CN110475986A - 粘性阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种粘性阻尼器(10)，具有：轮毂盘(11)，安装于旋转轴的；环状阻尼器(22)，具备惯性质量体(21)，且配置于轮毂盘(11)的外周部的；以及散热盘(31)、(32)，设于环状阻尼器(22)的两端面中的至少一面的。散热盘(31)、(32)沿圆周方向间隔设置有多个冷却通路，冷却通路具备朝环状阻尼器(22)的旋转方向前方开口的空气导入口(41)，以及朝旋转方向后方开口的空气流出口(42)。

Description

粘性阻尼器

技术领域

本发明涉及一种粘性阻尼器，安装于内燃机的曲轴等旋转轴，吸收旋转轴的扭转振动。

背景技术

作为汽车、卡车、公交车等车辆的动力源，或者建筑机械、农业机械等工业机械的动力源使用的内燃机，也就是发动机，具有曲轴或凸轮轴等旋转轴。由于发动机的燃烧周期的原因，对曲轴等旋转轴施加伴随旋转脉动的转矩，从而，旋转轴发生扭转振动。为了吸收这种扭转振动，扭振阻尼器安装于旋转轴。作为扭振阻尼器，有一种称为粘性阻尼器。粘性阻尼器具有：安装于旋转轴的轮毂侧部件和旋转自由地安装于轮毂侧部件的外周部的惯性质量体，通过配置于轮毂侧部件和惯性质量体之间的衰减液的剪切阻力，吸收并消散旋转轴的扭转振动。

粘性阻尼器有内部质量块型和外部质量块型，内部质量块型为惯性质量体，也就是惯性质量块收纳于设置在轮毂侧部件的外周部的环状阻尼器外壳内的类型，外部质量块型为惯性质量块安装成包围轮毂侧部件，即轮毂盘的外周部的外侧的类型。

专利文献1中描述了内部质量块型的粘性阻尼器。这种粘性阻尼器中，作为轮毂盘的法兰的外周部设有阻尼器外壳，阻尼器外壳的工作腔内收纳有惯性质量体和粘性的衰减介质。阻尼器外壳的两端面中至少之一设有风扇盘，所述风扇盘具备在阻尼器外壳的半径方向上延伸的冷却通路。冷却通路具备多个内侧冷却通路和多个外侧冷却通路，其中，所述多个内侧冷却通路沿圆周方向，以一定间隔配置成同心圆状，所述多个外侧冷却通路位于比内侧冷却通路更靠近直径方向外侧的位置，沿圆周方向以一定间隔配置成同心圆状，内侧冷却通路具有与外侧冷却通路不同的尺寸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-504060号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1所描述的粘性阻尼器中，阻尼器运行过程中，即，旋转时，使沿半径方向输送的空气首先接触内侧冷却通路，之后接触外侧冷却通路，阻尼器通过从冷却通路到空气的热传递得以冷却。而且，通过在内侧冷却通路和外侧冷却通路之间设置间隔，使得此处产生紊流，阻止了层状的空气流动，提高了热传递。

然而，这种粘性阻尼器中，冷却通路在半径方向，也就是相对于旋转方向的直角方向形成，而且由于该冷却通路的开口不朝向阻尼器的旋转方向开口，不能利用阻尼器的旋转产生的旋转方向的空气流，因此，被导入冷却通路的冷却空气是有限的，存在无法提高粘性阻尼器的冷却效果的问题。并且，经过内侧冷却通路，吸收热量并被加热的空气会再次被导入外侧冷却通路，因此不能提高冷却效率。

本发明的目的在于提供一种高冷却效率的粘性阻尼器。

用于解决技术问题的方式

本发明的粘性阻尼器具有：轮毂盘，安装于旋转轴；环状阻尼器，配置于所述轮毂盘的外周部，且具备惯性质量体并且在所述惯性质量体与所述轮毂盘之间的间隙填充有衰减液；以及散热片，设置于所述环状阻尼器的两端面中的至少一面，所述散热片由冷却通路构成，且在所述环状阻尼器的端面，沿圆周方向间隔设置有多个，所述冷却通路具备朝向所述环状阻尼器的旋转方向前方开口的空气导入口，以及朝向旋转方向后方开口的空气流出口。

