CN1090724C - 弹簧 - Google Patents

Abstract

一种弹性体弹簧(10)，它包括一个弹性体材料本体(11)，所述本体延伸在一对相对端部区域(12，13)之间，因而沿着一个第一方向(16)作用在所述端部区域上的压缩力通过压缩弹性体本体的方法被抵抗，该弹性体材料本体(11)在一根沿着所述第一方向延伸的弹簧主轴线(16)周围的横截面中被设想具有基本对称的形状，弹性体材料本体在至少一个所述端部区域(13)附近大体上是中空的，所述弹性体材料本体(11)在从一个第一所述端部区域(12)伸出的本体长度第一部分(21)范围内具有逐渐加大的外部横截面尺寸，而且在一个延伸到第二所述端部区域(13)的本体长度第二部分(22)范围内具有逐渐缩小的横截面外部尺寸，一个大体上不能伸长的加强件(17)被嵌入并粘结在所述弹性体材料本体(11)的所述本体长度第一和第二部分(21、22)之间的一个位置上，弹性体材料本体在沿着所述第一方向(16)从至少一个所述端部区域(13)延伸到超过所述加强件(17)所在的端部区域(12、13)之间位置的一个距离范围内是中空的，而且弹性体材料本体在从加强件(17)延伸到所述第二部分(22)的一个主体长度部分范围内具有逐渐加大的外部横截面尺寸。

Description

弹簧

本发明涉及一种弹簧，尤其是，但不是唯一地涉及一种弹性体弹簧，这种橡胶弹簧一般旨在承受抵抗沿着一个在该弹簧两个对置端部区域之间的第一方向的压缩载荷，在此同时还允许在一个大体横向于所述第一方向的平面中的所述弹簧端部区域之间有一定程度的大体自由的相对运动。

上述这种已知弹簧已在GB-A-2156947的说明书中描述。

允许弹簧在一个横向上大体自由相对运动的能力，通常可通过增加弹簧在所述第一方向长度得到改善，但是这需要增大总的空间外廓，因而是不可接受的。弹簧的重量和材料成本也将增加。

本发明特别是但不是唯一地，提供一种弹簧，它与传统弹簧相比较具有改进性能以允许在一个横向上大体自由相对运动，而且弹簧在常态地被加载呈压缩状态的方向的长度没有任何实质上的增加。

根据本发明，一种弹性体弹簧，它包括一个弹性体材料本体，所述本体在一对对置端部区域之间延伸，每个端部区域被粘结在一对刚性端部零件中的相应的一个之上，从而沿着第一方向作用在所述刚性端部零件上的压缩力通过压缩弹性体本体被抵抗，在围绕沿着所述第一方向延伸的弹簧主轴线的横截面，该弹性体材料本体具有基本对称的形状，弹性体材料本体在至少一个所述端部区域附近大体上是中空的，所述弹性体材料本体在从第一所述端部区域伸出的本体长度的第一部分范围内具有逐渐加大的外横截面尺寸，本体还包括延伸到第二所述端部区域的第二部分，在含有本体主轴线的一个平面，本体的外轮廓包括两个凸形状的部分，一个大体上不能伸长的加强件被嵌入并粘结到所述弹性体材料本体的所述本体长度第一和第二部分之间的一个位置上并从所述粘结位置沿径向向外伸出，而且弹性体材料本体在从加强件延伸到所述第二部分的本体长度的一部分范围内，该部分为第四部分，具有逐渐加大的外横截面尺寸，弹性体材料本体在一段距离上是中空的，该距离沿着所述第一方向从至少一个所述端部区域延伸到超过所述加强件所在的端部区域之间位置，位于第二端部区域和加强件之间的弹性体材料本体的一部分具有一个大于加强件和第一端部区域之间本体部分的最大外部尺寸的最大外部尺寸，而且，第一端部区域粘结面积的最大外部尺寸小于第二端部区域粘结面积的最大外部尺寸。

最好是，大体上不能伸长的加强件不在第一和第二端部区域的弹性体材料之间形成一个完全的间隔。因此弹性体材料本体能在所述端部区域之间连续地延伸。

加强件可呈环形。弹性体材料本体的横截面可呈环形并且加强件的内边界可具有大于弹性体本体在一个包含加强件的横向平面处的内径的直径，因此，确定空腔的本体表面不被加强件中断。

