CN1134742A - 消振器及其模压材料和生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用以减小振动件的振动而安装在被减振的振动元件上的消振器。其目的是提供一种具有新型结构、便于制造和调节的消振器，以及其模压材料和生产方法。该消音器的主体段靠弹性支承段弹性支承在振动件上；并且其主体段是用由弹性体和分布在其中的高比重粉粒组成的复合体制成；弹性支承段与制造主体段的复合体中的弹性体模压成一个整体。本消振器适于安装在各种机械装置的振动元件上，如机动车的发动机装置和排气管，以便减小振动元件的振动。

Description

消振器及其模压材料和生产方法

发明所属技术领域：

本发明涉及一种安装在振动元件-被减振物体-上的消振器，其目的在于减小振动件的振动，属于消振器技术领域。

本发明的背景：

消振器，作为安装在各种机构的振动元件、如机动车发动机装置和排气管上的减振用的一类减振装置，其结构正如已在日本专利公报上公布的审查后的日本专利No.2-9214，No.3-33895和实用新案No.2-31626所示，一个具有所需质量的主体元件靠一个与被减振的振动元件相连的弹性支承件弹性支承。

在这类消振器中，其自振频率务必通过控制主体元件的质量、弹性支承件的弹簧常数和减振系统，根据被减振的振动元件的振动频率范围进行调整，以便显示出优异的减振效果。为实现消振器的最佳调节，则要求其主体件具有较大的质量。

因此，正如上述的专利公报所示，在常规的消振器中，其主体元件通常是用如铁的金属材料，制成，弹性支承件与主体元件是粘结相连。

而且，如上所述，常规的消振器不仅要求将弹性支承件粘结在金属主体件上的工序，还要求用制成弹性支承件的弹性材料涂在主体件的表面或覆盖主体件，以防止金属件生锈。因此，制造这种消振器工序繁杂，耗费工时。

此外，这类消振器通常是这样制造，将制好的金属主体件固定在用以模压弹性支承件的模中，然后将橡胶材料注入模内，靠橡胶硫化使弹性支承件与金属主体件粘结在一起。但是，将金属主体件在模中定位也是一道复杂的工序，难以使生产效率有所满意的改进。

本发明的内容：

鉴于上述状况提出本发明，其目的在于提供一种具有新型结构的消振器。该消振器无需将弹性支承件与主体件粘结的特殊工序，也无须对主体进行表面防锈处理，其制造大大简化。本发明还提供用以制造该消振器的模压材料和方法。

本发明的消振器可以实现上述目的，其特征在于它包括：(a)由复合体制成的一个主体段，该复合体由一种弹性体和分布在该弹性体中的粉粒状的高比重材料所组成，高比重材料的比重高于弹性体；(b)弹性支承段，与制成主体段的复合体中的弹性体模压成一个整体，弹性支承段与振动元件相固定，以便使主体段靠弹性支承段弹性地支承在振动元件上。

上述目的还可靠本消振器所用的模压材料来实现，其特征是：高比重的粒料与橡胶材料混合并散布在其中，所述的高比重材料的比重高于橡胶材料制造的弹性的比重。

上述目的还可以通过本发明提供的生产消振器的方法实现，其特征是包括下列工序：(c)将橡胶材料与比重高于橡胶材料制成的弹性段的高比重粒料混合配置成复合体，而且高比重粒料散布在橡胶材料中；(D)将复合体至少模压一个主体段；(E)将弹性支承段与上述主体段模压成一个整体，以便使主体段靠弹性支承段弹性地支承在振动元件上。

也就是说，在按本发明制造的消振器中，其主体段是由含一种弹性体的复合体制成，该弹性体中散布着颗粒状的高比重材料，这样，复合体的整体密度能有所提高。另外，其弹性支承段可与主体段制成一体，从而免去了常规工艺中所必须的将弹性段与金属主体段相固定的工序，使生产效率相应提高。再则，该消振器不存在由于主体段与弹性支承段之间界面处的应力集中而产生裂纹或分层缺陷，由此也处长其使用寿命。

而且，上述的消振器也无须按由金属主体段组成的常规消振器的要求进行防锈处理，于是，其生产效率还可进一步提高。

在本消振器中，可以通过适当调节制造主体段复合体中混合的高比重粒料的数量或适当选择高比重粒料的类别(比重)方便地调节其自振频率而无须改变模具。

在本发明的消振器中，虽然主体段和弹性支承段都可用其中含有散布的高比重粒料的复合体制成，但是，仅主体段用复合体制造，而弹性支承段用其中不分布高比重粒料的弹性材料制造；这种结构有利于扩大弹性支承段的弹性性能的调节范围，同时，确保延长弹性支承段的使用寿命。

