CN117231671A - 液压阻尼轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压阻尼轴承(10)，其具有包围内部空间的外套筒(12)、轴承芯(14)、至少一个位于外套筒(12)与轴承芯(14)之间的弹性体(16)、至少一个分离膜(18、20)，其将内部空间分割成至少两个充满液压流体的腔室(22、24)，并且具有至少一个以流体互通方式连接至少两个充满液压流体的腔室的通道，除了至少一个分离膜(18、20)之外，弹性体(16)还包括至少一个位于腔室(22、24)之间的与弹性体材料一致地形成的可偏移的解耦膜(26)，其中，解耦膜(26)的外周连接(58)相对于外套筒(12)是固定的。因此，本发明提供了一种进一步改进的液压阻尼轴承(10)，其可以容易地制造并因此具有成本效益。

Description

液压阻尼轴承

技术领域

本发明涉及一种液压阻尼轴承。

背景技术

机器或车辆上的运动部件通常会产生振动，并传递到整个机器或车辆上。轴承用于将机器或车辆的其它部分与运动部件解耦。如果还需要阻尼或吸收振动，可以使用特殊的液压轴承。这些液压轴承包括外套筒、由芯、外部支撑结构以及连接支撑结构和芯的弹性体组成的支撑体，其中，该支撑体和外套筒至少限定了两个充满液体的腔室。这些腔室可以通过一个通道相互连接，该通道可以与阀门相关。

液压阻尼轴承尤其用于底盘区域，以阻尼或吸收尤其是由于道路激励而引入底盘的振动。这些引入的振动导致芯和外套筒的相对运动。在这个过程中，一个腔室的容积增加，同时另一个腔室的容积减少。流体因此承受一个差压，其将流体通过通道从容积减少的腔室压到容积增加的腔室。如果该通道具有小直径，流体的摩擦效应将导致系统的阻尼。另一方面，如果该通道具有大直径，流体在通道中的质量惯性效应将导致吸收效应。

在小振幅的高频振动情况下，形成了声学上的相关范围，传统液压轴承的动态刚度会增加。由于惯性效应，流体在流经阻尼通道时无法再跟随激励振动。高频振动产生的容积变化会导致弹性体的膜拉伸，因此腔室中的内部压力增加。由此产生的刚度(作为静态刚度和膜刚度的总和)与初始刚度相比明显增加。在低振幅下，橡胶化合物的动态硬化效应(即所谓的佩恩效应)也会起作用。这导致了轴承的高动态刚度，从而导致不良的声学特性。这与轴承的低绝缘性是同义的，所以小振幅的高频振动特别容易在声学上被感知到。

DE 10 2013 105 326 A1公开了一种液压阻尼轴承，其中弹性体在通道和引入弹性体的空腔之间有一个额外的解耦膜。解耦膜的这种布置确保其位于负载路径之外，并且不受静态偏移的影响。这确保了在所有工作条件下的有效解耦。特别是解耦膜不受衬套静态偏移的影响。然而不利的是，解耦膜的路径不能被限制，或者只能通过限制手段艰难地限制。导致结果是，膜片经受更大偏移，一方面限制其使用寿命，另一方面会大大降低轴承的整体阻尼。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有解耦膜的进一步改进的液压阻尼轴承。解耦膜应具有使用寿命长、挠度可调节的特点。此外，该轴承应该易于制造，并具有成本效益。

在液压阻尼轴承具有包围内部空间的外套筒、轴承芯、至少一个布置在外套筒与轴承芯之间的弹性体、至少一个将内部空间划分为至少两个充满液压流体的腔室的分离膜以及至少一个以流体互通方式连接至少两个充满液压流体的腔室的通道的情况下，根据本发明，除了至少一个分离膜外，弹性体还包括至少一个可偏移的解耦膜，该解耦膜布置在腔室之间并与弹性体材料一致地形成，其中，该解耦膜的外周连接相对于外套筒是固定的。

本发明提供了一种液压阻尼轴承，其中解耦膜与分离膜一样，被布置在充满液压流体的腔室之间。此外，解耦膜可以在腔室之间偏移，因此当一个腔室的容积增加时，解耦膜可以通过负压偏移到容积增加的腔室。相对于外套筒而言，解耦膜的外周连接是固定的，因此，轴承芯或外套筒的静态偏移不会对解耦膜产生压力。然而，解耦膜的固定连接并不能阻止解耦膜相对于外套筒的动态偏移。此外，解耦膜被设计成对小的振动幅度有敏感的反应。解耦膜可以有一个小于或等于各腔室的充气刚度的充气刚度。这使得它能够补偿由于小振动振幅引起的最小的容积变化。当解耦膜发生偏移时，不一定会发生液压流体的流出或流入，例如通过腔室之间的通道进入或流出相邻的腔室。例如，轴承可以具有通道，以流体互通的方式连接各腔室。在发生大的振动幅度时，液压流体可以通过腔室之间的通道被泵入，以补偿变化的容积。如果解耦膜被损坏，只有腔室之间的直接连接被建立，这样液压流体就会留在腔室中。因此，在解耦膜损坏的情况下，可以避免轴承中的液压流体流失。此外，在解耦膜轻微损坏的情况下，可以保持液压阻尼轴承的液压剩余功能。由于腔室之间的布置，解耦膜和弹性体可以简单地制造，从而具有成本效益。

