CN101198806A - 动力阻尼器 - Google Patents

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CN101198806A CNA2006800213355A CN200680021335A CN101198806A CN 101198806 A CN101198806 A CN 101198806A CN A2006800213355 A CNA2006800213355 A CN A2006800213355A CN 200680021335 A CN200680021335 A CN 200680021335A CN 101198806 A CN101198806 A CN 101198806A
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Abstract

本发明涉及一种动力阻尼器，其中在彼此相邻的质量件(26a，26b)的侧壁上形成与驱动轴(12)的轴线近似垂直并彼此面对的平坦表面(31，31)。在连接支撑件(28a(28b))的将横向尺寸(D)二等分的中点(C)与重物(36a(36b))的重心(G)之间沿着所述驱动轴(12)的轴向的距离为A，具有重物(36a(36b))并平行于所述驱动轴(12)的轴线定位的所述质量件(26a(26b))的横向尺寸为B的情况下，距离A和横向尺寸B设定为满足关系表达式A≤(B/3)的要求。

Description

动力阻尼器
技术领域
本发明涉及一种安装在诸如汽车等的驱动轴之类的旋转轴上的动力阻尼器，该动力阻尼器用于减弱在旋转轴上产生的有害振动。
背景技术
至今为止，公知安装在诸如汽车等的驱动轴或推进轴之类的旋转轴上的动力阻尼器，该动力阻尼器用于减弱在旋转轴旋转时由于引起的不平衡的旋转行为而产生的不应出现的有害振动，例如挠曲振动、扭曲振动等等。
动力阻尼器具有通过以共振方式将旋转轴的振动能量转化为动力阻尼器的振动能量而吸收旋转轴的振动能量的功能，其中动力阻尼器的固有频率等于激发的旋转轴的有害振动的主频率。
例如在日本特开平11-101306号公报中公开的一种上述类型的动力阻尼器包括：橡胶制成的管状件，该管状件具有在其中压配合有旋转轴的轴套和与该轴套的外表面一体形成的接合支撑件；环形质量件，其布置在轴套的径向外侧，通过接合支撑件弹性接合并支撑到轴套上；以及环形固定配件，其用于将轴套固定到旋转轴。公开的动力阻尼器使旋转轴可以容易地装配安装在其中并使固定件抗腐蚀。
日本特开2003-254387号公报公开了一种动力阻尼器，其在驱动轴上同时安装有两个不同的第一隔振件和第二隔振件。动力阻尼器可通过独立地调节第一隔振件和第二隔振件的橡胶弹性体的性质和结构来衰减待控制的驱动轴的两个不同固有频率的振动。
日本特开平11-101306号公报和日本特开2003-254387号公报中公开的动力阻尼器在实际制造时，由于成形复杂，制造操作和制造过程复杂，从而制造成本高。
具体地说，如果通过将橡胶材料浇注在模具中而制造动力阻尼器，则由于日本特开平11-101306号公报和日本特开2003-254387号公报中公开的动力阻尼器的形状和结构复杂，模具具有复杂的空腔结构从而成本高，这会反应到产品的成本上。
由于近年来车辆趋于更加紧凑并且更加节省空间，它们的发动机舱的容积也变小。因此，需要更小的动力阻尼器。不同车辆类型就发动机舱空间和发动机部件而言具有不同的尺寸和形状。由于安装在汽车车体上的机构和装置的布局(即，车辆布局)自由度较小，动力阻尼器的尺寸和形状必须单独布置成不与周围的机构和装置干涉。因此，动力阻尼器和用于动力阻尼器的模具需要在很大的类型范围内制备，从而导致设备投资很高。
发明内容
