[发明专利]一种球铰类橡胶弹性元件变刚度方法和橡胶弹性元件及其制作方法

权利要求书

1.一种球铰类橡胶弹性元件变刚度方法，采用对称的去除部分橡胶材料，并最大限度的封闭橡胶所在空间的方法，在不同的受力阶段通过接触面及橡胶变形受限程度的大小提供不同的刚度，从而实现变刚度；其特征在于：所述的对称的去除部分橡胶材料是在橡胶弹性体表面沿周向掏出3-5个圆环状空间，使得橡胶弹性体在与外金属套组合安装后，在空载状况时外金属套与橡胶弹性体之间只有部分接触，处于有3-5道圆环状空气隔离区的状况，而且两端供橡胶鼓出的空间非常小；同时橡胶弹性体在外金属套组合安装后，在橡胶弹性体与外金属套内侧面之间也留有环状空隙带；当球铰类橡胶弹性元件受力时，分阶段通过橡胶弹性体与外金属套之间的外圆接触面和侧面接触面的改变实现球铰类橡胶弹性元件变刚度。

2.如权利要求1所述的球铰类橡胶弹性元件变刚度方法，其特征在于：其变刚度实现的过程如下：

第一阶段：假设球铰安装完后橡胶弹性体上圆环的深度为Δ1，随着径向载荷的逐渐增大(如图9，假设芯轴固定，径向载荷垂直向下)，Δ1将逐渐变小直至零。第一阶段中，由于间隙Δ1大于零，在一定的载荷范围内产品的刚度主要取决于翻边套筒与橡胶弹性体之间接触面积的大小，此时的径向刚度值比较小，直到间隙Δ1减小到零为止；

第二阶段：随着径向载荷的继续增大，橡胶弹性体将向两端空间填充。此时橡胶弹性体上的圆环完全被橡胶填充，于是橡胶仅能通过向两端空间鼓出来保持体积不变，而两端的空间比较小，通过橡胶自身的不可压缩特性使得产品能突然产生较大的径向刚度。从而使整个球较类橡胶弹性元件具有突变的径向刚度。

3.一种球铰类橡胶弹性元件，包括一个金属芯轴、外金属套和橡胶弹性体；橡胶弹性体与芯轴硫化在一起，橡胶弹性体压装在外金属套内；其特征在于：橡胶弹性体的外圆为带有3-5道圆环沟槽的波浪状圆柱体，且橡胶弹性体的外圆与外金属套的内圆通过压入贴合安装在一起，并在橡胶弹性体与外金属套的内圆之间形成有3-5道圆环状空气隔离区。

4.如权利要求3所述的球铰类橡胶弹性元件，其特征在于：在橡胶弹性体两端部周围与外金属套的内圆之间也留有环形状空隙带，两端面通过啮合状结构限制橡胶弹性体的变形。

5.如权利要求3所述的球铰类橡胶弹性元件，其特征在于：所述的外金属套是由金属翻边套筒与两个金属挡块组合形成，两个金属挡块轴向相对排列，金属翻边套筒套在两个金属挡块的外边，并通过翻边抱紧金属挡块，形成一个组合式外金属套。

6.一种球铰类橡胶弹性元件的制作方法，其特征在于：球铰类橡胶弹性元件的制作方法是：

A、先将橡胶弹性体直接硫化在金属芯轴上；

B、再将两个金属挡块从橡胶弹性体的两个端面方向套入，一直压到两个金属挡块碰到一起；

C、再将金属翻边套筒套在两个金属挡块上，并通过两端的翻边翻转抱紧两个金属挡块，使两个金属挡块与金属翻边套筒套形成一个组合外金属套。