CN114658796A - 隔振器和箱体 - Google Patents

Abstract

本申请涉及减隔振领域，提供一种隔振器以及一种箱体。隔振器包括壳体、连接柱、压力弹簧、和弹性支撑件。壳体包括开设有导向孔的底板，连接柱远离载体的一端伸入导向孔，并可相对于导向孔滑动。连接柱上凸设有抵持部，抵持部与底板相互间隔。压力弹簧套设于连接柱外侧，弹性支撑件设于压力弹簧的外围，二者的相对两端分别与底板和抵持部抵接。壳体与基体固定连接，连接柱与载体固定连接，当外力小于或等于预设阈值时，弹性支撑件与压力弹簧共同支撑载体；当外力大于预设阈值时，弹性支撑件发生线性屈曲，压力弹簧压缩以支撑载体。本申请隔振器可随外界的振动激励实现刚度变换，以分别对载体形成较好的支撑效果和隔振效果。

Description

隔振器和箱体

技术领域

本申请涉及减隔振领域，尤其涉及一种隔振器，以及一种箱体。

背景技术

隔振器作为一种减隔振装置，可以在支撑载体的同时，隔离来自外界的振动激励，以减轻载体所受到的振动影响，避免载体内模块可能出现的疲劳失效、或者紧固件松动甚至断裂的不良现象。隔振器可以应用于载体的运输过程中，以隔离运输途中可能出现的颠簸振动；也可以应用于载体固定工作的过程中，以隔离地震等现象带来的振动激励。

由于外界振动激励存在复杂性和多样性，单一隔振器的工作区间有限，难以满足载体在不同场景下的减隔振需求。特别对于低频振动的隔离，其所需的隔振器刚度较小，但低刚度的隔振器又难以对载体形成可靠的支撑。现有技术中引入永磁体和电磁线圈的方案，以主动控制隔振器的变刚度功能。该方案存在结构复杂、成本较高的缺陷，并同时增大了系统控制难度、降低了隔振器的可靠性。

发明内容

本申请提供一种隔振器，可以基于外界激励自动调整刚度，以分别实现对载体的可靠支撑和有效隔振功能。同时，本申请还提供一种采用该隔振器的箱体。本申请具体包括如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种隔振器，连接于基体与载体之间，包括壳体，壳体包括开设有导向孔的底板；连接柱，包括滑动端和抵持部，滑动端呈柱状，滑动端可伸入导向孔，并相对于底板滑动，抵持部相对于连接柱的周侧面凸出，且抵持部与底板相互间隔；压力弹簧，套设于连接柱外侧，压力弹簧的相对两端分别与底板朝向抵持部的第一表面和抵持部抵接；以及弹性支撑件，弹性支撑件设于压力弹簧的外围，弹性支撑件相对两端分别与第一表面和抵持部抵接；

底板用于固定连接基体，连接柱用于固定连接载体，当作用于底板或连接柱的外力小于或等于预设阈值F0时，弹性支撑件处于初始状态，并与压力弹簧共同支撑载体；当作用于底板或连接柱的外力大于预设阈值F0时，弹性支撑件弯曲并处于线性屈曲状态，压力弹簧压缩以支撑载体。

本申请隔振器分别通过底板和连接柱与基体和载体固定连接，并用于实现对载体的支撑和隔振功能。其中通过在底板的第一表面上开设导向孔，并设置连接柱伸入导向孔中可相对于底板滑动，保证载体与基体之间的浮动配合。然后通过压力弹簧和弹性支撑件的配合支撑，使得在外力小于或等于预设阈值F0时，载体与基体之间相对静止，隔振器可以对载体提供可靠的支撑效果。而在外力大于预设阈值F0时，弹性支撑件发生线性屈曲，连接柱在载体的作用下朝向底板滑动。此时弹性支撑件形成弯折，抵持部通过压缩压力弹簧而对载体形成弹性支撑，保证载体在振动激励下形成隔振效果。

本申请隔振器可基于预设阈值F0配合设置弹性支撑件的线性屈曲极限力，进而使得隔振器基于外界振动激励(静止与振动场景)形成了刚性支撑或弹性隔振两种不同的工作状态。即隔振器在目标频率范围内实现了整体刚度的自适应变化，可以在外界激励相对较小时(静止状态，非振动场景)通过压力弹簧和弹性支撑件对载体提供可靠的支撑效果，并在外界激励相对较大时(振动场景)通过压力弹簧对载体提供可靠的隔振效果。

在一种可能的实现方式中，弹性支撑件的线性屈曲极限力为F1，当弹性支撑件处于初始状态时，压力弹簧对载体提供的支撑力为F2，预设阈值F0满足条件：(F1+F2)＜F0≤(1.1×F1+F2)。

在本实现方式中，当隔振器中的弹性支撑件处于初始状态时，弹性支撑件与压力弹簧共同为载体提供支撑。且由于弹性支撑件未产生线性屈曲，其长度尺寸相对稳定，此时压力弹簧的高度也相对稳定。基于压力弹簧对载体提供的稳定支撑力F2，可以通过对弹性支撑件的材料和结构设置，控制其线性屈曲极限力F1的数值，并使得弹性支撑件与压力弹簧的共同作用，能够满足对载体的支承需求。而设置预设阈值F0的上限，则可以控制到隔振器介入对载体提供隔振支承的时机，进而分别保证到隔振器的支承效果和隔振效果。

在一种可能的实现方式中，隔振器的工作频率介于5Hz至50Hz之间。

在一种可能的实现方式中，隔振器的压力弹簧刚度介于3.5×10³N/mm至3.5×10⁵N/mm之间。

在一种可能的实现方式中，同一载体上同时设置有多个隔振器用于支承和隔振，且多个隔振器的压力弹簧刚度之和介于3.5×10³N/mm至3.5×10⁵N/mm之间。

在一种可能的实现方式中，弹性支撑件与抵持部固定连接。

在本实现方式中，弹性支撑件的一端与抵持部固定连接，可以使得隔振器在隔振的过程中，弹性支撑件始终受到连接柱的牵扯，并在隔振器完成隔振工作后，恢复其对载体形成支撑的状态。

