用于气动弹簧的通风波纹管、具有通风波纹管的气动弹簧以及具有通风波纹管的气动弹簧系统

摘要

本发明涉及一种用于气动弹簧(10)的空气波纹管(14)，尤其是商用车辆的空气波纹管，包括：车轴侧区域(18)和轴身侧区域(16)，其中所述车轴侧区域(18)能够设置在柱塞(50)上并且能够通过在第一压缩位置与第二伸出位置之间的压缩或伸出运动而移动，所述空气波纹管还包括内部空间(11)，所述内部空间能够经由与压缩空气管线(13)连接的压缩空气开口(12)而填充有压缩空气。所述空气波纹管(14)还包括阀门(20)，所述阀门与大气相通以使所述内部空间(11)通风，其中所述阀门能够通过向所述阀门施加存在于所述内部空间(11)中的压缩空气而移动到关闭位置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于气动弹簧的通风波纹管、具有通风波纹管的气 动弹簧以及具有通风波纹管的气动弹簧系统。

背景技术

通常，商用车辆的车轴包括轴身，其中轴身通过至少一个牵引臂形 成车轴组件，因此可活动地铰接在车架上并通过设置在轴身与牵引臂的 交叉区域上方或后方的气动弹簧而支撑在车架上。气动弹簧又包括设置 在顶板与底板之间的空气波纹管，其中为了在一方波纹管与另一方车轴 组件之间的机械连接，设置柱塞，该柱塞设置在空气波纹管上。空气波 纹管的车轴侧部分与柱塞连接，其中柱塞的外表面用作空气波纹管的卷 起或展开表面，使得在柱塞上下移动的操作期间保证空气波纹管的导向 运动。

然而，这种气动弹簧在有限的程度内仅适合起重机和列车装载，这 是因为由于将要悬挂在车辆下方的车轴的重量的原因，所以空气波纹管 在没有其他支撑装置的情况下完全伸出或展开，使得在空气波纹管内产 生相对于其周围环境的负压力。当车辆卸下装载时，存在空气波纹管向 内侧折叠或者相对于柱塞倾斜或者合拢(fold in)的危险，因而不能像正常 操作那样沿着柱塞打开或展开，因此可能会导致损坏。

为了避免这种问题，通常在起重机和列车装载时，通过借助于安装 在车架上的拉紧或夹紧装置的机械锁定来限制气动弹簧的弹簧范围，或 者使用分开的柱塞。可选择地，气动弹簧还可以设计成使得气动弹簧以 可释放的方式连接在轴身上，在拖车的起重机装载的情况下通过回行装 置与轴身分离，并且顶板和空气波纹管通过回行装置相对于柱塞保持在 限定的位置，使得空气波纹管沿着柱塞打开或展开或者保持在打开或展 开的状态。另外，还可以使用所谓的“分流器(splitter)”，其中空气波纹 管的上部连接件不是连接在车架上而是连接在枢转臂上。

发明内容

本发明的根本目的是提供一种用于气动弹簧的空气波纹管、具有空 气波纹管的气动弹簧以及具有空气波纹管的气动弹簧系统，它们都以简 单的方式适合车辆的起重机装载。

上述目的通过根据权利要求1所述的通风波纹管、根据权利要求12 所述的气动弹簧以及根据权利要求13所述的气动弹簧系统实现。在从属 权利要求中限定了本发明的优选实施例。

