由预选的聚合物材料制造可压缩弹性体垫的方法 |
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| 申请号 | CN200880014273.4 | 申请日 | 2008-05-01 | 公开(公告)号 | CN101730638B | 公开(公告)日 | 2013-06-19 |
| 申请人 | 西屋控股公司; | 发明人 | 罗纳德·斯普雷尼斯; 迈克尔·E·林; 布拉德利·安德森; 乔纳森·马洛; | ||||
| 摘要 | 一种由预选的 聚合物 材料制造可压缩弹性体垫的方法，包括以下步骤：提供预制件(106)，所述预制件包括：基本实心的主体(105a)，其具有与预制件的中 心轴 线(106b) 正交 的预定横截面；一对轴向端部(106c)，其具有与所述中心轴线正交设置的大致平整的表面；以及中心凹陷部(106d)，其形成在至少一个大致平整的表面上。接着，提供一对成形板(400)，至少一个所述成形板(400)具有设置在其一个表面上的凸起环形圈(404)和与该凸起环形圈(404)轴向对准的空腔(406)。随后，将所述预制件 定位 在所述一对成形板之间，并将所述凸起环形圈的外周边缘与相应的中心凹陷部的外周边缘对准。最后，使所述可压缩弹性体垫成形并脱开与所述一对成形板的接合。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种由预选的聚合物材料制造可压缩弹性体垫的方法，所述方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 由预选的聚合物材料制造可压缩弹性体垫的方法[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请涉及2007年5月1日提交的临时专利申请No.60/926,987并要求该临时专利申请的优先权。本申请还密切涉及与本申请同时提交的共同在审的以下专利申请：名称为“Compressible Elastomeric Spring(可压缩弹性体弹簧)”的U.S.Serial Number 12/150,809；名称为“Plate For A Compressible Elastomeric Spring(用于可压缩弹性体弹簧的板)”的U.S.Serial Number 12/150,926；名称为“Method of Making Compressible Elastomeric Spring(制造可压缩弹性体弹簧的方法)”的U.S.Serial Number 12/150,929；名 称 为“Elastomeric Pad For A Compressible Elastomeric Spring(用于可压缩弹性体弹簧的弹性体垫)”的U.S.Serial Number 12/150,928；名称为“Combination Yoke and Elastomeric Draft Gear(组合轭架和弹性体牵引装置)”的U.S.Serial Number 12/150,777；名称为“Combination Yoke and Elastomeric Draft Gear Having A Friction Mechanism(组合轭架和具有摩擦机构的弹性体牵引装置)”的U.S.Serial Number12/150,808；名称为“Elastomeric Draft Gear Having A Housing(具有外壳的弹性体牵引装置)”的U.S.Serial Number 12/150,927。这些专利申请被转让给本发明的受让人，并且通过引用方式将这些共同在审的专利申请的公开内容并入本文。 技术领域[0003] 本发明整体涉及可压缩弹性体弹簧，本发明具体涉及可用在可压缩弹性体弹簧中的可压缩弹性体垫，更具体地说，本发明涉及制造这种弹性体垫的方法。 背景技术[0004] 共聚多酯聚合物被广泛用于制造用于吸收能量的安装在一对金属板之间的弹性体弹簧或弹性体垫。一种这样的聚合物是由特拉华州(Delaware)威尔明顿市(Wilmington)的E.I.DuPont de Nemours & Co.公司制造的，其商标为HYTREL。众所周知，制造所述弹簧的一般方法包括以下步骤：首先将这种聚合物加工为通常称为块体或预制件的基本实心的主体；随后通过对所述块体或预制件施加轴向力以将所述块体或预制件预压缩为大致呈盘状的弹簧或垫，其中预压缩程度大于弹簧或垫的原始轴向高度的百分之三十。