CN105835647B - 聚合物复合材料支柱隔振垫和应用其的车辆悬架系统 - Google Patents

聚合物复合材料支柱隔振垫和应用其的车辆悬架系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚合物复合材料支柱隔振垫和使用其的车辆的悬架系统。一种聚合物复合材料支柱隔振垫可包括聚合物复合材料支架、弹性体和轴承，所述聚合物复合材料支架由聚合物复合材料制得，分为具有插件的安装紧固部分和轴承装配部分，并在其中心部分处设置有中心孔，安装螺栓按压插入至所述插件中以穿透；所述弹性体交联至所述聚合物复合材料支架，以使得围绕在聚合物复合材料支架的中心部分处形成的中心孔的杯形孔被分为上杯形孔和下杯形孔，所述上杯形孔联接至上杯形件，所述下杯形孔联接至下杯形件；所述轴承设置于所述轴承装配部分处。

Description

聚合物复合材料支柱隔振垫和应用其的车辆悬架系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年1月30日提交的韩国专利申请第 10-2015-0015255号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及集成了轴承的支柱隔振垫，更特别地，涉及能够通过应用支柱隔振垫而改进车辆噪声、振动和平稳(NVH)性能和生产率的车辆悬架系统，所述支柱隔振垫由聚合物复合材料制得以降低其重量，并实现了与支柱轴承部件的一体化。
背景技术
通常，应用至车辆的悬架系统的隔振垫通过吸收和降低由发动机的运转所导致的振动或在车辆行驶时从道路传递的振动而有助于提高乘坐舒适性。
作为这种隔振垫的例子，有这样一种隔振垫，其应用于悬架系统的减振器的支柱以将减振器连接至车身。隔振垫可包括多个支架和用于固定至车身的螺栓等，该多个支架与橡胶阻尼器联接以用于吸收振动并围绕阻尼器。
然而，相比于其尺寸，隔振垫不可避免地为重量较大的零件，因为其需要包括与对抗外力产生阻尼作用的橡胶材料一起用于稳定支撑悬架系统的钢支架。根据此，为实现由于近年来进一步增强的环境规定而要求的燃料效率的改进，隔振垫也被需要降低其重量。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面通过提供一种吸收道路冲击的减振器和一种聚合物复合材料支柱隔振垫而致力于降低重量和部件数量，所述聚合物复合材料支柱隔振垫由集成了轴承的聚合物复合材料组成，特别地，本发明的各个方面涉及提供一种用于车辆的悬架系统，其能够通过将聚合物复合材料支柱隔振垫应用至减振器支柱而大大改进车辆噪声、振动和平稳(NVH)性能。
根据本发明的各个方面，一种聚合物复合材料支柱隔振垫可包括聚合物复合材料支架、弹性体和轴承，所述聚合物复合材料支架由聚合物复合材料制得，分为具有插件的安装紧固部分和轴承装配部分，并在其中心部分处设置有中心孔，安装螺栓压插至所述插件中以穿透；所述弹性体交联于所述聚合物复合材料支架，以使得围绕在聚合物复合材料支架的中心部分处形成的中心孔的杯形孔被分为上杯形孔和下杯形孔，所述上杯形孔联接至上杯形件，所述下杯形孔联接至下杯形件；所述轴承设置于所述轴承装配部分处。
所述聚合物复合材料可包括由玻璃纤维或碳纤维增强的经纤维增强的塑料。
所述安装紧固部分和所述轴承装配部分可连接至橡胶注入通道，所述橡胶注入通道可形成为具有与所述中心孔连通的切断凹槽，且所述安装紧固部分、轴承装配部分和橡胶注入通道可注塑成型为彼此一体化。
所述安装紧固部分可形成为具有插孔，所述插件各自设置于所述插孔中，所述插孔可在至少三个位置处形成。
所述轴承装配部分可包括下部中空同心本体、下部扩大同心本体和插入表面，所述下部中空同心本体与所述橡胶注入通道一体形成；所述下部扩大同心本体围绕所述下部中空同心本体而形成同心圆；所述插入表面使两个台阶部分形成至所述下部扩大同心本体。
所述下部中空同心本体可包括相对于橡胶注入通道的内台阶表面以形成同心圆。
所述插入表面可形成为具有多个肋。
所述插入表面可设置有由金属制得的轴承滚珠导轨插件，当注塑成型所述轴承装配部分时，所述轴承滚珠导轨插件可与所述轴承装配部分一体化，且轴承可固定于所述轴承滚珠导轨插件中。
所述弹性体可由使用橡胶注塑模具交联的橡胶制得，且所述上杯形孔和下杯形孔可分别具有不同的内径。
