CN115435042A - 一种悬置减振用球铰的限位方法 - Google Patents

Abstract

一种悬置减振用球铰的限位方法，所述的悬置减振用球铰包括外套、芯轴、弹性体，外套和芯轴通过弹性体一体热硫化成型，形成悬置减振用球铰；其特征在于：将悬置减振用球铰的外套固定连接在安装座上，并在悬置减振用球铰两侧安装限位装置；使悬置减振用球铰受到径向和/或轴向的作用力时，限位装置能阻碍外套的相对运动，限位装置能对悬置减振用球铰的外套和/或安装座进行限位，达到对悬置减振用球铰的限位。本发明采用限位挡环与悬置减振用球铰外套和/或安装座进行配合，设计了一种能同时进行径向和轴向限位的减振球铰。该限位装置及球铰结构简单，成本较低，限位结构可靠性较高，安装方便。

Description

一种悬置减振用球铰的限位方法

技术领域

本发明涉及一种弹性球铰的限位装置及装置，具体说是涉及一种悬置减振用球铰的限位方法及限位装置；该种悬置减振用球铰的限位方法及限位装置可有效解决悬置减振用球铰过载限位的问题；属于橡胶金属复合元件制作技术领域。

背景技术

橡胶金属球铰广泛用于汽车、飞机、火箭等发动机各种悬置结构中，依靠球铰中橡胶的高阻尼、低刚度特性极大的降低了发动机与其他振源间的能量传递。但当汽车、飞机、火箭等做加速、减速、变向等各种运动时，发动机装置减振用球铰将受到各个方向载荷，如果减振用球铰受到超出其设计的限制载荷时，或者减振器在其固有频率处受到其他振源激励发生高倍共振时，很容易造成减振球铰过度挤压外凸变形而发生橡胶开裂或脱胶，从而影响减振安装系统的可靠性；尤其是对于悬置减振用球铰，采用的是悬置结构，可以利用的限位方式很是有限，因此现在一般的悬置减振用球铰都缺少超载时的限位功能，这将给悬置减振用球铰的应用带来十分不利的影响，因此，需要开发出一种具有限位保护功能的悬置减振用球铰。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、申请号为CN200820065713.6，名称为“汽车变速箱的球铰式辅助悬置机构”，申请人为东风商用车有限公司的中国实用新型专利，该专利公开了一种汽车变速箱的球铰式辅助悬置机构，包括连接杆，所述连接杆的上下两端分别设置有上球铰和下球铰，上球铰和下球铰的球铰中心均设有通孔，上球铰和软垫托架的一端均铰接在托架螺栓副上，下球铰和连接支架的一端均铰接在支架螺栓副上，软垫托架的另一端与车架横梁连接，连接支架的另一端与变速箱连接。

2、申请号为CN200910044564.4，名称为“一种端面带硬止挡的橡胶金属球铰”，申请人为株洲时代新材料科技股份有限公司的中国发明专利，该专利公开了一种球铰径向限位装置及装置，硬止挡放置于芯轴的端面，在球铰制作好以后，通过紧固件安装在球铰芯轴弹性减振部分的两端面上，并保证硬止挡顶部与弹性减振部分的外套之间留有径向空隙，当弹性减振部分的外套相对于硬止挡径向运动超过该空隙时，被限位。球铰包括芯轴、弹性减振部分；弹性减振部分是金属外套、金属内套与隔层和弹性橡胶复合在一起的橡胶金属复合元件，橡胶部分与金属外套和金属内套是整体硫化在一起，弹性部分的外套端头内面设有球铰径向硬止挡，球铰径向硬止挡安装在芯轴靠弹性减振部分的两端面上，球铰径向硬止挡与弹性部分的外套的内表面有一空隙。

