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CN1626845A - 充以流体的振动阻尼装置 - Google Patents

充以流体的振动阻尼装置 Download PDF

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CN1626845A
CN1626845A CN200410101123.0A CN200410101123A CN1626845A CN 1626845 A CN1626845 A CN 1626845A CN 200410101123 A CN200410101123 A CN 200410101123A CN 1626845 A CN1626845 A CN 1626845A
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CN
China
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pressure
chamber
vibration damping
vibration
fluid
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CN100381729C (zh
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前野肇
村松笃
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Sumitomo Riko Co Ltd
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Sumitomo Riko Co Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/26Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions
    • F16F13/264Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions comprising means for acting dynamically on the walls bounding a working chamber

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Abstract

一种充以流体的振动阻尼装置,包括:连接第一和第二安装件的弹性体,它限定了在振动输入过程中经受压力波动的压力接收腔室;平衡腔室,它由柔性层限定,从而使得它的容积能够变化;第一孔通道,它连接压力接收腔室和平衡腔室;中间腔室,它放置在压力接收腔室和平衡腔室之间;第二孔通道,它连接压力接收腔室和中间腔室,并且调整到的频率比第一孔通道调整到的频率高;压力波动传递机构,它放置在压力接收腔室和中间腔室之间,利用它的可移动件的受限移动,在腔室之间进行受限的压力传递;和压力调节橡胶板,它限定了中间腔室,并且利用它的弹性变形调节中间腔室中的压力波动。

Description

充以流体的振动阻尼装置
所包括的参考文献
在这里把2003年12月12日提交的日本专利申请No.2003-415765整体地引入作为参考,包括它的说明书、附图和摘要。
技术领域
概括地讲,本发明涉及适于用作汽车发动机底座等的振动阻尼装置,更具体地说,例如本发明涉及一种新型结构的发动机底座,基于密封在其中的流体流动的作用,它对各种类型的振动能够显示出有利的振动阻尼效果。
背景技术
已知充以流体的振动阻尼装置是一种安装在构成一个振动传递系统的两个件之间的振动阻尼装置,如位于机动车辆的车身和动力单元之间的发动机底座。通常充以流体的振动阻尼装置包括一个压力接收腔室和一个平衡腔室,它们中都充以不可压缩流体,还包括一个允许压力接收腔室和平衡腔室之间流体连通的孔通道。因此,在振动输入的过程中,充以流体的振动阻尼装置根据迫使不可压缩流体流过在两个腔室之间的孔通道的流动作用发挥振动阻尼效果。
已知对于这种基于不可压缩流体流动作用的充以流体的振动阻尼装置来讲,其振动阻尼效果只在相对较窄的振动频率范围内有效,可以通过适当调节孔通道的长度和横截面面积事先调整这个频率范围。
同时,很多振动阻尼装置需要针对多个频率范围或在较宽的频率范围内的输入振动显示出振动阻尼效果。在JP-B-2516487中披露了一种充以流体的振动阻尼装置来满足这个需要,它进一步包括一个放置在分隔壁中的橡胶弹性板,分隔壁把压力接收腔室和平衡腔室彼此分开。利用这种布置,当所经受的输入振动频率比孔通道的调整频率高时,通过把压力接收腔室中的流体压力波动经过橡胶弹性板的弹性变形传递到平衡腔室中,振动阻尼装置能够避免动力弹簧常数增加,因此增强了针对较高频率振动的振动阻尼性能。
