CN111503211A - 橡胶堆及空气弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种橡胶堆，包括：橡胶组件，所述橡胶组件设置有垂向孔，所述橡胶组件具有外表面，所述橡胶组件的水平方向截面非圆周对称，所述垂向孔与所述外表面在横向方向上的距离不等于所述垂向孔与所述外表面在纵向方向上的距离。本发明所提供的橡胶堆，采用非圆周对称结构，在空气弹簧正常工作或气囊失效时，能够提供不同的横向刚度和纵向刚度，满足空气弹簧的要求，进一步保证轨道车辆的舒适性、安全性，满足轨道车辆的整体设计要求。本发明还提供一种空气弹簧。

Description

橡胶堆及空气弹簧

技术领域

本发明属于轨道车辆用空气弹簧领域，尤其涉及一种橡胶堆及空气弹簧。

背景技术

空气弹簧安装于轨道车辆的转向架与车体之间，用于承受车体的垂向载荷、横向载荷和纵向载荷，并起到缓冲的作用。在运行过程中，车辆受到的横向载荷和纵向载荷不同，为了提高轨道车辆乘坐的舒适性、安全性，且为了满足轨道车辆整体运行要求，需要将空气弹簧设计为横向刚度和纵向刚度不同的结构。

参考附图1，为现有的空气弹簧的结构示意图。空气弹簧包括上盖1’、气囊2’和橡胶堆3’，上盖1’、气囊2’和橡胶堆3’依次串联连接。正常工作时，上盖1’承担车体载荷，气囊2’内部的压力空气和橡胶堆3’共同起到支撑减振的作用。

但是，现有的橡胶堆3’及空气弹簧无法提供不同的横向刚度和纵向刚度。

发明内容

针对现有的橡胶堆及空气弹簧无法提供不同的横向刚度和纵向刚度的技术问题，本发明提供了一种橡胶堆，应用于空气弹簧，采用非圆周对称结构，在空气弹簧正常工作或气囊失效时，均能够提供不同的横向刚度和纵向刚度，满足空气弹簧的要求，进一步保证轨道车辆的舒适性、安全性，满足轨道车辆的整体设计要求。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种橡胶堆，包括：

橡胶组件，所述橡胶组件设置有垂向孔，所述橡胶组件具有外表面，所述橡胶组件的水平横截面为非圆周对称，所述垂向孔与所述外表面在横向方向上的距离不等于所述垂向孔与所述外表面在纵向方向上的距离。

进一步，所述垂向孔与所述外表面在横向方向上的距离大于所述垂向孔与所述外表面在纵向方向上的距离。

进一步，所述外表面的水平横截面为圆形，所述垂向孔的水平横截面为矩形，所述矩形与所述外表面在横向方向上的距离不等于所述矩形与所述外表面在纵向方向上的距离。

进一步，所述外表面的水平横截面为圆形，所述垂向孔的水平横截面为椭圆形，所述椭圆形与所述外表面在横向方向上的距离不等于所述椭圆形与所述外表面在纵向方向上的距离。

进一步，所述外表面的水平横截面为第一椭圆形，所述垂向孔的水平横截面为第二椭圆形，所述第一椭圆形与所述第二椭圆形在横向方向上的距离不等于所述第一椭圆形与所述第二椭圆形在纵向方向上的距离。

进一步，所述橡胶组件包括：

顶板；

底板；

橡胶件，所述橡胶件连接于所述底板和顶板；

隔板，所述橡胶件与所述隔板相互叠加，所述垂向孔贯穿所述橡胶件与所述隔板。

一种空气弹簧，包含上述任一项所述的橡胶堆。

进一步，还包括：

气囊，所述气囊一端与所述橡胶堆相连接；

上盖，所述气囊另一端通过扣环与所述上盖相连接。

进一步，还包括：

摩擦件，所述摩擦件连接所述橡胶堆的上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明所提供的橡胶堆，包括橡胶组件，橡胶组件设置有垂向孔，橡胶组件具有外表面，橡胶组件的水平方向截面设置为非圆周对称结构，垂向孔与外表面在横向方向上的距离不等于垂向孔与外表面在纵向方向上的距离。也就是说，在横向方向上的橡胶堆尺寸不等于纵向方向上的橡胶堆尺寸。

