CN115681381A - 具有用于增强高频隔离性能的整合式隔离外插入件的安装衬套 - Google Patents

具有用于增强高频隔离性能的整合式隔离外插入件的安装衬套 Download PDF

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Abstract

本发明公开了具有用于增强高频隔离性能的整合式隔离外插入件的安装衬套。安装衬套包括适于连接到安装结构的外安装环。外结构环设置在外安装环的内部。主弹性体隔离装置设置在外结构环和内结构插入件之间，其中，该主弹性体隔离装置通过弹性体材料被支撑在外结构环和内结构插入件之间。弹性体的外环隔离层设置在外安装环和外结构环之间，其中，该外环隔离层通过外结构环与主弹性体隔离装置隔离。安装螺栓插入穿过内结构插入件中的孔。

Description

具有用于增强高频隔离性能的整合式隔离外插入件的安装 衬套
引言
本节中提供的信息是为了总体上呈现本公开的上下文的目的。当前署名的发明人的工作，就其在本节中所描述的程度而言，以及在提交时可不被另视为现有技术的该描述的各方面，既不明确地也不隐含地被认作针对本公开的现有技术。
技术领域
本公开涉及一种具有用于增强的高频隔离性能的整合式隔离插入件的安装衬套。电动车辆驱动单元展现出具有高达3000 Hz的普遍频率的源能量。推进安装件和支撑结构必须为该扩展的频率范围提供足够的隔离。常常，安装组件或驱动单元的结构部件在300 –2000 Hz的频率范围内展现出谐振，这将需要在显著增加的质量、成本和封装空间下添加调谐吸振器（TVA）以减轻这些谐振。另外，驱动单元马达可展现出在某些振动阶次下的源能量，这些振动阶次需要在安装件中增强隔离。
发明内容
一种安装衬套包括适于连接到安装结构的外安装环。外隔离质量环设置在外安装环的内部。主弹性体隔离装置（arrangement）设置在外结构环和内结构插入件之间，其中，主弹性体隔离装置包括形成为环形环的隔离质量块（mass），该隔离质量块通过弹性体材料被支撑在外结构环和内结构插入件之间。弹性体的外环隔离层设置在外安装环和外结构环之间，其中，该外环隔离层通过外结构环与主弹性体隔离装置隔离。安装螺栓插入穿过内结构插入件中的孔。
本发明还公开了如下技术方案：
方案1. 一种安装衬套，其包括：
外安装环，其适于连接到安装结构；
在所述外安装环的内部的外结构环；
主弹性体隔离装置，其设置在所述外结构环和内结构插入件之间；
在所述外安装环和所述外结构环之间的弹性体的外环隔离层，其中，所述外环隔离层通过所述外结构环与所述主弹性体隔离装置隔离；以及
安装螺栓，其插入穿过所述内结构插入件中的孔。
方案2. 根据方案1所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层由天然橡胶NR、高阻尼NR、合成橡胶、硅酮或适合于振动隔离的弹性体制成。
方案3. 根据方案1所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层具有介于3 mm和8 mm之间的厚度。
方案4. 根据方案1所述的安装衬套，其中，所述弹性体的外环隔离层被模制在所述外环和所述外结构环之间。
方案5. 根据方案1所述的安装衬套，其中，所述主弹性体隔离装置包括隔离质量块，并且所述主弹性体隔离装置的弹性体材料在所述隔离质量块的内部和外部包括位于所述弹性体材料中的开口。
方案6. 根据方案1所述的安装衬套，其中，所述外结构环具有基于几何形状和材料的预定质量以用于与所述外环隔离层一起来隔离频率。
方案7. 一种安装衬套，其包括：
外安装环，其适于连接到安装结构；
在所述外安装环的内部的外结构环；
主弹性体隔离装置，其设置在所述外结构环和内结构插入件之间，其中，所述主弹性体隔离装置包括形成为环形环的隔离质量块，所述隔离质量块通过弹性体材料被支撑在所述外结构环和所述内结构插入件之间；
在所述外安装环和所述外结构环之间的弹性体的外环隔离层，其中，所述外环隔离层通过所述外结构环与所述主弹性体隔离装置隔离；以及
安装螺栓，其插入穿过所述内结构插入件中的孔。
方案8. 根据方案7所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层由天然橡胶NR、高阻尼NR、合成橡胶、硅酮或适合于振动隔离的弹性体制成。
方案9. 根据方案7所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层具有介于3 mm和8 mm之间的厚度。
方案10. 根据方案7所述的安装衬套，其中，所述弹性体的外环隔离层被模制在所述外环和所述外结构环之间。
