CN103438135A - 一种花键式金属橡胶复合球铰及其制作组装方法 - Google Patents

一种花键式金属橡胶复合球铰及其制作组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种花键式金属橡胶复合球铰，共有三层，包括金属外套、金属内套和弹性橡胶，所述金属外套内表面和所述金属内套外表面沿轴向根据性能需要分别设置有花键式锯齿，所述金属外套、金属内套上的锯齿相互咬合与弹性橡胶硫化成一个整体，所述锯齿的形状、尺寸和数量可以根据产品性能的需要进行调整；本发明的金属外套与金属内套之间的锯齿的形状、尺寸、数量以及间距可以根据产品性能的需要进行调整，以满足不同适用场合对性能的不同要求，通过调整金属外套与金属内套之间的锯齿间距，可以调整改变产品在顺时针与逆时针方向的扭转刚度，以满足不同的刚度要求；本发明具有可以缓冲来自机械振动的瞬时冲击载荷和扭转载荷的能力。

Description

一种花键式金属橡胶复合球铰及其制作组装方法
技术领域
本发明涉及一种减振部件，具体涉及一种适用于各种机车车辆用的球铰类橡胶弹性元件，属于减震元件或部件技术领域。
背景技术
球铰类橡胶弹性元件是常用的一种橡胶金属复合的减振元件，可广泛适用于各种减振场所，尤其是机车车辆的转向架中应用十分普遍，其中应用最为普遍的是三大件式（金属外套+橡胶+芯轴）的结构，其性能基本满足各种工况的使用。
经过检索发现，申请号为2007100355278，名称为“一种锯齿状组合式球铰及制作组装方法”的发明专利，公开了一种球铰类橡胶弹性元件，包括金属外套、芯轴和弹性橡胶件，其特征在于：在金属外套与弹性橡胶体之间有金属隔套，金属隔套为两瓣结构，且金属隔套和芯轴成锯齿状，两者的锯齿是相互镶嵌、咬合硫化在一起。金属隔套和弹性橡胶体硫化后与原直径相比沿径向是分开成有间隙的橡胶金属硫化体。这种结构的缺点是扭转刚度偏小，不能够很好的保证在较大扭矩作用下装置的稳定性，可能对整个机械装置的工作造成不良影响。
发明内容
本发明的目的在于针对现有球铰的不足，提供一种承载能力强、疲劳寿命高、更换周期长，并且扭转刚度大，能够很好的保证在较大扭矩作用下装置的稳定性的花键式金属橡胶复合球铰。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种花键式金属橡胶复合球铰共有三层，包括金属外套、金属内套和弹性橡胶，所述金属外套和金属内套上设置有花键式锯齿，所诉金属外套内表面设置有内花键式锯齿，所述外花键式锯齿沿所述金属外套内表面圆周均匀分布；所述金属内套外表面设置有与所述金属外套内表面的花键式锯齿相嵌合的外花键式锯齿，所述内花键式锯齿沿所述金属内套外表面圆周均匀分布；所述内花键式锯齿的个数为3~8个，所述外花键式锯齿的个数为3~8个；所述金属外套上的内花键式锯齿、金属内套上的外花键式锯齿相互咬合与弹性橡胶硫化成一个整体。
在本发明中，所述花键式锯齿的齿尖作倒圆角处理，所述花键式锯齿根部开设有内圆角，减小应力集中对所述花键式锯齿的影响，同时提高弹性橡胶的粘附性，提高产品质量。
在本发明中，所述内花键式锯齿的个数为4个，所述外花键式锯齿的个数为4个。
在本发明中，所述金属外套和金属内套上分别设置有定位缺口，用于模具定位，保证在硫化过程中锯齿与锯齿之间能保持正确的位置关系，实现所需要的顺时针和逆时针方向的扭转刚度。
在本发明中，所述金属外套和金属内套的径向间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/4~1/2。
在本发明中，所述金属外套和金属内套的径向间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/3。
在本发明中，所述金属外套上的内花键式锯齿和金属内套上的外花键式锯齿之间的周向齿间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/4~1/2。
