具有不一致彈性體輪廓的扭轉(zhuǎn)振動阻尼器的制造方法
【專利摘要】扭轉(zhuǎn)振動阻尼器10包括承座12、環(huán)14和橡膠構(gòu)件16，該橡膠構(gòu)件經(jīng)壓縮配合在承座12的外表面26與環(huán)14的內(nèi)表面32之間。在TVD組裝之后的承座外表面和環(huán)內(nèi)表面的橫截面輪廓由兩個凹形的或凸形的弧組成，該兩個凹形的或凸形的弧的半徑使得橫截面輪廓的間隙從中心到側(cè)部增加。這種橫截面輪廓的間隙變化減小橡膠件16中的主應(yīng)變積累，從而改善扭轉(zhuǎn)振動阻尼器10的壽命。這種設(shè)計也因部件是自對準的而有助于適當?shù)慕M裝。
【專利說明】具有不一致彈性體輪廓的扭轉(zhuǎn)振動阻尼器
【背景技術(shù)】
[0001]扭轉(zhuǎn)振動阻尼器(TVD)被廣泛地應(yīng)用于通過內(nèi)部燃燒(“1C”)驅(qū)動的動力系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，以便以減小由于內(nèi)燃機工作而傳遞到轉(zhuǎn)動部件的扭轉(zhuǎn)振動。當這些系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動的自然頻率匹配轉(zhuǎn)動部件的自然頻率時，所產(chǎn)生的振動獲得相當大的幅度(一種已知為共振的現(xiàn)象)。如果不減弱，這些振動會潛在地損壞附接至轉(zhuǎn)動部件的附件。此外，這種振動也可以引起轉(zhuǎn)動部件的疲勞失效。
[0002]TVD以兩種方式減小轉(zhuǎn)動部件的扭轉(zhuǎn)振動。首先，TVD通過吸收將振幅峰破裂成兩個分離的(相對較小的)峰。第二，TVD通過減振(damping)將存在于該系統(tǒng)中的一些動能轉(zhuǎn)化為熱并將其消散至大氣。結(jié)果，轉(zhuǎn)動部件可以在重量方面被優(yōu)化，并且附接至轉(zhuǎn)動部件的附件經(jīng)歷相對較低的振動。
[0003]最簡單的TVD具有三個部件:結(jié)構(gòu)支架(“承座”)，該結(jié)構(gòu)支架將TVD剛性地連接到轉(zhuǎn)動部件；有源慣性構(gòu)件(“環(huán)”)；和彈性體構(gòu)件(“橡膠件”)，該彈性體構(gòu)件為TVD提供彈性緩沖系統(tǒng)(spring-dashpot system)。承座和環(huán)被單獨地制造，之后迫使橡膠件進入存在于承座與環(huán)之間的間隙(輪廓)。該橡膠件被壓縮并在環(huán)與承座的金屬表面之間施加壓力，從而將該組件保持在適當位置。所產(chǎn)生的組件因其構(gòu)造過程而被稱為插入式TVD。
[0004]在操作TVD期間，環(huán)以相對于承座來回動作的方式成角度地運動，并由此將剪切應(yīng)變施加給橡膠件。這種剪切應(yīng)變的頻率提供所需的吸收效果，并且這種剪切應(yīng)變量提供所需的減振效果。
[0005]該橡膠件的徑向橫截面由所述輪廓限定，該輪廓介于承座的外表面和環(huán)的內(nèi)表面之間的區(qū)域。一些TVD在它們的輪廓中具有向內(nèi)或向外的隆起部。也已經(jīng)使用其它更為復雜的輪廓幾何結(jié)構(gòu)，諸如波狀構(gòu)造。當橡膠件被組裝在這個輪廓中時，橡膠件的壓縮使得形成主應(yīng)變，這不利于TVD的疲勞壽命。通常認為具有線性構(gòu)造的輪廓會使橡膠件中的主應(yīng)變最小化。
