用於纜線系統的固定元件的製作方法
2023-10-10 23:37:24 2
專利名稱：用於纜線系統的固定元件的製作方法
用於纜線系統的固定元件汽車製造商不斷地努力增強驅動質量。其關鍵因素是乘客室內噪音和振動(NVH)的減小。這可能來自 於許多來源，包括來自發動機的『燃燒』以及來自齒輪箱的『齒輪咯咯響』。該噪音中的大部分被傳遞穿過從發動機室通入乘客室的部件，一種這樣的部件是傳輸纜線。
如圖I中示意性地示出的，傳輸纜線提供從變速杆對齒輪箱的機械致動。其可以是手動纜線(2根引線(leg))或自動纜線(I根引線)2。其直接連接到齒輪箱，穿過交通工具隔板進入乘客室、附接到變速杆。這些纜線一般具有兩個主要部件。第一個是提供機械運動的內部纜線7。這通常由形成纜線的一系列纏繞鋼絲8來構造並且一般由例如Nylon 66的低摩擦聚合物10來塗布。在內部纜線的每一端處是允許連接到齒輪箱和移位器(shifter)的『眼端』。圖2中表示了纜線和管道的橫截面圖，一種纜線和管道的透視表示，其中每一層從內部向外被剝回以清楚地示出纜線和管道的層。內部纜線在管道12內部伸展，管道12形成纜線的第二部分。這可以是由PIFE或PBT的低摩擦襯裡14構成的多層結構，低摩擦襯裡14用鋼絲16纏繞並用例如聚丙烯的聚合物18塗布。參考
圖1，固定元件19在沿著管道的一點處，常常被叫做附接到交通工具的主體的『支座(abutment) 』。特別地，實踐已經開發了將管道錨定到內部纜線7穿過的支架21或隔板中的開口。支座必須是耐用的。汽車部件必須經得起苛刻裝載和環境狀況的組合。典型的傳輸纜線必須經得起高達300N的運轉負荷，同時經受超過I百萬次運轉周期。這與-50C和+130C之間的溫度、90%溼度的存在、腐蝕性和粗糙環境相關。圖4a和4b以透視圖和橫截面圖示出了現有技術支座，且圖5示出了現有技術支座的內部部分的三個視圖，示出了減震器以及用於接納纜線的通道。錨定點(未示出)包括具有用於接納附接到纜線的支座的大體上U形的狹槽的支架或相似固定構件。支座位於支架的狹槽中並且由某種裝置來固定，以便抵抗支座從狹槽撤回並且還抵抗支座相對於狹槽的軸向運動。以編號W02004/036068公布的國際專利申請中描述了合適的支座的細節。參考圖4a和4b，支座主體界定兩個相對的肩部部分22a和22b，其中肩部部分之間的軸向距離是固定的並界定支座主體20的接合部分。軸環24可以抵著彈簧26軸向縮回，彈簧26反過來使在其中具有多個凹槽的倒稜端9縮回，該多個凹槽在使用中移動到固定到交通工具主體的支架的接合部分中。支座主體20沿著相對的軸向方向延伸遠離軸環，以在其中提供用於接納減震器26的腔。提供帽狀物(cap) 28，以確保減震器被保持在支座主體20中。帽狀物由多個指狀物30固定到支座主體，多個指狀物30在其下面上具有被配置成接納支座主體20上的相應突出物的凹槽。這確保了帽狀物28的意外釋放是不太可能的。提供了鍛造到管道上的接納元件32。該接納元件包括座31並且與鍛造操作結合阻止了管道相對於接納元件的縱向運動。減震器在包括肩部部分33a和33b的接納元件的任一側提供。減震器可以設置在圍繞接納元件形成的單一部分中或者可選擇地可以設置到不連續部分中，該不連續部分被設置成使得減震器的部分中的一個部分在接納元件的徑向邊緣上延伸，這提供在接納元件的兩側上並且特別是其肩部上連通的減震材料。這可以在點35處示出，點35示出了減震器在界定周邊肩部部分33a和33b的接納元件的周邊徑向邊緣上延伸。圖5是示出了減震器26和接納元件32的示意性表示。圖5清楚地示出減震器可以由兩個不連續部分37a和37b形成，其中部分37a具有增加的縱向長度以及坐落於在界定肩部部分33a和33b的接納元件的圓周徑向邊緣之上。由於用在構造管道的金屬細絲，傳輸電纜對於NVH來說是非常有效的傳遞路徑。NVH降低的當前技術是將鋼減震器配重(steel damper weight)附接到每一個管道。這樣的減震器配重通常重大約300g。在纜線的齒輪箱端部處的振動輸入信號根據交通工具的類型、發動機的尺寸及類型和齒輪箱而改變。其可以具有從20Hz到超過4000Hz的頻率範圍並且具有Ig到6g的振幅水平。信號以及因此的發出可以來自於非常具體的輸入頻率例如25Hz，或者可以在更寬廣的範圍例如1900Hz到2400Hz。 