CN110686032A - 具有载荷调谐特征的弹性压缩弹簧和相关的调谐方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有载荷调谐特征的弹性压缩弹簧和相关的调谐方法，提供一种用于隔离第一零件和第二零件之间的振动的弹性压缩弹簧。该第一零件在相对于第二零件的方向上可移动。该弹性压缩弹簧包括管道，该管道沿管道的中心轴线伸长。管道的中心轴线垂直于该方向。管道经配置在该方向上压缩。管道包括外表面，该外表面包括经配置初始接收与第一零件的接触的初始接触线。管道进一步包括在外表面中、平行于中心轴线并且与初始接触线周向隔开的至少一个载荷调谐特征。该至少一个载荷调谐特征在至少一个载荷调谐特征处引起管道的厚度和弹性压缩弹簧的刚度的局部改变。

Description

具有载荷调谐特征的弹性压缩弹簧和相关的调谐方法
技术领域
本公开总体涉及隔振器，并且尤其涉及弹性压缩弹簧。
背景技术
在一些应用中，弹性压缩弹簧用于隔离振动。这样的弹性压缩弹簧经配置根据弹性压缩弹簧的载荷-位移性能和频率响应来隔离振动。在不需要过多的试错迭代的情况下制造实现特定的载荷-位移性能的弹性压缩弹簧可能很困难。
发明内容
本申请的主题是响应于现有技术，特别是响应于弹性压缩弹簧和相关制造方法的缺点而开发的，这些缺点尚未通过当前可用的技术完全解决。因此，本申请的主题已被开发成提供克服现有技术中至少一些上述缺点的弹性压缩弹簧和制造弹性压缩弹簧的相关方法的示例。
本文公开了一种用于隔离第一零件和第二零件之间的振动的弹性压缩弹簧。第一零件在相对于第二零件的方向上可移动。弹性压缩弹簧包括管道，该管道沿管道的中心轴线伸长。管道的中心轴线垂直于该方向。管道经配置在该方向上压缩。管道包括外表面，该外表面包括经配置初始接收与第一零件的接触的初始接触线。该管道进一步包括至少一个凹槽，该至少一个凹槽形成在外表面中，平行于中心轴线，并且与初始接触线周向隔开。至少一个凹槽在该至少一个凹槽处引起管道的厚度和弹性压缩弹簧的刚度的局部减小。本段的前述主题描述了本公开的示例1。
管道进一步包括形成在管道的外表面中在初始接触线的相对侧上的两个凹槽。本段的前述主题描述了本公开的示例2，其中示例2还包括根据上述示例1所述的主题。
两个凹槽距初始接触线周向隔开相同的距离。本段的前述主题描述了本公开的示例3，其中示例3还包括根据上述示例2所述的主题。
管道进一步包括形成在管道的外表面中的四个凹槽。四个凹槽中的两个位于初始接触线的与四个凹槽中的另外两个相对的一侧。本段的前述主题描述了本公开的示例4，其中示例4还包括根据上述示例2或示例3中的任一个所述的主题。
管道的外表面具有弯曲凸形形状。至少一个凹槽具有弯曲凹形形状。本段的前述主题描述了本公开的示例5，其中示例5还包括根据上述示例1-4中的任一个所述的主题。
管道由热塑性弹性体制成。本段的前述主题描述了本公开的示例6，其中示例6还包括根据上述示例1-5中的任一个所述的主题。
当沿管道在周向方向上朝向初始接触线移动时，管道的厚度沿至少一个凹槽减小和增大。本段的前述主题描述了本公开的示例7，其中示例7还包括根据上述示例1-6中的任一个所述的主题。
至少一个凹槽的深度对应于弹性压缩弹簧的载荷-位移率中的减小幅度。至少一个凹槽的长度对应于管道的位移范围，在该位移范围期间，载荷-位移率减小。至少一个凹槽距初始接触线的周向距离对应于管道的位移，在该位移处，弹性压缩弹簧的载荷-位移率开始减小。本段的前述主题描述了本公开的示例8，其中示例8还包括根据上述示例1-7中的任一个所述的主题。
本文还公开了一种用于隔离第一零件和第二零件之间的振动的弹性压缩弹簧。第一零件在相对于第二零件的方向上可移动。弹性压缩弹簧包括管道，该管道沿管道的中心轴线伸长。管道的中心轴线垂直于该方向。该管道经配置在该方向上压缩。管道包括外表面，该外表面包括经配置初始接收与第一零件的接触的初始接触线。管道进一步包括至少一个肋，该至少一个肋形成在外表面中，平行于中心轴线，并且与初始接触线周向隔开。至少一个肋在该至少一个肋处引起管道的厚度和弹性压缩弹簧的刚度的局部增大。本段的前述主题描述了本公开的示例9。
管道进一步包括形成在管道的外表面中在初始接触线的相对侧上的两个肋。本段的前述主题描述了本公开的示例10，其中示例10还包括根据上述示例9所述的主题。
两个肋距初始接触线周向隔开相同的距离。本段的前述主题描述了本公开的示例11，其中示例11还包括根据上述示例10所述的主题。
管道进一步包括形成在管道的外表面中的四个肋。四个肋中的两个位于初始接触线的与四个肋中的另外两个相对的一侧上。本段的前述主题描述了本公开的示例12，其中示例12还包括根据上述示例10或示例11中的任一个所述的主题。
管道的外表面具有弯曲凸形形状。至少一个肋具有曲率半径小于管道的外表面的弯曲凸形形状的曲率半径的弯曲凸形形状。本段的前述主题描述了本公开的示例13，其中示例13还包括根据上述示例9-12中的任一个所述的主题。
管道由热塑性弹性体制成。本段的前述主题描述了本公开的示例14，其中示例14还包括根据上述示例9-13中的任一个所述的主题。
当沿管道在周向方向上朝向初始接触线移动时，管道的厚度沿至少一个肋增大和减小。本段的前述主题描述了本公开的示例15，其中示例15还包括根据上述示例9-14中的任一个所述的主题。
至少一个肋的高度对应于弹性压缩弹簧的载荷-位移率中的增量的幅度。至少一个肋的长度对应于管道的位移范围，在该位移范围期间，载荷-位移率增大。至少一个肋距初始接触线的周向距离对应于管道的位移，在该位移处，弹性压缩弹簧的载荷-位移率开始增大。本段的前述主题描述了本公开的示例16，其中示例16还包括根据上述示例9-15中的任一个所述的主题。
本文另外公开了一种调谐弹性压缩弹簧的方法。该方法包括识别弹性压缩弹簧的期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异。该方法还包括确定开始于期望的第一位移并且结束于期望的第二位移并与期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异相对应的载荷-位移率中的期望局部减少。该方法还包括根据载荷-位移率中的期望局部减小，更新形成在弹性压缩弹簧的管道的外表面中的至少一个凹槽，以实现期望的载荷-位移性能。本段的前述主题描述了本公开的示例17。
