CN105065527A - 带隔膜空气弹簧隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带隔膜空气弹簧隔振器，所述的隔振器包括内部隔膜和外壳，所述的内部隔膜上有阻尼小孔，将内部的空气分为上下两部分，所述的阻尼小孔能够实现上端气囊与下端气囊的气体交换，所述的外壳上部分根据抛物线设计，中部为锯齿形，底部根据样条曲线设计。本发明利用空气弹簧的减振机理，上气囊近于封闭，动态响应快，能有效的隔离冲击振动；下气囊在隔振器变形过程中逐渐被压缩封闭，实现双气囊减振，减振效率高，减振效果好。

Description

带隔膜空气弹簧隔振器

技术领域

本发明涉及一种可以抗冲击振动的带隔膜空气弹簧隔振器，属于机械结构设计领域。

背景技术

随着超精密加工，精密仪器及电子设备等技术的发展，对环境的振动和冲击防护提出越来越高的要求。尤其是对于系统越来越庞大复杂的电子设备，其振动敏感部件或线路板都要进行独立隔振，以保证设备能正常工作。现代的很多电子设备都朝着轻量化和便携式的方向发展，对于工作在运动环境中的电子设备来说，振动与冲击问题更显得尤为重要。

冲击隔离技术涉及到在国民经济的各个部门，不仅仅有电子工业，还有如交通运输、建筑工程、机械工业、精密仪器、乃至产品包装业。因此，冲击隔离技术的研究，抗冲击元件的开发，具有非常重要的现实意义，具有非常广泛的应用背景。常见的冲击隔离技术主要分为两类，主动隔振和被动隔振。主动隔振是把振源与地基隔离开来以减少它对周围的影响；被动隔振是减少外界振动对设备的影响。本发明的电子设备的冲击振动隔离涉及的是被动隔振技术。

目前比较常用的隔振抗冲击元件主要有：金属弹簧、橡胶减振器、钢丝绳减振器、油压阻尼器和各种类型的缓冲器等。本发明考虑到电子设备处于冲击工况下，选用非线性较强的空气弹簧隔振器。空气弹簧是以气体(通常为空气)为介质，利用气体的可压缩性提供回复力。空气弹簧大致分为囊式和膜式两类，主要依靠压缩空气起减振作用，刚度随载荷的变化而变化，是一种强非线性的减振元件。目前空气弹簧主要为运用于汽车，客车悬架中，这种大型的空气弹簧通常带有附加气室，结构复杂；也有用于移动硬盘中的微型空气弹簧，通常此类空气弹簧的结构单一，气密性不好。

与现有的空气弹簧隔振器相比，本发明利用空气弹簧的减振机理，上气囊近于封闭，动态响应快，能有效的隔离冲击振动；下气囊在隔振器变形过程中逐渐被压缩封闭，实现双气囊减振，减振效率高，减振效果好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减振效率高，双气囊减振的带隔膜空气弹簧隔振器，用以提高电子设备的抗冲击性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于电子设备的带隔膜空气弹簧隔振器，包括外壳2，在所述外壳2内设置有将所述外壳2内部的空气分为上下两个气囊的内部隔膜1；在所述内部隔膜1上设有用于实现上端气囊与下端气囊气体交换的若干个阻尼小孔3；所述上气囊的外壳部分根据抛物线曲线设计；所述下气囊的外壳部分分为上下两部分，上部分为锯齿形结构，下部分根据贝塞尔曲线设计。

进一步，所述上气囊的抛物线曲线为二次曲线，所述下气囊的上部锯齿形结构的锯齿夹角为900，所述下气囊的下部结构由两段二次贝塞尔曲线组成。

进一步，所述内部隔膜1的材料为紫铜。

进一步，所述内部隔膜1的厚度为0.2mm。

进一步，所述阻尼小孔3的半径为0.5mm。

进一步，所述阻尼小孔3的数量为5个，其中4个沿着圆周分布，1个在隔膜中间。

进一步，所述外壳2的材料为天然橡胶，硬度为邵氏35。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明利用空气弹簧的减振机理，分为上下气囊，上下气囊之间通过阻尼小孔连通，气密性好，能有效的隔离冲击振动，减振效率高；本发明上气囊的外壳采用抛物线设计，在压缩过程中具有良好的非线性特点，使上气囊具有很强的瞬态吸振能力；本发明下气囊的锯齿外壳表现良好的压缩性，动态响应快，使下气囊迅速被压缩，并且减振位移大，减振效果好；下气囊底部通过样条曲线设计增强了本发明的非线性，保证了良好的隔振性能。本发明对安装平面无特殊安装要求，安装方便。

附图说明

图1是本发明所述隔振器的三维轴测图。

图2是本发明所述隔振器的剖视图。

图3是图2中A处局部放大图。

图4是图2中B处局部放大图。

图5是本发明内部隔膜的三维示意图。

图6是本发明隔振器的安装示意图。

图中有：1、内部隔膜；2、外壳；3、阻尼小孔；4、带隔膜空气弹簧。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明带隔膜隔振器的结构作进一步的详细说明。

