专利名称：无工作流体的阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明涉及阻尼器，特别是涉及无工作流体或非粘性阻尼器，它们可提供基本恒定的或者随由该阻尼器控制的物品运动速度的增加而增大的阻力或阻力矩。
对物品的运动控制有时是由通常在物品与某一固定件之间工作相连的阻尼器提供的。当物品受到力的作用时，通过该阻尼器对物品提供的阻力而限定或控制该物品的运动。
现有的阻尼器通常是工作在直线或转动状态的。直线阻尼器常常是靠阻尼器中构件间的直线机械接合而提供阻力。转动阻尼器一般是靠阻尼器中构件间的工作流体在这些构件转动期间来提供阻力或阻力矩的。
阻尼器，特别是转动阻尼器，可以提供不变的或者可变的扭矩。固定力矩阻尼器不管物品的速度或加速度如何都给出基本相同的力矩，通常称之为制动器。
然而，可变力矩阻尼器则提供随物品的速度或加速度增加而加大的力矩。相应地，当物品在许多应用中受力而速度增大时，需控制该物品的速度，并且最好是保持其基本恒定。
流体阻尼器通常使用在同心安装的两元件之间的阻尼介质，最好是硅酮，其中硅酮的外层在一定程度上粘附在上述元件上，当元件之间存在旋转运动时，会在硅酮的内层之间产生剪切，从而提供所需的阻力或力矩。US2,775,317专利就是描述了这种硅酮阻尼器的一个例子。
然而，硅酮或其它流体阻尼器是易于泄漏的，这不仅降低了阻尼器的阻尼性能，而且还会损害周围物件，在工作时由于通常会在阻尼器中发热，这使硅酮变稀，就增大了泄漏的可能性。
因而，希望有一种阻尼器，它不依靠流体工作，从而完全消除了泄漏的危险，还能提供恒定的或可变的阻力或阻力矩。
本发明提供一种无工作液的阻尼器，它能对物品提供基本恒定或可变的阻力或力矩，以使物品的运动得到控制，这种阻尼器完全消除了泄漏的危险，并能在阻尼器的使用和整个寿命中基本保持其相同的工作特性。
在本发明的一个实施例中，该阻尼器包括一个固定的心轴件和一个绕该心轴转动的壳体件。其中设置啮合件，最好是O形环的形式，它随同壳体一同绕心轴旋转，并在该壳体与心轴之间提供对其转动基本恒定的阻力矩。
为了提供随着心轴与壳体间速度增加而增大的阻力矩，使心轴相对于壳体偏心地配置，这就在壳体与心轴之间造成了一个间隙减小的区域。于是，当壳体与O形环绕心轴转动时，O形环在间隙减小区中产生变形，以提供所需的阻力矩。
心轴这样的偏心配置也用于决定该力矩对阻尼器圆周的位置。另外的确定力矩相对于阻尼器的位置的方法是在壳体与O形环之间或心轴与O形环之间的选定位置上设置一个或多个垫片。为了提供分散的啮合，还可以设置多个制动器，以便与壳体一起配合O形环工作。
在本发明的另外实施例中，在心轴与O形环之间有一个或多个圆盘件，以便在该圆盘或圆盘之间形成一个或多个啮合区或间隙减小区，其本身则提供所需程度的力矩，改变圆盘数目则可按照需要调节其力矩。
从下面的说明、各附图及后附诸权利要求中能更容易地理解本发明的其它特点与优点。
图1是表示把本发明的无工作流体阻尼器用于车辆手套箱的铰接门时的立体图；图2是本发明的无工作流体阻尼器一个实施例的放大的分解立体图；图3是图2的组装成的阻尼器沿图1中3-3线在所示方向上的局部纵剖视图；图4是图2与图3的阻尼器沿图3的线4-4在所示方向上的横截面图；图5是本发明的无工作流体阻尼器另外实施例的放大的分解立体图；图6是按图5的装配成的阻尼器的局部剖开并以虚线表示阻尼器各构件的前视图；图7是图5与图6的阻尼器按图6中7-7线在所示方向上的纵向局部剖视图；图8是图5-7的阻尼器的前剖视图，它连同移开的部分示出本发明的在阻尼器中提供力矩定位的特征。
图9是图5-7中的阻尼器的横截面图，示出了其偏心安装；以及图10是图5-7中的阻尼器的横截面图，示出了本发明的另外的特征。