在本发明的消振器中，散布在制造主体段复合体中的粒料的比重无特殊限制，只要它高于弹性体的比重即可。粒料的比重可取3.0或更高，更佳的是4.0或更高，以便使消振器具有有效的消振性能，而且避免主体段的尺寸显著增加。金属或化合物，如氧化铝、碳化钨和氧化锌也可选作粒状物料；这样的话，可能以较低的成本获得高比重粒料，从而改善产品的经济效益。

本发明的消振器中，制造主体段的复合体中散布的粉粒的粒度无特殊限制，只要适当选择，不对消振器的制造带来不利的影响。颗粒的最大外部尺寸不得大于100μm，最好是10-30μm。在上述优选范围内的尺寸，将避免弹性体中因混入高比重粒料可能会出现的其物理性能，如弹簧特性、延伸率和耐用度的衰减或变化；从而有效防止对模压设备或用于生产消振器的其它设备的不良影响。最大外部尺寸指的是颗粒外表面两点之间的最大的线性距离。

此外，散布在本消振器主体段复合体中的颗粒的外形可适当选择，无任何特殊限制，以便不对生产消振器带来不良影响。通常，颗粒最好是球形(包括卵形或粗糙的球形)，以便减少弹性体的变形产生的应力集中，由此延长其使用寿命并有效防止弹性体因颗粒取向而造成物理性能的变化。

本发明的消振器中，与振动件相固定的弹性支承段的结构无特殊限制。例如，它可以予先将一个用金属或类似材料制成的托架固定在弹性支承段上，使消振器便于安装在振动元件上。

另一方面，本发明消振器所用的模压材料可有效地用于生产按照本发明所设计的消振器。具体而言，主体段可以通过将消振器的模压材料直接注入合适的模具中模压而成。因此，免去将主体段在模内定位的工序，使消振器的生产大为简化。

在本发明的消振器的模压料中，高比重粒料的混合比根据消振器所要求的性能可适当确定，无特殊限制。例如，当高比重粒料混合比不大于由橡胶材料和高比重粒料组成的模压料总体积的50％时，可有效防止弹性体因在其中混入高比重粒料使其物理性能，如弹簧特性，延伸率和强度衰减。

根据本发明提供的消振器的生产方法，可便于生产本发明所设计的消振器。

根据本发明提供的消振器的生产方法中，主体段和弹性支承段都可用由其中分布有高比重粒料的复合材料制造。也可用其中不含散布高比重粒料的橡胶制成弹性支承段。弹性支承段采用的橡胶材料应确保弹性支承段的弹簧常数等易于调节，同时确保主体段的质量满足要求。如果这样，消振器设计的灵活性可增加，而且弹性支承段的使用寿命可进一步延长。

当弹性支承段是用不含高比重粒料的橡胶制造时，或用与制造主体段所用的橡胶不同的橡胶制造时，消振器可用类似于所谓“双色模压”的模压方法制造；此方法中，主体段的模压料和弹性支承段的模压料可以通过模具上的不同注入孔注入，以便消振器易于模压有较高的稳定性。

根据本发明提供的消振器的生产方法中，模压弹性支承段的橡胶材料可以与模压主体段所用的橡胶材料相同。如果这样，主体段和弹性支承段可制成一个整体，确保消振器使用寿命进一步延长。

附图简介：

图1是本发明消振器一个实施例的纵向剖视图。

图2是沿图1线II-II的横向剖视图。

图3是表示图1所示消振器所用模压材料中，高比重粒料混合比与模压材料密度之间的关系的具体实例图表。

图4是图1所示消振器的性能测试图表。

图5是本发明消振器另一实施例的纵向剖视图。

图6是本发明消振器又一实施例的纵向剖视图。

图7是本发明消振器又一实施例的透视图。

图8是图7所示消振器的纵向剖视图。

图9是本发明消振器又一实施例的纵向剖视图。

本发明的最佳实施例

为更进一步阐明本发明，在此将参照附图样述本发明的若干实施例。

首先参阅图1和图2，图中表示本发明消振器10的一个实施例。消振器10通常为圆筒形并安装在机动车的驱动轴12上，以便减小驱动轴12的变曲振动。

更具体地说，本实施例的消振器10包括一个沿轴向延伸在其轴居中部位覆盖一段适当的轴向长度的主体段14，主体段有一个较大壁厚的筒形，并且其内径比驱动轴12的外径大一个预定值。主体段14还包括一对与主体段14的两个轴端制成一体的弹性支承段16、16弹性支承段16、16各自均为锥形，并从其主体段14相应地轴端部位轴向向外延伸，以便每个弹性支承段16的直径随其沿轴向外延伸而逐渐减小。一对圆筒形联接段18、18与弹性支承段16、16的小直径轴端制成一体。联接段18、18各自有一个壁厚较小的筒形，并且其内径与驱动轴12的外径基本相等。

