TWI401185B - 阻尼裝置 - Google Patents

Description

阻尼裝置

本發明係關於一種阻尼裝置，特別是關於適用於使用能量吸收及彈簧裝置之各種應用，尤其是使用於腳踏車、機車及相關交通工具上的懸吊系統之阻尼減震裝置。

各種先前已知之吸震及懸吊裝置設計，特別是相關於腳踏車之應用，其使用一種所謂的阻尼組件(damper assembly)、一扭力吸震器(torsional shock absorber)或一扭力彈簧裝置(trosion spring)。如美國發明專利第5,975,550號(Schonfeld)、第6,755,432號(Muser)及美國公開第2001/0011806號(Muser)所示，其皆使用一外部殼件及一內部軸管以形成一相對之同軸旋轉。一阻尼構件〔減震構件〕置於該外部殼件及內部軸管之間，且其材質可選自天然橡膠、人造橡膠、其他橡膠相似物質(rubbery type substances)及聚氨酯(polyurethane)。

不幸的是，上述之習用技術皆存在有很大之缺點，其包含：阻尼構件易受作動時之剪力及向外/橫向之擠壓力所破壞，或阻尼構件易從該殼件向外凸出。上述缺點的原因之一為該阻尼構件為利用擠壓的方式置入該外部殼件與內部軸管間，該擠壓的力量形成一應力作用於該阻尼構件上，例如剪力，同時形成一側向或橫向之擠壓力，上述設計揭示於美國發明專利第6,755,432號，該裝置並使用一卡齒於該阻尼構件與外部殼件及內部軸管之間，該相對較小的 卡齒可提供較小的有效操作面及最小的緊抓裝置(purchase)於該阻尼裝置與外部殼座及內部軸管之間。結果，在該阻尼構件使用時，該阻尼構件僅具有較小的抗扭轉性(torque resistance)且承受頗大的擠壓。

美國發明專利第5,975,550號揭示一種橡膠阻尼構件，其結合於外部殼件及內部軸管之間。然而，該裝置於該外部殼件上設一鍵部(key)或凹槽(notch)，以便該外部殼件容設於該阻尼構件，以利避免該外部殼件相對該內部軸管發生位移。同樣的，該鍵部之設置與美國發明專利第6,755,432號所揭示的卡齒卻會發生同樣的問題，該阻尼構件與內部軸管間之平滑結合面會對該阻尼構件形成一剪力，該結合面之面積很小，因而僅提供一相對較小之抗扭轉性。

前述之習用技術使用一環形或圓柱型之阻尼構件，且其厚度從該內部軸管至外部殼件通常保持一致。如此，在使用時所產生之扭轉或壓力皆集中於該內部軸管附近。

任何用於防止該阻尼構件橫向擠壓之設計只會對該剪力造成不利的影響，並導致該阻尼構件斷裂。由該阻尼構件之反應及回轉所造成的側向牽制作用亦會進一步形成摩擦損失。上述缺失其中至少一部份是由於馬斯林(Mullins)效應所造成，其會阻止該阻尼構件完全恢復其彈力。該馬斯林(Mullins)效應亦可被指為造成應力弱化(stress softening)之效應。

美國發明專利第5,975,550號並無進一步揭示阻隔扭 力阻尼之機制，結果該阻尼構件易遭受相對於該阻尼器之轉動軸向的徑向作用力。因此，該阻尼構件使用時易遭受壓縮模式(compression-set)之作用，進而抑制該阻尼構件發揮完全之效能。

不論上述習用技術如何設計該扭力吸震件或懸吊系統之構造，該阻尼構件或主動構件皆無法得到完全之恢復性。

本發明之阻尼裝置之目的在於至少實質克服上述該習用技術的相關問題，或至少提供一有效的替代方式。

本發明主要目的係提供一種阻尼裝置，其中一阻尼構件設置於該殼座及內構件之間，並結合於該殼座及內構件；藉以達成該內構件相對該阻尼構件形成一有限扭轉角度的構造，使得本發明具有增加阻尼構件組裝可靠度之功效。

