复合橡胶垫承载性能调节方法及复合橡胶垫结构与流程

本发明涉及一种橡胶垫及其性能调节方法，具体涉及一种提供支撑和减振的复合橡胶垫的承载性能调节方法和此复合橡胶垫的结构。

背景技术：

橡胶垫是一种广泛适用的金属橡胶结构，在需要提供减振支撑的场所大量使用，其形状有平板型（如申请号cn201620022210.5，名称为“橡胶垫”的实用新型专利）、凸型（如申请号cn201720501765.2，名称为“一种轴向复合橡胶垫”的实用新型专利；申请号cn202011049540.0，名称为“一种轴向橡胶垫及交叉支撑转向架”的发明申请）等。上述方案虽然都能满足一定的减振支撑需求，但若要改变其承重能力和弹性，对于申请号cn201620022210.5和申请号cn201720501765.2的方案来讲，只能通过改变橡胶的硬度来实现，此时，橡胶的抗蠕变性也会随之改变，申请号cn202011049540.0的方案中虽然提到通过设置通槽和通孔来调节刚度（说明书第43段），当此种方式调节的刚度范围非常有限，尤其是对于小体积的橡胶垫来说更是如此，若要实现稍大范围的刚度调节，还是需要同时改变橡胶的硬度，而且这种方式会使得橡胶垫的成型模具结构复杂，加工不便，也就是说当使用环境改变时，上述方案会严重影响橡胶垫的减振支撑效果及使用寿命，因此只能够用于单一的环境中。而当前由于橡胶垫使用范围的广泛性，在不同的环境中会有不同的使用需求，如载荷需求不同、刚度需求不同等，现有结构很难满足这种使用需求，因此，需要一种能够调节性能的方法来形成适用于不同场所的橡胶垫，满足通用化的需求。

技术实现要素：

本发明为了解决当前橡胶垫不能满足不同使用要求的问题，提出了一种复合橡胶垫承载性能调节方法及复合橡胶垫，对应用于不同载荷需求和不同刚度需求等场所的橡胶垫，其抗蠕变性和使用寿命均能得到提升，扩大了其适用范围。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种复合橡胶垫承载性能调节方法，通过在由金属板和橡胶体组成的橡胶垫的橡胶体内硫化蝶形弹簧的方式来提高橡胶垫的承重能力和刚度，并通过改变蝶形弹簧的数量、尺寸和放置方式来调节橡胶垫的承载性能，以满足不同的使用需求。

进一步地，通过改变蝶形弹簧的尺寸来调节橡胶垫的承载性能是指通过改变蝶形弹簧的外径、内径、厚度和高度来改变橡胶垫的承重能力和刚度。

进一步地，通过改变蝶形弹簧的放置方式来调节橡胶垫的承载性能是指通过将两个以上的蝶形弹簧以反方向并联叠加的方式硫化在橡胶体内和/或将两个以上的蝶形弹簧以同方向串联的方式硫化在橡胶体内来改变橡胶垫的刚度。

进一步地，通过在橡胶体内硫化波形弹簧的方式来提高橡胶垫的承重能力和刚度。

进一步地，通过改变波形弹簧的数量、尺寸、形状和放置方式来调节橡胶垫的承载性能。

进一步地，通过改变波形弹簧的尺寸来调节橡胶垫的承载性能是指通过改变波形弹簧的外径、内径、厚度来改变橡胶垫的承重能力和刚度。

进一步地，通过改变波形弹簧的形状来调节橡胶垫的承载性能是指通过改变波形弹簧的波长、振幅来改变橡胶垫的承重能力和刚度。

进一步地，通过改变波形弹簧的放置方式来调节橡胶垫的承载性能是指通过将两个以上的波形弹簧以同方向叠加的方式硫化在橡胶体内和/或将两个以上的波形弹簧以反方向相对的方式硫化在橡胶体内来改变橡胶垫的刚度。

