CN106286662B - 一种发动机悬置减震器 - Google Patents

Abstract

一种发动机悬置减震器，包括外管、内管和橡胶层，所述外管由镁合金材料制作；外管管壁的厚度大于橡胶层的厚度；镁合金材料由主体元素镁、辅助元素铝、锰、锌和杂质元素铁、镍、铜、钙组成；其有益效果是采用镁合金外管作为消震的主要材料，同时调整外管、橡胶层和内管的体积比，可有效吸震、减震和减少噪音；镁合金材料在采纳辅助元素后吸收了杂质元素，可以使镁合金内部微晶体内部产生不规则微观缺陷，使发动机本身产生的震动和噪声在经过镁合金材料时将大量能量转成热能而耗散，从而达到减震降噪的功能；其减振效果特别明显，特别是有效的解决了传统橡胶减振结构无法消除发动机振动源自身振动和发动机突然加速时横向剧烈摆振的顽症。

Description

一种发动机悬置减震器

技术领域

本发明涉及汽车发动机悬置设备技术领域，特别是一种发动机悬置减震器。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对汽车的要求也越来越高。包括有汽车的动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、通过性等性能的要求。减震器是安装在车体与负重轮之间的一个阻尼系统，其作用是衰减车体的振动并阻止共振情况下车体振幅的无限增大，能减小车体振动的振幅和振动次数，同时还可降低噪音，因而能延长弹性元件的疲劳寿命和提高人乘车的舒适性。

大多数轿车的悬架内都装有减震器，目前采用最广泛的是液力减震器，又称筒式液力减振器，现简称为筒式减振器。根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。而筒式减震器工作压力仅在2.5～5MPa，但是它的工作性能稳定而在现代的汽车上得道广泛的应用。筒式减振器又可以分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。减震器的阻尼力越大，振动消除得越快，但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥；还可能导致连接件及车架损坏。通常为了保证伸张过程内产生的阻尼力比压缩行程内产生的阻尼力大得多，所以伸张阀弹簧刚度和预紧力比压缩阀大；在同样油压力作用下，伸张阀及相应的通常缝隙的同道截面积总和小于压缩阀及相应的通常缝隙的通常截面积总和。这样也保证了悬架在压缩行程内，减震器的阻尼力较小，以便充分利用弹性元件的弹性来缓和冲击；在伸张行程内，减震器的阻尼力应较大，以求迅速减振。由于汽车行驶的路面状况不同，所用的减震器要求也会有所不同，因而产生了多种减震器。

磁悬浮式减震器。磁悬浮减震器的弹性介质是两块同极相对的高强度永久磁铁。两磁铁间的排斥力即为减震器的弹性力，它随着两磁铁间的距离减小而增大。它具有很好的非线性刚度特性，而且可根据负载自动调整弹簧刚度特性及车身高度，能进一步改善汽车的行驶平顺性；由于城市路况较好，路面对轿车车轮的冲击绝大数属于小位移激振，大位移激振较少。这就要求减震弹簧的小变形时较软，而大变形时较硬，具有非线性刚度特性，减震效果有限。

橡胶减震器。虽然说采用橡胶作为隔振、吸声和冲击的弹性元件，迄今至少已有五十多年的历史了，但是它的作用是得到肯定的。橡胶减震器所采用的弹性材料――减震橡胶，属于高分子聚合材料，具有特殊的性能，由于软长的链状分子的排列结构，使得不需要很复杂的形状就能获得优良的弹性性能。在一定范围内，可以把橡胶减震器作为线性看。橡胶减震器是通过橡胶物体的物理变形来吸收冲击振动的，技术上比较成熟。使得橡胶减震器的减震效果已经达到极限，无法进一步提高减震效果。

可调阻尼减震器。可调阻尼减震器可以分为有级可调阻尼减震器和无极可调阻尼减震器，阻尼减震器有两种调节方法，一种是通过改变节流孔的大小调节阻尼，另一种是通过改变减震液的粘性调节阻尼。它们是根据汽车在路面上的行驶情况，对减震器的阻尼进行相对应的调节。这种减震器技术要求高，舒适性强，平顺性好等优点。但是结构复杂，成本高，维修费用也高。

