空氣彈簧的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的特征在于：裝配有上面板、下面板和兩端部分別以氣密的方式連接至上面板和下面板的筒狀柔性膜體，內(nèi)部密封有壓力等于或大于大氣壓的加壓氣體，以及在上面板和下面板的彼此相對(duì)的表面的一個(gè)或兩個(gè)上設(shè)置有重均分子量為兩百萬(wàn)或更大的聚乙烯樹(shù)脂的滑動(dòng)板。
【專利說(shuō)明】空氣彈簧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣彈簧，該空氣彈簧能夠被用于軌道車輛、工業(yè)機(jī)械、汽車等。【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了一種空氣彈簧裝置，該空氣彈簧裝置包括上面板、下面板和兩端部分別氣密性地連接于兩面板的筒狀柔性膜體。空氣彈簧裝置的內(nèi)部密封有壓力等于或大于大氣壓的諸如加壓空氣等加壓氣體。專利文獻(xiàn)I還公開(kāi)了車輛懸架裝置，其中，主要由橡膠制成的剪切彈簧部件(例如錐臺(tái)狀彈簧部件)安裝在空氣彈簧的上面板側(cè)或下面板側(cè)并且由于沿豎直方向的輸入主要受到剪切變形。
[0003]在此車輛懸架裝置中，使上面板和下面板在處于彼此面接觸的狀態(tài)時(shí)可在水平方向上滑動(dòng)，以允許在未提供空氣的狀態(tài)(刺穿狀態(tài)(punctured state))下水平地移位。
[0004]因此，專利文獻(xiàn)I提出如下的一項(xiàng)技術(shù):在下面板上提供碳氟聚合物滑動(dòng)板，其與形成在上面板的下表面上的滑動(dòng)表面抵接，在鍍鋅磷化處理之后通過(guò)利用碳氟聚合物或二硫化鑰涂覆滑動(dòng)表面形成涂覆膜，以減小上面板和下面板相對(duì)于彼此滑動(dòng)時(shí)的摩擦力。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-127350號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0009]本發(fā)明提出一種空氣彈簧，該空氣彈簧能夠更加有效地減小面板的摩擦力。
[0010]用于解決問(wèn)題的方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧包括上面板、下面板以及筒狀柔性膜體，該筒狀柔性膜體的端部分別氣密性地連接于所述上面板和所述下面板，在所述空氣彈簧內(nèi)密封有壓力等于或大于大氣壓的加壓氣體，并且在所述上面板和所述下面板的彼此相對(duì)的表面中的至少一者上設(shè)置重均分子量為兩百萬(wàn)或更大的聚乙烯樹(shù)脂的滑動(dòng)板。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]在此空氣彈簧中，通過(guò)在上面板和下面板的彼此相對(duì)的表面的至少一者上提供具有兩百萬(wàn)或更大的重均分子量的聚乙烯樹(shù)脂的滑動(dòng)板，特別是在刺穿等時(shí)，在上面板和下面板相對(duì)于彼此水平地滑動(dòng)的情況下，作用在滑動(dòng)表面之間的摩擦力與傳統(tǒng)技術(shù)相比能夠被有效地減小。此外，基于高分子量的聚乙烯樹(shù)脂的固有特性，能夠獲得高耐磨耗性。
[0014]換句話說(shuō)，當(dāng)重均分子量小于兩百萬(wàn)時(shí)，空氣彈簧自身的重量能夠減小，但是就不可能獲得足夠小的摩擦系數(shù)或足夠的耐磨耗性。此外，上面板等的注射成型會(huì)變得困難，因此使得這些部件的生產(chǎn)變得困難。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0015]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧的實(shí)施方式的、附著有層疊橡膠的狀態(tài)的縱向首1J視圖。