根据本发明，提供了一种用于气动弹簧的通风波纹管，尤其是商用 车辆的通风波纹管。所述空气波纹管包括车轴侧区域和轴身侧区域，其 中所述车轴侧区域能够设置在柱塞上并且能够通过在第一压缩位置与第 二伸出位置之间的压缩或伸出运动而移动。所述空气波纹管包围内部空 间，所述内部空间能够经由与压缩空气管线连接的压缩空气开口而填充 有压缩空气。根据本发明，所述空气波纹管包括用于使内部空间通风的 阀门，所述阀门与大气相通并且能够通过施加存在于所述内部空间中的 压缩空气而移动到关闭位置。换句话说，阀门的外侧排入处于大气压下 的大气，而阀门的内侧排入空气波纹管的内部空间。术语“商用车辆” 在本发明的含义中不仅指牵引车辆(例如，卡车或拖拉机挂车)，而且指它 们的拖车或半拖车。气动弹簧的车轴侧支撑件可以不同地设置。车轴侧 支撑件可以是柱塞连接件或气动弹簧支撑件。例如，气动弹簧支撑件可 以设置在车轴组件的杆或悬挂臂上。空气波纹管的车轴侧区域在本发明 的含义中是空气波纹管的端部，该端部通过柱塞以及可能的其他设置装 置而连接在气动弹簧的车轴侧支撑件上，即，空气波纹管的设置在柱塞 上的部分。空气波纹管的轴身侧区域是空气波纹管的通过顶部以及可能 的其他设置装置与轴身连接的部分。根据本发明的空气波纹管可以具有 不同的状态。在空气波纹管的基本状态下，没有外力(例如，拉力、推力 和/或剪切力)作用在空气波纹管上。具体地说，空气波纹管的基本状态是 以下状态：当安装在气动弹簧中的空气波纹管例如通过压缩空气而膨胀、 然后再从空气波纹管中排出压缩空气(即，气动弹簧的内部再次为大气压) 时空气波纹管所处的状态。在基本状态下，除了自身重力以外，在膨胀 之后没有额外的力施加在气动弹簧上。空气波纹管还可以具有若干操作 状态。例如，其中一种操作状态是当在常规操作下设置气动弹簧时的操 作状态，其中，例如，空气波纹管的内部压力不同于大气压。例如，这 种操作状态是当车辆处于常规使用时的操作状态。在使用期间，空气波 纹管由于压缩或伸出运动而可以移动至第一位置和第二位置，其中，在 第一位置，空气波纹管可能完全压缩，在第二位置，空气波纹管可能完 全伸出。另一种操作状态是以下状态：例如当上面设置有气动弹簧的车 辆(例如，卡车的拖车)停放较长一段时间时，使空气波纹管放气。在这种 情况下，空气波纹管的内部为大气压(与基本状态下的情况一样)，并且空 气波纹管处于第一位置。气动弹簧在空气波纹管的操作状态下的长度通 常小于气动弹簧在空气波纹管的基本状态下的长度。此外，空气波纹管 可以具有装载状态，其中，当车辆被起重机装载到例如货运列车上时， 即，当车轴组件依赖于气动弹簧时，出现装载状态。在这种情况下，空 气波纹管处于第二位置。当沿着中心线测量时，气动弹簧在空气波纹管 的装载状态下的长度通常大于在空气波纹管的基本状态下的长度。当在 空气波纹管的操作状态下向气动弹簧施加非常大的内部压力时，气动弹 簧也可以具有与在空气波纹管的装载状态下相同的尺寸。然后，例如当 空气波纹管与柱塞分离时，即，当单独支撑空气波纹管时，空气波纹管 也可以处于其基本状态。当上面设置有气动弹簧的拖车被装载到货运列 车、轮渡等上时，并且当拖车被提升到超过底盘或轴身时，由于车轴的 重量，空气波纹管基本上完全伸展。这意味着，一方面，当内部压力由 于空气波纹管的伸展而降低时，当压力低于某一数值时，优选低于约0.9 bar，特别优选低于约0.8bar，那么阀门打开以使空气可以从大气或周围 环境区域流入空气波纹管的内部空间。因此，可靠地防止产生负的波纹 管压力或不充足的压力，并且可靠地防止空气波纹管无限地合拢或倾斜 以及可能被损坏。另一方面，在车辆再次放下之后，空气波纹管的内部 空间由于空气波纹管的卷起或折叠运动而仅略微增加，所以不妨碍空气 波纹管的卷起或折叠运动。因此，在任何时刻都保证位于柱塞上的空气 波纹管能够可靠地打开或展开，即使没有压力通过压缩空气源施加到空 气波纹管。因此，当拖车被放置在货运列车或轮渡上时，空气波纹管自 动返回到与提升操作之前差不多相同的状态。例如尤其当空气波纹管被 放气时，该状态可以是基本状态，或者当向空气波纹管施加内部压力时， 该状态可以是不同于基本状态的状态。换句话说，当拖车被装载到货运 列车或轮渡上时，空气波纹管在提升操作过程中可能基本上完全伸展。 当拖车被放置在货运列车或轮渡上时，由于经由阀门额外流入的空气而 在空气波纹管中存在足够的内部压力，所以空气波纹管沿着柱塞打开或 展开。这防止了空气波纹管的倾斜或合拢。因此，有利的是，根据本发 明在装载过程中不必通过例如作为优选制动或拉伸装置的制动绳索来限 制最大弹簧范围。具体地说，有利的是也不必将柱塞设计成分离的部件。 相反，借助根据本发明的通风波纹管，以简单的方式解决了现有技术中 的问题。根据本发明，阀门保证了空气波纹管的简单、安全的通风。此 外，因为每一个空气波纹管都通过其自身的阀门通风，所以车辆上的每 一个空气波纹管都独立于其他空气波纹管的压力状况而作出反应。

