CN101514729B - 带插入件的阻尼部件 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施例可包括一种产品，该产品包括具有第一表面的主体部分和覆盖在所述主体部分的第一表面上面的摩擦阻尼插入件。所述主体部分可包括覆盖所述插入件的第二表面。所述插入件可具有通孔并且所述主体部分的一部分可由所述第一表面穿过所述插入件的通孔延伸到所述主体部分的第二表面。

Description

带插入件的阻尼部件
本发明是根据35USC111(b)的临时申请。
技术领域
本发明主要涉及的领域包括带插入件的阻尼部件以及制造并使用该部件的方法。
背景技术
受到振动的部件可产生不必要或者不期望的振动。同样的，部件或组件可能会在不期望的振幅下长时间的运动。例如，像制动盘，支架，滑轮，制动鼓，变速器箱体，齿轮和其它部件可能受到不必要的或者不期望的振动，并且甚至可产生被传入汽车的乘客车厢内的噪音。为了减少这种噪音的生成从而减少它传递到乘客车厢，人们已经采用了大量的技术，包括在发动机部件上使用聚合物涂层，隔音板，和具有物理弹性层的层压板。部件和组件中不期望的振动可在许多其它产品中出现，包括但不限于运动设备，住宅家电，制造设备例如车床，铣/磨/钻床，铲土运输设备，其它非汽车的应用，和受到动载荷和振动的部件。这些组件可通过各种方法制造，包括铸造，切削，锻造，压铸，挤压等等。
本发明的示例性实施例概述
本发明的一个实施例可包括一种产品，该产品包括具有第一表面和摩擦阻尼插入件的主体部分，其中所述插入件覆盖在所述主体部分的所述第一表面上面。所述主体部分可包括覆盖所述插入件的第二表面。所述插入件可具有通孔并且所述主体部分的一部分可由所述第一表面穿过所述通孔和所述插入件延伸至所述主体部分的第二表面。
本发明的其他示例性实施例可通过以下详细的说明而变得显而易见。应该了解的是，公开了本发明的示例性实施例的详细说明和具体实例只用于解释说明的目的而并不用于限定本发明的范围。
附图简述
通过下面的详细说明和附图可以对本发明的示例性实施例获得全面的理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的产品的透视图。
图2是根据本发明的一个实施例的产品的透视图，其中所述产品的一部分被切除。
图3是用于制造本发明一个实施例的牺牲铸造型芯的透视图。
图4是用于本发明一个实施例中的插入件的一个实施例的透视图。
图5根据本发明的一个实施例描绘了模具及过程。
图6是包括插入件的本发明的一个实施例的局部截面图。
图7是包括插入件的本发明的一个实施例的局部截面图，其中所述插入件上具有提供了用于阻尼的摩擦表面的层。
图8是本发明的一个实施例的局部截面图。
图9是可用在本发明的一个实施例中的插入件的放大视图。
图10是本发明的一个实施例的局部截面图。
图11是本发明的一个实施例的放大的局部截面图。
图12是本发明的一个实施例的放大的局部截面图。
图13是本发明的一个实施例的放大的局部截面图。
图14描绘了可用在本发明的一个实施例中的颗粒。
示例性实施例的详细说明
以下实施例的描述实际上仅仅是示例性的并且决不限定于本发明、它的应用或者用途。