在JP-B-2516487所披露的传统充以流体的振动阻尼装置中,尽管在比孔通道调整频率范围高的较高频率范围处该装置的振动阻尼性能得到了一些增强,而积极应用流体流经孔通道的流动作用所显示出的振动阻尼性能则只限于低频和大振幅振动。因此,传统的充以流体的振动阻尼装置还只在较窄的频率范围内能确保其有利的阻尼效果,并且不能显示出令人满意的阻尼效果。例如,当机动车辆的发动机底座不仅需要对运行状态过程中所激发的振动表现出优异的振动阻尼性能,还需要对空转状态下所激发的振动也表现出优异的振动阻尼性能时,那么传统的充以流体的振动阻尼装置就不能充分实现所需要的振动阻尼性能了,其中运行状态过程中所激发的振动如发动机震动等低频大振幅振动和隆隆响的噪声那样的高频小振幅振动,而空转状态下所激发的振动如与发动机空转振动所对应的中等频率、中等振幅的振动。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种具有新型结构的充以流体的振动阻尼装置,它能够对多个频率范围或在较宽的频率范围内的振动都能够表现出优异的振动阻尼效果,并且适于用作例如汽车发动机底座。
根据本发明下述模式中的至少一个模式能够实现本发明的上述和/或其它可选目的。本发明的这些模式中的每一个都象所附权利要求一样进行编号,并且在适当的地方每个模式依赖于其它的一个或多个模式以表示本发明的元件或技术特征的组合。应该理解本发明的原理不限于本发明的这些模式和技术特征的组合,而是应该认为是基于在整个说明书和附图中所披露的本发明的原理,或者应该认为是那些本领域专业人员根据本发明全部的披露内容而认识到的原理。
本发明的第一个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,它包括:(a)一个第一安装件;(b)一个与第一安装件分开放置的第二安装件;(c)一个橡胶弹性体,它把第一安装件和第二安装件弹性地连接在一起;(d)一个压力接收腔室,它由橡胶弹性体部分限定并且充以不可压缩流体,在振动输入到装置的过程中,压力接收腔室经受流体压力波动;(e)一个平衡腔室,它由柔性层部分限定,从而允许它的容积变化并且充以不可压缩流体;(f)一个第一孔通道,它允许压力接收腔室和平衡腔室之间流体连通,并且调整到第一频率范围;(g)一个中间腔室,它放置在压力接收腔室和平衡腔室之间,并且充以不可压缩流体;(h)一个第二孔通道,它允许压力接收腔室和中间腔室之间流体连通,并且调整到比第一频率范围高的第二频率范围;(i)一个压力波动传递机构,它放置在压力接收腔室和中间腔室之间,由于它的可移动件的受限移动或变形,使得压力接收腔室和中间腔室之间能够进行受限的压力波动传递;和(j)一个压力调节橡胶板,它部分地限定了中间腔室,并且利用它的弹性变形调节中间腔室中的流体压力波动。
在根据本发明第一个模式构造的充以流体的振动阻尼装置中,通过操作压力波动传递机构和压力调节橡胶板,能够适当地调节在振动输入的过程中在压力接收腔室中激发的压力波动传递到中间腔室的特性,还能够适当调节中间腔室的压力吸收特性。这种布置能够适当调节流经第一和第二孔通道的流体流动条件,中间腔室吸收压力接收腔室中所激发的流体压力波动的性能等。因此,这个模式的充以流体的振动阻尼装置能够针对遍及很宽频率范围内的各个频率的振动都显示出优异的振动阻尼效果。
由于第一和第二孔通道分别调整到彼此不同的频率范围,所以充以流体的振动阻尼装置分别根据流经第一孔通道的流体的共振作用和流经第二孔通道的流体的共振作用,能够针对不同频率的振动提供有效的振动阻尼性能。在应用到频率比第一和第二孔通道的调整频率高的高频振动时,在压力接收腔室中激发的流体压力波动通过压力波动传递机构传递到中间腔室。利用压力调节橡胶板的弹性变形能够吸收传递到中间腔室的该流体压力波动,从而针对高频振动输入提供很好的振动阻尼性能。
因此,与在前述专利申请JP-B-2516487中所披露的传统充以流体的振动阻尼装置相比,根据本发明这个模式的充以流体的振动阻尼装置能够针对更宽频率范围或更多的可变频率范围内的输入振动提供进一步增强的振动阻尼性能。
根据上述第一个模式,本发明的第二个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中压力波动传递机构的可移动件包括一个平面形状的可移动板件,放置在压力接收腔室和中间腔室之间的可移动板件使得可移动板件在其厚度方向上的移动量受到限制,并且压力接收腔室中的流体压力施加到可移动板件的第一表面上,同时中间腔室中的流体压力施加到可移动板件的另一个表面上。