根据本发明的优选的进一步发展，所述阀门是单向阀门并因此具有 简单的构造。换句话说，所述阀门设计成允许流体或气体或空气仅沿着 一个方向流动。

根据本发明的变形形式，所述阀门可以设置在所述空气波纹管的车 轴侧区域或轴身侧区域中，即，设置在空气波纹管自身中而不设置在柱 塞或其他固定部件中。

可选择地或附加地，所述阀门可以安装在封闭所述空气波纹管的轴 身侧区域的端部中。因此，阀门不设置在空气波纹管自身上而是设置在 固定在空气波纹管上面的其他部件上。

有利的是将所述阀门安装在与所述空气波纹管固定连接的柱塞上。 这样可以保证在任何时刻都可以清楚地限定阀门的位置。在这种情况下， 优选的是将阀门安装在封闭柱塞的轴身侧区域的端部中。

有利的是可以将所述空气波纹管设计成关于对称轴至少大致上旋转 对称，并且使所述阀门位于所述对称轴上。“至少大致上旋转对称”意 味着不需要完全旋转对称，而是空气波纹管的基本结构旋转对称，同时 例如用于与压缩空气管线连接的紧固装置或开口等各部件设置成或者可 以设置成偏离中心，因而扰乱旋转对称。

根据优选实施例，所述阀门设计成单向阀门，其中管口被弹性管包 围，该弹性管在存在相应的压力条件时可以封闭管口的开口。换句话说， 所述阀门包括由弹性管形成的管口，通过使所述弹性管的一端收缩能够 封闭所述弹性管的开口。所述弹性管的自由端伸入或终止于所述空气波 纹管的内部空间中。“收缩”具体是指管的内表面重叠，即，管大致上 呈两个重叠的套圈(web)的形式。

根据本发明的其他优选实施例，所述阀门包括用于至少一个气孔的 封闭件。所述封闭件至少大致上呈板形(即，设计成略偏离板的形状)并且 可以沿着空气波纹管的轴向移动。轴向是空气波纹管主要卷起或合拢以 及打开或展开的方向。换句话说，所述阀门的至少一个气孔被位于阀门 的关闭位置的板形封闭件所封闭，而至少一个气孔在封闭件轴向位移之 后打开并且提供通向空气波纹管的内部空间的入口。

根据本发明的另一个优选实施例，所述阀门包括用于封闭至少一个 气孔的弹性隔膜。

有利的是所述阀门具有盖，所述盖方便地延伸到所述空气波纹管的 轮廓之外，并且在不会阻碍空气的流入的情况下防止或者很大程度地制 止外来物质(例如，灰尘)进入。

有利的是所述阀门完全位于腔室内，该腔室位于凹陷底部中(例如， 轴身侧端部或轴身侧区域中)。这里，一方面，由于阀门也位于壳体中， 所以可以更好地保护阀门而免于机械损坏。另一方面，这种封装形式保 证更好地防止外来物质(例如，灰尘等)。有利的是，所述腔室不是自含式 空间，而是朝着周围环境敞开，从而可以经由阀门在周围环境与空气波 纹管的内部空间之间换气。这里，腔室可以由柱塞的朝向波纹管的内部 空间的表面(优选在柱塞端部的区域中)限定。有利的是，朝向波纹管的内 部空间的腔室由覆盖阀门的缓冲元件限定。可选择地，腔室可以由柱塞 的背向波纹管的内部空间的表面(优选在柱塞端部的区域中)限定，使得腔 室优选基本上由柱塞本身形成或者阀门位于中空柱塞内。此外，还可以 想出这两种变形形式的组合。

