减震器上支撑的制作方法

本发明涉及汽车配件领域，特别是涉及用于汽车后悬架的减震器上支撑。

背景技术：

采用聚氨酯弹性体制造的减震器上支撑，应用于汽车底盘中，用来连接汽车悬架减震器和汽车底盘和/或底盘零部件，是衰减汽车振动的重要弹性元件(参见wo2006/056382a1、de102005009667a1、de102007011209a1、us2004/0017035a1等)。通过减震器上支撑的隔振元件，可以衰减、解耦、隔离由路面激起并通过车轮和减震器活塞杆往车身传递的振动和噪声，以及减震器自身产生的振动和噪声，使通过壳体传入车身或底盘的力、振动或噪声降低到最小，提高整车的平顺性和舒适性。该隔振元件也为减震器的偏摆运动提供了可能，并使整车对减震器在轴向、径向以及偏摆方向上的运动和承载要求得到满足。减震器上支撑的性能参数对整车的动力学性能具有很大影响，必须针对不同的底盘设计进行精确调校。通过减震器上支撑同减震器之间的合理匹配，可以提高整车以下性能：降低车内噪声水平、减小车身和车轮在固有频率附近的振动幅度、减小车轮动载、提高行驶安全性、提供侧向及前后方向的随动性，提高行驶安全性。

一般隔振元件在减震器上支撑壳体内的装配存在一定的预压缩应力。减震器上支撑的隔振元件轴向夹紧在壳体和顶盖之间，并承受一定的预压缩应力。径向跟壳体的内壁配合，可以承受一定的预压缩应力。所谓预压缩应力指的是减震器上支撑在不受任何外界作用力的情况下，其隔振元件内部存在一定的压缩应力。压缩应力通过将隔振元件安装在比其体积小的空间内实现。其中，轴向预压缩量指的是隔振元件在自由状态下的高度和安装后高度差同自由高度的比例。举例来说，高30mm的隔振元件安装在24mm高同直径的壳体中，其轴向预压缩量为(30-24)/30＝20％。轴向预压缩量可以为5％-70％，常用的范围是15％到45％。径向预压缩指的是隔振元件在自由状态下的直径和安装后直径的差同自由状态下直径的比例。举例来说，直径50mm的隔振元件安装在直径48mm的壳体中，隔板直径为45mm，则其径向预压缩量为(50-48)/(50-45)＝40％。径向预压缩量可以为0.1％到70％，常用范围是15％到45％。

减震器上支撑的隔振元件的的轴向端面的轮廓形状为满足减振特性提供了帮助，但这些类型的隔振元件都是在端面上沿圆周方向均匀分布特定形状(例如波浪状)的凸起，如图1所示，因此形状非常复杂，模具加工困难，效率非常低；同时由于形状复杂，提高了生产难度，造成成本高昂。在性能上，由于接触面在圆周上不连续，小的制造缺陷有可能导致大的零件轴向特性变化，导致减震器上支撑性能不稳定，以及噪声问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种减震器上支撑，它性能稳定，隔振和隔声效果好，设计及制造容易，成本低。

为解决上述技术问题，本发明的减震器上支撑，包括壳体、隔振元件、隔板和顶盖，其中：

所述隔振元件安装在所述壳体中，形状为中空回转体，材质为聚氨酯弹性体，结构包括外轮廓面、内轮廓面、主端面和副端面；所述外轮廓面为圆柱面，与所述壳体的内壁配合；所述内轮廓面上开设有凹槽；所述主端面与所述顶盖的底面配合；所述副端面与所述壳体的底面配合；所述主端面上沿径向设计有环状凸起；

所述隔板安装在所述隔振元件的中心，通过所述凹槽与所述隔振元件连接；该隔板的整体结构呈圆环柱体，中心开孔，外轮廓形状与所述隔振元件的内轮廓面形状相对应。

较佳的，所述隔振元件的材质采用多孔聚氨酯发泡弹性体，所述隔板的材质为金属。

较佳的，还可以进一步在所述副端面上也沿径向设计环状凸起，主端面和副端面上的环状凸起相互对称。两个端面都设计环状凸起可以进一步提高振动和噪声的衰减。

较佳的，所述顶盖的底面和/或所述壳体的底面上也可以设计与主端面和/或副端面上的环状凸起相匹配的环状凸起。

所述端面上的环状凸起在该端面径向上形成波浪，所述波浪的波峰数为1个以上，所述波峰在所述隔振元件的中心轴线方向上的高度可以逐渐降低、逐渐升高或维持不变。当所述波峰的顶点位于同一个平面时，波峰顶点的连线同端面的夹角α优选为-15°～45°。

