專利名稱：空氣彈簧套筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣彈簧，主要涉及一種應(yīng)用于空氣彈簧中的改進(jìn)套筒。特別涉及于具有改進(jìn)端部部分的空氣彈簧套筒，該改進(jìn)端部部分減少了夾環(huán)下的滑動，卻沒有影響空氣彈簧的騎乘特性(ridecharacterstic)。
背景技術(shù)：
空氣彈簧通常包括兩個端部件，分別連接于纖維加強彈性氣囊或套筒的相應(yīng)的端部。這些空氣彈簧主要應(yīng)用于汽車，支撐車體，或者用于其他承受沖擊的設(shè)備，起緩沖作用?？諝鈴椈商淄餐ǔ＞哂邢鄬Φ膬啥耍糜谕ㄟ^型鋼環(huán)密封連接于端部件上，從而在套筒內(nèi)部形成壓力流體腔。彈性套筒通常包括分加強彈性材料制成的內(nèi)外兩層，多個在內(nèi)外層之間可以夾有加強方案，或者結(jié)合到內(nèi)外層的內(nèi)部。彈性材料的模數(shù)必須足夠的低，使得在空氣彈簧長時間處于壓縮位置時也不至于損壞，從而提供一個耐用的空氣彈簧。然而，低模數(shù)材料，雖然能夠滿足容納氣腔內(nèi)壓力流體的作用，提供足夠的耐久度，但是卻增加了于端部件形成密封連接的難度，通常都是使用型鋼環(huán)或夾環(huán)來完成密封。型鋼環(huán)使居間套筒端部與端部件的夾緊面夾緊，和/或端部件具有許多突起和凹槽以強化夾緊的效果。低模數(shù)材料的使用導(dǎo)致了型鋼環(huán)下的滑動和過度褶皺，從而導(dǎo)致在內(nèi)部流體腔和周圍大氣之間形成泄漏通道。
現(xiàn)有技術(shù)中的空氣彈簧套筒通過增加套筒端部的硬度來克服這一問題，如美國專利第3,319,952號。然而，這種套筒結(jié)構(gòu)，以及其他具有加強端部接頭的現(xiàn)有技術(shù)中的套筒，為了獲得更高的硬度以及避免發(fā)生滑動，而增加了套筒端部的厚度。這些加厚的端部增加了制造成本，而且需要使用與制造長度方向上厚度相同的彈性套筒所使用的機器不同的集成機器。
因此，需要制造一種空氣彈簧的彈性套筒，該套筒具有比套筒的主體材料更高模數(shù)的材料制成其端部，使其增加端部夾緊區(qū)域的剛度，但由不會給彈性套筒的彈性和耐久度造成太大的影響。通常，向橡膠產(chǎn)品一樣，具有越高的彈性模數(shù)，套筒材料的硬度越大；這樣，是用通常手段測定時，硬度成為受壓表面的相對阻力。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個方面，提供一種應(yīng)用于空氣彈簧中的彈性套筒，套筒的端部具有加高的模數(shù)，因此，剛性材料提供了型鋼環(huán)和端部件表面間更有效地連接，然而由于使用較低模數(shù)的材料制作套筒長度方向上的主體，使得空氣彈簧的騎乘特性和耐用性沒有受到影響。
本發(fā)明的另一個方面是提供了一種在其整個長度方向上具有同一厚度的彈性套筒，從而使得可以應(yīng)用現(xiàn)有的集成設(shè)備和工藝。
按照本發(fā)明的套筒使得套筒可以通過含有一或兩層加強材料胎布層制成，該加強層穿過套筒的整個軸向長度，其方式與現(xiàn)有技術(shù)的套筒結(jié)構(gòu)中的彈性材料層完全穿過套筒長度的方式相同或相似。
按照本發(fā)明的一個實施例，只有套筒的改進(jìn)端部部分的內(nèi)層由具有更高模數(shù)的材料制成；在另一個實施例中，只有套筒的改進(jìn)端部部分的外層由具有更高模數(shù)的材料制成；在第三個實施例中，套筒的改進(jìn)端部部分的內(nèi)外層都由具有更高模數(shù)的材料制成。
按照本發(fā)明的另一個方面，套筒端部部分具有較高模數(shù)的層通過非重疊接頭連接在套筒的低模數(shù)內(nèi)層或外層上，如對接接頭或斜削接頭，使得整個套筒的厚度不受影響。
優(yōu)選的，套筒的端部部分或套筒部分的肖氏硬度A至少為45-50。
結(jié)合下文中的描述及附圖，本發(fā)明的上述的優(yōu)點、結(jié)構(gòu)以及操作將更加清楚。


