CN101535678B - 减振装置 - Google Patents

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Abstract

一种减振装置，其包括通过交替层叠刚性的硬质板(4)和粘弹性的软质构件(5)形成的层叠体(3)以及位于层叠体(3)的层叠方向上的两端部的一对底板构件(1，2)，以形成减振主体(6)。由移位限制构件(7)使底板构件(1，2)彼此连接，从而对层叠体施加预压缩。沿层叠方向将减振主体(6)划分成多个分割部(3A，3B，3C)，用于即使移位限制构件(7)已经磨损到使预压缩功能劣化并且由于撬力变形而施加张力时，也允许减振主体(6)在分割面(8)处分离和移位，而不会在减振装置中引起过大的张力。从而，有效地保护层叠体(3)的软质构件(5)遭受静水破坏，以提供耐久性明显提高的减振装置。

Description

减振装置
技术领域
本发明涉及一种包括减振主体的减振装置，该减振主体包括具有刚性的多个硬质板和具有粘弹性的多个软质构件彼此交替层叠的层叠体和位于层叠体的层叠方向上的两端部的一对底板构件(shoe plate)，该减振装置还包括用于使底板构件彼此连接以对层叠体提供预压缩的移位限制构件。
背景技术
已经提出了如用于保护建筑物免受地震影响的减振装置、配置在桥梁和桥墩之间的减振装置、用于车辆的如发动机等振动产生部的减振装置以及用于悬架元件的减振装置等多种类型的减振装置。例如，已知一种包括具有刚性的多个硬质板和具有粘弹性的多个软质构件彼此交替层叠的层叠体和配置在层叠体的层叠方向上的两端部的一对底板的减振装置。该减振装置具有抵抗层叠方向上的压缩力的高耐久性，从而被用在多种应用领域。然而，虽然硬质板和软质构件彼此交替层叠的这种减振装置显示出抵抗层叠方向上的压缩力的高耐久性，但是，该减振装置在层叠方向上的张力作用下非常脆弱。考虑到该问题，如日本特开2006-057833号公报所公开的那样，例如，申请人已经提出了包括链条形式的移位限制构件以提供在层叠方向上的张力作用下的提高的耐久性的减振装置。
下面参照图6说明日本特开2006-057833号公报所公开的减振装置。该减振装置110包括层叠橡胶体116和移位限制构件，该层叠橡胶体116被配置在下底板构件118和上底板构件120之间并且沿层叠方向被施以预压缩，所述移位限制构件是连接下底板构件118和上底板构件120的链条128的形式。这里，层叠橡胶体116由彼此交替层叠的硬质板112和橡胶板114形式的软质构件构成。可以通过将螺母140拧紧到在下底板构件118和上底板构件120之间的链条128的上端部处的螺栓轴136而将层叠橡胶体116置于预压缩状态。
利用根据申请人的早期提出的减振装置的该构造，当施加沿剪切方向具有大振幅的振动而在层叠橡胶体116中引起撬力变形(prying deformation)并且对层叠橡胶体116施加张力时，在下底板构件118和上底板构件120之间由于压缩恢复力而总是保持在张紧状态下的链条128用于部分地支承张力，从而减小在层叠橡胶体116中产生的沿层叠方向的张应力(也被称为“静水应力(isostatic stress)”)。
发明内容
本发明的目的是以如下方式进一步改进根据申请人早期提出的减振装置：即使在发生撬力变形时产生部分张力，或者由于移位限制构件的磨损导致预压缩功能劣化，被施加张力的减振装置仍然能够防止由硬质构件和软质构件构成的层叠橡胶体的损伤，并且能够抑制沿剪切方向的错位。
根据本发明，提供一种减振装置，该减振装置包括减振主体和移位限制构件，所述减振主体包括：层叠体，在该层叠体中，多个具有刚性的硬质板和多个具有粘弹性的软质构件彼此交替层叠；以及一对底板，该对底板位于层叠体的层叠方向的两端部上，所述移位限制构件用于使一对底板构件彼此连接以对层叠体提供预压缩，其中，沿层叠方向将减振主体划分成多个分割部。
