CN117366149A - 一种液体注入式调节刚度的空气弹簧及刚度调节方法 - Google Patents
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Abstract
一种液体注入式调节刚度的空气弹簧及刚度调节方法,在空气弹簧的上盖板与气囊之间设置内囊,内囊围成有封闭的内腔,内腔中注入有液体,通过改变内囊的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊中内腔里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。从而实现空气弹簧的刚度快速可调,让空气弹簧能适应不同车型和不同工况下的刚度需求。能在不重新调整盖板的尺寸和硫化模具的前提下,快速、方便的调节空气弹簧在各个方向上的刚度,能大幅度减少重新设计盖板和硫化模具的成本。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆的空气弹簧,具体涉及空气弹簧的刚度调节结构及刚度调节方法。
背景技术
空气弹簧是一种具有支撑、缓冲、高度调节和角度调节等功能的装置,其被广泛应用于商业汽车、巴士、轨道车辆等设备中。轨道交通用空气弹簧包括气囊和辅助弹簧,辅助弹簧具有支撑气囊、避免干涉、适应气囊无气时的运行需要以及保证无气时车辆也能安全运行的作用。
列车在较高速度通过曲线轨道时,施加在车辆纵向方向和横向方向上的振动幅度是不一样的,通常车辆横向方向受到的振动幅度较大,而普通结构的空气弹簧在各个方向上的刚度基本一致的,因此车辆在以较高速度通过曲线轨道时,存在横向方向上刚度不足的问题。
现有的小曲囊式空气弹簧由上盖板、气囊、橡胶堆、压板、磨耗板等主要部件组成,其中上盖板、气囊、橡胶堆均为硫化件,上盖板铁件表面与橡胶硫化在一起,其形状和尺寸影响空气弹簧系统性能。但若是车辆对空气弹簧的刚度提出新的要求,则需要重新设计上盖板的尺寸,且需要重新设计和制造上盖板的硫化模具,会大幅度增加重新设计和制造的成本,且非常的耗时、耗力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:如何快速、方便的调节空气弹簧在各个方向上的刚度,使空气弹簧能适应各种不同车型和不同工况下的刚度需求。
针对上述问题,本发明提出的技术方案是:一种液体注入式调节刚度的空气弹簧,在空气弹簧的上盖板与气囊之间设置内囊,内囊围成有封闭的内腔,内腔中注入有液体,通过改变内囊的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊中内腔里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。
优选的,内囊沿空气弹簧的周向方向分布,相邻的两个内囊之间相互接触或留有间距。
优选的,空气弹簧上周向方向分布的内囊为非对称分布,能使得空气弹簧在横向与纵向方向上的刚度不同。
优选的,每个内囊上都设置有注入接头,且每个注入接头上都设置有阀门。
优选的,内囊由弹性材料制成,所述弹性材料由帘布和橡胶组成。
一种空气弹簧的液体注入式刚度调节方法,在空气弹簧的上盖板与气囊之间设置内囊,并使内囊围成封闭的内腔,向内腔中注入液体,在气囊和上盖板的共同作用下,使内囊产生形变,为空气弹簧提供刚度;通过改变内囊的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊中内腔里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。
优选的,将内囊沿空气弹簧的周向方向分布,并使相邻的两个内囊之间相互接触或留有间距,从而通过改变各个内囊的分布位置或相邻两个内囊之间的间距来改变空气弹簧的刚度。
优选的,将空气弹簧上周向方向分布的内囊设置为非对称分布,通过改变空气弹簧的横向或纵向方向上内囊的数量或大小,使得空气弹簧在横向与纵向方向上的刚度不同。
