CN107923468A - 空气弹簧装置 - Google Patents

Abstract

空气弹簧装置(1)装配有：上构件(2)；下构件(3)；和筒状膜构件(4)，其内部供处于大气压以上的加压气体封入并具有连结到上构件(2)和下构件(3)的两端开口部(4a、4b)。上构件(2)和下构件(3)分别装配有在筒状膜构件(4)的内部被排气了的状态下彼此滑动接触的接触部(11、18)。上构件(2)和/或下构件(3)装配有：多个接触部(18)；多个保持部(19)，其均具有供接触部(18)固定的正面；和基部(20)，其支撑保持部(19)的背面(19b)。多个保持部(19)以能够单独拆装的方式配置于基部(20)。

Description

空气弹簧装置

技术领域

本发明涉及设置在例如铁道车辆等的车体和转向架之间的空气弹簧装置。

本申请要求2015年8月25日递交的日本专利申请2015-165410号的优先权，通过引用将其内容并入本文。

背景技术

传统上，已知如下的空气弹簧装置，其包括：上构件和下构件；以及筒状膜构件，其内部供处于大气压以上的加压气体封入并具有分别连结到上构件和下构件的两端开口部；其中，上构件和下构件分别包括在筒状膜构件内部被排气了的状态下彼此滑动接触的接触部。

作为这种类型的空气弹簧装置，如例如下述专利文献1所指示，已知如下构造：下构件设置有圆盘状保持部，保持部的整个上表面安装有接触部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-177407号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在前述传统空气弹簧装置中，圆盘状的保持部的整个上表面安装有接触部。为此，存在如下问题：即使接触部的仅一部分破损，也必须更换整个保持部和接触部，因而增大了维护成本。

鉴于前述情况做出本发明，本发明的目的是提供能够减小维护成本的空气弹簧装置。

用于解决问题的方案

为了解决前述问题，本文提出如下手段。

根据本发明的空气弹簧装置包括：上构件和下构件；以及筒状膜构件，其内部用于封入处于大气压以上的加压气体并具有分别连结到所述上构件和所述下构件的两端开口部。其中所述上构件和所述下构件分别包括在所述筒状膜构件的内部被排气了的状态下彼此滑动接触的接触部。并且所述上构件和所述下构件中的至少一者包括：多个所述接触部；多个保持部，所述接触部安装到所述保持部的正面；和基部，其支撑所述保持部的背面。多个所述保持部被设置成能够分别安装到所述基部和分别从所述基部拆下。

发明的效果

根据本发明的空气弹簧装置，能够大幅减小维护成本。

附图说明

图1是根据本发明的一实施方式的空气弹簧装置的纵截面图。

图2是构成图1所示的空气弹簧装置的下构件的俯视图。

图3是示出图1所示的空气弹簧装置的处于接触部设置于保持部的状态的立体图。

图4是在图3中的箭头IV-IV处截取的截面图。

图5是示出图1所示的空气弹簧装置中的保持部的立体图。

具体实施方式

以下，将参照附图解释根据本发明的一实施方式的空气弹簧装置。

如图1所示，空气弹簧装置1设置在例如铁道车辆等的未示出的车体和转向架之间。空气弹簧装置1包括：上构件2和下构件3；筒状膜构件4，其内部供处于大气压以上的加压气体封入并具有分别连结到上构件2和下构件3的两端开口部4a、4b；以及筒状的辅助弹性体6，其连结到下构件3。

上构件2和下构件3分别包括接触部11、18，在筒状膜构件4的内部被排气了的状态下，接触部11、18彼此滑动接触。

筒状膜构件4的中心轴线和辅助弹性体6的中心轴线位于共同轴线上。

以下，将该共同轴线称作轴线O，将轴线O方向上的朝向上构件2的那侧称作上侧，将朝向下构件3的那侧称作下侧。在从轴线O方向看的平面图中，将与轴线O正交的方向称作径向，将绕着轴线O的方向称作周向。

辅助弹性体6由层叠橡胶件构成。层叠橡胶件包括：下板7，其配置在下构件3的下方；以及环状的橡胶板9和环状的金属板10，橡胶板9和金属板10在轴线O方向上以交替方式配置在下板7与下构件3之间。辅助弹性体6在轴线O方向和径向上均具有比筒状膜构件4高的弹簧常数。

