[发明专利]一种杆端球铰的隔套设计方法

说明书

本发明涉及弹性橡胶件减震领域，具体为一种杆端球铰的隔套设计方法，杆端球铰包括外套、芯轴和橡胶层，在橡胶层内设有隔套，在隔套上设置隔套上侧面、隔套下侧面和隔套端面，将隔套端面的一端与隔套上侧面连接，隔套端面相对于隔套上侧面的另一端与隔套下侧面连接，在隔套端面与隔套上侧面之间形成尖部B1，通过隔套上侧面和隔套端面之间的尖部B1与模具形成点接触，利用尖部B1与模具进行点接触在硫化过程中对隔套进行轴向定位，降低对隔套公差的要求。

技术领域

本发明涉及一种杆端球铰的隔套设计方法，属于弹性橡胶件减震技术领域。

背景技术

杆端球铰是重要的减震连接元件，多用于火车、高铁、汽车、轮船或飞机上，当机体承受径向、扭转和偏转等复杂载荷工况时，通过杆端球铰的变形来承受偏扭转角度和径向载荷，防止机体在运行时侧翻。目前的杆端球铰一般采用金属外套-单层橡胶层-金属内套的单层橡胶关节形式或者纯金属关节形式；单层橡胶关节径向刚度小，仅能承受较小的径向载荷，抗偏扭载荷能力较差，由于橡胶层是一体式结构，偏扭刚度大，灵活性小，极容易造成杆端球铰的破坏；纯金属关节形式价格昂贵，在使用一年以后，常大面积出现异响现象，且无法从对金属关节的改进中改善异响问题。

针对上述问题，现有技术中出现了多层橡胶结构，如专利号为“CN201120260433.2 ”，专利名称为“一种高速列车扭杆系统用连杆关节”的中国实用新型专利，包括一个金属内套、金属外套、弹性橡胶体和金属隔套，弹性橡胶体与金属外套、金属内套和金属隔套通过硫化成为一体。其特点在于：金属外套为球头式结构，隔套为球面结构且分为两瓣，每层的两瓣隔套所形成的开口与水平面成45°夹角，并且每相邻两层隔套的开口交叉布置并成90°夹角；弹性橡胶体通过热扩挤金属内套内孔的方式对弹性橡胶体进行预压缩，该实用新型使得球铰类弹性元件的偏扭转刚度很低，安装和径向刚度的调整方便，同时解决了球头式球铰类产品无法对弹性橡胶体进行预压缩的问题。但是该专利仍然存在如下问题：

1、隔套端面为常规结构，由于空间限制，多层橡胶结构中隔套的厚度通常非常小，导致隔套极易变形，在模具中难以稳定定位，进而使得成品中各层隔套分布不均，影响抗疲劳性能，产品寿命无法得到保证。

2、现有的设计，当承受的径向载荷较大时，由于受力角度的问题，仍然容易出现产品抗疲劳性能差，产品损坏的问题。

针对上述隔套在模具中难以稳定定位的问题，现有技术中，多将隔套端部设置成如图1中虚线D右侧的矩形端部C的形式，隔套端部和模具之间采用矩形端部C中上端面7、下端面10和侧端面8三个面与模具进行面接触定位形式，该种方式对模具和金属隔套之间的精度要求非常高，隔套的容差性差，产品成本高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种杆端球铰的隔套设计方法，通过在隔套端部设置尖部，可增加隔套的容差性，降低对隔套公差的要求，且能在硫化过程中利用尖部与模具进行点接触对隔套进行轴向定位。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种杆端球铰的隔套设计方法，杆端球铰包括外套、芯轴和橡胶层，在橡胶层内设有隔套，在隔套上设置隔套上侧面、隔套下侧面和隔套端面，将隔套端面的一端与隔套上侧面连接，隔套端面相对于隔套上侧面的另一端与隔套下侧面连接，在隔套端面与隔套上侧面之间形成尖部B1，通过隔套上侧面和隔套端面之间的尖部B1与模具形成点接触，利用尖部B1与模具进行点接触在硫化过程中对隔套进行轴向定位，降低对隔套公差的要求。

优选的，将隔套上侧面设置成弧面，隔套端面设置成平行于球铰垂直中轴线L3的直面，隔套上侧面与隔套端面的交点处形成尖部B1，利用尖部B1与模具进行点接触在硫化过程中对隔套进行轴向定位。

优选的，将隔套上侧面设置成弧面，隔套端面朝向球铰内侧倾斜设置，隔套上侧面和隔套端面的交点处形成尖部B1，利用尖部B1与模具进行点接触在硫化过程中对隔套进行轴向定位。