CN102808895A - 弹性联结设备、阻尼装置和用于制造弹性联结工件的方法 - Google Patents

Abstract

弹性联结设备被提供为用于将类似于气体发生器的阻尼质量弹性地连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分，特别是气袋模块，该弹性联结设备包括：面向所述机动车的刚性支撑环;类似于铆钉头的至少一个固定工件，该固定工件面向所述阻尼质量并由刚性材料制成；以及联结所述支撑环和所述固定工件的弹簧体。各自由塑性材料制成的所述支撑环和/或所述固定工件以及由弹性体材料制成的所述弹簧体通过双色工艺，特别是通过双色注塑成型在单一制造步骤中生产。

Description

弹性联结设备、阻尼装置和用于制造弹性联结工件的方法

技术领域

本发明涉及一种弹性联结设备或工件，用于将诸如气体发生器的阻尼质量弹性地连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分，特别是气袋模块、方向盘结构或固定到方向盘结构的主体部分。

背景技术

在驱动机动车期间，高度动力振动和/或振荡作用于车身，因而也作用于待由机动车驾驶员操纵的方向盘。通过在方向盘的固有频率范围内将阻尼质量例如弹性地和振荡地悬挂在方向盘来阻尼这些振动和振荡是众所周知的。在方向盘区域，阻尼质量通常由待固定到机动车的方向盘的气袋模块的气体发生器形成。

阻尼的重要方面由弹性连接系统的设计确定，该弹性连接系统由弹性联结工件限定。根据DE 10 2004 051 942 B4，弹性联结工件已知为包括通过螺钉连接朝向车身刚性地固定，例如固定到方向盘结构的支撑元件。该支撑元件由类似于PA66的塑性材料组成，其具有30至40%的一部分玻璃纤维。DE 10 2004051 942 B4教导了将弹性体材料制成的实心弹簧体布置在气体发生器与机动车身之间，从而阻尼反振荡是可能的。在支撑元件中提供有开口，该开口利用弹性体材料加衬和包覆模制，以便在支撑元件与弹簧体之间实现力传递的正向连接。通过这种方式，在支撑元件与弹簧体之间形成结构固定，利用该结构固定，即使大的加载张力也能够从支撑元件安全地传递到弹簧体和背部中。弹簧体和支撑元件的结构接合通过对开口进行加衬而实现，反之亦然。基于正向连接的这种固定被证实为是足够牢固的，但因开口或锚固孔而需要更大的空间，因而形成有关制造的难题，从而对制造商导致增大的财政负担。

然而，对于支撑元件的已知包覆模制，对于形成切口和接合结构的弹性体材料不需要粘合剂，以便在弹性体材料与支撑元件的塑性材料之间提供力传递的过渡。

本发明的目的是提供用于将阻尼质量弹性地连接到机动车的弹性联结工件，其中现有技术的缺点被克服，特别地在面向车身的支撑元件与面向阻尼质量的弹性体之间提供足够牢固的力传递，而不用在弹性体材料与塑性材料之间提供粘合剂。

发明内容

该目的通过权利要求1的特征被实现。

相应地，弹性联结工件或设备被提供为用于将类似于气体发生器的阻尼质量弹性地连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分，特别是气袋模块。该弹性联结工件或设备包括面向机动车的刚性支撑环，其将被特别地刚性连接到机动车部分（类似于机动车的方向盘结构）。弹性联结工件进一步包括固定工件，其能够被设计为类似于铆钉头或闭锁设备并由刚性材料组成。固定工件用于将弹性联结工件刚性地连接到阻尼质量。沿着阻尼质量与机动车的主体部分之间的力的方向，弹簧体被提供在面向阻尼质量的固定工件与面向机动车部分的支撑环之间。弹性体允许主体部分与阻尼质量之间特别是共振频率范围内的阻尼振荡运动。根据本发明，支撑环和/或固定工件各自由塑性材料制成，其中优选地，相同的塑性材料能够用于支撑环和固定工件。也可以使用不同的刚性塑性材料。还可以想象，支撑环或者固定工件由类似于优质钢的金属形成。弹簧体由弹性体材料组成。根据本发明，支撑环、固定工件和弹簧体通过双色工艺（two-component process），特别是双色注塑成型工艺制造。

变得明显的是，双色制造工艺在弹簧体与固定工件之间以及在弹簧体与支撑环之间提供足够的固定强度，以便为阻尼质量到机动车的主体部分的连接系统提供振荡。弹性体材料与塑性材料之间的连接过渡被设计为如此强固，从而不具有正向接合的连接表面也提供足够的力传递。即使没有台阶的平面传递表面也足以提供弹簧体到相应塑性材料的牢固连接。

