阅读说明：本技术 一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法及流道结构 (A kind of the node runner forming method and flow passage structure of liquid rubber composite node ) 是由 黄友剑 罗俊 张玉祥 程志 曾先会 李静 黄江彪 陈俊辉 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法及流道结构,其中方法是将外套设置成内、外两个,内部外套为流道外套,外部外套为整体外套,在流道外套的外周面上设置有流道槽,流道槽围绕分布在流道外套的外周面上,整体外套装配在流道外套上,利用整体外套的内周面遮挡密封住流道槽的槽口形成节点流道,使得液体只能沿流道槽的长度方向流动,通过节点流道从而将多个液体空腔之间相连通起来。本发明既能保证液体空腔中的液体只沿流道的长度方向流动,而不会发生横向窜流,提高了产品的可靠性,又有利于产品装配。(The invention discloses a kind of node runner forming method of liquid rubber composite node and flow passage structures, wherein method is in being arranged to housing, outer two, internal housing is runner housing, outer jacket is integral sleeve, flow path groove is provided on the outer peripheral surface of runner housing, flow path groove is surrounded and is distributed on the outer peripheral surface of runner housing, integral sleeve is assemblied in outside runner and puts on, the notch formation node runner for sealing up flow path groove is blocked using the inner peripheral surface of integral sleeve, so that liquid can only be flowed along the length direction of flow path groove, by node runner to be connected between multiple liquid cavities.The present invention both can guarantee that the liquid in liquid cavity was only flowed along the length direction of runner, without lateral channelling occurs, improve the reliability of product, and be conducive to Product Assembly.)

一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法及流道结构

技术领域

本发明涉及一种液体橡胶复合节点中部件的形成方法及结构，尤其涉及一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法及流道结构。

背景技术

根据动力学要求转臂节点在直线高速运行（高频振动）时，提供较大的径向刚度保证运行稳定性，提高临界速度；在过曲线（低频大振幅）时，提供较小的刚度性能保证过曲线性能，减小磨耗；普通节点难以实现上述特性，特别对于老线路，轮轨及线路磨损较大，维护成本高，因此需要使用一种新产品同时具备上述特性—液体橡胶复合节点。

液体橡胶复合转臂节点工作原理：主要通过在橡胶部件内部设计两中空型腔结构，通过流道设计将两空腔连通，预先在一型腔内灌注密封不可压缩的（粘性）液体。在载荷作用下两空腔内的容积发生变化，液体在两腔之间流动产生阻尼，消耗振动能量，达到衰减振动的目的。低频振动时，液体经通道上下流动，起到大阻尼效果，高频率区段液体来不及流动，阻尼值较小，有效隔离振动，且高频振动下动刚度基本稳定保持不变，起到防止动态硬化的作用。系统的频率比基本保持不变，依然起到良好的减振效果。

经过检索，找到相关的国内专利文献如下：

1、公告号为CN102644693A，公告日为2012年8月22日的中国发明专利公开了一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法，在橡胶关节内设有两个以上的封闭空腔，封闭空腔与封闭空腔之间通过节流通道相互连通，且在节流通道上设置控制节流通道过流面积的调节装置，通过调节装置调节节流通道的大小，以达到调节阻尼力的大小，得到所需的橡胶关节动刚度。

2、公告号为CN105501242A，公告日为2016年4月20日的中国发明专利公开了一种橡胶节点，其包括：芯轴、外套和橡胶层；所述橡胶层填充在所述芯轴和外套之间，所述橡胶层以芯轴为对称的两侧分别开设有第一空腔和第二空腔，所述橡胶节点内设置有连接所述第一空腔和第二空腔的第一连通通道，所述第一空腔和第二空腔内注有液体且所述液体未充满所述第一空腔和第二空腔。