当所述上杯形件和下杯形件分别插入所述上杯形孔和下杯形孔时，所述上杯形件和下杯形件可经由联接至彼此的固定部分而固定。
所述插件可包括螺栓轴凸台，所述安装螺栓被按压插入至所述螺栓轴凸台中以穿透，所述螺栓轴凸台的部分可比螺栓头凸台更厚，并且当注塑成型所述聚合物复合材料支架时，所述插件可与所述聚合物复合材料支架一体化。
所述插件可由碳钢或锻造铝材制得。
轴承可经由轴承密封件而联接至轴承装配部分。
根据本发明的各个方面，一种用于车辆的悬架系统可包括减振器、悬架弹簧和聚合物复合材料支柱隔振垫，所述减振器构造为具有液压缸壳体以经由转向节而联接至车轮；所述悬架弹簧联接至所述减振器；所述聚合物复合材料支柱隔振垫构造为联接至所述减振器的支柱杆以固定至车身；其中所述聚合物复合材料支柱隔振垫可包括聚合物复合材料支架、弹性体、安装螺栓和轴承，所述聚合物复合材料支架由聚合物复合材料制得，并分为具有插件的安装紧固部分和经由橡胶注入通道而与所述安装紧固部分一体化的轴承装配部分；所述弹性体交联至所述聚合物复合材料支架，并形成杯形孔，联接至彼此的上杯形件和下杯形件插入所述杯形孔中；所述安装螺栓压插至所述插件中并穿透所述插件，以固定至车身；所述轴承紧密地接触在所述轴承装配部分处形成的轴承滚珠导轨插件。
如上所述，本发明可通过用于将吸收道路冲击的减振器连接至车身的由聚合物复合材料制得的支柱隔振垫来改进车辆NVH。
此外，本发明可通过被二元化为上部构造和容纳轴承的下部构造的聚合物复合材料支柱隔振垫来实现部件轻量化和部件一体化，特别地，本发明可通过装配简化而提高生产率，并通过去除隔振垫与轴承之间的间隙而提高品质。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和设备所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1A和图1B为根据本发明的示例性聚合物复合材料支柱隔振垫的图示，其中附图1B为附图1A的A向图示。
图2为根据本发明的示例性聚合物复合材料的图示。
图3为形成根据本发明的聚合物复合材料支架的轴承装配部分的详细图示。
图4A和图4B为图3的部分截面图，其中图4A为A-A截面图，图4B为B-B截面图。
图5A和图5B为根据本发明的聚合物复合材料支架和弹性体的联接图示。
图6为图5A和图5B的剖视立体图。
图7为形成根据本发明的示例性聚合物复合材料支柱隔振垫的杯形件、插件和安装螺栓的详细图示。
图8为形成根据本发明的示例性聚合物复合材料支柱隔振垫的杯形件和插件的剖视立体图。
图9A和图9B为图8的部分立体图，其中图9A为从B-1方向的立体图，图9B为从B-2方向的立体图。
图10为形成根据本发明的示例性聚合物复合材料支柱隔振垫的聚合物复合材料支架、轴承和轴承密封件的详细图示。
图11为应用根据本发明的示例性聚合物复合材料支柱隔振垫的悬架系统的示例性图示。
应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、取向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的各个实施方案，所述实施方案的实施例在附图中示出并在如下描述。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应了解本说明书不旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其他实施方案。
图1A和图1B表示根据本发明的聚合物复合材料支柱隔振垫1的图示。
如图1A和图1B所示，聚合物复合材料支柱隔振垫1可包括聚合物复合材料支架20，一对杯形件30A-1、30A-2，以及插件30B，橡胶交联于所述聚合物复合材料支架20并且轴承座部分集成至所述聚合物复合材料支架20，所述一对杯形件30A-1、30A-2联接至形成于聚合物复合材料支架20处的中心孔，所述插件30B联接至聚合物复合材料支架20的边缘部分，并被安装螺栓30C穿过。特别地，一对杯形件30A-1、30A-2，插件30B和安装螺栓30C与聚合物复合材料支架20一体化。
聚合物复合材料支架20可包括上支架和弹性体10，轴承装配部分 25在所述上支架处一体形成，所述弹性体10交联至所述上支架。特别地，上支架和轴承装配部分25可由聚合物复合材料制得。举例而言，聚合物复合材料可为由玻璃纤维或碳纤维增强的经纤维增强的塑料。此外，聚合物复合材料支架20可通过注塑或转移成型工艺制造。