[0006]在所有這些實施例中，承座外表面與環(huán)內(nèi)表面之間的距離在整個橫截面上維持不變。換句話說，承座的外表面和環(huán)的內(nèi)表面彼此平行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明基于以下認識:通過改變承座外表面與環(huán)內(nèi)表面之間的距離，可以減小橡膠件中的主應(yīng)變積累。這兩個表面都將具有程度相對彼此變化的凹形構(gòu)造或者凸形構(gòu)造，也就是說該兩個表面的半徑將不是相同的。因此，承座外表面將不平行于環(huán)內(nèi)表面。
[0008]在該表面是凹形的情況下，限定出承座外表面的弧的半徑將小于限定出環(huán)內(nèi)表面的弧的半徑。類似地，在表面是凸形的情況下，限定出承座外表面的弧的半徑將大于限定出環(huán)內(nèi)表面的弧的半徑。因此，所述輪廓的橫截面不是恒定的，而是隨著其與輪廓中心的距離而成比例地變化。
[0009]這減小橡膠件中的主應(yīng)變積累，并且由于抵制橡膠件流動的壓力更低而有助于插入過程，并且改善了阻尼器的疲勞壽命。橡膠件體積的略微增加也是積極的改進，這是由于橡膠件的能量消散能力(對TVD疲勞壽命另一測量標準)與存在于阻尼器中的橡膠件體積直接成比例。此外，由于承座外表面與環(huán)內(nèi)表面的球面嵌套(sphere-within-a-sphere)構(gòu)造，這種設(shè)計是自定中的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]根據(jù)下面的詳細描述和附圖，將進一步理解本發(fā)明的目標和優(yōu)點，在附圖中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的振動阻尼器的剖視圖。
[0012]圖2是具有凹形輪廓的本發(fā)明的示意性放大剖視圖。
[0013]圖3是具有凸形輪廓的類似于圖2的視圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1中所示，本發(fā)明是扭轉(zhuǎn)振動阻尼器(TVD) 10。圖1示出TVD的相對通有設(shè)計。雖然存在許多不同的設(shè)計變型，但本發(fā)明的所有TVDlO都將包括結(jié)構(gòu)支架(承座)12、有源慣性構(gòu)件(環(huán))14和彈性體構(gòu)件(橡膠件)16。如示出的，承座12附接至系統(tǒng)(典型地為內(nèi)燃機)的轉(zhuǎn)動部件。承座12包括在承座12的中心部分24與外部周邊表面26之間延伸的輻條22或者腹板(web)。
[0015]如圖所示的環(huán)14包括凹陷的帶引導部30，該凹陷的帶引導部被設(shè)計用來驅(qū)動蛇形帶，該蛇形帶又驅(qū)動各種附件，諸如水泵和交流發(fā)電機之類。環(huán)14還包括內(nèi)部環(huán)形表面32，該內(nèi)部環(huán)形表面與承座12的外部周邊表面26相對。橡膠件16存在于外部周邊表面26和內(nèi)部環(huán)形表面32之間的間隙(輪廓)中。該輪廓總體上具有大約3mm到1mm的徑向厚度和大約1mm到10mm的軸向?qū)挾?。該輪廓包括外?cè)部分36和38以及中心部分40。橡膠件16可以是條材或環(huán)。橡膠件16可以由用于振動吸收器的任何典型的彈性體構(gòu)件(諸如丁基橡膠件或類似物)形成。橡膠件在插入之前的厚度將是該輪廓的中心厚度的大約120% 到 150%。
[0016]如圖2中所示，承座的外部周邊表面和環(huán)14的內(nèi)部環(huán)形表面都是凹形的弧。各弧分別具有如圖示出的半徑&和R2。半徑R/j、于半徑R2,因此形成在外部周邊表面26上的弧的半徑大于形成在環(huán)14的內(nèi)部環(huán)形表面32上的弧。因此，表面26與表面32之間的距離在橫截面上變化。側(cè)部部分36和38處的輪廓厚度寬于中心部分40處的輪廓。此外，典型地，側(cè)部部分處的輪廓厚度將是2mm到11mm，中心部分處的間隙將是3mm到1mm0