弹性压缩弹簧被更新，使得至少一个凹槽的深度对应于载荷-位移率中的期望局部减小的幅度，使得至少一个凹槽距管道的初始接触线的周向距离对应于期望的第一位移，并且使得至少一个凹槽的长度对应于期望的第二位移。本段的前述主题描述了本公开的示例18，其中示例18还包括根据上述示例17所述的主题。
本文还公开了一种调谐弹性压缩弹簧的方法。该方法包括识别弹性压缩弹簧的期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异。该方法还包括确定开始于期望的第一位移并且结束于期望的第二位移并且与期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异相对应的载荷-位移率中的期望局部增大。该方法进一步包括根据载荷-位移率的期望局部增大而更新形成在弹性压缩弹簧的管道的外表面中的至少一个肋，以实现期望的载荷-位移性能。本段的前述主题描述了本公开的示例19。
弹性压缩弹簧被更新，使得至少一个肋的高度对应于载荷-位移率中的期望局部增大的幅度，使得至少一个肋距管道的初始接触线的周向距离对应于期望的第一位移，并且使得至少一个肋的长度对应于期望的第二位移。本段的前述主题描述了本公开的示例20，其中示例20还包括根据上述示例19所述的主题。
在一个或多个示例和/或实施方式中，可以以任何合适的方式组合所描述的本公开的主题的特征、结构、优点和/或特性。在下面的描述中，提供了许多具体细节以透彻地理解本公开的主题的示例。本领域技术人员将认识到，本公开的主题可以在没有特定特征、细节、部件、材料和/或特定示例或实施方式的方法中的一个或多个的情况下实践。在其他实例中，在某些示例和/或实施方式中可以识别附加特征和优点，这些附加特征和优点可以不存在于所有示例或实施方式中。此外，在一些实例中，未详细示出或描述公知结构、材料或操作，以避免模糊本公开的主题的各方面。本公开的主题的特征和优点将从下面的描述和所附的权利要求中变得更加清楚，或者可以通过下文所述的主题的实践来习得。
附图说明
为了更容易理解主题的优点，将通过参考附图中所示的具体示例来呈现上面简要描述的主题的更具体的描述。应理解，这些附图仅描绘了主题的典型示例，因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图来描述和解释主题的附加的特性和细节，其中：
图1是根据本公开的一个或多个示例的弹性压缩弹簧的透视图；
图2是根据本公开的一个或多个示例的在两个零件之间的图1的弹性压缩弹簧的正视图；
图3是根据本公开的一个或多个示例的示出为在两个零件之间压缩的图1的弹性压缩弹簧的正视图；
图4是根据本公开的一个或多个示例的示出为在两个零件之间压缩的图1的弹性压缩弹簧的正视图；
图5是根据本公开的一个或多个示例的在两个零件之间的弹性压缩弹簧的正视图；
图6是根据本公开的一个或多个示例的示出为在两个零件之间压缩的图5的弹性压缩弹簧的正视图；
图7是根据本公开的一个或多个示例的示出为在两个零件之间压缩的图5的弹性压缩弹簧的正视图；
图8是根据本公开的一个或多个示例的弹性压缩弹簧的透视图；
图9是根据本公开的一个或多个示例的在两个零件之间的图8的弹性压缩弹簧的正视图；
图10是示出根据本公开的一个或多个示例的图1的弹性压缩弹簧的载荷-位移性能的图表；
图11是示出根据本公开的一个或多个示例的图5的弹性压缩弹簧的载荷-位移性能的图表；
图12是示出根据本公开的一个或多个示例的图8的弹性压缩弹簧的载荷-位移性能的图表；和
图13是根据本公开的一个或多个示例的弹性压缩弹簧的调谐方法的示意性流程图。
具体实施方式
在整个说明书中，对“一个示例”、“示例”或类似语言的引用意味着在本公开的至少一个示例中包括结合该示例描述的特定特征、结构或特性。在整个说明书中，短语“在一个示例中”、“在示例中”和类似语言的出现可以但不一定全部指代相同的示例。类似地，术语“实施方式”的使用意味着具有结合本公开的一个或多个示例描述的特定特征、结构或特性的实施方式，然而，如果没有明确的相关性以指示其他情况，则实施方式可以关联一个或多个示例。
参照图1和图2，示出了根据一个示例的弹性压缩弹簧110。弹性压缩弹簧110经配置隔离第一零件102和第二零件104之间的振动(参见，例如图2)。如本文所定义的，振动被定义为两个零件之间的相对运动。第一零件102在方向106上相对于第二零件104可移动。在一些实施方式中，第一零件102相对于第二零件104的运动(也定义为第二零件104相对于第一零件102的运动)可以是诸如相对于框架的门的打开和关闭的意向运动或可控运动。然而，在其他实施方式中，第一零件102相对于第二零件104的运动可以是无意的或不可控的，诸如由发动机的正常操作导致的发动机和框架之间的振动。弹性压缩弹簧110隔离第一零件102和第二零件104之间的振动或相对运动。此外，弹性压缩弹簧110的隔振特性是可调谐的(例如，可定制的)，以基于弹性压缩弹簧110的预期用途可预测地实现期望的载荷-位移性能和/或频率性能。
弹性压缩弹簧110包括基座114和耦合到基座114的管道112。基座114提供支撑管道112的平台。通常，基座114经配置固定地接合第二零件104，使得管道112固定地接合第二零件104并插在第一零件102和第二零件104之间。
基座114可以以各种方式固定地与第二零件104接合。例如，基座114可以与第二零件104粘附、粘合、紧固、过盈配合和/或互锁。基座114可以具有接合表面，该接合表面经配置互补地接合第二零件104的相应表面。在图示的示例中，基座114具有接合第二零件104的平坦表面的平坦表面。尽管道基座114可以具有能够相对于第二零件104锚固管道112的各种形状和尺寸中的任意形状和尺寸，但是在图示的示例中，基座114具有薄壁矩形形状和大于管道112的占地面积的占地面积。在一些示例中，弹性压缩弹簧110不包括基座114(例如，管道112可以附接到第二零件104的方向)。