這些輸入信號然後傳遞穿過纜線並且表現為乘客室中聽得見的噪音或者變速杆中的過度振動。該傳遞的效力的測量值被稱為傳遞函數(TF)並且通過用輸入信號除輸出信號來計算。TF > I意味著管道使振動放大，TF < I意味著管道使振動變弱或衰減，並且O的TF意味著管道消除了來自於系統的所有振動。衰減通過吸收和消散振動能量的一顯著比例來起作用。該振動能量然後不可用於沿著纜線而下傳遞到乘客室中。優選零或接近零的傳遞函數，並且這將通過使用附接到管道的鋼減震器配重而常規地實現。本發明提供改進的支座。根據本發明，具有用於將經由其攜帶纜線的管道固定到交通工具主體的固定元件，管道包括第一部分和第二部分，其中固定元件被配置成保持減震器，以吸收在第一管道部分和第二管道部分之間沿著管道的縱向長度的振動，減震器的至少一部分由矽橡膠形成。該固定元件減小了在可以從齒輪箱引導纜線的第一管道部分以及可以將纜線引導到變速杆的第二管道部分之間沿著管道向下傳遞的NVH振動。不使用附加減震器配重或使用較輕的減震器配重的減小了或消除了噪音傳遞的固定元件的提供使可以適用於寬廣範圍的交通工具應用的輕重量、成本效益高的解決方案成為可能。固定元件有利地包括主要為聚合物的材料。本發明的顯著利益是與不需要使用鋼減震器配重(或者減小其重量要求)的固定元件的提供有關係的重量減少，以及此外在消除減震器配重的需要中的相關費用降低。因為固定元件是大體聚合材料，於是固定元件的重量可以被顯著地降低。在一種實施方式中，主體由聚合材料模製成。實現減震功能的減震器的縱向長度有利地大於15_。實現減震功能的減震器的縱向長度有利地大於18_。實現減震功能的減震器的縱向長度大於21_。實現減震功能的減震器的縱向長度大體上為23mm。實現減震功能的減震器的縱向長度優選在15_35mm的範圍內。這樣的縱向長度被界定為在坐落為抵著支座主體的端部表面以及帽狀物之間，由此提供大體上全部的減震性能。在示範性實施方式中，減震器被由剛性聚合物製成的接納元件分成兩個部分，然而減震器的長度被界定為實現減震功能的僅僅減震器材料的縱向長度。減震器優選是大體上圓形的並優選具有大體上23mm或大於23mm的直徑。固定元件是大體上圓柱形的並包括在其中用於接納大體上圓柱形的減震器的圓柱形開口。帽狀物被有利地提供用於將減震器固定在固定元件中。帽狀物可以通過多個可選擇的構型固定到主體，並且在一種實施方式中包括用於接納主體上的相應突出物的一個或多個凹槽。帽狀物以及固定元件的主體被配置成使得一旦帽狀物被定位到主體上，主體的外部輪廓和帽狀物就一起沿著縱向方向大體上形成實質上連續的輪廓。帽狀物還有利地由主要為聚合物的材料構成。再次，有利地的是帽狀物是聚合物的，因為帽狀物可以然後被模製成單一件。減震器的至少一部分由接納元件有利地支撐，該接納元件具有被設置成支撐減震器的邊緣部分，其中減震器和接納元件兩者都由固定元件保持。邊緣部分優選界定用於支撐減震器的環形容納表面。減震器有利地由至少兩個不連續部分形成。每一個減震器部分
優選被配置成容納在接納元件的相對側上。接納元件還有利地包括被配置成延伸到減震器中的相應凹槽中的突出物，並優選地包括延伸到每一個減震器部分中的兩個突出物。接納元件有利地包括用於接納管道的開口，接納元件界定被配置成沿著固定元件的縱向軸線保持管道的肩部部分。振動流動路徑因此從管道移動到接納元件，並且然後由減震器來減震。矽橡膠的肖氏硬度有利地在20-90A的範圍內。矽橡膠的肖氏硬度甚至更有利地在30-70A的範圍內。甚至更有利地，矽橡膠的肖氏硬度在35-50A的範圍內。甚至更有利地，矽橡膠的肖氏硬度在35-45A的範圍內。現在將只通過實施例的方式來參考附圖描述本發明，在附圖中圖I是被傳輸纜線連接到變速杆的齒輪箱的示意性表示。圖2是合適的傳輸纜線和管道的示意性橫截面表示。圖3是纜線和管道的示意性透視表示。圖4a是現有技術支座的示意性透視圖。圖4b是在圖4a中示出的支座的橫截面表示。圖5是支座的內部部分的三個視圖，示出了減震器以及用於接納纜線的通道。圖6a和圖6b是根據本發明的示範性實施方式的支座的透視圖。圖7是根據本發明的示範性實施方式的支座的示意性側視圖和相應的橫截面表
