CN101327809B - 用于汽车中的支架的减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于汽车中的支架的减振器，具体提供一种支架，该支架在汽车底盘的底板上方支撑仪表板并包括搭接接头，该搭接接头可消减通过支架传递至仪表板的低频率范围的振动。该支架形成为上部构件和下部构件两个部件，两个部件之间具有重叠部分。重叠部分连接到弹性体衬垫以形成重构的支架。弹性体衬垫可以连结到重叠部分，或与穿过重叠部分中形成的孔的橡胶凸起连接。重叠部分在垂直方向上和底板有间距，以使弹性体衬垫定位高于由汽车排气系统产生的热量。弹性体衬垫可以形成为多个分段，各个分段之间具有垂直定向的间隔。本发明的支架可以阻止低频振动传递至由该支架支撑的汽车部件，并可使减振材料远离底板定位而无需改变现有的组装过程。

Description

用于汽车中的支架的减振器
技术领域
本发明涉及支撑汽车部件的支架，更具体地，涉及可消减传递至安装到该支架上的汽车部件，如仪表板的振动的支架结构。
背景技术
汽车的仪表板由居中定位的支架(support brace)支撑在汽车底板上方，该支架从底板隆起向上延伸以和仪表板的中间部分连接。低频振动，如25至75Hz范围内的振动，会通过中间的支架从底板传递至仪表板中，而驾驶员可以通过转向盘感觉到该低频振动。虽然该振动是通过握住转向盘感觉到的，但该低频率范围的振动产生于底盘并通过仪表板的支架从底板传递至驾驶舱横梁(cross car beam)并最终传递至转向盘。应抑制该低频率范围的振动。
在1951年4月24日授予Clyde Paton(克莱德·佩顿)的美国专利2,549,925号和1967年1月24日授予Floyd Kishline(弗洛伊德基什林)的美国专利3,330,229号中，转向柱由橡胶密封件和橡胶密封环与仪表板隔离，以限制振动从仪表板和相关的结构传递到转向柱并最终传递至转向盘且可由驾驶员感觉到。在1956年4月10日授予Ralph Anderson(拉尔夫·安德森)的美国专利2,741,324号中，仪表板由连接到挡风玻璃框架的橡胶密封环支撑，以阻止振动和冲击传递到仪表板。用橡胶隔振减振架中断振动通过车身的传递在汽车技术中是公知的，如1965年5月4日授予Jacques Bajer(雅克·巴杰尔)的美国专利3,181,850号所示。
由其间夹有粘弹性衬垫的拉长的钢带形成的吸能构件已用于控制车身晃动(shake)，如1965年10月12日授予Horace Browne(贺瑞斯·布朗)等人的美国专利3,211,491号公开。在布朗等人的专利所述的结构中，可以用铆钉或螺栓将两条钢带紧固在一起以使两条钢带之间的弹性体衬垫可以吸收汽车前端的晃动能(shakeenergy)。在1999年9月14日授予D.Scott Bittinger(D·斯科特·比廷格)的美国专利5,951,087中，橡胶护套配置用于固定仪表板的下侧并容纳驾驶舱横梁以限制振动在驾驶舱横梁和仪表板之间传递。转向柱也可以由包含弹性体填料的安装结构与振动隔离，以改进转向柱的减振性能，如2004年2月17日授予Nicholas Gianaris(尼古拉斯·贾纳利斯)等人的美国专利6,692,026号所教导。
可以在汽车的中间支架结构底部使用橡胶隔振器以阻止振动传递至支架，如2006年1月26日公开的Jae Kap Joo(诸开久)等人的美国专利申请公开2006/0017310号所示。这样的减振结构在汽车组装中不实用，因为该橡胶衬套的安装非常难以实现。此外，在底板附近放置弹性体隔振器会引起弹性体构件由于通过底板传递的来自排气系统的热量而老化的问题。在2006年12月14日公开的美国专利申请公开2006/027830号中，用弹性体衬套隔离转向柱。
希望能够提供这样的支架结构：可以在阻止低频振动传递至由该支架支撑的汽车部件的配置中使用该支架结构。还希望该支架结构可使减振材料远离底板定位而无需改变现有的组装过程。
发明内容
本发明的一个目的是提供结合有夹在支架的两个构件之间的弹性体衬垫的支架结构，以消减通过该支架传递的振动，以便克服现有技术的缺点。
本发明的另一个目的是提供这样的支架结构：该支架结构可以在任何汽车应用中用于支撑产生振动的构件上方的汽车部件，以消减通过该支架传递的产生的振动。
本发明的一个特征是该支架重构为具有重叠部分的上半部分和下半部分，该上半部分和下半部分可以连接到一起以形成具有和现有支架相同的总体尺寸的支架。
本发明的一个优点是在汽车组装过程中替代地使用该重构的支架而无需改变组装过程以适应重构的支架。
本发明的另一个特征是该重叠部分可以在其间包含弹性体构件以消减通过支架传递的振动。
本发明的另一个优点是该弹性体构件可以连结到支架构件。
