CN101446326A

CN101446326A - 减振装置和包括此减振装置的车辆

Info

Publication number: CN101446326A
Application number: CNA2008101681993A
Authority: CN
Inventors: 布莱克·亚当斯
Original assignee: BOSHITAN CRC CORP
Current assignee: BOSHITAN CRC CORP; Hutchinson Antivibration Systems Inc
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2009-06-03
Also published as: US8016274B2; ATE510149T1; KR20090032018A; EP2042772B1; EP2042772A1; JP2009115312A; US20090079117A1

Abstract

一种减振装置，用于支撑负载和阻尼外部部件之间的振动。该减振装置包括两个刚性部件和用来支撑负载及部分阻尼振动的弹性体。该减振装置还包括阻尼组件，用于与弹性体一起进一步阻尼振动。所述减振装置还具有抑制装置，可操作该装置在两个位置之间驱动阻尼组件，以有选择地允许负载和振动传递到阻尼组件。

Description

减振装置和包括此减振装置的车辆

技术领域

本发明涉及减振装置和包括此减振装置的车辆。尤其是，本发明涉及用来支撑负载并阻尼两外部部件之间振动的减振装置。

背景技术

已知的减振装置典型地包括连接到外部部件(例如在车辆的底盘和发动机之间)的装置和至少一个用来支撑负载并阻尼两外部部件之间的振动的阻尼装置。

使用这些类型的减振装置，通常需要将刚度和阻尼最小化，以便在例如汽车应用中，在需要隔离较高频率振动的特定的运行环境条件下(例如在发动机怠速条件下)，改善乘客的舒适度。

但是，在其他的运行环境条件下需要高的刚度和阻尼，例如在发动机巡航条件下，此时需处理的振动大多数是因为道路的不平坦表面而产生的低频率高振幅的振动。

传统的减振装置不适于复合条件下的阻尼，因为刚性装置对于需要高度隔离的车况而言是不合意的，而相对柔的装置对于需要运动控制的车况而言是不合意的。因而结果通常是所有性能参数的折衷。

文件US-B-6 386 527公开了一种液压减振装置，该装置能够利用液体通过狭小通道的共振效应有效地将刚度和阻尼控制在特定的频率。

这样满足了所有条件，但是对于高于共振频率的频率来说，有时会产生不想要的动态刚度增长。

发明内容

本发明的一个目的是减轻这样的缺陷。

为了实现这一目的，本发明提供了一种减振装置，该减振装置设置成用于支撑负载和阻尼两外部部件之间的振动，其包括：

-第一、第二刚性部件，用于分别固定到每个所述外部部件上；

-弹性体，与所述第一、第二刚性部件连在一起，并设置成用来至少部分支撑所述负载及至少部分阻尼所述振动；

-阻尼组件，用于与所述弹性体一起进一步部分阻尼所述振动，该阻尼组件包括至少一个挠性壁；

-推动部件，其连接到所述第一刚性部件上，用于驱动所述挠性壁，以将负载和振动传递给所述阻尼组件；以及

-抑制装置(inhibitor apparatus)，该装置可在以下两个位置之间操作以驱动所述阻尼组件：

-第一位置，在该位置所述挠性壁足够靠近所述推动部件，以使当所述第一刚性部件沿着压缩弹性体的方向运动时，该挠性壁被所述推动部件推动，由此所述推动部件能够将负载和振动传递给所述阻尼组件；

-第二位置，在该位置所述挠性壁足够远离所述推动部件，以使当所述第一刚性部件沿着压缩弹性体的方向运动时，该挠性壁不会被所述推动部件推动，由此所述推动部件不能将任何负载和振动传递给所述阻尼组件。