根据本发明，当使用固体硅酮或液体硅酮橡胶，特别是EPDM时，实现极为良好的抗磨损弹性联结部分。与热塑性弹性弹性体材料（TPE）相比，这些弹性体材料的特征在于明显改进的设置特性，特别是在更高温度时。另外，与TPE相比，对于优选的弹性体材料，振荡特性变化较小。对于EPDM、NR和硅酮，温度效应更小。特别地，肖氏硬度在较大温度范围内基本上是恒定的。

变得明显的是，弹性体材料与塑性材料之间的牢固粘合过渡与优选的弹性体材料相关，特别是与液体硅酮相关，其中粘合力在较大温度范围内也保持恒定。

原则上，优选地，塑性材料和弹性体材料彼此匹配，特别是被选择为使得塑性材料与弹性体材料之间的过渡处的边界面区域形成化学交联。该化学交联对于天然或合成橡胶、固体硅酮或液体硅酮橡胶极为明显。

关于支撑环和固定工件的塑性材料，应注意，塑性材料当然能够与金属区段相结合。原则上，塑性材料或额外的金属材料应保证固定工件或支撑环通过各自合适的焊接方法被固定到主体部分。

在本发明的优选实施例中，塑性材料与弹性体材料之间的过渡处的边界面区域没有粘合剂。因而，用于排放产品残余物的环保方法变得多余。同样，需要被提供在粘合剂中的环境有害溶剂不会成为环境的负担。

优选地，支撑环或固定工件由类似于优质钢的金属制成。在此情况下，在支撑环或固定工件的金属区段与弹性体材料之间的过渡处的边界面区域中能够提供额外的金属层，特别为ZnNi层。通过这种方式，弹性体材料内的化学交联被加强。特别地，在液体硅酮与由金属，例如由优质钢制成的区域或局部区域处的ZnNi表面之间提供配对。当对于固定工件要实现没有塑性的固定时，全部材料规格特别地适用于紧固（securisation）。

在本发明的优选实施例中，弹簧体具有圆柱形中空结构，而且具有面向支撑环的端部。面向支撑环的该端部以接触成形方式与形成在支撑环中的间隙孔，特别是形成在支撑环中的若干间隙孔，并且优选地是远离支撑环的一侧完全对齐。

在本发明的优选实施例中，安装到支撑环的密封唇和/或安装到支撑环的邻接部在一个制造步骤中各自由弹簧体的弹性体材料制成，特别为注塑成型。在此，应注意，每个额外的功能性弹性体部分将在单一制造步骤中注塑成型。

优选地，中空圆柱形弹簧体的壁厚沿着轴向方向基本上是恒定的，以便产生可断定的振荡行为。特别地，弹簧体将沿着任一方向提供基本相同的振荡特性。

在本发明的进一步展开中，至少三个固定工件以相等的角距离被设置在特别地圆形支撑环处，每一个均在弹簧体之上。

优选地，至少一个固定工件为旋转对称（沿着轴向方向），具有T形剖面，并优选地被设计成实心体。T形剖面的彼此面向的侧向支腿一方面特别用作中空圆柱形弹簧体的支撑，另一方面用作阻尼质量的安装法兰的支撑。T形剖面的主干被设计为使其能够以利用配合在形状上基本互补地被接纳在形成在安装法兰的通路中。通过这种方式，意在限定阻尼质量沿着径向方向的位置。T形剖面的侧向支腿远离主干延伸。

在本发明的进一步展开中，弹簧体具有特别为中空圆柱体的中空和圆柱形结构，具有面向固定工件的端部。变得明显的是，为了弹簧体与固定工件之间的出现足够的力通量，固定工件仅在中空结构的端部的面向固定工件的径向正面以联结方式触碰弹簧体是足够的，该正面被设计为是平坦的且没有台阶。

在本发明的优选实施例中，支撑环具有包括L形剖面的环形板。用于弹簧体的间隙孔形成在L形剖面的径向支腿中。在L形剖面的径向内部支腿处，也就是垂直于径向支腿，设置弹性体材料制成的运动邻接部，其限制沿着轴向方向以及沿着径向方向的运动。

本发明进一步涉及阻尼装置，其具有类似于气体发生器的待弹性连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分的阻尼质量，并具有根据本发明的以弹性振荡方式将阻尼质量连接到机动车部分的弹性联结工件。

