CN1773143A - 柔性减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明有关用于链条的柔性减震器。该减震器最好包括弹性体本体和金属衬套。该柔性特征使得该减震器以负间隙(negative clearance)定位在链条的背面而不会引起会导致减震器表面过度磨损的表面过载，从而提高了减震器在应用中的有效性。该柔性减震器的另一个优点是减少了与减震器制造和将减震器组装到链系统有关的成本。

Description

柔性减震器
技术领域
本发明涉及链条领域，尤其涉及用于消除链条束共振的减震器。
相关技术的描述
减震器是消除由链条束共振造成的链条束运动的装置。减震器防止或限制链条振动。在1980年3月18日授权给Horner等人的美国专利No.4,193,314“定时链条减震器(Timing Chain Snubber)”中，减震器接触链条的内侧表面以防止它向内运动。在1999年11月23日授权给Capucci的美国专利No.5,989,138“带有可调减震器的张力器(Tensioner with Adjustable Snubber)”中，减震器与链条张紧器相结合，接触链条的外侧表面以防止向外运动。
原先的减震器设计一般是由粘合到金属支架上的弹性体表面形成。对于该金属支架设计，已经发现有两个主要问题。第一个问题是现有技术中减震器的性能受到安装孔的位置公差的很大影响。这种影响很大以致于经常需要在组装期间作某些形式的调整以获得最佳效果。2003年4月29日授权给Young等人的美国6,554,728号专利“无紧固件的链条减震器(Fastenerless Chain Snubber)”阐述了该问题，该减震器无安装孔。该减震器本体是塑料的但可以含有钢板以便加固。该减震器有两臂，凭借这两个臂该减震器安装到链条壳形成的两个连接槽中。
对于现有技术的金属支架设计，第二个问题是它没有有效地将减震器与链系统的罩隔离开，链条束的振动被自由地传给了车辆。
在本领域，需要有一种柔性减震器，这种减震器在组装过程中不需要调试并且有效地将链条振动与车辆的其余部分隔离开。
发明内容
本发明有关用于链条的柔性减震器。该减震器最好包括弹性体本体和金属衬套。该柔性特征使得该减震器以负间隙定位在链条的背面而不会引起可能导致减震器表面过度磨损的表面载荷，从而提高了减震器在应用中的有效性。该柔性减震器的另一个优点是减少了与减震器制造和将减震器组装到链系统有关的成本。
该用于链条的柔性减震器包括减震器本体和柔性腔，该减震器本体具有用于接触链条的凸出接触面，该柔性腔与该凸出接触面相邻并延伸穿过该减震器本体。该柔性腔最好是椭圆形。在本发明的一个实施例中，片簧位于该柔性腔中以便向接触面的方向施加力。该减震器本体最好由弹性体制成。在某些实施例中，该减震器本体由第一弹性体制成而接触面由第二弹性体制成，其中该第二弹性体比该第一弹性体硬。在一优选实施例中，该减震器还包括将减震器安装到应用壳上的安装部件。在另一个优选实施例中，安装部件包括穿过该减震器本体的至少两个孔，其中该柔性腔位于孔和接触面之间。在本发明的另一个实施例中，该减震器本体由第一材料制成而该柔性腔填充有弹簧刚度比该第一材料低的第二材料。在又一个优选实施例中，该减震器还包括多个从减震器本体延伸到柔性腔中的相对的齿，这些齿最好沿柔性腔的长度形成并且偏移，从而该减震器具有可变的弹簧刚度。
附图说明
图1是本发明第一实施例的侧视图；
图2是沿图1的2-2线所取的截面图；
图3是本发明的具有片簧的第二实施例的侧视图；
图4是沿着4-4线的图3的实施例的截面图；
图5是具有由第二弹性体制成的接触面的本发明第三实施例的侧视图；
图6是沿6-6线的图5的实施例的截面图；
图7是具有带齿的柔性腔的本发明第四实施例的侧视图；以及
图8是接触图7中减震器的链条。
具体实施方式
