CN210919944U - 一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构，包括外套和芯轴，其还包括设置在外套和芯轴之间的四瓣式中间隔套，四瓣式中间隔套与芯轴之间通过橡胶硫化粘接在一起，在四瓣式中间隔套上挖空形成多个空间，当硫化后，利用橡胶与所述多个空间形成相互独立的多个液体空腔。本实用新型能提供较小的径向刚度及较大的轴向刚度，同时实现较大的动静比，从而优化液体橡胶复合节点的产品性能。

Description

一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构

技术领域

本实用新型涉及一种液体橡胶复合节点中液体空腔的形成结构，尤其涉及一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构。

背景技术

根据动力学要求转臂节点在直线高速运行（高频振动）时，提供较大的径向刚度保证运行稳定性，提高临界速度；在过曲线（低频大振幅）时，提供较小的刚度性能保证过曲线性能，减小磨耗；普通节点难以实现上述特性，特别对于老线路，轮轨及线路磨损较大，维护成本高，因此需要使用一种新产品同时具备上述特性—液体橡胶复合节点。

液体橡胶复合转臂节点工作原理：主要通过在橡胶部件内部设计两中空型腔结构，通过流道设计将两空腔连通，预先在一型腔内灌注密封不可压缩的（粘性）液体。在载荷作用下两空腔内的容积发生变化，液体在两腔之间流动产生阻尼，消耗振动能量，达到衰减振动的目的。低频振动时，液体经通道上下流动，起到大阻尼效果，高频率区段液体来不及流动，阻尼值较小，有效隔离振动，且高频振动下动刚度基本稳定保持不变，起到防止动态硬化的作用。系统的频率比基本保持不变，依然起到良好的减振效果。

经过检索，找到相关的国内专利文献如下：

1、公告号为CN102644693A，公告日为2012年8月22日的中国发明专利公开了一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法，在橡胶关节内设有两个以上的封闭空腔，封闭空腔与封闭空腔之间通过节流通道相互连通，且在节流通道上设置控制节流通道过流面积的调节装置，通过调节装置调节节流通道的大小，以达到调节阻尼力的大小，得到所需的橡胶关节动刚度。

2、公告号为CN105501242A，公告日为2016年4月20日的中国发明专利公开了一种橡胶节点，其包括：芯轴、外套和橡胶层；所述橡胶层填充在所述芯轴和外套之间，所述橡胶层以芯轴为对称的两侧分别开设有第一空腔和第二空腔，所述橡胶节点内设置有连接所述第一空腔和第二空腔的第一连通通道，所述第一空腔和第二空腔内注有液体且所述液体未充满所述第一空腔和第二空腔。

3、公告号为CN204845947U，公告日为2015年12月9日的中国实用新型专利公开了一种轴箱节点，其包括一芯轴、一弹性套件、一壳体，所述芯轴的中部开设一贯穿所述芯轴的通孔，所述弹性套件套设于所述芯轴的外壁，所述弹性套件上具有一第一腔体、一第二腔体，所述第一腔体的底部、所述第二腔体的底部分别与所述通孔的两端连通形成一空腔体，所述空腔体内具有液体，所述壳体套设于所述弹性套件的外部。

4、公告号为CN109455191A，公告日为2019年3月12日的中国发明专利公开了一种变刚度转臂节点，转臂节点包括外套、主簧、辅助簧、芯轴，芯轴表面缠绕油液管道，主簧由橡胶和金属件两部分硫化成一体，主簧的金属件部分与芯轴压装在一起，主簧的两端压装有辅助簧，辅助簧也是与主簧相对应的由橡胶和金属件两部分硫化成一体，主簧和辅助簧外围压装有外套，以芯轴为对称轴，在外套和主簧之间设两个油腔，两个油腔分别与对应的油液管道的两端口相通。

上述专利文献中的液体空腔的形成结构都与本申请中的技术方案不一样。

综上，急需设计一种液体空腔结构，使其能提供较小的径向刚度及较大的轴向刚度，同时实现较大的动静比，从而优化液体橡胶复合节点的产品性能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构，其能提供较小的径向刚度及较大的轴向刚度，同时实现较大的动静比，从而优化了液体橡胶复合节点的产品性能。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构，包括外套和芯轴，其还包括设置在外套和芯轴之间的四瓣式中间隔套，四瓣式中间隔套与芯轴之间通过橡胶硫化粘接在一起，在四瓣式中间隔套上挖空形成多个空间，当硫化后，利用橡胶与所述多个空间形成相互独立的多个液体空腔。

