CN101265954A - 径向柔性衬套 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种径向柔性衬套，其包括外部环形件、被外部件包围的内部刚性件、弹性体，其粘附地连接内部刚性件和外部件。弹性体包括若干从内部刚性件径向延伸到外部件且相互隔开的臂。柔性衬套还包括至少一个径向挡块，用于限制内部刚性件的径向位移。该径向挡块设置在外部件上位于臂之间，该径向挡块包括一拱形件，该拱形件具有连接到外部件上的两个末端和朝向刚性件的顶部，该拱形件与外部件共同限定出一管状空腔。

Description

径向柔性衬套

技术领域

本发明涉及一种径向柔性衬套，该衬套用于放置在两个刚性部件，如变速箱及其支撑底盘之间，以达到连接和减震的目的。

更具体地说，在这样的设备中，本发明涉及那些设备，其包括：

-外部环形件，限定出一中心轴线，

-被所述外部件包围的内部刚性件，

-弹性体，其粘附连接所述内部刚性件的外周边和所述外部件，所述弹性体包括多个从所述内部刚性件径向延伸到所述外部件且相互隔开的臂，和

-至少一个径向挡块，用于限制所述内部刚性件的径向位移。

背景技术

这种径向衬套在现有技术中是已知的。

发明内容

本发明的一个特殊目的是进一步改进这种衬套。

为此，根据本发明，在所讨论的这种径向衬套中，所述径向挡块设置在所述外部件上位于所述臂之间，并且包括一拱形件，该拱形件具有连接到所述外部件上的两个末端和朝向所述刚性件的顶部，所述拱形件与所述外部件共同限定出一管状空腔。