在本发明中，所述金属外套上的内花键式锯齿和金属内套上的外花键式锯齿之间的周向齿间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/3。
本发明还提供一种制作组装上述花键式金属橡胶复合球铰的制作组装方法，包括以下关键步骤：
A、将金属内套外表面加工周向分布的外花键式锯齿、金属外套内表面加工周向内花键式锯齿；
B、将外花键式锯齿、内花键式锯齿的齿尖倒圆角，外花键式锯齿、内花键式锯齿的齿根部加工内圆角；
C、将金属内套、外套放入模具内，通过定位缺口保证齿间距，再通过硫化机注入橡胶，经过高温硫化后，形成一个金属橡胶硫化体；
D、对金属橡胶硫化体进行径向预压缩和后处理，最终得到成品。
本发明的金属外套与金属内套之间的锯齿的形状、尺寸、数量以及间距可以根据产品性能的需要进行调整，以满足不同适用场合对性能的不同要求，通过调整金属外套与金属内套之间的锯齿间距，可以调整改变产品在顺时针与逆时针方向的扭转刚度，以满足不同的刚度要求；本发明具有可以缓冲来自机械振动的瞬时冲击载荷和扭转载荷的能力，经过测试比较，与现有的金属橡胶复合球铰与相比较，在相同直径的条件下，现有的金属橡胶复合球铰的径向刚度在50kN/mm以下时，其扭转刚度会小于100Nm/degree，本发明可以在径向刚度不变的情况下，将扭转刚度提高到200Nm/degree以上。
附图说明
图1为本发明的轴向剖视结构示意图；
图2为图1的A-A剖视结构示意图；
图3为图1的B向结构示意图。
图中：1.金属外套，2.金属内套，3.弹性橡胶，4. 外花键式锯齿，5. 内花键式锯齿，6.定位缺口一，7.定位缺口二。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如附图所示，实施例一，一种花键式金属橡胶复合球铰共有三层，包括金属外套1、金属内套2和弹性橡胶3，金属外套1和金属内套2上设置有花键式锯齿，花键式锯齿的齿尖作倒圆角处理，花键式锯齿根部开设有内圆角，减小应力集中对花键式锯齿的影响，同时提高弹性橡胶3的粘附性，提高产品质量；所诉金属外套1内表面设置有内花键式锯齿5，外花键式锯齿4沿金属外套1内表面圆周均匀分布；金属内套2外表面设置有与金属外套1内表面的花键式锯齿相嵌合的外花键式锯齿4，内花键式锯齿5沿金属内套2外表面圆周均匀分布；内花键式锯齿5的个数为4个，外花键式锯齿4的个数为4个；金属外套1和金属内套2的径向间距大小为花键式锯齿齿高的1/3，金属外套1上的内花键式锯齿5和金属内套2上的外花键式锯齿4之间的周向齿间距大小为花键式锯齿齿高的1/3；金属外套1上的内花键式锯齿5、金属内套2上的外花键式锯齿4相互咬合与弹性橡胶3硫化成一个整体。
实施例二，与实施例一的不同之处在于，金属外套11上设置有定位缺口一66，和金属内套22设置有定位缺口二77，用于模具定位，保证在硫化过程中锯齿与锯齿之间能保持正确的位置关系，实现所需要的顺时针和逆时针方向的扭转刚度。
实施例三，与实施例一、二的不同之处在于，内花键式锯齿5的个数为3个，外花键式锯齿4的个数为3个。
实施例四，与上述实施例的不同之处在于，内花键式锯齿5的个数为8个，外花键式锯齿4的个数为8个。
实施例五，与上述实施例的不同之处在于，金属外套1和金属内套2的径向间距大小为花键式锯齿齿高的1/4。
实施例六，与上述实施例的不同之处在于，金属外套1和金属内套2的径向间距大小为花键式锯齿齿高的1/2。
实施例七，与上述实施例的不同之处在于，金属外套1上的内花键式锯齿5和金属内套2上的外花键式锯齿4之间的周向齿间距大小为花键式锯齿齿高的1/4。
实施例八，与上述实施例的不同之处在于，金属外套1上的内花键式锯齿5和金属内套2上的外花键式锯齿4之间的周向齿间距大小为花键式锯齿齿高的1/2。
实施例九，一种制作组装上述花键式金属橡胶复合球铰的制作组装方法，具体步骤如下：
A、将金属内套外表面加工周向分布的外花键式锯齿、金属外套内表面加工周向内花键式锯齿；
