CN100395466C - 流体填充式减振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种流体填充式减振装置(10，100)，包括：联结第一和第二底座元件(12，14)、并限定输入振动期间承受压力波动的压力接收室(52)的弹性体(16)；由柔性层(36)限定、允许其容积改变的平衡室(54)；连通压力接收室和平衡室的节流孔通道(62)；可移动元件(92，120)；以及用于连通两个室且其长度短于节流孔通道的长度的短通道(94)。当压力接收室中压力增大时，所述可移动元件发生移位或变形并关闭所述短通道的平衡室一侧的开口(80)从而使短通道完全关闭，而当压力接收室中压力减小时，所述可移动元件发生移位或变形以使所述短通道工作。
Description
技术领域
本申请一般涉及适于用作汽车发动机底座，车身底盘防震垫，差速器底座及类似物的流体填充式减振装置，尤其涉及能够基于密封其间的流体的流动作用表现的减振特性，来展现减振效果的流体填充式减振装置。
背景技术
作为一种减振联轴器或底座，已经公知有可基于密封其间的不可压缩流体的共振或流动作用，来展现减振效果的流体填充式减振装置。
为了满足多种类型的减振需要，这种流体填充式减振装置被设置为既具有可对低频带振动提供减震效果的节流孔通道，还具有可对高频带振动提供减震效果的可移动元件。在譬如JP B-4-17291，JP-A-1-164831，JP-A-3-121327以及JP-A-2003-148548中公开了这种减振装置的具体例子。这些装置可以用作汽车发动机底座，并不论对譬如发动机振动的低频大振幅振动还是譬如大噪音的高频小振幅振动都显示了良好的减振效果。
同时，这些具有上述传统结构的流体填充式减振装置，当在第一底座元件和第二底座元件之间施加重冲击振动荷载时可以承受由此产生的相对大的振动传递或冲击噪声。譬如，当该传统装置作为汽车发动机底座时，可能由于发动机启动或车辆的突然加速而产生这类振动或噪音。
本发明人已经考虑到：如果由于压力接收室(在此处限制了流经节流孔通道的流体流量)中产生过量负压而与密封流体曾经分离的气体再次溶解于密封流体，则可能产生相对大的振动和冲击噪声。
为解决上述问题，本受让人在JP-A-2003-148548中提出了一种改进的流体填充式减振装置，其中额外提供有一个短通道以短路节流孔通道，并提供用于关闭该短通道的阀门装置。在这种装置中，如果压力接收室中的负压过度增加，阀门装置被操作以开启短通道，由此避免了压力接收室中负压的过度增加。
然而，JP-A-2003-148548中公开的这种结构不仅需要加入阀门装置而且要求对阀门装置的精密控制操作，由此要求复杂的结构以及设备维护。因此，还存在改善余地以实施该装置。
发明内容
由此本发明的一个目的在于提供一种具有改进结构的流体填充式减振装置，它能够基于密封其间的不可压缩流体的流动作用来确保良好的减振效果，同时在重冲击振动或荷载输入其上时可以消除或减少振动或噪音的产生，此外它由于元件数量减少和结构简单而易于制造且成本低廉。
按照本发明下列模式中的至少一个可以实现本发明的上述和/或其他目的。本发明的这些模式中的每一个如附属权利要求一样编号且在适当的情况下从属于其它模式，以显示本发明的元件或技术特征的合理组合。应当理解，本发明的原理并不局限于这些模式及技术特征的组合，它还可以是其他基于本发明整个说明书及附图所公开的教导而认识的或本领域技术人员根据本整体公开文件认识到的。
本发明的第一模式提供了一种流体填充式减振装置，包括：第一底座元件；与第一底座元件隔开布置的第二底座元件；将第一和第二底座元件联结在一起的橡胶弹性体；由橡胶弹性体部分限定且充有不可压缩流体的压力接收室，所述压力接收室在给装置输入振动期间承受流体压力波动；由柔性层部分限定、允许其体积改变且充有不可压缩流体的平衡室；允许压力接收室和平衡室之间流体连通的节流孔通道；被布置为将压力接收室与平衡室彼此隔开的可移动元件，所述可移动元件由于压力接收室与平衡室之间在其相反表面施加的压力差可以弹性移位或变形，由此吸收压力接收室中以高于节流孔通道调谐频率的频率诱发的压力波动，从而避免底座的高动力弹簧常数；至少一个将压力接收室与平衡室连通且其通道长度短于节流孔通道长度的短通道，其中所述短通道平衡室一侧的开口朝着可移动元件发生移位或变形的区域开放，并且当压力接收室中压力增大时，可移动元件朝着平衡室发生移位或变形并由此关闭短通道平衡室一侧的开口以使短通道完全关闭，而当压力接收室中压力减小时，可移动元件朝着压力接收室发生移位或变形以使短通道工作。
在按照该模式的流体填充式减振装置结构中，通过有效利用传统上用于相应高频带振动输入而显现减振效果的可移动元件，短通道可用于避免压力接收室中负压的过度增加，而不再需要专用的阀门装置或类似物。
也就是说，当施加相对大的荷载压力接收室中内压力减小时，可移动元件发生移位或变形由此使短通道处于工作状态，这样通过其长度短于节流孔通道长度的短通道，允许了压力接收室与平衡室之间的流体流动。因此，有效地避免了给装置输入重冲击荷载而导致的压力接收室中负压的过度增加，从而防止了气体从密封流体分离以及由此产生的冲击振动或噪音。
此外，在将低频大振幅振动输入给被调谐的节流孔通道期间，如果压力接收室中处于正压状态，可移动元件关闭短通道，这样确保了流经节流孔通道的足够流体流量，由此对低频振动显现预期的减振效果。
本发明的第二模式提供了一种根据第一模式的流体填充式减振装置，其中分隔元件被第二底座元件固定支承且配备有通孔，可移动元件布置于所述通孔内且借助于分隔元件以可移位或变形的状态被支承，同时节流孔通道利用分隔元件由可移动元件径向朝外地形成。
