专利名称：振动阻尼制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动阻尼封壳，其特别地可为汽车部件，诸如油盘、凸轮盖或类似物。
背景技术：
在内燃机中，振动从发动机缸体通过发动机架传输到其它发动机部件，诸如油盘和变速器盖以及传输到车身。在发动机中，例如发动机盖中也生成空气传播的噪音。这尤其是柴油机中的问题，其中被称作“柴油爆震”的发动机噪音预期随着引入的新排放法规而增加，所需增加的燃烧压力导致高频发动机缸体振动增加的等级。在汽车工业中也存在通过产生具有更薄壁和/或以更轻重量的材料生产汽车部件(诸如发动机部件)来试图降低车辆重量的趋势，这些汽车部件更易于振动。因此不希望的振动和噪音的问题增加。在现有技术中已描述了各种尝试来对抗内燃机中的振动。EP1956223A1公开了一种内燃机缸体组件，其具有放置于油盘上方的缸壳，其中振动阻尼板插置于该壳与盘之间并在其外围固定到该壳和盘上。该板由放置于下金属薄板与上金属薄板之间的弹性体中央芯构成，每个金属薄板的劲度比弹性体芯劲度高50倍。为了允许曲轴运动，开口设于该板中，界定横穿油盘封壳延伸的连接构件。在一个实施例中，两个金属薄板具有在连接构件的一侧上沿着薄板纵向轴线的凹槽，与另一薄板的凹槽相对。这充分地减小了薄板的刚性以允许夹层板通过芯层的剪切来伸长和收缩，从而衰减某些振动模式。在使用中，这种振动阻尼板在发动机缸体与油盘之间导致漏油。一种类似的方案已描述于 Wiman, U.，Automotive Engineeringl6 (2008) :10,第 34，36 页，"Shear plate reduces diesel engine noise”中。包括与两个钢层一起硫化的中间橡胶层的夹层“剪切板”在内燃机中曲轴下方位于发动机缸体与油盘之间。剪切板在由中间橡胶层保持在一起的钢层中具有铣削的凹槽。上钢层紧固到发动机缸体的一侧且下层紧固到另一侧。由此，在中间层中产生剪切和因此阻尼。JP-07-317600公开了一种用于油盘的降噪结构，其由在油盘安装到发动机缸体的安装表面附近位置固定到油盘侧壁上的加强板构成。由此，在活塞运动期间，减小了油盘侧壁的振动振幅且抑制了噪音生成。FR 2849467 Al公开了一种内燃机，其具有刚性固体材料的抗乳化板，诸如高规格金属，用于加强油盘壁。该板固定于盘内侧，将其分成上腔室和下油储集器。呈风阻托盘 (windage tray)形式的另一加强板固定于缸体裙部的外围边缘下方使得其在油盘壁之间延伸，而不会夹紧在缸体的底部外围边缘与油盘的顶边缘之间。由此，能够由其它手段来确保油盘与发动机缸体之间的密封。US 6，621，658 Bl公开了一种振动阻尼结构，特别地用于盘驱动组件盖，其包括两个金属皮和一阻尼层，该阻尼层呈能粘附到金属皮上的粘弹性材料形式。在盖的紧固件位置，穿过该结构提供用于螺钉的孔口，且金属皮中的每一个中具有单个线性切口，其为圆形的且与该孔口同轴，在一个金属皮中的切口的直径不同于在另一金属皮中的切口。切口防止经由螺钉传输到紧邻孔口周围的区域的机械振动传播到该结构的其余部分。本发明的目的是为了提供一种中空主体和易振动表面的改进振动阻尼，特别地是在汽车封壳制品，诸如油盘、阀盖、齿轮箱盖、变速器盖等中改进的振动阻尼。
发明内容
根据本发明，已经发现如果包括夹在两个刚性层(诸如金属薄板)之间的非刚性层 (诸如弹性体)的夹层阻尼板在一方面横穿封壳安装且固定到封壳的相对侧壁上，且在另一方面，板的每个面具有穿过刚性层的一个或多个切口或凹槽，切口或凹槽穿过刚性层从边缘到边缘地延伸，且优选地也至少部分地穿过非刚性层延伸，使得每个刚性层在第一侧壁与第二侧壁之间的延伸不连续，则在封壳制品中，诸如经受振动的盖、外壳、容器等中可获得改进的振动阻尼和降噪。即，从其侧部之一延伸的一个或多个刚性层部分完全与从相对侧延伸的一个或多个刚性层部分分开。如本文所用的术语“封壳”应在广义上理解，且在本发明的情形下的封壳是三维的且可例如为盘形、箱形或其它形状。如本文所用的术语“刚性”和“非刚性”应在广义上理解。