发明效果

设于环状阻尼器的散热片，即冷却通路的空气导入口，朝向旋转方向前方开口，粘性阻尼器被旋转驱动，则由于冷却通路的旋转移动，外部的空气直接流入冷却通路内。从而，即使由于构成环状阻尼器的惯性质量体和轮毂盘之间产生的差动，衰减液反复受到剪切力，环状阻尼器发热，但通过直接流入冷却通路流动的空气，环状阻尼器得以冷却，能够提高环状阻尼器的散热效率。而且，使空气流出口的开口面积大于空气导入口的开口面积，则经过冷却通路从空气流出口流出的空气和流经冷却通路的外侧的空气压力不同，因此空气流出口发生紊流，会引入部分流经冷却通路的外侧的空气，能够阻止层状的空气流动。从而，能够更好地提高环状阻尼器的散热效率。

若在散热盘设置散热片，则能够通过散热片形成冷却通路，所述散热片具备：盘基板，设于环状阻尼器的；以及片主体部，在直径方向内侧端和直径方向外侧端之间沿直径方向延伸。若使片主体部从空气导入口朝向空气流出口向远离盘基板的方向倾斜，则能够通过散热片形成空气流出口的开口面积大于空气导入口的开口面积的冷却通路。

附图说明

图1是示出一实施方式的粘性阻尼器的主视图。

图2是图1中的2-2线截面图。

图3的(A)是示出图2的正面侧的立体图，图3的(B)是示出图2的背面侧的立体图。

图4的(A)是图3的(A)的主视图，图4的(B)是图3的(B)的后视图。

图5的(A)是图4的(A)所示散热盘的放大主视图，图5的(B)是从下侧观察图4的(A)的截面图。

图6的(A)是图5的(A)中的6A-6A线放大截面图，图6的(B)是图5的(A)中的6B-6B线放大截面图。

图7的(A)、(B)是分别示出散热盘的变形例的主视图。

图8是示出其他实施方式的粘性阻尼器的截面图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。粘性阻尼器10，如图1及图2所示，具有轮毂盘11，轮毂盘11安装于作为乘用车、卡车、公交车等车辆，或建筑机械等工业机械的动力源使用的发动机的曲轴或凸轮轴等旋转轴S。

轮毂盘11的直径方向外侧部构成正面壁12，正面壁12设有形成整体的外周壁13，外周壁13相对于正面壁12大致成直角。轮毂盘11的背面配置有内周壁14，内周壁14具有安装于轮毂盘11的法兰15，内周壁14相对于法兰15大致成直角。外周壁13和内周壁14的背面安装有盖板16，由正面壁12、外周壁13、内周壁14以及盖板16形成环状的阻尼器外壳17。正面壁12由轮毂盘11的外周部形成，轮毂盘11还构成阻尼器外壳17的一部分。

阻尼器外壳17内形成有环状的收纳室18，收纳室18内收纳有环状的惯性质量体21，且硅油作为衰减液L填充于阻尼器外壳17和惯性质量体21之间的间隙。由阻尼器外壳17、惯性质量体21以及衰减液L，构成配置于轮毂盘11的外周部的环状阻尼器22。本文中，图1所示面为粘性阻尼器10的正面，相反面为粘性阻尼器10的背面。

法兰15焊接于轮毂盘11，盖板16在惯性质量体21装入收纳室18内的状态下，焊接于外周壁13和内周壁14。盖板16形成有液体注入口23，衰减液L被注入阻尼器外壳17和惯性质量体21之间的间隙后，液体注入口23被未图示出的密封栓密封。轮毂盘11和与其形成整体的正面壁12及外周壁13由冲压加工钢板制成，内周壁14和法兰15形成整体的部件，以及盖板16也由冲压加工钢板制成。另外，可以通过铸造制造内周壁14和正面壁12与轮毂盘11以及外周壁13形成整体的部件。

正面壁12和惯性质量体21之间配置有推力轴承24，推力轴承24收纳在惯性质量体21所形成的凹部。盖板16和惯性质量体21之间配置有推力轴承25，推力轴承25收纳在惯性质量体21所形成的凹部。