根據本發明之阻尼裝置，其包含一殼座、一內構件及一阻尼構件，該阻尼構件設置於該殼座及內構件之間，並結合於該殼座及內構件；該殼座及內構件之至少一個能分別以實質相對同心軸方式進行旋轉或被動旋轉，且該內構件相對該阻尼構件形成一有限扭轉角度的形式或構造。

該阻尼構件的橫向厚度較佳從該內構件朝向該殼座形成縮徑。

本發明之該殼座之內周面較佳為圓形周面，且該阻尼構件結合於該內周面。

該內構件較佳形成至少兩個凸部，其從該內構件之中央向外突出，且該凸部之形狀較佳概呈圓弧形，藉以在該內構件相對於該殼座旋轉時實質減小扭轉角度及剪力。

其中該殼座及內構件皆設一相對應之構造，並可相對固接於該構造，因而對該相對應構造間之相對移動進行減震或吸震。一立即且明顯之應用係做為腳踏車及相關交通工具之懸吊系統的扭力阻尼裝置，其已揭示於美國發明專利第5,975,550號及美國公開第2001/0011905號。

根據本發明之阻尼裝置，其另可使用於一設有懸吊系統之交通工具，且該懸吊系統至少部分包含至少一前述之扭力阻尼裝置。

根據本發明之阻尼裝置，其另包含一第一構件、一第二構件及一阻尼構件，其設於該第一構件及第二構件間之至少一部份；該第一及第二構件以對應之結合面分別相對結合於該阻尼構件，藉以對該第一構件及第二構件間之相對移動進行減震，該第一及第二構件之至少一個與該阻尼構件間之結合面形成一相對該阻尼構件形成一有限扭轉角度的形式或構造。

該第一及第二構件之至少一個較佳設有數個凸部於該第一及第二構件與阻尼構件之結合面之間，且該凸部之形狀較佳概呈圓弧形，藉以實質減小當該其中一構件相對於該另一構件旋轉時之扭轉角度及剪力。

其中，由於該阻尼構件係結合於該第一及第二構件，因此，任何在該第一及第二構件之間的旋轉動作，自然會 於該阻尼構件上產生扭矩。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第1至3圖所示，其揭示本發明較佳實施例之阻尼裝置10係使用在扭力阻尼之應用上。該阻尼裝置10包含：一第一構件，例如概呈圓形構造之一殼座12；一第二構件，例如一內構件14；及一阻尼構件16，其設置於該殼座12及內構件14之間。該殼座12徑向設有一外周面18及一內周面20，且另設有一第一側面22及一第二側面24。該阻尼構件16直接結合於該殼座12之內周面20，並另結合於該內構件14之外表面26。上述結合面形成該殼座12、內構件14及阻尼構件16間之介面。

該內構件14橫向設有一內核心28及等間距的軸向延伸形成四個凸耳或凸部30。該徑向凸部30較佳為圓弧形，且橫向的延伸於該內構件14之長度方向上，該凸部30之圓弧外形不會對鄰接結合之阻尼構件16形成一尖銳或平坦之接觸面，因而僅會形成一最小之扭轉角度，並減少在該阻尼構件16形成剪力的可能性，以避免損害該阻尼構件16。

如第3圖所示，該阻尼構件16的厚度係從該內構件14朝向該殼座12之內周面20形成縮徑。

在使用時，該殼座12及內構件14皆可固接至一相對 應之構造，如此可對該相對應構造間之相對移動進行減震。藉此，在使用時，該殼座12及內構件14可分別相對進行同心旋轉。上述旋轉模式可經由結合在該殼座12及內構件14間之阻尼構件16的作用而達到抑制震動。其中，由於該阻尼構件16係結合該殼座12及內構件14，因此，在該殼座12及內構件14間之旋轉，係可自然於該阻尼構件16上產生扭矩。再者，由於該內構件14設置該凸部30且該凸部30較佳為圓弧形及平滑狀，因此上述旋轉模式亦使該阻尼構件16僅產生相對較小之剪力及最小之扭轉角度。藉此，該內構件14及阻尼構件16間之介面可達到的轉矩角為零度。