当空气弹簧正常工作(气囊正常充气)时，气囊提供横向和纵向相同的刚度性能，橡胶堆提供不同的横向刚度和纵向刚度，从而使空气弹簧具备不同的横向刚度和纵向刚度，可进一步保证车辆的舒适性、安全性。

在气囊失效时，车体下降至本发明所提供的橡胶堆上。橡胶组件为非圆周对称结构，则橡胶组件在横向方向和纵向方向上的尺寸不同，使得橡胶组件在横向方向和纵向方向上对载荷的反馈不同，即橡胶组件的横向刚度和纵向刚度不同，从而满足空气弹簧的要求，进一步保证轨道车辆的舒适性、安全性，满足轨道车辆的整体设计要求。

附图说明

图1为现有技术中空气弹簧的结构示意图；

图2为图1所提供的空气弹簧气囊失效时的结构示意图；

图3为第一实施例所提供的橡胶堆的结构示意图；

图4为第一实施例所提供的橡胶堆的俯视结构示意图；

图5为第一实施例所提供的空气弹簧的结构示意图；

图6为现有技术中所提供的橡胶堆的水平(横/纵)方向载荷-位移曲线；

图7为第一实施例所提供的橡胶堆的横向方向载荷-位移曲线；

图8为第一实施例所提供的橡胶堆的纵向方向载荷-位移曲线；

图9为第二实施例所提供的橡胶堆的俯视结构示意图。

对附图标记进行具体说明：

1、橡胶堆；11、橡胶组件；111、橡胶件；1111、外表面；1112、垂向孔；112、隔板；113、底板；114、顶板；

2、气囊；

3、上盖；

4、扣环；

5、摩擦件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本发明的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，垂向是指垂直方向；纵向方向是指轨道车辆运行的方向，横向方向是指与轨道车辆运行方向相互垂直的水平方向。

空气弹簧安装于轨道车辆的转向架与车体之间，用于承受车体的垂向载荷、横向载荷和纵向载荷，并起到缓冲作用。目前，随着轨道车辆多样化需求的增加，水平方向具备不同横向刚度和纵向刚度的空气弹簧对提高轨道车辆的舒适性和安全性更有利。具体地说，首先，轨道车辆的横向刚度和纵向刚度是车辆的整体设计要求。如果空气弹簧能够提供不同的横向刚度和纵向刚度，则有助于降低轨道车辆整体设计的难度。其次，空气弹簧提供不同的横向刚度和纵向刚度能够增加轨道车辆的安全性，例如，如果合理增大空气弹簧的横向刚度，轨道车辆过弯时，尤其是曲线半径较小时，较大的横向刚度能够提供较大的回复力，减小车辆侧翻、脱轨的概率，从而提高轨道车辆运行的安全性。

参考附图1，为现有的空气弹簧的结构示意图。空气弹簧包括上盖1’、气囊2’和橡胶堆3’，上盖1’、气囊2’和橡胶堆3’依次串联连接。正常工作时，上盖1’承担车体载荷，气囊2’内部的压力空气和橡胶堆3’共同起到支撑减振的作用。

但是，现有的橡胶堆3’和空气弹簧无法提供不同的横向刚度和纵向刚度。

针对现有的橡胶堆和空气弹簧无法提供不同的横向刚度和纵向刚度的技术问题，本发明提供了一种橡胶堆，应用于空气弹簧，采用非圆周对称结构，在空气弹簧正常工作或气囊失效时，均能够提供不同的横向刚度和纵向刚度，满足空气弹簧的要求，进一步保证轨道车辆的舒适性、安全性，满足轨道车辆的整体设计要求。下面结合具体实施例对本发明的技术方案作具体说明。

第一实施例

第一实施例提供一种橡胶堆1，包括：

橡胶组件11，橡胶组件11设置有垂向孔1112，橡胶组件11具有外表面1111，橡胶组件11的水平横截面为非圆周对称，垂向孔1112与外表面1111在横向方向上的距离大于垂向孔1112与外表面1111在纵向方向上的距离。也就是说，在横向方向上的橡胶堆1尺寸大于纵向方向上的橡胶堆1尺寸。

第一实施例所提供的橡胶堆1，当空气弹簧正常工作(气囊正常充气)时，气囊提供横向和纵向相同的刚度性能，橡胶堆1提供不同的横向刚度和纵向刚度，从而使空气弹簧具备不同的横向刚度和纵向刚度，可进一步保证车辆的舒适性、安全性。

