CN102644693A - 一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法及橡胶关节 - Google Patents

Abstract

一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法及橡胶关节，包括金属外套、橡胶关节、节流通道调节装置等部分，具体结构为橡胶关节外表面设置适当的孔，经在其外表面压装金属外套后形成封闭的空腔，空腔设置于橡胶关节芯轴与外套相对运动方向上，对称分布于橡胶关节轴线的两侧，两个空腔之间通过节流通道相连，这样在橡胶关节的芯轴与外套做相对运动时，芯轴两侧的空腔一侧体积减小，另一侧体积增加，促使体积减小的一侧的液态阻尼介质通过小孔流向体积增大的一侧，液态阻尼介质通过节流通道时由于阻尼作用，产生阻尼力。节流通道可通过调节装置改变其大小，以达到调节阻尼力，得到所需的动刚度。

Description

一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法及橡胶关节

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆及汽车的橡胶减振元件的性能调节方法及装置，具体说是一种用于轨道车辆及汽车带液体阻尼橡胶关节的动静刚度比调节方法及装置；该方法及装置通过在橡胶关节总成内部设置液体腔及可调节流通道，以起到改变橡胶关节总成动刚度作用。

技术背景

橡胶关节是一种广泛应用于轨道车辆及汽车的橡胶减振元件，在某些情况下，要求橡胶减振元件的静刚度小，动刚度大，即动静刚度比大，以轨道车辆转向架用的转臂节点为例，当转向架在直线路段运行时，为了保证运行稳定性，要求转臂节点能提供大的定位动刚度，而在通过弯道时，为了保证转向架的通过性，又要求橡胶关节有小的静态刚度，但由于橡胶材料本身的固有特性，橡胶关节所能提供的动静刚度比达不到要求，往往需要借助其他零部件以达到使用要求，使得***结构变得复杂。

带液体阻尼橡胶关节组成是一种应用于轨道车辆及汽车的橡胶减振元件，具有动静刚度比大的特点，但目前的产品在装车以后，其各项性能已经固定，在运行过程中动刚度是无法随着运行环境的变化而变化，而在实际运行过程中，有的情况下要求橡胶关节组成在一些特定的情况下要降低其动态刚度，可是现有的带液体阻尼橡胶关节做不到这一点。

因此为了满足轨道车辆及汽车运行的需要，有必要开发一种动静刚度可以根据需要进行调节，以达到轨道车辆及汽车使用要求的带液体阻尼橡胶关节。

发明内容

本发明的目的在于针对现有带液体阻尼橡胶关节不能在特定情况下改变其动态刚度的不足，提出一种能使带液体阻尼橡胶关节的动静刚度变化可调的带液体阻尼橡胶关节动静刚度比调节方法及装置。

根据发明的目的所提出的技术实施方案是：一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法及橡胶关节，在橡胶关节内设有两个以上的封闭空腔，封闭空腔与封闭空腔之间通过节流通道相互连通，且在节流通道上设置控制节流通道过流面积的调节装置，通过调节装置调节节流通道的大小，以达到调节阻尼力的大小，得到所需的橡胶关节动刚度。

进一步的技术实施方案是：所述的封闭空腔是在橡胶关节外套中间部位外表面设置两个缺口，在两个缺口外表面再压装有一层外金属外套，使得橡胶关节外套中间部位外表面两个缺口形成两个封闭的空腔，且两个封闭的空腔设置于橡胶关节芯轴与外套相对径向运动方向上，两个封闭的空腔之间通过节流通道相连，这样在橡胶关节的芯轴与橡胶关节外套做相对运动时，芯轴两侧的空腔一侧体积减小，另一侧体积增加，促使体积减小的一侧的液态阻尼介质通过节流通道流向体积增大的一侧，液态阻尼介质通过节流通道时由于阻尼作用，产生阻尼力；且在橡胶关节芯轴中心部分轴向开有一个中心孔，中心孔穿过节流通道，与节流通道垂向交叉，在中心孔内安装有调节节流通道过流面积的调节装置，节流通道可通过调节装置改变其大小，以达到调节阻尼力，得到所需的动刚度。