如上所述的消振器10装配在驱动轴12上，借助于绕在联接件18、18外表面上的定位带20、20将两上联接段18、18固定在驱动轴12上。该消振器中，主体段14与驱动轴12基本同轴配置，并从驱动轴12沿径向向外间隔一个预定的径向距离。主体段14靠一对与驱动轴12相连的弹性支承段16弹性支承。

在本实施例中，包括主体段14的整个消振器10用其中散布着高比重粒料的弹性复合体制成一个整体，该消振器10可按下述列举的方法简便制造。

首先，根据消振器10所要求的基本性能，如耐热或耐油，选择橡胶。可以采用NR橡胶(天然橡胶)，合成橡胶、如SBR(丁苯橡胶)，以及各种已知的常规橡胶作为制造消振器的橡胶。所选橡胶与比重较高的高比重粒料混合，用此制成消振器的模压材料(复合材料)。

可以从各种材料，如金属和陶瓷中选择高比重材料，所选的高比重材料不得与所选的橡胶发生反应并比用橡胶制成的弹性体具有更高的比重。由于橡胶制成的弹性体的比重通常为0.9-1.0，为了使用较少量的高比重粒料制出尺寸较小而质量符合要求的主体段14，消振器10所用的高比重材料的比重以3.0或更高为宜，4.0或更高为佳。鉴于金属材料比重较高，价格便宜并易于处理，在这些高比重材料中，以选用金属为佳。化合物，如氧化铅、碳化钨和氧化锌，也可选作高比重材料，因为这些化合物与用作传统消振器的主体段的铁相比，具有更高的比重。高比重粒料的颗粒外形无特殊限制。不过，颗粒外部尺寸过大可能导致弹性件物理性能，如弹力、延伸率和抗拉强度衰减，并且也可能因模压期间颗粒粘附使模具损坏。因此，高比重粒料颗粒最大外部尺寸以100μm或更小为宜，以10μm-30μm范围内为佳。

通过在橡胶材料中混入高比重粒料制备的消振器的模压材料比只用橡胶材料的密度要高。作为一个具体实例，图3表示出将含有氧化铅和碳化钨的粒料分别与NR橡胶(天然橡胶)混合所制备的模压材料的密度。在图3中，高比重粒料的混合比是高比重粒料的重量与由包括生胶和各种添加剂的橡胶材料的高比重粒料材料组成的模压料总重的百分比。

如果与橡胶材料混合的高比重粒料的量过大时，弹性体的物理性能，如弹性、延伸率和抗拉强度则可能衰减。在本实施例中，主体段14和弹性支承段16、16用相同材料制成，高比重粒料量过大可能对弹性支承段16、16的弹簧常数和减振系数有不良影响。因此，混入的高比重粒料体积与由橡胶材料和高比重粒料组成的模压材料的总体积比最好不大于50％。

高比重粒料与橡胶材料混合制备的消振器的模压材料将注入模腔与所需消振器10的外形相应的模具内。然后，模压材料靠加热交联以便形成一个弹性体，用此制成所要求的消振器10。

也就是说，如上所述制成的消振器10中，主体段14，弹性支承段16、16和联接段18、18互相模压成一个整体。此外，为了构成一个由弹性材料和其中分布有高比重粒料的复合体，主体段14，弹性支承段16、16和联接希18、18都要模压成型。

于是，与常规消振器所用的金属主体件不同，在如上所述的消振器10中，具有较大质量的主体14中与弹性支承段16、16制成一个整体。因此，无须按常规消振器所要求的那样，进行将弹性支承段16、16与主体段14粘结和对金属主体段防锈处理的繁杂工序。而且也无须在模压消振器10时，进行金属主体段在模中的定位工序。因此，消振器生产则显著简化，效率大大提高。

在本实施例的消振器10中，主体段14和弹性支承段16、16组成一个完整的整体，这样在主体段14和弹性支承段16、16之间的应力集中就会减小或消除，从而防止在这些部件之间产生裂缝或分离，所以使消振器10具有优良的寿命。

