CN110578768B - 一种空气弹簧及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气弹簧，所述空气弹簧包括上盖；第一应急弹簧，所述第一应急弹簧位于所述上盖的下方；第二应急弹簧，所述第二应急弹簧支撑于所述上盖板与所述第一应急弹簧之间，所述第二应急弹簧具有第一受力端及第二受力端，所述第一受力端与所述上盖相接，所述第二受力端与所述第一应急弹簧相接。所述第二应急弹簧包括碟簧组件，所述碟簧组件处于压缩状态；其中，从所述上盖输出的力，经所述第一受力端传递至所述碟簧组件，从所述第一应急弹簧输出的力，经所述第二受力端传递至所述碟簧组件。解决了现有技术中无法适应于安装空间有限且大载荷承载场景需求的技术问题。

Description

一种空气弹簧及轨道车辆

技术领域

本发明属于轨道车辆悬挂系统减振元件的技术领域，尤其涉及一种空气弹簧及轨道车辆。

背景技术

空气弹簧广泛装用于车体和转向架之间，为车体提供垂向支撑，同时兼具一定的横向以及扭转变形能力。正常工作状态下，空气弹簧内部充入高压气体，可为车体提供柔软的垂向支撑。但空气弹簧一旦失气(如气囊2破裂或供气系统故障)，将只有应急弹簧单独起作用，此时若应急弹簧垂向刚度过大，将导致轮重减载率和脱轨系数的增大，为列车安全运行带来不利影响。

如图1所示，其为一种预压式空气弹簧组件，其将应急弹簧分为两级，即第一应急弹簧1’及第二应急弹簧2’，其中第二应急弹簧2’往往由单层或多层平板橡胶堆组成，其承受一定的预压力，一旦气囊2失气，便会与第一级应急弹簧串联，起到降低垂向刚度的作用。

然而，橡胶堆第二应急弹簧所能承受的最大载荷与其横向截面积有关，若要其承受较大的垂向载荷，则必须使橡胶堆第二应急弹簧具有更大的截面积，而第二级应急弹簧安装空间有限的。因此，在第二级应急弹簧安装空间有限的情况下，上述技术在应用于承受大载荷时，会被压溃，即无法适应于大载荷承载场景的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气弹簧，以解决上述现有技术中如何在采用预压式应急支撑的情况下，提高空气弹簧的适应场景，以使得空气弹簧能够适应于第二级应急弹簧安装空间有限且大载荷承载场景需求的技术问题。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种空气弹簧，所述空气弹簧包括：上盖；

第一应急弹簧，所述第一应急弹簧位于所述上盖的下方；

第二应急弹簧，所述第二应急弹簧支撑于所述上盖板与所述第一应急弹簧之间，所述第二应急弹簧具有第一受力端及第二受力端，所述第一受力端与所述上盖相接，所述第二受力端与所述第一应急弹簧相接，所述第二应急弹簧包括：

碟簧组件，所述碟簧组件处于压缩状态；其中，从所述上盖输出的力，经所述第一受力端传递至所述碟簧组件，从所述第一应急弹簧输出的力，经所述第二受力端传递至所述碟簧组件。

优选的，所述上盖设有凹槽，所述第二应急弹簧的第一受力端固定于所述凹槽内。

优选的，所述第二应急弹簧还包括第一导向筒、第二导向筒，所述第一导向筒与所述凹槽上端面相接，所述第二导向筒与所述第一导向筒套接，所述碟簧组件套接于所述第一导向筒及所述第二导向筒中。

优选的，所述上盖安装有固定块，所述固定块靠近上盖凹槽下端部；所述第二导向筒的上端部设有凸缘，所述凸缘与所述固定块之间存在空隙。

优选的，所述上盖的凹槽上端面设有卡接口，所述碟簧组件通过卡接口与上盖固定连接。

优选的，所述第二导向筒的下端面固定安装有摩擦块。

优选的，第一应急弹簧包括橡胶堆和芯轴，所述橡胶堆对称分布在芯轴的两侧，所述橡胶堆、芯轴和底座通过硫化固定连接在一起；所述芯轴的上端安装有支撑座，所述芯轴的中心轴处安有固定件，芯轴通过固定件与支撑座固定连接。

优选的，所述第二应急弹簧位于所述第一应急弹簧的上端面，所述第二应急弹簧还包括第一导向筒和第二导向筒，所述第一导向筒位于所述第一应急弹簧的上端面，所述第二导向筒与所述第一导向筒套接，所述碟簧组件套接于所述第一导向筒及所述第二导向筒中。

