一种具有小垂向刚度和大纵向刚度的一系橡胶弹簧

技术领域

本发明涉及一种一系橡胶弹簧，具体涉及一种具有小垂向刚度和大纵向刚度的一系橡胶弹簧。

背景技术

一系橡胶弹簧安装于轴箱和构架之间，承担纵向牵引和横向承载的作用，并在垂直方向给车体以弹性支撑，起到支撑和减震降噪的作用，是一种常用的橡胶金属复合的减振降噪元件。为了更好地满足保证车辆的动力学要求和安全性，提高乘客的舒适性，要求一系橡胶弹簧具有较小的垂向和较大的纵向刚度，其中小的垂向刚度有利于提高车辆运行的舒适性，大的纵向刚度有利于车辆的运行稳定性及过曲线能力。而对于内置式的轴箱结构，橡胶弹簧的安装空间非常有限，因此橡胶弹簧需设计成很紧凑的结构。对于目前现有的橡胶弹簧来说，很难同时满足结构紧凑又有超大纵垂刚度比及垂向大变形的需求。

如申请号CN202210896061.5、名称为“一种橡胶弹簧及轮对提吊装置”的发明专利申请，公开了一种在内部设置提吊螺栓的锥形弹簧；以及申请号CN202010854815.1、名称为“集成起吊功能的圆锥橡胶弹簧机构”的发明专利申请，公开了一种在端部处带吊盘组件的锥形弹簧。上述橡胶弹簧都为锥形结构，占用的空间较大，无法满足结构紧凑的需求。

发明内容

本发明针对当前的一系橡胶弹簧结构较大，无法适应狭小安装空间的需求，提出了一种具有小垂向刚度和大纵向刚度的一系橡胶弹簧，能够满足内置式轴箱结构狭小的安装空间，且具有超大的纵垂刚度比及垂向大变形要求。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种具有小垂向刚度和大纵向刚度的一系橡胶弹簧，包括硫化体和内部中空的安装座，硫化体包括由橡胶体硫化成整体的外套、隔板和芯轴，安装座包括安装板和位于安装板上方处的安装环，硫化体压装在安装环内，且安装座的外侧壁设有提吊把手，提吊把手内设有提吊孔，芯轴远离安装座的一端设有装配台，安装板设有装配孔。整个橡胶弹簧通过装配孔安装在轴箱，装配台处与转向架连接，吊装时，提吊设备穿过提吊孔。

进一步地，安装环上端处为圆柱形环，下端处为锥形环。通过上端的圆柱形环将硫化体包围，而下端的锥形环能更好地提供支撑，提高橡胶弹簧的强度。

进一步地，安装环上端处的圆柱形环内设有支撑台，硫化体外套的底端靠在支撑台上。避免外套在安装环内下移。

进一步地，硫化体最外层的隔板的包胶边缘与支撑台边缘之间的距离大于等于2mm。避免使用过程中硫化体形变时与安装环内表面干涉。

进一步地，安装环下端处的锥形环同直径的内表面处的两个斜边之间的夹角为20-30°。既能保证强度，也使产品在大变形情况下不会产生干涉。

进一步地，安装环顶端处的内表面边缘以及外套顶端处的外表面边缘均设有倒斜角。通过倒斜角配合便于产品配合压装，保证产品的同轴度。

进一步地，倒斜角大小为3mm×20°- 4 mm×45°。

进一步地，提吊把手顶部连接至安装环顶部处，且提吊把手顶部与安装环上端处的圆柱形环的外侧面之间的夹角为60-90°。以更好地释放提吊时的应力。

进一步地，提吊把手底部连接至安装板底部处，且提吊把手底部与安装板表面之间的夹角为0-50°。以使提吊时提吊把手受力均匀。

进一步地，提吊把手的厚度为19-25mm。以满足提吊时的强度要求。

进一步地，装配台整体呈圆台状，其顶端处设有用于与转向架连接的螺孔。

进一步地，装配台同半径的外表面两侧之间的夹角为14-18°。

进一步地，装配台圆台状顶端处的直径为38-42mm，圆台高度为64-70mm。

进一步地，安装板设有拆卸孔，其中拆卸孔的数量为均匀分布的四个，且拆卸孔与安装板边缘之间的距离为15-20mm。

进一步地，初始状态下，硫化体的外套、橡胶体和隔板沿轴向上的中点均在同一个平面上，形成上部和下部对称的结构。以更好地实现小垂向刚度。

进一步地，硫化体的隔板和橡胶体在沿径向上设有间隙。以实现不同水平刚度的分配。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过将一系橡胶弹簧设计成由硫化体和安装座配合的结构，封闭的环向结构能够提供大的径向刚度，而硫化体下方的中空结构形成较小的垂向刚度，从而满足超高纵垂向刚度比及垂向大变形要求，使橡胶弹簧具有大变位能力。同时，对于不同装配结构的轴箱，仅改变安装板的结构就可以满足不同的车辆要求，提高了此橡胶弹簧的通用性。

2.本发明还通过在安装座设置提吊孔，集成轴箱的提吊结构，结构紧凑，能够满足狭小的安装空间需求。

3.本发明通过将安装环设计成由圆形环和锥形环结合的形状，圆形部分与硫化体装配，锥形部分提供支撑，保证整个橡胶弹簧的强度和稳定性。

附图说明

图1为实施例一一系橡胶弹簧安装位置示意图；

图2为实施例一橡胶弹簧主视示意图；

图3为实施例一橡胶弹簧剖视示意图；

图4为图3局部放大示意图；

图5为实施例一硫化体轴向剖视示意图；

图6为图5局部放大示意图；

图7为实施例一硫化体径向剖视示意图；

图8为实施例一安装座俯视示意图；

图9为实施例一安装座剖视示意图；

图10和图11均为图9局部放大示意图；

图中：100.提吊装置，200.转向架，300.轴箱，400.橡胶弹簧，1.硫化体，11.橡胶体，12.芯轴，121.装配台，122.安装孔，123.封装台，13.外套，14.隔板，2.安装座，21.安装板，211.装配孔，212.拆卸孔，213.止挡孔，22.安装环，221.支撑台，23.提吊把手，24.提吊孔。