通过这些设置，提高了这种衬套的使用寿命和性能。

在优选实施例中，可能使用一种或多种如下设置：

·拱形件与外部件一体成型，并且优选在基本平行于中心轴线的方向上延伸；

·拱形件的形状基本上为选自如下形状组中的一种：

三角型、梯形、矩形、弧形；

所述拱形件还包括朝向刚性件的对称轴线；

·管状空腔填充有弹性材料；

·填充管状空腔的弹性材料与形成弹性臂的弹性体一体成型；

·拱形件具有切口，以允许在管状空腔内的弹性材料与弹性体连接；

·填充管状空腔的弹性材料与构成弹性臂的弹性材料具有不同的特性；

·通过使弹性材料在轴向上从管状空腔突出，至少一个径向挡块也被设置成轴向挡块；

·外部环形件是由选自下列材料组中的一种材料制成：

合成化合物、玻璃纤维、玻璃纤维强化塑料、金属化合物(特别是铝)；

·设有多个径向挡块，每个挡块包括一拱形件；

·至少有两个拱形件是具有不同形状的；

·该径向挡块呈现出不同的径向刚度。

本发明还具有的优点是制造这种设备只需要较少的材料，因而可更便宜地生产。

此外，本发明的另一目的是提供一种制造径向柔性衬套的方法，该衬套包括内部刚性件，其被外部环形件包围，该外部环形件限定出第一中心轴线。

所述方法包括如下步骤：

-模制外部环形件和至少一个拱形件，该拱形件具有连接到所述外部件上的末端和朝向所述内部刚性件的顶部，所述拱形件与所述外部件共同限定出一管状空腔，

-模制弹性体，该弹性体粘附地连接所述外部件的内周边，所述弹性体包括多个从所述内部刚性件径向延伸到所述外部件且相互隔开的臂，和

-放置所述内部件，使得弹性臂连接所述内部件，以及拱形件提供至少一个径向挡块，该挡块设置在环形件上位于所述臂之间，用于限制所述内部刚性件的径向位移。

在上述方法的一种变形方案中：

-所述外部件和所述弹性体是双注塑模制而成，该双注塑步骤包括：

(a)第一步：注射第一种材料，从而制造出所述外部环形件和所述至少一个拱形件，和

(b)第二步：注射第二种材料，从而制造出所述弹性体；

-将所述内部刚性件插入到所述弹性体内，从而在径向上对所述弹性臂进行预压缩；

-所述管状空腔在用于模制所述弹性臂的同一操作中进行填充；

-所述管状空腔在用于模制所述弹性臂的操作的后续操作中进行填充；

-其中，在填充所述管状空腔的同一操作中，在弹性材料中从管状空腔挤压出轴向挡块。

这些设置导致一种固有操作应力较低从而疲劳寿命较长的设备，特别是导致在正常操作方式下不存在局部高应力区域的设备。

附图说明

通过以下给出的非限制性的两个实施例的详细描述并且参照附图，进一步了解本发明的其它特性和优点，其中：

图1是本发明第一优选实施例的径向柔性衬套的三维视图。

图2是本发明第一实施例的外部环形件的三维视图。

图3是与图2类似的视图，示出其第二实施例。

图4是本发明第一实施例的平面图，其中，没有插入内部刚性件。

具体实施方式

在不同的图中，相同的附图标记指示相同或相似的部件。

如图1所示的径向柔性衬套包括一外部环形件1，其限定出一中心轴线A，和一中空内部刚性件2，内部刚性件2被外部环形件1包围。为了与外部主体相配合或相连接，预先设置好外部环形件1和内部刚性件2。该衬套用于限制在所述外部主体之间的径向移动和可能的轴向移动，并且一旦该内部刚性件2与径向挡块5接触时，提供一给定的刚度。取决于实施例的设置，在不同的径向方向能够具有不同数值的刚度。

在这里示出的这个具体实施例中，内部刚性件2采用金属圆柱体的形式(或其它类似刚性材料)。在该内部刚性件2内设有键(key)9，以在外部主体之间加入一锁定机构，防止它们之间的旋转滑动。该键9由一凹槽组成，该凹槽明显地平行于内部刚性件2的中心轴线并且沿着内部刚性件的内周面延伸。

外部环形件1是一薄壁的、纵向延伸的由可适度变形的材料制成的圆柱体结构，可适度变形的材料如尼龙、其它合成化合物、玻璃纤维、或玻璃纤维强化塑料。然而，在某些情况下可以使用刚性材料如特别是铝的金属化合物。这些将在以后详述。

内部刚性件2和外部环形件1都在由中心轴线A限定的基本平行的方向上延伸。

一弹性体3以一薄层粘附地连接并径向包围内部刚性件2的外周面和外部环形件1的内周面。在它们之间设置四个隔开的弹性臂4，这些弹性臂从内部刚性件2径向延伸到外部环形件1。该弹性材料特别可以是天然橡胶，

或其它相近柔性材料。

以相同数目，在所述外部件1上在每个弹性臂4之间的中间设有四个径向挡块5，用于限制内部刚性件2的径向位移。每个径向挡块5基本是梯形的，并包括指向内部刚性件2方向的对称轴线。虽然在这里没有示出，但当受到径向力时，径向挡块5注定要与该内部刚性件2接触的最里面部分可以成型，以便完备内部刚性件2的形状。当然，径向挡块并不限于梯形，可以是三角形、矩形或圆形、或甚至任何其它不规则形状。另外，每个径向挡块可以具有不同形状，该形状适宜限制内部件2的径向位移，或者例如一旦径向挡块5和内部件2接触，则产生一定的刚度特性。同样地，只要仍然呈现出挡块的基本功能，即限制内部刚件2的移动，那么就不需要径向挡块5的形状具有对称性。

在径向力作用下，该内部刚性件2会在径向方向发生位移。该位移将首先主要与对应于弹性臂4的刚度特性的第一硬度特性成线性关系，并且一旦内部刚性件2和径向挡块5之间形成接触时，与对应于径向挡块5和包含在其内的弹性材料的硬度特性的第二硬度特性成线性关系。接触时，径向挡块5增加的径向刚度将会大部分地限制内部刚性件2的移动。