在气囊失效时，车体下降至第一实施例所提供的橡胶堆1上。橡胶组件11为非圆周对称结构，则橡胶组件11在横向方向和纵向方向上的尺寸不同，使得橡胶组件11在横向方向和纵向方向上对载荷的反馈不同，即橡胶组件11的横向刚度和纵向刚度不同，从而满足空气弹簧的要求。使得空气弹簧无论是在气囊正常工作或气囊失效的情况下，均具有不同的横向刚度和纵向刚度，进而保证轨道车辆通过弯道的顺畅性以及直线行驶的稳定性，从而提高轨道车辆的舒适性和安全性，满足轨道车辆的整体设计要求。

具体地说，参考附图3和附图4，第一实施例所提供的橡胶堆1包括橡胶组件11。橡胶组件11为空气弹簧提供垂向及水平(横向和纵向)刚度。更为具体地说，橡胶组件11包括橡胶件111、隔板112、底板113和顶板114。橡胶件111连接于底板113和顶板114上，橡胶件111与隔板112相互叠加形成橡胶堆1。底板113为橡胶件111提供稳固支撑及支承的作用。作为优选，底板113、顶板114和隔板112均为金属件，橡胶件111与底板113、顶板114、隔板112硫化连接。

橡胶组件11具有外表面1111，具体地说，底板113、顶板114、橡胶件111和隔板112各自的外表面相互连接形成橡胶组件11的外表面1111。橡胶组件11设置有垂向孔1112，垂向孔1112贯穿橡胶件111和隔板112。参考附图3和附图4，作为优选，为不改变橡胶堆1的连接接口，便于加工与安装，第一实施例所提供的橡胶堆1的外表面1111为圆形，垂向孔1112的横截面为矩形。垂向孔1112与外表面1111在横向方向上的距离为B，垂向孔1112与外表面1111在纵向方向上的距离为A，B不等于A。当空气弹簧正常工作(气囊正常充气)时，气囊提供横向和纵向相同的刚度性能。橡胶组件11在横向方向和纵向方向上的尺寸不同，使得橡胶组件11在横向方向和纵向方向上对载荷的反馈不同，即橡胶组件11的横向刚度和纵向刚度不同，橡胶堆1提供不同的横向刚度和纵向刚度。气囊与橡胶堆1共同作用，从而使空气弹簧具备不同的横向刚度和纵向刚度，可进一步保证车辆的舒适性、安全性。

在气囊失效时，车体下降至第一实施例所提供的橡胶堆1上。橡胶组件11在横向方向和纵向方向上的尺寸不同，使得橡胶组件11在横向方向和纵向方向上对载荷的反馈不同，即橡胶组件11的横向刚度和纵向刚度不同，从而满足空气弹簧的要求。使得空气弹簧无论是在气囊正常工作或气囊失效的情况下，均具有不同的横向刚度和纵向刚度，进而保证轨道车辆通过弯道的顺畅性以及直线行驶的稳定性，从而提高轨道车辆的舒适性和安全性，满足轨道车辆的整体设计要求。

作为优选，垂向孔1112与外表面1111在横向方向上的距离为B，垂向孔1112与外表面1111在纵向方向上的距离为A，B大于A。能够使得轨道车辆过弯时，尤其是曲线半径较小时，较大的横向刚度能够提供较大的回复力，减小车辆侧翻、脱轨的概率，从而提高轨道车辆运行的安全性。

为进一步说明本发明的技术效果，对现有技术中的橡胶堆和第一实施例所提供的橡胶堆1分别进行模拟分析，得到水平(横/纵)方向载荷-位移曲线。参考附图6，为获得的现有技术中圆周对称结构的橡胶堆的水平(横/纵)方向载荷-位移曲线，即横向方向载荷-位移曲线与纵向方向载荷-位移曲线相同。分析可知，现有的橡胶堆载荷相同的情况下，横向位移和纵向位移相同，也就是说，横向刚度和纵向刚度相同。

