CN107747605B

CN107747605B - 硅油减震器结构

Info

Publication number: CN107747605B
Application number: CN201710919284.8A
Authority: CN
Inventors: 张芳; 周通; 李显戴; 张春贤; 吴红亮
Original assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2017-09-30
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2037-09-30
Also published as: CN107747605A

Abstract

一种硅油减震器结构，包括壳体和惯量环，所述惯量环设置于壳体内部；所述壳体包括同轴设置的外环壳、内环壳和侧板，所述外环壳通过侧板与内环壳相连接，所述内环壳与惯量环旋转配合，所述外环壳的圆周内壁上均布有十二个或十六个壳体阻尼齿；所述齿阻尼面与外环壳的内圆周面相交，所述齿阻尼面与外环壳11的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面相垂直。本设计不仅结构简单便于机加工，而且有效提高硅油减震器的阻尼和刚度，减小硅油减震器的安装空间，利于发动机前端其它轮系的布置。

Description

硅油减震器结构

技术领域

本发明涉及一种硅油减震器，尤其涉及硅油减震器结构，具体适用于增加硅油减震器的刚度和阻尼，减小硅油减震器的体积。

背景技术

随着商用车市场的发展，对发动机升功率和爆压要求越来越高，即是同样功率的发动机，体积越小就越具有市场竞争力，从而使发动机结构设计要求更加紧凑，而且发动机前端轮系布置要求高，多层轮系的出现影响了减振器轴向和径向的布置空间，发动机升功率要求的提升，对减振器的刚度阻尼要求增大，若使用传统减振器，要达到设计要求，空间布置困难，同时减振器的顶、侧隙小，可靠性存在风险。

在现有的硅油减振器中，通过硅油的剪切应力把减振器壳体与惯量环耦合，传统的减振器中，壳体内壁和惯量环外侧为圆柱面，其中壳体与曲轴相连，两者相对运动引起硅油剪切应力消耗的功最后转化为热，从而起到扭振减振作用。

中国专利公开号为CN105156543A，公开日为2015年12月16日的发明专利公开了一种高刚度高阻尼的硅油扭振减振器，包括同心设置的壳体、惯量环与侧盖，所述壳体包括同心设置的内壳壁、外壳壁与侧壳壁，所述外壳壁两侧分别经侧壳壁、侧盖与内壳壁的两侧相连接，侧盖、外壳壁、侧壳壁、内壳壁所围成的内腔中滑套的惯量环与内腔之间的空隙内注入有硅油，惯量环中的侧盖环面、顶环面、侧壳环面与侧盖、外壳壁、侧壳壁的内壁之间设置有多个齿槽配合以增加两个相对运动物体之间的流体面积，从而增加硅油的刚度和阻尼。虽然该发明能够增加硅油减震器的阻尼，但其仍存在以下缺陷：

1、该发明的减震器可以和惯量环结构较复杂，两者间具有配合关系，对其尺寸精度的要求较高，不利于运用于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的生产加工困难的问题，提供了一种易于加工、适用于工业化生产的硅油减震器结构。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种硅油减震器结构，包括壳体和惯量环，所述惯量环设置于壳体内部；

所述壳体包括同轴设置的外环壳、内环壳和侧板，所述外环壳通过侧板与内环壳相连接，所述内环壳与惯量环旋转配合，所述外环壳的内侧沿圆周均布有m个壳体阻尼齿，m为大于等于2的整数。

所述外环壳的圆周内壁上均布有十二个或十六个壳体阻尼齿。

所述壳体阻尼齿的齿尖到外环壳内圆周面的距离为j，j的取值范围是2毫米–15毫米，所述外环壳内圆周的半径为R2，所述壳体阻尼齿3的两侧形成有齿阻尼面和齿缓冲面，所述齿缓冲面为齿圆周面的切面，所述齿圆周面是以外环壳的圆心为圆心、以R2-j为半径的圆周面。

