[发明专利]非线性空气弹簧及其横向刚度设计方法

说明书

非线性空气弹簧，包括上盖板、同轴设置在上盖板下方的支撑板、上下子口分别装在上盖板和支撑板上的气囊、同轴粘结在支撑板底部的环形橡胶堆和固定在支撑板顶面的磨耗板，支撑板中心位置具有向下凸起伸入至环形橡胶堆内腔中的限位凸起，环形橡胶堆的底板中心位置具有向上凸起的限位止档，限位止档顶面为凹槽形状形成限位凹槽，限位凸起沿中轴线伸入限位凹槽中且与限位凹槽不接触，其特征在于所述的限位凸起上套装有弹性止挡，所述的弹性止挡伸入至限位凹槽中且与限位凹槽不接触。本发明实现了三级横向非线性刚度，更好地适应各种线路情况，保证车辆的安全性要求。本发明还提供一种非线性空气弹簧的横向刚度设计方法。

技术领域

本发明涉及一种非线性空气弹簧及其横向刚度设计方法，属于空气弹簧领域。

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，施加在车辆前后方向和左右方向上的振动幅度是不一样的，通常车辆左右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，存在左右方向上刚度不足的问题。车辆在通过曲线时会产生较大的离心力，车体发生横向偏移，乘客的舒适度会降低。为了降低车辆过曲线时由离心力产生的较大横向偏移，现有的技术是在空气弹簧内部设置一个横向硬止档，当横向位移超过硬止档间隙时，空气弹簧的横向刚度明显增大，车辆的横向位移增加速度减慢，从而提高乘客的舒适度。但通过硬止档只能实现二级横向刚度，不能较好地适应不同线路的要求，且硬止档工作时会产生冲击力，止档表面会出现较严重的磨损，冲击力容易导致连接部件松动。如何更好的适应不同线路的要求，进一步提高空气弹簧的横向刚度，减小列车通过较小的曲线时的横向位移，是本发明的研发目的。

发明内容

本发明提供的非线性空气弹簧及其横向刚度设计方法，实现了三级横向非线性刚度，更好地适应各种线路情况，在直线运行时提供最小的一极横向刚度，以满足高速运行的平稳性要求，过较大曲线时提供二级横向刚度，以满足乘客的舒适性要求，过较小曲线时提供三级横向刚度，保证车辆的安全性要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

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

优选的，所述的弹性止挡为套装在限位凸起上的金属橡胶元件，包括橡胶层和与硫化粘结在橡胶层外周的外套层，所述的限位凸起用于安装弹性止挡的部位为倒凸字形状，具有径向的环形平面，弹性止挡装在环形平面的下方，且与环形面轴向隔开不接触，限位凹槽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。

优选的，所述的橡胶层的径向厚度大于环形平面的径向宽度，弹性止挡通过内套层与限位凸起套装，内套层硫化粘结在橡胶层的内壁上且套装在限位凸起上或弹性止挡通过橡胶层与限位凸起的硫化粘结与限位凸起套装。

优选的，所述的弹性止挡与限位凹槽之间的径向间距为S1，在橡胶层上开有沿轴向的通孔，所述的通孔的数量为两个且左右对称分布，通孔的最小径向宽度为S2，S1≥S2。

优选的，所述的通孔沿周向呈圆弧状，且包括中间圆弧部和联通在中间圆弧部两端的端部，端部的径向宽度大于中间圆弧部的径向宽度。