长期以来，人们只考虑如何减少外来冲击而消除震动和噪声，而没有考虑如何减少内部的震动和噪声。因而传统减震器只能有效消减正向振动，而对于发动机自身的振动源振动源不能产生任何效果，对于扭摆振动的消减效果也非常差；现有的橡胶减震器的减震效果无法得到进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述问题，提供一种消减发动机振动源自身振动和横向扭摆的发动机悬置减震器技术方案，以便进一步消除震动和噪声。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种发动机悬置减震器，包括外管、内管和粘接在外管和内管之间的橡胶层，其特征在于所述外管由镁合金材料制作；所述外管管壁的厚度大于橡胶层的厚度。

所述镁合金外管、橡胶层和内管的体积比为8:1:1。

所述发动机悬置减震器中的橡胶层与镁合金外管内壁粘接接触面为波浪形状接触面，橡胶层的侧面外表面为向内凹陷的弧面形状侧面外表面。

所述镁合金材料为吸震镁合金材料，其化学成分由主体元素、辅助元素和杂质元素组成，其中主体元素为镁，辅助元素为铝、锰、锌，杂质元素为铁、镍、铜、钙。

所述镁合金材料的各化学成分在镁合金总量中的质量百分比含量为：辅助元素AL6%-8%、Mn0.45%-0.55%、Zn0.45%-0.55%以及杂质元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量为Mg。

进一步的，所述镁合金材料的各化学成分在镁合金总量中的质量百分比含量为：辅助元素AL7%、Mn0.5%、Zn0.5%以及杂质元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量为Mg。

所述镁合金材料的制备工艺方法如下。

⑴将主体元素材料镁锭完全熔化，得到镁液。

⑵将辅助元素材料铝锭、锰锭和锌锭预热至120-130℃，然后加入到完全熔化的镁液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合金主辅元素熔融液，其中搅拌时间为40-50分钟。

⑶将杂质元素材料铁锭、镍锭、铜锭、钙锭预热至180-220℃，然后加入到主辅元素熔融液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合主辅杂元素金熔融液，其中搅拌时间为60-70分钟。

⑷将镁合金熔融液冷却，得到镁合金材料；或者将模具预热后将镁合金熔融液直接注入定量浇注系统，通过液态模锻成型制成发动机悬置减震器的镁合金外管。

本发明的有益效果是采用吸震镁合金材料制作发动机悬置减震器外管，以镁合金外管作为消震的主要材料，同时调整外管、橡胶层和内管的体积比，从而达到有效吸震、减震和减少噪音的目的；本发明所采用的吸震镁合金材料在采纳辅助元素后吸收了杂质元素，这样可以使镁合金内部微晶体内部产生不规则的微观缺陷，使发动机本身产生的震动和噪声在经过镁合金材料时将大量能量转成热能而耗散，从而达到减震降噪的功能。这种新型镁合金发动机悬置与传统减振橡胶的发动机悬置在东风汽车上作对比试验，减振效果特别明显，特别是有效的解决了传统橡胶减振结构无法消除发动机振动源自身振动和发动机突然加速时横向剧烈摆振的顽症。

附图说明

图1为本发明发动机悬置减震器的剖面结构示意图。

图中：1.外管、2.内管、3.橡胶层、4.波浪形状接触面、5.弧面形状侧面外表面。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1。

如图所示，制作一种发动机悬置减震器，包括外管1、内管2和粘接在外管和内管之间的橡胶层3，其特征在于所述外管1由镁合金材料制作；所述外管管壁的厚度大于橡胶层的厚度；本实施例将所述镁合金外管1、橡胶层3和内管2的体积比做成为8:1:1；橡胶层3和内管2采用常规材料制作，这样可使镁合金外管1作为主要消震力量，有效消除震动和噪声。

