一種球鉸類橡膠彈性元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種球鉸類橡膠彈性元件，包括芯軸，套設(shè)于所述芯軸外的橡膠，套設(shè)于所述橡膠外的外套，所述外套的長度大于所述橡膠的長度，且所述橡膠自與所述外套相接的一側(cè)至與所述芯軸相接的一側(cè)長度逐增。本發(fā)明通過橡膠側(cè)面型面的設(shè)計達(dá)到不開孔即可實(shí)現(xiàn)變剛度，可以有效避免橡膠產(chǎn)生彎折變形，有利于產(chǎn)品預(yù)壓縮量的增加，防止橡膠裂紋的產(chǎn)生。
【專利說明】
一種球鉸類橡膠彈性元件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及球鉸產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種球鉸類橡膠彈性元件?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]球鉸產(chǎn)品在裝車運(yùn)行過程中，根據(jù)安裝位置和設(shè)計功能的不同，可以實(shí)現(xiàn)減振、牽引和柔性連接等作用。為了保證車輛運(yùn)行的舒適性，要求產(chǎn)品在小載荷(正常運(yùn)行)時的剛度較??；但是為了保證車輛運(yùn)行的可靠性，要求產(chǎn)品在大載荷時(啟動和制動)的剛度明顯增加從而及時限位，因此球鉸特別是牽引球鉸需要具備一定程度的變剛度。
[0003]由于橡膠在拉伸載荷作用下容易撕裂，球鉸的徑向變形必須控制在一定的范圍內(nèi)，否則很容易產(chǎn)生橡膠拉伸破壞。為了防止該現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)品在硫化后，需要對其進(jìn)行預(yù)壓縮處理，使橡膠處于壓縮狀態(tài)。根據(jù)產(chǎn)品在使用過程中的最大變形量設(shè)計產(chǎn)品的預(yù)壓縮量，這樣可有效避免橡膠拉伸破壞的發(fā)生。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)球鉸產(chǎn)品的變剛度要求，現(xiàn)有的球鉸產(chǎn)品的橡膠都設(shè)置有開孔結(jié)構(gòu)，如圖1所示，開孔處橡膠通過圓角過渡，端面橡膠設(shè)計為常見的上、下對稱結(jié)構(gòu)，根據(jù)產(chǎn)品剛度要求設(shè)計開孔的大小和開孔間隙。
[0005]現(xiàn)有結(jié)構(gòu)橡膠的型面設(shè)計不理想，且橡膠自由面積小，產(chǎn)品在預(yù)壓縮以及徑向受載的情況下，端面和開孔處的橡膠型面容易出現(xiàn)彎折變形，從而導(dǎo)致產(chǎn)品開孔處橡膠本體打折，如圖2、3中I所示；端面橡膠出現(xiàn)褶皺并鼓出，如圖2、3中II所示，最終由于應(yīng)力集中導(dǎo)致橡膠開裂。由于橡膠型面易彎折變形，而給球鉸產(chǎn)品帶來了一系列連鎖問題。由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)橡膠型面易彎折變形，且隨著預(yù)壓縮量的增加，彎折變形將更加嚴(yán)重，從而極大的限制了預(yù)壓縮量的設(shè)計，為了減小彎折變形的影響，不得不減小產(chǎn)品的預(yù)壓縮量，現(xiàn)有技術(shù)的單邊預(yù)壓縮量一般不超過橡膠厚度的10%。由于產(chǎn)品的預(yù)壓縮量設(shè)計受限，使實(shí)際產(chǎn)品的預(yù)壓縮量小于產(chǎn)品使用過程中的最大變形量，當(dāng)產(chǎn)品在受載情況下產(chǎn)生大變形時，一端橡膠處于受拉伸狀態(tài)，如圖3中1-1、I1-1所示，從而導(dǎo)致橡膠受拉伸破壞。由于橡膠面是在某一特定的變形量下同時大面積接觸，會導(dǎo)致剛度的突然增加，剛度突變不利于產(chǎn)品在這一變形量附近區(qū)域的減振效果。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種球鉸類橡膠彈性元件，本申請?zhí)峁┑那蜚q類橡膠彈性元件避免了橡膠彎折變形。
[0007]本申請?zhí)峁┝艘环N球鉸類橡膠彈性元件，包括芯軸，套設(shè)于所述芯軸外的橡膠，套設(shè)于所述橡膠外的外套，所述外套的長度大于所述橡膠的長度，且所述橡膠自與外套相接的一側(cè)至與芯軸相接的一側(cè)長度逐增。
