CN106560333A - 用于具有径向橡胶止动器的衬套组件的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对一种衬套组件，该衬套组件具有管状内金属部、管状外金属部、布置在该管状内金属部的外部部分上的管状刚性杯部、以及布置在该管状刚性杯部与该管状外金属部之间的管状衬垫。该管状衬垫可以具有第一壁区段和至少部分地环绕该第一壁区段的第二壁区段。该第一壁区段可以被配置成被压缩并且沿着平行于该管状衬垫的轴向中心的轴线膨胀从而填充该管状刚性杯部、并且在该衬套组件的管状外金属部朝着该径向行程范围的极限移动时提高该衬套组件的刚性。

Description

用于具有径向橡胶止动器的衬套组件的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月5日提交的美国临时申请号62/237,020的权益。以上申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及衬套组件，并且更具体地涉及一种利用径向止动器组件的衬套组件，该径向止动器组件能够使该衬套组件的全部行程的调谐得以改善、并且还能够使调谐该衬套组件在其行程中经受的上升力的能力得以改善。
背景技术
此部分的陈述只提供与本发明相关的背景信息、并且可能不构成现有技术。
在车辆前悬架的下部部分，通常有两个有助于车辆感觉的主衬套：乘坐衬套(ridebushing)和操纵衬套(handling bushing)，如图1中所示。该操纵衬套有助于转向的刚度。该乘坐衬套帮助控制驾驶员以及一位或多位乘客将会感觉到的车轮冲击，例如车辆碰撞凹坑。重要的是停止该衬套的行程以确保车辆不会有摇晃感。同样重要的是，该行程不能减小太快，否则将会使乘坐车辆的驾驶员以及一位或多位乘客感觉车轮冲击是急剧和刺耳的。
更具体地讲，同样如图1所示，在通常的车辆悬架中，随着车轮前后移动，控制臂连杆(L)将会使该衬套的外管、连同该止动器的内金属部以及固定在其上的内部杯结构一起在Y方向上移动。在衬套中，径向止动器被使用，其方式为限制某一指定的径向方向(例如Y方向)上的线性行程和/或全部行程。由于该衬套的有限的封装空间，径向止动器最为常见地被使用在可从伊利诺伊州森林湖(Lake Forest,IL)的天纳克(Tenneco)公司获得的流体弹性衬套(HydroelasticTM bushings)中。现在的衬套组件使用的轴向和径向止动器通常由橡胶垫组成，该橡胶垫被用于增加(在Y方向)负载，这样限定了衬套在给定负载下的行程。然而，由于该衬套在其行程中向该止动器施加一个不断增加的力，所以构成该径向止动器的橡胶通常会在其各边上自由凸出。橡胶的这种凸出使得负载的增加变得困难、减少了该衬套的全部行程、并且将应力减小到给定封装尺寸的预设的设计标准之下。
使用如塑料和/或金属等材料形成紧急止动的传统径向止动器通常具有有限的封装空间，但要求衬套承受高的负载。这种方法引起突然止动或者通常对于车辆动力学来说是不良的最小速率上升。
在将橡胶结合在传统径向止动器中之时，要求一个最小负载承载区域以便将应力限制在一个可接受的水平之下。通过橡胶止动器调谐全部行程的一种方法是增大负载承载面积。由于针对止动器设计的有限占地面积，这一方法不一定可行。调谐全部行程的另一方法是使止动器的橡胶厚度变薄。这将造成对于车辆动力学而言通常所不希望的更突然的止动。
