專利名稱：減震器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于吸收在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的減震器，具體地說是涉及即使在-30℃左右的極低溫度下也能充分吸收扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的減震器。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸是通過直線往返運(yùn)動(dòng)的多個(gè)活塞來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，所以曲柄軸在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中受到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。為了降低由上述扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪音，已知在曲柄軸上安裝扭轉(zhuǎn)橡膠減震器(以下稱減震器)。如專利文獻(xiàn)1所述，上述減震器作為用于將曲柄軸的旋轉(zhuǎn)傳達(dá)到發(fā)電機(jī)等輔機(jī)的滑輪(pulley)的一部分，安裝在曲柄軸上。
上述減震器具有襯套，其固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸上，與曲柄軸一體旋轉(zhuǎn)；減震器體也就是慣性質(zhì)量體，其形成有用于安裝動(dòng)力傳達(dá)用傳送帶的傳送帶溝；橡膠狀彈性體，其連接在襯套和慣性質(zhì)量體之間。對于上述減震器，在曲柄軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅最大的頻率中，將由橡膠狀彈性體的彈性常數(shù)(K)和慣性質(zhì)量體的質(zhì)量(m)確定的扭轉(zhuǎn)方向的共振頻率設(shè)定為其最大值極小。
專利文獻(xiàn)1特開2001-263423號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，上述以往的減震器如果在例如-30℃左右的極低溫度下使用時(shí)，連接襯套和慣性質(zhì)量體的橡膠狀彈性體將接近于玻璃化溫度，所以上述橡膠狀彈性體的彈性模量(扭轉(zhuǎn)方向的彈性常數(shù))變大，減震器的扭轉(zhuǎn)方向的固有振動(dòng)數(shù)就會變大，難以充分吸收曲柄軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，因此希望開發(fā)出即使在極低溫度下使用也能充分降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪音的減震器。
本發(fā)明為解決上述問題而提出，其目的是提供即使在-30℃的極低溫度下使用也能充分吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，因而能夠充分降低振動(dòng)和噪音的效果的減震器。
本發(fā)明的減震器，其特征在于，上述減震器具有襯套，其固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸上，與曲柄軸一體旋轉(zhuǎn)；橡膠狀彈性體，其連接在上述襯套上；慣性質(zhì)量體，其連接在上述橡膠狀彈性體上；其中，-30℃時(shí)的扭轉(zhuǎn)方向的固有振動(dòng)數(shù)(F-30)和60℃時(shí)的扭轉(zhuǎn)方向的固有振動(dòng)數(shù)(F60)之比(F-30/F60)為小于等于1.5，而且上述橡膠狀彈性體的-30℃時(shí)的貯藏彈性模量(E’-30)和60℃時(shí)的貯藏彈性模量(E’60)之比(E’-30/E’60)為小于等于3.0。
在本發(fā)明的減震器中，上述橡膠狀彈性體是將乙烯的重量比率為小于等于51％的乙烯-丙烯共聚橡膠作為主成分。
在本發(fā)明的減震器中，上述橡膠狀彈性體是相對100重量份的乙烯-丙烯共聚橡膠，混合5～30重量份的脂肪族二元酸酯類可塑劑。
根據(jù)本發(fā)明，可提供充分滿足連接襯套和慣性質(zhì)量體的橡膠狀彈性體所需的機(jī)械性、物理特性、以及耐熱性，即使在-30℃的極低溫度下使用也能充分吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、且充分降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪音的減震器。


圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的減震器的截面圖。
