一种设置泄压应急装置的空气弹簧的制作方法

本发明涉及列车转向架二系悬挂中的空气弹簧，具体涉及一种设置泄压应急装置的空气弹簧，属于轨道交通技术领域。

背景技术：

在列车转向架二系悬挂中，一类空气弹簧除了具有橡胶囊气压簧，还设置有辅助簧。辅助簧由橡胶体和与橡胶体相间隔的多层金属隔板硫化固结形成，具有符合设计要求的弹性且刚度可变。气压簧与辅助簧为上下串连设置。在空气弹簧中，辅助簧的功能一是为气压簧提供具有压缩行程的基础支撑，二是在气压簧无气失效时接替气压簧承担运行途中的应急性减震，以确保列车在空气弹簧维修或更换前的运行安全。

现有技术中，由于空气弹簧的气压簧位于列车车厢下底与辅助簧之间，列车车厢下底与辅助簧之间的间隔距离除了气压簧顶板的厚度，还存在约20—40mm高的气压空间高度。在正常情况下，为保证空气弹簧具有最佳的变刚减震压缩行程，气压簧的变刚减震压缩行程低于上述气压空间的高度，也就是列车车厢下底不会与辅助簧直接作用受力。但是，当气压簧无气失效时，列车车厢必须下沉，在接触辅助簧后由辅助簧对列车车厢作用受力。由于转向架有两个空气弹簧，左右各一设置，列车车厢的一端就压在这两个空气弹簧上，当其中一个空气弹簧的气压簧意外泄压无气时，另一侧的一个空气弹簧也将通过气源管路中的差压阀进行泄压，在泄压的瞬间，左右两侧出现短暂的失衡，给列车运行带来风险。且由于辅助簧的刚度要远远大于充气状态空簧系统的刚度，当气囊泄压后，辅助簧单独起到减振作用，减振效果较差，影响乘坐舒适性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题主要是：空气弹簧的气压簧意外泄压无气时，现有技术无法使辅助簧以气压簧意外泄压前的高度支撑列车车厢的箱体。

针对上述问题，本发明提出的技术方案是：

一种设置泄压应急装置的空气弹簧，包括上部的气压簧和下部的辅助簧，气压簧包括顶部的盖板和具有上端口和下端口的筒状绕性膜体，绕性膜体的上端口与盖板密封固接，下端口与辅助簧的顶端自密封连接，使盖板、绕性膜体与辅助簧之间形成气压簧的充气空间，在所述辅助簧顶端且位于充气空间内还设置有弹性顶升机构和弹性顶升机构的维持触发机构；当气压簧正常工作时，弹性顶升机构处于压缩状态并由维持触发机构来维持弹性顶升机构的压缩状态，此时，弹性顶升机构和维持触发机构与盖板之间均留有间隙；当气压簧突发泄气失压时，盖板会向下落，此时维持触发机构立即释放被压缩的弹性顶升机构，使弹性顶升机构向上顶抵气压簧的盖板使盖板上升回到原高度。

进一步地，弹性顶升机构包括设在辅助簧顶端的开口向上的载杯、设在载杯内的弹性部件和压在弹性部件上的托板；所述载杯上部为圆柱段，其内具有圆柱体形的圆柱空间；下部为上大下小的锥形段，其内为具有内锥面的锥台体形的锥台空间。

进一步地，设在载杯内的弹性部件是由内压簧和外压簧套装组成的弹簧组，内压簧具有上下相通的圆柱体形内空间；在载杯内锥面的上部有水平放置的环形的弹簧垫台，所述弹簧组的下端就压在弹簧垫台上。

进一步地，所述弹簧垫台的外形为上大下小的锥台形，其外锥面与载杯的内锥面相贴合；所述弹簧垫台具有放置外压簧的外台面和放置内压簧的内台面，内台面的高度低于外台面的高度。

进一步地，所述托板中央设有圆孔，圆孔的孔径小于内压簧的内径；所述托板下底面还设有套在载杯上部圆柱段外周面并能够在外周面上下滑移的圆筒形导向套。

进一步地，所述维持触发机构包括压挂组件和触控组件，所述压挂组件具有套筒、侧压挂扣和倒挂环；所述套筒套在内压簧的圆柱体空间内并能够上下滑移，套筒的上端套在托板中央的圆孔内并与托盘固接；所述倒挂环水平固接在弹簧垫台下方的载杯的内锥面上，在倒挂环的下方还有锥台空间的预留空间；所述侧压挂扣安装在套筒的下端，被托板压缩的弹簧组通过套筒由侧压挂扣挂在在倒挂环上，并由触控组件控制住侧压挂扣，在气压簧正常工作时使弹簧组保持压缩状态。