加强件可以是平的，并可用薄板材料例如薄板金属制成。

本体长度的第二部分沿着从所述第四部分到所述第二所述端部区域的方向可选择地具有逐渐缩小的外横截面部尺寸。

在包含所述主轴线的平面，弹性体材料本体的纵向横截面可具有收敛的轮廓。加强件和收敛区域可位于端部区域之间的同一轴线位置。

弹性体材料本体在从第一部分延伸到加强件的本体长度的第三部分范围内可具有逐渐缩小的外横截面尺寸。

逐渐加大尺寸的所述第一部分，或者第一和第四部分优选地占据至少50％并且最好是60-90％的本体长度。

一个或者每个端部区域可被粘结在一块金属板上。

弹性体材料本体最好是至少在第二端部区域基本上中空的。位于第二端部区域和加强件之间的弹性体材料本体部分可具有一个大于位于加强件和第一端部区域之间本体部分最大外部尺寸的最大外部尺寸。因此，在上述第二和第四部分之间的最大外部尺寸可大于在第一和第三部分之间的最大外部尺寸。

加强件可向外延伸，以便具有一个外边界，所述外边界从所述主轴线向外延伸一个至少与弹性体材料本体的最大外部尺寸一样大的距离。所述加强件外边界可向外延伸超过弹性体材料本体的所述最大外部尺寸至少为本体长度的25％。它还可延伸超过所述长度的至少50％。

加强件的尺寸可以选择，只要总是从主轴线向外延伸超过弹性体本体，或者是在弹性体弹簧同时受到最大剪切和压缩载荷时，至少延伸超过邻接加强件的本体部分。

加强件的内边界可位于沿径向比弹性体本体中空端部区域的最大径向伸出更加靠近弹性体本体主轴线。相对于在弹性体本体第一端部区域处的粘结面积最大径向伸出而言，所述内边界可位于径向内部。

弹性体材料本体优选地在弹簧长度的至少50％范围内大体上是中空的，在至少70％范围内更好。它可基本上呈管状。而且它可具有一个封闭的端部区域；一个排气通道可沿轴向延伸通过封闭端部区域以便与空腔连通。

在垂直于主轴线的横截平面，该弹簧最大外部尺寸最好位于一个本体横截面呈环形的位置，也就是位于一个中空部分。

在包含本体主轴线的平面，本体外部轮廓在第一、第二和第四部分范围内是弯曲的，而且如果提供第三部分，在第三部分范围内最好也是如此。

在垂直于主轴线的横截面，弹性体材料本体最好具有一个大体呈圆形的外轮廓，并且还具有中空的大体呈圆形的内轮廓，从而产生一个在所有垂直于主轴线的横截方位具有大致均匀的载荷一挠曲特性的弹簧。然而，当寻求不均匀特性时，所述内外轮廓中的任何一个或两者可呈非圆形，一个椭圆形轮廓对于许多应用而言是特别有用的。

弹性体材料本体可包括两个或者更多在所述第一方向的隔开位置上提供的大体上不可伸长的加强件。

一个不可伸长的加强件可具有易挠曲材料，或者可以是基本刚性的。它可做成具有许多孔，并且位于该加强件任一侧的成形弹性体本体材料可通过所述孔相互连结。

当该弹簧可与一个空气弹簧串联使用，并可具有一个包括所述中空区域的通道，以便允许空气流到和流出该空气弹簧。

除了基本上不可伸长的一个或多个加强件和任何刚性端板之外，弹簧本身以及含有该弹簧的装置最好没有在弹簧正常使用状态限制弹性体材料本体变形的构造。

可以相互串联地安排两个或者更多所述弹性体材料本体。在这种安排中，一个弹簧的端部区域可用弹性体材料制成，而且所述材料可以与下一个顺序的本体端部区域的弹性体材料接触。作为替代，例如，在两个接连的弹性体材料的端面之间可提供一个单独刚性零件它被粘结到所述端面上，或者两个面对的端面区域中的每一个可包括一个刚性零件，以及将所述两个刚性零件固定在一起的装置。

当两个本体串联排列时，在两个本体都具有封闭的第一端部区域的情况下，它们最好排列成与它们的第一端部区域相接近的状态。

最好，弹性体材料本体的中空部分至少部分地限定一个腔，尽管弹簧变形，所述腔也处于环境压力状态下。因此，当第二端部区域包括一块刚性板并且空的部分没有延伸到另一端时，最好，所述板形成有一个开口，所述开口与空腔连通，从而允许空气或其他介质流到或流出空腔。

至少在一个悬架现场时，弹性体材料本体最好这样设置，在沿着所述第一方向受到压缩时，在该部分即具有逐渐缩小的外部尺寸的第二部分范围内本体外表面逐渐接触一个刚性支承零件并被后者支承。所述刚性支承零件可被一块粘结在弹性体材料本体上的端板外部区域包含，或者与所述端板无关。

