KR20160089396A

KR20160089396A - 댐핑 유체 장치들, 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR20160089396A
Application number: KR1020167015487A
Authority: KR
Inventors: 스코트 케이. 톰슨; 데이비드 알. 돕스; 해리스 하릴로비치; 크리스토퍼 와이런트
Original assignee: 로오드 코포레이션
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2016-07-27
Also published as: WO2015076879A1; JP2016537572A; BR112016011822B1; JP6541656B2; EP3074658A1; EP3074658B1; US9951841B2; CN105917135A; US20160273608A1; BR112016011822A2; CN105917135B

Abstract

본 요지는 개선된 댐핑 유체 장착 장치들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이며, 여기서 댐핑 유체 장착부(100)는 내부 부재(110), 내부 부재(110)의 외부 표면에 부착되는 탄성중합체 섹션(130), 그리고 점성 유체(300)를 포함하는 컵(200)을 포함한다. 탄성중합체 섹션(130)은, 탄성중합체 윤곽부를 따라 가변하는 외경을 가지며, 그리고 컵의 클림핑된 부분은 탄성중합체 섹션(130) 내로 반경 방향으로 클림핑되어, 클림핑되는 부분은 탄성중합체 섹션(130)을 선-압축하고, 그리고 탄성중합체 윤곽부를 실질적으로 모방한다.

Description

댐핑 유체 장치들, 시스템들 및 방법들 {DAMPING FLUID DEVICES, SYSTEMS AND METHODS}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은, 2013년 11월 25일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제 61/908,199호의 그리고 2014년 2월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제 61/941,650호의 이익을 주장하고, 그리고 이들을 인용에 의해 포함한다.

본원에서 개시된 요지는 총 차량 캡 진동들(gross vehicle cab vibrations)을 감소시키고 제어하기 위한 장치들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에서 개시된 요지는 오프-하이웨이 캡(off-highway cab)들에서 이동을 감소시키고 제어하기 위한, 특히 오프-하이웨이 캡들에서 진동을 감소시키고 그리고 고주파 격리를 증가시키기 위한 장치들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

총 오프-하이웨이 캡 이동 및 진동은, 이들이 장비 상에 피로(fatigue) 및 마모(wear)를 유발할 수 있다는 점에서 특히 문제를 일으킨다. 산업적인 차량들 또는 구조 장비의 캡들에서, 진동들은, 이들이 다수의 피로 및 마모 지점들을 생성하는 점에서 특히 문제가 있다. 장비 상의 피로 및 마모 이외에도, 동일한 이동 및 진동은 운영자에게 피로를 유발하고 그리고 장비를 작동하는 운영자의 능력에 지장을 준다.

광대역(broadband) 댐핑은 진동 주파수들의 큰 스펙트럼에 걸쳐 댐핑을 제공한다. 협대역(narrowband) 댐핑은 좁은 진동 대역을 제공하며, 그리고/또는 단지 낮은 또는 높은 진동 주파수들에서 댐핑을 제공한다. 광대역 댐핑은 환형 댐핑 및 보다 높은 점성 유체를 사용함으로써 보통 달성되며, 이는 넓은 범위의 주파수들에 걸친 댐핑을 초래한다. 협대역 댐핑은, 긴 오리피스(orifice)에서 낮은 점성 유체를 사용함으로써 보통 달성되어서, 유체는 오리피스 내에서 공명할 수 있고, 그리고 별개의 고유 주파수를 가진다.

오프-하이웨이 차량 캡들에서 총 진동 및 이동을 감소시키고, 여전히 내구성이 있으며 그리고/또는 비용-효율적인 방식으로 제작될 수 있는 개선된 장치에 대한 필요가 존재한다.

이러한 개시에 따라, 개선된 댐핑 유체 장착 장치들, 시스템들 및 방법들에는, 예를 들어 댐핑 유체 장착부 및 상이한 정적 하중 및 댐핑 유체 장착 구성들에 용이하게 적응가능한 유체 장착부를 조립하기 위한 방법 또는 프로세스가 제공된다.

일 양태에서, 본 요지는 댐핑 유체 장착부를 제공하며, 이 장착부는 내부 부재, 이 내부 부재의 외부 표면에 부착되는 탄성중합체 섹션, 및 점성 유체를 포함하는 컵을 포함하며, 컵의 클림핑된 부분은 탄성중합체 섹션 내로 반경 방향으로 클림핑되어, 클림핑된 부분은 탄성중합체 섹션을 선-압축하고, 그리고 탄성중합체 윤곽부를 실질적으로 모방한다. 탄성중합체 섹션은 탄성중합체 윤곽부를 따라 가변하는 외경을 가진다. 탄성중합체 섹션은, 내부 부재의 외부 표면에 접합되거나 또는 단단히 부착됨으로써, 내부 부재의 외부 표면에 부착될 수 있다. 접합은 가황화(vulcanization) 또는 접착제 접합을 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 내부 부재의 외부 표면에 탄성중합체 섹션(elastomer section)을 커플링하는(coupling) 단계, 내부 부재 내로 커플링된 탄성중합체 섹션을 컵 내로 삽입하는 단계─컵은 다량의 점성 유체를 포함함─, 그리고 탄성중합체 섹션의 외부 표면 상에 배치되는 탄성중합체 윤곽부 내로 연장하는 클림핑된 부분을 형성하기 위해 컵의 부분을 반경 방향으로 클림핑하는 단계를 포함한다. 컵의 부분을 클림핑하는 단계는 탄성중합체 섹션을 반경 방향으로 선-압축하고, 그리고 컵의 클림핑된 부분의 내경을 감소하여서, 컵의 내경은 탄성중합체 윤곽부를 실질적으로 모방한다.

