一種圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，包括硫化在一起的金屬件和橡膠體，所述金屬件包括外套、芯軸以及位于外套和芯軸之間的隔套，所述錐形彈簧采用圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其上部為圓柱形段、下部為圓錐形段。所述金屬件為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)；所述錐形彈簧為由金屬件和橡膠通過膠黏劑以及高溫硫化形成的整體結(jié)構(gòu)。所述金屬件的圓柱形段長度以及圓錐形段錐角的角度，與垂向剛度和水平剛度的大小相配合。所述橡膠體上設(shè)有盲孔；所述隔套為二層以上。本實用新型針對現(xiàn)有錐形彈簧的不足，提供一種小垂向剛度大水平剛度的錐形彈簧結(jié)構(gòu)，簡潔方便，能滿足車輛蠕變功能，同時又能實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度的功能。
【專利說明】一種圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及減振降噪元件，特別是一種圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]錐形彈簧是常用的一種橡膠金屬復(fù)合的減振降噪元件，主要指金屬橡膠結(jié)合的具有減振作用的彈簧，金屬與橡膠都成錐形結(jié)構(gòu)。安裝在機車車輛一系懸掛和二系懸掛的車體上，主要作用為承受車體和構(gòu)架的載荷。應(yīng)用原理為:車輛正常運行時，錐形彈簧不但承受構(gòu)架和車體的垂向載荷，保證車體與地面的高度外，還承受牽引或制動方向的縱向力，同時在過彎道時承受橫向力，確保車輛運行時的舒適度。錐形彈簧結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為普遍的是金屬件均為錐形結(jié)構(gòu)，該類型結(jié)構(gòu)有其一些特點，同時也有缺點；特點是它們的性能能基本滿足各種工況的使用，生產(chǎn)工序相對簡單；缺點是，當(dāng)要求垂向剛度很小，水平剛度很大時，錐形結(jié)構(gòu)金屬件的錐形彈簧很難滿足其要求，若將金屬件的錐角無限變小，則彈簧的蠕變將變大甚至超出車輛運行要求，影響車輛運行舒適度和動力學(xué)要求。
[0003]隨著機車車輛技術(shù)的發(fā)展，特別是高鐵動車組、城軌、地鐵和低地板車技術(shù)的發(fā)展，錐形彈簧需要更好地滿足車輛的動力學(xué)要求，在確保蠕變性能的情況下，小垂向剛度大水平剛度要求也越來越高，當(dāng)要求錐形彈簧實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度的功能，就需要一種新型的結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)該要求。
[0004]水平剛度:指平行軌道方向或垂直軌道方向的剛度，其中平行軌道方向為縱向剛度，垂直軌道方向為橫向剛度。垂向剛度:指垂直地面方向的剛度。
[0005]現(xiàn)有應(yīng)用的錐形彈簧的金屬件普遍采用錐形結(jié)構(gòu)，見圖1常用結(jié)構(gòu)所示，現(xiàn)有方案結(jié)構(gòu)主要為橡膠金屬相結(jié)合的彈性減振件。由外套和芯軸，以及中間根據(jù)剛度需求設(shè)計有多層錐形隔套的金屬件，與橡膠通過膠黏劑以及高溫硫化在一起，形成的復(fù)合金屬橡膠錐形彈簧。
[0006]現(xiàn)有應(yīng)用的錐形彈簧的結(jié)構(gòu)因金屬件為錐形結(jié)構(gòu)，存在如下缺點:
[0007]1、因圓錐角設(shè)計限制，錐形彈簧的結(jié)構(gòu)很難滿足小垂向剛度和大水平剛度的要求，一般只能滿足垂向剛度與水平剛度比在1:2?1:8之間，因此不能滿足動力學(xué)要求。
[0008]2、若將圓錐角設(shè)計過小，盡管能滿足小垂向剛度和大水平剛度的要求，但錐形彈簧的蠕變將會大大增加，使產(chǎn)品的高度降低導(dǎo)致車輛的整體高度下降，同樣也不能滿足動力學(xué)要求，影響車輛運行的舒適性。
[0009]3、如果要求水平方向的縱向剛度和橫向剛度要求不一樣時，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)只能在小剛度要求的相應(yīng)方向上設(shè)計通孔以降低該方向的剛度，往往使該方向上的剛度及垂向剛度急劇降低，無法滿足要求，如果也采用盲孔設(shè)計，又在工藝上很難實現(xiàn)。
[0010]現(xiàn)有專利技術(shù)中，申請?zhí)枮?00880120032.8的發(fā)明申請公開了 一種組合的圓柱形和錐形彈簧，包括具有非線性彈簧剛度的不對稱線圈彈簧的床墊為體重不同的用戶提供了舒適性，該彈簧的下部為圓柱形，并且上部為圓錐形或截頭圓錐形。專利號為200520051166.2的發(fā)明公開了一種疊層橡膠金屬彈簧，將現(xiàn)有三層結(jié)構(gòu)改為五層結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品共有五層橡膠層，四層隔套組，每層橡膠層與芯軸軸心的傾斜夾角為14° -17° ;并且每層膠料部分的膠料硬度為46-52° sha,產(chǎn)品的產(chǎn)品動靜剛度比為1.1?1.2。產(chǎn)品在自由狀態(tài)的高度為230-240mm;外套高度為82_88mm。