现在参照附图1，本发明的一个实施例可包括产品500，它可例如是一个转子组件12。所述转子组件12可包括一个轮毂部分14，由所述轮毂14延伸而出的第一环状转子颊板16。第二环状转子颊板18可被提供并且与所述第一环状转子颊板16隔开一段距离。多个叶片20可在所述第一环状转子颊板16和所述第二环状转子颊板18之间延伸。第一摩擦阻尼插入件504可被置于所述第一环状转子颊板16附近或者覆盖它。所述的多个叶片20可延伸穿过形成在所述第一摩擦阻尼插入件504中的通孔。所述叶片20可粘结或者不粘结在插入件504上。可选择地，第二摩擦阻尼插入件504’可设置在例如所述第二环状转子颊板18附近或者在它下面。所述多个叶片20还可以延伸穿过形成与所述第二摩擦阻尼插入件504’上的相应的通孔。在一个实施例中，所述轮毂部分14可包括一个中心孔24。所述轮毂部分14还可包括多个螺栓孔26。
现在参照附图2，所述摩擦阻尼插入件504可形成有沿基本上与所述插入件504的环形轴垂直的方向延伸的槽505。现在参照附图3，附图1和2中的所述转子组件12可通过使用牺牲铸造型芯28加以制造，其中所述牺牲铸造型芯28可包括形成在其内部用于制造如附图1或2所示的叶片20的槽30。所述槽30可被设置成多种几何形状中的任意一种形状，而不限定于附图3中所示的形状或者制造附图1或2中所示叶片所需的形状。现在参照附图4，附图1或2中的所述转子组件12可通过使用摩擦阻尼插入件504加以制造，其中所述摩擦阻尼插入件504可包括形成在其内部的多个槽505，所述槽505的结构基本上与所述牺牲铸造型芯28中所示的槽30相同。
现在参照附图5，附图1或2中所示的所述转子组件12可由下面的方法生产，所述方法包括提供具有第一部分34和第二部分36的模具32。熔融材料充入管道38可形成在所述模具32的第一部分34或者第二部分36上。至少所述第一部分34或者所述第二部分36中的一个可包括至少一个排出管道40。所述牺牲铸造型芯28可被置于所述模具32中，并且第一摩擦阻尼插入件504可位于所述牺牲铸造型芯28的下面，第二摩擦阻尼插入件504’可选择性地设置在所述牺牲铸造型芯28的上面。所述第一摩擦阻尼插入件504的突出部534，所述牺牲铸造型芯28的突出部29，和所述二摩擦阻尼插入件504’的突出部534’可支撑在形成于所述第二模具部分36中的支撑座42上。熔融材料例如金属可被充入所述模具32并且使其凝固来以制造产品500，例如带有用于摩擦阻尼的插入件504的汽车制动转子。
参照附图1-14，本发明的一个实施例包括一个产品或具有摩擦阻尼装置的部件500。所述摩擦阻尼装置可被用于多种应用，包括但不限定于，应用于期望降低与振动部件有关的的噪音或者降低受打击的、被动态地加载的，被激励的，或者运动中的部件的振幅和/或持续时间。在一个实施例中，所述摩擦阻尼装置可包括一个可用于摩擦地阻尼振动部件的界面边界。在一个实施例中，所述摩擦阻尼装置可包括摩擦表面502，所述摩擦表面502被构造和设置为互相相对运动并且摩擦接触，从而由于摩擦表面502互相之间的摩擦运动以致部件的振动被摩擦阻尼耗散。
通过本发明不同的说明性实施例，摩擦阻尼可通过摩擦表面502互相之间的摩擦运动来实现。摩擦阻尼可由于部件主体506的一个面和所述插入件504的一个面相互之间和/或与颗粒514或者纤维之间的运动而产生，或者通过颗粒514或者纤维相互之间或者与残余粘结剂材料之间的摩擦运动而产生。
在所述摩擦表面502作为所述主体506或者所述插入件504或者分层520的一个表面覆盖在其上方的实施例中，所述摩擦表面502可具有一个可发生摩擦接触的最小区域，所述最小区域可在第一方向上延伸0.1mm的最小距离和/或可在第二(一般为横向的)方向上延伸0.1mm的最小距离。在一个实施例中所述插入件504可是一个环状体，并且摩擦表面502上摩擦接触的区域可沿一个环形的方向延伸大约20mm至大约1000mm的距离和在横向方向延伸大约10mm至大约75mm的距离。所述摩擦表面502可被提供在不同的实施例中，例如，如图1-14所示。