根据这种模式的充以流体的振动阻尼装置,由于可移动板件在其厚度方向上的移动,在压力接收腔室中激发的流体压力波动作用到中间腔室上。利用这种布置,能够把对可移动板件移动的阻力充分最小化到允许可移动板件移动的范围内。与使用橡胶板件构成压力波动传递机构的可移动件的情况相比,即使输入振动的振幅相对较小,使用可移动板件也能够高效地把压力接收腔室中激发的流体压力波动传递到中间腔室,而在使用橡胶板件构成压力波动传递机构的可移动件的情况下,在橡胶板件的周边部分支撑橡胶板件,并且为了传递来自压力接收腔室和中间腔室的流体压力波动,橡胶板件在其中心部分处经历弹性变形。另外,由于可移动板件的移动量受到限制,所以从压力接收腔室释放到中间腔室的流体压力波动的容积也当然受到限制。因此能够避免不必要地从压力接收腔室释放流体压力。
详细地说,当受到的振动具有的频率在第一孔通道的频率范围内时,充以流体的振动阻尼装置能够在压力接收腔室中激起有效的流体压力波动,并且提供足够量的流体流经第一孔通道,因此针对输入振动显示出优异的振动阻尼效果。另一方面,当受到的振动具有的频率在第二孔通道的频率范围内时,根据从压力接收腔室向中间腔室的有效的流体压力传递所引起的流经第二孔通道流体的流动作用,充以流体的振动阻尼装置能够针对输入振动激发振动阻尼效果。另外,当受到的振动具有的频率比第二孔通道的频率范围高时,根据从压力接收腔室向中间腔室的有效的流体压力传递所引起的压力调节橡胶板的弹性变形,充以流体的振动阻尼装置能够有效地激发振动阻尼效果。
根据上述第一个模式或第二个模式,本发明的第三个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中平衡腔室位于与中间腔室相反的一侧,部分地限定了中间腔室的压力调节橡胶板位于两者之间。
根据本发明这种模式的充以流体的振动阻尼装置,当对该装置施加较高频率、小振幅的振动时,从压力接收腔室经过压力波动传递机构释放到中间腔室的流体压力波动会进一步通过压力调节橡胶板的弹性变形释放到平衡腔室。另外,可以使用压力波动传递机构和压力调节橡胶板分别形成中间腔室在压力接收腔室侧和平衡腔室侧的分隔壁。这样能够使得充以流体的振动阻尼装置的结构简单、整体尺寸紧凑。
根据上述第一个模式或第二个模式,本发明的第四个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中部分限定了中间腔室的压力调节橡胶板在它与中间腔室相反的一个表面处暴露在大气中。
在根据本发明这种模式的充以流体的振动阻尼装置中,当装置经受比第一和第二孔通道的调整频率高的高频、小振幅的振动时,从压力接收腔室经过压力波动传递机构释放到中间腔室的流体压力波动会进一步经过压力调节橡胶板的弹性变形释放到大气中。
根据上述第一、第二和第四个模式中任何一个模式,本发明的第五个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,它进一步包括一个工作空气腔室,它位于与中间腔室相反的一侧,并且部分限定了中间腔室的压力调节橡胶板位于两者之间。
根据这个模式构造的充以流体的振动阻尼装置适合提供本发明的下面的第七和第八个模式。
根据上述第五个模式,本发明的第六个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,进一步包括一个空气通道,它与工作空气腔室连接,并且空气压力调节设备能够从外部经过空气通道调节工作空气腔室中的空气压力。
根据这个模式构造的充以流体的振动阻尼装置适合提供例如本发明下面的第七和第八个模式。
根据上述第六个模式,本发明的第七个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中空气压力调节设备包括一个静压变化装置,它通过调节工作空气腔室中的静压水平来可变化地设定压力调节橡胶板的弹簧特性。
根据本发明的这个模式,可以操作静压变化装置来增加压力调节橡胶板的弹簧刚度,从而根据压力调节橡胶板的弹性变形最小化或消除中间腔室的压力吸收作用,或者可以操作静压变化装置来降低压力调节橡胶板的弹簧刚度,从而根据压力调节橡胶板的弹性变形增强中间腔室的压力吸收作用。例如,在频率与第二孔通道的调整频率对应的振动输入过程中,操作静压变化装置向工作空气腔室施加一个水平较高的正压或负压。这样,限制力施加到压力调节橡胶板上,从而得到流经第二孔通道的足够量流体流动,这样就能够根据流经第二孔通道的流体的流动作用显示出增强的振动阻尼效果。另一方面,在频率比第二孔通道的调整频率高的振动输入过程中,操作静压变化装置把工作空气腔室暴露在大气中。这样就最小化或释放了作用在压力调节橡胶板上的限制力,利用压力调节橡胶板的弹性变形能够吸收从压力接收腔室经过压力波动传递机构传递到中间腔室的流体压力波动,从而能够最小化或避免由于装置的较高动力弹簧常数而使装置的振动阻尼性能退化。
根据上述第六个模式或第七个模式,本发明的第八个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中空气压力调节设备包括一个主动压力调节装置,用于通过调节工作空气腔室中的主动空气压力水平来向工作空气腔室施加主动空气压力波动,从而振荡压力调节橡胶板。
