CN102667188B - 用于缆线系统的固定元件 - Google Patents

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Abstract

在交通工具中，振动通过从发动机室通入乘客室的部件而传递。一种这样的部件是传输缆线(7)。内部缆线提供变速杆和齿轮箱之间的机械运动，且外部管道容纳缆线。支座装置将该管道附接到交通工具的主体。本发明提供了一种用于将用于经由其携带缆线(7)的管道固定交通工具主体的固定元件(19)或支座，管道包括第一部分和第二部分(37)，其中固定元件(19)被配置成保持减震器用于吸收在第一管道部分和第二管道部分之间沿着管道的纵向长度的振动，减震器的至少一部分由硅橡胶形成。

Description

用于缆线系统的固定元件
技术领域
本申请涉及用于缆线系统的固定元件。
背景技术
汽车制造商不断地努力增强驱动质量。其关键因素是乘客室内噪音和振动(NVH)的减小。这可能来自于许多来源，包括来自发动机的‘燃烧’以及来自齿轮箱的‘齿轮咯咯响’。该噪音中的大部分被传递穿过从发动机室通入乘客室的部件，一种这样的部件是传输缆线。
如图1中示意性地示出的，传输缆线提供从变速杆对齿轮箱的机械致动。其可以是手动缆线(2根引线(leg))或自动缆线(1根引线)2。其直接连接到齿轮箱，穿过交通工具隔板进入乘客室、附接到变速杆。
这些缆线一般具有两个主要部件。第一个是提供机械运动的内部缆线7。这通常由形成缆线的一系列缠绕钢丝8来构造并且一般由例如Nylon66的低摩擦聚合物10来涂布。在内部缆线的每一端处是允许连接到齿轮箱和移位器(shifter)的‘眼端’。图2中表示了缆线和管道的横截面图，一种缆线和管道的透视表示，其中每一层从内部向外被剥回以清楚地示出缆线和管道的层。
内部缆线在管道12内部伸展，管道12形成缆线的第二部分。这可以是由PIFE或PBT的低摩擦衬里14构成的多层结构，低摩擦衬里14用钢丝16缠绕并用例如聚丙烯的聚合物18涂布。参考图1，固定元件19在沿着管道的一点处，常常被叫做附接到交通工具的主体的‘支座(abutment)’。特别地，实践已经开发了将管道锚定到内部缆线7穿过的支架21或隔板中的开口。
支座必须是耐用的。汽车部件必须经得起苛刻装载和环境状况的组合。典型的传输缆线必须经得起高达300N的运转负荷，同时经受超过1百万次运转周期。这与-50C和+130C之间的温度、90％湿度的存在、腐蚀性和粗糙环境相关。图4a和4b以透视图和横截面图示出了现有技术支座，且图5示出了现有技术支座的内部部分的三个视图，示出了减震器以及用于接纳缆线的通道。
锚定点(未示出)包括具有用于接纳附接到缆线的支座的大体上U形的狭槽的支架或相似固定构件。支座位于支架的狭槽中并且由某种装置来固定，以便抵抗支座从狭槽撤回并且还抵抗支座相对于狭槽的轴向运动。以编号WO2004/036068公布的国际专利申请中描述了合适的支座的细节。参考图4a和4b，支座主体界定两个相对的肩部部分22a和22b，其中肩部部分之间的轴向距离是固定的并界定支座主体20的接合部分。轴环24可以抵着弹簧26轴向缩回，弹簧26反过来使在其中具有多个凹槽的倒棱端9缩回，该多个凹槽在使用中移动到固定到交通工具主体的支架的接合部分中。支座主体20沿着相对的轴向方向延伸远离轴环，以在其中提供用于接纳减震器26的腔。提供帽状物(cap)28，以确保减震器被保持在支座主体20中。帽状物由多个指状物30固定到支座主体，多个指状物30在其下面上具有被配置成接纳支座主体20上的相应突出物的凹槽。这确保了帽状物28的意外释放是不太可能的。
提供了锻造到管道上的接纳元件32。该接纳元件包括座31并且与锻造操作结合阻止了管道相对于接纳元件的纵向运动。减震器在包括肩部部分33a和33b的接纳元件的任一侧提供。减震器可以设置在围绕接纳元件形成的单一部分中或者可选择地可以设置到不连续部分中，该不连续部分被设置成使得减震器的部分中的一个部分在接纳元件的径向边缘上延伸，这提供在接纳元件的两侧上并且特别是其肩部上连通的减震材料。这可以在点35处示出，点35示出了减震器在界定周边肩部部分33a和33b的接纳元件的周边径向边缘上延伸。