所述齿阻尼面与外环壳的内圆周面相交，所述齿阻尼面与外环壳11的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面相垂直。

硅油减震器通过壳体阻尼齿结构增加的刚度的计算公式如下：

硅油减震器通过壳体阻尼齿结构增加的阻尼的计算公式如下：

其中：Cr＝R2-R1；ε₂＝r₂/R＝R2/2R；

上述公式中；Cr为减振器的惯量环与壳体的外环壳之间的间隙距离，R2为外环壳的内圆周半径，R1为惯量环的外圆周半径，R为减振器壳体的外圆半径，L为减振器厚度，μ为硅油粘度，ω为减振器壳体与惯量环的相对运动速度，ε₂为单个壳体阻尼齿的偏心率，j为壳体阻尼齿的齿尖到外环壳内圆周面的距离，m为外环壳上壳体阻尼齿的个数，r2是壳体阻尼齿的齿尖、齿缓冲面与外环壳内圆周交点和外环壳圆心三点围成的圆的半径。

所述齿阻尼面为内凹的弧面。

所述齿阻尼面与外环壳的内圆周面相交，所述齿阻尼面与外环壳的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面的夹角为锐角。

所述惯量环为环状结构，惯量环沿其半径方向的截面呈矩形结构，所述惯量环的外圆周上均布有n个阻尼齿，n为大于等于2的整数。

所述阻尼齿的齿尖到惯量环外圆周面的距离为h，h的取值范围是2毫米–15毫米，所述阻尼齿的两侧形成有阻尼面和缓冲面，所述缓冲面与惯量环外圆周面相切；

所述阻尼面与惯量环的外圆周面相交，所述阻尼面与惯量环交线处的切面与阻尼面相垂直。

硅油减震器通过阻尼齿结构增加的刚度的计算公式如下：

硅油减震器通过阻尼齿结构增加的阻尼的计算公式如下：

其中：Cr＝R2-R1；

上述公式中；Cr为减振器的惯量环与壳体的外环壳之间的间隙距离，R2为外环壳11的内圆周半径，R1为惯量环的外圆周半径，R为减振器壳体的外圆半径，L为减振器厚度，μ为硅油粘度，ω为减振器壳体与惯量环的相对运动速度，ε₁为单个阻尼齿的偏心率，h为阻尼齿的齿尖到惯量环外圆周面的距离，n为惯量环上阻尼齿的个数，r1是阻尼齿的齿尖、缓冲面切点和惯量环圆心三点围成的圆的半径；

所述硅油减震器通过阻尼齿和壳体阻尼齿结构增加的总刚度为：

K＝K₁+K₂；

所述硅油减震器通过阻尼齿和壳体阻尼齿结构增加的总阻尼为：

C＝C₁+C₂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种硅油减震器结构中的在硅油减震器的壳体上设置壳体阻尼齿，有效增加壳体的旋转阻力，从而提高硅油减震器的阻尼和刚度，在同样的阻尼和刚度要求下本设计的硅油减震器体积更小、重量更轻。因此，本设计能够有效提高硅油减震器的阻尼和刚度，减小硅油减震器的安装空间，利于发动机前端其它轮系的布置。

2、本发明一种硅油减震器结构中壳体阻尼齿的数目为12或16个，这样的数量在尽可能大的增大壳体阻尼的同时更加便于壳体的机加工成型。因此，本设计的壳体阻尼齿数量合理，便于实际机加工。

3、本发明一种硅油减震器结构中的齿阻尼面可以设计为凹面弧形或内凹的夹角，这样的设计进一步的增大了壳体阻尼齿的阻力，优化了壳体阻尼齿的结构。因此，本设计的壳体阻尼齿有多种结构设计，有效提高阻尼效果。

4、本发明一种硅油减震器结构中在惯量环上设置阻尼齿，使硅油减震器的阻尼和刚度成倍增长，进一步优化了硅油减震器的机械结构。因此，本设计结构设计合理，阻尼效果好，硅油减震器刚度高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中壳体的结构示意图。

