一种辅助弹簧及轨道车辆空气弹簧的制作方法

1.本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种辅助弹簧及具有该辅助弹簧的轨道车辆空气弹簧。


背景技术：

2.空气弹簧广泛应用于轨道车辆，其作为二系悬挂系统主要部件装用于车体和转向架之间，为车体提供垂向支撑，同时兼具一定的横向以及扭转变形能力。
3.辅助弹簧是空气弹簧的关键组成部件，在充气状态下，气囊与辅助弹簧共同起作用为车体提供支撑；当空气弹簧无气时，只有辅助弹簧起到支撑作用。
4.辅助弹簧有如下几种常见类型：平板式辅助弹簧、锥形辅助弹簧、沙漏式辅助弹簧、锥形+平板复合式辅助弹簧。其中复合式辅助弹簧的垂向刚度和横向刚度较小，同时可以在空簧横向变形时分担一定的横向变形。
5.但是传统复合式辅助弹簧的空气弹簧结构复杂，部件较多，同时工艺复杂：
①
需要分别硫化锥形辅助弹簧和平板辅助弹簧，硫化时需要两套模具，占用两台设备，硫化时间长，效率低；
②
例行试验前需要配对并分别记录配对号；
③
预组装进行例行试验；
④
试验完成后需要拆开，根据试验结果将锥形辅助弹簧加工到设定高度；
⑤
整簧组装时，需要先用螺栓将支承座和锥形辅助弹簧组装好，然后根据预组装的配对号，用槽销将锥形辅助弹簧和平板辅助弹簧组装。
6.此外，传统式辅助弹簧载荷主要是通过中间的芯轴进行传递，当芯轴受到横向偏转和扭转力的时候，最先带动扭转和偏转变形的是芯轴一侧的橡胶层，而芯轴处的包覆橡胶层较长，变形能力较差，所以辅助弹簧的变形能力有限。


