CN115485486A - 振动阻尼器组件、调谐这种组件的方法和制造振动阻尼器组件的方法 - Google Patents

Abstract

一种频率调谐振动阻尼器组件(100)包括喇叭板(20)，该喇叭板经由多个第一弹性阻尼器元件(30)在第一接合部(I1)处连接到方向盘结构的振动表面(3)，以便相对于振动表面(3)是可移动的。由板(20)支撑的质量体(10)在板(20)的相对的前侧上相对于板(20)是可移动的。弹性缓冲元件(40)在板(20)和质量体(10)之间设置在第二接合部(I2)处。弹性缓冲元件(40)的刚度被选择为使得其形成第二弹性阻尼器元件，该第二弹性阻尼器元件与第一弹性阻尼器元件(30)和质量体(10)一起形成频率调谐阻尼质量体‑弹簧系统，该频率调谐阻尼质量体‑弹簧系统具有两个阻尼接合部，并且被频率调谐成所述振动表面的振动。

Description

振动阻尼器组件、调谐这种组件的方法和制造振动阻尼器组 件的方法

技术领域

本公开总体上涉及用于机动交通工具的动态频率调谐振动阻尼器(frequency-tuned vibration dampers)的领域。公开了一种用于阻尼方向盘结构中的振动的动态频率调谐阻尼器组件。还公开了一种用于频率调谐这种振动阻尼器组件的方法，以及一种阻尼方向盘结构中的振动的方法。此外，公开了一种用于制造被频率调谐成相互不同频率的振动阻尼器组件的方法。本公开还涉及在频率调谐振动阻尼器组件中使用弹性缓冲组件元件。

背景与发明概述

动态频率调谐振动阻尼器组件典型地可包括至少一个作为振动主体的质量体和一个或更多个弹性阻尼器元件，其中质量体经由弹性阻尼器元件弹性地连接到振动表面。质量体和弹性元件共同形成阻尼弹簧-质量体系统(dampened spring-mass system)，该系统可连接到振动表面。

质量体的重量以及弹性阻尼器元件的刚度、阻尼、设计和数量构成调谐参数，并被选择或改变以对振动结构提供可以预期以一个或更多个预定目标频率振动的阻尼作用。当振动结构以目标频率振动时，使质量体或振动主体以与该结构基本相同但反相的频率振荡/共振，使得结构的振动大体上被阻尼。在某些应用中，频率调谐阻尼器可以被调谐成不同空间方向上的不同频率。

频率调谐振动阻尼器(也称为调谐质量体阻尼器(tuned mass dampers)、动态阻尼器或振动吸收器)的功能基于阻尼弹簧-质量体系统，该阻尼弹簧-质量体系统抵消和减小通过使用一个或更多个弹性阻尼器元件将阻尼器连接到的结构或表面中的振动(vibrations)，该一个或更多个弹性阻尼器元件用来将振动从振动结构传递到至少一个质量体，该至少一个质量体引起振动异相，以阻尼振动。WO 01/92752 A1、WO 2013/167524 A1和WO 2008/127157 A1公开了频率调谐振动阻尼器的示例。

在汽车工业中，一些方向盘设置有频率调谐振动阻尼器组件，用于减少由来自道路和来自发动机被传递到方向盘的振动而引起的方向盘振动。在这种阻尼器结构中，气体发生器(也称为充气机)的重量可用作阻尼器组件的弹簧-质量体系统中的质量体的重量的至少一部分。因此，这种现有技术的振动阻尼器可以与方向盘的气囊模块集成在一起。

此外，方向盘通常设置有喇叭启动机构，驾驶员可以通过该机构启动交通工具的喇叭。喇叭启动机构可以包括一个或更多个弹簧(也称为喇叭弹簧)，用于在喇叭启动后使喇叭启动机构返回其正常状态。

WO 2019/129512A1公开了用于方向盘的减振阻尼器结构的示例，盖结构包括布置在滑动件上的弹性阻尼器元件，该滑动件可滑动地安装在螺栓轴上。整个阻尼器组件包括一组这样的阻尼器结构，每个阻尼器结构包括弹性阻尼器元件。方向盘中的振动通过另一个这样的弹性体阻尼器元件传递到气囊组件以达到阻尼目的。在喇叭启动期间，滑动件可沿着螺栓轴滑动。布置在螺栓轴上的弹簧在喇叭启动时被压缩，以便在喇叭启动终止时使滑动件回到其正常位置。

现有技术中的缺点包括频率调谐挑战，特别是与达到较低调谐频率有关的挑战。一般来说，频率调谐成较低的振动频率意味着选择支撑质量体的较低刚度的弹性阻尼器元件。然而，在某些应用和情况下，选择较低的弹性刚度可能会反过来导致其他问题。尤其是在所谓的模块阻尼器中，其中作为其质量体的主要部分的动态阻尼器组件使用气囊模块的重量，选择较低的刚度实际上可能是不可行的。如果为弹性阻尼器元件选择的刚度太低，则由其支撑的质量体将由于其重量而“下垂”，并处于不希望的和不正确的位置。此外，气囊模块的这种不正确位置可能导致组件的内部结构部件以不希望的方式变得可见。

鉴于上述，本发明构思的目的是解决现有技术的上述缺点中的一个或更多个。

根据第一方面，提供了一种对用于阻尼方向盘结构中的振动的动态振动阻尼器组件进行频率调谐的方法，

其中，所述振动阻尼器组件包括质量体和接触板，接触板具有面向质量体的前侧和布置成面向方向盘结构的振动表面的后侧，所述接触板可经由多个第一弹性元件连接到所述振动表面，以便相对于振动表面是可移动的，以及

其中，所述质量体由接触板支撑；

所述方法包括通过改变第一弹性元件的刚度和改变多个第二弹性元件的刚度两者来使阻尼器组件频率调谐成振动表面的变化的振动频率，所述第二弹性元件布置在板和质量体之间并与板和质量体接触，以便在阻尼器组件的阻尼操作期间响应于质量体相对于接触板的移动可弹性变形。

