CN101324258B - 可调变刚度悬置软垫装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种可调变刚度悬置软垫装置，包括两级变截面的一级锥形弹性体(6)和二级锥形弹性体(10)，连接板(4)、一级锥形弹性体(6)、连接板(9)、二级锥形弹性体(10)、连接板(11)依次连接，调整螺杆(1)穿过连接板(9)的中心孔、一级锥形弹性体(6)的中心孔、连接板(4)的螺孔由螺母(2)锁紧，一级锥形弹性体(6)的下部中心是第一调节腔体(7)。一级锥形弹性体(6)和二级锥形弹性体(10)上有由外表向内的多个孔构成的辅助调节腔体(5)。辅助调节腔体(5)的腔体可为空心或带润滑的低弹性填充物。与辅调腔体(5)配合应用的有辅助调节棒(8)。

Description

可调变刚度悬置软垫装置

技术领域

本发明涉及一种可调变刚度悬置软垫装置，适用于动载荷的机械设备的悬置软垫结构，具有减振和降噪的特殊功能，特别是汽车动力总成和车身的后悬置软垫结构。

背景技术

对于悬置系统是一个6自由度的系统，要求对动力总成在各个方向上的共振进行解耦，同时也要控制一定的位移。

悬置是将发动机的振动(扭矩变化，发动机离心惯性力，往复惯性力等)尽量隔离，将路面对发动机的激励、急加速、急减速以及急转弯造成的发动机的位移与震动尽量降低。

汽车发动机、车身的悬置的设计与匹配，主要目的：隔振降噪和限制位移变化。隔振降噪的前提为了寻找与振动源相匹配的悬置，相匹配的悬置的关键参数是：应用振动理论计算悬置的刚度和变形量，进行实际检测验证，再修订设计刚度参数，再进行实际验证。这样多次循环计算、设计、检测验证，最终找到一种合适刚度值，达到解决问题的目的。

一、按《振动理论》得知：振动源的击振方向具有6个自由度，即：上下、前后、左右，而且其受力属于随机动态变化。故：计算的结果适应性较差，试验样件的制作和安装需要较长的时间周期。

故要求悬置结构在安装初期具有调节刚度的功能，同时，实际工况又需具备随负荷的变化自动调节刚度的功能

现有的悬置结构状况：

1、结构简单，但刚度不可调整和不能随负荷变化而变化，如专利申请号为200410071051.x；200510002169.1；200610018463.6；200510002169.1等等。其变形量与刚度值为线性关系，自身刚度不具有调节功能；无预调节功能

2、刚度可调，但其结构不具备随负荷自动调整功能，如专利申请号为200610050391.3的动力总成悬置装置，虽然变形量与刚度值为非线性关系，但不具有随负荷变化而变化的自动调节刚度功能；无预调功能，其结构和工艺复杂，不易操作与安装，而且反应灵敏度低

发明内容

本发明主要解决现有技术所存在的不足，设计一种可调变刚度悬置软垫装置，解决现有的悬置软垫装置没有预调刚度功能和自动随外力的变化的调节功能的问题。

本发明的技术方案：本发明的可调变刚度悬置软垫装置包括两级变截面锥形弹性体，三个连接板将两个锥形弹性体分隔串连，调整螺杆穿

过连接板第一锥形弹性体及其上下连接板的中心孔由螺母锁紧，第一锥形弹性体的下部中心是第一调节腔体。

所述的可调变刚度悬置软垫装置，第一锥形弹性体和第二锥形弹性体上有由外表向内的多个孔构成的辅助调节腔体。

所述的可调变刚度悬置软垫装置，调整螺杆的一端为螺纹，另一端为凸台，凸台位于第二锥形弹性体的上部腔体内，凸台外形与腔体相似，凸台表面与第二锥形弹性体之间的间隙为δ值，δ小于等于第一锥形弹性体的轴向最大变形。

所述的可调变刚度悬置软垫装置，第一锥形弹性体和第二锥形弹性体上设置有多个辅调腔体，辅调腔体的腔体可为空心或带润滑的低弹性填充物。

与辅调腔体配合应用的有辅助调节棒，有辅助调节棒的外形与辅调腔体的腔形相似。

所述的可调变刚度悬置软垫装置，调整螺杆与第一锥形弹性体之间有隔离套管。

所述的可调变刚度悬置软垫装置，外侧的两块连接板上有对外连接螺栓。

所述的可调变刚度悬置软垫装置，第一调节腔体为半球形或锥形。

本发明的有益效果：

1、结构巧妙简单，灵敏度高；

2、具有可调整、自动变刚度的功能；

3、具有橡胶弹性元件的内部润滑和散热功能，大大提高使用寿命；

4、能很好的解决发动机和车身振动降噪、大大提高车辆的平稳性；

5、提高匹配效率，适用范围广，便于通用化程度好，无需复杂的振动理论计算；

6、制造工艺简单、安装调试方便、使用寿命长、易于推广应用。

7、对静载荷下的静刚度可进行预调，提高悬置软垫的匹配效率和适用性；自调刚度机构对动态负荷下的瞬间动刚度能进行自动调节。

附图说明

图1可调变刚度悬置软垫装置的纵向剖视结构示意图。

图2是图1的横向剖视结构示意图。

具体实施方式

基本原理：

利用不同的外力F，对变截面的弹性体产生不同的变形量ΔH，形成不同的反作用力，与外力F达到力的平衡，对弹性体形成相对应的刚度K，实现变刚度的功能。

设计主、副调节腔体，为了更好的弥补不同的刚度值的要求，同时提高可调变刚度悬置软垫装置的灵敏度和弹性体的散热功能，解决复杂的理论计算；

设计两级锥形弹性体为串联，根据串联弹性元件的刚度理论：当外力F较小时，第一弹性体起作用；当外力F大到一定程度时，第一弹性体和第二弹性体同时起作用，保证反作用力与刚度值渐变过度，消除突变状态。