3、公告号为CN204845947U，公告日为2015年12月9日的中国实用新型专利公开了一种轴箱节点，其包括一芯轴、一弹性套件、一壳体，所述芯轴的中部开设一贯穿所述芯轴的通孔，所述弹性套件套设于所述芯轴的外壁，所述弹性套件上具有一第一腔体、一第二腔体，所述第一腔体的底部、所述第二腔体的底部分别与所述通孔的两端连通形成一空腔体，所述空腔体内具有液体，所述壳体套设于所述弹性套件的外部。

4、公告号为CN109455191A，公告日为2019年3月12日的中国发明专利公开了一种变刚度转臂节点，转臂节点包括外套、主簧、辅助簧、芯轴，芯轴表面缠绕油液管道，主簧由橡胶和金属件两部分硫化成一体，主簧的金属件部分与芯轴压装在一起，主簧的两端压装有辅助簧，辅助簧也是与主簧相对应的由橡胶和金属件两部分硫化成一体，主簧和辅助簧***压装有外套，以芯轴为对称轴，在外套和主簧之间设两个油腔，两个油腔分别与对应的油液管道的两端口相通。

经过分析，上述专利文献中流道的形成方法及结构与本申请所采取的技术方案均不一样。

综上，如何设计一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法及流道结构，使其既能保证液体空腔中的液体只沿流道的长度方向流动，而不会发生横向窜流，提高产品的可靠性又能有利于产品装配是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法及流道结构，其既能保证液体空腔中的液体只沿流道的长度方向流动，而不会发生横向窜流，提高了产品的可靠性，又有利于产品装配。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法，其是将外套设置成内、外两个，内部外套为流道外套，外部外套为整体外套，在流道外套的外周面上设置有流道槽，流道槽围绕分布在流道外套的外周面上，整体外套装配在流道外套上，利用整体外套的内周面遮挡密封住流道槽的槽口形成节点流道，使得液体只能沿流道槽的长度方向流动，通过节点流道从而将多个液体空腔之间相连通起来。

优选的，将所述流道槽的端部结构设计成三种类型，分别为直角型端部、斜线型端部和收口型端部；当流道槽两端的端部结构相同时，能采用上述三种类型的流道槽的端部结构中的任意一种，当流道槽两端的端部结构不相同时，能采用上述三种类型的流道槽的端部结构中的任意两种。

优选的，所述直角型端部包括相互连通的水平流道槽和垂直流道槽，水平流道槽的一端与垂直流道槽的一端相连通，水平流道槽的另外一端与液体空腔相连通。

优选的，水平流道槽的槽宽J1和垂直流道槽的槽宽J2相等。

优选的，所述收口型端部包括收口流道槽一、收口流道槽二和收口流道槽三，收口流道槽一的一端通过收口流道槽二与收口流道槽三的一端连通，收口流道槽一的另外一端与液体空腔连通；收口流道槽一的槽宽J3大于收口流道槽二的槽宽J4，收口流道槽三的槽宽J5大于收口流道槽二的槽宽J4。

优选的，液体空腔的具体形成方法如下：先在中间隔套上挖出多个空间, 空间类似于通孔状，其外侧端和内侧端均为开口状；将空间内侧端开口进行密封时，是将芯轴与中间隔套之间通过橡胶硫化粘接在一起后，利用硫化后的橡胶封堵住空间的内侧端端口；将空间外侧端开口进行密封时，是在挖空后的中间隔套上加盖弧形盖板，利用弧形盖板封堵住空间的外侧端端口；利用上述方法，使得多个空间形成多个液体空腔；

当液体空腔形成后，再将中间隔套装配到流道外套中。

优选的，在流道槽的端部槽底上开有流道通孔，流道槽通过流道通孔与液体空腔相连通。

优选的，在所述弧形盖板上开有盖板通孔，当中间隔套装配到流道外套中后，盖板通孔和流道通孔之间相互连通。

优选的，盖板通孔的直径R1设置成小于流道通孔直径R2。

本发明还公开一种流道结构，其包括流道外套和整体外套，在流道外套的外周面上设置有流道槽，流道槽围绕分布在流道外套的外周面上，整体外套装配在流道外套上，利用整体外套的内周面遮挡密封住流道槽的槽口形成节点流道，使得液体只能沿流道槽的长度方向流动，通过节点流道从而将多个液体空腔之间相连通起来。