尽管本发明可以有各种不同形式的实施例，但附图中及在下面所要描述的只是几个最佳实施例，同时应该理解这种公开只是用作举例而不是把本发明限定在所述的几个特定例子中。
为了描述容易，是在典型的工作位置下描述本发明的装置的，而且诸如上、下、水平等术语都以这一位置为参照系。然而，应该了解，本发明的装置是可以在除了所述位置以外的某一方位上进行制造、存储、运输和销售的。
参见图1，本发明的阻尼器通常是由序号10代表的，该阻尼器10最好是转动阻尼器，但是在不脱离本发明各种教导的条件下可以变化而成为直线阻尼器或其类似的装置。
举例来说，可以把一个或多个阻尼器10用于控制诸如车辆手套箱等的门12之类的其它物件或物品的运动，然而，应该理解到，该阻尼器10可用于各种用途，只要它起着如下所述的功能。
如图2中所示，该阻尼器10主要包括一个可转动壳体14，一个固定心轴16和一个带有相配O形环20的轮或毂18，O形环位于轮或毂上并且处在壳体14与心轴16之间。由于壳体14与O形环20之间的紧压配合，轮18与O形环20与壳体14一起绕心轴16转动，下面将描述各附件及壳体14、心轴16、轮18和O形环20的安装细节。
应该懂得，只要使阻尼器能起到下述功能，阻尼器10及其构件的特定的材料、结构、配置与形状是可以变化的，例如，若有必要则可以颠倒壳体14与心轴16的设计，而使壳体14固定，心轴16可转动。
在此实施例中，如图3与图4中所示，心轴16的头部28以及轮18和O形环20的中心轴线是与壳体14的纵轴线错开或偏心地安装的，相应地，如图3与4中所示，一般由字母“A”表示的间隙减小区是沿阻尼器10的底部位于壳体14和轮18之间的。这种减小区“A”在壳体14与轮18的O形环20之间提供接合、压缩和过盈配合，这本身又会如此所述地提供阻尼作用。
简要地说，在使用中当壳体14绕心轴16转动时，在壳体14与O形环20之间造成的压缩使得O形环20和轮18随壳体14一同转动，相应地，当O形环20随同壳体14移动时，它被驱使依序进入被压缩或间隙减小区“A”，使O形环20变形而发出制动，形成阻力或阻力矩。
调节壳体14和心轴16之间的错位或偏心量就能调节O形环20的变形或压缩量，从而调节力矩大小使之适于某一特定用途。此外，通过适当地选择O形环20的材料，可使O形环20的变形率随着壳体14对心轴16转速的增高而变大，从而使力矩随速度增高而加大。现在来描述阻尼器10的结构细节。
壳体14最好是用塑料制成的空筒状元件，并且包含用来把壳体14固定到一个其运动被阻尼的，例如门12的元件上的安装凸缘22，为了有利于壳体14绕心轴16转动，壳体14包括一个最好是金属制的，位于其内部的筒状轴承件24，如果需要，可以用诸如压过盈配合、粘接或其它任何方式把轴承件24固定到壳体14的内表面上。
心轴16包括一个带螺纹的钉体部26和一个相对于该钉体部26的中心线偏心或错位地形成的最好是实心的柱体或头部28，为了固定住心轴16使之不转动，绕心轴16配置一个毂状件30，其上形成有径向相间的隆脊32。
当用螺母34把心轴16的螺纹钉体26安装到诸如支架36的另外静止件上时，该隆脊32则和也可有与之互补的隆脊(未示出)的支架36相啮合。于是，心轴16的钉体26和头部28就被固定不转动。
轮18最好是用塑料制成的空心管状件，并且包括绕其周边形成的内置O形环20的环状隆脊38，为了使轮18易于绕心轴16的头部28转动，把最好是金属制成的轴承件40配置在轮18的内部。为了防止轮18在心轴16上轴向运动，在心轴16头部28上形成的槽44中安设C形环42。
应该明白，只要使它们基本具有下述的功能，轮18、O形环20和轴承24以及阻尼器10的其它构件的特定材料、形状与设计均可以改变。例如，轮18、O形环20和轴承24可以由相同或不同材料形成一体。