圖1為部分截面的前視圖，圖示了一個空氣彈簧，該空氣彈簧具有改進(jìn)的彈性軸套及其用于與空氣彈簧端部件結(jié)合的夾緊部分；
圖2為圖1中所示圓圈的放大截面圖；圖3為不連續(xù)的概略截面圖，圖示了套筒的端部結(jié)構(gòu)；圖3A為與圖3相似的不連續(xù)的概略圖，其中只圖示了端部的外層，該外層與硬化端部材料間具有斜削接頭；圖3B為與圖3A相似的不連續(xù)的概略圖，其中只圖示了端部的內(nèi)層，該內(nèi)層與硬化端部材料間具有斜削接頭；圖4為部分截面的不連續(xù)概略圖，圖示了制造具有高模數(shù)端部的套筒的方法；圖5為與圖4相似的不連續(xù)概略圖，圖示了制造一對具有高模數(shù)端部的套筒的另一種方法；圖6為不連續(xù)概略圖，圖示了一種改進(jìn)的套筒端部；圖6A為與圖6相似的不連續(xù)概略圖，其中只圖示了改進(jìn)端部的外層，該外層與硬化的端部材料間具有斜削接頭；圖6B為與圖6相似的不連續(xù)概略圖，其中只圖示了改進(jìn)端部的內(nèi)層，該內(nèi)層與硬化的端部材料間具有斜削接頭；在上述附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件。
具體實施例圖1-3圖示了一種按照本發(fā)明的汽車空氣彈簧的實施例，空氣彈簧用附圖標(biāo)記1表示。如圖1所示，空氣彈簧1包括一個端部件2和一個被示為通常的活塞的底部件3。改進(jìn)的彈性套筒，如附圖標(biāo)記5所示，是一個伸長的筒狀件，在端部件2、3之間伸展，且分別被型鋼環(huán)6、7在結(jié)合處密封的夾緊，從而在其中形成一個壓力腔9。套筒5優(yōu)選的被成形為主要由橡膠制成的彈性套筒，但是也可以由熱塑性橡膠(TPE)、熱塑性硫化膠(TPV)、熱塑性olinfins(TPO)以及相似的彈性材料制成，都不影響本發(fā)明的理念。端部件2、3分別連接在兩個間隔件11、12上，上述間隔件可以是汽車馬達(dá)的一部分，如汽車底盤或汽車車軸，或者是其他任意需要緩沖的兩個間隔件之間。
如圖2、3所示，套筒5被成形為分別具有內(nèi)層13和外層14，它們大致沿著氣體套筒的長度方向伸展，除了改進(jìn)的端部部分16和17，這兩部分分別用于形成開口套筒的端部18和19。內(nèi)層和外層13、14由相對的低模數(shù)非加強材料制成，上述材料具有的肖氏A級硬度(ASTM D2240)大致為45-65之間。這一硬度范圍為空氣彈簧套筒提供了了所需的彈性，以使其獲得確定的騎乘特性，并使空氣彈簧經(jīng)久耐用。
一對加強胎布21和22被夾在內(nèi)層和外層13、14之間，沿著空氣彈簧的長度方向伸展。胎布21和22具有通常的結(jié)構(gòu)，如含有加強元件或者在彈性體內(nèi)排列有加強線繩23。在通常的空氣彈簧結(jié)構(gòu)中，線繩會具有斜角，并在兩層加強胎布中相反的排列。
按照如圖1-3所示的發(fā)明中，套筒5包括改進(jìn)的端部部分16和17，這兩部分優(yōu)選的具有相似的結(jié)構(gòu)。因此，下文中結(jié)合附圖只對其中一個端部部分16進(jìn)行詳細(xì)的描述。端部部分16分別包括內(nèi)層和外層25、26，它們都是由具有比層13、14的材料更硬或更高模數(shù)的材料制成。端部部分16的層25、26分別與套筒5的內(nèi)層13和外層14形成接頭27和28，形成或者如圖3所示的對接接頭，或者如圖3A和3B中所示的斜削接頭。這些類型的接頭避免了在主套筒和改進(jìn)端部部分之間的內(nèi)、外層的結(jié)合部分厚度增加。還可以使用其他類型的接頭類型，只要能夠避免在接頭區(qū)域增加厚度。
剛硬的端部25、26所具有的肖氏硬度A位于60-100之間，優(yōu)選為60-80。當(dāng)與型鋼環(huán)6和端部件2的固定面30夾緊時，這一增加的硬度和剛度提供了更加可靠的氣體密封性能。端部部分的層25和26所具有的長度為10mm-50mm，使其適于被型鋼環(huán)6夾緊，并在到達(dá)如圖2所示的氣體套筒的結(jié)合區(qū)域31前結(jié)束，該區(qū)域承受著連續(xù)高強度的彈性壓力，因此采用低模數(shù)的材料是十分重要的。
