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1、10申请公布号CN101970825A43申请公布日20110209CN101970825ACN101970825A21申请号200980108381222申请日2009031012/04513920080310US12/36902420090211USF01N7/18200601F01N7/08200601F16F15/0820060171申请人普尔曼公司地址美国俄亥俄州72发明人乔里P罗德克74专利代理机构上海宏威知识产权代理有限公司31250代理人金利琴54发明名称外部剪力中心隔振器57摘要本发明公开一种外部剪力中心隔振器,包括一个弹性体隔振器带一个弹性体主体，该主体包含一个内部结构元件。
2、与一个外部结构元件。弹性体主体包括一个剪力中心，它连接内外结构元件定位的径向法兰；当弹性体隔振器产生挠曲时，结构元件受到剪切应力。内外结构元件旨在为弹性体隔振器提供行程限位，以避免高载荷下剪力中心出现压缩。根据需要，弹性体衬套还可选配一个集成的弹性体隔热罩，以保护剪力中心。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010091086PCT申请的申请数据PCT/US2009/0366432009031087PCT申请的公布数据WO2009/114517EN2009091751INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图3页CN101970825A1/2。
3、页21一个隔振器包括一个弹性体主体；与上述弹性体主体相连的一个外部结构元件，上述外部结构元件有一个径向延伸法兰；以及与上述弹性体主体相连的一个内部结构元件，上述内部结构元件有一个轴向延伸的圆筒和一个自上述内部结构元件的上述轴向延伸圆筒向外径向伸出的一个径向延伸法兰；其中上述弹性体主体定义了一个在上述外部结构元件和上述内部结构元件间延伸的剪力中心。2根据权利要求1中的隔振器，其中上述内部结构元件的上述径向延伸法兰与上述外部结构元件的上述径向延伸法兰轴向相对。3根据权利要求2中的隔振器，其中上述剪力中心与上述内部结构元件的上述径向延伸法兰结合，并与上述外部结构元件的上述径向延伸法兰结合。4根据权利。
4、要求2中的隔振器，它还包括一个与上述外部结构元件相连的刚性安装托架。5根据权利要求4中的隔振器，其中上述内部结构元件相对于上述外部结构元件的径向运动导致上述内部结构元件的上述轴向圆筒与上述外部结构元件接触。6根据权利要求1中的隔振器，它还包括一个包绕上述剪力中心的隔热罩。7根据权利要求6中的隔振器，其中上述隔热罩与上述弹性体主体进行了整合。8根据权利要求1中的隔振器，其中上述弹性体主体定义了一个伸入上述弹性体主体的压合孔。9根据权利要求1中的隔振器，其中上述内部结构元件定义了一个穿过上述内部结构元件的压合孔。10根据权利要求1中的隔振器，其中上述弹性体主体定义了一个位于上述内部结构元件周围的第。
5、一圆周空隙，由上述第一圆周空隙定义剪力中心。11根据权利要求10中的隔振器，其中上述弹性体主体定义了一个第二圆周空隙，由上述第二圆周空隙定义一个包绕上述剪力中心周围的隔热罩。12根据权利要求11中的隔振器，其中上述隔热罩与上述隔热体主体整合。13根据权利要求1中的隔振器，其中上述弹性体主体定义了一个穿过上述弹性体主体的安装孔，上述内部金属主体的上述径向圆筒从上述安装孔上方伸出。14根据权利要求1中的隔振器，其中上述内部金属的上述轴向圆筒穿过由上述外部元件定义的一个孔，以定义一个行程限位。15根据权利要求14中的隔振器，其中上述内部结构元件的上述径向延伸法兰与上述外部结构元件的上述径向延伸法兰轴。
6、向相对。16根据权利要求15中的隔振器，其中上述剪力中心与上部内部结构元件的上述径向延伸法兰结合，并与上部外部结构元件的上述径向延伸法兰结合。1717根据权利要求1中的隔振器，其中上述外部结构元件包括一个轴向延伸圆筒，上述外部结构元件的上述径向延伸法兰自上述外部结构元件的上述轴向延伸圆筒向外权利要求书CN101970825A2/2页3径向伸出。18根据权利要求1中的隔振器，其中上述外部结构元件定义了一个托架。1919一个隔振器包括一个弹性体主体；一个与上述弹性体主体相连的外部结构元件；一个与上述弹性体主体相连的内部结构元件；以及一个包绕上述弹性体主体的隔热罩。20根据权利要求19中的隔振器，其。