优选的，所述第一应急弹簧上端安装有支撑座，所述支撑座上安装有固定块，所述固定块与所述第二导向筒之间有空隙。

优选的，所述第二导向筒的上端面固定安装有摩擦块。

一种轨道车辆，所述轨道车辆包括车体、转向架；所述转向架包括空气弹簧，所述空气弹簧为以上其中任一项所述的空气弹簧。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明设计了一种空气弹簧，所述空气弹簧包括第一应急弹簧和第二应弹簧，所述第二应急弹簧位于上盖与第一应急弹簧之间，在空气弹簧无气状态时，气囊不起作用，上盖将力传至第二应急弹簧，此时第一级应急弹簧和第二级应急弹簧共同作用为车体提供垂向支撑，降低垂向的刚度；并且所述第一应急弹簧选用碟簧组件，所以在空气弹簧无气状态时，碟簧组件受到压力被压缩，起到降低垂向刚度的作用，由于碟簧组件缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，所需安装空间小且稳定的优点，解决了第二应急弹簧为橡胶结构时，因橡胶材料的承载性有限，在当应用于承受大载荷时，会被压溃，而无法适应于第二级应急弹簧安装空间有限且大载荷承载场景需求的技术问题。

2、本发明中，所述上盖设有凹槽结构，所述第二应急弹簧位于所述凹槽内，由此碟簧组件在初始安装状态下就承受一定的预压力，采用此结构能够有效的减小空气弹簧的形变量及降低空气弹簧的垂向刚度，有利于空气弹簧在安装空间有限且大载荷承载场景中使用。

3、本发明中，所述第二应急弹簧还包括第一导向筒和第二导向筒，两者均对碟簧组件起到固定和导向作用，使得碟簧组件能够更加紧凑与稳定，进一步提高了第二应急弹簧降低垂向刚度的效率。

4、本发明中，所述第二导向筒上固定安装有摩擦块，摩擦块与支撑座或上盖相接触并产生滑动摩擦以满足车体的横向位移需求，保证了车辆的运行舒适度。

附图说明

图1为现有技术的空气弹簧的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1的充气状态下空气弹簧的整体结构示意图；

图3为本发明实施例1的无气状态下空气弹簧的整体结构示意图；

图4为本发明实施例1中第二应急弹簧的结构示意图；

图5为本发明实施例1中上盖的局部结构示意图；

图6为本发明实施例2的充气状态下空气弹簧的整体结构示意图；

图7为本发明实施例2的无气状态下空气弹簧的整体结构示意图；

图8为本发明实施例2中第二应急弹簧的结构示意图；

以上各图中：1’、第一应急弹簧；2’、第二应急弹簧；1、上盖；11、凹槽；12、卡接口；2、气囊；3、第一应急弹簧；31、橡胶堆；32、芯轴；33、底座；4、第二应急弹簧；41、第一导向筒；42、第二导向筒；43、碟簧组件；44、第一凸缘；45、第二凸缘；5、摩擦块；6、支撑座；7、固定块；71、第三凸缘；8、螺栓；9、垫板。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案为解决上述现有技术中如何在采用应急支撑的情况下，提高空气弹簧的适应场景，以使得空气弹簧能够适应于第二级应急弹簧安装空间有限且大载荷承载场景需求的技术问题，总体思路如下：

提供了一种空气弹簧，包括第一应急弹簧和第二应弹簧，所述第二应急弹簧位于上盖与第一应急弹簧之间，在空气弹簧无气状态时，气囊不起作用，上盖将力传至第二应急弹簧，此时第一级应急弹簧和第二级应急弹簧共同作用为车体提供垂向支撑，降低垂向的刚度；并且所述第一应急弹簧选用碟簧组件，所以在空气弹簧无气状态时，碟簧组件受到压力被压缩，起到降低垂向刚度的作用，由于碟簧组件的缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，所需安装空间小且稳定的优点，解决了第二应急弹簧为橡胶结构时，因橡胶材料的承载性有限，在当应用于承受大载荷时，会被压溃，而无法适应于第二级应急弹簧安装空间有限且大载荷承载场景需求的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

本申请中的无气状态是指，气囊2在故障状态(破裂、损坏等)下，气囊2内部的气压值与外界大气压值一致时，第二应急弹簧4同时与上盖1和第一应急弹簧3相接触，并第二应急弹簧4处于压缩的状态。

一种空气弹簧，如图3所示，包括上盖1、气囊2、第一应急弹簧3和第二应急弹簧4，所述第一应急弹簧3位于所述上盖1的下方，所述气囊2连接于所述上盖1与所述第一应急弹簧3之间，所述气囊2处于无气的状态；所述第二应急弹簧4支撑于所述上盖1与所述第一应急弹簧3之间，所述第二应急弹簧4具有第一受力端及第二受力端，所述第一受力端与所述上盖1相接，所述第二受力端与所述第一应急弹簧3相接，所述第二应急弹簧4包括碟簧组件43，所述碟簧组件43处于压缩状态；其中，从所述上盖1输出的力，经所述第一受力端传递至所述碟簧组件43，从所述第一应急弹簧3输出的力，经所述第二受力端传递至所述碟簧组件43。

