CN111959257B - 一种发动机悬置支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机悬置支撑结构，包括悬置软垫、软垫上盖、软垫下支座和下支座安装板，所述悬置软垫包括：金属骨架，所述金属骨架包括一圆筒状主体和用于限制悬置支腿轴向偏移的限位挡边；天然橡胶，硫化覆盖在所述圆筒状主体的外圆柱面及所述限位挡边外表面；所述软垫上盖、软垫下支座、下支座安装板均设置有可装入螺栓的螺栓孔，其中，所述下支座安装板的螺栓孔的内径大于所述软垫下支座的螺栓孔的内径，所述下支座安装板和螺栓上设置有安装间隙消除机构。本发明结构简单、耐用可靠，减少了因发动机偏移导致皮带受力不均而带来的单带超载、偏磨、跳带等问题，大幅度延长皮带更换周期，增加产品的美誉度。

Description

一种发动机悬置支撑结构

技术领域

本发明涉及悬置支撑领域，特别地，涉及一种发动机悬置支撑结构。

背景技术

清扫车大多采用风机与发动机前后布置型式，运行时，发动机会受到风机侧向拉力拉扯，导致发动机发生偏移，并随着减震软垫的老化，偏移现象逐年加剧，后期易出现风机皮带磨带、跳带、寿命大幅减少的故障现象。目前的清扫车用悬置组件，为方便现场装配时顺利放下发动机，会给发动机留出一定的预留间隙，在皮带拉紧前，两侧的悬置软垫与发动机支腿侧面实际是无接触的或者悬置软垫的轴肩未卡住悬置安装座上下边缘。原有悬置软垫轴肩为全橡胶状态，轴肩高度亦不明显，难以在降低发动机对悬置系统的轴向冲击的同时，又能对发动机进行一定的限位来确保发动机位置不会产生过度偏移。而风机皮带装完后，在皮带的预紧力拉扯下，发动机会因悬置间隙和悬置软垫无限位的特性向风机侧大幅度偏移，导致原有的带轮间的平行度，共面度全部超差，皮带间受力不均，大幅度缩减皮带寿命，时间长久后，悬置软垫老化，轴肩往往会在发动机的振动及皮带预紧力的拉扯下失效，严重影响产品在外的美誉度。

发明内容

本发明提供了一种发动机悬置支撑结构，以解决现有悬置支撑结构因存在安装间隙和软垫无法轴向限位而发生轴向偏移的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种发动机悬置支撑结构，包括悬置软垫、软垫上盖、软垫下支座和下支座安装板，所述悬置软垫包括：

金属骨架，所述金属骨架包括一圆筒状主体，所述圆筒状主体朝向发动机的一端沿圆筒状主体的径向方向向外延伸设置有用于限制悬置支腿轴向偏移的限位挡边；

天然橡胶，硫化覆盖在所述圆筒状主体的外圆柱面及所述限位挡边外表面，且分别与软垫上盖和软垫下支座合围而成的柱状孔、软垫上盖和软垫下支座朝向发动机的一侧、悬置支腿的轴肩相配合；

所述软垫上盖通过一组螺栓固定在软垫下支座上端面，所述软垫下支座通过另一组螺栓固定在下支座安装板上端面，其中，所述下支座安装板的螺栓孔的内径大于所述软垫下支座的螺栓孔内径，所述另一组螺栓上设置有通过拧紧螺母使下支座安装板的螺栓孔和软垫下支座的螺栓孔保持同轴的安装间隙消除机构。

进一步地，所述天然橡胶包括硫化覆盖在所述圆筒状主体的外圆柱面的第一橡胶部、硫化覆盖在限位挡边背向发动机一侧的第二橡胶部和覆盖在限位挡边朝向发动机一侧的第三橡胶部，所述第一橡胶部与软垫上盖、软垫下支座合围而成的柱状孔过盈配合，所述第二橡胶部与软垫上盖、软垫下支座端面相抵接，所述第三橡胶部与悬置支腿的轴肩相抵接，其中，所述第三橡胶部的厚度小于第二橡胶部的厚度。

