CN113883205A - 一种空气弹簧的气囊橡胶材料、制作方法及空气弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气弹簧的气囊橡胶材料、制作方法及空气弹簧，涉及汽车悬挂技术领域，包括：橡胶层，包括内橡胶层和外橡胶层；强化纤维层，设置在内橡胶层和外橡胶层之间，并分为：纤维平行段，成形在强化纤维层的一端，纤维平行段内的纤维沿经线方向设置；纤维倾斜段，成形在强化纤维层的另一端，纤维倾斜段内的纤维呈倾斜设置，并与纤维平行段内纤维形成夹角；纤维过渡段，成形在纤维平行段和纤维倾斜段之间，纤维过渡段内的纤维为一光滑曲线，用于连接纤维平行段和纤维倾斜段内的纤维。本发明通过将橡胶材料中的纤维强化层分为纤维平行段、纤维倾斜段和纤维过渡段，提升该橡胶材料具有更良好的韧性和结构强度。

Description

一种空气弹簧的气囊橡胶材料、制作方法及空气弹簧

技术领域

本发明涉及汽车悬挂技术领域，特别是涉及一种空气弹簧的气囊橡胶材料、制作方法及空气弹簧。

背景技术

现代车辆不断向高速化，轻量化和低噪音方向发展，人们对乘坐舒适性和行驶安全性要求也越来越高，其中，带空气悬架的车辆能同时兼顾平顺性、舒适性，操纵稳定性和安全性，是汽车悬架的发展趋势之一。

空气弹簧是空气悬架的核心部件，它是利用橡胶气囊内部压缩空气的反作用力，作为弹性恢复力的一种弹性元件，具有变刚度、高度可调、寿命长等优越的工作特性。在不断发展的空气弹簧运用中，在车辆的轻量化、智能化、多功能的发展趋势中，对空气弹簧提出了更高的要求，例如：在较小的安装空间内(尤其是乘用车)空气弹簧满足尺寸稳定性的要求，因为此部分气囊会局部裸露在外、无铝筒的约束；并且要兼顾满足围绕减振机轴心往复扭转，同时保证气囊的使用寿命。目前的气囊单一角度的双层强化纤维线层结构，都不能兼顾、解决此要求，所以存在待改进之处。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种空气弹簧的气囊橡胶材料、制作方法及空气弹簧，用于解决现有技术中气囊橡胶材料无法满足气囊结构强度并兼顾使用寿命的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种空气弹簧的气囊橡胶材料，包括：橡胶层，包括内橡胶层和外橡胶层；强化纤维层，设置在所述内橡胶层和所述外橡胶层之间，并分为：纤维平行段，成形在所述强化纤维层的一端，所述纤维平行段内的纤维沿经线方向设置；纤维倾斜段，成形在所述强化纤维层的另一端，所述纤维倾斜段内的纤维呈倾斜设置，并与所述纤维平行段内纤维形成夹角；纤维过渡段，成形在所述纤维平行段和所述纤维倾斜段之间，所述纤维过渡段内的纤维为一光滑曲线，用于连接所述纤维平行段和所述纤维倾斜段内的纤维。

于本发明的一实施例中，所述纤维倾斜段内的纤维与所述纤维平行段内纤维形成的夹角在25～60度之间。

于本发明的一实施例中，所述强化纤维层包括：内强化纤维层，设置在靠近内橡胶层的位置；外强化纤维层，设置在靠近外橡胶层的位置；帘布胶层，设置在所述内强化纤维层和所述外强化纤维层之间；所述内强化纤维层和所述外强化纤维层沿所述帘布胶层呈镜像设置。