本發(fā)明采用了錐形結(jié)構(gòu)的金屬件以及多層金屬隔套，但未采用圓柱形和圓錐形相結(jié)合的金屬件結(jié)構(gòu)，不能實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度的功能。專利號為200820053072.2的發(fā)明公開了一種城市輕軌一系橡膠金屬層疊彈簧，采用裝配結(jié)構(gòu)，由軸箱彈簧、上蓋板和底座組合連接成一個整體。其中，軸箱彈簧位于上蓋板和底座之間。軸箱彈簧與上蓋板和底座組合可以是通過過盈配合及螺釘組合起來的。所述的軸箱彈簧為疊層橡膠金屬彈簧結(jié)構(gòu)，是由彈性橡膠層與金屬隔片組合而成彈性橡膠金屬體；可以是由三層橡膠層，兩層隔片組合而成，每層橡膠層的傾斜夾角為15?20°。所述的橡膠層采取梯度結(jié)構(gòu)布置，膠層厚度最外層橡膠最厚，最里層橡膠最薄，最外層與中間層和最里層的梯度比為100: 50?80: 30?50。產(chǎn)品在承受垂向載荷時，最外層橡膠變形較大，最里層橡膠變形較小。且最外層橡膠的內(nèi)表面為外圓弧結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用了錐形結(jié)構(gòu)的金屬件以及多層金屬隔套，但未采用圓柱形和圓錐形相結(jié)合的金屬件結(jié)構(gòu)，不能實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度的功能。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有錐形彈簧的不足，提供一種圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，既能滿足車輛蠕變功能，又能實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度的功能。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:所述圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，包括硫化在一起的金屬件和橡膠體，所述金屬件包括外套、芯軸以及位于外套和芯軸之間的隔套，所述錐形彈簧采用圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其上部為圓柱形段、下部為圓錐形段。
[0013]所述金屬件為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，所述金屬件的上部為圓柱形段、下部為圓錐形段；所述錐形彈簧為由金屬件和橡膠通過膠黏劑以及高溫硫化形成的整體結(jié)構(gòu)。
[0014]更進(jìn)一步，所述金屬件的圓錐形段和圓柱形段一體成形，所述金屬件為一體化結(jié)構(gòu)。
[0015]所述金屬件的圓柱形段長度以及圓錐形段錐角的角度，與垂向剛度和水平剛度的大小相配合。所述圓錐形段錐角的角度優(yōu)選為68°。
[0016]所述橡膠體上設(shè)有盲孔；所述隔套為二層以上。
[0017]所述橡膠體為彈性橡膠層，所述彈性橡膠層共四層，所述隔套為三層，彈性橡膠層與隔套相間排列。
[0018]本實用新型針對現(xiàn)有錐形彈簧的不足，提供一種小垂向剛度大水平剛度的錐形彈簧結(jié)構(gòu)，簡潔方便，能滿足車輛蠕變功能，同時又能實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度的功能。
[0019]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0020]1、采用結(jié)構(gòu)為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的外套和芯軸、以外及中間根據(jù)剛度需求設(shè)計有多層隔套的金屬件，與橡膠通過膠黏劑以及高溫硫化在一起，形成的復(fù)合金屬橡膠錐形彈簧。
[0021]2、采用的金屬件結(jié)構(gòu)為圓柱形和圓錐形相結(jié)合，與橡膠體形成整體結(jié)構(gòu)后，圓柱形結(jié)構(gòu)段的金屬和橡膠，在承受垂向載荷時，橡膠屬于純剪切狀態(tài)，可降低垂向剛度，在承受水平方向載荷時，橡膠屬于純壓縮狀態(tài)，可提高水平剛度；圓錐形結(jié)構(gòu)段的金屬和橡膠，不管承受垂向載荷還是水平載荷，橡膠都屬于剪切和壓縮相結(jié)合狀態(tài)，即可支撐垂向載荷，避免垂向方向的蠕變過大，也可提供一定的水平剛度。同時如果要求水平方向上的縱向剛度和橫向剛度要求不一樣，可在要求剛度小的方向開盲孔，以適當(dāng)降低剛度值。
[0022]3、金屬件為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其中中間隔套可根據(jù)需要設(shè)計一層或多層。
[0023]4、金屬件的圓柱形段長度以及圓錐形段錐角的角度，根據(jù)產(chǎn)品剛度性能需要設(shè)計。圓柱形長度越長，垂向剛度越小，水平剛度越大；圓錐形段錐角越大，垂向剛度越大，水平剛度越小。
[0024]5、當(dāng)水平方向上的縱向剛度和橫向剛度要求不一樣，可在要求剛度小的方向開盲孔，盲孔深度要求根據(jù)剛度性能要求以三向剛度匹配性要求來設(shè)計。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中金屬件為圓錐形的錐形彈簧；
[0026]圖2為本實用新型具體實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為沿圖2中A-A線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:1、外套；2、橡膠體；3、隔套；4、芯軸。