3、申请号为CN201710365421.8，名称为“发动机悬置装置”，申请人为浙江零跑科技有限公司的中国发明专利，该专利公开了一种发动机悬置装置，包括：减震件；所述的发动机悬置装置还包括：套设在弹性减震件外的减震筒体,两个一一对应封堵住减震件两端和减震筒体两端的侧减震垫,穿设于减震件和侧减震垫中的悬挂轴,设于减震筒体侧围的连接架；两个下端中部设有连接耳的横连接梁；连接耳一一对应压住侧减震垫外侧且与悬挂轴连接；悬挂轴的轴线与横连接梁的长度方向平行。所述的发动机悬置装置使用时，横连接梁与汽车的车架连接，连接架与发动机连接。

通过对上述这些专利的仔细分析，虽然已经有专利提出了一些悬置装置的改进方法和结构，也提出了一些对球铰的改进技术方案，但通过仔细分析，这些专利都仍是缺少对悬挂球铰超载限位控制，因此前面所提出的问题仍然存在，所以仍有待进一步加以研究改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有悬置减振用球铰三维方向限位的不足，设计出了一种可同时进行径向和轴向限位的减振球铰。该限位装置及球铰结构简单，成本较低，限位结构可靠性较高，安装方便。

为了达到这一目的，本发明提供了一种悬置减振用球铰的限位方法，所述的悬置减振用球铰包括外套、芯轴、弹性体，外套和芯轴通过弹性体一体热硫化成型，形成悬置减振用球铰；将悬置减振用球铰的外套固定连接在安装座上，并在悬置减振用球铰两侧安装限位装置；使悬置减振用球铰受到径向和/或轴向的作用力时，限位装置能阻碍外套的相对运动，限位装置能对悬置减振用球铰的外套和/或安装座进行限位，达到对悬置减振用球铰的限位。

优选的，限位装置包括限位挡环、长螺栓、第二垫片和第二螺母，长螺栓包括螺栓头和螺栓杆，螺栓头与螺栓杆无缝连接；将螺栓杆靠近螺栓头的一端设置为光杆，螺栓杆远离螺栓头的一端设置为螺纹杆；将限位挡环、悬置减振用球铰安装在螺栓杆的光杆上，且限位挡环安装在芯轴与螺栓头之间，将第二垫片和第二螺母安装在螺栓杆的螺纹杆上。

优选的，限位装置还包括限位垫片，限位垫片套在螺栓杆上，且限位垫片设置在限位挡环与悬置减振用球铰之间。

优选的，限位装置还包括调节垫片、固定支座、第一垫片和第一螺母，固定支座上开有贯通的安装孔，芯轴靠近外套的一端设置为光杆，芯轴远离外套的一端设置有外螺纹；芯轴的光杆上设置有阶梯，调节垫片安装在所述的阶梯处，芯轴穿过固定支座上的安装孔，将芯轴安装在固定支座上，第一垫片和第一螺母安装在芯轴的外螺纹处。

优选的，通过改变限位垫片和/或调节垫片在轴向方向的厚度，使悬置减振用球铰受到径向的作用力，朝螺栓杆方向运动时，用限位挡环和/或限位垫片来阻挡外套和/或安装座向芯轴方向运动，从而对悬置减振用球进行径向限位。

优选的，将限位挡环靠近悬置减振用球铰的一侧设置台阶，限位挡环的台阶包括上端面和侧限位面，通过改变调节垫片在轴向方向的厚度，使悬置减振用球铰受到径向的作用力，且外套和/或安装座与限位挡环相顶时，用限位挡环的上端面来阻挡外套和/或安装座向芯轴方向运动，从而对悬置减振用球铰进行径向限位。

优选的，当减振用球铰外套和安装座向限位挡环方向运动时，通过限位挡环的侧限位面来阻挡外套和/或安装座向限位挡环方向运动，从而对悬置减振用球铰进行轴向限位。

优选的，通过改变限位垫片或调节垫片的厚度来调节外套或安装座与限位挡环侧限位面的轴向距离，从而实现悬置减振用球铰轴向限位量的调节。

优选的，通过改变调节垫片与外套的外径，使调节垫片的外径大于外套的外径，当悬置减振用球铰受到轴向的作用力，且外套和安装座向固定支座方向运动时，通过调节垫片来阻挡外套和/或安装座向固定支座方向运动，从而对悬置减振用球铰进行轴向限位。