本发明的再一个优点是该弹性体构件可以高于底板定位以远离汽车排气系统产生的热量。
本发明的再一个特征是可以改变该弹性体构件的硬度和厚度以根据需要选择性地调节减振效果。
本发明的又一个优点是通过该支架传递的振动的幅度减小。
本发明的再一个优点是可以容易地实现本发明到汽车结构中的实施。
本发明的再一个目的是提供这样的支架结构，该支架结构可以消减通过支架传递到所支撑的汽车部件的振动，且结构上耐久、制造成本低、不需维护、易于组装并可以简单有效地使用。
根据本发明通过提供这样的支架，可以实现这些和其他目的、特征和优点，该支架用于在汽车底盘的底板上方支撑仪表板并可消减通过该支架传递到仪表板的振动。该支架形成为上部构件和下部构件两个部件，两个部件之间具有重叠部分。重叠部分连接到弹性体衬垫以形成重构的支架。弹性体衬垫可以连结到重叠部分，或与穿过重叠部分中形成的孔的橡胶凸起连接。重叠部分在垂直方向上和底板有间距，以使弹性体衬垫定位高于由汽车排气系统产生的热量。该支架配置对于消减低频率范围的振动特别有效。
通过阅读，特别是结合附图阅读下文所述的本发明的详细公开内容，本发明的优点将变得显而易见。
附图说明
图1是在汽车底板上方支撑仪表板的框架的局部后视图，该框架包括结合本发明的原理的中间支架(center stack support braces)和驾驶舱横梁；
图2是结合本发明的原理的中间支架的局部放大后视图，该支架连接到底板和驾驶舱横梁的中间部分；
图3是右侧中间支架的放大右视图，其中除去了上部构件的一部分以示出上部构件和下部构件之间用于消减通过该支架传递的振动的弹性体衬垫；
图4是右侧中间支架的放大右视图，该图类似于图3，但示出连接该支架的上部构件和下部构件的弹性体衬垫的替代实施例；及
图5是示出表明本发明在40至80Hz范围内消减振动幅度的效果测试结果的图表。
具体实施方式
参考图1-图4，最佳地示出结合本发明原理的支撑汽车仪表板的支架。框架10从汽车底板12延伸并横跨汽车伸展以支撑仪表板(未示出)，并包括为汽车底盘提供结构稳定性的驾驶舱横梁15，及垂直延伸的中间支架20。连接支架13焊接到底板12并在底板隆起19相对的两侧上为支架20提供连接点，底板隆起19通常覆盖变速器(未示出)且也可以覆盖后轮驱动汽车的传动轴。
在连接支架13的每一侧，支架20连接到连接支架13并从其中向上延伸以连接到驾驶舱下横梁15和驾驶舱上横梁16。转向盘(未示出)支撑在驾驶舱上横梁16上，从而可以接收通过支架20从底板12传递到驾驶舱横梁15、16的振动。在现有的振动控制方法中，建议将弹性体隔振器放置在支架20与连接支架13的连接处，如上述美国专利申请公开2006/0017310所示。这样的减振结构对于汽车组装来说是不实用的，因为橡胶隔振器衬套的安装非常难以实现且需要改变组装过程。此外，弹性体隔振器放置在底板附近会引起弹性体构件由于通过底板12传递的来自排气系统的热量而老化的问题。
根据本发明的原理，支架20中的每个重构为包括在搭接接头25处重叠的上部构件22和下部构件23的两件式支架构件。两个单独的构件22、23的总长度大于重构前的支架20的总长度，从而允许每个构件22、23中的重叠区域25相对于彼此水平地定位。上部构件22和下部构件23连结到弹性体衬垫27，该弹性体衬垫在搭接接头25处分离上部构件22和下部构件23并用于消减经底板12和连接支架13从下部构件23传递到上部构件22并最终传递到仪表板(未示出)和转向盘(未示出)的任何振动。优选地，用粘合剂将弹性体衬垫27连结到上部构件22和下部构件23两者，但也可以使用橡胶紧固件来提供上部构件22和下部构件23之间的机械连接而不为未经消减的振动提供传递路径。
预先组装的支架20由在重叠区域25处以界定出支架20中的搭接接头的弹性体衬垫27连接的上部构件22和下部构件23形成，由于其总长度和常规的一件式支架相同，已组装的支架20可以简单地替换常规的支架而不需要改变框架装置10的组装过程。下部构件23的长度足够长，以便使搭接接头25和弹性体衬垫27正好定位在连接支架13和底板12上方，以免汽车排气系统产生的热量使弹性体衬垫27或将弹性体衬垫27连结到上部构件22和下部构件23的粘合剂老化。
如图3和图4的对比所示，弹性体衬垫27可以作为基本上填满重叠区域25的单个构件形成，如图1至图3所示；或弹性体衬垫28可以分段，如图4所示。分段的弹性体衬垫28具有较低的物料成本并提供与单个衬垫构件27基本上相同的性能。优选地，各个分段在垂直方向上定位，并在分段之间具有垂直延伸的空间，以使污垢在重力的作用下在分段之间落下。可以选择弹性体衬垫27、28的硬度等级(durometerrating)以及弹性体衬垫27、28的厚度以提供期望的使通过支架20传递的振动消减的性能。可根据对应的振动频率范围确定弹性体衬垫27、28的不同密度和不同厚度。
