空氣彈簧的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種空氣彈簧（1），包括：頂板（10）；底板（20），其設(shè)置成在主承載方向上與頂板（10）隔開；以及隔膜（50），其由可彈性變形的橡膠制成并且將頂板（10）和底板（20）連接起來，以在頂板（10）和底板（20）之間形成封閉的空間。設(shè)置在頂板（10）和底板（20）中并與隔膜（50）相連的連接部的構(gòu)成材料的彈性模量大于構(gòu)成隔膜（50）的橡膠的彈性模量并且小于鋁的彈性模量。
【專利說明】空氣彈簧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣彈簧，更具體地，涉及能夠防止空氣從隔膜泄漏的空氣彈簧。
【背景技術(shù)】
[0002]在有軌車輛中，在車體與臺(tái)車之間設(shè)置空氣彈簧，以減少移動(dòng)過程中施加在車體上的沖擊和振動(dòng)?？諝鈴椈赏ǔ０?頂板，其與車體相連；底板，其設(shè)置在臺(tái)車上；以及橡膠隔膜，其設(shè)置成將頂板和底板彼此連接起來。隔膜能夠通過彈性變形來減少車輛移動(dòng)過程中的沖擊和振動(dòng)。作為例如頂板和底板等部件的構(gòu)成材料，從確保部件的耐磨性和強(qiáng)度的角度來看，一般采用例如鋁或鐵等金屬(例如，參見日本專利公報(bào)N0.2009-138905(PTDD)0
[0003]〈引用文獻(xiàn)列表〉
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]PTDl:日本專利公報(bào) N0.2009-138905
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]〈技術(shù)問題〉
[0007]在采用例如鋁或鐵等金屬作為頂板和底板的構(gòu)成材料的情況下，該構(gòu)成材料的彈性模量與構(gòu)成隔膜的橡膠的彈性模量之間的差異極大(鋁:大約70GPa，鐵:大約200GPa，橡膠:大約0.lGPa)。因此，例如，在隔膜變形極大的情況下，由于彈性模量的差異，頂板與隔膜之間的接觸部或者底板與隔膜之間的接觸部中容易形成間隙，并因此產(chǎn)生空氣從隔膜泄漏的問題。
[0008]鑒于上述問題而做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止空氣從隔膜泄漏的空氣彈簧。
[0009]<技術(shù)方案>
[0010]根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧包括:第一支撐部件；第二支撐部件，其設(shè)置成在主承載方向上與所述第一支撐部件隔開；以及隔膜，其由可彈性變形的橡膠制成并且將所述第一支撐部件和所述第二支撐部件連接起來，以在所述第一支撐部件和所述第二支撐部件之間形成封閉的空間。在所述第一支撐部件和所述第二支撐部件中的至少一個(gè)部件中，構(gòu)成與所述隔膜相連的連接部的材料的彈性模量大于構(gòu)成所述隔膜的所述橡膠的彈性模量并且小于鋁的彈性模量。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧，在所述第一支撐部件和/或第二支撐部件中，構(gòu)成與所述隔膜相連的所述連接部的材料具有上述彈性模量。因此，與連接部由鐵或鋁構(gòu)成的情況相比，構(gòu)成連接部的材料與構(gòu)成隔膜的橡膠之間的彈性模量的差異更小。因此，能夠防止由于彈性模量的差異而在所述第一支撐部件與所述隔膜之間的連接部和/或在所述第二支撐部件與所述隔膜之間的連接部中形成間隙。因此，根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧，能夠防止空氣從隔膜泄漏。[0012]在所述空氣彈簧中，在所述至少一個(gè)部件中，可接受的是，構(gòu)成所述連接部的材料的彈性模量不小于IGPa且不大于40GPa。
[0013]因此，能夠更有效地防止在所述第一支撐部件與所述隔膜之間的連接部和/或在所述第二支撐部件與所述隔膜之間的連接部中形成間隙，因而能夠更有效地防止空氣從隔膜泄漏。
[0014]在所述空氣彈簧中，可接受的是，所述連接部由FRP制成。因此，能使空氣彈簧更輕。
[0015]在所述空氣彈簧中，可接受的是，構(gòu)成所述連接部的FRP通過壓制成型法形成。因此，能夠進(jìn)一步提高第一支撐部件和/或第二支撐部件(其中包括所述連接部)的可加工性。
[0016]在所述空氣彈簧中，可接受的是，所述至少一個(gè)部件包括輕量化部和所述連接部，所述輕量化部的每單位體積質(zhì)量小于所述連接部的每單位體積質(zhì)量。因此，能使空氣彈簧更輕。
[0017]在所述空氣彈簧中，可接受的是，所述輕量化部由蜂窩狀結(jié)構(gòu)制成。此外，可接受的是，所述輕量化部由泡沫材料制成。另外，可接受的是，所述輕量化部由除FRP之外的工程塑料制成。因此，容易使空氣彈簧更輕。