本发明的有益效果在于：本发明通过设置流道外套和整体外套，将流道槽开设在流道外套的外周面上，再将流道外套过盈装配到整体外套中，利用整体外套的内周面遮挡密封住流道槽的槽口，形成节点流道，这样利用流道外套和外部外套之间的结合力，将流道槽的槽口密封住，使得液体只能沿螺旋状流道槽的螺旋长度方向流动，而不能在螺旋状流道槽之间横向窜流，进一步提高了产品的可靠性且利用内、外两个套体过盈装配形成节点流道，装配起来十分便捷。将流道槽的端部结构设计成三种类型且能够任意的以其中两个类型为一组搭配设计到流道槽的两端端部上，这样能根据实际工况来调整产品的动刚度进行调整，也能对频率提升拐点进行控制。

附图说明

图1为本发明实施例1中沿芯轴径向的节点剖面结构示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例1中流道外套的主视结构示意图；

图4为图1中B部的放大结构示意图；

图5为图2中C部的放大结构示意图；

图6为本发明实施例1中沿芯轴径向的中间隔套的剖面结构示意图；

图7为图1中D部的放大结构示意图；

图8为中间隔套未装配到外套中时，图1中D部处的放大结构示意图；

图9为图3中I部的放大结构示意图；

图10为本发明实施例2中流道槽一端端部处的局部结构示意图；

图11为本发明实施例3中流道槽一端端部处的局部结构示意图；

图中：1. 外套，111. 流道外套，112. 整体外套，1121. 外套翻边部，2. 芯轴，211. 芯轴凸块，3. 中间隔套，311. 左弧形瓣体，312. 右弧形瓣体，313. 上弧形瓣体，314. 下弧形瓣体，4. 橡胶，411. 橡胶块，412. 中间段橡胶，413.端部橡胶，414. 橡胶凸块，5. 液体空腔，6. 流道槽，611. 水平流道槽，612. 垂直流道槽，613. 收口流道槽一，614. 收口流道槽二，615. 收口流道槽三，47. 流道通孔一，8. 流道通孔二，9. 弧形盖板，911. 盖板通孔，912. 凸块，10. 台阶部，11. 密封圈，12. 弧形凸部，13. 台阶部一，14. 台阶部二，15.端部密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

实施例1：如图1和图2所示，本申请所涉及的液体橡胶复合节点包括外套1、芯轴2和设置在外套1与芯轴2之间的中间隔套3，芯轴2穿过中间隔套3且芯轴2和中间隔套3之间通过橡胶4硫化粘接在一起，再将形成一体的中间隔套与芯轴装配到外套1中；在外套1中设置节点流道，在中间隔套3上挖空形成多个空间，当硫化后，利用橡胶4与所述多个空间形成相互独立的多个液体空腔5，多个液体空腔5中设置有液体（图中未示出）且多个液体空腔5之间通过节点流道相连通。

如图3至图5所示，一种液体橡胶复合节点的节点流道形成方法，其是将外套1设置成内、外两个，内部外套为流道外套111，外部外套为整体外套112，在流道外套111的外周面上设置有流道槽6，流道槽6呈螺旋状围绕分布在流道外套111的外周面上，在这里，流道槽6也可以不呈螺旋状围绕，而是以其他形状设置。整体外套112套装在流道外套111上，利用整体外套112的内周面遮挡密封住流道槽的槽口，形成节点流道，使得液体只能沿螺旋状流道槽6的螺旋长度方向流动。由于流道槽为螺旋状且其槽口为开放状态，因此，为保证液体只能沿螺旋状流道槽的螺旋长度方向流动的效果，需要对流道槽的槽口进行密封，防止放置液体在螺旋状流道槽之间横向窜流，本实施例在装配时，流道外套是通过过盈装配到整体外套中的，当过盈装配后，利用流道外套和外部外套之间的结合力，将流道槽的槽口密封住，使得液体只能沿螺旋状流道槽的螺旋长度方向流动，而不能在螺旋状流道槽之间横向窜流，进一步提高了产品的可靠性。利用内、外两个套体过盈装配形成节点流道，装配起来十分便捷。