优选的，所述空间的外侧端和内侧端均为开口状；硫化后的橡胶封堵住空间的内侧端端口，利用弧形盖板封堵住空间的外侧端端口。

优选的，在空间外侧端开口周边的四瓣式中间隔套上开有台阶部，台阶部沿空间外侧端开口设置一整圈，弧形盖板盖在台阶部上。

优选的，所述液体空腔设置有两个，两个液体空腔分别设置在四瓣式中间隔套中关于芯轴的轴向对称设置的上、下两个弧形瓣体上。

优选的，两个液体空腔之间通过流道连通，所述外套包括流道外套和整体外套，在流道外套的外周面上设置有流道槽，流道槽围绕分布在流道外套的外周面上；将整体外套装配到流道外套的外周面上，利用整体外套的内周面遮挡密封住流道槽的槽口，形成流道，流道的一端与一个液体空腔相连通，流道的另外一端与另外一个空腔相连通。

优选的，在流道槽的两端的槽底上均开有流道通孔，在弧形盖板上开有盖板通孔，流道通孔和盖板通孔相互连通，从而使得两个液体空腔之间通过流道连通起来。

优选的，设盖板通孔的直径为R1，流道通孔直径为R2，则R1<R2。

优选的，所述四瓣式中间隔套包括左弧形瓣体、右弧形瓣体、上弧形瓣体和下弧形瓣体，上弧形瓣体的弧度和下弧形瓣体对应的圆心角度均设为α，左弧形瓣体和右弧形瓣体对应的圆心角度均设为β，且α>β。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在增设的四瓣式中间隔套上挖空与硫化后的橡胶形成多个独立的能储存液体的液体空腔，这样能提供较小的径向刚度及较大的轴向刚度，同时实现较大的动静比，从而优化了液体橡胶复合节点的产品性能。通过对流道形成方法的设计，一是便于装配，二是保证了液体在外槽流道中只能沿设计好的流道槽路线流动，不会发生窜流现象，进一步提高了产品的可靠性。通过对液体空腔具体形成方法的设计，使得液体空腔能顺利形成，保证了产品质量。通过对四瓣式中间隔套装配结构及工艺的设计，保证了过盈装配完成后，相邻的每个瓣体的相互接近的两端端面之间直接接触，不会有橡胶涉入其中，能进一步提高装配后产品的性能。将四瓣式中间隔套采用非等分设计，尽可能的扩大了液体空腔的体积空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例中沿芯轴径向的节点剖面结构示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖视结构示意图；

图3为本实用新型实施例中流道外套的主视结构示意图；

图4为图1中B部的放大结构示意图；

图5为图2中C部的放大结构示意图；

图6为本实用新型实施例中沿芯轴径向的四瓣式中间隔套的剖面结构示意图；

图7为图1中D部的放大结构示意图；

图8为四瓣式中间隔套未装配到外套中时，图1中D部处的放大结构示意图；

图中：1. 外套，111. 流道外套，112. 整体外套，1121. 外套翻边部，2. 芯轴，211. 芯轴凸块，3. 四瓣式中间隔套，311. 左弧形瓣体，312. 右弧形瓣体，313. 上弧形瓣体，314. 下弧形瓣体，4. 橡胶，411. 橡胶块，412. 中间段橡胶，413.端部橡胶，414. 橡胶凸块，5. 液体空腔，6. 流道槽，611. 水平流道槽，612. 垂直流道槽，613. 收口流道槽一，614. 收口流道槽二，615. 收口流道槽三，47. 流道通孔一，8. 流道通孔二，9. 弧形盖板，911. 盖板通孔，912 . 凸块，10. 台阶部，11. 密封圈，12. 注液孔，13. 台阶部一，14. 台阶部二，15.端部密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细的阐述。

实施例：如图1和图2所示，一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构，包括外套1、芯轴2和增设在外套1和芯轴2之间的四瓣式中间隔套3，将四瓣式中间隔套3与芯轴2通过橡胶4硫化粘接在一起，再将形成一体的四瓣式中间隔套与芯轴装配到外套1中；在外套1中设置流道，在四瓣式中间隔套3上挖空形成多个空间，当硫化后，利用橡胶4与所述多个空间形成相互独立的多个液体空腔5，多个液体空腔5中设置有液体（图中未示出）且多个液体空腔5之间通过流道相连通。这样能提供较小的径向刚度及较大的轴向刚度，同时实现较大的动静比，从而优化了液体橡胶复合节点的产品性能。

申请人通过将几个样品进行试验数据如下：

	径向刚度	轴向刚度	动静比
				试样1	5.68	13.16	6.5：1
试样2	5.57	12.62	7：1
				试样3	5.54	12.38	6：1
试样4	5.34	13.02	6：1
				试样5	5.25	11.68	5：1

如图1、图3和图5所示，在本实施例中，液体空腔设置有两个（如图1中位于上方的上方液体空腔和位于下方的下方液体空腔），液体空腔的形成方法如下：先在四瓣式中间隔套3上挖出两个空间（如图1中的空间X1和X2）, 空间X1和空间X2 类似于通孔状，其外侧端和内侧端均为开口状，在这里，将靠近芯轴2一侧的空间的一端看成内侧端，将远离芯轴2一侧的空间的一端看成外侧端，为了保证液体空腔能储存液体，需要将每个空间的两端开口进行密封以使得每个空间相互独立成形，在本实施例中，将空间内侧端开口进行密封时，是利用橡胶4进行密封的，即：在当将芯轴2与四瓣式中间隔套3之间通过橡胶4硫化粘接在一起后，通过设计，利用硫化后的橡胶4封堵住空间的内侧端端口；将空间外侧端开口进行密封时，是在挖空后的四瓣式中间隔套3上加盖一个弧形盖板9，利用弧形盖板9封堵住空间的外侧端端口，这样使得每个空间均形成独立的液体空腔。在空间外侧端开口周边的四瓣式中间隔套3上开有台阶部10，台阶部10沿空间外侧端开口设置一整圈，弧形盖板9盖在台阶部10上，台阶部10的一个作用是用于作为定位结构，便于弧形盖板9定位装配。在本实施例中，芯轴、外套、四瓣式中间隔套和弧形盖板均可采用金属材料制成。

如图5所示， 为了进一步保证空间的外侧端端口的密封性，还需要通过以包胶和压装的方式相配合来完成，即在本实施例中，外套1包括流道外套111和整体外套112，包胶时将橡胶包胶至台阶部10上，此处的包胶厚度可以根据实际情况进行设置。装配时，先是将芯轴2和挖空的四瓣式中间隔套3通过橡胶4硫化成一体，将橡胶包胶至台阶部10上，再在台阶部10上盖上弧形盖板9，使得弧形盖板9与台阶部10上的包胶相接触，再将带有弧形盖板9的四瓣式中间隔套3过盈装配到流道外套111中，利用装配后产生的作用力将弧形盖板9压紧在台阶部10上，使得台阶部10上的包胶产生变形，起到密封效果，最后将流道外套111过盈装配到整体外套112中，进一步增加密封性能。当整体外套112组装好后，还可以进一步对其设计一定的缩径量，进一步提高密封效果。

如图6所示，四瓣式中间隔套3包括左弧形瓣体311、右弧形瓣体312、上弧形瓣体313和下弧形瓣体314，四个瓣体周向围合形成隔套。如图8所示，当四瓣式中间隔套与芯轴通过橡胶硫化粘接后未进行过盈装配前，相邻的每个瓣体的相互接近的两端端面之间均留有间隙E（如图8中的左弧形瓣体311的一端和下弧形瓣体314的一端之间的间隙E），在橡胶4中且位于每个间隙E处也留有开口间隙F；但是，当节点过盈装配好后，如图7所示，受到作用力的影响下，间隙E和相邻的开口间隙F均消失不见，即每个瓣体的相互接近的两端端面相互接触，开口间隙F也被变形的橡胶4填满，这样能进一步提高装配后产品的性能。如图8所示，在本实施例中，开口间隙F为U型凹槽，该U型凹槽的开口朝向间隙E且U型凹槽的两侧边沿四瓣式中间隔套的径向延长的延长线分别与位于间隙E处的两个瓣体的相互接近的两端端面相重合，U型凹槽的深度是根据实际装配工况来设计的。通过设置开口间隙F能保证装配后，每个瓣体的相互接近的两端端面相互直接接触，其之间不会有橡胶涉入其中。

在四瓣式中间隔套的设计中，可采用等分设计，也可以采用非等分设计，在本实施例中，采用的是非等分的设计，即以四瓣式中间隔套的中心点为圆点，多个弧形瓣体对应的圆心角度是不相等的，如图6所示，上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314对应的圆心角度均设为α，左弧形瓣体311和右弧形瓣体312对应的圆心角度均设为β，且α>β。这是因为，在本实施例中，挖空的弧形瓣体为上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314，挖空后，沿上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314方向（即图中Y 向）为空向，沿左弧形瓣体311和右弧形瓣体312方向（即图中X向）为实向，将空向上的弧形瓣体的弧度尽量增大，能尽量增大液体空腔的容积，从而有利于产品性能的提升。另外，能够降低空向的径向刚度。在本实施例中，α采用120度，β采用60度。

挖空的瓣体可以是四瓣式中间隔套中的任意瓣体，在本实施例中，是将关于芯轴2的轴向对称设置的上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314挖空形成的液体空腔的。

如图2所示，芯轴2是这样形成的，以芯轴2的中心轴线N为母线，以两端高，中间底的马鞍状面G为旋转面所形成的一个芯轴。这样设置芯轴使得芯轴和四瓣式中间隔套之间的橡胶4分成两部分，一部分橡胶为中间段橡胶412，另外一部分为位于中间段橡胶412两端的端部橡胶413，中间段橡胶412沿芯轴径向上的厚度设为径向厚度H1，端部橡胶413沿芯轴轴向上的厚度设为轴向厚度H2。在工作时，中间段橡胶412主要提供径向刚度，端部橡胶413主要提供轴向刚度，这样通过调整径向厚度H1和轴向厚度H2就能对节点的径向刚度和轴向刚度进行调整。

在芯轴2上还设置有注液孔12，注液孔12与液体空腔5相连通，刚开始时，液体通过注液孔12注入液体空腔5中，然后密封。

在工作时，两个液体空腔需要通过流道连通起来，以保证液体能在两个液体空腔之间来、回流动。本实施例中的流道是设置在外套1中的，如图3和图5所示，流道的形成方法如下：将外套1设置成内、外两个，内部外套为流道外套111，外部外套为整体外套112，在流道外套111的外周面上设置有流道槽6，流道槽6呈螺旋状围绕分布在流道外套111的外周面上，在这里，流道槽6也可以不呈螺旋状围绕，而是以其他形状设置。整体外套112套装在流道外套111上，利用整体外套112的内周面遮挡密封住流道槽的槽口，形成外槽流道，使得液体只能沿螺旋状流道槽6的螺旋长度方向流动。由于流道槽为螺旋状且其槽口为开放状态，因此，为保证液体只能沿螺旋状流道槽的螺旋长度方向流动的效果，需要对流道槽的槽口进行密封，防止放置液体在螺旋状流道槽之间横向窜流，本实施例在装配时，流道外套是通过过盈装配到整体外套中的，当过盈装配后，利用流道外套和外部外套之间的结合力，将流道槽的槽口密封住，使得液体只能沿螺旋状流道槽的螺旋长度方向流动，而不能在螺旋状流道槽之间横向窜流，进一步提高了产品的可靠性。

在流道槽6一端的槽底上开有流道通孔一7，在流道槽6另外一端的槽底上开有流道通孔二8，通过流道通孔一7与一个液体空腔5相连通以及通过流道通孔二8与另外一个液体空腔5相连通，从而将多个液体空腔5之间通过外槽流道相连通起来。