[0016]圖2是示出在圖1的空氣彈簧的下面板內(nèi)所設(shè)置的槽的下面板的平面圖。
[0017]圖3是示出實(shí)施例中的空氣彈簧裝置的下面板的縱向剖視圖。
[0018]圖4是示出實(shí)施例和比較例的摩擦系數(shù)測(cè)量試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0020]在圖1中，參考標(biāo)記I表示整個(gè)空氣彈簧裝置，參考標(biāo)記2表示以水平姿態(tài)附著于例如車身側(cè)的上面板，參考標(biāo)記3表示下面板,參考標(biāo)記4表示具有圖1中的自密封結(jié)構(gòu)并且端部分別氣密性地連接于面板2和3的筒狀柔性膜體。元件2、3和4通過(guò)將具有預(yù)定壓力的氣體封閉在其內(nèi)部空間內(nèi)以使該空間形成氣室的方式構(gòu)成空氣彈簧5。氣體可以是空氣、非活性氣體等。
[0021]在這種情況下，凸臺(tái)2a設(shè)置于空氣彈簧5的上面板2作為通道隔板(passagediaphragm)。
[0022]在圖1所示的圖中，層疊橡膠6接合至空氣彈簧5的下面板3的下表面。層疊橡膠6具有水平的層疊結(jié)構(gòu)，該層疊結(jié)構(gòu)具有預(yù)定數(shù)量的交替設(shè)置的環(huán)形橡膠板和環(huán)形剛性板。形成在下面板3的中央部的氣體通道3a經(jīng)由層疊橡膠6的中央通孔6a和氣體通道6c與設(shè)置在轉(zhuǎn)向架側(cè)(truck side)的、未圖示的輔助氣室(auxiliary tank)連通。氣體通道6c形成在轉(zhuǎn)向架側(cè)的安裝用凸臺(tái)6b內(nèi)。這樣,氣體通道3a和6c形成對(duì)于沿豎直方向的輸入的氣體減振機(jī)構(gòu)。
[0023]層疊橡膠6的內(nèi)徑和外徑在圖1中均示出為相等的，但是對(duì)此并不做特別地限制。
[0024]注意的是，在圖1中通過(guò)將這樣的層疊橡膠6設(shè)置在空氣彈簧5的下面板3上而構(gòu)成的整個(gè)裝置被稱為空氣彈簧裝置I。
[0025]此外，在圖1所示的空氣彈簧5中，上端支撐構(gòu)件7附著于上面板2的圖1中的上偵牝并且下端支撐構(gòu)件8附著于層疊橡膠6的圖1中的下側(cè)。下端支撐構(gòu)件8包括在彈簧(轉(zhuǎn)向架)等的下方用于安裝和固定的下側(cè)凸臺(tái)6b。
[0026]在空氣彈簧裝置I中，上面板2和下面板3的彼此相對(duì)的表面中的至少一者，在圖1中為兩者，設(shè)置有具有兩百萬(wàn)或更大(優(yōu)選兩百萬(wàn)至三百萬(wàn))的重均分子量的聚乙烯樹(shù)脂的滑動(dòng)板2d和3d。
[0027]滑動(dòng)板2d和3d分別與圖1中的上面板2和下面板3 —體形成，但是上面板2和下面板3均可以由與滑動(dòng)板獨(dú)立的部件形成。也可以是上面板2和下面板3中的一者與滑動(dòng)板一體形成?？蛇x擇地，滑動(dòng)板可以僅形成在上面板和下面板中的一者上。
[0028]在此空氣彈簧裝置I中，通過(guò)利用氣體通道2b將預(yù)定壓力的氣體(諸如空氣、非活性氣體等)填充封入空氣彈簧5和輔助氣室，空氣彈簧5能夠獲得預(yù)定的彈簧機(jī)能。再者，通過(guò)使被封入的氣體響應(yīng)于作用在空氣彈簧5上的負(fù)載的波動(dòng)、空氣彈簧5的振動(dòng)輸入等經(jīng)由氣體通道6c在空氣彈簧5和輔助氣室之間進(jìn)行流動(dòng)和移位，基于由于氣體通道3a而產(chǎn)生的加壓氣體的摩擦、膨脹等能夠使空氣彈簧5獲得預(yù)定的減振作用。