下板7被形成为当沿轴线O方向观察时呈圆形。下板7、橡胶板9和金属板10被配置成与轴线O同轴。下板7和金属板10与橡胶板9彼此硫化粘接。下板7的外径和金属板10的外径彼此相同。多个橡胶板9中的位于最高位置处的橡胶板9硫化粘接到下构件3。

下板7形成有向下突出并且与轴线O同轴配置的连通筒部7a。连通筒部7a的内部遍及其轴线O方向上的整个长度地提供连通。连通筒部7a的上部的内周面形成有内螺纹部。当将空气弹簧装置1悬吊起来时，将悬吊螺栓拧入该内螺纹部。连通筒部7a的内部与辅助弹性体6的内部连通。连通筒部7a可以例如以气密的方式连接到未示出的气体供给部件或辅助罐，用于将诸如空气的气体供给到筒状膜构件4和从筒状膜构件4排出。

上构件2包括：圆盘状的主板部17，其外径大于筒状膜构件4的外径；和滑动片2a，其设置在主板部17的下表面的外周部。主板部17被配置成与轴线O同轴。在主板部17的径向中央部，形成有接触部(以下称作伸出部)11，伸出部11沿轴线O方向朝向筒状膜构件4的内部伸出，换言之，伸出部11向下伸出。伸出部11被形成为扁平的圆柱状，并且被配置成与轴线O同轴。主板部17例如由诸如铝合金等的金属材料形成。滑动片2a例如由诸如聚氨酯等的树脂材料形成。

筒状膜构件4的上端开口部4a以气密的方式外嵌于伸出部11。筒状膜构件4的外表面中的面向上方的表面与滑动片2a可滑动接触。在主板部17的径向中央部中，向上突出且在轴线O方向上贯通的贯通筒部17a被形成为使筒状膜构件4的内部和外部之间连通。贯通筒部17a的上端部例如以气密的方式连接到前述气体供给部件或辅助罐。

位于上构件2的伸出部11在轴线O方向上面对位于下构件3的接触部18。伸出部11的外径与经过接触部18的外周缘且以轴线O为中心的圆的直径相同，或者略大于前述直径。

下构件3包括：多个接触部18；多个保持部19，接触部18安装到保持部19的正面19c；和基部20，其从保持部19的背面19b支撑保持部19，保持部19的背面19b位于供接触部18安装的正面19c所在侧的相反侧。在图示的示例中，保持部19中形成有在轴线O方向上贯穿保持部19的通孔19a。在基部20中，在面对保持部19中的通孔19a的位置处形成有安装孔20a。此外，通过将连结轴22一体地插入通孔19a和安装孔20a使保持部19固定到基部20。

接触部18由分子量为例如大约2000000且耐摩耗性比特氟龙(Teflon，注册商标)优异的超高分子量聚乙烯等形成。保持部19由比金属轻的树脂材料(例如，玻璃纤维增强的PA66)等形成。基部20由例如球状石墨铸铁等形成。形成接触部18的树脂材料的分子量大于形成保持部19的树脂材料的分子量。接触部18由摩擦系数比形成保持部19的树脂材料的摩擦系数低的树脂材料形成。

基部20被形成为具有环状底壁部21的有底筒状。辅助弹性体6的橡胶板9硫化粘接到底壁部21的下表面。基部20被配置成与轴线O同轴。基部20的下端部形成有绕着整周连续延伸且朝向径向外侧突出的凸缘部20b。筒状膜构件4的下端开口部4b以气密的方式外嵌于基部20。凸缘部20b的外周缘部形成有向上突出且绕着整周延伸的突条部。凸缘部20b设置有环状的橡胶座16。橡胶座16覆盖凸缘部20b的上表面和外周面。橡胶座16中埋设有绕着整周连续延伸的增强金属件16a。增强金属件16a内形成有供凸缘部20b的突条部嵌合的凹槽。筒状膜构件4的下端开口部4b侧的端部配置在橡胶座16上。