这些特征能够利用弹性体和阻尼组件的复合刚度和阻尼而允许使用高的刚度，也能够使阻尼组件失效从而仅仅利用弹性体来提供低的刚度。

因而，通过使用本发明，能够在单一的装置中，在第一运行模式中为宽广的频率范围提供低的刚度，并且在另一个运行模式中为其他预设频率提供较高的刚度。

在本发明的各种实施方式和变型中，还可以使用下列特征中的一个或多个：

-所述推动部件包括刚性地连接到所述第一刚性部件的活塞部件；

-所述阻尼组件包括：

○第一、第二挠性壁，这些挠性壁密封地连接在一起，以形成装有液体的密封内部空间，

○分隔部件，其将所述内部空间划分为工作室和补偿室，以及

○狭小通道，其连通了所述工作室和所述补偿室之间的流体；

-所述挠性壁中的至少一个是弹性的，这样可以呈现出特定的刚度，该刚度超过由所述狭小通道所提供的刚度；

-所述阻尼组件包括弹性部件；

-所述弹性体呈现有中央开口，所述第一刚性部件穿过所述中央开口，这样所述弹性体环绕着所述第一刚性部件；

-所述弹性体是截头圆锥体形状，优选地是中空的截头圆锥体形状；

-所述活塞部件与所述阻尼组件相接触；

-所述弹性体由有机硅化合物构成；

-所述弹性体由天然混炼胶构成；

-所述抑制装置包括负压源，优选地为真空压力源；

-进一步包括保护外壳，该外壳与所述阻尼组件共同形成气室，所述气室与所述抑制装置相流体连接，由此抑制装置是负压源，优选地为真空源；

-所述抑制装置包括电动机械装置；并且

-所述抑制装置包括电动机械装置，该装置与所述阻尼组件和所述减振装置的固定部分通过以下方式相连接，即当操作电动机械装置时，所述电动机械装置机械地收缩以使所述阻尼组件会聚到所述固定部分。

根据另一方面，本发明还涉及一种车辆，其包括车辆底盘和控制装置，所述汽车底盘通过依照本发明的减振装置来支撑车辆发动机，所述控制装置被安装在所述车辆内并独立于所述减振装置，其适于有选择地在所述第一、第二位置之间操作所述抑制装置。

附图说明

其他的特征和优点将容易地从下面对各种实施方式和附图的描述中显现出来，其中的实施方式仅仅是作为非限定性的例子而提供。

附图中：

-图1显示了包括有依照本发明的减振装置的车辆；

-图2是依照本发明的第一实施方式的横截面视图，图示了第一运行模式；

-图3是与表现在图2中的相同的实施方式，显示了第二运作模式；

-图4显示了依照本发明的一种典型减振架的动态刚度与频率的关系图；

-图5是依照本发明的第二实施方式的横截面视图，图示了第一运行模式；

-图6a是依照本发明的第三实施方式的横截面视图，图示了第一运行模式；

-图6b是图6a的抑制装置的详细的示范例；以及

-图7是与表现在图6中相同的实施方式，图示了第二运作模式。

在不同的图中，相同的参考标记指示了同样或相似的部件。

具体实施方式

图1显示了包括车辆底盘C和车辆发动机M的汽车V，在车辆底盘C和车辆发动机M之间布置了至少一个依照本发明的减振架S。

图2显示了依照本发明的第一实施方式的减振架S的横截面视图。

所述减振架包括第一刚性部件1和环形的第二刚性部件2，这些部件设置成用于固定到相应外部部件上，例如固定在车辆发动机M和车辆底盘C之间，以支撑静态负载并阻尼车辆发动机M和车辆底盘C之间的振动。

第一刚性部件1在上部分1a和下部分1b之间沿着一垂直延伸的中心轴X大致纵向延伸。

螺栓3适配到布置在第一刚性部件1的上部分1a内的螺纹孔中，用于固定到所述外部部件中的一个上，例如发动机M。

第一阻尼部件呈现弹性的第一工作部件4的形式，诸如可以是弹性体(例如，由“天然”橡胶或硅橡胶制成)，所述第一阻尼部件连接第一、第二刚性部件1、2，并提供在所述第一、第二刚性部件之间，也就是在各个外部部件之间，来支撑负载以及削弱或阻尼振动的主要手段。

