CN207310343U - 一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构及车轮降噪块 - Google Patents

Abstract

一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构及车轮降噪块，其中硫化定位结构包括定位块和车轮降噪块的夹层结构，定位块包括凸台和支撑块，凸台位于支撑块的一个侧面；夹层结构每两层之间的两端处有空隙层；定位块设置在夹层结构的边缘，且凸台深入空隙层内部。车轮降噪块包括夹层结构和阻尼层，阻尼层设在夹层结构的空隙层内、与夹层结构硫化粘接固定，阻尼层的端面和/或者侧面有定位凹槽。定位结构避免在硫化过程中约束层变形而使阻尼层厚度不均匀，从而保证了车轮降噪块的制造质量和尺寸偏差，并可提高减振降噪效果。

Description

一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构及车轮降噪块

技术领域

本实用新型涉及一种车轮降噪块的阻尼层填充时的定位结构及车轮降噪块，尤其是一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构及车轮降噪块，属于轨道车辆减振降噪技术领域。

背景技术

在列车行驶时，车轮在轨道上滚动，由于表面粗糙度及轮轨踏面凹凸不平，激发车轮模态振动响应，产生强烈振动和结构噪声，并经车轮表面辐射到空气传播，既影响乘车人的舒适度也给铁路周围的带来巨大的噪声污染。若将一种降噪结构或材料安装在车轮上，通过抑制振动噪声源能量，可达到降低车轮噪声辐射等级的目的。当前车轮降噪现有技术主要有以下四种：车轮阻尼器、车轮降噪板、车轮降噪环和弹性车轮，都是在车轮上增加弹性阻尼减振的结构或部件来降低辐射噪声。

经检索，国内有相似专利申请，申请号CN201620760079.2，名称为“车轮用多层阻尼器”的实用新型专利和申请号CN201610568521.6，名称为“车轮用多层阻尼器及阻尼方法”的发明专利申请，其技术方案及结构特征为：一种车轮用多层阻尼器，其结构组成包括安装板、约束层、垫片和阻尼橡胶，安装板、约束层、垫片和阻尼橡胶组成阻尼器，阻尼器通过螺栓呈环状结构均匀的安装在车轮（8）上的燕尾槽中，约束层与垫片交替形成夹层结构，夹层结构的上部弧形端面与安装板进行焊接，夹层结构中所产生的空隙用阻尼橡胶进行填充，阻尼橡胶与约束层粘接在一起。其中约束层的每层钢板厚度不同，而垫片和阻尼橡胶的厚度均相同，阻尼器各层厚度及层数根据车轮的固有频率确定。阻尼器均布置在车轮踏面内侧，并且安装的阻尼器数目为偶数。阻尼器采用动力吸振器原理，各约束层具有不同的刚度和质量，在车轮振动的过程中能够最大限度的发挥阻尼橡胶的效果，同时该阻尼器通过螺栓安装在车轮踏面内侧，在不影响行车安全的情况下能够大幅降低车轮的径向振动，从而降低辐射噪声。

上述车轮阻尼器技术存在的问题及缺点如下：

1）现有技术所述的夹层结构上部弧形端面与安装板进行焊接，夹层结构中所产生的空隙用阻尼橡胶进行填充，由此将存在的问题或缺点为：对于又长又薄的约束层结构和安装板结构，在焊接高温作用下会引起变形问题，且填充阻尼橡胶时在压力作用下也会引起二次变形问题，且这些变形随机而不规律，会造成约束层和安装板之间的橡胶厚度不均匀，并影响阻尼器减振降噪性能及外观；

2）现有技术所述的夹层结构空隙用阻尼橡胶进行填充，阻尼橡胶与约束层粘接在一起，但如何填充以及如何粘接并没有提出可行的或可实施的方法，且很多填充方法在工程上不可行或难以达到阻尼器应具备的技术效果（减振降噪效果、可靠性与稳定性等）。