而且，如圖2、3所示，加強胎布21和22沿套筒的長度方向伸展，并且被夾在端部部分17、17的內(nèi)層和外層25、26之間。此外，端部部分16和17與胎布21、22的總厚度，與套筒5其它部分的厚度相同。
圖3A圖示了一個氣體套筒的輕微改進(jìn)后的端部部分16，其中套筒的內(nèi)層13完全沿著套筒的長度方向伸展，包括端部部分。只由端部部分16的外層26被具有更高模數(shù)的材料制成，并與套筒外層14形成接頭33。接頭33被圖示為一個斜削接頭，但是它還可以是如圖3中所示的對接接頭，也不會影響本發(fā)明的理念。此外，接頭33為非重疊接頭，使得接頭區(qū)域的厚度與外層14、26的厚度相同。
本發(fā)明的另一個改進(jìn)如圖3B所示，其中只有端部部分的內(nèi)層25由具有更高模數(shù)的材料制成，并與通過斜削接頭34與套筒內(nèi)層13連接，對接接頭也可。同時，外層14則連續(xù)的沿著彈性套筒的長度方向伸展。
此外，在圖3A和圖3B所示的實施例中，加強胎布21、22將沿著套筒的長度方向伸展，所述套筒包括端部部分16和17，其端部層具有與主套筒的層13、14相同的厚度。這保證了套筒在其整個長度上都具有相同的厚度，使得在安裝套筒與端部件時可以采用常用的安裝工具和設(shè)備。而且，不同的截頭27、28、33、34能夠在空氣彈簧套筒硫化而獲得，或者通過其他不同的粘合劑連接，也不脫離本發(fā)明的精神。
按照本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，現(xiàn)有的裝備能夠用于按照圖4、5所示的改進(jìn)的層疊方法成型套筒5。如圖4所示，內(nèi)層13首先層疊于一個通常的套筒制造心軸36上，包裹住該心軸。之后，一對形成端部部分16、17的內(nèi)層25的帶材被設(shè)置于上述心軸上，并與層13連接形成接頭27或34。之后，兩個加強胎布21和22層疊于其上，之后再按順序設(shè)置外層，并設(shè)置一對端部帶材，形成具有高模數(shù)的端部部分的外層26。從而，氣體套筒5的生產(chǎn)需要幾個附加的制造步驟，也就是要設(shè)置四個具有高模數(shù)的附加帶材，或者如圖3A和3B表示的實施例所示，只設(shè)置兩個附加帶材在筒狀心軸上。
圖5圖示了一個稍微改進(jìn)了的方法，只通過一個操作就能制造一對套筒5。相同的層13、14以及帶材25、26倍層疊于心軸36上，與上文所述相同，本方法與上述法規(guī)年法不同之處在于具有一對高模數(shù)的帶材38、39，其長度大約為帶材25、26的兩倍，被置于心軸上的內(nèi)層和外層13、14之間，使得套筒從心軸移開時，能夠沿著線40撕開，從而形成一對如圖4所示方法制造的套筒5。
圖6-6B圖示了改進(jìn)的套筒端部結(jié)構(gòu)，其中套筒的主內(nèi)層和外層具有加強元件或者有線繩嵌于其中，而不是分離的砑光加強胎布。改進(jìn)套筒45(圖6)包括內(nèi)層和外層46、47，上述兩層分別終止于剛性端部部分48和49，上述端部部分通過街頭50和51連結(jié)在層46和47上。加強線23完全嵌入每個層之中，沿套筒的長度方向伸展，并連續(xù)的穿過內(nèi)外層46、47和端部部分48、49。這些層以及端部部分的彈性模量和端部部分的長度都與上文中所述的實施例相似。
圖6A和圖6B圖示了另一個改進(jìn)的套筒，分別由附圖標(biāo)記55和56表示，這兩個套筒都只包括一對彈性層，該彈性層包括剛性的端部部分，都完全沿著套筒的長度方向伸展，而且其中的加強線23也沿著套筒的長度方向伸展。如圖6A所示，套筒55與圖3A中所示的套筒5相似，其內(nèi)層46完全沿著套筒的長度方向伸展，包括端部部分，只有外層47通過斜削接頭57與硬化端部部分49結(jié)合。
如圖6B所示，改進(jìn)套筒56與圖3B中所示的套筒5大致相似，其外層47完全沿著套筒的長度方向伸展，只有內(nèi)層46通過斜削接頭58與硬化端部部分48連結(jié)。此外，加強線23沿長度方向完全的穿過層46、47和端部部分48。