另外，所描述的实施例还可以进一步包括轴向挡块8。这些轴向挡块通过使一定量的弹性材料纵向超过外部件2并朝着外部件的任一纵向方向突出而形成。该设置允许轴向挡块8在使中心刚性件2相对于外部件1发生位移的轴向力的作用下，接触外部主体，从而抑制和限制衬套的移动。由于轴向挡块8可以在衬套的每一边具有不同的尺寸和成分，这导致在纵向轴线上的两个独立可调的方向。

在图2中能够更容易看到径向挡块5的构造。如图所示，该径向挡块5包括一拱形件6，该拱形件具有连接到外部件1上的两个末端和朝向刚性件2的顶部，该拱形件6与外部件1共同限定出一管状空腔7。管状空腔7优选在基本平行于中心轴线A的方向上，即在与外部件1的纵向轴线共线的方向上延伸。然而，该管状空腔7可以偏离该纵向方向，特别是如果径向挡块5是机械地或粘附地连接到外部件1。在讨论的实施例中所示的拱形件6与外部环形件1一体成型，但是可以使用将拱形件6连接到外部件1上的任何方法，比如通过机械互连，焊接或粘附。

取决于需要的性能特性，管状空腔7可以保持没有物质，或可以填充弹性材料。如果要保证径向柔性衬套的性能目标，那么这些所述管状空腔7的每个都可以填充具有不同特性的弹性材料，以使在包含径向挡块5的每个径向(或轴向)方向上能够呈现出不同的径向(或轴向)刚度。这导致在径向方向(和可调轴向方向)上的四个独立可调的正交方向。

在本发明的又一实施例中，如图3所示，径向挡块5也可以进一步包括在拱形壁6内的切口10，从而允许在所述管状空腔7内的弹性材料与所述弹性体3相连接。填充管状空腔7的弹性材料因而与形成弹性臂4的弹性体3一体成型，该弹性材料因此被预先设置好，以在模制弹性体3时的一个操作中进行填充。这些纵向延伸的切口10可以设在拱形壁6上的任何地方，但是优选设在相对于内部刚性件2的最里面的壁上。这些切口10设计成对讨论的本发明不会产生显著的性能影响，但是用于使制造操作简易，特别是使得用弹性弹性对管状空腔7的填充更加方便。

这些设置带来一种多轴线全可调的衬套，因为我们能够根据每一根这些轴线的位移的定位，来控制三个基本正交轴线中的每一根轴线的刚度和位移(在两个径向方向上和在沿着中心轴线的纵向方向上)，因此导致6个独立可调的方向。

一种制造径向柔性衬套的方法详述如下。

该方法包括下列步骤：

-模制包括拱形件6的外部环形件1，该拱形件6具有连接到外部件1上的两个末端和朝向内部刚性件2的顶部。拱形件6与外部件1共同限定出管状空腔7，并且所述拱形件6还提供至少一个径向挡块5，该挡块设置在环形件上位于弹性臂4之间，用于限制内部刚性件2的径向位移。

-模制弹性体3，其粘附地连接该外部件1的内周边。该弹性体3包括多个从内部刚性件2径向延伸到外部件1且相互隔开的臂。

-放置内部件2，使弹性臂4连接内部件2的外周边。

外部件1和弹性体3优选双注塑模制而成。双注塑模制是一种模制操作，其中，第一部件在第一半模(partial mold)中模制，第二部件在如第一模制的同一半模中模制。双注塑模制的特点在于：能够在同一机器上模制出包含两个注塑步骤的部件，并使用至少相同的半模。