/Jn ο圖8是安裝在根據本發明的示範性實施方式的接納元件上的減震器的示意性透視表示，以及圖8b是安裝在根據本發明的示範性實施方式的接納元件上的減震器的示意性側視圖。圖9是用於Ilmm縱向長度的40肖氏硬度的減震器⑴以及伸長的(24mm)縱向長度的40肖氏硬度的減震器(2)的傳遞函數(y軸)對頻率(X軸)的圖解表示。圖10是用於如在圖9中所繪製的減震器的傳遞函數(y軸)對頻率(X軸)的圖解表示，加上用於EDPM肖氏硬度65的減震器(3)以及具有減震器配重的EDPM肖氏硬度65的減震器⑷的曲線。圖11是在23mm的恆定支座直徑的情況下支座的減震性能(y軸)對減震器長度(X軸)的圖解表示。圖12是支座的減震性能(y軸)對具有23mm的恆定減震器長度的支座的直徑(x軸)的圖解表示。參考圖6和7，示出了被設計成與交通工具的主體上的錨定點相連通的支座的示範性實施方式，已經參考現有技術的圖4a和4b描述了用於固定到固定元件的支座的操作。在示範性實施方式中，減震器布置的構型與現有技術布置不同且現在將描述。包括圓柱體部分32a的接納元件32界定管道的鋼絲鄰接到上面的內部肩部34。接納元件還包括在該示範性實施方式中被配置成容納兩個減震器部分26的部分36，並包括更大直徑的邊緣，從而界定在上面容納相對的減速器部分的唇狀物(lip)。在一種實施方式中，由唇狀物分開的相對的減速器部分不彼此接觸。接納元件32有利地是金屬材料且鍛造到管道上並與聚合物部分36永久連通。減震器和接納元件分別在圖8a和Sb中被不對稱地並且以側視圖表示。應領會，內部纜線從包括接納元件的第一管道部分伸展穿過整個支座到達 第二管道部分37。縱向傳播穿過管道的第一部分和第二部分的振動由此被吸收。在凹部38的相對側上的支座主體的長形部分為了適應增加的減震器高度而伸長。現有技術支座的典型減震器長度是Ilmm並由具有65肖氏的硬度的EPDM聚合物製成。該縱向長度被測量以便只包括減震器的最大直徑部分且不包括延伸超過最大直徑部分的端部的不實現減震功能的任何部分。這可以關於根據圖8中示出的本發明的示範性實施方式的減震器而清楚地看出。結合具有Ilmm縱向長度的支座和EDPM減震器，減震器配重附接到管道以改進NVH性能，從而減小傳遞函數。在示出的示範性實施方式中，減震器的長度被增加到例如24_，如通過圖7中的箭頭A加上A2的總和所指示地來測量。圖9中表示的是用於矽橡膠40肖氏標準長度以及包括長度24_的減震器的伸長支座的傳遞函數(即輸入振動除輸出振動)對功率的圖解表示。通過數字(I)表示的曲線示出了具有40肖氏的硬度以及Ilmm的縱向長度的矽橡膠減震器的傳遞函數，且曲線⑵示出了用於24mm的軸向長度減震器(也是40肖氏的矽橡膠減震器)的傳遞函數。如可以從曲線圖看到的，隨著減震器的長度從Ilmm增加到24_，傳遞函數總的來說從大約O. I到O. 3減小到低於O. 05減震器的硬度落在界定範圍內，因為如果橡膠非常軟，則變速杆的手感是鬆軟和劣等的，導致變速杆缺乏可靠的接合。然而，相反地，使減震器太硬則導致降低的減震性能。圖10示出了重新繪製在較大比例上的與圖9的曲線圖相同的曲線圖，對比如參考數字(3)所指出的不具有減震器配重的縱向長度Ilmm的標準EPDM 65肖氏減震器，和如參考數字(4)所繪製指出的使用減震器配重的也是相同的標準EPDM 65肖氏減震器。清楚地，與標準EPDM 65肖氏減震器相比，矽減震器的使用明顯地降低了傳遞函數。在分別由(4)和(I)所表示的曲線之間可以做出直接比較。此外，還可以看到隨著減震器的軸向長度從Ilmm增加到24mm，在降低傳遞函數方面的顯著改進。在示出了結合當前在現有技術中使用的減震器配重的標準EPDM 65肖氏減震器的曲線(4)中給出了對比。明顯地，如曲線(2)中所表示的40肖氏矽橡膠的伸長減震器將傳遞函數進一步降低到低於已知的EPDM減震器加上減震器配重的傳遞函數。矽橡膠的減震特性是由於其獨特的結構。在示範性實施方式中，聚矽氧烷可以用作減震器材料。聚矽氧烷由於在與更基本的聚合物例如聚乙烯中發現的鍵角和鍵長相比時
具有大的鍵角和鍵長而因此是非常柔韌的。例如，C-C主鏈單元具有1.54A的鍵長和112°的鍵角，然而矽氧烷主鏈單元Si-O具有1.63人的鍵長和130°的鍵角。矽氧烷主鏈與基本