因此，需要提供一种可靠的车轮降噪块的阻尼层填充时的定位结构以及用其得到的车轮降噪块。

实用新型内容

本实用新型为解决当前车轮阻尼器技术中存在的约束层和安装板容易变形、约束层和安装板之间的橡胶厚度不均匀的问题，提出了一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构及车轮降噪块，以防止加工过程中金属变形和橡胶厚度不均匀，且降低了加工工艺技术难度和成本。

本实用新型为解决上述问题所采用的技术手段为：一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，包括定位块和车轮降噪块的夹层结构，定位块包括凸台和支撑块，凸台位于支撑块的一个侧面；夹层结构每两层之间的两端处有空隙层；定位块设置在夹层结构的边缘，且凸台深入空隙层内部，使得硫化后阻尼层的端面和/或者侧面形成定位凹槽。

进一步地，插入每个空隙层的凸台高度H1等于所述每个空隙层的高度H2。

进一步地，夹层结构包括长条状的约束层、中间体和安装板，安装板和约束层通过中间体连接形成一个整体，安装板为一块，约束层为一块或多块，相应地，空隙层为一个或多个，空隙层为多个时，设在支撑块侧面的凸台也为多个，每个凸台对应一个空隙层，每两个凸台之间的距离S1等于对应的约束层的高度S2。

进一步地，位于支撑块侧面最下方的凸台底边与支撑块的底边平齐。

进一步地，位于支撑块侧面最上方的凸台的顶边低于或平齐于支撑块的顶边。

进一步地，凸台呈方形或者凸台与支撑块侧面相对的平面沿长度方向为弧形。

进一步地，夹层结构为一体铸造成型的刚性整体，安装板与约束层之间的两端或者安装板与约束层之间的两端以及约束层与约束层之间的两端有空隙层。

进一步地，所述中间体为垫片，约束层和垫片均为一块或数量相等的多块，垫片与约束层交替设置在安装板的上方，最下层的垫片与安装板接触，垫片的长度小于约束层的长度，安装板、约束层和垫片通过刚性连接成整体，约束层与安装板之间或者约束层与安装板之间以及约束层与约束层之间有距离相等的空隙层。

进一步地，约束层包括第一外约束层，中间体为芯轴，在安装板和第一外约束层之间设置的悬浮状内约束层，中空的芯轴穿过悬浮状内约束层且芯轴的一端与安装板接触，芯轴的另外一端与第一外约束层相接触，悬浮状内约束层的上下两侧均有空隙层。

进一步地，第一外约束层的一侧处还设置有一层或多层第二外约束层；一层或多层第二外约束层通过一个或多个垫圈与第一外约束层叠加，第一外约束层与第二外约束层之间或者第一外约束层与第二外约束层之间以及每个第二外约束层之间都有空隙层。

进一步地，夹层结构沿长度方向上对称设有两个芯轴。

一种车轮降噪块，包括夹层结构和阻尼层，阻尼层设在夹层结构的空隙层内、与夹层结构硫化粘接固定，阻尼层的端面和/或者侧面有定位凹槽。

进一步地，夹层结构为一体铸造成型的刚性层，包括长条状的约束层、中间体和安装板，安装板和约束层通过中间体连接形成一个整体，安装板为一块，位于夹层结构的最下方，约束层为一块或多块，阻尼层相应为一块或多块，阻尼层与约束层交替设于安装板的上方。

进一步地，中间体的中间设有上下贯穿的安装孔一，安装板的两端设有安装孔二。

本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型在硫化填充时采用定位结构来避免约束层和安装板在硫化过程中由于端部自由度大而导致的变形问题而使阻尼层厚度不均匀，从而保证了车轮降噪块的制造质量和尺寸偏差，并可提高减振降噪效果。

