一種單位顆?？諝鈴椈傻闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單位顆粒空氣彈簧，包括其彈簧本體，所述彈簧本體有實心和空心兩種制作方式。所述彈簧本體由用于緩沖的顆粒彈簧，和用于填裝顆粒彈簧的分段袋，以及用于約束分段袋內(nèi)的顆粒彈簧的外套，其均采用纖維布和橡膠復(fù)合工藝制作。所述顆粒彈簧為圓球形，由初胎和保護(hù)層組成，所述顆粒彈簧在分段袋內(nèi)與相鄰顆粒彈簧之間的空隙設(shè)置有傳接顆粒；所述分段袋和外套上設(shè)置有排氣孔和排氣口，所述外套約束部位的纖維復(fù)合層比緩沖部位的厚。本發(fā)明的單位顆?？諝鈴椈删哂辛己玫木彌_防護(hù)性能，柔和的反彈屬性，其空心的彈簧本體可借助外套上的連接位任意組合。
【專利說明】
一種單位顆?？諝鈴椈?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動車安全防護(hù)的一種空氣緩沖彈簧，尤其是一種填充有多個單位空氣顆粒的緩沖彈簧。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今世界的交通越來越發(fā)達(dá)，人們對出行的方式也越來越多樣化，同時也對交通工具的安全性能要求也越來越高。越來越多的交通事故讓人們對自己的愛車的安全防護(hù)從被動的防護(hù)方式，即車身防護(hù)裝置采用剛性的如金屬保險杠防撞裝置，轉(zhuǎn)而要求更安全的主動防護(hù)方式，即在金屬保險杠與車身之間設(shè)置金屬彈簧來主動緩沖剛性撞擊。如中國專利97208274.3。還包括各種各樣的緊急制動裝置，在車身遭遇碰撞時或以智能技術(shù)探測到風(fēng)險時使發(fā)動機(jī)熄火并緊急剎車，來減輕碰撞損失或減少減少碰撞風(fēng)險。
[0003]發(fā)明緊急制動裝置是汽車世界的一大發(fā)明，但是，不管是車身接觸時還是電子智能探測到風(fēng)險時啟動緊急制動裝置，要保證汽車安全的一個永恒的主題是增強(qiáng)車身防護(hù)性能。金屬保險杠和是金屬彈簧是現(xiàn)有技術(shù)防護(hù)主要零部件，但它們在給車身提供防護(hù)的同時也暴露出了它們在安全防護(hù)的局限性，首先是不可能無節(jié)制的使用金屬或纖維復(fù)合材料來加強(qiáng)車身的防護(hù)性能，那樣不但汽車本身的負(fù)載功率不允許，同時汽車標(biāo)準(zhǔn)(車身尺寸)也會遭到限制。那就需要主動緩沖裝置，采用金屬彈簧可以起到一定的主動抵消沖擊力的緩沖作用，但金屬彈簧也有缺陷——首先是彈簧本身，要在高強(qiáng)度的碰撞中保證乘客安全，不僅要有支撐力足夠大的或數(shù)量足夠多的金屬彈簧來抵消強(qiáng)大的沖擊力，還需要足夠的緩沖行程，否則就算彈簧的支撐力再大或數(shù)量足夠多，彈簧的緩沖行程不夠，那也只能算是有限度主動緩沖。但彈簧的支撐力和它的彈簧絲的直徑是成正比的，即支撐力越大彈簧絲的直徑越大，以現(xiàn)有彈簧技術(shù)要滿足足夠的彈簧行程彈簧的長度可能不會適合。
[0004]汽車安全性能不僅是增強(qiáng)撞擊防護(hù)性能，還有撞擊之后的安全系數(shù)。當(dāng)發(fā)生交通事故，汽車碰撞雙方不僅要比較撞擊時的防護(hù)性能，還有撞擊后的保護(hù)要求。由于彈簧承受的力有多大它回彈的力就有多大，假設(shè)車身的緩沖彈簧有足夠大的支撐力，也有足夠距離的緩沖行程，那么在高速撞擊時巨大的沖擊力將被彈簧的主動緩沖抵消進(jìn)而滿足了乘客對撞擊防護(hù)性能的要求，但彈簧對車身緩沖保護(hù)的同時也為彈簧本身儲存了巨大的能量，在碰撞雙方的沖擊力消失后彈簧失去壓力將會把其承受的力反彈給碰撞雙方的車身，這個力遠(yuǎn)大于車身本身的摩擦抵抗力，它將會將車身反彈出去給乘客帶來第二次甚至更多次的傷害。
