CN107740840A - 减振器和工程车辆 - Google Patents

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CN107740840A CN201711155058.3A CN201711155058A CN107740840A CN 107740840 A CN107740840 A CN 107740840A CN 201711155058 A CN201711155058 A CN 201711155058A CN 107740840 A CN107740840 A CN 107740840A
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张战文
刘汉光
王洪强
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Abstract

本发明公开了一种减振器和工程车辆。减振器包括壳体、芯轴以及减振结构，壳体具有开口端和封闭端，减振结构包括橡胶弹簧部、阻尼减振部和空气弹簧部，芯轴密封连接于橡胶弹簧部的中部且橡胶弹簧部与壳体的侧壁密封连接以封闭开口端而使橡胶弹簧部与封闭端之间形成闭合腔体，阻尼减振部和空气弹簧部设置于闭合腔体内。本发明的减振器将空气弹簧部、橡胶弹簧部以及阻尼减振部有机组合在一起，使不同的减振元件在工作过程中发挥各自的优点，从而使减振器的刚度随着工况的变化而变化进而适应工程车辆在做作业过程中复杂工况的需求。

Description

减振器和工程车辆
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种减振器和工程车辆。
背景技术
压路机、装载机、平地机、挖掘机等工程车辆，广泛用于建筑、道路、矿山、港口等施工现场，而上述施工现场的路面状况及工作环境均比较恶劣，因此工程车辆在工作过程中往往会由于受到巨大的瞬时冲击而产生低频振动和晃动。现有技术中的驾驶室的隔振一般采用减振器，减振器的作用是阻隔并减弱车架向驾驶室振动能量的传递，加速车架与驾驶室之间振动能量的衰减从而改善车辆行驶的平顺性及提高操作人员的舒适性。
如图1所示，现有技术中的减振器包括壳体1a和支撑内芯2a。支撑内芯2a的周向上设置有橡胶7a，内嵌板4a设置于橡胶7a中。阻尼盘3a安装于支撑内芯2a的底端。支撑内芯2a及橡胶7a封闭壳体1a的开口并与壳体1a的内壁之间形成用于容纳硅油6a的油腔，硅油6a用来支撑上述支撑内芯2a和橡胶7a。而且橡胶7a与壳体1a之间设置有密封圈5a。上述减振器的刚度无变化，难以适应工程车辆在作业过程中复杂工况的需求，难以最大限度地提升工程车辆的舒适性。而且上述减振器不能有效地隔离低频振动，不能从根本上解决工程车辆工作过程中对驾驶室产生的低频晃动问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减振器和工程车辆，以适应工程车辆在作业过程中复杂工况的需求。
本发明第一方面提供一种减振器，包括壳体、芯轴以及减振结构，壳体具有开口端和封闭端，减振结构包括橡胶弹簧部、阻尼减振部和空气弹簧部，芯轴密封连接于橡胶弹簧部的中部且橡胶弹簧部与壳体的侧壁密封连接以封闭开口端而使橡胶弹簧部与封闭端之间形成闭合腔体，阻尼减振部和空气弹簧部设置于闭合腔体内。
进一步地，在芯轴的轴向上，阻尼减振部设置于橡胶弹簧部与空气弹簧部之间。
进一步地，空气弹簧部包括弹性膜片以及弹性膜片与封闭端围合形成的气体腔。
进一步地，气体腔的压力可调节地设置。
进一步地，减振器还包括设置于封闭端的内壁上且向弹性膜片一侧凸出设置的第一限位结构，弹性膜片与第一限位结构抵接以限制弹性膜片向封闭端一侧移动的极限位置。
进一步地，闭合腔体包括位于空气弹簧部与橡胶弹簧部之间的阻尼减振腔，其中，阻尼减振部包括设置于阻尼减振腔内的阻尼盘以及阻尼液，阻尼盘上设置有通孔；和/或，阻尼减振部包括设置于阻尼减振腔内的压缩弹簧。
