[发明专利]锥形弹簧及其变刚度和安装调节方法

说明书

锥形弹簧及其变刚度和安装调节方法，包括芯轴、设置在芯轴外周的外套、设于芯轴与外套之间隔层和将芯轴、外套和隔层硫化粘结成一体的橡胶体，其特征在于所述的芯轴上可拆卸的安装沿径向凸出的环形凸块，所述的环形凸块位于橡胶体靠近芯轴侧的最下层外型面的正下方，且与最下层外型面同轴对齐，环形凸块的外径小于最内层的隔层的最大内径，环形凸块与最下层外型面间的轴向间距可调，且环形凸块的数量可调。本发明实现对锥形弹簧变刚度的有效调节，满足不同承载工况下，锥形弹簧的变刚度需求，提高锥形弹簧的变刚度可调节功能，提高锥形弹簧的可靠性、工况适用性和实用性。

技术领域

本发明涉及一种锥形弹簧及其变刚度和安装调节方法，属于轨道车辆弹性减震技术领域。

背景技术

锥形弹簧又称为轴箱弹簧，主要指在车辆上金属与橡胶结合的具有减振作用的弹簧。锥形弹簧是安装在轨道车辆轴箱和构架之间起支撑、减震降噪的作用，是常用的一种橡胶金属复合的减振降噪元件，安装在车辆一系悬挂和二系悬挂的车体上，主要作用为承受车体和构架的载荷。采用锥形金属件与橡胶通过胶黏剂在一定的温度和压力下硫化成一个整体，其作用是利用硫化橡胶起减振、降噪作用，金属件起支承和安装接口。

随着车辆技术的发展，特别是城轨、地铁和低地板车技术的发展，锥形弹簧为了更好地满足保证车辆的动力学要求和安全性，要求锥形弹簧垂向刚度有变刚度，且不能出现垂向刚度出现反 S 曲线现象。垂向刚度出现反 S 曲线是由于橡胶材料的压缩特性且在结构上橡胶体没有采用消除反S曲线的结构设计，空载时锥形弹簧垂向变刚度太小，而车辆加载时，尤其是在最大垂向载荷下，需要锥形弹簧的橡胶部分能提供足够大的垂直刚度，并实现理想的变刚度，但现有的锥形弹簧又无法提供大变刚度，因此无法实现理想的变刚度，刚度曲线呈现反“S”现象 ；具有反“S”曲线的锥形弹簧 ，在空载下刚度比较大，有造成车辆脱轨的风险。又由于锥形弹簧是金属与橡胶硫化而成的整体，不能拆开也不方便进行局部修复，因而锥形弹簧是终身免维修的产品。随着车辆技术的发展，其疲劳载荷也越来越苛刻，对疲劳性能的要求越来越严，产品在垂向载荷下，上下部的橡胶型面容易出现“褶皱”变形，形成应力集中，且产品的垂向载荷完全由橡胶承担，应力和应变都较大， 最终由于橡胶疲劳导致橡胶开裂。这就需要一种既可调节变刚度，同时又能防止使用时出现褶皱的锥形弹簧来满足上述要求。

通过国内检索发现相关的专利文献有：

1、CN104864009A，一种锥形弹簧大幅度变刚度的方法及产品；

2、CN106949181A,一种采用喇叭口式隔板的锥形弹簧及减振方法；

3、CN101275614B, 种垂向变刚度的一系橡胶金属层叠弹簧；

4、 CN105526291A, 一种复合橡胶止挡及其组装方法。

现有技术中虽然出现了解决整体垂向变刚度出现反 S 曲线，能实现能进行多次刚度变化的锥形弹簧，但为了满足不同承载工况下锥形弹簧的变刚度需求，现有技术中对锥形弹簧的变刚度调节功能还有待提一步提高，本发明正是通过对锥形弹簧的结构进行改进，实现对锥形弹簧的变刚度的有效调节，以满足不同承载工况下锥形弹簧的变刚度需求。

发明内容

本发明提供的锥形弹簧及其变刚度和安装调节方法，实现对锥形弹簧变刚度的有效调节，满足不同承载工况下锥形弹簧的变刚度需求，提高锥形弹簧的变刚度可调节功能，提高锥形弹簧的可靠性、工况适用性和实用性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

锥形弹簧，包括芯轴、设置在芯轴外周的外套、设于芯轴与外套之间隔层和将芯轴、外套和隔层硫化粘结成一体的橡胶体，其特征在于所述的芯轴上可拆卸的安装沿径向凸出的环形凸块，所述的环形凸块位于橡胶体靠近芯轴侧的最下层外型面的正下方，且与最下层外型面同轴对齐，环形凸块的外径小于最内层的隔层的最大内径，环形凸块与最下层外型面间的轴向间距可调，且环形凸块的数量可调。