CN103238006B - 降低噪音的解耦器 - Google Patents

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Abstract

一种降低噪音的解耦器具有带波浪形状的周边。这使得显著降低初始接触噪音。液压压力使得波浪形边缘变形，按压波浪形边缘变平坦并且形成必要的密封。边缘几何形状被形成使得压力将使解耦器周边变平坦而不会折皱，确保合适的密封而不会损失。这通过以下方式实现：以交替的方式将波浪形细节从解耦器本体的周边拉伸至内部，以形成由较厚部分划界的波峰与波谷的模式，允许边缘容易变形而不会折皱。

Description

降低噪音的解耦器
技术领域
本公开涉及液压阻尼弹性动力系(powertrain，动力传动系)底座mounts，悬置，隔振器)，其配置为控制由于各种来源(诸如道路输入)的摇动与振动响应，且更具体地，涉及一种降低噪音的解耦器。
背景技术
液压阻尼动力系底座通常以橡胶隔振体的形式出现，其包括当由振动激发时作为泵的液压流动腔室。泵出的流体振荡经过称为惯性轨道的管子，该管子形成流体共振系统并且关联阻尼以消散振动能量并且减少摇动响应。在共同拥有的已发布的国际专利申请WO105768A1中总体示出及描述了这些类型的底座，因此其整体公开通过引证清楚地结合于此。
通常期望的是：将“旁路阀(bypassvalve，旁通阀)”设计入流体系统中以允许泵出的流体绕过惯性轨道并且在特定条件下直接流入低压力贮液器中，上述特定条件下典型地是低的振幅振动，诸如发动机怠速输入，其中优选分隔而非阻尼来消除振动。这个旁路阀通常采用简单橡胶圆盘或者其他平坦形状的形式，适配于两个穿孔刚性模板(form)之间，诸如穿透的金属板，其被定位以提供短的、直接的通道至低压力的贮液器。
在圆盘的厚度与穿孔板的间隔之间的空隙允许用于小振动输入的泵腔室与低压力贮液器之间的无障碍流动，同时在高振幅振动过程中有效地密封通路并且促使流体流经惯性轨道。根据振动输入的振幅重定向流体流动的圆盘或者其他形状被称作解耦器(decoupler，去耦器，断开器)，并且在现在制造的大多数液压阻尼动力系底座中作为关键部件。
这种类型布置的共同问题是由解耦器产生的噪音，通常称为解耦器“欢笑声(chortle)”。在高振幅输入下，解耦器部件在重大的液压压力下被迫在较高与较低板之间来回并且当它接触每一个板时产生噪音。这个内部产生的噪音的音量以及性质取决于几个设计因素，诸如接触较高与较低板的解耦器表面面积，随振动输入而变的底座组件的泵送能力，以及在板之间的间距。通常，解耦器卡塔声/欢笑声是在底座瞬变(大位移)时的问题，诸如发动机启动/关闭。进一步，具有相对大的解耦器行程(即：小的表面面积)的底座倾向于表现出该问题。
在过去，这个自我产生的噪音在乘客间中是无法觉察的。然而，随着历年在汽车中声音品质的改进，解耦器欢笑声依然是汽车工程师经常努力解决的噪音和振动处理(NVH)问题。
发明内容
本公开是一种解耦器设计，其显著地降低来自于液压底座组件内的欢笑噪音。
在液压阻尼底座中使用的解耦器包括：本体，该本体具有带非平面构造(non-planarconformation)的周边表面以及内部区域，该内部区域从周边表面向内延伸并且也具有非平面构造。
在一个实施例中，该解耦器具有细长的、总体椭圆形的本体。
该本体优选地具有变化的(varying)厚度。
该非平面构造是从解耦器本体的周边至内部的总体波浪形的轮廓(profile)，其形成了波峰与波谷的模式(pattern，图案)。
波峰与波谷的模式由较厚部分划界(bounded)。
波峰与波谷的模式是不规则的。
解耦器由橡胶或者弹性(elastomeric，弹性体的，人造橡胶的)材料形成。
解耦器本体具有贯穿其横截面的变化的厚度。