在一种可能的实现方式中，弹性支撑件包括至少三条弹性支撑梁，至少三条弹性支撑梁沿压力弹簧的周向分布于压力弹簧的外围。

在本实现方式中，利用圆周分布的多个弹性支撑梁来实现弹性支撑件的结构，利于弹性支撑件的整体设置和加工，并可以通过对各个弹性支撑梁的刚度设置以控制弹性支撑件整体的线性屈曲极限力。

在一种可能的实现方式中，弹性支撑件包括六条弹性支撑梁，且六条弹性支撑梁沿导向孔的圆周方向均匀分布。

在一种可能的实现方式中，压力弹簧为锥形螺旋弹簧，压力弹簧螺旋半径较小的一端靠近抵持部。

在本实现方式中，压力弹簧采用锥形螺旋弹簧时，其受压或拉伸过程中的刚度变化量不同，可以在载体与基体之间位移较大时提供更大的支撑力或拉力。

在一种可能的实现方式中，连接柱包括与滑动端相对的连接端，连接端用于与载体固定连接，抵持部位于连接端与滑动端之间。

在本实现方式中，通过在滑动端相对的位置设置连接端，便于配合载体设置连接端的具体结构，以保证连接柱与载体之间的可靠连接。

在一种可能的实现方式中，连接柱与导向孔之间具有第一间隙，连接柱可在第一间隙范围内相对于第一表面偏转。

在本实现方式中，连接柱相对于第一表面偏转，可以吸收外界振动激励在垂直于连接柱长度方向上的分力，避免连接柱承受过大的剪切力。

在一种可能的实现方式中，隔振器包括转动体，底板开设有定位腔，转动体嵌设于定位腔内，且导向孔开设于转动体上，导向孔可通过转动体相对于第一表面偏转。

在本实现方式中，将导向孔设置于转动体上，并使得导向孔可以相对于底板偏转，可以进一步放大连接柱相对于底板的偏转角度，避免连接柱承受过大的剪切力。

在一种可能的实现方式中，转动体的外形为球形，定位腔的内壁为弧形，转动体可相对于定位腔偏转，以带动导向孔相对于第一表面偏转。

在本实现方式中，通过转动体相对于底板的转动，以实现导向孔相对于底板的偏转。

在一种可能的实现方式中，转动体采用杯士轴承或金属件实现。

在一种可能的实现方式中，转动体包括球接的外圈和内圈，外圈固定于定位腔内，导向孔开设于内圈上。

在本实现方式中，转动体可以采用球形含油轴承等机构实现。

在一种可能的实现方式中，壳体还包括凸出且环绕底板的侧壁，侧壁围设于抵持部的外围，并与抵持部相互间隔；隔振器还包括至少三个偏转弹簧，至少三个偏转弹簧沿连接柱的周向分布于抵持部的外围，每个偏转弹簧的相对两端分别与抵持部和侧壁抵持。

在本实现方式中，偏转弹簧圆周分布于连接柱的外围，并通过偏转弹簧分别与连接柱和侧壁的抵持，在连接柱长度方向以外的自由度上，也对载体形成隔振效果。

在一种可能的实现方式中，每个偏转弹簧的相对两端分别与抵持部和侧壁转动连接。

在本实现方式中，偏转弹簧的相对两端分别与抵持部和侧壁转动连接，使得偏转弹簧相对于连接柱和侧壁的角度可调，进而达到随连接柱的偏转自适应调整角度的效果。

在一种可能的实现方式中，各个偏转弹簧距离第一表面的高度相同。

在本实现方式中，围设于连接柱外围的偏转弹簧距离第一表面高度相同，有利于调整偏转弹簧的合力，并保证连接柱与底板之间的相对位置。

在一种可能的实现方式中，偏转弹簧为锥形螺旋弹簧，且每个偏转弹簧螺旋半径较小的一端均靠近抵持部。

在本实现方式中，偏转弹簧采用锥形螺旋弹簧时，其受压或拉伸过程中的刚度变化量也不同，可以在连接柱与侧壁之间位移较大时提供更大的支撑力或拉力。

第二方面，本申请提供一种箱体，包括箱体本体、以及本申请第一方面所提供的隔振器。其中箱体本体作为载体，与隔振器的连接柱固定连接。

因为本申请第一方面提供的隔振器可对载体形成支承和隔振效果，因而本申请提供的箱体也能对箱体本体提供较好的支承效果，并在外力相对较大时提供可靠的隔振效果，保证箱体本体以及箱体内部组件的可靠工作。

在一种可能的实现方式中，隔振器的数量为四个，四个隔振器位于箱体本体的同一外表面上，并用于实现同一方向上的支承和隔振效果。

在一种可能的实现方式中，箱体本体与隔振器的连接柱设置为一体结构。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种箱体的使用场景示意图；

图2是本申请实施例提供的一种隔振器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种隔振器的分解结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种隔振器中连接柱的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种隔振器中底板的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种隔振器的截面示意图；

图7是本申请实施例提供的一种隔振器中压力弹簧的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种隔振器中弹性支撑梁的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种隔振器中弹性支撑梁发生弯折的截面结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种隔振器中传递系数T随频率比值λ的变化趋势图；

图11是本申请实施例提供的一种隔振器中压力弹簧的“位移-弹力”示意图；

图12是本申请实施例提供的一种隔振器中连接柱相对于第一表面偏转的局部截面示意图；

图13是本申请实施例提供的另一种隔振器的截面结构示意图；

图14是本申请实施例提供的另一种隔振器中底板与转动体的分解结构示意图；

图15是本申请实施例提供的另一种隔振器的局部截面分解示意图；

图16是本申请实施例提供的又一种隔振器的截面结构示意图；

图17是本申请实施例提供的又一种隔振器中转动体的剖面结构示意图；

图18是本申请实施例提供的再一种隔振器的结构示意图；

图19是本申请实施例提供的再一种隔振器的分解结构示意图；

图20a、图20b和图20c是本申请实施例提供的再一种隔振器在减振过程中呈不同状态的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请以下各个实施例进行描述。