优选的，通过改变调节垫片与外套的外径，使调节垫片的外径小于外套的外径，当悬置减振用球铰受到轴向的作用力，且外套和安装座向固定支座方向运动时，通过固定支座来阻挡外套和/或安装座向固定支座方向运动，从而对悬置减振用球铰进行轴向限位；通过改变调节垫片的厚度来调节外套或安装座与固定支座的轴向距离，从而实现悬置减振用球铰轴向限位量的调节。

本发明的优点在于：采用限位装置与悬置减振用球铰外套配合，实现多种径向和多种轴向限位的减振球铰。该限位装置及球铰结构简单，成本较低，限位结构可靠性高，安装方便，适用性广泛。

附图说明

图1是实施例一结构示意图；

图2是限位挡环的局部剖视放大示意图；

图3是实施例二结构示意图；

图4是实施例三结构示意图；

图中：螺栓头11、螺栓杆12、限位挡环2、侧限位面21、上端面22、侧止挡面23、调节垫片3、限位垫片31、第一垫片41、第二垫片42、第一螺母51、第二螺母52、外套61、弹性体62、芯轴63、安装座7、固定支座8。

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

本实施例的悬置减振用球铰为应用在飞机上的一种减振球铰，如图1所示，悬置减振用球铰包括外套61、芯轴63、弹性体62，外套61和芯轴63通过弹性体62一体热硫化成型，且弹性体62和外套61设置在芯轴63的前端。芯轴63安装在飞机的固定支座8上，外套61安装在安装座7上。

垫片包括第一垫片41和第二垫片42。限位挡环2、调节垫片3、芯轴63、垫片和固定支座8都开有贯通的安装孔，限位装置包括长螺栓、限位挡环2、调节垫片3、垫片和螺母，整个装置的安装步骤为：先依次将限位挡环2和球铰套在长螺栓的前端，再将调节垫片3套在芯轴63的阶梯处，球铰的芯轴63穿过固定支座8上的安装孔，然后再将第一垫片41和第一螺母51安装在芯轴63的后端，并拧紧第一螺母51；接着将第二垫片42和第二螺母52安装长螺栓的后端，并拧紧第二螺母52，再然后将外套61安装、固定在安装座7上。

长螺栓包括螺栓头11和螺栓杆12，螺栓头11与螺栓杆12无缝连接成一个整体，螺栓杆12靠近螺栓头11的一端为光杆，螺栓杆12远离螺栓头11的一端为螺纹杆。限位挡环2和球铰的芯轴63套在螺栓杆12的光杆上，第二垫片42和第二螺母52安装在螺栓杆12的螺纹杆上，且限位挡环2安装在芯轴63与螺栓头11之间。拧紧长螺栓上的第二螺母52，使第二螺母52依次将第二垫片42、芯轴63和限位挡环2压紧。拧紧芯轴63上的第一螺母51，使第一螺母51依次将第一垫片41和调节垫片3都压紧在固定在安装座7的两侧。

限位挡环2的后端设置有台阶，限位装置的台阶是设置在限位挡环2上靠近球铰的一侧，所述台阶包括侧限位面21、上端面22和侧止挡面23，且侧限位面21、上端面22和侧止挡面23依次无缝连接成台阶状。本实施例中，靠近限位挡环2这一端的外套61安装在安装座7的内侧，也就是：靠近限位挡环2这一端安装座7在轴向方向上伸出外套61。