如附图1、图2：本发明包括两级变截面锥形弹性体6和10，连接板4、一级锥形弹性体6、连接板9、二级锥形弹性体10、连接板11依次连接，调整螺杆1穿过连接板9的中心孔、弹性体6的中心孔、连接板4的螺孔由螺母2锁紧，锥形弹性体6的下部中心是第一调节腔体7。第一调节腔体7为半球形或锥形。

一级锥形弹性体6和二级锥形弹性体10上有由外表向内的多个孔构成的辅助调节腔体5。与辅调腔体5配合应用的有辅助调节棒8，辅助调节棒8的外形与辅调腔体5的腔形相似。

调整螺杆1的一端为螺纹，另一端为凸台，凸台位于锥形弹性体10的腔体14内，凸台外形与腔体14相似，凸台表面与锥形弹性体10之间的间隙为δ值，δ小于等于锥形弹性体6的轴向最大变形。

一级锥形弹性体6和二级锥形弹性体10上设置有主调腔体7和多个辅调腔体5，腔体可为空心或带润滑的低弹性填充物。

调整螺杆1与一级锥形弹性体6之间有隔离套管13。连接板4和连接板11上有对外连接螺栓12和15，3是与发动机连接的支架。

本发明包括两套调节机构：预调刚度机构和自调刚度机构。

预调刚度机构包括：锥形调整螺杆1、锁紧螺母2、第一调节腔体7、辅调腔体5、辅助调节棒8、弹性连接板4、连接板9；调节螺杆1与螺孔连接板4的中间螺纹构成螺旋运动副，利用螺孔连接板4和连接板9对一级锥形弹性体6进行预夹紧，使一级锥形弹性体6在上下方向发生一定轴向变形量，达到一定的静刚度，实现预调刚度的功能。

自调刚度机构包括：一级锥形弹性体6、二级锥形弹性体10、主腔体7、辅助腔体5。

自调刚度机构的工作原理：如图1，当可调变刚度悬置软垫装置受到瞬间外力F时，一级锥形弹性体6和二级锥形弹性体10发生变形，形成一个与外力F方向相反的的弹性力，达到作用力与反作用力的平衡，形成一个瞬间刚度，实现自动调节刚度的功能；第一调节腔体7具有引导一级锥形弹性体6的变形方向的作用；

辅助调节腔体5与辅助调节棒8的配合使用，根据实际调整要求，不同数量的辅助调节棒8装入辅助调节腔体5时，可调整不同方向的刚度和整体刚度进行调整；辅助调节腔体5未装辅助调节棒8时，腔体的作用：让出弹性体的几何变形的空间、利于弹性体的散热和润滑、提高可调变刚度悬置软垫装置的整体刚度变化的灵敏度和弹性体的使用寿命。

当外力F大于F1时，一级锥形弹性体6和二级锥形弹性体10同时起作用，则有ΔH＝ΔH1+ΔH2，其中：F1为一级锥形弹性体6的最大弹性力，ΔH可调变刚度悬置软垫装置的变形量，ΔH1为一级锥形弹性体6的变形量，ΔH2为二级锥形弹性体10的变形量。

同时，随着外力F的变化引起一级锥形弹性体6和二级锥形弹性体10的变形，产生可调变刚度悬置软垫装置的刚度发生变化，完成整体刚度的自调功能。

本发明的锥形弹性体可以是圆锥、梯形锥、棱锥等，只要是变横截面的均可。

本发明的核心是采用两级锥形弹性体串连及调节腔体的运用。因此，凡是采用两级锥形弹性体串连及运用调节腔体的任何结构，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.可调变刚度悬置软垫装置，包括弹性体及其支撑部分，其特征在于：包括两级变截面锥形弹性体(6、10)，第一连接板(4)、一级锥形弹性体(6)、第二连接板(9)、二级锥形弹性体(10)、第三连接板(11)依次连接，调整螺杆(1)穿过第二连接板(9)的中心孔、一级锥形弹性体(6)的中心孔、第一连接板(4)的螺孔，由螺母(2)锁紧，一级锥形弹性体(6)的下部中心是第一调节腔体(7)；一级锥形弹性体(6)和二级锥形弹性体(10)为变截面的锥形体，其截面形状为变截面，而且均为弹性材料制作；调整螺杆(1)的一端为螺纹，另一端为凸台，凸台位于二级锥形弹性体(10)的腔体(14)内，凸台外形与腔体(14)相似，凸台表面与二级锥形弹性体(10)之间的间隙为δ值，δ小于等于一级锥形弹性体(6)的轴向最大变形。

2.根据权利要求1所述的可调变刚度悬置软垫装置，其特征在于：一级锥形弹性体(6)和二级锥形弹性体(10)上有由外表向内的多个孔构成的辅助调节腔体(5)。

3.根据权利要求2所述的可调变刚度悬置软垫装置，其特征在于：与辅助调节腔体(5)配合应用的有辅助调节棒(8)，辅助调节棒(8)的外形与辅助调节腔体(5)的腔形相似。

4.根据权利要求1或2所述的可调变刚度悬置软垫装置，其特征在于：第一调节腔体(7)为半球形。

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