嚙合橡膠關節其及制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及減振部件技術領域，特別涉及橡膠關節及其制作方法，主要用于各種機車車輛轉向架用橡膠彈性元件中，同時也適用于工程機械減振部位。
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【背景技術】
[0003]橡膠關節又稱球鉸橡膠是一種常用的橡膠金屬復合減振元件，可廣泛應用于各種減振部位，尤其是在機車車輛的轉向架中應用十分普遍。橡膠關節應用最為普遍的結構是三大件式(金屬外套+橡膠+芯軸)的結構，而這種結構的性能基本滿足各種工況的使用，缺點是，當橡膠的徑向/軸向剛度比要求小于5:1時，這種結構就滿足不了要求了。近些年來，隨著技術進步，出現了能實現小于5:1的徑向和軸向剛度比要求的鋸齒狀組合式橡膠關節。例如中國專利申請號為200710035527.8名稱為一種鋸齒狀組合式球鉸及制作組裝方法，公開了一種鋸齒狀組合式球鉸包括金屬外套、芯軸和彈性橡膠體，在金屬外套與彈性橡膠體之間有金屬隔套，金屬隔套為兩瓣結構，且金屬隔套和芯軸成鋸齒狀，兩者的鋸齒是相互鑲嵌、咬合硫化在一起。把隔套設計成兩瓣結構，首先把芯軸、兩瓣隔套和橡膠彈性體硫化粘合在一起，再通過過盈配合壓入外套得到成品。能實現徑向和軸向剛度比小于5:1，但也有其局限性，兩瓣結構的金屬隔套置于芯軸和外套之間使球鉸的整體結構復雜，金屬隔套與芯軸占具了金屬外套內的大部分空間，使得置于金屬隔套和芯軸之間的彈性橡膠體厚度比較薄，彈性橡膠體厚度調整的空間小，導致球鉸的徑向剛度大且彈性橡膠體的壓縮位移小，使得球鉸的徑向剛度和軸向剛度調整范圍小，在使用過程中無法滿足徑向剛度和軸向剛度變化范圍大的減振部位的減振要求，在金屬隔套的周向和芯軸的周向設置整圈的鋸齒，使得球鉸整體偏轉剛度大，球鉸老化后容易造成彈性橡膠體與金屬隔套和芯軸之間的硫化連接出現松動導致彈性橡膠體鼓出甚至金屬芯軸與金屬隔套移位等現象縮短了球鉸的使用壽命。
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【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術中關節類橡膠在使用過程中無法滿足徑向剛度和軸向剛度變化范圍大的減振部位的減振要求和使用壽命短的技術問題，提供的嚙合橡膠關節，其徑向和軸向的剛度比小于5:1且徑向和軸向的剛度調整范圍大，整個橡膠關節具有兩個不同的偏轉剛度，使用壽命更長。本發明還提供了嚙合橡膠關節的制作方法。
[0006]為達到上述目的本發明采用的技術方案是:嚙合橡膠關節，包括芯軸、彈性橡膠體和金屬外套，芯軸、彈性橡膠體和外套整體硫化在一起，其特征在于所述的芯軸軸壁上設有沿所述的芯軸周向分布且形狀大小均相同的上凸起和下凸起，所述的上凸起和下凸起關于所述的芯軸的中軸線上下對稱設置，所述的上凸起和下凸起均沿所述的芯軸軸向均勻間隔分布，所述的上凸起沿所述的芯軸徑向的寬度小于或等于所述的芯軸中部的直徑，所述的金屬外套的內壁上具有與所述的上凸起嚙合的內上凸起和與所述的下凸起嚙合的內下凸起。
[0007]進一步的，所述的上凸起沿所述的芯軸徑向寬度小于所述的內上凸起與內下凸起之間沿所述的金屬外套徑向的最小寬度。
[0008]進一步的，所述的上凸起從所述的芯軸軸壁上突起的形狀和下凸起從所述的芯軸軸壁上突起的形狀均為錐臺狀。
[0009]進一步的，所述的內上凸起從所述的金屬外套內壁上突起的形狀和內下凸起從所述的金屬外套內壁上突起的形狀均為錐臺狀。
[0010]進一步的，所述的上凸起和下凸起之間的彈性橡膠體上開有沿所述的芯軸軸向的通孔。
[0011]進一步的，所述的通孔的數量為兩個且兩個通孔關于所述的芯軸的中軸線左右對稱設置。
[0012]以上所述的嚙合橡膠關節的制作方法，步聚如下:
一、將芯軸加工成具有上凸起和下凸起的形狀，使上凸起和下凸起沿芯軸徑向的寬度均小于芯軸中部的直徑，在金屬外套的內壁上加工出內上凸起和內下凸起，使金屬外套套在芯軸外面時上凸起能與內上凸起嚙合，下凸起能與內下凸起嚙合；
二、將金屬外套套在芯軸外面，使上凸起與內上凸起嚙合，下凸起與內下凸起嚙合；
三、將套好的金屬外套和芯軸置入硫化模具內，將彈性橡膠體注入金屬外套與芯軸之間的間隙內，通過高溫、高壓硫化后，使金屬外套、彈性橡膠體和芯軸整體硫化在一起形成橡膠金屬硫化體；