再参照附图6，本发明的另一个实施例中，所述插入件504的外表面522，524或者部件500的主体506的面526，528中的一个或多个可包括一个比较粗糙的面，其具有多个峰510和谷512来增强部件的摩擦阻尼。在一个实施例中，所述插入件504或者所述主体506的表面可会通过喷砂，玻璃丸喷丸，喷水，化学蚀刻，加工或类似方法来磨蚀。
如附图11-13中的描述，由所述谷512的线条V表示的深度可根据不同的实施例有所不同。在不同的实施例中，所述谷512的的平均深度V可为大约1μm-300μm，50μm-260μm，100μm-160μm或者这些范围的变化。然而，对于所有情况，当执行摩擦阻尼的组件操作过程中在相对的摩擦表面502之间存在局部接触。
在本发明的另一个实施例中所述阻尼装置或者摩擦表面502可由所述插入件504的至少一个面上的颗粒514或者纤维提供，或者由所述部件500的主体506的一个面提供。所述颗粒514可具有一个不规则的形状(例如不光滑)来增强摩擦阻尼，如附图14。本发明的一个实施例可包括一个涂层520，所述涂层520还包括颗粒514或者纤维，由于所述颗粒514或者纤维所固有的粘结特性，其可被互相粘结或者粘结至所述部件主体506的一个面或者所述插入件504的一个表面。例如，所述颗粒514或者纤维的粘结特性可以是在压紧时这种颗粒514或者纤维可互相粘结或者粘结至所述主体506或者所述插入件504的表面上。在本发明的另一个实施例中，所述颗粒514或者纤维可被处理，以便在其上面提供一个涂层或者提供一个与其附接的功能团，以将颗粒结合到一起或者将颗粒依附于所述主体506的表面或者所述插入件504的表面中的至少一个。在本发明的另一个实施例中，所述颗粒514或者纤维可被嵌入所述主体506或者所述插入件504中的至少一个，来提供摩擦表面502(附图9-10)。
在实施例中至少所述部件500的一部分被制造时使所述插入件504和/或所述颗粒514或者纤维暴露在熔融材料的温度下，例如在铸造时，所述插入件504和/或颗粒514或者纤维在制造时可由能够阻止流动或者防严重腐蚀的材料制成。例如，所述插入件504和/或所述颗粒514或纤维可包括能够阻止流动的难熔材料或者那些在温度高于1100℉，2400℉，或者高于2700℉时不会严重腐蚀的材料。当熔融材料，例如金属，铸造在所述插入件504和/或所述颗粒514的周围时，所述插入件504或所述颗粒514不会被所述熔融材料弄湿，以致于在需要用于摩擦阻尼的摩擦表面502的区域，所述熔融材料不会粘结在所述插入件504或者涂层520。
合适的颗粒514或者纤维的说明性实施例包括，但不限定于，颗粒和纤维还包括二氧化硅，氧化铝，带粘土的石墨，氮化硅，堇青石(镁-铁-铝硅酸盐)，多铝红柱石(硅酸铝)，锆土(氧化锆)，页硅酸盐，或者其它耐高温颗粒。本发明的一个实施例中所述颗粒514可具有一个长度，其最长尺寸为大约1μm-350μm，或者10μm-250μm。
在实施例中所述部件500使用这样一个方法来制造，所述插入件504和/或所述颗粒514或者纤维没有置于与熔融材料相联系的较高温度下，所述插入件504和/或所述颗粒514或者纤维可由多种其它材料制成，包括但不限定于，易熔聚合材料，陶瓷，合成物，木头或者其它适合摩擦阻尼的材料。例如，当所述部件500的主体506的两部分被一个锁定机构，或者夹子，黏合剂，焊接件518(如附图8所示)机械地固定在一起时，也可以采用非难熔材料(添加进去或者作为难熔材料的替代物)。