因此，出于本发明的目的，刚性层材料优选地具有是非刚性层材料的劲度的至少10倍的劲度，更优选地为非刚性层材料劲度的至少100倍且特别地超过500倍，劲度表达为杨氏模数(弹性模数)。在权利要求1中限定根据本发明的一方面的振动阻尼封壳。虽然该阻尼板可包括三层，其也可包括更多层，诸如，多于两个刚性层和多于一个非刚性层。举例而言，这种多层结构可包括三个刚性层且在它们之间有两个非刚性层。阻尼板的一个或多个最外层可以可选地支承盖材料。在优选实施例中，一个或多个切口穿过叠加在非刚性层上的多于一个刚性层延伸，例如，呈三层夹层结构，一个或多个切口优选地延伸穿过刚性层和非刚性层直到另一刚性层。在多于三层的多层结构中，一个或多个切口可相对应地延伸穿过一个或多个层，可选地仅留有最外部刚性层无切口。在另一优选实施例中，一个或多个切口沿着阻尼板的整个宽度或长度延伸。其它优选实施例在从属权利要求中陈述。在权利要求15中限定了包括这种振动阻尼封壳的内燃机缸体组件。在权利要求16中限定了上述阻尼板用于封壳振动阻尼的用途。虽然本发明能够特别地适用于汽车部件，诸如各种盖和外壳，例如油盘，发动机外壳、链传动外壳、变速器盖、阀或凸轮盖以及入口歧管，但是其可应用于经受振动的任何封壳型制品。在下文中将参考附图，仅以举例说明的方式，针对用于内燃机的振动阻尼油盘形式的其非限制性实施例来更详细地描述本发明。
图1是根据本发明的振动阻尼油盘组件的实施例的示意透视图，其包括上面安装有阻尼板的油盘。图2是图1中的油盘组件的阻尼板的示意透视顶视图。图3是图2中的阻尼板的顶视平面图。图4是图1中的阻尼板的底视平面图。图5是图2中的阻尼板的截面图。图6是图2中的阻尼板的侧视图。图7是基本上对应于图2中的阻尼板但具有不同布置的凹槽的阻尼板的示意顶视平面图。图8是图1中的组件无阻尼板的示意透视图。图9是根据本发明的阻尼板的另一实施例的示意顶视平面图。图10是根据本发明的阻尼板的又一实施例的视图，其额外地附连到曲轴的轴承帽。图11是带有图10的附连轴承帽的阻尼板的侧视图。
具体实施例方式在下文中诸如“上部”和“下部”的术语只是参考附图所示的本发明的实施例的几何形状使用且预期不以任何方式限制本发明。图1示出振动阻尼的内燃机发动机油盘组件的实施例，其包括油盘1，油盘1支承振动阻尼板2。油盘1本身可为常规类型，被设计成经由具备多个孔4的顶部安装表面3而安装到发动机缸体(未图示)上。阻尼板2在图2至图6中单独地描绘，其在油盘1的顶部安装表面4下方相距某距离，例如3mm至3cm的位置附连到油盘1的第一和第二相对的侧壁5、6。将阻尼板定位于缸体与油盘之间的接头下方或如在本发明的替代实施例中定位于该接头上方意味着能够使用常规垫片来在缸体与油盘之间进行密封。此距离本身并非关键的，而是可在对本领域技术人员显然的一定程度上改变。可在图8中看出，阻尼板2由多个支架7沿着侧壁5、 6支承，在这里每个支架7具有向上延伸的销8，向上延伸的销8接纳于阻尼板2中的孔口 9 中。销8/孔口 9的替代紧固装置包括例如接纳于每个支架7中的孔中的螺钉，铆钉等。当然，可提供用于将阻尼板2附连到侧壁5、6的其它装置，例如，在侧壁上的一个或多个壁架或凸缘，或替代地例如在阻尼板上的支架、壁架或凸缘或其它装置。阻尼板2还具备开口 10用于在油盘安装到发动机缸体上时允许曲轴旋转。开口 10界定多个连接构件11，其连接阻尼板2的一个边缘部分与相对边缘部分。开口 10的形状以及数量可变。举例而言，可提供两个开口，而不是如图所示四个开口，该两个开口然后界定两个或三个连接构件，而非如图所示五个连接构件，即，一个或两个侧部连接构件和中央连接构件。参看图5和图6，阻尼板2是夹芯层压结构，其包括弹性材料(通常为弹性体)的非刚性中间层12和刚性材料(通常为金属)的上约束层13和下约束层14。在每个连接构件 11中，凹槽15切穿上刚性层13和中间层12向下到下刚性层14，且相对应的凹槽16切穿下刚性层14和中间层12向上到上刚性层13。可从图3和图4看出，在上刚性层13中的凹槽15和在下刚性层14中的凹槽16安置于阻尼板2的相对纵向边缘部分上。