该轴承可以具有一个或更多个解耦膜，但一个解耦膜可能足以提供对高振动频率的解耦。

根据一个示例，至少一个解耦膜可以布置在至少两个相对于外套筒固定安装的支柱之间，并且优选与至少两个支柱建立实质性连接。在这种情况下，支柱是解耦膜外周连接的一部分。此外，支柱相对于外套筒固定安装。

在该示例中，解耦膜通过所述支柱被约束和固定。所述支柱进一步优选平行于芯或轴承的中心纵轴延伸，外套筒围绕中心纵轴延伸，并且可以进一步优选成为解耦膜的矩形框架的一部分。解耦膜可以具有至少两个直边部分。这样一来，内部空间中的安装空间可以得到最佳利用。

根据另一个示例，轴承还可以在内部具有至少一个支撑体，所述至少两个支柱被固定地连接在上面，其中，所述至少两个支柱优选在两个支撑环之间延伸，所述支撑环在圆周方向上围绕轴承芯支撑弹性体。

然后，支撑体被固定安装在外套筒上。有利的是，支撑体可以有两个支撑环，它们在轴向上相互隔开，围绕轴承芯延伸，并在圆周方向上支撑弹性体。在该示例中，支柱可以在支撑环之间延伸，优选是在一条直线上。因此，解耦膜可以通过简单的方法被固定安装在腔室之间的外套筒上。

同样可以想象的是，例如，轴承在内部空间至少有一个固定在外套筒上的半壳。

该半壳可以是例如通道半壳，在这种情况下，它至少有部分通道，以流体互通的方式连接各腔室。如果各腔室的容积发生变化，除了通过解耦膜进行容积补偿外，液压流体还可以通过该通道在各腔室之间进行交换。

另选地或附加地，半壳可以位于轴承的径向负载路径中，用于调整轴承的径向自由行程或识别路径。这样的半壳也可以被称为自由行程限制半壳。

根据另一个示例，至少一个腔室可以包括至少一个用于解耦膜的止动元件，用于限制解耦膜的偏移。

限制解耦膜的偏移可以避免在大振动幅度下解耦膜的过载。

例如，止动元件可以是半壳的一部分或单独的插入元件。例如，止动元件可以具有筛网、格网、孔结构、肋和/或凸块。

这样，在解耦膜偏移的过程中，液压流体可以在面向止动件的一侧流出，而不会引起噪音，例如“咂咂”声。这也使解耦膜的偏移对振动的反应时间降到最低。

例如，止动元件可以是通道半壳的一个凸起，该凸起通过内部空间突出到布置有解耦膜的区域。

此外，止动元件可以是弹性体的一个材料一致的组成部分，例如是分离膜上的一个凸起。在这种情况下，止动件优选在面对解耦膜的一侧有肋和/或凸块结构。

例如，外套筒本身也可以形成止动元件。

如果止动元件是通道半壳的一部分、自由行程限制半壳的一部分、弹性体和/或外套筒的一部分，那它就是一个不可或缺的部件的组成部分。这使得它可以很容易地被制造出来，而且，在优选情况下，可以节省制造步骤。

进一步优选的是，解耦膜可以布置在两个止动元件之间。然后，一个止动元件可以布置在外套筒上或由外套筒的一部分形成，另一个止动元件可以由通道半壳或插入元件提供。

可以进一步想到的是，解耦膜例如可以包括至少一个朝向止动元件的凸起，优选是一个肋和/或一个凸块，这可以进一步优选地与解耦膜材料一致地形成。

这个朝向止动元件的凸起可以用来定义解耦的极限振幅，在这个极限振幅之上，解耦膜会紧贴止动元件，因为解耦膜和止动件之间的间隙的长度可以因此而改变。为了减少极限振幅，可以增加解耦膜上的凸起。极限振幅是这样定义的：在封闭通道的情况下，轴承的静态偏移正好导致解耦膜完全紧贴止动件。超过极限振幅，排出的流体体积无法通过解耦膜的隆起进一步得到补偿。