进一步的技术实施方案是：所述的两个封闭的空腔是对称分布于橡胶关节轴线两侧。

根据上述方法所提出的一种带液体阻尼橡胶关节刚度调节装置的橡胶关节，包括金属外套、橡胶体和芯轴；橡胶关节套在芯轴上，金属外套又套在橡胶体上，组合形成一种橡胶关节，其特征在于，在橡胶关节内部设置有一刚度调节装置；所述的刚度调节装置包括两个以上的液体腔、液体腔与液体腔通过可调节流通道连接起来，在可调节流通道内设置有节流调节装置，通过调节节流调节装置可以改变可调节流通道的节流大小，实现变阻尼，从而达到调节所需的橡胶关节动刚度的目的。

本发明的优点在于：通过在橡胶关节内设置可以调节的液体阻尼装置，对橡胶关节的内部刚度进行调整，实现橡胶关节动刚度可调，完全可以满足车辆的运行要求，且结构简单，调节方便，实现容易。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为附图1中橡胶关节部分结构示意图； 

图3为附图1中调节装置芯轴结构示意图； 

图4为附图1调节过流面积示意图；

图5为本发明另一个实施例的结构示意图；

图6为本发明另一个实施例的结构示意图；

图7为本发明另一个实施例的结构示意图；

图8为本发明另一个实施例的结构示意侧视图；

图9为附图8中橡胶关节部分结构示意图

图10为附图8中调节装置芯轴结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施实例对本发明作进一步的描述。

通过附图可以看出本发明涉及一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法及橡胶关节，在橡胶关节内设有两个以上的封闭空腔，封闭空腔与封闭空腔之间通过节流通道相互连通，且在节流通道上设置控制节流通道过流面积的调节装置，通过调节装置调节节流通道的大小，以达到调节阻尼力的大小，得到所需的橡胶关节动刚度。

进一步的技术实施方案是：所述的封闭空腔是在橡胶关节外套中间部位外表面设置两个缺口，在两个缺口外表面再压装有一层外金属外套，使得橡胶关节外套中间部位外表面两个缺口形成两个封闭的空腔，且两个封闭的空腔设置于橡胶关节芯轴与外套相对径向运动方向上，两个封闭的空腔之间通过节流通道相连，这样在橡胶关节的芯轴与橡胶关节外套做相对运动时，芯轴两侧的空腔一侧体积减小，另一侧体积增加，促使体积减小的一侧的液态阻尼介质通过节流通道流向体积增大的一侧，液态阻尼介质通过节流通道时由于阻尼作用，产生阻尼力；且在橡胶关节芯轴中心部分轴向开有一个中心孔，中心孔穿过节流通道，与节流通道垂向交叉，在中心孔内安装有调节节流通道过流面积的调节装置，节流通道可通过调节装置改变其大小，以达到调节阻尼力，得到所需的动刚度。

进一步的技术实施方案是：所述的两个封闭的空腔是对称分布于橡胶关节轴线两侧。

根据上述方法所提出的一种带液体阻尼橡胶关节刚度调节装置的橡胶关节，包括金属外套、橡胶体和芯轴；橡胶关节套在芯轴上，金属外套又套在橡胶体上，组合形成一种橡胶关节，其特征在于，在橡胶关节内部设置有一刚度调节装置；所述的刚度调节装置包括两个以上的液体腔、液体腔与液体腔通过可调节流通道连接起来，在可调节流通道内设置有节流调节装置，通过调节节流调节装置可以改变可调节流通道的节流大小，实现变阻尼，从而达到调节所需的橡胶关节动刚度的目的。