所述波浪单个波形横截面的形状包括但不限于三角形、半圆形、梯形、正弦波形、方形或这些形状被规则分割后的一部分。

所述隔振元件的外径为40～70mm，内径为20～50mm，所述凹槽的直径为30～60mm。所述环状凸起的高度为0～15mm。定义所述端面在中心轴线方向上的高度为端面高度h0，定义中心轴线方向上端面的最高点到凹槽的距离为单侧弹性体高度h，则h0是h的0～50％，优选为0～40％，进一步优选为35％。

由隔振元件的中心向外，各个环状凸起在隔振元件径向上的宽度可以依次呈等比数列，所述等比数列的公比为1～2，优选为1～1.5，对于具有3个环状凸起的情况，该公比进一步优选为1.4。

所述环状凸起在隔振元件径向上的宽度和占隔振元件外径的比例为10％～35％，优选为12％～20％，进一步优选为14％～18％。

本发明通过在隔振元件端面上沿径向设计高低起伏的环形凸起，提升了隔振元件的隔振性能，简化了零件的制造。与现有减震器上支撑相比，本发明的减震器上支撑具有以下优点和有益效果：

1.隔振/隔声效果好。隔振元件端面上沿径向分布的高低起伏的圆环形凸起，保证了减震器上支撑受力更加均匀，从而可以更好地吸收并衰减通过车轮和减震器传递过来的由路面以及减震器自身引起的振动和噪声，为减震器和车身之间提供良好的隔振/隔声效果。

2.轴向刚度调整容易。通过调整隔振元件端面上径向凸起的高度分布，可以方便地调整减震器上支撑的轴向刚度的渐变特性，可以根据需要设计成渐进刚度特性或渐减刚度特性。

3.制造简单，成本低。由于多孔聚氨酯材料加工容易且成本低，因此以其为原材料的聚氨酯弹性体隔振元件更容易设计和制造，模具的制作有很大的简化，更适合聚氨酯发泡的生产过程，产品一致性更高，性能更稳定，经济上更具优势。

4.安装容易。由于隔振元件端面上的径向凸起成一个整体的环状，因此，在安装时隔振元件无需考虑其径向相对其它零件的位置，从而方便了零件的装配。

附图说明

图1是现有的一种典型的隔振元件的结构示意图。

图2是本发明实施例的减震器上支撑的结构剖视示意图。

图3是由图2的减震器上支撑的隔振元件和隔板构成的组合件的立体结构示意图。

图4是图2的减震器上支撑的隔振元件的结构示意图。

图5是图4的隔振元件端面环状凸起的形状关键尺寸特性示意图。

图6是图4的隔振元件的关键尺寸参数。

图7是图4的隔振元件端面环形凸起顶点连线同水平面夹角示意图。

图8是隔振元件端面环形凸起的几种典型的横截面形状示意图。

图中附图标记说明如下：

1：减震器上支撑

10：壳体

12：顶盖

20：隔振元件

221：主端面

222：副端面

24：环状凸起

26：外轮廓面

28：内轮廓面

30：隔板

40：凹槽

50：中心轴线

60：活塞杆

70：螺母

α：环状凸起的顶点连线同隔振元件端面的夹角

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

本实施例的减震器上支撑应用于筒式液压减震器中。筒式液压减震器主要包括活塞和活塞杆，以及限制活塞沿减震器缸筒轴向运动幅度的两个限位块。减震器上支撑通过螺栓固定在车身上，其结构如图2、3所示，主要包含有壳体10、弹性体隔振元件20、隔板30和顶盖12。

所述隔振元件20安装在壳体10中，是一个具有中心轴线50的中空回转体，材质为多孔聚氨酯发泡弹性体(最好用ndi型，但不限于ndi型)。隔振元件20的具体结构如图3、4所示，主要包括有外轮廓面26、内轮廓面28、主端面221和副端面222。所述外轮廓面26为圆柱面，与所述壳体10的内壁配合。所述内轮廓面28上开设有跟隔板30配合的凹槽40。所述主端面221与顶盖12的底面配合。所述副端面222与所述壳体10的底面配合。

所述隔振元件20的主端面221和副端面222上分别沿径向对称设计有3层环状凸起24。沿隔振元件20的轴向看，这些环状凸起24形成完整的圆环状凸起；沿端面的径向看，这些环状凸起24形成向中心轴线50高度逐渐降低的波浪。波浪的波峰数分别为3个。环状凸起24的形状关键尺寸如图5所示，端面高度h0(即中心轴线50方向上，端面上所有环状凸起的最低点到最高点的距离)为单侧弹性体厚度h(即中心轴线50方向上，端面的最高点到凹槽40的距离)的35％。定义隔振元件20端面上靠中心轴线50的第一个环状凸起24在径向上的宽度为t1，由内向外，将后续环状凸起24在径向的宽度依次定义为t2，t3，…，则t1，t2，t3，…成等比数列，等比数列的公比为1.4。隔振元件20端面上的环状凸起24在径向上的宽度和σti(i＝1，2，3，……)占隔振元件20外径的比例为14％～18％。本实施例的隔振元件20的其他关键尺寸参数如图6所示(各尺寸的单位为mm)。

