CN113503311A - 一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及弹性橡胶件减震领域，具体为一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，具体为在杆端球铰外套端面的内侧设置切面，以使硫化前隔套外周面外径大于外套端面内径的最外层隔套在硫化前可在切面处预装入外套内。本方案中将切面设置为弧形的切面或锥形的切面，且切面与杆端球铰的主承载方向错开设置。

Description

一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法及结构
技术领域
本发明涉及弹性橡胶件减震领域，尤其涉及一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法及结构。
背景技术
杆端球铰是重要的减震连接元件，多用于火车、高铁、汽车、轮船或飞机上，当机体承受径向、扭转和偏转等复杂载荷工况时，通过杆端球铰的变形来承受偏扭转角度和径向载荷，防止机体在运行时侧翻。如图2所示，多层杆端球铰通常包括芯轴3、外套1和橡胶层，橡胶层位于芯轴3和外套1之间，橡胶层中设有多层隔套，外套1为金属球面体结构。
在杆端球铰硫化前，需先将芯轴3、多层隔套和外套1均放入模具中后再进行硫化，多层隔套按外径大小从小到大依次套放，芯轴3位于最内层隔套内侧，外套1位于最外层隔套2外侧。如图1所示，外套1为球面体结构，外套1包括外套内周面11和外套端面12，外套内周面11的内径大于外套端面12的内径；隔套也为球面体结构，隔套包括隔套外周面，隔套可为整体式结构，也可为分瓣式结构；在多层杆端球铰硫化前，只有当所有隔套外周面的外径均小于外套端面12的内径时，隔套才能被放入外套1中。但若最外层隔套2外周面的外径小于外套端面12的内径时，当最外层隔套2放入外套1内后，最外层隔套2与外套内周面11之间所硫化的最外层橡胶41的厚度将比其它层橡胶层的厚度大很多，导致径向刚度低，球铰在最外层橡胶41处和其他层橡胶层处的应力应变不均，最外层橡胶41处的应力应变大，最外层橡胶41处极容易在使用过程中损坏，影响球铰的整体性能和使用寿命。
综上所述，为了保证杆端球铰的径向刚度，均衡多层杆端球铰中每层橡胶层的应力应变，减小最外层隔套2与外套1之间所硫化的最外层橡胶41的厚度，增加最外层橡胶41的径向刚度，可将最外层隔套2外周面的外径设置成大于外套内周面11的内径，使得在硫化后最外层隔套2和外套1之间的最外层橡胶41厚度适中，保证杆端球铰的整体径向刚度。因此，如何将隔套外周面外径大于外套端面12内径的最外层隔套2装入外套1中，是当下亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，可解决在杆端球铰硫化前隔套外周面外径大于外套端面内径的最外层隔套无法放入外套内的问题。本发明还提供了一种便于多层杆端球铰硫化前预装的结构。
为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法及结构，在杆端球铰外套端面的内侧设置切面，以使硫化前隔套外周面外径大于外套端面内径的最外层隔套在硫化前可在切面处预装入外套内。
优选的，将切面与杆端球铰的主承载方向错开设置。
优选的，将切面设为弧形面，弧形面切面的截面与外套的垂直中轴线L平行。
优选的，将切面设为锥形面，锥形面切面的截面从外套端面朝向外套的垂直中轴线L向下倾斜设置。
优选的，在锥形的切面与外套内周面相交处形成可防止装入后的最外层隔套弹出的凸棱。
优选的，在杆端球铰外套端面的内侧设置切面，是指在外套上端面内侧与外套内周面相交处的上边角部设置一个切面，所述一个切面为第一切面。
优选的，在外套上端面内侧与外套内周面相交处的上边角部设置第二切面，第二切面与第一切面以外套的垂直中轴线L为基准相对对称设置。
优选的，在外套下端面内侧与外套内周面相交处的下边角部设置第三切面和第四切面，第三切面和第四切面以A-A线为基准相对对称设置。
