CN109780126A - 空气弹簧及轨道车辆 - Google Patents

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张晓鹏
高志桦
王国栋
刘冬
王传磊
徐雯学
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Abstract

本发明提供一种空气弹簧,包括:上盖板;下支撑座,与上盖板间隔设置;安装底座,与下支撑座间隔设置;橡胶气囊,包括内囊和外囊,所述内囊设置在上盖板和支撑座之间,所述外囊与内囊设置,设置在上盖板和支撑座之间,内囊和外囊形成封闭空间;减振器,安装在上盖板与安装底座之间,沿空气弹簧径向位于内囊内侧。该空气弹簧可被应用于轨道车辆。本发明专利提供了一种内置减振器并且横向具有一定位移特性的空气弹簧,包括内囊和外囊,并在内囊设置垂向减振器。通过将垂向减振器和空气弹簧巧妙的结合在一起,大大提高了转向架布置空间的局限性,为转向架设计节约更多构件,节约整个空气悬挂系统的成本。

Description

空气弹簧及轨道车辆
技术领域
本发明涉及减振技术领域,具体涉及一种空气弹簧及轨道车辆。
背景技术
空气弹簧被广泛应用于转向架二系悬挂,转向架的动力学性能因此提高了一大步,空气弹簧以其良好的可维护性能也逐步被用户接受。
通常,空气弹簧除本体外,还附加一个容积室,如果在空气弹簧和这个附加气室的通路之间设置一个节流孔,就可以获得垂向阻尼减振的效果。目前国内外轨道车辆空气弹簧转向架的垂向减振方式主要有3种:
如图1所示,在空簧本体和附加空气室1之间设置固定节流孔2来提供阻尼的方式;在列车垂向振荡时,本体橡胶气囊腔室压缩,经节流孔2流入附加空气室1,实现减振效果;
如图2所示,在空簧本体和附加空气室1之间设置可变节流孔2来提供阻尼的方式;同理,在列车垂向振荡时,本体橡胶气囊腔室压缩,经节流孔2流入附加空气室1,实现减振效果;
如图3所示,在空簧本体和附加空气室1之问设置固定节流孔2并联垂向减振器3来提供阻尼的方式。空气弹簧安装在车体4和转向架5之间,在车体4和转向架5的间隙之间,再安装一个垂向减振器3,在列车受到垂向振荡时,附加空气室1和节流孔2,以及减振器4同时起到缓解垂向振荡的作用。
上述第一种和第二种方式,可以不用垂向减振器,转向架结构简便可靠,但第一种垂向减振方式对衰减低频振动能力不足,而第二种对衰减高频振动效果不好。第三种方式,固定节流孔空簧+垂向减振器方式可以兼顾衰减低频和高频振动区域,可以获得优良的垂向减振性能,但采用这种方式的转向架结构复杂,需要占用一定的外部布置空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种占用空间小,垂向减振性能好的空气弹簧,以及轨道车辆。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
空气弹簧,包括:
上盖板;
下支撑座,与上盖板间隔设置;
安装底座,与下支撑座间隔设置;
橡胶气囊,包括内囊和外囊,所述内囊设置在上盖板和支撑座之间,所述外囊与内囊设置,设置在上盖板和支撑座之间,内囊和外囊形成封闭空间;
减振器,安装在上盖板与安装底座之间,沿空气弹簧径向位于内囊内侧。
优选的是,所述上盖板上设置有至少一个节流孔,所述节流孔连通内囊和外囊形成的封闭空间与外界。
优选的是,所述节流孔设置在节流螺堵上。
优选的是,所述安装底座包括靠近支撑座的第一座板,以及与第一座板间隔设置远离支撑座的第二座板,第一座板和第二座板之间设置有安装梁,减振器一端穿过第一座板,安装在安装梁上。
优选的是,第一座板和第二座板之间进一步设置有减振元件。
优选的是,所述减振元件为橡胶弹簧。
