CN110360256A - 一种轴箱拉杆球铰的组装结构及组装方法 - Google Patents

Abstract

一种轴箱拉杆球铰的组装结构及组装方法，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，外套、橡胶体和芯轴上都在横向方向上设有横向结构，且都在纵向方向上设有纵向结构；在轴箱拉杆球铰的横向方向上，芯轴的外侧和外套的内侧都设有锯齿，橡胶体硫化在芯轴与外套的锯齿之间；外套和芯轴的横向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上的角度小于90度，外套和芯轴的纵向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上的角度大于90度。轴箱拉杆球铰仅由外套、芯轴和橡胶体组成，无分瓣外套，芯轴与外套在模具中的组装方式，采用旋合组装，结构简单。且外套、橡胶体和芯轴硫化成一个整体，其结构更为紧凑和稳固。

Description

一种轴箱拉杆球铰的组装结构及组装方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种轴箱拉杆球铰的组装结构及组装方法。

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，可广泛应用于各种减振场所，尤其是在机车车辆的转向架中应用十分普遍。现有的结构一般都是由整体外套、分瓣外套、芯轴和橡胶体四个主要部分构成，由于分瓣外套大多采用三瓣式或四瓣式，因此在组装时比较复杂，且结构不够紧湊、稳固。

尤其是现有的分瓣式结构很难将轴箱拉杆球铰的纵向刚度和横向刚度进行大幅度减小，而为降低机车的轮缘磨耗以及过曲线的能力，特别是在像瑞士这样多山的国家，铁路线路的弯道和坡道多，车辆行驶过程中经常需要进行较小的转弯和坡度较大的爬坡。为了减少在动态横向位移下轴箱拉杆与转向架构架的接摩擦接触，需要将轴箱拉杆球铰的纵向刚度和横向刚度降低，偏转刚度仍能保持在较高的水平。尤其是纵向刚度要降低到原来的1/10，横向刚度要降低到原来的1/2以下。这在对轴箱拉杆球铰在纵向刚度的改变上提出了极为苛刻的要求，因此需要对现有的轴箱拉杆球铰在结构上进行很大幅度的改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何简化轴箱拉杆球铰的结构，让轴箱拉杆球铰的组装更简便、快捷，且组装后的球铰内部更为紧湊、稳固。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种轴箱拉杆球铰的组装结构，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，外套、橡胶体和芯轴上都在横向方向上设有横向结构，且都在纵向方向上设有纵向结构；在轴箱拉杆球铰的横向方向上，芯轴的外侧和外套的内侧都设有锯齿，橡胶体硫化在芯轴与外套的锯齿之间；外套和芯轴的横向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上的角度小于90度，外套和芯轴的纵向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上的角度大于90度。

进一步地，芯轴包括轴体、轴短齿和轴长齿，轴长齿和轴短齿都一体成形在轴体上；轴长齿设置在芯轴横向方向的两端，轴短齿设置在芯轴纵向方向的两端，且轴长齿的高度大于轴短齿的高度。

进一步地，轴短齿和轴长齿都设在轴体的周向方向上，轴长齿在轴体的周向方向上的角度为80度，轴短齿在轴体的周向方向上的角度为100度。

进一步地，外套包括套体和套齿，套体为圆管状，套齿设置在套体的内侧的横向方向的两端。

进一步地，橡胶体横向结构为横向胶体，横向胶体的内侧与芯轴的轴长齿硫化在一起，横向胶体的外侧与外套的套齿硫化在一起。

进一步地，橡胶体的纵向结构为纵向胶体，纵向胶体的内侧与芯轴的轴短齿硫化在一起，纵向胶体外侧的中部与外套的套体硫化在一起，调节孔开在纵向胶体外侧的两端，调节孔为盲孔。

