CN101999050B - 多级可切换惯性轨道组件 - Google Patents

Abstract

本发明在发动机或液压底座内设置一种双真空致动切换机构。沿着惯性轨道组件的外围部分设置第一和第二端口。断开器或真空隔板通过第一端口选择性地暴露于真空。在真空的影响下，断开器不再振动。如果仅对断开器而不对空转隔板施加真空，那么迫使流体通过低频惯性轨道，这导致高水平的阻尼和低频率。如果对断开器以及空转隔板都施加真空，那么高频惯性轨道打开并导致流体流过其中。这产生高频动态比率下降。替代地，如果对断开器或空转隔板都不施加真空，那么允许断开器自由地振动，从而产生针对小输入位移的断开状态。更大的输入位移导致迫使流体通过低频惯性轨道。

Description

多级可切换惯性轨道组件

相关申请参考

本申请要求于2008年2月21日提交的美国临时专利申请序列No.61/030,360的优先权，其公开内容以引用方式专门结合于此。

技术领域

本公开涉及一种阻尼器组件，并且具体涉及一种多级可切换惯性轨道组件。更具体地，该多级可切换惯性轨道组件包含一个低频惯性轨道和一个高频惯性轨道。低频轨道用来产生阻尼，以处理车辆平稳道路上的振动。高频轨道用来产生高频感应共振(sympatheticresonance)，以减小从动力系到车身或车架的空转(idle)干扰频率的传递。所选择的特征可以在其他相关环境和应用中得到应用。

背景技术关于可切换液压发动机底座(mount)的基本技术在行业中已经已知若干年了。通过打开和关闭端口来将液压底座从流体阻尼状态物理切换到非阻尼状态也是广为人知的。然而，这可以通过多种方法来实现。

为了易于制造，将大多数真空致动硬件安装在外部。此外部安装趋向于降低底座响应(mountresponse)的效率，但是其允许更简单地将液压流体密封在底座组件中。大多数传统设计的一个问题是，它们使用这样的隔板(diaphragm，隔膜)，该隔板包围一容积，进而形成一气垫(airspring，空气弹簧)，该气垫位于隔板下方且连接至外部端口。打开和关闭此外部端口是用于“切换”底座状态(即，刚度或阻尼响应)的方法。在切换“打开”状态中，可将空气从上述容积抽至大气中。例如，液压发动机底座在打开切换状态时(上述容积向大气开放)具有低的支承弹簧刚度(bearingspringstiffness)，并且发动机底座抑制或隔离了空转振动(低振幅、高频率)。在切换“关闭”状态中，该容积中的空气用作刚性弹簧(stiffspring)，因为该容积关闭或密封，从而阻尼流体在第一或工作流体室与第二或补偿流体室之间来回转移，以抑制高振幅、低频率的振动。由于关闭的端口而产生的气垫(关闭的容积)减小了将另外被抽过惯性轨道的流体的压力，因为一部分流体压力用来压缩气垫。

其他设计也使用真空致动隔板，该隔板在隔板盖上密封，并将该隔板用作惯性轨道上的密封。

还有一些其他设计用旋转阀来打开和关闭端口。这些旋转阀可随着底座轴向地或径向地旋转。在任一情况中，阀的密封都会变成问题，其中，难以进行从底座的低压侧至高压侧的密封或是从底座的高压侧至大气的密封。

与大多数可切换液压发动机底座相比，此底座旨在悬挂动力系，对动力系运动提供阻尼，控制动力系运行，并将动力系与车辆底盘隔离。多状态底座中的切换机构允许底座在四个状态之间切换。其中两个状态允许从顺应振动(compliancevibration)中消除(decouple，分离)底座的流体效应，而另外两个状态调节底座的阻尼和频率响应。

本质上，发动机底座和发动机底座中的这些状态下的真空致动切换各自均不是新颖的。然而，存在对改进的可切换惯性轨道组件和装配(packing，组装)该组件的相关方法的需求。

发明内容

一种多级可切换惯性轨道组件，其包括：壳体；惯性轨道，容纳在壳体中并具有细长的流体阻尼第一路径和非阻尼第二路径，该流体阻尼第一路径适于与第一侧上的相关联的第一流体室以及第二侧上的相关联的第二流体室连通，非阻尼第二路径适于与相关联的第一流体室和第二流体室连通；容纳在壳体中的断开器(decoupler，分离器)，其选择性地关闭第一路径和第二路径中的至少一个；位于壳体中的空转隔板(diaphragm)，该空转隔板选择性地控制第一流体室与第二流体室之间的连通，以选择性地改变阻尼；以及位于壳体中的第一端口和第二端口，该第一端口和第二端口分别与断开器和空转隔板连通。