按照该模式，将压力接收室与平衡室彼此隔开的分隔元件被用于支承可移动元件和形成短通道，从而使得可以减小所述装置的尺寸。
本发明的第三模式提供了一种根据第二模式的流体填充式减振装置，其中在可移动元件径向朝外的各自圆周位置上形成多个短通道。
按照这种布置，多个短通道在多个位置朝着压力接收室开放，由此输入重冲击荷载时压力接收室中负压的急速增加可以被快速化解至压力接收室的较宽区域。这样，可以有效消除由于负压局部增加而导致的气体分离。
本发明的第四模式提供了一种根据第二或第三模式的流体填充式减振装置，该装置还包括布置在形成所述通孔的区域中、并朝向平衡室在轴向方向上以给定距离与可移动元件间隔相对的第一节流板，其中所述第一节流板具有贯穿其中央部分的通孔，借助于流体流经该通孔来允许可移动元件的移位或变形，并且通过将可移动元件压靠接触于第一节流板来限制可移动元件的上述移位或变形，其特征在于，短通道平衡室一侧的开口朝着可移动元件与第一节流板之间的区域开放以使短通道通过第一节流板的所述通孔保持与平衡室的连通，并当压力接收室中的压力增大时，可移动元件朝着平衡室发生移位或变形且保持与第一节流板压靠接触，由此通孔被关闭并使得短通道关闭。
本发明的第五模式提供了一种根据第四模式的流体填充式减振装置，其中可移动元件包括独立形成于分隔元件的可移动板，并且所述可移动板被布置在分隔元件的通孔中，这样当沿着所述通孔的内圆周表面引导时可移动板在其厚度方向上发生移位，并且所述短通道平衡室一侧的开口朝着所述通孔内圆周表面的平衡室一侧端的附近区域开放。
在该模式中，由于可移动元件保持与节流板压靠接触，可以通过可移动元件更具稳定性地关闭短通道。
本发明的第六模式提供了一种根据第四模式的流体填充式减振装置，其中所述可移动元件包括配置在分隔元件的通孔中且其外缘与所述通孔的内圆周表面联结的弹性板，这样弹性板在其厚度方向上可以弹性变形，并且所述短通道平衡室一侧的开口朝着所述通孔内圆周表面的平衡室一侧端的附近区域开放。
在该模式中，利用这种与分隔元件压靠接触的弹性板，可以通过其弹性变形更具稳定性地关闭短通道。
本发明的第七模式提供了一种根据第四模式的流体填充式减振装置，其中所述第二底座元件是圆柱体管状结构，所述第一底座元件以一定间隔处于第二底座元件一个开口端一侧，所述橡胶弹性体被布置在所述第一和第二底座元件之间并将两者弹性联结，其中通过橡胶弹性体将第二底座元件的一个开口端流体密封地封闭，通过所述柔性层将第二底座元件的另一开口端流体密封地封闭，所述分隔元件被第二底座元件所支承以沿着垂直于第二底座元件的中心轴的方向延伸，这样就在分隔元件与弹性橡胶体之间限定出所述压力接收室同时在分隔元件与柔性层之间限定出所述平衡室。
按照该模式，安装于分隔元件中的压力接收室，平衡室以及可移动板，同时也高空间利用率地形成于第二底座元件中，这使得所述流体填充式减振装置整体紧凑。
本发明的第八模式提供了一种根据第二到第七的任意一个模式的流体填充式减振装置，其中通过将第一和第二底座元件中的一个固定至车辆的发动机组并将第一和第二底座元件中的另一个固定至车体，本装置可用作汽车发动机底座，其中所述节流孔通道被调谐至相应于发动机振动的低频带，且通过可移动元件的移位或变形所述可移动元件被调谐以致输入相应于大躁声的高频振动期间显现低动力弹簧常数。
按照该模式，这种汽车发动机底座不论对譬如发动机振动的低频振动还是譬如大噪音的高频振动都显示良好的减振效果，且结构相对简单。
从以上描述应当理解，在按照本发明的流体填充式减振装置结构中，通过利用相应于压力接收室中压力波动而发生移位和变形的可移动元件，所述短通道可以达到工作或关闭状态。由此，可以有优势地避免密封流体中由于重荷载输入并由此产生振动和噪音而导致的气体分离，而不需要复杂的组件或结构。
附图说明
从优选具体实施例的下列描述并参照相应附图，本发明的上述和/或其它目的、特征以及优点会变得更加明显，附图中相同的附图标记表示相同的元件其中：
图1是按照本发明第一实施例作为车辆发动机底座形式的流体填充式减振装置结构沿轴线或垂交截面的正视图；
图2是图1的发动机底座的上部盖的俯视平面图；
图3是图1的发动机底座处于工作状态时沿垂交截面的局部放大图；
图4是图1的发动机底座处于另一工作状态时沿垂交截面的局部放大图；
图5是按照本发明第二实施例作为车辆发动机底座形式的流体填充式减振装置结构沿轴线或垂交截面的正视图；
图6是作为图5中发动机底座的一个元件、配备有固定环的弹性橡胶板的侧视图；
图7是图6中所示配备有固定环的弹性橡胶板的整体硫化产品的仰视平面图；
图8是图1的发动机底座上部盖的俯视平面图；
图9是图5的发动机底座处于工作状态时沿垂交截面的局部放大图；
图10是图5的发动机底座处于另一工作状态时沿垂交截面的局部放大图。
具体实施方式
首先参照图1，显示了用于汽车的发动机底座10，它具有按照本发明第一实施例的流体填充式减振装置的结构。发动机底座10包括金属材料制成的第一底座元件12，金属材料制成的第二底座元件14，以及将彼此间隔开的第一底座元件12与第二底座元件14弹性联结的橡胶弹性体16。发动机底座10被这样安装在车辆上：将第一底座元件固定至车辆的发动机组侧而将第二底座元件14固定至车体一侧，由此发动机底座10就像传统的发动机底座那样，以减振方式固定支承车体上的发动机组。当以上述方式将发动机底座10安装在车辆上后，橡胶弹性体16由于静荷载或发动机组重量施加其上而发生弹性变形，由此第一和第二底座元件12，14沿着图1所示的垂直方向、也就是给第一和第二底座元件之间施加待减振的振动荷载的方向以给定量彼此对向移位。在以下的描述中，所述垂直方向都应该确认为如图1和图5所示的垂直方向，除非另有说明。