工作部件4呈现出大致环形的截头圆锥体形或钟形形状(volume)，并在与第一刚性部件1接触的第一末端4a和与第二刚性部件2接触的第二末端4b之间沿着中央轴X延伸。工作部件4被分别粘结(adhere)并过模到第一、第二刚性部件1、2上，并且优选地被粘结并过模到圆周地设置在第一刚性部件1上的悬挂唇部5，以及第二刚性部件2的倾斜内表面2a上。

第二刚性部件2的倾斜表面2a的底部边缘包括凸起唇部2d，因此随其形成有凹槽2e。在本实施方式的变型中，工作部件4可以简单地插入并固定(非粘贴)就位在悬挂唇部5和倾斜表面2a之间。凹槽2e和悬挂唇部5设计为防止工作部件4在运行过程中滑移和错位。

以轴X为中心的运动限定壳体6装配到第二刚性部件2上，并且大致呈现出具有中央通孔6c的倒扣的杯形结构，从而允许第一刚性部件1从中穿过。形成通孔6c的壳体圆周部分提供去和唇部5相接触的邻接区域6b。

由此，在运行条件涉及在施加到减振装置上的振幅较大时，邻接区域6b开始与唇部5紧靠，以限制在第一、第二刚性部件1、2之间的大的相对纵向位移，该位移会将工作部件4拉紧到以下程度，即工作部件4会将其自身从刚性部件1、2中的任意一个上脱离，或者破坏工作部件4的机械性能并缩短工作寿命。

阻尼部件10以轴X为中心，位于工作部件4的下方，并且刚性地支撑起第二刚性部件2。压力调节端口8设置为穿过第二刚性部件2以连通大气和体积可变的腔部，其中该腔部形成于弹性工作部件4、阻尼组件10和第二刚性部分2之间。

因此阻尼组件10是独立部件。

阻尼组件10经由运动传递部件7而与第一刚性部件1形成机械工作接触，其中该运动传递部件与第一刚性部件1一起形成活塞形状结构，这样所有给予第一工作部件4的负载、振动和其他刺激都同时给予阻尼组件10。

所述运动传递部件7是活塞形或碟形部件，其被固定(例如通过螺纹固定)在第一刚性部件1的下部分1b上，并呈现相对较大的平坦下表面，用来平稳地从第一刚性部件1向阻尼组件10传递负载和振动。

在本发明的第一实施方式中，阻尼组件10包括第一、第二挠性壁11、12，所述挠性壁形成有密封的内部空间，其中充有液体例如乙二醇。这个空间被分隔部件13分隔成工作室A和补偿室B。

分隔部件13形成有狭小通道C，例如沿着所述分隔部件的外围设置，其允许所述工作室A和所述补偿室B之间的流体连通。所述分隔部件可以进一步包括退耦阀13a，其为本领域公知技术。

阻尼组件10的实施方式中呈现了相对较厚并有弹性的第一挠壁11，从而和运动传递部件7相接触，同时呈现了相对较薄并柔软的第二挠性壁12，可操作该第二挠性壁轻易变形。因此，弹性的第一挠性壁11展现出预先设定的弹性，一般超过了阻尼组件10的液压所提供的范围。

减振架进一步包括杯状的保护盖罩15，该保护盖罩密封地定位在阻尼组件10的下方对着第二挠性壁12，以保护其免受机械冲击(encounter)。所述保护盖罩15利用管状领部2b固定在适当位置上，其中该管状领部在一端扣住第二刚性部件2的外部外围唇部2c，在另一端扣到保护盖罩15的边缘15b上。它因此形成了刚性连接的整体，该整体包括第二刚性部件2、阻尼组件10和保护盖罩15。