根据这个模式的充以流体的振动阻尼装置,在考虑到要被阻尼的振动的频率和状态的同时,主动压力调节装置能够调节工作空气腔室中的空气压力波动,因此可以通过压力调节橡胶板主动地调节中间腔室中的流体压力。通过按照需要调节中间腔室中的流体压力,可以吸收从压力接收腔室传递到中间腔室的流体压力波动,或者在中间腔室中激起的流体压力波动能够经过压力波动传递机构施加到压力接收腔室。也就是说,这个模式的充以流体的振动阻尼装置能够主动地或积极地调节压力接收腔室中的流体压力波动,因此对输入振动显示出主动的振动阻尼效果或消除输入振动。
根据上述第一到第八个模式中的任何一个模式,本发明的第九个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中所述的振动阻尼装置适于承受至少三种振动输入,包括:低频、大振幅振动,中频、中等振幅振动,和高频、小振幅振动,其中把第一孔通道调整到低频、大振幅振动,使得振动阻尼装置根据流经第一孔通道的流体的流动作用,针对低频、大振幅振动显示出振动阻尼效果,其中把压力波动传递机构调整到中频、中等振幅振动,使得在中频、中等振幅振动的输入过程中在压力接收腔室中激起的流体压力波动传递到中间腔室,同时在低频、大振幅振动的输入过程中,在压力接收腔室中激起的流体压力波动不传递和释放到中间腔室,其中把第二孔通道调整到中频、中等振幅振动,使得振动阻尼装置根据流经第二孔通道的流体流动作用针对中频、中等振幅振动显示出振动阻尼效果,并且其中把压力调节橡胶板调整到高频、小振幅振动,使得在高频、小振幅振动的输入过程中,利用压力调节橡胶板的弹性变形吸收从压力接收腔室经过压力波动传递机构传递到中间腔室的流体压力波动,同时,由于压力调节橡胶板的弹性变形受到限制,在中频、中等振幅振动的输入过程中,从压力接收腔室经过压力波动传递机构传递到中间腔室的流体压力波动不能被吸收并且不能从中间腔室释放出去。
根据本发明这个模式构造的充以流体的振动阻尼装置能够根据流经第一孔通道的流体共振作用针对低频、大振幅振动显示出振动阻尼效果,并且根据流经第二孔通道的流体共振作用针对中频、中等振幅振动显示出振动隔绝效果,同时根据压力调节橡胶板的弹性变形针对高频、小振幅振动显示出振动隔绝效果。例如,为了隔绝高频、小振幅振动,工作空气腔室可以暴露在大气中,从而充以流体的振动阻尼装置能够根据由于压力调节橡胶板的流体压力吸收作用所造成的低动力弹簧常数的效果显示出被动的振动阻尼效果,或者可以给工作空气腔室施加与要被阻尼的振动对应的空气压力波动,从而充以流体的振动阻尼装置能够根据压力调节橡胶板的振荡弹性变形显示出主动的振动阻尼效果。
根据上述第九个模式,本发明的第十个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中所提供的振动阻尼装置适用于作为机动车辆的发动机底座,并且第一和第二固定件中的一个适于固定到车辆的动力单元上,第一和第二安装件中的另一个适于固定到车身上,并且其中低频、大振幅振动包括发动机震动,中频、中等振幅振动包括发动机空转振动,高频、小振幅振动包括隆隆噪声。
根据该模式构造的充以流体的振动阻尼装置适合给机动车辆提供发动机底座,并且能够针对发动机震动、隆隆噪声和发动机空转振动显示出优异的振动阻尼效果。
根据上述第一到第十个模式中的任何一个模式,本发明的第十一个模式提供一种充以流体的振动阻尼装置,其中第二安装件是圆柱形管状结构,第一安装件位于第二安装件的一个敞开端一侧并且它们之间具有一个间隔,橡胶弹性体放置在第一和第二安装件之间并且弹性地连接第一和第二安装件,橡胶弹性体流体密封地封闭第二安装件的该一个敞开端,柔性层流体密封地封闭第二安装件的另一个敞开端,第二安装件支撑的分隔件位于橡胶弹性体和柔性层之间,使得压力接收腔室限定在分隔件和橡胶弹性体之间,而平衡腔室限定在分隔件和柔性层之间,中间腔室形成在分隔件中,分隔件至少部分地限定了第一孔通道和第二孔通道,并且压力波动传递机构和压力调节橡胶板包含在分隔件中。
在根据该模式构造的充以流体的振动阻尼装置中,压力接收腔室、中间腔室和平衡腔室在第二安装件的轴向上按顺序布置在管状第二安装件中,从而很好地利用了空间。因此,该模式的充以流体的振动阻尼装置可以整体制造得很紧凑。
从前面的描述能够理解根据本发明构造的充以流体的振动阻尼装置能够通过适当调节流体压力传递机构和压力调节橡胶板的特性,在第一孔通道和第二孔通道的各个调整频率范围处提供足够量的流体流经第一孔通道和第二孔通道。利用这种布置,装置根据流经第一孔通道和第二孔通道的流体流动作用针对不同频率的振动都有效地显示出其振动阻尼性能。另外,当所施加的振动具有比第一孔通道和第二孔通道的调整频率高的频率时,充以流体的振动阻尼装置利用压力调节橡胶板被动地或主动地调节从压力接收腔室传递到中间腔室的流体压力波动,能够提供有效的振动阻尼性能。
因此根据本发明的充以流体的振动阻尼装置能够针对三种或更多种具有不同频率的振动或较宽频率范围内的振动显示出有效的振动阻尼性能。因此,本发明的充以流体的振动阻尼装置适于用作机动车辆的发动机底座,从而以很高的精度提供所需要的振动阻尼性能。
附图说明