2. 本实用新型产品的夹层结构采用一体铸造成型方式，既能避免焊接工艺且避免了焊接变形问题，还可降低工艺难度和制造成本，提高生产效率、工艺稳定性和外观一致性。

附图说明

图1为本实用新型定位块立体示意图；

图2为本实用新型定位块侧视示意图；

图3为实施例一阻尼层填充时的定位结构示意图；

图4为实施例一车轮降噪块立体示意图；

图5为实施例一车轮降噪块沿安装孔轴向剖视示意图；

图6为实施例一夹层结构主视示意图；

图7为实施例二夹层结构主视示意图；

图8为实施例三车轮降噪块沿安装孔轴向剖视示意图；

图9为实施例四车轮降噪块沿芯轴轴向的局部剖视示意图；

图10为实施例五车轮降噪块沿芯轴轴向的剖视示意图；

其中：1.定位块，11.支撑块，12.凸台，2.夹层结构，21.安装板，22.约束层，221.第一外约束层，222.悬浮状内约束层，223.第二外约束层，23.空隙层，24.中间体，25.安装孔一，26.安装孔二，27.垫片，28.芯轴，281.垫圈，3.阻尼层，31.定位凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，包括定位块1和车轮降噪块的夹层结构2，如图1和图2所示，定位块1包括凸台12和支撑块11，凸台12位于支撑块11的一个侧面；夹层结构2每两层之间的两端处有空隙层23；定位块1设置在夹层结构2的边缘，且凸台12深入空隙层23内部，使得硫化后阻尼层的端面和/或者侧面形成定位凹槽。

插入每个空隙层23的凸台12高度H1等于每个对应的空隙层23的高度H2。

夹层结构2包括长条状的约束层22、中间体24和安装板21，安装板21和约束层通过中间体24连接形成一个整体，安装板21为一块，约束层22为一块或多块，相应地，空隙层23为一个或多个，空隙层23为多个时，设在支撑块11侧面的凸台12也为多个，每个凸台12对应一个空隙层23，每两个凸台12之间的距离等于对应的约束层22的高度。

定位块1的各尺寸与夹层结构2相配合处的各对应尺寸相同，以当定位块1设在空隙层23边缘时，定位块1与夹层结构2之间能紧密配合，以为约束层22提供很好地定位支撑，避免其变形。

硫化时，将定位块1靠在夹层结构2的边缘，每个凸台12分别伸入每个空隙层23内，凸台12的上下两个表面分别与约束层22或者安装板21紧密配合，支撑块11与约束层22的端面紧密配合，通过凸台12将约束层22的边缘进行固定定位，避免在硫化过程中长条状的约束层22由于端部自由度大而弯曲变形。

位于支撑块11侧面最下方的凸台12底边与支撑块11的底边平齐。当将定位块1设在夹层结构2的两端时，支撑块11和最下方凸台12的底部均位于安装板21的上方与安装板21紧密配合，因此最下方的凸台12底边与支撑块11的底边必须平齐。

位于支撑块11侧面最上方的凸台12的顶边低于或平齐于支撑块11的顶边。当定位块1紧靠夹层结构2的边缘时，凸台12伸入空隙层23内部，支撑块11设在凸台12的侧面超出凸台12的部分紧靠夹层结构2最上方的约束层22，且与约束层22紧密配合以对其进行定位。

凸台12呈方形或者凸台12与支撑块11侧面相对的平面沿长度方向为弧形。

实施例一

如图3-图6所示，此夹层结构2为一体铸造成型的刚性层，夹层结构2包括长条状的约束层22、中间体24和安装板21，约束层22和安装板21通过中间的中间体24连接成一个整体，且夹层结构2每两层之间的两端处有空隙层23，阻尼层3设在空隙层23内、与夹层结构2硫化粘接固定，阻尼层3的端面和/或者侧面有定位凹槽31。

为了解决约束层22和安装板21在焊接过程中出现的金属变形问题，以及夹层结构2制造工艺复杂、难度大、一致性差且成本高的问题，采用一体铸造成型的方式加工夹层结构2，首先根据夹层结构2尺寸，设计并加工铸造模具；然后采用整体铸造工艺，将相应材质的钢材高温熔炼成液态并浇注到模具中，冷却后从模具中取出夹层结构2；最后对金属表面进行适当打磨、抛光和修边处理，即得到所需夹层结构2。此一体成型的夹层结构2既能避免焊接工艺且避免了焊接变形问题，还能降低夹层结构2的制造成本，简化工艺，提高生产效率。