方案11. 根据方案7所述的安装衬套，其中，所述主弹性体隔离装置的所述弹性体材料在所述隔离质量块的内部和外部包括位于所述弹性体材料中的开口。
方案12. 一种电动车辆驱动单元，其包括：
电动马达；
安装结构，其连接到所述电动马达；以及
安装衬套，其由所述安装结构支撑并且包括：
外安装环，其连接到所述安装结构；
在所述外安装环的内部的外结构环；
主弹性体隔离装置，其设置在所述外结构环和内结构插入件之间，其中，所述主弹性体隔离装置包括形成为环形环的隔离质量块，所述隔离质量块通过弹性体材料被支撑在所述外结构环和所述内结构插入件之间；
在所述外安装环和所述外结构环之间的弹性体的外环隔离层，其中，所述外环隔离层通过所述外结构环与所述主弹性体隔离装置隔离；以及
安装螺栓，其插入穿过所述内结构插入件中的孔。
方案13. 根据方案12所述的电动车辆驱动单元，其中，所述外环隔离层由天然橡胶NR、高阻尼NR、合成橡胶、硅酮或适合于振动隔离的弹性体制成。
方案14. 根据方案12所述的电动车辆驱动单元，其中，所述弹性体的外环隔离层被模制在所述外环和所述外隔离质量环之间。
方案15. 根据方案12所述的电动车辆驱动单元，其中，所述主弹性体隔离装置的所述弹性体材料在所述隔离质量块的内部和外部包括位于所述弹性体材料中的开口。
方案16. 根据方案12所述的电动车辆驱动单元，其中，所述外环隔离层具有介于3mm和8 mm之间的厚度。
本公开的进一步的适用领域将从详细描述、权利要求书和附图变得显而易见。详细描述和特定示例仅旨在用于图示的目的而非旨在限制本公开的范围。
附图说明
本公开将从详细描述和附图变得被更全面地理解，其中：
图1是根据本公开的原理的安装衬套的径向横截面图；
图2是根据本公开的原理的安装衬套的轴向横截面图；
图3a是根据本公开的原理的具有整合式隔离环的双隔离安装件的示意性图示，其没有安装支架作用；
图3b是根据本公开的原理的具有整合式隔离环的负载解耦型双隔离安装件的示意性图示，其具有安装支架作用；
图4是根据本公开的原理的图3b的示例性安装衬套与传统衬套相比的动态刚度与频率关系的图形图示；以及
图5是供与根据本公开的原理的安装衬套一起使用的示例性电动车辆驱动单元和安装结构的示意性图示。
在附图中，附图标记可被重复使用以识别类似和/或相同的元件。
具体实施方式
参考图1和图2，示出了根据本公开的原理的示例性安装衬套10的纵向和侧向横截面图。如图5中所示，安装衬套10被设计成用于改进对电动车辆驱动单元100的安装结构102中的高频振动的隔离，不过安装衬套10可用于其他应用中。安装衬套10包括外安装环12，该外安装环被接收在安装结构102中或一体地形成为该安装结构的一部分，该安装结构适于连接到电动马达100。外结构环14设置在外安装环12内部。外环隔离层16设置在外安装环12和外结构环14之间。主弹性体隔离装置18设置在外结构环14和内结构插入件20之间。主弹性体隔离装置18包括质量元件17，该质量元件由内和外橡胶或其他弹性体部分22、24支撑以用于提供双隔离装置，该双隔离装置将在本文中参考图3进一步详细描述。安装螺栓26插入穿过内结构插入件20以用于将安装衬套10的内结构插入件20固定到车辆的框架或底盘。内结构插入件20和外结构环14能够具有圆柱形和其他形状的横截面，诸如椭圆形、方形、矩形或不规则形。
能够选择外环隔离层16和主弹性体隔离装置18的长度、厚度（一般形状）和材料选择，以提供在指定频率下的安装件谐振，从而实现期望的更高频率振动隔离。根据示例性实施例，外环隔离层16能够具有介于3 mm和8 mm之间的厚度，并且能够由天然橡胶NR、高阻尼NR、合成橡胶、硅酮或适合于振动隔离橡胶的类似弹性体制成，其能够在外安装环12和外结构环14之间模制有或没有空隙。
本公开的安装衬套10提供了外隔离层和外结构环，它们增强与安装件支撑结构部件（支架）的谐振模式和/或来自驱动单元的一般激发能相关的高频隔离。安装衬套10利用衬套的质量和结构的一部分来产生实现高频隔离的质量-阻尼器作用，而不增加显著的附加质量或占据附加的封装空间。该概念能够在对衬套的内部部件作较小修改的情况下用于任何类型的衬套设计。改进的安装衬套设计10提供外结构环14以及在外结构环14和外安装环12之间的外环隔离层16。内结构插入件20用作用于衬套组件10至安装结构（车辆框架或底盘）的支撑件。附接到内结构插入件20和外环12的衬套组件10部件的质量块充当质量阻尼器，其针对特定频率进行调谐以减少与激发能相关联的振动。