圖2是表示減震器的固有振動(dòng)數(shù)比和扭轉(zhuǎn)角度比之間關(guān)系的特性曲線圖。
圖3是表示減震器的固有振動(dòng)數(shù)比和橡膠狀彈性體的貯藏彈性模量比之間關(guān)系的特性曲線圖。
圖4是乙烯-丙烯共聚橡膠中的乙烯含有比率和貯藏彈性模量比的測定結(jié)果的特性曲線圖。
圖5是表示實(shí)施例1～4和比較例中的各組合物的重量比例和物理特性的表。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的減震器的截面圖，減震器具有安裝在曲柄軸1的襯套2。襯套2具有嵌合在曲柄軸1端部的中空圓筒形狀凸起(boss)部2a、與上述凸起部2a一體形成且向直徑方向延伸的連接部2b、與連接部2b一體形成且向軸方向延伸的圓筒部2c。通過將螺栓3連接在曲柄軸1端部上形成的螺栓孔，將上述襯套2安裝在曲柄軸1上。
減震器具有配置在襯套2的外側(cè)的慣性質(zhì)量體4，上述慣性質(zhì)量體4形成有安裝動(dòng)力傳達(dá)用傳送帶的傳送帶溝4a。慣性質(zhì)量體4通過其內(nèi)側(cè)和襯套2的外側(cè)之間設(shè)置的橡膠狀彈性體5，與襯套2相連。橡膠狀彈性體5為環(huán)狀，其內(nèi)徑為R1，外徑為R2，軸方向的長度為L。
具有上述減震器的車輛，即使在嚴(yán)寒地帶使用，通過減震器也可得到充分地降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪音的效果。具有上述減震器的車輛在嚴(yán)寒地帶使用時(shí)，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的溫度，本發(fā)明者研究出即使將橡膠狀彈性體5的溫度降低至-30℃左右為止，橡膠狀彈性體5也能維持減震器效果的特性。
利用減震器來降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪音是根據(jù)減震器的扭轉(zhuǎn)方向的固有振動(dòng)數(shù)，如下述式所示，減震器的固有振動(dòng)數(shù)F是與橡膠狀彈性體5的扭轉(zhuǎn)方向的彈性常數(shù)K的平方根成比例。
F＝(1/2π)(K/m)1/2…式(1)
上述式(1)中，m表示慣性質(zhì)量體的質(zhì)量。
另一方面，橡膠狀彈性體5的扭轉(zhuǎn)彈性常數(shù)K由下述式表示。
K＝2πGL(1/R12-1/R22)…式(2)上述式(2)中，G表示橡膠狀彈性體5的剪切模量，L表示軸方向的長度，R1表示內(nèi)徑，R2表示外徑。
圖2是表示圖1所示結(jié)構(gòu)減震器中的固有振動(dòng)數(shù)比(F-30/F60)和曲柄軸的扭轉(zhuǎn)角度比(a30/a60)之間關(guān)系的特性曲線圖(模擬結(jié)果(O/A值(4次振動(dòng)))。在上述圖中，F(xiàn)-30是將減震器在-30℃環(huán)境中使用時(shí)的減震器固有振動(dòng)數(shù)，F(xiàn)60是將減震器在60℃環(huán)境中使用時(shí)的減震器固有振動(dòng)數(shù)；a-30是-30℃時(shí)的曲柄軸的扭轉(zhuǎn)角度，a60是60℃時(shí)的曲柄軸的扭轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明者從降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪音的效果考慮，將嚴(yán)寒地帶也能發(fā)揮減震器效果的扭轉(zhuǎn)角度比的上限值，從各實(shí)驗(yàn)確認(rèn)為2.00，從上述允許扭轉(zhuǎn)角度比得到的固有振動(dòng)數(shù)比為1.5。如果將固有振動(dòng)數(shù)比設(shè)定為小于等于1.5，就可以用同樣種類減震器來在嚴(yán)寒地帶也能得到有效減震器效果。
如式(1)所示，減震器的固有振動(dòng)數(shù)F與橡膠狀彈性體5的扭轉(zhuǎn)彈性常數(shù)K的平方根成比例，所以與減震器的固有振動(dòng)數(shù)比1.5對應(yīng)的橡膠狀彈性體5的扭轉(zhuǎn)彈性常數(shù)比也就是剪切模量的比是1.5的平方，也就是2.25。但是，橡膠狀彈性體5由于反復(fù)剪切應(yīng)力而自身發(fā)熱，就會降低預(yù)計(jì)的模量(彈性常數(shù))，所以在確定橡膠狀彈性體5的模量時(shí)，有必要考慮其發(fā)熱。
另一方面，如式(2)所示，橡膠狀彈性體的扭轉(zhuǎn)彈性常數(shù)K隨著溫度變化的因素僅僅是剪切模量G。剪切模量G與貯藏彈性模量E’成比例關(guān)系，-30℃和60℃時(shí)的剪切模量之比對應(yīng)于同樣溫度下的貯藏彈性模量之比，所以對應(yīng)于減震器的固有振動(dòng)數(shù)比1.5的橡膠狀彈性體5的貯藏彈性模量比理論上是2.25，但是考慮橡膠狀彈性體5自身發(fā)熱引起的預(yù)計(jì)模量(彈性常數(shù))的降低，橡膠狀彈性體5的貯藏彈性模量比為小于等于3.0。