在弧形盖板9上还设置有一个盖板通孔911，这个盖板通孔911设置在弧形盖板9上的位置是根据流道槽6端部的流道通孔的位置来设置的，即设置好后的盖板通孔911和流道通孔相互连通，即将一个液体空腔上的弧形盖板9上的盖板通孔911与流道槽6的一端端部的流道通孔一7相互连通，将另外一个液体空腔上的弧形盖板9上的盖板通孔911与流道槽6的另外一端端部的流道通孔二8相互连通。设置时，可以使得盖板通孔的端口在其径向投影面上的投影区域与流道通孔的端口在其径向投影面上的投影区域相互完全重合或部分重合，在本实施例中，是将盖板通孔的直径R1设置成小于流道通孔直径R2，这样更加便于装配。

在弧形盖板9的外周面上且位于盖板通孔的外周围处还设置有密封槽，密封槽中放置有密封圈11，在未进行过盈装配前，密封圈11的高度高于密封槽的槽深，进行过盈装配后，利用作用力将密封圈11压紧填满密封槽，在此处形成密封结构。

综上，本实用新型通过在增设的四瓣式中间隔套上挖空与硫化后的橡胶形成多个独立的能储存液体的液体空腔，这样能提供较小的径向刚度及较大的轴向刚度，同时实现较大的动静比，从而优化了液体橡胶复合节点的产品性能。通过对流道形成方法的设计，一是便于装配，二是保证了液体在外槽流道中只能沿设计好的流道槽路线流动，不会发生窜流现象，进一步提高了产品的可靠性。通过对液体空腔具体形成方法的设计，使得液体空腔能顺利形成，保证了产品质量。通过对四瓣式中间隔套装配结构及工艺的设计，保证了过盈装配完成后，相邻的每个瓣体的相互接近的两端端面之间直接接触，不会有橡胶涉入其中，能进一步提高装配后产品的性能。将四瓣式中间隔套采用非等分设计，尽可能的扩大了液体空腔的体积空间。

本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。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 (8)

1.一种通过增设四瓣式中间隔套形成的液体空腔结构，包括外套和芯轴，其特征在于：还包括设置在外套和芯轴之间的四瓣式中间隔套，四瓣式中间隔套与芯轴之间通过橡胶硫化粘接在一起，在四瓣式中间隔套上挖空形成多个空间，当硫化后，利用橡胶与所述多个空间形成相互独立的多个液体空腔。

2.根据权利要求1所述的液体空腔结构，其特征在于：所述空间的外侧端和内侧端均为开口状；硫化后的橡胶封堵住空间的内侧端端口，利用弧形盖板封堵住空间的外侧端端口。

3.根据权利要求2所述的液体空腔结构，其特征在于：在空间外侧端开口周边的四瓣式中间隔套上开有台阶部，台阶部沿空间外侧端开口设置一整圈，弧形盖板盖在台阶部上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的液体空腔结构，其特征在于：所述液体空腔设置有两个，两个液体空腔分别设置在四瓣式中间隔套中关于芯轴的轴向对称设置的上、下两个弧形瓣体上。

5.根据权利要求4所述的液体空腔结构，其特征在于：两个液体空腔之间通过流道连通，所述外套包括流道外套和整体外套，在流道外套的外周面上设置有流道槽，流道槽围绕分布在流道外套的外周面上；将整体外套装配到流道外套的外周面上，利用整体外套的内周面遮挡密封住流道槽的槽口，形成流道，流道的一端与一个液体空腔相连通，流道的另外一端与另外一个空腔相连通。

6.根据权利要求5所述的液体空腔结构，其特征在于：在流道槽的两端的槽底上均开有流道通孔，在弧形盖板上开有盖板通孔，流道通孔和盖板通孔相互连通，从而使得两个液体空腔之间通过流道连通起来。

7.根据权利要求6所述的液体空腔结构，其特征在于：设盖板通孔的直径为R1，流道通孔直径为R2，则R1<R2。

8.根据权利要求4所述的液体空腔结构，其特征在于：所述四瓣式中间隔套包括左弧形瓣体、右弧形瓣体、上弧形瓣体和下弧形瓣体，上弧形瓣体的弧度和下弧形瓣体对应的圆心角度均设为α，左弧形瓣体和右弧形瓣体对应的圆心角度均设为β，且α>β。

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