專利名稱：沖擊載荷用減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能吸收能量的沖擊載荷用減振器，該器有一由彈性可變形材料制成的基體，該基體具有彈性、可整體受壓并限定著一個充滿液體的內(nèi)腔，在基體內(nèi)設(shè)有多條從內(nèi)腔向外自由流通的溝道，每一溝道在基體的外側(cè)有一外出口，并與一個在液壓下能彈性順從的介質(zhì)有聯(lián)系，在內(nèi)腔與該能彈性順從的介質(zhì)之間可建立起水力學(xué)的節(jié)流，該基體還具有一個支承面和一個加載面，這兩個面面對面地設(shè)立，溝道基本上是在這兩面的方向上伸展。
在已公開的(德國專利DE-PS 1203578號)這類減振器中，溝道是較寬的連通溝。該連通溝有外出口接在一根管道上，再與氣墊連接。當(dāng)基體受到載荷時，氣墊被彈性地壓縮，由單向閥進(jìn)入氣墊內(nèi)的液體通過節(jié)流閥流回到管道。這種減振器要有管道、氣墊和閥才能使用并且是費(fèi)錢的。
本發(fā)明的目的是要研制一種較少化錢的這類減振器。這個目的現(xiàn)已達(dá)到，按照本發(fā)明的減振器，其特征為，溝道是較窄的節(jié)流溝，能彈性順從的介質(zhì)是一張能彈性膨脹的膜片，該膜片能固定地將減振器的周圍都密封起來并將節(jié)流溝的外出口遮蓋起來。
由于沖擊或撞擊所施加的能量，使液體受壓通過窄小的節(jié)流溝并使彈性膜片膨脹，這樣能量就被吸收。本減振器占地很小，構(gòu)造簡單，不需許多附加零件，例如環(huán)形管道、氣墊和閥，只要設(shè)置能膨脹的膜片就可以了。本減振器的減振作用可以達(dá)到在開始時不會受到強(qiáng)烈的沖擊而是逐漸上升的壓力，并且能量的消除也是逐漸進(jìn)行的，不會產(chǎn)生震蕩。
本發(fā)明的減振器是一個彈性的、液壓的、能吸收能量的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中受到?jīng)_擊或撞擊時液體可從能消耗功率的彈性的成形內(nèi)腔中通過節(jié)流溝而被壓出，被壓出的液體聚集在膜片內(nèi)，并在工作行程中返回到內(nèi)腔內(nèi)。通過彈性、體積、節(jié)流諸項參數(shù)可以準(zhǔn)確地定出所能消耗的功率。剛性系統(tǒng)中出現(xiàn)的慣性作用的極高力可以得到避免。另外本減振器可以得到穩(wěn)定緩慢的加載，不像有些系統(tǒng)在減振時會產(chǎn)生劇烈的震蕩。
膜片或箔葉舉例來說可由彈性塑料或合成橡膠制成?；w舉例說可由密集蜂窩狀的聚氨酯、硅橡膠或海綿狀橡膠制成。節(jié)流溝的直徑可按照減振器的使用情況和所希望的減振過程而定?；w一般制成整塊的，其形狀按照本發(fā)明是在一個平面上設(shè)置的渾圓形、長圓形、甚或方形。
設(shè)置多于兩條的節(jié)流溝是特別適合和有效的。采用更多的例如多于三條的節(jié)流溝可以改善減振器的效率。
本發(fā)明減振器可免去一開始出現(xiàn)的高度震蕩而調(diào)整為逐漸上升的減振過程。一種特別適合和有效的做法是將基體、節(jié)流溝和膜片調(diào)整為一種類似拋物線的減振過程。這樣一種減振過程，就是當(dāng)撞擊性載荷施加在加載面上時在支承面上測出的力與時間的關(guān)系應(yīng)當(dāng)類似拋物線，這對許多使用場合是比較有利的。