优选的,在每个内囊上都设置注入接头,且在每个注入接头上都设置有阀门,通过打开阀门来向内囊的内腔中注入液体或气体,也通过打开阀门来将内腔中的液体或气体排出;关闭阀门能防止内腔中液体或气体溢出,从而达到能单独改变每一个内囊中液体的体积,并通过改变不同内囊中液体的体积,来调节空气弹簧在各个方向上的刚度,从而使空气弹簧的刚度能满足车辆高速通过曲线轨道时的刚度需求。
本发明的有益技术效果是:在空气弹簧的上盖板与气囊之间设置内囊,内囊围成有封闭的内腔,内腔中注入有液体,通过改变内囊的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊中内腔里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。使同一个空气弹簧在不同方向的刚度产生差异,实现空气弹簧的刚度快速可调,以适应不同车型和不同工况下的刚度需求。能在不重新调整盖板的尺寸和硫化模具的前提下,快速、方便的调节空气弹簧在各个方向上的刚度,能大幅度减少重新设计盖板和硫化模具的成本。
附图说明
图1为实施例一的整体结构示意图;
图2为实施例一的整体结构和原理示意图;
图3为对比例一的整体结构示意图;
图中:上盖板1、气囊2、橡胶堆3、支撑板4、内囊5、内腔6、橡胶块8。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述:
实施例一
如图1所示,空气弹簧包括上盖板1、气囊2、橡胶堆3和支撑板4,气囊2的两个子口分别安装在上盖板1和支撑板4的外侧,气囊2的上方设置有上盖板1,支撑板4的下方设置有橡胶堆3。本实施例是在空气弹簧的上盖板1与气囊2之间设置内囊5,并使内囊5围成封闭的内腔6,向内腔6中注入液体,在气囊2和上盖板1的共同作用下,使内囊5产生形变,为空气弹簧提供刚度。
空气弹簧为旋转体、多个内囊5沿空气弹簧的周向方向分布,相邻的两个内囊5之间相互接触或留有间距。且空气弹簧上的内囊5沿周向方向分布时为非对称分布,具体来说,有两种情况,其一是:内囊5沿周向方向分布时,内囊5在空气弹簧的横向方向上分布的数量、以及相邻内囊5之间的间距与纵向方向上的分布情况是不同的;其二是:内囊5在空气弹簧的横向方向上分布的数量、以及相邻内囊5之间的间距与纵向方向上的分布情况是相同的,通过调整注入不同方向上内囊5的液体体积。这样能使得空气弹簧在横向与纵向方向上的刚度不同,从而使车辆在以较高速度通过曲线轨道时,有足够的横向刚度支持,且同时具有很好的减震、缓冲效果,能使车辆能安全、顺利的通过曲线轨道。
内囊5由弹性材料制成,本实施例中弹性材料优选由橡胶和帘布组成。并通过改变空气弹簧中内囊5的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊5中内腔6里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。内囊5的大小一般分为大、中、小3种型号,在内囊5中都注满液体的情况下,内囊5数量多、体积大的一侧的刚度会更大。
每个内囊5上都设置有注入接头,且每个注入接头上都设置有阀门,注入接头在图中未画出。且注入接头是无缝连接在内囊5的外侧,注入接头和内囊5上都开有连通的通孔,在所述通孔中设置有阀门。打开阀门能向内囊5的内腔6中注入液体或气体,打开阀门也能将内腔6中的液体或气体排出;关闭阀门能防止内腔6中液体或气体溢出。通常情况下,内囊5中液体并没有注满,会留有少量的空间填充有气体,气体可以是常压气体,也可以注入高压气体。
如图1和图2所示,本实施例的空气弹簧受到外力作用时,气囊2挤压内囊5,上盖板1则提供止挡作用,在内调节板和上盖板1的共同作用下,使内囊5产生形变,为空气弹簧提供刚度。并通过改变内囊5的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊5中内腔6里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。