本发明还提供一种制作方法，采用上述的空气弹簧气囊橡胶材料制成，并包括以下步骤：通过挤出机的型口挤出流体状的胶液，并将胶液置于成型模具上，随后冷却形成内橡胶层；通过牵线纺织的方法，在内橡胶层的表面上，并排列覆盖一层自成一定夹角的强化纤维线绳，形成内强化纤维层；在内强化纤维层的表面上覆盖一层帘布胶，形成帘布胶层；在帘布胶层的表面上，重复牵线纺织的方法，并镜像排列覆盖一层自成一定夹角的强化纤维线绳，形成外强化纤维层，且该强化纤维线绳的角度与内橡胶层表面上的强化纤维线绳的角度呈镜像设置；在外强化纤维层的表面覆盖一层胶液，形成外橡胶层。

本发明还提供一种空气弹簧，包括空气弹簧本体和安装在空气弹簧本体内的空气弹簧气囊，所述空气弹簧气囊上述的气囊制作方法制成。

于本发明的一实施例中，所述空气弹簧本体包括：铝筒，两端呈敞开设置，且一端的口径大于另一端的口径；起伏活塞，同轴穿设在所述铝筒内，并与所述铝筒可拆卸固定连接；支撑环，同轴固定在所述铝筒口径较大的一端；上盖，同轴固定在所述支撑环上，并与所述铝筒之间形成有空隙；减振器，与所述起伏活塞同轴固定。

于本发明的一实施例中，所述空气弹簧气囊的两端分别与所述上盖和所述铝筒固定连接，并围绕设置在所述上盖和所述铝筒的内侧壁处。

于本发明的一实施例中，所述空气弹簧气囊中的所述纤维倾斜段与所述上盖和所述铝筒之间形成的空隙对应。

于本发明的一实施例中，所述上盖和所述铝筒对应所述空气弹簧气囊连接处均固定有压环，并通过所述压环固定所述空气弹簧气囊。

于本发明的一实施例中，位于所述铝筒内的所述空气弹簧气囊的横截面呈U型设置，用于填充所述铝筒和所述起伏活塞之间的间隙。

如上所述，本发明的一种空气弹簧的气囊橡胶材料、制作方法及空气弹簧，具有以下有益效果：

1、通过将橡胶材料中的纤维强化层分为纤维平行段、纤维倾斜段和纤维过渡段，从而使得该橡胶材料具有更良好的韧性和结构强度，进而在汽车车轮上下跳动时可承受更大的扭矩，保证由该橡胶材料制成的气囊的使用寿命。

2、通过将空气弹簧气囊裸露在外的部分就是对应空气弹簧气囊纤维倾斜段的位置，能够在高内压的工况下保持稳定的尺寸，既能满足在设计安装空间内不与其他零部件干涉，又能吸收过滤轴向振动波，达到优良的舒适性。

3、在内部高气压的条件下，空气弹簧气囊受到拉伸并且往复曲挠，空气弹簧气囊内部的强化纤维层中的纤维平行段的纤维线因为平行排列，所以只受到拉伸力并产生曲挠，从而避免空气弹簧气囊不仅受到拉伸力，还受到剪切力破坏的情况发生。

附图说明

图1显示为本发明一种空气弹簧的气囊橡胶材料于一实施例中的内部结构剖视图；

图2显示为本发明一种空气弹簧的气囊橡胶材料于一实施例中的内纤维强化层的平面示意图；

图3显示为本发明一种空气弹簧的气囊橡胶材料于一实施例中的外纤维强化层的平面示意图；

图4显示为本发明一种制作方法于一实施例的流程示意图；

图5显示为本发明一种空气弹簧于一实施例的结构示意图。

元件标号说明

1、橡胶层；11、内橡胶层；12、外橡胶层；2、强化纤维层；21、纤维平行段；22、纤维倾斜段；23、纤维过渡段；24、内强化纤维层；25、外强化纤维层；3、空气弹簧本体；31、铝筒；32、起伏活塞；33、支撑环；34、上盖；35、减振器；36、空气弹簧气囊；37、压环；38、橡胶伸缩套。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1和图2，本发明提供一种空气弹簧的气囊橡胶材料，包括橡胶层1和强化纤维层2。其中，橡胶层1分为内橡胶层11和外橡胶层12；强化纤维层2设置在内橡胶层11和外橡胶层12之间。