[0018]在所述空氣彈簧中，可接受的是，所述連接部由除CFRP之外的FRP制成，并且所述輕量化部由CFRP制成。因此，能使空氣彈簧更輕。
[0019]在所述空氣彈簧中，可接受的是，所述至少一個(gè)部件包括增強(qiáng)部和所述連接部，所述增強(qiáng)部由彈性模量比所述連接部的彈性模量大的材料制成。因此，能夠進(jìn)一步提高空氣彈簧的強(qiáng)度，同時(shí)防止空氣從隔膜泄漏。
[0020]在所述空氣彈簧中，在所述第一支撐部件的面向所述第二支撐部件的表面和所述第二支撐部件的面向所述第一支撐部件的表面之中的至少一個(gè)表面上，可以設(shè)置有由金屬制成的部件。因此，當(dāng)空氣彈簧塌縮時(shí)或快速移動(dòng)的過程中，在第一支撐部件和第二支撐部件彼此接觸的情況下，能夠進(jìn)一步提高第一支撐部件和/或第二支撐部件的耐磨性。此外，能夠提高第一支撐部件和/或第二支撐部件的強(qiáng)度?！八s”的意思是:空氣從空氣彈簧的隔膜中排出，同時(shí)空氣彈簧處于爆裂狀態(tài)。
[0021]在所述空氣彈簧中，在所述第一支撐部件的面向所述第二支撐部件的表面和所述第二支撐部件的面向所述第一支撐部件的表面之中的至少一個(gè)表面上，可以設(shè)置有由樹脂制成的部件。因此，當(dāng)空氣彈簧塌縮時(shí)，在第一支撐部件和第二支撐部件彼此接觸的情況下，能夠進(jìn)一步改善第一支撐部件與第二支撐部件之間的滑動(dòng)特性。
[0022]<本發(fā)明的有益效果>
[0023]根據(jù)以上描述，顯而易見的是，本發(fā)明可以提供一種能夠防止空氣從隔膜泄漏的
空氣彈簧。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是示出空氣彈簧的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0025]圖2是示出底板的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；
[0026]圖3是示出底板的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖；
[0027]圖4是示出另一種底板的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)該注意的是，在以下附圖中，將用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部分，并且不進(jìn)行重復(fù)的描述。
[0029]首先，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣彈簧的結(jié)構(gòu)。參考圖1，本實(shí)施例的空氣彈簧I主要包括:用作第一支撐部件的頂板10、用作第二支撐部件的底板20、下橡膠板30、層合橡膠層40以及隔膜50。
[0030]在包含頂板10的中心軸線并朝底板20的相反側(cè)突出的區(qū)域中，形成有車體側(cè)接口(spigot)ll。在車體側(cè)接口 11的外周周圍固定有O形環(huán)12。頂板10以車體側(cè)接口 11為媒介與車體(未示出)相連。
[0031]當(dāng)從頂板10看去時(shí)，底板20在主承載方向上隔開地設(shè)置。底板20的面向頂板10的表面20a設(shè)置有滑動(dòng)部件21，滑動(dòng)部件21由例如金屬或樹脂制成。滑動(dòng)部件21可以設(shè)置在頂板10的面向底板20的表面IOa和底板20的面向頂板20的表面20a中的至少一個(gè)表面上,或者可以設(shè)置在表面IOa上，或者可以分別設(shè)置在表面IOa和表面20a兩者上。
[0032]隔膜50由可彈性變形的橡膠制成并且將頂板10和底板20連接起來，以在頂板10和底板20之間形成封閉的空間。更具體地說，隔膜50的兩端分別被支撐在頂板10和底板20上。因此，隔膜50、頂板10和底板20形成封閉的空間。
[0033]在頂板10和底板20中的至少一個(gè)部件中，構(gòu)成與隔膜50相連的連接部的材料的彈性模量大于構(gòu)成隔膜50的橡膠的彈性模量并且小于鋁的彈性模量。更具體地說，構(gòu)成連接部的材料的彈性模量不小于IGPa且不大于40GPa，并且連接部由彈性模量大約為IOGPa的FRP (纖維增強(qiáng)塑料，F(xiàn)iber Reinforced Plastics)制成。根據(jù)例如SMC (片狀模塑料，Sheet Molding Compound)法或 BMC (團(tuán)狀模塑料，Bulk Molding Compound)法形成構(gòu)成連接部的FRP。在本實(shí)施例中，設(shè)置在頂板10和底板20上并與隔膜50相連的連接部由FRP制成。