进一步地，所述倒挂环的下面为倒挂面，所述倒挂面呈上收下扩的内锥面形；所述上方具有插入转轴的轴孔，轴孔的下方两侧分别为内控面和外挂面，所述套筒下端具有2—4个等弧长设置的挂扣安装位，其设有安装转轴的轴孔，侧压挂扣就通过转轴安装在挂扣安装位上；应用时，侧压挂扣的外挂面与倒挂环的倒挂面相贴合且侧压挂扣的内控面与水平面垂直。

进一步地，所述触控组件包括圆柱形压帽、推杆和压控盘，所述压帽上部为待压段，压帽安装在推杆的上端与推杆同轴心，压控盘在推杆下端与推杆同轴心固接；所述压帽套在套筒的上端口内，推杆向下穿过套筒，压控盘位于套筒下端口的下方；当气压簧处于有气的正常状况时，托板压缩弹簧组，触控组件处于待触发状态，压帽上部从套筒上端口向上伸出位于托板上方，压控盘的外周面径向向外压住侧压挂扣的内控面的下端并能够在受到推杆向下的压力时向下滑脱。

进一步地，所述压帽下端面中心设有推杆孔，所述推杆上端两侧设置具有径向弹性的能够径向压入推杆杆体内的向下止挡键，向下止挡键具有向下止挡面；推杆上端插入推杆孔内，受推杆孔孔壁限制，向下止挡键被限制在推杆的杆体内，压帽能够向上抽动；向下止挡面与推杆上端端部之间有设定的轴向间距，向下止挡面与压帽底端面之间的轴向距离等于压帽上部待压段的长度；当向上抽动压帽至待压段完全位于托板顶面以上时，向下止挡键弹出，阻止压帽沿推杆下滑。

进一步地，所述压帽的顶端面设有与压帽固定的铁质磁感片，所述铁质磁感片正上方的盖板上设有电磁线圈。

进一步地，在推杆孔上段为扩大的圆柱体形止挡空腔，推杆的顶端有固定设置的向上止挡片，向上止挡片的下端面为向上止挡面，向上止挡片随推杆在止挡空腔内上下滑动；向上止挡片的向上止挡面到止挡空腔底面的轴向间距大于向下止挡键的向下止挡面到压帽底端面的轴向间距。

本发明的优点是：当空气弹簧的气压簧突发泄气失压时，泄压应急装置能立即作出响应，使辅助弹簧以较小的刚度承接列车车厢来执行对车厢的支撑减振任务，确保列车继续平稳运行，且比单纯使用现有辅助簧承担支撑减振更具有乘坐的舒适性。

附图说明

图1为本发明设置泄压应急装置的空气弹簧剖面结构示意图，图中示出应急装置处于待触发状态；

图2为本发明设置泄压应急装置的空气弹簧剖面结构示意图，图中示出应急装置处于安装初始状态，弹簧组已被压缩，气压簧尚未充气，压帽不在待触发位置；

图3为本发明设置泄压应急装置的空气弹簧剖面结构示意图；图中示出应急装置处于已触发的工作状态；

图4为图1的局部示意图；

图5为载杯剖面示意图，同时示出倒挂环在载杯中的位置；

图6为弹簧垫台的立体示意图；

图7为侧压挂扣剖面示意图；

图8为托板、套筒等结构立体示意图；

图9为触控组件立体示意图；

图10为图2的局部示意图；

图11为图3的局部示意图；

图12为压帽、推杆、向上止挡片和向下止挡键等结构关系剖面示意图，主要示出压帽不在待触发位置时的状态；

图13为压帽、推杆、向上止挡片和向下止挡键等结构关系剖面示意图，主要示出压帽处在待触发位置，向下止挡键弹出时的状态。

图中：1、气压簧；2、辅助簧；3、托板；31、圆孔；32、导向套；33、磨耗板；4载杯；41、圆柱空间；42、内锥面；43、锥台空间；5、弹簧垫台；51、外台面；52、内台面；6、倒挂环；61、倒挂面；7、侧压挂扣；71、转轴；72、内控面；73、外挂面；8、套筒；81、挂扣安装位；9、压帽；91、待压段；92、推杆孔；93、止挡空腔；94、磁感片；10、弹簧组；11、推杆；12、压控盘；13、向下止挡键；131、向下止挡面；14、向上止挡片；141、向上止挡面；15、盖板；16、电磁线圈；17、绕性膜体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做一步的描述：

