CN107076252B - 具有多柱液压系统的阻尼垫 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压阻尼垫(10)，其包括：‑至少两个液体柱(13.1‑13.N)，‑每个柱(13.1‑13.N)具有与能够液压膨胀的称为主膨胀室的液压做功第一室(15)连通的端部，该主膨胀室(15)被所有的液体柱(13.1‑13.N)共用，‑每个液体柱(13.1‑13.N)的另一个端部与每个液体柱专有的液压补偿第二室(16.1)连通，称为专有膨胀室(16.1)的这些第二室也能够液压膨胀，专有膨胀室(16.1)中的至少一个的膨胀劲度(Kmi)约为主膨胀室(15)的膨胀劲度(Kg)或大于主膨胀室(15)的膨胀劲度(Kg)。

Description

具有多柱液压系统的阻尼垫
技术领域
本发明涉及一种具有多柱液压系统的阻尼垫。本发明是对于机动车辆中的发动机悬架特别有利但不排他的应用。
背景技术
正如例如在文献US 4720086中所描述的那样，常规的液压垫包括单个共振液体柱。还已知以弹性体为基础的阻尼垫，其包括配备有与还含有液体的多个能够膨胀的室连通的多个液体柱的液压系统。因此，文献DE3245653A1和EP0462510教导了配备有具有能够使液体做功的显著膨胀劲度的主膨胀室以及每个柱专有的膨胀室的垫的实施方式。
发明内容
本发明旨在通过提出一种液压阻尼垫来改进现有的垫，其包括：
-至少两个液体柱，
-每个柱的具有与能够液压膨胀的又称为主膨胀室的液压做功第一室连通的端部，该主膨胀室被所有的液体柱共用，
-每个液体柱的另一个端部与每个液体柱专有的液压补偿第二室连通，又称为专有膨胀室的这些第二室也能够液压膨胀，
其特征在于，专有膨胀室中的至少一个的膨胀劲度约为主膨胀室的膨胀劲度或大于主膨胀室的膨胀劲度。
由于专有膨胀室中的至少一个具有高弹性膨胀势能的这种构造，相对于常规液压垫，本发明允许实现具有增加的过滤能力和阻尼能力的垫。因此，根据本发明的垫可以表现出更高的损耗因子最大值，并且/或者在更宽的频带上表现出高水平的损耗因子，并且/或者在多个分开的频带上表现出高水平的损耗因子，这适于在最高频率下的劲度和静态(0Hz处)下的劲度之间这样的差值。根据本发明的垫还可以具有在特定频率附近的动态劲度的一个或多个凹处，其有利于集成有垫的车辆的振动过滤。因此，本发明允许更好地控制车辆中尤其受动力总成悬挂的不同专有模式影响的可察觉的振动水平，特别是由称为“发动机散列(hachis)”的模式所引导的水平，该模式在车辆处严重影响称为“震颤”的性能。更通常地，本发明关于结构和大小的建议允许实现具有对汽车工业中良好的舒适性所需的振动-声学过滤和阻尼性能特别有利的性能规律类别的液压垫。
根据实施例，专有膨胀室中的至少一个的膨胀劲度介于主膨胀室的膨胀劲度的1.2倍和100倍之间。
根据实施例，专有膨胀室中的至少一个的膨胀劲度值介于主膨胀室的膨胀劲度值的0.5倍和1.5倍之间。
根据实施例，专有膨胀室中的至少一个的膨胀劲度小于主膨胀室的膨胀劲度。
根据实施例，主膨胀室的膨胀劲度介于专有膨胀室中的至少一个的膨胀劲度的1.2倍和10倍之间。
根据实施例，专有膨胀室的膨胀劲度中的一对值的至少一个比例至少为2。
根据实施例，专有膨胀室的膨胀劲度中的一对值的至少一个比例至少为5。
根据实施例，至少一个液体柱的至少一个端部在具有截面突然变化的膨胀室中具有喷口。这允许增加负载损耗(perte de charges)。
根据实施例，至少一个液体柱的至少一个端部在具有截面逐渐变化的膨胀室中具有喷口。这允许减少负载损耗。
根据实施例，液体柱配置为产生彼此不同的液压负载损耗。
根据实施例，某些膨胀室具有根据所含液体体积为非线性的液压膨胀能力或膨胀劲度。
根据实施例，垫包括能够膨胀的蛇形管，其同时确保液体柱和专有膨胀室的液压功能。
根据实施例，垫包括用于在高频和/或小振幅处液压分离的系统，这些系统作用于液体柱的效果的全部或部分。
根据实施例，垫包括参与专有膨胀室的形成和保持的盖子(capuchon)，所述盖子能够相对于外部封闭，或者使界定专有膨胀室中的一个的隔膜与大气压力接触。
