一种轴向预压缩球铰及实现大摆角小垂向偏转刚度的方法，轴向预压缩球铰包括球芯、弹性体和外套，弹性体内侧与球芯硫化在一起，弹性体外侧与外套硫化在一起；所述外套为上下分开的分瓣式结构，分别为上外套和下外套，上外套和下外套在自由状态时有间隙，并在安装中通过上下外套的轴向移动消除轴向间隙，实现轴向预压缩。所述球芯的外表面为球状结构，球芯的中心设置有偏心的空心轴孔，通过将安装轴孔的轴心设置为与球芯、弹性体和外套组合形成的球铰对称轴的轴心之间形成夹角，从而实现球铰的行走方向的大摆角摆动，并减小了球铰的垂向偏转刚度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种球铰，具体涉及一种能实现大摆角、小垂向偏转刚度的轴向预压缩球铰。
技术介绍
1、球铰是常用的一种橡胶金属复合的减振、连接元件。可以进行传递力并提供多向缓冲的原件。采用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缓冲作用，金属件起支承和安装接口。现有的球铰存在缺陷是：不同运行工况，对球铰在承载过程中的刚度要求也不相同，球铰为了更好地满足保证车辆的动力学要求和安全性，要求其径向、轴向、偏转刚度满足运行工况的承载需求，但现有球铰的结构很难对球铰的这三项刚度根据运行工况的承载需求进行调整。
2、通过国内检索发现以下专利与本专利技术有相似之处：
3、cn106032832a，公开了一种球铰类橡胶弹性元件，包括芯轴，套设于所述芯轴外的橡胶，套设于所述橡胶外的外套，所述外套的长度大于所述橡胶的长度，且所述橡胶自与所述外套相接的一侧至与所述芯轴相接的一侧长度逐增。此方案中橡胶自与所述外套相接的一侧至与所述芯轴相接的一侧长度逐增，压缩时橡胶层侧面不会形成褶皱，而是贴近式贴紧外套，以减少橡胶层的开裂和褶皱。
4、专利号为“201711076322.4”，专利名称为“一种提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法及轴箱定位节点”的专利技术专利申请，该轴箱定位节点包括芯轴、橡胶层、分瓣外套和整体外套，可在保证橡胶层与芯轴以及分瓣外套之间的粘接力的基础上增大橡胶层的自由面，以便及时大幅释放轴箱定位节点受载时橡胶层的内应力，避免橡胶应力集中而出现裂纹，延长产品的使用寿命。</p>5、专利号为“201410138755.8”，专利名称为“一种大曲率球面多层分瓣式橡胶金属关节”的专利技术专利，包括硫化在一起的金属外套、金属隔套、弹性橡胶体和金属芯轴，弹性橡胶体在硫化过程中被金属隔套分为多层、多瓣，金属外套、金属隔套和弹性橡胶体的分瓣割缝位置保持一致，该橡胶金属关节耐久性能好，具有较大的径向和轴向刚度，较小的偏转和扭转刚度，可广泛运用于轨道车辆的悬架领域。
6、以上专利虽然都是金属与弹性橡胶体组成的球铰，但上述专利中并没有给出如何根据承载需求，对球铰的三项刚度特性进行改进。因此，尽管现有的球铰中有的具有较好的刚度特征，但其球铰在垂向的偏转角度上难以达到在某个特定方向上产生较大摆角，尤其是缺少同时具有大摆角、小垂向偏转刚度的球铰。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：如何使球铰在具有大的垂向的偏转角度的同时，具有小垂向偏转刚度和大径向、轴向刚度。
2、针以上述问题，本专利技术提出的技术方案是：一种轴向预压缩球铰，球铰包括球芯、弹性体和外套，弹性体内侧与球芯硫化在一起，弹性体外侧与外套硫化在一起；所述外套为上下分开的分瓣式结构，分别为上外套和下外套，上外套和下外套在自由状态时有间隙，并在安装中通过上下外套的轴向移动逐步消除轴向间隙，并实现对弹性体的轴向预压缩。
3、优选的，所述球芯的外表面为球状表面，外套的内面为内球状表面；从而使得弹性体的内面和外面均为与球芯的外表面或外套的内球状表面相啮合的球面，并在外套安装后形成球芯的外表面、弹性体的内外表面以及外套的内表面为同心圆球体结构体。
4、优选的，所述球芯的中心设置有偏心的安装轴孔，通过偏心的安装轴孔实现球铰的行走方向的实现大摆角摆动。