本实施例的双注塑步骤包括：

-第一步：将第一种材料注射到第一模具中，从而制造出所述外部环形件1和所述至少一个拱形件6，和

-第二步：将第二种材料注射到第二模具中，从而制造出弹性体3，该第二模具包括至少部分第一模具并包含外部环形件1。

该衬套存在两种装配方法：

1)第一种，在第一操作中模制外部件1和弹性体3，接着，通过插入在弹性体3内而粘附地放置内部刚性件2，从而在径向上对弹性臂4进行预压缩；

2)第二种，在模制外部件1和弹性体3之前，将内部刚性件2放置在模具内。因此，内部刚性件2在模制工序中通过弹性体3而被保持在位。

典型的是，在模制操作前，将内部刚性件2放置到模具内并且通过模制工序将内部刚性件保持在衬套内(上述第二种方法)。

然而在操作中，有利的是，弹性体3处于预压缩状态。在现有技术中已知，在压缩条件下操作的橡胶比在张力条件下操作具有更长的疲劳寿命。因此，为了提高衬套的疲劳寿命，使衬套处于预压缩是十分重要的。为了这个缘由，我们试图在本发明中对弹性体3进行预压缩。为获成功，人们可选其一：

-把内部刚性件2插入模制成的弹性体3内(由此从里边朝外对弹性臂4进行预压缩)，或

-压缩外部件1，比如当衬套插入一外部主体内的时候(由此从外边朝里对弹性臂4进行预压缩)。

第一种模制方法可以通过利用第二内部件(未示)来完成，该第二内部件优选具有与该外部件1相同的材料。这将允许第二内部件在同一模制步骤中与外部件1一起模制。然后，在第二内部件和外部件1之间模制弹性体3。然后从模具中移出模制成的衬套，并且在单独的较后操作中，内部刚性件2可插入到第二内部件内，采用过盈配合，以使第二内部件膨胀，从而从里面朝外对弹性体3进行预压缩。

然而最想要的方法是通过外部件1来预压缩。当衬套放入一外部主体的支撑托架(未示)内的时候，发生该零件的预压缩，该支撑托架的内径小于该外部件1的外径。因为在插入较小直径的外部主体(未示)的过程中，衬套的外径正被迫向内缩，在该零件的外侧的干涉迫使衬套的弹性体3发生预压缩。

在已选择的预压缩方法导致外部件1向内压缩(第二种可选方案)的情况下，那么外部件1最好是由可变形的材料制成，例如合成化合物、玻璃纤维、玻璃纤维强化塑料或类似物。然而，如果预压缩是通过内部刚性件2的插入而获得，该外部件1能够由可变形材料构成，但还是优选由刚性部件构成，比如特别是铝的金属化合物。

如上所述，管状空腔7可以保持没有物质，或可以填充弹性材料，但是外部件1的厚度不会产生显著变化。然而，在切口10设置在拱形件6内的情况下，当模制弹性体3的同时，将实现对管状空腔7的填充。

在没有设置切口10，拱形件6因此有效地从弹性体3密封管状空腔7的情况下，执行后续(或同时发生的双注塑)操作，以填充所述管状空腔7。在这种情况下，可以为每个径向挡块5，独立地选择嵌入的弹性材料，从而提供在每个径向方向上改变刚度的机会。

轴向挡块8可以在纵向方向上从径向挡块5突出，更明确地，从管状空腔7的任意点突出，但是优选在填充管状空腔7以后完成，从而允许弹性材料填充所述管状空腔7，以形成轴向限制。

轴向挡块8，将显然具有取决于填充所述管状空腔7的弹性材料的刚度特性，因此提供一种调整衬套轴向刚度的方法。

应当理解的是，本发明并不限制于以上仅作为示例的实施方式；本发明也同样扩展到其它实施方式。

Claims (19)

1. 一种径向柔性衬套，包括：

-外部环形件，其限定出一中心轴线，

-被所述外部件包围的内部刚性件，

-弹性体，其粘附地连接所述内部刚性件的外周边和所述外部件，所述弹性体包括多个从所述内部刚性件径向延伸到所述外部件且相互隔开的臂，和

-至少一个径向挡块，用于限制所述内部刚性件的径向位移，

其中，

所述径向挡块设置在所述外部件上位于所述臂之间，并且包括一拱形件，该拱形件具有连接到所述外部件上的两个末端和朝向所述刚性件的顶部，所述拱形件与所述外部件共同限定出管状空腔。