본원에서 개시된 요지의 일부 양태들이 위에서 언급되었고, 그리고 이들이 현재 개시된 요지에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 달성되었지만, 다른 양태들은, 이 아래에서 가장 잘 설명된 바와 같은 첨부 도면들과 관련하여 취해질 때, 설명이 진행되면서, 명백하게 될 것이다.

도 1은 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑유체 장착부에 대한 사시도이다.
도 2는 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑 유체 장착부를 도시하는 측단면도이다.
도 3은 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑유체 장착부에 대한 평면도이다.
도 4는 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑 유체 장착부에 대한 측면도이다.
도 5는 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑 유체 장착부를 도시하는 측단면도이다.
도 6은 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑 유체 장착부를 도시하는 측단면도이다.
도 7a는 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑유체 장착부를 위한 모듈형 상부 플레이트 조립체를 위한 장착 플레이트에 대한 사시 평면도이다.
도 7b는 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑유체 장착부를 위한 모듈형 상부 플레이트 조립체를 위한 장착 플레이트에 대한 측단면도이다.
도 8 내지 도 10은 지금 개시되는 요지의 실시예에 따른 댐핑 유체 장착부를 조립하는 방법을 상세히 도시하는 단면도들이다.
도 11은 차세대 예시적인 댐퍼로부터 유발되는 댐핑 실험을 예시한다.
도 12는 차세대 예시적인 댐퍼와 기존의 댐퍼들 사이의 고주파 격리를 위한 비교 실험 데이터를 예시한다.
도 13은 차세대 예시적인 댐퍼와 기존의 댐퍼들 사이의 내구성을 위한 비교 실험 데이터를 예시한다.

본 요지는 오프-하이웨이 차량 캡들에서의 사용을 위한 진동 댐핑 유체 장착들에 대한 개선을 제공한다. 개시된 장치들 및 방법들은, 외부 부재에 대한 필요를 제거하는 댐핑 유체 장착부를 제작한다. 대신에, 본원에서 개시되는 유체 댐핑 장착부는, 유체 장착부의 탄성중합체 섹션을 선-압축하는 클림핑된 컵 디자인(crimped cup design)을 사용하며, 이는 우수한 밀봉, 개선된 피로 수명, 증가된 내구성 및 개선된 고주파 격리를 갖는 유체 장착부를 제공한다.

도 1 및 도 2에 도시되는 일 예시적인 구성에서, 본 요지는 반경 방향으로 클림핑된 컵(200)에 의해 포함되는 광대역(broadband) 댐핑 유체 장착부(100)를 제공한다. 광대역 댐핑 유체 장착부(100)는, 내부 부재(110) 및 탄성중합체 섹션(130)을 포함하는 접합된 코어(bonded core)를 포함하며, 여기서 탄성중합체 섹션(130)의 내부 표면은 내부 부재(110)의 외부 표면(예를 들어, 접합된, 부착된, 마찰 끼워맞춤 등)에 커플링된다(coupled).

탄성중합체 섹션(130)의 외부 표면은 탄성중합체 섹션(130)의 길이방향 축선을 따라 변하는 직경으로 형성되는 탄성중합체 윤곽부(134)를 포함한다. 일 양태에서, 링(120)은 탄성중합체 섹션(130) 내에 캡슐화되거나 또는 접합되고, 그리고, 반경 방향 미리압축된 탄성중합체 섹션(130)과 함께, 유체 장착부(100)의 내구성 및 댐핑을 증가한다. 다른 양태들에서, 유체 장착부(100)는 링(120)을 포함하지 않는다. 대신에, 이러한 실시예들은, 클림핑된 인터페이스에서 상대적인 모션(motion)을 감소하기 위해, 실질적으로 탄성중합체 섹션(130) 및 컵(200)의 반경 방향의 클림프 상에 의존한다.

유체 장착부에서, 내부 부재(110)의 상부 부분은 리테이닝 부재(400)(예를 들어, 도 4에서 예시되는 바와 같은 볼트)를 수용하도록 구성되는 블라인드 스레딩된 홀(112)을 포함하며, 이는, 일부 실시예들에서, 광대역 댐핑 유체 장착부(100)에 지지 구조물(S1)(예를 들어, 오프-하이웨이 차량의 캡)을 고착하기 위해 사용된다. 일 양태에서, 블라인드 스레딩된 홀(112)은, 사용되는 리테이닝 부재(400)의 길이, 크기 및/또는 형상에 기반하여 변하는, 특정 깊이에 대해, 내부 부재(110)의 중심을 향하여 내부 부재(110)의 상부 표면(116)으로부터 길이 방향으로 연장한다. (예를 들어, 도 2 및 도 4를 참조)

블라인드 스레딩된 홀(112)의 치수들은 주어진 적용의 매개변수들에 기반하여 선택된다. 블라인드 스레딩된 홀(112)이 관통 홀이며, 그리고 유체 장착부(100)가 밀봉될 때, 블라인드 스레딩된 홀(112)의 직경 및/또는 깊이는 선택가능하여서, 유체 장착부(100) 내에 이용가능한 공기의 체적이 증가되거나 또는 감소될 수 있다. 블라인드 스레딩된 홀(112)의 치수들이 제작 중에 선택된다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 블라인드 스레딩된 홀(112)의 관통 홀은 조절가능한 공기 체적부(116)를 포함하며, 이는 밀봉 플러그(114)의 높이를 조절함으로써 터닝된다(tuned). (예를 들어, 도 5 참조)

