專利名稱：用于可壓縮彈性體彈簧的彈性體墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及可壓縮彈性體彈簧，本發(fā)明具體涉及可用在可壓縮彈性體彈簧中 以吸收能量的可壓縮彈性體墊，更具體地說，本發(fā)明涉及用于在牽引裝置組件中使用的可 壓縮彈性體彈簧的可壓縮彈性體墊，所述可壓縮彈性體墊用于緩沖在軌道車輛的運(yùn)行中經(jīng) 常遇到的撞擊和牽引動(dòng)態(tài)沖擊力。
背景技術(shù)：
眾所周知，使用彈性體墊和金屬板的可壓縮彈性體彈簧已被廣泛用于多種應(yīng)用以 吸收能量。同樣眾所周知的是，這種可壓縮彈性體彈簧的能量吸收能力受到彈性體墊的設(shè)計(jì) 的影響，具體而言，受到材料選擇、成形工藝、以及彈性體墊與板的機(jī)械連接的影響。在授予 Carlstedt的美國專利No. 5，351，844和授予Anderson的美國專利No. 4，198，037中示出了多 種可選擇的墊的設(shè)計(jì)。Carlstedt的專利提供了一種墊，該墊由共聚多酯聚合物材料制成，并 具有從墊的各端伸出的中心突起，所述突起與形成在金屬板中的孔機(jī)械互鎖。Anderson的專 利提供了一種墊，該墊同樣由共聚多酯聚合物材料制成，并在一端具有中心突起，而在相對端 上具有中心插座，所述中心突起和中心插座分別與金屬板上的插座和突起互鎖。然而，仍然需要一種改進(jìn)的可壓縮彈性體墊，從而使彈簧能夠吸收和緩沖更高的能量°

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種彈性的可壓縮彈性體墊。所述可壓縮彈性體墊包括主體，所述主體限定所述墊的中心軸線。所述主體由預(yù)定材料制成并具有外周側(cè)表面、第一軸向端部和第二軸向端部。所述第一軸向端部和第二軸向端部分別具有與所述中心軸線正交設(shè)置的平 整表面。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述可壓縮彈性體墊包括槽，所述槽形成在所述第一軸向端 部和第二軸向端部之一的所述平整表面中的中心位置，所述槽具有預(yù)定形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述可壓縮彈性體墊包括多個(gè)凹陷部，所述凹陷部形成 在所述第一軸向端部和第二軸向端部中至少一者的所述平整表面上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述可壓縮彈性體墊包括凸出的第一突起，其形成在所 述第一軸向端部的所述平整表面上的中心位置；以及凸出的第二突起，其形成在所述第二 軸向端部的所述平整表面上的中心位置。第一槽形成在所述第一軸向端部的所述平整表面 中并與所述第一突起的外周側(cè)表面鄰接。第二槽形成在所述第二軸向端部的所述平整表面 中并與所述第二突起的外周側(cè)表面鄰接。本發(fā)明還提供一種對當(dāng)前使用的可壓縮彈性體墊的改進(jìn)方案，所述可壓縮彈性 體墊能夠吸收和耗散施加在其上的能量。改進(jìn)方案包括所述可壓縮彈性體墊由在成形 過程中被改性以使分子結(jié)構(gòu)取向的預(yù)定材料制成，并且在所述成形過程中達(dá)到預(yù)定的形 狀因數(shù)，從而能夠重復(fù)吸收和耗散超過所述預(yù)定材料的極限拉伸強(qiáng)度的百分之一百三十 (130% )的能量。發(fā)明目的因此，本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種用于可壓縮彈性體彈簧的彈性體墊。本發(fā)明的另一目的在于提供一種彈性體墊，所述彈性體墊由具有取向的分子結(jié)構(gòu) 的改性共聚多酯聚合物材料制成并具有形狀因數(shù)，從而使得所述彈性體墊能夠吸收和耗散 超過所述共聚多酯聚合物材料的極限拉伸強(qiáng)度的百分之一百三十(130%)的動(dòng)態(tài)沖擊載 荷。本發(fā)明的又一目的在于提供一種彈性體墊，所述彈性體墊具有從各個(gè)軸向端部伸 出的突起和與所述突起的外周側(cè)表面鄰接的槽。本發(fā)明的另一目的在于提供一種彈性體墊，所述彈性體墊具有從各個(gè)軸向端部伸 出的突起和與所述突起的外周側(cè)表面鄰接的多個(gè)凹陷部。本發(fā)明的又一目的在于提供一種彈性體墊，所述彈性體墊具有形成在該彈性體墊 的至少一個(gè)軸向端部中的槽。