优选的，包括外套、橡胶层和多层隔套，多层隔套位于橡胶层内，橡胶层位于外套和芯轴之间；外套包括外套端面和外套内周面，外套端面与外套内周面相交处设有切面，以使硫化前隔套外周面外径大于外套端面内径的最外层隔套在硫化前可在切面处预装入外套内，切面与杆端球铰的主承载方向错开设置。
优选的，切面为弧形面的切面或锥形面的切面。
本发明的技术效果：
1、通过在杆端球铰外套端面的内侧设置切面，则：
1）当在外套上端面和外套内周面交汇处的上边角部设置一个切面时，则可以将分瓣设置的最外层隔套放入外套内，具体为第一步先将一瓣隔套的一侧倾斜从切面处放入外套内，再将该瓣隔套的其他部分沿着外套内周面圆周方向旋入外套内；第二步将另一瓣隔套的一侧沿着切面倾斜放入外套内，再将另一瓣隔套其他部分沿着外套内周面与第一瓣隔套相反的方向旋入外套内。
2）当在外套上端面和外套内周面交汇处的上边角部设置两个沿着外套垂直中轴线L对称设置的切面时，分瓣设置或整体设置的最外层隔套均能放入外套内，分瓣设置的最外层隔套的放置方式同上述方式，整体设置的最外层隔套放置方式具体为先将最外层隔套的一侧沿着第一切面倾斜放入外套内，并将外套沿着外套内周面的圆周方向轻轻旋动，再将最外层隔套的另外一侧沿着第二切面放入外套内。
3）在外套下端面和外套内周面交汇处的下边角部与A-A线设置两个与上述第一切面和第二切面对称的第三切面和第四切面，则在加工过程中，工人既可以从第一切面和第二切面处防止最外层隔套，也可从第三切面和第四切面处放置最外层隔套，提高了加工效率，提高了外套的适用性。
2、将切面与杆端球铰的主承载方向错开设置，当杆端球铰承受载荷时，切面不会影响杆端球铰的径向刚度。且在硫化过程中切面处也将硫化橡胶，可减小杆端球铰的偏扭刚度。
3、本发明中的切面可设置成弧形切面，也可设置成锥形切面，且在切面与外套内周面相交处可自然形成凸棱，凸棱可防止放入外套内的最外层隔套跳出。
附图说明
图1为现有技术中杆端球铰的外套结构示意图。
图2为现有技术中多层杆端球铰的整体结构示意图（实施例一中两瓣式杆端球铰与图2中球铰相同）。
图3为实施例一中杆端球铰的外套结构示意图。
图4为图3中A-A方向的剖视图。
图5为图3中B-B方向的剖视图（切面为弧形面且只有一个切面）。
图6为实施例二中如图3所示的B-B方向的剖视图（切面为锥形面且只有一个切面）。
图7为图6中J处的局部放大图。
图8为实施例三中如图3所示的B-B方向的剖视图（切面为弧形面且有两个沿外套的垂直中轴线对称设置的切面）。
图9为实施例四中如图3所示的B-B方向的剖视图（切面为锥形面且有两个沿外套的垂直中轴线对称设置的切面）。
图10为实施例五中如图3所示的B-B方向的剖视图（切面为弧形面且在隔套上端面和隔套下端面处均设有切面）。
图11为实施例六中如图3所示的B-B方向的剖视图（切面为锥形面且在隔套上端面和隔套下端面处均设有切面）。
附图标记包括：1、外套；11、外套内周面；111、外套内周面的截面；112、凹陷部；12、外套端面；121、外套上端面；122、外套下端面；13、上边角部；14、下边角部；2、最外层隔套；21、第一瓣隔套；22、第二瓣隔套；3、芯轴；4、橡胶层；41、最外层橡胶；5、切面；51、第一切面；52、第二切面；55、第三切面、56、第四切面；6、凸棱；7、螺纹柄。
具体实施方式
以下结合附图2-11对本发明做进一步详细描述。
实施例一
本实施例如图2-5所示：一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，在杆端球铰外套端面12的内侧设置切面5，以使硫化前隔套外周面外径大于外套端面12内径的最外层隔套2在硫化前可在切面5处预装入外套1内。如图3所示，杆端球铰的外套1为球面体结构，外套1的外套内周面11内凹形成凹陷部112，外套内周面11的内径大于外套端面12的内径，隔套也为球面体结构，将最外层隔套2放入外套1内，最外层隔套2需经外套端面12的内口处才能放入外套1内部，因此当最外层隔套2的外周面外径大于外套端面12的内径时，最外层隔套2无法从外套端面12的内口放进外套1内。上述方案通过在外套端面12的内侧设置切面5，以使最外层隔套2能从切面5处放入外套1，且切面5处硫化后，能降低球铰的偏扭刚度。