更具体地说，第一底座元件12是大体颠倒的截头圆锥体结构，包括整体成型于大直径端部分并直径朝外突出的凸缘18，并在大直径端的中央部分整体成型有轴向朝上突出的螺丝件20。通过将安装螺栓(图中未示出)与贯穿螺丝件20的螺纹孔啮合，第一底座元件被联结于车辆发动机组侧。
通过形成橡胶弹性体16的橡胶材料硫化过程(以下简称为“硫化作用”)，橡胶弹性体16被联结于第一底座元件12。橡胶弹性体16整体是大体截头圆锥体结构，并具有沿其轴向朝下逐渐增大的较大直径。通过硫化作用第一底座元件12被环层布置且连接于橡胶弹性体16，且第一底座元件12从橡胶弹性体16的小直径端面轴向朝下地凸入橡胶弹性体16中。橡胶弹性体16还包括大直径的凹座22，它在橡胶弹性体16的大直径端面敞开，由此减小或消除发动机组支承重量输入时可能产生于橡胶弹性体16中的拉伸张力。此外，通过硫化作用大直径管状结构的金属套筒24被叠加并联合于橡胶弹性体16大直径端部的外圆周表面上。这样，提供了配备有第一底座元件12和金属套筒24的橡胶弹性体16的整体硫化产品。在凸缘18上，形成有与橡胶弹性体16整体成型且轴向朝上突出的缓冲橡胶26。
第二底座元件14通常是具有较大直径的阶形管状结构。第二底座元件14包括形成在其轴向中间部分的肩部28，轴向上侧的大直径部30以及轴向下侧的小直径部32。通过橡胶材料的硫化作用一薄的密封橡胶层34被联合于第二底座元件14的内圆周表面，由此基本覆盖了第二底座元件14内圆周表面的整个区域。在第二底座元件14小直径部32一侧的开口端，形成有薄橡胶层构成的、作为薄盘形柔性隔膜36形式并与密封橡胶层34整体成型的柔性层。由于柔性隔膜36在其外围部分整体联合于第二底座元件14的开口外围边缘，第二底座元件14的下开口端被流体密封地地封闭。
具有如上所述结构的第二底座元件14在其大直径部30处被外部装配于金属套筒24，并通过压制，套紧或其他合理的固定工艺紧固到其上，由此第二底座元件14被连接至配备有第一底座元件和金属套筒24的橡胶弹性体16的整体硫化产品上。这样，第一底座元件和第二底座元件大体设置于中心，它们的公共轴线沿着初始振动输入方向(图1中的垂直方向)、也即是给发动机底座10施加待减振的振动荷载的方向延伸，并且通过橡胶弹性体16彼此弹性联结。由于第二底座元件14的大直径部30联合于橡胶弹性体16，借助橡胶弹性体16第二底座元件14的上部开口端被流体密封地地封闭。
第二底座元件14装配有管状金属材料的止动元件38。止动元件38在其轴向下端包括直径外向延伸的凸缘40，在此处止动元件38被叠合至第二底座元件14与金属套筒24的上端。止动元件40在其轴向上端还包括整体成型且直径内向突出的止动突出部42。止动突出部42处于第一底座元件的凸缘18的轴向上部，并与其有一定轴向间隔。当施加重振动荷载时，凸缘18通过缓冲橡胶26与止动突出部42止动性接触，由此限制了第一和第二底座元件12，14在所谓的“反弹方向”或第一和第二底座元件12，14彼此对向移动的方向上的移位量。
第二底座元件14包覆到通常为圆柱体阶形帽状的金属保持元件44中。在保持元件44中，在其轴向中央部分形成有肩部43，并在其上侧形成有大直径部45。大直径部45被外部固定于第二底座元件14的大直径部30上，并通过压制，套紧或其他合理的固定工艺紧固到其上。将肩部43叠合在第二底座元件14的肩部28上，并对保持元件44的上端执行防漏操作，由此强制性地确保它处于叠合于第二底座元件14上端的止动元件38的凸缘40上。这样，将保持元件44与第二底座元件14紧固在一起。应当指出，为了允许隔膜36轴向朝下的膨胀变形，在保持元件44的底板部47与隔膜36之间形成有足够体积的空间。保持元件44包括有气孔，通过它上述空间暴露于外界。
多个固定支架46通过焊接被固定于保持元件44的外圆周表面，并轴向朝下延伸。通过螺栓固定于车体的多个支架46，第二底座元件14被固定安装到车体上。
在第二底座元件14中容纳有金属材料的分隔元件50，这样分隔元件50被布置在第二底座元件14的轴向中间部分。这种分隔元件50通常是颠倒的帽形，并具有其外缘直径朝外突出的上层板。通过将分隔元件50上层板的外缘夹在金属套筒24的下端与第二底座元件14的肩部28之间，分隔元件50装配到第二底座元件14的小直径部32中。也就是说，通过譬如将分隔元件50压入小直径部32或是把小直径部32拉拔到配置其中的分隔元件50上，分隔元件50被强制性地装配到第二底座元件14的小直径部32中。由此，借助密封橡胶层34，分隔元件50的外圆周表面被流体密封地地固定在第二底座元件14的小直径部32上。
在如上所述将分隔元件50装配于第二底座元件14后，由橡胶弹性体16和隔膜36限定并处于两者之间、且其外表被流体密封地封闭的区域被分隔成两个流体密封地的区域。也即是说，在分隔元件50的轴向上侧形成了由橡胶弹性体16部分限定作为压力接收场所的压力接收室52，同时在分隔元件50的轴向下侧形成了由柔性隔膜36部分限定并基于柔性隔膜36的变形可发生体积变化的平衡室54。压力接收室52和平衡室54中都充有不可压缩性的流体，譬如水、烷撑二醇、聚亚烷基二醇及硅酮油。为了基于流体的共振获得有效的减振性能，这一点将在下文具体描述，优选使用其粘度不高于0.1Pa·s的低粘度流体。例如，将包括橡胶弹性体16、第一底座元件12及金属套筒24的整体硫化产品装配至包括第二底座元件14、隔膜36及分隔元件50的整体硫化产品的过程可以在不可压缩流体内部执行，由此简化了给压力接收室52和平衡室充入不可压缩流体的操作。