更具體地說，關(guān)于頂板10，包括連接部在內(nèi)的頂板10的所有部分均由FRP制成；關(guān)于底板20，用作連接部的主體22由FRP制成。應(yīng)該注意的是，設(shè)置在頂板10和底板20中并與隔膜50相連的連接部不限于本實(shí)施例中所述的FRP ;在頂板10和底板20中的至少一個(gè)部件中，與隔膜50相連的連接部可以由FRP制成。另外，在頂板10和底板20中，除了與隔膜50相連的連接部由FRP制成的那個(gè)部件之外的另一個(gè)部件可以由例如鐵或鋁等金屬。作為設(shè)置在頂板10和底板20中并與隔膜相連的連接部的構(gòu)成材料，從使得部件更輕的角度來看，優(yōu)選地采用FRP ;從提高部件的強(qiáng)度的角度來看，優(yōu)選地采用例如鐵或鋁等金屬。
[0034]下面參考圖2和圖3來詳細(xì)描述底板20的結(jié)構(gòu)。在圖3中，圖3中由虛線表示的中心線右邊的示意圖部分地示出沿著圖2中的線段II1-1II截取的底板20的剖面，中心線左邊的示意圖部分地示出沿著圖2中的線III’-1II’截取的底板20的剖面。底板20包括由FRP制成的主體22以及輕量化部23。為了使底板20更輕，主體22是局部空心的；出于加強(qiáng)的目的，用與FRP不同的材料填充空心部分，從而形成輕量化部23，因此輕量化部的每單位體積質(zhì)量小于主體22的每單位體積質(zhì)量。輕量化部23由例如以下材料制成:蜂窩材料,例如芳香族聚酰胺蜂窩材料或紙質(zhì)蜂窩材料；泡沫材料，例如塑料泡沫或碳泡沫；或者工程塑料。在底板20中，主體22可以由除CFRP (碳纖維增強(qiáng)塑料，Carbon Fiber ReinforcedPlastics)之外的FRP制成，輕量化部23可以由CFRP制成。此外，頂板10和底板20中的至少一個(gè)部件可以包括主體22和輕量化部23，例如，頂板10可以包括主體22和輕量化部
23,或者頂板10和底板20可以都包括主體22和輕量化部23。此外,底板20可以不包括輕量化部23，但具有將主體22局部地去除(空心化)的結(jié)構(gòu)以使底板20更輕。
[0035]參考圖1，當(dāng)從底板20看去時(shí)，在與頂板10相反的一側(cè)設(shè)置有層合橡膠層40。層合橡膠層40包括:多個(gè)硬質(zhì)層41，其由金屬等制成；以及彈性層42，其在主承載方向上交替地層疊。由于層合橡膠層40包括多個(gè)彈性層42，所以是可彈性變形的。層合橡膠層40的中心部分形成空心部。
[0036]當(dāng)從底板20看去時(shí)，在與頂板10相反的一側(cè)，下橡膠板30設(shè)置成與層合橡膠層40接觸。在包含下橡膠板30的中心軸線并朝與層合橡膠層40相反的一側(cè)突出的區(qū)域中形成有臺(tái)車側(cè)接口 31。換句話說，用作突出的小直徑部件(其中包含下橡膠板30的中心軸線)的臺(tái)車側(cè)接口 31固定在下橡膠板30上。在臺(tái)車側(cè)接口 31的外周周圍固定有O形環(huán)32。下橡膠板30以臺(tái)車側(cè)接口 31為媒介與臺(tái)車(未示出)相連?？諝鈴椈蒊利用下橡膠板30的支撐面30a將車體(未示出)支撐在臺(tái)車(未示出)上。從提高部件的強(qiáng)度的角度來看，優(yōu)選的是利用例如鐵或鋁等金屬來制成下橡膠板30 ;從使得部件更輕的角度來看，優(yōu)選的是利用例如FRP等來制成下橡膠板30。
[0037]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，設(shè)置在頂板10和底板20中并與隔膜50相連的連接部的構(gòu)成材料的彈性模量大于構(gòu)成隔膜50的橡膠的彈性模量并且小于鋁的彈性模量。因此，與連接部由鐵或鋁制成的情況相比，構(gòu)成連接部的材料的彈性模量與構(gòu)成隔膜50的橡膠的彈性模量之間的差異更小。因此，能夠防止頂板10與隔膜50之間的連接部以及底板20與隔膜50之間的連接部中由于彈性模量的差異而形成間隙。因此，根據(jù)本實(shí)施例的空氣彈簧I能夠防止空氣從隔膜50泄漏。
[0038]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，可接受的是，設(shè)置在頂板10和底板20中并與隔膜50相連的連接部的構(gòu)成材料的彈性模量不小于IGPa且不大于40GPa。因此，能夠更有效地防止頂板10與隔膜50之間的連接部以及底板20與隔膜50之間的連接部中形成間隙。因此，能夠更有效地防止空氣從隔膜50泄漏。