当调节垫片3在轴向方向的厚度较小时，外套61在轴向方向延伸到限位挡环2的台阶内：此时，悬置减振用球铰受到径向的作用力，弹性体62受到挤压产生形变后，外套61会逐渐沿径向朝螺栓杆12方向运动，直到球铰的外套61与限位挡环2的上端面22相顶。此时，限位挡环2的上端面22能阻止外套61进一步的径向运动，起到止挡的作用，从而对悬置减振用球铰进行径向限位。

当改变调节垫片3在轴向方向的厚度，使调节垫片3厚度增加时。由于，固定支座8和安装座7是固定连接在汽车或飞机等产品上，因此，固定支座8和安装座7的位置是固定不变的。所以，调节垫片3厚度增加，会使调节垫片3将芯轴63、限位挡环2和长螺栓会一起在轴向方向上朝远离固定支座8的方向移动。当调节垫片3厚度增加，使限位挡环2的上端面22在轴向方向上移出外套61的缘后，悬置减振用球铰受到大的径向的作用力，限位挡环2的上端面22会改为与安装座7的底部相顶。此时，限位挡环2的上端面22能阻止安装座7进一步的径向运动，起到止挡的作用，从而对悬置减振用球铰进行径向限位。

而通过改调节垫片3的厚度来调节外套61或安装座7与限位挡环2侧限位面21的轴向距离，能实现悬置减振用球铰轴向限位量的调节。所述悬置减振用球铰轴向限位量指的是：悬置减振用球铰在轴向方向上最大位移量。对限位量进行调节，能有效的让悬置减振用球铰在超大载荷或共振情况下，对产品进行限位保护，使产品在一些极端工况下能很好的止损。

在弹性体62的两侧设置弧面，当悬置减振用球铰受到径向的作用力时，靠近限位挡环2一侧的弧面会产生形变，使所述的弹性体62的弧面向限位挡环2一侧鼓起。由于弹性体62的弧面与限位挡环2的侧止挡面23之间的间距较小，因此，当弹性体62的弧面鼓起时，弧面会与侧止挡面23相顶，此时，限位挡环2起到止挡作用。

本实施例中，限位挡环2的外径大于外套61的外径，当球铰受到轴向方向的外力作用，且外套61和安装座7一起与限位挡环2相向运动时：安装座7会与限位挡环2的侧限位面21相顶，限位挡环2能阻止安装座7和外套61进一步的轴向运动，起到止挡的作用，从而在轴向方向上对球铰进行限位。

由于，固定支座8和安装座7是固定连接在汽车或飞机等产品上，因此，固定支座8和安装座7在轴向方向上的间距是固定不变的，而调节垫片3的一侧与固定支座8相顶，调节垫片3的另一侧与芯轴63的阶梯相顶。当增大调节垫在轴向方向的厚度，则会使芯轴63和调节垫片3一起远离固定支座8。因此，能通过调节调节垫片3在轴向方向的厚度，来调节安装座7会与限位挡环2的侧限位面21之间的间距。也就是说，能通过改变调节垫片3的厚度，来改变悬置减振用球铰的轴向刚度，让悬置减振用球铰广泛适用在各种型号的减震设备中。

芯轴63上设置有阶梯，调节垫片3的前端与芯轴63的阶梯相顶，调节垫片3的后端与固定支座8相顶。可以通过设置调节垫片3的外径大小，来确定由调节垫片3还是固定支座8来对球铰进行轴向限位。当调节垫片3的外径大于外套61的外径时，球铰如果受到轴向方向的外力作用，使外套61向调节垫片3运动，且外套61与调节垫片3相顶时，调节垫片3能阻止外套61进一步的轴向运动，起到止挡的作用，从而在轴向方向上对球铰进行限位。

而当调节垫片3的外径小于球铰的外套61的外径时，球铰如果受到轴向方向的外力作用，使外套61向调节垫片3运动，外套61不会再与调节垫片3相顶，而是会与固定支座8相顶。此时，是固定支座8起到止挡的作用，从而在轴向方向上对球铰进行限位。通过改调节垫片3的厚度来调节外套61或安装座7与固定支座8的轴向距离，能实现悬置减振用球铰轴向限位量的调节。