5、优选的，所述的偏心是指安装轴孔的轴心与是球芯、弹性体和外套组合形成的球铰对称轴的轴心是偏心的，且二个轴心的偏心是相对于球铰运动方向的偏心，偏心角根据球铰偏摆的需求确定，控制在偏心-21度-25度。
6、优选的，弹性体分别有内橡胶层、隔套和外橡胶层，内橡胶层和外橡胶层分别硫化在隔套的两侧；且内橡胶层的内侧与球芯硫化在一起，将外套硫化在外橡胶层的外侧。
7、优选的，弹性体和外套在周向方向上开一圈分瓣槽，从而将弹性体和外套分成上下轴向分离结构；分瓣槽贯通隔套、外橡胶层和外套，使隔套、外橡胶层和外套上下分离开来；所述的隔套为上下分离的半球形隔套。
8、优选的，分瓣槽外侧的开口尺寸设置为大于分瓣槽内侧的开口尺寸，形成一圈在内橡胶层上开的三角截面槽口，确保在球铰安装后，整个三角截面槽口贴合在一起，形成一条线。
9、一种轴向预压缩球铰实现大摆角、小垂向偏转刚度的方法，球铰水平放置，球铰的轴心垂直向下，球铰包括球芯、弹性体和外套，弹性体内侧与球芯硫化在一起，弹性体外侧与外套硫化在一起，将球铰的外套按照上下排列分成上外套和下外套，且在上外套和下外套之间设置有间隙，使用时通过轴向压缩上外套和下外套之间的间隙，实现球铰的轴向预压缩，使得球铰受到垂向偏转作用力时，更容易产生大的偏摆形变，并减小球铰的垂向偏转刚度。
10、优选的，在弹性体中设置内橡胶层、隔套和外橡胶层，将内橡胶层和外橡胶层都硫化在隔套上；通过在弹性体中设置双橡胶层，来减小球铰的垂向偏转刚度，并通过在内橡胶层和外橡胶层之间硫化金属隔套来提高球铰的径向刚度和垂向刚度。
11、优选的，通过在弹性体和外套处开一圈环状的分瓣槽将弹性体和外套分成上下轴向预压缩结构，并将分瓣槽贯通隔套、外橡胶层和外套，从而使隔套、外橡胶层和外套上下分离开来，使得球铰受到垂向偏转作用力时，弹性体更容易产生的形变，从而减小球铰的垂向偏转刚度。
12、本专利技术的有益技术效果是：通过将球芯、弹性体和外套一起嵌入到v型球头的空腔中，并使安装轴孔的轴心设置为与球芯、弹性体和外套组合形成的球铰对称轴的轴心之间形成夹角，实现球铰的行走方向的大摆角摆动，并减小球铰的垂向偏转刚度。且通过在球芯和外套之间硫化弹性体，并将弹性体和外套设置为上下轴向预压缩结构，将硫化成一个整体的球芯、弹性体和外套一起压装到v型球头的空腔中，来减小球铰的垂向偏转刚度。使得球铰在具备大的垂向偏转角度的同时，还具有较小的垂向偏转刚度以及较大的径向刚度和垂向刚度。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轴向预压缩球铰，其特征在于，球铰包括球芯、弹性体和外套，弹性体内侧与球芯硫化在一起，弹性体外侧与外套硫化在一起；所述外套为上下分开的分瓣式结构，分别为上外套和下外套，上外套和下外套在自由状态时有间隙，并在安装中通过上下外套的轴向移动逐步消除轴向间隙，并实现对弹性体的轴向预压缩。
2.根据权利要求1所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，所述球芯的外表面为球状表面，外套的内面为内球状表面；从而使得弹性体的内面和外面均为与球芯的外表面或外套的内球状表面相啮合的球面，并在外套安装后形成球芯的外表面、弹性体的内外表面以及外套的内表面为同心圆球体结构体。
3.根据权利要求2所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，所述球芯的中心设置有偏心的安装轴孔，通过偏心的安装轴孔实现球铰的行走方向的实现大摆角摆动。
4.根据权利要求3所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，所述的偏心是指安装轴孔的轴心与是球芯、弹性体和外套组合形成的球铰对称轴的轴心是偏心的，且二个轴心的偏心是相对于球铰运动方向的偏心，偏心角根据球铰偏摆的需求确定，控制在偏心-21度25度。
<