保护盖罩15与第二挠性壁12的外表面一起形成有气室D。形成于保护盖罩15的壁中的耦合端口15a通过输送管与三通阀20相连。该阀20顺次一方面连接到真空源30，另一方面连接到大气或大气压源35。

利用由电子电路50(例如车载电脑)控制的螺旋管阀门来构成所述三通阀20。根据想要的运行模式，或者根据检测到的振动频率，控制器50激活阀门20将气室D与真空源30或者大气压源35中的任一个相流体连接。

在第一运行模式中，阀门20与大气或大气压源35相连，此时减振架的操作如下：当作用在第一刚性部件1和第二刚性部件2之间的振动的轴向运动具有相对低的频率(例如低于20Hz)和相对高的振幅(例如高于1mm)时，工作部件4弯曲，通过从运动传递部件7作用于第一挠性壁11上的激励，使得阻尼组件10中的流体从工作室A穿过狭小通道C转移到补偿室B。流体的这一运动利用狭小通道C的共振频率附近的特殊效果阻尼了作用在刚性部件1、2上的振动。

当轴向振动运动具有相对高的频率(例如高于20Hz)和相对低的振幅(例如低于1mm)，并作用在两刚性部件1、2之间时，这些运动被退耦阀13a过滤，这在本领域是公知的。这样的液压阻尼运行基本上与本领域公知的减振架相对应。

本领域的技术人员将理解改变工作部件4或挠性壁11、12中任意一个的材料、弹性和厚度或者狭小通道C的长度和横截面以调整这样的减振架使其在选定的频率范围内展示不同的动力学反应所产生的效果。这样的设计中所需考虑的事项是公知的。

第一运行模式呈现了相对较低的动态刚度，其在阻尼组件10的共振频率之下。该模式还呈现了由于阻尼组件10的液压作用而高于共振频率的增加的刚度。第一运行模式将由电子电路50来选择，例如当发动机运行于正常行使状态下。

但是，依照本发明，仍然可能通过使阻尼组件10从运动传递部件7足够远离地分离开而抑制对阻尼组件10的操作，这样负载和振动仅由弹性工作部件4来吸收和过滤。这就为高于狭小通道C的共振频率的频率提供了低刚度/高隔离性的有利环境。

因此，根据第二运作模式，阀门20被切换到真空源30并且直接与所施加的真空压相关，阀门20被切换到真空源30的直接的后果是该真空源将诱使气室D减小体积。将气室D压扁将由此迫使补偿室B的体积增加，这将导致工作室A的体积减少。这将使第一挠性壁11从运动传递部件7上分离，从而阻止了运动传递部件7传递负载和振动，因此有效地使阻尼组件10失效。第二运作模式将由电子电路50来选择，例如，当发动机怠速的时候。

可运行地，在第二运作模式下，所有施加于减振架的负载和振动都将仅由弹性工作部件4根据其设计性能和设计运行参数来支撑和阻尼。这提供了相对低的动态刚度和相对高的隔离性，甚至高于狭小通道C的共振频率。

在图4中显示了上述两运行模式的动态刚度与频率的反应关系图。第一运行模式用虚线表示，表现出由高于狭小通道C的共振频率的减振架所展现的增加的刚度。第二运作模式用实线表示，表现出频率广、刚度低的特性。

本发明的第二实施方式显示在图5之中，其中通用阻尼组件10是弹性工作部件31，该工作部件被选来补充第一工作部件4。除了阻尼组件10以外的其他所以部件都和第一实施方式中的部件相同或相似，除非在下面特别提到。

保护盖罩15与工作部件31的外表面一起形成了气室D。所述保护盖罩15还形成有耦合端口15a，该耦合端口通过输送管与三通阀20相连。该三通阀20则被连接到其后的双通(开/关)阀21和大气压源35(例如自由大气)。该双通阀21与真空源30(能够产生真空压)相连。三通阀20和双通阀21都由控制器50控制。