如图5中的图表所示，使用分离的支架及重叠区域中的弹性体衬垫可以提供显著的减振效果及可由驾驶员感觉得到的改进，因为较少的振动会到达转向盘(未示出)，且驾驶员是在转向盘处感觉到振动。
在操作中，可以将预先组装的支架20作为常规的一件式支架的替代提供给汽车组装操作。如在常规支架的组装操作中那样，可以通过将下部构件23直接连接到连接支架13的螺栓14，将预先组装的支架连接到连接支架13。如先前已知使用常规支架组装过程中那样，预先组装的支架20还通过常规紧固件连接到驾驶舱下横梁15和驾驶舱上横梁16，以对在其上安装仪表板(未示出)的框架10提供支撑。上部构件22和下部构件23之间的重叠区域25中集成的弹性体衬垫27、28可以消减从底板12传递到支架20并最终传递到转向盘(未示出)的任何振动。
应理解，为说明本发明的本质而描述和示出的细节、材料、步骤和部件的排列均可改变，且本领域技术人员通过阅读本发明的公开内容可以在本发明的原理和范围内做出这样的改变。上述说明书示出了本发明的优选实施例；然而，基于本说明书的概念可以用在其他实施例中而不脱离本发明的范围。
作为示例，本发明的原理可以用在任何支架中，特别是用在汽车驾驶舱中的组件的支架中，其中需要控制振动的传递以产生驾驶员感觉得到的区别。一种这样的受支撑的组件可以是汽车的后窗台板，或可以是辅助装置安装架。

Claims (11)

1.一种用于在汽车中底板上方支撑仪表板的支撑框架，包括：
横跨汽车延伸的驾驶舱横梁；及
一对支架，其中每个所述支架包括上部构件、下部构件和弹性体衬垫，所述上部构件具有连接到所述驾驶舱横梁的上端和反向的下部重叠区域；所述下部构件具有连接到所述底板的下端和对应于所述上部构件的下部重叠区域形成的上部重叠区域；所述弹性体衬垫连接到所述下部构件的上部重叠区域和所述上部构件的下部重叠区域，以分离所述上部构件和所述下部构件，并消减从所述下部构件传递到所述上部构件的振动；每个所述支架形成有位于所述驾驶舱横梁和所述底板之间的搭接接头；
连接支架，所述连接支架为跨接在所述底板上的U形支架并在所述底板的隆起相对的两侧上为所述支架提供连接点，其中每个所述下部构件通过紧固件可分离地连接到所述U形连接支架的两侧；其中所述弹性衬垫位于所述连接支架和所述底板上方。
2.如权利要求1所述的支撑框架，其特征在于，所述上部构件的重叠区域和所述下部构件的重叠区域彼此地水平定位并界定出所述搭接接头。
3.如权利要求2所述的支撑框架，其特征在于，所述弹性体衬垫通过粘合剂连结到两个所述重叠区域。
4.如权利要求3所述的支撑框架，其特征在于，所述弹性体衬垫是分段的。
5.如权利要求4所述的支撑框架，其特征在于，所述搭接接头定位高于所述连接支架，以使所述弹性体衬垫定位高于所述底板。
6.一种具有底板和由框架结构支撑在所述底板上方的仪表板的汽车，其中所述框架结构包括横向延伸以支撑所述仪表板的驾驶舱横梁，以及
在所述仪表板的中间部分使所述驾驶舱横梁和所述底板互相连接的垂直延伸的支撑结构，其包括具有搭接接头的支架，在所述搭接接头中定位有减振器，以消减从所述底板传递到所述驾驶舱横梁的振动；其中所述支架包括：上部构件，其具有连接到所述驾驶舱横梁的上端和反向的下部重叠区域；下部构件，其具有连接到所述底板的下端和对应于所述上部构件的下部重叠区域形成的上部重叠区域；且所述减振器支撑在所述下部构件的上部重叠区域和所述上部构件的下部重叠区域之间，以分离所述上部构件和所述下部构件，并消减从所述下部构件传递到所述上部构件的振动；
连接支架，所述连接支架为跨接在所述底板上的U形支架并在所述底板的隆起相对的两侧上为所述支架提供连接点，其中每个所述下部构件通过紧固件可分离地连接到所述U形连接支架的两侧；其中所述减振器位于所述连接支架和所述底板上方。
7.如权利要求6所述的汽车，其特征在于，所述减振器是弹性体衬垫。
8.如权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述弹性体衬垫通过粘合剂连结到所述上部构件和所述下部构件。
9.如权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述支撑结构包括具有各自的搭接接头的一对所述支架。
10.如权利要求9所述的汽车，其特征在于，所述上部构件的重叠区域和所述下部构件的重叠区域彼此水平地定位并界定出所述搭接接头。
11.如权利要求10所述的汽车，其特征在于，所述弹性体衬垫是分段的，且在各分段之间具有垂直延伸的空间。
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