图5是示出了减震器26和接纳元件32的示意性表示。图5清楚地示出减震器可以由两个不连续部分37a和37b形成，其中部分37a具有增加的纵向长度以及坐落于在界定肩部部分33a和33b的接纳元件的圆周径向边缘之上。
由于用在构造管道的金属细丝，传输电缆对于NVH来说是非常有效的传递路径。NVH降低的当前技术是将钢减震器配重(steeldamperweight)附接到每一个管道。这样的减震器配重通常重大约300g。在缆线的齿轮箱端部处的振动输入信号根据交通工具的类型、发动机的尺寸及类型和齿轮箱而改变。其可以具有从20Hz到超过4000Hz的频率范围并且具有1g到6g的振幅水平。信号以及因此的发出可以来自于非常具体的输入频率例如25Hz，或者可以在更宽广的范围例如1900Hz到2400Hz。
这些输入信号然后传递穿过缆线并且表现为乘客室中听得见的噪音或者变速杆中的过度振动。该传递的效力的测量值被称为传递函数(TF)并且通过用输入信号除输出信号来计算。TF>1意味着管道使振动放大，TF<1意味着管道使振动变弱或衰减，并且0的TF意味着管道消除了来自于系统的所有振动。衰减通过吸收和消散振动能量的一显著比例来起作用。该振动能量然后不可用于沿着缆线而下传递到乘客室中。
优选零或接近零的传递函数，并且这将通过使用附接到管道的钢减震器配重而常规地实现。
发明内容
本发明提供改进的支座。
根据本发明，具有用于将经由其携带缆线的管道固定到交通工具主体的固定元件，该固定元件包括减震器，管道包括第一部分和第二部分，其中固定元件被配置成保持该减震器，以吸收在第一管道部分和第二管道部分之间沿着管道的纵向长度的振动，减震器的至少一部分由硅橡胶形成。
该固定元件减小了在可以从齿轮箱引导缆线的第一管道部分以及可以将缆线引导到变速杆的第二管道部分之间沿着管道向下传递的NVH振动。
不使用附加减震器配重或使用较轻的减震器配重的减小了或消除了噪音传递的固定元件的提供使可以适用于宽广范围的交通工具应用的轻重量、成本效益高的解决方案成为可能。
固定元件有利地包括主要为聚合物的材料。本发明的显著利益是与不需要使用钢减震器配重(或者减小其重量要求)的固定元件的提供有关系的重量减少，以及此外在消除减震器配重的需要中的相关费用降低。因为固定元件是大体聚合材料，于是固定元件的重量可以被显著地降低。在一种实施方式中，主体由聚合材料模制成。
实现减震功能的减震器的纵向长度有利地大于15mm。实现减震功能的减震器的纵向长度有利地大于18mm。实现减震功能的减震器的纵向长度大于21mm。实现减震功能的减震器的纵向长度大体上为23mm。实现减震功能的减震器的纵向长度优选在15-35mm的范围内。这样的纵向长度被界定为在坐落为抵着支座主体的端部表面以及帽状物之间，由此提供大体上全部的减震性能。在示范性实施方式中，减震器被由刚性聚合物制成的接纳元件分成两个部分，然而减震器的长度被界定为实现减震功能的仅仅减震器材料的纵向长度。
减震器优选是大体上圆形的并优选具有大体上23mm或大于23mm的直径。固定元件是大体上圆柱形的并包括在其中用于接纳大体上圆柱形的减震器的圆柱形开口。帽状物被有利地提供用于将减震器固定在固定元件中。帽状物可以通过多个可选择的构型固定到主体，并且在一种实施方式中包括用于接纳主体上的相应突出物的一个或多个凹槽。帽状物以及固定元件的主体被配置成使得一旦帽状物被定位到主体上，主体的外部轮廓和帽状物就一起沿着纵向方向大体上形成实质上连续的轮廓。帽状物还有利地由主要为聚合物的材料构成。再次，有利地的是帽状物是聚合物的，因为帽状物可以然后被模制成单一件。
减震器的至少一部分由接纳元件有利地支撑，该接纳元件具有被设置成支撑减震器的边缘部分，其中减震器和接纳元件两者都由固定元件保持。边缘部分优选界定用于支撑减震器的环形容纳表面。减震器有利地由至少两个不连续部分形成。每一个减震器部分优选被配置成容纳在接纳元件的相对侧上。接纳元件还有利地包括被配置成延伸到减震器中的相应凹槽中的突出物，并优选地包括延伸到每一个减震器部分中的两个突出物。