进一步地，阻尼减振部还包括设置于阻尼盘的靠近橡胶弹簧部一侧的隔离结构，隔离结构将阻尼减振腔分隔为第一阻尼减振腔和第二阻尼减振腔，第二阻尼减振腔内设置有阻尼液体且隔离结构上设置有用于连通第一阻尼减振腔和第二阻尼减振腔的连通口。
进一步地，隔离结构的靠近第二阻尼减振腔的一侧的表面上设置有朝第二阻尼减振腔一侧凸出的第二限位结构，第二限位结构用于限制阻尼盘向靠近开口端一侧的极限位置。
进一步地，凸块为弹性凸块。
本发明第二方面提供一种工程车辆，包括车架、驾驶室和本发明第一方面任一项提供的减振器，壳体固定设置于车架上，芯轴相对于驾驶室固定设置。
基于本发明提供减振器和工程车辆，减振器包括壳体、芯轴以及减振结构，壳体具有开口端和封闭端，减振结构包括橡胶弹簧部、阻尼减振部和空气弹簧部，芯轴密封连接于橡胶弹簧部的中部且橡胶弹簧部与壳体的侧壁密封连接以封闭开口端而使橡胶弹簧部与封闭端之间形成闭合腔体，阻尼减振部和空气弹簧部设置于闭合腔体内。本发明的减振器将空气弹簧部、橡胶弹簧部以及阻尼减振部有机组合在一起，使不同的减振元件在工作过程中发挥各自的优点，从而使减振器的刚度随着工况的变化而变化进而适应工程车辆在做作业过程中复杂工况的需求。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术的减振器的结构示意图；
图2为本发明实施例的减振器的立体结构示意图；
图3为图2所示的减振器的截面结构示意图；
图4为图2所示的减振器的俯视结构示意图；
图5为图2中的内嵌板的立体结构示意图。
各附图标记分别代表：
1a-壳体；2a-支撑内芯；3a-阻尼盘；4a-内嵌板；5a-密封圈；6a-硅油；7a-橡胶；1-壳体；2-芯轴；3-阻尼盘；4-内嵌板；41-平面部；42-筒形部；5-密封圈；6-阻尼液体；7-橡胶弹簧部；8-隔离结构；9-压缩弹簧；10-弹性膜片；11-第二限位结构；12-弹簧基座；13-第一限位结构；14-进气阀；15-限压阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
本发明实施例的减振器包括壳体、芯轴以及减振结构。壳体具有开口端和封闭端。减振结构包括橡胶弹簧部、阻尼减振部和空气弹簧部，芯轴密封连接于橡胶弹簧部的中部且橡胶弹簧部与壳体的侧壁密封连接以封闭开口端而使橡胶弹簧部与封闭端之间形成闭合腔体，阻尼减振部和空气弹簧部设置于闭合腔体内。本发明实施例的减振器将空气弹簧部、橡胶弹簧部以及阻尼减振部有机组合在一起，使不同的减振元件在工作过程中发挥各自的优点，从而使减振器的刚度随着工况的变化而变化进而适应工程车辆在做作业过程中复杂工况的需求。
下面根据图2至图5对本发明具体实施例的减振器的结构进行详细说明。
如图1和图2所示，本实施例的减振器包括壳体1、芯轴2以及减振结构。壳体1具有开口端和封闭端。减振结构包括橡胶弹簧部7、阻尼减振部和空气弹簧部。芯轴2密封连接于橡胶弹簧部7的中部且橡胶弹簧部7与壳体1的侧壁密封连接以封闭开口端而使橡胶弹簧部7与封闭端之间形成闭合腔体，阻尼减振部和空气弹簧部设置于闭合腔体内。
本实施例的壳体1的上部为开口端，下部为封闭端，且壳体为圆筒形结构。橡胶弹簧部7为具有中心通孔的圆筒形结构。芯轴2密封连接于橡胶弹簧部7的中心通孔内。且橡胶弹簧部7的外周面与壳体1密封连接。
橡胶弹簧7的底面具有环绕芯轴2的凹腔，凹腔形成闭合腔体的一部分。
为了更好地使橡胶弹簧部7与壳体1密封连接，本实施例的减振器还包括内嵌板4。内嵌板4的立体结构如图5所示，内嵌板4包括平面部41和筒形部42。筒形部42位于橡胶弹簧部7的内部并与芯轴2同轴设置，平面部41从筒形部42向外延伸出橡胶并与壳体1连接。如图2所示，壳体1也就有从开口端向外延伸的端面，该端面与内嵌板4的平面部41固定连接。
优选地，本实施例的壳体1还包括位于两侧的弯折部，该弯折部具有凹槽，内嵌板4的平面部41插设于凹槽内以相对于壳体固定设置。具体地，内嵌板4的平面部41与壳体1的端面通过周向设置的多个连接件进行连接。
具体在本实施例中，在芯轴2的轴向上，阻尼减振部设置于橡胶弹簧部7与空气弹簧部之间。