实施例一

附图1给出了本发明的一个实施例，通过附图可以看出，一种在内部设置液体腔及可调节流通道的橡胶关节总成，包括橡胶关节外套1，芯轴2、弹性橡胶3；弹性橡胶3套在芯轴2上；其特点在于：在橡胶关节外套1外套有一金属外套4，橡胶关节压装于金属外套内；在橡胶关节外套1上以轴线为对称轴对称位置设置了两个以上的独立液体腔5，各独立液体腔5通过设置在芯轴上的节流通道6相互连通，节流通道调节轴7设于橡胶关节的芯轴2内部，并由紧定螺钉8固定；各部分之间通过O形密封圈9进行密封以防泄漏。金属外套4的具体结构为简单的柱形筒状，在其内部压装橡胶关节。

附图2为橡胶关节的具体结构，主要包括橡胶关节外套1、芯轴2、弹性橡胶3，在橡胶关节外套1的表面的两端开有2个用于装O形密封圈的环形槽10；在橡胶关节外套1上，以轴线为对称轴对称位置设置了两个以上个独立液体腔5，在芯轴2上设有节流通道6使独立液体腔5相互之间连通，节流通道6同时与芯轴内孔11相通，芯轴内孔11为轴向台阶状盲孔，孔台阶12位于芯轴内孔11与节流通道6交汇处，芯轴内孔11端口部有螺纹14，用于装配节流通道调节轴7，在螺纹14处沿径向开有紧定螺钉孔15，用于安装紧定螺钉8。

附图3为节流通道调节轴7的具体结构，调节轴7的形状为台阶状，各部分直径与对应的芯轴内孔11相同，其轴台阶16与芯轴内孔11的孔台阶12配合，形成节流通道，环形槽17用于装O形密封圈，外螺纹19与内孔的内螺纹14配合。

附图4节流通道形成原理，环形节流通道由芯轴内孔11的孔台阶12处的内表面20，孔端面21和调节轴7的轴台阶16处的外表面22，轴端面23配合形成矩形截面的环形通道53，该节流通道截面的大小随着调节轴7在孔内轴向的左右移动而变化。

工作原理：橡胶关节总成在工作过程中，外套与芯轴做径向相对运动，见附图1所示，受压缩一侧的液体腔中的阻尼介质向拉伸一侧的液体腔流动，其流动路径为独立液体腔5经过节流通道6流入下独立液体腔24，阻尼介质流经节流通道6的上部分和下部分18时，由于孔足够大，不产生有效的阻尼力，阻尼力主要由流经节流通道25时产生，阻尼力的大小可通过调节节流通道25的大小来调节。为了使同一型号的产品适合不同的工况，节流通道25的大小可通过旋转节流通道调节轴7,通过螺纹配合作用下，使调节轴7做轴向运动，从而得到所需的阻尼力的节流通道截面积。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于节流通道构成方式不同（如附图5所示），实施例一的节流通道由孔的台阶与轴的台阶形成一个方形截面的通道，实施例二的节流通道由芯轴孔28的球形端部与调节轴27的球形端部之间的缝隙26组成，芯轴孔28端部的球面直径与调节轴27端部的球面直径相同，通过调节轴27在芯轴孔28中做轴向运动，可使轴与孔之间的间隙产生变化，达到阻尼调节的目的。

实施例三

实施例三与实施例一的区别在于阻尼力的提供不是由节流通道提供，而是由调节轴上通道的节流口提供，同时该节流口的大小是可调的。

附图6给出了本发明的另一个方案实施例三的实施图，结构与实施例一类似，不同之处在于，调节轴29为芯轴孔内的光轴，轴末端不带螺纹；在调节轴29本身上增加了一个节流孔30，在调节轴29的端部增加了一个弹簧31，在芯轴2上增加了一个定位销32，防止调节轴在芯轴孔内摆动；调节轴29上的节流孔30与芯轴2上的节流通道孔32组合形成节流口，同时在调节轴29的外端增加轴向挡块54，阻止调节轴29滑出芯轴孔。