[0029]此外，當(dāng)空氣彈簧裝置I安裝在軌道車輛等上時(shí)，空氣彈簧5吸收軌道車輛等的振動(dòng)，抑制由于來(lái)自軌道車輛等的負(fù)載而發(fā)生的豎直方向上的變形，且響應(yīng)于沿水平方向的輸入而在與該輸入同一方向上發(fā)生彎曲和變形。層疊橡膠6也由于沿前后方向的輸入受到大的剪切變形。因此，整個(gè)空氣彈簧裝置能夠保證沿水平方向的大變形量?；谶@些事實(shí)，空氣彈簧5可以吸收振動(dòng)，以改善駕乘期間的舒適性，同時(shí)空氣彈簧裝置I允許在前后方向有足夠的變形。因此，由于小彈性系數(shù)而具有軟彈簧特性的狀態(tài)可以保持直到一定量的負(fù)載，由于大彈性系數(shù)而具有硬彈簧特性的狀態(tài)可以在施加大負(fù)載時(shí)得到保持。
[0030]當(dāng)這些面板2和3由于沿豎直方向施加的大負(fù)載、空氣彈簧5的刺穿等而抵接時(shí)，滑動(dòng)板2d和3d發(fā)揮作用以確保沿面板2和3的水平面的足夠平滑的滑動(dòng)位移。此外，沿前后方向的大位移被基于滑動(dòng)板2d和3d的動(dòng)作的滑動(dòng)位移吸收。
[0031]在傳統(tǒng)的空氣彈簧中，面板所使用的材料通常為碳氟聚合物(PTFE:聚四氟乙烯)，但是碳氟聚合物的摩擦系數(shù)約為0.15。
[0032]相反地，在本發(fā)明中，滑動(dòng)板2d和3d由兩百萬(wàn)至三百萬(wàn)的聚乙烯樹(shù)脂形成，因此，可以獲得具有改善的滑動(dòng)特性且摩擦系數(shù)例如為0.1至0.15的面板。
[0033]換句話說(shuō)，成型性和加工性直到超過(guò)三百萬(wàn)才會(huì)變差，使得滑動(dòng)板變得不平滑而是扭曲(warp)，這會(huì)引起摩擦系數(shù)的增大。如果重均分子量小于兩百萬(wàn)，則滑動(dòng)板不能形成為足夠堅(jiān)固，引起滑動(dòng)板自身變形。因此，摩擦系數(shù)變成0.15或更大時(shí)，摩擦增大。
[0034]應(yīng)當(dāng)注意，如圖2所示，從滑動(dòng)板的中心放射狀延伸的一個(gè)或多個(gè)槽3e優(yōu)選地設(shè)置在設(shè)置于上面板2和下面板3的相對(duì)的表面的至少一者上的滑動(dòng)板2d和3d的面向氣體腔室的一側(cè)。利用這種結(jié)構(gòu)可以保證當(dāng)諸如空氣的氣體被封閉在空氣彈簧5內(nèi)時(shí)的通道?？梢灾辉诨瑒?dòng)板內(nèi)形成槽，或者也可以形成具有至上面板2和/或下面板3的深度的槽。
[0035]此處，槽3e不限于線性的，也可以延伸為Z字形形狀、波形形狀、彎曲形狀、曲柄形狀等。
[0036]此外，當(dāng)上面板2和下面板3中的至少一者與滑動(dòng)板2d和3d —體形成時(shí)，沒(méi)必要將上面板2和下面板3分別粘結(jié)于或者附著于滑動(dòng)板2d和3d。因此，可以減少制造步驟的數(shù)量，因此增大生產(chǎn)率。再者，當(dāng)上面板在抵接相對(duì)的下面板的狀態(tài)下滑動(dòng)時(shí)，沒(méi)有滑動(dòng)板從上面板和下面板中的與滑動(dòng)板一體形成的上述至少一者剝離的風(fēng)險(xiǎn)。也可以抑制滑動(dòng)板的相對(duì)于與滑動(dòng)板一體形成的上面板和/或下面板的移位，特別是沿滑動(dòng)板的徑向的移位。這樣，能夠進(jìn)一步穩(wěn)定面板的滑動(dòng)位移。
[0037]當(dāng)滑動(dòng)板與上面板2和/或下面板3分開(kāi)形成，并且如上所述形成具有至上面板2和/或下面板3的深度的槽時(shí)，由于滑動(dòng)板的錯(cuò)位(misalignment)，槽可能在滑動(dòng)板與上面板2和/或下面板3之間的邊界處錯(cuò)位，阻擋了氣體的流動(dòng)。相反地，通過(guò)與上面板2和/或下面板3 —體形成滑動(dòng)板，即使當(dāng)上面板2和/或下面板3大幅地移位時(shí)，也可以保證通過(guò)槽的氣體流動(dòng)平穩(wěn)。