参考附图根据下面对优选实施例的详细描述,本发明的上述和/或其它目的、特征和优点将变得更明确,在附图中用类似的参考标号表示类似的元件,其中:
图1是根据本发明的充以流体的振动阻尼装置的第一个实施例构造的汽车发动机底座在轴向或垂直方向上的横截面的正视图,它沿着图2的线1-1;
图2是沿图1的线2-2的剖视图;
图3是沿图2的线3-3的剖视图;
图4是示意性视图,它示出了图1的发动机底座的功能结构;
图5是示意性视图,它示出了图1的发动机底座中用于对低频、大振幅振动提供振动阻尼性能的功能结构;
图6用图1的发动机底座的阻尼系数和复弹簧常数的绝对值的频率特性示出了图1的发动机底座的振动阻尼特性;
图7是示意性视图,它示出了图1的发动机底座中用于对中频、中等振幅振动提供振动阻尼性能的功能结构;
图8是示意性视图,它示出了图1的发动机底座中用于对中频、中等振幅振动提供振动阻尼性能的另一个功能结构;
图9是示意性视图,它示出了图1的发动机底座中用于对高频、小振幅振动提供振动阻尼性能的功能结构;
图10是与图4对应的示意性视图,示出了根据本发明第二个实施例构造的汽车发动机底座的功能结构;
图11是根据本发明的充以流体的振动阻尼装置的第三个实施例构造的汽车发动机底座在轴向或垂直方向上的横截面的正视图;
图12是示意性视图,它示出了图11的发动机底座的功能结构;
图13是示意性视图,它示出了图11的发动机底座中用于对高频、小振幅振动提供振动阻尼性能的功能结构;
图14是与图4对应的示意性视图,示出了根据本发明第四个实施例构造的汽车发动机底座的功能结构;
图15是根据本发明的充以流体的振动阻尼装置的第五个实施例构造的汽车发动机底座在轴向或垂直方向上的横截面的正视图;
图16是根据本发明的充以流体的振动阻尼装置的第六个实施例构造的汽车发动机底座在轴向或垂直方向上的横截面的正视图;
具体实施方式
首先参考图1-3,所示为机动车辆的发动机底座10,它具有根据本发明的充以流体的振动阻尼装置的第一个实施例的结构。发动机底座10包括金属制造的第一安装件12、金属制造的第二安装件14、和用于弹性连接彼此分开放置的第一安装件12和第二安装件14的橡胶弹性体16。尽管在图中没有绘出,发动机底座10安装在车辆上使得第一安装件12固定到车辆的动力单元侧,而第二安装件14固定到车辆的车身侧,因此类似于传统的发动机底座,发动机底座10以振动阻尼的形式在车身上支撑动力单元。在下面的描述中,发动机底座10的垂直方向与图1所示的垂直方向一致,这个方向大致与将要被阻尼的振动主输入方向对应。
更具体地说,第一安装件12大致为倒置截头圆锥体形状,并且包括整体形成在较大直径端部的螺帽部分15,使得螺帽部分15在轴向向上伸出。通过把安装螺栓(未示出)螺纹配合到穿过螺帽部分15形成的具有内螺纹的孔中,第一安装件12安装到车辆的动力单元侧。
通过硫化用于形成橡胶弹性体16的橡胶材料(以下在适当的地方简单地称之为“硫化”),把橡胶弹性体16粘结到第一安装件12上。橡胶弹性体16整体具有大致截头圆锥体形状,并且沿轴向向下具有逐渐增加的相对较大直径,还形成有倒置马达形状的凹进18,它在橡胶弹性体16的大直径端表面中敞开。第一安装件12与橡胶弹性体16同心放置,并且利用硫化把第一安装件12粘结到橡胶弹性体16上,第一安装件12从橡胶弹性体16的较小直径端面沿轴向向下伸入到橡胶弹性体16中。大直径管状结构的金属套管20利用硫化放置并粘结在橡胶弹性体16的较大直径端部的外周表面上。
第二安装件14大致为具有相对较大直径的台阶管状结构。第二安装件14包括形成在其轴向中间部分的肩部24、在轴向上侧的较大直径部分26和在轴向下侧的较小直径部分28。通过硫化形成薄密封橡胶层30的橡胶材料把薄密封橡胶层30粘结到较大直径部分26和较小直径部分28的内周表面上,从而基本覆盖了各个部分26和28的内周表面的整个区域。在第二安装件14的较小直径部分28一侧,设有薄盘状柔性膜32形式的柔性层,它由薄橡胶层制造,并且它的外围部分通过把形成它的橡胶材料硫化粘结到第二安装件14的开口周边。因此,第二安装件14的下部敞开端流体密封地封闭。在这个实施例中,柔性膜32与薄密封橡胶层30整体形成,并且起到柔性层的作用。
具有上述结构的第二安装件14从外面在它的较大直径部分26处装配到金属套管20上,并且利用压配合、拉拔方式或其它可能的固定过程把它固定在其上,从而第二安装件14结合在橡胶弹性体16的外周表面上。因此第一安装件和第二安装件通常以它们的公共轴线同心布置,而公共轴线则沿着主振动输入方向延伸,在主振动输入方向上施加到发动机底座10上的振动将被衰减,并且第一安装件和第二安装件在主振动输入方向彼此分开,利用橡胶弹性体16彼此弹性连接。由于第二安装件14的较大直径部分26与橡胶弹性体16结合在一起,第二安装件14的上部敞开端流体密封地封闭。