一種特別適合和有效的實施形式是將基體制成一個長圓筒形狀而將兩個端面封閉，并將節(jié)流溝設(shè)在圓筒形的外層上。這樣，支承面和加載面就都伸長了。該減振器的復(fù)位，那就是液體從膜片的鼓脹處回流到內(nèi)腔內(nèi)是通過節(jié)流溝緩慢進(jìn)行的。圓筒形的外層為膜片提供了大面積膨脹的場所。
另一種特別適合和有效的實施形式是將基體凹洼處形成的凹腔用膜片的一部分跨越并限定其界線，該膜片是從一個形成凹腔的凸部上掛下并將節(jié)流溝的外出口覆蓋的。采用這種實施形式，當(dāng)沖擊載荷終止時，液體能很快地從節(jié)流溝外出口旁的膜片鼓脹處越過凸部流回到凹腔內(nèi)。
按照本發(fā)明的一種實施形式，節(jié)流溝都是設(shè)在基體內(nèi)的，節(jié)流溝四周是是封閉起來與基體隔開的，其時節(jié)流溝與支承面和加載面都隔開一段距離。但在本發(fā)明的另一種實施形式中，內(nèi)腔是設(shè)在基體的支承面上或加載面上并以凹洼限定界線的，其時節(jié)流溝設(shè)在構(gòu)成凹洼的基體的加載面或支承面上，一邊是敞開的并用一覆蓋件來蓋住，其時節(jié)流溝的側(cè)邊是由基體構(gòu)成的脊棱限定界限的，該脊棱的橫截面在走向其自由端時逐漸減小。
采用這種實施形式可使基體在受到?jīng)_擊時較少被搓揉，直徑較少被增大。由于加載和卸載引起的形狀變化可使膜片在基體上的摩擦減少。這一點不管設(shè)有凹洼和脊棱的平面是加載面還是支承面，也不營脊棱是設(shè)在上面還是下面都是同樣有效的?；w的材料可以不太軟和不太可壓縮，因此揉壞和不穩(wěn)定性可減少，實際上可避免。脊棱在受到?jīng)_擊或撞擊時整個受壓，可以計算并調(diào)整由于脊棱的制定尺寸而使能量吸收的大小和過程改善的情況?；w一般是在一個平面上設(shè)立的圓形成或橢圓形物，脊棱的走向一般是沿徑向。
特別適合和有效的做法是將通向自由端時橫截面逐漸減小的脊棱做得使其一個側(cè)腹傾斜得比另一個側(cè)腹較為平坦些。使該脊棱在受到?jīng)_擊或撞擊時靠向具有陡峭側(cè)腹的那一邊，從而可使能量的吸收可以調(diào)整地改善。能量轉(zhuǎn)換的效果可通過陡峭側(cè)腹和平坦側(cè)腹的調(diào)整來施加影響。
另外還有種特別適合和有效的做法是將脊棱設(shè)置在一個基本上是平面的基體的軀干平面上，從該軀干平面的高度出發(fā)，脊棱向軀干平面的外緣伸展同時增大，這樣就構(gòu)成一個凹腔。其時節(jié)流溝最初只是在脊棱最大高度的區(qū)域內(nèi)被遮蓋件封閉，節(jié)流溝只是在該被封閉的區(qū)域內(nèi)開展節(jié)流作用，以后通過沖擊造成的壓力，節(jié)流溝在較低的高度上也發(fā)生堵塞，節(jié)流溝起節(jié)流作用的長度就增加了。
此時還有一種特別適合和有效的做法是將脊棱的長度至少做成為在脊棱方向上展開的支承面或加載面的直徑之半的三分之一。這樣節(jié)流溝所具有的長度在大多數(shù)使用場合是令人滿意的。
最后還有一種特別適合的有效的做法是采用硅油。硅油無毒，并且可在從攝氏負(fù)70度到正200度的廣闊的溫度范圍內(nèi)使用。在使用硅油時能量吸收裝置的制定尺寸可以簡化。
在采用按照本發(fā)明的帶有脊棱的減振器時，如果受到一個定向沖擊力，這時將會發(fā)生如下的過程在液體內(nèi)生成壓力，促使液體向外流出，接著脊棱結(jié)構(gòu)也開始流動。