如图1、图3和图5所示，在本实施例中，液体空腔设置有两个（如图1中位于上方的上方液体空腔和位于下方的下方液体空腔），在工作时，两个液体空腔需要连通起来，以保证液体能在两个液体空腔之间来、回流动。本实施例是在流道槽6一端的槽底上开有流道通孔一7，在流道槽6另外一端的槽底上开有流道通孔二8，通过流道通孔一7与一个液体空腔5相连通以及通过流道通孔二8与另外一个液体空腔5相连通，从而将多个液体空腔5之间通过外槽流道相连通起来。

如图1和图5所示，液体空腔的形成方法如下：先在中间隔套3上挖出两个空间（如图1中的空间X1和X2）, 空间X1和空间X2 类似于通孔状，其外侧端和内侧端均为开口状，在这里，将靠近芯轴2一侧的空间的一端看成内侧端，将远离芯轴2一侧的空间的一端看成外侧端，为了保证液体空腔能储存液体，需要将每个空间的两端开口进行密封以使得每个空间相互独立成形，在本实施例中，将空间内侧端开口进行密封时，是利用橡胶4进行密封的，即：在当将芯轴2与中间隔套3之间通过橡胶4硫化粘接在一起后，通过设计，利用硫化后的橡胶4封堵住空间的内侧端端口；将空间外侧端开口进行密封时，是在挖空后的中间隔套3上加盖一个弧形盖板9，利用弧形盖板9封堵住空间的外侧端端口，这样使得每个空间均形成独立的液体空腔。在空间外侧端开口周边的中间隔套3上开有台阶部10，台阶部10沿空间外侧端开口设置一整圈，弧形盖板9盖在台阶部10上，台阶部10的一个作用是用于作为定位结构，便于弧形盖板9定位装配。在本实施例中，芯轴、外套、中间隔套和弧形盖板均可采用金属材料制成。

在弧形盖板9上还设置有一个盖板通孔911，这个盖板通孔911设置在弧形盖板9上的位置是根据流道槽6端部的流道通孔的位置来设置的，即设置好后的盖板通孔911和流道通孔相互连通，即将一个液体空腔上的弧形盖板9上的盖板通孔911与流道槽6的一端端部的流道通孔一7相互连通，将另外一个液体空腔上的弧形盖板9上的盖板通孔911与流道槽6的另外一端端部的流道通孔二8相互连通。设置时，可以使得盖板通孔的端口在其径向投影面上的投影区域与流道通孔的端口在其径向投影面上的投影区域相互完全重合或部分重合，在本实施例中，是将盖板通孔的直径R1设置成小于流道通孔直径R2，这样更加便于装配。

如图5所示， 为了进一步保证空间的外侧端端口的密封性，还需要通过以包胶和压装的方式相配合来完成，即在本实施例中，将橡胶包胶至台阶部10上，此处的包胶厚度可以根据实际情况进行设置。装配时，先是将芯轴2和挖空的中间隔套3通过橡胶4硫化成一体，将橡胶包胶至台阶部10上，再在台阶部10上盖上弧形盖板9，使得弧形盖板9与台阶部10上的包胶相接触，再将带有弧形盖板9的中间隔套3过盈装配到流道外套111中，利用装配后产生的作用力将弧形盖板9压紧在台阶部10上，使得台阶部10上的包胶产生变形，起到密封效果，最后将流道外套111过盈装配到整体外套112中，进一步增加密封性能。当整体外套112组装好后，还可以进一步对其设计一定的缩径量，进一步提高密封效果。