优选的是,所述上盖板包括第一盖板,内囊以及外囊与第一盖板连接;所述空气弹簧进一步包括内筒,第一盖板上设置有安装孔,内筒穿过所述安装孔,且径向位于内囊内侧;所述减振器位于内筒形成的空间内。
优选的是,所述上盖板进一步包括第二盖板,所述内筒与第二盖板连接,第二盖板与第一盖板连接,减振器一端安装在第二盖板上。
优选的是,上盖板沿上盖板径向设置有上盖板内子口和上盖板外子口;支撑座沿支撑座径向设置有支撑座内子口和支撑座外子口;所述内囊设置在上盖板内子口和支撑座内子口之间,所述外囊设置在上盖板外子口和支撑座外子口之间。
优选都是,所述安装底座与支撑座之间进一步设置有减振元件。
轨道车辆,包括上述空气弹簧。
本发明提供的点胶装置的有益效果在于:
本发明专利提供了一种内置减振器并且横向具有一定位移特性的空气弹簧,包括内囊和外囊,并在内囊设置垂向减振器。通过将垂向减振器和空气弹簧巧妙的结合在一起,大大提高了转向架布置空间的局限性,为转向架设计节约更多构件,节约整个空气悬挂系统的成本,该空气弹簧还可以同时使用节流孔和垂向减振器进行振动衰减,相对于传统的空气弹簧,可以兼顾衰减低频和高频振动区域,从而使应用该空气弹簧悬架的车辆获得优良的垂向减振性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术一空气弹簧结构示意图;
图2为现有技术二空气弹簧结构示意图;
图3为现有技术三空气弹簧结构示意图;
图4为本发明空气弹簧结构示意图;
图5为本发明空气弹簧结构示意图;
图6为本发明空气弹簧俯视图;
其中,图中各附图标记:
1-附加空气室,2-节流孔,3-减振器,4-车体,5-转向架;
6-上盖板,601-第一盖板,602-第二盖板;
7-下支撑座;
8-安装座,801-第一座板,802-第二座板,803-安装梁;
9-外囊,10-内囊,11-节流螺堵,12-螺栓,13-橡胶弹簧,14-锥形橡胶弹簧,15-销槽,16-螺栓,17-内筒,18-压板,19-扣环,20-摩擦块,21-O形圈,22-气柱。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,当元件被称为“设置在”,“连接”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
空气弹簧是车辆减振部件,用于缓冲车辆的振荡冲击,以保证乘坐的舒适性和安全性。本项目针对背景技术中提到的现有技术中空气弹簧垂向减振结构的不足,提出一种垂向减振性能高的空气弹簧。
空气弹簧,包括主体结构,弹簧的主体结构包括:上盖板6,与上盖板间隔设置的下支撑座7;与下支撑座7间隔设置的安装底座8;其中,上盖板6一端安装在车体侧,安装底座8一端安装在转向架侧。
弹簧的主体结构还包括橡胶气囊,与传统的单囊空气弹簧不同,本发明提供的空气弹簧包括内囊9和外囊10,内囊10设置在上盖板6和支撑座7之间,外囊9与内囊10径向间隔设置,同样也设置在上盖板6和支撑座7之间,外囊9相对于内囊10位于更原理空气弹簧径向中心的位置,内囊10和外囊9之间形成封闭空间;这个封闭的空间内充满了气体,在列车受到振荡时,橡胶气囊被压缩减振。
除以上主体结构外,空气弹簧还包括减振器3,安装在上盖板6与安装底座8之间,沿空气弹簧径向位于内囊10内侧,即,减振器3位于更靠近空气弹簧径向中心的位置。作为优选的安装方向,减振器3垂直安装在上盖板6与安装底座8之间,用于缓解列车的垂向振荡。
为了进一步提高空气弹簧的减振效果,进一步设计节流孔减振结构。上盖板6上设置有至少一个节流孔2,节流孔2连通内囊10和外囊9形成的封闭空间与外界。在列车受到垂向冲击时,气体经节流孔2流出,增强橡胶气囊的可压缩性,缓冲垂向振荡。参考图4,本实施例沿上盖板6对称设置有两个节流孔2。