[0008]優(yōu)選的，所述橡膠的側(cè)面與所述外套的表面的角度為<45°。
[0009]優(yōu)選的，所述橡膠的側(cè)面與所述芯軸的表面的角度為30°?70°。
[0010]優(yōu)選的，所述橡膠與外套相接觸的表面的長度為所述外套長度的50%?80%。
[0011] 優(yōu)選的，所述橡膠與芯軸相接觸的表面的長度為所述芯軸長度的90%以上。
[0012] 優(yōu)選的，所述橡膠與所述外套接觸處設(shè)置有倒角，所述倒角的尺寸為R0.5?R4。
[0013] 優(yōu)選的，所述橡膠上還設(shè)置有孔結(jié)構(gòu)。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┝艘环N球鉸類橡膠彈性元件，包括芯軸，套設(shè)于所述芯軸外的橡膠，套設(shè)于所述橡膠外的外套，所述外套的長度大于所述橡膠的長度，且所述橡膠自與外套相接的一側(cè)至與芯軸相接的一側(cè)長度逐增。本申請通過對橡膠的側(cè)面進(jìn)行上述設(shè)計，使產(chǎn)品在預(yù)壓縮后，側(cè)面橡膠向外套平行貼近，外套與橡膠之間的間隙逐減縮?。辉趶较蚴茌d的情況下，側(cè)面處橡膠繼續(xù)向外套平行貼近并逐減貼緊，間隙逐減消除，橡膠與外套的接觸面積逐漸增加，從而實(shí)現(xiàn)變剛度，此種型面設(shè)計極大地增加了橡膠的自由面積，在預(yù)壓縮與徑向受載的情況下，端面處的橡膠的變形方式是平行貼近和平行貼緊，有效避免了橡膠的彎折變形，從而消除型面彎折對增加預(yù)壓縮量的限制?！靖綀D說明】
[0015]圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)球鉸類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)球鉸類產(chǎn)品預(yù)壓縮后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)球鉸類產(chǎn)品受載情況下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明提供的球鉸類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明提供的球鉸產(chǎn)品預(yù)壓縮后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明提供的球鉸產(chǎn)品受載情況下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1提供的球鉸類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8為本發(fā)明實(shí)施例2提供的球鉸類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例公開了包括芯軸，套設(shè)于所述芯軸外的橡膠，套設(shè)于所述橡膠外的外套，所述外套的長度大于所述橡膠的長度，且所述橡膠自與外套相接的一側(cè)至與芯軸相接的一側(cè)長度逐增。
[0025] 本申請所述球鉸類橡膠彈性元件的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，圖4中1為芯軸，2為橡膠，其套設(shè)在芯軸1外；3為外套，其套設(shè)在橡膠2外。根據(jù)圖4可知，外套3的長度大于橡膠2的長度，且橡膠2自與外套3相接的一側(cè)至與芯軸相接的一側(cè)長度逐增。
[0026] 為了消除橡膠拉應(yīng)力以及避免產(chǎn)品在使用過程中受拉，需要提前對球鉸類橡膠彈性元件進(jìn)行壓縮，使橡膠處于壓縮狀態(tài)，以利于后期橡膠在受載情況下的變形，可避免橡膠拉伸破壞的發(fā)生。所述球鉸類橡膠彈性元件由于對橡膠的側(cè)面進(jìn)行了如上改進(jìn)，使球鉸類彈性元件在預(yù)壓縮后，側(cè)面橡膠向外套平行貼近，使橡膠與外套之間的間隙逐步縮小。如圖 5所示，根據(jù)圖5中I可以看出，所述球鉸類橡膠彈性元件經(jīng)過預(yù)壓縮后，橡膠平行貼近外套，并不會使外套發(fā)生彎折變形。