安装板21为一块，位于夹层结构2的最下方，约束层为22一块或多块，阻尼层3相应为一块或多块，阻尼层3与约束层22交替设于安装板的上方，当阻尼层3为多块时，每块阻尼层3的厚度均相等。

根据车辆减振需求确定约束层22和阻尼层3的数量，当所需降噪的频率个数越多，一般要求所需设计的层数越多。

中间体24的中间设有上下贯穿的安装孔一25，安装板的两端设有安装孔二26。通过安装孔一25和安装孔二26将降噪块固定在车轮上。

硫化时使用的定位块1为两个，分别设在夹层结构2的两端，设置在安装板21上，定位块1的底端与安装板21的上表面接触，每个凸台12各深入一个空隙层23，凸台12与凸台12之间的支撑块11的表面与约束层22的端面紧密接触。

硫化模具的尺寸结构根据车轮降噪块夹层结构2的外形尺寸来确定，且硫化模具与夹层结构2两端的匹配处有与定位块1大小匹配的空腔。

硫化时，先对夹层结构2的表面进行前处理，包括脱脂、磷化、喷砂、涂刷胶粘剂，并在硫化机上对模具进行预热。将定位块1设在夹层结构2的两端后放入硫化模具，安装到硫化机上进行硫化加工。

实施例二

本实施例与上述实施例基本方法和原理相同，不同之处在于：如图7所示，夹层结构2包括安装板21、约束层22和垫片27，约束层22和垫片27均为一块或数量相等的多块，安装板21位于最低端，垫片27与约束层22交替设置在安装板的上方，最下层的垫片27与安装板21接触，垫片27的长度小于约束层22的长度，安装板21、约束层22和垫片27通过刚性连接成整体，约束层22与安装板21之间或者约束层22与安装板21之间以及约束层22与约束层22之间有距离相等的空隙层23，且在形成整体后的安装板21、约束层22和垫片27的中间位置有上下贯通的安装孔一25，安装板的两端有安装孔二26，阻尼层3设在空隙层内23、与夹层结构2硫化粘接固定，阻尼层3的两端或者两个侧面靠端部位置处有定位凹槽31。

硫化时使用的定位块1为两个，分别设在夹层结构2的两端；或者定位块1为四个，两两分别对称设在夹层结构2的两侧偏两端的位置，且每个定位块1离约束层22端部的距离小于定位块1离夹层结构2中间的距离。硫化模具与夹层结构2两端或者两侧匹配的位置处相应设有与定位块1大小匹配的空腔。

实施例三

本实施例与上述实施例基本方法和原理相同，不同之处在于：如图8所示，夹层结构2包括安装板21和第一外约束层221，在安装板21和第一外约束层221之间设置的悬浮状内约束层222，中空的芯轴28穿过悬浮状内约束层222且芯轴28的一端与安装板21接触，芯轴28的另外一端与第一外约束层221相接触，悬浮状内约束层222通过阻尼层3硫化粘接在安装板21和第一外约束层221之间，其中芯轴28为一个，设置夹层结构2的中间位置，夹层结构2的中间位置有上下贯通的安装孔一25，安装板21的两端有安装孔二26，阻尼层3的两端和两侧靠中间的位置处有定位凹槽31。

硫化时使用的定位块1为四个或六个，有两个分别设在夹层结构2的两端，另外两个设在夹层结构2正面或反面的左右两侧的靠中间位置，或四个两两分别正反面对称设在夹层结构2的两侧靠中间的位置，且所有定位块1均与安装板21第一外约束层221以及悬浮状内约束层222紧密接触。硫化模具与夹层结构2两端以及两侧匹配的位置处相应设有与定位块1大小匹配的空腔。

实施例四

本实施例与实施例三基本方法与原理相同，不同之处在于：如图9所示，第一外约束层221的一侧处还设置有一层或多层第二外约束层223；一层或多层第二外约束层223通过一个或多个垫圈281与第一外约束层221叠加，第一外约束层221与第二外约束层223之间或者第一外约束层221与第二外约束层223之间以及每个第二外约束层223之间的空隙层23中硫化粘接有阻尼层3。