在解除轴向预压缩力之后，所述弹簧恢复至其正常操作高度(厚度)，所述正常操作高度小于所述预制件的原始高度但大于所述预制件的预压缩高度。所述预压缩高度通常也被称为“最大压缩高度”。在授予Anderson的美国专利No.4,198,037中阐述了一种这样的方法，其中，所述预制件被铸造为圆柱块体，所述圆柱块体的一个轴向端部上形成有中心突起，相对的轴向端部上形成有中心凹陷部。Anderson的专利尤其关注这种共聚多酯材料在压缩模式下的可操作性，并发现所述原始块体或预制件的最佳预压缩率为约百分之五十。随后，将所述弹簧定位在一对金属板之间并再次进行预压缩，以使所述中心凹陷部和中心突起与设置在金属板上的互补元件互锁，从而形成可用于吸收能量的成品弹簧。在Carlstedt的美国专利No.5,351,844中提供了一种预制件，所述预制件由弹性体模制而成，并在各个轴向端部具有凸出突起。 [0005] 然而，特别是当在轨道车辆上使用弹簧时，始终需要弹簧能够吸收更高的能量，因此需要对制造可压缩弹性体弹簧的方法另作改进。 发明内容[0006] 本发明提供一种由预选的聚合物材料制造可压缩弹性体垫的方法。所述方法包括以下步骤： [0007] 提供预制件，所述预制件包括：基本实心的主体，其具有与所述预制件的中心轴线正交的预定横截面；一对轴向端部，其具有与所述中心轴线正交设置的大致平整的表面；以及中心凹陷部，其形成在至少一个所述大致平整的表面中。 [0008] 接着，提供一对成形板，至少一个所述成形板具有材料移动装置，至少一个所述材料移动装置与所述成形板的一个表面形成一体并固定在所述表面上。 [0009] 随后，将所述预制件定位在所述一对成形板之间。将各个材料移动装置与相应的中心凹陷部轴向对准。 [0010] 接下来，使所述垫成形。 [0011] 最后，使所述垫脱开与所述一对成形板的接合。 [0012] 发明目的 [0013] 因此，本发明的一个主要目的在于提供一种由共聚多酯聚合物材料制造可用在可压缩弹性体弹簧中的可压缩弹性体垫的方法。 [0014] 本发明的另一个目的在于提供一种制造用于轨道车辆的缓冲设备的可压缩弹性体垫的方法，与目前使用的垫相比，所述可压缩弹性体垫能够吸收更高的能量。 [0015] 本发明的另一个目的在于提供一种制造易于与金属板连接的可压缩弹性体垫的方法。 [0016] 本发明的另一个目的在于提供一种制造可压缩弹性体垫的方法，所述可压缩弹性体垫使应力在其轴向端部的整个表面上平均分布。 [0017] 本发明的另一个目的在于提供一种通过冷成形工艺制造可压缩弹性体垫的方法。 附图说明[0019] 图1是根据本发明的当前优选实施例构造的预制件的平面图； [0020] 图2是图1所示的预制件的侧视图； [0021] 图3是图1所示的预制件和成形板的正视图，所述预制件和成形板被设置成用于展示对图1所示的预制件进行预压缩的制造步骤；以及 [0022] 图4是根据本发明的另一个实施例构造的成形板的平面图。 具体实施方式[0023] 在对本发明进行更加详细的描述之前，应该注意的是，为清晰和明白起见，在附图中的多个视图中始终以相同的附图标记指示具有相同功能的相同部件。 [0024] 本发明提供一种制造可压缩弹性体垫的方法。在共同在审的名称为“Elastomeric Pad For A Compressible Elastomeric Spring(用于可压缩弹性体弹簧的弹性体垫)”的专利申请U.S.Serial Number 12/150,928中详细描述了垫的多种结构。在该共同在审的专利申请中公开了垫的当前优选结构。 [0025] 本方法从以下步骤开始：提供预制件，所述预制件整体以附图标记106指示并在图1-2中示出。预制件106具有基本实心的主体106a和一对轴向端部106c，所述主体106a具有与所述预制件106的中心轴线106b正交的预定横截面。各个轴向端部106c具有与中心轴线106b正交设置的大致平整的表面。所述方法包括以下步骤：选择材料，所述材料例如为共聚多酯聚合物和共聚多酰胺材料中的至少一者，并以该材料铸造或注射成型预制件106。当前优选以共聚多酯弹性体铸造预制件106。这种共聚多酯弹性体优选是由特拉华州(Delaware)威尔明顿市(Wilmington)的E.I.DuPont de Nemours & Co.公司制造的通用商标为HYTREL的共聚多酯弹性体，更具体而言，是Hytrel 5556品牌的共聚多酯弹性体。这种未处理的Hytrel 5556材料的特征在于，其极限拉伸强度为约5800磅每平方英寸(PSI)。