同時由于外加載荷，脊棱結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，例如使外面的脊棱梳尖彎曲;流的通道隨著載荷的增加將會變窄，產(chǎn)生節(jié)流作用，并以按指數(shù)增長的能量消耗生成壓力。在載荷終止時，大部分液體聚集在基體外，其時膜片鼓起。
緊接著卸載，脊棱結(jié)構(gòu)恢復(fù)原狀，由于這個原故以及膨脹膜片的收縮力使液體迅即流回到凹腔內(nèi)。
本發(fā)明的減振器，特別是當(dāng)具有脊棱時，具有特殊的優(yōu)點，可以用在鞋子的底部，特別是腳后跟部分。本減振器可用簡單的手段增加鞋子穿著上的舒適性。
在附圖中畫出并示出本發(fā)明的各種較優(yōu)實施例，其中

圖1為一沖擊載荷用減振器在不加載荷時的剖面圖，圖2為圖1所示減振器在加上沖擊載荷時，圖3為圖1所示減振器在沖擊載荷結(jié)束時，圖4為圖1中按Ⅳ-Ⅳ線的減振器的頂視圖，圖5為具有沖擊加載面的減振器在支承面上的力和時間的關(guān)系曲線圖，圖6為另一種沖擊載荷用減震器在不加載荷時，圖7為圖6所示減振器在加上沖擊載荷時，圖8為圖6中按Ⅷ-Ⅷ線的剖面圖，圖9為圖7中按Ⅸ-Ⅸ線的剖面圖，圖10-13為第三種沖擊載荷用減振器在各種加載和卸載狀態(tài)時的橫剖面圖，圖14-16為圖10所示減振器在用各種脊棱加載時的局部剖面圖。
圖1到4的減振器具有一個整塊的基體1，該基體有一圓渾的周圍并在一邊制成一塊平的支承面2，支承在基礎(chǔ)3上。在基體1與支承面2相對的邊上有兩個鼓起的凸部4把自己封閉起來并圍成一個凹腔5?；w1的凸部4在與支承面2相對的邊上有一成為環(huán)形的加載面6，加載件7就在其上加載。在基體里面有4條沿徑向的、長而直的、周圍封閉起來的節(jié)流溝8，這些溝在基體的外側(cè)面上各有一個外出口9，它們的內(nèi)出口10位在凹腔5中心部分的基體上。有一膜片11不透水地固定在支承面2及其邊緣部分上。該膜片11擴(kuò)展出去、包覆基體1的外側(cè)面和設(shè)在其上的外出口9，并松弛地張在外側(cè)面上。膜片11如圖1那樣略為張緊并將外出口9，10等密封起來，使從凹腔流出的各個單獨的小水滴都能流到基體1的外側(cè)面上。
此后膜片11繼續(xù)擴(kuò)展并松弛地張掛到凸部，然后由膜片的一部分12將凹腔5覆蓋住。凹腔5和節(jié)流溝8被用一種液體例如水予以充滿。當(dāng)加載件7按照箭頭13的方向撞擊或沖擊在減振器上時，基體1的整體受壓，材料受壓縮，內(nèi)腔5的體積也被減小。液體從外出口9流出，使膜片11如圖2那樣四周向外鼓出而膨脹起來。而當(dāng)如圖3那樣沖擊載荷卸載時，液體不再通過狹窄的節(jié)流溝8流回凹腔5，而是漫過凸部回到凹腔內(nèi)，其時膜片11略從凸部上掀起。
在圖5中畫出在支承面2上量出的、由于沿箭頭13的沖擊載荷造成的力與時間的關(guān)系曲線。沖擊載荷被抑制后再傳布出去，即它在到達(dá)支承面2上已沒有開始時的高峰載荷而是穩(wěn)步地走向最大值。
上面圖1到4所說明的一般在下面圖6到9中也能適用，除了說明不一致的情況以外。
在圖6到9中，基體1為長圓筒形并在兩端具有側(cè)壁15。支承面2在不加載荷的狀態(tài)下如圖8為一窄條?？涨?也是長圓筒形并且與圖1到4一樣是中間沒有骨架的。加載面6在不加載荷的狀態(tài)下如圖8也是一個窄條。相對設(shè)立有兩排短的節(jié)流溝8。膜片11包覆整個基體1，固定在基體的兩個端頭上，而在節(jié)流溝8的區(qū)域則是松弛地支承在基體上。在加載時基體上沿節(jié)流溝的兩邊都向外鼓起如14所示，從該鼓起處液體通過節(jié)流溝8返回到空腔5內(nèi)。如圖9所示，基體在受到?jīng)_擊載荷13時只是在外形上變化，材料并沒有受到壓縮。