根据第二方面，提供了一种用于阻尼方向盘结构中的振动的频率调谐阻尼器组件，所述组件包括：

多个第一弹性元件；

接触板，该接触板可经由第一弹性元件连接到方向盘结构的振动表面，以便相对于振动表面是可移动的；

质量体，该质量体由接触板支撑，以便相对于接触板是可移动的；和

多个第二弹性元件，该多个第二弹性元件中的每一个布置在板和质量体之间并与板和质量体接触，以便在阻尼器组件的阻尼操作期间响应于质量体相对于接触板的移动可弹性变形，

其中，质量体以及所述第一弹性阻尼器元件和所述第二弹性阻尼器元件被构造为在阻尼器组件的阻尼操作期间作为频率调谐阻尼弹簧-质量体系统共同操作，该频率调谐阻尼弹簧-质量体系统被频率调谐成振动表面的振动。

根据第三方面，提供了一种用于阻尼方向盘结构中的振动的方法，所述方法包括：

经由多个第一弹性元件将接触板连接到方向盘结构的振动表面，以便允许接触板相对于振动表面移动；

将质量体连接到接触板，以便允许质量体相对于接触板移动；

将多个第二弹性元件布置在接触板和质量体之间并与接触板和质量体接触，以便在阻尼操作期间响应于质量体相对于接触板的移动可弹性变形；和

将第一弹性元件和第二弹性元件构造为与质量体一起形成阻尼弹簧-质量体系统，该阻尼弹簧-质量体系统被频率调谐成振动表面的振动。

根据第四方面，提供了弹性缓冲组件元件在频率调谐振动阻尼器组件中的用途，

所述阻尼器组件包括：板，其经由多个第一弹性阻尼器元件连接到方向盘结构的振动表面，以便相对于振动表面是可移动的；质量体，其由板支撑，以便在板的相对的前侧上相对于板是可移动的；以及弹性缓冲元件，其作为第二弹性阻尼器元件设置在板和质量体之间，

第二弹性阻尼器元件与第一弹性阻尼器元件和质量体一起形成频率调谐的阻尼质量体-弹簧系统，该阻尼质量体-弹簧系统被频率调谐成所述振动表面的振动。

根据第五方面，提供了一种制造用于阻尼方向盘结构中的振动的频率调谐的多个振动阻尼器组件的方法，所述多个阻尼器组件被频率调谐成相互不同的阻尼频率，

对于制造所述多个阻尼器组件中的每个阻尼器组件，所述方法包括：

-提供接触板，该接触板具有前侧、相对的后侧和延伸穿过接触板的多个安装开口；

-将多个弹性阻尼器元件插入到安装开口中，弹性阻尼器元件被布置成在接触板的后侧上连接到振动的方向盘结构；

-将质量体在接触板的前侧上安装在接触板上；

-在质量体和接触板之间布置多个弹性体缓冲元件作为间隔件，所述弹性体缓冲元件响应于将质量体安装在接触板上而被弹性压缩；以及

对于将所述多个振动阻尼器组件频率调谐成所述相互不同的阻尼频率，所述方法包括：

-选择所述多个阻尼器组件中的每个阻尼器组件的弹性体阻尼器元件的刚度，该刚度不同于其他阻尼器组件的弹性体阻尼器元件的刚度；和

-选择所述多个阻尼器组件中的每个阻尼器组件的弹性体缓冲元件的刚度，该弹性体缓冲元件的刚度不同于其他阻尼器组件的弹性体缓冲元件的刚度。

在优选实施例中，质量体可以包括气囊模块。气囊模块通常可包括表示其相当大重量的气体发生器。利用方向盘结构中的气囊模块的现有重量作为弹簧-质量体系统中质量的至少一部分，使得在设计阻尼器组件时可以减少重量增加。其它部件的重量，如接触板的重量，也可以形成频率调谐的弹簧-质量体系统中总质量的一部分。

本发明构思的共同特征是，整个动态阻尼操作(在此期间，弹性悬置的质量体被布置成相对于不希望的振动异相振动)不只使用现有技术中的单组弹性阻尼器元件，而且使用两组分开的弹性元件，该两组弹性元件在阻尼器组件中的两个不同的“接合部(interface)”中操作，但在整个阻尼操作中仍然一起操作。第一接合部在接触板和阻尼器组件可连接到的振动结构之间。第二接合部在接触板和质量体之间。该组第一弹性阻尼器元件被布置成作为整个阻尼弹簧-质量体系统的一部分在第一接合部中操作。该组第二弹性阻尼器元件被布置成也作为整个阻尼弹簧-质量体系统的一部分在第二接合部中操作。第一组弹性元件和第二组弹性元件被构造成与质量体一起形成频率调谐的弹簧-质量体系统，该系统被频率调谐成振动结构的振动。可以将本发明的弹簧-质量体系统视为耦合或串联耦合的动态弹簧-质量体系统，该系统包括相互作用或配合的两组弹性体元件，该两组弹性体元件被构造成与质量体一起形成完整的整个频率调谐阻尼系统。在许多情况下，这允许阻尼器组件被频率调谐，使得质量体将在阻尼操作期间执行目标反相运动。通常，“构造(configuring)”弹性元件的行为包括选择/调谐/改变弹性元件的刚度。