本实施例所提到的各个部件的前端是指各个部件靠近螺栓头11的一端，各个部件的后端是指各个部件远离螺栓头11的一端。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，在芯轴63与限位挡环2之间还设置有限位垫片31，且限位垫片31套在长螺栓上。同理，通过改变限位垫片31和/或调节垫片3在轴向方向的厚度，可以改变外套61和安装座7与限位垫片31和限位挡环2在轴向方向的间距，来调节悬置减振用球铰的轴向刚度。与实施例一不同，本实施例中，主要是通过改变限位垫片31在轴向方向的厚度，来调节悬置减振用球铰的轴向刚度和悬置减振用球铰的轴向限位量。

本实施例中，限位垫片31的外径大于或等于限位挡环2的上端面22的外径，当悬置减振用球铰受到大的径向作用力时，限位垫片31会与外套61或安装座7相顶，从而对悬置减振用球铰进行径向限位。而限位垫片31是与外套61相顶，还是与安装座7相顶，则是通过改变限位垫片31和/或调节垫片3在轴向方向的厚度来实现。

由于限位垫片31与外套61之间的间距总是小于限位垫片31与安装座7之间的间距，因此，限位垫片31是与外套61相顶，还是与安装座7相顶，悬置减振用球铰在径向限位时刚度是不同的。也就是：限位垫片31与安装座7相顶的悬置减振用球铰的径向刚度会大于限位垫片31与外套61相顶的悬置减振用球铰。因此，能通过改变调节垫片3和/或调节垫片3在轴向方向的厚度，来改变悬置减振用球铰的径向刚度，让悬置减振用球铰广泛适用在各种型号的减震设备中。

本实施例中，限位垫片31和调节垫片3的外径大小相同，通过改变外套61和安装座7在轴向方向上的长度，使得限位垫片31与外套61相顶时，调节垫片3也是与外套61相顶；限位垫片31与安装座7相顶时，调节垫片3也是与安装座7相顶。

实施例三

本实施例与实施例二的不同之处在于，限位垫片31顶部的外径小于限位挡环2的上端面22的外径，当悬置减振用球铰受到大的径向作用力时，限位挡环2的上端面22与外套61或安装座7相顶，从而对悬置减振用球铰进行径向限位。而限位挡环2的上端面22是与外套61相顶，还是限位挡环2的上端面22与安装座7相顶，则能通过改变限位垫片31在轴向方向的厚度来实现。

本实施例中，限位挡环2和调节垫片3的外径大小相同，通过改变外套61和安装座7在轴向方向上的长度，使得限位挡环2与外套61相顶时，调节垫片3也是与外套61相顶；限位挡环2与安装座7相顶时，调节垫片3也是与安装座7相顶。

本发明的三个实施例，采用不同的径向限位方式，其不同的技术效果在于：悬置减振用球铰在径向方向上压缩到什么程度后再进行限位；也就是悬置减振用球铰刚度达到多大的值后再进行限位。能使悬置减振用球铰应用在不同的型号的设备中，提高悬置减振用球铰的适用性。

本发明的优点在于：

本发明采用长螺栓穿过芯轴63，固定一个限位挡环2，再将悬置减振用球铰外套61延伸至限位挡环2的台阶内，通过限位挡环2的台阶限定悬置减振用球铰外套61，可以有效限定悬置减振用球铰的超载。具有以下优点：