可以进一步设想，轴承的极限振幅在0.005mm至0.5mm之间，优选在0.01mm至0.3mm之间，更优选在0.03mm至0.1mm之间。

附图说明

本发明的进一步特点、细节和优点将从以下参照附图对实施例的描述中得到明显体现。在附图中：

图1示出了轴承的示意性横截面图；

图2示出了弹性体的示意图；

图3示出了支撑体的示意图；以及

图4a至图4c在不同视图中示出了弹性体和半壳的示意图。

附图标记列表

10轴承

12外套筒

14轴承芯

16弹性体

18分离膜

20分离膜

22腔室

24腔室

26解耦膜

28支柱

30支柱

32支柱

34支撑体

36支撑环

38支撑环

40半壳

42止动元件

44止动元件

46凸起

48通道

50外侧

52纵轴

54窗口

56溢流阀

58连接

60外膜

62外膜

具体实施方式

图1中所示的液压阻尼轴承在下文中以附图标记10代称。

轴承10具有封闭内部空间的外套筒12。外套筒12可以沿着轴承10的中心纵轴52延伸。

此外，轴承10还包括一个至少部分布置在内部空间的轴承芯14。因此，该轴承芯14至少部分地被外套筒12包围。

在外套筒12与轴承芯14之间，轴承10具有至少一个弹性体16，其被布置在内部空间，并且可以通过材料的结合与轴承芯14相连接。

弹性体16具有至少一个分离膜18、20，其将内部空间分为至少两个腔室22、24。腔室22、24中充满了液压流体，例如油。在该示例中，分离膜18、20从轴承芯14向外套筒12的两个相反方向延伸。当轴承芯14相对于外套筒12发生偏移时，分离膜18、20也相对于外套筒12移动。

此外，弹性体16具有解耦膜26，除了分离膜18、20之外，其还将内部空间划分为腔室22、24。因此，解耦膜26被布置在腔室22、24之间，并且可以偏移到各个腔室22、24中，由此，解耦膜26可以比分离膜18、20更柔软。在这方面，解耦膜26可以具有小于或等于腔室22、24的各个充气刚度的充气刚度。解耦膜26因此构成了腔室22、24之间的分隔壁的一部分。解耦膜在连接58处固定在支柱28、30上。腔室22、24也有具有狭窄容积的区域，如图1中解耦膜26的上方或下方。此外，解耦膜26与弹性体16材料一致地形成。

例如，当轴承芯14被偏移到腔室22中时，腔室22的容积减少，腔室22中的液压流体的压力因此增加。同时，轴承芯14被偏移出腔室24，使其容积增加，腔室24中的液压流体的压力因此减少。因此，在腔室22、24之间产生一个压力差，它也作用于解耦膜26。因此，解耦膜26被偏移出腔室22进入腔室24，从而增加腔室22的容积，并减少腔室24的容积。

这使得解耦膜26至少可以部分地补偿两个腔室22、24之间的压力差。因此，外膜60、62需要的充气量较少。由于外膜60、62的充气优选比解耦膜的充气需要更高的力来实现相同的芯偏移，由于解耦膜的影响，轴承的整体充气刚度较低。由于位于解耦膜两侧的腔室之间的液柱，也代表了与解耦膜一起的振动系统，这个系统也有一个自然频率。由于这个液膜柱的横截面相对较大，同时又相对较短，自然频率和特别高的振动消除可以很好地调整到50至200Hz之间的特别关键的振动范围。

此外，解耦膜26相对于外套筒12的位置是固定的，除了解耦膜26的偏移之外，解耦膜26的外侧连接58和外套筒12之间的位置关系是不变的。

轴承10还可以包括至少一个用于限制解耦膜26偏移的止动元件42、44。在该示例中，外套筒12包括止动元件42，其限制解耦膜26向腔室22的偏移。

另一个止动元件44可以布置在轴承10的半壳40上，并限制解耦膜26向腔室24的偏移，使得轴承在两个方向上的极限运动幅度在0.005mm至0.5mm之间，优选在0.01mm至0.3mm之间，更优选在0.03mm至0.1mm之间。

此外，在腔室22、24之间可以提供至少一个溢流阀56。半壳40可以提供腔室22和腔室24之间的部分通道。可以为腔室22、24之间的每个流动方向提供单独的溢流阀56。此外，溢流阀可以作用于两侧，也可以完全省略。

此外，解耦膜26可以包括至少一个朝向止动元件42、44的凸起46。在该示例中，在解耦膜26的每一侧示意性地示出了三个凸起46。凸起46可以是任何形状，即，例如，尖的或甚至是圆的。在这方面，至少一个凸起46可以优选为一个肋或一个凸块，并且可以进一步优选为由与解耦膜26材料一致地形成。