进一步地，通过在橡胶体内硫化钢圈的方式来提高橡胶垫的承重能力和刚度。

进一步地，通过改变钢圈的数量和尺寸来调节橡胶垫的承载性能。

进一步地，通过改变钢圈的尺寸来调节橡胶垫的承载性能是指通过改变钢圈的外径、内径和厚度来改变橡胶垫的承重能力和刚度。

一种复合橡胶垫结构，包括金属板和设置在金属板一侧处的橡胶体，橡胶体内硫化有蝶形弹簧。

进一步地，蝶形弹簧的数量为两个以上，两个以上蝶形弹簧反方向两两相对并联叠加硫化在橡胶体内。

进一步地，蝶形弹簧的数量为两个以上，两个以上蝶形弹簧同方向串联硫化在橡胶体内。

进一步地，橡胶体内还硫化有波形弹簧。

进一步地，橡胶体内还硫化有钢圈。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在橡胶体内硫化蝶形弹簧的方式来大幅度提高复合橡胶垫的承重能力和刚度，且是通过调节蝶形弹簧来实现整个橡胶垫承重能力及刚度的改变，而使橡胶一直处于较低的硬度状态下不会改变，因而能够在保证橡胶体使用寿命的前提下实现承重能力和刚度的改变。

2.本发明可通过改变蝶形弹簧的数量、形状和放置方式，从多方面来调节橡胶垫的性能，使不同的使用条件下有不同承重能力及不同刚度的橡胶垫来满足要求，扩大了本橡胶垫的使用范围，而且使得本橡胶垫既能在小体积也能在大体积的情况下都能实现刚度的大范围调节。

3.本发明通过在设置蝶形弹簧的前提下设置波形弹簧的方式进一步提高橡胶垫的承重能力和刚度，且可通过调节波形弹簧的尺寸规格进一步调节橡胶垫的承重能力和刚度，大大提高了橡胶垫之间的性能调节范围。

附图说明

图1为实施例一橡胶垫剖视结构示意图；

图2为实施例二橡胶垫剖视结构示意图；

图3为实施例三橡胶垫剖视结构示意图；

图4为实施例四橡胶垫剖视结构示意图；

图5为实施例五硫化在橡胶体内蝶形弹簧剖视结构示意图；

图6为实施例六硫化在橡胶体内蝶形弹簧剖视结构示意图；

图7为实施例七硫化在橡胶体内的蝶形弹簧和波形弹簧剖视结构示意图；

图8为实施例八硫化在橡胶体内的蝶形弹簧和波形弹簧剖视结构示意图；

图9为实施例九单个蝶形弹簧尺寸标识示意图；

图10为实施例十单个波形弹簧尺寸标识示意图之一；

图11为实施例十单个波形弹簧尺寸标识示意图之二；

图中：1.蝶形弹簧，2.金属板，3.橡胶体，4.底板，5.装配体，6.安装孔，7.间隙，8.定位孔，9.销轴，10.波形弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本申请中所述的蝶形弹簧的小端指图8中b处所在的面，大端指图8中a处所在的面，对橡胶垫承载性能的调节包括其承重能力（即载荷）和刚度（即弹性）的调节。

实施例一

一种复合橡胶垫结构，如图1所示，包括金属板2和底板4，以及设置在金属板2和底板4之间的橡胶体3，橡胶体3内硫化有蝶形弹簧1，其中金属板2为l型结构，且在金属板2还设有销轴9，橡胶体3优选硫化在金属板2和底板4之间，当然也可以采用胶粘、螺栓固定等方式。金属板2、橡胶体3和底板4的中间位置处都设有通孔，所有通孔连接成定位孔8。通过在橡胶体3内硫化蝶形弹簧1，能够大幅度提高橡胶垫的承重能力，虽然在橡胶体3内硫化钢板同样能够提高橡胶垫的承重能力，但硫化钢板同样会大幅度提高橡胶垫的刚度，使其弹性大大下降。而蝶形弹簧1由于其本身存在着弹性，硫化到橡胶体3内后并不会导致刚度的过分增加，能够使橡胶垫依然保持较大的弹性，从而使得这种结构的橡胶垫的应用非常广，尤其是应用于轨道交通车辆时，能够满足安装体积小、承受重量大、减振要求高的要求。

