[发明专利]热塑性颠簸缓冲器

说明书

技术领域

本发明涉及汽车悬架(automobile suspension)系统领域，更具体地涉及颠簸缓冲器。

背景技术

颠簸缓冲器(还称为缓冲块、回跳缓冲器、行程末端缓冲器、强力缓冲器、悬架缓冲器、或压缩缓冲器)是通常放置在汽车悬架顶部上的吸振装置。机动车悬架系统中的颠簸缓冲器早已被用于缓冲两个悬架系统组件之间的撞击，例如轮轴和机架的一部分之间的撞击，以及减少噪音和振动以增加乘客的乘坐舒适度。由于汽车底盘的位移引起支柱的位移，因此支柱随汽车底盘的位移而承受周期性的压缩和拉伸。必须制定保护支柱总成和车身的规定，以免在路面严重不平整导致悬架位移过大时受到与此有关的颠簸力导致的损坏。为此，将颠簸缓冲器连接到在吸振器未能吸收恶劣行车状况产生的力时悬挂系统中可能出现撞击的部位。尤其是在支柱的颠簸运动过程中，吸振器“触底反弹”，同时颠簸缓冲器与颠簸缓冲器板接触并压缩以释放能量，从而缓冲冲击力，降低噪音，减轻乘客的冲击感，并且减小对汽车悬架系统的可能损坏。颠簸缓冲器为具有或不具有盘旋面的细长构件，一般为圆柱形或圆锥形，其由围绕活塞杆延伸的可压缩弹性体材料制成。如美国专利4,681,304中所提出，盘旋状缓冲器通过盘旋面的渐进堆积而起作用，从而提供对颠簸力的抗性。

适于本专利申请的材料必须是有回弹力的，即能够承受撞击而没有过度的永久性变形或破裂，并且必须具有优异的挠曲寿命。常规的颠簸缓冲器由泡沫聚氨酯和硫化橡胶形成。例如，颠簸缓冲器常常由微孔聚氨酯(MCU)形成。微孔聚氨酯颠簸缓冲器通过在颠簸缓冲器模具内浇铸聚氨酯前体而制成。由二异氰酸的二元醇酯与发泡剂或水反应生成用来发泡的二氧化碳气体，从而获得微孔泡沫。由于二氧化碳释放缓慢，在模具内发泡需要较长时间，因此这种技术耗费时间。虽然由泡沫聚氨酯制成的颠簸缓冲器具有良好的乘坐特性，但其生产昂贵，因为其由于交联而要求耗能耗时的技术。

为了改善形成颠簸缓冲器的材料的耐久性、对机动车流体的惰性和抗撕裂传播性能，美国专利5,192,057公开了细长的中空主体，该主体由弹性体形成，优选由共聚醚酯聚合物形成。如在其中公开的，此类构件通过吹塑技术而制造，包括具有波纹状部分并且具有恒定厚度剖面的颠簸缓冲器。形成颠簸缓冲的可选的方法，即波形挤出，描述在美国公布的专利申请2008/0272529中。

在制造中空塑性制品的典型吹塑操作中，将通过挤塑或注塑制备并且处于热可模塑条件下的塑性材料型坯置于打开的吹模的两个半块之间，吹模具有形状适合于要制造的制品所需外形的模具腔体。型坯在重力作用下逐渐移动和伸展。当型坯达到合适的长度时，使围绕它的模具半块合拢，同时将高压空气或其它压缩气体引入型坯的内部，以使其膨胀成模具的形状或使其膨胀至紧贴模具腔体的内壁。冷却一段时间后，打开模具并弹出最终制品。

在挤压吹塑法中，由挤出机制备型坯。挤压吹塑法的成本比发泡/浇铸法的成本低，但产品的尺寸精度较差并且对部件的壁厚有限制。颠簸缓冲器的刚度与其厚度直接相关。因此，微小的厚度变化(沿由一次注入制成的颠簸缓冲器的纵向轴线在制品与制品之间的厚度变化，或者沿单个颠簸缓冲器内制成的颠簸缓冲器盘旋面径向的厚度变化)，例如0.2mm，均将显著地改变颠簸缓冲器的刚度及其能量吸收能力和缓冲性能。

注坯吹塑法的尺寸精度高于挤压吹塑法。在该技术中，通过注塑形成型坯，去除模具的内芯，并且如同挤压吹塑法一样，使型坯在包封在两个模具半块之间的同时迅速膨胀。型坯可注塑成具有厚度不恒定的横截面，从而得到比挤压吹塑法更好的成品部件的壁厚均匀性。与挤压吹塑法相比，注坯吹塑法可形成更加精细的最终吹塑结构，但成本更高。

一般来讲，期望使颠簸缓冲器中的能量吸收最大化。颠簸缓冲器的能量吸收性能可例如通过测量对施加的力的变形来测量。通常将变形绘制在X-轴上(单位mm)，并将施加的负荷(力)绘制在Y-轴上(单位N)。根据下式，曲线下的面积表示由颠簸缓冲器吸收的能量

位移×力＝能量。

由上述技术中任一种制成的热塑性颠簸缓冲器可根据设计表现出不同的响应，所述设计包括具体的构型细节以及制造材料。仍然存在改善热塑性颠簸缓冲器的设计的需要，以便改善力-位移性能，从而提高能量吸收。

发明内容

在第一方面，本发明提供由弹性体热塑性材料制成的颠簸缓冲器(jounce bumper)，其包含：