根据实施例，液体柱和专有膨胀室中的全部或部分定位于主膨胀室的外部区域中。
根据实施例，一个或多个专有膨胀室彼此合并。
本发明还涉及一种组件，其包括第一元件和第二元件，其特征在于，该组件包括根据前述权利要求中任一项所述的垫，该垫包括两个接口区域，其中一个接口区域连接到所述第一元件，另一个接口区域连接到第二元件。
根据实施例，第一元件是发动机，第二元件是车辆结构。
本发明还涉及一种车辆，其包括根据前述变型例中任一个所述的组件。
附图说明
通过阅读下文的描述并且研究附图来更好地理解本发明。所给出的附图对本发明仅是说明性的而非限定性的。
图1是根据本发明的具有多柱液压系统的阻尼垫的功能示意图；
图2是示出根据本发明的阻尼垫的内部区域和外部区域的截面图；
图3至图9示出根据本发明的阻尼垫的液体柱和不同膨胀室的可能布置的示例；
图10a和10b示出根据本发明的阻尼垫的动态劲度和损耗因子的特性曲线以及根据现有技术的具有单个液体柱的阻尼垫的常用特性曲线；
图11a和11b示出按照与图10a和图10b不同的另一配置的根据本发明的阻尼垫的动态劲度和损耗因子的特性曲线以及根据现有技术的单个液体柱的常用特性曲线。
具体实施方式
相同、类似或相似的元件在图与图之间保持相同的参考标记。此外，应当注意到，附图是示意性的，因此并不按照比例。
图1是根据本发明的多柱液压阻尼垫10的功能示意图。该垫10包括参考标记为11和12的两个接口区域。接口区域11，12中的一个连接到发动机，而接口区域11，12中的另一个连接到车辆结构。这些接口区域11，12标注了分别标示为u1和u2的位移和分别标示为F1和F2的力。阻尼垫10在此描述为连接到发动机和车辆结构，然而，该垫10适于设置在车辆或车辆以外的所有组件中，该车辆除了发动机和车辆结构以外还包括能够具有相对位移(débattement)的两个元件。
垫10包括填充有液体的柱13.1-13.N，这些柱各自具有长度li和截面Sci(i对应于柱的下标)。液体柱13.1-13.N具有截面Sci，这些截面可以采用被认为是有用的所有形状，尤其是圆形、正方形或矩形形状。液体柱数的数量N例如介于2和50之间。
每个液体柱13.1-13.N具有与能够进行液压膨胀的称为主膨胀室或做功室的第一液压室15连通的端部。该室15与用于连接到发动机和车辆结构的接口区域11，12接触。该室15被所有液体柱13.1-13.N共用。
每个液体柱13.1-13.N的另一个端部与每个柱13.1-13.N所专用的第二液压室16.1-16.N连通。称为专有膨胀室或补偿室的这些第二室16.1-16.N也能够进行液压膨胀。这些专有膨胀室16.1-16.N之间没有直接的液压连接。
通过以下事实区分做功室与补偿室，当液体可以在除了所述这些室以外流动所经由的这些液体室的壁的位置被阻塞时，即当阻塞或完全阻塞柱和可能的阀系统时，并且当在这种情况下在两个接口区域11和12之间施加相对位移时，即当连接到接口区域11和12的两个结构元件之间，例如在发动机和车辆车身之间施加相对移动时，
则有：
-在此为主膨胀室15的做功室做功，即其所含的液体使其柔性壁在施加在接口11和12上的相对位移的作用下形变；换言之使在图1中以Kg标示的膨胀劲度做功；
-在此为专有膨胀室的补偿室不做功，即所施加的相对位移不会引起其柔性壁的形变；换言之，不使在图1中以Kmi标示的膨胀劲度做功。
包括可形变壁的每个膨胀室15，16.1-16.N通常以所谓的膨胀劲度为特征，该膨胀劲度表示为力的单位比长度的单位、相对于固定的公共参考表面定义，该表面称为活塞表面，其在图1中标示为Sp并且适用于液体室的所有膨胀劲度。主膨胀室15的膨胀劲度标示为Kg。每个液体柱13.1-13.N的专有膨胀室16.1-16.N的膨胀劲度标示为Kmi。此外，在静态工作中并且在没有液体的情况下，垫10等同于标示为Kp的单独承载劲度。应当注意到，垫10在其不实施机电控制回路或反馈回路的情况下具有被动性能。