实施例2。

如图所示，将发动机悬置减震器中的橡胶层3与镁合金外管1内壁粘接接触面做成为波浪形状接触面4，将橡胶层的侧面外表面做成为向内凹陷的弧面形状侧面外表面5。这样橡胶层3在接受到震动冲击时可将震动通过波浪形状接触面4有效传递给镁合金外管1，橡胶层3在受到冲击变形时的变形空间可以由向内凹陷的弧面形状侧面外表面5向外变形，从而消化变形所需要的消震胀形空间，而不会使橡胶层3向外突出。

实施例3。

制作一种吸震镁合金材料，其化学成分由主体元素、辅助元素和杂质元素组成，其中主体元素为镁，辅助元素为铝、锰、锌，杂质元素为铁、镍、铜、钙。

所述镁合金材料的各化学成分质量在镁合金材料总量中的百分比含量为：辅助元素AL6%、Mn0.45%、Zn0.45%，杂质元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量为Mg。

所述镁合金材料的制备工艺方法如下。

⑴将主体元素材料镁锭完全熔化，得到镁液。

⑵将辅助元素材料铝锭、锰锭和锌锭预热至120℃，然后加入到完全熔化的镁液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合金主辅元素熔融液，其中搅拌时间为40分钟。

⑶将杂质元素材料铁锭、镍锭、铜锭、钙锭预热至180℃，然后加入到主辅元素熔融液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合主辅杂元素金熔融液，其中搅拌时间为60分钟。

⑷将镁合金熔融液冷却，得到镁合金材料。

或者将发动机悬置减震器中的镁合金外管模具预热，然后将镁合金主辅杂熔融液直接注入定量浇注系统，通过液态模锻成型制成发动机悬置减震器的镁合金外管。

这样加入适量的杂质元素，可以使镁合金内部微晶体内部产生局部不规则排列，杂质原子与其它原子之间会产生机械静滞后型位错，使发动机本身产生的震动和噪声在经过镁合金材料时将能量转成热能而耗散，从而达到减震降噪的效果·。

实施例4。

制作一种吸震镁合金材料，其化学成分由主体元素、辅助元素和杂质元素组成，其中主体元素为镁，辅助元素为铝、锰、锌，杂质元素为铁、镍、铜、钙。

所述镁合金材料的各化学成分质量在镁合金总量中的百分比含量为：辅助元素AL7%、Mn0.5%、Zn0.5%以及杂质元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量为Mg。

所述镁合金材料的制备工艺方法如下。

⑴将主体元素材料镁锭完全熔化，得到镁液。

⑵将辅助元素材料铝锭、锰锭和锌锭预热至125℃，然后加入到完全熔化的镁液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合金主辅元素熔融液，其中搅拌时间为45分钟。

⑶将杂质元素材料铁锭、镍锭、铜锭、钙锭预热至200℃，然后加入到主辅元素熔融液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合主辅杂元素金熔融液，其中搅拌时间为65分钟。

⑷将镁合金熔融液冷却，得到镁合金材料。

或者将发动机悬置减震器中的镁合金外管模具预热，然后将镁合金主辅杂熔融液直接注入定量浇注系统，通过液态模锻成型制成发动机悬置减震器的镁合金外管。

实施例5。

制作一种吸震镁合金材料，其化学成分由主体元素、辅助元素和杂质元素组成，其中主体元素为镁，辅助元素为铝、锰、锌，杂质元素为铁、镍、铜、钙。

所述镁合金材料的各化学成分质量在镁合金材料总量中的百分比含量为：辅助元素AL8%、Mn0.55%、Zn0.55%，杂质元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量为Mg。

所述镁合金材料的制备工艺方法如下。

⑴将主体元素材料镁锭完全熔化，得到镁液。

⑵将辅助元素材料铝锭、锰锭和锌锭预热至130℃，然后加入到完全熔化的镁液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合金主辅元素熔融液，其中搅拌时间为50分钟。

⑶将杂质元素材料铁锭、镍锭、铜锭、钙锭预热至220℃，然后加入到主辅元素熔融液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合主辅杂元素金熔融液，其中搅拌时间为70分钟。