如图3所示，本实施例的空气弹簧部包括弹性膜片10以及弹性膜片10与封闭端围合形成的气体腔Q3。
优选地，为了调节本实施例的空气弹簧部的刚度，本实施例的气体腔Q3的压力可调节地设置。如图3所示，封闭端上设置有进气阀14和限压阀15。限压阀15用于限制气体腔Q3内的气体压力。在实际使用中，可以根据需要对气体腔Q3的压力进行调节以更好地满足减振器的刚度需求。本实施例的空气弹簧部的刚度可以根据承载的需要通过改变气体腔Q3中气体的压力进行自动调节以适应多工况的需求。
为了限制弹性膜片10的极限位置，如图3所示，本实施例的减振器还包括设置于封闭端的内壁上且向弹性膜片10一侧凸出设置的第一限位结构13，弹性膜片10与第一限位结构13抵接以限制弹性膜片10向封闭端一侧移动的极限位置。
本实施例的闭合腔体包括位于空气弹簧部与橡胶弹簧部7之间的阻尼减振腔，阻尼减振部包括设置于阻尼减振腔内的阻尼盘3以及阻尼液体6，阻尼盘3上设置有通孔。而且阻尼减振部还包括设置于阻尼减振腔内的压缩弹簧9。
本实施例的阻尼盘3固定连接于芯轴2的下端。为了提高阻尼减振部的减振效果，如图3所示，本实施例的阻尼减振部还包括设置于阻尼盘3的靠近橡胶弹簧部7一侧的隔离结构8。隔离结构8将阻尼减振腔分隔为第一阻尼减振腔Q1和第二阻尼减振腔Q2，第二阻尼减振腔Q2内设置有阻尼液体6且隔离结构8上设置有用于连通第一阻尼减振腔Q1和第二阻尼减振腔Q2的连通口。阻尼液体6的液面高于阻尼盘3。在壳体1受到向上的冲击力时，阻尼液体6向上移动，隔离结构8上的连通口为阻尼液体6向上移动提供了较大的空间，而且阻尼液体在通过连通口时可以进一步耗能，起到轴向限位和缓冲的作用。
而且本实施例的第一阻尼减振腔Q1中充满气体，在减振器受到冲击的过程中，该部分气体被往复压缩从而加快振动能量的衰减。综上，本实施例的减振器通过阻尼液体的来回流动以及气体的往复压缩，增加了阻尼加快了振动能量的衰减，从而解决驾驶室出现的晃动问题。
隔离结构8的靠近第二阻尼减振腔Q2的一侧的表面上设置有朝第二阻尼减振腔Q2一侧凸出的第二限位结构11，第二限位结构11用于限制阻尼盘3向靠近开口端一侧的极限位置。
优选地，本实施例的凸块为弹性凸块。该弹性凸块既要起到缓冲的作用，但是刚度又不能太小，例如可以是橡胶凸块。
如图3所示，本实施例的隔离结构8包括隔离盘。隔离盘具有中心孔，芯轴2穿设于中心孔内。中心孔的内壁与芯轴2的外壁之间的间隙形成上述连通口。而且阻尼盘3为圆盘式结构，多个阻尼孔在阻尼盘的沿圆周方向均匀分布。阻尼盘3与芯轴过盈配合。
隔离盘8的上下面表面均设置有凹槽。凹槽内设置有密封圈5。且隔离盘8与壳体1以及内嵌板4均固定设置。
本实施例的阻尼减振部还包括设置于阻尼盘3与空气弹簧部之间的压缩弹簧9。压缩弹簧9的一端与阻尼盘固定连接，压缩弹簧9的另一端与设置于弹性膜片10的弹簧基座固定连接。本实施例的减振器在阻尼液体中设置压缩弹簧，从而使减振器的刚度和阻尼同时增大，使减振器在有效隔离低频振动的基础上还能提高隔振刚度。
本实施例的减振器用于工程车辆时，壳体1固定设置于车架上，芯轴2相对于驾驶室固定设置。
下面对本实施例的减振器应用于工程车辆时的工作过程进行详细描述。
如图2所示，本实施例的减振器的壳体1通过轴向设置的四个孔固定设置在车架上。芯轴2与驾驶室连接，此时减振器将受到一个预载荷作用产生预压缩变形。
当车架受到振动冲击时，首先引起芯轴2上下运动，使橡胶弹簧部7拉压变形，此时第一阻尼减振腔Q1内的气体容积增大或减小。而第二阻尼减振腔Q2内的阻尼液体6是不可压缩的，此时橡胶弹簧部7的刚度增加，同时带动压缩弹簧9压缩变形，压缩弹簧9的刚度也随之增加，进而引起弹性膜片10变形，弹性膜片10与第一限位结构13之间的间隙变小，气体腔Q3的容积减小，进而压力变大，空气弹簧部的刚度增加，此时减振器的承载能力也相应增加。综上可知，空气弹簧部在有效的行程内，也就是说在弹性膜片10与第二限位结构抵接之前，橡胶弹簧部7剪切变形、压缩弹簧9压缩变形以及弹性膜片10压缩空气变形共同提供减振器所需刚度，从而提高减振器的刚度。芯轴2的上下运动使阻尼液体6通过阻尼盘上的阻尼孔以及隔离盘上的连通口来回流动以及第一阻尼减振腔Q1和气体腔Q2内的空气受到往复压缩共同增加减振器的阻尼，使振动发生平稳的柔性传递，起到隔离低频振动、迅速衰减振动能量的作用。另外，由于温度对阻尼液体、橡胶等的阻尼效果有很大影响，温度较高时，阻尼液体的阻尼效果变差且橡胶变软刚度下降。由于本实施例的减振器的振动幅值较小，振动衰减较快，因此与现有技术中的减振器相比，本实施例的减振器的温度升高速度较小，减振器的性能更稳定。综上可知，本实施例的减振器的刚度可以随着工况的变化而变化，从而适应工程车辆在行驶尤其作业过程中复杂工况的需求，进而提高工程车辆的舒适性。