实施例三工作原理：阻尼介质由独立液体腔通过芯轴上的节流通道55和56和调节轴29本身的节流孔30向下独立液体腔流动，其中通过节流口33与34为产生阻尼力的位置，其阻尼力的大小由节流口的大小来调节。节流口的调节原理：调节轴通过弹簧压在轴向挡块上，使得调节轴上的节流孔30与芯轴2上的节流通道孔32通过错位形成节流口，轴向挡块是通过螺纹安装在芯轴2上的节流通道孔32端部的螺纹孔内，因此节流口可随着轴向挡块的轴向运动而做轴向运动，调节节流口的大小。定位销32与节流口调节轴上的轴向槽35的配合，则可保证调节轴上的节流孔30的周向位置。

实施例四

附图7给出了本发明的另一个实施例实施图，通过附图可以看出，本发明为一种在内部设置液体腔及可调节流通道的橡胶关节总成，包括橡胶关节外套36，芯轴37、弹性橡胶38；弹性橡胶38套在芯轴37上；其特点在于：在橡胶关节外套38外套有一金属外套39，橡胶关节压装于金属外套39内；在橡胶关节外套36上以轴线为对称轴对称位置设置了两个以上的独立液体腔40，各独立液体腔40通过设置在芯轴上的节流通道41相互连通；调节轴42设于橡胶关节的芯轴37内部，且调节轴42两端分别压装有弹簧43，并在一端的弹簧外接有一可调节挡块44；可调节挡块44滑套在一导向块45内，并可在外力作用下沿导向块的孔内轴向移动；导向块45通过螺纹固定在芯轴上的节流通道41末端的螺纹孔内。各部分之间通过O形密封圈进行密封以防泄漏。

附图8为附图7的侧面剖视图。

附图9为为橡胶关节的具体结构，主要包括橡胶关节外套36，芯轴37、弹性橡胶38；弹性橡胶38套在芯轴37上，在橡胶关节外套36的表面的两端开有2个用于装O形密封圈的环形槽46，以轴线为对称轴对称位置设置了若干个液体腔47，在芯轴37上通过开孔使液体腔47与芯轴内孔48相通，芯轴内孔48为轴向台阶状盲孔，芯轴内孔48端部有螺纹49，用于装配可调挡块的导向块。在开了液体腔部位，沿橡胶关节外表面开有一环形小槽50，在金属外套的配合下，形成一个环形阻尼通道。

附图10为实施例四调节轴的具体结构，轴的形状中间大两头小的台阶状，在中间大的部分开有O形密封槽51，并设有过油槽52。

工作原理：橡胶关节总成在工作过程中，外套与芯轴做径向相对运动，受压缩一侧的液体腔中的阻尼介质向拉伸一侧的液体腔流动，在需要动态阻尼力，即动态刚度大时，芯轴内孔48与过油槽52错开，阻尼介质无法从此处经过，其流动路径只能为通过环形小槽50，阻尼介质流经环形小槽50时产生动态阻尼力，在不需要动态阻尼力，即动态刚度小时，节流通道调节轴在外力的作用下，做轴向移动，使芯轴内孔48与过油槽52对齐形成通道，由于芯轴内孔48与过油槽52的截面积足够大，阻尼介质由此通道经过不产生阻尼力。在外力消失后，在弹簧的作用下，动态调节轴又回到初始位置，通过芯轴内孔48与过油槽52的通道再次关闭，由此实现动态阻尼力的自动调节。

Claims (10)

1.一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法，其特征在于：在橡胶关节内设有两个以上的封闭空腔，封闭空腔与封闭空腔之间通过节流通道相互连通，且在节流通道上设置控制节流通道过流面积的调节装置，通过调节装置调节节流通道的大小，以达到调节阻尼力的大小，得到所需的橡胶关节动刚度。