[0005]綜上所述，現(xiàn)今汽車安全防護(hù)技術(shù)和防碰撞零部件不能滿足乘客對車身防護(hù)性能的要求，我們需要更有效的緩沖防護(hù)產(chǎn)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)在緩沖防護(hù)方面的缺陷，提供一種單位顆粒空氣彈簧，應(yīng)用空氣的壓縮和解壓特征來滿足乘客對車身安全防護(hù)的需求。
[0007]本發(fā)明所述的單位顆粒空氣彈簧，包括彈簧本體，所述彈簧本體包括用于緩沖作用的顆粒彈簧，和用于裝填顆粒彈簧的分段袋，以及用于增加對顆粒彈簧束縛強(qiáng)度的外套。
[0008]所述顆粒彈簧是一種內(nèi)部填充有氣體的初胎，所述初胎由纖維布和密封性能好的橡膠復(fù)合制作而成，初胎內(nèi)填充的是具有一定壓力的氮氣或其它氣體。
[0009]為進(jìn)一步增強(qiáng)初胎的氣密性能和耐用性，所述初胎外面設(shè)置有保護(hù)層。所述保護(hù)層由一層或多層纖維布和氣密性能好的橡膠復(fù)合制作，保護(hù)層的設(shè)置方式可以是單獨的，即保護(hù)層和初胎分開制作好后，再用外套將初胎包裹進(jìn)行密封；所述保護(hù)層的還可以是直接用纖維布將初胎包裹后再和橡膠復(fù)合制作。為使顆粒彈簧制作好后是一種具有良好緩沖性能的空氣彈簧，所述顆粒彈簧為圓球形。
[0010]所述顆粒彈簧是一種較小的顆粒，要最大限度的使用它的緩沖功能需要多個顆粒彈簧組合來使用。如采用分段袋將其約束成型，所述分段袋由纖維布和橡膠復(fù)合制作而成，將多個顆粒彈簧按規(guī)則排列裝填進(jìn)分段袋，填滿后將填充口封閉并填充一定氣壓的氣體以平衡內(nèi)胎內(nèi)的顆粒彈簧的氣壓，以減少顆粒彈簧內(nèi)的氣體泄漏的可能性，增加其耐用性。
[0011]所述顆粒彈簧裝進(jìn)分段袋后，其相鄰的顆粒彈簧之間不可避免的會留有空隙，為使本發(fā)明所述的單位顆?？諝鈴椈蓳碛懈咝У木彌_沖擊力的性能，在所述顆粒彈簧之間的空隙設(shè)置有傳接顆粒，以使相鄰的顆粒彈簧有更多的接觸面來協(xié)同承擔(dān)沖擊力。所述傳接顆?？梢允潜阮w粒彈簧更小的空氣顆粒彈簧，也可以是軟質(zhì)的橡膠粒。
[0012]雖然在相鄰顆粒彈簧之間的空隙設(shè)置了傳接顆粒，但不可能把所有的空隙都填滿，因而其相鄰顆粒彈簧之間始終還是有空隙。為防止在快速沖擊的情況下內(nèi)胎或分段袋因氣壓突然增高而破裂，而使顆粒彈簧不能有效緩沖，所述分段袋的纖維復(fù)合層上設(shè)置有排氣孔，所述排氣孔設(shè)置有能夠承受一定氣壓的密封層，即分段袋的袋布由一層或多層纖維布與橡膠復(fù)合制作而成，但設(shè)置在胎壁或袋布上的排氣孔位置只有橡膠層而不設(shè)置纖維布來增強(qiáng)其抗壓性能，并使其在平時能夠承受一定的氣壓，而一定的沖擊力沖擊時可以輕易的沖破該密封層，進(jìn)而使顆粒彈簧發(fā)揮最佳緩沖性能。
[0013]為進(jìn)一步約束顆粒彈簧并強(qiáng)化其緩沖性能，本發(fā)明的彈簧本體設(shè)置有外套來進(jìn)一步約束內(nèi)胎或分段，以使其內(nèi)部的顆粒彈簧在強(qiáng)有力的約束環(huán)境下能夠最大限度的發(fā)揮其緩沖性能，所述外套由纖維布和橡膠復(fù)合制作而成。進(jìn)一步的，所述外套的約束部位的纖維復(fù)合層比外套緩沖部位的纖維層厚，所述外套上設(shè)計有和分段袋上排氣孔同樣功能的排氣口以使其在受到?jīng)_擊的時候，不會因其內(nèi)部的氣體壓力突然增加而沖破外套，進(jìn)而增加本發(fā)明的安全使用性能。
[0014]所述彈簧本體可以是實心的，也可以是空心的。所述實心的是指將彈簧本體的外套設(shè)計成圓球形或半圓球形的實體模式，其球形部位為緩沖部位，腰部或底部為約束部位；所述空心的是指彈簧本體的中間設(shè)置有如輪胎狀的空心部分以方便套在特定部件上的圓圈形外套，其胎面結(jié)合部區(qū)域為約束部位，胎側(cè)兩面為緩沖部位。
