[发明专利]非线性空气弹簧及其横向刚度设计方法

权利要求书

1.非线性空气弹簧，包括上盖板（1）、同轴设置在上盖板（1）下方的支撑板（2）、上下子口分别装在上盖板（1）和支撑板（2）上的气囊（3）、同轴粘结在支撑板（2）底部的环形橡胶堆（4）和固定在支撑板（2）顶面的磨耗板（5），支撑板（2）中心位置具有向下凸起伸入至环形橡胶堆（4）内腔中的限位凸起（6），环形橡胶堆 （4）的底板中心位置具有向上凸起的限位止档（7），限位止档（7）顶面为凹槽形状形成限位凹槽（71），限位凸起（6）沿中轴线伸入限位凹槽（71）中且与限位凹槽（71）不接触，其特征在于所述的限位凸起（6）上套装有弹性止挡（8），所述的弹性止挡（8）伸入至限位凹槽（71）中且与限位凹槽（71）不接触；

所述的弹性止挡（8）为套装在限位凸起（6）上的金属橡胶元件，包括橡胶层（81）和与硫化粘结在橡胶层（81）外周的外套层（82），所述的限位凸起（6）用于安装弹性止挡（8）的部位为倒凸字形状，具有径向的环形平面（61），弹性止挡（8）装在环形平面（61）的下方，且与环形面（61）轴向隔开不接触，限位凹槽（71）为沿空气弹簧左右方向的U字型凹槽，且沿空气弹簧前后方向为开口对通结构。

2.根据根据权利要求1所述的非线性空气弹簧，其特征在于所述的橡胶层（81）的径向厚度大于环形平面（61）的径向宽度，弹性止挡（8）通过内套层（83）与限位凸起（6）套装，内套层（83）硫化粘结在橡胶层（81）的内壁上且套装在限位凸起（6）上或弹性止挡（8）通过橡胶层（81）与限位凸起（6）的硫化粘结与限位凸起（6）套装。

3.根据权利要求2所述的非线性空气弹簧，其特征在于所述的弹性止挡（8）与限位凹槽（71）之间的径向间距为S1，在橡胶层（81）上开有沿轴向的通孔（81.1），所述的通孔（81.1）的数量为两个且左右对称分布，通孔（81.1）的最小径向宽度为S2，S1≥S2。

4.根据权利要求3所述的非线性空气弹簧 ，其特征在于所述的通孔（81.1）沿周向呈圆弧状，且包括中间圆弧部（81.2）和联通在中间圆弧部（81.2）两端的端部（81.3），端部（81.3）的径向宽度大于中间圆弧部（81.2）的径向宽度。

5.根据权利要求4所述的非线性空气弹簧，其特征在于所述的内套层（83）在与中间圆弧部（81.2）相径向对齐的位置具有凸耳（83.1），凸耳（83.1）的径向厚度大于内套层（83）其它部位的径向厚度，端部（81.3）向内凹进，凸耳（83.1）位于通孔（81.1）的两个端部（81.3）之间且沿周向为圆弧形状，凸耳（83.1）与中间圆弧部（81.2）径向隔开。

6.根据权利要求1所述的非线性空气弹簧，其特征在于所述的外套层（82）为由耐磨材料制动的耐磨层。

7.权利要求1至6任一项所述的非线性空气弹簧的横向刚度设计方法，根据空气弹簧的横向变刚度需求，设计气囊（3）的充气量及环形橡胶堆（4）的刚度，从而调节空气弹簧的一级横向刚度；设计弹性止挡（8）的轴向位置以及弹性止挡（8）与限位凹槽（71）的径向间隙，以调节空气弹簧的一次变刚度拐点，从而调节空气弹簧的二级横向刚度；设计弹性止挡（8）的结构，以调节空气弹簧的二次变刚度拐点，从而调节空气弹簧的三级横向刚度。

8.根据权利要求7所述的非线性空气弹簧的横向刚度设计方法，其特征在于“设计弹性止挡（8）的轴向位置以及弹性止挡（8）与限位凹槽（71）的径向间隙，以调节空气弹簧的一次变刚度拐点，从而调节空气弹簧的二级横向刚度”是指设计弹性止挡（8）与限位凹槽（71）之间的径向间距为S1的值，以调节空气弹簧一次变刚度拐点位置，设计弹性止挡（8）轴向高度及在限位凸起（6）上的轴向位置，以调节空气弹簧一次变刚度捌点的刚度值，从而调节空气弹簧的二级刚度。

9.根据权利要求7所述的非线性空气弹簧的横向刚度设计方法，其特征在于“设计弹性止挡（8）的结构，以调节空气弹簧的二次变刚度拐点，从而调节空气弹簧的三级横向刚度”是指设计凸耳（83.1）径向厚度、周向长度以及通孔（81.1）的最小径向宽度S2，以调节空气弹簧二次变刚度捌点的位置和刚度值，从而调节空气弹簧三级刚度。