一种制造多级可切换惯性轨道组件的方法，包括：提供壳体；在壳体中定位惯性轨道，该惯性轨道具有非阻尼第二路径和细长的流体阻尼第一路径，第一路径适于与第一侧上的相关联的第一流体室以及第二侧上的相关联的第二流体室连通，该第二路径适于与相关联的第一流体室和第二流体室连通；在壳体中固定断开器，以选择性地关闭第一路径和第二路径中的至少一个；在壳体中提供空转隔板，以选择性地控制第一流体室与第二流体室之间的连通，并选择性地改变阻尼状态；以及，在壳体中设置第一端口和第二端口，以分别与断开器和空转隔板连通。

将在以下详细描述中发现其他特征和益处。

附图说明

图1是装配好的液压发动机底座或液压底座(hydromount)的透视图。

图2是图1的底座组件的各个部件的分解图。

图3是图1和图2的装配好的底座的纵向横截面图。

图4是惯性轨道组件的第一实施方式的分解图。

图5是替代的惯性轨道组件的与图4相似的分解图。

图6是惯性轨道主体的透视图。

图7是惯性轨道组件的横截面图，示出了穿过断开器真空端口的第一流动路径。

图8是惯性轨道组件的横截面图，并且示出了空转隔板真空端口的第二流动路径。

具体实施方式

首先参照图1至图3，示出了在发动机底座或液压底座内的多状态真空致动惯性轨道组件。更具体地，底座组件100包括限制器(restrictor)或外部壳体102，该外部壳体的尺寸被构造为容纳第一或弹性体部件或主橡胶元件104，该第一或弹性体部件或主橡胶元件通常成形为截头锥体的形状且主要由弹性体材料(例如，如在本领域中惯用的弹性橡胶)制成。紧固件或螺栓106从主橡胶元件向外延伸，以便以本领域通常已知的方式紧固至动力系或发动机(未示出)。上述紧固件与金属支承构件108配合，该金属支承构件至少有一部分被封装在第一弹性体构件104内。另外，主橡胶元件的下外围部分可以包括加强件(stiffener)，例如金属加强件110，该加强件模制在主橡胶元件内以增加刚度和支撑。

主橡胶元件容纳在限制器壳体102内，使得紧固件106延伸穿过限制器中的中心开口112。限制器的内部肩部114(图3)对抵地(abuttingly)接合主橡胶元件的加强的下部。另外，主橡胶元件的下部形成第一或上流体室116的一部分，即发动机底座的高压侧。第一流体室116的剩余部分由惯性轨道组件120限定，下面将描述其更具体的细节。由参考标号122指示的惯性轨道组件的上表面的外部径向部分与主橡胶元件104相抵地且密封地接合，以密封第一流体室116。如图3中特别显而易见的，惯性轨道组件的至少一部分容纳在限制器壳体102内。由参考标号124指示的沿着下表面的第二外部径向部分与橡胶罩(rubberboot)或隔板130密封地接合，尤其是与该橡胶罩或隔板的上外围部分132接合。隔板130由隔板盖140保护，该隔板盖优选地由比弹性体隔板更刚性的材料形成，并且其相匹配地接合限制器壳体102。当将隔板盖140紧固至限制器时，主橡胶元件104的下外围边缘和隔板的外围部分132分别密封地接合于惯性轨道组件120的相对侧或相对面122、124。当来自动力系的振动或位移被接收到底座中时，以不同的方式从第一流体室116通过惯性轨道组件120抽吸流体。具体地，且继续参照图1至图3，并另外参照图4和图5，惯性轨道组件120设置于第一或上流体室116与第二或下流体室150之间。因此，惯性轨道组件的上侧与底座的高压侧相关联。另一方面，惯性轨道组件的下表面与第二或下流体室150相关联，并且有时也被叫做底座的低压侧。流体通过惯性轨道组件被从顶部抽至底部。流体经过惯性轨道组件的路径取决于断开器160和空转隔板170。更具体地，断开器160优选地是橡胶盘或类似的结构装置，其被接收(received，挡在)在穿过高频惯性轨道的第一开口或路径180的一部分上方。因此，将橡胶断开器160的尺寸构造为紧密地容纳在壳体的上表面184中的杯形凹部182内，其具有到达高频惯性轨道180的开口或路径，具体是到达中心开口186(图6)，该中心开口由空转隔板170的中央部分188选择性地关闭。因此，断开器盖190具有一系列开口192，这些开口允许流体从第一流体室中穿过，且围绕断开器160进而进入高频惯性轨道180，具体地，除了通过开口194以外，又通过开口182。这是从第一/上流体室116到设置在空转隔板170上方(即，空转隔板的流体侧)的第二/下流体室150的最小阻力的路径。