轮毂盘11和法兰15形成有安装孔26，粘性阻尼器10通过贯穿安装孔26的未图示出的螺纹部件安装于旋转轴S。粘性阻尼器10通过旋转轴S被旋转驱动，旋转轴S发生扭转振动后，由于扭转振动，阻尼器外壳17和惯性质量体21之间产生差动。由于这种差动，衰减液L受到剪切力，通过衰减液L的剪切阻力，扭转振动被吸收并消散。若衰减液L反复受到剪切力，则振动能量通过剪切阻力转换成热量，环状阻尼器22发热。粘性阻尼器10通过旋转轴S，在图1中箭头R所示的方向上被旋转驱动。

如图3及图4所示，为了冷却环状阻尼器22，环状阻尼器22的正面侧的端面，也就是正面壁12的外表面设有散热盘31，环状阻尼器22的背面侧的端面，也就是盖板16的外表面设有散热盘32。如图1所示，散热盘31具有环状的盘基板33，散热盘32也具有盘基板33。每个盘基板33，如图1所示，在距阻尼器外壳17的旋转中心的同一半径r的位置沿圆周方向间隔设置有多个散热片34。如图1所示，散热片34沿圆周方向，以角度间隔α的间距，在同一半径位置上成一列设置于盘基板33，并沿直径方向延伸。该粘性阻尼器10的角度间隔α设定为10°，优选设定为3～15°范围内的任一角度。

图5的(A)是示出部分散热盘31的放大主视图，图6的(A)是图5的(A)中的6A-6A线放大截面图，图6的(B)是图5的(A)中的6B-6B线放大截面图。

如图5及图6所示，散热片34从盘基板33沿轴方向向外侧突出，具有在直径方向内侧端35和直径方向外侧端36之间沿直径方向延伸的片主体部37，在散热片34的内侧，冷却通路38沿圆周方向形成。若使粘性阻尼器10的旋转方向为图5的(A)及图6的(B)中箭头R所示的方向，则散热片34的旋转方向前端面侧的空气导入口41在旋转方向前方开口，旋转方向后端面侧的空气流出口42在旋转方向后方开口。若粘性阻尼器10沿箭头R的方向旋转，则如图6的(B)所示，粘性阻尼器10的周围空气相对于散热片34，相对地如箭头A所示，从空气导入口41直接流入冷却通路38，流经沿圆周方向延伸的冷却通路38，从空气流出口42流出。这样，由于冷却通路38的空气导入口41在旋转方向前方开口，伴随粘性阻尼器10的旋转，空气以散热片34的转速流入冷却通路38内。从而，空气直接流入冷却通路38内，环状阻尼器22的热量被从散热盘31、32流经冷却通路38的空气传递，通过散热片34散出。因此，能够通过直接流入冷却通路38的空气，提高粘性阻尼器10的冷却效果。

冷却通路38的空气流方向的通路长度M根据散热片34的宽度尺寸设定。另外，如图6的(B)所示，散热片34的片主体部37从空气导入口41朝向空气流出口42以角度θ向远离盘基板33的方向倾斜，若空气导入口41的片主体部37的高度为h1、空气流出口42的片主体部37的高度为h2，则高度h2高于高度h1。从而，空气流出口42的开口面积大于空气导入口41的开口面积。

与散热片34形成整体的散热盘31通过冲压加工由金属制成的薄板组成的坯料而制成。上述倾斜角度θ设定为5～45°，设定高度h1为1～3mm，高度h2为2～6mm，冷却通路38的通路长度M为5～10mm左右。散热盘31通过具有热传导性的粘着剂安装于环状阻尼器22的端面，或者通过接缝焊接盘基板33的外周部和内周部安装于环状阻尼器22。

需要说明的是，在图示实施方式中，散热片34与散热盘31形成整体，但也可以将具有直径方向内侧端35和直径方向外侧端36、以及在它们中间沿直径方向延伸的片主体部37的多个独立散热片34直接安装于环状阻尼器22的两端面中的至少一面。