또한, 일부 실시예들에서, 광대역 댐핑 유체 장착부(100)는, 전복 보호 구조(roll over protection structure; ROPS) 및 비-전복 보호 구조(non-ROPS) 적용들 양자 모두에서의 사용에 대해 호환가능하고 그리고 모듈형인 상부 플레이트 조립체(150)를 포함한다. 도 6, 도 7a 및 도 7b에서 도시되는 실시예들에서, 예를 들어, 상부 플레이트 조립체(150)는 금속성 와셔(metallic washer)(152), 장착 플레이트(154) 및 상부 스너빙(snubbing) 표면 및 반경 방향의 스너빙(snubbing) 표면을 규정하는 탄성중합체 프로파일(elastomeric profile)(156)을 더 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "스너빙"은, 본원에서 설명된 차량 장착 장치들의 탄성중합체 프로파일 부재를 통해, 차량의 고정된 그리고 이동가능한 부분들(예를 들어 프레임과 캡) 사이에서, 그 사이의 운동 에너지를 흡수함으로써, 이동을 감소하거나 또는 정지하는 것을 의미한다. 프로파일 부품은 운동 에너지를 흡수하며 그리고/또는 소멸하기 위한 스너빙 표면들을 포함할 수 있다. 따라서, 일부 양태들에서, "스너빙"은 충격 흡수의 형태이다.

도 7a 및 도 7b는, 각각, 광대역 댐핑 유체 장착부(100)에 대한 연결을 위해 구성되는 상부 플레이트 조립체(150)에 대한 사시도 및 단면도이다. 예시되는 바와 같이 상부 플레이트 조립체(150)는 모듈형이고, 그리고 모듈형으로 예시되는 장착 플레이트(154), 및 탄성중합체 프로파일(156)을 포함하며, 총 모션 제어가 광대역 댐핑 유체 장착부(100)에 대하여 외부로 이동되는 것이 허용된다. 즉, 차량의 프레임에 대한 차량 캡의 총 모션 제어(예를 들어, 충격 흡수)가, 상부 플레이트 조립체(150) 내의 에너지 흡수 또는 소멸 탄성중합체 프로파일(156)의 포함을 통해, 제한되거나 또는 감소된다. 일부 양태들에서, 탄성중합체 프로파일(156)은 하나 또는 그 초과의 스너빙 접촉 표면들을 통해 차량 프레임에 대해 차량 캡의 모션을 제어하도록 구성되는 탄성중합체 재료를 포함한다. 일부 양태들에서, 모션 제어된 스너빙이 상부 플레이트 조립체(150)의 탄성중합체 프로파일(156)에 의해 단독으로 수행된다. 이는, 모듈형 방식으로, 장착부의 낮은 변위 고유 주파수를 변경함 없이, 광대역 댐핑 유체 장착부(100)의 모션 제어 특징들을 변경하는, 용이하게 달성가능하고 즉시 이용가능한 방법을 허용한다.

도 7b에 의해 예시되는 바와 같이, 탄성중합체 프로파일(156)은 제 1 스너빙 접촉 표면(도 7b의 하향-직면 표면), 제 2 스너빙 접촉 표면(도 7b의 상향-직면 표면), 및 탄성중합체 프로파일(156) 상에 반경 방향-안쪽으로 위치설정되는 제 3 스너빙 접촉 표면을 포함한다. 상향 및 하향 스너빙 접촉 표면들은 축 방향의 상향 및 하향 모션을 제어하도록 적응되고, 그리고 탄성중합체 프로파일(156)의 접촉 위치들을 변경함을 통해 적용 필요들에 대해 적응하기 위해 제작 동안 구매자 정의가능하다(customizable). 본원에서 사용되는 바와 같이, 구매자 정의 가능한 것은 구매자에 의해 요망되는 특정한 차량 크기, 중량, 용도 및 탑승(ride) 특성들을 지칭한다. 상부 플레이트 조립체(150)는 그 안에 포함되는 모듈형 전복 보호 구조(ROPS) 플레이트의 가능성을 또한 허용한다.

탄성중합체 프로파일(156)은 상부 플레이트 조립체(150)의 중심선(CL)을 중심으로 대칭인 환형 형상 링(annular shaped ring)을 포함하며, 그리고 이 탄성중합체 프로파일은 내부 부재(110)의 부분들을 수용하고 그리고 리테이닝하도록 적응되는 중심 애퍼처(central aperture)를 또한 포함한다. 일부 양태들에서, 제 2 스너빙 접촉 표면의 일부분은 광대역 댐핑 유체 장착부(100)의 내부 부재(110)의 부분들을 접촉하도록 구성되는 금속, 예를 들어, 금속성 와셔(152)를 포함한다. 예를 들어, 금속성 와셔(152)는, 상향의 스너빙을 위한 내부 부재(110)의 표면 및/또는 탄성중합체 섹션(130)의 상부 부분에 접촉할 수 있다. 이는, 탄성중합체 프로파일(156) 또는 섹션에 접합되는 금속성 와셔(152)의 외경을 간단히 변경함으로써, 상향의 스너빙 강성을 조절하는 추가되는 이익을 또한 제공한다.

상부 플레이트 조립체(150)의 장착 플레이트(154)는 그 안에 제공되는 하나 이상의 장착 표면 및 하나 또는 그 초과의 개구들 또는 장착 홀들을 포함한다. 장착 판(154)은 형상이 실질적으로 정사각형으로 예시되지만, 그러나 당업자는, 임의의 다양한 다른 형상들이 고려되는 것을 알게 될 것이다. 추가적으로, 이러한 점엣, 장착 플레이트(154)의 임의의 두께가 또한 고려된다. 하나 또는 초과 장착 홀들이, 장착 플레이트(154)를 통해 추가적인 지지 구조물(예를 들어, 지지 프레임 구조물(S2), 도 4)에 광대역 댐핑 유체 장착부(100) 및/또는 상부 플레이트 조립체(150)를 부착하기 위한 하나 또는 그 초과의 리테이닝 부재를 수용하도록 적응된다. 일부 양태들에서, 4 개의 장착 홀들이 제공되며, 여기서 각각의 홀은, 상부 플레이트 조립체(150)의 장착 표면의 하나의 코너에서 서로로부터 실질적으로 동일한 간격으로 위치설정된다. 그러나, 장착 홀들의 임의의 크기, 형상 및/또는 양이 고려된다.