可选择地，在本实施方式未加以图示的变型中，可以用四通阀代替三通阀20和双通阀21的系列。

图5中所示的减振装置S处于第一运行模式中(广泛对应于第一实施方式中的第一运行模式，其中该模式呈现了例如正常行驶的情况)，其中双通阀21关闭(防止气室D减压)并且三通阀20被切换到与大气压源35连通。这将导致气室D的压力进行调整，尤其是如果气室D事先由于真空而空无所有。

在气室平衡后，三通阀20现在被切换到与双通阀21(仍然关闭)连通。这使得气室D被密封并装有预先确定体积的处于大气压下的可压缩流体(通常是空气)。

在这一布置中，工作部件31靠近活塞7，这样施加在刚性部件1、2之间的负载和振动也将通过运动传递部件7的途径同时施加给第二工作部件31，并且将导致第二工作部件31抵住包含在气室D中的空气压缩袋而弹性弯曲。

作为结果的动态刚度将是关于第一工作部件4、第二工作部件31和流体填充室D的性能的函数。

第二实施方式依照第二运作模式(广泛对应于第一实施方式中的第二运作模式，其中该模式呈现了例如发动机怠速的情况)进一步运行，其中电子电路50切换双通阀21和三通阀使气室D连接到真空源30。由于气室D的压力下降，工作部件31从运动传递部件7充分分离，这样此时所有的负载和振动都仅由工作部件4承受。

根据本发明的第三实施方式，如图6所示，减振装置S与第一实施方式中所展示的相同或相似，但是使用了不同的手段来抑制阻尼组件10起作用。当前说明的阻尼组件10仍然利用液压(hydraulic)共振以提供经调节的在适当规定的频率上的刚度。

在此实施方式中，端口15a仅为形成在保护盖罩15底部的通孔，以提供对气室D的压力调整。因此应当注意到，气室D不再与真空源气连接；事实上，它仅仅是压力调整腔，通过保护盖罩15中的孔15a而被连接到大气。

此减振架S的第三实施方式包括电动机械装置40，用来抑制阻尼组件10的操作。它由电子电路50控制，例如车载电脑。根据所期望的运作模式，或者由于所监测到的振动频率的作用，车载电脑启动装置40，通过将阻尼组件10从运动传递部件7上分离以抑制阻尼组件10的操作。

电动机械装置40可以是任何通常所知的组件，例如可获得的现成产品，其可以连接到第二挠性壁12的外表面上以及保护盖罩15的内部表面上，并且提供伸缩功能从而允许将保护盖罩15和第二挠性壁12强制会聚。

图6b更加详细地显示了所述电动机械装置40的一个例子。

在这个例子里，电动机械装置40包括上部倒扣杯状的外壳部件41，该外壳部件在其端部具有悬挂部41a，其可滑动地且无摩擦地安装在孔43内，其中孔43设置于下部杯状外壳部件42的侧壁中。上部外壳部件41利用铆钉45而被固定到阻尼组件10的第二挠性壁12上，尽管也能想到其他的固定手段例如粘贴。下部外壳部件42通过粘贴被固定到保护盖罩15上。

在下部外壳部件42上设置有电磁铁44，在第二运作模式中可以操作该电磁铁有选择地被控制器50激励，从而依靠磁性将上部外壳部件41拉向下部外壳部件42。

在第三实施方式的所有变型中，来自电子电路50的控制信号对装置40产生作用，以使其收缩或倒塌，因此迫使下部壁12向保护盖罩15运动。这与前面所描述的实施方式具有相似的效果，其中在前述实施方式中是气室的压力下降迫使第一挠性壁11从运动传递部件7上分离。这一状态显示在图7之中。

这导致了阻尼组件10的补偿室B的体积增加，并且阻尼组件10的工作室A中的体积减少，因此导致了阻尼组件10的第一挠性壁11以和第一实施方式中所解释的相同的方法从运动传递部件上分离。