如上所述，若倾斜片主体部37以使空气流出口42的开口面积大于空气导入口41的开口面积，则在冷却通路38的空气流出口42中产生负压卷入周围空气并发生紊流甚至涡流，而经过冷却通路38的空气会扩大这种紊流甚至涡流。从而，散热片34带来的散热效果得以提高。图6的(B)中，空气流出口42附近发生的紊流通过符号T示意性表示。

对比不倾斜片主体部37而将空气导入口41和空气流出口42的开口面积设定为几乎相同的情况，和使空气流出口42的开口面积大于空气导入口41的开口面积的情况，虽然均能够提高散热片34带来的散热效果，但通过实验已确认，倾斜片主体部37以使空气流出口42的开口面积大于空气导入口41的开口面积的情况下散热效果会提高。

设于环状阻尼器22的背面侧的散热盘32也与散热盘31的结构相同，散热盘32的散热片34也同样空气导入口41在旋转方向前方开口，空气流出口42在旋转方向后方开口。从正面侧观察，粘性阻尼器10向图3的(A)、图4的(A)中箭头R所示方向旋转，则如图3的(B)、图4的(B)所示，从背面侧观察粘性阻尼器10，散热盘32的旋转方向相对于散热盘31是反方向。因此，环状阻尼器22的两端面设有散热盘31、32时，散热盘31和散热盘32使用空气导入口41和空气流出口42的开口方向相反的散热盘。

上述环状阻尼器22中，其两端面设有散热盘31、32，但根据粘性阻尼器10的种类，也可以采用在环状阻尼器22的一个端面设置散热盘的方式，通过将散热盘设于环状阻尼器22的两端面中的至少一面，能够提高粘性阻尼器10的冷却效率。

对在环状阻尼器22设置设有122个散热片34的散热盘31的粘性阻尼器10，和专利文献1所描述的，在环状阻尼器设置设有122个沿直径方向延伸的冷却通路的风扇盘的粘性阻尼器，进行冷却效果确认实验。各自的实验中，设定散热片34的表面积和构成冷却通路的部件的表面积几乎相同。结果，在直径方向延伸冷却通路的情况下，环状阻尼器的外周温度只能冷却到81.0℃，而像本发明这样，在圆周方向延伸冷却通路38以使空气流出口42的开口面积大于空气导入口41的开口面积的情况下，则冷却到78.8℃。这样，可以确认，上述在环状阻尼器22设置散热盘，能够提高粘性阻尼器10的冷却效率。

图7的(A)、(B)是分别示出散热盘的变形例的主视图。图7的(A)所示散热盘31，在半径r1的位置设有多个成一列的散热片34，并且在大于半径r1的半径r2的位置设有多个成一列的散热片34。半径r1的内侧列的散热片34和半径r2的外侧列的散热片34设置在同一直径方向线的位置，内侧列和外侧列的散热片34的数量相同。需要说明的是，也可以不将内侧列的散热片34和外侧列的散热片34设置在同一直径方向线的位置，而使内侧列的散热片34和外侧列的散热片34的圆周方向的位置不同，沿圆周方向错开圆周方向的位置。

图7的(B)所示散热盘31与图7的(A)所示相同，在半径r1的位置设有多个成一列的散热片34，并且在比半径r1大的半径r2的位置设有多个成一列的散热片34。相比之下，图7的(B)所示散热盘31的外侧的散热片34的数量多于内侧的散热片34的数量，在构成内侧列的散热片34与构成其他列即外侧列的散热片34中，圆周方向的位置错开。

图7所示散热片34为图5及图6所示形状，冷却通路38的空气导入口41在旋转方向前方开口，伴随粘性阻尼器10的旋转，空气以散热片34的转速流入冷却通路38内。另外，空气流出口42的开口面积大于空气导入口41的开口面积，经过冷却通路38的空气从空气流出口42流出，以便扩散，空气流出口42的附近发生紊流甚至涡流，散热片34带来的散热效果得以提高。

图7示出设于环状阻尼器22的正面侧的散热盘31，对于设于背面侧的散热盘32，可以如图7所示，将散热片34设置成内侧列和外侧列两列。这样，设于散热盘31、32的散热片34可以如上所述为一列，也可以为两列或多于两列。还可以将构成同一列在圆周方向上相邻的散热片34错开设置于直径方向。