本发明的减震器防止伴随着共振情况的侧向运动。本发明减震器的柔性接触面使减震器在与链条背面保持理想零间隙状况的同时被定位得不很精确。这是通过在链条增加张力时使链条容易地驱动接触面来实现的。该特征在其加入到链条系统期间通过增加安装孔定位公差和减小调节操作来减少成本。该完全柔性的设计比现有技术中减震器吸收更多的链条系统引起的振动，因此改善了链条系统的噪音-震动-颠簸性能(noise-vibration-harshness(NVH))。弹性体或弹性材料在本发明中被限定为具有弹性特性的聚合材料，因此它在拉伸力的作用下快速伸展，伸展时具有高的抗拉强度和模量，当应力释放时它就快速收缩以便恢复其原来尺寸。
减震器最好是接触链条的外侧表面或人们常说的链条的背面。减震器不能直接限制链条向相反方向的运动。减震器可以安装在链条的内侧，在这种情况下，它接触链条的内侧并限制在那个方向的链条运动。但是，因为无声链上的齿会接触该弹性体材料，减震器材料的损耗一般会增加。由于这个原因，减震器通常被安装在链条的外侧。
本发明的设计将减震器与应用壳隔离得比现有技术的减震器的金属支架要好。弹性体的损耗模量比通常制成金属支架的铝大，因此，实际上，进入本发明减震器的总能量的更小的部分被传给了应用壳。总能量的其余部分表现为热能并耗散回到应用中。减震器的柔性特征也吸收一些能量。具有弹簧刚度的柔性面需要一些能量加以驱动，这造成了更少的能量可以通过减震器本体传到应用壳中。
参见图1，本发明的柔性减震器(11)具有一减震器本体(12)，该减震器本体(12)具有用于接触链条的减震器接触面(13)。在图1中，该减震器通过带有衬套(16)和(17)的安装孔(14)和(15)被安装。该柔性减震器具有一位于接触面(13)后面的柔性腔(18)。尽管如附图所示该减震器通过安装孔(14)和(15)安装，但是对于本发明的任何实施例来说替代性的安装机构也是可能的。例如，该减震器可以具有模制到其中的特征，该特征与应用壳中的类似特征(如，燕尾榫)相联系，正如无支架减震器中的一样。该特征使得不需要安装例如螺钉等五金件。
该减震器本体最好是由弹性体材料制成。任何具有与减振装置中使用的弹性体聚合物相类似的损耗模量的材料都是减震器本体(12)优选材料。这些材料包括但不限于丙烯腈-丁二烯(腈或NBR)，氢化丁腈(HNBR)，和乙烯-丙烯酸共聚物(EAR)。该减震器接触面(13)的优选材料是羧酸腈(COX-NBR)，因为该材料具有比NBR材料更好的耐磨性。
其它弹性体聚合物，例如Butyl(天然橡胶)的使用也是可能的。但是选择该材料的限定因素中的一个是该材料在高温多油的环境下能够工作的能力。该减震器材料的另一个关键特性是当其靠着链条运行时的耐磨性。接触该减震器材料的链的表面会侵蚀该减震器材料，这就改变了链条和减震器之间的间隙，从而造成该减震器在控制链条运动方面的性能的下降。
该接触面(13)是柔性的，并且凭着由链条施加的一个力移动。该柔性表面允许在组装过程中更大的公差并且允许该减震器具有相对于链条背面的负公差。该减震器的柔性被设计为足够硬以抵御链条共振但是还要足够柔性以使接触面上的力最小。在该实施例中，柔性由减震器本体(12)的材料的硬度以及位于减震器(11)的接触面(13)后面的柔性腔(18)的大小和形状控制。
对于任何材料，用于使减震器的接触面(13)发生位移的力随着减震器的几何结构而变化。例如，当接触面(13)被制得较薄时，所产生的偏移就集中在这个较薄的区域。如果减震器的两端比接触面(13)还薄，就远离接触面(13)的一具体区域并朝向减震器的两端进行偏移，从而造成整个减震器接触面(13)的移动。所有这些设计都可能具有不同的弹簧刚度或偏移-力特性。同样，对于任何既定的几何结构，偏移-力特性都会通过改变材料硬度特性得到改变。