通过本发明的构思获得的优点是，与依赖于在接触板和振动表面之间的单个接合部处操作的单组弹性阻尼器元件的常规阻尼器解决方案相比，它使得可被频率调谐成较低频率的振动阻尼器组件的设计成为可能。通过使用除了一组第一弹性元件之外的布置在接触板和质量体之间的第二接合部处的一组第二弹性元件，并通过构造和选择第一弹性元件和第二弹性元件的刚度使得第一弹性元件和第二弹性元件都主动地参与整个动态阻尼操作，可以将整个弹簧-质量体系统调谐成较低的频率，而不必降低第一弹性元件的刚度。这反过来又是一个优点，因为降低第一弹性元件的刚度可能会导致组件中的各个部分由于重量的不希望的不对准。第一弹性元件不仅可以布置成具有频率阻尼功能，而且可以布置成具有相对于方向盘结构定位接触板的功能。如果为第一弹性元件选择了太低的刚度，这可能导致其上安装有质量体的接触板由于总重量而“下垂”到不希望的默认位置，任选地允许驾驶员以不希望的方式看到组件的内部结构部件。阻尼操作也可能受到部件的这种未对准的负面影响。本发明的构思使可以避免在一方面选择较低的刚度以达到较低的调谐频率但具有潜在的未对准后果，并且在另一方面选择较高的刚度以避免未对准但具有未达到目标的较低调谐频率的缺点之间的这种不希望的折衷。

质量体(例如气囊模块)可以由接触板支撑，以便在阻尼器组件的阻尼操作期间相对于接触板在线性方向和/或旋转方向上是可移动的。

在一些实施例中，质量体被布置成在阻尼器组件的阻尼操作期间相对于接触板至少执行线性运动，其中第二弹性元件被布置成响应于所述线性运动而经历剪切变形。这种线性运动可以在基本上平行于接触板并且基本上垂直于转向柱的主轴的平面内，例如在竖直方向和/或水平方向上。在某些情况下，阻尼器组件被设计成在不同方向上阻尼不同的频率。

在一些实施例中，质量体被布置成在阻尼器组件的阻尼操作期间相对于接触板至少执行旋转运动，其中第二弹性元件被布置成响应于所述旋转运动而经历交替的压缩/解压弹性变形。在某些情况下，在阻尼操作期间，质量体相对于接触板经受线性运动和旋转运动两者。

两组弹性元件的构造典型地可包括改变或选择第一弹性元件的刚度和第二弹性元件两者的刚度，以便获得用于阻尼系统的目标调谐频率。这个构造过程也可以被认为是调谐操作。第一弹性元件和第二弹性元件的刚度可以以各种方式变化，并且这些方式可以组合。在一些实施例中，可以通过改变第一和/或弹性元件中的每个或一些中的至少剪切刚度来改变刚度。在一些实施例中，可以通过至少改变材料硬度来改变刚度。在一些实施例中，可以通过改变弹性元件的物理设计和/或尺寸来改变刚度。改变刚度可以涉及单个元件的刚度的变化，但也可涉及作为一组的多个元件的刚度的变化，例如通过改变一组中的弹性元件的数量。在设计过程中，为了将整个阻尼组件频率调谐成方向盘结构的预期振动，仅作为示例，可首先选择第一弹性元件的刚度以获得第一“主”频率水平或间隔，而此后可选择第二弹性元件的刚度以在较小的步骤中微调组件。

第一弹性元件和第二弹性元件优选都由弹性体材料(例如橡胶)制造。

第一弹性元件和第二弹性元件可以在一种或更多种方面，例如关于结构、设计、材料、刚度、尺寸、安装、功能、操作模式、数量等彼此不同。

在一些实施例中，系统构造可以使得在阻尼操作期间，接触板相对于振动结构的运动大于质量体相对于接触板的运动。在其他实施例中，情况可以相反。

在一些实施例中，多个第二弹性元件可以包括弹性体材料的固体或均质体，而多个第一弹性元件可以包括更结构性设计的元件，例如圆柱形或套筒形元件。

在一些实施例中，质量体经由一个或更多个连接器元件连接到接触板，这些连接器元件不形成第二弹性元件的一部分。在这样的实施例中，第二弹性元件可以布置在接触板和质量体之间，而不将质量体机械地支撑在接触板上。在一些实施例中，第二弹性元件中的所有或至少一些仅机械地连接到接触板和质量体中的一个，并且仅与接触板和质量体中的另一个摩擦接合。两侧上的接合确保第二弹性元件在阻尼操作期间响应于质量体相对于接触板的运动而执行弹性变形。在替代实施例中，第二弹性元件还可以充当连接器元件，机械地连接到质量体和接触板两者。

在一些实施例中，第一弹性元件的数量可以与第二弹性元件的数量不同或相同。典型地，第一弹性元件的数量可以是3到4个，以便相对于方向盘结构正确地定位接触板。作为示例，第二弹性元件的数量可以是4个。

在不同的实施例中，第一弹性元件和第二弹性元件相对于接触板的实际位置可以不同。在一些实施例中，接触板可以设置有用于接收第一弹性元件的安装开口。在这些实施例中，第一弹性元件可以至少部分地位于接触板的面向振动表面的后侧上。在一些实施例中，第二弹性元件可以至少部分地位于接触板的面向质量体的前侧上。

在各种实施例中，质量体相对于接触板的位置也可以不同。在一些实施例中，质量体可以全部地位于接触板的前侧上，其中第二弹性元件至少部分地布置在质量体和接触板之间并与之接触。在替代实施例中，接触板可以具有用于接纳质量体的一部分的中心开口，该中心开口可选地部分地延伸到接触板的后侧。

在一些实施例中，多个第二弹性元件可包括弹性组装缓冲器(elastic assemblybuffers)，该弹性组装缓冲器被布置成在组装过程期间保持质量体和接触板之间的距离。这种缓冲器可以在组装前附接到接触板并由接触板支撑。当质量体通过一个或更多个单独的接触元件安装并连接到接触板时，组装缓冲器的前部部分可以与质量体摩擦接合接触，可选地是间接接合。在组装期间，组装缓冲器也可以被轻微地弹性压缩，以便以偏置状态安装在质量体和接触板之间。这样的组装缓冲器可以有利地吸收公差并避免质量体和接触板之间的任何不希望的直接接触。在这样的实施例中，根据本发明的构思，第二弹性元件的刚度被选择为使得第二弹性元件既可以作为形成整个频率调谐弹簧-质量体系统的主动部分的主动阻尼器元件操作，又可以在不存在振动时作为静态组装缓冲器操作。