的聚乙烯主鏈大不相同，產生更大柔性的聚合物。因為鍵長更長，所以其可以移動更遠並容易地改變構型，製成柔性材料。已經對減震幾何體(即支座以及由此的減震器的長度和直徑)在支座的減震性能上的效果進行了研究。測試程序在如圖I中所基本上表示的纜線系統上進行，其中在鄰近纜線的傳輸端的支座(例如如圖I中所表示的左手支座)上提供輸入加速計，並且輸出加速計定位在移位器端部處的支座上(其可以是如圖I中所表示的右手支座)。輸入振動器的振動被提供穿過在傳輸端處的支座支架，為1000HZ-4000HZ範圍內的隨機信號。輸入信號由如所示出的傳輸支座處的傳感器來測量。輸出加速度從移位器支座上的傳感器測量。來自於這兩個傳感器的數據然後被分析且傳遞函數在頻率範圍上產生。這是對系統中的減震的效力的測量。為了使用該系統來研究幾何體和形狀在減震性能上的影響，決定將傳遞函數整合在1000Hz和4000Hz之間，從而產生用於每一個獨特的幾何體的傳遞函數值。這是對減震性能的測量；隨著減震增加，該值減小。這然後允許傳遞函數或減震性能的改變按照具體幾何特徵來繪製，如圖11和12中所表述的。首先，支座的長度是變化的，以提供減震長度(如圖7中所表示的A1+A2)從O到53mm的變化。測試了七種不同長度以建立長度和減震性能之間的關係。該測試的結果在圖11中表示，圖11在y軸上示出了關於以mm計的減震器長度的減震性能。水平虛線顯示了是性能目標的由使用金屬減震器配重和EPDM減震器材料的纜線所產生的減震性能。該曲線圖清楚地表明了減震性能和大約20_的長度之間的強烈關係。減震性能隨著長度從9_增加到23_而增加四倍，並穿過減震器配重目標。如在圖11中可以看到的，超過該長度的進一步增加不會在減震性能方面產生進一步改進。
應領會，在支座中提供並且如圖7中所清楚地表示的減震器材料實際上在長度上比A1+A2的長度長。然而，支座的構成長度A1+A2的部分實質上實現減震器的全部減震功能。諸如在圖7中由數字26b所表示的其餘減震器材料被設置成接納從支座延伸的第二管道部分的元件。減震器的該部分提供用於第二管道部分的鞘。支座的直徑是變化的，以給出支座直徑[(d)，如圖7所示的且相應地在支座引起的厚度保持恆定的位置的減震器直徑]從23mm —直到38mm的變化，並且同時保持23mm的減震器的縱向長度。採取23_的最小值是因為這是可得到以允許部件被成功地結合纜線的下限。測試了四個不同的直徑，以建立直徑和減震性能之間的關係。圖12中呈現了減震性能和直徑之間的關係。虛線示出了由使用金屬減震器配重和EPDM減震器材料的纜線所產生的減震性能。該水平是性能目標。該曲線圖示出了減震性能和超過23_的直徑之間沒有關係。超過該直徑的增加不會產生減震性能方面的改進。對來自於部分A和B的結果分析允許部件尺寸的最佳化和最小化，同時允許減震性能的最大化。清楚的是直到大約23mm的減震長度和減震性能之間有強烈關係。因此，為了最佳性能，減震長度有利地是23mm長的最小值。然而看上去減震長度不需要是與這個長度相比任何較長的長度，因為沒有指示出進一步的改進。相反地，在減震直徑和減震性能之間沒有實際的關係。為了改進減震性能，增加超過23mm的支座直徑沒有好處，其是現有技術支座的標準。然而，應領會，為了強度要求可以增加支座直徑。減小到低於此直徑不是優選的，因為較小的支座不包含負荷並且不能以滿意的方式將纜線固定到交通工具。因此技術人員應領會，根據本發明的固定元件提供超過現有固定元件的顯著優勢。顯著優勢是固定元件是低重量的，並且徹底地消除對被附接到管道的附加減震器配重的要求或者降低了所需的減震器配重。因此通過矽減震器材料的提供以及這樣的減震器的伸長中的設置，獨立地實現了 NVH性能的顯著提高。 已經只通過實施例的方式來描述本發明，並且技術人員應領會，可以做出修改和變化而不偏離由所附權利要求所給予的保護範圍。
權利要求
1.一種固定元件，用於將用於經由其攜帶纜線的管道固定到交通工具主體，所述管道包括第一部分和第二部分，其中所述固定元件被配置成保持減震器，以吸收在所述第一管道部分和所述第二部分之間沿著所述管道的縱向長度的振動，所述減震器的至少一部分由矽橡膠形成。
2.根據權利要求I所述的固定元件，其中所述固定元件包括主要為聚合物的材料。
3.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中實現減震功能的所述減震器的縱向長度大於15_。