本发明的总体目的在于提供一种形状和结构简单小巧的动力阻尼器，从而简化用于形成该动力阻尼器的模具的空腔结构以降低制造该动力阻尼器而产生的成本。
根据本发明，多个相邻质量件之间的壁面设置成彼此面对的平坦表面。因此，它们提供了允许在模具打开时容易地移除模具的简单形状，并因此可容易地制造所述动力阻尼器。
另外，根据本发明，通过将隔开距离A和质量件的宽度B设定成满足接合支撑件与质量件之间的位置关系A≤(B/3)，可抑制质量件沿着旋转轴的轴线的横向力矩，并且可将质量件设定成期望的共振频率。因此，通过拉伸/压缩变形或剪切变形(共振)可靠地减弱旋转轴的振动。
根据本发明，当旋转轴旋转时，所述接合支撑件可能会发生沿该旋转轴的径向的拉伸/压缩变形，或者可能会发生沿该旋转轴的周向的剪切变形。所述接合支撑件可能同时发生拉伸/压缩变形和剪切变形。
拉伸/压缩变形指的是所述接合支撑件在其沿所述旋转轴的径向延伸或压缩时发生的变形。剪切变形指的是所述接合支撑件在其沿所述旋转轴的周向，即与所述旋转轴的旋转方向相反的方向被拉动时发生的变形。
附图说明
图1是结合有根据本发明一个实施方式的动力阻尼器的驱动力传递机构的局部省略的垂直剖视图；
图2是图1所示的动力阻尼器的示意性立体图；
图3是结合在图1所示的驱动力传递机构中的动力阻尼器及其附近的放大垂直剖视图；
图4是表示图1所示的动力阻尼器的质量件与接合支撑件之间的位置关系的局部放大图；
图5是表示使用模具形成动力阻尼器的方式的局部垂直剖视图；
图6是根据本发明另一实施方式的具有两个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图；
图7是根据本发明又一实施方式的具有两个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图；
图8是表示重物的比重与刚度之间的关系的曲线图；
图9是表示重物的比重与挠曲量之间的关系的曲线图；
图10是根据本发明再一实施方式的具有三个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图；
图11是根据本发明又一实施方式的具有三个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图；
图12是根据本发明又一实施方式的具有三个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图；
图13是根据本发明又一实施方式的具有三个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图；
图14是根据本发明又一实施方式的具有三个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图；以及
图15是根据本发明又一实施方式的具有三个质量件的动力阻尼器的放大垂直剖视图。
具体实施方式
图1是驱动力传递机构的局部省略的垂直剖视图，其中根据本发明一个实施方式的动力阻尼器安装在作为旋转轴的驱动轴上。
驱动力传递机构10包括驱动轴12、以及接合到驱动轴12的相应端部的Barfield等速万向接头14和三球销等速万向接头16。在Barfield等速万向接头14和三球销等速万向接头16上分别安装有由橡胶或树脂制成的接头罩18、20。动力阻尼器22通过未示出的带安装在驱动轴12的大致中央。
如图2和图3所示，动力阻尼器22包括围绕驱动轴12的外周表面的筒形主体24，沿驱动轴12的径向向外突出的两个质量件26a、26b以及分别使主体24与质量件26a、26b接合的环形接合支撑件28a、28b。主体24、接合支撑件28a、28b和质量件26a、26b由橡胶材料一体成型为单件。
主体24中限定有通孔30，驱动轴1 2延伸穿过通孔30。未示出的带缠绕在主体24的周向侧壁中限定的环形凹口32内。当带张紧时，动力阻尼器22定位并固定在驱动轴12上的适当位置。