根据本发明，专有膨胀室16.1-16.N中的至少一个的膨胀劲度Kmi约为主膨胀室15的膨胀劲度Kg或大于主膨胀室15的膨胀劲度Kg。在实施例中，专有膨胀室16.1-16.N中的一个的膨胀劲度Kmi是主膨胀室15的膨胀劲度的1.2倍。可选地，该膨胀劲度Kmi可以显著地更高，例如2倍或3倍，甚至高一个或多个数量级，例如10倍或100倍。专有膨胀室16.1-16.N中的一个的膨胀劲度值可以介于主膨胀室15的膨胀劲度值的0.5倍和1.5倍之间。
此外，专有膨胀室16.1-16.N中的至少一个的膨胀劲度Kmj小于主室的膨胀劲度Kg。优选地，主膨胀室15的膨胀劲度是这个或这些专有膨胀室的膨胀劲度的10倍或20倍或更高，使得相对于主室，这个或这些专有膨胀室相对于表现得像能够产生高压的液压球表现得更像液体储罐。在某些情况下，主室的膨胀劲度Kg是这个或这些专有膨胀室的膨胀劲度Kmj的1.2倍或2倍或5倍。
优选地，专有膨胀室的膨胀劲度中的至少一对值{Kmi，Kmj}的比例至少为2并且有利地至少为5。
如图2所示，主膨胀室15的形状接近球形半壳15’，这限定了两个区域，即朝向球形半壳15’内部转动的内部区域Z1和朝向球形半壳15’的外部转动的外部区域Z2。
在图3至图9所示的布置示例中，可以根据不同元件(柱13.1-13.N及其专有膨胀室16.1-16.N)的位置并依据其位于朝向主膨胀室15的内部或外部来区分这些情形。将柱13.1-13.N设置在室15的外侧的优点之一是能够给予柱较长的长度li和/或较大面积的截面Sci。实际上，实现较长的长度的柱的方法之一是在必要时使其盘绕多圈。对于在此示出的所有示例，考虑到活塞的表面是二十左右平方厘米，表征主膨胀室15的膨胀劲度Kg例如约为每毫米100牛顿。
更准确地，在图3所示的实施方式中，垫10包括两个液体柱13.1和13.2。第一液体柱13.1及其专有膨胀室16.1朝向主膨胀室15的内部定位，而另一个液体柱13.2及其专有膨胀室16.2朝向主膨胀室15的外部定位。第二柱13.2例如在连接到主膨胀室15的上部分处。
在图4所示的实施方式中，垫10包括两个液体柱13.1和13.2。这两个液体柱13.1和13.2朝向主膨胀室15的内部定位。对应的两个膨胀室16.1和16.2也朝向主膨胀室15的内部定位。
在图5所示的实施方式中，垫10包括两个液体柱13.1和13.2。两个液体柱13.1和13.2朝向主膨胀室15的内部定位。第一液体柱13.1的专有膨胀室16.1朝向主膨胀室15的内部定位；而第二柱13.2的专有膨胀室16.2朝向主膨胀室15的外部定位。
在图6所示的实施方式中，垫10包括两个液体柱13.1和13.2。第一柱13.1朝向主膨胀室15的内部转动。第二柱13.2朝向主膨胀室15的外部转动。两个专有膨胀室16.1，16.2朝向主膨胀室15的内部转动。这两个膨胀室16.1，16.2例如同心地旋转围绕垫10的竖直轴线X，并且各自圈定体积(柱13.1的室是体积A，柱13.2的室是体积B)。在专有膨胀室16.1和16.2的位置处参与形成和保持的盖子19可以相对于外部封闭或者使界定室16.1的隔膜的外侧经由开口与大气压力接触。这种布置的优点之一是允许有至少一个外部柱(因此，潜在的体积大的外部柱)，同时允许专有膨胀室16.1，16.2设置在有限的空间内。此外，根据变型实施例，允许界定专有室16.1和16.2的可形变壁可以基于相同的材料段制成。
在与图6所示的实施方式接近的图7所示的实施方式中，垫10包括三个柱13.1，13.2，13.3。专有膨胀室16.3的膨胀劲度Km3相对于其它两个专有膨胀室16.1和16.2的膨胀劲度Km1，Km2非常小。膨胀室16.3通常由柔软隔膜制成，该隔膜放置在内侧并界定也由全部或部分其它专有膨胀室16.1和16.2所界定的液体体积C。液体柱13.3在外部盘绕多圈。
在图8a所示的实施方式中，垫10包括两个柱13.1和13.2。第一柱13.1及其专有膨胀室16.1朝向主膨胀室15的内部转动，而第二柱13.2及其专有膨胀室16.2朝向主膨胀室15的外部转动。第二柱13.2例如连接到主膨胀室15的下部分处。图8b示出了根据相同的设置方式使用N个柱的情况。因此，得到N-1个液体柱及它们朝向主膨胀室15外部定位的专有膨胀室16.1-16.N。
应当注意到，即对于图6、图8a和图8b所示的实施方式，可以通过在中间结构中设置开口来实现在主膨胀室15和外部液体柱13.2，13.3，13.N之间的连通，该中间结构如在图7中所示的实施方式的情况下那样，相对于下方专有膨胀室分隔主室15。