硫化时使用的定位块1为四个或六个，有两个分别设在夹层结构2的两端，另外两个设在夹层结构2正面或反面的左右两侧的靠中间位置，或四个两两分别正反面对称设在夹层结构2的两侧靠中间的位置，且所有定位块1均与安装板21第一外约束层221、悬浮状内约束层222已经第二外约束层223紧密接触。硫化模具与夹层结构2两端以及两侧匹配的位置处相应设有与定位块1大小匹配的空腔。

实施例五

本实施例基本同实施例三或实施例四，不同之处在于：如图10所示，夹层结构2沿长度方向上对称设有两个芯轴28，以进一步提高产品安装时的可靠性。硫化时使用的定位块1为三个或三个以上，两个分别设在夹层结构2的两端，另外一个或多个设在夹层结构2的正中间处或对称布置在两侧靠近芯轴处为悬浮状内约束层222提供支撑，硫化模具与夹层结构2匹配的相应位置处设有与各定位块1大小匹配的空腔。

上述实施例的车轮降噪块在进行防变形的阻尼层硫化时，利用定位块1对约束层22进行定位以避免其在硫化过程中变形；具体包括根据车轮降噪块外形尺寸设计并加工硫化模具和定位块1，将夹层结构2配合定位块1放入硫化模具内并安装在硫化机上进行阻尼层的硫化成型，得到已填充和粘结好的车轮降噪块；硫化时，定位块1设在夹层结构2的边缘且定位块1的一部分伸入空隙层23内部为约束层22提供支撑定位，避免在硫化过程中夹层结构2变形。

用常规方法根据车轮降噪块的外形尺寸以及硫化时定位块1的位置确定硫化模具的尺寸结构并进行加工，硫化时，将夹层结构2和定位块1放入硫化模具内一起形成封闭的硫化空间。

定位块1包括凸台12和支撑块11，硫化时，将定位块1靠在空隙层23的边缘，且定位块1的凸台12伸入空隙层23内部，与安装板21或者约束层22紧密配合，对约束层22进行定位，避免其在硫化过程中变形。

由于夹层结构2的安装板21和约束层22均为细长的长条结构，仅通过中间部位连接固定在一起，而两边的每两块长板之间均为空隙层23，因此约束层22的两边都是架空的，导致安装板21和约束层22两端的自由度大，容易弯曲变形，如果在对空隙层23进行硫化填充时仅将夹层结构2的外周进行封闭得到硫化空间，则当硫化的阻尼材料填入空隙层23时，由于阻尼材料在硫化压力作用下流入和填充会给约束层22施加挤压作用力，且不同空隙层的填充速率和压力不同，而约束层22两端为自由端，在两面受到不同压力载荷时会朝压力较小的空隙层23大幅度变形；采用定位块1将凸台12伸入空隙层23内部，与约束层22紧密接触配合，通过凸台12将约束层22的边缘进行固定定位，当约束层22受到硫化阻尼层的挤压作用力时，凸台12为约束层22提供一个反方向的支撑力，避免约束层22在硫化过程中的弯曲变形，从而保证了车轮降噪块制造质量和尺寸偏差，提高了车轮降噪块的减振降噪效果。

每个定位块1的凸台12的数量不少于夹层结构2每端空隙层的数量，定位块1靠在空隙层23边缘后，每个凸台12伸入一个空隙层23。每个凸台12与每个空隙层23一一对应，每个凸台12为一个约束层22提供支撑，保证夹层结构2各个空隙层23的阻尼材料厚度均匀，各个约束层22的位置不变。

根据夹层结构2的成型方式确定每个夹层结构2硫化时所需要的定位块1的数量和每个定位块1位于空隙层23边缘的具体位置。由于夹层结构2的成型方式不同，硫化时约束层22受到来自阻尼材料的冲击力时产生的变形量也不相同，因此所需要的提供定位的支撑力不同，需要的定位块1的数量和每个定位块1设置的位置也不相同。

