CN101240827B - 筒状振动隔离装置 - Google Patents

Abstract

一种筒状振动隔离装置，内筒(3)设置在外筒内，外筒形成大体筒形的形状，具有一对相对设置的半筒体(20)，并且隔振橡胶(4)适合于连接在外筒(2)和内筒(3)之间。切口(11)沿着分开外筒(2)的切口(10)形成在隔振橡胶(4)的侧壁上。在外筒(2)的内周壁上设有朝向内筒(3)凸出的凸出部分(12)。在将副车架座(1)安装到副车架上时，当切口(10)和(11)收缩以减小外筒(2)的直径时，隔振橡胶(4)从切口(10)侧推送到中间部分中。

Description

筒状振动隔离装置

技术领域

本发明涉及适用于副车架座等的筒状振动隔离装置。

背景技术

作为筒状振动隔离装置的一个例子，已知的是副车架座。这样的副车架座具有外筒，其通过切口分成左右部分，并且，当安装在副车架上时，该切口收缩以减小外筒的直径，从而压缩位于内筒和外筒之间的弹性体。还已知这样的副车架座，其中，在径向上从外筒向内筒凸出并且从内筒向外筒凸出的凸出部分设置成在内筒的轴向上分隔开。在安装时，弹性体被凸出部分的每个顶端压缩，以增加与内筒轴线正交的方向上的弹簧刚度，而轴向的弹簧刚度是通过设置在成对凸出部分之间的弹性体的剪切作用增加的。

专利参考文献1：日本专利特开No.H01-126447。

由于内筒的轴向对应于主载荷的输入方向，因此在这个方向的弹簧刚度需要增加，并且在这个方向的弹簧刚度受在内筒轴向间隔分开的成对凸出部分之间的弹性体体积的影响。为了增加该体积，凸出部分的顶端之间的间隙需要被收缩，但是，如果收缩得太多，在轴向垂直方向的弹簧刚度将过度地增加。因此，当该间隙必须在一定程度上增加时，在那种情况下，在凸出部分之间的弹性体的体积减小，从而在轴向的弹簧刚度减小到要求的水平之下。于是，因为在轴向的位移不能仅仅由在这个部分中的弹簧控制，所以必须通过止挡4A控制位移，如图3中虚线所示，其从弹性体的表面轴向向外地凸出。然而，因为上述止挡4A增加了该装置轴向的尺寸，所以根据型号的不同会有布置变得很困难的情况。

此外，当止挡4A存在时，止挡4A本身具有大的弹簧刚度，并且当止挡4A在空转操作时与发动机侧接触时，微振动会传递到车体侧，因此需要隔离上述振动。

因此，本发明的目的是提供振动隔离装置，该振动隔离装置能够形成上述的大的弹簧刚度，从而可以省略上述的止挡，并且该振动隔离装置还能够增加对轴向弹簧刚度与轴向垂直方向的弹簧刚度之间的弹簧刚度比控制的自由度，并且能够进一步改进振动隔离性能。

发明内容

为了解决上述的问题，依照本发明第一方面的筒状振动隔离装置包括在内和在外设置并通过弹性体彼此连接的内筒和外筒，外筒在圆周方向预先分开，以在安装时减小外筒的直径，设置有一对凸出部分，它们在内筒的轴向间隔分开并在内筒和外筒之间从一侧向另一侧凸出，同时留有预定的间隙，在减小外筒的直径时通过使预定的间隙收缩来压缩弹性体，其中，在与内筒的轴线正交的横截面中，外筒的内周壁形成为曲率半径小于相对的内筒的外周壁的曲率半径，从而在内筒和外筒之间的间隙逐渐地朝向外筒的圆周方向的末端部分收缩。

依照本发明的第二方面，外筒包括在内筒的轴线两侧彼此相对的两个位置分开的两个半筒体。

依照本发明的第三方面，凸出部分与外筒整体形成。

依照第一方面限定的本发明，因为在与内筒的轴线正交的横截面中，外筒的内周壁形成为曲率半径小于相对的内筒的外周壁的曲率半径，所以内筒和外筒之间的间隙逐渐地朝向外筒的圆周方向的末端部分收缩。因此，当直径处于扩大状态的外筒直径减小时，压缩的弹性体难以从外筒的圆周方向的两端逸出。于是，因为弹性体被轴向间隔的凸出部分的顶端压缩，所以减少了在轴向的选出。因此，增加了在成对凸出部分之间的弹性体的压缩填充量，从而使得在轴向的弹簧刚度更大，因此可以省略从弹性体的表面轴向凸出的止挡，从而通过防止由于设置止挡导致装置的尺寸在轴向扩大而使得该装置紧凑和轻巧。因此，该装置能安装在轴向尺寸有限的空间中，从而增加布置的自由。而且，轴向的弹簧刚度以及在与轴线正交方向的弹簧刚度均能比较自由地设定，从而增加了控制轴向弹簧刚度和与轴线正交方向的弹簧刚度的弹簧刚度比的自由度。