管道112从基座114突出，使得当基座114与第二零件104接合时，管道112插在基座114和第一零件102之间。通常，管道112被限定为周向封闭侧壁。管道112限定中心轴线122，管道112沿中心轴线122伸长。在一些示例中，中心轴线122是管道112的几何中心。如本文所限定的，管道112是中空的，这便于管道112的压缩。因此，管道112包括中空内部通道119，该中空内部通道119沿中心轴线122延伸管道112的长度。管道112包括内表面116和外表面117。内表面116面向中心轴线122，而外表面117远离中心轴线122。相应地，内表面116是凹形的，而外表面117是凸形的。内表面116限定中空内部通道119。
尽管道在图示的示例中的管道112是中空细长管道，但在其他示例中，管道112可以具有中空球形。中空球形管道可以具有与中空细长管道相同的横截面形状。然而，中空球形管道的横截面形状将旋转360度，而不是沿轴线线性旋转。如下文所述，一个或多个凹槽120或肋150将围绕中空球形形状连续地或非连续地周向延伸。
管道112具有厚度(T)，该厚度限定为在管道112周围的任何点处内表面116和外表面117之间的最小距离。在一些示例中，厚度(T)更具体地限定为在径向远离中心轴线122的方向上内表面116和外表面117之间的距离。管道112的厚度(T)可以在沿管道112周向的不同位置处变化。换句话说，当沿管道112在周向方向上移动时，管道112的厚度(T)可以改变。
管道112的厚度(T)与管道112的刚度有关。换句话说，对于给定的材料，管道112越厚，则管道112越硬。此外，管道112的刚度影响隔振特性。更具体地，管道112的刚度影响弹性压缩弹簧110的载荷-位移性能。例如，管道112越硬，则针对弹性压缩弹簧110的给定位移的载荷越高。相反地，管道112越有弹性，则针对弹性压缩弹簧110的给定位移的载荷越低。因此，弹性压缩弹簧110的载荷-位移性能是弹性压缩弹簧110针对弹簧110的给定压缩位移(例如压缩)而产生的压缩阻力(例如，载荷)的量度。
通常，当弹性压缩弹簧110被压缩时，弹性压缩弹簧110产生的压缩阻力或载荷增大。在一些示例中，随着弹性压缩弹簧110被进一步压缩，载荷-位移率(例如，弹性压缩弹簧110的载荷随着弹性压缩弹簧110被压缩而变化的速率)也增大。分别参照图10的图表170和图11的图表180，根据一个示例，示出了由没有凹槽120的弹性压缩弹簧110的载荷-位移曲线172表示的载荷-位移率随着连续压缩位移而持续增大。因此，载荷-位移曲线172是非线性的或曲线的。在一些实施方式中，载荷-位移曲线172被认为是全指数曲线，或者没有凹槽120的弹性压缩弹簧110的载荷和位移是完全指数相关的。
在一些应用中，可能期望弹性压缩弹簧具有不连续增大的载荷-位移率。例如，在某些情况下，可能期望具有在压缩弹簧的期望的位移范围内减小的载荷-位移率的弹性压缩弹簧。换句话说，可能期望具有载荷和位移仅部分指数相关的弹性压缩弹簧。为了在期望的位移范围内促进载荷-位移率的减小，弹性压缩弹簧110的管道112包括形成在管道112的外表面117中的至少一个凹槽120。如将更详细描述的，凹槽120引起管道112的厚度(T)的局部减小，这导致弹性压缩弹簧110在凹槽120处的刚度的局部减小。
管道112进一步包括初始接触线136，该初始接触线136是假设的或虚拟的线。初始接触线136表示当第一零件102在方向106上朝向第二零件104移动时外表面117初始接触第一零件102的部分。因此，弹性压缩弹簧110固定地耦接到第二零件104并且取向成使得初始接触线136初始接收第一零件102。在一些实施方式中，第一零件102相对于第二零件104的运动开始于第一零件102与管道112的初始接触线136接触。在其他实施方式中，第一零件102被移动到与管道112的初始接触线136接触。凹槽120形成在管道112的外表面117中在距离初始接触线136周向隔开的位置处。如本文所限定的，周向间隔或周向距离是指在垂直于中心轴线122的方向上沿着管道112的外周的间隔或距离，并且该周向间隔或周向距离不一定意味着管道112是横截面圆形的，因为管道112可以是非圆形的横截面形状，诸如卵形、三角形、矩形、椭圆形等。
凹槽120是细长的并平行于中心轴线122延伸(例如，参见图1)。在横截面中，如图2所示，凹槽120是凹形的，并且因此有效地限定了管道112的凹形外表面。在图示的示例中，凹槽120具有恒定曲率半径的弯曲凹形形状。然而，在其他示例中，凹槽120可以具有非弯曲凹形形状(诸如多边形形状)或具有变化的曲率半径的弯曲凹形形状。
凹槽120的深度(D)等于凹槽120的最低点与凹槽120上方的管道112的外表面117的假设连续的曲部之间的距离，如图2中虚线所示。由于凹槽120有效地减少了管道112的材料量，所以在凹槽120处的管道112的厚度(T)小于在管道112的其他非凹槽部分的厚度。此外，由于凹槽120是凹形的，因此当沿管道112在朝向初始接触线136的周向方向上移动时，管道112的厚度(T)沿凹槽120(例如，沿着由凹槽120限定的管道112的部分)减小并且然后增大。
此外，凹槽120还具有长度(L)，该长度(L)等于凹槽120的前边缘140与凹槽120的后边缘142之间的距离。在一些实施方式中，长度(L)可以被认为是周向长度。
此外，凹槽120定位在管道112的外表面117上与初始接触线136相距周向距离(d)。更具体地，凹槽120的前边缘140距离初始接触线136周向距离(d)，而后边缘142距离初始接触线136周向距离(d)加上凹槽120的长度(L)。在一些实施方式中，周向距离(d)小于管道112的相应侧的圆周长或周长的一半。换句话说，凹槽120定位在管道112的上半部。
在图示的示例中，弹性压缩弹簧110的管道112具有形成在外表面117中的在初始接触线136的相对侧上的两个凹槽120。在一种实施方式中，两个凹槽120距初始接触线136周向隔开相同的距离。换句话说，两个凹槽120的周向距离(d)是相同的。此外，凹槽120可以是完全相同的尺寸和形状，使得管道112的一侧是管道112的另一侧的镜像。换句话说，管道112横跨与初始接触线136对齐的对称平面124是对称的。