在弧形盖板9的外周面上且位于盖板通孔的外周围处还设置有密封槽，密封槽中放置有密封圈11，在未进行过盈装配前，密封圈11的高度高于密封槽的槽深，进行过盈装配后，利用作用力将密封圈11压紧填满密封槽，在此处形成密封结构。

中间隔套可采用整体式隔套，也可采用多瓣式隔套。在本实施例中采用的就是多瓣式隔套，如两瓣式、三瓣式等结构，具体的来说本实施例采用的是四瓣式隔套，如图6所示，本实施例中的中间隔套3为四瓣式隔套，包括左弧形瓣体311、右弧形瓣体312、上弧形瓣体313和下弧形瓣体314，四个瓣体周向围合形成隔套。如图8所示，当中间隔套与芯轴通过橡胶硫化粘接后未进行过盈装配前，相邻的每个瓣体的相互接近的两端端面之间均留有间隙E（如图8中的左弧形瓣体311的一端和下弧形瓣体314的一端之间的间隙E），在橡胶4中且位于每个间隙E处也留有开口间隙F；但是，当节点过盈装配好后，如图7所示，受到作用力的影响下，间隙E和相邻的开口间隙F均消失不见，即每个瓣体的相互接近的两端端面相互接触，开口间隙F也被变形的橡胶4填满，这样能进一步提高装配后产品的性能。如图8所示，在本实施例中，开口间隙F为U型凹槽，该U型凹槽的开口朝向间隙E且U型凹槽的两侧边沿中间隔套的径向延长的延长线分别与位于间隙E处的两个瓣体的相互接近的两端端面相重合，U型凹槽的深度是根据实际装配工况来设计的。通过设置开口间隙F能保证装配后，每个瓣体的相互接近的两端端面相互直接接触，其之间不会有橡胶涉入其中。

在多瓣式中间隔套的设计中，可采用等分设计，也可以采用非等分设计，在本实施例中，采用的是非等分的设计，即以中间隔套的中心点为圆点，多个弧形瓣体对应的圆心角度是不相等的，如图6所示，上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314对应的圆心角度均设为α，左弧形瓣体311和右弧形瓣体312对应的圆心角度均设为β，且α>β。这是因为，在本实施例中，挖空的弧形瓣体为上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314，挖空后，沿上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314方向（即图中Y 向）为空向，沿左弧形瓣体311和右弧形瓣体312方向（即图中X向）为实向，将空向上的弧形瓣体的弧度尽量增大，能尽量增大液体空腔的容积，从而有利于产品性能的提升。另外，能够降低空向的径向刚度。在本实施例中，α采用120度，β采用60度。

挖空的瓣体可以是多瓣式中间隔套中的任意瓣体，在本实施例中，是将关于芯轴2的轴向对称设置的上弧形瓣体313的弧度和下弧形瓣体314挖空形成的液体空腔的。

如图2所示，芯轴2是这样形成的，以芯轴2的中心轴线N为母线，以两端高，中间底的马鞍状面G为旋转面所形成的一个芯轴。这样设置芯轴使得芯轴和中间隔套之间的橡胶4分成两部分，一部分橡胶为中间段橡胶412，另外一部分为位于中间段橡胶412两端的端部橡胶413，中间段橡胶412沿芯轴径向上的厚度设为径向厚度H1，端部橡胶413沿芯轴轴向上的厚度设为轴向厚度H2。在工作时，中间段橡胶412主要提供径向刚度，端部橡胶413主要提供轴向刚度，这样通过调整径向厚度H1和轴向厚度H2就能对节点的径向刚度和轴向刚度进行调整。

在芯轴2上还设置有注液孔12，注液孔12与液体空腔5相连通，刚开始时，液体通过注液孔12注入液体空腔5中，然后密封。

本申请对流道外套111外周面上的流道槽6的两端端部形状也做出了设计，本申请共设计了直角型端部、斜线型端部和收口型端部三种流道槽端部结构，通过对流道槽端部口的设计，能对节点的动刚度进行调整。需要说明的是，由于流道槽6具有两端端部，因此，上述三种流道槽端部结构可以搭配设计到流道槽6的两端端部，而不必要流道槽6的两端端部都采用相同的端部结构，比如流道槽6的两端端部都可以采用直角型端部结构，也可以将流道槽6的一端端部采用直角型端部结构，另外一端端部采用收口型端部，等等，在此不再累述。