接合支撑件28a、28b从主体24沿驱动轴12的径向向外突出，并具有挠性以弹性支撑质量件26a、26b。
具体地说，如图3所示，接合支撑件28a、28b布置在质量件26a、26b与主体24之间，质量件26a、26b与主体24定位在相对于驱动轴12而言的相应的外周侧和内周侧上。接合支撑件28a、28b在其与驱动轴12的轴线基本垂直的一个侧表面中具有相应的弯曲表面29，弯曲表面29在垂直剖面中明显收缩。接合支撑件28a、28b的另一侧表面包括平坦表面，所述平坦表面在与驱动轴12的轴线基本垂直的垂直剖面中是线性的。平坦表面31通过具有预定曲率半径的斜角部33与主体24邻接。
如图3所示，一个接合支撑件28a的平坦表面31和另一接合支撑件28b的平坦表面31基本彼此平行地面对布置在沿着驱动轴12的轴向布置的质量件26a、26b的内侧上。一个接合支撑件28a的弯曲表面29和另一接合支撑件28a的弯曲表面29基本彼此对称并隔开给定距离地布置在沿着驱动轴12的轴向布置的质量件26a、26b的外侧上。
由于彼此面对的平坦表面31、31提供质量件26a、26b之间的壁面，在模具打开时(稍后描述)，可以容易地从模具取出动力阻尼器，因此可以简单地制造。
围绕驱动轴12的周向侧壁延伸的环形质量件26a、26b中限定有剖面为矩形的相应的环形空间34a、34b。重物36a、36b分别容纳在空间34a、34b内。当驱动轴12振动时，重物36a、36b与质量件26a、26b一致地变位。
重物36a、36b均包括在烧结混合有金属粘合剂的钨合金粉末时产生的烧结体。然而，重物36a、36b可均包括通过金属注射成型(MIM)处理或粉末注射成型(PIM)处理产生的成型体，而不是烧结体。这样构成的重物36a、36b具有通常超过14的比重，例如17以上的高比重，因此重量很大。
钨合金的优选实施例有W-1.8Ni-1.2Cu(比重为18.5，元素之前的数字代表重量百分比，对于以下实施例同样如此)、W-3.0Ni-2.0Cu(比重为17.8)、W-5.0Ni-2.0Fe(比重为17.4)和W-3.5Ni-1.5Fe(比重为17.6)等等。由钨合金制成的重物36a、36b的比重是由铁材料制成的重物的比重的两倍以上。如果重物36a、36b的质量与由铁材料制成的重物的质量相同，那么重物36a、36b的体积是那些重物体积的大约1/3到1/2。
换言之，如果重物36a、36b由钨合金制成，那么它们的尺寸比铁材料制成的传统重物小得多。
下面将描述质量件26a(26b)与接合支撑件28a(28b)之间的位置关系。
如图4所示，接合支撑件28a(28b)的平行于驱动轴12的轴线的宽度由D表示，接合支撑件28a(28b)的将接合支撑件28a(28b)的宽度D二等分的中点C(D/2)与重物36a(36b)的重心G之间沿着驱动轴12的轴线的隔开距离由A表示，包括重物36a(36b)在内的质量件26a(26b)的平行于驱动轴12的轴线的宽度由B表示。优选的是，隔开距离A小于等于宽度B的1/3(A≤B/3)。
上述尺寸关系包括这样的例子，其中接合支撑件28a(28b)的沿着驱动轴12的轴线的中点C(D/2)与重物36a(36b)的重心G对齐，使得接合支撑件28a(28b)的中点C与重物36a(36b)的重心G之间的隔开距离A为0。
通过将隔开距离A和质量件26a(26b)的宽度B设定为满足A≤B/3的关系，可抑制质量件26a、26b沿着驱动轴12的轴线的横向力矩，并且可将质量件26a、26b设定成期望的共振频率。上述关系不仅可应用于两个质量件26a、26b，而且可应用于两个以上的质量件。
换言之，如果不满足A≤B/3的关系，那么质量件26a、26b的横向力矩增大，从而难以将质量件26a(26b)设定成期望的共振频率，并且质量件26a(26b)可能有一部分会与驱动轴12或主体24接触，从而对它们产生不利影响。