第二安装件14套入大致为管形杯状的支架31中,支架31的内径比第二安装件14的外径大一些,从而把第二安装件14牢固地装配在支架31中。利用焊接把多个支柱33固定在支架31的外周表面上,这些支柱33沿轴向向下延伸。由于多个支柱33利用螺栓固定到车身上,所以第二安装件14牢固地安装到车身上。应该注意为了允许柔性膜32的膨胀变形,在支架31的底壁和柔性膜32之间形成了具有足够容积的空间,这个空间通过穿过支架31底壁形成的通孔向大气敞开。利用砸边方法把沿轴向向上延伸的金属管状止动件35固定到支架31的上部敞开端。该止动件35通过粘结在第一安装件12的较大直径部分的上端面上的橡胶件与第一安装件12邻接接触,因此以缓冲垫的形式限制第一安装件12和第二安装件14在沿轴向分开的方向(即所谓的“回弹方向)上的移动量。
分隔件34容纳在第二安装件14的较小直径部分28之内使得分隔件34放置在橡胶弹性体16和柔性膜32之间。分隔件34大致是一个较厚的盘块件,它可以由金属、合成树脂材料或其它适当的刚性材料制成。把分隔件34强行装配到第二安装件14的较小直径部分28中,例如把分隔件34压配合到较小直径部分28中或把较小直径部分28拉拔到放置在它内部的分隔件34上,因此分隔件34的外周表面流体密封地固定到较小直径部分28上,并且把薄密封橡胶层30压在它们之间。利用上述和第二安装件14装配在一起的分隔件34,橡胶弹性体16和柔性膜32之间所限定的、对外部区域流体密封地封闭的一个区域被流体密封地分隔成两个区域。也就是说,在分隔件34的轴向上侧形成了主流体腔室36形式的压力接收腔室,主流体腔室36由橡胶弹性体16部分限定并且起到压力接收腔室的作用,在分隔件34的轴向下侧形成了平衡腔室38,平衡腔室38由柔性膜32部分限定并且具有可以根据柔性膜32的变形而变化的容积。
主流体腔室36和平衡腔室38都充以不可压缩流体,如水、烷撑二醇、聚烷撑二醇和硅酮油等。为了基于流体共振(将在后面详细描述)得到有效的阻尼性能,优选使用粘度较低的流体,其粘度不大于0.1Pa·s。应该注意分隔件34包括下部凹进39,它在分隔件34轴向下端表面的中心部分敞开,由于存在下部凹进39,能够有效地得到平衡腔室38的容积。
分隔件34进一步包括一个中心凹进40,它在分隔件34轴向上端表面的中心部分敞开。在中心凹进40中放置着橡胶弹性板44形式的压力调节橡胶板。橡胶弹性板44是具有给定厚度的薄盘形件,通过硫化形成橡胶弹性板44的橡胶材料在橡胶弹性板44的周边处粘结到放置在其周围的固定环43上。固定环43压配合到中心凹进40中,从而橡胶弹性板44位于中心凹进40的底部附近,沿着其轴线垂直方向延伸。利用这种布置,在中心凹进40靠近其底部的部分处把它流体密封地分隔,从而形成了限定在橡胶弹性层44和中心凹进40的底表面之间的工作空气腔室50,工作空气腔室50流体密封地与主流体腔室36和平衡腔室38分开。
在分隔件34中形成了空气通道52,使得空气通道52的一个敞开端向工作空气腔室50敞开,并且空气通道52的另一个敞开端连接在分隔件34的外周表面中敞开的通气口53。通气口53通过形成在第二安装件14和支架31上的多个窗口暴露在外部区域中。当把发动机底座10安装在车辆中时,通气口53连接到外部空气导管54上,从而可以通过空气导管54和空气通道52从外部区域调节工作空气腔室中的空气压力。
在分隔件34的上表面上布置一个压力波动传递机构56。该压力波动传递机构56包括上部支撑板58、下部支撑板60和一个可移动橡胶板62形式的可移动板件。更具体地说,具有盒状结构的薄上部支撑板58放置在薄下部支撑板60上,由此利用下部支撑板60封闭上部支撑板58的下敞开端,从而提供了一个支撑壳体,它内部限定了受限容纳空间64。上部和下部支撑板在限定受限容纳空间64的中心部分处都穿过它们的厚度形成了多个连通孔68。
可移动橡胶板62容纳在形成在上部支撑板58和下部支撑板60之间的受限容纳空间64内。可移动橡胶板62的厚度尺寸小于受限容纳空间64的内部高度尺寸,并且它的外径尺寸小于受限容纳空间64的内径尺寸,所以可移动橡胶板62以能够在轴向移动的方式容纳在受限容纳空间64内。可移动橡胶板62在轴向或其厚度方向的移动量限制在一个给定量之内,这个限制是通过它与上部支撑板58和下部支撑板60的邻接接触所给出的。
上述结构的压力波动传递机构56放置在分隔件34的上表面上,使得相互密封层压在一起的上部支撑板58和下部支撑板60在它们的外周边部分用螺栓固定到分隔件34上。在这个状态下,压力波动传递机构56覆盖中心凹进40的开口,同时受限容纳空间64在轴向上位于中心凹进40的开口上面。
也就是说,压力波动传递机构56限定了主流体腔室36的一部分壁部,并且中间腔室70限定在中心凹进40中在轴向与主流体腔室36相反的一侧,而压力波动传递机构56则位于两者之间。更具体地说,中间腔室70形成在中心凹进40中并且限定在压力波动传递机构56和橡胶弹性板44之间。中间腔室70中也充以不可压缩流体。在该压力波动传递机构56中,流体通过穿过上部支撑板58和下部支撑板60而形成的连通孔68在主流体腔室36和中间腔室70之间流动,通过受限容纳空间64内的可移动橡胶板62在轴向的移动使这种流体流动成为可能,这样就在两个腔室36和70之间进行压力波动传递。从这个角度讲,所传递的压力波动量可能受到限制,这是由于通过可移动橡胶板62与上部支撑板58和下部支撑板60的邻接接触形成了上述对可移动橡胶板62的移动量限制。