本发明进一步涉及一种用于制造将类似于气体发生器的阻尼质量弹性连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分，特别是气袋模块的弹性联结工件的方法。应注意，与根据本发明的弹性联结工件的技术工艺相关的特征可以是根据本发明的方法的一部分。根据本发明，各自由塑性材料制成、面向车辆的支撑环和类似于铆钉头的面向阻尼质量的固定工件，以及联结支撑环和固定工件且由弹性体材料制成的弹簧体，通过双色工艺，特别地通过双色注塑成型在单一制造步骤中生产。

优选实施例在从属权利要求中给出。

附图说明

进一步的特性、特征和优点将在结合附图的优选实施例的以下描述中变得明显，显示：

图1是根据本发明的弹性联结工件的俯视图；

图2是沿着图1的剖面线II-II的剖视图；

图3是根据本发明的具有气体发生器和图1和图2中的弹性联结工件的阻尼装置的剖视图；以及

图4是图2中的细节IV的剖视图。

具体实施方式

在图1、图2和图4中，用于将类似于气体发生器的阻尼质量弹性地连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分的弹性联结工件或设备大致由附图标记1表示。弹性联结工件基本由三个主要部件组成，即基本圆形支撑环3、形成为铆钉头5的固定工件以及以弹性、振荡方式连接支撑环3和铆钉头5的大体圆柱形弹簧体7。

如根据图1明显的是，提供三个铆钉头，其沿着圆形支撑环3的圆周以120°的角距离分开。

支撑环具有用于每个固定工件的间隙孔11，该间隙孔置于支撑环3的增强区段13中（图1）。

如根据图2和图4明显的是，支撑环3具有L形径向剖面，该L形状除了增强区段13之外沿着支撑环3的圆周具有恒定样式。在增强区段13，Ｌ形状的径向支腿15明显更长，特别地为支撑环3的120°区段处的两倍，其中每个120°区段连接两个增强区段13。弹性体邻接部21、23各自直接附接到垂直于径向支腿15布置的轴向支腿17，并分别提供阻尼质量（图3中所示）沿径向方向R和沿轴向方向A的振荡运动的限制。

根据图4明显的是，在平行于轴向方向A的内表面以及在支撑环25、27的直接相邻表面区域，间隙孔11以接触方式完全加衬有弹簧体7的弹性体材料。

弹簧体7具有包括恒定壁厚的中空圆柱体形状，并从间隙孔11朝向铆钉头5轴向和同心延伸。

铆钉头5由实心塑料材料制成并具有T形剖面。该T形状具有两个特别更薄的短支腿，该短支腿沿径向方向延伸并用作弹簧体7的支撑。另外，在其远离弹簧体的一侧，径向延伸的回旋短支腿31也用作阻尼质量的安装法兰的支撑，这根据图3是明显的并将稍后说明。

T形状的特别为更大的主干33沿着轴向方向远离短支腿31延伸。该主干的尺寸被设定为使其特别地利用配合被接纳在阻尼质量的安装法兰的安装通路中，如图3中可见。

如图4所示，弹簧体的面对铆钉头的端部与铆钉头的短支腿31的面对弹簧体7的一侧的平坦固定表面之间的过渡表面37由没有台阶的平面组成。为了在铆钉头5与弹簧体7之间提供足够的力通量，铆钉头5和弹簧体7以及支撑环3（由于制造原因）通过双色注塑成型工艺在单一制造步骤中生产。

其中优选使用固体硅酮或液体硅酮（LSR），其在很大程度上由硅氧烷和另外的填充剂以及添加剂组成。通过选择合适的塑性材料，发现通过双色工艺在弹性体材料与塑性材料之间实现的化学交联对于铆钉头5与弹簧体7之间的小表面积的固定过渡区域是足够的，如图4所示。同样情况也适用于由间隙孔11的衬里实现的面对支撑环的接合结构。此外，运动邻接部21、23牢固地附接在塑性支撑环处。通过这种方式，塑性材料与弹性体材料的过渡表面之间的粘合剂是多余的。

在图3中，本发明的弹性联结工件1被安装在根据本发明的阻尼装置中。在该阻尼装置中，气体发生器41被表示成安装有根据本发明的弹性联结工件1。面对主体部分，特别是到气袋模块的固定未显示。

为了安装阻尼装置，在径向延伸的安装法兰43中形成有开口，总计为至少是铆钉头5的数量，该开口被设计为在形状上与铆钉头5的主干33互补。通过这种方式，实现气体发生器41相对于机动车部分的准确定位，其中实现精确的振荡运动。