本发明的根本目的还可以由气动弹簧实现，所述气动弹簧包括柱塞 和固定地连接在所述柱塞上的空气波纹管，其中所述气动弹簧与压缩空 气源连接。空气波纹管的设计如上文所述。因此，与通风波纹管相同的 优点适用于具有空气波纹管的气动弹簧。

本发明的根本目的还可以由气动弹簧系统实现，所述气动弹簧系统 包括多个上述气动弹簧和至少一个压缩空气源，其中所述气动弹簧的至 少一部分与同一压缩空气源连接。通常，只具有一个向所有气动弹簧提 供压缩空气的压缩空气源。在一些情况下，例如为了分别向车辆或拖车 的左手侧和右手侧单独供应压缩空气，以及例如为了补偿单侧或歪斜的 装载，提供多个压缩空气源也是可行的。已经结合空气波纹管描述的相 同优点也适用于气动弹簧系统。

附图说明

从下面的本发明优选实施例的详细描述中将清楚本发明的其他优 点、特征和特性，其中不同实施例的各个特征可以结合成新的实施例。

在全部为轴向剖视图的附图中示出：

图1示出阀门处于打开位置的本发明空气波纹管的第一实施例，

图2示出阀门关闭的第一实施例，

图3示出阀门处于关闭位置的本发明空气波纹管的第二实施例，

图4示出阀门处于打开位置的第二实施例，

图5示出阀门处于关闭位置的本发明空气波纹管的第三实施例，

图6示出阀门处于打开位置的第三实施例，

图7示出阀门处于关闭位置的本发明空气波纹管的第四实施例，

图8示出阀门处于打开位置的第四实施例，

图9示出阀门处于关闭位置的本发明空气波纹管的第五实施例，

图10示出阀门处于打开位置的第五实施例，

图11示出阀门处于关闭位置的本发明空气波纹管的第六实施例，和

图12示出阀门处于打开位置的第六实施例。

具体实施方式

图1和图2所示的气动弹簧10包括具有上部轴身侧区域16的空气 波纹管14，该空气波纹管的上端由端部30封闭。经由设置在上部30中 的压缩空气开口12，压缩空气经由压缩空气管线13和仅示意性示出的压 缩空气源P供应到空气波纹管14的内部空间11。

为了使内部空间通风，在第一实施例中偏离中心地(即，不在对称轴 上)设置阀门20，该阀门设计成单向阀门210。阀门210包括管口212， 该管口伸入内部空间11中，由弹性管214形成并且具有开口211。弹性 管214的轴身侧第一端215支撑在阀门座213中。弹性管214的车轴侧 第二端216设计成借助其内应力而绷紧或收缩至没有轴向空气通道的程 度。图2示出了这种状态。在内部空间11的压力大于外部压力的情况下， 阀门210还达到或加压至关闭位置。

在端部30的顶部具有圆顶形的空心盖218，空心盖的底部设置有气 孔219，空气可以通过气孔流入盖218的内部。弹性管214设计成：一旦 内部空间11的压力下降到一定程度以下并因而外部具有正压力，则弹性 管的第二端216就会加宽并提供或释放开口211，来自周围环境或者来自 外部的空气可以通过该开口流入内部空间11中。在例如以下时候出现这 种情况：具有这种空气波纹管的车辆被起重机抬起，并且空气波纹管打 开或展开，使得空气波纹管体积扩大并且其内部压力相应降低。因此， 从外部到内部空间11的这种空气补给(在图1中用箭头B指示)可以可靠 地防止在空气波纹管14中形成负压力，而负压力会干扰空气波纹管14 的正确卷起或折叠以及打开或展开。根据本发明，可以通过阀门20或210 来保证这种压力补偿，而与压缩空气源P无关并因此与具有气动弹簧的 车辆的各种操作状况无关。一旦内部空间11中已经积聚了足够的压力， 则弹性管214的弹性端216就会再次收缩，从而关闭开口211。在图2 中用箭头A指示作用在阀门210上的压力。由于阀门210设计成单向阀 门，所以空气不会被压出内部空间11。应当注意，术语“管口”不一定 是指截面减小的空气通道截面(如图1和图2所示)，而是最普通类型的空 气通道截面。