分隔元件50具有在其外圆周表面开口并沿着环向方向螺旋延伸的环向槽56。环向槽56的开口被第二底座元件14的小直径部32流体密封地地封闭。通过贯穿分隔元件50上壁部分的连通孔58，环向槽56的一端保持与压力接收室52连通，同时通过贯穿分隔元件50侧壁部分的连通孔60，环向槽56的另一端保持与平衡室54连通。通过这种布置，环向槽56与第二底座元件14彼此配合以提供节流孔通道62，通过该节流孔通道压力接收室52与平衡室54之间保持流体流通。这样可以减少由于橡胶弹性体弹性变形而诱发压力波动的压力接收室与由于隔膜36的弹性变形而具有可变体积的平衡室之间的相对压力波动，从而导致流经处于两个室52，54之间的节流孔通道62的不可压缩流体发生流动作用。由此，发动机底座10能够基于流经节流孔通道62的流体的共振或流动作用，对目标输入振动产生减振效果。例如，节流孔通道62的固有频率被调谐使得发动机底座10基于流经流体的共振对譬如发动机振动的低频大振幅振动显现有效的减振性能。节流孔通道62的固有频率可以通过改变其形状和尺寸来调整。
此外，在分隔元件50的中央部分形成有朝着压力接收室开口的中央凹座64。贯穿中央凹座64的底壁形成有连通孔66以使中央凹座64通过连通孔66保持与平衡室54连通。在中央凹座64内部布置有盖单元68。盖单元68包括金属材料的上部盖元件70以及金属材料的下盖元件72。
更具体地说，上部盖元件70在平面图中呈薄盘形结构，如图2中所示。上部盖元件70具有中空的中央凸起74，它通过压制其中央部分以致中央凸起74轴向朝上凸出而整体成型，并具有通常为扁平的圆形顶壁。贯穿中央凸起74的顶壁形成有多个小圆孔76。在中央凸起侧壁的远端，在直径彼此相对处形成有一对中空的直径凸出物78且中央凸起74的中心轴穿过其中。每个直径凸出物78通常具有矩形截面的外形。从其轴向截面看，中央凸起74在侧壁近端部分具有梯形结构。如图3和图4中所示，直径凸出物78内部的空腔通过贯穿形成于中央凸起74圆周壁的开口80朝着中央凸起74的内侧开放，并通过贯穿形成于直径凸出物78顶壁的开口82朝着中央凸起74的外侧开放。此外，在上部盖元件70的外围缘处形成有矩形的切口84，它具有径向朝外的开口。
下盖元件72是一种薄盘形元件，具有多个贯穿形成于中央部分的圆形开口。在下盖元件72的外围缘处也形成有矩形的切口88，它具有径向朝外的开口。
由于中央凸起74轴向朝上突起，上部盖元件70被层压在下盖元件72上使得它们的外缘部分彼此叠合。在此状况下，上部盖元件和下盖元件70，72被叠合在分隔元件50的中央凹座64的底部上以关闭连通孔66的开口，并通过焊接，螺栓或其他类似方式确保固定于该底部。由此，包括上部盖元件和下盖元件70，72的盖单元68被固定于分隔元件50。在上部盖元件和下盖元件70，72之间形成有通常为盘状结构且径向朝外延伸的调节室90。通过中央凸起74的圆孔76和直径凸出物的开口82，调节室90保持与压力接收室52连通。此外通过中央凹座64的连通孔66和下盖元件72的开口86，调节室90保持与平衡室54连通。在安装时，将上部盖元件70的切口84与下盖元件72的切口88以及贯穿形成于分隔元件50的中央凹座64的连通孔58在相同的圆周位置上对准。通过这种布置，节流孔通道62通向压力接收室52的的开口总是保持处于打开状态，这样使得压力接收室52与平衡室54总保持彼此连通。
在形成于上部盖元件和下盖元件70，72之间的调节室90内部装有作为可移动橡胶板92形式的可移动元件。该可移动橡胶板92通常是薄盘形元件，其外径稍微小于上部盖元件70的中央凹座74的内径，并大于圆孔76和开口86的最大直径。此外，可移动橡胶板92的厚度尺寸小于调节室90的高度尺寸，并大于开口80的高度尺寸。可移动橡胶板92具有多个整体成型于顶面和底面上并以多种结构连续或间断地环向延伸的凸起或凹穴。从水平角度看，可移动橡胶板92被装在调节室90中，同时在厚度方向(底座10的轴向方向)上被中央凸起74的内圆周表面导向而发生移位。
在此调节状态下，可移动橡胶板92的顶面通过贯穿形成于上部盖元件70的圆孔76暴露于压力接收室，且可移动橡胶板92的底面通过下盖元件72的开口86和中央凹座64的连通孔66暴露于平衡室54。结果是，可移动橡胶板92承受压力接收室52与平衡室54在相反面上的内压力，使得基于压力接收室52与平衡室54之间的压力差发生轴向移位。在本实施例中，可移动橡胶板92通过压靠接触上部盖元件和下盖元件70，72在一个限定的行程范围内易于移动。
如果对发动机底座10施加大噪音或其他高频小振幅的振动，可移动橡胶板92由于室52，54之间的压力差而发生移位。这样减少了流经室52，54之间的孔76和开口86的流体流动，由此基于流动流体的共振或流动作用对输入振动显现低动力弹簧常数，或者是基于流体流动凭借压力吸收动作减小压力接收室52中的压力。
对可移动橡胶板92的固有频率调谐使得发动机底座10基于流经圆孔76和开口86的流体的共振或流动作用，对譬如大噪音的高频小振幅振动显现有效的减振性能。
此外，在直径凸出物78中可移动橡胶板92外侧上形成短通道94。短通道94的一端通过直径凸出物78的开口82保持与压力接收室52连通，而另一端朝着可移动橡胶板92与中央凹座64的底壁之间的空间开口，并通过连通孔66保持与平衡室54连通。这样，用来允许压力接收室52连通平衡室54、其通道长度短于节流孔通道62的短通道94被独立形成于节流孔通道62。在本实施例中，将一对短通道94，94布置在圆周彼此直径相对的位置上，且可移动橡胶板92的中心轴穿过其中。