一种轴箱拉杆球铰的组装方法，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，在外套、橡胶体和芯轴上都设置横向结构和纵向结构，将芯轴的横向结构的外侧和外套的横向结构的内侧设置成锯齿状；先将芯轴的横向结构与外套的纵向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上对齐，再将芯轴推进到外套中，然后通过旋合芯轴与外套，使得芯轴的横向结构上的锯齿与外套的横向结构上的锯齿相互咬合，接着将橡胶硫化在芯轴和外套之间，从而完成轴箱拉杆球铰的组装。

进一步地，在芯轴的横向结构中设置轴长齿，在芯轴的纵向结构中设置轴短齿，并使轴长齿的高度大于轴短齿的高度；将轴长齿在在轴体的周向方向上的角度设置为80度，将轴短齿在轴体的周向方向上的角度设置为100度。

进一步地，外套包括套体和套齿，套体为圆管状，仅在套体的内侧的横向方向两侧设置套齿，将套齿在外套的周向方向上的角度设置为80度，套体的纵向结构在外套的周向方向上的角度设置为100度；将芯轴的横向结构中的轴长齿与外套的纵向结构对齐，才能将芯轴推进到外套中，然后通过旋合芯轴与外套，能使得芯轴的横向结构上的轴长齿与外套的横向结构上的套齿相互咬合。

进一步地，在进行橡胶硫化前需要在外套的纵向方向和横向方向上的两端设置挡块，然后再将橡胶注入到芯轴和外套之间进行硫化，硫化完成后将所述的挡块抽出，使得橡胶体中形成调节孔和端部凹槽，从而完成轴箱拉杆球铰的组装。

本发明的优点是：

1.原结构由整体外套、分瓣外套、芯轴和橡胶组成，而新结构仅由外套、芯轴和橡胶体组成，无分瓣外套，芯轴与外套在模具中的组装方式，采用旋合组装，结构简单。且外套、橡胶体和芯轴硫化成一个整体，其结构更为紧凑和稳固；

2.原结构芯轴和外套为齿形啮合，齿形设计均为一周，新结构为实现降低纵向刚度的目的，芯轴与外套齿形啮合，但芯轴和外套的啮合齿形均为80°，外套剩下100°无齿形，芯轴剩下100°的齿高下降，降低了纵向刚度；

3. 为大幅度降低纵向刚度，在纵向胶体上，开有调节孔结构，但孔为盲孔，以提升纵向承载能力；调节孔采用贴近式型面设计原则，设计为豆荚式形状，在纵向载荷下，两侧橡胶体柔性贴近金属外套，能让橡胶体应力更平缓的释放以及纵向刚度曲线的变化更为平滑；调整孔的宽度、深度及长度可以大幅度的调整纵向刚度的大小。

附图说明

图1为实施例一中轴箱拉杆球铰的90度方向剖视示意图；

图2为芯轴主视方向剖视示意图；

图3为图2的A-A方向剖视示意图；

图4为外套的右视方向剖视示意图一；

图5为图4中B-O-B的90度方向剖视示意图；

图6为外套的右视方向剖视示意图二；

图中：11纵向胶体、111调节孔、112胶体短齿、12横向胶体、21套体、22套齿、31轴体、32轴短齿、33轴长齿。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

实施例一

如图1、图2和图3所示，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在芯轴与外套之间。为了大幅度改变轴箱拉杆球铰的刚度，外套、橡胶体和芯轴在横向方向和纵向方向的结构是不同的。外套、橡胶体和芯轴上都设有横向结构和纵向结构，芯轴的横向结构和纵向结构的外侧以及外套的横向结构的内侧都设有锯齿。橡胶体内侧的横向结构硫化在芯轴外侧的横向结构的锯齿上，橡胶体内侧的纵向结构硫化在芯轴外侧的纵向结构的锯齿上。橡胶体外侧的横向结构硫化在外套内侧的横向结构的锯齿上，芯轴的锯齿包括轴短齿32和轴长齿33，外套锯齿为套齿22。本实施例中，图3芯轴的左右方向为纵向方向，上下方向为横向方向，图1中上方为轴箱拉杆球铰的横向方向，下方为纵向方向。