此外，O形环20也可以是非圆截面的，例如矩形、三角形等，与圆截面的相比，在给定的变位置下矩形截面的O形环20可提供较高的力矩，而三角形O形环20在相同变位情况下只能提供较小的力矩。
O形环20最好由聚合物制成，并按照特定的应用与所需的力矩而变化，由丁腈像胶、聚氨酯、聚丙烯共聚物以及相似材料制成的O形环20可以得到令人满意的结果。可是，亦应明白，在不脱离本发明各种教导的情况下，对O形环20的特定材料是可做出改变的。
现在，参照图1，对在箭头B方向打开的车辆手套箱的门12上所用的阻尼器10的工作进行描述。在此例中，可使用两个阻尼器10，在门12纵向端部每端一个。
如图2中所示，壳体14的凸缘22最好与门12形成一体，而支架36则用例如螺钉46固定在手套箱的固定部分上。应该指出，该阻尼器10最好是位于仪表板之后以便保护。
参照图2与3，随着门12在箭头“B”方向上开启，壳体14和相关的轴承元件24绕心轴16的毂30转动。由于在心轴16和壳体14之间O形环20的压缩，O形环、轮18与轴承40随着壳体14绕心轴16的头28一同转动。
由于头部28相对于钉体26偏心地配置，头28则对于壳体14偏心配置而把O形环20压在壳体14的内表面上。壳体14与心轴16的头部28之间的错开或偏心量控制着对O形环的压缩量，也就控制了所传递力矩的大小。
O形环20的变形率随壳体14转速的增高而加大，于是就随着速度提高而提供增大的力矩。典型地，在使用中打开手套箱的门12时，若操作者不对其加以限制或以其它方式加以限制，门就会在重力作用下加速降落。相应地，阻尼器10能使门12不论在什么速度下都能平稳地落下。
如果需要，可以如图4所示地在壳体14的内表面上设置制动器(棘爪)48，制动器48给使用者提供可以听到和/或由使用者手指感觉到的正面的指示，指示出门12的或其运动受控制的其它元件的特定位置，这对于某些应用中是需要的。
此外，可以把力矩设定的阻尼器10中角位置的函数，这在现有的流体阻尼器中是无法实现的。例如，壳体14与心轴16之间的错位虽然是恒定的，但当壳体14绕心轴16转动时间隙“A”是可变的，这就使对O形环20的压缩是变化的。
图5-8中示出了本发明阻尼器10a的另外实施例，其中相似的元件以相同的序号表示，只是加脚注“a”。在此实施例中，O形环20a是固定在壳体14a上所形成的槽38a中，壳体14a有用一个或多个螺钉15a固定的盖15。
此外，心轴16a还包括多个圆盘50，各可转动地安置在形成于心轴16a头部28a中的凹槽52中，并配置成与O形环20a相配地接合状态。虽然所示出的是4个圆盘50，但圆盘50的数量与位置可以变化，以便根据特定应用增大或减小力矩。业已确定，与前面实施例中的力矩比较，圆盘50对力矩的比值约为2∶1。
于是，两个圆盘50就能提供与前面实施例中大致施相同的力矩，而4个圆盘50就基本上为前面实施例的力矩的两倍，若圆盘50的数目增至6、8、10或更高，则力矩成比例地加大。
与图1～4中实施例相比，阻尼器10a的优点是可以较小的尺寸提供相同或更大的力矩。此外，在装配时通过使所用圆盘50的数目发生变化，就能以一套构件提供系列的力矩。
例如，心轴16a可以设计成是用4个圆盘50的，但在装配时可使圆盘50的插入数少于4个，以提供不同量级的力矩。相应地，利用这种设计可以极大地降低库存与装配成本。
另外，还可以改变圆盘50的直径来改变力矩。例如，增大圆盘50的直径则在O形环20a与圆盘50之间在区域“C”处的压缩变大，而减小圆盘50的直径则可使径其压缩变小。