解耦器本体具有第一和第二相对表面，第一和第二相对表面具有充分(substantially，基本上)大于其间限定的厚度的尺寸，并且第一和第二表面中的每个具有非平面的轮廓。
第一和第二表面的非平面的轮廓是总体波浪形的轮廓。
阻尼器组件包括壳体，该壳体具有分隔壁(dividingwall)，该分隔壁分隔第一和第二腔室，第一和第二腔室通过旁路开口和细长路径而彼此选择性流体连通。解耦器操作性地与细长路径相关联并且选择性地定位以打开或者关闭旁路开口。解耦器具有非平面的、波浪形的轮廓(contour，外形)。
一个优点是：本设计提供了优良的欢笑噪音减弱，没有使阻尼轮廓和峰值阻尼幅度发生变化。
解耦器的轮廓表面减小了与较高和较低板的接触面积，不管所配置解耦器笼(cage)的穿孔模式如何。
新的解耦器设计能够由与常规解耦器相同的材料制成。
此外，另一个优点是：该设计不需要表面不规则，诸如凹陷或者凸起，以提供噪音减弱，其中，在先前设计中使用凹陷或者凸起倾向于产生橡胶腔室模具污垢，这能够导致解耦器的不一致的生产。
新的布置还提供了完全的解耦设计。
在以下细节描述中将发现有一些特性与优点。
附图说明
图1是一种液压阻尼动力系底座的分解视图。
图2是图1的底座的横截面视图。
图3是图1和图2的底座的一部分的放大、分解视图。
图4是惯性轨道的一部分的透视图。
图5是图3的底座部分的放大透视横截面透视图。
图6是本公开的解耦器的第一优选实施例的平面视图。
图7是本公开的解耦器的第二优选实施例的平面视图。
图8和图9是图7的解耦器的正视图。
具体实施方式
图1到图5示出了已知的液压阻尼动力系底座，并且图6到图9更加特别地示出了用于在图1到图5的底座中使用的解耦器设计或者液压阻尼动力系底座的其他设计。本公开的解耦器设计将在高振幅振动下悄声运作，同时对于低振幅输入提供无损失的阻尼性能并且保持完整的操作解耦模式。
该描述假设读者熟悉液压阻尼动力系底座的基本构造及操作原理，通常称为液压底座并且如在图1到图5中示出(附图取自共同拥有的国际公布申请WO2009/105768A1)。然而，出于背景的目的，将简要描述图1到图5中的底座，尽管本领域的技术人员将理解：这只是可能结合本公开特性的液压阻尼动力系底座的一个设计，并且本申请不应该受限于任何一种特殊形式的液压阻尼底座。
液压底座组件100包括限制器或者外部壳体102，该限制器或者外部壳体形成所需尺寸以接收第一或者弹性构件或者主要橡胶元件104，主要橡胶元件总体成型为截锥状，并且主要由弹性材料制成，诸如在本领域中常用的弹性橡胶。紧固件或者螺钉106从主要橡胶元件向外延伸，以便以本领域中通常熟知的方式紧固至动力系或者发动机(未示出)。紧固件与金属轴承构件108协作，金属轴承构件的至少一部分封装在第一弹性构件104中。此外，主要橡胶元件的较低外围部分可能包括加强肋，诸如金属加强肋110，在主要橡胶元件中铸造成型以增加刚度与支撑。
主要橡胶元件容纳在限制器壳体102中，从而紧固件106延伸穿过在限制器中的中心开口112。限制器的内部肩部114(图3)紧邻地接合主要橡胶元件的加固、较低部分。此外，主要橡胶元件的较低部分形成发动机底座的第一或者较高流体腔室116的一部分，也就是高压侧。第一流体腔室116的剩余部分由惯性轨道组件120限定，将在下文中描述其更加具体的细节。由参考标号122指示的惯性轨道组件的较高表面的外部径向部分紧邻地并且密封地接合主要橡胶元件104以密封第一流体腔室116。惯性轨道组件的至少一部分容纳在限制器壳体102中。由参考标号124指示的沿着较低表面的第二外部径向部分由橡胶套或者隔膜130密封接合，且特别地，由其较高外围部分132密封接合。隔膜130由隔膜盖140保护，优选地，由比弹性隔膜更具刚性的材料形成，并且匹配地接合限制器壳体102。当隔膜盖140被紧固至限制器，主要橡胶元件104的较低外围边缘以及隔膜的外围部分132分别地密封接合惯性轨道组件120的相对侧或面122、124。