筒状膜构件4是柔性的，并且例如由弹性材料(优选为橡胶材料)形成。筒状膜构件4的内部填充有例如空气的气体。筒状膜构件4中的位于两端开口部4a、4b之间的中间部分4c朝向径向外侧鼓出。中间部分4c鼓出得比下构件3的凸缘部20b靠径向外侧。中间部分4c隔着橡胶座16从上方和从径向外侧接触凸缘部20b。

如图1所示，在筒状膜构件4填充有气体的填充状态下，上构件2的伸出部11和下构件3的接触部18在轴线O方向上间隔开并彼此面对。在该填充状态下，筒状膜构件4的内部形成有填充空间S。填充空间S包括：中央空间S1，其位于上构件2的伸出部11与下构件3的接触部18之间；和外周空间S2，其位于筒状膜构件4的内部、遍及周向上的整周地延伸并从径向外侧连接到中央空间S1。在筒状膜构件4的内部被排气了的排气状态下，上构件2的伸出部11和下构件3的接触部18彼此滑动接触。

此外，在本实施方式中，多个保持部19被设置成能够分别安装到基部20和从基部20拆下。在图示的示例中，形成在基部20中的安装孔20a具有内螺纹，连结轴22具有允许其可拆装地拧入安装孔20a的外螺纹。

基部20形成有从底壁部21向上突出的多个支撑突部23。通过使下构件3沿轴线O方向朝向作为下构件3面对上构件2所朝向的那侧的上侧突出，形成了支撑突部23。支撑突部23被形成为矩形板状。支撑突部23沿径向延伸。支撑突部23的正面和背面面向周向。在支撑突部23的正面和背面面向周向的状态下，以在周向上间隔开的方式配置多个支撑突部23。如图2所示，以在周向上等距间隔开的方式在基部20上形成多个支撑突部23。

支撑突部23的侧面中的面向径向外侧的外侧面连接到基部20的周壁部24，面向下方的下侧面连接到基部20的底壁部21。前述侧面中的面向径向内侧的内侧面与基部20的底壁部21的内周缘相连且齐平，面向上方的上侧面25的径向外端部与基部20的周壁部24的上端开口边缘相连且齐平。支撑突部23的上侧面25中的位于径向外端部的径向内侧的内侧部分相对于径向外端部向下凹陷，安装孔20a形成在这些内侧部分中。支撑突部23的上侧面25的前述内侧部分和径向外端部之间的边界部分处形成有面向径向内侧的台阶部25a。

保持部19被形成为在周向上弯曲且具有面向轴线O方向的正面和背面的矩形板状。多个保持部19沿周向配置于基部20。多个保持部19以在周向上等距离间隔开的方式配置于基部20。保持部19的侧面中的面向径向外侧的外侧面与基部20的上侧面25的台阶部25a接触，面向径向内侧的内侧面在从轴线O方向看时的平面图中与支撑突部23的内侧面和基部20的底壁部21的内周缘大致一致。在前述平面图中，保持部19被弯曲成朝向径向外侧凸出。

单个保持部19被配置成跨过多个支撑突部23。在图示的示例中，单个保持部19被配置成跨过两个支撑突部23，这两个支撑突部23之间的周向中央部与保持部19的周向中央部一致。

在保持部19中，多个通孔19a以在周向上间隔开的方式形成。在图示的示例中，保持部19中形成有两个通孔19a。这些通孔19a分别以相对于周向中央部在周向上等距离间隔开的方式配置于保持部19。通孔19a配置在保持部19的径向中央部。

筒状金属件26埋设在保持部19中。筒状金属件26被配置成与通孔19a同轴。

如图4所示，筒状金属件26包括：环状金属件26a，其与在通孔19a的位于保持部19的背面19b的开口周缘部露出的基部20接触；连接筒部26b，其从环状金属件26a的内周缘向上延伸；以及上筒部26c，其呈具有环状底部的有底筒状。连接筒部26b的上端与上筒部26c的底部的内周缘连接。

连接筒部26b和上筒部26c在通孔19a的内周面露出。连结轴22的头部载置在上筒部26c的底部。连结轴22的头部位于比保持部19的正面19c低的位置。由于连结轴22与筒状金属件26接触而不与由树脂材料形成的保持部19接触，所以连结轴22对安装孔20a的紧固力会得以维持。

