不小于0.5H，h1取(0.5～0.6)H；外扣环4的高度h2应不大于H，h2取(0.8～0.9)H。所述气囊1中部设置有腰环11。
如图1和图2所示，使用该连接方法制作的空气弹簧，包括上盖板总成、气囊1、下盖板总成、中心环10、腰环11。所述上盖板总成包括上盖板3、外扣环4、内扣环5、用于连接车身的连接螺栓7、用于与气源相连的气嘴8等部件。如图2所示，采用焊接工艺将外扣环4、内扣环5与上盖板3连接；外扣环4为一组上宽下窄的L型钢材，可采用冲压工艺生产，按圆周排列布置；在具体实施过程中，安装个数必须保证在装配后不出现较大空隙，以保证空气弹簧气密性；需要特别说明的是，在进行装配前需要对焊点进行打磨，以防止尖锐部位刺破气囊1；如图2：安装前外扣环4张开，安装后在环形卡箍2的约束下变形收紧；在上盖板3圆心位置钻孔安装气嘴8；在靠近上盖板3外缘位置安装3个连接螺栓7，相邻两螺栓间夹角为120°；对连接螺栓7和气嘴8的安装时，需加装垫圈6和橡胶密封圈9，以保证空气弹簧密封性良好。气囊1两端口径相同，呈腰鼓状，采用该方法制作的空气弹簧，不需在气囊1端口加装钢丝圈，也不需要进行卷边处理。
如图1和图3所示，中心环10外表面呈楔形面，楔形的坡度为α，为保证该连接结构的连接效果，由公式：tanθ＝F/N＝fN/N＝f，楔形面摩擦角θ的正切等于静摩擦系数；橡胶与45钢在无润滑条件下静摩擦系数为0.15，θ为8.5°，根据连接效果与加工难易程度，中心环10楔形面坡度α取8°即可。
如图1和图3所示，中心环10高度为H，为保证气密性，内扣环5高度h1应不小于0.5H，具体实施时取(0.5～0.6)H；外扣环4高度h2应不大于H，具体实施时取(0.8～0.9)H。由于中心环10主要起支撑作用，所以需要保证中心环10具有一定的压溃强度；中心环10内表面、外表面以及上表面与气囊1接触的部分，表面加工成凹凸结构或螺纹结构，增大气囊1与中心环10的接触面积，以提高空气弹簧气密性。
如图3所示，中心环10和环形卡箍2在水平方向上受到的约束力F1＝F2，相互抵消；在竖直方向上F3＝F4，但两个力不在同一直线上，合成后形成一个逆时针方向的旋转力矩M，旋转力矩的表现形式为将环形卡箍2向中心环10径向压紧。在行驶过程中，当车辆因路况差而产生剧烈震动时，会导致空气弹簧被急剧压缩，气囊1会受到一个瞬时冲击载荷，力F4值增大，M值增大，环形卡箍2与中心环10会被压缩的更为紧密，能够很好地保证空气弹簧在复杂路况下连接的可靠性。
如图1和图3所示，该发明所用环形卡箍2，其内表面呈楔形，楔形的坡度为β,且β角度大于中心环10楔形面的坡度α，由计算结果，β＝α+k，k＝1°。
空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置的装配步骤如下：
(1)将气嘴8、连接螺栓7安装到上盖板3上，形成上盖板总成；
(2)用特定工具固定中心环10，固定部位为中心环10的内表面，使中心环10保持工作时的竖直状态；
(3)用扩张工具将气囊1上端口扩张后，将中心环10伸入气囊1上端口，取出扩张工具，使气囊1与中心环10外表面贴合；
(4)用特定工具夹紧气囊1和中心环10，取出(1)中工具，将气囊1上缘翻折至中心环10内部；
(5)盖上上盖板总成，保证气囊1和中心环10嵌入上盖板内扣环5和外扣环4之间的空隙；
(6)用环形卡箍2将外扣环4拉紧，拧紧环形卡箍2的螺栓；
(7)将空气弹簧翻转，安装腰环11，参照(1)～(6)步骤安装下盖板总成；
(8)水试是否漏一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置气。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，其特征在于，包括上盖板(3)、外扣环(4)、内扣环(5)、中心环(10)、气囊(1)和下盖板(12)；
所述上盖板(3)下端面的中心固定设置有内扣环(5)；所述内扣环(5)为圆环结构；沿内扣环(5)的外环侧，且在上盖板(3)下端面上固定设置有数个外扣环(4)；
所述下盖板(12)上端面的中心固定设置有内扣环(5)；沿内扣环(5)的外环侧且在下盖板(12)上端面上固定设置有数个外扣环(4)；
所述气囊(1)上端置于上盖板(3)、内扣环(5)和外扣环(4)之间，并通过中心环(10)卡紧；所述气囊(1)下端置于下盖板(12)、内扣环(5)和外扣环(4)之间，并通过中心环(10)卡紧；所述中心环(10)内置于内扣环(5)和外扣环(4)之间；所述中心环(10)为中空的圆台结构；所述外扣环(4)外设置有环形卡箍(2)。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，其特征在于，所述外扣环(4)结构为L形。
3.根据权利要求1所述的空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，其特征在于，所述中心环(10)楔形坡度为α，环形卡箍(2)楔形坡度为β；所述环形卡箍(2)楔形坡度β大于中心环(10)楔形坡度α。
4.根据权利要求3所述的空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，其特征在于，所述中心环(10)内外表面均呈螺纹结构。
5.根据权利要求1至4任一项所述的空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，其特征在于，所述中心环(10)高度为H，内扣环(5)的高度h1应不小于0.5H，h1取(0.5～0.6)H；外扣环(4)的高度h2应不大于H，h2取(0.8～0.9)H。
6.根据权利要求1所述的空气弹簧气囊与盖板连接的密封装置，其特征在于，所述气囊(1)中部设置有腰环(11)。
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