很容易理解，改進(jìn)套筒55、56的斜削接頭57、58可以替換為對接或其他類型的非層疊接頭方式，而不必采用上文中所述的斜削接頭方式，只要套筒的厚度在與剛性端部的結(jié)合接頭部分沒有增加就行了。如圖6-6B所示的改進(jìn)端部部分可以通過不同的制造工藝制成，包括采用雙金屬擠壓法，從而為主套筒層和剛性端部部分提供所需的彈性模量，圖6-6B中所示的套筒只有兩層，其中含有整合的加強線。
因此，在通過型鋼環(huán)或其他夾緊件與相鄰的端部件夾緊時，改進(jìn)的彈性套筒將提供可靠并持久的密封，而不會對空氣彈簧的持久性和彈性產(chǎn)生重大的影響。而且，這樣一來，用于集成與本發(fā)明的模數(shù)和常數(shù)厚度相同的現(xiàn)有技術(shù)中的空氣彈簧時工藝可以應(yīng)用于本發(fā)明的空氣彈簧，因為按照本發(fā)明的套筒在其整個長度方向上具有一個常數(shù)厚度，高模數(shù)的端部部分也沒有增加套筒的厚度，因為在套筒的主內(nèi)層和外層結(jié)合區(qū)域沒有形成重疊。
在前文中的描述中，某些條件只適用于能夠更加簡潔、清楚的理解本發(fā)明。其中沒有不必要的限制超出了現(xiàn)有技術(shù)中的要求，因為這些條件用于描述的目的，并且可以廣泛的解釋。
而且，上述的描述和圖解只是本發(fā)明的一個例子，但是本發(fā)明卻不限于上述圖示和圖解中的具體細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于空氣彈簧的套筒，包括一個伸長的柔性筒狀件，終結(jié)于軸向隔開的第一和第二端部，還具有由柔性材料制成的內(nèi)外層，兩層之間具有加強元件；在第一端部至少內(nèi)外兩層中的一層終結(jié)于一個具有比所述筒狀件的內(nèi)外層都高的彈性模數(shù)的改進(jìn)的端部部分，該端部部分通過非重疊接頭連接到上述層上，使得所述筒狀件在其長度方向上都具有統(tǒng)一的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于所述筒狀件的內(nèi)外層都終結(jié)于一種改進(jìn)的端部部分，其中至少一層終結(jié)于一個具有比內(nèi)外層都高的彈性模數(shù)的改進(jìn)的端部部分。
3.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于在所述第一和第二端部的內(nèi)外層都終結(jié)于一種改進(jìn)的端部部分，在這種改進(jìn)的端部部分中的兩層都終止于具有比內(nèi)外層都高的彈性模數(shù)的端部部分。
4.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于在第一開口端，內(nèi)層或外層之一中的所述改進(jìn)的端部部分所具有的肖氏硬度A為60-100。
5.如權(quán)利要求4所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于在第一開口端，內(nèi)層或外層之一中的所述改進(jìn)的端部部分所具有的肖氏硬度A為60-80。
6.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于所述筒狀件的內(nèi)外兩層在其長度方向上具有相同的厚度和硬度。
7.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于所述筒狀件的內(nèi)外兩層中的每一層所具有的肖氏硬度A為45-65。
8.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于所述改進(jìn)的端部部分具有的長度方向長度范圍為10mm-50mm。
9.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于形成于所述筒狀件的內(nèi)外層之一與所述改進(jìn)的端部部分之間的所述非重疊接頭為對接(butt)接頭。