2. 如权利要求1所述的衬套，其中，所述拱形件与所述外部件一体成型，并且优选在基本平行于中心轴线的方向上延伸。

3. 如前述任一权利要求所述的衬套，其中，所述拱形件的形状基本为选自如下形状组中的一种形式：三角形、梯形、矩形、弧形；所述拱形件进一步包括朝向所述刚性件的对称轴线。

4. 如前述任一权利要求所述的衬套，其中，所述管状空腔填充有弹性材料。

5. 如权利要求4所述的衬套，其中，所述填充所述管状空腔的弹性材料与形成所述弹性臂的所述弹性体一体成型。

6. 如权利要求5所述的衬套，其中，所述拱形件具有切口，该切口允许在所述管状空腔内的弹性材料与所述弹性体相连接。

7. 如权利要求4所述的衬套，其中，所述填充所述管状空腔的弹性材料具有与构成所述弹性臂的弹性材料不同的特性。

8. 如前述任一权利要求所述的衬套，其中，通过使弹性材料在轴向上从所述管状空腔突出，所述至少一径向挡块也被设置成轴向挡块。

9. 如前述任一权利要求所述的衬套，其中，所述外部环形件是由选自下列材料组中的一种材料制成：合成化合物、玻璃纤维、玻璃纤维强化塑料、金属化合物(特别是铝)。

10. 如前述任一权利要求所述的衬套，其中，设有多个径向挡块，每个包括一拱形件。

11. 如权利要求10所述的衬套，其中，至少有两个拱形件具有不同形状。

12. 如权利要求10所述的衬套，其中，所述径向挡块呈现出不同的径向刚度。

13. 一种制造径向柔性衬套的方法，该衬套包括内部刚性件，该内部刚性件被外部环形件包围，该外部环形件限定出第一中心轴线，所述方法包括如下步骤：

-模制外部环形件和至少一个拱形件，该拱形件具有连接到所述外部件上的两个末端和朝向所述内部刚性件的顶部，所述拱形件与所述外部件共同限定出一管状空腔，所述拱形件还提供至少一个径向挡块，该径向挡块设置在环形件上位于所述臂之间，用于限制所述内部刚性件的径向位移；

-模制弹性体，该弹性体粘附地连接所述外部件的内周边，所述弹性体包括多个从所述内部刚性件径向延伸到所述外部件且相互隔开的臂；以及

-放置所述内部件，使弹性臂连接所述内部件的外周面。

14. 如权利要求13所述的方法，其中，所述外部件和所述弹性体是双注塑模制而成的，该双注塑步骤包括：

(a)第一步：将第一种材料注射到第一模具中，从而制造出所述外部环形件和至少一个拱形件，和

(b)第二步：将第二种材料注射到在第二模具中，从而制造出所述弹性体，该第二模具包括至少部分第一模具并包含所述外部环形件。

15. 如权利要求13或14所述的方法，其中，所述内部刚性件通过插入所述弹性体而被放置，从而在径向上对所述弹性臂进行预压缩。

16. 如权利要求13或14所述的方法，其中，将所述内部刚性件放入一模具中，该步骤发生在该模具中模制所述弹性体和所述外部件的步骤之前。

17. 如权利要求13所述的方法，其中，所述管状空腔是在用于模制所述弹性臂的同一操作中进行填充。

18. 如权利要求13所述的方法，其中，所述管状空腔是在用于模制所述弹性臂的操作的后续操作中进行填充。

19. 如权利要求17和18中任一权利要求所述的方法，其中，在弹性材料中从管状空腔突出形成轴向挡块。

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