现在参照所附示意图，用举例的方法介绍本发明的几个实施例，其中：

图1是处于未加载状态的本发明弹簧剖视图；

图2是沿着图1的2-2线剖出的横截面图；

图3是类似于图1的剖视图，表示弹簧处于压缩状态；

而图4和5是根据本发明另外两个实施例弹簧的剖视图。

弹簧10包括一个弹性体材料的本体11，该本体11通常呈圆形横截面形状并布置在金属端板12、13之间，而且粘结在端板12、13上。

本体11具有一个中空内腔15，该内腔15沿主压缩轴线16方向，在大约90％弹簧长度范围内延伸，本体11围绕主压缩轴线16是对称的。空腔15从环形的第二刚性端板13开始延伸并且横截面逐渐缩小，直至靠近第一端板12的封闭端。

一个不能伸长而且基本上刚性的环形金属加强板17被嵌入本体11中，并且围绕主轴线16对称布置在一个与该轴线垂直的横向平面之中。

加强板17具有一个直径比在该板的横向平面中的空腔15直径大的内边界18，因此弹性体材料能在该板的相对侧面之间连续延伸。所以确定空腔的本体内表面19没有被板17连续的。

加强板17还具有一个位于粘结在该板任一侧的弹性体材料外部的外边界20。该外边界的直径至少与本体11的最大外径一致。

弹性体材料本体11在邻近第一端板12处具有一个从沿着远离第一端板12朝向第二端板13方向看直径逐渐加大的第一部分21。一个沿着所述方向直径逐渐缩小的第二部分22延伸以便接触第二端板13。

一个从第一到第二端板的上述方向看直径逐渐缩小的第三部分23将所述本体长度第一部分21与加强板17隔开。

一个从第一到第二端板的上述方向看直径逐渐增大的第四部分24将所述本体长度第二部分22与加强板17隔开。

第一端板12的外部区域在弹簧沿着轴线16轴向压缩时提供本体1第一部分21外表面的接合面。与此类似，加强板17的各侧面提供本体第二和第四部分23、24的接合面，第二端板13提供本体第二部分22的接合面。

在轴线端部区域25中可提供一个按照轴线16方向延伸通过本体11和端板12的排气通道(未示出)。

图3表示处于压缩状态的弹簧，并且端板和加强板12、13和17提供用于弹性体本体11外表面区域相应部分的支承。

已经发现，与具有相同压缩加载能力的传统弹簧相比较，加强板17的结构给于弹簧惊人的优良性能以适应其端部之间相对的横向运动。相反，与具有相同横向挠曲能力的传统弹簧相比较，根据本发明的弹簧能抵抗较大的压缩载荷，或者可具有较短长度。

图4表示一个根据本发明第二实施例的弹簧25。除了加强板27的外边界26位于本体29最大直径区域28外部一段距离，该距离为在端板30、31之间的本体长度的50％，弹簧25的构造与图1所示弹簧基本相同。

图5表示另一个实施例，其中一个弹簧32省略了图1中的本体第三部分23。在这个实施例中，本体第一部分33从一块端板34到加强板35延伸全部距离。图5实施例与前述实施例的区别还有：第二部分36在朝着第二端面区域37的方向不具有逐渐缩小的横截面外直径。第二部分36基本呈圆柱形，而第四部分38占据了在加强板35和第二端板39之间的大部分轴向长度。

根据本发明的弹簧特别适用于车辆悬架，例如我们的英国专利申请号8408167涉及的那种车辆悬架。

根据本发明的这种弹簧适用于一个如同上文所述申请介绍的空气弹簧的腔室中，以便在万一该空气腔室部分地或完全地减压时提供支承。此外，本发明弹簧还能串联地用于空气弹簧外部，以便抵抗车辆悬架在正常使用期间承受的压缩载荷。

Claims (29)