2.如权利要求1所述的带液体阻尼橡胶关节刚度调节方法，其特征在于：所述的封闭空腔是在橡胶关节外套中间部位外表面设置两个缺口，在两个缺口外表面再压装有一层外金属外套，使得橡胶关节外套中间部位外表面两个缺口形成两个封闭的空腔，且两个封闭的空腔设置于橡胶关节芯轴与外套相对径向运动方向上，两个封闭的空腔之间通过节流通道相连，这样在橡胶关节的芯轴与橡胶关节外套做相对运动时，芯轴两侧的空腔一侧体积减小，另一侧体积增加，促使体积减小的一侧的液态阻尼介质通过节流通道流向体积增大的一侧，液态阻尼介质通过节流通道时由于阻尼作用，产生阻尼力；且在橡胶关节芯轴中心部分轴向开有一个中心孔，中心孔穿过节流通道，与节流通道垂向交叉，在中心孔内安装有调节节流通道过流面积的调节装置，节流通道可通过调节装置改变其大小，以达到调节阻尼力，得到所需的动刚度。

3.如权利要求1所述的带液体阻尼橡胶关节刚度调节方法，其特征在于：所述的两个封闭的空腔是对称分布于橡胶关节轴线两侧。

4.一种带液体阻尼橡胶关节刚度调节装置的橡胶关节，包括金属外套、橡胶体和芯轴；橡胶关节套在芯轴上，金属外套又套在橡胶体上，组合形成一种橡胶关节，其特征在于，在橡胶关节内部设置有一刚度调节装置；所述的刚度调节装置包括两个以上的液体腔、液体腔与液体腔通过可调节流通道连接起来，在可调节流通道内设置有节流调节装置，通过调节节流调节装置可以改变可调节流通道的节流大小，实现变阻尼，从而达到调节所需的橡胶关节动刚度的目的。

5.如权利要求4所述的橡胶关节，其特征在于，在橡胶关节外套外套有一金属外套，橡胶关节压装于金属外套内；在橡胶关节外套上以轴线为对称轴对称位置设置了两个以上的独立液体腔，各独立液体腔通过设置在芯轴上的节流通道相互连通，节流通道调节轴设于橡胶关节的芯轴内部，并由紧定螺钉固定；各部分之间通过形密封圈进行密封以防泄漏。

6.如权利要求5所述的橡胶关节，其特征在于，在橡胶关节外套的表面的两端开有2个用于装O形密封圈的环形槽；芯轴内孔为轴向台阶状盲孔，孔台阶位于芯轴内孔与节流通道交汇处，芯轴内孔端口部有螺纹，在螺纹处沿径向开有紧定螺钉孔。

7.如权利要求4所述的橡胶关节，其特征在于，所述节流通道由芯轴孔的球形端部与调节轴的球形端部之间的缝隙组成，芯轴孔端部的球面直径与调节轴端部的球面直径相同，通过调节轴在芯轴孔中做轴向运动，可使轴与孔之间的间隙产生变化，达到阻尼调节的目的。

8.如权利要求4所述的橡胶关节，其特征在于，所述调节轴为芯轴孔内的光轴，轴末端不带螺纹；在调节轴本身上增加了一个节流孔，在调节轴的端部增加了一个弹簧，在芯轴上增加了一个定位销，防止调节轴在芯轴孔内摆动；调节轴上的节流孔与芯轴上的节流通道孔组合形成节流口，同时在调节轴的外端增加轴向挡块，阻止调节轴滑出芯轴孔。

9.如权利要求4所述的橡胶关节，其特征在于，调节轴设于橡胶关节的芯轴内部，且调节轴两端分别压装有弹簧，并在一端的弹簧外接有一可调节挡块；可调节挡块滑套在一导向块内，并可在外力作用下沿导向块的孔内轴向移动；导向块通过螺纹固定在芯轴上的节流通道末端的螺纹孔内。

10.如权利要求9所述的橡胶关节，其特征在于，在开了液体腔部位，沿橡胶关节外表面开有一环形小槽，在金属外套的配合下，形成一个环形阻尼通道。

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