这样提供凹槽15、16因此将每个刚性层13、14分成两个单独(S卩，不连续)部分，S卩，从板2的一个附连侧边缘一直延伸到凹槽的第一部分，和从凹槽一直延伸到阻尼板2的相对附连侧边缘的第二部分，每个刚性层部分由中间层12支承。这样将每个刚性层分成两个单独支承的部分将显著地降低阻尼板的刚性且提供高效振动阻尼以及通过移除附连到一个侧壁的刚性/非刚性层部分到附连到相对侧壁上的刚性/非刚性层部分的直接振动传输路径来提供振动隔1 °可选地，分别在本文中所图示的每个刚性层中的凹槽15和16可被视作也包括开口 10部分的单个凹槽。凹槽位置可变，但优选地，在上刚性层13和中间层12中的凹槽(或多个凹槽)与下刚性层14和中间层12中的凹槽(或多个凹槽)间隔开以避免形成无重叠刚性层的弱区。优选地，在上刚性层/中间层中的凹槽(多个)在阻尼板2的纵向中心线的一侧上，且在下刚性层/中间层中的凹槽(多个)在中心线的另一侧上。图7示出阻尼板的略微修改的实施例，其中并非所有切口 15、16在不同连接构件的相同位置做出。在这里，例如，一个凹槽(此处标注为15’)和另一凹槽(此处标注为16’ ) 朝向相应连接构件11的中心移位。在图9中示出阻尼板的另一实施例(其中相同的附图标记用于相对应的部件)。在此变型中，靠近阻尼板上的每个孔口 9切割凹槽，使得此处示出为半圆形的凹槽17、18在孔口 9的任一侧上在板边缘处的两点之间延伸且围绕该孔口。然后将阻尼板分成多个第一部分(对应于在板的一侧上的孔口的数量)和一第二部分，每个第一部分从凹槽附近的板边缘一直延伸到该凹槽，且第二部分从板的相应凹槽和中间边缘部分延伸直到板的相对边缘且包括连接构件11。而且，这多个凹槽能够可选地被认为形成包括在相邻凹槽之间的板边缘部分的单个凹槽。可选地，两个或两个以上的凹槽可设于每个连接构件11的刚性层和中间层中，从而将每个刚性层分成多于两个单独部分。此可用于本发明的另一实施例，在图10和图11中示出(其中与图1至图6相同的附图标记用于相对应的部件)，其中阻尼板额外地附连到支承曲轴轴承的下轴承帽半部的底部部分从而减轻了轴承帽中的振动。五个轴承帽通常用于支承四缸发动机的曲轴。如图10和图11所示，每个轴承帽 20由优选地可释放的附连装置(例如螺钉或螺栓21)附连到阻尼板2的相应连接构件11的中心。在图10中，阻尼板附连到内燃机内的相对侧壁部分，由附图标记22、23标注。这些壁部分22、23可属于发动机缸体壁或油盘壁或属于梯框架(底板)。在后一种情况下，阻尼板可由紧固装置M、25 (例如螺栓或螺钉)而附连到其底边缘。继而梯框架可在梯框架的底部和/或顶部(未图示)经由凸缘部分22a、23a而附连到发动机缸体或油盘或替代地附连于发动机缸体与油盘之间。为了使得每个刚性层13、14在壁部分22、23与到轴承帽的附连件21之间的延伸也不连续，分别在紧固装置21的每一侧上切割额外凹槽沈和27。优选地，凹槽在横向移位使得它们并不重叠，因为这种重叠可弱化阻尼板。因此，参看图11，从轴承帽延伸到油盘壁/梯框架壁/发动机缸体壁22、23的连接构件11的每个部分观、四具有穿过上刚性层 13的凹槽15、26，从而将上刚性层的每个部分成两个单独的部分(因此，整个上刚性层被分为三个单独的部分)，和穿过下刚性层的第二凹槽16、27从而将下刚性层14的每个部分成两个单独的部分。这使得壁部和轴承帽有效阻尼振动。另外，凹槽无需为直线的(如图所示)，而是可具有任何所需形状，诸如弯曲、波形、 曲折型或闭合形状，诸如圆形、椭圆形、正方形或其它多边形的形状。而且，凹槽无需在连接构件11的横向延伸，而是可具有另外的延伸，诸如对角延伸。凹槽宽度也可不同，尤其取决于刚性层和弹性体层的材料和厚度以及特定应用。 但是，示范性宽度可通常在离很薄的凹槽直到IOmm的范围。凹槽宽度(在例如V形凹槽的情况下，凹槽的最窄部分)应大于横穿凹槽的方向中在阻尼板中预期会出现的振动振幅以防止凹槽边缘在使用期间接触。优选地，凹槽的最小宽度为至少20 μ m且更优选地为至少 50 μ m0可通过本领域中已知的方法，诸如铣削，来做出切口或凹槽。