本发明基于如下减振装置：该减振装置包括减振主体和移位限制构件，所述减振主体包括：层叠体，在该层叠体中，多个具有刚性的硬质板和多个具有粘弹性的软质构件彼此交替层叠；以及一对底板，该对底板位于层叠体的层叠方向的两端部上，所述移位限制构件用于使一对底板构件彼此连接以对层叠体提供预压缩。在这种特殊类型的减振装置中，根据本发明，沿层叠方向将减振主体划分成多个分割部。利用本发明的该构造，即使由于移位限制构件的磨损导致预压缩功能劣化或者由于发生撬力变形而向层叠橡胶体施加张力，由于减振主体的分割部在分割面处单独移位，因此，层叠橡胶体不会受到过大的张力，并且保护软质构件不被静水破坏，从而显著提高耐久性。
这里，下面将说明技术术语“静水破坏”的含义。在基本上不包括硬质构件的一般的减振橡胶中，存在较大的自由表面积。从而，当对橡胶施加张力时，基于进入外部橡胶部的内部的变形，使得橡胶在体积不变的情况下进行伸长变形。相反地，在埋设多个硬质板以使由橡胶制成的软质构件具有大的限制表面积的减振装置中，如在可适用本发明的结构中那样，当施加张力时，虽然该结构的内部处于张力状态，但是仅允许该结构在邻近外周的区域中变形。在该状态下，当应力值或者静水应力值增加超过阈值时，存在软质构件由于其增大的体积而被破坏的情况。这种现象被称为“静水破坏”。
优选地，硬质板被配置在减振主体中的各分割部的各分割面上。在该情况下，可以消除如果软质构件露出则会产生的软质构件的磨损等风险。此外，即使在分割面处产生分离或者沿剪切方向或转动方向产生错位，由于硬质板的耐磨损性，也可以长时间使用减振装置。
优选地，在配置在各分割部的各分割面中的硬质板当中，彼此相邻的硬质板设置有用于限制沿相对剪切方向和相对转动方向中的至少一个方向的运动的限制部件。在该情况下，相对的硬质板彼此抵接以确实且牢固地限制在分割面处相邻的分割部之间的沿剪切方向的任何运动。
优选地，移位限制构件被配置在层叠体的内部空间中。在该情况下，与移位限制构件被布置在层叠体的外部的配置相反，可以从外部紧密地密封移位限制构件用的安装空间，从而防止异物的进入。从而，可以保护移位限制构件不会由于环境影响导致的生锈、腐蚀或脆化而功能劣化。
优选地，移位限制构件包括链条。在该情况下，可以使用市售的通用元件，从而在允许沿剪切方向的变形的同时，在适度的限制力下，确实地防止的沿张力方向的移位。此外，链条形式的移位限制构件响应沿多个方向的复合移位而提供确实的限制力和柔性功能。
优选地，以彼此不同的间隔距离(pitch distance)配置层叠体中的硬质板。当以彼此不同的间隔距离配置层叠体中的硬质板时，可以均衡由于层叠体的弯曲力矩导致的硬质板的变形量，以在硬质板之间分散静水应力，从而提高层叠体的疲劳强度并且延长层叠体的使用寿命。
优选地，以彼此不同的间隔距离配置用于不同的分割部的硬质板。在该情况下，如上述实施方式中的那样，除了可以加宽分割部的调谐范围(tuning range)之外，还可以提高层叠体的疲劳强度并且延长层叠体的使用寿命。
优选地，在多个划分部位处划分减振主体。在该情况下，由于层叠体的端部可以通用作上、下端部并且与具有相同直径和不同长度的中间部结合，因此，可以有效地减少减振装置的制造成本。此外，不管是否在多个划分部位处划分减振主体而都可在层叠体和底板构件之间划分减振主体。
优选地，设置盖构件以用于从外侧覆盖减振主体的各划分部位。在该情况下，即使在分割面之间发生分离，也可以防止异物进入到分离的分割面之间的空间中，从而提供稳定的性能和优异的耐久性。
优选地，由例如橡胶制成盖构件，并且该盖构件通过其自身的弹性收缩力与减振主体的外周紧密接触。在该情况下，无需特别的安装加工就可以使盖构件容易且快速地与减振主体的软质构件充分地紧密接触并且被安装到减振主体上，以有效地防止异物的进入。
附图说明
下面将参照附图中示出的优选实施例进一步说明本发明，其中：
图1的(A)和图1的(B)分别是根据本发明的第一实施例的减振装置的俯视图和纵剖视图；
图2的(A)和图2的(B)分别是上部(或下部)的俯视图和纵剖视图；
图3的(A)和图3的(B)分别是中间部的俯视图和纵剖视图；
图4的(A)和图4的(B)分别是根据本发明的第二实施例的减振装置的俯视图和纵剖视图；
图5的(A)和图5的(B)是第二实施例的变型例的纵剖视图；
图6是传统的减振装置的剖视图。
附图标记说明
1   上底板构件
1A  凸缘构件