除非另有所述或者在技术上不可行，否则第一实施例的描述和附图 标记的使用可以类似地应用于图3-图12所示的第二至第六实施例。为了 避免下文中不必要的重复，下面主要描述其他实施例不同于第一实施例 的细节。

图3和图4示出根据本发明的空气波纹管14的第二实施例，其中阀 门220设置在柱塞50的轴身侧端部54，并且该阀门与第一实施例的阀门 类似。空气波纹管14的车轴侧区域18固定地并且对压缩空气气密性地 与区域56(该区域可以设计为弹性体缓冲元件)以及柱塞的端部54连接。 与第一实施例类似的是，弹性管224设置在阀门座223中，使得弹性管 224可以提供与空气波纹管14的内部空间11的连接。这里，弹性管224 的轴身侧第一端225朝向内部空间11，而车轴侧第二端226朝向外部。 在第二实施例中，第一端可以收缩或绷紧到空气不能通过弹性管224进 入内部空间11的程度。根据第二实施例，第一端225伸入到设置在端部 54的腔室52中。腔室52经由空气通道51与空气波纹管14的内部空间 11相通。盖228从阀门座223伸入到柱塞50的内部空间内，其中盖228 的底部设计成与端部54平行并且包括气孔229，在处于阀门220的打开 位置时空气可以通过该气孔。图4示出了这种状态，其中用箭头B指示 气流。空气流过弹性管224的开口221，该开口由柱塞50的内部空间中 的相应正压力而形成。一旦存在压力补偿或者柱塞50的内部空间中的正 压力不再充足，则弹性管224就会再次收缩并且形成柱塞对空气波纹管 14的内部空间11的气密性阻挡。在图3中用箭头A指示在这种静态下 作用的压力。

图5和图6示出根据本发明的空气波纹管14的第三实施例，其中图 5示出所具有的阀门230的关闭位置，而图6示出阀门230的打开位置。 与第二实施例不同的是，因为弹性管提供柱塞50的内部空间与空气波纹 管的内部空间11之间的连接，所以通过弹性管234使阀门230滑动到细 管237上，并因此设置在柱塞50的端部54。具有轴身侧第一端235和车 轴侧第二端236的阀门230的功能以及分别用箭头A和B指示的相应压 力和流动状况与第二实施例相同。弹性管234以及细管237的滑动或放 置的部分位于空气通道51内，该空气通道设置在柱塞的轴身侧区域56 (该区域优选设计为弹性体缓冲元件)中。

弹性管214、224和234分别优选由弹性橡胶或者具有适当性质的其 他弹性材料制成。

图7和图8示出根据本发明的空气波纹管14的第四实施例，该空气 波纹管具有阀门240。阀门240与第二和第三实施例的情况一样设置在空 气波纹管14的对称轴上，并且这里，该阀门设计成大致板形的、可轴向 滑动的封闭件242。封闭件242设置在腔室52中，其中该腔室由轴身侧 区域56(该区域优选设计为弹性体缓冲元件)和柱塞50的端部54限定或 限制，并且该封闭件具有中央引导部245，该中央引导部沿着轴向延伸并 且终止于加厚端部246。中央引导部245在沿着轴向设置在柱塞50的端 部54的引导孔247中被引导，并且加厚端部246位于腔室52外部。因 此，封闭件242以可活动的并且不会丢失的方式支撑在腔室52中。在空 气波纹管14的内部空间11相对于柱塞50的内部空间具有正压力的情况 下，封闭件242被推到端部54并且封闭柱塞50的内部空间与腔室52之 间的、设置在端部54上的气孔249。一旦柱塞50的内部空间中存在足够 的正压力，则封闭件242就会朝着腔室52的轴身侧端沿着轴向与端部54 分离，并且空气可以通过气孔249流入腔室52，然后从腔室经由空气通 道51进入空气波纹管14的内部空间11，如箭头B所指示。