在图9所示的实施方式中，垫10包括三个液压柱13.1，13.2和13.3。第一柱13.1是具有刚性壁的常规的柱，其一方面通向主膨胀室15且另一方面通向专有膨胀室16.1。其它两个柱13.2和13.3各自由延长的且能够径向膨胀的蛇形管形成，同时确保惯性柱和专有膨胀室的液压功能。柱13.2和13.3在主膨胀室15的内部部分中盘绕。两个柱13.2和13.3的该特定布置允许在柱和对应的专有膨胀室之间不产生液体截面的突然的突变，这减少了单独的负载损耗。在多柱液压垫10的一个或多个共振液压子系统中的负载损耗的减少因此可能是垫的性能规律的最佳调整策略。
图3至图9中所有给出的示例可以很容易地推广到使用N个柱和专有膨胀室16.1-16.N的情况，这些不同元件的全部或部分定位在主膨胀室的外部区域中。此外，如果有必要或适当的情况下，可能合并专有室16.1-16.N中的一个或多个。
在所有情况下，通过分开全部或部分液体柱13.1-13.N并且根据每个柱具有所需要的特异特征，可以考虑安装阀类型的已知系统或用于在高频和/或在小振幅时液压分离的，即用于在液体柱的共振频率以上减小表征垫10的动态劲度的系统。这些阀平行于一个或多个柱13.1-13.N安装，并在液体运动的振幅很小和/或频率很高时使一个或多个柱不连通。
液体柱13.1-13.N中的某些液体柱的端部可能在具有截面突然变换的膨胀室15，16.1-16.N中具有喷嘴。这些截面的突然变化例如由直角喷口构成。例如位于某些柱13.1-13.N的入口和出口处的这些喷口允许产生液压负载损耗。
液体柱13.1-13.N的其它端部可能在具有确保截面逐渐变化的规则弯曲轮廓的膨胀室中具有喷嘴。位于某些柱13.1-13.N的入口和出口处的这些弯曲轮廓允许最小化负载损耗。
有利地，柱13.1-13.N配置为产生彼此不同的液压负载损耗。
某些液压膨胀室15，16.1-16.N可以具有根据室中所含液体体积为非线性的液压膨胀能力(以巴每升表示)或者膨胀劲度。
根据上述某些建议，本发明允许获得例如类似于图10a和图10b中的特性曲线，这些特性曲线分别示出了表征垫的整体性能的动态劲度(以N/m表示)以及损耗因子(无量纲)根据频率的变化。这些曲线的变化将与以虚线示出的共振在相同的频率范围内的具有单个柱的标准液压垫相比较。
对应于施加在垫10的两个固定点11和12之间的相对位移的当前曲线是毫米级的。
这些曲线在此是以0和50Hz之间的示例示出。由于有三个液体柱，因此本发明允许获得多达三个阻尼频率Fr1、Fr2和Fr3，在特性曲线上其效果以不同程度分开。图11a和11b示出了比具有单个柱的常规垫的阻尼峰值(大约10Hz的频率Fr1’处)多产生一个阻尼峰值(大约20Hz的频率Fr2’处)而不增加动态劲度的整体突然变化，并且劲度的最大值受控的增加。
对于示出在图10a、10b、11a和11b中的示例，在更高的频率处的性能是在50Hz处所观测到的性能的延伸。更通常地，本发明也允许生产垫10，该垫的特性曲线在更高的频率范围内显示出这些相同类型的频率变化，同时适应大小参数，例如从0至300Hz中显示出动态劲度的损耗因子的峰值和/或下降或上升。
根据使用数量更多或更少的液体共振的垫10的所期望的特性曲线的形状、大小参数值的不同组合都是适当的。本发明的优点之一是，所期望的垫10的特性曲线的频率变换是多种多样的，这允许垫10的最佳调整以减少振荡水平并允许所给定车辆中的舒适性。实际上，这些最佳调整基本依赖于每辆车的特殊动态变化特性，或更通常地依赖于集成到垫中的系统，这就是对于本领域技术人员可以将有用参数的广泛间隙设置为适应并控制这些特性规律的原因。通过使用具有单个柱的常规垫，实际上，只有少量参数是可修改的，这限制了适应和优化能力。
因此，利用本发明，可以修改尺寸参数li，Sci，Kg，Kmi以及液体特性(特别是密度、粘度)、容纳液体的不同体积的壁的粗糙度以及为适应垫10的性能的柱13.1-13.N的喷嘴的形状。填充室15，16.1-16.N(以及因此填充其几何形状)的液体体积的形状也可能影响系统的性能。如果影响垫10的性能和/或大小的参数不具有建议价值，则本领域技术人员将会理解到，应该优先使用已知的垫通常采用的值。