芯轴包括轴体31、轴短齿32和轴长齿33，且轴短齿32和轴长齿33设在轴体31的周向方向上。在轴体31横向方向的两端设有轴长齿33，在轴体31纵向方向的两端设置轴短齿32，且轴长齿33的高度大于轴短齿32的高度。如图3所示，轴长齿33在芯轴的周向方向上的角度为角E，优选的，轴长齿33在芯轴的周向方向上的夹角E的角度为80度，轴短齿32在芯轴的周向方向上的角度为100度。

如图1、图2、图4、图5和图6所示，外套包括套体21和套齿22，套体21为圆管状，套体21的内侧在横向方向两侧设置有套齿22，套体21的内侧在纵向方向的两端没有设置套齿22。外套在周向方向上没有设置套齿22的角度为角F，优选的，角F的角度为100度，外套在周向方向上设置有套齿22的角度为80度。

橡胶体内侧的横向胶体12和纵向胶体11分别与芯轴的轴长齿33和轴短齿32硫化在一起，橡胶体外侧的横向胶体12和纵向胶体11分别与外套内侧的套齿22和套体21硫化在一起。轴长齿33和轴短齿32都是向芯轴内凹陷与向芯轴外凸起相互交替的锯齿状，优选的，所述向芯轴内凹陷与向芯轴外凸的轴长齿33和轴短齿32的截面都为梯形。同样的，套齿22也是由向内凹陷与向外凸起相互交替的锯齿状构成，优选的，所述向内凹陷与向外凸的套齿22的截面也设置成为与轴长齿33形状和大小相匹配的梯形。且在轴箱拉杆球铰的横向方向上，轴长齿33中向外凸起的部位与套齿22向内凹陷的部位相对应，轴长齿33中向内凹陷的部位与套齿22向外凸起的部位相对应。

橡胶体硫化在芯轴与外套之间，橡胶体包括横向胶体12和纵向胶体11。横向胶体12的内侧与芯轴的轴长齿33硫化成一个整体，横向胶体12的外侧与外套的套齿22硫化成一个整体。纵向胶体11的内侧与芯轴的轴短齿32硫化成一个整体，形成与轴短齿32贴合在一起的胶体短齿112，纵向胶体11外侧的中部与外套的套体21硫化在一起，调节孔111开在纵向胶体11外侧的两端，调节孔111为盲孔。

如图1至图6所示，如果将芯轴的横向方向的轴长齿33与外套的横向方向的套齿22，对齐，则轴长齿33与套齿22会相互干涉，芯轴不能推进到外套中。因此，轴箱拉杆球铰的具体组装过程如下：先将芯轴的横向方向的轴长齿33与外套的纵向方向处没有设置套齿22的部位对齐，由于轴长齿33在轴箱拉杆球铰的周向方向的角度为80度，而外套内没有设置套齿22的部位在轴箱拉杆球铰的周向方向的角度为100度，因此，芯轴外侧与外套内侧不会产生相互的干涉，能将芯轴推进到外套中。当在轴向方向上推进到芯轴的两端与外套的两端都对齐后，再让外套相对与芯轴转动90度，使得芯轴的轴长齿33与外套的套齿22在箱拉杆球铰的周向方向上充分对齐并相互咬合。此时，芯轴与外套在横向、纵向和轴向方向上都会留有一定的间隙，再将挡块设置在所述的间隙中，并在所述的间隙中注入橡胶，让橡胶硫化在芯轴和外套之间。硫化完成后将所述的挡块抽出，使得橡胶体中形成调节孔111和端部凹槽，从而完成轴箱拉杆球铰的组装。