图3是本发明的尺寸标注图。

图4是本发明的实施例1。

图5是本发明的实施例3。

图6是本发明的实施例4。

图7是本发明的实施例5。

图8是图7中惯量环的结构示意图。

图中：壳体1、外环壳11、内环壳12、侧板13、惯量环2、阻尼齿21、阻尼面22、缓冲面23、壳体阻尼齿3、齿阻尼面31、齿缓冲面32。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图8，一种硅油减震器结构，包括壳体1和惯量环2，所述惯量环2设置于壳体1内部；

所述壳体1包括同轴设置的外环壳11、内环壳12和侧板13，所述外环壳11通过侧板13与内环壳12相连接，所述内环壳12与惯量环2旋转配合，所述外环壳11的内侧沿圆周均布有m个壳体阻尼齿3，m为大于等于2的整数。

所述外环壳11的圆周内壁上均布有十二个或十六个壳体阻尼齿3。

所述壳体阻尼齿3的齿尖到外环壳11内圆周面的距离为j，j的取值范围是2毫米–15毫米，所述外环壳11内圆周的半径为R2，所述壳体阻尼齿3的两侧形成有齿阻尼面31和齿缓冲面32，所述齿缓冲面32为齿圆周面的切面，所述齿圆周面是以外环壳11的圆心为圆心、以R2-j为半径的圆周面。

所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面相交，所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面31相垂直。

硅油减震器通过壳体阻尼齿3结构增加的刚度的计算公式如下：

硅油减震器通过壳体阻尼齿3结构增加的阻尼的计算公式如下：

其中：Cr＝R2-R1；ε₂＝r₂/R＝R2/2R；

上述公式中；Cr为减振器的惯量环2与壳体1的外环壳11之间的间隙距离，R2为外环壳11的内圆周半径，R1为惯量环2的外圆周半径，R为减振器壳体的外圆半径，L为减振器厚度，μ为硅油粘度，ω为减振器壳体与惯量环的相对运动速度，ε₂为单个壳体阻尼齿3的偏心率，j为壳体阻尼齿3的齿尖到外环壳11内圆周面的距离，m为外环壳11上壳体阻尼齿3的个数，r2是壳体阻尼齿3的齿尖、齿缓冲面32与外环壳11内圆周交点和外环壳11圆心三点围成的圆的半径。

所述齿阻尼面31为内凹的弧面。

所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面相交，所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面31的夹角为锐角。

所述惯量环2为环状结构，惯量环2沿其半径方向的截面呈矩形结构，所述惯量环2的外圆周上均布有n个阻尼齿21，n为大于等于2的整数。

所述阻尼齿21的齿尖到惯量环2外圆周面的距离为h，h的取值范围是2毫米–15毫米，所述阻尼齿21的两侧形成有阻尼面22和缓冲面23，所述缓冲面23与惯量环2外圆周面相切；

所述阻尼面22与惯量环2的外圆周面相交，所述阻尼面22与惯量环2交线处的切面与阻尼面22相垂直。

硅油减震器通过阻尼齿21结构增加的刚度的计算公式如下：

硅油减震器通过阻尼齿21结构增加的阻尼的计算公式如下：

其中：Cr＝R2-R1；

上述公式中；Cr为减振器的惯量环2与壳体1的外环壳11之间的间隙距离，R2为外环壳11的内圆周半径，R1为惯量环2的外圆周半径，R为减振器壳体的外圆半径，L为减振器厚度，μ为硅油粘度，ω为减振器壳体与惯量环的相对运动速度，ε₁为单个阻尼齿21的偏心率，h为阻尼齿21的齿尖到惯量环2外圆周面的距离，n为惯量环2上阻尼齿21的个数，r1是阻尼齿21的齿尖、缓冲面23切点和惯量环2圆心三点围成的圆的半径；