10.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于形成于所述筒狀件的內(nèi)外層之一與所述改進(jìn)的端部部分之間的所述非重疊接頭為斜削接頭。
11.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于連接到具有更高彈性模數(shù)的改進(jìn)端部部分上的所述第一端部中的一個層是內(nèi)層。
12.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于連接到具有更高彈性模數(shù)的改進(jìn)端部部分上的所述第一端部的一個層是外層。
13.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于所述柔性筒狀件由彈性材料制成。
14.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于所述柔性筒狀件由熱塑性材料制成。
15.如權(quán)利要求1所述的空氣彈簧的套筒，其特征在于所述柔性筒狀件由橡膠制成。
16.一種空氣彈簧，具有第一端部和第二端部件，以及一個連接到所述端部件上的彈性套筒，從而形成一個內(nèi)部壓力腔；所述套筒具有由彈性材料制成的內(nèi)外層，且內(nèi)外層間具有加強元件，所述套筒被成型為至少具有一個開口端；在所述開口端，至少內(nèi)外層中的一層終結(jié)于一個改進(jìn)的端部部分，該部分具有比套筒的內(nèi)外層都高的彈性模數(shù)，且通過非重疊接頭與所述內(nèi)外層中的一層連接。
17.如權(quán)利要求16所述的空氣彈簧，其特征在于內(nèi)外兩層都終結(jié)于改進(jìn)的端部部分；其中每個端部部分具有比所述套筒的內(nèi)外層高的彈性模數(shù)，并且通過非重疊接頭與所述層連接；而且所述套筒終結(jié)于兩個相對的開口端。
18.如權(quán)利要求16所述的空氣彈簧，其特征在于所述套筒的改進(jìn)端部部分所具有的肖氏硬度A為60-80。
19.如權(quán)利要求16所述的空氣彈簧，其特征在于所述套筒的內(nèi)外層的肖氏硬度A為45-65。
20.如權(quán)利要求16所述的空氣彈簧，其特征在于所述套筒的開口端通過型鋼環(huán)密封連接于第一端部件的密封表面上。
21.如權(quán)利要求16所述的空氣彈簧，其特征在于所述改進(jìn)的端部部分所具有的長度為10mm-50mm。
22.如權(quán)利要求16所述的空氣彈簧，其特征在于在所述套筒的內(nèi)外層之間夾有一對加強胎布，且所述胎布含有加強線。
23.一種制造用于安裝在空氣彈簧的兩個端部件之間的伸長的筒狀套筒的方法，包括下述步驟提供一個具有筒狀表面的心軸；將具有相對端部的第一彈性材料層置于心軸上；將彈性材料制成的第一帶材以非重疊接頭方式連接于第一彈性材料層的兩端，所述第一帶材具有比第一彈性材料層的彈性模數(shù)高的彈性模數(shù)；將至少一個加強層覆蓋于第一彈性材料層和第一帶材上；將具有相對端部的第二彈性材料層覆蓋在所述加強層上；將彈性材料制成的第二帶材以非重疊接頭方式連接于第二彈性材料層的兩端，所述第二帶材具有比第二彈性材料層的彈性模數(shù)高的彈性模數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于空氣彈簧的彈性套筒(5)，終結(jié)于兩個端部(25，26)，兩個端部確定了一對開口。套筒(5)具有彈性材料制成的內(nèi)外層(13，14)，內(nèi)外層間具有多個加強元件(21，22)，并伸展到端部部分。端部部分的內(nèi)外層(25，26)通過非重疊接頭(27，28)連接到套筒的內(nèi)外層(13，14)上，所述端部部分(25，26)具有比套筒的內(nèi)外層(13，14)更高的彈性模數(shù)。
文檔編號F16F9/05GK1675481SQ03819797
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者R·科克, J·倫塞爾 申請人:Bfs多樣產(chǎn)品有限責(zé)任公司