进一步地，所述天然橡胶硬度区间为邵尔硬度55度-65度。

进一步地，所述第三橡胶部的厚度为0.5mm-1.5mm。

进一步地，所述第一橡胶部的外径、限位挡边外径、软垫上盖径向厚度之间满足：

D1+3≤D2≤D1+2N-2

其中，D2为限位挡边外径，D1为第一橡胶部的外径，N为软垫上盖径向厚度，单位为mm。

进一步地，所述下支座安装板的螺栓孔的内径与所述软垫下支座的内径之差m满足：

1mm≤m≤4mm。

进一步地，所述第一橡胶部远离所述限位挡边的一端设置有橡胶变径段，所述橡胶变径段的外径小于软垫上盖和软垫下支座合围而成的柱状孔内径，且所述橡胶变径段的长度与所述第一橡胶部的长度比为1:5～1:4。

进一步地，所述橡胶变径段的外径沿远离所述限位挡边的方向逐渐变小。

进一步地，所述安装间隙消除机构包括：

对位垫片，套设在所述另一组螺栓上，且朝向所述下支座安装板的一面为球面或锥面；

锥形沉孔，同轴地设置在所述下支座安装板的螺栓孔朝向对位垫片的一端，且在旋紧螺母时与所述对位垫片的球面或锥面相配合。

进一步地，所述锥形沉孔的锥度角为90度-150度。

本发明具有以下有益效果：

本发明的悬置支撑结构包括悬置软垫、软垫上盖、软垫下支座和下支座安装板，其中，所述悬置软垫包括金属骨架和硫化覆盖在所述金属骨架外表面的天然橡胶，金属骨架包括一圆筒状主体和用于限制悬置支腿轴向偏移的限位挡边，所述限位挡边与天然橡胶共同实现轴向定位，在保证发动机六自由度的要求下，能最大程度的减弱皮带侧向拉力对发动机的拉扯影响，进一步的减少发动机偏移，防止悬置支腿的轴向位移；所述软垫上盖、软垫下支座、下支座安装板同轴地设置有装入螺栓的螺栓孔，其中，所述下支座安装板的螺栓孔的内径大于所述软垫下支座的内径，所述下支座安装板和螺栓上设置有通过拧紧螺母使螺栓和螺栓孔同轴的安装间隙消除机构，从而消除了为安装发动机而预留的安装间隙，减少了安装间隙导致的发动机偏移；同时，本发明的悬置支撑结构本身无运动机构，结构简单，可靠；减少了因发动机偏移导致皮带受力不均而带来的单带超载、偏磨、跳带等现象，大幅度延长皮带更换周期，增加产品的美誉度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是本发明优选实施例的发动机和悬置支撑结构装配示意图；

图2是图1中悬置支撑结构放大示意图。

图3是本发明优选实施例的软垫上盖结构剖视示意图。

图4是本发明优选实施例的悬置软垫剖视结构示意图。

图5是本发明优选实施例的悬置支撑结构装配示意图。

图6是本发明优选实施例的软垫支座结构示意图。

图7是本发明优选实施例的下支座安装板剖视结构示意图。

图8是本发明优选实施例的下支座安装板俯视示意图。

图9是本发明优选实施例的安装间隙消除机构示意图(螺栓未旋紧前)。

图10是本发明优选实施例的安装间隙消除机构示意图(螺栓旋紧后)。

图中：1、发动机；2、悬置支撑结构；21、软垫上盖；211、上盖弧形腔；212、上盖螺栓孔；22、软垫下支座；221、下支座弧形腔；222、下支座螺栓孔；23、悬置支腿；24、下支座安装板；241、锥形沉孔；25、悬置软垫；251、橡胶层；252、金属骨架；253、橡胶变径段；26、螺栓；27、对位垫片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1、图2、图4和图5，本发明的优选实施例提供了一种悬置支撑结构，分别设置于发动机1后方的左右两侧，包括悬置软垫25、软垫上盖21、软垫下支座22和下支座安装板24，所述悬置软垫25包括金属骨架252、天然橡胶251，所述金属骨架252包括一圆筒状主体，所述圆筒状主体朝向发动机1的一端沿圆筒状主体的径向方向向外延伸设置有用于限制悬置支腿23轴向偏移的限位挡边；所述天然橡胶251硫化覆盖在所述圆筒状主体的外圆柱面及所述限位挡边外表面，且分别与软垫上盖21和软垫下支座22合围而成的柱状孔、软垫上盖21和软垫下支座22朝向发动机1的一侧、悬置支腿23的轴肩相配合。