如图5所示，重物36a、36b可以通过未示出的附件预先放置在模具64的空腔66中，模具64包括下模具60、上模具62、左模具63a和右模具63b，并且可通过限定在上模具62中的供应通道68a至68d将橡胶材料注射到空腔66中。
由于在两个质量件26a、26b之间设置平坦表面31、31，可通过使左右模具63a、63b沿水平方向(图5中箭头所示的方向)远离彼此移位而容易地打开模具64。
根据本实施方式的动力阻尼器22基本如上述构成。下面将描述动力阻尼器22的操作和优点。
首先，穿过在动力阻尼器22的主体24中限定的通孔30将驱动轴12插入至给定位置。之后，将未示出的带缠绕并张紧在主体24的环形凹口32中。此时将动力阻尼器22定位并固定在驱动轴12上的预定位置。
根据本实施方式，由于两个质量件26a、26b之间的壁面是一对平坦表面31、31，它们提供了简单的形状以允许在模具64打开时容易地移除模具64(左右模具63a、63b)，如图5所示，因此可容易地制造动力阻尼器22。
在安装于车辆上的驱动力传递机构10中，动力阻尼器22如上述安装在驱动轴12上。根据本实施方式，重物36a、36b并因此质量件26a、26b体积非常小。因此，由于防止了动力阻尼器22与周围的机构和装置干涉，那些机构和装置可以以增加的自由度在车辆中布局。换言之，车辆布局可以有更多选择。
由于动力阻尼器22可安装在各种车辆布局中，安装动力阻尼器22可选择的车辆范围大大增加。换言之，不必根据车辆类型而改变动力阻尼器22的尺寸或形状。因此，免去了必须设计许多类型的动力阻尼器的麻烦，并且因为不必制备多种类型的模具而降低了设备投资。
根据本实施方式，由于重物36a、36b并因此质量件26a、26b尺寸减小，可设置多个质量件26a、26b(见图2和图3)以有效地吸收在驱动轴12上产生的振动能量并适当地抑制振动。
当驱动轴12由于某种原因而振动时，容纳相应的重物36a、36b的质量件26a、26b发生拉伸/压缩变形和剪切变形中的至少一种。
具体地说，当驱动轴12不期望地振动时，振动从主体24通过接合支撑件28a、28b传递到质量件26a、26b。此时，容纳相应的重物36a、36b并且共振频率与不期望的振动的频率相匹配的质量件26a、26b沿着驱动轴12的径向从接合支撑件28a、28b延伸和收缩，即，发生拉伸/压缩变形。
接合支撑件28a、28b可能变形成沿着驱动轴12的周向，即与驱动轴12的旋转方向相反的方向被拉动，或者说可能发生剪切变形。当然，接合支撑件28a、28b可能同时发生拉伸/压缩变形和剪切变形。
在拉伸/压缩变形或剪切变形时，质量件26a、26b(重物36a、36b)共振。由于质量件26a、26b的形状彼此基本相同，它们具有基本相同的共振频率，因此吸收在驱动轴12中产生的振动能量从而适当地抑制振动。
具体地说，当被挠性接合支撑件28a、28b弹性支撑的质量件26a、26b(重物36a、36b)共振时，驱动轴12的振动减弱。
通过将隔开距离A和质量件26a、26b的宽度B设定成满足接合支撑件28a、28b与质量件26a、26b之间的位置关系A≤(B/3)，可抑制质量件26a、26b沿着驱动轴12的轴向的横向力矩，并且可将质量件26a、26b设定成期望的共振频率。因此，通过拉伸/压缩变形或剪切变形(共振)可靠地减弱驱动轴12的振动。
根据本实施方式，在动力阻尼器22的接合支撑件28a、28b上发生拉伸/压缩变形和剪切变形中的至少一种。如果仅发生剪切变形，那么动力阻尼器沿驱动轴12纵向的尺寸增大，如果仅发生拉伸/压缩变形，那么动力阻尼器沿驱动轴12径向的尺寸增大。然而，根据本实施方式的动力阻尼器22在驱动轴12的纵向和径向上的尺寸都已减小。因此，动力阻尼器22可容易地组装在驱动轴12上。