這里所討論的減振器只不過例如用在交通車一個座位的頭枕上。頭枕設(shè)在座位的靠背上面并在猛烈反彈時支承著坐客的后腦勺。對付這種反彈，本減振器能令人滿意地加以抑制。
圖10到16的減振器有一整塊的基體1，該基體有一渾圓的周圍并在一邊制成一塊不平的支承面2，該面支承在圖上未示出的基礎(chǔ)上?；w1在支承面2的范圍內(nèi)制成一個中間斷開的、環(huán)繞設(shè)置的凸部4，在該凸部之間圍有凹腔5。凸部4是由沿徑向伸展的脊棱16構(gòu)成的，該凸部4在基體的中心留出一小塊空間17，然后從基體的里面向外緣從軀體平面18的高度開始逐漸向下增大。基體1在與支承面2相對的一邊設(shè)有一塊平的加載面6，在該加載面上有一未曾詳細(xì)畫出的加載件可按箭頭18的方向施加載荷。在基體1的表面上設(shè)有多條沿徑向伸展的、直而長的、一邊敞開的節(jié)流溝8，它們在基體的外側(cè)面上各有一個外出口9而其內(nèi)出口10則位在凹腔5的中心部分靠近基體旁的小空間17。有一膜片11不透水地固定在加載面6上。該膜片11擴(kuò)展出去、包覆基體1的外側(cè)面和設(shè)在其上的外出口9，并松弛地張在外側(cè)面上。如圖10所示，在膜片11與基體1的外側(cè)面之間存在著間隙，在膜片與中凸部4之間也存在著間隙。
各節(jié)流溝8都是一邊有一條脊棱加以限制，這從圖14中它們的橫剖面可以清晰地看到。其時脊棱16沿徑向伸展，橫截周邊的面積從基體的里面到外緣是逐漸增加的，但每一條脊棱的橫截面從基體的里面以脊棱的自由端或梳尖，如圖14所示，卻是減少的，而這種減少如圖14所示還是比較大的、成為角形的。也可能將這減少的橫截面制成帶圓角的或梯形端的。每一條脊棱16都由一個較平坦的側(cè)腹19和一個較陡峭的側(cè)腹20構(gòu)成。
膜片11在基體的側(cè)面上擴(kuò)展不只是松弛地依附在其上面而是更為松動，存在著間隙21一直到凸部4的梳尖為止，然后以膜片的一部分12將凹腔5覆蓋住。凹腔5、節(jié)流溝8和間隙21被用一種液體例如硅油充滿。當(dāng)加載件6按箭頭18的方向?qū)⒆矒粜曰驔_擊性載荷施加在圖10所示的減振器上時，基體1將連同其脊棱16整體受壓，材料受到壓縮，其時脊棱將按圖15和16變形，凹腔5的體積將會減少，而節(jié)流溝8從基體1的外緣沿徑向到里面去的路將被關(guān)斷并在橫截面上變窄。在外出口9的液體將流出，以致膜片11本身將如圖12那樣沿徑向膨脹而在四周鼓起。當(dāng)如圖13所示沖擊載荷卸載時，脊棱16和節(jié)流溝都會恢復(fù)，液體將通過節(jié)流溝8流回。
按照圖10到13，膜片11是一個圓盤形件和一個盆狀件組合而成。這兩個零件在周緣部分22上相互密封焊接的。按照圖10到13，覆蓋節(jié)流溝8的覆蓋件23是由膜片的一部分構(gòu)成的。可以設(shè)想用一塊公用的包覆膜片將兩個或多個基體覆蓋起來，兩個基體可一個位在另一個的上面，一個基體的脊棱支承在另一個基體的加載面上，而前一基體的加載面就作為覆蓋件。
權(quán)利要求