該凸部30的設置亦可用於阻絕該殼座12與內構件14相對旋轉時作用於該內核心28之剪力，且該作用力在此時很快的將由該阻尼構件16所吸收。

可以預見的，在該阻尼構件16必需僅具最小扭轉角度及承受相對較小剪力的限制條件下，該內構件14之凸部30的特定數目或形狀可依使用者〔未繪示〕之需求而改變，以適用不同之應用及工作。

該阻尼構件16係從該內構件14朝向該殼座12形成縮徑，以便使扭力分佈於整個該阻尼構件16。

可以預見的，在使用時，該殼座12或內構件14之其中一個可相對固定在該殼座12或內構件14之另一個上。

該殼座12及內構件14間之相對配置可允許高度之各種定位，該殼座12及內構件14之各種定位通常用於懸吊 系統，及用以依使用者需求調整或設定減震或吸震之程度。

本發明之阻尼構件16達成了習用技術所無法達成之減小或實質降低剪力或橫向壓力，並可避免大部分的壓力減損(stress relaxation)或壓縮模式(compression-set)，上述因素導致習用技術之扭力彈簧失去功能而需要更換。

如前所述大部分相同的原因，本發明之扭力阻尼裝置能夠在該殼座12及內構件14間達到非常高之相對旋轉，例如在應用於機車的懸吊系統之扭力阻尼裝置時，本發明能達到大於約270度之相對旋轉，且此效果在習用技術中通常難以達成。可輕易理解的是相對旋轉的角度大多是裝置本身特性所造成之結果，其包含該裝置之物理限制，亦即該殼座12及內構件14為固定結合或一體成型，以及該阻尼構件16本身之半徑等。可預見的，本發明之良好相對旋轉特性皆可實現於各種適當之應用中。因此，本發明之獨特構造可達到相較先前技術較大之相對旋轉角度。

本發明之阻尼裝置10亦可使用於軸襯或其相關之裝置，該裝置用以阻隔轉動力或扭力以外作用於該阻尼構件16之作用力。該軸襯或其相關之裝置用以避免該阻尼構件16移動，以維持該殼座12及內構件14之相對固定關係，並以提供該殼座12及內構件14進行相對之轉動。

可以預見的，該阻尼構件16最少需由聚合物(polymeric)材質組成，其包括氨基鉀酸酯(urethane)，其進一步另需由典型的抗流變性(rheopetic)材質組成，因該抗流 變性材質之剪力率不隨黏性的增加而隨時間改變。

可以進一步預見的，本發明之阻尼裝置10不但可做為一扭力阻尼裝置，亦可用於一構件與另一構件有相對移動之其他減震應用。例如，具線性相對移動之二構件可於其間設一阻尼構件以達到減震之功效。其中的一種形式為圓柱狀的一第一構件或殼座，及可同軸延伸穿過該殼件之一軸管。一阻尼構件設於該殼座及軸管間，並相對結合於該殼座及軸管，該軸管之表面結合於該阻尼構件，並設一系列的圓弧形凸部以構成平滑之周面凸脊，該凸部或凸脊使得該阻尼構件僅形成一有限扭轉角度及最小之剪力。

上述之阻尼裝置10、軸承或相關裝置較佳做為分隔該軸管及殼座間之各自移動，以避免作用於阻尼構件之壓縮模式(compression-set)及馬斯林(Mullins)效應。事實上，不論本發明應用於何種裝置，其較佳皆用以分隔兩構件間之相對移動。

可進一步預見的，該第一構件12、第二構件14及阻尼構件16可使用各種不同的材質，例如：聚合物(polymeric)材質，此時該第一及第二構件12及14可使用較硬於該阻尼構件16的聚合物材質。事實上，此三種構件可選用相同的材質，而只需在硬度上有所差異。同樣的，該材質亦可選則金屬或複合材質，且不論選用何種材質，該阻尼構件16需選則上述之抗流變性(rheopetic)材質，因這種材質可以提供該第一及第二構件間之特殊結合功能。