所述软垫上盖21通过一组螺栓26固定在软垫下支座22上端面，所述软垫下支座22通过另一组螺栓26固定在下支座安装板24上端面，其中，所述下支座安装板24的螺栓孔的内径大于所述软垫下支座22的螺栓孔内径，所述另一组螺栓26上设置有通过拧紧螺母使下支座安装板24的螺栓孔和软垫下支座22的螺栓孔保持同轴的安装间隙消除机构。

本实施例的悬置支撑结构包括悬置软垫25、软垫上盖21、软垫下支座22和下支座安装板24，其中，所述悬置软垫25包括金属骨架252和硫化覆盖在所述金属骨架252外表面的天然橡胶251，金属骨架252包括一圆筒状主体和用于限制悬置支腿23轴向偏移的环形的限位挡边，限位挡边的外径大于软垫上盖21、软垫下支座22合围而成的柱状孔的内径。圆筒状主体的内孔与悬置支腿23前端间隙配合。所述限位挡边与天然橡胶251共同实现轴向定位，在保证发动机六自由度的要求下，能最大程度的减弱皮带侧向拉力对发动机1的拉扯影响，进一步的减少发动机1偏移，防止悬置支腿23的轴向位移，为减少应力集中，圆筒状主体与限位挡边的连接处采用圆弧过渡。所述软垫上盖21和软垫下支座22之间分别通过位于所述软垫上盖21两侧的两处螺纹孔进行螺栓连接，所述软垫下支座22和下支座安装板24之间由另外的两个螺栓26进行连接，其中，所述下支座安装板24的螺栓孔的内径大于所述软垫下支座22的螺栓孔内径，所述下支座安装板24和螺栓26上设置有通过拧紧螺母使下支座安装板24的螺栓孔和软垫下支座22的螺栓孔保持同轴的安装间隙消除机构。本实施例的螺栓26拆解为两组：一组用于连接软垫上盖21和软垫下支座22，其强度等级不低于8.8，由于该组螺栓26承受的切向力较小，出于成本考虑选用强度等级8.8最佳；另一组用于连接软垫下支座22和下支座安装板24，其强度等级要求不低于10.9，由于该组螺栓26处于发动机悬置与发动机安装支架的关键点，工作时发动机会对连接处进行长时间的高频次的冲击，因此对该组螺栓26的强度、抗剪切能力有较高的要求，可采用10.9、12.9级螺栓，必要时采用更高强度的特种螺栓。

本实施例通过拧紧螺母，即可通过安装间隙消除机构使软垫下支座22和下支座安装板24的螺栓孔保持同轴，从而消除了为安装发动机1而预留的安装间隙，减少了安装间隙导致的发动机1偏移；同时，本发明的悬置支撑结构本身无运动机构，结构简单，可靠；减少了因发动机1偏移导致皮带受力不均而带来的单带超载、偏磨、跳带等现象，大幅度延长皮带更换周期，增加产品的美誉度。

如图4所示，在本发明的优选实施例中，所述天然橡胶251包括硫化覆盖在所述圆筒状主体的外圆柱面的第一橡胶部、硫化覆盖在限位挡边背向发动机1一侧的第二橡胶部和覆盖在限位挡边朝向发动机1一侧的第三橡胶部，所述第一橡胶部与软垫上盖21、软垫下支座22合围而成的柱状孔过盈配合，所述第二橡胶部与软垫上盖21、软垫下支座22朝向发动机1的一端相抵接，所述第三橡胶部与悬置支腿23的轴肩相抵接，其中，所述第三橡胶部的厚度H小于第二橡胶部的厚度J。如图3所示，所述软垫上盖21设置有横截面呈半圆形的上盖弧形腔211和两个对称的上盖螺栓孔212，如图6所示，所述软垫下支座22设置有横截面呈半圆形的支座弧形腔221和两个对称的支座内螺孔222，所述软垫上盖21和软垫下支座22上下扣合且通过螺栓进行固定，此时上盖弧形腔211和支座弧形腔221合围形成与所述第一橡胶部过盈配合的柱状孔。