技术实现要素：

7.针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种辅助弹簧及具有该辅助弹簧的轨道车辆空气弹簧，以解决现有复合式辅助弹簧结构复杂、部件较多、工艺复杂且变形能力有限的技术问题。
8.第一方面，本发明提供一种辅助弹簧，包括：连接座，包括一体的芯轴部和连接部，所述连接部环绕于所述芯轴部；环绕于所述芯轴部设置的锥形辅助弹簧橡胶体和平板辅助弹簧橡胶体；所述平板辅助弹簧橡胶体位于所述锥形辅助弹簧橡胶体下方，所述连接部位于所述锥形辅助弹簧橡胶体和所述平板辅助弹簧橡胶体之间；所述连接部上开设有至少一个注胶孔，所述锥形辅助弹簧橡胶体和所述平板辅助弹簧橡胶体之间通过所述注胶孔贯通一体成型。
9.在其中一些实施例中，所述锥形辅助弹簧橡胶体为倒立式锥形堆结构。
10.在其中一些实施例中，还包括外套，环绕于所述锥形辅助弹簧橡胶体设置。
11.在其中一些实施例中，还包括环绕于所述芯轴部设置的底板，所述底板设置于所述平板辅助弹簧橡胶体下方.
12.在其中一些实施例中，所述底板的厚度由中间向四周逐渐减小。
13.在其中一些实施例中，所述锥形辅助弹簧橡胶体中设置有至少一个隔板。
14.在其中一些实施例中，所述锥形辅助弹簧橡胶体中设置有两个隔板，所述隔板将所述锥形辅助弹簧橡胶体分隔为三层。
15.在其中一些实施例中，所述注胶孔具有三个，均匀排布于所述连接部。
16.第二方面，本发明提供一种轨道车辆空气弹簧，包括上述第一方面的辅助弹簧，还包括：支承座，放置于辅助弹簧上方，并与外套抵接；气囊，通过扣环将气囊与上盖固定连接并过盈配合；固定连接后的上盖和气囊卡接于支承座，并与支承座过盈配合。
17.在其中一些实施例中，支承座上端安装有摩擦块，固定连接后的上盖和气囊卡接于支承座时，气囊底端抵接于摩擦块。
18.基于上述技术方案，本发明提供了一种辅助弹簧及具有该辅助弹簧的轨道车辆空气弹簧，通过对锥形+平板复合式辅助弹簧进行结构优化，具有以下优点：
19.1.采用倒立式锥形弹簧，并设计特殊的连接座结构，能够实现整体硫化，便于出模；
20.2.传统复合式辅助弹簧需要占用两台设备，两次硫化，生产时间长；而本发明在连接座上设计有三个均匀排布注胶孔，上下橡胶体贯通，使复合式辅助弹簧可以实现整体一次硫化、一次成型、一体化结构设计，工艺简单，效率高；
21.3.传统复合式辅助弹簧需要两套模具，需要分别开发两种橡胶配方并分别硫化，本发明可以仅采用一种橡胶配方，生产时更容易控制工艺过程，提高工艺稳定性；
22.4.一体化结构试验时不需试验配对、记录编号，不需用槽销装配，试验后免去再次组装过程，简化组装工艺；部件少，材料成本降低，并节省硫化人工成本；
23.5.本发明的辅助弹簧相较于传统锥形+平板复合式辅助弹簧而言，结构更加简单，但性能有明显提升，在气囊无气空气弹簧高度下降时，本技术的辅助弹簧的较小的垂向刚度可以提供较好的平稳性与舒适性，并且其横向刚度小，可以在空簧横向变形时分担一定的横向变形，同时可以有效降低车辆的脱轨系数，使车辆更加安全；此外，由于采用了倒立式锥形堆结构，与传统辅助弹簧相比，载荷的传递方式由中间的芯轴传递改为圆周式的外套受力；当外套受到横向偏转和扭转力的时候，会带动外套处的橡胶层变形，而此处的胶层较短，更容易产生扭转和偏转，所以，与传统的复合式辅助弹簧相比，本发明所述结构具有更优的横向变形能力。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1为本发明辅助弹簧的剖面结构图；
26.图2为本发明空气弹簧的剖面结构图；
27.图中：
28.11、芯轴部；12、连接部；121、注胶孔；13、锥形辅助弹簧橡胶体；131、隔板；14、平板辅助弹簧橡胶体；15、外套；16、底板；21、支承座；211、摩擦块；22、气囊；23、扣环；24、上盖。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“固定”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.目前，轨道车辆空气弹簧的辅助弹簧设计有如下几种常见类型：平板式辅助弹簧、锥形辅助弹簧、沙漏式辅助弹簧、锥形+平板复合式辅助弹簧。其中，平板橡胶堆辅助弹簧的垂向刚度很大而横向刚度较小，横向变形能力较好；锥形橡胶堆辅助弹簧的垂向刚度较小而横向刚度很大，横向变形能力最差；沙漏辅助弹簧的垂向刚度和横向刚度均非常小，虽然有很好的变形能力，但过小的横向刚度也容易导致失稳现象；锥形橡胶堆+平板橡胶堆复合辅助弹簧可以兼具平板堆+锥形堆的优点(根据串联公式k＝k1*k2/(k1+k2)，当k1和k2差距较大时，串联后的复合式辅助弹簧的刚度更接近于刚度较小的一方，也就是说垂向刚度与锥形堆接近；横向刚度与平板堆接近)，垂向刚度和横向刚度较小，而且可以通过控制各自的刚度值使得复合式辅助弹簧有较宽的调整空间和余地，可以根据要求值进行设计。然而，传统式辅助弹簧载荷主要是通过中间的芯轴进行传递，当芯轴受到横向偏转和扭转力的时候，最先带动扭转和偏转变形的是芯轴一侧的橡胶层，而芯轴处的包覆橡胶层较长，变形能力较差，所以该传统式的辅助弹簧的变形能力有限。
33.如图1所示，在本发明辅助弹簧中，包括特殊的连接座结构，连接座包括一体的芯轴部和连接部，本技术还包括一体成型的锥形辅助弹簧橡胶体13和平板辅助弹簧橡胶体14，两部分橡胶体均环绕于芯轴部11设置，具体的，本技术实施例的连接部12设置于锥形辅助弹簧橡胶体13和平板辅助弹簧橡胶体14之间，在具体实施中，连接部12上设计有三个均匀排布注胶孔121，使得上下橡胶体贯通，使本技术实施例辅助弹簧的锥形辅助弹簧橡胶体13和平板辅助弹簧橡胶体14可以实现整体一次成型、一体化结构设计。
34.进一步的，环绕于锥形辅助弹簧橡胶体13设置有外套15，在具体实施中，锥形辅助弹簧橡胶体13为倒立式锥形堆结构，具体的，如图1所示，外套15主体部分与锥形辅助弹簧橡胶体13的上边部分接触，即与外套15所接触的胶体较短，与芯轴部11所接触的胶体较长，即形成了倒立式锥形堆结构。
35.基于上述结构，本技术实施例的辅助弹簧刚度性能方面能够达到传统的复合式辅助弹簧的水平，即具有较小的垂向刚度和横向刚度。并且，由于采用了倒立式锥形堆结构，与传统辅助弹簧相比，如图1所示，载荷的传递方式由中间的芯轴部11传递改为圆周式的外套15受力；当外套15受到横向偏转和扭转力的时候，会带动外套15处的橡胶层变形，而此处
的胶层较短，更容易产生扭转和偏转。所以与传统的复合式辅助弹簧相比，本技术所述结构具有更优的横向变形能力。
36.进一步的，平板辅助弹簧橡胶体14底部还设置有环绕于芯轴部11设置的底板16，厚度由中间向四周逐渐减小。
37.进一步的，锥形辅助弹簧橡胶体13中设置有两个隔板131，隔板131呈由内向外的方向设置，将锥形辅助弹簧橡胶体13分隔为三层。
38.如图2所示，本技术实施例的辅助弹簧应用于空气弹簧中，使得空气弹簧具有更简单的结构，不需用槽销装配，辅助弹簧整体一次硫化完成以后，不再需要预组装、配对过程。空气弹簧包括支承座21、扣环23、气囊22、上盖24和摩擦块211，在具体实施中，首先将辅助弹簧正向放置，然后将支承座21对中放置于辅助弹簧上方，与外套15抵接；使用螺钉将摩擦块211固定在支承座21上；扣环23与橡胶气囊22安装到一起；将气囊22下子口与支承座21通过敲击连接在一起，气囊22与支承座21的配合处过盈配合，充气时通过压力自密封保证气囊22的下部密封性能；最后通过螺栓将扣环23、气囊22、上盖24连接到一起，通过气囊22与扣环23、上盖24组成的过盈配合保证密封。
39.最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
40.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。