⑷将镁合金熔融液冷却，得到镁合金材料。

或者将发动机悬置减震器中的镁合金外管模具预热，然后将镁合金主辅杂熔融液直接注入定量浇注系统，通过液态模锻成型制成发动机悬置减震器的镁合金外管。

对比试验。

将本发明采用镁合金外管制作的发动机悬置减震器与传统橡胶悬置减震器进行对比试验，结果如下表。

自身减震及正向减震衰减率比较表。

由表可见，①本发明具可以显著的减少发动机振动源的自身振动，而传统橡胶减震器不具有吸收发动机振动源自身振动的特性。

②在发动机怠速工况低频率大振幅区域，本发明的正向减震的效果比传统橡胶减震器的减震衰减率高出了4.5倍。

③在发动机中、高频振动区域，本发明正向振动传导的减震衰减率远远小于传统橡胶减震器的正向减震衰减率。

扭摆减震衰减率比较表。

可见，新材料镁合金外管减震器解决了传统橡胶减震器无法消除发动机突然加速时产生的横向剧烈扭摆振动的顽症；本发明新材料镁合金外管发动机悬置减震器可以显著大幅度减少发动机在各种运行工况下的横向扭摆震动。

试验现场的直观视觉和亲身体验，也可明显感受到新型复合材料镁合金制作的新结构的发动机悬置减震器能直接降低发动机的振动强度。

通过试验报告结果可以看出新型复合材料镁合金制作的新结构发动机悬置减振器，减振效果远远优于原车传统橡胶结构的减振器，不但同样具有传统橡胶减振的发动机悬置正向减振和逆向隔振的双向减振的性能特性。更是能夠直接大辐度的降低发动机振动源自身的振辐。这是一般传统橡胶结构的发动机悬置减振器所不能具有的特性，在对比试验现场观察原车传统的橡胶结构的发动机悬置在各种运行工况下，发动机的振动振辐非常大、且在发动机在突然加速时发动机的横向扭摆非常严重。当换上新型复合材料新结构的发动机悬置后，发动机在各种运行工况下的振动振辐显著减小，而且发动机在突然加速时横向扭摆基本消失了，也就是说发动机振动源产生了显著的振动衰减，自身振动明显大辐度降低。

Claims (3)

1.一种发动机悬置减震器，包括外管（1）、内管（2）和粘接在外管和内管之间的橡胶层（3），其特征在于所述外管（1）由镁合金材料制作；所述外管管壁的厚度大于橡胶层的厚度；所述橡胶层（3）与镁合金外管（1）内壁粘接接触面为波浪形状接触面（4），橡胶层（3）的侧面外表面为向内凹陷的弧面形状侧面外表面（5）。

2.根据权利要求1所述的发动机悬置减震器，其特征在于所述镁合金外管（1）、橡胶层（3）和内管（2）的体积比为8:1:1。

3.根据权利要求1或2所述的发动机悬置减震器，其特征在于所述镁合金外管由镁合金材料制作，所述镁合金材料的各化学成分质量在镁合金总量中的百分比含量为：辅助元素AL7%、Mn0.5%、Zn0.5%，杂质元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量为Mg；其制备方法包括如下四大步骤：⑴将主体元素材料镁锭完全熔化，得到镁液；⑵将辅助元素材料铝锭、锰锭和锌锭预热至120-130℃，然后加入到完全熔化的镁液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合金主辅元素熔融液，其中搅拌时间为40-50分钟；⑶将杂质元素材料铁锭、镍锭、铜锭、钙锭预热至180-220℃，然后加入到主辅元素熔融液中，将所有材料全部熔融，再搅拌均匀，除去表面浮渣，得到镁合金主辅杂元素熔融液，其中搅拌时间为60-70分钟；⑷将外管模具预热，然后将镁合金主辅杂熔融液直接注入定量浇注系统，通过液态模锻成型制成发动机悬置减震器的镁合金外管。