具体的，如图3-5所示，空气弹簧处于无气的状态，所述上盖1设有凹槽11，所述凹槽11的内壁上端面设有卡接口12，所述上盖1的凹槽11的下端设有固定块7，所述固定块7的一端面环绕于凹槽11的内壁，且凹槽11内安装有所述第二应急弹簧4。

所述第二应急弹簧4包括第一导向筒41、第二导向筒42和碟簧组件43，所述第一导向筒41与所述凹槽11上端面相接，所述第二导向筒42与所述第一导向筒41套接，所述碟簧组件43是由多个环状碟簧单体组成，碟簧组件43的上端部位于凹槽11的内部，下端部位于凹槽11的外部。

具体的，第一导向筒41的一端设有第一凸缘44，所述第一凸缘44环绕于第一导向筒41上端部的外周面，并且所述第一凸缘44下端面与碟簧组件43的上端面相接触，而第一凸缘44的上端面通过卡接口12与上盖1固定连接。另一端则套于碟簧组件43的内部，以此对碟簧组件43起到导向固定的作用，并且第一导向筒41的此端部与所述碟簧组件43底端之间有空隙，由此为碟簧组件43提供压缩变形的空间，以此保证碟簧组件43在受到作用力时，能够被压缩，由此起到降低垂向刚度的作用。

所述第二导向筒42套于碟簧组件43的外部，即碟簧组件43套接于所述第一导向筒41及所述第二导向筒42中，以此实现对碟簧组件43的固定和导向作用。所述第二导向筒42的上端部的外周面上还设有第二凸缘45，所述第二凸缘45的外径尺寸小于上盖1凹槽11的内径，以使得第二导向筒42能够插入所述凹槽11内，第二导向筒42上端面与凹槽11内壁的上端面之间存在空隙，由此为碟簧组件43提供压缩变形的空间。如图2所示，在充气状态下，所述第二凸缘45与上盖1的固定块7相接触，以此使得固定块7对碟簧组件43起到支撑的作用，使碟簧组件43在未受到压缩时，能够固定在上盖1的凹槽11内；当在无气状态时，第二应急弹簧4受力，即碟簧组件43被压缩时，所述第二凸缘45与所述固定块7相分离。所述第二导向筒42的下端部安装有摩擦块5，所述摩擦块5可与第一应急弹簧3之间产生滑动摩擦，以满足车体的横向位移。

所述第一应急弹簧3包括橡胶堆31、芯轴32、底座33，所述橡胶堆31对称分布在芯轴32的两侧，并通过硫化工艺将所述橡胶堆31、芯轴32和底座33固定连接在一起，所述橡胶堆31的上端面固定有支撑座6，所述支撑座6通过螺栓8与第一应急弹簧3固定在一起。所述支撑座6与第二应急弹簧4的第二导向筒42相接。

所述第一应急弹簧3还包括垫板9，所述垫板9位于呈环状结构底座33的内侧，且垫板9与底座33通过过盈配合装配在一起，采用此结构的主要作用是方便螺栓8的安装与拆卸。

为了更清楚的说明本申请，下面以图2至图5所示的实施例为例就本发明的作用原理做进一步的说明：

如图2所示，在充气状态下，空气弹簧的气囊2与第一应急弹簧3共同起作用为车体提供垂向的支撑并降低垂向的刚度，此时第二应急弹簧4不起作用。如图3所示，空气弹簧在无气状态时，此时气囊2不起作用，上盖1下移同时挤压第一应急弹簧3和第二应急弹簧4，此时第一应急弹簧3和第二应急弹簧4串联在一起，共同起作用为车体提供垂向支撑并降低垂向刚度。具体的，上盖1下移使得第二应急弹簧4与第一应急弹簧3上的支撑座6相接触，使其第二受力端受力，即在支撑座6的作用下，第二导向筒42沿竖直轴向上运动，使得碟簧组件43受到压缩，由于缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，由此使得第二应急弹簧4在轴向空间要求小的场景下，能够有效的满足在安装空间有限且大载荷承载场景下降低刚度的需求，解决了现有技术中存在的问题。