根据本发明的另一个实施例，所述涂层520可为所述部件的主体506或者所述插入件504上面的覆盖层。所述覆盖层可包括多个颗粒514，通过无机或有机粘合剂516(附图7-8，13)或者其它粘合材料，所述颗粒514可互相粘结和/或粘结在所述部件的主体506或者所述插入件504的表面上。合适的粘合剂的说明性实施例包括，但不限定于，环氧树脂，磷酸粘结剂，铝酸钙，硅酸钠，木头粉末，或者粘土。根据本发明的另一个实施例所述颗粒514可通过一种无机粘合剂被固定在一起和/或粘附在所述主体506或者所述插入件504上。根据一个实施例，所述覆盖层可设置在所述插入件504或者所述主体506的上面，且所述覆盖层为以氧化铝-硅酸盐为基础并有机混合难熔材料的流动分散混合物。
根据另一个实施例，所述覆盖层可包括氧化铝或者硅土颗粒中的至少一种，混合有木素磺酸盐粘合剂，方石英(SiO2)，石英，或者木素磺酸钙。所述木素磺酸钙可作为一种粘合剂。根据一个实施例，所述覆盖层可包括IronKote。根据一个实施例，流动的覆盖层可被分散在所述插入件的一个部分上并且可包括高温Ladle Kote310B。根据另一个实施例，所述覆盖层可包括粘土，Al2O3，SiO2，石墨和粘土混合物，碳化硅，氮化硅，堇青石(镁-铁-铝硅酸盐)，多铝红柱石(硅酸铝)，锆土(氧化锆)，或者页硅酸盐中的至少一种。根据一个实施例，所述覆盖层可包括一种纤维例如陶瓷或者无机纤维。
当包括颗粒514或者纤维的所述层次520覆盖在所述插入件504或者所述部件的主体506上时，所述涂层520，颗粒514和/或纤维的厚度L(附图3)可改变。根据不同的实施例，所述涂层520，颗粒514和/或纤维的厚度L可为大约1μm-400μm，10μm-400μm，30μm-300μm，30μm-40μm，40μm-100μm，100μm-120μm，120μm-200μm，200μm-300μm，200μm-250μm，或者在这些范围内变化。
然而根据本发明的另外一个实施例所述颗粒514或者纤维可通过一个完全或部分的牺牲涂层被临时相互固定在一起和/或固定在所述插入件504的表面。所述牺牲涂层可被熔融金属消耗或者当金属被铸造在所述插入件周围或者上面时燃烧掉。所述颗粒514或者纤维被限制于所述铸造部件主体506和所述插入件504之间，从而提供包括所述颗粒514或者纤维或者本质上包括所述颗粒514或者纤维的涂层520。
所述涂层520可覆盖在整个所述插入件504或者其一部分上。根据本发明的一个实施例所述插入件504可包括一个突出部534(附图7)。例如，所述插入件可包括一个环状体部分和一个突出部534，所述突出部向里或者向外径向延伸。根据本发明的一个实施例所述突出部534的至少一个可附着表面536不包括含有颗粒514或者纤维的涂层520，或者一种可附着材料如石墨被覆盖在突出部534上，以致于通过所述铸造金属被粘结在所述可附着表面536上来将所述插入件504联接在所述部件50的主体506上，但是没有粘结至铸造件的插入件剩余表面仍然允许有摩擦阻尼。
根据本发明的一个实施例所述插入件504的至少一部分被使用或者所述插入件504的特性是熔融金属熔融金属紧接着凝固，不会弄湿或者粘结在所述插入件504的所述部分。根据本发明的一个实施例所述部件的主体506或者所述插入件504至少有一个包括一种金属，例如但不限定于，铝，钢，不锈钢，铸铁，各种其他合金中的一种，或者包括研磨颗粒的金属基体复合物。根据本发明的一个实施例所述插入件504可包括一种材料例如一种熔点比铸造在其周围部分的熔融材料熔点高的金属。
根据一个实施例所述插入件504可具有一个0.2mm的最小平均厚度和/或0.1mm的最小宽度和/或0.1mm的最小长度。根据另一个实施例所述插入件504可具有一个0.2mm的最小平均厚度和/或2mm的最小宽度和/或5mm的最小长度。根据另一个实施例所述插入件504可具有一个大约0.1-20mm，0.1-6.0mm，或者1.0-2.5mm，或者在这些范围之间的厚度。