[0027] 本發(fā)明球鉸類橡膠彈性元件橡膠的側(cè)面進(jìn)行了改進(jìn)，所述外套的長度大于所述橡膠的長度，且所述橡膠自與外套相接的一側(cè)至與芯軸相接的一側(cè)長度逐增；即本申請中所述橡膠的側(cè)面并非是與所述外套齊平的，且橡膠側(cè)面是與所述外套的表面具有一定角度的。本申請所述橡膠的端面按照上述方式設(shè)置，同樣也是為了使橡膠在預(yù)壓縮過程中，其向外套平行貼近，以避免橡膠發(fā)生褶皺與鼓出。所述橡膠側(cè)面斜邊可以由一條或多條斜線組成，其中與所述外套表面的角度優(yōu)選為<45°，與所述芯軸表面的角度優(yōu)選為30°? 70°，斜邊也可以優(yōu)化為平緩圓弧線。本申請優(yōu)選在所述外套與橡膠相接觸處設(shè)置有倒角， 即在所述橡膠端設(shè)置有倒角，所述倒角的尺寸優(yōu)選為R0.5?R4。本申請所述橡膠與外套相接觸的表面的長度優(yōu)選為所述外套長度的50%?80%，本申請所述橡膠與芯軸相接觸的表面的長度優(yōu)選為所述芯軸長度的90%以上。本申請所述橡膠為軸對稱設(shè)置。本申請所述橡膠上也可以設(shè)置孔結(jié)構(gòu)，所述孔結(jié)構(gòu)的具體形狀本申請沒有特別的限制。
[0028]本申請所述球鉸類橡膠彈性元件在徑向受載的情況下，側(cè)面橡膠繼續(xù)向外套平行貼近并平行貼緊，如圖6所示，橡膠與外套徑向與軸向上的間隙逐漸消除，橡膠的接觸面積逐漸增加，從而實(shí)現(xiàn)球鉸類橡膠彈性元件的變剛度。在所述球鉸類橡膠彈性元件受載的過程中，橡膠的側(cè)面逐漸貼近外套，而避免了橡膠的打折、褶皺與鼓出現(xiàn)象。
[0029]由于本申請避免了橡膠彎折變形產(chǎn)生的打折、褶皺與鼓出現(xiàn)象，所述球鉸類橡膠彈性元件的預(yù)壓縮量的設(shè)計不必再受限制，本申請所述球鉸類橡膠彈性元件的單邊預(yù)壓縮量最高可達(dá)到所述橡膠厚度的25%。
[0030]本申請?zhí)峁┝艘环N不開孔的型面進(jìn)行改進(jìn)的球鉸類橡膠彈性元件，本申請?zhí)峁┑你q類橡膠彈性元件可在預(yù)壓縮后，端面處橡膠向外套平行貼近，間隙逐減減?。辉趶较蚴茌d的情況下，端面處橡膠繼續(xù)向外套平行貼近并逐減貼緊，間隙逐減消除，橡膠的接觸面積逐漸增加，從而實(shí)現(xiàn)變剛度。
[0031]本申請?zhí)峁┑那蜚q類橡膠彈性元件能夠消除橡膠應(yīng)力集中，大幅度提升預(yù)壓縮量，避免橡膠拉伸破壞，剛度呈漸進(jìn)式增加，具體的:
[0032]本發(fā)明技術(shù)方案極大地增加了橡膠的自由面積；在預(yù)壓縮后(如圖5所示)以及徑向受載的情況下(如圖6所示)，端面處的橡膠型面的變形方式是平行貼近至平行貼緊。 這種型面設(shè)計和變形方式有效避免了橡膠的彎折變形，消除了橡膠的應(yīng)力集中現(xiàn)象。由于本發(fā)明技術(shù)方案避免了橡膠彎折變形產(chǎn)生的打折、褶皺和鼓出現(xiàn)象，產(chǎn)品的預(yù)壓縮量設(shè)計不再受橡膠型面的限制，可以根據(jù)實(shí)際需要將預(yù)壓縮量大幅提升。由于產(chǎn)品預(yù)壓縮量的大幅提升，可以輕易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)壓縮量設(shè)計大于或等于實(shí)際使用過程中的最大變形量，這樣避免了橡膠在使用過程中出現(xiàn)受拉伸的狀態(tài)，如圖6中1-1所示，真正解決了球鉸產(chǎn)品橡膠不抗拉伸的缺陷。由于橡膠的接觸面積是隨著載荷逐漸增加的，產(chǎn)品剛度呈漸進(jìn)式逐步增加，剛度增長均勻，有利于提高產(chǎn)品的減振效果，同時還可以根據(jù)需要滿足多個載荷下的多個剛度要求。
[0033]本申請的橡膠可以在不開孔的情況下實(shí)現(xiàn)變剛度，由于通過端面橡膠型面向外套的平行貼緊(如圖4、5、6中I所示)即可以實(shí)現(xiàn)一定程度的變剛度，因此，當(dāng)變剛度的程度不是特別大的時候，在不開孔的情況下即可以滿足要求，極大降低了開孔所帶來的生產(chǎn)制造難度，降低了開孔結(jié)構(gòu)可能存在的使用風(fēng)險。
[0034]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的球鉸類橡膠彈性元件進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。[〇〇35] 實(shí)施例1