[0015]進(jìn)一步的，所述外套采用分體式制作方式，以方便填裝顆粒彈簧。根據(jù)彈簧本體的具體特征設(shè)計，如輪胎形的空心彈簧本體的外套可采用均等的對剖的兩部分制作，在其中一部分依序裝填好分段后，將領(lǐng)一部分合上并在其結(jié)合部用膠水進(jìn)行永久性連接。
[0016]進(jìn)一步的，所述外套的密封連接處設(shè)置有連接位，所述連接位用于和另一個空心彈簧本體連接。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]1、良好的安全防護(hù)性能:本發(fā)明提供的單位顆?？諝鈴椈刹捎糜啥鄠€顆粒彈簧組合的方式，每個顆粒彈簧采用氣密性好的橡膠作制初胎，并使用纖維增強(qiáng)工藝對其進(jìn)行增強(qiáng)防護(hù)。這樣既限制了顆粒彈簧的擴(kuò)展延伸性能，又使顆粒彈簧有了良好的壓縮環(huán)境一在顆粒彈簧受到?jīng)_擊時，其受到?jīng)_擊的力將會對其緩沖部位進(jìn)行壓縮，球形顆粒彈簧的縱向纖維不會影響壓縮方向的力；其內(nèi)部增高的氣壓將全力尋求突破口以使其破裂，在初胎的外層設(shè)置的保護(hù)層可以保障顆粒彈簧的氣密可靠性；其約束部位會盡力延伸膨脹，由于顆粒彈簧是圓球形的，其采用的纖維增強(qiáng)工藝的橫向纖維將會緊緊箍緊顆粒彈簧的約束部位以確保其壓縮環(huán)境。同時多個顆粒彈簧組合成的單位顆?？諝鈴椈蓪⒕彌_沖擊的力以協(xié)同的方式使各個顆粒彈簧各自獨立承擔(dān)其緩沖任務(wù)，增強(qiáng)了防護(hù)可靠性。分段式的組合方式既方便了制作程序又增加了各個分段的獨立性，其排氣孔和外套上的排氣口的設(shè)計更是在平時確保了顆粒彈簧氣密性的同時不會影響沖擊時的緩沖性能，同時不會因某一個顆粒彈簧發(fā)生意外漏氣或破裂而嚴(yán)重影響到彈簧本體的整體防護(hù)性能。
[0019]2、理想的緩沖行程:金屬彈簧的最大緩沖行程是自由高度減去彈簧絲的直徑之和后的距離，因此金屬絲直徑大小決定金屬彈簧的荷載和行程，其本身的直徑厚度是影響彈簧自由高度的決定要素本。本發(fā)明的單位顆粒空氣彈簧雖然由外套、內(nèi)胎和顆粒彈簧三方面構(gòu)成，但其內(nèi)部主要的是氣體，其實際凈厚度占用彈簧直徑比例很小。但具有強(qiáng)力束縛的顆粒彈簧的緩沖效果卻相當(dāng)明顯——在受到?jīng)_擊時，顆粒彈簧在約束部位的緊箍作用下，緩沖部位向內(nèi)壓縮其內(nèi)部的氣體，由于氣體越壓縮它對初胎密封層的支撐力越大，進(jìn)而使單位顆?？諝鈴椈傻挚箾_擊力的緩沖荷載越大，由于氣體可以被壓縮成液體，所以從某種意義上來說，本發(fā)明的單位顆?？諝鈴椈傻淖畲笥行Ш奢d是把該所填充的氣體壓縮成液體的力，其緩沖行程是其外套內(nèi)的氣體實際厚度。
[0020]3)、相對柔和的反彈屬性:金屬彈簧由于其致密的分子結(jié)構(gòu)決定了它被壓縮時只能以形變的方式對施力部件進(jìn)行緩沖支撐，這也決定了它在復(fù)位反彈時具有快速性、剛猛性。也就是說金屬彈簧對施加給它力的施力部件會以同樣大小的力對其進(jìn)行快速、猛烈的反擊。本發(fā)明圓球形的單位顆?？諝鈴椈苫貜椃磸棔r相比金屬彈簧要柔和得多——在顆粒彈簧受到?jīng)_擊時，其約束部位由于采用了纖維增強(qiáng)工藝因而不會膨脹，而緩沖部位受力后將向其內(nèi)部壓縮，這樣顆粒彈簧內(nèi)的氣體將由于被壓縮而被迫改變其分子排列，因而顆粒彈簧的復(fù)位反彈過程就是其內(nèi)部氣體分子逐步解壓的過程。而且由于其是纖維材料和空氣，相比于金屬材料輕很多。這說明了氣體彈簧復(fù)位反彈的屬性是比較柔和的，緩慢的，因而本發(fā)明的單位顆粒空氣彈簧最大限度的避免了對撞擊雙方造成二次傷害的可能性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在附圖中相應(yīng)的參考標(biāo)志指示相應(yīng)的部分，其中:
[0022]圖1是本發(fā)明彈簧本體內(nèi)部的分段組合示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明彈簧本體的組合示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明顆粒彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明顆粒彈簧初胎的纖維增強(qiáng)示意圖。
[0026]圖5是本發(fā)明彈簧本體的截面透視圖。
[0027]圖6是本發(fā)明分段的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:1—彈簧本體、2—外套、3—分段、4—顆粒彈簧、5——傳接顆粒、
6——排氣孔、7——分段袋、8——內(nèi)胎、9——連接位、11——初胎、12——保護(hù)層、13——纖維布、14——排氣口、15——緩沖部位、16——緩沖部位、17——約束部位、18——約束部位。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，作出各種替換和變更，均應(yīng)包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。
[0030]參照所有附圖，本發(fā)明的單位顆?？諝鈴椈?，包括彈簧本體1，所述彈簧本體I包括用于緩沖的顆粒彈簧4，和用于裝填顆粒彈簧4的分段袋7，以及用于約束分段內(nèi)顆粒彈簧4的外套2，還設(shè)置有用于填充相鄰顆粒彈簧4之間空隙的傳接顆粒5。
[0031]所述顆粒彈簧4的初胎11采用纖維布13和橡膠復(fù)合工藝制作。所述初胎11內(nèi)部填充有一定氣壓的氮氣或其它氣體，并在其外面設(shè)置有保護(hù)層12以加強(qiáng)初胎11的抗壓縮強(qiáng)度，并進(jìn)一步增加初胎11的氣密性以保證其耐用性。
[0032]將多個顆粒彈簧4按規(guī)則有序的裝入分段袋7并密封，所述按規(guī)則有序的排列指的是按一層一層的排列方式，即根據(jù)外套2容納分段袋7的實際空間設(shè)計顆粒彈簧4和傳接顆粒的規(guī)格，裝入一層顆粒彈簧4再填上傳接顆粒，然后再裝入下一層顆粒彈簧，再填上傳接顆粒，以此方式有序裝填，其主要是為了保證各分段支撐力的均勻性，并方便標(biāo)準(zhǔn)化制作。所述分段袋I采用纖維布和橡膠復(fù)合工藝制作。為增加分段袋I內(nèi)的顆粒彈簧4的耐用性，所述封閉的分段袋內(nèi)填充有一定氣壓的氮氣或其它氣體，并在其袋壁上設(shè)置有排氣孔6 (未出示)，所述排氣孔6沒有設(shè)置纖維布以使其在分段袋7制作號后該處只有橡膠密封層，排氣孔6的抗壓強(qiáng)度應(yīng)設(shè)計為能在平時保持分段袋內(nèi)的氣壓，以平衡顆粒彈簧4內(nèi)的氣壓來保障顆粒彈簧4內(nèi)的氣體不會泄漏，而在受到一定外力擠壓時又可以被沖破以排出分段袋7內(nèi)的氣體，進(jìn)而避免分段袋7被突然增高的氣壓沖破以保障顆粒彈簧4的緩沖環(huán)境。
[0033]將裝有顆粒彈簧4的分段3有序裝入外套2內(nèi)，所述外套2采用分體式制作方法，以方便裝入分段，并設(shè)置有用于組合的連接位9。根據(jù)不同環(huán)境的需要，彈簧本體I可以是實心的，也可以是空心的，所述空心的是指彈簧本體I的中間設(shè)置有如輪胎狀的空心部分以方便套在特定部件上。外套2既是彈簧本體I的外觀形狀，更是發(fā)揮顆粒彈簧4的緩沖效率的基礎(chǔ)，為進(jìn)一步加強(qiáng)外套2對顆粒彈簧4的約束強(qiáng)度，所述外套的約束部位比緩沖部位厚，以象輪胎的子午線一樣強(qiáng)化約束部位的強(qiáng)度。為保障顆粒彈簧4的緩沖環(huán)境，所述外套上設(shè)置有排氣口 14，所述排氣口 14的設(shè)計和排氣孔6的一樣，以在彈簧本體受到?jīng)_擊時不影響其內(nèi)部分段錯位。