在操作中，在对第一和第二底座元件12，14之间输入振动荷载期间压力接收室52承受流体压力波动。如果压力接收室52中的流体压力增大，可移动橡胶板92向下发生移位直至接触限制它向下运动的下盖元件72。与此相反，如果压力接收室52中的流体压力减小，可移动橡胶板92向上移位直至接触限制它向上运动的上部盖元件70。设定上部盖元件与下盖元件70，72之间的轴向距离，以及可移动橡胶板92的形状和尺寸(厚度)以允许可移动橡胶板92基于压力接收室52中的压力波动发生给定量的移位。当可移动橡胶板92与上部盖元件70发生接触时，贯穿形成于中央凸起74侧壁的开口80，也即是平衡室54一侧的短通道94的开口80保持连通可移动橡胶板92与中央凹座64之间的空间。另一方面，当可移动橡胶板92与下盖元件72发生接触时，开口80，也即通向平衡室54的短通道94的开口80，通过可移动橡胶板92的外缘保持完全关闭状态。
如图3中放大所示的，如果由于橡胶弹性体16的压缩变形压力接收室52中的流体压力增大，可移动橡胶板92保持与下盖元件72压靠接触，并由此关闭贯穿形成于下盖元件72的开口86。作为结果，短通道94通向平衡室54的开口80被可移动橡胶板92关闭，因此当压力接收室52与平衡室54之间禁止流通时短通道94被保持处于关闭状态。
另一方面，如图4中放大所示的，如果由于橡胶弹性体16的拉伸变形压力接收室52中的流体压力减小，可移动橡胶板92保持与上部盖元件70压靠接触，并由此关闭贯穿形成于上部盖元件70的中央凸起74的圆孔76。作为结果，短通道94通向平衡室54的开口80朝着调节室90中的空间，也即是形成于可移动橡胶板92与中央凹座64的底壁之间的空间开放，并通过连通孔66保持与平衡室54连通，由此当压力接收室52与平衡室54之间允许流通时短通道94被保持处于工作状态。
如上所述，本实施例中的分隔元件50的通孔通过联合中央凹座64与连通孔66来构成，并且所述通孔引导可移动橡胶板92在轴向方向上发生移位的内圆周表面，通过联合上部盖元件70内中央凸起74的内圆周表面来构成。按照这种布置，可移动橡胶板92凭借上部盖元件和下盖元件70，72处于所述通孔内。同时本发明包括配置在形成所述通孔的区域中、并朝向平衡室54在轴向方向上以给定距离间隔相对的节流板，在本实施例中该节流板由盖单元68的下盖板72组成。此外，本发明包括第二节流板，它配置在相同区域中并朝向压力接收室52在轴向方向上以给定距离间隔相对，由盖单元68的上部盖元件70细成。
对于按照本实施例如上所述的车辆发动机底座10，当在轴向方向上给第一和第二底座元件12，14之间输入譬如发动机振动的低频大振幅的振动时，橡胶弹性体16相对于压力接收室52的活塞式效应导致压力接收室52中相对大的压力波动，并导致压力接收室52与平衡室54之间相当大的压力波动。这样就允许期望的液流量流经两个室52，54之间的节流孔通道62。通过这种布置，发动机底座10能够基于流经压力接收室52与平衡室54之间的节流孔通道62的流体的共振或流动作用，显现抗振动性能(减振效果)。
按照这种布置，有效地限制了可移动橡胶板92的移位，以及流通短通道94的流体流量，由此有效地获得了流经节流孔通道62的预期流体流量。这样，发动机底座10可以有优势地基于流经节流孔通道62的流体的共振或流动作用，显现减振效果。
如果发动机底座承受譬如大噪音之类的、其频率高于节流孔通道62的调谐频率的高频小振幅输入振动，节流孔通道62被保持处于完全关闭状态或者流体由于流体流通的强共振而不流经节流孔通道62。然而，配置在压力接收室52与平衡室54之间的可移动橡胶板92的轴向移位允许流体流经压力接收室52与平衡室54之间的圆孔76和开口86。这样，发动机底座10也能够基于流经圆孔76和开口86的流体的振动或流动作用，对高频小振幅的振动显现抗振动性能(绝振效果)。因此，发动机底座10避免了由于节流孔通道62的完全关闭使压力接收室52流体压力增大而导致的高动力弹簧常数，而且对频率在宽范围变动的多种振动都能显现良好的减振效果。
此外，如果车辆通过障碍物或台阶时给发动机底座10施加重冲击荷载，可移动橡胶板92通过其轴向变形保持与上部盖元件70压靠接触。相应地，短通道94通向平衡室54的开口80被保持开启，由此使得短通道94将压力接收室52与平衡室54连通，从而短路节流孔通道64。由于短通道94的通道长度要比第一节流孔通道62短得多，由此流体流通产生弱共振，如果对发动机底座10施加重冲击振动荷载，就可以借助于流经短通道94的流体的流体流动有效地避免压力接收室中过量负压的产生。作为结果，有效地避免了气体成分从密封于压力接收室52中的流体分离出来，并由此有效地减少或消除了由于气体成分从密封流体分离或溶解而导致的冲击振动和噪音。在本实施例中，将一对短通道94，94以相当的距离布置在直径相对侧，由此可以高效率、广范围地避免压力接收室52中急速负压的产生。
按照本实施例，借助于可移动橡胶板92相应于压力接收室52中的压力波动发生轴向移位，可以容易地在开闭状态之间转换短通道94的操作，而不需要任何像阀门装置或类似物的专用结构。由此，这种期望的发动机底座10通过简单的结构既可以获得期望的减振效果，也能够避免噪音和振动的产生。
此外，由于将可移动橡胶板92布置在由上部盖元件和下盖元件70，72限定的调节室90中，可以通过可移动橡胶板92压靠接触下盖元件72来限制可移动橡胶板92轴向朝下的移位量，同时通过可移动橡胶板92压靠接触上部盖元件70来限制可移动橡胶板92轴向朝上的移位量。这样，有效地限定了可移动橡胶板92的轴向移位量。这种布置在将低频大振幅的振动输入给被调谐的节流孔通道62期间可以有效地避免可移动橡胶板92被移位以吸收压力接收室52中的压力波动。由此，当给发动机底座10输入低频大振幅的振动时，可以获得流经节流孔通道62的足够流体流量，这样基于流经节流孔通道62的流体的流动作用可以更有效率地显现减振效果。