B、将外花键式锯齿、内花键式锯齿的齿尖倒圆角，外花键式锯齿、内花键式锯齿的齿根部加工内圆角；
C、将金属内套、外套放入模具内，通过定位缺口保证齿间距，再通过硫化机注入橡胶，经过高温硫化后，形成一个金属橡胶硫化体；
D、对金属橡胶硫化体进行径向预压缩和后处理，最终得到成品。
本发明的金属外套与金属内套之间的锯齿的形状、尺寸、数量以及间距可以根据产品性能的需要进行调整，以满足不同适用场合对性能的不同要求，通过调整金属外套与金属内套之间的径向间距以及花键式锯齿之间的周向间距，可以调整改变产品在顺时针与逆时针方向的扭转刚度，以满足不同的刚度要求；本发明具有可以缓冲来自机械振动的瞬时冲击载荷和扭转载荷的能力，经过测试比较，与现有的金属橡胶复合球铰与相比较，在相同直径的条件下，现有的金属橡胶复合球铰的径向刚度在50kN/mm以下时，其扭转刚度会小于100Nm/degree，本发明可以在径向刚度不变的情况下，将扭转刚度提高到200Nm/degree以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种花键式金属橡胶复合球铰，共有三层，包括金属外套、金属内套和弹性橡胶，其特征在于：所述金属外套和金属内套上设置有花键式锯齿，所诉金属外套内表面设置有内花键式锯齿，所述外花键式锯齿沿所述金属外套内表面圆周均匀分布；所述金属内套外表面设置有与所述金属外套内表面的花键式锯齿相嵌合的外花键式锯齿，所述内花键式锯齿沿所述金属内套外表面圆周均匀分布；所述内花键式锯齿的个数为3~8个，所述外花键式锯齿的个数为3~8个；所述金属外套上的内花键式锯齿、金属内套上的外花键式锯齿相互咬合与弹性橡胶硫化成一个整体。
2.如权利要求1所述的一种花键式金属橡胶复合球铰，其特征在于：所述花键式锯齿的齿尖作倒圆角处理，所述花键式锯齿根部开设有内圆角，减小应力集中对所述花键式锯齿的影响，同时提高弹性橡胶的粘附性，提高产品质量。
3.如权利要求2所述的一种花键式金属橡胶复合球铰，其特征在于：所述内花键式锯齿的个数为4个，所述外花键式锯齿的个数为4个。
4.如权利要求1所述的一种花键式金属橡胶复合球铰，其特征在于：所述金属外套和金属内套上分别设置有定位缺口，用于模具定位，保证在硫化过程中锯齿与锯齿之间能保持正确的位置关系，实现所需要的顺时针和逆时针方向的扭转刚度。
5.如权利要求1、2、3、或4所述的一种花键式金属橡胶复合球铰，其特征在于：所述金属外套和金属内套的径向间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/4~1/2。
6.如权利要求1、2、3、或4所述的一种花键式金属橡胶复合球铰，其特征在于：所述金属外套和金属内套的径向间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/3。
7.如权利要求1、2、3、或4所述的一种花键式金属橡胶复合球铰，其特征在于：所述金属外套上的内花键式锯齿和金属内套上的外花键式锯齿之间的周向齿间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/4~1/2。
8.如权利要求1、2、3、或4所述的一种花键式金属橡胶复合球铰，其特征在于：所述金属外套上的内花键式锯齿和金属内套上的外花键式锯齿之间的周向齿间距大小为所述花键式锯齿齿高的1/3。
9.一种制作组装上述花键式金属橡胶复合球铰的制作组装方法，其特征在于：包括以下关键步骤：
A、将金属内套外表面加工周向分布的外花键式锯齿、金属外套内表面加工周向内花键式锯齿；
B、将外花键式锯齿、内花键式锯齿的齿尖倒圆角，外花键式锯齿、内花键式锯齿的齿根部加工内圆角；
C、将金属内套、外套放入模具内，通过定位缺口保证齿间距，再通过硫化机注入橡胶，经过高温硫化后，形成一个金属橡胶硫化体；
D、对金属橡胶硫化体进行径向预压缩和后处理，最终得到成品。
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