具体为在外套上端面121内侧与外套内周面11相交处的上边角部13处设置一个第一切面51，上述一个切面5为第一切面51，将第一切面51设为弧形面，如图5所示，弧形面第一切面51的截面与外套1的垂直中轴线L平行，在硫化前，两瓣式设置的最外层隔套2可从第一切面51处预装入外套1内，预装方法为：第一步先将最外层隔套2中如图2所示的第一瓣隔套21的一侧倾斜从第一切面51处放入外套1内，再将第一瓣隔套21的其他部分沿着外套内周面11的圆周方向旋入外套1内；第二步将第二瓣隔套22的一侧沿着一切面51倾斜放入外套1内，再将第二瓣隔套22其他部分沿着外套1内周面与第一瓣隔套21相反的方向旋入外套内，整个最外层隔套2装入了外套1内。本领域技术人员也可以根据需求将三瓣式或三瓣式以上设置的最外层隔套2从第一切面51处装入外套1内。
其中，将切面5与杆端球铰的主承载方向错开设置，本实施例里的切面5为将第一切面51，如图3所示，A-A方向为杆端球铰的主承载方向，A-A方向外套的剖视图如图4所示。将第一切面51错开主承载方向设置，则第一切面51不会影响杆端球铰的整体径向刚度。本实施例中将第一切面51错开主承载方向A-A设置，且设置在垂直于A-A方向的B-B方向上，此处对主承载方向的承载力影响最小，能更好的保证球铰的径向刚度，在硫化后，第一切面51处也将包胶，可以降低杆端球铰的偏扭转刚度。
实施例二
如图6和图7所示：本实施例与实施例一的不同之处在于，将第一切面51设为锥形面，锥形面第一切面51的截面从外套端面12朝向外套1的垂直中轴线L向下倾斜设置。外套内周面的截面111朝向外套1外侧凸出形成位于锥形面的第一切面51的截面下方的凹陷部112，最外层隔套2可从锥形的第一切面51处斜放入外套1内，并在外套内周面11的凹陷部112处沿着圆周方向旋进外套1内。
其中，在锥形的第一切面51与外套内周面11相交处形成可防止装入后的最外层隔套2弹出的凸棱6。当将锥形面第一切面51的截面从外套端面12朝向外套1的垂直中轴线L向下倾斜时，在锥形面的第一切面51和外套内周面11的相交处将自然形成凸棱6。如图6和图7所示，锥形面第一切面51的截面与外套内周面的截面111的相交处自然形成了凸棱6，当最外层隔套2从锥形的第一切面51处斜放入外套1内并在外套内周面11的凹陷部112处沿着圆周方向旋进外套1的过程中以及旋进外套1后，凸棱6可以防止最外层隔套2从凹陷部112跳出。
实施例三
如附图8所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，在外套上端面121内侧与外套内周面11相交处的上边角部13设置弧形的第二切面52，第二切面52与弧形的第一切面51以外套1的垂直中轴线L为基准相对对称设置。本实施例中，分瓣设置或整体设置的最外层隔套2均能放入外套1内，分瓣设置的最外层隔套2的放置方式与实施例一相同，整体设置的最外层隔套2放置方式具体为先将最外层隔套2的一侧沿着第一切面51倾斜放入外套1内，并将外套1沿着外套内周面11的圆周方向轻轻旋动，再将最外层隔套2的另外一侧沿着第二切面52放入外套1内。
实施例四
如附图9所示，本实施例与实施例二的不同之处在于，在外套上端面121内侧与外套内周面11相交处的上边角部13设置锥形的第二切面52，第二切面52与锥形的第一切面51以外套1的垂直中轴线L为基准相对对称设置。本实施例中，分瓣设置或整体设置的最外层隔套2均能放入外套1内，分瓣设置的最外层隔套2的放置方式与实施例二相同，整体设置的最外层隔套2放置方式具体为先将最外层隔套2的一侧沿着第一切面51倾斜放入外套1内，并将外套1沿着外套内周面11的圆周方向轻轻旋动，再将最外层隔套2的另外一侧沿着第二切面52放入外套1内。
实施例五
如附图10所示，本实施例与实施例三的不同之处在于，在外套下端面122内侧与外套内周面11相交处的下边角部14设置第三切面55和第四切面56，第三切面55和第四切面56为与第一切面51和第二切面52对称设置的弧形切面，第三切面55和第四切面56与第一切面51和第二切面52以A-A线为基准相对对称设置。加工过程中，工人既可以从第一切面51和第二切面52处放置最外层隔套2，也可从第三切面55和第四切面56处放置最外层隔套2，可提高加工效率，提高外套1的适用性。
实施例六