除了上面在某種程度上具體描述的本發(fā)明的一些目的和優(yōu)點(diǎn)以外，尤其是當(dāng)結(jié)合 所附附圖和所附權(quán)利要求書閱讀下面的描述時(shí)，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地看出本發(fā) 明的各種其它目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的可壓縮彈性體墊的平面圖；圖2是圖1所示的墊的剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的可壓縮彈性體墊的平面圖；圖4是圖3所示的墊的剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的可壓縮彈性體墊的平面圖；圖6是圖5所示的墊的剖視圖7是根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的可壓縮彈性體墊的平面圖；以及圖8是圖7所示的墊的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的描述之前，應(yīng)該注意的是，為清晰和明白起見，在附圖 的多個(gè)視圖中始終以相同的附圖標(biāo)記指示具有相同功能的相同部件。通過圖1至圖8所示的各種實(shí)施例來闡明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。然而，本發(fā) 明不限于所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，可以在不偏離本發(fā)明的基本概念的 情況下得到本發(fā)明的多種其他實(shí)施例，并且任何此類成果均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。 可以容易地將本發(fā)明的其他類型和構(gòu)造并入本發(fā)明的教導(dǎo)，然而，為了清晰和公開的目的， 僅以非限制性方式示出并描述了其中的幾種具體構(gòu)造。本發(fā)明提供一種可壓縮彈性體墊(整體以附圖標(biāo)記110指示)。如在與本申請同 Β ^^ΛΙ^ ΦW^^^J "Method of MakingElastomeric Pad For A Compressible Elastomeric Spring(制造用于可壓縮彈性體彈簧的彈性體墊的方法)”的專利申請 U. S. Serial Number_中所述，墊110由預(yù)制件制成(整體以附圖標(biāo)記106指示)。墊110具有主體111，該主體111限定了中心軸線112。在本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施 例中，主體111具有與中心軸線112正交的圓形橫截面，然而，本發(fā)明也可采用其他的橫截 面形狀，例如矩形。第一軸向端部114設(shè)置在主體111上，并具有與中心軸線112正交的平 整或優(yōu)選大致平整的表面118。同樣，與第一軸向端部114軸向相對的第二軸向部分116設(shè) 置在主體111上，并具有與中心軸線112正交的平整或優(yōu)選大致平整的表面120。主體111 還具有外周側(cè)表面122。外周側(cè)表面122具有向外伸出的彎曲形狀，所述彎曲形狀在墊的成 形過程中形成。各個(gè)軸向端部114、116具有預(yù)定直徑。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，墊110改進(jìn)了在美國專利No. 5，351，844和 No. 4，198，037中公開的現(xiàn)有彈性體墊的能量吸收和耗散性能，上述美國專利的教導(dǎo)通過引 用并入本文。美國專利No. 5，351，844和No. 4，198，037均公開了用于軌道車輛的牽引裝置 的彈性體彈簧。這種墊110由在制造預(yù)制件106之前改性的熱塑性彈性體材料制成。另外，墊110 的70%以上的分子結(jié)構(gòu)在成形過程中被取向，并且墊110在成形過程之后達(dá)到預(yù)定的形狀 因數(shù)，從而能夠在不使用摩擦離合器機(jī)構(gòu)的情況下重復(fù)吸收和耗散超過這種共聚多酯聚合 物材料的極限拉伸強(qiáng)度的百分之一百三十(130%)的動(dòng)態(tài)沖擊載荷。