1C  用于凸缘构件的凹部
2   下底板构件
2A  凸缘构件
3   层叠体
3A  上分割部
3B  中间分割部
3C  下分割部
4   硬质板
5   软质构件
6   减振主体
7   链条
8   分割面
9   螺栓构件
10  螺母构件
11  垫圈(washer)
12  限制部
13  定心部
14  安装孔
15  空腔部
16  螺栓孔
具体实施方式
示出了根据本发明的减振装置的基本结构，其中，具有刚性的多个硬质板4和具有粘弹性的多个软质构件5彼此交替地层叠以形成层叠体3。在层叠体3的层叠方向上的两端部上配置形成一对的上底板构件1和下底板构件2。层叠体3和上、下底板构件1、2共同构成减振主体6。移位限制构件7被配置成使减振主体6的底板构件1、2彼此连接，从而对层叠体3施加预压缩。根据本发明，层叠体3被划分成多个分割部，例如如图所示的三个分割部3A、3B和3C。
第一实施例
如图1的(B)所示，具有刚性的硬质板4和具有粘弹性的软质构件5交替地层叠以形成层叠体3，并且在层叠体3的两端部配置上、下底板构件1、2以形成减振主体6。硬质板4可由如铁、铝等适当的金属材料构成。除了金属材料之外，硬质板4可由如尼龙等树脂材料构成，并且与金属材料的情况一样树脂材料可以被粘接到软质构件上。
通常通过成型作为原料的各种硫化橡胶来形成具有粘弹性的软质构件5。该橡胶材料可以包括例如乙烯丙烯橡胶(EPR、EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氯丁橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁苯橡胶(SBR)、聚丁橡胶(BR)和它们的混和物。作为可选方案，可以使用除橡胶材料以外的适当的弹性体材料。
层叠体3如可以从俯视图图1的(A)中看到的那样呈大致圆筒形状，并且具有沿层叠方向贯通层叠体3的空腔部15。在层叠体3中，通过例如硫化使软质构件5和硬质板4彼此粘接。配置在层叠体3的层叠方向上的上、下端部的底板构件1和2由金属板构成，并且通过硫化粘接到软质构件5。
对于下底板构件2来说，可以颠倒使用下面参照图1的(A)和图1的(B)说明的底板构件1，从而允许共通使用相同的构件。上底板构件1的顶面和下底板构件2的底面分别形成有用于容纳与空腔部15对应的凸缘构件的凹部1C和2C，其中，当颠倒使用上底板构件1时，下底板构件2的凹部2C是上底板构件1的凹部1C。
在下底板构件2的凹部2C中，嵌合有位于链条7形式的移位限制构件的下端部的凸缘构件2A。类似地，在上底板构件1的凹部1C中，通过紧固件等嵌合紧固凸缘构件1A。凸缘构件1A具有供螺栓构件9插入的中心螺栓孔16，该螺栓构件9被设置在形成移位限制构件的链条7的上端部。螺母构件10与螺栓构件9螺纹接合，并且垫圈11被置于螺母构件10和螺栓构件9之间。垫圈11起到张力调整构件的功能。利用该配置，可以经由上、下底板构件1和2对层叠体3施加预定的预压缩。
通过以上述方式将层叠体3置于预压缩状态，可以部分地消除作用在层叠体3上的张力，从而减小输入到层叠体3的力，使得层叠体3通过允许链条7减小层叠体3中的静水应力而显示出较高的对张力的抵抗力。
如上所述，根据本发明，沿层叠方向将层叠体3划分成多个分割部3A、3B和3C。在所示的实施例中，层叠体3被划分成三个分割部3A、3B和3C。然而，层叠体3可以在单个部位或三个以上的部位处被划分成不同数量的分割部。
在本实施例中，硬质板4被配置在分割部的相对的分割面8上。上分割部3A具有如图2的(A)和图2的(B)所示的结构。下分割部3C具有与上分割部3A相同的结构，然而将上分割部3A颠倒使用为下分割部3C。中间分割部3B具有如图3所示的结构。
这些分割部3A、3B和3C在硬质板4被置于分割面8之间的状态下彼此堆叠，以形成期望的减振装置。附图标记14表示用于将减振装置安装到支撑支架等的安装孔。