替代地，第二路径(或细长的低频惯性轨道)具有在断开器壳体中的断开器盖的径向之外的开口196，该开口与蛇形(serpentine，蜿蜒的)低频惯性轨道198(图6)连通，该低频惯性轨道最终通过与第二/下流体室150连通的惯性轨道壳体的下表面而与开口200连通。然而，只有当另外阻塞高频惯性轨道路径时，流体才仅流过此蛇形路径。因此，例如，当空转隔板示出为处于其在图3中所示的延伸位置，由于空转隔板的中央部分188密封了开口186，所以高频惯性轨道被封闭。于是，流体必须通过低频惯性轨道198前进，以通过与底座的低压侧连通的开口200流出。如将理解的，当空转隔板的下侧不施加真空时，会出现此情况。另外，允许断开器自由地振动，以产生针对小输入位移的断开状态。对于较大的输入位移，则迫使流体通过低频惯性轨道。

在另一操作状态或操作模式中，对空转隔板的下侧202提供真空。以此方式，中央端口186打开，并且流体更轻松地从第一或上流体室116流至第二或下流体室150。因此，通过将空转隔板的下侧202选择性地切换真空或负压，将底座从高频惯性轨道180(施加真空，端口打开)切换至低频轨道198(去除真空，端口关闭)。

如图7所示，对端口210选择性地提供负压或真空。将外部阀(例如，电磁阀)连接至端口210，并且当对断开器端口施加真空时，断开器160塌陷(collapse)，断开器不再振动。

在图8中更具体地示出了用于使负压或真空到达空转隔板的下侧的轨道或具体路径，其中阀(例如电磁阀，未示出)对端口220提供负压。

最终，实现四种不同的操作状态或操作模式。在液压底座的第一状态中，当对断开器160或空转隔板170都不施加真空时，允许断开器自由地振动，从而产生针对小输入位移的断开状态。对于较大的输入位移，迫使流体通过低频惯性轨道，该低频惯性轨道离开并进入底座的低压侧。

在第二状态中，当对断开器和空转隔板两者都施加真空时，断开器不再振动，且高频惯性轨道打开(即，空转隔板中央部分188从开口186收回)。这导致流体流过高频惯性轨道。这产生高频动态比率下降(ratedip)，其例如可用来减小在比率下降频率时的空转干扰。

在第三状态中，当仅对断开器而不对空转隔板施加真空时，再次迫使流体从第一流体室通过低频惯性轨道，以到达第二流体室。这是底座的接合状态，其产生低频下的高水平阻尼，这例如可用来抑制道路输入振动。

在底座的可切换惯性轨道组件的第四状态中，仅对空转隔板而不对断开器施加真空。此状态将允许断开器进行针对小位移输入的自由振动，但在更大的位移输入下，流体将流过高频惯性轨道，因为高频惯性轨道路径是打开的。

上板184(底座的高压侧)由金属、塑料、或复合物材料制成。断开器160由金属、塑料或复合物材料制成，该复合物材料由金属、塑料或复合物支撑环，以及弹性体隔板材料制成。通过上板184将断开器保持并密封至中央板或壳体120。中央板由金属、塑料或复合物材料制成。中央壳体包含大部分的惯性轨道几何形状和结合为一个部件的真空端口。高频真空隔板170由金属、塑料或复合支撑环和弹性体隔板材料制成。