请参阅图1和图2，在本实施例中，强化纤维层2分为纤维平行段21、纤维倾斜段22和纤维过渡段23。纤维平行段21成形在强化纤维层2的一端，且纤维平行段21内的纤维沿经线方向设置；纤维倾斜段22成形在强化纤维层2的另一端，纤维倾斜段22内的纤维呈倾斜设置，并与纤维平行段21内纤维形成夹角，此外，纤维倾斜段22内的纤维与纤维平行段21内纤维形成的夹角在25～60度之间；纤维过渡段23成形在纤维平行段21和纤维倾斜段22之间，纤维过渡段23内的纤维为一光滑曲线，且纤维过渡段23内的纤维的两端分别与纤维平行段21内的纤维和纤维倾斜段22内的纤维连接。

请参阅图2和图3，在本实施例中，强化纤维层2包括内强化纤维层24、外强化纤维层25和帘布胶层(图中未标示)。内强化纤维层24与内橡胶层11对应，外强化纤维层25与外橡胶层12对应；其中，内强化纤维层24和外强化纤维层25呈镜像设置。镜像设置的内强化纤维层24和外强化纤维层25可增加强化纤维层2整体的结构强度，从而使得该橡胶材料具有更良好的韧性和结构强度，进而在汽车车轮上下跳动时可承受更大的扭矩，保证由该橡胶材料制成的气囊的使用寿命。此外，帘布胶层设置在内强化纤维层24和外强化纤维层25之间。

实际运用中，采用该种橡胶材料所制成的气囊，并将该种气囊安装在空气弹簧内，不仅可以满足大角度交叉强化纤维的尺寸稳定性，又能满足轴向平行分布强化纤维层所体现的兼容扭转的特性；这样更能发挥、体现空气弹簧的特性(即优良的舒适性)，满足扭转灵活性并兼顾更长使用寿命。

本发明还提供一种制作方法，请参阅图4，采用上述中的空气弹簧气囊橡胶材料制成，并包括以下步骤：

S100、通过挤出机的型口挤出流体状的胶液，并将胶液置于成型模具上，随后冷却形成内橡胶层11；

S200、通过牵线纺织的方法，在内橡胶层11的表面上，按设计要求排列覆盖一层变角度的强化纤维线绳，形成内强化纤维层24；

S300、在内强化纤维层24的表面上覆盖一层帘布胶，形成帘布胶层；

S400、在帘布胶层的表面上，重复牵线纺织的方法，并按设计要求镜像排列覆盖一层变角度的强化纤维线绳，形成外强化纤维层25，且该强化纤维线绳的角度与内橡胶层表面上的强化纤维线绳的角度呈镜像设置；

S500、在外强化纤维层25的表面覆盖一层胶液，形成外橡胶层12。

本发明还提供一种空气弹簧，请参阅图5，包括空气弹簧本体3和安装在空气弹簧本体3内的空气弹簧气囊36，空气弹簧气囊36采用上述的空气弹簧的气囊橡胶材料制成。

请参阅图5，在本实施例中，空气弹簧本体3包括铝筒31、起伏活塞32、支撑环33、上盖34和减振器35。其中，铝筒31呈一中空筒状，铝筒31的两端呈敞开设置，且一端敞口的口径大于另一端敞口的口径；铝筒31口径较小的一端同轴固定连接有橡胶伸缩套38，橡胶伸缩套38可保护固定在铝筒31内部的起伏活塞32。

请参阅图5，起伏活塞32同轴穿设在铝筒31内，并通过铝筒31口径较大的一端穿设在其中，起伏活塞32的活塞筒置于铝筒和橡胶伸缩套38内，且减振器35固定在活塞筒靠近橡胶伸缩套38的一端，起伏活塞32的活塞杆滑移连接在活塞筒内。