参考图3a，主弹性体隔离装置18能够是双隔离装置（诸如，也在图1和图2中详细示出的）。图3a是实际安装件的简化的一维表示，其原本是三维的并沿三个正交方向展现出这些特性。为了数学表征起见，弹簧和阻尼器是安装件的物理部件的集总参数。单个弹簧或单个阻尼器能够表示安装件的多个物理部件单一地或组合地起作用的功能。质量块能够表示几个部件。特别地，在如图3a中所示的双隔离装置18中，施加到由安装衬套10a（作为具有多个衬套的安装系统的一部分）支撑的驱动单元的质量（m1）的外力（Fexc）通过外隔离弹簧和阻尼器元件k33、c33以及通过一对弹簧和阻尼器元件k1、c1；k2、c2（每个弹簧和阻尼器元件呈诸如橡胶之类的弹性体材料形式）和中间质量元件17传递到内结构插入件20。根据本公开的原理，外环隔离层16（k33、c33）具有介于3 mm和8 mm之间的厚度，并且被设计成在外安装环12和内结构插入件20之间提供高频振动隔离。外环隔离层16能够由橡胶或其他弹性体材料形成。外环隔离层16通过外结构环14与主弹性体隔离装置18隔离。在该示例中，不考虑安装支架结构质量和阻尼的动态作用。
参考图3b，主弹性体隔离装置18ʹ能够是负载解耦型双隔离装置。还应理解，主弹性体隔离装置18ʹ能够是单隔离装置或其他已知类型的隔离装置。图3b是马达安装支架102和衬套组件10的简化的一维表示，其原本是三维的并沿三个正交方向展现出这些特性。为了数学表征起见，弹簧和阻尼器是安装件的物理部件的集总参数。单个弹簧或单个阻尼器能够表示安装件的多个物理部件单一地或组合地起作用的功能。质量块能够表示几个部件。特别地，在如图3b中所示的负载解耦型双隔离装置18ʹ中，施加到由金属、尼龙或复合的安装支架102（具有质量（mbrkt）和固有的弹簧和阻尼器kb、cb特性）和安装衬套10（作为具有多个安装支架和安装衬套的安装系统的一部分）支撑的驱动单元100的质量（m1）的外力（Fexc）通过外隔离弹簧和阻尼器元件k33、c33以及既通过单个弹簧和阻尼器装置k、c、又通过一对弹簧和阻尼器元件k1、c1；k2、c2（每个弹簧和阻尼器元件呈诸如橡胶之类的弹性体材料形式）和中间质量元件17而传递到内结构插入件20。根据本公开的原理，外环隔离层16（k33、c33）具有介于3 mm和8 mm之间的厚度，并且被设计成减轻支撑支架102结构动力学并在电驱动单元100和内结构插入件20之间提供高频振动隔离。外环隔离层16能够由橡胶或其他弹性体材料形成。外环隔离层16通过外结构环14与主弹性体隔离装置18ʹ隔离。
参考图4，示出了动态刚度与频率关系的图表，其图示了图3b中所示的隔离系统（包括整合式外结构环14和外环隔离层16）在高频率下的改进的动态刚度。特别地，水平虚线表示衬套支架系统的目标动态刚度水平。点划线表示没有外结构环14和外环隔离层16的基线负载解耦型双隔离装置，并且示出了在1200-1400 Hz频率范围内动态刚度超过目标刚度水平。图4中的实线表示如图3b中所表示的具有整合式外结构环14和外环隔离层16的负载解耦型双隔离装置，以用于在高频下的设计目标范围内提供改进的动态刚度。在该示例中，在1200-1400 Hz频率范围内，与单独的负载解耦型双隔离装置相比，本公开的整合式外结构环14和外环隔离层16表现出降低的动态刚度。
前面的描述本质上仅仅是图示性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导能够以各种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和以下权利要求时，其他修改将变得显而易见。应理解，方法内的一个或多个步骤可以以不同次序（或同时）执行，而不更改本公开的原理。进一步地，尽管上文将实施例中的每一个描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个均能够在其他实施例中的任一个的特征中实施和/或与其组合，即使该组合未明确描述。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的排列仍然在本公开的范围内。
元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧邻”、“在……顶部上”、“上方”、“下方”和“设置”。除非明确地描述为“直接”，否则当在上面的公开中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系能够是在第一元件和第二元件之间不存在其他介入元件的直接关系，但也能够是在第一元件和第二元件之间存在（空间抑或功能上）一个或多个介入元件的间接关系。如本文中所使用的，短语A、B和C中的至少一个应被解释为使用非排他性逻辑或来意指逻辑（A 或B或C），并且不应被解释为意指“A中的至少一个、B中的至少一个、以及C中的至少一个”。