本实施例中，所述第一橡胶部与软垫上盖21、软垫下支座22合围而成的柱状孔过盈配合，其利用天然橡胶的弹性形变限制软垫自身的径向跳动，同时减轻发动机1所传递过来的振动；而位于限位挡边左侧的所述第二橡胶部与软垫上盖21、软垫下支座22朝向发动机1的一端相抵接，所述第三橡胶部与悬置支腿23的轴肩相抵接，从而限制悬置支腿23的轴向窜动，同时减轻发动机1所传递过来的振动；硫化覆盖在限位挡边外表面各处的天然橡胶251的厚度并不一致，其中，所述第三橡胶部H的厚度小于第二橡胶部的厚度J，如图4所示，硫化覆盖在限位挡边左侧和顶部的天然橡胶251厚度相一致，而硫化覆盖在限位挡边右侧，即与悬置支腿23的轴肩相抵接的一侧的天然橡胶251厚度要小于硫化覆盖在限位挡边左侧和顶部的天然橡胶251的厚度，减少第三橡胶部的厚度，是考虑到天然橡胶251本身具有一定的弹性形变能力，在发动机运行过程中，第三橡胶部的弹性形变会在一定程度上受发动机1对悬置系统的轴向冲击而增加发动机理论偏移范围，本实施例在设置环形的限位挡边的基础上，结合减少了厚度的第三橡胶部达到弹性形变和刚性定位的有机结合，两者结合既可有效减少发动机1理论偏移范围，同时减轻发动机所传递过来的振动，减少发动机1会因软垫无限位的特性向风机侧大幅度偏移，确保带轮间的平行度、共面度不会超差，皮带间受力均匀，提高皮带寿命，从而不会因为时间长久、软垫老化而在发动机1的振动及皮带预紧力的拉扯下失效，提高产品在外的美誉度。

在本发明的优选实施例中，所述天然橡胶251硬度区间为邵尔硬度55度-65度。若硬度过高，软垫减振效果弱；硬度过低，软垫径向限制弱。

在本发明的优选实施例中，所述第三橡胶部的厚度为0.5mm-1.5mm。若橡胶层过厚，变形量大，会增加发动机1理论偏移范围；橡胶层过薄，则悬置支腿23与软垫之间的刚性冲击会增大，起不到缓冲的作用。

本实施例中，限位挡边右侧较薄的第三橡胶部直接接触悬置支腿23的轴肩表面，左侧的第二橡胶部与软垫下支座22和软垫上盖21的边缘接触，在降低发动机1对悬置系统的轴向冲击的同时，又能依靠悬置软垫25的金属骨架的限位挡边对发动机1进行一定的限位，确保发动机1位置不会产生过度偏移。

如图5所示，在本发明的优选实施例中，所述第一橡胶部的外径、限位挡边外径、软垫上盖径向厚度之间满足：

D1+3≤D2≤D1+2N-2

其中，D2为限位挡边外径，D1为第一橡胶部的外径，N为软垫上盖径向厚度，单位为mm。

本实施例中对限位挡边外径D2、第一橡胶部的外径D1、软垫上盖径向厚度N之间的约束关系作出了符合最佳工程需要的设置，从而更好的达到限制发动机1理论偏移范围和刚性冲击的双重目的，限位挡边外径过小时，软垫对发动机1的横向位移约束较弱，易发生偏置；限位挡边外径过大时，则会导致悬置软垫25整体制造难度增大和成本提高。

如图4和图5所示，在本发明的优选实施例中，所述第一橡胶部远离所述限位挡边的一端设置有橡胶变径段253，所述橡胶变径段253的外径小于软垫上盖21和软垫下支座22合围而成的柱状孔内径，且所述橡胶变径段253的长度与所述第一橡胶部的长度比为1:5～1:4。