因此，通过具有如上所述的传统径向橡胶止动器构造的衬套组件，无法实现在保持所希望的衬套组件的力上升的舒适/渐变速率的同时，可靠地调谐该衬套组件全部行程。
发明内容
在一方面，本发明涉及一种衬套组件，该衬套组件包括管状内金属部、管状外金属部、布置在该管状内金属部的外部之上的管状刚性杯部、以及布置在该管状刚性杯部与管状外金属部之间的管状衬垫。该管状衬垫可以具有第一壁区段和至少部分地环绕该第一壁区段的一个第二壁区段。该管状衬垫的该第一壁区段可以被配置成被压缩并且沿着平行于该管状衬垫的轴向中心的轴线膨胀从而填充该管状刚性杯部、并在该衬套组件的管状外金属部朝着轴向行程范围的极限移动时提高该衬套组件的刚性。
在另一方面，本发明涉及一种衬套组件，该衬套组件包括管状内金属部、管状外金属部、布置在该管状外金属部的内表面上的刚性表面构件、布置在该管状内金属部的外部部分之上的管状刚性杯部、以及布置在该管状刚性杯部与刚性表面构件之间的管状衬垫。该管状刚性杯部可以具有第一壁区段和至少部分地环绕该第一壁区段的第二壁区段。该管状衬垫的第一壁区段可以被配置成被该刚性表面构件压缩、并沿着平行于该管状衬垫的轴向中心的轴线膨胀从而填充该管状刚性杯部、并在该衬套组件的管状外金属部朝着径向行程范围的极限移动时提高该衬套组件的刚性。
在又另一方面，本发明涉及一种衬套组件，该衬套组件具有管状内金属部、管状外金属部、布置在该管状外金属部的内表面上的刚性表面构件、布置在该管状内金属部的外部部分之上的管状刚性杯部、以及管状衬垫。该管状刚性杯部可以包括环形边，并且该管状衬垫可以被布置在该管状刚性杯部与该刚性表面构件之间。该管状衬垫可以具有第一壁区段和至少部分地环绕该第一壁区段的一个第二壁区段。该第一壁区段可以比该第二壁区段厚。该第一壁区段和第二壁区段可以在其间形成环形凹处，其中该环形凹处接收该环形边。该管状衬垫的第一壁区段被配置成被该刚性表面构件压缩、并沿着平行于该管状衬垫的轴向中心的轴线膨胀从而填充该管状刚性杯部、并在该衬套组件的管状外金属部被朝着径向行程范围的极限移动时提高该衬套组件的刚性。
附图说明
本文中所述的附图仅用于说明目的，并且不旨在以任何方式限定本发明的范围。
图1是用于机动车辆的公知悬架系统的现有技术透视图示，作为一个示例，展示了本发明的衬套组件止动器可以被整合成与该悬架系统的操纵衬套相连；
图2是根据本发明的一个实施例的衬套组件的透视图；
图3是图2的衬套组件的局部截面视图，其中更详细地示出了在该衬套组件中使用的径向止动器组件；
图4是仅该径向止动器组件的橡胶衬垫的透视图；
图5是根据图4中的剖面线5-5的橡胶衬垫的侧面局部截面视图，其中示出了未压缩状态下的该橡胶衬垫；
图6是图5的橡胶衬垫的视图，但示出了在完全压缩状态下的该橡胶衬垫，其中衬垫的中心线被压缩致使平行于该橡胶衬垫轴向中心线的受控的向外凸出；并且
图7示出了径向止动器组件的一部分，其中该橡胶衬垫处于其未压缩状态。
具体实施方式
下面的描述是在本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解的是，贯穿附图，相应的参考数字指示相似或相应的部分和特征。
首先参考图2和图3，示出的是根据本发明的一个实施例的具有径向止动器组件的衬套组件10(在下文中简称“衬套10”)。衬套10用来帮助控制该衬套经受的负载的增加，其中该负载是由与车辆车轮相关联的悬架部件的运动所产生的。