Claims (10)

1.一种安装衬套，其包括：
外安装环，其适于连接到安装结构；
在所述外安装环的内部的外结构环；
主弹性体隔离装置，其设置在所述外结构环和内结构插入件之间；
在所述外安装环和所述外结构环之间的弹性体的外环隔离层，其中，所述外环隔离层通过所述外结构环与所述主弹性体隔离装置隔离；以及
安装螺栓，其插入穿过所述内结构插入件中的孔。
2.根据权利要求1所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层由天然橡胶NR、高阻尼NR、合成橡胶、硅酮或适合于振动隔离的弹性体制成。
3.根据权利要求1所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层具有介于3 mm和8 mm之间的厚度。
4.根据权利要求1所述的安装衬套，其中，所述弹性体的外环隔离层被模制在所述外环和所述外结构环之间。
5.根据权利要求1所述的安装衬套，其中，所述主弹性体隔离装置包括隔离质量块，并且所述主弹性体隔离装置的弹性体材料在所述隔离质量块的内部和外部包括位于所述弹性体材料中的开口。
6.根据权利要求1所述的安装衬套，其中，所述外结构环具有基于几何形状和材料的预定质量以用于与所述外环隔离层一起来隔离频率。
7.一种安装衬套，其包括：
外安装环，其适于连接到安装结构；
在所述外安装环的内部的外结构环；
主弹性体隔离装置，其设置在所述外结构环和内结构插入件之间，其中，所述主弹性体隔离装置包括形成为环形环的隔离质量块，所述隔离质量块通过弹性体材料被支撑在所述外结构环和所述内结构插入件之间；
在所述外安装环和所述外结构环之间的弹性体的外环隔离层，其中，所述外环隔离层通过所述外结构环与所述主弹性体隔离装置隔离；以及
安装螺栓，其插入穿过所述内结构插入件中的孔。
8.根据权利要求7所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层由天然橡胶NR、高阻尼NR、合成橡胶、硅酮或适合于振动隔离的弹性体制成。
9.根据权利要求7所述的安装衬套，其中，所述外环隔离层具有介于3 mm和8 mm之间的厚度。
10.一种电动车辆驱动单元，其包括：
电动马达；
安装结构，其连接到所述电动马达；以及
安装衬套，其由所述安装结构支撑并且包括：
外安装环，其连接到所述安装结构；
在所述外安装环的内部的外结构环；
主弹性体隔离装置，其设置在所述外结构环和内结构插入件之间，其中，所述主弹性体隔离装置包括形成为环形环的隔离质量块，所述隔离质量块通过弹性体材料被支撑在所述外结构环和所述内结构插入件之间；
在所述外安装环和所述外结构环之间的弹性体的外环隔离层，其中，所述外环隔离层通过所述外结构环与所述主弹性体隔离装置隔离；以及
安装螺栓，其插入穿过所述内结构插入件中的孔。
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