尽管道图示的示例的管道112仅包括两个凹槽120，但在其他示例中，管道112可以包括两个以上的凹槽120，诸如四个凹槽120。图2的管道112任选地示出为具有在外表面117中形成的两个附加的凹槽120，其中每个凹槽120在初始接触线136的相对侧上。两个附加的凹槽120可以距初始接触线136相同的周向距离，并且距相应的邻近凹槽120相同的周向距离。在其他示例中，管道112可以具有四个以上的凹槽120。
在一些示例中，管道112可以由各种弹性(例如，弹性灵活)材料中的任意材料制成。在一个示例中，管道112由热塑性弹性体制成。在另一示例中，管道112由橡胶制成。在一个示例中，基座114由与管道112相同的材料制成，在另一示例中，基座114由不同的材料(诸如非弹性材料或不同的弹性材料)制成。在其他示例中，管道112可以由金属材料制成，诸如用于一次性使用(例如，挤压特征)或仅用于材料的弹性应变区(例如，用于小变形)。
管道112和基座114一起共同形成以共同构成一体的、无缝的整体结构。然而，在其他实施方式中，管道112和基座114分开形成并附接在一起。根据一个示例，通过模具挤压热塑性弹性体以形成管道112和/或基座114的连续长度来形成管道112和/或基座114。
在一个示例中，弹性压缩弹簧110包括在管道112和基座114之间的每个交叉点处的圆角部分126。圆角部分126促进管道112相对于基座114(特别是管道112直接邻近基座114的部分)的变形(例如，压缩)。
现在将描述图1和图2的弹性压缩弹簧110作为隔振器的操作。在第一零件102与管道112的初始接触线136接触之后，第一零件102相对于第二零件104在方向106上的进一步移动压缩(例如，弹性变形)了弹性压缩弹簧110。弹性压缩弹簧110的压缩改变了弹性压缩弹簧110的高度(H)。弹性压缩弹簧110的高度(H)被限定为初始接触线136与基座114的接合表面或管道112的底部之间的距离。
如图10的图表170的载荷-位移曲线174所示，当图1和图2的弹性压缩弹簧110被压缩(例如，位移)时，由弹性压缩弹簧110产生的抗压缩载荷以相当恒定的速率增大。然而，如图3所示，一旦弹性压缩弹簧110被充分压缩(即，在图10的位移A处)，使得第一零件102与凹槽120的前边缘140接触，则由于管道112的厚度(T)沿凹槽120的第一部分的减小，载荷-位移率开始减小。在弹性压缩弹簧110的进一步压缩下，载荷-位移率持续减小，直到弹性压缩弹簧110的位移达到位移A和位移B之间的某个点(例如，中点)，此时载荷-位移率开始增大。
位移B对应于第一零件102与凹槽120的后边缘142形成接触的弹性压缩弹簧110的位移。在位移A和位移B之间的载荷-位移曲线174的区域被限定为局部的载荷-位移减小区域176。在位移B处，载荷-位移曲线174开始与没有凹槽120的弹性压缩弹簧110的载荷-位移曲线172对齐。因此，局部的载荷-位移减少区域176形成与载荷-位移曲线172的局部偏离。
局部的载荷-位移减少区域176的特性基于凹槽120的配置。例如，凹槽120的深度(D)对应于在局部载荷-位移减小区域176内的弹性压缩弹簧110的载荷-位移率的减小幅度。凹槽120距初始接触线136的周向距离(d)对应于管道112的位移，在该位移处，弹性压缩弹簧110的载荷-位移率开始减小。换句话说，凹槽120距初始接触线136的周向距离(d)对应于载荷-位移曲线174的位移A。凹槽120的长度(L)对应于管道112的位移范围，在该位移范围期间，载荷-位移率减小并偏离载荷-位移曲线172。因此，长度(L)对应于载荷-位移曲线174的位移B。
凹槽120的任何一个特性可以被修改以可预测且精确地调整弹性压缩弹簧110的载荷-位移行为的特性。例如，参考图5至图7，如果弹性压缩弹簧110具有在弹性压缩弹簧110的比局部的载荷-位移减小区域176更大的位移处发生的局部的载荷-位移减小区域是期望的，则凹槽120可以定位为距初始接触线136更大的圆周距离(d)。图5的弹性压缩弹簧110的凹槽120的周向距离(d)大于图1的弹性压缩弹簧110的凹槽120的周向距离。因此，当图5的弹性压缩弹簧110被压缩时(例如，参见图6和图7)，图11的图表180中所示的引发的载荷-位移曲线184的局部的载荷-位移减小区域186在弹性压缩弹簧110比图1的弹性压缩弹簧110更大位移(例如，被压缩)时开始。尽管道未示出，但图5的弹性压缩弹簧110的凹槽120可以较宽或较窄(例如，较长或较短的长度(L))和/或较深或较浅(例如，较大或较小的深度(D))以改变局部的载荷-位移减小区域186与局部的载荷-位移减小区域176相比的持续时间和/或幅度。
凹槽120的特性与局部的载荷-位移减小区域176的特性之间的直接相关性允许凹槽120被预先设计和制造，以可预测和精确地调谐弹性压缩弹簧110的载荷-位移行为，从而实现具有期望的特性(包括期望的位置、幅度和持续时间)的载荷-位移减小区域176。因此，如下面结合图13的方法200更详细描述的，弹性压缩弹簧110可以被设计和制造从而以促进设计和制造迭代减少的方式实现独特的和预定的载荷-位移行为，这有助于提高效率、促进成本节约和减少劳动。
在一些应用和上下文中，可能期望弹性压缩弹簧产生具有局部的载荷-位移增大区域的载荷-位移曲线，载荷-位移率在该局部的载荷-位移增大区域内显著地急剧增大，以促进横跨弹性压缩弹簧的位移范围的刚度增大。因此，代替凹槽或除了凹槽以外，弹性压缩弹簧可以包括肋，肋产生局部的载荷-位移增大区域。例如，参照图8和图9，为了促进期望的位移范围内的载荷-位移率的急剧增大或增大突起，弹性压缩弹簧110的管道112包括形成在管道112的外表面117中的至少一个肋150。如将更详细描述的，肋150引起管道112的厚度(T)的局部增大，这导致在肋150处的弹性压缩弹簧110的刚度的局部增大。
肋150形成在管道112的外表面117中距初始接触线136周向隔开的位置处。在一些示例中，除了肋150代替凹槽120以外，图8和图9的弹性压缩弹簧110可以具有与图1和图2的弹性压缩弹簧110的上述特征和配置相同的特征和配置。
