专利名称：减震装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减震装置。更具体地，本发明的减震装置用于各种各样的能量吸收和弹簧适用的应用场合。本发明的减震装置的许多应用场合，是用于自行车、摩托车以及同类运输工具上的悬挂系统。
背景技术：
先前已经公开了不同的震动吸收和悬挂装置，它们特别应用于自行车，使用被称为减震组件、扭震防冲器或扭簧装置。在这点上，参见以下几个专利或专利申请公布的公开内容专利US 5975550(Schonfeld)，6755432(Muser)及美国专利申请公布US 2001/0011806 A1(Muser)。这些文献描述的每一个装置采用外壳或外罩和内轴，它们通常允许相对的同轴转动。在外壳或内轴之间设置减震器，该减震器可以或者由天然橡胶、合成橡胶、其他橡胶类物质或者由聚亚安酯提供。
不幸的是，已经证明，这些现有技术的装置很大程度上不能满足要求，减震材料由于使用中引起的剪力，或者由于减震材料在外部/横向受到压力或挤压而断裂或从外罩向外膨胀。该断裂被认为是归因于几个因素。其中一个因素是使用压配合到外壳或外罩内以及压配合使之围绕内轴的减震材料。压配合动作对减震材料施加了一定程度的应力，例如剪力，并导致了侧面或横向的挤压力。US 6755432公开了这样的装置。该装置也采用了设在减震材料与外壳或外罩以及内轴之间的接合处的齿状物。相对小的齿状物在减震材料与外壳或外罩和内轴中的每一个之间提供小的有效传动面以及最小固着力(purchase)。因此，在使用中减震材料的扭转抗力小，并受到相当大程度的挤压。
文献US 5975550描述粘接到外壳或外罩以及内轴上的橡胶减震材料。但是，该文献继续描述到，设在外壳或外罩内的“键”或切口容纳一部分该橡胶减震材料，该“键”或切口有助于防止在外壳或外罩和内轴之间的滑动。再次，键的存在引起了与由US 6755432所述的带齿装置导致的那些问题相似的问题。内轴与减震相粘接的光滑面导致了减震材料在接合面上的剪力，在上述接合面上，减震材料和内轴之间的接合区域很小，提供的扭转抗力还是很小。
这些现有技术的装置采用从内轴到外罩的厚度很大程度上保持不变的减震材料环面或柱面。同样地，在使用过程中，扭矩力/压力集中在内轴附近。
防止减震材料受到横向挤压的任何努力都只会增加剪力的负面影响以及减震材料的最终断裂。从减震材料的反应和回复方面看，存在与附带的约束相关的严重摩擦损失。这至少是部分由于穆林斯效应(MullinsEffect)，该效应阻止减震材料的完全恢复。该穆林斯效应也可被称作应力软化。
再者，美国专利US 5975550描述的装置没有隔离扭转减震的机构。因此，减震材料受到相对于减震器转动的轴线成径向作用的力。因此，在使用时，减震材料发生压缩形变，再次限制了减震材料充分发挥其功能。
不管现有技术的扭转震动消震器或悬挂装置的具体结构如何，减震材料或主动元件呈现出抑制回复。
发明内容
本发明的减震装置的一个目的在于至少基本上克服与上述现有技术相关的问题，或者至少提供一种有用的替代方案。
前面对背景技术的讨论仅是为了便于理解本发明。应当理解为，该讨论不表示承认所提到的任何一种材料是在本申请的优先权日时的澳大利亚的公知常识的一部分。
在整个说明书中，除非上下文有不同要求，词语“包括”的含义将被理解为包括所述的部件或一组部件，但是不排除任何其他部件或一组部件。
根据本发明，提供一种减震装置，该装置包括外罩、内部元件和夹设在它们之间的减震材料，该减震材料粘接到外罩和内部元件上，其中外罩和内部元件中至少一个或另一个能够转动或者各自基本上同轴地被转动，内部元件的形状或结构使得其相对于减震材料具有有限扭矩角。
优选地，减震材料的横向厚度从内部元件朝着外罩的方向逐渐减少。
在本发明的一个优选实施方式中，外罩具有环形内表面，在该内表面上粘接有减震材料。
优选地，内部元件设有两个或更多从其中心突出的凸起，这些凸起一般为圆形，使得当内部元件相对于外罩转动时，扭矩角和剪力基本上减少到最小。
外罩和内部元件被预期到在使用时将各自具有附加结构，其中它们的相对运动可以被衰减或吸收。一个很明显的应用是用作那些自行车或同类运输工具的悬挂系统中的扭矩减震器例如那些在美国专利US 5975550和美国专利申请公布US2001/011905所述。
根据本发明，还提供一种在其内或其上设有悬挂装置的运输工具，该悬挂装置至少部分包括一个或多个上述扭转减震装置。
根据本发明，此外还提供一种减震装置，该减震装置包括第一和第二材料，在它们之间至少部分夹设有减震材料，该第一和第二材料在各自的接合面上粘接到减震材料上，其中它们之间的相对运动被衰减，至少其中一种材料与减震材料粘接的接合面的形状或结构相对于减震材料具有有限扭矩角。