消振器10的自振频率可以按常规消振器一样，通过改变主体段14的尺寸改变其质量进行调节，或通过改变弹性支承段16、16的厚度、长度、球状和刚度调节其弹簧常数进行调节。此外，可以通过适当选择高比重材料的类别(比重)或调节其高比重粒料的混合比，改变弹性支承件的弹簧常数来调节消振器10的自振频率。因此，消振器10可以无须改变模具保证其自振频率易于调整。

如上所述的消振器10是用复合材料制成，其中用作高比重粒料的氧化铅颗粒与NR橡胶材料按模压材料总重的84％的比例混合。氧化铅为球形颗粒，粒径约为20μm。该消振器10显示出图4所示的极好的减振性能。

如上所述的消振器10无须按传统消振器提供金属主体件防锈所必须的弹性覆盖层。这就使主体段14有可能根据需要择其质量。例如，当所采用的复合材料包括氧化铅颗粒作为高比重粒料，按模压材料总重量90％的比例混入其中时，只需将主体段14的外径比常规金属主体件的直径增加2mm，就能使其质量与常规金属主体件的相等。

上面所介绍的本发明的实施例的细节仅用于例证的目的。显而易见，本发明并不局限于此。

即，本发明的消振器的具体结构并不局限于上述的图示实施例；可以根据消振器所安装的振动件的类别、安装空间、所要求的消振器的减振性等予以适当确定。本发明同样适用于常规所知的各种消振器。显而易见，这些应用可以具有如上述第一实施例所示的相同的优点。

下面参照图5-9介绍本发明消振器与上述第一实施例结构不同的另一些实施例。

图5所示的消振器22具有一个第一主体段24和第二主体段26，各自都有一个壁厚较大的环形。第一和第二主体段24、26设置成轴向相互间隔一个预定的距离，并能通过设在二者之间的圆筒形中间弹性支承段28相互联接。锥形支承段30和圆筒形联接段32从各自主体段24、26沿轴向外延伸。第一主体段24的轴向长度短于第二主体段26的长度，以便使前者的质量小于后者。第一主体段24，第二主体段26，中间弹性支承段28，弹性支承段30、30和联接段32、32用复合材料制成一个整体，该复合材料是按上述第一实施例所示，将橡胶材料与适当选择的高比重粒料混合制备而成。

按上述制造的消振器22装在一个棒状振动件34，如驱动轴上；这样，在消振器22的两上轴端处的联接段32、32靠绕在其上的定位带36、36与棒状振动件34相固定。棒状振动件34具有较小的直径段35、37，分别与第一主体段24和第二主体段26相对应，以便使第一和第二主体段24、26分别在两轴端通过弹性支承段30和中间弹性支承段28与棒状振动件34弹性支承并相联。

也就是说，在上述的消振器22中，第一和第二主体段构成两个消振系统。因为第一和第二主体段24、26的质量相互有别，相应两个减振系统的自振频率也各有差异。因此，消振器22能显示出根据不同频率范围的输入振动的减振效果。

图6显示一种消振器38，该消振器有一个借助于定位带42装配并固定在棒状振动元件40上的筒形联接段44。该消振器38包括一个壁厚较大的筒形主体段46，主体段46从联接段44径向向外布置，而且二者之间相隔一段预定的径向距离。一个环形的弹性支承段48置于联接段44与主体段46之间。联接段44、主体段46和弹性支承段48用复合材料制成一体，该复合材料如上述第一实施例所示，将橡胶材料与所选的高比重粒料混合配置而成。

在本发明消振器38中，当主体段46沿轴向和圆周方向位移时，弹性支承段48将承受剪切变形。因此，可采用沿轴向和圆周方向具有较小弹簧常数的弹性支承段48，以使消振器38易于调节，能根据棒状振动元件40的轴向和扭转振动显示出优异的减振效果。

图7和图8显示一种消振器50，其中，具有较厚的盘状主体段52和弹性支承段56制成一个整体，弹性支承段56从主体段52两个轴端面中的一个端面轴向伸出。主体段52面朝一个垂直剖面为L型的托架54设置，并与托架54相隔一个预定的距离。主体段52的托架54靠置于其两表面之间的弹性支承段56相互联接。主体段52和弹性支承段56用复合材料模压成一体；该复合材料是按上述第一实施例所示，将橡胶材料与所选的高比重粒料混合配置而成。弹性支承段56通过硫化与托架54粘成一个整体。

如上所述的消振器50配有可借助于螺栓等紧固件与振动件相固定的托架54，螺栓等可通过安装孔58穿入。因此，该消振器可以很方便地安装在除棒状件以外的各种类别的振动元件上。