现在参照附图11-12，另一方面所述摩擦表面502可具有多个峰510和多个谷512。由线条V表示的谷512的深度在不同的实施例中有所不同。在不同的实施例中，所述谷512的平均深度V可为大约1μm-300μm，50μm-260μm，100μm-160μm或者这些范围的变化。然而，对于所有的情况，在执行摩擦阻尼的组件操作过程中，在所述主体506与所述插入件504之间存在局部接触。
在本发明的另一个实施例中，摩擦阻尼的改进可通过调整涂层520的厚度(L，如附图7中所示)来实现。
根据一个实施例所述插入件504没有被压力预载或者预紧或者限定位置。根据一个实施例所述插入件504不是弹簧。本发明的另一个实施例包括一种在插入件504周围铸造包括金属的材料的方法，其中用来提供摩擦阻尼的所述插入件的摩擦表面502部分没有被置于模具中的砂芯限制和围住。根据本发明的一个实施例所述涂层520和/或插入件504不包括或者不是复写纸或者布。
再参考附图6-8，根据本发明不同的实施例所述插入件504可包括第一表面522和相对的第二表面524，且所述部件的主体506可包括邻近所述插入件504的第一表面522的第一内表面526，所述第一内表面526与所述第一表面522形状互补，例如是象征性地平行。所述部件的主体506包括邻近所述插入件504的第二表面524的第二内表面528，所述第二内表面528与所述第二表面524形状互补，例如是象征性地平行。所述主体506可包括第一外表面530，其设置在所述插入件504的第一表面522上面并与其形状互补，例如是象征性地平行。所述主体506可包括第二外表面532，其设置在所述插入件504的第二表面524上面并与其形状互补，例如是象征性地平行。然而，根据本发明的另一个实施例所述主体506的外表面530，532与所述插入件504所相应的表面522，524不互补。在其它的实施例中，表面526和528，526和522，或者528和524为配合面但互相不平行。
术语“覆盖”，“叠置”，“上置”，“下置”，“在上面”，“在下面”在这里用来描述第一层或组件关于第二层或组件的相对位置，其表示第一层或组件直接在上面或者直接与第二层接或组件接触，或者表示额外的层或组件可被插入第一层或组件和第二层或组件之间。
对于以上本发明实施例的描述实质上仅仅是示例性的，因此，将它变化不能被认为违背了本发明的本质和范围。

Claims (21)

1.一种转子组件，包括：
具有内表面的第一转子颊板，具有内表面的第二转子颊板，由第一转子颊板的内表面延伸到第二转子颊板的内表面的多个叶片，和插入到第一转子颊板的内表面和第二转子颊板的内表面之间的第一摩擦阻尼插入件，并且其中所述叶片延伸穿过所述第一摩擦阻尼插入件，所述第一摩擦阻尼插入件被构造和设置为用于阻尼所述转子组件。
2.如权利要求1所述的转子组件，其中，所述转子组件包括覆盖所述第一转子颊板的内表面、所述第二转子颊板的内表面或者所述第一摩擦阻尼插入件中的至少一个的摩擦表面。
3.如权利要求1所述的转子组件，其中，所述转子组件包括覆盖所述第一转子颊板的内表面、所述第二转子颊板的内表面或者所述第一摩擦阻尼插入件中的至少一个的包括多个颗粒或者纤维的层。
4.如权利要求1所述的转子组件，其中，所述转子组件包括嵌在所述第一转子颊板的内表面、所述第二转子颊板的内表面或者所述第一摩擦阻尼插入件中的至少一个中的多个颗粒。
5.如权利要求1所述的转子组件，其中，所述转子组件包括覆盖所述第一转子颊板的内表面，所述第二转子颊板的内表面或所述第一摩擦阻尼插入件中的至少一个的包括多个颗粒或纤维的涂层。