在以上实施方式中，两个质量件26a、26b彼此靠近地布置(见图2和图3)。然而，质量件26a、26b不限于这些位置。如图6所示，动力阻尼器50可具有布置在主体24的两端处的质量件26a、26b。在这种情况下，用于在其中缠绕和张紧未示出的带的环形凹口32可布置在主体24的中央。
在图6所示的实施方式中，质量件26a、26b，重物36a、36b以及接合支撑件28a、28b形状基本相同，接合支撑件28a、28b和接合支撑件28a、28b提供基本相同的共振频率。然而，动力阻尼器可不限于该构造。如图7所示，动力阻尼器52可具有形状不同的质量件26a、26b，重物36a、36b以及接合支撑件28a、28b，以将接合支撑件28a、28b设定成不同的弹簧常数，从而可设定范围较宽的共振频率。
可通过将主体24和质量件26a、26b接合并省去接合支撑件28a、28b而构成动力阻尼器。可选的是，接合支撑件28a、28b可包含在质量件26a、26b中。
重物36a、36b可具有不同的比重和相同的尺寸。可通过改变聚合物粘合剂或金属粘合剂的类型和用量来调节比重。
可使用钨粉末来代替钨合金粉末，并且可使用通过烧结、MIM处理或PIM处理制造的成型体。
可使用聚合物粘合剂来代替金属粘合剂。如果使用树脂粘合剂，产生比重在从大约7到大约16的范围内的重物。如果使用橡胶粘合剂，产生比重大约为13的重物。图8中示出了在改变聚合物粘合剂与钨合金的比例以改变重物36a的比重时所绘制的重物36a的比重与刚度之间的关系。从图8中可以理解，刚度随比重增大而增大。
如果使用聚合物粘合剂，那么比重应优选在从9到14的范围内。设定该比重范围的原因如下：
为了制造动力阻尼器22，将重物36a预先放置在由图5所示的下模具60、上模具62、左模具63a和右模具63b构成的模具64的空腔66中，并通过限定在上模具62中的供应通道68a至68d注射橡胶材料。在该情况下，重物36a被在空腔66中流动的橡胶材料挤压。换言之，向重物36a施加压力。
重物36a的由压力引起的挠曲量及其比重之间的关系在图9中示出。从图9可以看到，当比重为9以上时，重物36a不发生挠曲。
如果比重超过14，那么聚合物粘合剂的相对量减小。因此，钨合金粉末或钨粉末可能不能充分粘合，从而可能导致重物36a的强度降低。
树脂粘合剂的优选示例包括尼龙树脂、聚苯乙烯类热塑弹性体树脂等等。这种类型的重物36a可通过注射成型处理或压制处理制造。
在以上实施方式中，已经描述了具有两个质量件26a、26b的动力阻尼器22、50、52。然而，本发明不限于这些动力阻尼器。动力阻尼器可具有多个(即，两个以上)的质量件。
例如，在图10至图15中示出了根据其它实施方式的具有三个质量件26a至26c(重物36a至36c)和接合支撑件28a至28c的动力阻尼器100a至100f。
在根据其它实施方式的动力阻尼器100a至100f中，在沿着驱动轴12的轴向布置的左质量件26a与中间质量件26b之间以及中间质量件26b与右质量件26c之间设置以互相面对关系保持的平行的平坦表面31。平坦表面31使模具可以容易地打开。
其它结构和操作细节与具有两个质量件26a、26b的动力阻尼器22、50、52相同，并且以下将不进行详细描述。

Claims (15)

1.一种用于衰减旋转轴(12)的振动的动力阻尼器，该动力阻尼器包括：
主体(24)，该主体具有供所述旋转轴(12)贯穿插入的通孔(30)；
两个以上的质量件(26a，26b)，所述质量件从所述主体(24)沿所述旋转轴(12)的径向向外突出并在其中分别容纳重物(36a，36b)；以及
环形的挠性接合支撑件(28a，28b)，所述接合支撑件布置在所述主体(24)与所述质量件(26a，26b)之间；