一对杯形件30A-1、30A-2可包括由钢制得的上杯形件30A-1和下杯形件30A-2。特别地，上杯形件30A-1的下部与下杯形件30A-2的上部联接。
当注塑成型或转移成型聚合物复合材料支架20时，插件30B可与聚合物复合材料支架20一体形成。特别地，插件30B设置于大致的等边三角形的每个顶点上，从而形成以120度角度间隔设置的三个插件。
安装螺栓30C从聚合物复合材料支架20的底部穿过插件30B而按压装配，以用螺纹紧固至对应的组件。对应的组件可为车身部分，撑杆式悬架装置的减振器联接至所述车身部分。
图2至图6表示根据本发明的聚合物复合材料支架20和弹性体10 的详细构造的示例。
参照图2至图4B，聚合物复合材料支架20可包括安装紧固部分 21和轴承装配部分25，所述安装紧固部分21形成中心孔，所述轴承装配部分25通过与在安装紧固部分21的底部的中心孔形成同心圆的橡胶注入通道23而与安装紧固部分21隔开。安装紧固部分21、橡胶注入通道23和轴承装配部分25可一体注塑成型。
具体而言，安装紧固部分21可包括设置有上部中空同心本体21a 和插孔21c的安装本体21b，所述上部中空同心本体21a形成中心孔，所述插孔21c穿透安装本体21b。插孔21c可在三个位置处以120度角度间隔形成，所述三个位置可形成大致等边三角形的顶点，使得安装本体21b的总体形状可形成大致等边三角形。安装螺栓30C可装配至插孔21c中的每一个。
具体而言，橡胶注入通道23可在上部中空同心本体21a的底部处形成具有比上部中空同心本体21a的直径更大的直径的同心圆，橡胶注入通道23将安装紧固部分21连接至轴承装配部分25，并可形成为具有相对于彼此具有预定间隔的切断凹槽以与中心孔连通。
因此，橡胶注入通道23可在交联弹性体10时被橡胶围绕，并起到通道的作用，交联的橡胶通过所述通道牢固地形成至中心孔中以围绕上部中空同心本体21a。
具体而言，轴承装配部分25可包括下部中空同心本体25a、下部扩大同心本体25b和插入表面25c，所述下部中空同心本体25a与橡胶注入通道23一体形成，所述下部扩大同心本体25b围绕下部中空同心本体25a而形成同心圆，所述插入表面25c向着下部扩大同心本体25b 形成两个台阶部分，并且轴承滚珠导轨插件25d固定于插入表面25c。特别地，下部中空同心本体25a可包括相对于橡胶注入通道23的内台阶表面25a-1以形成同心圆，使得橡胶注塑模具悬挂至内台阶表面 25a-1，以限制橡胶注入通道23的顶部部分和底部部分。因此能够在交联橡胶以形成弹性体10的过程中防止橡胶向插入表面25c渗透。此外，插入表面25c形成为具有多个肋25c-1，由此易于确保轴承滚珠导轨插件25d上的尺寸稳定性，并在形成复合材料之后冷却时使复合材料的热变形达到最小。轴承滚珠导轨插件25d可有利于确保轴承同心性和轴承的尺寸稳定性，如肋25c-1的作用。轴承滚珠导轨插件25d可由金属制得。
参照图5A、图5B和图6，弹性体10可由橡胶制得，并通过使用橡胶注塑模具交联模制而形成有聚合物复合材料支架20。为此，聚合物复合材料支架20联接至悬挂于内台阶表面25a-1处的橡胶注塑模具，然后与注入的橡胶交联，使得橡胶流动至橡胶注入通道23的切断凹槽中，从而在安装紧固部分21的内部空间处形成中空孔并围绕所述中空孔，但不围绕轴承装配部分25的内部空间。
作为结果，聚合物复合材料支架20和弹性体10可彼此一体化，使得聚合物复合材料支架20可有效减弱通过支柱杆传递的以及通过悬架弹簧和轴承传递的振动。特别地，通过弹性体10形成的中心孔可分为联接上杯形件30A-1的上杯形孔10-2a和联接下杯形件30A-2的下杯形孔10-2b。上杯形孔10-2a的内径大于下杯形孔10-2b的内径，由此易于设定上杯形件30A-1和下杯形件30A-2的装配位置。
图7至图9B表示形成根据本发明的示例性实施方案的聚合物复合材料支柱隔振垫1的杯形件30A-1、30A-2，插件30B和安装螺栓30C。
参照图7，一对杯形件30A-1、30A-2可包括联接至上杯形孔10-2a 的上杯形件30A-1和联接至下杯形孔10-2b的下杯形件30A-2，所述上杯形孔10-2a和下杯形孔10-2b分别由弹性体10形成。特别地，上杯形件30A-1和下杯形件30A-2可通过形成固定部分并经由所述固定部分联接至彼此而形成更稳定固定的状态。为此，固定部分可包括穿透通过上杯形件30A-1的底部的孔和用以插入所述孔中的在下杯形件 30A-2的底部处形成的突出部。