可通过在本申请人的共同待决名称为"Cutting method"的国际申请(其全部公开文本通过引用的方式结合到本文中)中所公开的修改的冲压型方法来做出薄切口(无需移除材料)，该国际申请主张瑞典专利申请No. 0850183-5的优先权。用于中间层12的示范性合适弹性材料包括橡胶(诸如丁腈橡胶、硅酮橡胶、天然橡胶和其组合)、含氟弹性体、粘弹性聚合物(诸如(甲基)丙烯酸基聚合物、(甲基)丙烯酸酯基聚合物和其组合)、粘弹性粘合剂(诸如丙烯酸、改性丙烯酸、硅酮或橡胶基类型的压敏粘合剂(PSA))以及塑料。粘弹性橡胶材料的具体实例包括丙烯酸酯橡胶(ACM)、乙烯丙烯酸酯弹性体 (AEM)、溴化丁基橡胶(BIIR)、丁二烯橡胶(BR)、氯化丁基橡胶(CIIR)、氯化聚乙烯橡胶 (CM)、氯丁橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、环氧氯丙烷橡胶(EC0)、三元乙丙橡胶 (EPDM)、氟橡胶(FPM)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丁基橡胶(HR)、异戊二烯橡胶(IR)、氟硅橡胶 (MFQ)、丁腈橡胶(NBR)、天然橡胶(NR)、环氧丙烷橡胶(PO)、硅酮橡胶⑴)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚氨酯橡胶(U)。通常，橡胶聚合物为ACM、AEM、HNBR或NBR
这种约束粘弹性层的厚度优选地在50 μ m至大约1mm，更优选地200 μ m至500 μ m，最优选地350 μ m至450 μ m的范围。用于刚性层的合适材料的实例包括薄板或层压件，其包括金属、金属合金、复合材料，诸如玻璃或碳纤维加强的塑料和类似物。刚性层可由铝薄板或钢薄板制成，例如冷轧钢薄板，且该钢板可为不锈钢、镀锌或渗铝钢。这些金属层的厚度优选地在0. 05-5mm，更优选地0. l-2mm且最优选地0. 3-lmm的范围。阻尼板的层结构也可不对称，在这个意义上，例如，在夹芯三层板中，一个刚性层可具有与另一刚性层不同的厚度，例如，一个刚性层为Imm厚，而另一刚性层0. 3mm厚。阻尼板2可例如基于夹芯层压结构，其包括附连或结合(例如硫化)到两个金属薄板(诸如钢)的中间橡胶层。这些层压结构和其制备描述于例如WO 93/133 和WO 96/30205中。这些层压件的具体实例为由瑞典特雷勒堡(Trelleborg)的公司Trelleborg Rubore AB,以商标名称Duru-Lam ，Visco-LamADM 销售的那些层压件。如上文所述，阻尼板可具有多于三个的层。举例而言，其可具有下面这样的结构 刚性层/非刚性层/刚性层/非刚性层/刚性层。虽然上文所述的振动阻尼油盘组件安装到内燃机缸体上，例如柴油机缸体，从发动机缸体传输到油盘的振动和噪音将通过阻尼板2而有效地减少，夹层板能伸缩。阻尼效果是基于中间弹性体层的剪切变形，其将振动能量转变成热能，以及是基于通过阻尼板的切口或凹槽移除传输振动的路径的隔离振动。上文所述的阻尼板也可被提供作为油盘中的挡板。在此情况下，可省略曲轴开口， 同时可需要用于油再流动的其它开口。虽然在上文中参看用于内燃机的油盘具体地描述了本发明，但是如已在上文中所述的，其可方便地应用于其它汽车部件，包括例如阀盖、齿轮箱盖、正时皮带盖和变速器盖。 应了解阻尼板的详细设计可取决于使用它的特定制品而显著地不同。这例如应用于在所讨论的封壳内的阻尼板的位置，即，在封壳的底部与顶部之间的高度。另外，阻尼板可在封壳内相对于其顶部和/或底部倾斜地延伸，而非如图所示基本上平行于顶部和底部延伸。此外，阻尼板无须在相对侧壁之间垂直地延伸而是可从第一侧壁到相对平行侧壁或到在横向延伸(例如垂直)的第二侧壁倾斜地延伸。当然，还可设想到将本发明的概念应用于除了汽车制品之外可能会在使用期间经受振动的“封壳制品”。本发明并不限于上文所述的优选实施例。可使用各种替代、修改和等效物。因此， 上述实施例不应被认为限制本发明的范围，本发明的范围受所附权利要求限制。
权利要求