[0039]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，可接受的是，設(shè)置在頂板10和底板20中并與隔膜50相連的連接部由FRP制成。為了加快車輛的速度并節(jié)約能源，需要使空氣彈簧中的部件更輕，因此需要采用輕量化材料作為頂板10和底板20的構(gòu)成材料。作為構(gòu)成材料，例如，可以采用比重比鋁或鐵的比重小的鎂；然而，由于鎂的可加工性較差，所以產(chǎn)生使部件的制造成本增加的問題。相反地，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，采用FRP作為用于形成與隔膜50相連的連接部的材料，F(xiàn)RP的比重與鎂的比重相等，但可加工性更為優(yōu)良；因此，能夠在不使部件的可加工性劣化的情況下使空氣彈簧更輕。
[0040]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，構(gòu)成設(shè)置在頂板10和底板20中并與隔膜50相連的連接部的FRP可以根據(jù)SMC法或BMC法形成，但不限于這些方法。換句話說，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，構(gòu)成設(shè)置在頂板10和底板20中以與隔膜50相連的連接部的FRP可以根據(jù)壓制成型法形成。因此，能夠進(jìn)一步提高頂板10和底板20 (其中包括連接部)的可加工性。
[0041]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，底板20可以包括:主體22，其由FRP制成并用作與隔膜50相連的連接部；輕量化部23，其每單位體積質(zhì)量小于主體22的每單位體積質(zhì)量。因此，能使空氣彈簧更輕。
[0042]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，底板20的輕量化部23可以由芳香族聚酰胺蜂窩材料或紙質(zhì)蜂窩材料制成，但不限于這些材料，換句話說，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，只需要底板20的輕量化部23由蜂窩狀結(jié)構(gòu)制成。輕量化部23還可以由塑料泡沫或碳泡沫制成，但不限于這些材料，換句話說，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，只需要輕量化部23由泡沫材料制成。此外，輕量化部23可以由工程塑料制成。通過采用這種材料作為輕量化部23的構(gòu)成材料，容易使空氣彈簧更輕。
[0043]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，底板20的主體22可以由除CFRP之外的FRP制成，而輕量化部23可以由CFRP制成。因此，能使空氣彈簧更輕。
[0044]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，可以在底板20的面向頂板10的表面20a上設(shè)置由金屬制成的滑動(dòng)部件21。因此，當(dāng)空氣彈簧塌縮時(shí)，在頂板10和底板20彼此接觸的情況下，能夠進(jìn)一步提聞底板20的耐磨性。此外，能夠進(jìn)一步提聞底板20的強(qiáng)度。
[0045]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，可以在底板20的面向頂板10的表面20a上設(shè)置由樹脂制成的滑動(dòng)部件21。因此，當(dāng)空氣彈簧塌縮時(shí)，在頂板10和底板20彼此接觸的情況下，能夠進(jìn)一步提高頂板10與底板20之間的滑動(dòng)特性。
[0046]如上所述，在本實(shí)施例的空氣彈簧I中，底板20可以具有包括主體22和輕量化部23的結(jié)構(gòu)(參見圖3)，但不限于該結(jié)構(gòu)。參考圖4，底板20A (第二支撐部件)可以包括:主體24，其用作連接部；以及增強(qiáng)部25，其由彈性模量比主體24的彈性模量大的材料制成。與底板20的情況類似，主體24由FRP制成并且增強(qiáng)部25由例如鐵或鋁等金屬材料制成。主體24和增強(qiáng)部25都構(gòu)造成具有盤狀形狀(增強(qiáng)部25的直徑較大)，主體24設(shè)置在增強(qiáng)部25上從而共享同一中心軸線。因此，用作與隔膜相連的連接部的主體24可以由FRP制成，以防止空氣從隔膜泄漏；此外，通過用例如鐵或鋁等金屬材料形成增強(qiáng)部25，能夠進(jìn)一步提高底板20A的強(qiáng)度。
[0047]增強(qiáng)部25可以由例如鐵或鋁等單種金屬制成，但不限于此。例如，可以通過將例如鐵或鋁等金屬嵌入FRP中而形成增強(qiáng)部25。此外，例如，可以通過將由鐵或鋁制成的薄金屬板(未示出)設(shè)置在FRP的表面(頂面或底面，或者頂面和底面兩者)上而形成增強(qiáng)部25。在這種情況下，金屬板用于將增強(qiáng)部25的FRP部分與主體24連接起來。