[0036]球鉸類彈性橡膠元件包括芯軸，套設(shè)于所述芯軸外的橡膠，套設(shè)于所述橡膠外的外套，在軸向上，所述外套的寬度大于所述橡膠的寬度，且所述橡膠自與所述外套相接的一側(cè)至與所述芯軸相接的一側(cè)寬度逐增。如圖7所示，圖7為本實(shí)施例球鉸類橡膠彈性元件的剖視圖與局部放大圖。根據(jù)圖7可知，本實(shí)施例軸向方向上，所述橡膠與外套的夾角為35°，所述橡膠與芯軸的夾角為40°，通過R60倒圓角實(shí)現(xiàn)兩個不同角度的斜線的平緩過渡，且在橡膠與外套接觸處設(shè)置有倒角，倒角的尺寸為R2.5mm。單邊橡膠的預(yù)壓縮量為 3.5mm，占橡膠厚度的16.3%。
[0037]本實(shí)施例通過對橡膠側(cè)面的上述設(shè)計，產(chǎn)品的單邊預(yù)壓縮量由現(xiàn)有技術(shù)的2mm提升至3.5_，保證產(chǎn)品在最大變形3.5_時橡膠不受拉伸影響。同時，由于消除了端面橡膠的彎折變形，端面橡膠的應(yīng)力由現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的13.22MPa下降至8.1MPa，降幅38.7%，應(yīng)力降幅明顯。另外，本實(shí)施例在滿足相同程度變剛度的情況下，取消了現(xiàn)有技術(shù)的開孔結(jié)構(gòu)，降低了橡膠開孔帶來的開裂風(fēng)險，并且通過疲勞試驗(yàn)對比，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在150萬次時出現(xiàn)明顯的橡膠裂紋，本實(shí)施例通過250萬次疲勞后，橡膠表面無裂紋，說明本實(shí)施例產(chǎn)品的使用壽命相對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)大幅提升。
[0038]實(shí)施例2
[0039]實(shí)施例2與實(shí)施例1的端面橡膠型面設(shè)計相似，如圖8所示，只是為了實(shí)現(xiàn)比例更大的變剛度而在橡膠上設(shè)置了開孔結(jié)構(gòu)，本發(fā)明同樣適用于開孔式球鉸類橡膠彈性元件的端面橡膠型面設(shè)計。
[0040]以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0041]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球鉸類橡膠彈性元件，包括芯軸，套設(shè)于所述芯軸外的橡膠，套設(shè)于所述橡膠外 的外套，其特征在于，所述外套的長度大于所述橡膠的長度，且所述橡膠自與外套相接的一 側(cè)至與芯軸相接的一側(cè)長度逐增。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球鉸類橡膠彈性元件，其特征在于，所述橡膠的側(cè)面與所述 外套的表面的角度為<45°。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球鉸類橡膠彈性元件，其特征在于，所述橡膠的側(cè)面與所述 芯軸的表面的角度為30°?70°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球鉸類橡膠彈性元件，其特征在于，所述橡膠與外套相接觸 的表面的長度為所述外套長度的50 %?80%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球鉸類橡膠彈性元件，其特征在于，所述橡膠與芯軸相接觸 的表面的長度為所述芯軸長度的90%以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球鉸類橡膠彈性元件，其特征在于，所述橡膠與所述外套接 觸處設(shè)置有倒角，所述倒角的尺寸為R0.5?R4。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的球鉸類橡膠彈性元件，其特征在于，所述橡膠上還 設(shè)置有孔結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F16F1/393GK106032832SQ201510104296
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月10日
【發(fā)明人】屈孝波, 柳祿泱, 周煒, 孫海燕, 郭喜文
【申請人】株洲時代新材料科技股份有限公司