配置在分割部3A、3B和3C的分割面8上的硬质板4可以被形成为例如具有如俯视图图1的(A)所示的八角形形状的外部轮廓。在八角形的每隔一个边上，硬质板4设置有通过沿层叠方向弯曲硬质板4而形成的限制部12，使得硬质板4的限制部12可经由相邻的分割部之间的分割面8与相反的硬质板4的限制部12接合。如图所示，上、下分割部3A和3C的分割面8处的硬质板4的外周侧被弯曲成包围中间分割部3B的分割面8处的硬质板4的外周侧。分割部3A、3B和3C的分割面8上的硬质板4均具有大致圆形的内周，硬质板4形成有相对的锥形面形式的定心部13。
利用该构造，即使在分割面处发生沿剪切方向或转动方向的分离或相对移位时，由于硬质板之间的足够的耐磨损性，由分割部3A、3B和3C构成的减振主体也确保了减振装置的长的使用寿命。此外，上面说明的限制部12用于确实且牢固地限制相邻的分割部之间的沿剪切方向或转动方向的相对移位。
为硬质板4设置定心部13允许只要分割部3A、3B和3C彼此堆叠就能实现分割部3A、3B和3C的分割面8的正确定位，并且用于即使分割部发生过分离但是然后分割部再次彼此堆叠时也能保持分割部3A、3B和3C的正确堆叠位置。限制部12可形成在硬质板的外周侧，并且在俯视图中看具有如非圆形形状等与八角形形状不同的适当的确定形状。作为可选方案，限制部12可以具有形成在硬质板4的外周侧的可以彼此接合的雄/雌配合结构。
这样，利用根据本实施例的减振装置，即使链条7形式的移位限制构件已经磨损并且因而减振装置被施以张力，也允许分割部3A、3B和3C彼此分离，从而防止由橡胶等制成的软质构件5发生静水破坏。此外，如前面参照示出了本发明所应用到的基本结构的图6说明的那样，如果减振装置受到外部撬力使得层叠体的位于图中左侧的部分被施以压缩力而层叠体的位于图中右侧的部分被施以张力，仍然能够有效地保护根据本发明的减振装置不发生静水破坏。这是因为，在该情况下，分割面8的设置允许分割部3A、3B和3C彼此分离，从而抑制了对由例如橡胶制成的软质构件5输入张力。不用说，当施加过大的张力时，链条7形式的移位限制构件显示出强大的抵抗力，同时，通过软质构件5和硬质板4的彼此交替的层叠配置，响应压缩载荷有效地实现强大的减振功能。
由于移位限制构件由链条7构成，因此，可以使用市售的通用元件，从而在允许沿剪切方向变形的同时在适度的限制力下确实地防止沿张力方向的移位。链条7还响应沿多个方向的复合移位而提供确实的限制力和柔性功能。
由于形成移位限制构件的链条7被配置在由分割部3A、3B和3C中的空腔部限定的内部空间15中，因此，由凸缘构件1A和2A从外侧紧密地密封用于安装移位限制构件的空间15，从而防止异物进入到空间15中。从而，可以有效地保护链条17不会由于环境影响导致的生锈、腐蚀或脆化而产生功能劣化。
此外，虽然省略了图中的示出，但是，可以以相互不同的间隔距离来配置层叠体3中的硬质板4。从而，例如，间隔距离可逐步改变或以适当的确定方式改变，使得层叠体3整体在受到高静水应力的区域中具有厚度增加的软质构件。该配置使得可以均衡由于层叠体3的弯曲力矩导致的硬质板的变形量，在具有不同的间隔距离的硬质板之间分散静水应力，从而提高层叠体3的疲劳强度并且延长层叠体3的使用寿命。
可以以各分割部之间的硬质板间隔距离彼此不同的方式来配置分割部3A、3B和3C的硬质板4。从而，对于各分割部，可以以不变的间隔距离或者不同的间隔距离来配置硬质板。间隔距离可以逐步地彼此不同或者以适当的确定方式彼此不同，以均衡载荷。通过这种配置，如上述实施例所述，除了可以加宽分割部3A、3B和3C的调谐范围之外，还可以提高层叠体3的疲劳强度并且延长层叠体3的使用寿命。
虽然上面已经说明了本发明的优选实施例，但是，可以对以下特征进行适当的改变。
-硬质板的形状(虽然在俯视图中为圆形是优选的，但是也不排除非圆形形状，并且可以对厚度等进行改变)；
-硬质板的类型或材料(可以使用具有刚性的适当材料)；
-具有粘弹性的软质构件的形状、类型或材料(可使用可硫化的橡胶、合成橡胶或未进行硫化的其它软质材料)；
-硬质板和软质构件的粘接方式(硫化或其它适当的粘接方法)；
-底板的形状(可以采用除了本实施例中的矩形形状之外的适当的平面图中的形状，除了在凹部中容纳凸缘构件之外，移位限制构件可直接被固定到底板构件)；
-底板的类型或材料；