在以上描述、附图和权利要求书中所公开的特征对于单独以及以任一组合实现本发明意义重大。

附图标记列表

1联结设备

3支撑环

5铆钉头

7弹簧体

11间隙孔

13增强区段

15径向支腿

17轴向支腿

21、23弹性体邻接部

25、27支撑环的表面区域

31短支腿

33主干

37过渡表面

41气体发生器

43安装法兰

A轴向方向

R径向方向

Claims (10)

1.一种用于将类似于气体发生器（41）的阻尼质量弹性地连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分，特别是气袋模块的弹性联结设备（1），包括：面向所述机动车的刚性支撑环（3）；类似于铆钉头（5）的至少一个固定工件，该固定工件面向所述阻尼质量并由刚性材料制成；以及联结所述支撑环（3）和所述固定工件的弹簧体（7）；其特征在于，各自由塑性材料制成的所述支撑环（3）和/或所述固定工件以及由弹性体材料制成的所述弹簧体（7）通过双色工艺，特别是通过双色注塑成型在单一制造步骤中生产。

2.如权利要求1所述的弹性联结设备（1），其特征在于，所述塑性材料和所述弹性体材料彼此匹配，特别是被选择为使得，所述塑性材料与所述弹性体材料之间的过渡处的边界面区域形成化学交联和/或所述弹性体材料为天然或合成橡胶、固体硅酮或液体硅酮橡胶。

3.如权利要求1或2所述的弹性联结设备（1），其特征在于，所述塑性材料与所述弹性体材料之间的过渡处的边界面区域被实现为没有粘合剂。

4.如前述权利要求中任一项所述的弹性联结设备（1），其特征在于，所述支撑环（3）或所述固定工件由金属，特别是优质钢制成，其中特别地在所述支撑环（3）或所述固定工件的至少一区段与所述弹性体材料之间的过渡处的边界面区域中，提供有金属层，特别为ZnNi层。

5.如前述权利要求中任一项所述的弹性联结设备（1），其特征在于，所述弹簧体（7）具有中空，特别是圆柱形结构，具有面向所述支撑环（3）的端部，该端部以接触成形方式与形成在所述支撑环（3）中的间隙孔（11），并且优选是所述支撑环（3）的远离所述弹簧体（7）的一侧完全对齐，和/或安装到所述支撑环（3）的密封唇和/或安装到所述支撑环（3）的邻接部在所述一个制造步骤中各自由弹簧体的所述弹簧体（7）的所述弹性材料制成，其中特别地，所述中空圆柱形弹簧体（7）的壁厚沿着轴向方向（A）基本上是恒定的。

6.如前述权利要求中任一项所述的弹性联结设备（1），其特征在于，至少三个固定工件以相等的角距离被设置在特别地所述圆形支撑环（3）处和/或所述至少一个固定工件为旋转对称并具有T形剖面，其中彼此面向的侧向支腿一方面用作所述弹簧体（7）的支撑，另一方面用作所述阻尼质量的安装法兰（43）的支撑，并且优选地，远离所述侧向支腿的主干（33）被设计成被接纳在形成在所述安装法兰（43）中的通路中。

7.如前述权利要求中任一项所述的弹性联结设备（1），其特征在于，所述弹簧体（7）具有中空，特别是圆柱形结构，具有面向所述固定工件的端部，其中所述固定工件仅在面向所述固定工件的所述端部的径向正面以联结方式碰触所述弹簧体（7）。

8.如前述权利要求中任一项所述的弹性联结设备（1），其特征在于，所述支撑环（3）具有包括L形剖面的环形板，其中用于所述弹簧体（7）的间隙孔形成在径向支腿中，并且由弹性体材料制成的运动邻接部沿着轴向和/或径向方向（R）被设置在所述径向内部的轴向支腿处。

9.一种具有阻尼装置，具有类似于气体发生器（41）的待弹性连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分的阻尼质量以及根据前述权利要求中任一项所述形成的弹性联结设备（1）。

10.一种用于制造将类似于气体发生器（41）的阻尼质量弹性连接到暴露于振荡和/或振动的机动车部分，特别是气袋模块的弹性联结设备（1）的方法，其特征在于，各自由塑性材料制成、面向所述机动车的支撑环（3）和/或类似于铆钉头（5）的固定工件，以及由弹性体材料制成并联结所述支撑环（3）和面向所述阻尼质量的所述固定工件的弹簧体（7），通过双色工艺，特别地通过双色注塑成型在单一制造步骤中生产。

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