Claims (14)

1.一种液压阻尼垫(10)，其包括：
-至少两个液体柱(13.1-13.N)，
-每个柱(13.1-13.N)具有与能够液压膨胀的又称为主膨胀室的液压做功第一室(15)连通的端部，所述主膨胀室(15)被所有的液体柱(13.1-13.N)共用，
-每个液体柱(13.1-13.N)的另一个端部与每个液体柱专有的液压补偿第二室(16.1-16.N)连通，又称为专有膨胀室(16.1-16.N)的这些第二室也能够液压膨胀，
其特征在于，所述专有膨胀室(16.1-16.N)中的至少一个的膨胀劲度(Kmi)约为所述主膨胀室(15)的膨胀劲度(Kg)或大于所述主膨胀室(15)的膨胀劲度(Kg)。
2.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述专有膨胀室(16.1-16.N)中的至少一个的膨胀劲度值介于所述主膨胀室(15)的膨胀劲度值的0.5倍和1.5倍之间。
3.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述专有膨胀室(16.1-16.N)中的至少一个的膨胀劲度(Kmj)小于所述主膨胀室(15)的膨胀劲度(Kg)。
4.根据权利要求3所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述主膨胀室(15)的膨胀劲度(Kg)介于所述专有膨胀室(16.1-16.N)中的至少一个的膨胀劲度(Kmj)的1.2倍和10倍之间。
5.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述专有膨胀室(16.1-16.N)的膨胀劲度中的一对值(Kmi，Kmj)中的至少一个比例至少为2。
6.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述液体柱(13.1-13.N)配置为产生彼此不同的液压负载损耗。
7.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，某些膨胀室(15，16.1-16.N)具有根据所含液体体积为非线性的液压膨胀能力或膨胀劲度。
8.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述液压阻尼垫包括能够膨胀的蛇形管，其同时确保液体柱和专有膨胀室的液压功能。
9.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述液压阻尼垫包括用于在高频和/或小振幅处液压分离的系统，所述系统作用于所述液体柱(13.1-13.N)的效果的全部或部分。
10.根据权利要求1所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述液压阻尼垫包括参与专有膨胀室(16.1，16.2)的形成和保持的盖子(19)，所述盖子(19)能够相对于外部封闭，或者使界定所述专有膨胀室(16.1，16.2)中的一个的隔膜与大气压力接触。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的液压阻尼垫，其特征在于，所述液体柱(13.1-13.N)和所述专有膨胀室(16.1-16.N)中的全部或部分定位于所述主膨胀室(15)的外部区域(Z2)中。
12.一种组件，其包括第一元件和第二元件，其特征在于，所述组件包括根据前述权利要求中任一项所述的液压阻尼垫，该液压阻尼垫包括两个接口区域(11，12)，其中一个接口区域连接到所述第一元件，另一个接口区域连接到所述第二元件。
13.根据权利要求12所述的组件，其特征在于，所述第一元件是发动机，并且所述第二元件是车辆结构。
14.一种车辆，其包括根据权利要求12或13所述的组件。
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