6.如权利要求3、4或5所述的转子组件，其中，所述颗粒包括硅土，氧化铝，带粘土的石墨，碳化硅，氮化硅，堇青石，多铝红柱石，锆土，页硅酸盐，或者其它耐高温颗粒中的至少一种。
7.如权利要求1所述的转子组件，还包括第二摩擦阻尼插入件，其覆盖所述第一摩擦阻尼插入件并且插入到所述第一转子颊板的内表面和所述第二转子颊板的内表面之间，其中，所述多个叶片延伸穿过所述第二摩擦阻尼插入件。
8.如权利要求1所述的转子组件，其中，所述叶片不粘结到所述第一摩擦阻尼插入件上。
9.如权利要求1所述的转子组件，其中，所述叶片粘结到所述第一摩擦阻尼插入件上。
10.一种带插入件的阻尼部件，包括：
具有第一表面的主体部分，和覆盖所述主体部分的第一表面的摩擦阻尼插入件，所述主体部分包括覆盖所述摩擦阻尼插入件的第二表面，所述摩擦阻尼插入件具有通孔并且所述主体部分的一部分由所述第一表面穿过所述摩擦阻尼插入件的通孔延伸到所述主体部分的第二表面。
11.如权利要求10所述的带插入件的阻尼部件，其中，所述主体部分的第二表面被设置成与所述摩擦阻尼插入件间隔一段距离，以致于在所述主体部分的第二表面与所述摩擦阻尼插入件之间存在缝隙。
12.如权利要求10所述的带插入件的阻尼部件，还包括设置在所述摩擦阻尼插入件与所述主体部分的第一表面之间的颗粒或纤维层。
13.如权利要求10所述的带插入件的阻尼部件，其中，所述主体部分包括金属。
14.如权利要求10所述的带插入件的阻尼部件，其中，所述摩擦阻尼插入件包括金属。
15.如权利要求10所述的带插入件的阻尼部件，还包括在邻近所述主体部分的第一表面的所述摩擦阻尼插入件的表面上嵌入所述摩擦阻尼插入件的颗粒。
16.如权利要求10所述的带插入件的阻尼部件，其中，所述主体部分包括铸造金属。
17.如权利要求10所述的带插入件的阻尼部件，其中，所述主体部分包括第一制动转子颊板和第二制动转子颊板，并且其中所述第一表面是所述第一制动转子颊板的一个表面，所述第二表面是所述第二制动转子颊板的一个表面。
18.如权利要求12所述的带插入件的阻尼部件，其中，所述颗粒包括硅土，氧化铝，带粘土的石墨，碳化硅，氮化硅，堇青石，多铝红柱石，锆土，页硅酸盐，或者其它耐高温颗粒中的至少一种。
19.一种制造带插入件的阻尼部件的方法包括：
提供包括第一部分和第二部分的模具：
放置一个可放置在所述模具中的牺牲铸造型芯，并且将第一摩擦阻尼插入件放置在所述牺牲铸造型芯的上面或者下面；
将熔融材料充入所述模具并使其凝固；
移除所述牺牲铸造型芯以形成带插入件的阻尼部件。
20.如权利要求19所述的方法，其中，提供模具的步骤包括构造所述模具以生产转子组件，以使所述转子组件包括具有内表面的第一转子颊板和具有内表面的第二转子颊板，和由所述第一转子颊板的内表面延伸到所述第二转子颊板的内表面的多个叶片，并且其中所述第一摩擦阻尼插入件被插入到所述第一转子颊板的内表面和所述第二转子颊板的内表面之间并且其中所述叶片延伸穿过所述第一摩擦阻尼插入件，所述第一摩擦阻尼插入件被构造和设置用来阻尼所述转子组件。
21.如权利要求19所述的方法，其中，提供模具的步骤包括构造所述模具以生产所述带插入件的阻尼部件，以使所述带插入件的阻尼部件包括具有第一表面的主体部分，并且其中所述第一摩擦阻尼插入件覆盖在所述主体部分的第一表面上面，所述主体部分包括覆盖在所述第一摩擦阻尼插入件上面的第二表面，所述第一摩擦阻尼插入件具有通孔并且所述主体部分的一部分由所述第一表面穿过所述第一摩擦阻尼插入件的通孔延伸到所述主体部分的第二表面。
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