分隔件34至少部分地限定了第一孔通道72和第二孔通道74。针对第一孔通道72,分隔件34形成有在其周向延伸的周向槽道,它的周向长度比分隔件34的周长略小,同时在它的外周表面上敞开。第二安装件14流体密封地封闭该周向槽道的开口,从而提供了第一孔通道72,它在分隔件34的上表面中敞开的一端与主流体腔室36保持流体连通,在分隔件34的下表面中敞开的另一端与平衡腔室38保持流体连通。即第一孔通道72允许主流体腔室36和平衡腔室38相互保持流体连通。
针对第二孔通道74,分隔件34也形成了一个在其外周表面上敞开的轴向槽道,它沿轴向从轴向中间部分延伸到下沿部分。第二安装件14流体密封地封闭了轴向槽道的开口,从而提供了第二孔通道74,它在一端与中间腔室70保持流体连通,这一端具有沿径向向内延伸的槽道形,并且是向中间腔室70敞开的,第二孔通道74在它向下敞开的另一端与平衡腔室38保持流体连通。也就是说,第二孔通道74使得中间腔室70和平衡腔室38之间保持流体连通。
在本实施例中,把第一孔通道72调整到第一频率范围,即把它调整到针对与发动机震动等对应的10Hz附近的低频范围而生效,从而发动机底座10能够基于流经第一孔通道72的流体共振显示出优异的抗振效果(高阻尼效果)。
另一方面,把第二孔通道74调整到第二频率范围,即把它调整到针对与发动机空转振动等对应的20-40Hz附近的中频范围而生效,从而发动机底座10能够基于流经第一孔通道的流体共振显示出优异的抗振效果(基于低动力弹簧常数的振动隔绝效果)。
在考虑每个主流体腔室36、平衡腔室38和中间腔室70等腔室的壁弹簧刚度的同时,通过适当调整每个通道的长度和横截面积,能够实现对第一孔通道72和第二孔通道74的调整,这里的“壁弹簧刚度”是壁经历单位容积变形所需要的压力波动量所对应的特征值。一般来讲,可以认为把第一孔通道72或第二孔通道74调整到的频率是这样一个频率,即在该频率处改变流经第一孔通道72或第二孔通道74的流体的流体压力波动的相位,并且产生流体的大致共振状态。
通过把具有上述结构的发动机底座10安装到车辆上,外部空气导管54连接到形成在分隔件34中的空气通道52的通气口53。转换阀76连接在部分空气导管54处,使得工作空气腔室50与转换阀76通过空气导管54保持连通。转换阀76可以是螺线管操纵的阀或类似的阀,可以操作它使得工作空气腔室50交替连接大气78和真空源80或与它们断开。根据车辆驱动条件等适当控制转换阀76的转换操作,发动机底座10能够针对各种条件对施加到其上的各种振动提供优异的阻尼效果。在这个实施例中,转换阀76、大气78、真空源80和空气导管54一起提供了空气压力调节设备。
参考图4,它示意性地示出了本实施例的发动机底座10的结构。在图4中,标号82表示转换操作控制器。尽管在图中没有示出,转换操作控制器82适于从各种配备在车辆上的探测件中接收所需要的信号输入,这些信号输入是从各种代表车辆状态的探测信号中选择出来的,如车辆速度、发动机速度、当前选择的变速杆位置以及节流阀打开角度等等。根据这些输入信号,转换操作控制器82利用安装在其微型计算机上的软件等根据预定控制程序执行对转换阀76的转换操作的控制。
下面通过实例详细描述为了衰减三种要被衰减的振动而对发动机底座10的特殊操作以及对这三种振动的阻尼效果,这三种振动是:(a)低频、大振幅的发动机震动;(b)中频、中等振幅的发动机空转振动;和(c)高频、小振幅的隆隆噪音。
(a)对发动机震动的振动阻尼效果
当发动机底座10经受发动机震动或其它低频、大振幅振动的输入时,主流体腔室36经历具有非常大振幅的流体压力波动。这个很大的流体压力波动使得压力波动传递机构56的可移动橡胶板62产生移动。但是,可移动橡胶板62的移动量受到预定行程的限制,所以利用可移动橡胶板62的受限移动不能有效地吸收在主流体腔室36中所引起的流体压力波动。因此,在发动机震动等的输入过程中,不能实际运行压力波动传递机构56,所以在主流体腔室36中所引起的很大的流体压力波动很难经过压力波动传递机构56传递到中间腔室70。
也就是说,在低频、大振幅振动的输入过程中,压力波动传递机构56和中间腔室70基本保持在非工作状态,所以几乎不引发经过第二孔通道74的流体流动。图5示意性地示出了在这种状态下发动机底座10的起作用结构。
为了阻尼上述发动机震动,这种状态下的发动机底座10中起作用的结构使得经历振动输入的主流体腔室36和具有可变容积的平衡腔室38之间的流体连通允许经过调整到低频范围的第一孔通道72来实现。利用这个状态,在振动输入过程中所引发的主流体腔室36和平衡腔室38之间的相对流体压力波动会使得足够量的流体经过第一孔通道72在两个腔室36、38之间流动,从而能够针对低频、大振幅的振动显示出有益的抗振效果(高阻尼效果)。应该理解由于中间腔室70基本处于非工作状态,针对低频、大振幅的振动的振动阻尼效果不受到工作空气腔室50是否连接到大气78或真空源80的影响。