请参见图1所示的本申请实施例提供的箱体200工作场景示意图。在本实施例中，箱体200整体置于基体300上。具体的，箱体200包括箱体本体210和隔振器100，隔振器100位于箱体本体210和基体300之间，用于支承箱体本体210。在一些场景下，隔振器100还用于隔离箱体本体210和基体300之间的振动。本申请箱体200可以为集装箱、包装箱、电气机柜等产品，也可以为电子产品(如家电、仪器等)的外壳、机械传动箱体等结构。箱体本体210内部可用于承载物品，或箱体本体210内收容有箱体200的功能组件。基体300则可以为地面、台面、架体、车厢、船舱等。在一些实施例中，基体300还可以为设备的内腔，箱体本体210设置于该内腔中。箱体200可以置于基体300上工作，也可以承载于基体300上进行运输。

本申请所提供的隔振器100连接于箱体本体210和基体300之间。当箱体本体210与基体300之间相对静止时，隔振器100用于支撑箱体本体210。当箱体本体210和/或基体300之间出现振动激励时，二者会形成振动位移。此时，隔振器100还可以用于对箱体本体210减振，以消除振动对箱体本体210产生的影响。振动激励可能来自于基体300，如地震、运输过程中、或基体300为设备时，其工作过程中所产生的自身振动；振动激励也可能来自于箱体本体210处，如箱体本体210受外力、或箱体本体210工作过程中的自身振动等。

为便于描述，本申请后续实施例中，以箱体200为集装箱、基体300为车厢为例展开。在图1所示的实施例中，隔振器100的数量为四个，四个隔振器100均位于箱体本体210的同一外表面上，四个隔振器100背离箱体本体210的一端置于基体300上。此时，箱体本体210可以理解为载体，其通过隔振器100置于基体300上。在本实施例中，箱体本体210为立方体，其外表面为矩形。四个隔振器100间隔分布于同一外表面的四个角落位置。在另一些实施例中，箱体本体210也可以为其它形状，对应外表面的形状可以不同。隔振器100的分布位置和数量则可基于箱体本体210匹配设置。四个隔振器100实现同一方向上的支承和隔振效果。

图2示意了本申请提供的隔振器100的一种外观结构，图3则示意了隔振器100的分解结构图。

本申请隔振器100包括壳体、连接柱20、压力弹簧30、和弹性支撑件40。壳体包括底板10，底板10用于与基体300固定连接，连接柱20则与箱体本体210(即载体)固定连接。底板10与基体300之间可以采用螺栓等紧固件实现固定。在一些实施例中，壳体也可以整体与基体300设置为一体结构。即在本实施例中，可以在车厢中构造壳体的结构；连接柱20与箱体本体210之间也可以采用螺栓等紧固件实现固定。在一些实施例中，连接柱20也可以与箱体本体210设置为一体结构。即箱体本体210的第一外表面上构造有连接柱20的结构。

一种实施例请参见图4，连接柱20沿自身长度方向包括相对的连接端21和滑动端22。其中连接端21处设有通孔211，通孔211可容许螺栓穿过，以实现连接柱20与箱体本体210之间的固定连接。滑动端22则位于连接柱20远离箱体本体210一侧。滑动端22为柱状。连接柱20还设有抵持部23，抵持部23位于连接端21和滑动端22之间。抵持部23的外形轮廓较滑动端22的外形轮廓更大，也即抵持部23相对于连接柱20的外侧表面凸出设置。

图5示意了底板10的外观结构。底板10包括靠近连接柱20的第一表面11，且第一表面11上开设有导向孔12。导向孔12朝向底板10的内部延伸，也即导向孔12朝向背离连接柱20的方向延伸。在图3和图4的示意中，导向孔12为圆孔，连接柱20的连接端21外形也为圆柱体。请配合参见图6所示的隔振器100截面示意图。连接柱20的滑动端22外形尺寸(即外径)小于导向孔12的内腔尺寸(即内径)，滑动端22可以伸入导向孔12之内，并可在导向孔12内滑动。由此，在本申请隔振器100中，连接柱20通过滑动端22与导向孔12的配合，实现了与底板10的滑动连接。连接柱20相对于底板10的滑动方向，与连接柱20的自身长度方向相同。进一步的，连接柱20在相对于底板10滑动时，连接柱20的抵持部23与第一表面11间隔设置，即连接柱20的抵持部23与第一表面11不会形成接触。

可以理解的，当箱体本体210放置于基体300上时，基体300承受箱体本体210的重量。而此时底板10则沿竖直方向位于箱体本体210的下方。连接柱20可以沿竖直方向相对于底板10滑动。也即，在图示的使用场景下，导向孔12的延伸方向为竖直方向，连接柱20的长度方向也沿竖直方向设置，并可相对于导向孔12沿竖直方向滑动。另一方面，在图6的实施例中，导向孔12贯穿底板10，连接柱20在导向孔12内滑动时，其滑动端22可以伸出导向孔12并位于底板10的外部。而在另一些实施例中，导向孔12也可以为盲孔，滑动端22相对于导向孔12的滑动距离相对受限。上述方案都不影响本申请隔振器100的功能实现。

压力弹簧30套设于连接柱20的外侧，且压力弹簧30的相对两端分别与第一表面11和抵持部23抵接。请参见图7所示的压力弹簧30的外形结构示意，压力弹簧30采用了锥形螺旋弹簧的结构，其螺旋半径的最小值，需要大于连接柱20的外径尺寸，以使得滑动端22穿入压力弹簧30之内。同时，压力弹簧30螺旋半径较小的一端，可以与抵持部23相抵接。也即，压力弹簧30螺旋半径较小的一端，位于竖直方向的上方，其螺旋半径较大的一端则位于下方，压力弹簧30的整体支撑结构更平稳可靠。

在另一些实施例中，压力弹簧30也可以采用圆柱形螺旋弹簧、纺锥形螺旋弹簧、或沙漏形螺旋弹簧来实现。可以理解的，当连接柱20沿竖直方向朝底板10滑动时，抵持部23与第一表面11之间的距离变小，此时压力弹簧30被压缩，可以提供抵持部23竖直向上的支撑力。弹性支撑件40则位于压力弹簧30的外围。如图6所示，在隔振器100的截面方向上，连接柱20位于内侧中心位置，弹性支撑件40则位于最外侧，压力弹簧30则位于连接柱20与弹性支撑件40之间。弹性支撑件40的相对两端也分别与第一表面11和抵持部23抵接。