轴箱拉杆球铰组装完成后，外套、橡胶体和芯轴形成了一个无缝连接的整体结构，由于外套、橡胶体和芯轴不能再独立拆装，轴箱拉杆球铰也就成了一个免维护的产品。当轴箱拉杆球铰在长期的运作过程中出现破损，是用新的轴箱拉杆球铰整个的更换旧的轴箱拉杆球铰，而不是更换外套、橡胶体或芯轴中的某一个部件。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴箱拉杆球铰的组装结构，其特征在于，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，外套、橡胶体和芯轴上都在横向方向上设有横向结构，且都在纵向方向上设有纵向结构；在轴箱拉杆球铰的横向方向上，芯轴的外侧和外套的内侧都设有锯齿，橡胶体硫化在芯轴与外套的锯齿之间；外套和芯轴的横向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上的角度小于90度，外套和芯轴的纵向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上的角度大于90度。

2.根据权利要求1所述的一种轴箱拉杆球铰的组装结构，其特征在于，芯轴包括轴体、轴短齿和轴长齿，轴长齿和轴短齿都一体成形在轴体上；轴长齿设置在芯轴横向方向的两端，轴短齿设置在芯轴纵向方向的两端，且轴长齿的高度大于轴短齿的高度。

3.根据权利要求2所述的一种轴箱拉杆球铰的组装结构，其特征在于，轴短齿和轴长齿都设在轴体的周向方向上，轴长齿在轴体的周向方向上的角度为80度，轴短齿在轴体的周向方向上的角度为100度。

4.根据权利要求2或3所述的一种轴箱拉杆球铰的组装结构，其特征在于，外套包括套体和套齿，套体为圆管状，套齿设置在套体的内侧的横向方向的两端。

5.根据权利要求4所述的一种轴箱拉杆球铰的组装结构，其特征在于，橡胶体横向结构为横向胶体，横向胶体的内侧与芯轴的轴长齿硫化在一起，横向胶体的外侧与外套的套齿硫化在一起。

6.根据权利要求4所述的一种轴箱拉杆球铰的组装结构，其特征在于，橡胶体的纵向结构为纵向胶体，纵向胶体的内侧与芯轴的轴短齿硫化在一起，纵向胶体外侧的中部与外套的套体硫化在一起，调节孔开在纵向胶体外侧的两端，调节孔为盲孔。

7.一种轴箱拉杆球铰的组装方法，其特征在于，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，在外套、橡胶体和芯轴上都设置横向结构和纵向结构，将芯轴的横向结构的外侧和外套的横向结构的内侧设置成锯齿状；先将芯轴的横向结构与外套的纵向结构在轴箱拉杆球铰的周向方向上对齐，再将芯轴推进到外套中，然后通过旋合芯轴与外套，使得芯轴的横向结构上的锯齿与外套的横向结构上的锯齿相互咬合，接着将橡胶硫化在芯轴和外套之间，从而完成轴箱拉杆球铰的组装。

8.根据权利要求7所述的一种轴箱拉杆球铰的组装方法，其特征在于，在芯轴的横向结构中设置轴长齿，在芯轴的纵向结构中设置轴短齿，并使轴长齿的高度大于轴短齿的高度；将轴长齿在在轴体的周向方向上的角度设置为80度，将轴短齿在轴体的周向方向上的角度设置为100度。

9.根据权利要求8所述的一种轴箱拉杆球铰的组装方法，其特征在于，外套包括套体和套齿，套体为圆管状，仅在套体的内侧的横向方向两侧设置套齿，将套齿在外套的周向方向上的角度设置为80度，套体的纵向结构在外套的周向方向上的角度设置为100度；将芯轴的横向结构中的轴长齿与外套的纵向结构对齐，才能将芯轴推进到外套中，然后通过旋合芯轴与外套，能使得芯轴的横向结构上的轴长齿与外套的横向结构上的套齿相互咬合。

10.根据权利要求9所述的一种轴箱拉杆球铰的组装方法，其特征在于，在进行橡胶硫化前需要在外套的纵向方向和横向方向上的两端设置挡块，然后再将橡胶注入到芯轴和外套之间进行硫化，硫化完成后将所述的挡块抽出，使得橡胶体中形成调节孔和端部凹槽，从而完成轴箱拉杆球铰的组装。