[发明专利]橡胶隔振器

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶隔振器，具体来说，它涉及一种阻隔低频振动的零刚度橡胶隔振器，特别适用于硬盘驱动器等的隔振。

背景技术

大多数工控机(industrial personal computers)都带有数据存储件，如硬盘驱动器(HDD)和具有只读存储器(CD-ROM)的光盘驱动器等，它们均以很高的速度传输数据，并且数据存储密度大，因此，它们对剧烈震动和撞击非常敏感。在操作、存储或传输中，任何的震动都可能引起数据丢失，甚至会损坏驱动器。所以为了保证工控机的性能和安全性，必须防止其上的驱动器受到外部震动，所以一般工控机上都具有加固设计。

一般来说，在工控机中通常采用被动隔振器来防止驱动器受到外部震动和撞击，橡胶因其具有良好的弹性特征，是理想的减振器，常作为防震和其它用途的被动隔振器，用于电子、汽车、电控、园艺、运动产品、医药、娱乐等领域。

但是，传统橡胶隔振器的固有频率较高，所以它们用于低频率时的效果比较差。一般来说，橡胶隔振器的固有频率在10Hz到50Hz之间，所以当振动频率低于10Hz，它的作用就会降低。当处于0至50Hz低频振动时，振动传递比通常大于1，隔振器无法起到减振的作用，造成很大危害，因为：第一，能量通常随着振动的传播而扩散，离振动源越远，振动程度越低，而且高频振动比低频振动减少得更快，所以离振动源越远，振动的波谱主要会呈现为低频振动；第二，即使如锁相环和自动增益控制器等电子补偿器可以减少上述问题，但是由于低频振动经常引起传感器发生较大移动，可能引起追踪和位移错误，所以低频振动会损坏硬盘驱动系统。

人们经过努力研制出新的橡胶混合物或橡胶机械装置，以实现低频振动的有效隔振。US 6927244B2提供了一种由三元乙丙橡胶(EPDM)制成的减振橡胶混合物，它具有低动态弹性刚度和较好的减振性能。该专利首先使用硅代替传统的炭黑作为增强剂，然后用硅烷偶联剂化学键接硅和EPDM加大增强剂和EPDM材料之间的亲和力，可以有效地降低动态弹性刚度系数。

但是新的橡胶混合物价格昂贵，目前尚无证据表明其在如高温、高湿和腐蚀等环境的适应性和工作可靠性，它的动态刚度系数也没有被充分确认。因此，此种材料并非解决以上问题的最佳途径。

另一种减少HDD和CD-ROM上受到的振动的方案是使用相对复杂的隔振系统。US 6676101B2公开了一种具有低固有频率的水平运动隔振系统，其相对负载大小的影响较小。另外，这种水平运动减振系统可以维持较低水平固有频率，在被动承受的负载发生变化时，可调节并且减小水平位移。虽然这种隔振系统能起到隔振效果，但是它们体积大、设置复杂，机箱和硬盘驱动器之间空间狭小，很难安装。当然它们也可以装在机箱外部，但也会占据较大面积，而且在很多实际应用中，价格昂贵，令人难以承受。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种结构简单的正负刚度机构相结合的隔振系统，通过选择正负刚度机构的刚度系数，可以实现橡胶隔振器的零刚度系数，以阻隔各种频率的振动，特别是低频振动。

为实现上述目的，本发明提供了一种橡胶隔振器，包括一个具有一个纵向轴的橡胶件和一个沿橡胶件的纵向抵压橡胶件的压紧件。所述的橡胶件包括：一个垂直于所述纵轴设置的横向橡胶部分，其在垂直于纵轴方向的刚度系数为K_S；一个沿所述纵轴设置的纵向橡胶部分，该纵向橡胶部分分为形状对称的两个部分位于横向橡胶部分两侧，纵向橡胶部分在垂直于纵轴方向的负刚度系数为K_N，纵向橡胶部分的刚度系数的绝对值K_N与横向橡胶部分的刚度系数K_S大小相等。本发明的橡胶隔振器还包括压紧件，该压紧件压力可调地抵压在纵向橡胶部分的一个垂直于纵轴的端面上。

在本发明的另一种实施方式中，在与纵轴垂直的截面上，纵向橡胶部分与横向橡胶部分的投影为两个同心的相似形。例如，这可以是两个同心的相似正方形。

在本发明的又一种实施方式中，纵向橡胶部分为一个横向截面为正方形的长方体，而横向橡胶部分则为一个正六面体。

在本发明的又一种实施方式中，其中的压紧件包括一个可调的压紧螺钉，或者压紧螺钉可以经由一个弹簧抵压在纵向橡胶部分的垂直于纵轴的端面上。

由于本发明的橡胶隔振器中的橡胶件由两个普通的橡胶部分构成，它们互相垂直，支撑重量时动态刚度较高。受到弹簧挤压的纵向橡胶部分作为负刚度机构，其具有一个负刚度系数，而横向橡胶部分支撑重量时刚度系数为正，将这两个机构结合在一起，可以很方便地实现橡胶隔振器的零刚度系数。