本实施例中，发明人经过大量实验和检测发现，发动机1在运行产生偏移的过程中，施加在第一橡胶部外圆柱面的作用力主要集中在靠近限位挡边的部分，且离限位挡边越远，其受力越小，因此，本实施例的第一橡胶部沿轴线方向各处的直径并非完全一致，其在远离所述限位挡边的一端设置有直径较小的橡胶变径段253，所示橡胶变径段253的长度与所述第一橡胶部的长度比为1:5～1:4。该橡胶变径段253的直径明显小于第一橡胶部其他部分的直径，以至于与软垫上盖21和软垫下支座22合围而成的柱状孔之间形成有明显的间隙，该设置既有利于悬置软垫25的安装，同时，在不影响悬置软垫25性能的基础上减少了天然橡胶251的用量，降低了材料成本和自重。

如图4所示，在本发明的优选实施例中，所述橡胶变径段253的外径沿远离所述限位挡边的方向逐渐变小，即所述橡胶变径段253纵剖面外轮廓为圆滑过渡的曲线，圆滑曲线可进一步有效避免因应力集中造成第一橡胶部局部损坏，确保软垫的使用寿命。

如图9所示，在本发明的优选实施例中，所述下支座安装板24的螺栓孔的内径与所述软垫下支座22的内径之差m满足：

1mm≤m≤4mm。

m即为螺栓位于下支座安装板24的圆孔中心时单边可挪动的距离，若间隙过小，发动机1安装不便；间隙过大，间隙消除机构不能有效去除安装间隙，会增大发动机1偏移的风险。

如图7至图10所示，所述安装间隙消除机构包括对位垫片27和锥形沉孔241，所述对位垫片27套设在连接所述软垫下支座22和下支座安装板24的螺栓26上，且朝向所述下支座安装板24的一面为球面或锥面，其中，所述对位垫片27可选择标准件，所述标准件包括但不限于球面垫圈(GB/T849-1988)，当然，也可以选择定制的非标准件；所述锥形沉孔241同轴地设置在所述下支座安装板24的螺栓孔朝向对位垫片27的一端，且在旋紧螺母时与所述对位垫片27的球面或锥面相配合实现间隙消除。

如图7所示，所述锥形沉孔241的锥度角为90度-150度，本实施例中，所述锥形沉孔241的锥度角为118度-122度，合适的锥度角可有效去除安装间隙，减少发动机1偏移的风险。

安装发动机1及悬置支撑结构时，通过安装间隙消除机构控制安装间隙，具体过程包括：

首先，如图9所示，将软垫支座22置于下支座安装板24上，在下支座安装板24下端面的锥形沉孔241处放置对位垫片27取代常规的平垫，所述对位垫片27朝向所述下支座安装板24的一面为球面，带上螺栓，此时将左右两软垫支座22往外侧各挪动最大距离m，共留出2m距离的间隙来在中间放置发动机1；将两只悬置软垫25分别插在连接发动机1的两只悬置支腿23上，缓慢落下发动机1至左右两软垫支座22上(注意，此时发动机1重量主要由行车承受，发动机1虚落在左右两软垫支座22上)；

接着，如图10所示，打紧螺栓26，借助对位垫片27的曲面与锥形沉孔241的配合，螺栓26在打紧的过程中带动左右两软垫支座22往中间靠拢，不断贴近发动机1机身，将原本留出的2m安装间隙去除；再松开行车，使发动机1重量落在副发支架上，此时发动机1居于副发支架的理论中心位置；