1.一種能吸收能量的沖擊載荷用減振器，該器有一由彈性可變形材料制成的基體，該基體具有彈性可整體受壓并限定著一個充滿液體的內(nèi)腔，在基體內(nèi)設(shè)有多個從內(nèi)腔向外自由流通的溝道，每一溝道在基體的外側(cè)有一外出口，并與一個在液壓下能彈性順從的介質(zhì)有聯(lián)系，在內(nèi)腔與該能彈性順從的介質(zhì)之間可建立起水力學(xué)的節(jié)流，該基體還具有一個支承面和一個加載面，這兩個面面對面地設(shè)立，溝道基本上是在這兩面的方向上伸展，其特征在于，溝道是較窄的節(jié)流溝(8)，能彈性順從的介質(zhì)是一張能彈性膨脹的膜片(11)，該膜片能固定地將減振器的周圍都密封起來并將節(jié)流溝(8)的外出口(9)遮蓋起來。
2.按照權(quán)利要求1的減振器，其特征為，設(shè)有多于兩條的節(jié)流溝(8)。
3.按照權(quán)利要求1或2的減振器，其特征為，可將基體(1)、節(jié)流溝(8)和膜片(11)調(diào)整為一種類似拋物線的減振過程。
4.按照權(quán)利要求1，2或3的減振器，其時將基體制成為長圓筒形狀，其特征為，圓筒的兩個端面(15)都是封閉的，并將節(jié)流溝(8)設(shè)在圓筒形的外層上。
5.按照權(quán)利要求1，2或3的減振器，其特征為，將基體(1)凹洼處形成的凹腔(5)用膜片(11)的一部分(12)跨越并限定其界線，該膜片是從一個形成凹洼的凸部(4)上掛下并將節(jié)流溝(8)的外出口(9)覆蓋的。
6.按照權(quán)利要求1，2或3的減振器，其特征為，內(nèi)腔(5)是設(shè)在基體(1)的支承面(2)上或加載面(6)上并以凹洼限定界線的，節(jié)流溝(8)設(shè)在構(gòu)成凹洼的基體(1)的加載面(6)上或支承面(2)上，一邊是敞開的并用一覆蓋件23來蓋住，而節(jié)流溝(8)的側(cè)邊是由基體(1)構(gòu)成的脊棱(16)限定界線的，該脊棱的橫截面在走向其自由端時逐漸減小。
7.按照權(quán)利要求6的減振器，其特征為，將通向自由端時橫截面逐漸減小的脊棱(16)做得使其一個側(cè)腹(19)傾斜得比另一個側(cè)腹(20)較為平坦些。
8.按照權(quán)利要求6或7的減振器，其特征為，將脊棱(16)設(shè)置在一個基本上是平面的基體(1)的軀干平面(18)上，從該軀干平面(18)的高度出發(fā)，脊棱(16)向軀干平面的外緣伸展同時增大，這樣就構(gòu)成一個凹腔(5)。
9.按照權(quán)利要求6，7或8的減振器，其特征為，將脊棱(16)的長度至少做成為在脊棱方向上展開的支承面(2)或加載面(6)的直徑之半的三分之一。
10.按照以上權(quán)利要求中任一項的減振器，其特征為，所用液體為硅油。
11.將以上權(quán)利要求中任一項的減振器使用于交通車座位的靠背上。
12.將權(quán)利要求1到10中的減振器使用于鞋子的底部，特別是后腳跟部分上。
全文摘要
一種能吸收能量的減振器，有一基體限定著一個充滿液體的內(nèi)腔，在基體內(nèi)設(shè)有多條溝道，每一溝道在基體的外側(cè)有一外出口，并與一個在液壓下能彈性順從的介質(zhì)有聯(lián)系?？捎幂^少費(fèi)用制出。該溝道是較窄的節(jié)流溝，能彈性順從的介質(zhì)是一張能彈性膨脹的膜片，該膜片固定地把減振器的周圍都密封起來并把節(jié)流溝的外出口遮蓋起來。由于沖擊所施加的能量，使液體受壓通過窄小的節(jié)流溝并使彈性膜片膨脹，這樣能量就被吸收。
文檔編號F16F9/10GK1103935SQ93120069
公開日1995年6月21日 申請日期1993年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月15日
發(fā)明者米夏埃爾·波路斯 申請人:烏韋克斯·溫特眼鏡有限公司