请参阅图5，支撑环33同轴卡接在铝筒31口径较大的一端，且支撑环33和铝筒31的侧壁之间存在一定的间隙，可便于将空气弹簧气囊36夹持在铝筒31内部；此外，支撑环33上还开设有供起伏活塞32的活塞杆穿过的一通孔(图中未标示)，使得起伏活塞32的活塞杆可与上盖34连接，支撑环33还可对上盖34起到一定的支撑作用。

请参阅图5，上盖34同轴固定在支撑环33上，且上盖34的底部和铝筒31之间形成有空隙，该空隙是根据实际车型的实际装配需求所产生的，即在较小的安装空间内(尤其是乘用车)空气弹簧满足尺寸稳定性的要求，上盖34的中心位置开设有供伏活塞32的活塞杆穿过的另一通孔(图中未标示)，从而便于起伏活塞32的活塞杆与汽车悬挂总成的其他零部件连接。

请参阅图5，空气弹簧气囊36的两端分别与上盖34和铝筒31固定连接，并围绕设置在上盖34和所述铝筒31的内侧壁处，且上盖34和铝筒31对应空气弹簧气囊36连接处均固定有压环37，并通过压环37固定空气弹簧气囊36，并结合上文所述的支撑环33，空气弹簧气囊36的中部位置通过支撑环33与铝筒31扣压固定，以保证空气弹簧气囊36与铝筒31、上盖34固定连接的稳定性；在本实施例中，空气弹簧气囊36中的纤维倾斜段23与上盖34、铝筒31之间形成的空隙对应，为了满足在较小的安装空间内(尤其是乘用车)空气弹簧满足尺寸稳定性的要求，空气弹簧气囊36的局部会暴露在铝筒31和上盖34的外侧，从而无铝筒31的约束和保护，此种装配放置，一方面满足了空气弹簧气囊36的安装要求；另一方面，将空气弹簧气囊36结构强度高的部分安装在间隙处可满足围绕减振器35轴心往复扭转，同时保证空气弹簧气囊36的使用寿命。

请参阅图5，位于铝筒31内的空气弹簧气囊36的横截面呈U型设置，用于填充铝筒31和起伏活塞32之间的间隙，一方面，可对起伏活塞32的活塞筒起到一定的夹持的作用，另一方面，也起到了一定的缓冲作用，可避免当车轮上下跳动时，起伏活塞32产生晃动的情况发生。

实际运用中，空气弹簧气囊36上端不受外铝筒31(刚性活塞套)约束，裸露在外的部分就是对应空气弹簧气囊36纤维倾斜段22的位置，能够在高内压的工况下保持稳定的尺寸，既能满足在设计安装空间内不与其他零部件干涉，又能吸收过滤轴向振动波，达到优良的舒适性。随着车轮的上下跳动、减振器35的伸缩，空气弹簧气囊36的纤维平行段21包裹在起伏活塞32的活塞筒外壁翻滚、同时受到铝筒31的约束，因为支撑环33一般都装配在空气弹簧气囊36的纤维倾斜段22与纤维过渡段23之间。在内部高气压的条件下，空气弹簧气囊36受到拉伸并且往复曲挠，空气弹簧气囊36内部的强化纤维层2中的纤维平行段21的纤维线因为平行排列，所以只受到拉伸力并产生曲挠，从而避免空气弹簧气囊36不仅受到拉伸力，还受到剪切力破坏的情况发生，该种情况将加剧空气弹簧气囊36在运动过程中产生热量，加剧对橡胶疲劳破坏，降低空气弹簧气囊36的使用寿命。

综上所述，本发明通过将橡胶材料中的纤维强化层2分为纤维平行段21、纤维倾斜段22和纤维过渡段23，从而使得该橡胶材料具有更良好的韧性和结构强度，进而在汽车车轮上下跳动时可承受更大的扭矩，保证由该橡胶材料制成的气囊的使用寿命；通过将空气弹簧气囊36裸露在外的部分就是对应空气弹簧气囊36纤维倾斜段22的位置，能够在高内压的工况下保持稳定的尺寸，既能满足在设计安装空间内不与其他零部件干涉，又能吸收过滤轴向振动波，达到优良的舒适性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种空气弹簧的气囊橡胶材料，其特征在于，包括：