[0038]此外，由于無(wú)金屬材料等用于上面板2和下面板3，所以可以減小空氣彈簧的重量。
[0039]實(shí)施例
[0040]接下來(lái)，制造如下的具有圖1至圖3所示的結(jié)構(gòu)的樣品:具有兩百萬(wàn)的分子量的聚乙烯樹(shù)脂(Ticona公司的⑶R UHMW-PE5113)的下面板的實(shí)施例空氣彈簧裝置，具有聚四氟乙烯(NIPPON PILLAR PACKING C0., Ltd.公司的Pilaf1n G4)的下面板的比較例空氣彈簧裝置I，以及具有十萬(wàn)的分子量的聚乙烯樹(shù)脂(Prime Polymer C0., Ltd.公司的H1-ZEX2100J)的下面板的比較例空氣彈簧裝置2。然后，評(píng)估各個(gè)樣品的摩擦系數(shù)。注意的是，在實(shí)施例空氣彈簧裝置和比較例空氣彈簧裝置I和2中，上面板由金屬材料制成，下面板與滑動(dòng)板一體形成，使得下面板自身構(gòu)成滑動(dòng)板。
[0041]對(duì)于本發(fā)明，除上面板和下面板之外不需要改動(dòng)空氣彈簧裝置的結(jié)構(gòu)，因此，本發(fā)明的空氣彈簧裝置的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的空氣彈簧裝置的結(jié)構(gòu)幾乎相同。
[0042]使實(shí)施例空氣彈簧裝置和比較例空氣彈簧裝置I和2在施加50KN的豎直負(fù)載的情況下以各種速度沿水平方向振動(dòng)，并且測(cè)量摩擦系數(shù)。圖4示出測(cè)量結(jié)果。
[0043]從圖4的結(jié)果可以清楚的知道，實(shí)施例空氣彈簧裝置與比較例空氣彈簧裝置I和2相比摩擦系數(shù)減小。
[0044]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0045]I 空氣彈簧裝置
[0046]2 上面板
[0047]2a 凸臺(tái)
[0048]2b 氣體通道
[0049]2d, 3d 滑動(dòng)板
[0050]3e 槽
[0051]3 下面板
[0052]3a 氣體通道
[0053]4 筒狀柔性膜體
[0054]5 空氣彈簧
[0055]6 層疊橡膠
[0056]6a 中央通孔
[0057]6b 安裝用凸臺(tái)
[0058]6c 氣體通道
[0059]7 上端支撐構(gòu)件
[0060]8 下端支撐構(gòu)件
【權(quán)利要求】
1.一種空氣彈簧，其包括: 上面板； 下面板；以及 筒狀柔性膜體，該筒狀柔性膜體的端部分別氣密性地連接于所述上面板和所述下面板， 在所述空氣彈簧內(nèi)密封有壓力等于或大于大氣壓的加壓氣體，并且在所述上面板和所述下面板的彼此相對(duì)的表面中的至少一者上設(shè)置重均分子量為兩百萬(wàn)或更大的聚乙烯樹(shù)脂的滑動(dòng)板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣彈簧，其特征在于，所述聚乙烯樹(shù)脂的所述滑動(dòng)板包括從所述滑動(dòng)板的中央放射狀延伸的一個(gè)或多個(gè)槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣彈簧，其特征在于，所述滑動(dòng)板與所述上面板和所述下面板中的至少一者一體形成。
【文檔編號(hào)】B61F5/10GK104011426SQ201280063241
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】新井潤(rùn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利司通