如图2和图3所示，为一个保持部19形成多个接触部18。接触部18设置在通孔19a的位于保持部19的正面19c的开口周缘部。接触部18围绕整个开口周缘部。接触部18被设置成跨过保持部19的径向上的整个区域。还能够将接触部18设置成跨过保持部19的周向上的整个区域。

在图示的示例中，接触部18在从轴线O方向看时的平面图中被形成为长边沿径向延伸、短边沿周向延伸的矩形形状的板状。接触部18的矩形形状的四个角部分被形成为具有圆角形状。接触部18被形成得比保持部19薄。接触部18的周向尺寸大于位于基部20的支撑突部23的周向尺寸。接触部18的周向尺寸小于在周向上彼此相邻的支撑突部23之间的距离。

如图4和图5所示，通孔19a的位于保持部19的正面19c的开口周缘部处形成有多个非贯通的接合凹部19d。接合凹部19d不沿轴线O方向贯通保持部19。接合凹部19d内填充从接触部18向下突出的被接合突部18b。

在图示的示例中，多个接合凹部19d在保持部19的外周缘部和内周缘部以在周向上间隔开的方式形成。接合凹部19d在平面图中呈矩形形状。

形成于保持部19的外周缘部的多个接合凹部19d中的位于周向中央部的接合凹部19d朝向保持部19的外周面开口，其它接合凹部19d相对于保持部19的外周面闭塞。形成于保持部19的内周缘部的多个接合凹部19d中的位于周向中央部的接合凹部19d朝向保持部19的内周面开口，其它接合凹部19d相对于保持部19的内周面闭塞。接合突部18b还一体地填充位于保持部19的外周面和内周面的接合凹部19d的开口部19f内。

接触部18可以例如通过使用保持部19作为插入件将熔融树脂注入位于保持部19的外周面或内周面的接合凹部19d的开口部19f而形成。

如上说明的，根据本实施方式的空气弹簧装置1，供接触部18安装的多个保持部19被设置成能够分别安装到基部20和从基部20拆下。因此，当多个接触部18中的任一接触部18破损时，从基部20取下并仅更换多个保持部19中的破损的接触部18所设置的保持部19就足够了。因而，能够继续使用未破损的接触部18，从而能够大幅地减小维护成本。

多个保持部19绕着轴线O设置于基部20。因此，在筒状膜构件4的内部被排气时，车辆的负载能够以在保持部19之中几乎不偏袒地分散的方式被支撑，由此改善了空气弹簧装置1的耐久性。

为一个保持部19设置多个接触部18。因此，与单个保持部19的整个正面19c设置有单个接触部18的情况相比，能够提高在筒状膜构件4的内部被排气时施加到各接触部18的接触压力，由此实现了优异的滑动特性。

基部20形成有供保持部19设置的支撑突部23，并且保持部19的整个背面19b不与基部20接触。因此，即使在不以高精度的平面度完成基部20和保持部19的彼此接触的部分，保持部19也能够牢固地安装到基部20而无松动。

由于基部20形成有支撑突部23，所以能够在抑制基部20的重量的同时提供具有足够高的刚性的基部20。

接触部18被设置成跨过保持部19的径向上的整个区域。因此，在筒状膜构件4的内部被排气时，当在轴线O方向上彼此面对的接触部18彼此滑动接触时，能够防止接触部18从保持部19剥离的情形。

保持部19内的通孔19a中插有用于将保持部19固定到基部20的连结轴22。因此，保持部19内的通孔19a的开口周缘部会变成如下部分：即使在筒状膜构件4的内部被排气时车辆的负载施加到保持部19，该部分也不倾向于发生面外弯曲变形。另外，由于接触部18设置在这些部分处，所以能够防止接触部18在筒状膜构件4的内部被排气时破裂。

由于保持部19由树脂材料形成，所以能够抑制制造成本和重量，同时还允许容易形成各种形状的保持部19。

通孔19a的位于保持部19的背面19b的开口周缘部设置有与基部20接触的环状金属件26a。因此，即使保持部19由树脂材料形成，保持部19也能够牢固地固定到基部20。