橡胶层，包括内橡胶层和外橡胶层；

强化纤维层，设置在所述内橡胶层和所述外橡胶层之间，并分为：

纤维平行段，成形在所述强化纤维层的一端，所述纤维平行段内的纤维沿经线方向设置；

纤维倾斜段，成形在所述强化纤维层的另一端，所述纤维倾斜段内的纤维呈倾斜设置，并与所述纤维平行段内纤维形成夹角；

纤维过渡段，成形在所述纤维平行段和所述纤维倾斜段之间，所述纤维过渡段内的纤维为一光滑曲线，用于连接所述纤维平行段和所述纤维倾斜段内的纤维。

2.根据权利要求1所述的空气弹簧的气囊橡胶材料，其特征在于：所述纤维倾斜段内的纤维与所述纤维平行段内纤维的延长线形成的夹角在25～60度之间。

3.根据权利要求1所述的空气弹簧的气囊橡胶材料，其特征在于：所述强化纤维层包括：

内强化纤维层，设置在靠近内橡胶层的位置；

外强化纤维层，设置在靠近外橡胶层的位置；

帘布胶层，设置在所述内强化纤维层和所述外强化纤维层之间；

所述内强化纤维层和所述外强化纤维层沿所述帘布胶层呈镜像设置。

4.一种制作方法，其特征在于，采用上述权利要求1至3中任一项所述的空气弹簧的气囊橡胶材料制成，并包括以下步骤：

通过挤出机的型口挤出胶液，置于成型模具上，随后冷却形成内橡胶层；

通过牵线纺织的方法，在内橡胶层的表面上，并排列覆盖一层自成一定夹角的强化纤维线绳，形成内强化纤维层；

在内强化纤维层的表面上覆盖一层帘布胶，形成帘布胶层；

在帘布胶层的表面上，重复牵线纺织的方法，并排列覆盖一层自成一定夹角的强化纤维线绳，形成外强化纤维层，且该强化纤维线绳的角度与内橡胶层表面上的强化纤维线绳的角度呈镜像设置；

在外强化纤维层的表面覆盖一层胶液，形成外橡胶层。

5.一种空气弹簧，其特征在于，包括空气弹簧本体和安装在空气弹簧本体内的空气弹簧气囊，所述空气弹簧气囊采用权利要求1至3任一项所述的空气弹簧的气囊橡胶材料制成。

6.根据权利要求5所述的空气弹簧，其特征在于：所述空气弹簧本体包括：

铝筒，两端呈敞开设置，且一端的口径大于另一端的口径；

起伏活塞，同轴穿设在所述铝筒内，并与所述铝筒可拆卸固定连接；

支撑环，同轴固定在所述铝筒口径较大的一端；

上盖，同轴固定在所述支撑环上，并与所述铝筒之间形成有空隙；

减振器，与所述起伏活塞同轴固定。

7.根据权利要求6所述的空气弹簧，其特征在于：所述空气弹簧气囊的两端分别与所述上盖和所述铝筒固定连接，并围绕设置在所述上盖和所述铝筒的内侧壁处。

8.根据权利要求7所述的空气弹簧，其特征在于：所述空气弹簧气囊中的所述纤维倾斜段与所述上盖和所述铝筒之间形成的空隙对应。

9.根据权利要求7所述的空气弹簧，其特征在于：所述上盖和所述铝筒对应所述空气弹簧气囊连接处均固定有压环，并通过所述压环固定所述空气弹簧气囊。

10.根据权利要求6所述的空气弹簧，其特征在于：位于所述铝筒内的所述空气弹簧气囊的横截面呈U型设置，用于填充所述铝筒和所述起伏活塞之间的间隙。

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