最后，装上软垫上盖21，打紧螺栓26，即可完成发动机1的悬置安装工序。

本发明上述实施例利用圆锥孔与对位垫片27的配合，消除了为安装发动机而预留的安装间隙，减少了安装间隙导致的发动机偏移，解决了历史遗留难点。依靠软垫结构的特殊性，在保证发动机六自由度的要求下，能最大程度的减弱皮带侧向拉力对发动机的拉扯影响，进一步的减少发动机偏移，有效降低了发动机1工作时的高频抖动带来的负面影响，提高了副发部装的各项性能。上述实施例本身无运动机构，结构简单、可靠；减少了因发动机1偏移导致皮带受力不均而带来的单带超载、偏磨、跳带等问题，大幅度延长皮带更换周期，增加产品的美誉度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种发动机悬置支撑结构，包括悬置软垫(25)、软垫上盖(21)、软垫下支座(22)和下支座安装板(24)，其特征在于，所述悬置软垫(25)包括：

金属骨架(252)，所述金属骨架(252)包括一圆筒状主体，所述圆筒状主体朝向发动机(1)的一端沿圆筒状主体的径向方向向外延伸设置有用于限制悬置支腿(23)轴向偏移的限位挡边；

天然橡胶(251)，硫化覆盖在所述圆筒状主体的外圆柱面及所述限位挡边外表面，且分别与软垫上盖(21)和软垫下支座(22)合围而成的柱状孔、软垫上盖(21)和软垫下支座(22)朝向发动机(1)的一侧、悬置支腿(23)的轴肩相配合；所述软垫上盖(21)通过一组螺栓(26)固定在软垫下支座(22)上端面，所述软垫下支座(22)通过另一组螺栓(26)固定在下支座安装板(24)上端面，其中，所述下支座安装板(24)的螺栓孔的内径大于所述软垫下支座(22)的螺栓孔内径，所述另一组螺栓(26)上设置有通过拧紧螺母使下支座安装板(24)的螺栓孔和软垫下支座(22)的螺栓孔保持同轴的安装间隙消除机构；所述天然橡胶(251)包括硫化覆盖在所述圆筒状主体的外圆柱面的第一橡胶部、硫化覆盖在限位挡边背向发动机(1)一侧的第二橡胶部和覆盖在限位挡边朝向发动机(1)一侧的第三橡胶部，所述第一橡胶部与软垫上盖(21)、软垫下支座(22)合围而成的柱状孔过盈配合，所述第二橡胶部与软垫上盖(21)、软垫下支座(22)端面相抵接，所述第三橡胶部与悬置支腿(23)的轴肩相抵接，其中，所述第三橡胶部的厚度小于第二橡胶部的厚度；

所述第一橡胶部的外径、限位挡边外径、软垫上盖径向厚度之间满足：

D1+3≤D2≤D1+2N-2

其中，D2为限位挡边外径，D1为第一橡胶部的外径，N为软垫上盖径向厚度，单位为mm；所述第一橡胶部远离所述限位挡边的一端设置有橡胶变径段(253)，所述橡胶变径段(253)的外径小于软垫上盖(21)和软垫下支座(22)合围而成的柱状孔内径，且所述橡胶变径段(253)的长度与所述第一橡胶部的长度比为1:5~1:4。

2.根据权利要求1所述的发动机悬置支撑结构，其特征在于，

所述天然橡胶(251)的硬度区间为邵尔硬度55度-65度。

3.根据权利要求1所述的发动机悬置支撑结构，其特征在于，

所述第三橡胶部的厚度为0.5 mm -1.5mm。

4.根据权利要求1所述的发动机悬置支撑结构，其特征在于，所述下支座安装板(24)的螺栓孔的内径与所述软垫下支座(22)的内径之差m满足：

1mm≤m≤4mm。

5.根据权利要求1所述的发动机悬置支撑结构，其特征在于，

所述橡胶变径段(253)的外径沿远离所述限位挡边的方向逐渐变小。

6.根据权利要求1所述的发动机悬置支撑结构，其特征在于，所述安装间隙消除机构包括：

对位垫片(27)，套设在所述另一组螺栓(26)上，且朝向所述下支座安装板(24)的一面为球面或锥面；

锥形沉孔(241)，同轴地设置在所述下支座安装板(24)的螺栓孔朝向对位垫片(27)的一端，且在旋紧螺母时与所述对位垫片(27)的球面或锥面相配合。

7.根据权利要求6所述的发动机悬置支撑结构，其特征在于，

所述锥形沉孔(241)的锥度角为90度-150度。

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