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。

实施例一

如图2所示，一种具有小垂向刚度和大纵向刚度的一系橡胶弹簧，如图1所示，此一系橡胶弹簧400安装于轴箱300和转向架200之间，一端与转向架200连接，另一端与轴箱300连接，而且在提吊过程中，提吊装置100穿过橡胶弹簧400对轴箱300与转向架200进行限位。

如图3所示，橡胶弹簧400整体上包括硫化体1和安装座2，安装座2为内部中空的结构，硫化体1压装在安装座2的中空内部，以实现小垂向刚度。如图5所示，硫化体1包括最外层的外套13、最内层的芯轴12和外套13与芯轴11之间的隔板14，橡胶体11将外套13、隔板14和芯轴12硫化粘接成整体，其中隔板14的数量可根据不同的性能要求选择。而且，与以往整体呈锥形状的硫化体结构不同，本实施例中初始状态的硫化体1除芯轴12外整体呈两端小、中间粗的形状，以更好地实现小垂向刚度。

如图3和图5所示，芯轴12的上部分设有装配台121，装配台121整体呈锥形结构，锥形顶部的外径D1为38-42mm，锥形外侧配合面的高度L为64-70mm，锥形外侧面同直径的两条边之间的夹角A1为14-18°，以使装配台121与转向架200之间更好地接触配合，贴合度更高，同时还方便拆卸和预紧。装配台121内还设有安装孔122，其中安装孔122优选采用M20-M24的螺孔，既保证连接强度，又满足紧凑结构下的整体强度要求。如图5所示，芯轴12上部分靠近橡胶体11的位置设有宽度D3为2mm左右的封装台123，作为硫化时的预留封装结构，以方便在硫化过程中硫化模具能够围出一个封闭的硫化空间，保证硫化效果。

如图7所示，硫化体1的隔板14和橡胶体11在沿径向上设有间隙，间隙的位置和宽度等都可以根据实际需要调节，以实现不同水平刚度的分配。

如图2和图9所示，安装座2整体呈类似于茶杯的形状，包括底部的安装板21和安装板21上方处的安装环22，如图8所示，安装板21位于安装环22外侧的位置设有装配孔211和拆卸孔212，其中装配孔211用于将橡胶弹簧400安装到轴箱，拆卸孔212在产品检修或更换时使用，以方便将橡胶弹簧400从轴箱300上取出。本实施例中，装配孔211和拆卸孔212均为均匀设置的四个，装配孔211设置在四个角的边缘处，拆卸孔212与安装板21边缘之间的距离a为15-20mm，拆卸孔212与装配孔211外周凹陷处边缘的距离b为15-20mm，且拆卸孔212采用M6螺纹孔的结构。而且，对于不同的橡胶弹簧400而言，通过仅通过更换不同的安装板21就可以满足不同车辆的安装配合要求，而其他部位结构保持不变，使此橡胶弹簧400既能满足通用性要求，还能降低生产成本。

如图3和图9所示，安装板21中间处的通孔为止挡孔213，当承受载荷大，橡胶弹簧400产生大变形后，芯轴12底部落入止挡孔213内，为芯轴12进行横向和纵向止挡，避免横向和纵向的位移过大。

如图9所示，安装环22远离安装板21的一端为圆形环、靠近安装板21的一端为锥形环，硫化体1压装在圆形环内，锥形环向上提供支撑，以保证整个安装座2的整体强度。安装环22的圆形环内设有支撑台221，硫化体1压装到安装环22后，外套13底部顶住支撑台221，如图4所示，压装后的初始状态下，支撑台221内侧边缘与硫化体1最外层隔板14的包胶边缘之间的距离D4≥2mm，避免使用过程中产生干涉。同时，支撑台221至安装环22顶部之间的侧壁高度H≥外套13的高度h，以便安装环22为硫化体1提供保护。

如图9所示，安装环22的锥形环部分同直径所对应的两个内侧壁之间的夹角A2为20-30°，既保证安装座2有足够的强度，又保证在大变形下硫化体1与安装座2之间不会产生干涉。

为了保证硫化体1能够顺利压装入安装座2内，如图6和图10所示，外套13底端的外边缘以及安装环22顶端的内边缘分别倒有斜角C2和C1，C2和C1的大小可为3mm×20°- 4 mm×45°，这样，在压装开始时，外套13能够较容易地压入安装环22而不会产生干涉。此外，如图11所示，支撑台221与圆形环内壁接触的位置倒有圆角，既方便加工，也降低应力，倒圆角F1半径为1-3mm，避免半径过大时与外套13边缘产生干涉。

如图2和图8所示，安装座2的外侧面处设有提吊把手23，在提吊把手23内设有滑槽式的提吊孔24，提吊时提吊装置100从提吊孔24穿过。提吊把手24的上下两端分别延伸至安装座2的上下表面处，且提吊把手24上端处的表面与安装环22的圆形环侧壁之间的夹角A3为60-90°，以配合提吊时的角度差，尽可能地释放应力；提吊把手24下端的表面与安装板21底面直径的夹角A4为0-50°，使提吊把手23各处受力均匀；提吊把手23的厚度d为19-25mm，确保提吊结构能够满足强度要求。

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。