1.一种弹性体弹簧(10)，它包括一个弹性体材料本体(11)，所述本体在一对对置端部区域之间延伸，每个端部区域被粘结在一对刚性端部零件(12、13)中的相应的一个之上，从而沿着第一方向(16)作用在所述刚性端部零件上的压缩力通过压缩弹性体本体被抵抗，在围绕沿着所述第一方向延伸的弹簧主轴线(16)的横截面，该弹性体材料本体具有基本对称的形状，弹性体材料本体在至少一个所述端部区域(13)附近大体上是中空的，所述弹性体材料本体在从第一所述端部区域(12)伸出的本体长度的第一部分(21)范围内具有逐渐加大的外横截面尺寸，本体还包括一个延伸到第二所述端部区域(13)的第二部分(22)，在含有本体主轴线(16)的一个平面，本体的外轮廓包括两个凸形状的部分(21、22)，一个大体上不能伸长的加强件(17)被嵌入并粘结到所述弹性体材料本体(11)的所述本体长度的第一和第二部分(21、22)之间的一个位置上并从所述粘结位置沿径向向外伸出(20)，而且弹性体材料本体在从加强件(17)延伸到所述第二部分(22)的本体长度的一部分(24)范围内，该部分为第四部分，具有逐渐加大的外横截面尺寸，其特征在于：弹性体材料本体(11)在一段距离上是中空的(15)，该距离沿着所述第一方向从至少一个所述端部区域(13)延伸超过所述加强件(17)所在的端部区域之间位置，位于第二端部区域和加强件之间的弹性体材料本体的一部分具有一个大于加强件(17)和第一端部区域(12)之间的本体部分的最大外部尺寸的最大外部尺寸，而且，第一端部区域(12)粘结面积的最大外部尺寸小于第二端部区域(13)粘结面积的最大外部尺寸。

2.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：所述加强件(17)仅在第一和第二端部区域(12、13)弹性体材料之间提供一个局部间隔。

3.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：所述加强件(17)呈环形。

4.根据权利要求1的弹性体弹簧，其特征在于：弹性体材料本体(11)在横截面内呈环形并且加强件的内边界(18)具有比弹性体本体在一个包含加强件(17)的横向平面处的内径(19)大的直径。

5.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：加强件(17)是平的。

6.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：刚性端部零件(12、13)的粘结表面基本上是平面。

7.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：在包含所述主轴线(16)的平面的横截面，弹性体本体(11)具有收敛的轮廓。

8.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：加强件(17)和收敛区域位于端部区域之间的同一轴线位置。

9.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：弹性体材料本体(11)在从第一部分(21)延伸到加强件(17)的本体长度的第三部分(23)范围内具有逐渐缩小的外横截面尺寸。

10.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：弹性体材料本体(11)在沿着一个从所述第四部分(24)到所述第二端部区域(13)方向延伸的第二部分(22)范围内具有逐渐缩小的外横截面尺寸。

11.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：所述第一和第四部分(21、24)包括本体(11)长度的至少50％。

12.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：弹性体本体(11)在第一端部区域(12)处具有基本上实心的横截面。

13.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：在没有施加载荷的情况下，加强件(17)具有一个外边界(20)，所述外边界从所述主轴线(16)向外延伸一个至少与本体长度第一部分(21)的最大外部尺寸一样大的距离。

14.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：在没有施加载荷的情况下，加强件(17)具有一个外边界(20)，所述外边界从所述主轴线(16)向外延伸一个至少与弹性体材料本体(21)的最大外部尺寸一样大的距离。

15.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：所述加强件(17)向外延伸超过弹性体材料本体的最大外部尺寸至少为弹性体材料本体长度的25％(百分之二十五)。

16.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：所述加强件(17)向外延伸超过弹性体材料本体的最大外部尺寸至少为弹性体材料本体长度的50％(百分之五十)。

17.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：弹性体材料本体(11)在弹簧长度的至少50％范围内大体上是中空的(15)。

18.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：弹性体材料本体(11)具有一个封闭的端部区域(12)。

19.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：其和包括一个排气通道轴向延伸通过所述封闭的端部区域。

20.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：包括至少两个沿所述轴线方向隔开并且大体上不能伸长的加强件。

21.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：加强件(17)大体上是刚性的。

22.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：加强件包括许多孔，而弹性体本体材料延伸通过所述孔。

23.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：加强件一侧面上的粘结接触面的外边界与加强件另一侧面上的粘结接触面外边界相同。

24.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：加强件一侧面上的粘结接触面外边界大于加强件另一侧面上的粘结接触面外边界。

25.根据权利要求1所述的弹性体弹簧，其特征在于：面对第一端部区域的所述粘结接触面具有较大尺寸的外边界。

26.一种根据权利要求1至25中任意一项所述的弹性体弹簧，其特征在于：在弹簧正常使用中，在其端部之间的弹性体材料本体(11)只受到大体上不能伸长的加强件(17)限制。

27.一种弹性体弹簧组件，其包括一个根据上述权利要求1至26中任何一项弹性体弹簧，其特征在于：所述弹性体弹簧与空气弹簧串联。

28.根据权利要求27的组件，其特征在于：所述弹性体弹簧包括一个使空气流到和流出空气弹簧的通道。

29.一种弹性体弹簧组件，它包括至少两个根据权利要求1至26中任何一项的弹性体弹簧，其特征在于：所述至少两个弹性体弹簧串联排列。

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