在本实施例中，如图8所示，弹性支撑件40采用六个弹性支撑梁41的结构实现。六个弹性支撑梁41沿压力弹簧30的周向分布，每个弹性支撑梁41的相对两端均抵接于抵持部23和第一表面11之间。单个弹性支撑梁41为条状，其截面可以如图8所示设置为矩形，也可以为圆形、椭圆形等其余任何形状。弹性支撑梁41沿自身长度方向具有支撑力，六根弹性支撑梁41合围于压力弹簧30的外部，其支撑力的合力也可以对连接柱20形成支承作用。在另一些实施例中，弹性支撑梁41的数量可以为大于或等于三的任意数值。

多个弹性支撑梁41组成上述弹性支撑件40的结构，且多个弹性支撑梁41可以沿压力弹簧30的周向均布。单个弹性支撑梁41的形状简单，利于加工，简化了弹性支撑件40的整体工艺，并降低成本。同时，多个弹性支撑梁41的结构，利于设置各个弹性支撑梁41的刚度，进而控制到弹性支撑件40的整体刚度的线性屈曲极限力。需要提出的是，在另一些实施例中，弹性支撑件40也可以设置为圆筒状，其套设于压力弹簧30的外围，也能够通过对第一表面11和抵持部23的抵持，对连接柱20形成支承。

当箱体本体210与基体300之间相对静止时，压力弹簧30对连接柱20可以形成支撑力F2，弹性支撑件40对连接柱20形成支撑力F3。此时，压力弹簧30与弹性支撑件40共同作用，以对连接柱20形成支承效果。对于本实施例，可以预设作为集装箱的箱体本体210质量M为30吨。四个隔振器100共同支承箱体本体210，则单个隔振器100用于提供7.5吨重量的支承。由此，单个隔振器100所提供的支撑力约7.5×10⁴N，即：

F2+F3＝7.5×10⁴N 公式(1)；

在本申请隔振器100中，弹性支撑件40采用弹性材料制作。在弹性支撑件40沿自身的长度方向上，基于施加在弹性支撑件40上的外力大小不同，其分别具有呈直线的支承状态，以及呈弯曲的线性屈曲状态。线性屈曲是指：压缩载荷作用下的梁结构或内压作用下的圆柱形薄壁结构，随着压缩载荷或内压力的增加，虽然此压缩载荷或内压力可能远小于发生材料强度失效所对应的载荷，梁结构或者圆柱形薄壁(圆筒状)结构失去其稳定性。对梁结构，失去其原来的直线稳定状态而发生弯曲变形；对圆柱形薄壁结构，失去其原来的圆形截面，圆柱形出现鼓包和凹陷。当外界载荷撤去后，线性屈曲的结构可恢复到原来的平衡状态。

也即，弹性支撑件40中各个弹性支撑梁41在承受不同大小外力作用时，其支承状态和线性屈曲状态可以来回切换。进一步，各个弹性支撑梁41基于自身材料属性和外形结构，其发生线性屈曲的极限力还可以匹配调整，进而调整到弹性支撑件40整体的线性屈曲极限力F1。

对于本申请隔振器100，当受到的外力较大时，可能突破弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1，并使得弹性支撑件40处于线性屈曲状态，各个弹性支撑梁41发生弯折(如图9所示)。此时，弹性支撑件40对箱体本体210所提供的支撑力F3消失，压力弹簧30所提供的支撑力F2不足以支承箱体本体210的重量。可以理解的，箱体本体210会在重力作用下进一步向下位移，并使得连接柱20朝向底板10的方向滑动。连接柱20的抵持部23朝向靠近第一表面11的方向位移，进一步压缩压力弹簧30，从而增大压力弹簧30所提供的支撑力，进而对箱体本体210形成可靠支承。

前述中提到，隔振器100所承受的外力，可以来自于箱体本体210和基体300之间的振动激励。在振动激励的作用下，箱体本体210和基体300之间会产生振动位移。当弹性支撑件40发生线性屈曲时，箱体本体210与底板10之间仅通过压力弹簧30承载支撑，压力弹簧30可以对箱体本体210形成隔振效果。

弹性支撑件40处于线性屈曲状态时，箱体本体210与隔振器100形成一系统。该系统具有固有频率ω_n。压力弹簧30自身具有刚度k。定义外界振动激励的频率为ω_e。此时由箱体本体210与隔振器100所组成的系统传递系数T满足条件：

其中，λ为外界振动激励的频率ω_e与系统固有频率ω_n的比值。ζ为隔振器100与箱体本体210组成系统的阻尼比。

从公式(2)可以得出，当频率比

时，即

时(其中M为箱体本体210的质量)，由箱体本体210与隔振器100所组成的系统传递系数T小于1，隔振器100才会对箱体本体210形成隔振效果。也即，配合图10的传递系数T随频率比值λ的变化趋势可得，由箱体本体210与隔振器100所组成的系统固有频率ω_n，小于或等于振动激励频率的

倍，隔振器100才能对箱体本体210形成隔振效果。

为保证由箱体本体210与隔振器100所组成的系统固有频率ω_n足够小，需要降低隔振器100中提供隔振效果的压力弹簧30的刚度k。而因为外界激励的频率ω_e范围较大，还需要进一步限定本申请隔振器100的工作频率范围f，进而基于工作频率范围f和箱体本体210的质量，来确定到压力弹簧30的刚度系数k。具体的，可以参见下列公式：

可知，在隔振器100的工作频率范围f确定之后，结合箱体本体210的质量，可以推导出压力弹簧30的刚度k。以箱体本体210为集装箱为例，集装箱在运输过程中，其受到的振动激励频率相对较低，因此定义隔振器100的工作频率范围f位于5Hz至50Hz之间。结合前述中预设集装箱的质量M为30吨，可以推算出本申请隔振器100的刚度系数k介于3.5×10³N/mm至3.5×10⁵N/mm之间。该刚度系数应理解为箱体本体210上设置的多个隔振器100中压力弹簧30的刚度系数k之和。