p>5.根据权利要求1所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，弹性体分别有内橡胶层、隔套和外橡胶层，内橡胶层和外橡胶层分别硫化在隔套的两侧；且内橡胶层的内侧与球芯硫化在一起，将外套硫化在外橡胶层的外侧。6.根据权利要求5所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，弹性体和外套在周向方向上开一圈分瓣槽，从而将弹性体和外套分成上下轴向分离结构；分瓣槽贯通隔套、外橡胶层和外套，使隔套、外橡胶层和外套上下分离开来；所述的隔套为上下分离的半球形隔套。
7.根据权利要求6所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，分瓣槽外侧的开口尺寸设置为大于分瓣槽内侧的开口尺寸，形成一圈在内橡胶层上开的三角截面槽口，确保 在球铰安装后，整个三角截面槽口贴合在一起，形成一条线。
8.一种轴向预压缩球铰实现大摆角、小垂向偏转刚度的方法，球铰水平放置，球铰的轴心垂直向下，球铰包括球芯、弹性体和外套，弹性体内侧与球芯硫化在一起，弹性体外侧与外套硫化在一起，其特征在于，将球铰的外套按照上下排列分成上外套和下外套，且在上外套和下外套之间设置有间隙，使用时通过轴向压缩上外套和下外套之间的间隙，实现球铰的轴向预压缩，使得球铰受到垂向偏转作用力时，更容易产生大的偏摆形变，并减小球铰的垂向偏转刚度。
9.根据权利要求8所述的一种轴向预压缩球铰实现大摆角、小垂向偏转刚度的方法，其特征在于，在弹性体中设置内橡胶层、隔套和外橡胶层，将内橡胶层和外橡胶层都硫化在隔套上；通过在弹性体中设置双橡胶层，来减小球铰的垂向偏转刚度，并通过在内橡胶层和外橡胶层之间硫化金属隔套来提高球铰的径向刚度和垂向刚度。
10.根据权利要求9所述的一种轴向预压缩球铰实现大摆角、小垂向偏转刚度的方法，其特征在于，通过在弹性体和外套处开一圈环状的分瓣槽将弹性体和外套分成上下轴向预压缩结构，并将分瓣槽贯通隔套、外橡胶层和外套，从而使隔套、外橡胶层和外套上下分离开来，使得球铰受到垂向偏转作用力时，弹性体更容易产生的形变，从而减小球铰的垂向偏转刚度。
...
【技术特征摘要】
1.一种轴向预压缩球铰，其特征在于，球铰包括球芯、弹性体和外套，弹性体内侧与球芯硫化在一起，弹性体外侧与外套硫化在一起；所述外套为上下分开的分瓣式结构，分别为上外套和下外套，上外套和下外套在自由状态时有间隙，并在安装中通过上下外套的轴向移动逐步消除轴向间隙，并实现对弹性体的轴向预压缩。
2.根据权利要求1所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，所述球芯的外表面为球状表面，外套的内面为内球状表面；从而使得弹性体的内面和外面均为与球芯的外表面或外套的内球状表面相啮合的球面，并在外套安装后形成球芯的外表面、弹性体的内外表面以及外套的内表面为同心圆球体结构体。
3.根据权利要求2所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，所述球芯的中心设置有偏心的安装轴孔，通过偏心的安装轴孔实现球铰的行走方向的实现大摆角摆动。
4.根据权利要求3所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，所述的偏心是指安装轴孔的轴心与是球芯、弹性体和外套组合形成的球铰对称轴的轴心是偏心的，且二个轴心的偏心是相对于球铰运动方向的偏心，偏心角根据球铰偏摆的需求确定，控制在偏心-21度25度。
5.根据权利要求1所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，弹性体分别有内橡胶层、隔套和外橡胶层，内橡胶层和外橡胶层分别硫化在隔套的两侧；且内橡胶层的内侧与球芯硫化在一起，将外套硫化在外橡胶层的外侧。
6.根据权利要求5所述的一种轴向预压缩球铰，其特征在于，弹性体和外套在周向方向上开一圈分瓣槽，从而将弹性体和外套分成上下轴向分离结构；分瓣槽贯通隔套、外橡胶层...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建林，罗承俊，唐春红，朱锦荣，付国辉，邹波，丁行武，
申请(专利权)人：博戈橡胶塑料株洲有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。