如图8所示，该力矩可以作为位置的函数，从而可以通过在阻尼器10a中的所需位置上插入一个或多个垫片52而得到一个“可调的”阻尼器，该垫片52可以厚度一致，但最好是有从一端向另一端增大的变化的厚度。
另外，各垫片52还可是由不同厚度的多层垫片形式(未示出)构成，它们的依序配置以提供可变的厚度。在任何情况下，单个垫片或多层垫片52都能把力矩集中在绕阻尼器10a的所需位置上。
单个或多层垫片52最好插入O形环20a与壳体14a之间。还应该指出，如果需要，垫片52也可用在图1-4的实施例中，可以插在O形环20与壳体14之间。
阻尼器10a的操作与图1-4的实施例中的阻尼器10相似。当壳体14a和O形环20a绕心轴16a转动时。圆盘50也随阻尼器10a一起转动。
如图10中所示，O形环20a的环座38a上还可制成凸轮面53，用于在无须转动360°的应用场合提供预定的阻尼。
从上述可以看出，在不脱离本发明新概念的精神实质与范围的情况下，是可以实现许多修正与变型的。还应明了，本发明既不是打算限定在几个特定的实施例中，也无这种暗示。本公开意在通过各后附权利要求未覆盖所有这些变型，使其落入各权利要求的范围内。
权利要求
1.一种无工作流体的阻尼器，它包括一个第1元件；一个第2元件，它紧靠上述第1元件周缘的一部分配置，以便相对于上述第1元件运动；以及位于上述第1与第2元件之间的基本实心的啮合装置，用以在上述第1与第2元件之间根据其间的反复运动而提供基本恒定的阻力。
2.如权利要求1中所述的阻尼器，其中，上述啮合装置在上述第1与第2元件之间提供随速度的增大而增大的阻力。
3.如权利要求1中所述的阻尼器，其中，上述啮合装置是由基本非剪切的可变形材料制本成的。
4.如权利要求1中所述的阻尼器，其中，上述阻尼器是一中转动阻尼器。
5.一种无工作流体的阻尼器，其特征在于，它包括一个不动的心轴件；绕上述心轴件转动的壳体装置；和随上述壳体装置一起绕上述心轴件转动的啮合装置，用以在上述壳体装置与上述心轴件之间根据其间的反复转动而提供基本恒定的阻力矩。
6.如权利要求5中所述的阻尼器，其中，上述啮合装置提供在上述第1与第2元件之间随速度增大而增大的阻力矩。
7.如权利要求6中所述的阻尼器，其中，上述心轴件对上述壳体装置偏心地配置。
8.如权利要求5中所述的阻尼器，其中，上述啮合装置是由O形环构成的。
9.如权利要求8中所述的阻尼器，其中，上述O形环为基本圆截面构形。
10.如权利要求8中所述的阻尼器，其中，上述O形环绕上述心轴件的周边安装。
11.如权利要求5中所述的阻尼器，其中，还包括改变上述力矩相对于上述阻尼器的角度位置的装置。
12.如权利要求5中所述的阻尼器，其中，包括至少一个位于上述壳体装置上，与上述啮合装置配合工作的制动件。
13.如权利要求8中所述的阻尼器，其中包括位于上述心轴件与O形环之间的圆盘件，用以在上述心轴件和上述壳体装置之间根据其间的转动而提供上述力矩。
14.如权利要求8中所述的阻尼器，其中，包括位于上述心轴件与上述O形环之间的多个圆盘件，每个圆盘件提供一个与上述O形环的啮合区，并根据上述壳体及上述O形环相对于上述心轴件的转动而给上述阻尼器提供一定大小的力矩。
15.如权利要求14中所述的阻尼器，其中，上述力矩的大小依所用圆盘件数目而变化。
全文摘要
一种无工作流体的阻尼器，它有第1与第2元件，配置成可相对运动；以及位于第1与第2元件之间基本实心的啮合件；它在第1与第2元件之间提供阻力，该阻力可以是基本恒定的或者随第1与第2元件之间的速度增加而增大。
文档编号B60R7/06GK1140242SQ9610232
公开日1997年1月15日 申请日期1996年6月18日 优先权日1995年6月26日
发明者唐纳德·L·V·厄尔登, 简·托克齐凯 申请人:伊利诺斯工具制造公司