4.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中實現減震功能的所述減震器的縱向長度大於18_。
5.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中實現減震功能的所述減震器的縱向長度大於21_。
6.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中實現減震功能的所述減震器的縱向長度大體上為23mm。
7.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中實現減震功能的所述減震器的縱向長度在15-35mm的範圍內。
8.根據權利要求17所述的固定元件，其中實現減震功能的所述減震器的縱向長度在18-27mm的範圍內。
9.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中所述減震器是大體上圓形的並且具有大體上23mm或大於23mm的直徑。
10.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中所述減震器的至少一部分由接納元件支撐，所述接納元件具有被設置成支撐所述減震器的邊緣部分，其中所述減震器和所述接納元件二者都由所述固定元件保持。
11.根據權利要求10所述的固定元件，其中所述邊緣部分界定用於支撐所述減震器的環形容納表面。
12.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中所述減震器由至少兩個不連續部分形成。
13.根據權利要求10和12所述的固定元件，其中每一個減震器部分被配置成坐落於所述接納元件的相對側上。
14.根據權利要求10所述的固定元件，其中所述接納元件包括被配置成延伸到所述減震器中的相應凹槽內的突出物。
15.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中所述接納元件包括用於接納所述第一管道部分的開口，所述接納元件界定被配置成沿著所述固定元件的縱向軸線保持所述管道的肩部部分。
16.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中矽橡膠減震器的肖氏硬度在20-90A的範圍內。
17.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中矽橡膠減震器的肖氏硬度在30-70A的範圍內。
18.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中矽橡膠減震器的肖氏硬度在35-50A的範圍內。
19.根據任一前述權利要求所述的固定元件，其中矽橡膠減震器的肖氏硬度在35-45A的範圍內。
20.一種傳輸纜線系統，包括根據權利要求I所述的固定元件。
21.根據權利要求20所述的傳輸纜線系統，具有在大體上0.5m到大體上3m的範圍內的縱向長度。
22.一種固定元件，用於將用於攜帶纜線的管道固定到交通工具主體，所述固定元件被配置成保持減震器，以吸收沿著所述管道的縱向長度的振動，其中實現減震功能的所述減震器的縱向長度大於15mm。
23.一種傳輸纜線，包括根據權利要求22所述的固定元件。
全文摘要
在交通工具中，振動通過從發動機室通入乘客室的部件而傳遞。一種這樣的部件是傳輸纜線(7)。內部纜線提供變速杆和齒輪箱之間的機械運動，且外部管道容納纜線。支座裝置將該管道附接到交通工具的主體。本發明提供了一種用於將用於經由其攜帶纜線(7)的管道固定交通工具主體的固定元件(19)或支座，管道包括第一部分和第二部分(37)，其中固定元件(19)被配置成保持減震器用於吸收在第一管道部分和第二管道部分之間沿著管道的縱向長度的振動，減震器的至少一部分由矽橡膠形成。
文檔編號F16C1/26GK102667188SQ201080051212
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月10日 優先權日2009年11月11日
發明者史蒂芬·諾裡斯 申請人:海萊斯凱伯系統有限公司