在其中第二弹性元件具有充当动态阻尼元件和组装缓冲器的双重功能的实施例中，与仅需要缓冲器功能的情况相比，显著降低第二弹性元件的刚度可能是有利的。作为非限制性示例，可以选择80肖氏A的相对高的硬度仅用于获得静态组装缓冲器操作，而可以选择例如60肖氏A或更低、或可选地40肖氏A或更低的相对低的硬度用于获得连同质量体和第一弹性元件一起的动态频率调谐阻尼功能，以及组装缓冲器功能。

本发明构思的上述和其它特征和优点在权利要求中阐述，并在优选实施例的详细描述中进一步描述。

术语

在本公开中，多个弹性元件的“改变刚度”的动作被解释为调谐或调整弹性元件组的弹性刚度，使得弹性元件被构造成主动参与并有助于动态振动阻尼。关于第二弹性阻尼元件，“改变刚度”的动作通常意味着选择足够低的刚度以使第二弹性元件与第一弹性元件一起操作以执行整个动态阻尼操作。

在本公开中，“接触板”(在技术领域中有时也称为“喇叭板”)被解释为板状元件(可选地为多部分元件)，形成方向盘结构中的喇叭启动机构的一部分，所述接触板响应于驾驶员开启的喇叭启动而在一个方向上可移动，并在喇叭启动后由喇叭弹簧机构在相反方向上偏置，用于将接触板返回到默认位置。

附图简述

现在将参考附图描述本发明构思、本发明构思的一些非限制性优选实施例和本发明构思的另外优点，其中：

图1图示了交通工具的方向盘。

图2是减振阻尼器组件的实施例的分解前视图。

图3是图2中的阻尼器组件的分解后视图；

图4图示了正在安装的气囊模块。

图5图示了安装在方向盘结构上的阻尼器组件。

图6A和图6B是示出图4和图5所示的气囊模块的安装的较大比例的截面图。

图6C图示了气囊模块的运动。

图7A和图7B图示了第二弹性元件。

图8部分地以截面示出了阻尼器组件。

图9是主阻尼器单元的截面图。

图10A至图10C图示了在第一接合部处的接触板运动。

图11A和图11B图示了在第二接合部处的气囊模块线性运动。

图12A和图12B图示了在第二接合部处的气囊模块旋转运动。

图13是本发明构思的示意图。

图14A至图14C示出了第二弹性元件的替代实施例。

图15示出了第一弹性元件的替代实施例。

图16示出了第一弹性元件的另一替代实施例。

优选实施例的详细描述

本发明的构思总体上涉及频率调谐振动阻尼器(也称为动态阻尼器)的领域。这样的阻尼器可用于阻尼振动表面或结构(例如机动交通工具的方向盘或方向盘结构之类的振动部件)中的振动。动态振动阻尼器包括作为振动主体的至少一个质量体和至少一个弹性阻尼器元件。至少一个质量体和至少一个弹性阻尼器元件一起提供阻尼的弹簧-质量体系统，并且可以连接到振动结构。

选择质量体的重量以及弹性阻尼元件的刚度和阻尼以对振动结构提供阻尼作用，该振动结构可以预期以一个或更多个预定目标频率振动。当振动结构以目标频率振动时，优选地使质量体以与该结构基本相同但反相的频率振荡/共振，从而使结构的振动大体上被阻尼。质量体可以以比振动结构的振动振幅大得多的振幅振动。

图1示出了根据本发明构思的实施例的设置有频率阻尼器组件100的机动交通工具中的方向盘2。在本公开中，笛卡尔坐标系被使用如下：x轴与转向柱同轴。y轴和z轴基本上分别对应于水平方向和竖直方向。坐标系固定到方向盘和阻尼器组件，这意味着当驾驶员转动方向盘时，y轴和z轴的方向可能会改变。径向方向和周向方向与x轴有关。

来自路面和发动机的振动可能会传递到方向盘2。这些方向盘振动可能垂直于转向柱，如图1中的箭头Vy和Vz所示。在某些情况下，也可能有沿x轴的振动，如箭头Vx所示。方向盘2设置有减振阻尼器组件100(图4)，该减振阻尼器组件100被构造为动态地阻尼至少一些方向盘振动。特别地，选择阻尼器组件100的部件以将阻尼器组件100频率调谐成待阻尼的“问题振动”中的一个或更多个。

如本领域所知，方向盘2还设置有用于启动交通工具的喇叭(未示出)的喇叭启动机构。为此，喇叭启动垫4布置在方向盘2的中心处，以便在喇叭启动时由驾驶员按下。阻尼器组件位于喇叭启动垫4后方。当驾驶员按下喇叭启动垫4时，电开关闭合以启动喇叭。开关(未示出)可以例如为一个或更多个金属铆钉的形式，该金属铆钉由电枢3支撑并且在喇叭启动时与喇叭板20电接触。当驾驶员释放喇叭启动垫4时，喇叭启动机构借助于一个或更多个喇叭弹簧返回其非启动状态或初始状态。

布置在方向盘2的中心处的气囊模块10典型地包括至少可充气气囊和气体发生器11(图5)。在本实施例中，气囊模块10的重量，特别是气体发生器11的重量，被用作频率调谐弹簧-质量体系统的质量体的总重量的至少一部分。因此，可以避免或大幅减少为此目的使用单独的载重。