由于来自于动力系的振动或者位移接收于底座内，流体从第一流体腔室116泵出以不同的方式经过惯性轨道组件120。惯性轨道组件120布置在第一或者较高流体腔室116与第二或者较低流体腔室150之间。从而，惯性轨道组件的较高侧与底座的高压侧相关联。在另一方面，惯性轨道组件的较低表面与第二或者较低流体腔室150相关联，并且有时候其被称为底座的低压力侧。流体通过惯性轨道组件从顶部泵出至底部。流体流经惯性轨道组件的路径取决于解耦器160以及怠速隔膜(idlediaphragm，闲置隔膜)170。更加特别地，先前已知布置的解耦器160优选地是橡胶或者弹性盘或者类似结构布置，其接收在通过高频惯性轨道的第一开口或者路径180的一部分上。从而，橡胶解耦器160形成为所需尺寸用于紧密接收在壳体的较高表面184中的杯状凹槽182中，其具有通向高频惯性轨道180的开口或路径并且特别地具有中心开口186(图4)，该中心开口通过怠速隔膜170的中心部分188选择性地关闭。从而，解耦器盖190具有一系列开口192，这些开口允许来自第一流体腔室的流体流过其中，并且围绕解耦器160并且进入高频惯性轨道180，除了流经开口194之外，特别地经过开口182。这是从第一/较高流体腔室116至布置在怠速隔膜170上方的第二/较低流体腔室(亦即，怠速隔膜的流体侧)的最小阻力路径。
可替换地，第二路径，或者细长的低频率惯性轨道具有开口196，该开口在径向上位于解耦器壳体中的解耦器盖的外侧，其与细长或者绕曲的低频率惯性轨道198连通，该低频率惯性轨道最终通过与第二/较低流体腔室150连通的惯性轨道壳体的较低表面与开口200连通。然而，当高频率惯性轨道路径被意外阻塞，流体仅流经此绕曲路径198。所以，例如，如图2所示，怠速隔膜在其延伸位置中示出的地方，由于开口186由怠速隔膜170的中心部分188密封，因此高频率惯性轨道被关闭。然后，流体必须继续通过低频率惯性轨道198以经过开口200离开，该开口与底座的低压力侧连通。如将理解的，这发生在当没有真空施加在怠速隔膜的下侧时。此外，解耦器160允许自由地振动，为低输入位移形成解耦状态。对于较高输入位移，流体被迫通过低频率惯性轨道。
由在解耦器部件与形成解耦器笼的较高与较低穿孔格栅之间的振动接触所产生的解耦器欢笑声(或者噪音)，在一定程度上出现在解耦液压底座的每一个设计中。没有考虑非解耦液压底座的设计，因为它们不包括解耦器流体旁路系统并且没有解耦器产生的噪音。
自运行的液压底座发出的听得见的解耦器噪音的总量取决于很多因素，包括相对泵送力、捕获格栅之间的间隔和解耦器面积、解耦器在操作中的速度等。在所有其他事情同等的前提下，所产生噪音是解耦器设计自身的函数。最为相关的因素为在解耦器部件之间接触的表面面积总量以及解耦器自身的相对硬度。
以最为简单的解耦器设计开始，其是基本平坦的橡胶垫圈，当解耦器被迫抵靠一个格栅表面时，相对接触面积最大，使得所有的点同时接触。从而，平坦解耦器在特定的液压底座组件中倾向于产生最高的噪音级别。这能够通过使用更加柔软的橡胶混合物降低，但是当在最大液压压力之下时，这个更加柔软材料的相对弯曲随同减少噪音级别的同时也降低了性能。
历年来，很多技术已经被试用以降低操作噪音级别的同时保持性能。一种选择，经常称为“捕获型(captured)”解耦器设计，具有构建有厚的外部周边肋(当装配后，该外部周边肋被预压在捕获格栅之间)以及较薄的中心平坦部分(在操作过程中，该中心平坦部分在格栅板之间振动)的解耦器。典型地，横截面类似于I型梁或者其衍生物。该设计能够在基本平坦解耦器上降低噪音级别，但是总体噪音仍然可探测到的，并且捕获型设计概念不允许真正的“解耦”操作，因为捕获型周边本质上密封了流体的旁路。