凸起46减少了解耦膜26和止动元件42、44之间的间隙。随着凸起46在止动元件42、44方向的延伸长度，可以调整解耦的极限振幅。

在图2中，轴承10被示出为没有外套筒12和半壳40。可见的是弹性体16和轴承芯14，弹性体16可以通过硫化等方式与轴承芯14进行实质性的粘合。从图1中已经可以看出，解耦膜26在相对于纵轴52的径向方向上更靠近外套筒12而不是轴承芯14。

本实施例中没有示出凸起46，但可以随时提供。

图3中更详细地示出了一个支撑体34，它可以支撑弹性体16。为此，支撑体34形成一个笼子，在内部空间横跨弹性体16。为此，支撑体34具有支撑环36、38，它们围绕纵轴52延伸。在该示例中，支撑环36、38相对于纵轴52在轴向布置在弹性体16的末端。

至少一个支柱28、30、32可以在支撑环36、38之间延伸。在该示例中，示出了三个支柱28、30、32。在该示例中，支柱28、30、32以平行于纵轴52的直线延伸。

支柱28、30、32和支撑环36、38靠近外套筒12布置，并相对于外套筒12固定在轴承10的位置上。

支柱28和30在支撑体34中限定了一个窗口54。如图4a所示，解耦膜26可以在支柱28和30之间的窗口54内延伸。因此，通过支柱28和30，解耦膜26相对于外套筒12被固定住，由此解耦膜26可以通过窗口54偏移到腔室22、24。

在图4a中，与图3相比，另外示出了半壳40。半壳40可以设计成通道半壳，它通过通道48将腔室22、24连接起来进行流体互通。此外，半壳40被设计成自由行程限制半壳，因为它位于轴承的径向载荷路径中。

图4b和图4c更详细地示出了通道48，它在轴承10的轴向末端区域围绕纵轴52周向延伸。在这方面，图4c示出了围绕纵轴52旋转180°的轴承10。这里，可以看到弹性体16的外侧50的一个区域，它包围着支柱32。可以看到，通道48形成在弹性体中的支柱32和外套筒12之间的区域中。此外，这个通道48在两侧通过两个通道半壳40延伸。也可以想象，可以在支柱32与外套筒12之间布置至少一个阀门。

本发明并不局限于上述实施例之一，而是可以以各种方式进行修改。

所有的特征和优点，包括描述和附图中出现的结构细节、空间布置和工艺步骤，都可以单独或以多种组合方式成为本发明的关键。

Claims (10)

1.一种液压阻尼轴承，所述液压阻尼轴承带有包围内部空间的外套筒(12)、轴承芯(14)、位于所述外套筒(12)与所述轴承芯(14)之间的至少一个弹性体(16)、至少一个分离膜(18、20)，所述至少一个分离膜(18、20)将所述内部空间分割成至少两个充满液压流体的腔室(22、24)，并且所述液压阻尼轴承具有至少一个以流体互通方式连接所述至少两个充满液压流体的腔室(22、24)的通道，其特征在于，除了所述至少一个分离膜(18、20)之外，所述弹性体(16)还包括位于所述腔室(22、24)之间的与所述弹性体材料一致地形成的、可偏移的至少一个解耦膜(26)，其中，所述解耦膜(26)的外周连接(58)相对于所述外套筒(12)是固定的。

2.根据权利要求1所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述至少一个解耦膜(26)设置在固定于所述外套筒(12)的至少两个支柱(28、30)之间。

3.根据权利要求2所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述轴承(10)在所述内部空间还具有至少一个支撑体(34)，所述至少一个支撑体(34)包括所述至少两个支柱(28、30)，其中，所述至少两个支柱(28、30)优选地在围绕所述轴承芯(14)沿圆周方向支撑所述弹性体(16)的两个支撑环(36、38)之间延伸。

4.根据权利要求1所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述轴承(10)在所述内部空间具有至少一个固定于所述外套筒(12)安装的半壳(40)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述腔室(22、24)中的至少一个腔室具有用于所述解耦膜(26)以便限制所述解耦膜(26)的偏移的至少一个止动元件(42、44)。

6.根据权利要求5所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述止动元件(42、44)具有筛网、格网和/或孔结构，以及另选地或附加地具有肋和/或凸块。

7.根据权利要求5或6所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述止动元件(42)设置在所述外套筒(12)上，并且优选地由所述外套筒(12)的一部分形成。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述止动元件(42)设置在所述弹性体(16)上，并且优选地由所述弹性体(16)的一部分形成。

9.根据权利要求4和权利要求5至8中任一项所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述止动元件(44)设置在所述半壳(40)上。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的液压阻尼轴承，其特征在于，所述解耦膜(26)具有至少一个朝向所述止动元件(42、44)的凸起(46)，优选地为与所述解耦膜(26)优选材料一致地形成的肋或凸块。