接纳元件有利地包括用于接纳管道的开口，接纳元件界定被配置成沿着固定元件的纵向轴线保持管道的肩部部分。振动流动路径因此从管道移动到接纳元件，并且然后由减震器来减震。
硅橡胶的肖氏硬度有利地在20-90A的范围内。硅橡胶的肖氏硬度甚至更有利地在30-70A的范围内。甚至更有利地，硅橡胶的肖氏硬度在35-50A的范围内。甚至更有利地，硅橡胶的肖氏硬度在35-45A的范围内。
附图说明
现在将只通过实施例的方式来参考附图描述本发明，在附图中：
图1是被传输缆线连接到变速杆的齿轮箱的示意性表示。
图2是合适的传输缆线和管道的示意性横截面表示。
图3是缆线和管道的示意性透视表示。
图4a是现有技术支座的示意性透视图。
图4b是在图4a中示出的支座的横截面表示。
图5是支座的内部部分的三个视图，示出了减震器以及用于接纳缆线的通道。
图6a和图6b是根据本发明的示范性实施方式的支座的透视图。
图7是根据本发明的示范性实施方式的支座的示意性侧视图和相应的横截面表示。
图8是安装在根据本发明的示范性实施方式的接纳元件上的减震器的示意性透视表示，以及图8b是安装在根据本发明的示范性实施方式的接纳元件上的减震器的示意性侧视图。
图9是用于11mm纵向长度的40肖氏硬度的减震器(1)以及伸长的(24mm)纵向长度的40肖氏硬度的减震器(2)的传递函数(y轴)对频率(x轴)的图解表示。
图10是用于如在图9中所绘制的减震器的传递函数(y轴)对频率(x轴)的图解表示，加上用于EDPM肖氏硬度65的减震器(3)以及具有减震器配重的EDPM肖氏硬度65的减震器(4)的曲线。
图11是在23mm的恒定支座直径的情况下支座的减震性能(y轴)对减震器长度(x轴)的图解表示。
图12是支座的减震性能(y轴)对具有23mm的恒定减震器长度的支座的直径(x轴)的图解表示。
具体实施方式
参考图6和7，示出了被设计成与交通工具的主体上的锚定点相连通的支座的示范性实施方式，已经参考现有技术的图4a和4b描述了用于固定到固定元件的支座的操作。
在示范性实施方式中，减震器布置的构型与现有技术布置不同且现在将描述。包括圆柱体部分32a的接纳元件32界定管道的钢丝邻接到上面的内部肩部34。接纳元件还包括在该示范性实施方式中被配置成容纳两个减震器部分26的部分36，并包括更大直径的边缘，从而界定在上面容纳相对的减速器部分的唇状物(lip)。在一种实施方式中，由唇状物分开的相对的减速器部分不彼此接触。接纳元件32有利地是金属材料且锻造到管道上并与聚合物部分36永久连通。减震器和接纳元件分别在图8a和8b中被不对称地并且以侧视图表示。应领会，内部缆线从包括接纳元件的第一管道部分伸展穿过整个支座到达第二管道部分37。纵向传播穿过管道的第一部分和第二部分的振动由此被吸收。
在凹部38的相对侧上的支座主体的长形部分为了适应增加的减震器高度而伸长。现有技术支座的典型减震器长度是11mm并由具有65肖氏的硬度的EPDM聚合物制成。该纵向长度被测量以便只包括减震器的最大直径部分且不包括延伸超过最大直径部分的端部的不实现减震功能的任何部分。这可以关于根据图8中示出的本发明的示范性实施方式的减震器而清楚地看出。结合具有11mm纵向长度的支座和EDPM减震器，减震器配重附接到管道以改进NVH性能，从而减小传递函数。在示出的示范性实施方式中，减震器的长度被增加到例如24mm，如通过图7中的箭头A加上A2的总和所指示地来测量。图9中表示的是用于硅橡胶40肖氏标准长度以及包括长度24mm的减震器的伸长支座的传递函数(即输入振动除输出振动)对功率的图解表示。通过数字(1)表示的曲线示出了具有40肖氏的硬度以及11mm的纵向长度的硅橡胶减震器的传递函数，且曲线(2)示出了用于24mm的轴向长度减震器(也是40肖氏的硅橡胶减震器)的传递函数。如可以从曲线图看到的，随着减震器的长度从11mm增加到24mm，传递函数总的来说从大约0.1到0.3减小到低于0.05
减震器的硬度落在界定范围内，因为如果橡胶非常软，则变速杆的手感是松软和劣等的，导致变速杆缺乏可靠的接合。然而，相反地，使减震器太硬则导致降低的减震性能。