参照图8、图9A和9B，插件30B可由碳钢(S200C等)或锻造铝材(6,000系列)制得，并可在聚合物复合材料支架20的注塑成型或转移成型时通过利用插孔21c而与安装紧固部分21一体化。为此，插件30B可包括紧密接触本体30B-1、螺栓轴凸台30B-2和螺栓头凸台30B-3，所述紧密接触本体30B-1具有在大致等边三角形的一个顶点处穿透的孔；所述螺栓轴凸台30B-2在紧密接触本体30B-1的一个表面处突出而环绕所述孔；所述螺栓头凸台30B-3在紧密接触本体30B-1 的另一表面处突出而环绕所述孔。螺栓轴凸台30B-2和螺栓头凸台30B-3的每个突出高度优选为能够阻挡模制材料渗透的高度。特别地，螺栓轴凸台30B-2可形成为具有能够满足安装螺栓30C的分离力的厚度，由此变得比紧密接触本体30B-1和螺栓头凸台30B-3更厚。
图10显示了形成根据本发明的各个实施方案的聚合物复合材料支柱隔振垫1的聚合物复合材料支架20，轴承50-2和轴承密封件50-3 的详细构造示例。
如图10所示，轴承50-2可包括滚柱型轴承，并经由轴承密封件 50-3联接至聚合物复合材料支架20的轴承装配部分25。因此，轴承 50-2可固定于聚合物复合材料支架20的轴承滚珠导轨插件25d中。
图11为根据本发明的应用聚合物复合材料支柱隔振垫1的用于车辆的悬架系统的示例。
如图11所示，悬架系统可包括滑柱(suspension strut)60和稳定杆70，所述滑柱60具有带有液压缸壳体的减振器60-1、螺旋弹簧型悬架弹簧60-2和聚合物复合材料支柱隔振垫1，所述稳定杆70用于调整侧倾力矩(roll moment)。减振器60-1的液压缸壳体可经由转向节而联接至车轮80，减振器60-1的支柱杆可经由聚合物复合材料支柱隔振垫1而联接至车身。特别地，聚合物复合材料支柱隔振垫1可包括聚合物复合材料支架20，上杯形件和下杯形件30A-1、30A-2，插件30B，安装螺栓30C和轴承50-2，如通过图1A至图10所述。因此，安装螺栓30C可形成聚合物复合材料支柱隔振垫1的螺栓紧固力。
因此，滑柱60可通过作为基本功能的车辆高度调节和冲击吸收而改进乘坐舒适性和保持稳定性，并进一步通过聚合物复合材料支柱隔振垫1实现轻量化、通过聚合物复合材料特性实现改进的振动阻尼性能(柔顺性(Compliance))，以及实现改进的车辆噪声、振动和平稳 (NVH)性能。
在本发明的各个实施方案中，悬架系统可为麦弗逊式支撑杆式悬架系统，但不限于此。
如上所述，在根据本发明的各个实施方案的用于车辆的悬架系统中的聚合物复合材料支柱隔振垫1，所述聚合物复合材料支柱隔振垫1 包括聚合物复合材料支架20、弹性体10和轴承50-2，所述聚合物复合材料支架20由聚合物复合材料制得并设置有插件30B，安装螺栓30C 按压插入并穿透所述插件30B中以形成紧固到车身的螺栓紧固力；所述弹性体10以诸如硫化的方式而被模制至聚合物复合材料支架20而形成中心孔，一对上杯形件30A-1和下杯形件30A-2联接至所述中心孔；所述轴承50-2布置于一体形成至聚合物复合材料支架20的轴承装配部分25处，由此能够降低其重量和部件数量，特别地，悬架系统制造为具有应用于减振器60-1的聚合物复合材料支柱隔振垫1，由此能够更有效地改进车辆的NVH性能和生产率。
为了方便解释和准确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“内”或“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (13)

1.一种聚合物复合材料支柱隔振垫，其包括：
聚合物复合材料支架，所述聚合物复合材料支架由聚合物复合材料制得，分为具有插件的安装紧固部分和轴承装配部分，并在其中心部分处设置有中心孔，安装螺栓被按压插入至所述插件中以穿过所述插件；
弹性体，所述弹性体交联于所述聚合物复合材料支架，以使得围绕中心孔的杯形孔被分为上杯形孔和下杯形孔，所述中心孔形成在聚合物复合材料支架的中心部分处，所述上杯形孔联接至上杯形件，所述下杯形孔联接至下杯形件；和