當(dāng)前優(yōu)選的改性前的 原始熱塑性彈性體材料或未處理的熱塑性彈性體材料是由特拉華州(Delaware)威爾明頓 市(Wilmington)的Ε. I. DuPontde Nemours & Co.公司制造的總商標(biāo)為HYTREL的共聚多 酯聚合物材料，更具體而言，是品牌為Hytrel 5556的共聚多酯聚合物材料。這種未處理的 Hytrel 5556材料的特征在于，其極限拉伸強(qiáng)度為約5800磅每平方英寸(PSI)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)根據(jù)上面引用的與本申請同時(shí)提交的共同在審的名稱為‘‘Compressible Elastomeric
Spring(可壓縮彈性體彈簧)”的專利申請U. S. Serial Number_中的公開內(nèi)容將墊110
安裝在彈簧100中時(shí)，通過在共同在審的名稱為‘‘Method ofMaking Elastomeric Pad For A Compressible Elastomeric Spring(制造用于可壓縮彈性體彈簧的彈性體墊的方法)” 的專利申請U. S. SerialNumber—中公開的成形過程成形并具有約為3. 30的形狀因數(shù)的改性材料能夠重復(fù)吸收和耗散大于7500PSI的動(dòng)態(tài)沖擊載荷。已經(jīng)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這種改性 材料能夠在墊110不喪失結(jié)構(gòu)完整性的情況下重復(fù)吸收和耗散約9500PSI至約11000PSI 的范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)沖擊載荷。墊110的形狀因數(shù)由如下方面限定和限制標(biāo)準(zhǔn)美國鐵路協(xié)會(huì) (American Association of Railroads,AAR)中的牽引裝置容器的當(dāng)前高度為約9. 0英寸； 牽引裝置組件在緩沖碰撞動(dòng)態(tài)沖擊載荷過程中的行程為約3. 25英寸。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，如圖1-2中最佳所示，墊110具有形成在第一平整表 面118的中心位置上的第一突起130。所述突起130具有預(yù)定高度和預(yù)定形狀。突起130 的自由端表面132呈凸出狀。已經(jīng)公知的是，這種突起130用于使墊110與板150、190互 鎖。在如圖1至2所示的當(dāng)前優(yōu)選形式中，突起130具有與中心軸線112正交的圓形橫截 面，并且突起130的直徑被預(yù)定為使得突起130與板150、190的爪170 (170a、170b)摩擦配 合?；卩徑影?50、190的設(shè)計(jì)來確定突起130延伸超過平整表面118的高度136。在本 發(fā)明中，以及進(jìn)一步考慮到共同在審的專利申請，基于板150、190的厚度來確定突起130的 高度136，從而使突起130不會(huì)延伸超出用作彈簧100、102的端部部件的板150的相對邊 緣，或者不會(huì)延伸超出用作隔板的板190的中平面?？梢栽诘诙S向端部116的第二平整 表面120上形成可選的第二突起130。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，如圖3至4中最佳所示，墊110具有至少一個(gè)槽140，該槽140形成在平整表面118、120中的至少一者中。槽140具有預(yù)定的形狀。如在共同 在審的名稱為“Compressible Elastomeric Spring(可壓縮彈性體彈簧)，，的專利申請
U. S. Serial Number_中公開的那樣，槽140用于與形成在板150、190上的爪170 (170a、