也即，在本申请实施例中，当隔振器100的数量为四个时，每个压力弹簧30的刚度系数k则介于8.75×10²N/mm至8.75×10⁴N/mm之间。可以理解的，当隔振器100的数量为其它数量时，或描述为同一载体上同时设置有多个隔振器100用于支承和隔振时，多个隔振器100中的压力弹簧30的刚度之和则介于3.5×10³N/mm至3.5×10⁵N/mm之间。

由此，本申请隔振器100基于预设的工作频率范围f，以及其承载的载体的质量M不同，可以匹配设置压力弹簧30的刚度系数k，并保证载体在受到该预设的频率范围的振动激励时，能够通过压力弹簧30实现较好的隔振效果，保证载体以及载体内的组件不会出现疲劳失效、或紧固件松动甚至断裂的不良现象。而在其余实施例中，基于隔振器100所承载的载体不同，以及基体300的特性不同，隔振器100所预设的工作频率范围f、以及载体的质量M都可以匹配调整，进而调整到压力弹簧30的刚度值，以保证到压力弹簧30对载体的隔振效果。

如图11所示的压力弹簧30“位移-弹力”示意图。因为本实施例所提供的压力弹簧30采用了锥形螺旋弹簧的结构，其刚度变化呈非线性的特性。而传统弹簧的圆柱形螺旋结构，其刚度变化呈线性。在对箱体本体210进行隔振的过程中，基于压力弹簧30的压缩量的不同，圆锥形螺旋结构的压力弹簧30所提供的支撑力也处于变化状态。定义压力弹簧30在压缩量为x_e时，其提供的支撑力与分担的箱体本体210的质量相匹配。当箱体本体210相对于基体300的位移量相对较小时(位于图11所示的Δx范围之内)，压力弹簧30所提供的支撑力变化相对较小，箱体本体210可以相对于基体300更自由的浮动，以提升减振效果；当箱体本体210相对于基体300的位移量相对较大时(位于图11所示的Δx范围之外)，压力弹簧30所提供的支撑力变化相对变大，进而限制到箱体本体210的位移量。

可以理解的，在本实施例中，压力弹簧30的相对两端可以分别与抵持部23和第一表面11固定连接，进而在箱体本体210朝向远离基体300的方向位移时，能够拉伸压力弹簧30。受拉的压力弹簧30可以对箱体本体210提供拉力，以限制箱体本体210相对于基体300的位移量。

另一方面，对于本申请隔振器100，在基于使用场景预设了载体的质量M之后，还可以通过对弹性支撑件40的材料和结构设置，调整到性支撑件40的线性屈曲极限力F1，进而调整弹性支撑件40发生线性屈曲的时机。

具体的，上述公式(1)推导出箱体本体210相对于基体300静止时，各个隔振器100需要对箱体本体210提供的支撑力。而因为箱体本体210相对于基体300静止时，各个隔振器100中的压力弹簧30压缩量也为定值，因此可以理解为各个压力弹簧30对箱体本体210提供的支撑力F2也为定值。由此可以推导出弹性支撑件40对箱体本体210提供的支撑力F3。可以理解的，弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1需要大于或等于其对箱体本体210提供的支撑力F3，保证弹性支撑件40在提供支撑力F3时不会发生线性屈曲，才能满足隔振器100的使用需求。

但弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1若设置过大，可能导致弹性支撑件40在较大的振动激励条件下依然保持其直线支承状态，箱体本体210无法单独通过压力弹簧30得到隔振的效果。因此，在本实施例中，可以基于箱体本体210的质量M，设置预设阈值FO。当隔振器100受到小于或等于预设阈值F0的外力时，其分配到弹性支撑件40的支撑力小于或等于弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1；当隔振器100受到大于预设阈值F0的外力时，其分到到弹性支撑件40的支撑力大于弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1。

可以理解的，当外力小于或等于预设阈值F0时，弹性支撑件40的受力未超过其线性屈曲极限力F1，弹性支撑件40可以维持其线性支撑状态，并为箱体本体210提供可靠的支撑力F3；当外力大于预设阈值F0时，弹性支撑件40的受力超过其线性屈曲极限力F1，弹性支撑件40发生弯曲，箱体本体210由压力弹簧30提供隔振效果。

当振动激励减小后，弹性支撑件40可以基于自身弹力，恢复其直线形状，重新配合压力弹簧30对箱体本体210形成可靠支撑。在一种实施例中，弹性支撑件40可以与抵持部23固定连接。由此，弹性支撑件40的一端与抵持部23同步位移，隔振器100在隔振的过程中，弹性支撑件40得以始终受到连接柱20的牵扯，并在隔振器100完成隔振工作后恢复线性状态，并对载体重新形成可靠的支撑。

需要提出的是，上述的外力包含有箱体本体210(即载体)的重力、以及箱体本体210所受的振动激励。即外力可以理解为隔振器100所受到的力。同时，预设阈值F0为隔振器100的固有属性，也可以理解为通过对压力弹簧30和弹性支撑件40的设置，赋予隔振器100的固有参数。通过分配压力弹簧30的支撑力F2和弹性支撑件40的支撑力F3，可以匹配到箱体本体210的质量M。然后，基于弹性支撑件40的支撑力F3，再匹配调整弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1，使得F1≥F3。最后，再基于压力弹簧30的支撑力F2和弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1，设置隔振器100的预设阈值F0。

在一种实施例中，预设阈值F0可设置为：

(F1+F2)＜F0≤(1.1×F1+F2) 公式(4)；

因为弹性支撑件40的线性屈曲极限力F1≥F3(弹性支撑件40提供的支撑力)，因此预设阈值FO＞(F1+F2)≥(F3+F2)，即无外界振动激励时，弹性支撑件40不会发生线性屈曲，隔振器100的压力弹簧30和弹性支撑件40可以共同作用以支撑箱体本体210；而当箱体本体210受外界振动激励，其承受的外力超过预设阈值FO时，弹性支撑件40的受力介于F1至1.1×F1之间，即弹性支撑件40的受力超过其线性屈曲极限力F1，弹性支撑件40处于弯曲的线性屈曲状态，箱体本体210由压力弹簧30提供隔振效果。

本实施例中隔振器100的预设阈值F0相对较小，能够在箱体本体210承受较小的振动激励的情况下，保证弹性支撑件40处于线性屈曲状态，进而保证隔振器100由压力弹簧30对箱体本体210提供隔振效果。可以理解的，在其余实施例中，隔振器100的预设阈值FO也可以基于使用场景匹配调整。