图2和图3是分解图，示出了动态减振阻尼器组件100的各种部件，以及其在方向盘结构的电枢3上的组装，如虚线所示。整个阻尼器组件100的主要部分包括气囊模块10(形成阻尼弹簧-质量体系统中的质量体的至少一部分)、接触板20(在本领域中有时也称为喇叭板)、多个第一弹性元件30和多个第二弹性元件40。阻尼器组件100布置在底座结构或电枢3上并由底座结构或电枢3支撑，方向盘2固定地连接到底座结构或电枢3。因此，方向盘2中的振动也存在于电枢3中。因此，在该实施例中，电枢3的面向阻尼器组件100的表面构成振动表面，振动表面的振动将被阻尼。

接触板20可以由金属或任何其他刚性材料制成。接触板可以平行于yz平面延伸。接触板可以设置有由模制在喇叭板20上的由相对刚性的塑料材料制成的塑料盖(未示出)，该塑料盖包括顶盖和底盖。接触板设置有多个开口22，每个开口布置成接纳第一弹性阻尼器元件30中的相关联的一个，如下所述。在所示的实施例中，圆柱形套筒围绕接触板14中的每个开口22布置，并在接触板14的前侧上方延伸。套筒可以与塑料盖模制成单件(onepiece)，从而刚性地连接到喇叭板20。在其它实施例中，可以省去套筒。接触板20还设置有多个较小的开口24，每个较小的开口24被布置为接纳第二弹性阻尼器元件40中的相关联的一个的一部分，如下文将进一步描述的。接触板20还设置有两个开口26，该开口26沿水平轴z彼此相隔一段距离布置，并且每个开口26被布置为接纳附接到气囊模块10的后侧并从气囊模块10的后侧突出的相关联的安装元件12。图2和图3还示出了三个螺栓50，每个螺栓50被布置成插入穿过开口22中的相关联的一个并穿过第一阻尼器元件30中的相关联的一个，并且被牢固地固定到电枢3的安装螺柱5。最后，图2和图3示出了用于接合气囊模块10的安装元件12的锁定弹簧60。锁定弹簧60以偏置状态安装。第一弹性元件30和第二弹性元件40可以由任何合适的弹性体材料(例如硅橡胶)制造。

如图9中以放大的比例示出的，每个弹性阻尼器元件30围绕管状滑动件70布置。在最终组装中，管状滑动件70被布置成在喇叭启动时沿着螺栓50的轴52滑动。滑动件70典型地可以由较刚性的材料制造。在所示的实施例中，弹性元件30和滑动件70可以预先制造为一个整个的阻尼器单元，在下文中称为“主阻尼器单元”。弹性元件30可以直接模制在滑动件70上。这可以通过2K注射模制来完成，其中使用一个单独的2K注射模制机器制造滑动件70和弹性体部件30。弹性元件30还可以进一步结合(例如机械结合和/或化学结合)到滑动件70。

在如图3所示的组装过程中，每个主阻尼器单元30+70从后侧穿过接触板20中的相关联的开口22插入。图9示出了处于其安装位置的主阻尼器单元。在插入期间，弹性元件30的径向扩大部分34径向变形以穿过开口22，然后再径向扩大以将弹性元件30锁定在适当位置。弹性元件30的中心部分形成接合开口20的边沿的接合表面34。这形成了接合部，来自电枢3的振动通过该接合部传递。弹性元件30的后端与偏置在主阻尼器单元和电枢3之间的喇叭弹簧80接合。

随后，在组装过程中，每个螺栓50的轴52穿过接触板20中的相关联的开口22并穿过相关联的主单元30、70插入。带螺纹的螺栓端部54牢固地固定到电枢3的安装螺柱5。由此，接触板20通过主阻尼器单元弹性地悬置在电枢3上。在动态阻尼操作期间，如图10A至图10C中的箭头Py和Pz所示，允许接触板20相对于电枢3执行振动运动。在一些实施例中，振动也可以在x方向上发生。

在每个螺栓50的最终紧固期间，获得对应的喇叭弹簧80的预压缩。作为非限制性示例，喇叭弹簧80可在组装期间被预压缩10毫米至7毫米，然后在喇叭启动时被进一步压缩一毫米或几毫米。

在最终组装状态下，螺栓头部可与弹性元件30的插入端部32轴向接合(可选地具有轻微的轴向弹性压缩)，以将端部32锁定在适当位置。在每个螺栓50的最终紧固期间，螺栓头部可以接合并轴向压缩弹性元件30，直到其插入端部与滑动件70的远端齐平。这种可选的最终压缩将更紧地锁定卡扣锁定凸起32，从而相对于接触板20更牢固地固定阻尼器单元。

图7B示出了在接触板20的前侧上预组装第二弹性元件40。如下面将更详细地描述的，第二弹性元件40可以具有双重功能，即在整个阻尼器组件100的动态阻尼器操作中充当主动动态阻尼器元件以及充当静态组装缓冲器。在本实施例中，四个第二弹性元件40基本上以正方形构型布置在接触板20上。其他数量和其他构型是可能的。每个第二弹性元件40包括主要部分、插入部分42和位于主要部分和插入部分之间的安装凹槽44。在所示的实施例中，主要部分是略微截头圆锥形的，而插入部分42也是截头圆锥形的，但具有更明显的圆锥角。在预组装过程中，每个第二弹性元件40的插入部分42被拉动或推动穿过接触板20中的相关联的安装开口24，直到开口24的边沿接合安装凹槽44以将元件40保持在适当位置。

在所示的实施例中，与更像套筒形状的第一弹性元件30相比，第二弹性元件40被制造为固体或均质体。材料可以是硅橡胶或具有所需刚度的任何其他合适的弹性体材料。

在上述经由主阻尼器单元30、70将接触板20附接到电枢3，以及上述将第二弹性元件40预组装到接触板20之后，气囊模块10可以安装在接触板20上。图4用虚线示出了气囊模块10的两个杆状安装元件12如何与接触板20中的开口26对准。气囊模块10向接触板20移动，直到安装元件12的圆锥形插入端部14插入穿过开口26。气囊模块10的最终位置如图5所示。