实施例二

一种复合橡胶垫结构，整体优选设置成圆柱状，如图2所示，本实施例的复合橡胶垫结构包括金属板2、底板4和设置在金属板2和底板4之间的橡胶体3，在橡胶体内3硫化有蝶形弹簧1。其中橡胶体3最好是硫化在金属板2与底板4之间，以保证整体的连接强度，当然也可以采用胶粘、螺栓固定等方式。而且，当橡胶垫是置于金属或硬度很大的物体且在使用过程中不会与物体表面之间发生移动产生摩擦时，也可以不需要底板4，仅由金属板2和橡胶体4组成。

本实施例中，还可在金属板2表面设置螺孔、销孔等安装结构（图中未示出），以使橡胶垫与待支撑物之间固定连接。

实施例三

本实施例的橡胶垫为实施例二结构的变形，如图3所示，在金属板2和橡胶体3中间都设有通孔，当有底板4时，在底板4中间也设有通孔，所有通孔连接成安装孔6，在使用过程中，将支撑物从安装孔6中插入与橡胶垫连接。

实施例四

本实施例的复合橡胶体整体呈圆台状，如图4所示，从轴向截面图看，金属板2为两个对称的l型结构，在金属板2的内侧及下方处设有l型橡胶体3，橡胶体3内设有蝶形弹簧1，橡胶体3中间处设有穿过橡胶体3的装配体5，且装配体5与橡胶体3之间设有环形间隙7，间隙7一侧与装配体5接触，一端与外界相通，另一侧和另一端均与橡胶体3接触，且间隙7与橡胶体8接触的拐角部位处为弧形71过渡，既有利于生产时方便出模，又能使橡胶平滑过渡，避免直角状态下应力集中使此处橡胶容易被破坏。同时，装配体5与间隙7接触的表面处设有拔模斜度，进一步使间隙7处的模具镶块容易脱模。

在本实施例中，也可以在橡胶体3的底端处设置底板4，以对橡胶体3底端进行保护，避免摩擦。

上述实施例均是对橡胶垫的整体形状结构的举例说明，其示意图内的蝶形弹簧1不代表其实际设置数量和方式，而下述实施例则是通过对波形弹簧的设置来调节橡胶垫的承重能力和刚度，上述实施例一到实施例四可以根据实际情况与下述实施例五到实施例十之间的一种或多种结构任意组合使用。

实施例五

本实施例的橡胶垫中，如图5所示，两个蝶形弹簧1反方向并联硫化在橡胶体3内，将两个蝶形弹簧1在各自的小端处贴合后硫化到橡胶体3内，能够大幅提高橡胶垫的承重能力，且在使用过程中两个蝶形弹簧1的弹性依然能够释放，避免橡胶垫刚度过大。当然，当橡胶垫的承重要求和刚度要求不是特别高的时候，在橡胶体3内硫化一个蝶形弹簧1即可满足使用要求。另外，当橡胶垫的承重要求和刚度要求更高且体积限制不严的时候，可以在橡胶体3内硫化多组如图5所示的并联的蝶形弹簧1.。

实施例六

本实施例的橡胶垫中，如图6所示，两个或以上的蝶形弹簧1同方向串联相隔一定距离硫化在橡胶体3内，此设置方式与实施例五中的设置方式相比，当两个结构中的波形弹簧数量和尺寸规格完全相同时，本实施例中的结构刚度更小，因而适合于要求弹性更大的场所。同样，蝶形弹簧1的数量可以根据使用要求进行选择。

实施例七

本实施例的橡胶垫中，如图7所示，橡胶体3内硫化有一个蝶形弹簧1，在蝶形弹簧1的空隙处还硫化有波形弹簧10，当橡胶垫的体积较小不能硫化两个以上的蝶形弹簧1，但承重要求又较高时，可以采用蝶形弹簧1与波形弹簧10同时设置的方式，波形弹簧10可以灵活选择宽度和直径，因而可以设置在橡胶体3内很狭窄的位置处，承重要求得到提高，而由于波形弹簧10和蝶形弹簧1本身的弹性，使橡胶垫在提高承重要求的同时仍然保持较大的弹性，避免刚度的过度提高。