在挤出工艺过程中使未处理的Hytrel 5556材料改性以提高其稳定性。 [0026] 在本发明的当前优选的实施例中，为制造具有突起和槽的垫，在预制件106上设置中心凹陷部106d，该中心凹陷部106d形成于所述一对轴向端部106c中的各个轴向端部106c中。所述方法还包括以下步骤：使凹陷部106d的外周表面106e相对于中心轴线106b以预定的角度向内倾斜，从而提高形成的垫的突起的同心度。所述方法包括以下附加步骤： 形成具有与轴线106b正交的圆形横截面的主体106a，从而使侧向成形应力均匀分布。 [0027] 然后，所述方法包括以下步骤：提供一对成形板，所述一对成形板400中的至少一个成形板具有材料移动装置，至少一个材料移动装置与成形板的一个表面402形成为一体并固定在表面402上。此外，为了制造垫，将所述材料移动装置设置为凸起环形圈404和与所述凸起环形圈404轴向对准的空腔406。凸起环形圈404和空腔406的尺寸被设定为使得由所述凸起环形圈404形成的垫的槽的体积与由所述空腔406形成的垫的突起的体积大致相等。已经发现这种方案是有利的，其通过使成形压力在轴向端部106c的整个表面上均匀分布来以“中性移动方式”形成突起。已经发现，在采用凸起环形圈404和空腔406之前，中心突起受到的成形应力比垫的外周部分受到的成形应力大。 [0028] 接下来，所述方法包括以下步骤：通过使各个轴向端部106c与相应的成形板400的第一表面402相对来将预制件106定位在一对成形板400之间。 [0029] 所述方法还包括以下步骤：将各个凸起环形圈404与相应的中心凹陷部106d轴向对准，更具体而言，将凸起环形圈404的外周边缘408与相应的凹陷部106d的外周边缘106f对准。 [0030] 在将预制件106与板400轴向对准后，所述方法包括以下步骤：对垫进行冷成形，以使所述改性共聚多酯聚合物的长分子链具有预定取向。所述冷成形步骤包括以下步骤：以常规方式沿轴线106b向一对成形板400中的一个成形板400的相对的第二表面410施加预定力F。这种力将预制件106预压缩为具有垫的预定最大压缩高度和预定形状因数中的至少一者。在完成对垫的预压缩后，解除施加的力。 [0031] 基于具体应用的能量吸收需求和空间包络来预先确定垫的最大压缩高度和形状因数。下面的讨论涉及在轨道车辆的牵引装置组件中使用的用于吸收撞击和牵引冲击力的垫，更具体而言，涉及在共同在审的名称为“Combination Yoke and Elastomeric Draft Gear(组合轭架和弹性体牵引装置)”的专利申请U.S.Serial Number 12/150,777中公开的牵引装置组件中使用的垫。这种牵引装置组件安装在标准美国铁路协会(AAR)的约9.0英寸高的牵引装置套中，并受由AAR目前规定的如下条件限制：在缓冲撞击动态冲击力时的行程为约3.25英寸。为了在满足AAR要求的同时提高牵引装置组件的能量吸收能力，预制件106的直径106g约为4.9英寸，而未压缩高度106h为约2.45英寸。预制件106在预压缩时的预压缩率以及改性共聚多酯材料的分子链的取向率大于百分之五十。最佳预压缩率大于约百分之七十，并且已经发现为约百分之七十三。垫的当前优选形状因数为约3.33。当具有该形状因数和预压缩率时，垫在其被压缩为最大压缩高度的状态下的直径为约8.9英寸，符合规定的牵引装置套高度。还发现，对预制件106进行这种预压缩所需施加的轴向力F在约750000磅到约800000磅之间。 [0032] 根据本发明的另一个实施例，在成形板400上可以设置多个长销420，长销420被定形为用于形成如图3至4所示的垫的插口，并且通过长销420与空腔406的组合形成突起和插口的组合。 [0033] 所述方法还包括以下可选步骤：设置至少一个止挡件412，并且将所述止挡件412的与成形板400相对的端部与一对成形板400中的相应成形板400接合，以控制预制件106的压缩。 [0034] 最后，所述方法包括以下步骤：使垫脱开与一对成形板400的接合。 [0035] 因此，已经完整、清楚、简洁和准确地对本发明做出了描述，以使本发明所属技术领域的任何技术人员能够制造和使用本发明。应当理解，在不脱离所附权利要求书描述的本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对本发明中具体描述的实施例的部件做出变型、改型、等同方案和替换方案。 |
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