[0048]底板20A不限于將主體24設(shè)置在增強(qiáng)部25上的結(jié)構(gòu)，并且可以具有例如以下結(jié)構(gòu):由FRP制成的主體具有包含空心部分的圓盤狀形狀，由金屬材料制成的增強(qiáng)部設(shè)置在空心部分中。
[0049]應(yīng)該理解的是，這里所公開的實(shí)施例是出于示例和描述的目的而呈現(xiàn)的，但就所有方面而言不是限制性的。本發(fā)明的范圍不應(yīng)由以上描述來限定，而應(yīng)由權(quán)利要求書來限定，并且涵蓋與權(quán)利要求書的含義及范圍等同的所有變型例。
[0050]<工業(yè)實(shí)用性>
[0051]本發(fā)明的空氣彈簧有利地應(yīng)用于特別需要防止空氣從隔膜泄漏的空氣彈簧。
[0052]〈附圖標(biāo)記列表〉
[0053]1:空氣彈簧；10:頂板；10a、20a:表面；
[0054]11:車體側(cè)接口 ;12、32:0 形環(huán);20、20A:底板；
[0055]21:滑動(dòng)部件；22、24:主體；23:輕量化部；[0056]25:增強(qiáng)部；30:下橡膠板；30a:支撐面；
[0057]31:臺(tái)車側(cè)接口 ；40:層合橡膠層；41:硬質(zhì)層；
[0058]42:彈性層；50:隔膜。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣彈簧，包括: 第一支撐部件； 第二支撐部件，其設(shè)置成在主承載方向上與所述第一支撐部件隔開；以及隔膜，其由可彈性變形的橡膠制成并且將所述第一支撐部件和所述第二支撐部件連接起來，以在所述第一支撐部件和所述第二支撐部件之間形成封閉的空間， 在所述第一支撐部件和所述第二支撐部件中的至少一個(gè)部件中，構(gòu)成與所述隔膜相連的連接部的材料的彈性模量大于構(gòu)成所述隔膜的所述橡膠的彈性模量并且小于鋁的彈性模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣彈簧，其中， 在所述至少一個(gè)部件中，構(gòu)成所述連接部的材料的彈性模量不小于IGPa且不大于40GPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣彈簧，其中， 所述連接部由FRP制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空氣彈簧，其中， 構(gòu)成所述連接部的FRP通過壓制成型法形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的空氣彈簧，其中， 所述至少一個(gè)部件包括輕量化部和所述連接部，所述輕量化部的每單位體積質(zhì)量小于所述連接部的每單位體積質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣彈簧，其中， 所述輕量化部由蜂窩狀結(jié)構(gòu)制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣彈簧，其中， 所述輕量化部由泡沫材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣彈簧，其中， 所述輕量化部由工程塑料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的空氣彈簧，其中， 所述連接部由除CFRP之外的FRP制成，并且 所述輕量化部由CFRP制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的空氣彈簧，其中， 所述至少一個(gè)部件包括增強(qiáng)部和所述連接部，所述增強(qiáng)部由彈性模量比所述連接部的彈性模量大的材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的空氣彈簧，其中， 在所述第一支撐部件的而向所述第二支撐部件的表面和所述第二支撐部件的面向所述第一支撐部件的表面之中的至少一個(gè)表面上，設(shè)置有由金屬制成的部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的空氣彈簧，其中， 在所述第一支撐部件的面向所述第二支撐部件的表面和所述第二支撐部件的面向所述第一支撐部件的表面之中的至少一個(gè)表面上，設(shè)置有由樹脂制成的部件。
【文檔編號(hào)】F16F9/05GK103703269SQ201380002194
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】浦康彥, 原口浩一, 澤隆之, 吉田淳 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社