일부 양태들에서, 장착 플레이트(154)의 호환가능한 전복 보호 구조(ROPS) 및 비-전복 보호 구조(non-RPOS) 구성들이 사용되며, 이에 의해, 광대역 댐핑 유체 장착부(100)가 전복 보호 구조 및 비-전복 보호 구조 적용들을 수용하는 것을 허용한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 장착 플레이트(154)는 축 방향 그리고 반경 방향 양자 모두의 모션 제어를 위해 이에 접합되는 탄성중합체 스너빙 섹션(예를 들어, 탄성중합체 프로파일(156))을 갖는 ROPS 플레이트를 포함한다. 다른 실시예들에서, 장착 플레이트(154)는 이에 접합되는 탄성중합체 스너빙 섹션을 갖는 비-전복 보호 구조 플레이트를 포함한다. 장착 플레이트(154)의 전복 보호 구조와 비-전복 보호 구조 버전(version) 사이의 차이점은, 비-전복 보호 구조 버전에 대해서, 광대역 댐핑 유체 장착부(100)가 보다 얇고, 덜 비싼 장착 플레이트(154)와 피팅되는(fit) 점이다. 전복 보호 구조 버전을 위해, 장착 플레이트(154)는 더 두껍고 더 튼튼하며 그리고 요구되는 전복 보호 구조 하중들을 운반하는 역량을 포함한다(예를 들어, 도 5 참조).

마찬가지로, 상부 플레이트 조립체의 장착 플레이트(154) 및/또는 탄성중합체 프로파일(156)은 전복 보호 구조 및 비-전복 보호 구조 적용들에서의 사용을 위해 호환가능하며 그리고/또는 모듈형이다. 전복 보호 구조 버전에서, 예를 들어, 하중 경로는 상부 플레이트 조립체(150)로부터, 내부 부재(110)를 통해, 전복 보호 구조-유형 버전의 장착 플레이트(154)로, 그리고 그 후 지지 프레임 구조물(S2)로 직접적으로 진행한다. 이는 장치(100)의 정적 및 동적 성능 특징들로부터 전복 보호 구조 하중을 분리시키며, 장착부의 전복 보호 구조 능력이 광대역 댐핑 유체 장착부(100)의 장착 플레이트(154) 및 내부 부재(110)의 재료를 간단히 변경함으로써 추가되거나 또는 제거되는 것이 허용된다. 이는 이러한 장착부의 전복 보호 구조 능력이 구성 요소의 교체에 의해 실로 모듈형인 것을 허용한다. 호환가능한 상부 플레이트 조립체(150)는 탄성중합체 프로파일(156)을 포함하며, 이 탄성 중합체 프로파일은 이를 관통하는 중심 애퍼처를 가진다.

일 양태에서, 댐핑 플레이트(140)는 내부 부재(110)의 저부 부분에 부착된다. 예를 들어, 비록 다른 이러한 방법들 및 구조들이 충분할 수 있지만(예를 들어, 도 2), 여러 실시예들에서, 댐핑 플레이트(140)는, 반경 방향의 리벳(rivet), 스매싱 돌출부(smashing projection), 또는 볼팅된 조인트(bolted joint)에 의해 내부 부재(140)의 저부 부분에 부착된다.

도 2에서 도시되는 바와 같이, 내부 부재(110) 및 탄성중합체 섹션(130)을 포함하는 접합된 코어는 컵의 상부 부분 상에 형성되는 플랜지(210) 및/또는 실질적으로 평평한 저부 표면(220)의 하나 또는 양자 모두를 선택적으로 포함하는 클림핑된 컵(200) 내에 편안하게(snuggly) 포함된다. 클림핑 컵(200)은, 다량의 점성 유체(300)를 추가적으로 포함하며, 이는 유체 장착부(100) 내에 댐핑을 제공한다. 예를 들어, 접합된 코어가 컵(200) 내에 배치될 때, 다량의 유체(300)가 댐핑 플레이트(140) 아래에 배치된다. 따라서, 다량의 점성 유체(300) 및 댐핑 플레이트(140)는, 댐핑 플레이트(140)의 외경 둘레에 유체 유동을 허용함으로써(즉, 환형 댐핑), 대쉬포트 댐퍼(dashpot damper)의 역할을 한다. 여기서 홀들(도시되지 않음)은 댐핑 플레이트(140) 내에 포함되는 경우에, 댐핑 플레이트(140)는, 다량의 점성 유체(300)가 댐핑 플레이트(140) 내에 홀들을 통하여 유동하기 때문에, 오리피스(orifice) 댐핑을 추가적으로 나타낸다. 이러한 경우에, 대시포트 댐퍼는 시스템의 총 에너지를 분산시키고, 그리고 동등한 모션 제어를 위해 더 부드러운 장착 강성을 생성한다. 일부 실시예들에서, 공기가 댐핑 플레이트(140)의 양 측면들 상에(즉, 댐핑 플레이트(140) 위에, 그러나 탄성중합체 윤곽부(134)의 저부 아래에 그리고 내부 부재(110)의 블라인드 스레딩된 홀(112) 내의 댐핑 플레이트(140) 아래에) 존재한다.