每个夹层结构2硫化时所需要的定位块1的数量为两个或两个以上。当夹层结构2本身的稳定性较好时，需要的定位块1的数量也少；而本身的稳定性较差时，需要的定位块1的数量也多。

硫化时，两个定位块1分别设在空隙层23的两端处；或者四个定位块1分别均匀设在空隙层23的两个侧面，每个侧面各设有两个，且定位块1离夹层结构2端部的距离小于定位块1离夹层结构2中间位置的距离；或者四个定位块1中的两个分别设在夹层结构2中间的两侧，另外两个分别设在空隙层23的两端；或者六个定位块1中的两个分别设在夹层结构2中间的两侧，另外四个分别均匀设在空隙层23的两个侧面，每个侧面各设有两个，且定位块1离夹层结构2端部的距离小于定位块1离夹层结构2中间位置的距离。根据夹层结构2的成型方式和本身的稳定性，将定位块1设在合适的位置以保证硫化时约束层22能够很好地被支撑定位，避免变形。

在将夹层结构2放入硫化模具内之前对夹层结构2进行表面前处理，包括脱脂、磷化、喷砂、涂刷胶粘剂，并在硫化机上对模具进行预热。对夹层结构2进行表面前处理，以使阻尼层3更加紧密地硫化粘接在空隙层23。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (9)

1.一种防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：包括定位块和车轮降噪块的夹层结构，定位块包括凸台和支撑块，凸台位于支撑块的一个侧面；定位块设置在夹层结构的边缘，且凸台深入空隙层内部，使得硫化后阻尼层的端面和/或者侧面形成定位凹槽。

2.如权利要求1所述的防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：插入每个空隙层的凸台高度H1等于所述每个空隙层的高度H2。

3.如权利要求1所述的防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：夹层结构包括长条状的约束层、中间体和安装板，安装板和约束层通过中间体连接形成一个整体，安装板为一块，位于夹层结构的最下方，约束层为一块或多块，相应地，空隙层为一个或多个，空隙层为多个时，设在支撑块侧面的凸台也为多个，每个凸台对应一个空隙层，每两个凸台之间的距离S1等于对应的约束层的高度S2。

4.如权利要求3所述的防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：所述夹层结构为一体铸造成型的刚性整体。

5.如权利要求3所述的防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：所述中间体为垫片，约束层和垫片均为一块或数量相等的多块，垫片与约束层交替设置在安装板的上方，最下层的垫片与安装板接触，垫片的长度小于约束层的长度，安装板、约束层和垫片通过刚性连接成整体，约束层与安装板之间或者约束层与安装板之间以及约束层与约束层之间有距离相等的空隙层。

6.如权利要求3所述的防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：所述约束层包括第一外约束层，中间体为芯轴，在安装板和第一外约束层之间设置的悬浮状内约束层，中空的芯轴穿过悬浮状内约束层且芯轴的一端与安装板接触，芯轴的另外一端与第一外约束层相接触，悬浮状内约束层的上下两侧均有空隙层。

7.如权利要求6所述的防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：所述第一外约束层的一侧处还设置有一层或多层第二外约束层；一层或多层第二外约束层通过一个或多个垫圈与第一外约束层叠加，第一外约束层与第二外约束层之间或者第一外约束层与第二外约束层之间以及每个第二外约束层之间都有空隙层。

8.如权利要求6或7所述的防变形的车轮降噪块的硫化定位结构，其特征在于：所述夹层结构沿长度方向上对称设有两个芯轴。

9.一种车轮降噪块，包括夹层结构和阻尼层，其特征在于：阻尼层设在夹层结构的空隙层内、与夹层结构硫化粘接固定，阻尼层的端面和/或者侧面有定位凹槽；

所述夹层结构为一体铸造成型的刚性层，包括长条状的约束层、中间体和安装板，安装板和约束层通过中间体连接形成一个整体，安装板为一块，位于夹层结构的最下方，约束层为一块或多块，阻尼层相应为一块或多块，阻尼层与约束层交替设于安装板的上方；

中间体的中间设有上下贯穿的安装孔一，安装板的两端设有安装孔二。