节流孔2设置在空气弹簧气柱22的位置,气柱22用于空气弹簧配合车体的安装。为了增强节流阻尼性,在节流孔2设置有节流螺堵11上,节流螺堵11上具有气孔,形成节流孔。节流螺堵11具有外螺纹,气柱22上设置有内螺纹,节流螺堵11拧紧气柱固定,以起到固定阻尼孔的作用,增强空气弹簧的垂向减振性。
更进一步的,为了解决减震器3安装的问题,安装底座8包括靠近支撑座7的第一座板801,以及与第一座板801间隔设置远离支撑座7的第二座板802,第一座板801和第二座板802之间设置有安装梁803,减振器3一端穿过第一座板801,安装在安装梁803上。通常,减震器3的一端具有一个安装用环装轴承,在安装梁803上设置螺栓孔,采用螺栓12穿过安装梁803上的螺栓孔、减震器上的环装轴承,并通过螺母固定。
为了进一步解决减振器3与安装底座8相对的一侧的安装问题,进一步对空气弹簧结构做如下设计。上盖板包括第一盖板601,内囊10以及外囊9与第一盖板601连接;空气弹簧进一步包括内筒17,内筒17为一个两端开口的套筒状结构,第一盖板上601设置有安装孔,内筒17穿过所述安装孔,且径向位于内囊10内侧,作为优选,内筒17应被安装在整个空气弹簧的径向中心;内筒17安装后,与内囊10之间形成一个贴合挤压的结构,限制内囊10的运动,增强空气弹簧的性能。减振器3被设置在内筒17形成的套筒空间内。
上盖板进一步包括第二盖板602,第二盖板602与第一盖板601为独立的两个部件,内筒17与第二盖板602之间通过螺栓连接,第二盖板602进一步与第一盖板601通过螺栓连接,减振器与安装底座8相对的一端安装在第二盖板上602上。第二盖板602封闭了内筒17。
内筒17安装之后,与安装底座8之间存在间隙,具体是与第一座板801之间存在间隙,可以增强空气弹簧的横向移动性。
以下进一步提供一种内囊10和外囊9的安装结构。上盖板6沿上盖板6径向设置有上盖板内子口和上盖板外子口;支撑座7沿支撑座7径向设置有支撑座内子口和支撑座外子口;内囊10设置在上盖板内子口和支撑座内子口之间,外囊9设置在上盖板外子口和支撑座外子口之间。相应的子口位置,均进一步通过固定板和固定螺栓进行密封固定,保证空气弹簧子口位置的稳定性和密封性。
作为本发明的更优选的实施方式,为了增强空气弹簧的减振性能,第一座板801和第二座板802之间的间隙内进一步设置有减振元件,本实施例中,减振元件为橡胶弹簧13,橡胶弹簧13填充第一座板801和第二座板802之间的间隙。参考图3和图4,橡胶弹簧13是可以选择性的设置的。
同时,为了进一步增强空气弹簧的减振性能,可以在安装底座8和支撑座7之间也设置减振元件,本实施例中,采用的为锥形橡胶弹簧14。锥形橡胶弹簧14采用的是橡胶-隔板间隔式结构,在锥形橡胶弹簧14与第一座板801之间匹配设置有销槽15安装结构,用于二者之间的固定安装。在锥形橡胶弹簧14与支撑座7的相邻端,二者之间通过螺栓16紧固连接。
本发明提供空气弹簧可被用于各种轨道车辆,空气弹簧的减振原理如下。
该空气弹簧可以同时使用节流孔2和垂向减振器3进行振动衰减,可以兼顾衰减低频和高频振动区域,从而使应用该空气弹簧悬架的车辆获得优良的垂向减振性能。