图6A和图6B示出了用于防止气囊模块20从接触板20脱离的机构。其他设计是可能的。在该实施例中，通过锁定弹簧60和形成在安装元件12中的接合凹槽16来完成接合。锁定弹簧60以偏置状态安装。如图6A所示，当安装元件12的尖端14穿过开口24插入时，倾斜部分将使锁定弹簧60侧向弯曲，直到锁定弹簧60卡扣回接合凹槽16中，如图6B所示。在该位置，防止气囊模块10从接触板20脱离。然而，如下文所论述的，气囊模块10仍然能够相对于接触板20略微移动。

根据本发明的构思，第二弹性元件40与接触板20和质量体10两者接合。在所示的实施例中，第二弹性元件40和质量体10之间的接合仅由摩擦力完成。第二弹性元件40的尺寸被设计成使得它们在如上所述的气囊模块10的最终安装期间将被轻微压缩，以便实现元件40和气囊模块10之间的摩擦接合。在将气囊模块10在接触板20上的这种组装期间，第二弹性元件40可以充当组装缓冲器，具有吸收制造公差的功能和防止气囊模块10的主要部分与接触板20之间直接接触的功能。

根据本发明的构思，该结构使得气囊模块10能够在动态阻尼操作期间相对于接触板执行各种运动。可能的运动可以在不同的实施例之间不同。图6C示出了一些主要的运动。

第一运动是如箭头Mz所示的线性运动或平移运动。在所示的示例中，气囊模块10(即，阻尼弹簧-质量体系统的质量体的主要部分)能够相对于接触板20在竖直z方向上执行线性运动。这种线性运动通过安装元件12和开口24的边沿之间的小的径向环形游隙(annular play)d而成为可能。锁定弹簧60的弹性弹簧特性将允许这种运动，同时保持与安装元件12的接合。在一些实施例中，在y方向和/或x方向上的线性移动也是可能的。

第二运动是旋转运动，如图6C中的箭头Mr所示。在所示的示例中，气囊模块10能够在阻尼操作期间相对于接触板20执行旋转运动Mr。在该示例中，旋转轴线将基本上由与锁定弹簧60的接合点确定，即相对于水平轴线的旋转，其中质量体10在阻尼操作期间略微上下移动。

现在将特别参考图10A至图10C、图11A和图11B、图12A和图12B以及图13，更详细地讨论根据本发明构思的总体动态阻尼操作。

图13是用于解释发明构思的示意图(不是按比例绘制的)。附图标记I1和I2分别表示第一接合部和第二接合部。第一接合部I1在接触板20和电枢3之间，具有“问题振动”Vy和/或Vz。第二接合部I2在接触板20和质量体10(这里由气囊模块10表示)之间。第一弹性元件30布置在第一接合部I1处，第二弹性元件40布置在第二接合部I2处。

如图13中的虚线圆30和40所示，每个第一弹性阻尼器元件30具有弹簧特性S1和阻尼特性D1，每个第二弹性阻尼器40元件具有弹簧特性S2和阻尼特性D2。弹簧特性S1和S2可以彼此不同，阻尼特性D1和D2可以彼此不同。

气囊模块10的质量、第一弹性元件30的刚度和第二弹性元件40的刚度被构造为使得质量体、第一弹性元件30和第二弹性元件40在阻尼器组件的动态阻尼操作期间作为频率调谐的阻尼弹簧-质量体系统共同操作，该阻尼弹簧-质量体系统被频率调谐成振动表面或结构3的振动Vy。换句话说，该构造使得在阻尼操作期间，阻尼器组件100将在接合部I1和I2处都具有阻尼振动运动。接触板20将经受相对于电枢3的振动运动(例如Pz)，并且质量体120将经受相对于接触板20的振动运动(例如Mz和/或Mr)。接触板20和其他次要部分的重量也可以被认为是整个阻尼器系统的质量体的一部分。

根据本发明的构思，整个阻尼操作因此不只包括在现有技术中的一个接合部处的阻尼操作，还包括通过两组不同的弹性元件在两个不同的接合部I1和I2处的阻尼操作，这两组弹性元件的刚度被选择为使得这两组并与质量体一起形成整个“耦合”阻尼弹簧-质量体系统，该“耦合”阻尼弹簧-质量体系统的频率被调谐成待阻尼的振动。

在设计过程中，弹性元件30和40的刚度响应于要被阻尼的振动的预期频率而变化/调谐。还必须考虑气囊模块10的重量。设计参数典型地将被选择为使得气囊模块10(即质量体)以振动的问题频率(例如Vz)振动，但是异相。在该运动期间，由于为第二弹性元件40选择适当的刚度，不只在第一接合部I1中会有相对阻尼运动，而且在第二接合部I2中也会有相对阻尼运动。

图10A中的箭头Py和Pz表示在第一接合部I1中接触板20相对于电枢3的可能的线性阻尼运动。在这样的运动期间，第一弹性元件30将受到本领域中已知的弹性变形。在该实施例中，弹性变形将包括弹性元件30的中心部分34的径向压缩/解压。在一些实施例中，在第一接合部I1中也可以在x方向上存在阻尼运动。

图11A中的箭头My和Mz表示在第二接合部I2处气囊模块10相对于接触板20的可能的线性阻尼运动。在这种线性/平移运动期间，第二弹性元件40将经受弹性变形。如图11B中以较大比例示出的，当质量体10相对于接触板20在水平和/或竖直方向上移动时，这种弹性变形将基本上是元件40的剪切变形。如上所提到的，在第二弹性元件40中还可以同时存在轻微的轴向压缩，以确保与气囊模块10的摩擦接合。

图12A中的箭头Mr表示在第二接合部I2处气囊模块10相对于接触板20的可能的旋转阻尼运动。在这种旋转运动Mr期间，第二弹性元件40将主要经受如图12B所示的交替的压缩/解压。