图9表示一种消振器60，该消振器如上述第一实施例所示，具有主体段14，弹性支承段16、16和联接段18、18。不过，只有主体段14是用橡胶材料和所选的高比重颗粒状物料混合配置的复合材料制成；弹性支承段16、16和联接段18、18是用其中不含有高比重颗粒状粒料的橡胶材料制成。如上所述的消振器60可以采用一个内腔与消振器60的整体形状完全相应的模具模压而成。橡胶材料与高比重粒料混合配置的复合材料经模具的轴向中部注入，而不含高比重粒料的橡胶材料经模具轴向两端部注入。这些复合材料的注入速度将调节至确保两种物料在与主体段14和弹性支承段16、16的界面处相对应的位置相聚。这就需要制造弹性支承段16、16和联接段18、18所用的橡胶材料与制造主体段14的复合材料的橡胶材料类似；以便这些橡胶材料能交联，从而，主体段14和弹性支承段16、16制成一个整体，确保消振器60经久耐用。

消振器60的弹性支承段16可作为一个弹性体显示出所需的物理性能，如弹性、延伸率和抗拉强度。

显而易见，在不背离本发明的精髓和不超越其范围的前提下，本专业的技术人员可以通过各种变动、修改和改进实施本发明。

用于工业的可能性

从上述说明显而易见，本发明适用于一种消振器，该消振器可在如机动车所用的各种机构中用作减振或控制装置。本发明可有效地提供一种结构简单的消振器和一种生产该消振器的简便方法。

Claims (15)

1.一种消振器，其特征在于包括：

用复合体制成的一个主体段，该复合体由一个弹性体和分布在该弹性体中的高比重粒料组成，该高比重粒料的比重要高于所述的弹性体；和

一个弹性支承段，该弹性支承段与构成上述主体段的复合体中所述的弹性体做成一体，该弹性支承段与振动元件相固定，以便使上述的主体段借助于该弹性支承段弹性地支承在所述的振动元件上。

2.如权利要求1所述的消振器，其特征在于所述的高比重粒料不分布在所述的弹性支承段中。

3.如权利要求1所述的消振器，其特征在于所述高比重粒料的每一粒的比重为3.0或更高。

4.如权利要求1所述的消振器，其特征在于所述的高比重粒料是由从氧化铅、碳化钨和氧化锌组成的一组化合物中选出至少一种化合物的粉粒所组成。

5.如权利要求1所述的消振器，其特征在于所述的高比重粒料是金属粉粒。

6.如权利要求1所述的消振器，其特征在于所述的高比重材料的粉粒的最大外部尺寸不大于100μm。

7.如权利要求1所述的消振器，其特征在于所述的高比重粒料的粉粒的最大外部尺寸为10至30μm。

8.如权利要求1所述的消振器，其特征在于所述的高比重粒料的每一粒通常为球形。

9.如权利要求1所述的消振器，其特征在于一个托架与所述的弹性支承段相固定，以便将该弹性支承段与所述的振动元件相连。

10.一种制造消振器的模压材料，其特征在于：

高比重材料的粉粒混合并分布在橡胶材料中，所述的高比重材料其比重大于由所述的橡胶材料制成的弹性体。

11.如权利要求10所述的制造消振器的一种模压材料，其特征在于所述的高比重粒料按照体积为由所述橡胶材料和所述高比重粒料组成的模压材料总体积的不大于50％的量混合。

12.一种生产消振器的方法，其特征在于包括下列工序：

将橡胶材料与比重高于由该橡胶材料制成的弹性体的比重的高比重粒料混合配置成复合材料，所述高比重粒料的粉粒分布在所述的橡胶料中；

用上述的复合材料至少模压一个主体段；

将弹性支承段与所述主体模压成一个整体，以便使该主体段借助于所述的弹性支承段弹性地支承在一个振动元件上。

13.如权利要求12所述的生产消振器的方法，其特征在于：所述弹性支承段是用一种橡胶材料模压而成，该橡胶材料中不含有所述的高比重材料的粉粒。

14.如权利要求13所述的一种生产消振器方法，其特征在于：在模压上述主体段用的所述复合材料注入所述模具之前、之后或同时，将用于模压弹性支承段的所述橡胶材料注入用于模压所述主体段和所述弹性支承段的模具中，在该模具上，注入所述橡胶材料的注入孔与注入所述复合材料的注入孔不同。

15.如权利要求12所述的生产消振器的方法，其特征在于：模压所述弹性支承段的橡胶材料与用于模压所述主体段所述的复合材料相同。

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