四、將硫化成形好的金屬硫化體從硫化模具內取出，對金屬硫化體進行預壓縮和精加工，形成最終的嚙合橡膠關節成品。
[0013]進一步的，上凸起沿芯軸徑向寬度小于內上凸起與內下凸起之間沿所述的金屬外套徑向的最小寬度，所述的步聚二具體為:先將芯軸的一端對準金屬外套一端的入口，將芯軸上的上凸起和下凸起均對準金屬外套內上凸起和內下凸起之間的金屬內壁，然后將芯軸插入到金屬外套中，使芯軸上的上凸起全部被置于金屬外套中，最后將芯軸旋轉90°，使上凸起和內上凸起嚙合，下凸起和內下凸起嚙合。
[0014]進一步的，步聚四中所述的精加工的工序包括在上凸起和下凸起之間的彈性橡膠體上開設沿所述的芯軸軸向的通孔，通孔的數量為兩個且兩個通孔關于所述的芯軸的中軸線左右對稱設置。
[0015]本發明的有益效果是:本發明的嚙合橡膠關節由金屬外套、芯軸和彈性橡膠體硫化連接形成，相比現有技術減少了兩瓣結構的金屬隔套，使橡膠關節的結構更精簡，在芯軸上設置上下對稱的上凸起和下凸起，下凸起和上凸起之間為空缺空間并沒有凸起，在金屬外套的內壁上設置與上凸起嚙合的內上凸起和與下凸起嚙合的內下凸起，金屬外套與芯軸套裝，金屬外套與芯軸之間注入彈性橡膠體后，上凸起和下凸起之間的空缺空間被全部注滿彈性橡膠體，彈性橡膠體在上凸起和下凸起之間的厚度遠大于現有技術中鋸齒狀芯軸和金屬隔套間彈性橡膠體的厚度，減小了橡膠關節的徑向剛度，增大了彈性橡膠體厚度調整空間和壓縮位移量，使橡膠關節的徑向剛度和軸向剛度的調整范圍更大，能滿足徑向剛度和軸向剛度變化范圍大的減振部位的減振要求，彈性橡膠體在金屬外套的內部被分為芯軸軸壁上面和下面的嚙合部位的彈性橡膠體以及上凸起和下凸起之間的空缺空間的彈性橡膠體，空缺空間的彈性橡膠體比嚙合部位的彈性橡膠體預壓縮量更大，橡膠自由面更寬，因此嚙合橡膠關節具有兩個不同的偏轉剛度，且空缺空間的彈性橡膠體的偏轉剛度小于嚙合部分彈性橡膠體的偏轉剛度，橡膠關節整體承受的偏轉剛度更小，彈性橡膠體與金屬外套和軸芯之間的硫化連接不容易出現松動，橡膠關節的使用壽命更長。本發明的嚙合橡膠關節的制作方法，通過調節上凸起和下凸起沿芯軸軸向分布的數量以及上凸起沿芯軸徑向的寬度來調節橡膠關節的徑向與軸向的剛度比，使制作出的橡膠關節能滿足徑向與軸向剛度比小于5且徑向剛度和軸向剛度變化范圍大的減振部件的減振要求。
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【附圖說明】
[0017]圖1為實施例中的嚙合橡膠關節的立體剖視圖。
[0018]圖2為芯軸的立體結構示意圖。
[0019]圖3為芯軸的平面結構示意圖。
[0020]圖4為圖3的A向視圖。
[0021]圖5為金屬外套的結構示意圖。
[0022]圖6為圖5的A向視圖。
[0023]圖7為實施例中嚙合橡膠關節的側視圖。
[0024]圖8為實例中的嚙合橡膠關節的制作方法中步驟二和步驟三的制作過程示意圖。
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【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明的實施例做詳細說明。
[0027]如圖1至圖7所示，嚙合橡膠關節，包括芯軸1、彈性橡膠體2和金屬外套3，芯軸1、彈性橡膠體2和外套3整體硫化在一起，所述的芯軸I軸壁上設有沿所述的芯軸I周向分布且形狀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關于所述的芯軸I的中軸線上下對稱設置，所述的上凸起11和下凸起12均沿所述的芯軸I軸向均勻間隔分布，所述的上凸起11沿所述的芯軸I徑向的寬度小于或等于所述的芯軸I中部的直徑，所述的金屬外套3的內壁上具有與所述的上凸起11嚙合的內上凸起31和與所述的下凸起12嚙合的內下凸起32。所述的上凸起11沿所述的芯軸I徑向寬度L小于所述的內上凸起31與內下凸起32之間沿所述的金屬外套3徑向的最小寬度H，將芯軸I的上凸起11和下凸起分別對準金屬外套3的內上凸起31和內下凸起31之間時可輕松的將芯軸I插入到金屬外套3中。所述的上凸起11從所述的芯軸I軸壁上突起的形狀和下凸起12從所述的芯軸I軸壁上突起的形狀均為錐臺狀。所述的內上凸起31從所述的金屬外套3內壁上突起的形狀和內下凸起32從所述的金屬外套3內壁上突起的形狀均為錐臺狀。所述的上凸起13和下凸起12之間的彈性橡膠體2上開有沿所述的芯軸I軸向