本申请隔振器100利用弹性支撑件40的线性屈曲特性，在不同场景下可以分别表现出不同的工作特性。包括在没有振动激励或振动激励较小的场景下，实现对载体的可靠支撑，保证载体与基体300之间的连接刚度；以及在振动激励较大的场景下，通过压力弹簧30对载体形成隔振效果。相较于现有技术隔振器的工作区间有限、在低刚度隔振与可靠支撑之间难以平衡的情况，本申请隔振器100的适用范围更广，且工作更可靠。同时，因为弹性支撑件40的线性屈曲动作相对于振动激励为被动响应，本申请隔振器100还提升了对振动激励的响应速度。

在一种实施例中，连接柱20的滑动端22与导向孔12之间具有第一间隙，也即滑动端22与导向孔12之间形成间隙配合。第一间隙有利于滑动端22在导向孔12内的滑动动作，避免出现卡滞，影响隔振器100的减振效果。进一步的，连接柱20还可在第一间隙的范围内相对于第一表面11形成偏转。

具体的，如图12所示，当连接柱20的滑动端22在导向孔12内偏转时，可以相对于底板10的第一表面11形成倾角α。因为外界振动激励的方向可能为任意方向，而隔振器100中连接柱20仅沿单一方向(通常为竖直方向)相对于底板10滑动。因此，外界振动激励在垂直于连接柱20滑动方向上的分力，可能导致连接柱20承受较大的剪切力。连接柱20可以通过第一间隙形成一定的缓冲作用。同时，连接柱20也可以通过相对于底板10偏转，调整箱体本体210相对于基体300的滑动方向，以消除振动激励在垂直于连接柱20方向上的影响。

在一种实施例中，连接柱20相对于第一表面11的倾角α小于或等于5°。控制连接柱20的偏转角度，可以控制到连接柱20相对于第一表面11的滑动轨迹，使得连接柱20能够以接近垂直的角度相对于第一表面11滑动。由此连接柱20在相对于底板10滑动的过程中，能保证抵持部23与压力弹簧30的正面接触，并通过压缩压力弹簧30获得可靠的支撑力。

一种实施例请参见图13。底板10还开设有定位腔13，定位腔13与第一表面11连通。隔振器100则包括转动体50。转动体50收容于定位腔13之内，且导向孔12位于转动体50之内。导向孔12可以通过转动体50相对于第一表面11转动。其中，转动体50可以相对于定位腔13转动，并带动导向孔12相对于第一表面11转动；或导向孔12还可以在转动体50的内部转动，进而达到相对于第一表面11转动的效果。

具体的，请配合参见图14所示的分解示意图。在图13提供的实施例中，转动体50的外形构造为球形，或至少部分构造为球形。底板10的定位腔13的内壁则构造为弧形。定位腔13的弧形内壁半径尺寸，与转动体50的球形表面外径尺寸大致相等，以使得转动体50收容于定位腔13之内时，能够在定位腔13内转动。由此，转动体50得以带动导向孔12相对于第一表面11偏转。转动体50可以采用杯士(bushing)轴承实现，也可以采用金属件实现。

而在图15所示意的截面示意图中，定位腔13贯穿底板10的本体。且因为定位腔13的内壁设置为弧形，定位腔13的中部为其内径尺寸最大的位置。定位腔13在底板10上形成的两个开口尺寸则相对较小。球形结构的转动体50需要经较大的压力才能安装于定位腔13之内。定位腔13也得以对转动体50形成较稳定的固持效果。进一步的，转动体50与定位腔13之间也可以设置间隙，以便于转动体50装入定位腔13之内。

转动体50的设置可以控制到导向孔12的偏转动作，进而缩小滑动端22与导向孔12之间的第一间隙的尺寸，使得连接柱20在导向孔12内的滑动轨迹更稳定。也即，连接柱20可以通过转动体50相对于底板10的转动，实现其相对于第一表面11的偏转动作。同时，还可以在转动体50和/或定位腔13之间设置限位结构，以限定连接柱20相对于第一表面11的偏转角度α，并同样将连接柱20相对于第一表面11的倾角α控制在5°以内。

另一种实施例请参见图16，转动体50还可以采用含油球轴承实现。具体请配合参见图17。在本实施例中，转动体50包括外圈51、内圈52、以及两排滚珠53。外圈51套设于内圈52的外部，并通过两排滚珠53与内圈52形成可转动的球接触。即内圈52可以在两排滚珠53的支撑作用下，相对于外圈51偏转。进一步的，外圈51嵌设于定位腔13之内，并相对于定位腔13固定。导向孔12则开设于内圈52上。在一些实施例中，两排滚珠53也可以采用两排滚柱的结构代替，并不影响本申请中转动体50的功能实现。

由此，转动体50可以通过内圈52相对于外圈51的转动，实现导向孔12相对于第一表面11的偏转。且在本实施例中，因为转动体50为含油球轴承，滚珠53可以减小外圈51与内圈52之间的转动摩擦力，使得导向孔12的偏转动作更顺滑，避免卡滞。在本实施例中，定位腔13的内壁可以设置为圆筒状，便于定位腔13的加工。外圈51的外形也可以匹配设置为圆柱形，并与定位腔13之间形成过渡配合或过盈配合，保证转动体50嵌设于定位腔13内后的相对位置。

一种实施例请参见图18和图19。其中，图18为本申请隔振器100另一种实施例的结构示意图，图19则为该实施例中隔振器100的分解结构示意图。

在本实施例中，壳体可以包括侧壁14，隔振器100则包括偏转弹簧60。其中侧壁14与底板10固定连接，其延伸方向平行于导向孔12的轴线方向。也即侧壁14凸设于第一表面11上，侧壁14环绕底板10。侧壁14从第一表面11朝向远离导向孔12的方向延伸。侧壁14的延伸高度与连接柱20中抵持部23的高度平齐，或侧壁14的延伸高度超过连接柱20中抵持部23的高度，并围绕于抵持部23的外围。可以理解的，在本实施例中，侧壁14与第一表面11形成一收容腔，连接柱20部分位于该收容腔之内。