此外，因为不需要现有技术中的止挡，因此振动隔离性能可以进一步改进，当在空转操作时不会通过止挡将微振动传递到车体侧。

依照在第二方面限定的本发明，外筒包括在内筒的轴线两侧彼此相对的两个位置分开的两个半筒体。因此，假定轴向为“Z”、连接相对的分开部分的直线方向为“Y”并且与“Y”和“Z”正交的方向为“X”的话，通过使外筒的一对半筒体在“X”方向以相对的方式布置可以容易地设定三个正交轴“X”、“Y”和“Z”的每个方向的弹簧刚度。

依照在第三方面限定的本发明，由于凸出部分与分开结构的外筒是整体形成的，因此它们可以由用于形成外筒内壁侧和外壁侧的拼合模来形成，从而可以容易地进行成形。

附图说明

图1是依照本发明的第一实施例的副车架座的侧视图；

图2是副车架座的平面图；

图3是沿图2中的线3-3截取的横截面视图；

图4是沿图3中的线4-4截取的横截面视图；

图5是半筒体的平面图；

图6是显示了半筒体内侧的视图；

图7-A和图7-B是竖直的截面图，显示了安装前后的状态；

图8是横向的截面图，显示了安装前后的状态；

图9-A和图9-B是依照本发明的第二实施例的半筒体的正视图和透视图；和

图10-A和图10-B是依照本发明的第三实施例的半筒体的正视图和透视图。

具体实施方式

在下文中，将依照附图对体现在副车架座中的实施例作详细的描述。图1是副车架的侧视图。图2是它的平面图。现在参见这些附图，副车架座1包括外筒2、大体上同心地布置在外筒2内的内筒3和连接在上述内筒和外筒之间的隔振橡胶4。隔振橡胶4是用于吸收振动的主要部分，并且由作为弹性体的例子的常规橡胶制成。外筒2和内筒3是利用由金属或树脂组成的适当材料由适当的方法形成，例如铸造等等。

外筒2是通过挤压到位于车身侧的副车架5上的安装孔6中而安装的。附图标记7表示设置在外筒2一端上的法兰，用以安装在安装孔6的外周边上。在内筒3中具有轴向贯穿孔8，其用于插入安装轴9，例如螺栓等等，通过该安装轴9，内筒3与发动机侧(未显示)连接。

外筒2由一对半筒体20形成(参见图5和6，在下文中将详细解释)，它们在直径方向被分成两个部分，其通过隔振橡胶4连接和结合。如图2所示，分开的部分具有在安装时收缩的切口10。在图2中的切口10为收缩的状态(与在图1、3、4中的一样)。外筒2在平面视图中具有大体上椭圆形的形状，所呈的状态为一对半筒体20在不是收缩而是打开的切口10两侧彼此相对。在图中以虚线表示的法兰7的轮廓相应于在上述状态下的外部构形。这样的状态称为“扩大直径状态”，并且两个半筒体20内切的虚圆的半径称为“扩大半径”。

隔振橡胶4的横向侧还形成有切口11，其与切口10串联连接，并朝向内筒3凹进。在安装到副车架5上之前的状态下，预定的比较大的初始间隙w1用虚线表示。通过当减小扩大的直径时收缩初始的间隙w1，外筒2能压入并安装在副车架5的安装孔6中。安装之后收缩的间隙由w2表示。在图1和图2中以实线显示的是减小直径的状态。

相互成直角的三个轴由X、Y和Z表示，如图1所示，Z轴平行于内筒3的轴线延伸。此外，如图2所示，切口10和11各自在内筒3的中心C0(位于Z轴上)两侧相对设置。在相对的切口10之间连接并通过C0的轴线由Y表示，而与轴线Y垂直并通过C0的轴线由X表示。在下文的解释中，与轴线X、Y和Z平行的延伸方向可以简单地称为X、Y和Z方向。此外，如图1和2中所示的状态相当于使用状态，因此Z方向是上下方向，X方向是前后方向，Y方向是左右方向。