그러나, 시스템의 전체 댐핑을 증가시키는 것은 증가된 동적 강성을 초래할 수 있다. 따라서, 전체 시스템 댐핑을 증가하고 격리를 유지시키기 위해, 저-진폭 디커플러(decoupler)가, 저-진폭, 고주파 입력에서 댐핑을 제거하는데 사용될 수 있다. 디커플링(decoupling)을 달성하는 하나의 방법은 실질적으로 평평한 표면인 컵의 저부(220)를 가지는 것이다. 평평한 표면은 댐핑 플레이트(140) 아래에 배치되는 다량의 점성 유체(300)를 위한 감소된 체격 강성을 제공하며, 이에 의해 개선된 고주파 격리를 제공한다. 대안적으로 또는 부가적으로, (환형 및/또는 오리피스 댐핑 인터페이스들에서와 같이) 댐핑 유체(300)가 매우 딱딱하게 될 수 있는 주파수들에서조차 편향을 허용하기 위해, 소정의 백분율의 공기가 유체 캐비티(cavity) 내에 존재하도록, 점성 유체(300)의 체적이 선택된다.

일부 실시예들에서, 플랜지(210)는, 지지 프레임 구조물(S2)에 대한 광대역 댐핑 유체 장착부(100)의 부착을 위한 정사각형 장착 표면(212)을 가진다. 그러나, 임의의 형상 장착 표면은 충분할 것이다. 플랜지(210)는 정사각형 장착 표면(212) 상에 배치되는 복수의 장착 홀들(214)을 포함한다(예를 들어, 도 3 및 도 4). 이러한 실시예에서, 플랜지(210)는, 플랜지(210)의 정사각형 장착 표면(212)의 각각의 코너들에서 4 개의 홀들(214)을 가지며; 그러나 장착 표면 형상과 홀들의 수의 임의의 조합이 허용가능하다.

게다가, 반경 방향으로 클림핑된 컵(200)은 그 내에 접합된 코어를 고착되게 포함한다. 일단 접합된 코어가 컵(200)의 내부로 삽입된다면, 컵(200)은 탄성중합체 윤곽부(134) 내로 반경 방향으로 클림핑되어서, (선택적인) 링(120) 및 접합된 코어가 컵(200)의 내측으로 클림핑된다. 일부 실시예들에서, 콜렛 스웨이지 머신(collet swage machine)이 반경 방향 클림핑된 컵(200)에 사용되며, 이는, 비틀림 및 벽 얇아짐을 최소화하는 동안, 컵(200)에 큰 변형들을 달성한다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 하이드로-포밍(hydro-forming)이 클림핑 컵(200)에 사용된다. 롤 포밍(roll forming)은 클림핑 컵(200)의 다른 방법이지만, 그러나 이는 컵 벽을 얇아지게 하고 그리고 컵(200) 내의 허용가능한 변형의 깊이를 제한하는 위험을 가진다.

특별히, 탄성중합체 윤곽부(134) 내로 컵(200)을 반경 방향으로 클림핑하는 단계는 다른 진동 댐핑 유체 장착부들을 개량한다. 본원에서 개시된 실시예들에서, 외부 부재에 대한 필요는 감소되거나 또는 제거되는데, 이는 반경 방향 클림핑된 컵(200)이, 전체 유체 장착부(100)의 내구성을 증가시키는 동시에, 외부 부재로서 동일한 기능들을 수행하기 때문이다.(예를 들어, 도 2를 참조).

도 6은 조립된 광대역 댐핑 유체 장착부(100)에 대한 단면도이다. 이러한 구성에서, 도 2에서 예시되는 바와 같이 내부 부재(110), 탄성중합체 섹션(130) 및 댐핑 플레이트(140)를 컵(200) 내로 삽입한 후에, 상부 플레이트 조립체(150)가, 그 후에, 내부 부재(110), 탄성 중합체 섹션(130) 및 컵(200)의 부분들에 걸쳐 제공된다. 내부 부재(110)는 상부 플레이트 조립체(150)의 중심 애퍼처에 의해 수용되고 그리고 그 안에 리테이닝된다(retained)(예를 들어, 도 7a 및 도 7b). 금속성 와셔(152)는, 상향의 스너빙을 위해 내부 부재(110)의 표면 및/또는 탄성중합체 섹션(130)의 상부 부분에 물리적으로 접촉하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 금속성 와셔(152)는 강성 제어 및 상향 스너빙 접촉 표면을 추가적으로 제공한다. 상향 스너빙 응답은, 탄성중합체 프로파일(156)에 접합되는 금속성 와셔(152)의 직경을 변경함을 통해 변경될 수 있다.

전체 유체 장착부(100)는 컵(200)을 반경 방향으로 클림핑하는 것으로부터 증가된 내구성을 가지는데, 컵(200)을 반경 방향으로 클림핑하는 단계는 탄성중합체 섹션(130)을 반경방향으로 선-압축할 뿐만 아니라 클림핑된 컵(200)의 내부 표면(230)을 반경방향으로 클림핑하여, 클림핑된 컵(200)의 탄성중합체 윤곽부(134) 및 내부 표면(230)은 실질적으로 유사한 윤곽을 가진다. 그러나, 클림핑된 컵(200)의 탄성중합체 윤곽부(134)와 내부 표면(230) 사이의 실질적인 유사 윤곽들은 탄성중합체 섹션(130)의 압축할 수 없는 특성으로 인해 전혀 필요하지 않다. 클림핑된 컵(200)의 탄성중합체 윤곽부(134)와 내부 표면(230) 사이의 인터페이스에서의 상대적인 모션은 실질적으로 최소화된다. 미리압축된 마찰 인터페이스는, 탄성중합체 장착부들에 대해 이전에 사용되고 있지만, 하지만 미리압축된 마찰 인터페이스는, 본원에서 개시되는 바와 같이, 유체 장착부들에서 사용되는 탄성중합체 장착부들에 대해 사용되는 것이 공지되어 있지 않다.