如上所述，將減震器的特性設(shè)定為減震器的固有振動(dòng)數(shù)比(F-30/F60)為小于等于1.5，橡膠狀彈性體5的貯藏彈性模量比為小于等于3.0時(shí)，可以得到嚴(yán)寒地帶也能降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪音的減震器效果。
圖3是表示固有振動(dòng)數(shù)比(F-30/F60)和貯藏彈性模量比(E’-30/E’60)之間關(guān)系的特性曲線圖。實(shí)線是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測定值，虛線是理論值。在上述測定中使用了圖1所示結(jié)構(gòu)的減震器，橡膠狀彈性體5是外徑(直徑)136毫米、厚度3毫米、寬度27毫米，慣性質(zhì)量體4的慣性質(zhì)量為7g·m2。固有振動(dòng)數(shù)的測定是將試驗(yàn)用減震器分別在指定溫度(-30℃、60℃)恒溫后進(jìn)行。助振角為0.1度(deg)，以100Hz/分鐘將頻率從低頻率一側(cè)逐漸運(yùn)行，助振側(cè)和響應(yīng)側(cè)的相位為-90度的點(diǎn)作為共振頻率(固有振動(dòng)數(shù))。在該實(shí)驗(yàn)中，慣性質(zhì)量體4上安裝10g·m2的附加質(zhì)量體，通過降低預(yù)計(jì)的共振頻率來減少由橡膠發(fā)熱引起的溫度變化。
共振頻率Fn通過下述式可以算出。
Fn＝{(Ip+Iadd)/Ip}1/2·Fmeas…(3)在上述式(3)中，Ip表示慣性質(zhì)量體4的慣性質(zhì)量，Iadd表示附加質(zhì)量體的慣性質(zhì)量，F(xiàn)meas表示實(shí)際測定的共振頻率。
從圖3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，通過將貯藏彈性模量比為小于等于3.0，也就是(E’-30/E’60)≤3.0，使固有振動(dòng)數(shù)比為小于等于1.5，也就是使(F-30/F60)≤1.5，即使將相同種類減震器在嚴(yán)寒地帶使用，也能確實(shí)發(fā)揮減震器效果，可充分降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪音。
實(shí)施例作為充分滿足上述貯藏彈性模量比和固有振動(dòng)數(shù)比條件的橡膠狀彈性體5的橡膠組合物，將乙烯-丙烯共聚橡膠(EPDM)作為基體橡膠(base gum)使用。
圖4是乙烯-丙烯共聚橡膠中的乙烯含有比率(％)和貯藏彈性模量比(E’-30/E’60)之間關(guān)系的測定結(jié)果的特性曲線圖。如圖4所示，如果將乙烯比率為小于等于51％時(shí)，可得到小于等于3.0的貯藏彈性模量比。圖5是表示實(shí)施例1～4和比較例中的各組合物的重量比例和物理特性的表。
實(shí)施例1是乙烯重量比率為48％的乙烯-丙烯共聚橡膠，相對100重量份的上述重量比乙烯-丙烯共聚橡膠，可以各自比例混合碳黑、可塑劑、以及交聯(lián)劑等。實(shí)施例2、3以及4是乙烯重量比率為51％的乙烯-丙烯共聚橡膠，相對100重量份的上述共聚橡膠，按圖5所示混合上述成分。在比較例中是乙烯重量比率為57％，將實(shí)施例和比較例比較，通過將乙烯重量比率為小于等于51％(≤51％)，可得到期望值的貯藏彈性模量比(≤3.0)，同時(shí)得到期望值的固有振動(dòng)數(shù)比(≤1.5)。與此相反，如果乙烯重量比率超過51％，難以得到小于等于3.0的貯藏彈性模量比、以及小于等于1.5的固有振動(dòng)數(shù)比。
實(shí)施例所示的乙烯-丙烯共聚橡膠中混合作為可塑劑的脂肪族二元酸酯類，在實(shí)施例1，3中相對100重量份的乙烯-丙烯共聚橡膠，混合10重量份的上述可塑劑，而實(shí)施例2中混合5重量份，實(shí)施例4中混合30重量份。這樣將脂肪族二元酸酯類可塑劑相對100重量份的乙烯-丙烯共聚橡膠混合5～30重量份時(shí)，可以得到期望的貯藏彈性模量比和固有振動(dòng)數(shù)比。如果可塑劑超過30重量份，橡膠狀彈性體5的熱老化引起的硬度變化就會變大，所以熱老化引起的減震器的固有振動(dòng)數(shù)變化就會變大，不理想。除了上述可塑劑之外，可使用己二酸二(2-乙基己基)酯、壬二酸二(2-乙基己基)酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、癸二酸二正丁基酯等脂肪族二元酸酯類可塑劑。在比較例中，為了得到與可塑劑相同性能而混合礦物油類軟化劑，但是使用礦物油類軟化劑時(shí)，難以得到小于等于3.0的貯藏彈性模量比。