当减振器受到的载荷和冲击作用较大时而使弹性膜片10接触到第一限位结构后，此时空气弹簧部不再起作用，减振器的刚度由橡胶弹簧部7的剪切作用以及压缩弹簧9的压缩变形提供。阻尼由阻尼盘、隔离盘与阻尼液体相互作用提供，从而可以隔离和衰减大载荷及瞬时大冲击的作用。另外，当遇到较大的动载荷及冲击载荷时，减振器芯轴2会产生较大的轴向位移，阻尼盘与隔离盘上的凸块接触，此时，由于隔离盘和凸块的刚度较大，将起到轴向限位和缓冲的作用，以限制减振器在轴向产生较大的拉伸位移，减少低频晃动。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种减振器，其特征在于，包括壳体(1)、芯轴(2)以及减振结构，所述壳体(1)具有开口端和封闭端，所述减振结构包括橡胶弹簧部(7)、阻尼减振部和空气弹簧部，所述芯轴(2)密封连接于所述橡胶弹簧部(7)的中部且所述橡胶弹簧部与所述壳体(1)的侧壁密封连接以封闭所述开口端而使所述橡胶弹簧部(7)与所述封闭端之间形成闭合腔体，所述阻尼减振部和所述空气弹簧部设置于所述闭合腔体内。
2.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，在所述芯轴的轴向上，所述阻尼减振部设置于所述橡胶弹簧部与所述空气弹簧部之间。
3.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述空气弹簧部包括弹性膜片(10)以及所述弹性膜片(10)与所述封闭端围合形成的气体腔(Q3)。
4.根据权利要求3所述的减振器，其特征在于，所述气体腔(Q3)的压力可调节地设置。
5.根据权利要求3所述的减振器，其特征在于，所述减振器还包括设置于所述封闭端的内壁上且向所述弹性膜片一侧凸出设置的第一限位结构(13)，所述弹性膜片(10)与所述第一限位结构(13)抵接以限制所述弹性膜片(10)向所述封闭端一侧移动的极限位置。
6.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述闭合腔体包括位于所述空气弹簧部与所述橡胶弹簧部之间的阻尼减振腔，其中，所述阻尼减振部包括设置于所述阻尼减振腔内的阻尼盘(3)以及阻尼液，所述阻尼盘(3)上设置有通孔；和/或，所述阻尼减振部包括设置于所述阻尼减振腔内的压缩弹簧(9)。
7.根据权利要求6所述的减振器，其特征在于，所述阻尼减振部还包括设置于所述阻尼盘(3)的靠近所述橡胶弹簧部(7)一侧的隔离结构(8)，所述隔离结构(8)将所述阻尼减振腔分隔为第一阻尼减振腔(Q1)和第二阻尼减振腔(Q2)，所述第二阻尼减振腔(Q2)内设置有所述阻尼液体且所述隔离结构(8)上设置有用于连通所述第一阻尼减振腔(Q1)和所述第二阻尼减振腔(Q2)的连通口。
8.根据权利要求7所述的减振器，其特征在于，所述隔离结构(8)的靠近所述第二阻尼减振腔(Q2)的一侧的表面上设置有朝所述第二阻尼减振腔(Q2)一侧凸出的第二限位结构(11)，所述第二限位结构(11)用于限制所述阻尼盘(3)向靠近所述开口端一侧的极限位置。
9.根据权利要求8所述的减振器，其特征在于，所述凸块为弹性凸块。
10.一种工程车辆，其特征在于，包括车架、驾驶室和如权利要求1至9中任一项所述的减振器，所述壳体固定设置于所述车架上，所述芯轴相对于所述驾驶室固定设置。
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