실시예에서, 클림핑된 컵(200)의 예시된 내부 표면(230)은, 인터페이스에서 상대적인 모션을 최소화하기 위해, 탄성중합체 윤곽부(134)를 축 방향으로 신장한다. 링(120)을 탄성중합체 윤곽부(134) 내로 통합함으로써, 인터페이스에서의 상대적인 모션은 사실상 완화되며(diminish), 따라서 전체 유체 장착부(100)의 매우 더 증가된 내구성을 제공한다. 제 2 링(예를 들어, 도 5 참조)은 탄성중합체 윤곽부(134) 상에 추가될 수 있고, 그리고 상대적인 모션의 보다 높은 감소를 제공한다.

탄성중합체 섹션(130)의 반경 방향의 선-압축(precompression)은 상대적인 모션을 추가적으로 감소시키고, 피로 수명을 개선시키고, 그리고 전체 유체 장착부(100)의 우수한 밀봉을 제공한다. 특정한 정도의 선-압축은 탄성중합체 섹션(130)에서의 요망되는 응답을 제공하도록 설계될 수 있다. 일부 구성들에서, 예를 들어, 탄성중합체 섹션(130)의 반경 방향의 선-압축은 원래의 (즉, 압축되지 않은) 탄성중합체 섹션 벽 두께의 대략 5%로부터 원래의 탄성중합체 섹션 벽 두께의 대략 30%까지의 범위를 가진다. 일부 특정 예들에서, 반경 방향의 선-압축의 백분율은 원래의 탄성중합체 벽 두께의 대략 12% 내지 20% 사이이다. 결과적으로, 링(120)이 탄성중합체 윤곽부(134) 내에서 통합된다면, 탄성중합체 섹션(130)의 대략 12% 내지 20%의 반경 방향의 선-압축(precompression)은 인터페이스에서 상대적인 모션의 상당한 감소를 초래하여, 인터페이스에서의 축 방향의 포지션이 실질적으로 오랜 시간 동안 변하지 않을 것이며, 이는 인터페이스에서 감소된 마모로 인한 개선된 내구성을 초래할 것이다. 그럼에도 불구하고(That being said), 당업자들은 선-압축의 크기가 유체 장착부(100)를 상이한 요망되는 정적 및/또는 스너빙 하중 응답들에 적응하도록 조절가능한 것을 알 것이다. 또한, 제작 전에 탄성중합체 섹션(130)의 특성들을 선택함으로써, 1G 정 정격하중(static load rating)의 유체 장착부(100)는 (예를 들어, 탄성중합체 섹션(130)의 계수(modulus)를 조절함으로써) 이의 가장 큰 정격하중(load rating)으로부터 이의 가장 작은 정격하중으로 조절가능하다.

게다가, 탄성중합체 섹션(130)의 반경 방향의 선-압축은 유체 장착부(100) 내측에서 점성 유체(300)의 개선된 밀봉을 제공한다. 통상적으로, 유체 장착부의 내부 내에서 점성 유체의 특정된 체적을 밀봉하는 것은 탄성중합체의 외부 윤곽부들 내로 포함되는 밀봉 비드들(sealing beads)을 사용함으로써 달성된다. 점성 유체와 댐핑 플레이트가 조합하여 대쉬포트(dashpot) 댐퍼로서 역할을 함으로써 달성되는 댐핑 때문에, 유체 장착부 내에 점성 유체의 특정된 체적을 유지하는 것이 요망가능하다. 점성 유체의 매우 작은 양들의 누출은, 총 차량 캡 이동 및 진동을 제어하고 감소시키는 유체 장착부의 효율 및 능력에 영향을 준다. 따라서, 탄성중합체 섹션(130)을 반경 방향으로 선-압축하는 단계는, 본원에서 개시되는 바와 같이, 광대역 댐핑 유체 장착부(100)의 우수한 밀봉을 제공하는데, 이는 탄성중합체 섹션(130)이 보다 높은 백분율로 그리고 통상적으로 허용되는 전형적인 밀봉 비드들보다 더 큰 영역에 걸쳐 압축되기 때문이다. 비록 반경 방향의 실질적으로 5% 내지 30% 사이의 선-압축이 또한 충분할 수 있지만, 약 12% 내지 30% 사이의 탄성중합체 섹션(130)의 반경 방향의 선-압축은 효과적인 밀봉을 제공한다. 외부 탄성중합체 윤곽부(134) 내로 포함되는 전형적인 밀봉 비드들의 사용은, 탄성중합체(130)의 반경 방향의 선-압축뿐만 아니라, 유사한 결과들을 제공한다. 탄성중합체 섹션(130)의 반경 방향의 선-압축은, 심지어 상이한 재료의 열 팽창 계수에 영향을 주는 저온 환경들에서의 사용 중에도, 밀봉을 제공한다. 이러한 방법은 넓은 영역에 걸쳐 타이트한 시일(tight seal)을 생성한다. 또한, 일부 실시예들에서, 진공이, 조립 프로세스 중에, 조립된 장착부에서 음압 또는 양압의 크기를 조절하기 위해 사용된다.