[0017]如圖3中所示，承座的外部周邊表面和環(huán)14的內(nèi)部環(huán)形表面都是凸形的弧。該弧的各弧分別具有如圖示出的半徑&和R2。半徑&大于半徑R2,因此形成在外部周邊表面26上的弧的半徑大于形成在環(huán)14的內(nèi)部環(huán)形表面32上的弧。因此，表面26與表面32之間的距離在橫截面上變化。側(cè)部部分36和38處的輪廓厚度寬于中心部分40處的輪廓。此夕卜，典型地，側(cè)部部分處的輪廓厚度將是2mm到11mm，中心部分處的間隙將是3mm到10mm。
[0018]為了組裝本發(fā)明的TVD，環(huán)14和承座12被放置在固定裝置中，并且引導件被用來迫使彈性體構(gòu)件16介于兩者之間的間隙中。彈性體構(gòu)件16將通常具有均勻的橫截面，使得一旦被插入，輪廓件40的中心部分與輪廓件的側(cè)部36和38相比就將處于更大的壓縮。這種壓縮將阻尼器保持在一起而不需要粘合劑。橡膠件的實際尺寸以及其成分可以根據(jù)TVD的設(shè)計特性被改變。
[0019]這種結(jié)構(gòu)具有許多不同優(yōu)點。具體而言，它減小橡膠件中的局部主應(yīng)變積累，從而增加了 TVD的有效壽命。這種設(shè)計也減小由橡膠件高低報廢件引起的制造組裝廢料。而且，因為表面32和26是彎曲的，因此該組件自定中。
[0020]本文已連同用來實施本發(fā)明的優(yōu)選方法一起描述了本發(fā)明，然而，本發(fā)明自身應(yīng)當僅由所附權(quán)利要求限制，其中我們要求保護:
【權(quán)利要求】
1.一種扭轉(zhuǎn)振動阻尼器，包括: 承座，該承座適于附接至轉(zhuǎn)動部件，所述承座具有外部周邊表面； 環(huán)，該環(huán)環(huán)繞所述承座并與所述承座間隔開，所述環(huán)具有內(nèi)部環(huán)形表面； 橡膠插入件，該橡膠插入件經(jīng)壓縮配合在所述外部周邊表面與所述內(nèi)部環(huán)形表面之間； 所述內(nèi)部周邊表面具有凹形的橫截面并形成具有第一半徑的第一?。? 所述內(nèi)部環(huán)形表面具有凹形的橫截面并形成具有第二半徑的第二弧，其中所述第一半徑小于所述第二半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)振動阻尼器，其中，所述橡膠插入件具有的未壓縮厚度是在所述振動阻尼器的中心處的、在所述外部周邊表面與所述內(nèi)部環(huán)形表面之間的距離的大約120%到大約150%。
3.一種扭轉(zhuǎn)振動阻尼器，包括: 承座，該承座適于附接至轉(zhuǎn)動部件，所述承座具有外部周邊表面； 環(huán)，該環(huán)環(huán)繞所述承座并與所述承座間隔開，所述環(huán)具有內(nèi)部環(huán)形表面； 橡膠插入件，該橡膠插入件經(jīng)壓縮配合在所述外部周邊表面與所述內(nèi)部環(huán)形表面之間； 所述內(nèi)部周邊表面具有凸形橫截面并形成具有第一半徑的第一?。? 所述內(nèi)部環(huán)形表面具有凸形的橫截面并形成具有第二半徑的第二弧，其中所述第一半徑大于所述第二半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扭轉(zhuǎn)振動阻尼器，其中，所述橡膠插入件具有的未壓縮厚度是在所述振動阻尼器的中心處的、在所述外部周邊表面與所述內(nèi)部環(huán)形表面之間的距離的大約120%到大約150%。
【文檔編號】F16F1/38GK104520607SQ201380023242
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月3日
【發(fā)明者】S·曼蘇爾, B·G·克里斯坦森, D·埃夫里爾 申請人:戴科知識產(chǎn)權(quán)控股有限責任公司