7、中上述隔热罩与上述弹性体主体进行了整合。2121根据权利要求19中的隔振器，其中上述内部结构元件的一个径向延伸法兰与上述外部结构元件的一个径向延伸法兰轴向相对。22根据权利要求21中的隔振器，其中弹性体主体与上述内部结构元件的上述径向延伸法兰结合，并与上述外部结构元件的上述径向延伸法兰结合。2323根据权利要求19中的隔振器，其中上述弹性体主体定义了一个第一圆周空隙和一个包绕第一圆周空隙的第二圆周空隙，上述第二圆周空隙定义了上述隔热罩。24一个隔振器包括一个弹性体主体；上述弹性体主体与一个第一部件的连接方式；上述弹性体主体与一个第二部件的连接方式；以及一个包绕上述弹性体主体的隔热罩。权利要求书。
8、CN101970825A1/4页4外部剪力中心隔振器技术领域0001本发明涉及一种隔振器，譬如汽车排气系统隔振器。更具体地说，本发明涉及一种可以提供柔性中心挠度的隔振器，它能够长时间耐受高负载且在压缩过程中可避免剪力中心元件产生压缩。背景技术0002本节声明仅仅提供与本发明相关的背景信息，这些信息并不一定构成先前技术。0003通常，包括轿车和卡车在内的机动车辆都配有一部内燃机，它至少与一套传动机构和减速结构联接，为车轮提供驱动力。一套典型的发动机排气系统包括排气管、催化式排气净化器和消音器；该系统与发动机相连，可消除燃烧过程产生的噪音、清除废气、并将燃烧产物从预定位置（一般位于车辆尾部）排出。。
9、排气系统由排气托架支撑，托架位于排气系统与车架（或车体的其它支撑结构）之间。为避免发动机产生的震动向车体传递，排气托架带有柔性元件或弹性悬构件，以隔离车体与排气系统。为实现二者的有效隔离，隔振器最好带有一个柔性中心挠度。0004在先前技术中，排气托架或隔振器包括由一个由硬橡胶部件或冰球制成的橡胶隔振器，它至少有四分之三英寸厚，并至少含有一对开孔。各开孔均可插入一个细长的金属螺柱。金属螺柱带有一个细长的锥形头，可被压入并穿过隔振器的开孔，但是很难从隔振器中抽出。螺柱的另一端焊接（或采取其它连接方式）于车辆或排气系统某一部件上的一个支撑点。0005其它类型的隔振器包括辐条型弹性体模制品，其中辐条耐。
10、受张力和压缩力；还包括剪脚型弹性体模制品，其中一个支脚承受主要加载方向上产生的剪力。用作排气隔振器的多数弹性体因撕裂强度较低，都具有较差的抗拉疲劳性能。装载弹性体的首选方法是压缩或剪切。0006在先前技术中，冰球设计最为简单。如上所述，两个销子分别从弹性体两端插入，连接两端的弹性体绳索因负载而产生纯拉力。尽管这种设计的成本最低，但对材料的破坏程度也最大。为避免出现故障，弹性体冰球的内部或外部周围一般设计有柔性和/或刚性箍带。该设计的优势在于它能够围绕一个吊架孔旋转，使吊架获得较大的位置公差。0007在先前技术中，辐条型隔振器对弹性体材料施加压缩力和拉力。由于存在拉伸载荷，出现过载时就容易折断。。
11、压力强度与载荷除以最小辐条横断面积所得数值成正比。辐条型设计的一个附加要求是配合件或吊架销必须在挠曲区域内对中，同时通过排气系统的重量产生静态预加负荷。否则，隔振器上的开孔将被降至最低点或在过载时被定位。这导致柔性中心挠度无法得到应用，从而有悖于隔振器的设计初衷。0008在先前技术中，剪脚型隔振器有一个垂直的主要加载方向以及一个水平的次要加载方向。当剪脚型隔振器在主要加载方向上受力时，首选加载方法为剪切型加载。另外，可根据需要来设计该剪切型加载的柔软程度。但是，次要加载方向导致压缩应力，对部件的耐说明书CN101970825A2/4页5用性十分不利。另外，次要加载方向的硬度比率是主要加载方向的。
12、2到3倍，这也是一个不利条件。0009随着弹性体隔振器的不断发展，新型弹性体隔振器将包括一个柔性挠曲中心，可避免弹性衬套受到不利的拉伸负荷，并且在过载时能够避免剪力中心产生压缩。这一点已通过先前技术中的剪力中心设计实现，但开孔末端的应力集中仍是一个遗留问题。发明内容0010本发明提供了一种带弹性衬套的隔振技术，它使用径向载荷来避免衬套出现拉应力载荷。无论加载方向如何，径向载荷导致弹性衬套出现剪切应力。通过更改弹性衬套的空隙来调节特定方向上的比率和挠度，不会对其它方向造成影响。弹性衬套包括一个剪力中心，当隔振器过载时，它不会压缩。这种设计还使得弹性衬套的设计更加紧凑。0011随着下文的详细描述，。