本发明的技术范围不应被认为限于前述实施方式，而是可以在不脱离本发明的主旨的范围内做出各种变型。

例如，前述实施方式被构造成使得接触部18、保持部19和基部20设置于下构件3，但是接触部18、保持部19和基部20可以设置于上构件2。

在前述实施方式中，辅助弹性体6由层叠橡胶件形成。然而，在本发明中，能够适当变更成如下的其它特征：轴线O方向和径向上的弹簧常数比具有填充有气体的填充空间S的筒状膜构件4的高。

无需设置辅助弹性体6。

可以将基部20构造成使得连结辅助弹性体6的元件和支撑保持部19的元件是分离体。

当筒状金属件26埋设于保持部19时，无需设置筒状金属件26。

可以将筒状金属件26构造成仅设置有环状金属件26a。

位于基部20的多个保持部19的配置方向无需沿周向，而是可以例如适当地改变成沿径向等。

可以遍及单个保持部19的整个正面19c设置单个接触部18。

代替在基部20形成支撑突部23，可以使保持部19的整个背面19b与基部20接触。可以在单个保持部19仅设置单个支撑突部23。

保持部19的正面19c的供接触部18设置的位置无需限于前述实施方式中的位置。例如，可以将接触部18设置在与通孔19a的开口周缘部分离的位置，或者可以将接触部18设置在与外周缘和内周缘在径向上分离的位置。

形成构成空气弹簧装置1的前述元件的材料无需限于前述实施方式中的材料，而是可以适当改变。

除此以外，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以用公知的要素适当地替代前述实施方式中的要素，或者可以适当组合前述变型例。

产业上的可利用性

根据本发明的空气弹簧装置，能够减小维护成本。

附图标记说明

1 空气弹簧装置

2 上构件

3 下构件

4 筒状膜构件

4a、4b 开口部

11 伸出部(接触部)

18 接触部

19 保持部

19a 通孔

19b 保持部的背面

19c 保持部的正面

20 基部

20a 安装孔

22 连结轴

23 支撑突部

26a 环状金属件

Claims (7)

1.一种空气弹簧装置，其包括：

上构件和下构件；以及

筒状膜构件，其内部用于封入处于大气压以上的加压气体并具有分别连结到所述上构件和所述下构件的两端开口部，其中

所述上构件和所述下构件分别包括在所述筒状膜构件的内部被排气了的状态下彼此滑动接触的接触部，并且

所述上构件和所述下构件中的至少一者包括：

多个所述接触部；

多个保持部，所述接触部安装到所述保持部的正面；和

基部，其支撑所述保持部的背面，其中

多个所述保持部被设置成能够分别安装到所述基部和分别从所述基部拆下。

2.根据权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，多个所述保持部绕着所述筒状膜构件的中心轴线设置于所述基部。

3.根据权利要求1或2所述的空气弹簧装置，其特征在于，在单个所述保持部设置多个所述接触部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述基部形成有多个支撑突部，所述支撑突部通过使所述上构件和所述下构件在所述筒状膜构件的中心轴线方向上朝向彼此面对的那侧突出而形成，并且

所述保持部被设置成跨过多个所述支撑突部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述接触部被设置成当从所述筒状膜构件的中心轴线方向观察时跨过所述保持部的在与所述中心轴线正交的径向上的整个区域。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述保持部形成有在所述筒状膜构件的中心轴线方向上贯通所述保持部的通孔，

所述基部在面对所述通孔的位置处形成有安装孔，

通过将连结轴一体地插入所述通孔和所述安装孔使所述保持部固定到所述基部，并且

所述接触部设置在所述通孔的位于所述保持部的正面的开口周缘部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述保持部形成有在所述筒状膜构件的中心轴线方向上贯通所述保持部的通孔，

所述基部在面对所述通孔的位置处形成有安装孔，

通过将连结轴一体地插入所述通孔和所述安装孔使所述保持部固定到所述基部，

所述保持部由树脂材料形成，并且

所述通孔的位于所述保持部的背面的开口周缘部设置有与所述基部接触的环状金属件。