该空气弹簧使用外囊9和内囊10进行密封,形成环形密封结构,从而使垂向减振器3能够安放在内囊10中间,具体安装方式为:首先拧紧螺栓、平垫圈和螺母将垂向减振器杆端轴承固定在安装底座8一端,再用槽销15将锥形橡胶弹簧14固定在安装底座8和支撑座7之间;通过螺钉将支承座7和锥形橡胶弹簧14紧固连接,使用螺钉将压板18紧固在支承座7的内子口位置,并扣紧内囊10的下密封面,保证内囊10的下部密封性能;外囊9的下密封面与支承座7的外资口配合,充气时通过压力自密封保证外囊9的下部密封性能,上密封面与上盖板6配合,并用螺钉将扣环19固定在上盖板6外子口压紧外囊9上密封面,充气时通过压力自密封来保证外囊9的上部密封性能,空气弹簧横向具有一定位移时,外囊9与上盖板6间的密封面也不会分离,保证横向位移时的气密性;使用螺钉将第二盖板602紧固在内筒17上,并扣紧内囊10的上密封面,保证内囊10的上部密封性能,同时充气时内囊10与内筒17外壁贴合,可以承受内部气压作用,从而形成内部中空而依然能够保证充气密封、利用气体可压缩性进行减振的空气弹簧结构。
使用螺钉将垂向减振器3固定在第二盖板602上,并将第二盖板602最后固定在第一盖板601上,使垂向减振器3在空气弹簧受拉压时均起到阻尼耗能作用。使用螺钉将摩擦块20(高分子材料,摩擦系数很小)固定在支承座7上,空气弹簧无气时摩擦块20与上盖板6直接接触,车辆在过弯道时,上盖板6与摩擦块之间发生横向位移,由于二者之件的摩擦系数较小,上盖与摩擦块6之间的摩擦力较小,对车辆产生的横向力较小,避免发生横向力过大导致车辆脱轨的问题。
使用扭矩扳手将节流螺堵11(其上开有节流孔2)紧固于进气柱22内,车辆在振动过程中,气体反复通过节流孔进出空气弹簧,消耗部分的振动能量,可以减小车辆的振动,两个进气柱22分别与车体的进气孔配合,中间配合有O形圈21,保证密封,同时也可以防止空气弹簧与车体间产生滑动。垂向减振器3与底部平板形橡胶弹簧连接有杆端轴承,可使垂向减振器相对平板形橡胶弹簧具有一定的偏转,且内囊10和内筒外侧有较大的空间,该空间容许空气弹簧横向具有一定的位移,可以满足车辆过小曲线的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.空气弹簧,其特征在于,包括:
上盖板;
下支撑座,与上盖板间隔设置;
安装底座,与下支撑座间隔设置;
橡胶气囊,包括内囊和外囊,所述内囊设置在上盖板和支撑座之间,所述外囊与内囊设置,设置在上盖板和支撑座之间,内囊和外囊形成封闭空间;
减振器,安装在上盖板与安装底座之间,沿空气弹簧径向位于内囊内侧。
2.如权利要求1所述的空气弹簧,其特征在于:所述上盖板上设置有至少一个节流孔,所述节流孔连通内囊和外囊形成的封闭空间与外界。
3.如权利要求2所述的空气弹簧,其特征在于:所述节流孔设置在节流螺堵上。
4.如权利要求1所述的空气弹簧,其特征在于:所述安装底座包括靠近支撑座的第一座板,以及与第一座板间隔设置远离支撑座的第二座板,第一座板和第二座板之间设置有安装梁,减振器一端穿过第一座板,安装在安装梁上。
5.如权利要求4所述的空气弹簧,其特征在于:第一座板和第二座板之间进一步设置有减振元件。
6.如权利要求5所述的空气弹簧,其特征在于:所述减振元件为橡胶弹簧。
7.如权利要求1所述的空气弹簧,其特征在于:所述上盖板包括第一盖板,内囊以及外囊与第一盖板连接;所述空气弹簧进一步包括内筒,第一盖板上设置有安装孔,内筒穿过所述安装孔,且径向位于内囊内侧;所述减振器位于内筒形成的空间内。
8.如权利要求7所述的空气弹簧,其特征在于:所述上盖板进一步包括第二盖板,所述内筒与第二盖板连接,第二盖板与第一盖板连接,减振器一端安装在第二盖板上。
9.如权利要求7所述的空气弹簧,其特征在于:上盖板沿上盖板径向设置有上盖板内子口和上盖板外子口;支撑座沿支撑座径向设置有支撑座内子口和支撑座外子口;所述内囊设置在上盖板内子口和支撑座内子口之间,所述外囊设置在上盖板外子口和支撑座外子口之间。
10.一种轨道车辆,其特征在于,包括权利要求1至9中任意一项所述的空气弹簧。
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