如图1所示，一种设置泄压应急装置的空气弹簧，包括上部鼓形的气压簧1和下部圆塔形的辅助簧2；气压簧1包括顶部的盖板15和具有上端口和下端口的筒状绕性膜体17（行业中被称为气囊），绕性膜体17的上端口与盖板15密封固接，下端口与辅助簧2的上部外周自密封连接，使盖板15与辅助簧2之间形成气压簧1的充气空间，辅助簧2的上端被绕性膜体17围在气压簧1的充气空间内。辅助簧2是间隔多层钢板的橡胶体，钢板与橡胶体硫化粘接。辅助簧2的下部为中空的圆筒形，其上部呈塔形向上逐步收略，但顶部却又呈沙漏形凹陷。本发明在辅助簧2顶端设置有弹性顶升机构和弹性顶升机构的维持触发机构，弹性顶升机构包括设在辅助簧2顶端的载杯4、设在载杯4上的弹性部件和压在弹性部件上的托板3；当气压簧1正常工作时，托板3强力压迫弹性部件使弹性部件处于压缩状态并由维持触发机构维持，弹性顶升机构和维持触发机构与盖板15之间有约20—40mm的间隙，这个间隙的作用就是保证气压簧遭遇最大振幅时，气压簧的盖板15也不会与辅助簧2接触，以正常发挥气压簧1的支撑减振功能；当气压簧1突发泄气失压时，维持触发机构立即释放被强力压缩的弹性部件，使托板3向上顶抵气压簧1的盖板15来承担支撑和减震任务。在现有技术中，辅助簧的顶端与气压簧的盖板15之间也有约20—40mm的间隙，当气压簧1突发泄气失压时，辅助簧2会立即上升迎接气压簧1的盖板15来执行支撑减振任务。但是，由于辅助簧2的顶端与气压簧1的盖板15之间存在20—40mm的间隙，气压簧1盖板15无法在原高度获得气压簧1正常充气时一样的刚度（只有在列车车厢重压下下降约20—40mm的高度后才可能获得）。而同一转向架上另一侧的空气弹簧在通过差压阀反应的瞬间，列车有失衡的风险。而通过本发明提供的弹性顶升机构，在气压簧1突发泄气失压时，能够迅速消除空气弹簧失衡的风险，同时在完全泄压后，也能够保证有与失压前一样的乘坐舒适性。

下面是进一步的改进措施。

如图1、4、5所示，载杯4的开口向上，其上部为圆柱段，其内具有圆柱体形的圆柱空间41；下部为上大下小的锥形段，被套在辅助簧2顶端呈沙漏形凹陷的漏斗形空间，并与辅助簧2的橡胶体硫化固接；锥形段内为具有内锥面42的锥台体形的锥台空间43。这样可以充分利用辅助簧2顶端呈沙漏形凹陷的漏斗形空间作相关设置，否则就无法本发明的绝大部分设置将没有空间容纳。

如图4—6所示，所述设在载杯4内的由内压簧和外压簧套装组成的弹簧组10，内压簧具有上下相通的圆柱体形内空间；内压簧和外压簧都是金属弹簧，因为金属簧在弹性限度内长时间压缩不会失效；弹簧组10则可以获得比单弹簧更大的刚度。由于载杯4下部空间是锥台体形的锥台空间43，其内壁为倾斜的内锥面42，为了使弹簧组10平稳的放置在载杯4内，在载杯4内锥面42的上部设有水平放置的环形的弹簧垫台5，弹簧组10的下端就压在弹簧垫台5上。

弹簧垫台5的外形为上大下小的锥台形，其外锥面与载杯4的内锥面42相贴合，这样能使弹簧垫台5大面积的均衡受力；弹簧垫台5具有放置外压簧的外台面51和放置内压簧的内台面52，内台面52的高度低于外台面51的高度，这样能够更充分的利用载杯内的空间。

如图4、8所示，托板3中央设有圆孔31，圆孔31的孔径小于内压簧的内径；这是要为后续所述维持触发机构的设置预留的位置。托板3下底面还设有套在载杯4上部圆柱段外周面并能够在外周面上下滑移的圆筒形导向套32；这样可以让托板3平稳的垂直升降。

在托板3顶面设置磨耗板33；磨耗板33主要用于盖板15与托板3接触时避免托板3受到磨损。

如图1、4、5所示，维持触发机构包括压挂组件和触控组件，所述压挂组件具有套筒8、侧压挂扣7和倒挂环6；所述套筒8套在内压簧的圆柱体空间内并能够上下滑移，套筒8的上端套在托板3中央的圆孔31内并与托板3固接，且套筒8的上端端口不得高于托板3的上顶面；所述倒挂环6水平固接在弹簧垫台5下方的载杯4的内锥面42上，也可以是与载杯4一体成型，在倒挂环6的下方还有锥台空间43的预留空间；所述侧压挂扣7安装在套筒8的下端，被托板3压缩的弹簧组10通过套筒8由侧压挂扣7挂在在倒挂环6上，并由触控组件控制住侧压挂扣7，在气压簧1正常工作时使弹簧组10保持压缩状态。上述设置就是要使弹性顶升机构在正常情况下处于被压缩状态，确保不影响气压簧1正常发挥支撑减振功能。