-移位限制构件的类型或形状(虽然链条是优选的，但是，只要允许沿压缩方向或横向的移位，也可以使用其它适当的连结机构)；
-对层叠体提供预压缩的方式(除了选择螺母到移位限制构件的螺栓构件的拧紧程度之外，还可以改变垫圈的厚度来调整预压缩)；
-层叠体中的分割部的数量(在两个以上的部位划分)；、
-分割面上的硬质板中的限制部的形状(除了在俯视图中的非圆形边之间的接合之外，还可以为非圆形的部分设置可互相接合的限制部)；
-层叠体中的内部空间的形状；
-层叠体的硬质板之间的间隔距离(逐渐增加或减小的距离，或者适当确定的距离)；
-层叠体的各分割部中的硬质板之间的间隔距离等。
在本发明示出的实施例中，减振主体6在层叠体3内被划分成多个分割部。然而，作为可选方案，减振主体6可在层叠体和上、下底板之间被划分成多个分割部。在该情况下，同样，优选对两侧的各分割面设置硬质板。
第二实施例
图4的(A)和图4的(B)分别是根据本发明的上述实施例的变型例的减振装置的俯视图和纵剖视图。在该变型实施例中，由盖构件21从外侧在整个圆周上覆盖和密封减振主体6的各划分部位、即层叠体3中的各分割面8，该盖构件21由如橡胶膜体等适当材料制成。盖构件21起到用于防止异物进入到包围分割面8的空间中的防尘盖的功能。盖构件21可由具有单个突起的波纹管形状的圆环状橡胶膜构成。此外，从实现与减振主体6充分紧密接触的观点考虑，优选使盖构件基于其自身的弹性收缩力跨越分割面8与减振主体6的外周接触。
变型例
在图4的(A)和图4的(B)所示的实施例中，盖21被设计成具有最小必要轴向尺寸，使得一个盖构件21覆盖一个分割面8。然而，盖构件21可被设计成具有如图5的(A)所示的延长的轴向尺寸，使得一个盖构件21同时覆盖两个分割面8。此外，可设置如图5的(B)所示的均具有增加的轴向尺寸从而在增加的范围内覆盖各分割面的两个盖构件。
然而，当考虑盖构件21与减振装置附近的结构件之间干涉的可能性时，优选盖构件被设计成具有如图4的(A)和图4的(B)所示的较小尺寸。

Claims (9)

1.一种减振装置，其包括减振主体和移位限制构件，所述减振主体包括：层叠体，在该层叠体中，多个具有刚性的硬质板和多个具有粘弹性的软质构件彼此交替层叠；以及一对底板，该对底板位于所述层叠体的层叠方向上的两端部上，所述移位限制构件用于使所述一对底板彼此连接以对所述层叠体提供预压缩，
其中，沿所述层叠方向将所述减振主体划分成多个分割部，
在所述减振主体的所述分割部的各分割面上配置有所述硬质板。
2.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，在配置在所述分割部的各分割面中的所述硬质板当中，彼此相邻的硬质板设置有用于限制沿剪切方向和转动方向中的至少一个方向的相对运动的限制部件。
3.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述移位限制构件被配置在所述层叠体的内部空间中。
4.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述移位限制构件包括链条。
5.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述层叠体中的所述硬质板被配置成间隔距离彼此不同。
6.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，用于不同分割部的所述硬质板被配置成间隔距离彼此不同。
7.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，在多个划分部位处划分所述减振主体。
8.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括用于从外侧覆盖所述减振主体的各划分部位的盖构件。
9.根据权利要求8所述的减振装置，其特征在于，所述盖构件通过其自身的弹性收缩力与所述减振主体的外周紧密接触。
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