各种不规则的表面模式也被试用过，诸如一些小的凸起的模式，但是结果通常低于预期效果。具有这些自由浮动的解耦器设计的共同主题已经成为连续的平坦周边边缘，该连续的平坦周边边缘相对于格栅板形成所需的密封，同时各种表面不规则性被定位在密封边缘内侧以与格栅模式对接。具有这种设计方法的主要缺点是，解耦器的周边总体构成在笼格栅与解耦器之间的连续接触的最大面积。所以，在内部区域中，不管什么样的几何形状被应用至解耦器表面，平坦周边在其运行过程中持续产生令人讨厌的接触噪音。
在图6到图9中示出的本解耦器300通过几个方式克服了这些问题。第一设计特性是周边302不再是连续的平坦表面，而是理想化地不是平坦的并且优选地构造有波浪状的形式。这个特性使得该解耦器以远小于完整平坦周边轮廓的总面积的多个小碎片接触格栅的周边。这使得显著减少初始接触噪音。液压压力然后使得波浪状边缘变形，相对于格栅将它们按压平坦并且形成必要的密封。边缘几何形状被形成，从而在没有折皱的情况下使得压力将解耦器周边302变平，在没有损失的情况下保证合适的密封。这通过以下方式实现：将“波浪形”细节从解耦器本体的周边拉伸至内部304(以交替的方式)，以形成由较厚部分划界的波峰与波谷的模式，允许边缘容易变形而不会折皱。这提供了必要的密封而没有实质的能量损失。贯穿解耦器本体300的变化厚度也有助于防止永久变形，永久变形可能潜在地使铸造有波浪形轮廓但是通体相同厚度的解耦器“变平坦(flattenout)”。
在附图中示出解耦器几何形状的优选形式的两个实例(图6中解耦器300以及图7到图9中解耦器300’)。如在图中所显见，表面轮廓或者波浪类似轮廓不是一系列的平行波纹(例如，不是均匀的)，而是随着波浪前进在解耦器的宽度维度上(亦即，暴露于压力下的表面)，波峰与波谷优选地平滑地成轮廓并且分开/聚合。本领域的技术人员将意识到：在任何应用中，设计细节可能需要发展以定制化制作特殊特性至应用中。本发明在几个方面有别于现有技术。相比于常规平坦的解耦器，并且尤其是切开解耦器，切开解耦器允许在最高压力下流体的一些窜气(blow-by，窜流)以减少噪音但是牺牲了性能，该解耦器设计提供优良的欢笑噪音减小效果而没有改变阻尼轮廓以及波峰阻尼幅度。不管部署的穿孔模式如何，带轮廓的表面减小了与较高以及较低板的接触面积。解耦器300能够由与常规解耦器相同的材料制成，亦即，通常使用弹性或者橡胶材料。解耦器300不需要表面不规则性，诸如凹陷或者凸起以减弱噪音，这改进了生产并且减少了模具污垢。相对于“捕获型”解耦器设计，“捕获型”解耦器使用固定周边并且移动中心部分以减少噪音，但是倾向于在不期望的低频率振动中产生阻尼，该解耦器提供了完全解耦的设计。
特别设计的表面轮廓(其引入波浪形周边轮廓)使与较高及较低穿孔板接触的初始表面最小化，并且类似波浪形式的解耦器显著地减小初始接触噪音。在实现初始接触之后，来自于泵送流体的液压压力用于使波浪形边缘平坦并且形成所需的密封以促使流体经过惯性轨道。边缘几何形状保证：液压压力将密封解耦器周边，而不会折皱并且没有流体损失。穿过解耦器横截面的可变化的厚度可确保：解耦器300不会随着时间“变平坦”(防止永久变形)并且减少解耦器的噪音降低性质。
本公开在几个方面有别于现有技术。相比于常规平坦解耦器，并且尤其是切开解耦器，切开解耦器允许在最大压力下流体的一些窜气以减少噪音但是牺牲了性能，该解耦器提供优良的欢笑噪音减弱而没有改变阻尼轮廓以及峰值阻尼幅度。带轮廓的表面最小化与较高及较低板的接触面积，不管部署的穿孔模式如何。本设计能够由与常规解耦器相同的材料制成。新的解耦器不需要表面不规则性(诸如凹陷或者凸起)以使得噪音降低，其改进了生产并且减少了模具污垢。相对于“捕获型”解耦器设计，“捕获型”解耦器使用固定的周边并且移动中心部分以减少噪音，但是倾向于在不期望的低频率振动中产生阻尼，新的解耦器提供了完全解耦的设计。