惯性轨道组件包含两个真空切换隔板。这使得更易于将切换器装配在液压底座的剩余部分中。紧凑型内部切换器防止潜在的运输损坏，因为只有两个真空端口是在外面可见的。

本发明没有将隔板用作切换机构的一部分，由此提高了底座的耐久性和性能。

而且，当对断开器端口210施加真空时，负压导致断开器塌陷。当去除真空时，就允许断开器自由地移动。此真空切换机构，将底座从接合(施加真空)改变成断开(去除真空)。当对空转隔板端口220施加真空或从其去除真空时，这导致空转隔板塌陷或延伸。这打开和关闭高频空转轨道。此真空切换机构将底座从高频惯性轨道(施加真空-端口打开)切换至低频轨道(去除真空-端口关闭)。

在优选的装配过程中，将断开器160压入断开器壳体中。将断开器盖190超声焊接至断开器壳体，并且将断开器壳体184超声焊接至惯性轨道主体120。将断开器端口超声焊接在惯性轨道主体内，进而将空转隔板压入空转隔板壳体230中。将空转隔板壳体超声焊接至空转隔板盖232。然后，将空转隔板壳体组件超声焊接至惯性轨道主体120。

图5的实施方式与图4的实施方式基本相同，除了许多部件包含金属(例如铝)而并非是简单地包含塑料以外。装配过程包括将断开器160压入断开器壳体中，并且将断开器盖190弯边(crimped，压接)从而安装至断开器壳体182。将断开器壳体压到惯性轨道主体120上，并将断开器端口210压入惯性轨道主体中。将空转隔板170压入空转隔板壳体230中，并将空转隔板壳体超声焊接至空转隔板盖232。然后，将空转隔板壳体组件超声焊接至惯性轨道主体120。

本发明旨在，在-40℃至+120℃的温度范围内能够正确地起作用，而没有多少性能下降。

已经参考优选实施方式描述了本发明。在阅读并理解本说明书的基础上，对于其他人，将会想到修改和变更。本发明意图是，包括所有这种修改和变更，只要其在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (26)

1.一种多级可切换惯性轨道组件，其特征在于，包括：

壳体；

惯性轨道，容纳在所述壳体中并且具有非阻尼的第二路径和细长的流体阻尼的第一路径，所述第一路径适于与第一侧上的关联的第一流体室以及第二侧上的关联的第二流体室连通，所述第二路径与所述关联的第一流体室和第二流体室连通，所述惯性轨道的所述第一侧形成所述第一流体室的一部分，并且，所述惯性轨道的所述第二侧形成所述第二流体室的一部分；

断开器，容纳在所述壳体中并位于所述第一流体室与所述第二流体室之间；

在所述壳体中的空转隔板，所述空转隔板具有形成所述第二流体室的一部分的第一表面并且选择性地控制所述第一流体室与所述第二流体室之间的连通，以选择性地改变所述阻尼；以及

在所述壳体中的第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口分别与所述断开器和所述空转隔板的第二表面连通，所述第一端口和所述第二端口选择性地连接到真空或非真空；

在第一模式，所述第一端口和所述第二端口连接到真空，从而所述断开器不再振动，并且所述空转隔板通过所述惯性轨道打开所述第二路径；

在第二模式，没有真空施加到所述第一端口或所述第二端口，从而所述断开器自由振动，并且所述空转隔板通过惯性通道关闭所述第二路径，从而流体必须通过所述第一路径从所述第一流体室流向所述第二流体室；

在第三模式，仅将真空施加给所述第一端口而不施加给所述第二端口，从而所述空转隔板通过所述惯性轨道关闭所述第二路径并且从所述第一流体室到所述第二流体室的流体必须通过所述第一路径；以及

在第四模式，仅将真空施加给所述第二端口而不施加给所述第一端口，从而，所述断开器自由振动用于小位移输入，但是流体将通过所述惯性轨道流过打开的所述第二路径。

2.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，所述断开器选择性地密封所述第二路径，由此流体被引导通过所述细长的第一路径。

3.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，所述空转隔板选择性地改变所述第二路径的一部分。

4.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，所述多级可切换惯性轨道组件的尺寸形成为容纳在由流体填充的底座中，以隔离所述底座中的第一流体室和第二流体室。

5.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，进一步包括断开器盖，所述断开器盖被接收在所述断开器上方且将所述断开器保持在所述壳体中。

6.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，进一步包括空转隔板盖，所述空转隔板盖被接收在所述空转隔板上方且将所述空转隔板保持在所述壳体中。