本实施例中，可以将波形弹簧10替换为钢圈，此时，橡胶垫的承重能力和刚度都能得到提升，但是与波形弹簧10相比，钢圈的弹性低，因此，硫化钢圈的橡胶垫与硫化波形弹簧10的橡胶垫相比，在二者承重能力相同的情况下，硫化钢圈的橡胶垫弹性会小一些。同时，还可以通过改变钢圈的外径、内径和厚度来调节橡胶垫的承重能力和刚度，而且，钢圈也最好是设计成厚度和宽度都较小的结构，以便能放入到橡胶体3内蝶形弹簧1之外的位置处，同时也不会导致橡胶垫的弹性太低。当然，可以根据使用要求选择在硫化蝶形弹簧1的基础上硫化波形弹簧10或钢圈，也可以同时硫化波形弹簧10和钢圈。

实施例八

本实施例的橡胶垫中，如图8所示，两个蝶形弹簧1小端接触反向并联设置，在两个蝶形弹簧1的大端之间设置波形弹簧10，合理利用橡胶体3内的空间结构，在控制橡胶垫大小的前提下，能够大范围调节橡胶垫的承重能力和刚度，波形弹簧10的数量和设置的方式可以根据空间大小和性能要求进行调节。

本实施例中，也可以如实施例七一样将波形弹簧10替换为钢圈，也可通过改变钢圈的外径、内径和厚度来调节橡胶垫的承重能力和刚度，还可以选择硫化波形弹簧10和钢圈的一种或两种。

实施例九

本实施例中，可以通过调节蝶形弹簧1本身的尺寸规格来改变橡胶垫的承重能力和刚度，如图9所示，可调节蝶形弹簧1的外径d1、内径d1、厚度t和高度h1。如当需要提高橡胶垫的承重能力和刚度时，可以通过增加外径d1、减小内径d1、增加厚度t、减小高度h1中的一个或多个来实现，使橡胶垫在满足性能要求的同时在结构上也能满足使用条件，如保持在某一形状或大小。

实施例十

本实施例中，可以通过调节波形弹簧10本身的尺寸规格进行承重能力和刚度的调节，如图10和图11所示，可调节波形弹簧10的波长、振幅、外径d2、内径d2、宽度w和厚度h2。如当对橡胶垫的承重能力和刚度要求较高时，可以通过增加波长、减小振幅、增大外径d2、减小内径d2、加大宽度w、加大厚度h2中的一种或多种方式来实现，当然，为了使橡胶垫的承重能力和刚度的调节方式更灵活、且使波形弹簧10更容易加工，最好将波形弹簧10的宽度w和厚度h2都控制在一个较小的范围内，这样，橡胶垫的承重能力和刚度更容易控制，且不同波长和振幅的波形弹簧10的加工更容易实现。当然，还可以通过改变波形弹簧10的数量和设置方式来改变橡胶垫的承重能力和刚度，如将两个以上的波形弹簧10反方向靠近叠加、同方向靠近叠加、同方向相隔一定距离叠加或者多种叠加方式同时使用。

从上述实施例可以看出，本发明还涉及一种复合橡胶垫承载性能调节方法，通过在至少由金属板2和橡胶体3组成的橡胶垫中硫化蝶形弹簧1至橡胶体3内来提高橡胶垫的承重能力和刚度，同时通过改变蝶形弹簧1的数量、尺寸、形状和放置方式来改变橡胶垫的承重能力和刚度。还可以在橡胶体3内再硫化波形弹簧10和/或钢圈的方式进一步调节橡胶垫的性能，由于可将波形弹簧10的宽度、厚度和振幅都设置成很小的形状，因而其在橡胶体3内的设置位置可以很灵活，就算是体积很小的橡胶垫，也能实现较大范围的承重能力和刚度调节。同时，也可以通过改变钢圈的外径、内径和厚度来改变橡胶垫的承重能力和刚度。可见，本橡胶垫的性能调节方式使同样承重能力的橡胶垫能够以不同刚度的形式来实现，既能满足不同承重能力不同刚度的需求，也能满足不同承重能力相同刚度的需求，还能满足相同承重能力不同刚度的需求，并且既能将橡胶垫设计成很小的结构，也能设计成很大的结构，大大扩充了橡胶垫的使用范围。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明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发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。