另外，将容纳有可移动橡胶板92的盖单元68和短通道94独立形成于分隔元件50。这种布置使得只要将传统的可移动橡胶板作为可移动橡胶板92置于盖单元68中并将盖单元68装配在压力接收室与平衡室之间，就可以容易地从具有节流管通道和置于压力接收室与平衡室之间的可移动橡胶板的传统流体填充式减振装置，得到本发明的流体填充式减振装置，并能够显现同本实施例的发动机底座10基本相同的操作和效果。作为这种布置的结果，可以高生产率且成本减小地获得当前的发动机底座10，而这对于需要附加的可移动橡胶板和/或阀门装置的传统流体填充式减振装置是不曾获得的。
接下来参照图5，显示了按照本发明第二实施例的汽车发动机底座100的基本部分。按照第二实施例，可移动橡胶板的结构不同于第一实施例。在下列描述中，示范性实施例的相同的附图标记在图中用来表示结构和功能相同的元件，对这些元件不再多加解释，以便于理解目前的实施例。
更具体地说，本发明的发动机底座100的分隔元件，它在第二底座元件14中将压力接收室52与平衡室54彼此隔开，包括第一分隔元件102和第二分隔元件104。第一分隔元件102是一种颠倒的圆柱体帽状元件，具有朝其外圆周表面开口的环向槽56，且连通孔66贯穿于它的底壁中央。在连通孔66的开口缘形成有朝上开口的环形装配槽106。环向槽56的一端通过贯穿形成于第一分隔元件102底壁的第一连通孔108朝上开口。通过压入装配或是套上小直径部32，分隔元件102被强制性地与第二底座元件14的小直径部32相适配，由此给第一分隔元件102的外圆周表面提供了流体密封地的密封。
将下盖元件72装配到第一分隔元件102的装配槽106中。在本实施例中，通过在其中央部分向下压陷来形成下盖元件72，这样下盖元件72的中央部分朝着第一分隔元件102的连通孔66突起。贯穿下盖元件72的中央部分形成有多个圆孔86。
第二分隔元件104被叠合在第一分隔元件102上。第二分隔元件104通常是厚的圆柱体结构，且其内腔110在轴向中间部分具有环形肩部112，所述肩部限定于朝上开口的大直径部装配凹座114与轴向下部的小直径部之间。在大直径部装配凹座114的直径外侧，在其厚度方向(也即是图5的垂直方向)上形成有贯穿第二分隔元件104的第二连通孔116。在环形肩部112的环向方向不同位置上形成有一对连通槽118，它们在直径方向上彼此相对且第二分隔元件104的中心轴穿过其中。每个连通槽118沿着环形肩部112的厚度方向(也即是图5中的垂直方向)延伸，并在内腔110的下端部分直径向内弯曲开口。第二分隔元件104被叠合在第一分隔元件102上，并界入且固定于第二底座元件14的肩部28与金属套筒24的下端部分之间。由于第二分隔元件104叠合在第二分隔元件102上，与第一分隔元件102的装配槽106相适配的下盖元件被第一和第二分隔元件102，104所支承且处于两者之间。按照如上所述装配的分隔元件102，104它们被彼此相对定位为：第一分隔元件102的第一连通孔108与第二分隔元件104的第二连通孔116在垂直方向上彼此对准。
作为弹性橡胶板120形式的弹性板被装配在第二分隔元件104的内径110中。如图6和图7中所示，弹性橡胶板120具有向上凸起的中空穹形，从平面图看呈盘状结构。弹性橡胶板120在其轴向方向上可以轻易地弹性变形。通过硫化作用通常为环形结构的固定环122被结合于弹性橡胶板120的外缘。也就是说，弹性橡胶板120是配备有固定环122的整体硫化产品。在弹性橡胶板120和固定环122的下端，一对连通槽124在固定环122的外轮缘与弹性橡胶板120的内轮缘之间持续延伸，并处在直径方向彼此相对处且弹性橡胶板120的中心轴穿过其中。由于弹性橡胶板120的中央部分向上凸起，将固定环122压制以适配第二分隔元件104的内径110。弹性橡胶板120和第二分隔元件104以如上所述地被装配同时彼此环向相对定位为：第二分隔元件104的连通槽118的开口通向内径110，且弹性橡胶板120的连通槽124与固定环122彼此重叠。
第二分隔元件104的装配凹座114容纳有上部盖元件70。如图8中所示，上部盖元件70是向上凸起的中空穹形，从平面图看呈盘状结构。上部盖元件70具有多个贯穿其中央部分的圆孔76，以及一对贯穿其外缘的连通孔126，126，所述连通孔在环向方向上彼此相对且上部盖元件70的中心轴穿过其中。由于上部盖元件的中央部分向上凸起，上部盖元件70与第二分隔元件104的装配凹座114相适配，并将其外缘叠合在第二分隔元件104的环形肩部112上，然后通过螺栓或焊接方式固定于此。在这种情况下，上部盖元件70与第二分隔元件104被彼此环向定位为：上部盖元件70的连通孔126与第二分隔元件104的连通槽118的上部开口分别叠合。
按照上述布置，弹性橡胶板120的上表面通过贯穿上部盖元件70中央部分的圆孔76暴露于压力接收室52。另一方面，弹性橡胶板120的下表面通过贯穿顶第一分隔元件102底壁的连通孔66暴露于平衡室54。相应地，弹性橡胶板120在其上下表面接收压力接收室52与平衡室54中的内压力，以致弹性橡胶板120基于压力接收室52与平衡室54之间的压力差发生轴向变形。由于弹性橡胶板120的弹性变形，流体被迫使流经上部盖元件70的圆孔76和第二盖元件72的开口86，由此本实施例的发动机底座100将基于流体共振或压力接收室52中的流体压力吸收效果，对输入的振动显现低动力弹簧常数。对弹性橡胶板120的固有频率调谐使得发动机底座100借助于由于弹性橡胶板120的弹性变形而使流经圆孔76和开口86的流体发生的共振，从而对譬如大噪音的高频小振幅振动显现减振效果。
按照上述的布置，通过第二底座元件14将第一分隔元件102的环向槽56的开口流体密封地封闭，由此形成节流孔通道62，并使得节流孔通道62通往压力接收室52的开口端通过第一分隔元件102的第一连通孔108和第二分隔元件104的第二连通孔保持与压力接收室52连通。