肋150是细长的并且平行于中心轴线122延伸(例如，参见图8)。在横截面中，如图9所示，肋150是凸形的，并且因此有效地限定了管道112的凸形外表面。在图示的示例中，肋150具有恒定曲率半径的弯曲凹形形状。然而，在其他示例中，肋150可以具有非弯曲凹形形状(诸如多边形形状)或具有变化的曲率半径的弯曲凹形形状。肋150的曲率半径小于管道112的外表面117的曲率半径。因此，肋150从管道112的外表面117突出。
肋150具有的高度(h)等于肋150的顶部或顶点与凹槽120上方的管道112的外表面117的假设连续的曲率之间的距离，如图9中虚线所示。由于肋150有效地增大了管道112的材料量，所以在肋150处的管道112的厚度(T)大于在管道112的其他非肋部分(诸如与肋150直接邻近的那些部分)的管道112的厚度。此外，由于肋150是凸形的，因此当沿管道112在周向方向上朝向初始接触线136移动时，管道112的厚度(T)沿肋150(例如，沿着由肋150限定的管道112的部分)增大并且然后减小。
此外，肋150还具有长度(L)，该长度(L)等于肋150的前边缘152和肋150的后边缘154之间的距离。在一些实施方式中，长度(L)可以被认为是周向长度。
此外，肋150定位在管道112的外表面117上距初始接触线136周向距离(d)。更具体地，肋150的前边缘152距初始接触线136周向距离(d)，而后边缘154距初始接触线136周向距离(d)加上肋150的长度(L)。
在图示的示例中，弹性压缩弹簧110的管道112具有形成在外表面117中的在初始接触线136的相对侧上的两个肋150。在一种实施方式中，两个肋150与初始接触线136周向隔开相同的距离。换句话说，两个肋150的周向距离(d)是相同的。此外，肋150可以是完全相同的尺寸和形状，使得管道112的一侧是管道112的另一侧的镜像。
尽管道图示的示例的管道112仅包括两个肋150，但在其他示例中，管道112可以包括两个以上的肋150，诸如四个肋150。图2的管道112任选地示出为具有在外表面117中形成的两个附加的肋150，其中每个肋150在初始接触线136的相对侧上。两个附加的肋150可以与初始接触线136隔开相同的周向距离，并且与相应的相邻肋150隔开相同的周向距离。在其他示例中，管道112可以具有四个以上的肋150。另外，在某些示例中，尽管道未示出，但管道112可以具有两个或更多个凹槽120和两个或更多个肋150以提供在其载荷-位移率中具有突起减小和突起增大两者的弹性压缩弹簧110。
现在将描述图8和图9的弹性压缩弹簧110作为隔振器的操作。在第一零件(例如，类似于图2的第一零件102并且与弹性压缩弹簧110可移动接触的零件)与管道112的初始接触线136接触之后，第一零件相对于第二零件(例如，类似于图2的第二零件104并且支撑弹性压缩弹簧110的零件)在方向106上的进一步移动压缩了(例如，弹性变形)弹性压缩弹簧110。如图12的图表190的载荷-位移曲线194所示，当图8和图9的弹性压缩弹簧110被压缩(例如，移位)时，由弹性压缩弹簧110产生的抗压缩载荷以相当恒定的速率增大。然而，一旦弹性压缩弹簧110被充分压缩(即，在图12的位移A处)，使得第一零件与肋150的前边缘152接触，则由于管道112的厚度(T)沿肋150的第一部分的增大，载荷-位移率开始增大(大于弹性压缩弹簧110不具有肋150的情况)。在弹性压缩弹簧110的进一步压缩下，载荷-位移率以这种方式持续增大，直到弹性压缩弹簧110的位移达到位移A和位移B之间的某个点(例如，中点)，此时载荷-位移率开始减小。
位移B对应于第一零件与肋150的后边缘154产生接触的弹性压缩弹簧110的位移。在位移A和位移B之间的载荷-位移曲线194的区域被限定为局部的载荷-位移增大区域196。在位移B处，载荷-位移曲线194开始与没有肋150的弹性压缩弹簧110的载荷-位移曲线172对齐。因此，局部的载荷-位移增大区域196产生与载荷-位移曲线172的局部偏离。
局部的载荷-位移增大区域196的特性基于肋150的配置。例如，肋150的深度(D)对应于局部的载荷-位移增大区域196内的弹性压缩弹簧110的载荷-位移率的增大幅度。肋150距初始接触线136的周向距离(d)对应于管道112的位移，在该位移处，弹性压缩弹簧110的载荷-位移率开始增大。换句话说，肋150距初始接触线136的周向距离(d)对应于载荷-位移曲线174的位移A。肋150的长度(L)对应于管道112的位移范围，在该位移范围期间，载荷-位移率增大并偏离载荷-位移曲线172。
肋150的任何一个特性可以被修改，从而以与上述关于凹槽120类似的方式可预测且精确地调整弹性压缩弹簧110的载荷-位移行为的特性。肋150的特性与局部的载荷-位移增大区域196的特性之间的直接相关性允许肋150被预先设计和制造，以可预测和精确地调谐弹性压缩弹簧110的载荷-位移行为，从而实现具有期望的特性(包括期望的位置、幅度和持续时间)的载荷-位移增大区域196。
参照图13，根据一个示例，调谐弹性压缩弹簧110的方法200包括在202处识别弹性压缩弹簧的期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异。方法200进一步包括在204处确定开始于期望的第一位移并且结束于期望的第二位移并与期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异相对应的载荷-位移率中的期望的局部改变(例如，突起)。该方法200还包括在204处对弹性压缩弹簧进行更新，以使该弹性压缩弹簧实现期望的载荷-位移性能。
在一些实施方式中，载荷-位移率中的局部改变是载荷-位移率中的局部减小(例如，突起减小)。此外，在方法200的步骤206中对弹性压缩弹簧的更新包括更新形成在弹性压缩弹簧100的外表面117中的至少一个凹槽120。凹槽120经配置使得凹槽120的深度(D)对应于载荷-位移率的局部减小的幅度，凹槽120距管道112的初始接触线136的周向距离(d)对应于期望的第一位移，并且凹槽120的长度(L)对应于期望的第二位移。