偏转弹簧60的数量为至少三个。而在本实施例中，偏转弹簧60的数量为六个。六个偏转弹簧60沿抵持部23的周向分布于抵持部23的外围，每个偏转弹簧60的相对两端，都分别与抵持部23和侧壁14形成抵持。可以设置六个偏转弹簧60沿抵持部23的周向均布，且每个偏转弹簧60的结构、材料均相同。由此，当不对连接柱20施加外力时，六个偏转弹簧60对抵持部23形成的合力为零。在另一些实施例中，偏转弹簧60也可以采用其它形式不至于抵持部23的周向上，并同样可以达到其作用于抵持部23的合力为零，本申请在此不做特别限定。

在一种实施例中，还可以设置各个偏转弹簧60距离第一表面11的高度相同。由此多个偏转弹簧60围设于连接柱20外围时，因为不存在高度差，其在垂直于第一表面11的方向上形成的合力为零。此时仅通过配置多个偏转弹簧60在平行于第一表面11的方向上的合力，即可设置到多个偏转弹簧60的合力为零。本实施例有利于调整偏转弹簧60的合力，并保证连接柱20与底板10之间的相对位置。

偏转弹簧60的设置，使得隔振器100在平行于第一表面11的方向上，对连接柱20也形成了弹性支撑，并可以对箱体本体210形成更好的隔振效果。前述中提到，外界振动激励的方向具有随机性，本申请隔振器100在垂直于第一表面11的方向上，可以通过连接柱20相对于基体300的浮动，实现在该方向上的隔振效果。而对于平行于第一表面11的振动激励的分力，则可以通过偏转弹簧60来进行隔振。

示例性的，请配合参见图20a示意的隔振器100截面结构。在该截面方向上，连接柱20的左右两侧分别设有一个偏转弹簧60，两个偏转弹簧60的相对两端分别抵持于抵持部23和侧壁14之间。两个偏转弹簧60所形成的弹力合力为零。此时，连接柱20的长度方向垂直于第一表面11，连接柱20处于初始位置。

而在图20b的示意中，连接柱20受到外界振动激励，该振动激励存在部分平行于第一表面11的分力，连接柱20则在该分力的作用下相对于第一表面11偏转。抵持部23得以朝向一边的偏转弹簧60形成位移。该位移造成位于连接柱20偏转一侧的偏转弹簧60压缩，位于偏转另一侧的偏转弹簧60则相应伸长。由此，两个偏转弹簧60各自形成的弹力不等，被压缩的偏转弹簧60的弹力更大，进而将连接柱20朝向其初始位置的方向推离。

在图20c的示意中，连接柱20基于弹力回到初始位置之后，会在惯性作用下继续朝另一侧偏转，并压缩另一侧的偏转弹簧60。之前被压缩的偏转弹簧60则得以伸长。此时，之前伸长的偏转弹簧60在被压缩后，产生了更大的弹力，再次推动连接柱20改变偏转方向，并朝向其初始位置转动。经多次来回偏转之后，振动激励的能量被吸收，连接柱20则得以回到其初始位置状态。且在两个偏转弹簧60的弹力作用下，连接柱20的偏转幅度较小，在平行于第一平面11的方向上对箱体本体210形成了较好的减振效果。

图20a-图20c仅示意了单一截面方向上的偏转弹簧60工作原理。放大到平行于第一表面11的任意方向上，当连接柱20相对于第一表面11发生偏转时，连接柱20会形成平行于第一表面11的某一方向位移。该位移会造成该方向上的一个或几个偏转弹簧60被压缩，而背离该方向上的一个或几个偏转弹簧60的压缩量则减小。由此，被压缩的一个或几个偏转弹簧60会产生更大的弹力，并推动连接柱20朝向其初始位置移动。如此反复，连接柱20得以通过偏转弹簧60形成了较好的减振效果。

在图示的实施例中，偏转弹簧60采用螺旋弹簧实现。可以理解的，在另一些实施例中，偏转弹簧60也可以采用锥形螺旋弹簧来实现。与压力弹簧30采用锥形螺旋弹簧的原因类似，偏转弹簧60采用锥形螺旋弹簧，也可以达到刚度变化呈非线性的特性。从而在连接柱20的偏转角度相对较大时，能提供更大的弹力，以压缩连接柱20的偏转角度。可以理解的，锥形螺旋弹簧结构的偏转弹簧60，其螺旋半径较小的一端，也位于靠近抵持部23的位置。

在一种实施例中，偏转弹簧60的相对两端，还可以分别与侧壁14和抵持部23固定连接。由此，当连接柱20朝向背离偏转弹簧60的方向偏转时，连接柱20还对偏转弹簧60形成拉伸，偏转弹簧60得以对连接柱20提供拉伸的弹力，进而与另一侧受压并提供压缩弹力的偏转弹簧60共同作用，以驱动连接柱20回到其初始位置处。可以理解的，当偏转弹簧60采用锥形螺旋弹簧的结构时，其相对于连接柱20提供的拉力，也随连接柱20的位移量变化而形成更大幅度的浮动，可以达到更好的减振效果。

另一方面，在一些场景下，外界振动激励作用于连接柱20时，还可能对连接柱20形成角动量，驱动连接柱20绕自身轴线方向转动。本申请隔振器100通过偏转弹簧60在连接柱20与侧壁14之间的弹性固持作用，还可以限制连接柱20的转动自由度。具体的，因为各个偏转弹簧60均与连接柱20的抵持部23固定连接，当连接柱20发生转动时，会拉动偏转弹簧60相对于侧壁14形成扭转。偏转弹簧60形成弹性拉力和扭力，并作用于抵持部23上以驱动连接柱20反方向转动，以回到其初始位置处。与连接柱20相对于第一表面11的偏转场景类似，偏转弹簧60在连接柱20绕自身轴线转动的方向上，也可以对连接柱20形成可靠的减振效果。

在一种实施例中，偏转弹簧60的相对两端，也可以分别与侧壁14和抵持部23转动连接。当连接柱20相对于第一表面11偏转时，偏转弹簧60可以通过相对于侧壁14和抵持部23的转动，实现其姿态的自适应调整，以便于偏转弹簧60的螺旋轴线始终与抵持部23处于垂直接触的状态，偏转弹簧60所产生的压力或拉力可以更准确的传递给连接柱20，以驱动连接柱20回到其初始位置。