1.一种振动阻尼封壳，包括侧壁和振动阻尼板结构，所述振动阻尼板横穿所述封壳延伸且附连到第一侧壁和第二侧壁的内表面部分上，其中所述振动阻尼板结构(2)包括夹在两个刚性层(13，14)之间的非刚性层(12)，且其中在所述第一侧壁与第二侧壁(5，6; 22，23)之间的每个刚性层包括穿过所述刚性层(13，14)的至少一个切口(15，16)，其使得每个刚性层在第一侧壁与第二侧壁(5，6)之间的延伸不连续。
2.根据权利要求1所述的封壳，其特征在于，所述至少一个切口(15，16)也至少部分地延伸穿过相邻的非刚性层(12)。
3.根据权利要求2所述的封壳，其特征在于，所述至少一个切口(15，16)延伸穿过整个相邻的非刚性层(12)。
4.根据权利要求1，2或3所述的封壳，其特征在于，阻尼板包括多于两个的刚性层，在所述刚性层之间具有非刚性层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的封壳，其特征在于，所述一个或多个切口沿着阻尼板的整个宽度延伸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的封壳，其特征在于，所述刚性层(13，14)的材料的劲度(杨氏模数)为所述非刚性层的劲度的至少十倍。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的封壳，其特征在于，所述非刚性层(12)包括弹性体。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的封壳，其特征在于，所述非刚性层(12)是粘弹性的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的封壳，其特征在于，每个刚性层(13，14)包括金属或金属合金薄板。
10.根据权利要求9所述的封壳，其特征在于，所述金属是钢或铝。
11.根据权利要求10所述的封壳，其特征在于，阻尼板结构(2)包括附连到两个钢薄板上的橡胶层。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的封壳，其特征在于，所述封壳的相对的侧壁 (5，6; 22，23)包括用于阻尼板结构(2)的紧固装置(7，8)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的封壳，其特征在于，所述封壳是汽车制品。
14.根据权利要求13所述的封壳，其特征在于，所述汽车制品是油盘或发动机外壳或链传动外壳或正时皮带盖或变速器盖或阀盖或凸轮盖。
15.一种内燃机缸体组件，其包括根据权利要求1至14中任一项所述的振动阻尼封tJXi O
16.根据权利要求15所述的封壳，其特征在于，阻尼板结构(2)附连到内燃机内的相对侧壁(22，23)上且额外地由附连装置(21)附连到曲轴轴承的至少一个轴承帽(20)上， 其中每个刚性层在每个侧壁与到轴承帽(20)的每个附连装置(21)之间的延伸是不连续的。
17.—种包括夹在两个刚性层(13，14)之间的非刚性层(12)的阻尼板结构(2)用于封壳，特别是汽车封壳制品振动阻尼的用途，其特征在于，每个刚性层包括穿过所述刚性层(13，14)的至少一个切口(15，16)，其使得每个刚性层在第一侧壁与第二侧壁(5，6; 22，23)之间的延伸不连续。
全文摘要
一种振动阻尼封壳包括侧壁和振动阻尼板结构，该振动阻尼板结构延伸横穿封壳且附连到第一侧壁和第二侧壁的内表面部分上。该振动阻尼板结构(2)包括夹在两个刚性层(13,14)之间的非刚性层(12)，其中在第一侧壁与第二侧壁(5,6)之间的每个刚性层包括穿过刚性层(13,14)的至少一个切口(15,16)，其使得每个刚性层在第一侧壁与第二侧壁(5,6)之间的延伸不连续。
文档编号F16F3/12GK102265013SQ200980152179
公开日2011年11月30日 申请日期2009年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者安德森 J., 约瑟夫森 P. 申请人:特雷勒堡鲁博尔公司