实施例2

本实施例2与实施例1的主要区别在于，如图6-8所示，所述第二应急弹簧4位于所述第一应急弹簧3的支撑座6的上端面，所述第二应急弹簧4包括第一导向筒41、第二导向筒42和碟簧组件43，所述碟簧组件43位于第一导向筒41和第二导向筒42之间，具体的，所述第一导向筒41固定与支撑座6上，碟簧组件43套于第一导向筒41的外部，所述第二导向筒42套于碟簧的外部，以此对碟簧组件起到固定导向的作用，且所述第二导向筒42与支撑座6之间存在间隙，为碟簧的压缩变形提供空间，且第二导向筒42的上端面设有通孔，所述上端面通孔的直径要大于或等于碟簧组件43的内径，但要小于碟簧的外径，优选的，上端面通孔直径等于碟簧的内径尺寸，保证上盖下移能将力作用到碟簧组件上。

如图7所示，在无气状态时，上盖1下移压至第二导向筒42，使第二导向筒42能够下移压缩碟簧组件43，以此实现降低刚度的作用；所述第二导向筒42的下端部设有第二凸缘45，所述凸缘环绕于第二导向筒42的外周，所述固定块的上端部设有第三凸缘71，在充气状态下，所述第二凸缘45与第三凸缘71相卡接，即第二导向筒与固定块相接，由此对碟簧组件43产生一定的预压力，并对第二导向筒42起到限位的作用；在无气状态下，碟簧组件43被压缩，所述凸缘与固定块7相分离，并且根据载荷的不同，所述第二导向筒42可以沿着固定块7竖直轴方向做来回运动，所述第二导向筒42的上端部通过螺栓固定安装有摩擦块5，所述摩擦块5与上盖1相接触，所述摩擦块5可与上盖1之间产生滑动摩擦，以满足车体的横向位移。

为了更清楚的说明本申请，下面以图6至图8所示的实施例为例就本发明的工作原理做进一步的说明：

本申请为空气弹簧在无气状态时，此时气囊2不起作用，上盖1下移并同时挤压第一应急弹簧3和第二应急弹簧4，此时第一应急弹簧3和第二应急弹簧4串联在一起，共同起作用为车体提供垂向支撑并降低垂向刚度。具体的，上盖1下移与第二应急弹簧4的上端相接触，使得上盖1输出的力作用到第二应急弹簧4的第一受力端，具体的，所述第二导向筒42受上盖1的作用力后，向下移动，由此使得碟簧组件43受到压缩，由于碟簧刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，由此使得第二应急弹簧4在轴向空间要求小的场景下，能够有效的满足在安装空间有限且大载荷承载场景下降低刚度的需求，解决了现有技术中存在的问题。

上面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”“前”“后”“第一”“第二”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，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。

在本申请的描述中，属于“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如“连接”可以是固定连接，也可以时可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介简介相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

Claims (5)

1.一种空气弹簧，其特征在于，所述空气弹簧包括：

上盖，所述上盖设置有凹槽，所述凹槽的下端设有固定块，所述固定块的一端面环绕于所述凹槽的内壁设置；

第一应急弹簧，所述第一应急弹簧位于所述上盖的下方；

第二应急弹簧，所述第二应急弹簧支撑于所述上盖与所述第一应急弹簧之间，所述第二应急弹簧具有第一受力端及第二受力端，且所述第一受力端设置于所述上盖的凹槽内，所述第二应急弹簧包括：

第一导向筒，所述第一导向筒的一端设置于所述上盖的凹槽内；

第二导向筒，所述第二导向筒套接于所述第一导向筒的外部，所述第二导向筒的一端设置于所述上盖的凹槽内；且所述第二导向筒的上端部的外周面上设有第二凸缘，所述第二凸缘的外径尺寸小于所述凹槽的内径；

碟簧组件，碟簧组件套接于所述第一导向筒及所述第二导向筒中；

其中，在充气状态下，所述第二凸缘与所述固定块相接触，固定块对碟簧组件起到支撑的作用；当在无气状态时，所述第一受力端与所述上盖相接，所述第二受力端与所述第一应急弹簧相接，从所述上盖输出的力，经所述第一受力端传递至所述碟簧组件，从所述第一应急弹簧输出的力，经所述第二受力端传递至所述碟簧组件，碟簧组件被压缩，第二凸缘与所述固定块相分离。

2.根据权利要求1所述的空气弹簧，其特征在于，所述上盖的凹槽上端面设有卡接口，所述碟簧组件通过卡接口与上盖固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的空气弹簧，其特征在于，所述第二导向筒的下端面固定安装有摩擦块。

4.根据权利要求1所述的空气弹簧，其特征在于，第一应急弹簧包括橡胶堆和芯轴，所述橡胶堆对称分布在芯轴的两侧，所述橡胶堆、芯轴和底座通过硫化固定连接在一起；所述芯轴的上端安装有支撑座，所述芯轴的中心轴处安有固定件，芯轴通过固定件与支撑座固定连接。

5.一种轨道车辆，所述轨道车辆包括车体、转向架；所述转向架包括空气弹簧，其特征在于：所述空气弹簧为以上权利要求1-4其中任一项所述的空气弹簧。

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