参见图1、图2和图5，本发明一种带隔膜空气弹簧隔振器，该隔振器包括内部隔膜1和外壳2，内部隔膜1上有阻尼小孔3，将内部的空气分为上下两部分，阻尼小孔3能够实现上气囊与下气囊的气体交换，上气囊的外壳部分根据抛物线曲线设计；下气囊的外壳部分分为上下两部分，上部分为锯齿形结构，下部分根据样条曲线设计。参见图3，本发明所述隔振器上端与电子设备底部接触，下端置于基体上(底面或其他设备表面)。该隔振器结构简单，动态响应快，利用双气囊减振，能有效的隔离冲击振动，减振效率高。当外部冲击作用于本发明的隔振器上时，由于抛物线外壳构成的上气囊密封性好，并且在压缩过程中具有良好的非线性特点，能够进行瞬态吸振。当隔振器被继续向下压缩，下气囊被封入一定量空气，由于锯齿外壳表现良好的压缩性，动态响应快，下气囊能够迅速压缩，并且上下气囊间通过阻尼小孔实现气体流通，从而使气囊内气体压强快速增大，以平衡外部冲击，并且减振位移大，减振效果好。底部的样条曲线设计更增强了本发明的非线性。因此，本发明不仅具有良好的轴向和径向刚度特性，而且具有很强的非线性，保证良好的隔振性能。

如图3，本发明隔振器上气囊的外部侧轮廓根据抛物线曲线设计，抛物线满足式(1)：

y＝x²式(1)

式(1)中：y表示外壳上端内轮廓的曲线表达式，x表示曲线表达式中的变量，-√2≤x≤√2，起点为E，终点为F。抛物线坐标系为局部坐标系，坐标原点为O点，X轴、Y轴的方向如图3所示，其中，Y轴与水平方向的夹角为10°。外壳上端的外部轮廓和内部轮廓相同为等距曲线。

本发明隔振器下气囊的外壳上部分为锯齿形结构，其中，锯齿夹角为90°，在实现大减振位移的同时保证了良好的刚度特性。下气囊的外壳下部分是根据Bezier(翻译中文为贝塞尔)曲线设计，由两段2次Bezier曲线组成，满足式(2)：

$P\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}{(1-t)}^2{P}_0+2t(1-t)P_1+t^2{P}_2\\ {(1-t)}^2{P}_0+2t(1-t)P_3+t^2{P}_4\end{array}\right.$ 式(2)

式(1)中：P(t)表示外壳底端曲线表达式，t表示曲线表达式中的变量，0≤t≤1。由P(t)表达式可见，该曲线由两段2次Bezier曲线组成。P₀、P₁、P₂、P₃和P₄外壳底端内外轮廓的Bezier曲线的控制点，其中P₀、P₁和P₂连线为轮廓底端外部Bezier曲线的特征多边形，P₀、P₃和P₄连线为轮廓底端内部Bezier曲线的特征多边形。

在本发明中，内部隔膜1的材料为紫铜，厚度为0.2mm。紫铜易于加工，实现上下气囊的分隔，保证气密性，有效隔离冲击振动。内部隔膜1上的阻尼小孔3半径为0.5mm，数量为5个，其中4个沿着圆周分布，1个在隔膜中间。阻尼小孔3能实现上下气囊的连通，实现双气囊隔振。本发明的外壳1材料为天然橡胶，硬度为邵氏35。天然橡胶的刚度较大，保证合适的隔振刚度。

隔振器的整体为一个弹性构件，可由模具进行注塑加工而成，内部隔膜置于模具中一体成型，注塑材料为天然橡胶。使用时，可以将2个隔振器置于需要隔振的电子设备底部。如图6所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (7)

1.带隔膜空气弹簧隔振器，其特征在于：包括外壳(2)，在所述外壳(2)内设置有将所述外壳(2)内部的空气分为上下两个气囊的内部隔膜(1)；在所述内部隔膜(1)上设有用于实现上端气囊与下端气囊气体交换的若干个阻尼小孔(3)；所述上气囊的外壳部分根据抛物线曲线设计；所述下气囊的外壳部分分为上下两部分，上部分为锯齿形结构，下部分根据贝塞尔曲线设计。

2.根据权利要求1所述的带隔膜空气弹簧隔振器，其特征在于：所述上气囊的抛物线曲线为二次曲线，所述下气囊的上部锯齿形结构的锯齿夹角为90°，所述下气囊的下部结构由两段二次贝塞尔曲线组成。

3.根据权利要求1所述的带隔膜空气弹簧隔振器，其特征在于：所述内部隔膜(1)材料为紫铜。

4.根据权利要求1所述的带隔膜空气弹簧隔振器，其特征在于：所述内部隔膜(1)厚度为0.2mm。

5.根据权利要求1所述的带隔膜空气弹簧隔振器，其特征在于：所述阻尼小孔(3)的半径为0.5mm。

6.根据权利要求1所述的带隔膜空气弹簧隔振器，其特征在于：所述阻尼小孔(3)的数量为5个，其中4个沿着圆周分布，1个在隔膜中间。

7.根据权利要求1所述的带隔膜空气弹簧隔振器，其特征在于：所述外壳(2)的材料为天然橡胶，硬度为邵氏35。