图3是沿图2中的线3-3截取的横截面视图，其中在中央方向凸出的凸出部分12与外筒2的内壁整体形成。该凸出部分12的形式为在Z方向具有预定间隙“a”的一对弧形壁，Z方向对应于内筒3的中心轴线，也就是图中的上下方向。每对凸起12以相对的方式在径向向内凸出，间隙“b”形成在每个顶端13与内筒3的外周壁之间。在凸出部分12的每个顶端13与相对的内筒3的外周壁之间形成有压缩部分14，以这样的方式，在安装时隔振橡胶4的一部分被每个顶端13压缩。

在图中上下方向的一对凸出部分12之间具有由隔振橡胶4的一部分填充的封装部分15。隔振橡胶4起橡胶弹簧作用，具有由体积、压缩程度等自身确定的弹簧刚度。压缩部分14和封装部分15在压缩量和隔振橡胶的体积上是不同的，以便产生不同弹簧刚度的弹簧。

压缩部分14主要与X轴方向的弹簧刚度相关，也就是说，与在X方向的弹簧刚度的大小相关。此外，尽管压缩部分14的Y轴方向的弹簧刚度，即Y方向的弹簧刚度的大小由于切口11的存在显著地变小，压缩部分14在一定程度上也与该弹簧相关。封装部分15与Z轴方向的弹簧刚度相关，也就是说，与在Z方向的弹簧刚度的大小相关。在上下凸出部分12之间的间隙“a”对封装部分15的隔振橡胶的体积产生影响，并且根据要求的弹簧刚度的大小设定。

图4是沿图3中的线4-4截取的横截面视图。内筒3的外周壁大体上形成为椭圆形，其相当于直地切去椭圆的长轴的各个末端形成的形状。该长轴平行于Y轴朝向切口10和11延伸，而短轴平行于X轴延伸。在该图中，所示的切口10和11处于收缩的安装状态(在安装之后的状态)，其中外筒的直径减小。

在图中外筒2的左半部分，外筒2和凸出部分12形成为同心圆弧的形状，每个曲率半径R1和R2的中心C1在X方向与内筒3的中心C0稍微偏离。每个半径R1和R2都分别小于关于内筒3的相对部分的曲率半径R3。在图中外筒2的右半部分类似地形成。这里，外筒2、凸出部分12和内筒3的相对的外周部分均由曲率半径为R1、R2和R3的曲线形成。

在如图所示的安装之后的状态，外筒2和凸出部分12在X方向朝向内筒3的中心C0移动，外筒2和凸出部分12的中心C1均与内筒3的中心C0稍微偏离并且设置得与其非常接近。因此，在X轴上，外筒内壁和凸出部分12的顶端13在圆周方向的中间点P和Q均位于离内筒3外表面的圆周方向的中间点S最远的位置，这样，在凸出部分12的顶端13和内筒3的外周表面之间的间隙“b”在点Q和S之间变得最大，并且朝向位于圆周方向末端的切口10逐渐地减小或收缩。并且，在Y轴方向，该间隙变为向外收缩。

该间隙“b”依照副车架座1安装前后的状态变化，并且切口10和11的宽度也类似地变化。也就是说，切口10和11从相当于如虚线所示最大打开的初始切口宽度的初始间隙w1变成如实线所示的安装之后的最窄切口宽度w2。

图5显示的是外筒2的一个半筒体20从图4中所示状态围绕Z轴旋转90度后的状态的平面图，而图6是显示了该半筒体20内周侧面的视图。凸出部分12形成为阶梯的形状，并设在从半筒体20轴向的两端向内缩进的位置(参见图6)，并且凸出部分12的两个圆周末端16从半筒体20的大体上为半圆形的侧壁21的两个圆周末端22在圆周方向向内缩进(参见图5)，以便例如以140度的开口角度形成。该开口角度可以依照需要的弹簧刚度值任意设定。侧壁21的内圆周壁和凸出部分12的顶端13同心地设置，以使从中心C1开始的半径分别为R1和R2。利用分成内圆周侧和外圆周侧的拼合模(未显示)，上述半筒体20可容易地与凸出部分12整体地形成。

接下来，将解释该实施例的操作。图7显示的是在副车架5上安装副车架座1的状态的横截面视图，其中“A”是安装之前的状态，“B”是安装之后的状态。在图7-A中，外筒2是在安装之前的扩大直径D1的状态，其比安装孔6的内径D0大(D1＞D0)。此外，在安装之前在顶端13和内筒3之间有间隙b1。

当在这种状态下把外筒2的顶端安装进安装孔6并将副车架座1压入安装孔6中时，切口10和11收缩以将外径D1减小到内径D0，从而外筒2和隔振橡胶4被压入安装孔6中。然后，外筒2的侧壁通过隔振橡胶4的排斥力被紧紧地挤压和固定到安装孔6的周边，从而变成如图7-B所示的状态。