如图5、7、8所示，倒挂环6的下面为倒挂面61，所述倒挂面61呈上收下扩的内锥面形；所述上方具有插入转轴71的轴孔，轴孔的下方两侧分别为内控面72和外挂面73，所述套筒8下端具有2—4个等弧长设置的挂扣安装位81，其设有安装转轴71的轴孔，侧压挂扣7就通过转轴71安装在挂扣安装位81上；应用时，侧压挂扣7的外挂面73与倒挂环6的倒挂面61相贴合且侧压挂扣7的内控面72与水平面垂直。上述设置一是要保证侧压挂扣7能够在弹簧组强大的回弹拉力作用下能够在倒挂环6上挂住，二是要保证触发组件能够顺利脱钩。

如图3、9、10、11所示，所述触控组件包括圆柱形压帽9、推杆11和压控盘12，所述压帽9上部为待压段91，压帽9安装在推杆11的上端与推杆11同轴心，压控盘12在推杆11下端与推杆11同轴心固接；所述压帽9套在套筒8的上端口内，推杆11向下穿过套筒8内空，压控盘12位于套筒8下端口的下方；当气压簧1处于有气的正常状况时，托板3压缩弹簧组10，触控组件处于待触发状态，压帽9上部的待压段91从套筒8上端口向上伸出位于托板3上方，压控盘12的外周面径向向外压住侧压挂扣7的内控面72的下端并能够在受到推杆11向下的压力时向下滑脱。当遭遇气压簧1泄气失压时，在车厢重压下，盖板15下落将压帽9下压，通过推杆11推动压控盘12，使压控盘12从各侧压挂扣7的内控面72上向下滑脱，侧压挂扣7在弹簧组强大的回弹拉力作用下绕各自的转轴71向套筒8内翻转脱钩，从而发挥了触发组件的触发功能。

如图2、10、12、13所示，压帽9下端面中心设有推杆孔92，所述推杆上端两侧设置具有径向弹性的能够径向压入推杆11杆体内的向下止挡键13，向下止挡键13具有向下止挡面131；推杆11上端插入推杆孔92内，受推杆孔92孔壁限制，向下止挡键13被限制在推杆11的杆体内，压帽9能够向上抽动；向下止挡面131与推杆11上端端部之间有设定的轴向间距，向下止挡面131与压帽9底端面之间的轴向距离等于压帽9上部待压段91的长度；当向上抽动压帽9至待压段91完全位于托板3顶面以上时，向下止挡键13弹出，阻止压帽9沿推杆11下滑。这样的设置，是因为在实际应用中，是先将未充气的空气弹簧在转向架上安装好，然后落车，即将列车车厢压在空气弹簧的气压簧1的盖板15上。由于此时气压簧1尚未充气，气压簧1的盖板15就直接压在弹性顶升机构的托板3上，因此不可能事先就将压帽9上部待压段91伸出到托板3的上方，就是事先将压帽9待压段91伸出到托板3的上方，也会被车厢的重压压回到托板3中央的套筒8内。本设置就是待车厢落定，气压簧1充气后，再将压帽9上提至向下止挡键13弹出、定位，使压帽9待压段91伸出到托板3的上方处于待压状态。

压帽9的顶端面设有与压帽9固定的铁质磁感片94，所述铁质磁感片94正上方的盖板15上设有电磁线圈16。由于前述弹性顶升机构全都位于气压簧的密闭空间，无法用手和机械机构直接将压帽9上拔，因此采取上述设置，由电磁线圈16通电产生强磁场，通过对磁感片94产生吸力来实现压帽9上提就位。只是电磁线圈16的作用也就是这通电的一瞬间，过后不会再通电使用。

在推杆孔92上段为扩大的圆柱体形止挡空腔93，推杆11的顶端有固定设置的向上止挡片14，向上止挡片14的下端面为向上止挡面141，向上止挡片14随推杆在止挡空腔93内上下滑动；向上止挡片14的向上止挡面141到止挡空腔93底面的轴向间距大于下向向下止挡键13的向下止挡面131到压帽9底端面的轴向间距。显然，这样设置是为了防止压帽9被电磁线圈16的吸力提升到过高的位置。

显然，上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。