不管在第二接合部I2处仅有线性/平移气囊模块阻尼运动，还是仅有旋转运动，或者两者的组合，将取决于几个因素。这些因素包括问题振动的性质(频率、振幅、频率变化等)、弹性元件30和40各自的数量以及它们的放置构型。关于在x方向上的运动，由于锁定弹簧60优选地足够强以保持第二弹性元件40弹性偏置或压缩，因此在本实施例中第二接合部I2中的动态阻尼效应主要或全部局限于在y和z方向上的运动和/或旋转运动。

如上文所提到的，本发明构思的一个特殊优点是，通过使用在两个不同接合部I1、I2处操作的相互作用的两组弹性阻尼器元件30、40，可以达到显著较低的调谐频率而没有任何负面后果。例如，实验已经表明，如所描述的组件(但在第二接合部处不使用任何阻尼器功能)可以达到大约32Hz的调谐频率，而在动态阻尼操作中还使用硬度为40肖氏A的第二组弹性阻尼器40，可以达到大约20Hz的调谐频率，即大约40％的频率降低。

换句话说，本发明使得有可能达到比仅由以相同的设计操作但不与第二接合部I2中的第二组弹性阻尼器的阻尼操作组合的同一组第一弹性阻尼器可达到的最低阻尼频率低X％的组合的或总体的动态系统阻尼频率，其中X可以是至少10％、至少20％、至少30％或更高的值中的任何一个。

替代方案

上面描述的和如图中所示的实施例可以以许多方式变化。

在所示的实施例中，第二弹性元件最初机械地附接到接触板20，并且仅通过摩擦力与质量体10接合。在替代实施例中，可以使用机械倒置解决方案，或者可以在两端处存在机械/化学接合。

图14A至图14C示出了第二弹性元件40'的变型。在该替代方案中，元件40'的主要部分是波纹管状的，具有多个周向延伸的肋条或凸缘46'。凸缘46'的数量和设计构成了用于改变弹性元件刚度的附加调谐参数。此外，本实施例和前面的实施例都可以以不同的方式变化。元件40、40'可以是具有内孔的套筒形状，内孔的大小和尺寸可以构成附加的调谐参数。此外，元件的横截面可以改变。

图15和图16示出了第一弹性元件30的替代实施例。图15示出了带肋条的第一弹性元件130，其具有由空间131分开的多个周向分布的肋条132。肋条132从元件1232的后基部向元件130的前插入端部延伸。如在前面的实施例中，弹性元件130模制在由更刚性的材料制成的滑动件70上。在模制期间，元件130通过形成在滑动件70的凸缘74中的开口75机械地固定到滑动件70，其中136处的弹性材料将部分130和70锁定在一起。如在前面描述的实施例中，每个肋条132在其插入端部处具有径向扩大部分，该径向扩大部分具有前向斜坡表面132a和后向斜坡表面132b。卡扣锁定机构基本上是相同的，但是由于带肋条的构型，可以使插入到接触板的开口22中变得更容易。带肋条的构型还提供了额外的调谐选项。

弹性元件130还设置有具有第一轴向高度的第一组轴向定向螺柱134a和具有第二轴向高度的第二组轴向定向螺柱134b，第二轴向高度小于第一轴向高度。第一螺柱134a限定在将弹性元件130插入接触板开口22期间的插入止动件。螺柱134a还提供解耦作用，使得元件130的基部部分和接触板20的后侧之间的摩擦接合不干扰阻尼操作。第二组螺柱134b在喇叭启动期间操作。当在喇叭启动期间接触板20向电枢3移动时，较小的螺柱134a最初被轴向压缩。当较小的螺柱与较大的、较低的螺柱134b齐平时，两组螺柱134a和134b一起为喇叭启动运动提供更刚性的轴向止动。在前面的图中所示的第一弹性元件30的实施例也可以提供这样的第一螺柱，并且可选地还提供这样的第二螺柱。

在申请人的WO 2019/129512A1中完整描述了该设计以及该设计在图15中的操作和优点，该申请人的WO 2019/129512A1的公开内容通过引用并入于此。

图16示出了图15中的设计的变型，其还包括与弹性元件130模制成单件的集成的喇叭弹簧138，并且该喇叭弹簧可以取代前面实施例中的独立弹簧80。这种集成的喇叭弹簧也可用于第一弹性元件30的无肋条设计中。

在所示的实施例中，引导轴52是螺栓50的拧入到振动基部结构3中的部分。引导轴可以不同地实施，例如与振动结构3制成单件的引导轴，并且可选地，该引导轴具有用于通过螺母固定组件的自由螺纹端。此外，在一些实施例中，可以使螺栓50在相反的方向上定向，即改为拧入喇叭板中。

在其他实施例中，第一弹性元件30、130的外接合表面可仅在阻尼器单元构造成仅在某些特定方向上传递振动时才在某些方向上存在。这可以以各种方式实施，例如通过在喇叭板的安装开口中布置限定周向限制的内接合表面的内突出部分，例如在套筒上的内突出部分。这也可以通过将弹性阻尼器元件30、130设计成仅在某些方向上具有接合表面来实施。在其中一个单个的阻尼器单元被布置成仅在特定方向上传递振动的这样的实施例中，整个组件可以包括多个阻尼器单元，这些阻尼器单元被布置成处理不同方向上的振动。

Claims (18)

1.一种对振动阻尼器组件进行频率调谐的方法，所述振动阻尼器组件用于阻尼方向盘结构中的振动，

其中，所述振动阻尼器组件包括质量体和接触板，所述接触板具有面向所述质量体的前侧和布置成面向所述方向盘结构的振动表面的后侧，所述接触板能够经由多个第一弹性元件连接到所述振动表面，以便能够相对于所述振动表面移动，以及