在图7-B的安装状态下，在安装之后外筒2的外径与安装孔6的内径D0一致。于是，在安装之后顶端13和内筒3之间的间隙收缩为间隙b2，这样，形成了压缩部分14。通过以压缩量(b1-b2)被压缩的隔振橡胶4，压缩部分14使得在X方向的弹簧刚度较大。而且，隔振橡胶4的一部分从内筒3侧挤入位于Z方向的一对凸出部分12之间的封装部分15，从而被压缩，这样，在Z方向的弹簧刚度通过压缩的隔振橡胶4被增加。

图8是显示了安装前后的状态的横截面视图，其中在附图的左侧“A”表示在安装之前的状态，而在附图的右侧“B”表示安装之后的状态。如图所示，在安装之前，在外筒2的凸出部分12的顶端13与内筒3的外周壁之间的初始间隙b1处于扩大的状态，而封装部分15的体积从压缩之前的大尺寸V1变为压缩之后的小尺寸V2。

在体积上这样的变化是如此的大，以致于该体积变化是通过使一对半筒体20均在中心方向移动以使得它们之间的间隙收缩来产生的，同时使切口10的宽度从w1减小到w2。然后，与减小的体积(V1-V2)对应的隔振橡胶4被压缩地保持在压缩部分14和封装部分15中。

如图中的左侧所示，在初始状态，外筒2的各个曲率半径R1和R2以及凸出部分12的中心C1均与内筒3的中心C0偏移。因此，在X轴上，外筒内壁圆周方向的中间点P和凸出部分12的顶端13的圆周方向的中间点Q均位于离内筒3外表面圆周方向的中间点S最远的位置，而在安装之前的在凸出部分12的顶端13与内筒3的外周表面之间的初始间隙“b1”是在点Q和S之间最大。

另一方面，如图中的右半侧所示，在压缩之后的状态中，外筒2的每个半筒体已沿X轴的方向向内移动，从而变化到这样的程度，即R1的中心C1大体上位于内筒3的中心C0上，这样点Q和S之间的间隙进一步地减小到安装之后的间隙b2(b1＞b2)。

当隔振橡胶4以上述的方式从体积V1压缩到V2时，在封装部分15中的隔振橡胶4的弹簧刚度增加。另外，该弹簧刚度由接纳和压缩在封装部分15中的隔振橡胶的体积确定，并且可以不依赖压缩部分14的压缩量设定。此外，可以通过调整如图3所示轴向的一对凸出部分12之间的间隙“a”来自由地设定轴向的位移量，以便保证必要的行程。

此外，因为在Z方向的弹簧刚度很容易被更大地增加，就可省去如图3所示在Z轴方向从隔振橡胶4的上端表面凸出(在图中往上)的止挡4A，这样就可在轴向有限的空间中安装。因此，整个装置在轴向的尺寸减小了，这样它可以形成得更轻和更紧凑，从而增加了布置的自由度。此外，在Z方向的弹簧刚度和在X方向的弹簧刚度均能相对自由地设定，从而增加了在Z方向和X方向的弹簧刚度比控制的自由度。

此外，外筒2的内壁与内筒3的外周壁之间的间隙是在中间点P和S之间最大，并且逐渐地朝向凸出部分12的圆周方向的末端16收缩，并且在封装部分15中的隔振橡胶4的位于内筒3附近的部分也通过凸出部分12的顶端13而从上侧和下侧收缩。因此，隔振橡胶4很难在压缩时逸出到外部。于是，隔振橡胶4从切口10和11侧朝向中间部分推送(在图8中的点Q的方向)，较大量的隔振橡胶4被挤进封装部分15，从而有助于形成较大的弹簧刚度。

在安装之后的状态，如图3所示，当载荷在上下方向输入时，也就是说，在Z轴方向输入时，封装部分15产生了主要包括剪切的大的弹簧刚度。当Z轴方向是主载荷的输入方向并且必须要求大的弹簧刚度时，可使封装部分15填充大量压缩的隔振橡胶4，以形成足够的弹簧刚度。另外，当在上下凸起12之间的间隙“a”设定得足够大时，可以在Z轴方向实现大的位移。

另一方面，在X轴方向输入的载荷被弹簧在变形时吸收，该弹簧变形主要包括压缩部分14的压缩。此时，压缩部分14先前被压缩了较大的压缩量(b1-b2)，由此弹簧刚度可以设定得足够大。然而，因为在安装之后的间隙b2比较窄，所以在X方向可允许的变形量是较小的。然后，在Y方向输入的载荷由最小的弹簧刚度控制(参见图4)。