腔(18)的形状在很多方面是重要的。腔的重量决定设置到该设计中的柔性量。它也直接影响本设计所允许的侧向链条运动。在腔两端的形状影响应力分布并最好被优化以最大化疲劳寿命。该腔的总形状影响了弹簧刚度和变形的位置。这影响减震器减小链条束共振的效果以及影响减震器的多大接触面与链条背面接触。该腔最好为椭圆形。椭圆形在本发明中被限定为具有细长形状使得一个尺寸比第二尺寸大很多。
在另一个实施例中，该腔中被填充有一低弹簧刚度材料。低硬度(durometer)弹性体，例如在运动鞋或泡沫材料中发现的凝胶等材料是优选的。该材料必须与高温和这些应用中使用的油相匹配。其它填充物如金属或塑料支撑物也可以被用于增加接触面弹簧刚度。
优选用于填充该腔的一种材料是Dupont Hytrel，一种热塑聚酯弹性体。这种材料提供良好的化学和温度耐性并且可以被注塑到减震器腔中。它可在一个硬度范围内，因此可以使用一个低硬度等级来吸收减震器腔内的能量。
参见图2，该图示出了沿图1中2-2线所取得的柔性减震器的横截面。衬套(16)插入减震器本体(12)的安装孔(14)内用于安装减震器。柔性腔(18)的横截面也可以看到。
在本发明的另一个实施例中，减震器在柔性腔内侧具有一用于支撑接触面的薄金属片簧，这减少了重量，改善了包装，增强了减震器的耐用性和促进了减震器的接触面形状的保持。其它材料例如塑料也可以用于支撑接触面。其它类型的弹簧也可以使用。例如盘簧可以用于提供局部支持，而片簧则支持较大区域。
参见图3，本发明的柔性减震器(31)具有减震器本体(32)，该减震器本体(32)具有用于接触链条的减震器接触面(33)。在图3中，该减震器通过带有衬套(36)和(37)的安装孔(34)和(35)被安装。该柔性减震器具有一位于接触面(33)后面的柔性腔(38)。该接触面(33)是柔性的，并且凭着链条施加的一个力移动。该柔性表面允许在组装过程中更大的公差并且允许该减震器具有相对于链条背面的负公差。该减震器的柔性被设计为足够硬以抵御链条共振但是也要足够柔性以使接触面上的力最小。在该实施例中，柔性由减震器本体(32)材料的硬度、柔性腔(38)的大小和形状以及位于减震器(31)接触面(33)后面的片簧(39)控制。
参见图4，该图示出了沿图3中4-4线所取得的柔性减震器的横截面。衬套(36)插入减震器本体(32)的安装孔(34)内用于安装减震器。柔性腔(38)以及该柔性腔内的片簧(39)的横截面也可以看到。
在本发明的另一个实施例中，减震器由两种不同的弹性体制成，每种弹性体具有不同的硬度计数值或硬度。
参见图5，本发明的柔性减震器(51)具有一减震器本体(52)，该减震器本体(52)具有用于接触链条的减震器接触面(53)。在图5中，该减震器通过带有衬套(56)和(57)的安装孔(54)和(55)被安装。该柔性减震器具有一位于接触面(53)后面的柔性腔(58)。该接触面(53)是柔性的，并且凭着链条施加的一个力移动。该柔性表面允许在组装过程中更大的公差并且允许该减震器具有相对于链条背面的负公差。该减震器具有一条沿减震器接触面(53)的第一弹性体材料。该减震器具有比第一材料硬度低的构成减震器本体其余部分的第二弹性体材料(60)。该减震器的柔性被设计为足够硬以抵御链条共振但是足够柔以使接触面上的力最小。在该实施例中，柔性由减震器本体(52)材料的硬度、柔性腔(58)的大小和形状以及减震器(51)接触面(53)的材料(59)的厚度和硬度控制。
减震器本体的材料特性最好是使得阻尼效果最大化，而耐磨性较不重要。因此损耗模量应该高。本实施例中减震器本体的材料包括但不限于低硬度腈和EAR材料。接触面材料特性应当优先是耐磨性高而阻尼特征较不重要。本实施例中接触面的材料包括但不限于高硬度NBR材料和HNBR材料以及COX-NBR材料。
选择材料的硬度使得接触面一般是由较高硬度材料构成，以提供耐磨性，而减震器本体一般是由较低硬度材料构成从而具有高能量吸收性。在优选的实施例中，该高硬度弹性体延伸高达接触面厚度的50％。