因此，根据第一运行模式，与第一实施方式中的气室D连接到自由大气的情况相类似，电动机械装置40可自由移动并不会对阻尼组件10的液压补偿造成阻碍。根据第二运行模式，电动机械组件40将第二挠性壁12向下拉(例如，磁铁44将上部外壳部件41拉近)，此情况与第一实施方式中的气室D被连接到真空源的情况相类似，因此迫使阻尼组件10从运动传递部件7上分离。

Claims

1.一种减振装置，设置成用于支撑负载和阻尼两外部部件之间的振动，其包括：

-第一、第二刚性部件(1、2)，用于分别固定到每个所述外部部件；

-弹性体(4)，与所述第一、第二刚性部件连接在一起，并设置成用来至少部分支撑所述负载及至少部分阻尼所述振动；

-阻尼组件(10)，用于与所述弹性体(4)一起进一步部分阻尼所述振动，该阻尼组件包括至少一个挠性壁(11)；

-推动部件(7)，其连接到所述第一刚性部件(1)上，用于驱动所述挠性壁(11)，以将负载和振动传递给所述阻尼组件；以及

-抑制装置(20、30、35、50)，该装置可在以下两个位置之间操作以驱动所述阻尼组件：

-第一位置，在该位置所述挠性壁(11)足够靠近所述推动部件(7)，以便当所述第一刚性部件(1)沿着与压缩弹性体相对应的方向运动时，该挠性壁被所述推动部件推动，由此所述推动部件(7)能够将负载和振动传递给所述阻尼组件；

-第二位置，在该位置所述挠性壁(11)足够远离所述推动部件(7)，以便当所述第一刚性部件沿着与压缩弹性体相对应的方向运动时，该挠性壁不会被所述推动部件推动，由此所述推动部件不能将任何负载和振动传递给所述阻尼组件。

2.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述推动部件(7)包括刚性地连接到所述第一刚性部件(1)的活塞部件(7)。

3.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述阻尼组件包括：

-第一、第二挠性壁(11、12)，这些挠性壁密封地连接在一起，以形成装有液体的密封内部空间，

-分隔部件(13)，其将所述内部空间划分为工作室(A)和补偿室(B)，以及

-狭小通道(C)，其允许所述工作室和所述补偿室之间流体连通。

4.如权利要求3所述的减振装置，其特征在于所述挠性壁(11、12)中的至少一个是弹性的，这样可以呈现出特定的刚度，该刚度超过由所述狭小通道所提供的刚度。

5.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述阻尼组件(10)包括弹性部件(11)。

6.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述弹性体呈现有中央开口，所述第一刚性部件穿过所述中央开口，从而所述弹性体环绕着所述第一刚性部件。

7.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述弹性体(4)是截头圆锥体形状，优选地是中空的截头圆锥体形状。

8.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述推动部件(7)与所述阻尼组件(10)相接触。

9.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述弹性体(4)由有机硅化合物构成。

10.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述弹性体(4)由天然混炼胶构成。

11.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述抑制装置包括负压源(30)，优选地为真空压力源。

12.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于减震装置进一步包括保护外壳(15)，该外壳与所述阻尼组件(10)共同形成气室，所述气室(D)与所述抑制装置相流体连接，由此抑制装置是负压源，优选地为真空源。

13.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述抑制装置包括电动机械装置(40)。

14.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述抑制装置包括电动机械装置(40)，该装置以这样的方式连接到所述阻尼组件(10)并连接到所述减振装置的被固定的部分，即当操作电动机械装置时，所述电动机械装置机械地收缩以使所述阻尼组件会聚到所述固定的部分。

15.一种车辆，包括：

-车辆底盘，其经由依照权利要求1-14中的任意一项的减振装置来支撑车辆发动机；

-控制装置，其安装在所述车辆内并独立于所述减振装置，适于有选择地在所述第一、第二位置之间操作所述抑制装置。