可進一步預見的，上述之該阻尼構件16可設置為多 層構造，例如：該不同硬度的多層構造可以只使用於該阻尼構件16，或者使用於該第一、第二及阻尼構件16全部。

該殼座12之內周面20可選用上述之圓形以外之其他形式。然而，同樣的仍然能在該阻尼構件16及殼座12間形成介面，並使介面僅形成有限扭轉角度。

雖然本發明已利用前述較佳實施例詳細揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧阻尼裝置

12‧‧‧殼座

14‧‧‧內構件

16‧‧‧阻尼構件

18‧‧‧外周面

20‧‧‧內周面

22‧‧‧第一橫切面

24‧‧‧第二橫切面

26‧‧‧外表面

28‧‧‧內核心

30‧‧‧凸部

第1圖：本發明較佳實施例之阻尼裝置用作為扭力阻尼裝置之立體圖。

第2圖：本發明較佳實施例之阻尼裝置用作為扭力阻尼裝置之側視圖。

第3圖：本發明較佳實施例之阻尼裝置用作為扭力阻尼裝置之縱向剖視圖。

10‧‧‧阻尼裝置

12‧‧‧殼座

14‧‧‧內構件

16‧‧‧阻尼構件

18‧‧‧外周面

26‧‧‧外表面

28‧‧‧內核心

30‧‧‧凸部

Claims (14)

1. 一種阻尼裝置，其包含：一殼座；一內構件；及一阻尼構件，其設置於該殼座及內構件之間，並結合於該殼座及內構件；該殼座及內構件之至少一個能分別實質相對以同心軸方式進行旋轉或被動旋轉，其中該內構件形成至少兩個凸部，其從該內構件之中央向外突出，以構成相對於該阻尼構件呈一有限扭轉角度的形式或構造。
2. 依申請專利範圍第1項之阻尼裝置，其中該阻尼構件的橫向厚度係從該內構件朝向該殼座形成縮徑。
3. 依申請專利範圍第1或2項之阻尼裝置，其中該殼座形成圓形之一內周面，且該阻尼構件結合於該內周面。
4. 依申請專利範圍第1項之阻尼裝置，其中該凸部係呈圓弧形，藉以在該內構件相對於該殼座旋轉時實質減小扭轉角度及剪力。
5. 依申請專利範圍第1項之阻尼裝置，其中該殼座及內構件皆設一相對應之構造，並可相對固接於該構造，以對該相對應構造間之相對移動進行減震及吸震。
6. 一交通工具，係設有一懸吊系統，該懸吊系統至少一部分包含本案申請專利範圍第1項之阻尼裝置，其中該阻尼裝置為一扭力阻尼裝置。
7. 一種扭力阻尼裝置，其包含：一殼座；一內構件；及一阻尼構件，其設置於該殼座及內構件之間，並結合於該殼座及內構件；該殼座及內構件之至少一個能分別實質相對以同心軸方式進行旋轉或被動旋轉，其中該內構件形成至少兩個凸部，其從該內構件之中央向外突出。
8. 依申請專利範圍第7項之扭力阻尼裝置，其中該內構件形成一有限扭轉角度之形式及構造。
9. 依申請專利範圍第7或8項之扭力阻尼裝置，其中該阻尼構件的橫向厚度係從該內構件朝向該殼座形成縮徑。
10. 依申請專利範圍第7項之扭力阻尼裝置，其中該殼座形成圓形之一內周面，且該阻尼構件結合於該內周面。
11. 依申請專利範圍第7項之扭力阻尼裝置，其中該凸部係呈圓弧形，藉以在該內構件相對於該殼座旋轉時實質減小扭轉角度及剪力。
12. 依申請專利範圍第7項之扭力阻尼裝置，其中該殼座及內構件皆設一相對應之構造，並可相對固接於該構造，以對該相對應構造間之相對移動進行減震及吸震。
13. 一阻尼裝置，其包含：一第一構件； 一第二構件；一阻尼構件，其設於該第一構件及第二構件間之至少一部份；該第一及第二構件以各自之結合面分別相對結合於該阻尼構件，藉以對該第一及第二構件間之相對移動進行減震，其中該第一及第二構件之至少一個與阻尼構件之結合面間設有數個凸部，該至少一構件與阻尼構件間之結合面相對該阻尼構件呈一有限扭轉角度的形式或構造。
14. 依申請專利範圍第13項之阻尼裝置，其中該數個凸部係呈圓弧形，藉以在該第一及第二構件之其中一個相對於該另一構件旋轉時實質減小扭轉角度及剪力。