衬套10通常包括管状内金属部件12、形成橡胶止动器的管状橡胶衬垫14、管状外金属部16、管状刚性杯部18(杯部18在图3中可见)、以及刚性表面构件20。这些部件12-20可以彼此压力装配以形成整体结构。优选地，使用合适的黏合剂来帮助将橡胶衬垫14紧固到刚性杯部18上。橡胶衬垫14可以可替代地由任何合适的弹性体或类弹性体的材料形成，因此衬套10不限于仅与橡胶衬垫14一起使用。可以将内金属部12直接用螺栓连接到该车辆的副车架上。
如图3至图5所示，橡胶衬垫14形成了有复原力的部件，该部件在其中心线22处具有较厚的壁区段并且沿其周长具有较薄的壁24。具体地如图3所示，刚性杯部18具有封闭的底部26和侧面，然而具有沿其上部区域定位的开口环形边28(与杯子相似)。这个环形边28与在橡胶衬垫14内形成的环形凹处30相接合。
在致使车轮凹陷的车辆事件中(例如，在图1的图示中在X方向移动)，控制臂连杆“L”(图1)将致使管状外金属部16与刚性表面构件20一起压缩该橡胶衬垫14并使其移位从而使刚性杯部18变大。图7中示出了未压缩的橡胶衬垫14，图5中示出了被压缩和移位的橡胶衬垫。
图5和图6是在橡胶衬垫14上使用有限元分析所产生的截面视图，从而示出了处于其未压缩状态(图5)和处于其完全压缩状态(图6)的橡胶垫14的锁定。由于刚性表面构件20压缩橡胶衬垫14并使其移位，该橡胶衬垫的中心线22在平行于该橡胶衬垫的轴向中心的方向上膨胀以便填充刚性杯部18的体积并使其刚度增大。一旦刚性杯部18的体积被橡胶衬垫14的橡胶完全填满，其刚度明显增大。刚性杯部18(尤其是其环形边28)抑制橡胶衬垫14的橡胶材料沿平行于该橡胶衬垫的轴向中心的方向进一步凸出、并且利用橡胶的不可压缩性。在这个示例中，未压缩的橡胶衬垫14的形状通常为梯形。这种形状致使橡胶衬垫14的橡胶自底部向上填充刚性杯部18以避免在刚性表面构件20与刚性杯部18的环形边28之间挤夹橡胶衬垫14的凸出部分。
因此，本发明形成了改善的衬套组件，该组件提供了衬套全部径向行程的更好的调谐，甚至同时还能够对由衬套组件所施加的上升力进行更好的定制。具体地讲，本发明可控制地限定了径向止动器的橡胶衬垫的橡胶能够表现的轴向凸出的量，这进而限制了橡胶上的张力。在全部行程条件下，由于橡胶的不可压缩性，使得本发明的衬套10与其周围的支撑结构具有同样的刚性。
虽然已经描述了多种不同的实施例，但本领域技术人员将认识到在不背离本发明的情况下可做出修改或变化。这些示例展示了多种不同的实施例，但并不旨在限制本发明。因此，说明书和权利要求应自由解释，其中考虑到相关的现有技术这种限制是必须的。

Claims (20)

1.一种衬套组件，包括：
一个管状内金属部；
一个管状外金属部；
布置在该管状内金属部的外部部分之上的一个管状刚性杯部；
一个管状衬垫，该管状衬垫被布置在该管状刚性杯部与该管状外金属部之间、并且具有一个第一壁区段和至少部分地环绕该第一壁区段的一个第二壁区段；并且
该管状衬垫的该第一壁区段被配置成被压缩并且沿着平行于该管状衬垫的轴向中心的轴线膨胀从而填充该管状刚性杯部、并且在该衬套组件的管状外金属部朝着径向行程范围的极限移动时提高该衬套组件的刚性。
2.如权利要求1所述的衬套组件，进一步包括紧固在该管状外金属部的内表面上的一个刚性表面构件，其中该刚性表面构件在该管状外金属部朝着该径向行程范围的极限移动时帮助压缩该第一壁区段。
3.如权利要求1所述的衬套组件，其中，该衬套组件的第一壁区段比该第二壁区段厚。
4.如权利要求1所述的衬套组件，其中：
该第一壁区段和第二壁区段在其间限定一个环形凹处；并且
该管状刚性杯部包括一个环形边，该环形边接合该环形凹处、并且在该管状外金属部被朝向其行程范围的极限移动时帮助限制该管状衬垫的第一壁区段的轴向凸出。