13、本发明将显现出更多的应用领域。应当指出的是，详细描述和具体例子仅仅指示本发明的优选实施例，仅作例证之用，并不限制发明的范围。附图说明0012借助于详细描述和附图，本发明将得到更加充分的理解，其中图1是一个弹性体隔振器30的透视图。根据本发明，该隔振器安装在一个支架上；图2是图1所示弹性体隔振器的一个剖视图；图3是一个带部分横截面的透视图，指示图1所示弹性体隔振器的金属或塑料插件；图4是一个带部分横截面的弹性体隔振器透视图，它依照本发明的另一个实施例；图5是一个排气系统的透视图。依照本发明，该系统含有独特的排气隔振器。具体实施方式0013下列优选实施例描述仅作举例之用，绝对无意限制本发明的应用或。
14、用途。0014如图5显示的是一个排气系统，它包括依照本发明的排气系统隔振器，一般通过引用数字10进行指定。一部典型的车辆包括一台内燃机（未显示）、车体（未显示）、一个悬架系统（未显示）以及与内燃机相连的排气系统10，该系统一般安装于车辆底部。内燃机旨在为车辆的单轮或多轮提供驱动力，而排气系统的作用是将燃烧产物在车辆外部周围特定位置排出。0015排气系统10包括一个消声器联接管12、一个消声器14、一个尾喷管16以及各种类型的隔振器组件。消声器联接管12通常与发动机或一个催化式排气净化器（未显示）相连，然后发动机或净化器再与一个位于发动机和净化器之间的排气管相连。催化式排气净化器可与一个通向一个。
15、单排气歧管的单排气管相连，或者与一个通向多个排气管的分支排气管相连，多个排气管又通向多个排气歧管。而且，消音器联接管12可与多个催化式排气净化器相连，这些净化器在达到消声器14之前通过消声器连接管12连在一起，或者车辆可带有多个排气管、多个催化式排气净化器、多个消声器连接管12以及使用单一或多重尾喷管16连在一起的多个消声器14。另外，本发明的排气系统隔振器适用于任何类型的排气系统，包括但不仅限于从内燃系统伸出且拥有两个独立平行排气系统的双排气系统。0016排气系统10的作用是将发动机中的废气从车辆外围的特定位置排出。废气通过说明书CN101970825A3/4页6排气系统时，催化式排气净化器。
16、对废气进行净化，消声器14消除发动机燃烧过程中产生的噪音。本发明所指的排气系统隔振器将排气系统10安装到车辆上，而与此同时，隔离车辆排气系统10的振动。0017如图1至3所示。一个排气系统隔振器组件30包含一个托架32以及一个排气系统隔振器34。托架32为金属或塑料部件，它配有一对安装用法兰36和一个隔振器接口38。安装用法兰对36的每个法兰都带有一个安装孔40，可在该孔上添加一个紧固件，以将排气系统隔振器组件30安装到一个车架或车辆的另一个结构部件上。图1所示安装用法兰对36的两个法兰相互垂直，但是本发明允许以任意方式布置法兰，前提是正确连接托架32与车辆安装结构。0018排气系统隔振器34。
17、包括一个内部结构元件50、一个外部结构元件52以及一个位于两个结构元件之间的弹性体主体54。0019弹性体主体54带有一个安装孔58，可在该孔内插入一个内管、一个螺栓或一个吊架销60。吊架销60与排气系统10的一个部件相连。托架32与车辆的一个结构部件相连，而排气系统隔振器34通过吊架销60与排气系统10的一个部件相连。本发明允许托架32与排气系统10相连，允许排气系统隔振器34通过吊架销60与车辆的一个结构部件相连。这样，排气系统10通过一个或多个排气系统隔振器组件30与车辆连接。0020弹性体主体54包含一个或多个压力装配孔62，该孔穿过弹性体主体54，并穿过内部结构元件50。压力装配孔6。
18、2允许外部结构元件52通过压力固定于托架32。另外一个可选方案是将外部结构元件52与托架32整合，这样外部结构元件52就与排气系统10或车辆的结构部件相连。压力装配后，一般在外部结构元件52上对托架32进行卷边，进一步加强连接的牢固性。如果需要在不同方向上调节排气系统隔振器34，压力装配孔62可为弹性体主体54提供一个非连续的环形壁。弹性体主体54含有一个外周空隙64以及一个内周空隙66。根据图示，空隙66与安装58不对称，但本发明允许空隙66与安装孔58对称。在排气系统隔振器组件30处于装配或处于静态负载状态时，空隙66的非对称设计使得安装孔58处于外部结构元件52的中线上或中线附近。002。