下面分别在实施例1、实施例2和实施例3中进行阐述。

在本实施例1中，如图9所示，本实施例的流道槽采用的是直角型端部。螺旋状流道槽6的中部呈相互平行倾斜设置状态，当螺旋状流道槽6延伸到两端端部时逐渐拉直，然后到达端部时呈90度直角拐弯延伸终止。该种类型的流道槽的一端端部包括相互连通的水平流道槽611和垂直流道槽612，水平流道槽611的一端与垂直流道槽612的一端相连通，流道通孔一7开在水平流道槽611的另外一端端底部上，垂直流道槽612的另外一端与螺旋状流道槽6的中部流道槽相连通。该种类型的流道槽的另外一端端部也包括相互连通的水平流道槽和垂直流道槽，流道通孔二开在流道槽的另外一端端部的水平流道槽中，在此不再累述。水平流道槽611的槽宽J1和垂直流道槽612的槽宽J2相等。这种采用直角型端部流道槽的节点所能提供的动刚度最大，频率提升拐点一般在6-7Hz范围内。

实施例2：本实施例主要阐述另外一种流道槽端部结构，如图10所示，与实施例1相比，不同之处在于：本实施例的流道槽采用的是斜线型端部。采用斜线型端部流道槽的节点所能提供的动刚度小于采用直角型端部流道槽的节点所能提供的动刚度，频率提升拐点一般在2-4Hz范围内。

实施例3：本实施例主要阐述另外一种流道槽端部结构，如图11所示，与实施例1相比，不同之处在于：本实施例的流道槽采用的是收口型端部。该种类型的流道槽的一端端部包括依次连通的收口流道槽一613、收口流道槽二614和收口流道槽三615，流道通孔一7开在收口流道槽一613上，收口流道槽三615的与螺旋状流道槽6的中部流道槽相连通。该种类型的流道槽的另外一端端部也包括依次连通的收口流道槽一613、收口流道槽二614和收口流道槽三615，流道通孔二开在流道槽的另外一端端部的收口流道槽一613中，在此不再累述。

收口流道槽一613的槽宽J3大于收口流道槽二614的槽宽J4，收口流道槽三615的槽宽J5大于收口流道槽二614的槽宽J4，这样的流道槽端部两端大，中间小形成收口状，采用收口型端部流道槽的节点所能提供的动刚度适中，即其在采用斜线型端部流道槽的节点所能提供的动刚度和采用直角型端部流道槽的节点所能提供的动刚度之间，频率提升拐点一般也在2-4Hz范围内。

申请人将具有三种流道槽端部结构的试样进行测试结果如下：

直角型端部	动刚度	频率提升拐点
			试样1	56	7Hz

斜线型端部	动刚度	频率提升拐点
			试样1	32	3Hz

收口型端部	动刚度	频率提升拐点
			试样1	40	3Hz

综上，本发明通过设置流道外套和整体外套，将流道槽开设在流道外套的外周面上，再将流道外套过盈装配到整体外套中，利用整体外套的内周面遮挡密封住流道槽的槽口，形成节点流道，这样利用流道外套和外部外套之间的结合力，将流道槽的槽口密封住，使得液体只能沿螺旋状流道槽的螺旋长度方向流动，而不能在螺旋状流道槽之间横向窜流，进一步提高了产品的可靠性且利用内、外两个套体过盈装配形成节点流道，装配起来十分便捷。将流道槽的端部结构设计成三种类型且能够任意的以其中两个类型为一组搭配设计到流道槽的两端端部上，这样能根据实际工况来调整产品的动刚度进行调整，也能对频率提升拐点进行控制。

本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。