参考附图7和附图8，为第一实施例所提供的橡胶堆1的横向方向载荷-位移曲线与纵向方向载荷-位移曲线，二者不相同。分析可知，第一实施例所提供的橡胶堆1，载荷相同的情况下，横向位移小于纵向位移，也就是说，横向刚度大于纵向刚度。当第一实施例所提供的橡胶堆1，能够提供与现有技术相同的纵向刚度时，其横向刚度大于现有技术所提供的橡胶堆的横向刚度，从而提高轨道车辆的舒适性和安全性，满足轨道车辆的整体设计要求。

参考附图5，第一实施例还提供一种空气弹簧，包括上述橡胶堆1。还包括气囊2、上盖3、扣环4和摩擦件5。气囊2的一端与橡胶堆1相连接，气囊2的另一端通过扣环4与上盖3相连接。气囊2和橡胶堆1处于串联状态。正常工作时，向气囊2内部充入压力空气，气囊2内部的压力空气和橡胶堆1共同承担车体的载荷，起到减振的作用。当气囊2失效时，车体下降至橡胶堆1上。

为进一步增加橡胶堆1的耐磨性能，第一实施例所提供的空气弹簧还包括摩擦件5，摩擦件5连接于顶板114的上方。在气囊失效时，车体下降至第一实施例所提供的橡胶堆1上，首先与摩擦件5相接触。摩擦件5的设置提高了橡胶堆1的耐磨性能。

第二实施例

第二实施例与第一实施例的区别在于，第二实施例提供的橡胶堆1，外表面1111的水平横截面为圆形，垂向孔1112的水平横截面为椭圆形，椭圆形与外表面1111在横向方向上的距离不等于椭圆形与外表面1111在纵向方向上的距离。

作为优选，椭圆形的短轴沿横向方向设置，椭圆形的长轴沿纵向方向设置。

其余部分同第一实施例。

第三实施例

第三实施例与第一实施例的区别在于，第三实施例提供的橡胶堆1，外表面1111的水平横截面为第一椭圆形，垂向孔1112的水平横截面为第二椭圆形，第一椭圆形与第二椭圆形在横向方向上的距离不等于第一椭圆形与第二椭圆形在纵向方向上的距离。

作为优选，第一椭圆形与第二椭圆形在横向方向上的距离大于第一椭圆形与第二椭圆形在纵向方向上的距离。

其余部分同第一实施例。

Claims (9)

1.一种橡胶堆，其特征在于，包括：

橡胶组件，所述橡胶组件设置有垂向孔，所述橡胶组件具有外表面，所述橡胶组件的水平横截面为非圆周对称，所述垂向孔与所述外表面在横向方向上的距离不等于所述垂向孔与所述外表面在纵向方向上的距离。

2.根据权利要求1所述的橡胶堆，其特征在于，所述垂向孔与所述外表面在横向方向上的距离大于所述垂向孔与所述外表面在纵向方向上的距离。

3.根据权利要求1所述的橡胶堆，其特征在于，所述外表面的水平横截面为圆形，所述垂向孔的水平横截面为矩形，所述矩形与所述外表面在横向方向上的距离不等于所述矩形与所述外表面在纵向方向上的距离。

4.根据权利要求1所述的橡胶堆，其特征在于，所述外表面的水平横截面为圆形，所述垂向孔的水平横截面为椭圆形，所述椭圆形与所述外表面在横向方向上的距离不等于所述椭圆形与所述外表面在纵向方向上的距离。

5.根据权利要求1所述的橡胶堆，其特征在于，所述外表面的水平横截面为第一椭圆形，所述垂向孔的水平横截面为第二椭圆形，所述第一椭圆形与所述第二椭圆形在横向方向上的距离不等于所述第一椭圆形与所述第二椭圆形在纵向方向上的距离。

6.根据权利要求1～5任一项所述的橡胶堆，其特征在于，所述橡胶组件包括：

顶板；

底板；

橡胶件，所述橡胶件连接所述底板和顶板；

隔板，所述橡胶件与所述隔板相互叠加，所述垂向孔贯穿所述橡胶件与所述隔板。

7.一种空气弹簧，其特征在于，包含权利要求1～6任一项所述的橡胶堆。

8.根据权利要求7所述的空气弹簧，其特征在于，还包括：

气囊，所述气囊一端与所述橡胶堆相连接；

上盖，所述气囊另一端通过扣环与所述上盖相连接。

9.根据权利要求7所述的空气弹簧，其特征在于，还包括：

摩擦件，所述摩擦件连接于所述橡胶堆的上方。

Images