特别设计的表面轮廓(其引入波浪形周边轮廓)使与较高及较低穿孔板接触的初始表面最小化。在实现初始接触之后，来自于泵送流体的液压压力用于使波浪形边缘平坦并且形成所需的密封以促使流体经过惯性轨道。通过解耦器横截面的可变厚度确保：解耦器不会随时间“变平坦”并且减少解耦器的噪音降低性质。
已经参照优选实施例描述了本公开。人们一旦阅读并且理解本说明书，将想到一些变化和变形。本公开意在包括所有这样的变化和变形，只要它们落入所附权利要求或者其等同物的范围中。

Claims (20)

1.一种在液压阻尼底座中使用的解耦器，包括：
本体，所述本体包括具有以交替方式总体呈波浪形的轮廓以形成波峰与波谷的模式的非平面构造的周边表面并包括内部区域，所述内部区域从所述周边表面向内延伸并且也具有非平面构造。
2.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述本体具有细长的、总体呈椭圆的形状。
3.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述本体具有变化的厚度。
4.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述非平面构造是以交替方式从所述解耦器本体的周边至内部的总体呈波浪形的轮廓以形成波峰与波谷的模式。
5.根据权利要求4所述的解耦器，其中，所述波峰与波谷的模式由较厚部分划界。
6.根据权利要求4所述的解耦器，其中，所述波峰与波谷的模式是不规则的。
7.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述本体由弹性材料形成。
8.根据权利要求7所述的解耦器，其中，所述弹性材料包括橡胶。
9.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述本体具有贯穿其横截面的变化的厚度。
10.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述本体具有相对的第一和第二表面，所述第一和第二表面具有充分大于其间限定的厚度的尺寸，并且所述第一和第二表面中的每个均具有非平面的轮廓。
11.根据权利要求10所述的解耦器，其中，所述第一和第二表面的所述非平面的轮廓是总体呈波浪形的轮廓。
12.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述本体的所述内部区域的所述非平面构造包括非平行波纹。
13.根据权利要求12所述的解耦器，其中，穿过所述本体的所述内部区域的所述非平行波纹是平滑地成轮廓的。
14.根据权利要求12所述的解耦器，其中，穿过所述本体的所述内部区域的所述非平行波纹相对于彼此分开并聚合。
15.根据权利要求1所述的解耦器，其中，所述本体的所述内部区域的所述非平面构造包括不均匀的非平行波纹。
16.一种阻尼器组件，包括：
壳体，所述壳体具有分隔壁，所述分隔壁分离第一和第二腔室，所述第一和第二腔室通过旁路开口和细长路径而彼此选择性流体连通；以及
解耦器，所述解耦器操作性地与所述细长路径相关联并且选择性地定位以打开或者关闭所述旁路开口，所述解耦器具有非平面的、波浪形周边轮廓。
17.根据权利要求16所述的阻尼器组件，其中，所述解耦器具有不规则的周边。
18.根据权利要求16所述的阻尼器组件，其中，所述解耦器具有变化的厚度。
19.根据权利要求16所述的阻尼器组件，其中，所述解耦器的非平面的轮廓从其周边延伸至内部。
20.根据权利要求19所述的阻尼器组件，其中，所述非平面的轮廓包括一系列的波峰与波谷。
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