在布置于第一和第二分隔元件102，104之间的橡胶弹性体120的外圆周部分，上部盖元件的连通孔126，第二分隔元件104的连通槽118，固定环122以及弹性橡胶板的连通槽124一起组合形成本实施例的短通道94。这一对短通道94，94在直径方向上彼此相对且中心轴穿过其中。每个短通道94在其一端通过连通孔126与压力接收室52连通，而在另一端通过固定环122和弹性橡胶板120的连通槽124与弹性橡胶板120与下盖元件72之间的空间连通，并通过下盖元件72的开口86和第一分隔元件102的连通孔66与平衡室54连通。这样，这一对通道长度短于节流孔通道62的短通道94，94就像第一实施例一样被独立形成于节流孔通道62，并允许压力接收室52与平衡室54之间的流体流通。
在操作中，在给第一和第二底座元件12，14之间输入振动荷载期间压力接收室52承受流体压力波动。如果压力接收室52中的流体压力增大，弹性橡胶板120朝下发生变形并与下盖元件72取得紧密接触以限制它的向下运动。与此相反，如果压力接收室52中流体压力减小，弹性橡胶板120朝上发生变形并与上部盖元件70取得紧密接触以限制它的向上运动。确定弹性橡胶板120的形状、尺寸、弹性性能以及其他特征以使弹性橡胶板120基于压力接收室52中的压力波动在轴向方向上发生弹性变形。
当弹性橡胶板120开始与上部盖元件70紧密接触，形成于弹性橡胶板120下端表面的连通槽124以及固定环122，也就是平衡室54侧面短通道94的开口80，被使得朝着弹性橡胶板120与下盖元件72之间的空间开放。另一方面，当弹性橡胶板120保持与下盖元件72紧密接触时，通过弹性橡胶板120的外缘或底端，短通道94通向平衡室54的开口80被实际保持处于关闭状态。
因此，如果压力接收室52中的流体压力由于橡胶弹性体16的压缩变形而增大，如图9中放大所示弹性橡胶板120被整体保持与下盖元件紧密接触。这样，通过弹性橡胶板120将贯穿形成于下盖元件72的开口86流体密封地封闭，并将短通道94通向平衡室54的开口80流体密封地封闭。作为结果，当禁止压力接收室52与平衡室54之间通过短通道94连通时短通道94保持处于关闭状态。
另一方面，如果压力接收室52中的流体压力由于橡胶弹性体16的拉伸变形而减小，如图10中放大所示弹性橡胶板120被整体保持与上部盖元件70紧密接触。这样，通过弹性橡胶板120将贯穿形成于上部盖元件70的圆孔76流体密封地封闭，而端通道94通向平衡室54的开口80朝弹性橡胶板120与下盖元件72之间的空间开放，并最终通过下盖元件72的开口86和第一分隔元件102的连通孔连通平衡室54。作为结果，当允许压力接收室52与平衡室54之间通过短通道94连通时短通道94保持处于打开状态。
如上所述，应该说明贯穿第一和第二分隔元件102，104的通孔包括第二分隔元件104的装配凹座114和内径110以及第一分隔元件102的连通孔66。此外，应该说明通孔与弹性橡胶板120的外缘相联合的内圆周表面包括固定环122的内圆周表面以及第一分隔元件102的内径110。
在具有如上结构的所述发动机底座100中，可以通过弹性橡胶板120相应于压力接收室52中的压力波动发生弹性变形，来工作或关闭短通道94。这样，发动机底座100可以提供与第一实施例的发动机底座10相同的操作和效果，由此可基于流经节流孔通道62的流体的共振或流动作用显现有优势的减振性能，同时有效地减少由于气体从密封于压力接收室52中的不可压缩流体分离而导致冲击振动和噪音的发生。
此外，由于在本实施例中通过固定环122将适用于工作/关闭短通道94的弹性橡胶板120联结至第一分隔元件102，通孔中的弹性橡胶板120被稳定支承于压力接收室52与平衡室54之间。同时弹性橡胶板120由于自身的弹性变形与上部盖元件和下盖元件70，72达到紧密接触。这种布置确保了短通道94在开闭操作状态之间可靠转换，并确保改善的减振效果、冲击噪音衰减效果及其他。
尽管为了阐述发明目的上文中具体描述了本发明的一些现有优选实施例，但应当理解本发明并不局限于这些示意性实施例的细节，还可以具体体现为多种可能为本领域技术人员想到的其他变换，更改和改进，只要不偏离本发明在下列权利要求中限定的要旨及范围。
例如，节流孔通道的形状，尺寸，结构及其他特征并不特别局限于上述示意性实施例中所提及的。虽然按照本发明具体描述了具有一个节流孔通道的车辆发动机底座，本发明的原理也可以运用于具有多个节流孔通道的汽车发动机底座，或是其他类型的流体填充式减振装置。
短通道的形状，尺寸，结构及其他特征并不特别局限于上述示意性实施例中所提及的。虽然在上述示意性实施例中使用了一对短通道，但也可以根据需要形成一个或三个或更多的短通道。
虽然在上述示意性实施例中将短通道独立形成于节流孔通道，但也可以利用一对节流孔通道来形成短通道，譬如从节流孔通道的环向部分分流出短通道以使在分隔元件中露出可移动元件的外围部分。
本发明的可移动元件并不局限于示意性的可移动橡胶板或弹性橡胶板，也可以具有多种结构，只要它能够沿轴向方向在压力接收室与平衡室之间移位或变形。
此外，虽然本发明将车辆发动机底座作为优选实施例进行了描述，本发明的原理同样也可以运用于车身底盘防震垫，差速器底座，或用于车辆的其他底座，或是不用于车辆的多种减振装置。
Claims (9)
1.一种流体填充式减振装置(10，100)，包括：
第一底座元件(12)；
与第一底座元件隔开配置的第二底座元件(14)；
将第一和第二底座元件弹性联结在一起的橡胶弹性体(16)；
由橡胶弹性体部分限定且充有不可压缩流体的压力接收室(52)，所述压力接收室在给装置输入振动期间承受流体压力波动；
由柔性层(36)部分限定、允许其体积改变且充有不可压缩流体的平衡室(54)；
允许压力接收室与平衡室之间流体连通的节流孔通道(62)；