在其他实施方式中，载荷-位移率中的局部改变是载荷-位移率中的局部增大(例如，突起增大)。此外，在方法200的步骤206中对弹性压缩弹簧的更新包括更新形成在弹性压缩弹簧110的外表面117中的至少一个肋150。肋150经配置使得肋150的高度(h)对应于载荷-位移率的局部增大的幅度，肋150距管道112的初始接触线136的周向距离(d)对应于期望的第一位移，并且肋150的长度(L)对应于期望的第二位移。
在上面的描述中，可以使用诸如“向上”、“向下”、“上”、“下”、“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上方”、“下方”等一些术语。在适用的情况下，使用这些术语以在处理相对关系时提供一些清晰描述。但是，这些术语并不旨在暗示绝对关系、方位和/或取向。例如，就物体而言，仅仅通过将物体翻转，“上”表面就可以变成“下”表面。然而，这个物体仍然是相同的物体。此外，除非另有明确说明，否则术语“包含”、“包括”、“具有”及其变型意味着“包括但不限于”。除非另有明确说明，否则项目的列举并不暗示任何项目或所有项目是互斥的和/或互相包含的。除非另有明确说明，否则术语“一”、“一个”和“该”也指“一个或多个”。此外，术语“多个”可以限定为“至少两个”。此外，除非另有说明，否则如本文所定义的，多个特定特征并不一定意味着整个特定特征集合或一类特定特征的每一个特定特征。
另外，在本说明书的实例中，一个元件“耦接”到另一元件可以包括直接耦接和间接耦接。直接耦接可以被限定为一个元件耦接到另一元件并与另一元件接触。间接耦接可以被定义为在两个元件之间没有彼此直接接触的耦接，而是在耦接的元件之间具有一个或多个附加元件。此外，如本文所使用的，将一个元件固定到另一元件可以包括直接固定和间接固定。另外，如本文所用的，“相邻”并不一定表示接触。例如，一个元件可以与另一元件相邻而不与该元件接触。
如本文所使用的，当与项目列表一起使用时，短语“…中的至少一个”意味着可以使用一个或多个列出的项目的不同组合，并且可能只需要列表中的一个项目。该项目可以是特定的物体、事物或类别。换句话说，“…中的至少一个”意味着可以使用来自列表中的项目或项目数量的任意组合，但可能不需要列表中的所有项目。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以表示项目A；项目A和项目B；项目B；项目A、项目B和项目C；或项目B和项目C。在某些情况下，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以指，例如但不限于，两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或一些其他合适的组合。
除非另有说明，否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标签，而不是用于对这些术语所指的项目施加顺序、方位或分级要求。此外，参考例如“第二”项目并不要求或排除存在例如“第一”项目或更低编号的项目，和/或例如“第三”项目或更高编号的项目。
如本文所使用的，系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件“经配置”执行指定功能是确实能够执行指定功能而不作任何改变，而不是仅仅具有在进一步修改后执行指定功能的潜力。换句话说，系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件“经配置”执行指定功能是出于执行指定功能的目的具体地选择、创建、实现、使用、编程和/或设计。如本文所使用的，“经配置”表示系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件的现有特性，其使得系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件能够在不作进一步修改的情况下执行指定功能。为了本发明的目的，一种被描述为“经配置”执行特定功能的系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件可以另外地或可替换地被描述为“适于”和/或“可操作地”执行该功能。
本文包括的示意性流程图通常作为逻辑流程图来阐述。因此，所描绘的顺序和标记的步骤表示所提出的方法的一个实施例。可以构思在功能、逻辑或效果上与所示方法的一个或多个步骤或其部分等价的其他步骤和方法。此外，提供所采用的格式和符号以解释该方法的逻辑步骤，并且理解为不限制该方法的范围。尽管道可以在流程图中使用各种箭头类型和线条类型，但它们被理解为不限制相应方法的范围。实际上，一些箭头或其他连接器可以用于仅指示该方法的逻辑流程。例如，箭头可以指示在所描述的方法的枚举步骤之间的未指定持续时间的等待时段或监视时段。另外，发生特定方法的顺序可以(或可以不)严格地遵循所示的相应步骤的顺序。
此外，本公开包括根据以下条款所述的实施例：
条款1.一种用于隔离第一零件(102)和第二零件(104)之间的振动的弹性压缩弹簧(110)，其中所述第一零件(102)在相对于所述第二零件(104)的方向(106)上可移动，所述弹性压缩弹簧(110)包括：
管道(112)，其沿所述管道(112)的中心轴线(122)伸长，其中：
所述管道(112)的所述中心轴线垂直于所述方向(106)；
所述管道(112)经配置在所述方向(106)上压缩；
所述管道(112)包括外表面(117)，所述外表面(117)包括经配置初始接收与所述第一零件(102)的接触的初始接触线(136)；
所述管道(112)进一步包括至少一个凹槽(120)，所述至少一个凹槽(120)形成在所述外表面(117)中，其平行于所述中心轴线(122)，并且与所述初始接触线(136)周向隔开；和
所述至少一个凹槽(120)在所述至少一个凹槽(120)处引起所述管道(112)的厚度(T)和所述弹性压缩弹簧(110)的刚度的局部减小。