其中，所述质量件(26a，26b)中的相邻质量件具有为平坦表面(31，31)的壁面，所述平坦表面基本垂直于所述旋转轴(12)的轴线延伸并彼此面对。
2.根据权利要求1所述的动力阻尼器，其中，所述重物(36a，36b)包括至少含有钨或钨合金以及粘合剂的成型体。
3.根据权利要求2所述的动力阻尼器，其中，所述重物(36a，36b)的比重在9以上。
4.根据权利要求3所述的动力阻尼器，其中，所述粘合剂包括金属粘合剂，并且所述重物(36a，36b)的比重大于14。
5.根据权利要求3所述的动力阻尼器，其中，所述粘合剂包括聚合物粘合剂，并且所述重物(36a，36b)的比重在14以下。
6.一种用于衰减旋转轴(12)的振动的动力阻尼器，该动力阻尼器包括：
主体(24)，该主体具有供所述旋转轴(12)贯穿插入的通孔(30)；
两个以上的质量件(26a，26b)，所述质量件从所述主体(24)沿所述旋转轴(12)的径向向外突出并在其中分别容纳重物(36a，36b)；以及
环形的挠性接合支撑件(28a，28b)，所述接合支撑件布置在所述主体(24)与所述质量件(26a，26b)之间；
其中，如果各个所述接合支撑件(28a，28b)的、将各个所述接合支撑件(28a，28b)的平行于所述旋转轴(12)的轴线的宽度二等分的中点(C)与各个所述重物的重心(G)之间沿着所述旋转轴(12)的轴线的隔开距离由A表示，包括所述重物(36a，36b)在内的各个所述质量件(26a，26b)的平行于所述旋转轴(12)的轴线的宽度由B表示，那么所述隔开距离A和所述宽度B满足关系：A≤(B/3)。
7.根据权利要求6所述的动力阻尼器，其中，所述重物(36a，36b)包括至少含有钨或钨合金以及粘合剂的成型体。
8.根据权利要求7所述的动力阻尼器，其中，所述重物(36a，36b)的比重在9以上。
9.根据权利要求8所述的动力阻尼器，其中，所述粘合剂包括金属粘合剂，并且所述重物(36a，36b)的比重大于14。
10.根据权利要求8所述的动力阻尼器，其中，所述粘合剂包括聚合物粘合剂，并且所述重物(36a，36b)的比重在14以下。
11.一种用于衰减旋转轴(12)的振动的动力阻尼器，该动力阻尼器包括：
主体(24)，该主体具有供所述旋转轴(12)贯穿插入的通孔(30)；
两个以上的质量件(26a，26b)，所述质量件从所述主体(24)沿所述旋转轴(12)的径向向外突出并在其中分别容纳重物(36a，36b)；以及
环形的挠性接合支撑件(28a，28b)，所述接合支撑件布置在所述主体(24)与所述质量件(26a，26b)之间；
其中，所述质量件(26a，26b)中的相邻质量件具有为平坦表面(31，31)的壁面，所述平坦表面基本垂直于所述旋转轴(12)的轴线延伸并彼此面对；并且
如果各个所述接合支撑件(28a，28b)的、将各个所述接合支撑件(28a，28b)的平行于所述旋转轴(12)的轴线的宽度二等分的中点(C)与各个所述重物(36a，36b)的重心(G)之间沿着所述旋转轴(12)的轴线的隔开距离由A表示，包括所述重物(36a，36b)在内的各个所述质量件(26a，26b)的平行于所述旋转轴(12)的轴线的宽度由B表示，那么所述隔开距离A和所述宽度B满足关系：A≤(B/3)。
12.根据权利要求11所述的动力阻尼器，其中，所述重物(36a，36b)包括至少含有钨或钨合金以及粘合剂的成型体。
13.根据权利要求12所述的动力阻尼器，其中，所述重物(36a，36b)的比重在9以上。
14.根据权利要求13所述的动力阻尼器，其中，所述粘合剂包括金属粘合剂，并且所述重物(36a，36b)的比重大于14。
15.根据权利要求13所述的动力阻尼器，其中，所述粘合剂包括聚合物粘合剂，并且所述重物(36a，36b)的比重在14以下。
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