参见图6，该图示出了沿图5中6-6线所取得的柔性减震器的横截面。衬套(61)插入减震器本体(52)的安装孔(54)内用于安装减震器。柔性腔(58)以及该第一弹性体材料(56)的横截面也可以看到。
本发明的另一个实施例包括片簧和减震器本体，该减震器本体包括两种具有不同硬度的不同弹性体。该减震器具有一条沿减震器接触面的第一弹性体材料。该减震器具有比第一材料硬度低的构成减震器本体其余部分的第二弹性体材料。
在一优选实施例中，该腔附带有看似偏移齿的特征。这些特征用于将可变的弹簧刚度设计到该弹性特征中。当该减震器受到挤压所述齿彼此接触。在一实施例中，齿具有直的侧面并汇聚一点。在另一个实施例中，齿具有凸形的弯曲表面。齿会在被施加更多的力时以与初始程度不同的程度发生偏移。
参见图7，该图示出了带有齿的优选实施例。在该实施例中，柔性减震器(71)具有减震器本体(72)，该减震器本体(72)具有用于接触链条的减震器接触面(73)。在图7中，该减震器通过带有衬套(76)和(77)的安装孔(74)和(75)被安装。该柔性减震器具有位于接触面(73)后面的柔性腔(78)。该接触面(73)是柔性的，并且凭着链条施加的一个力移动。该柔性腔(78)具有齿(79)，该齿(79)在挤压柔性腔时发生偏移。该柔性表面允许在组装过程中更大的公差并且允许该减震器具有相对于链条背面的负公差。该减震器的柔性被设计为足够硬以抵御链条共振但是还要足够柔性以使接触面上的力最小。在该实施例中，柔性由减震器本体(72)的材料的硬度、柔性腔(78)的大小和形状以及柔性腔中的齿(79)的大小、形状、位置和数量控制。
参见图8，该图示出了链条(81)的一部分接触减震器(83)的接触面(82)，该减震器具有延伸进柔性腔(85)的齿(84)。链条中的张力引起减震器变形使得接触面的曲率减小。柔性腔变得紧凑，从而上下排齿形成接触点(86)。随着接触面上的压力增加超过了图8所示的点，该两排齿开始相互作用，上排齿渐进地支撑底排并抵抗接触面的变形。因此，在来自链条的压力使柔性腔变形超过齿对齿接触的点时，该部件向该减震器提供逐渐增强的弹簧刚度，从而该减震器具有可变的弹簧刚度。
因此，本文中描述的本发明的实施例被理解为仅仅示出了本发明原理的应用。在本文中提及具体实施例的细节并非是想限定权利要求的范围，而权利要求描述了被认为是本发明核心内容的特征。

Claims (11)

1.一种用于链条的柔性减震器，包括一减震器本体，该减震器本体具有：
用于接触链条的凸形接触面；以及
与凸形接触面相邻的并延伸穿过该减震器本体的柔性腔，使得当链条施加一力时该接触面就向该柔性腔偏移。
2.如权利要求1所述的减震器，其特征在于：该柔性腔是椭圆形的。
3.如权利要求1所述的减震器，还包括位于该柔性腔内并向接触面方向施加力的片簧。
4.如权利要求1所述的减震器，其特征在于：所述减震器本体是由弹性体制成。
5.如权利要求1所述的减震器，其特征在于：所述减震器本体是由第一弹性体制成，所述接触面是由第二弹性体制成。
6.如权利要求5所述的减震器，其特征在于：所述第二弹性体比所述第一弹性体硬。
7.如权利要求1所述的减震器，其特征在于：所述减震器还包括用于将减震器安装到应用壳上的安装特征。
8.如权利要求7所述的减震器，其特征在于：所述安装特征包括至少两个穿过减震器本体的孔，其中所述柔性腔位于所述孔和接触面之间。
9.如权利要求1所述的减震器，其特征在于：所述减震器本体由第一材料制成，该柔性腔中填充有弹簧刚度比第一材料低的第二材料。
10.如权利要求1所述的减震器，其特征在于：所述减震器还包括多个从减震器本体延伸到柔性腔中的相对的齿。
11.如权利要求10所述的减震器，其特征在于：所述齿沿柔性腔的长度形成，所述齿偏移使得该减震器具有可变的弹簧刚度。
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