所述硅油减震器通过阻尼齿21和壳体阻尼齿3结构增加的总刚度为：

K＝K₁+K₂；

所述硅油减震器通过阻尼齿21和壳体阻尼齿3结构增加的总阻尼为：

C＝C₁+C₂。

本发明的原理说明如下：

发动机旋转方向为顺时针方向，当壳体1的旋转速度低于惯量环2的旋转速度时，增加的硅油减振器内部的阻尼齿21和/或壳体阻尼齿3，即增加了减振器的旋转阻力；当壳体1的旋转速度高于惯量环2的旋转速度时，增加的硅油减振器内部的阻尼齿21和/或壳体阻尼齿3，在不改变减振器原有的刚度和阻尼情况下，通过利用阻尼齿结构来挤压硅油达到额外增加减振器的刚度和阻尼。

每一个阻尼齿结构所对应的扇面弧，相当于在没有阻尼齿结构的扇面弧的基础上增加了一定的偏心率，偏心率的增加，提高了减振器的刚度和阻尼，通过多个阻尼齿结构叠加的效果，可以有效的增大硅油减振器的刚度和阻尼。

实施例1：

参见图1–图4，一种硅油减震器结构，包括壳体1和惯量环2，所述惯量环2设置于壳体1内部；

所述壳体1包括同轴设置的外环壳11、内环壳12和侧板13，所述外环壳11通过侧板13与内环壳12相连接，所述内环壳12与惯量环2旋转配合，所述外环壳11的内侧沿圆周均布有m个壳体阻尼齿3，m为大于等于2的整数；所述壳体阻尼齿3的齿尖到外环壳11内圆周面的距离为j，j的取值范围是2毫米–15毫米，所述外环壳11内圆周的半径为R2，所述壳体阻尼齿3的两侧形成有齿阻尼面31和齿缓冲面32，所述齿缓冲面32为齿圆周面的切面，所述齿圆周面是以外环壳11的圆心为圆心、以R2-j为半径的圆周面；所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面相交，所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面31相垂直；

其中：Cr＝R2-R1；ε₂＝r₂/R＝R2/2R；

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：

参见图5，所述齿阻尼面31为内凹的弧面。

实施例4：

实施例4与实施例2基本相同，其不同之处在于：

参见图6，所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面相交，所述齿阻尼面31与外环壳11的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面31的夹角为锐角。

实施例5：

实施例5与实施例1基本相同，其不同之处在于：

参见图7、图8，所述惯量环2为环状结构，惯量环2沿其半径方向的截面呈矩形结构，所述惯量环2的外圆周上均布有n个阻尼齿21，n为大于等于2的整数；所述阻尼齿21的齿尖到惯量环2外圆周面的距离为h，h的取值范围是2毫米–15毫米，所述阻尼齿21的两侧形成有阻尼面22和缓冲面23，所述缓冲面23与惯量环2外圆周面相切；所述阻尼面22与惯量环2的外圆周面相交，所述阻尼面22与惯量环2交线处的切面与阻尼面22相垂直；

硅油减震器通过阻尼齿21结构增加的刚度的计算公式如下：

硅油减震器通过阻尼齿21结构增加的阻尼的计算公式如下：

其中：Cr＝R2-R1；

K＝K₁+K₂；

C＝C₁+C₂。

Claims

1.一种硅油减震器结构，包括壳体（1）和惯量环（2），所述惯量环（2）设置于壳体（1）内部，其特征在于：

所述壳体（1）包括同轴设置的外环壳（11）、内环壳（12）和侧板（13），所述外环壳（11）通过侧板（13）与内环壳（12）相连接，所述内环壳（12）与惯量环（2）旋转配合，所述外环壳（11）的内侧沿圆周均布有m个壳体阻尼齿（3），m为大于等于2的整数；