条款2.根据条款1所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述管道(112)进一步包括形成在所述管道(112)的所述外表面(177)中的在所述初始接触线(136)的相对侧上的两个凹槽(120)。
条款3.根据条款2所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述两个凹槽(120)与所述初始接触线(136)周向隔开相同的距离。
条款4.根据条款2所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述管道(112)进一步包括形成在所述管道(112)的所述外表面(117)中的四个凹槽(120)；和
所述四个凹槽(120)中的两个位于所述初始接触线(136)的与所述四个凹槽(120)中的另外两个相对的一侧。
条款5.根据条款1所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述管道(112)的所述外表面(117)具有弯曲的凸形形状；和
所述至少一个凹槽(120)具有弯曲的凹形形状。
条款6.根据条款1所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述管道(112)由热塑性弹性体制成。
条款7.根据条款1所述的弹性压缩弹簧(110)，其中当沿所述管道(112)在周向方向上朝向所述初始接触线(136)移动时，所述管道(112)的所述厚度(T)沿所述至少一个凹槽(120)减小和增大。
条款8.根据条款1所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述至少一个凹槽(120)的深度(D)对应于所述弹性压缩弹簧(110)的载荷-位移率的减小幅度；
所述至少一个凹槽(120)的长度(L)对应于所述管道(112)的位移范围，在所述位移范围期间，所述载荷-位移率减小；和
所述至少一个凹槽(120)距所述初始接触线(136)的周向距离(d)对应于所述管道(112)的位移，在所述位移处，所述弹性压缩弹簧(110)的所述载荷-位移率开始减小。
条款9.一种用于隔离第一零件(102)和第二零件(104)之间的振动的弹性压缩弹簧(110)，其中所述第一零件(102)在相对于所述第二零件(104)的方向(106)上可移动，所述弹性压缩弹簧(110)包括：
管道(112)，其沿所述管道(112)的中心轴线(122)伸长，其中：
所述管道(112)的所述中心轴线(122)垂直于所述方向(106)；
所述管道(112)经配置在所述方向(106)上压缩；
所述管道(112)包括外表面(117)，所述外表面(117)包括经配置初始接收与所述第一零件(102)的接触的初始接触线(136)；
所述管道(112)进一步包括至少一个肋(150)，所述至少一个肋(150)形成在所述外表面(117)中，平行于所述中心轴线(122)，并且与所述初始接触线(136)周向隔开；和
所述至少一个肋(150)在所述至少一个肋(150)处引起所述管道(112)的厚度(T)和所述弹性压缩弹簧(110)的刚度的局部增大。
条款10.根据条款9所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述管道(112)进一步包括形成在所述管道(112)的所述外表面(177)中并在所述初始接触线(136)的相对侧上的两个肋(150)。
条款11.根据条款10所述弹性压缩弹簧(110)，其中所述两个肋(150)与所述初始接触线(136)周向隔开相同的距离。
条款12.根据条款10所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述管道(112)进一步包括形成在所述管道(112)的所述外表面(117)中的四个肋(150)；和
所述四个肋(150)中的两个位于所述初始接触线(136)的与所述四个肋(150)中的另外两个相对的一侧。
条款13.根据条款9所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述管道(112)的所述外表面(117)具有弯曲的凸形形状；和
所述至少一个肋(150)具有弯曲的凸形形状，其中曲率半径小于所述管道(112)的所述外表面(117)的弯曲的凸形形状的曲率半径。
条款14.根据条款9所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述管道(112)由热塑性弹性体制成。
条款15.根据条款9所述的弹性压缩弹簧(110)，其中当沿所述管道(112)在周向方向上朝向所述初始接触线(136)移动时，所述管道(112)的所述厚度(T)沿所述至少一个肋(150)减小和增大。
条款16.根据条款9所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述至少一个肋(150)的高度(h)对应于所述弹性压缩弹簧(110)的载荷-位移率的增大幅度；
所述至少一个肋(150)的长度(L)对应于所述管道(112)的位移范围，在所述位移范围期间，所述载荷-位移率增大；和
所述至少一个肋(150)距所述初始接触线(136)的周向距离(d)对应于所述管道(112)的位移，在所述位移处，所述弹性压缩弹簧(110)的所述载荷-位移率开始增大。
条款17.一种调谐弹性压缩弹簧(110)的方法(200)，所述方法(200)包括：
识别弹性压缩弹簧的期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异；
确定开始于期望的第一位移并且结束于期望的第二位移并且与所述期望的载荷-位移性能和所述实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异相对应的载荷-位移率中的期望局部减小；和
根据所述载荷-位移率中的所述期望局部减小，更新形成在所述弹性压缩弹簧的管道的外表面中的至少一个凹槽，以实现所述期望的载荷-位移性能。