[0034]顆粒彈簧4和分段袋7內(nèi)填充的氣體建議填充氮氣，以使其隨機(jī)動車運動的時候不會產(chǎn)生過高的溫度而影響其氣體發(fā)生熱膨脹。
[0035]將一個或多個彈簧本體I設(shè)置在固定在車身縱梁上的防護(hù)板和迎接撞擊的保險杠之間，當(dāng)保險杠受到撞擊時，其受到?jīng)_擊的力將傳遞給彈簧本體I的緩沖部位15，緩沖部位15將被迫向防護(hù)板壓縮，彈簧本體的緩沖部位16在防護(hù)板的反作用下對彈簧本體I實施反壓縮，這樣在緩沖部位15和16的壓縮下彈簧本體I內(nèi)相鄰的顆粒彈簧4內(nèi)將協(xié)同應(yīng)對所受外部施加的力，其內(nèi)部的氣體分子將被壓縮重組，同時將其所受壓力轉(zhuǎn)換成空氣能的能量儲存，并在這一壓縮過程中運用其支撐力對保險杠實施緩沖，進(jìn)而對撞擊物體實施緩沖。
[0036]本發(fā)明的單位顆?？諝鈴椈蛇m用于所有適用環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種單位顆?？諝鈴椈?，包括彈簧本體(I )，所述彈簧本體(I)設(shè)置有外套(2)，其特征在于:所述外套(2)內(nèi)裝填有顆粒彈簧(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單位顆?？諝鈴椈桑涮卣髟谟?所述顆粒彈簧(4)由初胎(11)構(gòu)成，所述初胎(11)內(nèi)填充有一定氣壓的氮氣或其它氣體，所述初胎(11)的胎由纖維布(13)和橡膠復(fù)合制作而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單位顆?？諝鈴椈桑涮卣髟谟?所述外套(2)內(nèi)的顆粒彈簧(4)采用分段袋(7)以分段(3)的方式裝填。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單位顆?？諝鈴椈?，其特征在于:所述顆粒彈簧(4)相鄰之間的空隙設(shè)置有傳接顆粒(5 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單位顆粒空氣彈簧，其特征在于:所述分段袋(7)的由纖維布和橡膠復(fù)合制作而成，所述分段袋(7 )上設(shè)置有排氣孔(6 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單位顆?？諝鈴椈?，其特征在于:所述彈簧本體(I)有實心和空心兩種制作方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單位顆?？諝鈴椈?，其特征在于:所述外套(2)由纖維布和橡膠復(fù)合制作而成，所述外套(2)的約束部位的纖維復(fù)合層比緩沖部位的厚。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種單位顆?？諝鈴椈桑涮卣髟谟?所述外套(2)上設(shè)置有排氣口(14)。
9.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的一種單位顆?？諝鈴椈桑涮卣髟谟?所述外套采用分體式方式制作，并在裝填好分段(3)后采用膠水將結(jié)合處密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單位顆?？諝鈴椈桑涮卣髟谟?所述空心方式制作的外套(2 )上設(shè)置有連接位(9 )。
【文檔編號】F16F7/01GK104514829SQ201310462257
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年10月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月4日
【發(fā)明者】徐傳賓 申請人:開縣人人有余科技有限公司