7.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，仅改变所述第一端口中的流体压力来防止所述断开器振动，并迫使流体从所述第一流体室通过所述第一路径到达所述第二流体室。

8.根据权利要求7所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，由此产生低频下的高水平阻尼。

9.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，改变所述第一端口和第二端口中的流体压力迫使所述流体从所述第一流体室通过所述第二路径到达所述第二流体室。

10.根据权利要求9所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，由此产生高频动态比率下降。

11.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，仅改变所述第二端口中的流体压力来允许所述断开器自由地振动，并迫使流体在更大的位移输入下通过所述第二路径。

12.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，在所述第一端口和所述第二端口两者中的流体压力都不改变的情况下，允许所述断开器自由地振动，并产生针对小输入位移的断开状态。

13.根据权利要求12所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，大输入位移迫使流体通过所述第一路径。

14.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，进一步包括包围所述第二流体室的一部分的隔板。

15.根据权利要求14所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，所述壳体包围所述第二流体室的剩余部分。

16.根据权利要求1所述的多级可切换惯性轨道组件，进一步包括包围所述第一流体室的一部分的主橡胶元件。

17.根据权利要求16所述的多级可切换惯性轨道组件，其中，所述壳体包围所述第一流体室的剩余部分。

18.一种制造多级可切换惯性轨道组件的方法，其特征在于，包括：

提供壳体；

在所述壳体中定位惯性轨道，所述惯性轨道具有非阻尼的第二路径和细长的流体阻尼的第一路径，所述第一路径适于与第一侧上的关联的第一流体室以及第二侧上的关联的第二流体室连通，所述第二路径适于与所述关联的第一流体室和第二流体室连通，所述惯性轨道的所述第一侧形成所述第一流体室的一部分，并且，所述惯性轨道的所述第二侧形成所述第二流体室的一部分；

在所述壳体中固定断开器，以根据输入位移引导流体通过所述第一路径；

在所述壳体中设置空转隔板，所述空转隔板具有形成所述第二流体室的一部分的第一表面并且选择性地控制所述第一流体室与所述第二流体室之间的连通并选择性地改变阻尼状态；以及

在所述壳体中提供第一端口以与所述断开器连通并且在所述壳体中提供独立的第二端口，以与所述空转隔板的第二表面连通，将所述第一端口和所述第二端口选择性地连接到真空，其中，

(i)施加真空到所述第一端口和所述第二端口两者，防止所述断开器振动并且从所述第一流体室到所述第二流体室的流体通过打开的所述第二路径；

(ii)对所述第一端口或者所述第二端口均不施加真空，以允许所述断开器振动，所述空转隔板通过所述惯性轨道关闭所述第二路径，并且流体必须通过所述第一路径从所述第一流体室流向所述第二流体室；

(iii)仅将真空施加给所述第一端口而不施加给所述第二端口，所述空转隔板通过所述惯性轨道关闭所述第二路径并且从所述第一流体室到所述第二流体室的流体必须通过所述第一路径；以及

(iv)仅将真空施加给所述第二端口，所述断开器自由振动用于小位移输入，但是流体将通过所述惯性轨道流过打开的所述第二路径。

19.根据权利要求18所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，进一步包括将所述壳体密封在车辆底座中，以将所述关联的第一流体室和第二流体室限定在所述相对的第一侧和第二侧上。

20.根据权利要求19所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，进一步包括提供第一弹性体构件，所述第一弹性体构件与所述壳体一起包围所述第一流体室。

21.根据权利要求20所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，进一步包括在所述第二侧上密封所述壳体的外围部分，以限定所述第二流体室。

22.根据权利要求21所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，其中，所述外围部分的密封步骤包括，提供隔板以与所述壳体一起包围所述第二流体室。

23.根据权利要求22所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，进一步包括将所述第一弹性体构件和所述隔板夹紧在所述壳体的相对侧的外围部分上。

24.根据权利要求23所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，其中，所述夹紧步骤包括，在一外壳内部，将所述壳体定位在所述第一弹性体构件与所述隔板之间。

25.根据权利要求24所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，包括提供穿过所述壳通向所述第一端口和所述第二端口的通路。

26.根据权利要求18所述的制造多级可切换惯性轨道组件的方法，其中，所述第一端口和所述第二端口延伸穿过所述壳体的、与所述第一流体室和第二流体室密封隔离的外围区域。