5.如权利要求1所述的衬套组件，其中，该管状衬垫通过黏合剂被紧固到该管状刚性杯部上。
6.如权利要求1所述的衬套组件，其中，该管状衬垫包括形成橡胶止动器的一个管状橡胶衬垫。
7.如权利要求1所述的衬套组件，其中，该管状衬垫包括形成弹性体止动器的一个管状弹性体衬垫。
8.如权利要求1所述的衬套组件，其中，该管状内金属部被适配成紧固到其上使用了该衬套组件的车辆副车架上。
9.如权利要求1所述的衬套组件，其中，该管状外金属部被适配成响应于其上使用了该衬套组件的车辆的一个控制臂连杆的移动。
10.如权利要求1所述的衬套组件，其中，该管状衬垫、该管状外金属部、该管状杯部和该管状内金属部是通过使用压入装配结构来组装的。
11.一种衬套组件，包括：
一个管状内金属部；
一个管状外金属部；
布置在该管状外金属部的内表面上的一个刚性表面构件；
布置在该管状内金属部的外部部分之上的一个管状刚性杯部；
一个管状衬垫，该管状衬垫被布置在该管状刚性杯部与该刚性表面构件之间、并且具有一个第一壁区段和至少部分地环绕该第一壁区段的一个第二壁区段；并且
该管状衬垫的该第一壁区段被配置成被该刚性表面构件压缩、并沿平行于该管状衬垫轴向中心的轴线膨胀从而填充该管状刚性杯部、并在该衬套组件的管状外金属部朝着径向行程范围的极限移动时提高该衬套组件的刚性。
12.如权利要求11所述的衬套组件，其中，该衬套组件的该第一壁区段比该第二壁区段厚。
13.如权利要求11所述的衬套组件，其中：
该第一壁区段和第二壁区段在其间限定一个环形凹处；并且
该管状刚性杯部包括一个环形边，该环形边接合该环形凹处、并且在该管状外金属部朝着该径向行程范围的极限移动时帮助限制该管状衬垫的该第一壁区段的轴向凸出。
14.如权利要求11所述的衬套组件，其中，该管状衬垫包括一个管状橡胶衬垫。
15.如权利要求11所述的衬套组件，其中，该管状衬垫包括一个管状弹性体衬垫。
16.如权利要求11所述的衬套组件，其中，该管状衬垫、该管状外金属部、该管状杯部、该刚性表面构件和该管状内金属部是通过使用压入装配构造来组装的。
17.一种衬套组件，包括：
一个管状内金属部；
一个管状外金属部；
布置在该管状外金属部的内表面上的一个刚性表面构件；
布置在该管状内金属部的外部部分之上的一个管状刚性杯部，该管状刚性杯部包括一个环形边；
布置在该管状刚性杯部与该刚性表面构件之间的一个管状衬垫，该管状衬垫具有一个第一壁区段和至少部分地环绕该第一壁区段的一个第二壁区段，该第一壁区段比该第二壁区段厚，并且该第一壁区段和该第二壁区段在其间形成一个环形凹处，该环形凹处接收该环形边；并且
该管状衬垫的该第一壁区段被配置成被该刚性表面构件压缩、并且沿着平行于该管状衬垫的轴向中心的轴线膨胀从而填充该管状刚性杯部、并且在该衬套组件的管状外金属部被朝着一个径向行程范围的极限移动时提高该衬套组件的刚性。
18.如权利要求17所述的衬套组件，其中，该管状刚性杯部的环形边操作以便在该管状外金属部朝着该轴向行程范围的极限移动时帮助限制该管状衬垫的第一壁部分的轴向凸出、并且使用该管状衬垫的材料填充该管状刚性杯部。
19.如权利要求17所述的衬套组件，其中，该管状衬垫包括形成橡胶止动器的一个管状橡胶衬垫。
20.如权利要求17所述的衬套组件，其中，该管状衬垫包括形成弹性体止动器的一个管状弹性体衬垫。
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