如附图11所示，本实施例与实施例五的不同之处在于，在外套下端面122内侧与外套内周面11相交处的下边角部14设置第三切面55和第四切面56，第三切面55和第四切面56以外套1垂直于其垂直中轴线L的径向中轴线为基准相对对称设置。第三切面55和第四切面56为与第一切面51和第二切面52对称设置的锥形切面。加工过程中，工人既可以从第一切面51和第二切面52处放置最外层隔套2，也可从第三切面55和第四切面56处放置最外层隔套2，可提高加工效率，提高外套1的适用性。
本发明还涉及了一种便于多层杆端球铰硫化前预装的结构，包括外套1、橡胶层4和多层隔套，多层隔套位于橡胶层4内，橡胶层4位于外套1和芯轴3之间；外套1上设有螺纹柄7，便于操作和球铰整体装配，外套1包括外套端面11和外套内周面11，外套端面12与外套内周面11相交处设有切面5，以使硫化前隔套外周面外径大于外套端面12内径的最外层隔套2在硫化前可在切面5处预装入外套1内，切面5与杆端球铰的主承载方向错开设置。切面5为弧形面的切面或锥形面的切面。
以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本发明的实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：在杆端球铰外套端面（12）的内侧设置切面（5），以使硫化前隔套外周面外径大于外套端面（12）内径的最外层隔套（2）在硫化前可在切面（5）处预装入外套（1）内。
2.根据权利要求1所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：将切面（5）与杆端球铰的主承载方向错开设置。
3.根据权利要求2所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：将切面（5）设为弧形面，弧形面切面的截面与外套（1）的垂直中轴线L平行。
4.根据权利要求2所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：将切面（5）设为锥形面，锥形面切面的截面从外套端面（12）朝向外套（1）的垂直中轴线L向下倾斜设置。
5.根据权利要求4所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：在锥形的切面（5）与外套内周面（11）相交处形成可防止装入后的最外层隔套（2）弹出的凸棱（6）。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：在杆端球铰外套端面（12）的内侧设置切面（5），是指在外套上端面（121）内侧与外套内周面（11）相交处的上边角部（13）设置一个切面（5），所述一个切面（5）为第一切面（51）。
7.根据权利要求6所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：在外套上端面（121）内侧与外套内周面（11）相交处的上边角部（13）设置第二切面（52），第二切面（52）与第一切面（51）以外套（1）的垂直中轴线L为基准相对对称设置。
8.根据权利要求7所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的方法，其特征在于：在外套下端面（122）内侧与外套内周面（11）相交处的下边角部（14）设置第三切面（55）和第四切面（56），第三切面（55）和第四切面（56）以A-A线为基准相对对称设置。
9.一种便于多层杆端球铰硫化前预装的结构，其特征在于，包括外套（1）、橡胶层（4）和多层隔套，多层隔套位于橡胶层（4）内，橡胶层（4）位于外套（1）和芯轴（3）之间；外套（1）包括外套端面（11）和外套内周面（11），外套端面（12）与外套内周面（11）相交处设有切面（5），以使硫化前隔套外周面外径大于外套端面（12）内径的最外层隔套（2）在硫化前可在切面（5）处预装入外套（1）内，切面（5）与杆端球铰的主承载方向错开设置。
10.根据权利要求9所述的便于多层杆端球铰硫化前预装的结构，其特征在于，切面（5）为弧形面的切面或锥形面的切面。
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