[发明专利]一种锥形弹簧刚度调节的方法及结构

说明书

一种锥形弹簧刚度调节方法，锥形弹簧包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在外套和芯轴之间，在芯轴下端的外侧设置法兰，在橡胶体内设置隔板，使芯轴与隔板之间的内橡胶体的下端在向下移动时，受到法兰和隔板的双重约束，从而增加锥形弹簧的垂向刚度。在橡胶体内设置垂向分布的隔板，使芯轴与隔板之间的内橡胶体的下端在向下移动时，外凸弧段和外凸直线段向法兰的上表面逐渐贴合，并被限制在芯轴外侧、法兰的上表面和隔板的内侧围成的空间中，从而能大幅度增加锥形弹簧的垂向刚度。在在橡胶体内设置的垂向分布的三段式隔板，从而增加锥形弹簧垂向刚度的非线性，以及增加锥形弹簧的横向刚度。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及车辆上的锥形弹簧的改进。

背景技术

锥形弹簧又称为轴箱弹簧，主要指在车辆上金属与橡胶结合的具有减振作用的弹簧。锥形弹簧是安装在轨道车辆轴箱和构架之间起支撑、减震降噪的作用，是常用的一种橡胶金属复合的减振降噪元件，安装在车辆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。采用锥形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、降噪作用，金属件起支承和安装接口。

随着车辆车辆技术的发展，特别是高铁动车组、城轨、地铁和低地板车技术的发展，锥形弹簧为了更好地满足保证车辆的动力学要求和安全性，要求锥形弹簧垂向刚度有变刚度，且不能出现垂向刚度出现反S曲线现象。目前的锥形弹簧垂向刚度出现反S曲线现象，主要是空载时锥形弹簧垂向刚度太小引起的。另外，车辆在加速、减速或转弯时会需要锥形弹簧有合适的横向刚度和纵向刚度，使车辆更符合动力学要求，有良好的横向和纵向减振、降噪能力。又由于锥形弹簧是金属与橡胶硫化而成的整体，不能拆开也不方便进行局部修复，因而锥形弹簧是终身免维修的产品。随着车辆技术的发展，其疲劳载荷也越来越苛刻，对疲劳性能的要求越来越严，目前的锥形弹簧的结构在使用时会出现褶皱，时间长了锥形弹簧的橡胶部分会开裂，严重影响锥形弹簧的刚度，从而影响到其使用性能。这就需要一种既可调节刚度，同时又能防止使用时出现褶皱的锥形弹簧来满足上述要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何增加锥形弹簧的垂向刚度的非线性以及调节横向刚度。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种锥形弹簧刚度调节方法，锥形弹簧包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在外套和芯轴之间，在芯轴下端的外侧设置法兰，在橡胶体内设置垂向分布的隔板，使芯轴与隔板之间的内橡胶体的下端在向下移动时，受到法兰和隔板的双重约束，从而增加锥形弹簧的垂向刚度。

进一步地，芯轴与隔板之间的内橡胶体的下端在向下移动时，是内橡胶体的下端先与法兰的上表面逐渐贴合，并受到法兰的约束向外侧展开，锥形弹簧的垂向刚度增大。

进一步地，随着内橡胶体的下端进一步向下移动，内橡胶体的下端在法兰的约束下进一步向外侧展开，内橡胶体的下端向外侧不断展开的过程会受到隔板的约束，而被限制在芯轴外侧、法兰的上表面和隔板的内侧围成的空间中，锥形弹簧的垂向刚度进一步增大。

进一步地，在橡胶体内设置的垂向分布的隔板为三段式隔板，隔板从上往下依次折弯成向外侧弯曲的第一直线段、第二直线段和第三直线段，从而增加锥形弹簧垂向刚度的非线性，以及增加锥形弹簧的横向刚度。

进一步地，通过在橡胶体的上端设置向下凹陷的凹槽，在橡胶体的下端设置向上凹陷的凹槽，从而减小锥形弹簧垂向刚度和横向刚度。

一种锥形弹簧刚度调节结构，锥形弹簧包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在外套和芯轴之间，在芯轴下端的外侧设有法兰，在橡胶体内设有垂向分布的隔板，芯轴与隔板之间的橡胶体为内橡胶体；芯轴与隔板之间的内橡胶体的下端设有外凸弧段和外凸直线段，外凸弧段的一端与芯轴连接，外凸弧段的另一端与外凸直线段连接。