封闭件242优选由弹性橡胶或者具有适当性质的其他弹性材料制 成。

图9和图10示出与第四实施例类似的本发明第五实施例。阀门250 的设计与具有封闭件242、中央引导部245、加厚端部246以及引导孔247 的第四实施例类似。与第四实施例的主要不同之处在于阀门250完全设 置在腔室52中，其中该腔室由轴身侧区域56(该区域优选设计为弹性体 缓冲元件)和柱塞50的端部54限定或限制。在柱塞50的轴身侧区域56 中，阀门座253设置有封闭件252可以移动的槽口58。气孔251设置在 阀门座253上，从而形成槽口58与腔室52之间的连接，其中腔室52经 由设置在端部54上的气孔259与柱塞50的内部空间相通。槽口58又经 由空气通道51与空气波纹管14的内部空间11相通。阀门250的从打开 位置到关闭位置以及从关闭位置到打开位置的运动与第四实施例非常类 似。

封闭件252优选由弹性橡胶或者具有适当性质的其他弹性材料制 成。

图11和图12示出本发明的第六实施例。与第五实施例类似的是， 在阀门座263的槽口58中形成阀门260，其中阀门座263形成在腔室52 中，该腔室由轴身侧区域56(该区域优选设计为弹性体缓冲元件)和柱塞 50的端部54限定或限制。隔膜262保持在隔膜保持件265中，该隔膜保 持件形成为阀门座263的一部分。隔膜262上方的槽口58经由空气通道 51与空气波纹管14的内部空间11相通。隔膜262的下方设置有气孔261， 该气孔沿着轴向设置在阀门座263上并且提供隔膜262下方的空间267 与腔室52之间的连接。腔室52又经由气孔(在附图中未明确示出)与柱塞 50的内部空间连接。在空气波纹管的内部空间11存在相应的负压力的情 况下，如图12所示，隔膜262基本上以非偏离的方式夹持在隔膜保持件 265中。经由设置在隔膜保持件265上并且提供空间267与槽口58之间 的连接的空气通道269，当隔膜262不偏离时，空气可以经由气孔261 和空间267从柱塞50的内部空间进入槽口58，然后经由空气通道51再 进入空气波纹管14的内部空间11。如果空气波纹管14的内部空间11 的压力增加一定程度，那么隔膜262会向底部偏离到封闭气孔261的程 度。图11示出了这种关闭位置。隔膜262分别设置在槽口58或腔室52 中的事实高度地保证了阀门262不会受到诸如灰尘等扰动影响或机械影 响。

隔膜262优选由弹性橡胶材料或具有足够弹性的其他适当材料制 成。

本发明的空气波纹管通常具有相对较软的弹簧硬度，因而对于弹动 和悬挂目的而言通常重要性很小。因此，该空气波纹管仅用于调整车辆 在车轴上方的高度，同时通过适当的悬挂臂实现减震。

当然，只要在说明书中没有明确排除或者出于技术原因而自身被禁 止，那么一些实施例的各个特征，例如阀门的各个部件的位置和精确设 计，也可以在其他实施例中实现。

附图标记列表

10气动弹簧            11内部空间

12压缩空气开口        13压缩空气管线

14空气波纹管          16轴身侧区域

18车轴侧区域          20阀门

30端部                50柱塞

51空气通道            52腔室

54端部                56轴身侧区域

58槽口                210阀门

211开口               212管口

213阀门座             214弹性管

215第一端             216第二端

218盖                 219气孔

220阀门               221开口

222管口               223阀门座

224弹性管             225第一端

226第二端             228盖

229气孔               230阀门

231开口               232管口

234弹性管             235第一端

236第二端             237细管

240阀门               241气孔

242封闭件            245中央引导部

246加厚端部          247引导孔

249气孔              250阀门

251气孔              252封闭件

253阀门座            255中央引导部

256加厚端部          257引导孔

259空气通道          260阀门

261气孔              262隔膜

263阀门座            265隔膜保持件

267空间              269空气通道