条款18.根据条款17所述的方法(200)，其中所述弹性压缩弹簧(110)被更新使得：
所述至少一个凹槽(120)的深度(D)对应于所述载荷-位移率中的所述期望局部减小的幅度；
所述至少一个凹槽(120)距所述管道(112)的初始接触线(136)的周向距离(d)对应于所述期望的第一位移；和
所述至少一个凹槽(120)的长度(L)对应于所述期望的第二位移。
条款19.一种调谐弹性压缩弹簧(110)的方法(200)，所述方法(200)包括：
识别弹性压缩弹簧的期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异；
确定开始于期望的第一位移并且结束于期望的第二位移并且与所述期望的载荷-位移性能和所述实际的载荷-位移性能之间的所述至少一个差异相对应的载荷-位移率中的期望局部增大；和
根据所述载荷-位移率中的所述期望局部增大，更新形成在所述弹性压缩弹簧的管道的外表面中的至少一个肋，以实现所述期望的载荷-位移性能。
条款20.根据条款19所述的方法(200)，其中所述弹性压缩弹簧(110)被更新使得：
所述至少一个肋(150)的高度(h)对应于所述载荷-位移率中的所述期望局部增大的幅度；
所述至少一个肋(150)距所述管道(112)的初始接触线(136)的周向距离(d)对应于所述期望的第一位移；和
所述至少一个肋(150)的长度(L)对应于所述期望的第二位移。
本主题在不背离其精神或必要特征的情况下可以以其他特定形式实施。所描述的实施例将在所有方面被认为仅是说明性的而不是限制性的。在权利要求的等价物的意义和范围内的所有变化均被包含在其范围内。

Claims (10)

1.一种用于隔离第一零件(102)和第二零件(104)之间的振动的弹性压缩弹簧(110)，其中所述第一零件(102)在相对于所述第二零件(104)的方向(106)上可移动，所述弹性压缩弹簧(110)包括：
管道(112)，其沿所述管道(112)的中心轴线(122)伸长，其中：
所述管道(112)的所述中心轴线(122)垂直于所述方向(106)；
所述管道(112)经配置在所述方向(106)上压缩；
所述管道(112)包括外表面(117)，所述外表面(117)包括经配置初始接收与所述第一零件(102)的接触的初始接触线(136)；
所述管道(112)进一步包括至少一个凹槽(120)，所述至少一个凹槽(120)形成在所述外表面(117)中，平行于所述中心轴线(122)，并且与所述初始接触线(136)周向隔开；和
所述至少一个凹槽(120)在所述至少一个凹槽(120)处引起所述管道(112)的厚度(T)和所述弹性压缩弹簧(110)的刚度的局部减小。
2.根据权利要求1所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述管道(112)进一步包括形成在所述管道(112)的所述外表面(177)中并在所述初始接触线(136)的相对侧上的两个凹槽(120)。
3.根据权利要求2所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述两个凹槽(120)与所述初始接触线(136)周向隔开相同的距离。
4.根据权利要求2所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述管道(112)进一步包括形成在所述管道(112)的所述外表面(117)中的四个凹槽(120)；和
所述四个凹槽(120)中的两个位于所述初始接触线(136)的与所述四个凹槽(120)中的另外两个相对的一侧。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述管道(112)的所述外表面(117)具有弯曲的凸形形状；和
所述至少一个凹槽(120)具有弯曲的凹形形状。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的弹性压缩弹簧(110)，其中所述管道(112)由热塑性弹性体制成。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的弹性压缩弹簧(110)，其中当沿所述管道(112)在周向方向上朝向所述初始接触线(136)移动时，所述管道(112)的所述厚度(T)沿所述至少一个凹槽(120)减小和增大。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的弹性压缩弹簧(110)，其中：
所述至少一个凹槽(120)的深度(D)对应于所述弹性压缩弹簧(110)的载荷-位移率的减小幅度；
所述至少一个凹槽(120)的长度(L)对应于所述管道(112)的位移范围，在所述位移范围期间，所述载荷-位移率减小；和
所述至少一个凹槽(120)距所述初始接触线(136)的周向距离(d)对应于所述管道(112)的位移，在所述位移处，所述弹性压缩弹簧(110)的所述载荷-位移率开始减小。
9.一种调谐弹性压缩弹簧(110)的方法(200)，所述方法(200)包括：
识别弹性压缩弹簧的期望的载荷-位移性能和实际的载荷-位移性能之间的至少一个差异；
确定开始于期望的第一位移并且结束于期望的第二位移并与所述期望的载荷-位移性能和所述实际的载荷-位移性能之间的所述至少一个差异相对应的载荷-位移率中的期望局部减小；和
根据所述载荷-位移率中的所述期望局部减小，更新形成在所述弹性压缩弹簧的管道的外表面中的至少一个凹槽，以实现所述期望的载荷-位移性能。
10.根据权利要求9所述的方法(200)，其中所述弹性压缩弹簧(110)被更新使得：
所述至少一个凹槽(120)的深度(D)对应于所述载荷-位移率中的所述期望局部减小的幅度；
所述至少一个凹槽(120)距所述管道(112)的初始接触线(136)的周向距离(d)对应于所述期望的第一位移；和
所述至少一个凹槽(120)的长度(L)对应于所述期望的第二位移。
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