图10示出了重新绘制在较大比例上的与图9的曲线图相同的曲线图，对比如参考数字(3)所指出的不具有减震器配重的纵向长度11mm的标准EPDM65肖氏减震器，和如参考数字(4)所绘制指出的使用减震器配重的也是相同的标准EPDM65肖氏减震器。清楚地，与标准EPDM65肖氏减震器相比，硅减震器的使用明显地降低了传递函数。在分别由(4)和(1)所表示的曲线之间可以做出直接比较。此外，还可以看到随着减震器的轴向长度从11mm增加到24mm，在降低传递函数方面的显著改进。在示出了结合当前在现有技术中使用的减震器配重的标准EPDM65肖氏减震器的曲线(4)中给出了对比。明显地，如曲线(2)中所表示的40肖氏硅橡胶的伸长减震器将传递函数进一步降低到低于已知的EPDM减震器加上减震器配重的传递函数。
硅橡胶的减震特性是由于其独特的结构。在示范性实施方式中，聚硅氧烷可以用作减震器材料。聚硅氧烷由于在与更基本的聚合物例如聚乙烯中发现的键角和键长相比时具有大的键角和键长而因此是非常柔韧的。例如，C-C主链单元具有的键长和112°的键角，然而硅氧烷主链单元Si-O具有的键长和130°的键角。硅氧烷主链与基本的聚乙烯主链大不相同，产生更大柔性的聚合物。因为键长更长，所以其可以移动更远并容易地改变构型，制成柔性材料。
已经对减震几何体(即支座以及由此的减震器的长度和直径)在支座的减震性能上的效果进行了研究。测试程序在如图1中所基本上表示的缆线系统上进行，其中在邻近缆线的传输端的支座(例如如图1中所表示的左手支座)上提供输入加速计，并且输出加速计定位在移位器端部处的支座上(其可以是如图1中所表示的右手支座)。输入振动器的振动被提供穿过在传输端处的支座支架，为1000Hz-4000Hz范围内的随机信号。输入信号由如所示出的传输支座处的传感器来测量。输出加速度从移位器支座上的传感器测量。来自于这两个传感器的数据然后被分析且传递函数在频率范围上产生。这是对系统中的减震的效力的测量。
为了使用该系统来研究几何体和形状在减震性能上的影响，决定将传递函数整合在1000Hz和4000Hz之间，从而产生用于每一个独特的几何体的传递函数值。这是对减震性能的测量；随着减震增加，该值减小。这然后允许传递函数或减震性能的改变按照具体几何特征来绘制，如图11和12中所表述的。
首先，支座的长度是变化的，以提供减震长度(如图7中所表示的Al+A2)从0到53mm的变化。测试了七种不同长度以建立长度和减震性能之间的关系。
该测试的结果在图11中表示，图11在y轴上示出了关于以mm计的减震器长度的减震性能。水平虚线显示了是性能目标的由使用金属减震器配重和EPDM减震器材料的缆线所产生的减震性能。该曲线图清楚地表明了减震性能和大约20mm的长度之间的强烈关系。减震性能随着长度从9mm增加到23mm而增加四倍，并穿过减震器配重目标。如在图11中可以看到的，超过该长度的进一步增加不会在减震性能方面产生进一步改进。
应领会，在支座中提供并且如图7中所清楚地表示的减震器材料实际上在长度上比Al+A2的长度长。然而，支座的构成长度Al+A2的部分实质上实现减震器的全部减震功能。诸如在图7中由数字26b所表示的其余减震器材料被设置成接纳从支座延伸的第二管道部分的元件。减震器的该部分提供用于第二管道部分的鞘。
支座的直径是变化的，以给出支座直径[(d)，如图7所示的且相应地在支座引起的厚度保持恒定的位置的减震器直径]从23mm一直到38mm的变化，并且同时保持23mm的减震器的纵向长度。采取23mm的最小值是因为这是可得到以允许部件被成功地结合缆线的下限。测试了四个不同的直径，以建立直径和减震性能之间的关系。
图12中呈现了减震性能和直径之间的关系。虚线示出了由使用金属减震器配重和EPDM减震器材料的缆线所产生的减震性能。该水平是性能目标。该曲线图示出了减震性能和超过23mm的直径之间没有关系。超过该直径的增加不会产生减震性能方面的改进。
对来自于部分A和B的结果分析允许部件尺寸的最佳化和最小化，同时允许减震性能的最大化。