다른 양태에서, 컵(200)을 반경 방향으로 클림핑하는 단계는 안전 이익들을 가지는 추가적인 효과를 제공한다. 컵(200)이 반경 방향으로 클림핑될 때, 컵(200)은, 클림핑된 부분에서, 댐핑 플레이트(140)의 외경보다 더 작은 직경을 가진다(예를 들어, 도 2). 탄성중합체의 고장이 일어날 수 있음에도 불구하고, 이는, 컵(200)으로부터의 댐핑 플레이트(140)의 분리를 방지함으로써, 안전 예방책으로서 작용한다. 게다가, 컵(200)을 반경 방향으로 클림핑하는 단계로 인한 줄어든 직경(D1)이 하향 그리고 상향 스너빙 하중들에 반응하도록 또한 작동한다. 원래의 컵 직경(D0)과 클림핑된 컵 직경(D1) 사이의 클림핑된 컵의 벽은 내부 부재(110) 및 스너빙 요소들로부터 선-압축된 탄성중합체 섹션(130) 내로 전달되는 스너빙 하중과 반응한다.

상기에 논의된 바와 같이, 스너빙은 특정 변형 후에 더 딱딱한 요소들과 결합함으로써 발생되는 전체 장착 강성의 증가이다. 이러한 경우에, 예를 들어, 여기서 유체 장착부(100)가, 소정의 하향 변형 후에, 도 4에서 도시되는 바와 같이, 지지 구조물(S1)에 고착되며, 지지 구조물(S1)은 탄성중합체 섹션(130)의 상부 부분과 결합하며, 그리고 하향 장착 강성이 증가한다. 유사하게, 소정의 상향 변형 후에, 댐핑 플레이트(140)는 탄성중합체 섹션(130)의 저부 부분과 결합하며, 그리고 상향 장착 강성이 증가한다. 양쪽의 상황에서, 클림핑된 컵(200)은 탄성중합체(130)의 각각의 이러한 상향 및 하향 스너빙 부분들에서 하중에 반응하는 (각진(angled)) 표면을 제공한다. 스너빙은 캡 장착 적용들에 사용되는 광대역 유체 장착부들에서 이익이 있는데, 이는 스너빙이 전체 캡 모션을 제한하도록 보조하기 때문이다.

도 6을 참조하면, 조립의 방법은, 내부 부재(110), 링(120) 및 탄성중합체 섹션(130)을 포함하는 접합된 코어, 및 댐핑 플레이트(140)를 포함한다. 접합된 장착부는 내부 부재 및 링을 금형(mold) 내에 추가함으로써 제작된다. 내부 부재(110) 및 링(120)에는 적합한 표면 처리(surface preparation) 및 적용되는 접착제가 제공된다. 적합한 표면 처리는 관련 분야의 당업자들에게 공지되어 있다. 금형이 폐쇄되며, 그리고 탄성중합체가 캐비티(cavity) 내로 분사되고, 그리고 경화되며, 따라서 탄성중합체 및 접착제를 경화한다. 경화된 장착부가 금형으로부터 제거된 후에, 댐핑 플레이트(140)는 내부 부재의 저부에서의 보스(boss) 상에 삽입되며, 그리고 보스는 댐핑 플레이트(140)를 리테이닝하도록(retain) 영구적으로 변형된다. 이러한 변형은 반경 방향의 리벳팅(riveting) 또는 오비털(orbital) 리벳팅에 의해 달성되지만, 그러나 유압 프레스(hydraulic press) 및 평평하거나 또는 각진 푸셔(pusher)에 의해 또한 달성될 수 있다.

요망되는 공차들로 제작되는 컵(200)은 특정된 양의 점성 유체(300)로 채워져서, 접합된 코어는 컵(200) 내에 피팅된다(예를 들어, 도 6 및 도 7). 컵(200)은, 그 후, 접합된 코어 내로 반경방향으로 클림핑되어서, 탄성중합체 섹션(130) 및 링(120)이 반경 방향으로 선-압축되고(예를 들어, 도 2) 그리고 축 방향으로 신장된다(stretched). 클림프 축 방향 길이는 실제로 몰딩된 언더컷의 축 방향의 길이보다 더 길 수 있어, 이에 의해 인터페이스에서 탄성중합체를 축 방향으로 신장한다.

일 양태에서, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 탄성중합체 윤곽부(134)는, 실질적으로 플랜지(210)의 정사각형-장착 표면(212) 아래에 있는 지점으로부터 댐핑 플레이트(140) 위에 있는 탄성중합체 윤곽부(134) 상의 지점으로 변하는 직경으로, 형성된다. 하나의 직경으로부터 다른 직경으로의 탄성중합체 윤곽부(134) 상의 변환(transition)들은 실질적으로 매끄러울 수 있다. 따라서, 컵(200)이 탄성중합체 윤곽부(134) 내로 클림핑될 때, 컵(200)은 탄성중합체 윤곽부(134)를 모방하고, 그리고 적어도 2 개 이상의 위치들에서 반경 방향으로 클림핑되어, 내부 부재(110)의 길이 방향 축선과 실질적으로 평행한 클림핑된 영역이 형성된다. 클림핑된 영역에서, 컵(200)은 가장 좁은 직경(예를 들어, 도 2에서 예시된 클림핑된 컵 직경(D1))을 가진다. 또한, 컵(200)은 탄성중합체 윤곽부(134)를 모방하도록 클림핑되어, 매끄러운 변환 탄성중합체 윤곽부(134)의 관점에서, 컵(200)의 외부 표면(240)은 컵(200)의 클림핑되지 않은 영역들로부터 컵의 클림핑된 영역으로의 (그리고 역으로의) 매끄러운 변환 윤곽부를 가진다. 대안적으로, 일부 구성들에서, 탄성중합체 윤곽부(134)는 더 가파른 변환 프로파일을 가지며, 그리고, 따라서, 컵(200)이 탄성중합체 윤곽부(134)를 모방하도록 클림핑될 때, 컵(200)의 외부 표면(240)은, 컵(200)의 클림핑되지 않은 영역들로부터 컵의 클림핑된 영역으로의 (그리고 역으로의) 더 가파른 변환 윤곽부를 가진다.

