[实用新型]一种圆柱式和圆锥式相结合的锥形弹簧

说明书

技术领域

本实用新型涉及减振降噪元件，特别是一种圆柱式和圆锥式相结合的锥形弹簧。

背景技术

锥形弹簧是常用的一种橡胶金属复合的减振降噪元件，主要指金属橡胶结合的具有减振作用的弹簧，金属与橡胶都成锥形结构。安装在机车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。应用原理为：车辆正常运行时，锥形弹簧不但承受构架和车体的垂向载荷，保证车体与地面的高度外，还承受牵引或制动方向的纵向力，同时在过弯道时承受横向力，确保车辆运行时的舒适度。锥形弹簧结构应用最为普遍的是金属件均为锥形结构，该类型结构有其一些特点，同时也有缺点；特点是它们的性能能基本满足各种工况的使用，生产工序相对简单；缺点是，当要求垂向刚度很小，水平刚度很大时，锥形结构金属件的锥形弹簧很难满足其要求，若将金属件的锥角无限变小，则弹簧的蠕变将变大甚至超出车辆运行要求，影响车辆运行舒适度和动力学要求。

随着机车车辆技术的发展，特别是高铁动车组、城轨、地铁和低地板车技术的发展，锥形弹簧需要更好地满足车辆的动力学要求，在确保蠕变性能的情况下，小垂向刚度大水平刚度要求也越来越高，当要求锥形弹簧实现小垂向刚度大水平刚度的功能，就需要一种新型的结构以实现该要求。

水平刚度：指平行轨道方向或垂直轨道方向的刚度，其中平行轨道方向为纵向刚度，垂直轨道方向为横向刚度。垂向刚度：指垂直地面方向的刚度。

现有应用的锥形弹簧的金属件普遍采用锥形结构，见图1常用结构所示，现有方案结构主要为橡胶金属相结合的弹性减振件。由外套和芯轴，以及中间根据刚度需求设计有多层锥形隔套的金属件，与橡胶通过胶黏剂以及高温硫化在一起，形成的复合金属橡胶锥形弹簧。

现有应用的锥形弹簧的结构因金属件为锥形结构，存在如下缺点：

1、因圆锥角设计限制，锥形弹簧的结构很难满足小垂向刚度和大水平刚度的要求，一般只能满足垂向刚度与水平刚度比在1:2~1:8之间，因此不能满足动力学要求。

2、若将圆锥角设计过小，尽管能满足小垂向刚度和大水平刚度的要求，但锥形弹簧的蠕变将会大大增加，使产品的高度降低导致车辆的整体高度下降，同样也不能满足动力学要求，影响车辆运行的舒适性。

3、如果要求水平方向的纵向刚度和横向刚度要求不一样时，现有结构只能在小刚度要求的相应方向上设计通孔以降低该方向的刚度，往往使该方向上的刚度及垂向刚度急剧降低，无法满足要求，如果也采用盲孔设计，又在工艺上很难实现。

现有专利技术中，申请号为200880120032.8的发明申请公开了一种组合的圆柱形和锥形弹簧，包括具有非线性弹簧刚度的不对称线圈弹簧的床垫为体重不同的用户提供了舒适性，该弹簧的下部为圆柱形,并且上部为圆锥形或截头圆锥形。专利号为 200520051166.2 的发明公开了一种叠层橡胶金属弹簧，将现有三层结构改为五层结构,产品共有五层橡胶层,四层隔套组,每层橡胶层与芯轴轴心的倾斜夹角为14°-17°;并且每层胶料部分的胶料硬度为46-52°sha,产品的产品动静刚度比为1.1～1.2。产品在自由状态的高度为230-240mm;外套高度为82-88mm。本发明采用了锥形结构的金属件以及多层金属隔套，但未采用圆柱形和圆锥形相结合的金属件结构，不能实现小垂向刚度大水平刚度的功能。专利号为 200820053072.2的发明公开了一种城市轻轨一系橡胶金属层叠弹簧，采用装配结构,由轴箱弹簧、上盖板和底座组合连接成一个整体。其中,轴箱弹簧位于上盖板和底座之间。轴箱弹簧与上盖板和底座组合可以是通过过盈配合及螺钉组合起来的。所述的轴箱弹簧为叠层橡胶金属弹簧结构,是由弹性橡胶层与金属隔片组合而成弹性橡胶金属体;可以是由三层橡胶层,两层隔片组合而成,每层橡胶层的倾斜夹角为15～20°。所述的橡胶层采取梯度结构布置,胶层厚度最外层橡胶最厚,最里层橡胶最薄,最外层与中间层和最里层的梯度比为100∶50～80∶30～50。产品在承受垂向载荷时,最外层橡胶变形较大,最里层橡胶变形较小。且最外层橡胶的内表面为外圆弧结构。本发明采用了锥形结构的金属件以及多层金属隔套，但未采用圆柱形和圆锥形相结合的金属件结构，不能实现小垂向刚度大水平刚度的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有锥形弹簧的不足，提供一种圆柱式和圆锥式相结合的锥形弹簧，既能满足车辆蠕变功能，又能实现小垂向刚度大水平刚度的功能。