轴承，所述轴承设置于所述轴承装配部分处；
其中，所述安装紧固部分和所述轴承装配部分连接至橡胶注入通道，所述橡胶注入通道形成为具有与所述中心孔连通的切断凹槽，且所述安装紧固部分、所述轴承装配部分和所述橡胶注入通道注塑成型为彼此一体化。
2.根据权利要求1所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述聚合物复合材料包含通过玻璃纤维或碳纤维增强的经纤维增强的塑料。
3.根据权利要求1所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述安装紧固部分形成有插孔，所述插件各自设置于所述插孔中，且所述插孔在至少三个位置处形成。
4.根据权利要求1所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述轴承装配部分包括下部中空同心本体、下部扩大同心本体和插入表面，所述下部中空同心本体与所述橡胶注入通道一体形成；所述下部扩大同心本体围绕所述下部中空同心本体而形成同心圆；所述插入表面朝向所述下部扩大同心本体形成两个台阶部分，从而连接所述下部中空同心本体与下部扩大同心本体。
5.根据权利要求4所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述下部中空同心本体包括相对于橡胶注入通道的内台阶表面以形成同心圆。
6.根据权利要求4所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述插入表面形成有多个肋。
7.根据权利要求4所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述插入表面设置有由金属制得的轴承滚珠导轨插件，当注塑成型所述轴承装配部分时，将所述轴承滚珠导轨插件与所述轴承装配部分一体化，且轴承安装于所述轴承滚珠导轨插件中。
8.根据权利要求1所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述弹性体由橡胶制得，所述橡胶使用橡胶注塑模具交联，所述上杯形孔和下杯形孔分别具有不同的内径。
9.根据权利要求1所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中，当所述上杯形件和下杯形件分别插入所述上杯形孔和下杯形孔时，所述上杯形件和下杯形件经由联接至彼此的固定部分进行固定。
10.根据权利要求1所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述插件包括螺栓轴凸台和螺栓头凸台，所述安装螺栓被按压插入至所述螺栓轴凸台中以穿过所述螺栓轴凸台，螺栓轴凸台的部分比螺栓头凸台更厚，并且当注塑成型所述聚合物复合材料支架时，所述插件与所述聚合物复合材料支架一体化。
11.根据权利要求10所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述插件由碳钢或锻造铝材制得。
12.根据权利要求1所述的聚合物复合材料支柱隔振垫，其中所述轴承经由轴承密封件联接至所述轴承装配部分。
13.一种用于车辆的悬架系统，其包括：
减振器，所述减振器构造为具有液压缸壳体以经由转向节而联接至车轮；
悬架弹簧，所述悬架弹簧联接至所述减振器；和
聚合物复合材料支柱隔振垫，所述聚合物复合材料支柱隔振垫联接至所述减振器的支柱杆以固定至车身；
其中所述聚合物复合材料支柱隔振垫包括：
聚合物复合材料支架，所述聚合物复合材料支架由聚合物复合材料制得，并分为具有插件的安装紧固部分和经由橡胶注入通道而与所述安装紧固部分一体化的轴承装配部分，并在其中心部分处设置有中心孔；
弹性体，所述弹性体交联于所述聚合物复合材料支架，并形成杯形孔，联接至彼此的上杯形件和下杯形件插入所述杯形孔中；
安装螺栓，所述安装螺栓被按压插入至所述插件中并穿过所述插件以固定至车身；以及
轴承，所述轴承紧密地接触在所述轴承装配部分处形成的轴承滚珠导轨插件；
其中，所述橡胶注入通道形成为具有与所述中心孔连通的切断凹槽，且所述安装紧固部分、所述轴承装配部分和所述橡胶注入通道注塑成型为彼此一体化。
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