其中，所述质量体由所述接触板支撑；

所述方法包括通过改变所述第一弹性元件的刚度和改变多个第二弹性元件的刚度两者来使所述阻尼器组件频率调谐成所述振动表面的变化的振动频率，所述第二弹性元件布置在所述板和所述质量体之间并与所述板和所述质量体接触，以便在所述阻尼器组件的阻尼操作期间能够响应于所述质量体相对于所述接触板的移动而弹性变形。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述改变所述第二弹性元件的刚度包括至少改变所述第二弹性元件的剪切刚度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述改变所述第二弹性元件的刚度包括至少改变所述第二弹性元件的材料硬度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二弹性元件的所述材料硬度被选择为60肖氏A或更小。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二弹性元件的所述材料硬度被选择为40肖氏A或更小。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述质量体包括气囊模块。

7.一种用于阻尼方向盘结构中的振动的频率调谐阻尼器组件，所述组件包括：

多个第一弹性元件；

接触板，所述接触板能够经由所述第一弹性元件连接到所述方向盘结构的振动表面，以便能够相对于所述振动表面移动；

质量体，所述质量体由所述接触板支撑，以便能够相对于所述接触板移动；和

多个第二弹性元件，所述第二弹性元件中的每一个布置在所述板和所述质量体之间并与所述板和所述质量体接触，以便在所述阻尼器组件的阻尼操作期间能够响应于所述质量体相对于所述接触板的移动而弹性变形，

其中，所述质量体以及所述第一弹性阻尼器元件和所述第二弹性阻尼器元件被构造为在所述阻尼器组件的阻尼操作期间作为频率调谐的阻尼弹簧-质量体系统共同操作，所述阻尼弹簧-质量体系统被频率调谐成所述振动表面的振动。

8.根据权利要求7所述的阻尼器组件，其中所述质量体经由一个或更多个连接器元件连接到所述接触板，所述一个或更多个连接器元件不形成所述第二弹性元件的一部分。

9.根据任一项权利要求7或8所述的阻尼器组件，其中所述质量体由所述接触板支撑，以便在所述阻尼器组件的阻尼操作期间能够相对于所述接触板线性地和/或旋转地移动。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的阻尼器组件，其中所述质量体布置成在所述阻尼器组件的阻尼操作期间相对于所述板至少执行线性运动，并且所述第二弹性元件布置成响应于所述线性运动而经历剪切变形。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的阻尼器组件，其中所述质量体布置成在所述阻尼器组件的阻尼操作期间相对于所述接触板至少执行旋转运动，并且所述第二弹性元件布置成响应于所述旋转运动而经历交替的压缩/解压变形。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的阻尼器组件，其中所述第二弹性元件包括弹性组装缓冲器，所述弹性组装缓冲器被布置成保持所述质量体和所述接触板之间的距离。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的阻尼器组件，其中所述第二弹性元件中的至少一些机械地连接到所述接触板和所述质量体中的一个，并且与所述接触板和所述质量体中的另一个摩擦接合。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的阻尼器组件，其中所述质量体包括气囊模块。

15.一种用于阻尼方向盘结构中的振动的方法，所述方法包括：

经由多个第一弹性元件将接触板连接到方向盘结构的振动表面，以便允许所述接触板相对于所述振动表面移动；

将质量体连接到所述接触板，以便允许所述质量体相对于所述接触板移动；

将多个第二弹性元件布置在所述接触板和所述质量体之间并与所述接触板和所述质量体接触，以便在阻尼操作期间能够响应于所述质量体相对于所述接触板的移动而弹性变形；和

将所述第一弹性元件和所述第二弹性元件构造为与所述质量体一起形成阻尼弹簧-质量体系统，所述阻尼弹簧-质量体系统被频率调谐成所述振动表面的振动。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述构造包括选择所述第一弹性元件的刚度和所述第二弹性元件的刚度，以将所述阻尼弹簧-质量体系统频率调谐成所述振动表面的所述振动。

17.弹性缓冲组件元件在频率调谐振动阻尼器组件中的用途，

所述阻尼器组件包括：板，其经由多个第一弹性阻尼器元件连接到方向盘结构的振动表面，以便能够相对于所述振动表面移动；质量体，其由所述板支撑，以便能够在所述板的相对的前侧上相对于所述板移动；以及弹性缓冲元件，其作为第二弹性阻尼器元件设置在所述板和所述质量体之间，

所述第二弹性阻尼器元件与所述第一弹性阻尼器元件和所述质量体一起形成频率调谐的阻尼质量体-弹簧系统，所述阻尼质量体-弹簧系统被频率调谐成所述振动表面的振动。

18.一种制造频率调谐的多个振动阻尼器组件的方法，所述多个阻尼器组件用于阻尼方向盘结构中的振动，所述多个阻尼器组件被频率调谐成相互不同的阻尼频率，

对于制造所述多个阻尼器组件中的每个阻尼器组件，所述方法包括：

提供接触板，所述接触板具有前侧、相对的后侧和延伸穿过所述接触板的多个安装开口；

将多个弹性体阻尼器元件插入所述安装开口中，所述弹性体阻尼器元件被布置成在所述接触板的所述后侧上连接到振动的方向盘结构；

将质量体在所述接触板的所述前侧上安装在所述接触板上；

在所述质量体和所述接触板之间布置多个弹性体缓冲元件作为间隔件，所述弹性体缓冲元件响应于将所述质量体安装在所述接触板上而被压缩；

以及

对于将所述多个振动阻尼器组件频率调谐成所述相互不同的阻尼频率，所述方法包括：

选择所述多个阻尼器组件中的每个阻尼器组件的所述弹性体阻尼器元件的刚度，所述刚度不同于其他阻尼器组件的弹性体阻尼器元件的刚度；和

选择所述多个阻尼器组件中的每个阻尼器组件的弹性体缓冲元件的刚度，所述弹性体缓冲元件的所述刚度不同于其他阻尼器组件的弹性体缓冲元件的刚度。

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