优选地，第一和第二材料中的一种或两种都在与减震材料粘接的接合面上设有数个凸起，这些凸起一般为圆形，使得当一种材料相对于另一种材料转动时，扭矩角和剪力基本上减少到最小。
下面以仅作为举例的方式，参照本发明的一个实施例和附图描述本发明的减震装置，其中图1是一个根据本发明的减震装置的透视图，该减震装置的具体应用为扭转减震器；图2是图1中减震装置的侧视图；图3是图1中减震装置的横剖端视图。
具体实施例方式
图1至3示出了一个减震装置10，其适合用于各种扭转减震应用，该减震装置10包括第一材料，如通常为环形结构的外罩12，第二材料，如内部元件14，以及夹设在它们之间的减震材料16。外罩12设有径向设置的外表面18和径向设置的内表面20。外罩12还包括第一侧表面22和第二侧表面24。减震材料16直接粘接到外罩12的内表面20上，并且还粘接到内部元件14的外表面26上。这些粘接表面可以命名为各个材料之间的接合面。
内部元件14在其内限定了横向内芯28。内部元件14还包括四个均等间隔且径向延伸的凸起即突出物30。径向突出物30是圆形的并且在内部元件14的整个长度上横向延伸。突出物30的圆形形状不会具有与减震材料16粘接的有突边的或平坦的表面，从而具有最小扭矩角，并减少了任何同样具有破坏性的、将剪力引入到减震材料的可能性。
如从图3可见，减震材料16从内部元件14到外罩12的内表面20逐渐减少。
在使用中，外罩12和内部元件14被固定到装置组件上，它们之间的相对运动可以得到抑制。因此，外罩12和内部元件14被预期到在使用过程中同轴地彼此相对转动。该转动通过外罩12和内部元件14所粘接的减震元件16的作用而得到抑制。该转动可以是在减震材料16内引起的相对小的剪力情况下并在最小扭矩角下实现，这是由在内部元件14上设置突出物30，每个突出物30在外形上是圆形或光滑的结果。因此，在内部元件14和减震材料16之间的接合面可以实现接近0°的扭矩角。
突出物30的设置也用于将由外罩12和内部元件14之间的相对转动而引起的剪力从内芯28隔开。在这样的情况下，这些力更加容易被减震材料16吸收。
可以想到，使用者(未示出)可以改变内部元件14的突出物30的数量和外形，以适应不同的应用和任务，然而这样的改动应在由上面提出的在减震材料内引起的相对小的剪力并且在最小扭矩角下的总的约束条件内。
减震材料16从内部元件14到外罩12逐渐减少，这使得扭转力在全部减震材料16内分布。
可以想到，在使用中，外罩12或内部元件14中的任一个可以相对于另一个固定设置。
外罩12和内部元件14的相对设置使它们之间可以进行高度可变的转位(highly variable indexing)。一个组件相对于另一个的转位通常用于悬挂系统中，并用于调整或设置用户所要求的减震或震动吸收的等级。
破坏现有技术的装置的剪力和侧向或横向挤压力的最小化或者基本减小，在很大程度上避免了本发明的减震材料内的应力松弛或压缩形变。这个因素常常导致现有技术的装置的扭转弹簧失效且需要更换。
很大程度上由于与刚才所述的那些原因相同的原因，本发明的扭转减震装置能够实现外罩12和内部元件14之间非常大程度的相对转动。例如，在自行车(cycle)的悬挂系统中作为扭转减震器的应用中，发明人已经可以实现大约270°或更大的相对转动。这在现有技术的装置中一般是不会看到的。应当理解的是，相对转动的度数很大程度上是装置本身性质的产物，该性质包括外罩12和内部元件14安装在其上或构成其的一部分的装置的物理约束，和减震材料的半径。发明人预见超过这里描述的范围的相对转动在适当的应用中是可能的。但是，同样应当理解的是，本发明的装置作为独特构造的结果，一般能够比现有技术的装置所获得的更大的相对转动的角度。
本发明的装置10也优选地与衬套或同类部件一起工作，衬套或同类部件用于隔离减震材料16使其免受设计要吸收的转动或扭转力之外的其他力的作用。这样的衬套或同类部件通过使内部元件14和外罩12保持大致不变的相对关系，来阻止减震材料迁移，这不同于吸收内部元件14和外罩12之间的相对转动运动。
可以想到，减震材料16至少可以是包括聚氨酯的聚合材料。还可以想到，该材料表现出震凝材料的典型特性。震凝材料被理解为具有随时间变化而保持不变的剪切率(shear rate)，同时粘性不断提高。
还可以想到，本发明的减震装置的应用不仅可以作为扭转减震装置也可以应用于各种各样的一种材料相对于另一种的运动需要减震的其他情况。例如，两个物体各自的直线运动可以通过在它们之间设置减震材料的方法得到衰减。在一种构造中，该构造可以包括基本上为圆柱形的第一材料即外罩和以基本共轴的方式延伸穿过第一材料即外罩的轴，该轴相对于外罩可轴向移动。在外罩和轴之间可以设置减震材料，并将减震材料粘接到外罩和轴上，减震材料所粘接的轴的表面上设有数个圆形构成光滑圆周脊状物的凸起。这些凸起或脊状物相对于减震材料具有有限扭矩角和最小剪力。