通过控制两侧内囊5不同的容积,在空气弹簧工作时限制不同方向的位移能力,从而影响空气弹簧系统在不同方向上的刚度,实现不同方向的刚度差异性,满足车辆在不同运动方向上的性能差异。
本实施例的图2中,设定左侧为空气弹簧运动的正方向,右侧为空气弹簧运动的负方向,并设定左侧上盖板1与气囊2之间的夹角为α,右侧上盖板1与气囊2之间的夹角为β,左侧上盖板1与气囊2之间的间距为H1,右侧上盖板1与气囊2之间的间距为H2。还能通过控制空气弹簧两侧的夹角α、β,在空气弹簧工作时提供不同的刚度,实现不同方向的刚度差异性,满足车辆在不同运动方向上的性能差异。当空气弹簧向负方向运动时,另一侧的位移受到上盖板1较大的限制,会增加空气弹簧负方向的刚度;反之当空气弹簧向正方向运动时,会增加空气弹簧正方向的刚度。
本实施例在固定安装好内囊5的个数和位置后,主要采用注入或排出内囊5中的液体或气体来调节空气弹簧各个方向上的刚度,调节起来非常方便、快捷,且效果好,成本低。
对比例一
如图3所示,对比例一与实施例一的不同在于,对比例一中空气弹簧在上盖板1与气囊2之间设置有橡胶块8,能通过改变橡胶块8的形状和大小来改变空气弹簧的刚度。但要改变对比例一中橡胶块8的形状和大小并不容易,每改变一次橡胶块8的形状和大小都会需要重新设计和制造出不同的硫化模具,会大会大幅度增加重新设计和制造的成本,且非常的耗时、耗力。
显然,在不脱离本发明所述原理的前提下,做出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种液体注入式调节刚度的空气弹簧,其特征在于,在空气弹簧的上盖板与气囊之间设置内囊,内囊围成有封闭的内腔,内腔中注入有液体,通过改变内囊的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊中内腔里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。
2.根据权利要求1所述的一种液体注入式调节刚度的空气弹簧,其特征在于,内囊沿空气弹簧的周向方向分布,相邻的两个内囊之间相互接触或留有间距。
3.根据权利要求2所述的一种液体注入式调节刚度的空气弹簧,其特征在于,空气弹簧上周向方向分布的内囊为非对称分布,能使得空气弹簧在横向与纵向方向上的刚度不同。
4.根据权利要求3所述的一种液体注入式调节刚度的空气弹簧,其特征在于,每个内囊上都设置有注入接头,且每个注入接头上都设置有阀门。
5.根据权利要求4所述的一种液体注入式调节刚度的空气弹簧,其特征在于,内囊由弹性材料制成,所述弹性材料由帘布和橡胶组成。
6.一种空气弹簧的液体注入式刚度调节方法,其特征在于,在空气弹簧的上盖板与气囊之间设置内囊,并使内囊围成封闭的内腔,向内腔中注入液体,在气囊和上盖板的共同作用下,使内囊产生形变,为空气弹簧提供刚度;通过改变内囊的数量、位置、大小中至少一项来调节空气弹簧的刚度;且还能通过改变每个内囊中内腔里液体的体积来调节空气弹簧的刚度。
7.根据权利要求6所述的一种空气弹簧的液体注入式刚度调节方法,其特征在于,将内囊沿空气弹簧的周向方向分布,并使相邻的两个内囊之间相互接触或留有间距,从而通过改变各个内囊的分布位置或相邻两个内囊之间的间距来改变空气弹簧的刚度。
8.根据权利要求7所述的一种空气弹簧的液体注入式刚度调节方法,其特征在于,将空气弹簧上周向方向分布的内囊设置为非对称分布,通过改变空气弹簧的横向或纵向方向上内囊的数量或大小,使得空气弹簧在横向与纵向方向上的刚度不同。
9.根据权利要求8所述的一种空气弹簧的液体注入式刚度调节方法,其特征在于,在每个内囊上都设置注入接头,且在每个注入接头上都设置有阀门,通过打开阀门来向内囊的内腔中注入液体或气体,也通过打开阀门来将内腔中的液体或气体排出;关闭阀门能防止内腔中液体或气体溢出,从而达到能单独改变每一个内囊中液体的体积,并通过改变不同内囊中液体的体积,来调节空气弹簧在各个方向上的刚度,从而使空气弹簧的刚度能满足车辆高速通过曲线轨道时的刚度需求。
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