170b)配合。槽140的寬度和深度可被選定為使墊110與爪170 (170a、170b)以摩擦配合或 滑動(dòng)配合的方式互鎖?？墒褂萌魏螣崴苄圆牧匣驘峁绦圆牧现圃炀哂胁?40的墊110。在 圖3至4所示的當(dāng)前優(yōu)選形式中，預(yù)定材料為共聚多酯聚合物和共聚多酰胺材料中的至少 “"者 ο根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，如圖5至6中最佳所示，以多個(gè)凹陷部148代替 槽140，所述凹陷部148分別具有預(yù)定的橫截面和預(yù)定的深度。考慮到共同在審的專利申 請，凹陷部148與爪170(170a、170b)對準(zhǔn)，并且凹陷部148的尺寸被設(shè)定為與爪摩擦配合 接合或滑動(dòng)配合接合。在圖5至6所示的當(dāng)前優(yōu)選形式中，凹陷部148的預(yù)定形狀與爪 170(170aU70b)的形狀大致相同?？梢韵氲?，這種凹陷部148可以提高彈簧100、102的側(cè) 向穩(wěn)定性，并能降低材料剪力水平。根據(jù)本發(fā)明，墊110可以具有形成在一個(gè)軸向端部上的突起130和形成在相對的 軸向端部上的槽140或凹陷部148。在如圖7至8所示的本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，在各 個(gè)軸向端部114、116上同時(shí)設(shè)置有突起130和與突起130的外周側(cè)表面134鄰接設(shè)置的槽 140。當(dāng)前更加優(yōu)選的是，使槽140的體積與突起130的體積大致相等，從而使墊110成形 過程中產(chǎn)生的應(yīng)力在整個(gè)平整表面118、120上平衡并平均分布。在成形過程中，預(yù)制件106被壓縮至最大行程高度，所述最大行程高度是通常稱 為墊110的“最大壓縮高度(solid height)”的高度。作為常識(shí)，在操作過程中，主體111 被從其初始正常高度壓縮至大致等于或小于主體111的最大壓縮高度的高度，以緩沖和吸 收施加在墊110上的動(dòng)態(tài)沖擊載荷或能量。在壓縮過程中，隨著主體111的高度減小，外周 表面122的直徑增大。當(dāng)解除了墊110上的動(dòng)態(tài)沖擊力或能量時(shí)，主體111恢復(fù)至其初始高度和直徑。圖1至8中所示的墊110還可以具有凹進(jìn)部分138，所述凹進(jìn)部分138在成形過程中形成于各個(gè)軸向端部114、116中。這種凹進(jìn)部分138的直徑與預(yù)制件106的直徑大致相寸。因此，已經(jīng)完整、清楚、簡潔和準(zhǔn)確地描述了本發(fā)明，以使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的 任何技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求書描述的本發(fā)明 的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明中具體描述的實(shí)施例的部件做出 變型、改型、等同方案和替換方案。
權(quán)利要求
一種彈性的可壓縮彈性體墊，包括(a)基本實(shí)心的主體，其限定所述可壓縮彈性體墊的中心軸線，所述主體由預(yù)定材料制成并具有外周側(cè)表面、第一軸向端部和第二軸向端部，所述第一軸向端部和所述第二軸向端部分別具有與所述中心軸線正交設(shè)置的大致平整表面；以及(b)槽，其形成在所述第一軸向端部和所述第二軸向端部中一者的所述平整表面中的中心位置，所述槽具有預(yù)定形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述基本實(shí)心的主體具有與所述中 心軸線正交的圓形橫截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述第一軸向端部和所述第二軸向 端部分別具有預(yù)定直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述外周側(cè)表面具有向外伸出的彎 曲形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可壓縮彈性體墊，其中，在所述可壓縮彈性體墊的成形過程 中形成所述向外伸出的彎曲形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述可壓縮彈性體墊還包括凸出的 突起，所述突起形成在所述第一軸向端部和所述第二軸向端部中的所述一者的所述平整表 面上的中心位置并與所述槽的外周內(nèi)表面鄰接，所述突起具有預(yù)定高度和預(yù)定形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述突起的自由端表面呈凸出狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述突起具有與所述中心軸線正交 的圓形橫截面，并且所述槽呈環(huán)形。