所述壳体阻尼齿（3）的齿尖到外环壳（11）内圆周面的距离为j，所述外环壳（11）内圆周的半径为R2，所述壳体阻尼齿（3）的两侧形成有齿阻尼面（31）和齿缓冲面（32），所述齿缓冲面（32）为齿圆周面的切面，所述齿圆周面是以外环壳（11）的圆心为圆心、以R2-j为半径的圆周面；

硅油减震器通过壳体阻尼齿（3）结构增加的刚度的计算公式如下：

硅油减震器通过壳体阻尼齿（3）结构增加的阻尼的计算公式如下：

其中：Cr=R2-R1；；

上述公式中；Cr为减振器的惯量环（2）与壳体（1）的外环壳（11）之间的间隙距离，R2为外环壳（11）的内圆周半径，R1为惯量环（2）的外圆周半径，R为减振器壳体的外圆半径，L为减振器厚度，μ为硅油粘度，ω为减振器壳体与惯量环的相对运动速度，为单个壳体阻尼齿（3）的偏心率，j为壳体阻尼齿（3）的齿尖到外环壳（11）内圆周面的距离，m为外环壳（11）上壳体阻尼齿（3）的个数，r2是壳体阻尼齿（3）的齿尖、齿缓冲面（32）与外环壳（11）内圆周交点和外环壳（11）圆心三点围成的圆的半径。

2.根据权利要求1所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

所述外环壳（11）的圆周内壁上均布有十二个或十六个壳体阻尼齿（3）。

3.根据权利要求1或2所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

所述壳体阻尼齿（3）的齿尖到外环壳（11）内圆周面的距离为j的取值范围是2毫米–15毫米。

4.根据权利要求1所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

所述齿阻尼面（31）与外环壳（11）的内圆周面相交，所述齿阻尼面（31）与外环壳（11）的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面（31）相垂直。

5.根据权利要求3所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

所述齿阻尼面（31）为内凹的弧面。

6.根据权利要求1所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

所述齿阻尼面（31）与外环壳（11）的内圆周面相交，所述齿阻尼面（31）与外环壳（11）的内圆周面的交线处的切面与齿阻尼面（31）的夹角为锐角。

7.根据权利要求4所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

所述惯量环（2）为环状结构，惯量环（2）沿其半径方向的截面呈矩形结构，所述惯量环（2）的外圆周上均布有n个阻尼齿（21），n为大于等于2的整数。

8.根据权利要求7所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

所述阻尼齿（21）的齿尖到惯量环（2）外圆周面的距离为h，h的取值范围是2毫米–15毫米，所述阻尼齿（21）的两侧形成有阻尼面（22）和缓冲面（23），所述缓冲面（23）与惯量环（2）外圆周面相切；

所述阻尼面（22）与惯量环（2）的外圆周面相交，所述阻尼面（22）与惯量环（2）交线处的切面与阻尼面（22）相垂直。

9.根据权利要求8所述的一种硅油减震器结构，其特征在于：

硅油减震器通过阻尼齿（21）结构增加的刚度的计算公式如下：

硅油减震器通过阻尼齿（21）结构增加的阻尼的计算公式如下：

其中：Cr=R2-R1；；

上述公式中；Cr为减振器的惯量环（2）与壳体（1）的外环壳（11）之间的间隙距离，R2为外环壳（11）的内圆周半径，R1为惯量环（2）的外圆周半径，R为减振器壳体的外圆半径，L为减振器厚度，μ为硅油粘度，ω为减振器壳体与惯量环的相对运动速度，为单个阻尼齿（21）的偏心率，h为阻尼齿（21）的齿尖到惯量环（2）外圆周面的距离，n为惯量环（2）上阻尼齿（21）的个数，r1是阻尼齿（21）的齿尖、缓冲面（23）切点和惯量环（2）圆心三点围成的圆的半径；

所述硅油减震器通过阻尼齿（21）和壳体阻尼齿（3）结构增加的总刚度为：

；

所述硅油减震器通过阻尼齿（21）和壳体阻尼齿（3）结构增加的总阻尼为：

。