1、本方法采用限位挡环2的台阶限定悬置减振用球铰外套61的位置，在球铰超载时，通过悬置减振用球铰外套61的限位防止超载损害球铰；

2、本方法通过长螺栓穿过芯轴63，再利用芯轴63将限位挡环2固定在悬置减振用球铰的悬置一侧，有效地解决了悬置减振用球铰的外侧超载限位问题；

3、本限位装置具有结构简单，成本较低，限位结构可靠性较高，安装方便的特点。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种悬置减振用球铰的限位方法，所述的悬置减振用球铰包括外套、芯轴、弹性体，外套和芯轴通过弹性体一体热硫化成型，形成悬置减振用球铰；其特征在于：将悬置减振用球铰的外套固定连接在安装座上，并在悬置减振用球铰两侧安装限位装置；使悬置减振用球铰受到径向和/或轴向的作用力时，限位装置能阻碍外套的相对运动，限位装置能对悬置减振用球铰的外套和/或安装座进行限位，达到对悬置减振用球铰的限位。

2.根据权利要求1所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：限位装置包括限位挡环、长螺栓、第二垫片和第二螺母，长螺栓包括螺栓头和螺栓杆，螺栓头与螺栓杆一体成型；将螺栓杆靠近螺栓头的一端设置为光杆，螺栓杆远离螺栓头的一端设置为螺纹杆；将限位挡环、悬置减振用球铰安装在螺栓杆的光杆上，且限位挡环安装在芯轴与螺栓头之间，将第二垫片和第二螺母安装在螺栓杆的螺纹杆上。

3.根据权利要求2所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：限位装置还包括限位垫片，限位垫片套在螺栓杆上，且限位垫片设置在限位挡环与悬置减振用球铰之间。

4.根据权利要求2或3所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：限位装置还包括调节垫片、固定支座、第一垫片和第一螺母，固定支座上开有贯通的安装孔，芯轴靠近外套的一端设置为光杆，芯轴远离外套的一端设置有外螺纹；芯轴的光杆上设置有阶梯，调节垫片安装在所述的阶梯处，芯轴穿过固定支座上的安装孔，将芯轴安装在固定支座上，第一垫片和第一螺母安装在芯轴的外螺纹处。

5.根据权利要求4所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：通过改变限位垫片和/或调节垫片在轴向方向的厚度，使悬置减振用球铰受到径向的作用力，朝螺栓杆方向运动时，用限位挡环和/或限位垫片来阻挡外套和/或安装座向芯轴方向运动，从而对悬置减振用球进行径向限位。

6.根据权利要求5所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：将限位挡环靠近悬置减振用球铰的一侧设置台阶，限位挡环的台阶包括上端面和侧限位面，通过改变调节垫片在轴向方向的厚度，使悬置减振用球铰受到径向的作用力，且外套和/或安装座与限位挡环相顶时，用限位挡环的上端面来阻挡外套和/或安装座向芯轴方向运动，从而对悬置减振用球铰进行径向限位。

7.根据权利要求5所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：当减振用球铰外套和安装座向限位挡环方向运动时，通过限位挡环的侧限位面来阻挡外套和/或安装座向限位挡环方向运动，从而对悬置减振用球铰进行轴向限位。

8.根据权利要求7所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：通过改变限位垫片或调节垫片的厚度来调节外套或安装座与限位挡环侧限位面的轴向距离，从而实现悬置减振用球铰轴向限位量的调节。

9.根据权利要求5所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：通过改变调节垫片与外套的外径，使调节垫片的外径大于外套的外径，当悬置减振用球铰受到轴向的作用力，且外套和安装座向固定支座方向运动时，通过调节垫片来阻挡外套和/或安装座向固定支座方向运动，从而对悬置减振用球铰进行轴向限位。

10.根据权利要求5所述的悬置减振用球铰的限位方法，其特征在于：通过改变调节垫片与外套的外径，使调节垫片的外径小于外套的外径，当悬置减振用球铰受到轴向的作用力，且外套和安装座向固定支座方向运动时，通过固定支座来阻挡外套和/或安装座向固定支座方向运动，从而对悬置减振用球铰进行轴向限位；通过改变调节垫片的厚度来调节外套或安装座与固定支座的轴向距离，从而实现悬置减振用球铰轴向限位量的调节。

Images