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述突起的體積與所述槽的體積大 致相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述可壓縮彈性體墊還包括凹進(jìn)部 分，所述凹進(jìn)部分形成在所述第一軸向端部和所述第二軸向端部中的所述一者的所述平整 表面中并與所述槽連通，所述凹進(jìn)部分具有預(yù)定深度和預(yù)定形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述預(yù)定材料為共聚多酯聚合物和 共聚多酰胺材料中的至少一者。
12.—種彈性的可壓縮彈性體墊，包括(a)基本實(shí)心的主體，其限定所述可壓縮彈性體墊的中心軸線，所述主體由預(yù)定材料制 成并具有外周側(cè)表面、第一軸向端部和第二軸向端部，所述第一軸向端部和所述第二軸向 端部分別具有與所述中心軸線正交設(shè)置的平整表面；以及(b)多個(gè)凹陷部，其形成在所述第一軸向端部和所述第二軸向端部中至少一者的所述 平整表面中。
13.對于能夠吸收和耗散施加在其上的能量的可壓縮彈性體墊，一種改進(jìn)方案包括 所述墊由在成形過程中被改性以使分子結(jié)構(gòu)取向的預(yù)定材料形成，并且所述墊在所述成形 過程中達(dá)到預(yù)定的形狀因數(shù)，從而能夠重復(fù)吸收和耗散超過所述預(yù)定材料的極限拉伸強(qiáng)度 的百分之一百三十(130%)的能量。
14.一種彈性的可壓縮彈性體墊，包括(a)基本實(shí)心的主體，其限定所述可壓縮彈性體墊的中心軸線，所述主體由預(yù)定材料制成并具有外周側(cè)表面、第一軸向端部和第二軸向端部，所述第一軸向端部和所述第二軸向 端部分別具有與所述中心軸線正交設(shè)置的大致平整表面；以及(b)凸出的第一突起，其形成在所述第一軸向端部的所述大致平整表面上的中心位置， 所述第一突起具有預(yù)定高度和預(yù)定形狀；(C)凸出的第二突起，其形成在所述第二軸向端部的所述大致平整表面上的中心位置， 所述第二突起具有預(yù)定高度和預(yù)定形狀；(d)第一槽，其形成在所述第一軸向端部的所述大致平整表面中并與所述第一突起的 外周側(cè)表面鄰接；以及(e)第二槽，其形成在所述第二軸向端部的所述大致平整表面中并與所述第二突起的 外周側(cè)表面鄰接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述第二突起與所述第一突起大 致相同。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述第二槽與所述第一槽大致相同。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可壓縮彈性體墊，其中，所述第一和所述第二槽的體積分 別與所述第一突起和所述第二突起的體積大致相等。
全文摘要
一種彈性的可壓縮彈性體墊，包括主體，所述主體限定所述墊的中心軸線，所述主體由預(yù)定材料制成并具有外周側(cè)表面、第一軸向端部和第二軸向端部，所述第一軸向端部和所述第二軸向端部分別具有與所述中心軸線正交設(shè)置的平整表面。凸出的第一突起形成在所述第一軸向端部的所述平整表面上的中心位置，凸出的第二突起形成在所述第二軸向端部的所述平整表面上的中心位置。第一槽形成在所述第一軸向端部的所述平整表面中并與所述第一突起的外周側(cè)表面鄰接，第二槽形成在所述第二軸向端部的所述平整表面中并與所述第二突起的外周側(cè)表面鄰接。
文檔編號(hào)F16F1/40GK101801758SQ200880014241
公開日2010年8月11日 申請日期2008年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月1日
發(fā)明者喬納森·馬洛, 布拉德利·安德森, 羅納德·斯普雷尼斯, 邁克爾·E·林 申請人:西屋控股公司