如上面关于减震装置10所述，轴承或同类部件优选地可以用于隔离轴通过外罩的运动，从而避免在减震材料内的压缩形变(compression set)和穆林斯效应。事实上，不管本发明的减震装置以什么样的设置使用，优选的是需要衰减的两个物体之间的相对运动以这种方式得到隔离。
还可以想到，存在各种各样的第一、第二和减震材料可以采用的材料。例如，这些材料中的每一种都可以是聚合材料。在这样的设置中，第一和第二材料可以采用比减震材料硬度更大的聚合材料。事实上，三种材料可以是相同的材料但是作为具有不同硬度的层。同样地，每一种材料可以是金属或复合材料。在每种情况下，都是关于材料的相对特性，减震材料必须具有如上面提到的震凝特性。使用这样的材料可以使第一、第二和减震材料能够特别有效地粘接在一起。
仍然可以想到的是，可以将上述范围内的数个层作为减震材料。例如，具有不同硬度的层或区域可以单独用作减震材料，或者用作减震材料以及外罩和内部元件的机械等同物。
外罩的内表面设置成不同于上述的圆形的其他形状。但是，减震材料和外罩之间的接合面还是具有有限扭矩角。
对于技术人员来说是明显的更改或变化被认为是落入本发明要求保护的范围内。
权利要求
1.一种减震装置，包括外罩、内部元件和夹设在它们之间的减震材料，该减震材料粘接到外罩和内部元件上，其中所述外罩和内部元件中至少一个或另一个能够转动或者各自同轴地被转动，所述内部元件的形状或结构使得其相对于减震材料具有有限扭矩角。
2.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述减震材料的横向厚度从内部元件朝着外罩的方向逐渐减少。
3.如权利要求1或2所述的减震装置，其特征在于，所述外罩设有环形内表面，在该内表面上粘接有减震材料。
4.如权利要求1至3中任一项所述的减震装置，其特征在于，所述内部元件设有两个或更多从其中心突出的凸起，这些凸起一般为圆形，使得当所述内部元件相对于所述外罩转动时，扭矩角和剪力减少到最小。
5.如权利要求1至4中任一项所述的减震装置，其特征在于，所述外罩和内部元件各自具有附加结构，其中它们之间的相对运动可以被衰减或吸收。
6.一种运输工具，在其内或其上设有悬挂装置，所述悬挂装置至少部分包括一个或多个如权利要求1至6中任一项所述的扭转减震装置。
7.一种扭转减震装置，包括外罩、内部元件和夹设在它们之间的减震材料，该减震材料粘接到外罩和内部元件上，其中所述外罩和内部元件中至少一个或另一个能够转动或者各自同轴地被转动。
8.如权利要求7所述的扭转减震装置，其特征在于，所述内部元件被设计成具有有限扭矩角的结构。
9.如权利要求7或8所述的扭转减震装置，其特征在于，所述减震材料的横向厚度从内部元件朝着外罩的方向逐渐减少。
10.如权利要求7至9中任一项所述的扭转减震装置，其特征在于，所述外罩设有环形内表面，在该内表面上粘接有减震材料。
11.如权利要求7至10中任一项所述的扭转减震装置，其特征在于，所述内部元件设有两个或更多从其中心突出的凸起，这些凸起一般为圆形，使得当所述内部元件相对于所述外罩转动时，扭矩角和剪力基本上减少到最小。
12.如权利要求7至11中任一项所述的扭转减震装置，其特征在于，所述外罩和内部元件各自具有附加结构，由此它们之间的相对运动可以被衰减或吸收。
13.一种减震装置，包括第一和第二材料，在它们之间至少部分夹设有减震材料，所述第一和第二材料在各自的接合面上粘接到所述减震材料上，由此它们之间的相对运动被衰减，至少其中所述一种材料与减震材料粘接的接合面的形状或结构相对于所述减震材料具有有限扭矩角。
14.如权利要求13所述的减震装置，其特征在于，所述第一和第二材料中的一种或两种都在与所述减震材料粘接的接合面上设有数个凸起，这些凸起一般为圆形，使得当一种材料相对于另一种材料转动时，扭矩角和剪力基本上减少到最小。
15.一种参照附图如前所述的扭转减震装置。
全文摘要
一种减震装置(10)包括外罩(12)、内部元件(14)和夹设在它们之间的减震材料(16)，该减震材料(16)粘接到外罩(12)和内部元件(14)上，其中外罩(12)和内部元件(14)中至少一个或另一个能够转动或者各自基本上同轴地被转动，内部元件(14)的形状或结构使得其相对于减震材料(16)具有有限扭矩角。
文档编号F16F7/04GK1980829SQ200580017240
公开日2007年6月13日 申请日期2005年5月5日 优先权日2004年5月28日
发明者奥尔多·孔塔里诺, 安东尼奥·瓦罗内 申请人:Av国际公司