19、1空隙66尤其是其厚度的设计将决定安装孔58与外部结构元件52和托架32之间的距离，直至使排气系统隔振器组件30产生挠曲的径向负载因空隙66的闭合而激增。在空隙66闭合后，安装孔58的径向运动导致弹性体主体54出现纯剪力，与加载方向无关。该剪切负荷发生在外部结构元件52与内部结构元件50之间的弹性体主体54内，下文有述。0022从图中可以看出，空隙64与内圆周空隙66在轴向上重叠，以定义一个因弹性体主体54产生挠曲而受到剪切负荷的剪力中心70。如果托架32独立于外部结构元件52或者如果托架与外部结构元件52整合，当排气系统隔振器组件30受到较大载荷时，空隙66将闭合，直至内部结构元件50与托架。
20、32接触。当排气系统隔振器组件30受到过大负荷时，内部结构元件50与托架32或外部结构元件52的接触消除了压缩，进而消除了剪力中心70上的压缩应力。这就提高了排气系统隔振器组件30的性能与可靠性。0023一个可选的环形弹性体隔热罩72组成了外圆周空隙64的外圈部分。弹性体隔热罩72与弹性体主体54集成在一起。弹性体隔热罩72保护剪力中心70免受外部热源的破坏。0024内部结构部件50是一个带法兰的圆柱形金属或塑料件，包括一个轴向圆筒76和说明书CN101970825A4/4页7一个径向法兰78。轴向圆筒76从安装孔58上方伸出，径向法兰78自轴向圆筒76向外径向伸出，为剪力中心70提供一个基座。
21、。弹性体主体54与内部结构元件50结合，其中包括剪力中心70与径向法兰78的结合。0025外部结构部件52是一个带法兰的圆柱形金属或塑料件，包括一个轴向圆筒82和一个径向法兰84。轴向圆筒82沿内圆周空隙66的外圆周表面伸出，用于压合或以其它方式承接托架32。尽管图中的排气系统隔振器组件30使用一个单独的托架32，但本发明允许将外部结构元件52与托架32整合，以及将剪力中心70直接与托架32结合。径向法兰84自轴向圆筒76向外径向伸出，为剪力中心70另一端的剪力中心70提供一个基座。弹性体主体54与外部结构件52结合，其中包括剪力中心70与径向法兰84的结合。0026托架32是一个金属或塑料托。
22、架，含有一个圆柱形内壁86、一个外壁88以及一个在圆柱形内壁86和外壁88之间伸出的径向壁90。圆柱形内壁86的设计目的是压入由外部结构元件52的轴向圆筒82定义的一个孔内，如图2所示。0027如图2所示。由图2可以看出，内部结构元件50的轴向圆筒76穿过由外部结构元件52的轴向圆筒82所定义的孔，并穿过托架32的圆柱形内壁86。这就为内部结构元件50的轴向运动提供了一个相对于外部结构元件52的行程限位，消除了压缩，从而消除了剪力中心70上的压缩应力。内部结构元件50相对于外部结构元件52作径向运动，以闭合内部圆周空隙66，直到内部结构元件50和托架32接触。位于内部结构元件50上的一个弹性体。
23、主体54的一个环形部分起到缓冲器作用，避免内部结构元件52与托架32直接接触。如果托架32与外部结构部件52整合后将排气系统隔振器组件30安装到车辆结构部件上，外部结构元件52的轴向圆筒82、车辆的结构部件或一个单独托架均可用作行程限位。0028在径向载荷下，排气系统隔振器34可避免弹性体主体54中的拉应力载荷。各方向上的剪切型载荷使得排气系统隔振器34获得一个较低且更加稳定的挠曲率。这是因为，剪切模量（剪切负荷）要比弹性模量（拉伸载荷）低。而且，弹性体材料在剪切负载下的弹簧刚度要比拉伸负载下更加稳定。弹簧刚度和挠度可沿中心轴对称分布，也可使用压合孔62或更弹性体主体54或刚性结构的尺寸/形状。
24、来进行调节。另外一个优势在于剪力中心70的挠度在整个挠曲过程中（直至空隙66闭合）为直线式，增加了位置的稳定性。这就意味着，位置公差内的任何预加载将不会影响挠曲率，车辆的噪音、振动和粗劣度（NVH）也不会随着排气几何公差而变化。0029如图4所示。图4显示的是一个依照本发明另外一个实施例的排气系统隔振器组件130。排气系统隔振器组件130包括一个托架132、一对排气系统隔振器34。使用托架132来代替托架32，允许使用一对吊架销60将排气系统隔振器组件130与车辆和排气系统相连。上文对托架32的描述也适用于托架132。0030排气系统隔振器34的安装系统不仅限于使用托架32或托架132。序号为11/233,283,的申请人联合申请（本文引用了其披露情况）中披露的任何安装系统都可用于将排气系统隔振器34安装到车辆上。说明书CN101970825A1/3页8图1说明书附图CN101970825A2/3页9图2图3说明书附图CN101970825A3/3页10图4图5说明书附图。