被布置为将压力接收室与平衡室彼此隔开的可移动元件(92，120)，所述可移动元件由于压力接收室与平衡室之间在其相反表面上施加的压力差可以弹性移位或变形，由此吸收压力接收室中以高于节流孔通道调谐频率的频率波段诱发的压力波动，从而避免底座的高动力弹簧常数；
至少一个将压力接收室与平衡室连通且其通道长度短于节流孔通道长度的短通道(94)，
其中所述短通道平衡室一侧的开口(80)朝着可移动元件发生移位或变形的区域开放，并且当压力接收室中压力增大时，可移动元件朝着平衡室发生移位或变形，并由此关闭短通道平衡室一侧的开口以使短通道关闭，而当压力接收室中压力减小时，可移动元件朝着压力接收室发生移位或变形以使短通道工作。
2.如权利要求1所述的流体填充式减振装置(10，100)，其特征在于，
分隔元件(50)被第二底座元件(14)固定支承且配备有第一通孔(64，66)，所述可移动元件(92，120)被布置在所述第一通孔(64，66)内且借助于分隔元件以可移位或变形的状态被支承，同时分隔元件(50)具有在其外圆周表面开口并沿着环向方向螺旋延伸的环向槽(56)，环向槽(56)的开口被第二底座元件(14)的小直径部(32)流体密封地封闭，以提供所述节流孔通道(62)。
3.如权利要求2所述的流体填充式减振装置(10，100)，其特征在于，在所述可移动元件(92，120)径向朝外的各圆周位置上形成多个短通道(94)。
4.如权利要求2所述的流体填充式减振装置(10，100)，还包括：
布置在形成所述第一通孔(64，66)的区域中、并朝向平衡室(54)在轴向方向上与可移动元件相对并以给定距离间隔开的第一节流板(72)，其中所述第一节流板(72)具有贯穿其中央部分的第二通孔(86)，从而借助于流体流经该第二通孔(86)来允许可移动元件(92，120)的移位或变形，并且通过将可移动元件压靠接触第一节流板来限制可移动元件的上述移位或变形，其特征在于，短通道(94)平衡室一侧的开口(80)朝着可移动元件与第一节流板之间的区域开放，以使短通道通过第一节流板的所述第二通孔(86)保持与平衡室的连通，并且当压力接收室中压力增大时，可移动元件朝着平衡室移位或变形且保持与第一节流板压靠接触，由此关闭第二通孔(86)并使得短通道关闭。
5.如权利要求4所述的流体填充式减振装置(10)，其特征在于，
所述可移动元件包括独立于所述分隔元件(50)形成的可移动板(92)，并且所述可移动板被布置于分隔元件的第一通孔(64，66)中，这样当沿着所述第一通孔(64，66)的内圆周表面引导时可移动板在其厚度方向移位，并且所述短通道(94)平衡室一侧的开口(80)朝着所述第一通孔(64，66)内圆周表面的平衡室一侧端的附近区域开放。
6.如权利要求4所述的流体填充式减振装置(100)，其特征在于，
所述可移动元件包括配置在分隔元件的第一通孔(64，66)中且其外缘与所述第一通孔(64，66)的内圆周表面联结的弹性板(120)，这样所述弹性板在其厚度方向上可弹性变形，并且所述短通道(94)平衡室一侧的开口(80)朝着所述第一通孔(64，66)内圆周表面的平衡室一侧端的附近区域开放。
7.如权利要求4所述的流体填充式减振装置(10，100)，还包括：
布置在形成所述第一通孔(64，66)的区域中、并朝向压力接收室(52)在轴向方向上与可移动元件(92，120)相对并以给定距离间隔开的第二节流板(70)，其中所述第二节流板具有贯穿其中央部分的第三通孔(76)，借助于流体流经该第三通孔来允许可移动元件的移位或变形，并且当压力接收室(52)中压力减小时，可移动元件朝着压力接收室移位或变形且保持与第二节流板压靠接触，由此限制它的向上运动。
8.如权利要求2所述的流体填充式减振装置，其特征在于，
所述第二底座元件(14)是圆柱体管状结构，所述第一底座元件(12)处于第二底座元件一个开口端的一侧，其间有一定间隔，所述橡胶弹性体(16)被布置在所述第一和第二底座元件之间并将两者弹性联结，其中通过橡胶弹性体将第二底座元件的一个开口端流体密封地封闭，通过所述柔性层(36)将第二底座元件的另一个开口端流体密封地封闭，所述分隔元件(50)被第二底座元件(14)所支承以沿着垂直于第二底座元件的中心轴的方向延伸，这样就在分隔元件与橡胶弹性体之间限定出所述压力接收室(52)，同时在分隔元件与柔性层之间限定出所述平衡室(54)。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的流体填充式减振装置(10，100)，其特征在于，
通过将所述第一和第二底座元件(12，14)中的一个固定至车辆的发动机组，并将所述第一和第二底座元件(12，14)中的另一个固定至车体，将本装置用作车辆发动机底座，其中所述节流孔通道(62)被调谐至对应于发动机振动的低频带，且通过可移动元件的移位或变形所述可移动元件(92，120)被调谐以致输入对应于大噪音的高频振动期间显现低动力弹簧常数。
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Address after: Aichi Patentee after: TOKAI RUBBER INDUSTRIES, LTD. Address before: Aichi Patentee before: Tokai Rubber Industries, Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080618 Termination date: 20200322 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |