一种提高金属关节轴承偏转能力的方法及产品与流程

本发明涉及一种金属关节轴承，具体涉及一种能提高偏转角度和减振、缓冲能力的金属关节轴承。

背景技术：

客运专线、重载货运、城市轨道运输在中国最近几年发展迅速。转向架是轨道车辆的重要组成部分，轨道车辆中的橡胶关节及橡胶减振元件，具有良好的减振特性，缓和车辆和线路之间的各种相互作用，减小振动和冲击，提高车辆运行的平稳性、安全性和可靠性。

传统的橡胶关节虽然径向可以有较大承载能力，但偏转能力有限，一般最大偏转为±5°左右；传统的金属关节虽然具有较大的偏转能力，但在径向方向没有减振的功能。随着日益进步的科学技术以及轨道车辆的特殊需要，特定的机构、位置上的关节类产品不仅在径向要求具有较大的承载能力和减振降噪的能力，而且还要求具有较大的偏转能力，当现有的橡胶关节及金属关节受到空间尺寸及结构限制无法同时满足轨道车辆特殊的要求时，就需要通过设计一种新型的结构，即满足关节即有较大承载能力及减振降噪的能力，又具有较大的偏转能力。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：

申请号为200910111566.0，名称为“一种自润滑向心关节轴承及其制造方法”的发明，此发明涉及一种轴承，特别是指一种卡车v型推力杆直球座用自润滑向心关节轴承及其制造方法，包括一内圈和一外圈，内圈外球面与外圈内球面相互配合转动，还包括一自润滑材料衬垫，该自润滑材料衬垫紧贴于该外圈内球面上，自润滑材料衬垫内球面和内圈外球面相互配合转动；该内圈为实心球体，其两端向外延伸有两伸出杆，并在该两伸出杆上设有安装孔；该外圈为一体式结构。此发明采用外圈挤压装配入内圈的装配方法，且外圈内球面衬有一层自润滑材料衬垫，自润滑材料衬垫与外圈内球面贴合牢固，形成钢与自润滑材料摩擦副，工作中减少轴承的磨损，使轴承具有免维护功能。

申请号为201220450999.6，名称为“一种具有自密封性能的橡胶关节轴承”的实用新型，此实用新型涉及一种具有自密封性能的橡胶关节轴承，属于汽车零部件领域。非金属关节轴承外环与橡胶粘接，金属球销颈部与橡胶滑动连接，金属球销与金属球销颈部固定连接，挡片与橡胶固定连接。此实用新型的优点在于：结构新颖，使关节轴承的非金属关节轴承外环与橡胶牢牢粘接，而金属球销颈部则与橡胶产生相对转动或滑动，因橡胶的冷却收缩，使外部的灰尘无法进入关节轴承。

虽然以上专利都是金属关节轴承的专利，但在对偏转角度的限制和缓冲方面，与本发有较大差异。具体为：申请号为200910111566.0的发明中，外圈20会限制金属关节轴承的偏转角度；而橡胶体40是嵌在金属端盖50中的，由于有金属端盖50的阻挡，橡胶体40难以实现缓冲。申请号为201220450999.6的实用新型中，挡片5既会限制金属关节轴承的偏转角度，又会限制橡胶1的缓冲，而在其说明书中提到：橡胶的作用主要是使外部的灰尘无法进入关节轴承。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对目前的关节轴承难以同时实现大角度偏转和大承载能力，难以满足快速发展的轨道车辆的需要，而提出一种有大角度偏转和大承载能力，且能提高减振降噪能力的金属关节轴承。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种提高金属关节轴承偏转能力的方法，金属关节轴承包括关节内圈和关节外圈，芯轴嵌在关节内圈中，金属关节轴承上还设有环状的内套，在内套上设开口槽，开口槽通过过盈配合与关节外圈连接，使得内套能套在关节外圈上；在内套的外围设缓冲层，在缓冲层的外围设外套，使得缓冲层和外套能对内套进行包裹；在内套的两侧还设有锥度面，通过调节锥度面与关节外圈侧壁之间的夹角能调节芯轴的偏转角度。

进一步地，内套为瓣状的结构，将瓣状的内套的开口槽通过过盈配合套在关节外圈上，使得关节外圈卡在瓣状的内套中，从而使得关节外圈不能相对于内套转动，但芯轴仍能相对于关节外圈转动。

进一步地，减小锥度面与关节外圈侧壁之间的夹角能增大芯轴的偏转角度，锥度面与关节外圈侧壁之间的夹角小于或等于75度。

进一步地，在关节外圈的外围套有一圈内套，使得关节外圈、关节内圈和内套形成一个整体；缓冲层的外围硫化有一圈外套，缓冲层还与内套进行硫化。

一种实现权利要求1所述的提高偏转能力的金属关节轴承，金属关节轴承包括关节内圈和关节外圈，芯轴嵌在关节内圈中，内套为套在关节外圈上的环状体，内套的纵截面为锲形，内套上开有一圈与关节外圈相匹配的开口槽，使得内套能通过过盈配合与关节外圈形成一个整体，内套的两侧设有锥度面；在内套的外围设有缓冲层，缓冲层的外围设有外套。

进一步地，内套为2瓣以上的瓣状结构，内套与关节外圈的过盈配合是：将瓣状的内套的开口槽套在关节外圈上。

进一步地，内套的两侧设有锥度面，调节锥度面与关节外圈侧壁之间的夹角，能使芯轴的偏转角度大于或等于40度。

进一步地，缓冲层为橡胶层，橡胶层的厚度为3mm-10mm，橡胶层的两侧设有向内凹陷的弧形边。

进一步地，缓冲层为橡胶层和隔层，隔层设在两层橡胶层之间，每层橡胶层的厚度为2mm-5mm，隔层的厚度为1.5mm-3mm。

一种实现权利要求5所述的提高偏转能力的金属关节轴承的制作方法，其制作方法包括以下步骤：

a．将瓣状的内套的开口槽套在关节外圈上，使内套与关节外圈通过过盈配合成一个整体；

b．将内套、缓冲层和外套硫化成一个整体。

本发明的优点是：

1.在内套的两侧设有锥度面，通过调节锥度面与关节外圈侧壁之间的夹角能调节芯轴的偏转角度，从而实现了金属关节轴承的大角度偏转。

2.在内套的外围设缓冲层，在缓冲层的外围设外套，增强了金属关节轴承的承载能力。

3.在金属关节轴承中设缓冲层，还增强了金属关节轴承减振、降噪的能力，能提高车辆运行的平稳性和安全性。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为实施例一芯轴偏转时的结构示意图；

图3为实施例一内套的剖视示意图；

图4为实施例一内套的结构示意图；

图5为实施例二的结构示意图；

图中：1芯轴、21关节内圈、22关节外圈、3内套、31第一内套、32第二内套、33开口槽、34锥度面、4缓冲层、41橡胶层、411弧形边、42隔层、5外套。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：

实施例一

如图1所示，金属关节轴承包括关节内圈21、关节外圈22、内套3、橡胶层41、隔层42和外套5。芯轴1嵌在关节内圈21中，转动芯轴1能带动关节内圈21一起转动，但关节外圈22是不会一起转动。金属关节轴承上还设有环状的内套3，内套3套在关节外圈22上，使得关节内圈21、关节外圈22和内套3形成一个整体。

目前的金属关节轴承由于受到端盖或挡片等部件的阻挡，难以达到大角度的偏转。为了提高金属关节轴承的偏转角度，在关节外圈22的外围不是设置端盖或挡片等部件，而是设有带锥度面34的内套3。

如图1和图3所示，锥度面34设在内套3的两侧，锥度面34与关节外圈22侧壁之间的夹角为角a，减小锥度面34与关节外圈22侧壁之间的夹角能增大芯轴1的偏转角度，角a的优选值为小于或等于75度。

如图1和图2所示，图2中的两条虚线分别为芯轴1不偏转时的中心轴线和偏转后的中心轴线。两根中心轴线的夹角就是芯轴1偏转的角度，芯轴1偏转的角度为角b，本实施例中，角b能大于或等于40度。

如图1-图4所示，内套3为瓣状的结构，内套3分瓣的个数为2个以上，本实施例中为2瓣，也就是说，内套3分为第一内套31和第二内套32。在内套3上设开口槽33，开口槽33通过过盈配合与关节外圈22连接，使得瓣状的内套3能套在关节外圈22上。此时，关节外圈22不能相对于内套3转动，但芯轴1仍能相对于关节外圈22转动。

如图1和图2所示，为了增强金属关节轴承减振降噪的能力和增强承载能力，在内套3的外围硫化有缓冲层4，缓冲层4的外围硫化有外套5。其中缓冲层4包括橡胶层41和隔层42，橡胶层41为两层，隔层42设在两层橡胶层41之间，每层橡胶层41的厚度为2mm-5mm，隔层42的厚度为1.5mm-3mm。为了防止橡胶层41在被挤压时，橡胶层41的两侧的边缘处出现应力集中，橡胶层41的两侧设有向内凹陷的弧形边411。

本实施例的制作步骤为：先将瓣状的内套3的开口槽33套在关节外圈22上，使内套3与关节外圈22通过过盈配合形成一个整体；再将内套3、缓冲层4和外套5硫化成一个整体。

实施例二

如图5所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：缓冲层4中没有设隔层42，缓冲层4仅由橡胶层41组成，而且实施例二中的橡胶层41会比实施例一中的橡胶层41更厚。通常实施例二偏向于对缓冲、抗震要求较高的工况中，而实施例一偏向于承压要求较高的工况中。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。