본 요지는 이의 사상 및 본질적인 특성들로부터 벗어남 없이 다른 형태들로 구체화될 수 있다. 따라서, 설명된 실시예들은, 모든 점들에 있어서, 예시적이고 제한하지 않는 것으로 고려될 수 있다. 비록 본 요지가 바람직한 특정 실시예들에 대해 설명되지만, 당업자들에게 자명한 다른 실시예들은 또한 본 요지의 범주 내에 있다.

Claims

댐핑 유체 장착부(damping fluid mount)로서,
내부 부재;
상기 내부 부재의 외부 표면에 부착되는(affixed) 탄성중합체 섹션(elastomer section)─상기 탄성중합체 섹션은 탄성중합체 윤곽부를 따라 가변하는 외경을 가짐─; 및
점성 유체(viscous fluid)를 포함하는 컵(cup)을 포함하며, 상기 컵의 클림핑된 부분은 상기 탄성중합체 섹션 내로 반경 방향으로 클림핑되어 클림핑된 부분이 탄성중합체 섹션을 선-압축하는(precompress),
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성중합체 섹션은 내부 부재의 외부 표면에 접합되는,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성중합체 섹션은 내부 부재의 외부 표면에 단단히(rigidly) 고착되는,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성중합체 섹션은 요망되는 1G 정 정격하중(static load rating)에 상응하는 탄성 계수를 가지도록 선택되는 탄성중합체 재료를 포함하는,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성중합체 섹션의 반경 방향의 선-압축은 상기 탄성중합체 섹션의 압축되지 않은 두께의 약 5% 내지 약 30% 사이의 범위를 가지는,
댐핑 유체 장착부.
제 5 항에 있어서,
상기 탄성중합체 섹션의 반경 방향의 선-압축(precompression)은 상기 탄성중합체 섹션의 압축되지 않은 두께의 약 12% 내지 약 20% 사이인,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 컵은 예상되는 작동 주파수들에서 요망되는 하중 응답에 상응하는 점성 유체 및 공기의 비율을 포함하는,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 컵은 실질적으로 평평한 저부 표면을 포함하는,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 부재의 저부 부분에 부착되는 환형 댐핑 플레이트(annular damping plate)를 더 포함하며;
상기 환형 댐핑 플레이트의 외경은 상기 컵의 클림핑된(crimped) 부분의 내경보다 더 큰,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성중합체 윤곽부 내에 통합되고 그리고 상기 탄성중합체 윤곽부에 순응하도록 클림핑된 링을 더 포함하며;
상기 링의 직경은 상기 컵의 클림핑된 부분의 내경보다 더 큰,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 부재는 상기 내부 부재의 상부 표면으로부터 상기 내부 부재의 중심으로 길이 방향으로 연장하는 블라인드 홀(blind hole)을 포함하는,
댐핑 유체 장착부.
제 1 항에 있어서,
상기 컵은 상기 컵의 상부 림 상에 배치되는 실질적으로 정사각형-형상 장착 표면을 갖는 플랜지를 포함하는,
댐핑 유체 장착부.
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법으로서,
내부 부재의 외부 표면에 탄성중합체 섹션(elastomer section)을 커플링하는(coupling) 단계;
내부 부재 내로 커플링된 탄성중합체 섹션을 컵 내로 삽입하는 단계─상기 컵은 다량의 점성 유체를 포함함─; 그리고
탄성중합체 섹션의 외부 표면 상에 배치되는 탄성중합체 윤곽부 내로 연장하는 클림핑된 부분을 형성하기 위해 컵의 부분을 반경 방향으로 클림핑하는 단계를 포함하며, 상기 컵의 부분을 클림핑하는 단계는 탄성중합체 섹션을 반경 방향으로 선-압축하고, 그리고 상기 컵의 클림핑된 부분의 내경을 감소시키는,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 내부 부재의 외부 표면에 탄성중합체 섹션을 커플링하는 단계는 내부 부재의 외부 표면에 탄성중합체 섹션을 접합하는 단계를 포함하는,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 내부 부재의 외부 표면에 탄성중합체 섹션을 커플링하는 단계는 내부 부재의 외부 표면에 탄성중합체 섹션을 단단히 고착하는 단계를 포함하는,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 탄성중합체 섹션을 선-압축하는 단계는 탄성중합체 섹션의 압축되지 않은 두께의 약 15% 내지 약 25% 사이의 범위를 가지는 선-압축(precompression)을 제공하는,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 탄성중합체 섹션을 선-압축하는 단계는 탄성중합체 섹션의 압축되지 않은 두께의 약 20%의 탄성중합체 섹션의 반경 방향의 선-압축을 제공하는,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
내부 부재에 커플링된 탄성중합체 섹션을 컵 내로 삽입하기 전에 내부 부재의 저부 부분에 댐핑 플레이트를 커플링하는 단계를 더 포함하는,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
탄성중합체 윤곽부 내로 링을 통합하는 단계를 더 포함하며, 링의 직경은 컵의 클림핑된 부분의 내경보다 더 큰,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
내부 부재에 커플링된 탄성중합체 섹션을 컵 내로 삽입하는 단계 또는 컵의 부분을 반경 방향으로 클림핑하는 단계 중 하나 또는 그 초과의 단계들 동안, 진공(vaccum)을 적용하는 단계를 더 포함하며;
댐핑 유체 장착부에서의 압력은 요망되는 밸브에서 제어되는,
댐핑 유체 장착부를 조립하기 위한 방법.