而且，如圖5所示，乙烯-丙烯共聚橡膠中混合碳黑，其平均粒徑優(yōu)選18納米～500納米，更優(yōu)選22納米～52納米。碳黑的平均粒徑不足22納米時(shí)，不能得到作為橡膠狀彈性體的理想硬度，而超過52納米時(shí)，不能得到理想的加強(qiáng)效果。
作為交聯(lián)劑可使用有機(jī)過氧化物。作為有機(jī)過氧化物可使用1，1-雙(叔丁基過氧基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷-3叔丁?；^氧化物(2，5-ジメチル-2，5-ジ(第3ブチルペルオキシ)ヘキサン-3第3ブチルミルペルオキシド)、二(叔丁基過氧基)-間-二異丙基苯、二叔丁基過氧化物、1，3-二(叔丁基過氧基異丙基)苯、苯(甲)酰過氧化物等。而且，作為其他交聯(lián)劑可使用異氰酸三烯丙基酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、氰尿酸三烯丙基酯、苯醌二肟、硫氧化物、1，2-聚丁二烯(ポリダタジエン)等共交聯(lián)劑。
乙烯-丙烯共聚橡膠中可以進(jìn)一步混合氧化鎂、氫氧化鈣、氧化鋅等受酸劑，可根據(jù)需要混合其它的添加劑。
在圖5中表示根據(jù)JIS K6251以及JIS K6253標(biāo)準(zhǔn)對于乙烯-丙烯共聚橡膠的硬度、張力強(qiáng)度、以及拉伸等進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果，對于硬度變化、張力強(qiáng)度變化率、拉伸變化率等，根據(jù)JIS K6257以及JIS K6262標(biāo)準(zhǔn)在120℃下進(jìn)行180小時(shí)試驗(yàn)的結(jié)果和在150℃下進(jìn)行180小時(shí)試驗(yàn)的結(jié)果。另外，對于貯藏彈性模量，根據(jù)JIS K6394標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，從其結(jié)果可以算出貯藏彈性模量比。在試驗(yàn)時(shí)，使用了長度25毫米、寬度5毫米、厚度2毫米的短尺狀試驗(yàn)片，使用了レオバイブロDDV-25FP(エ一アンド·デイ公司制)作為試驗(yàn)裝置。變形方法使用拉伸方法，試驗(yàn)溫度為-30℃～60℃，試驗(yàn)頻率是10Hz，初期荷重為100gf，振幅為±250μm(±1％)。
從圖5所示耐熱性以及物理特性的試驗(yàn)結(jié)果可看出，與比較例中的以往橡膠狀彈性體比較，可保持良好的耐熱特性和物理特性。
本發(fā)明并不限定在上述實(shí)施方式，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明減震器可以用于吸收驅(qū)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種減震器，其特征在于，所述減震器具有襯套，其固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸上，與所述曲柄軸一體旋轉(zhuǎn)；橡膠狀彈性體，其連接在所述襯套上；慣性質(zhì)量體，其連接在所述橡膠狀彈性體上；其中，-30℃時(shí)的扭轉(zhuǎn)方向的固有振動(dòng)數(shù)F-30和60℃時(shí)的扭轉(zhuǎn)方向的固有振動(dòng)數(shù)F60之比F-30/F60為小于等于1.5；而且，所述橡膠狀彈性體的-30℃時(shí)的貯藏彈性模量E’-30和60℃時(shí)的貯藏彈性模量E’60之比E’-30/E’60為小于等于3.0。
2.如權(quán)利要求1所述的減震器，其特征在于，所述橡膠狀彈性體是將乙烯的重量比率為小于等于51％的乙烯-丙烯共聚橡膠作為主成分。
3.如權(quán)利要求2所述的減震器，其特征在于，所述橡膠狀彈性體是相對100重量份的乙烯-丙烯共聚橡膠，混合5～30重量份的脂肪族二元酸酯類可塑劑。
全文摘要
本發(fā)明提供即使在極低溫度下使用也能充分吸收曲柄軸上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的減震器。在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸上固定襯套，其與曲柄軸一體旋轉(zhuǎn)，在襯套外側(cè)配置的慣性質(zhì)量體和襯套通過橡膠狀彈性體連接。減震器的－30℃時(shí)的扭轉(zhuǎn)方向的固有振動(dòng)數(shù) (F
文檔編號C08L23/16GK1890486SQ20048003674
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者砂岡基之, 山田真嗣, 高松伸好, 小川干仁, 田川誠一 申請人:本田技研工業(yè)株式會社, 株式會社富國