另外，本实施例在与主端面221配合的顶盖12的底面和与副端面222配合的壳体10的底面上也相应设计了相匹配的环状凸起。

所述隔板30装配在所述隔振元件20的中心，通过隔振元件20内轮廓面28上的凹槽40与隔振元件20连接在一起，安装固定在减震器上支撑1的壳体10中(隔板30不与减震器上支撑1的壳体10和顶盖12接触)。该隔板30整体呈圆环柱体，中心开孔，外轮廓形状与隔振元件20的内轮廓面28的形状相对应，材料可以是钢、铸造铝合金或其它金属材料。在保证容易生产和装配的前提下，隔板30跟隔振元件20的接触面的面积应尽量大。

以上仅为本发明的减震器上支撑的一个优选结构。在其他实施例中，可以只在隔振元件20的主端面221上设计环状凸起24，而副端面222上不设计环状凸起。顶盖12的底面和壳体10的底面上可以设计相应的环状凸起，也可以不设计环状凸起。端面上的环状凸起24在端面径向上形成的波浪的波峰数至少为1，具体波峰数跟减震器上支撑的轴向非线性刚度性能要求有关。波浪向中心轴线50的高度也可以是逐渐升高或维持水平。波浪的顶点可以位于同一个平面，也可以位于不同的平面。波浪顶点位于同一个平面时，波浪顶点的连线同端面的夹角α为-15°到45°，如图7所示，具体角度值与减震器上支撑的轴向非线性刚度性能要求直接相关，通过选择合适的角度可以实现合适的轴向渐进刚度特性，从而有效消除减震器上支撑传递的冲击噪声。单个波形横截面的形状，参考图8所示，包括但不限于样条曲线、三角形、半圆形、梯形、正弦波形、方形和/或这些形状的一部分。这里“一部分”指的是某一形状不是完整的，但被规则分割。各波形横截面的形状、尺寸可以一致，也可以不一致，具体波形跟减震器上支撑轴向所需实现的非线性刚度性能要求有关。

本发明的减震器上支撑的制造方法如下：

原材料采用多孔聚氨酯材料，特性至少满足以下性能要求中的任意两项：按dineniso845测量的密度范围是200～1000kg/m³(优选300到750kg/m³)，按dineniso1798测量的拉伸强度范围在2～8mpa，断裂伸长率范围在200％～700％，或按diniso34-1b(b)测量的抗撕裂强度范围为4～12n/mm。

多孔聚氨酯弹性体的准备方法可参考现有技术，如欧洲专利申请ep62835a1、ep36994a2、ep250969a1、ep1171515a1，德国专利申请de19548770a1、de19548771a1等。通常是基于异氰酸酯二异氰酸基甲苯(tdi)或萘二异氰酸酯(ndi)，最好以2，6-二异氰酸根合甲苯(todi)或1，5-萘二异氰酸酯(5-ndi)为基础，制备多孔聚氨酯弹性体。

隔振元件有两种制造方法，一种是直接在模具的密闭型腔中发泡成型，即，将准备好的原料注入模具的密闭型腔(注入量的多少按所需满足性能要求的零件的密度来确定)，原料在一定的温度和时间下在型腔中发泡成型(型腔的表面温度通常为40～100℃，零件在型腔中保温5～60分钟后脱模)。另一种方法是通过预成型的聚氨酯管件机加工成型。在极限情况下，即隔振元件的整个端面只有一个占整个平面的方形凸起，这时，隔振元件的端面为平面，可以方便地通过直接切割圆管形棒材得到隔振元件。这种设计的一个优点是零件结构简单，制造方便。隔振元件端面轮廓的加工可以用成型刀具直接切割得到。

隔振元件和隔板构成的组合件可以通过将隔板放置在隔振元件的模具中直接成型(优选)，也可以分别制造后再组装。

本发明的减震器上支撑在整车上的安装，以及跟减震器的连接，跟传统的减震器上支撑一致。减震器上支撑的一端通过穿过壳体10上固定孔位的螺栓固定在车身上。减震器活塞杆60穿过隔板30中心的孔，通过活塞杆60顶端的螺柱，用螺母70跟隔板30锁紧在一起，实现减震器上支撑同减震器的连接。顶盖12和壳体10之间可通过传统的方式连接，如螺栓连接、铆接、焊接、粘接、滚压等。本实施例采用的是滚压铆接的形式。

减震器上支撑与减震器连接后，隔振元件20的两个端面被轴向夹紧在壳体10和顶盖12之间，受一定的预压力作用而产生预压缩变形(隔振元件20的环状凸起24的波峰由外向里高度递减时，最里面的波峰承受很小的预压缩变形，或不承受预压缩变形；轴向预压缩量和径向预压缩量可以一致，也可以不一致)，为减震器活塞杆60提供侧向支撑作用。