啮合橡胶关节其及制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及减振部件技术领域，特别涉及橡胶关节及其制作方法，主要用于各种机车车辆转向架用橡胶弹性元件中，同时也适用于工程机械减振部位。
[0002]
【背景技术】
[0003]橡胶关节又称球铰橡胶是一种常用的橡胶金属复合减振元件，可广泛应用于各种减振部位，尤其是在机车车辆的转向架中应用十分普遍。橡胶关节应用最为普遍的结构是三大件式(金属外套+橡胶+芯轴)的结构，而这种结构的性能基本满足各种工况的使用，缺点是，当橡胶的径向/轴向刚度比要求小于5:1时，这种结构就满足不了要求了。近些年来，随着技术进步，出现了能实现小于5:1的径向和轴向刚度比要求的锯齿状组合式橡胶关节。例如中国专利申请号为200710035527.8名称为一种锯齿状组合式球铰及制作组装方法，公开了一种锯齿状组合式球铰包括金属外套、芯轴和弹性橡胶体，在金属外套与弹性橡胶体之间有金属隔套，金属隔套为两瓣结构，且金属隔套和芯轴成锯齿状，两者的锯齿是相互镶嵌、咬合硫化在一起。把隔套设计成两瓣结构，首先把芯轴、两瓣隔套和橡胶弹性体硫化粘合在一起，再通过过盈配合压入外套得到成品。能实现径向和轴向刚度比小于5:1，但也有其局限性，两瓣结构的金属隔套置于芯轴和外套之间使球铰的整体结构复杂，金属隔套与芯轴占具了金属外套内的大部分空间，使得置于金属隔套和芯轴之间的弹性橡胶体厚度比较薄，弹性橡胶体厚度调整的空间小，导致球铰的径向刚度大且弹性橡胶体的压缩位移小，使得球铰的径向刚度和轴向刚度调整范围小，在使用过程中无法满足径向刚度和轴向刚度变化范围大的减振部位的减振要求，在金属隔套的周向和芯轴的周向设置整圈的锯齿，使得球铰整体偏转刚度大，球铰老化后容易造成弹性橡胶体与金属隔套和芯轴之间的硫化连接出现松动导致弹性橡胶体鼓出甚至金属芯轴与金属隔套移位等现象缩短了球铰的使用寿命。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术中关节类橡胶在使用过程中无法满足径向刚度和轴向刚度变化范围大的减振部位的减振要求和使用寿命短的技术问题，提供的啮合橡胶关节，其径向和轴向的刚度比小于5:1且径向和轴向的刚度调整范围大，整个橡胶关节具有两个不同的偏转刚度，使用寿命更长。本发明还提供了啮合橡胶关节的制作方法。
[0006]为达到上述目的本发明采用的技术方案是:啮合橡胶关节，包括芯轴、弹性橡胶体和金属外套，芯轴、弹性橡胶体和外套整体硫化在一起，其特征在于所述的芯轴轴壁上设有沿所述的芯轴周向分布且形状大小均相同的上凸起和下凸起，所述的上凸起和下凸起关于所述的芯轴的中轴线上下对称设置，所述的上凸起和下凸起均沿所述的芯轴轴向均匀间隔分布，所述的上凸起沿所述的芯轴径向的宽度小于或等于所述的芯轴中部的直径，所述的金属外套的内壁上具有与所述的上凸起啮合的内上凸起和与所述的下凸起啮合的内下凸起。
[0007]进一步的，所述的上凸起沿所述的芯轴径向宽度小于所述的内上凸起与内下凸起之间沿所述的金属外套径向的最小宽度。
[0008]进一步的，所述的上凸起从所述的芯轴轴壁上突起的形状和下凸起从所述的芯轴轴壁上突起的形状均为锥台状。
[0009]进一步的，所述的内上凸起从所述的金属外套内壁上突起的形状和内下凸起从所述的金属外套内壁上突起的形状均为锥台状。
[0010]进一步的，所述的上凸起和下凸起之间的弹性橡胶体上开有沿所述的芯轴轴向的通孔。
[0011]进一步的，所述的通孔的数量为两个且两个通孔关于所述的芯轴的中轴线左右对称设置。
[0012]以上所述的啮合橡胶关节的制作方法，步聚如下:
一、将芯轴加工成具有上凸起和下凸起的形状，使上凸起和下凸起沿芯轴径向的宽度均小于芯轴中部的直径，在金属外套的内壁上加工出内上凸起和内下凸起，使金属外套套在芯轴外面时上凸起能与内上凸起啮合，下凸起能与内下凸起啮合；
二、将金属外套套在芯轴外面，使上凸起与内上凸起啮合，下凸起与内下凸起啮合；
三、将套好的金属外套和芯轴置入硫化模具内，将弹性橡胶体注入金属外套与芯轴之间的间隙内，通过高温、高压硫化后，使金属外套、弹性橡胶体和芯轴整体硫化在一起形成橡胶金属硫化体；
四、将硫化成形好的金属硫化体从硫化模具内取出，对金属硫化体进行预压缩和精加工，形成最终的啮合橡胶关节成品。
[0013]进一步的，上凸起沿芯轴径向宽度小于内上凸起与内下凸起之间沿所述的金属外套径向的最小宽度，所述的步聚二具体为:先将芯轴的一端对准金属外套一端的入口，将芯轴上的上凸起和下凸起均对准金属外套内上凸起和内下凸起之间的金属内壁，然后将芯轴插入到金属外套中，使芯轴上的上凸起全部被置于金属外套中，最后将芯轴旋转90°，使上凸起和内上凸起啮合，下凸起和内下凸起啮合。
[0014]进一步的，步聚四中所述的精加工的工序包括在上凸起和下凸起之间的弹性橡胶体上开设沿所述的芯轴轴向的通孔，通孔的数量为两个且两个通孔关于所述的芯轴的中轴线左右对称设置。
[0015]本发明的有益效果是:本发明的啮合橡胶关节由金属外套、芯轴和弹性橡胶体硫化连接形成，相比现有技术减少了两瓣结构的金属隔套，使橡胶关节的结构更精简，在芯轴上设置上下对称的上凸起和下凸起，下凸起和上凸起之间为空缺空间并没有凸起，在金属外套的内壁上设置与上凸起啮合的内上凸起和与下凸起啮合的内下凸起，金属外套与芯轴套装，金属外套与芯轴之间注入弹性橡胶体后，上凸起和下凸起之间的空缺空间被全部注满弹性橡胶体，弹性橡胶体在上凸起和下凸起之间的厚度远大于现有技术中锯齿状芯轴和金属隔套间弹性橡胶体的厚度，减小了橡胶关节的径向刚度，增大了弹性橡胶体厚度调整空间和压缩位移量，使橡胶关节的径向刚度和轴向刚度的调整范围更大，能满足径向刚度和轴向刚度变化范围大的减振部位的减振要求，弹性橡胶体在金属外套的内部被分为芯轴轴壁上面和下面的啮合部位的弹性橡胶体以及上凸起和下凸起之间的空缺空间的弹性橡胶体，空缺空间的弹性橡胶体比啮合部位的弹性橡胶体预压缩量更大，橡胶自由面更宽，因此啮合橡胶关节具有两个不同的偏转刚度，且空缺空间的弹性橡胶体的偏转刚度小于啮合部分弹性橡胶体的偏转刚度，橡胶关节整体承受的偏转刚度更小，弹性橡胶体与金属外套和轴芯之间的硫化连接不容易出现松动，橡胶关节的使用寿命更长。本发明的啮合橡胶关节的制作方法，通过调节上凸起和下凸起沿芯轴轴向分布的数量以及上凸起沿芯轴径向的宽度来调节橡胶关节的径向与轴向的刚度比，使制作出的橡胶关节能满足径向与轴向刚度比小于5且径向刚度和轴向刚度变化范围大的减振部件的减振要求。
[0016]
【附图说明】
[0017]图1为实施例中的啮合橡胶关节的立体剖视图。
[0018]图2为芯轴的立体结构示意图。
[0019]图3为芯轴的平面结构示意图。
[0020]图4为图3的A向视图。
[0021]图5为金属外套的结构示意图。
[0022]图6为图5的A向视图。
[0023]图7为实施例中啮合橡胶关节的侧视图。
[0024]图8为实例中的啮合橡胶关节的制作方法中步骤二和步骤三的制作过程示意图。
[0025]
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的实施例做详细说明。
[0027]如图1至图7所示，啮合橡胶关节，包括芯轴1、弹性橡胶体2和金属外套3，芯轴1、弹性橡胶体2和外套3整体硫化在一起，所述的芯轴I轴壁上设有沿所述的芯轴I周向分布且形状大小均相同的上凸起11和下凸起12，所述的上凸起11和下凸起12关于所述的芯轴I的中轴线上下对称设置，所述的上凸起11和下凸起12均沿所述的芯轴I轴向均匀间隔分布，所述的上凸起11沿所述的芯轴I径向的宽度小于或等于所述的芯轴I中部的直径，所述的金属外套3的内壁上具有与所述的上凸起11啮合的内上凸起31和与所述的下凸起12啮合的内下凸起32。所述的上凸起11沿所述的芯轴I径向宽度L小于所述的内上凸起31与内下凸起32之间沿所述的金属外套3径向的最小宽度H，将芯轴I的上凸起11和下凸起分别对准金属外套3的内上凸起31和内下凸起31之间时可轻松的将芯轴I插入到金属外套3中。所述的上凸起11从所述的芯轴I轴壁上突起的形状和下凸起12从所述的芯轴I轴壁上突起的形状均为锥台状。所述的内上凸起31从所述的金属外套3内壁上突起的形状和内下凸起32从所述的金属外套3内壁上突起的形状均为锥台状。所述的上凸起13和下凸起12之间的弹性橡胶体2上开有沿所述的芯轴I轴向