此外，弹簧刚度的大小可以分别通过调整在Z方向的一对凸出部分12之间的间隙“a”和通过调整在X方向的凸出部分12的顶端13与内筒3之间的间隙“b”来自由地改变。因此，在X方向的弹簧刚度与在Z方向的弹簧刚度之间的弹簧刚度比可容易地控制。

此外，如图3和图4所示，外筒2通过以180度间隔的两个切口10分开，因此具有在X方向彼此相对设置的一对半筒体20，因此在X、Y和Z不同方向中的弹簧刚度均可以容易地设定为在三个成直角的轴向中的期望值。

另外，因为凸出部分12与以分开的结构形式提供的外筒2的一对半筒体20的每个半筒体整体形成，因此它们可以通过用于成形半筒体20的内周表面和外周表面的较简单的拼合模来形成，由此可以容易地成形。同时，因为左右半筒体20的每个都分别可以作为左半部和右半部使用，所以模具和构件的数目可以减少，从而降低了成本。

另外，因为在现有技术中的止挡4A可以省去，所以防止了微振动在空转操作时通过止挡4A传递，因此可以进一步改善振动隔离性能。

图9显示了依照另一实施例的半筒体20，图9-A和图9-B分别是该半筒体的正视图和透视图。在这个实施例中，在凸出部分12的中间位置上设置了分隔槽30。凸出部分12被分成在分隔槽30两侧的两个分隔的阶梯12a和12b。分隔槽30相对于上部和下部阶梯12而言形成在相同的位置。凸出部分12可以是超过三个阶梯的多阶梯形式。利用这样的结构，用于设定弹簧刚度值的自由度增加了，并且隔振橡胶4可以容易地挤入凸出部分12之间。

图10显示了图9的另一个实施例，其中图10-A是正视图，图10-B是透视图。第一阶梯和第三阶梯的凸出部分12具有与如图9中所示的相同的结构。第二阶梯和第四阶梯的凸出部分12形成小阶梯12c，以关闭分隔槽30的区域。小阶梯12c设为从分隔槽30侧与每个分隔的阶梯12a和12b的大约一半的圆周长度重叠。小阶梯12c与每个分隔的阶梯12a、12b的重叠程度以及小阶梯12c的数目是任意选择的。利用这样的结构，用于设定弹簧刚度值的自由度进一步增加了，并且隔振橡胶4可以容易地挤入凸出部分12之间。

应该理解的是，本发明不局限于上述的实施例，并且在本发明的范围和实质内可以对它进行各种改进和应用。例如：凸出部分12可以从内筒3凸出到外筒2，并且可以交替地从外筒2和内筒3凸出。外筒2的划分不是局限于划分为两个部分，而是可以任选地划分为不少于三个部分的多个部分。于是，弹簧刚度的方向可以通过划分的数目根据弹簧的不同方向变化。此外，内筒3的外周可以形成非圆形的形状，例如椭圆形等等，以便通过使与凸出部分12相对的部分的曲线大于凸出部分12的曲线来改变弹簧刚度。在图1的实施例中以及图9和图10的每个实施例中的凸出部分12的径向凸出量可以彼此改变。此外，本发明可以应用到除了副车架座以外的各种公知的筒状振动隔离装置，例如悬架衬套等。

Claims (3)

1.一种筒状振动隔离装置，包括内筒和外筒，所述外筒通过弹性体而设置在内筒之外，所述外筒在圆周方向预先切开，以在安装时减小外筒的直径，且所述外筒具有在轴向上的中间位置凸出并且在轴向上间隔分开的一对凸出部分，所述凸出部分在所述内筒和外筒之间从一侧向另一侧凸出，同时留有预定的间隙，并且通过在减小所述外筒的直径时使所述预定的间隙收缩来压缩所述弹性体，其中，在凸出部分的每个顶端与所述内筒和外筒的另一侧之间形成有压缩部分，使得在安装时弹性体的一部分被凸出部分的每个顶端压缩；在上下方向的该对凸出部分之间具有由弹性体的一部分填充的封装部分；并且，在与内筒的轴线正交的横截面中，所述外筒的内周壁的曲率半径小于相对的所述内筒的外周壁的曲率半径，从而在所述内筒和所述外筒之间的间隙逐渐地朝向所述外筒的圆周方向的末端部分收缩。

2.根据权利要求1所述的筒状振动隔离装置，其中，所述外筒包括在所述内筒的轴线两侧彼此相对的两个位置切开的一对半筒体。

3.根据权利要求1或2所述的筒状振动隔离装置，其中，所述凸出部分与所述外筒整体地形成。

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