在一种实施例中，偏转弹簧60与抵持部23之间的转动连接轴线，可以平行于第一表面11。当连接柱20相对于第一表面11偏转时，偏转弹簧60可以沿平行于第一表面11的方向相对于抵持部23转动，进而保证其弹性力的方向垂直于抵持部23，形成更好的驱动效果。相似的原理，偏转弹簧60与侧壁14之间的转动连接轴线，也可以平行于第一表面11。

在另一种实施例中，偏转弹簧60与抵持部23之间的转动连接轴线，还可以垂直于第一表面11。对于本实施例，当连接柱20在绕自身轴线方向转动时，偏转弹簧60可以沿垂直于第一表面11的方向相对于抵持部23转动，进而保证其弹性力的方向垂直于抵持部23，形成更好的驱动效果。相似的原理，偏转弹簧60与侧壁14之间的转动连接轴线，也可以垂直于第一表面11。

还有一种实施例，偏转弹簧60与抵持部23之间的转动连接轴线平行于第一表面11，且偏转弹簧60与侧壁14之间的转动连接轴线垂直于第一表面11。此时偏转弹簧60可以分别通过相对于抵持部23的转动、以及相对于侧壁14的转动，使得连接柱20在相对于第一表面11偏转、或绕自身轴线转动的过程中，都能受到相对垂直的弹性力作用，进而更好的驱动连接柱20回到其初始位置。相似的原理，在另一些实施例中，偏转弹簧60抵持部23之间的转动连接轴线可以垂直于第一表面11，且偏转弹簧60与侧壁14之间的转动连接轴线则平行于第一表面11。

以上描述，仅为本申请的具体实施例，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，例如减少或添加结构件，改变结构件的形状等，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种隔振器，连接于基体与载体之间，其特征在于，所述隔振器包括：

壳体，所述壳体包括开设有导向孔的底板；

连接柱，包括滑动端和抵持部，所述滑动端呈柱状，所述滑动端可伸入所述导向孔，并相对于所述底板滑动，所述抵持部相对于所述连接柱的周侧面凸出，且所述抵持部与所述底板相互间隔；

压力弹簧，套设于所述连接柱外侧，所述压力弹簧的相对两端分别与所述底板朝向所述抵持部的第一表面和所述抵持部抵接；

以及弹性支撑件，所述弹性支撑件设于所述压力弹簧的外围，所述弹性支撑件相对两端分别与所述第一表面和所述抵持部抵接；

所述底板用于固定连接所述基体，所述连接柱用于固定连接所述载体，当作用于所述底板或所述连接柱的外力小于或等于预设阈值F0时，所述弹性支撑件处于初始状态，并与所述压力弹簧共同支撑所述载体；当作用于所述底板或所述连接柱的外力大于预设阈值F0时，所述弹性支撑件弯曲并处于线性屈曲状态，所述压力弹簧压缩以支撑所述载体。

2.根据权利要求1所述的隔振器，其特征在于，所述弹性支撑件的线性屈曲极限力为F1，当所述弹性支撑件处于初始状态时，所述压力弹簧对所述载体提供的支撑力为F2，所述预设阈值F0满足条件：(F1+F2)＜F0≤(1.1×F1+F2)。

3.根据权利要求1或2所述的隔振器，其特征在于，所述弹性支撑件包括至少三条弹性支撑梁，所述至少三条弹性支撑梁沿所述压力弹簧的周向分布于所述压力弹簧的外围。

4.根据权利要求1-3任一项所述的隔振器，其特征在于，所述弹性支撑件与所述抵持部固定连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的隔振器，其特征在于，所述压力弹簧的相对两端分别与所述第一表面和所述抵持部固定连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的隔振器，其特征在于，所述压力弹簧为锥形螺旋弹簧，所述压力弹簧螺旋半径较小的一端靠近所述抵持部。

7.根据权利要求1-6任一项所述的隔振器，其特征在于，所述连接柱包括与所述滑动端相对的连接端，所述连接端用于与所述载体固定连接，所述抵持部位于所述连接端与所述滑动端之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的隔振器，其特征在于，所述连接柱与所述导向孔之间具有第一间隙，所述连接柱可在所述第一间隙范围内相对于所述第一表面偏转。

9.根据权利要求1-8任一项所述的隔振器，其特征在于，所述隔振器包括转动体，所述底板上开设有定位腔，所述转动体嵌设于所述定位腔内，且所述导向孔开设于所述转动体上，所述导向孔可通过所述转动体相对于所述第一表面偏转。

10.根据权利要求9所述的隔振器，其特征在于，所述转动体的外形为球形，所述定位腔的内壁为弧形，所述转动体可相对于所述定位腔偏转，以带动所述导向孔相对于所述第一表面偏转。

11.根据权利要求9所述的隔振器，其特征在于，所述转动体包括球接的外圈和内圈，所述外圈固定于所述定位腔内，所述导向孔开设于所述内圈上。

12.根据权利要求8-11任一项所述的隔振器，其特征在于，所述壳体还包括凸出且环绕所述底板的侧壁，所述侧壁围设于所述抵持部的外围，并与所述抵持部相互间隔；

所述隔振器还包括至少三个偏转弹簧，所述至少三个偏转弹簧沿所述连接柱的周向分布于所述抵持部的外围，每个所述偏转弹簧的相对两端分别与所述抵持部和所述侧壁抵持。

13.根据权利要求12所述的隔振器，其特征在于，每个所述偏转弹簧的相对两端分别与所述抵持部和所述侧壁转动连接。

14.根据权利要求12或13所述的隔振器，其特征在于，各个所述偏转弹簧距离所述第一表面的高度相同。

15.根据权利要求12-14任一项所述的隔振器，其特征在于，所述偏转弹簧为锥形螺旋弹簧，且每个所述偏转弹簧螺旋半径较小的一端均靠近所述抵持部。

16.一种箱体，其特征在于，包括箱体本体、以及如权利要求1-15任一项所述的隔振器，所述箱体本体作为载体，与所述隔振器的所述连接柱固定连接。

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