清楚的是直到大约23mm的减震长度和减震性能之间有强烈关系。因此，为了最佳性能，减震长度有利地是23mm长的最小值。然而看上去减震长度不需要是与这个长度相比任何较长的长度，因为没有指示出进一步的改进。
相反地，在减震直径和减震性能之间没有实际的关系。为了改进减震性能，增加超过23mm的支座直径没有好处，其是现有技术支座的标准。然而，应领会，为了强度要求可以增加支座直径。减小到低于此直径不是优选的，因为较小的支座不包含负荷并且不能以满意的方式将缆线固定到交通工具。
因此技术人员应领会，根据本发明的固定元件提供超过现有固定元件的显著优势。显著优势是固定元件是低重量的，并且彻底地消除对被附接到管道的附加减震器配重的要求或者降低了所需的减震器配重。因此通过硅减震器材料的提供以及这样的减震器的伸长中的设置，独立地实现了NVH性能的显著提高。
已经只通过实施例的方式来描述本发明，并且技术人员应领会，可以做出修改和变化而不偏离由所附权利要求所给予的保护范围。

Claims (20)

1.一种固定元件，用于将用于经由其携带缆线的管道固定到交通工具主体上的支架，所述支架具有大体上U形的狭槽，所述管道包括第一管道部分和第二管道部分，其中所述固定元件包括具有腔的主体，其中减震器被保持在所述腔中，所述减震器被提供用于吸收所述第一管道部分和所述第二管道部分之间沿着所述管道的纵向长度的振动，并且所述主体具有用于定位到所述狭槽中并与所述支架接合的所述主体的接合部分，其中所述减震器的至少一部分由硅橡胶形成并且其中所述减震器的纵向长度大于15mm。
2.根据权利要求1所述的固定元件，其中所述固定元件包括主要为聚合物的材料。
3.根据权利要求1所述的固定元件，其中实现减震功能的所述减震器的纵向长度大于18mm。
4.根据权利要求1所述的固定元件，其中实现减震功能的所述减震器的纵向长度大于21mm。
5.根据权利要求1所述的固定元件，其中实现减震功能的所述减震器的纵向长度大体上为23mm。
6.根据权利要求1所述的固定元件，其中实现减震功能的所述减震器的纵向长度在15-35mm的范围内。
7.根据权利要求6所述的固定元件，其中实现减震功能的所述减震器的纵向长度在18-27mm的范围内。
8.根据权利要求1所述的固定元件，其中所述减震器是大体上圆形的并且具有大体上23mm或大于23mm的直径。
9.根据权利要求1所述的固定元件，其中所述减震器的至少一部分由接纳元件支撑，所述接纳元件具有被设置成支撑所述减震器的边缘部分，其中所述减震器和所述接纳元件二者都由所述固定元件保持。
10.根据权利要求9所述的固定元件，其中所述边缘部分界定用于支撑所述减震器的环形容纳表面。
11.根据权利要求9所述的固定元件，其中所述减震器由至少两个不连续部分形成。
12.根据权利要求11所述的固定元件，其中每一个减震器部分被配置成坐落于所述接纳元件的相对侧上。
13.根据权利要求9所述的固定元件，其中所述接纳元件包括被配置成延伸到所述减震器中的相应凹槽内的突出物。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的固定元件，其中所述接纳元件包括用于接纳所述第一管道部分的开口，所述接纳元件界定被配置成沿着所述固定元件的纵向轴线保持所述管道的肩部部分。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的固定元件，其中硅橡胶减震器的肖氏硬度在20-90A的范围内。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的固定元件，其中硅橡胶减震器的肖氏硬度在30-70A的范围内。
17.根据权利要求1至13中任一项所述的固定元件，其中硅橡胶减震器的肖氏硬度在35-50A的范围内。
18.根据权利要求1至13中任一项所述的固定元件，其中硅橡胶减震器的肖氏硬度在35-45A的范围内。
19.一种传输缆线系统，包括根据权利要求1所述的固定元件。
20.根据权利要求19所述的传输缆线系统，具有在0.5m到3m的范围内的纵向长度。
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