图8是示出其他实施方式的粘性阻尼器的截面图。该粘性阻尼器10为外部质量块型，在轮毂盘11的外周部的前后，分别隔着和轮毂盘11之间的间隙，配置有两个惯性质量体21a、21b。惯性质量体21a、21b的外周面分别焊接有外周环13a，两个惯性质量体21a、21b通过外周环13a形成整体。环状部43在轮毂盘11的两面沿轴方向突出，环状部44在惯性质量体21a、21b的两面沿轴方向突出，各个环状部43、44之间装有环状橡胶构成的弹性体45。

惯性质量体21a、21b和轮毂盘11之间的间隙填充有衰减液L。这样，图8所示外部质量块型的粘性阻尼器10中，构成通过两个惯性质量体21a、21b配置于轮毂盘11的外周部的环状阻尼器22。

在每个惯性质量体21a、21b的外表面，也就是环状阻尼器22的两端面，和上述内部质量块型的粘性阻尼器10相同，设有散热片34。但是，散热片34也可以只设置在惯性质量体21a、21b之一的外表面。

散热片34的结构可以如图3所示，是散热片34与散热盘31形成整体的结构，也可以将具有直径方向内侧端35和直径方向外侧端36、以及在它们之间沿直径方向延伸的片主体部37的多个独立散热片34直接安装于环状阻尼器22的两端面中的至少一面。而且，可以是将外周环13a在轴方向分割成两部分的形状，使分割成两部分的外周环13a预先一体成型于每个惯性质量体21a、21b的外周部。

这种外部质量块型的粘性阻尼器10中，伴随粘性阻尼器10的旋转，空气以散热片34的转速流入冷却通路38内。经过冷却通路38的空气从空气流出口42流出以便扩散，空气流出口42附近发生紊流甚至涡流，从而散热片34带来的散热效果得以提高。

本发明并不限于所述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变更。

本粘性阻尼器安装于作为汽车等车辆的动力源的发动机所驱动的旋转轴，用于吸收旋转轴的扭转振动。

Claims (8)

1.一种粘性阻尼器，其特征在于，具有：

轮毂盘，安装于旋转轴；

环状阻尼器，配置于所述轮毂盘的外周部，且具备惯性质量体，并且在所述惯性质量体与所述轮毂盘之间的间隙填充有衰减液；以及

散热片，设置于所述环状阻尼器的两端面中的至少一面，

所述散热片由冷却通路构成，且在所述环状阻尼器的端面沿圆周方向间隔设置有多个，所述冷却通路具备朝向所述环状阻尼器的旋转方向前方开口的空气导入口以及朝向旋转方向后方开口的空气流出口。

2.根据权利要求1所述的粘性阻尼器，其特征在于，所述空气流出口的开口面积大于所述空气导入口的开口面积。

3.根据权利要求1或2所述的粘性阻尼器，其特征在于，所述散热片设于安装在所述环状阻尼器的端面的盘基板，且具备在直径方向内侧端和直径方向外侧端之间沿直径方向延伸的片主体部并形成所述冷却通路。

4.根据权利要求3所述的粘性阻尼器，其特征在于，所述片主体部从所述空气导入口朝向所述空气流出口向远离所述盘基板的方向倾斜。

5.根据权利要求3或4所述的粘性阻尼器，其特征在于，在距所述轮毂盘的旋转中心的同一半径位置沿圆周方向设置一列所述散热片。

6.根据权利要求3或4所述的粘性阻尼器，其特征在于，分别在距所述轮毂盘的旋转中心的同一半径位置沿圆周方向设置多列所述散热片。

7.根据权利要求6所述的粘性阻尼器，其特征在于，使构成一列的所述散热片与构成其他列的所述散热片沿圆周方向错开。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的粘性阻尼器，其特征在于，由设于所述轮毂盘的外周部的阻尼器外壳，以及装入所述阻尼器外壳内的所述惯性质量体形成所述环状阻尼器，并在所述阻尼器外壳的两端面中的至少一面设置所述散热片。