【具體實施方式】
[0029]為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]如圖2、圖3所示，一種圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，包括包括金屬件和橡膠體，所述金屬件包括外套1、橡膠體2、隔套(三層)3和芯軸4，通過膠黏劑以及高溫硫化形成一個整體的金屬橡膠減振件；所述錐形彈簧采用圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其上部為圓柱形段、下部為圓錐形段。所述金屬件為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，所述金屬件的上部為圓柱形段、下部為圓錐形段；所述橡膠體上設(shè)有盲孔，所述金屬件的圓柱形結(jié)構(gòu)段長度根據(jù)剛度需求來設(shè)計；所述橡膠體上的盲孔長度設(shè)計根據(jù)剛度匹配性要求來設(shè)計。
[0031]本實用新型是一種能實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度功能的錐形彈簧，所述金屬件包括結(jié)構(gòu)為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的外套和芯軸，以及中間根據(jù)剛度需求設(shè)計的多層隔套。金屬件與橡膠體通過膠黏劑以及高溫硫化結(jié)合在一起，形成復(fù)合金屬橡膠錐形彈簧，實現(xiàn)小垂向剛度大水平剛度的功能。其中，圓柱形結(jié)構(gòu)段的金屬和橡膠，在承受垂向載荷時，橡膠屬于純剪切狀態(tài)，可降低垂向剛度，在承受水平方向載荷時，橡膠屬于純壓縮狀態(tài)，可提高水平剛度；圓錐形結(jié)構(gòu)段的金屬和橡膠，不管承受垂向載荷還是水平載荷，橡膠都屬于剪切和壓縮相結(jié)合狀態(tài)，即可支撐垂向載荷，避免垂向方向的蠕變過大，也可提供一定的水平剛度。同時如果要求水平方向上的縱向剛度和橫向剛度要求不一樣，可在要求剛度小的方向開盲孔，以適當(dāng)降低剛度值，同時保持其他兩個方向的剛度。[0032]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬件均為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的兩段式結(jié)構(gòu)，其中中間隔套可根據(jù)需要設(shè)計一層或多層。
[0033]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬件的圓柱形段長度以及圓錐形段錐角的角度，根據(jù)產(chǎn)品剛度性能需要設(shè)計。圓柱形長度越長，垂向剛度越小，水平剛度越大；圓錐形段錐角越大，垂向剛度越大，水平剛度越小。
[0034]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)水平方向上的縱向剛度和橫向剛度要求不一樣，可在要求剛度小的方向開盲孔，盲孔深度要求根據(jù)剛度性能要求以三向剛度匹配性要求來設(shè)計。
[0035]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施例，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，包括硫化在一起的金屬件和橡膠體，所述金屬件包括外套、芯軸以及位于外套和芯軸之間的隔套，其特征是，所述錐形彈簧采用圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其上部為圓柱形段、下部為圓錐形段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，其特征是，所述金屬件為圓柱形和圓錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，所述金屬件的上部為圓柱形段、下部為圓錐形段；所述錐形彈簧為由金屬件和橡膠通過膠黏劑以及高溫硫化形成的整體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，其特征是，所述金屬件的圓錐形段和圓柱形段一體成形，所述金屬件為一體化結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，其特征是，所述金屬件的圓柱形段長度以及圓錐形段錐角的角度，與垂向剛度和水平剛度的大小相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，其特征是，所述圓錐形段錐角的角度為68°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，其特征是，所述橡膠體上設(shè)有盲孔；所述隔套為二層以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱式和圓錐式相結(jié)合的錐形彈簧，其特征是，所述橡膠體為彈性橡膠層，所述彈性橡膠層共四層，所述隔套為三層，彈性橡膠層與隔套相間排列。
【文檔編號】F16F1/36GK203743278SQ201420133483
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】丁緯, 孫海燕, 張春良, 馮萬盛, 程海濤 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司