[发明专利]空气弹簧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气弹簧，其可适用于铁路车辆用的无枕梁转向架(bolsterless bogie)。特别地，本发明提供了如下的空气弹簧装置：其能够使整个装置的上下方向的弹簧常数(spring constant)在宽的位移范围上维持足够小，以便实现铁路车辆的改进的乘坐舒适性：另一方面，即使在空气弹簧由于穿孔等而处于泄气状态下也能保持空气弹簧的柔性弹簧特性，以便实现车辆的安全行驶；并且即使在被施加大的垂直载荷而发生较大变形的情况下，也能确保实现对垂直方向力和水平方向力的有效弹性支撑。

背景技术

这种类型的空气弹簧装置也常被称为“欧式”空气弹簧装置，并且例如在专利文献1中公开。从该文献了解的空气弹簧装置包括：外筒；内筒；以跨接在内筒和外筒之间的方式布置的膜(diaphragm)；具有圆锥面或角锥面形式的外周面的支撑构件，跨接支撑构件的外周面和内筒之间布置有环状弹性体；以及减振构件，该减振构件具有布置在内筒和支撑构件之间的弹性构件，使得在弹性体已经弹性地变形预定量之后，开始弹性构件的由于内筒和支承构件之间的相对靠近的移动而引起的弹性变形。

在这种示例中，弹性构件形式的减振构件被配置在内筒和支撑构件之间，并且被构造成使得在弹性体已经弹性地变形预定量之后，开始弹性构件的由于内筒和支承构件之间的相对靠近的移动而引起的弹性变形。由此，说明了当作用于外筒的载荷超过预定水平时，归因于减振构件的弹性被增加到弹性体的弹性，使得易于增大弹簧常数。还说明了所公开的构造提供了其中空气弹簧在较轻载荷的情况下由于弹簧常数较小而具有柔性弹簧特性的状态以及空气弹簧在较重载荷的情况下由于弹簧常数较大而具有刚性弹簧特性的另一状态。结果实现了改进的空气弹簧，该空气弹簧包括具有圆锥台或角锥台形状的外周面的支撑构件，其中以跨接在支撑构件的外周面和内筒之间的形式配置的环状弹性体提供了非线性特性，该非线性特性允许弹性体在通常的正常操作中具有较柔的弹簧特性并且在被施加较重的载荷时具有较硬的弹簧特性。顺便提及，还说明了当弹性体由层叠橡胶制成时，支撑构件和内筒以稳定的方式彼此弹性地支撑。

专利文献1：日本特开2006-329280号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述现有技术的特征在于两种圆锥形元件的即均具有圆锥形状的弹性构件和缓冲构件(cushion member)的串联布置，该两种圆锥形元件被配置于在内筒和外筒之间延伸跨接的膜的下侧。由此，当弹性构件和缓冲构件两者都变形到它们的极限位置时，使支撑构件和内筒通过缓冲构件的非弹性构件而金属接触(metal contact)，使得随后不能对垂直载荷弹性支撑。此外，关于水平载荷的输入，尽管在金属接触之后，内筒和外筒可以相对滑动运动，但是随后不能对水平载荷弹性支撑。

本发明的任务是解决现有技术的上述问题。由此，本发明的主要目的是提供一种改进的空气弹簧装置，其即使在空气弹簧装置处于由穿孔等引起的泄气状态下而不能实现期望的弹簧功能时，也能充分地呈现出空气弹簧装置在上下方向上的柔性弹簧特性，以在保持可接受的乘坐舒适性的同时允许安全行驶。本发明的另一目的是提供一种改进的空气弹簧装置，其即使在发生大的变形使得柔性弹簧特性达到极限值而被施加大垂直载荷时也能够工作，以通过硬的弹簧常数弹性地支撑垂直载荷。本发明的又一个目的是提供一种改进的空气弹簧装置，无论垂直载荷的大小如何，该空气弹簧装置都能实现对水平载荷的柔性且弹性的支撑。

用于解决问题的方案

根据本发明，提供一种空气弹簧装置，其包括如下被配置成彼此串联连接的部件：空气弹簧，其具有被填充有气体的内部，该内部由上面板、下面板和筒状挠性膜体限定，其中筒状挠性膜体具有分别气密连接到上面板和下面板的端部；剪切弹簧部件，其包括内筒、外筒以及在内筒和外筒的相对的周面之间交替地层叠配置的环状橡胶构件和环状刚性板，剪切弹簧部件能响应于垂直载荷而剪切变形；以及压缩弹簧部件，其包括上端环、下端支撑板以及在上端环和下端支撑板之间交替地层叠配置的橡胶构件和刚性板，压缩弹簧部件能响应于垂直载荷而压缩变形；其中，空气弹簧装置还包括抵接部，该抵接部用于限制剪切弹簧部件的内筒和外筒之间在垂直方向上的相对位移量，使得相对位移被限制时，在内筒和下端支撑板之间留有间隙。

优选地，剪切弹簧部件包括层叠结构(laminated structure)，在层叠结构中，锥台状的橡胶构件和锥台状的刚性板彼此交替地层叠，所述层叠结构被接合到内筒和外筒。