发动机底座10针对低频、大振幅振动的振动阻尼特性实际上是用动力复弹簧常数的绝对值K1和阻尼系数C1来度量的。在图6的曲线图中给出了得到的测量值。从图6的曲线图中能够看出,发动机底座10在与发动机震动对应的频率范围内显示出高阻尼系数C1。
(b)对发动机空转振动的振动阻尼效果
当发动机底座10经受发动机空转振动或其它中频、中等振幅振动的输入时,主流体腔室36经历具有一定振幅范围的流体压力波动。这个一定范围的流体压力波动使得压力波动传递机构56的可移动橡胶板62适当移动,从而在主流体腔室36中所引起的流体压力波动有效地传递到中间腔室70中。因此,在中频、中等振幅振动的输入过程中,有效地运行压力波动传递机构56,从而在主流体腔室36中所引起的流体压力波动经过压力波动传递机构56传递到中间腔室70,这样就在中间腔室70中激起流体压力波动。
在发动机底座10经受中频、中等振幅振动的输入状态下,由于把第一孔通道72调整到低于输入振动频率的频率范围,由于流体的抗共振作用,流体经过第一孔通道的流动阻力会大幅度增加,所以第一孔通道72基本保持在封闭状态。图7示意性地示出了发动机底座10在这种状态下起作用的结构。
具体地说,为了阻尼上述发动机空转振动,这种状态下的发动机底座10中起作用的结构使得中间腔室70和具有可变容积的平衡腔室38之间的流体连通允许通过调整到中频范围的第二孔通道74来实现,其中中间腔室70激起与主流体腔室36中类似的有效流体压力波动。利用这个状态,在振动输入过程中所引发的和主流体腔室36一起的中间腔室70与平衡腔室38之间的相对流体压力波动会使得足够量的流体经过第二孔通道74在两个腔室36、38之间流动,从而针对中频、中等振幅的振动(如发动机空转的振动)显示出有益的抗振效果(基于低动力弹簧常数的振动隔绝效果)。
在这个状态下,部分限定了中间腔室70壁的橡胶弹性板44的弹簧常数根据工作空气腔室50是否连接大气78或真空源80而改变。也就是说,当工作空气腔室50连接大气78时,橡胶弹性板44保持在图7示出的非受限状态,因此表现出软弹簧特征。另一方面,当工作空气腔室50连接真空源80时,利用真空的吸力,橡胶弹性板44承受向工作空气腔室50的弹性变形,由于被迫受吸,橡胶弹性板44保持与分隔件34的中心凹进40的下表面邻接接触。在这个状态下,橡胶弹性板44不能弹性变形,所以显示出硬弹簧特征。也就是说,中间腔室70的壁弹簧刚度将根据工作空气腔室50是连接大气78还是连接真空源80而改变,从而相应改变第二孔通道74的调整频率。因此,发动机底座10能够改变其振动阻尼性能的目标频率。从前面的描述中能够理解,橡胶弹性板44所显示出的弹簧特征不会比柔性膜32更软,并且显示出一定程度的弹簧刚度,其弹簧刚度足以在中间腔室70中引发足够的流体压力波动,这样就有足够量的流体流经第二孔通道74,同时避免由于它的弹性变形而吸收在发动机空转振动或其它中频、中等振幅振动的输入过程中在中间腔室70中所引起的流体压力波动。在这个实施例中,转换阀76、大气78、真空源80和空气导管54一起提供静压改变装置。
例如,根据车辆处于发动机正常空转状态还是包括发动机启动和运行空调在内的所谓第一空转状态,可以通过对转换阀76的转换操作,有选择地使得工作空气腔室50连接大气78或真空源80。这样就能够有选择地以很高的精度把第二孔通道74调整到不同的空转振动频率,不同的空转振动具有彼此不同的中等频率范围,它们之间相差几个Hz或几十个Hz,从而使得发动机底座10表现出进一步改善了的振动阻尼效果。
对于工作空气腔室50连接大气78的情况,实际上是用复弹簧常数的绝对值K2和阻尼系数C2来度量发动机底座10针对中频、中等振幅振动的振动阻尼特性的,而对于工作空气腔室50连接真空源80的情况实际上是用复弹簧常数的绝对值K3和阻尼系数C3来度量的。在图6的曲线图中给出了得到的测量值。从图6的曲线图中能够看出,在空转频率范围内,通过把工作空气腔室50与大气78或真空源80选择连接,发动机底座10能够适当地调节其低动力弹簧常数的频率,因此发动机底座10能够对中频、中等振幅振动表现出完善的振动阻尼效果。
应该注意到根据车辆的驱动条件改变转换阀76的操作位置从而改变第二孔通道74的调整频率不是本发明的一个本质特征。本发明的原理可以通过其它途径得到,例如,如果发动机空转振动波动量相对较小,在发动机空转振动的输入过程中,使得工作空气腔室50总是与真空源80连接等等,并且调整第二孔通道74使得它针对发动机空转振动显示出有效的振动阻尼效果。实际上这种布置已经应用到发动机底座10上,并且发动机底座10针对中频、中等振幅振动的振动阻尼特性实际上已经测量出来,并且用复弹簧常数的绝对值K4表示出来。在图6的曲线图中给出了得到的测量值。
(c)对隆隆噪声的振动阻尼效果
当发动机底座10经受隆隆噪声或其它高频小振幅振动的输入时,主流体腔室36经历具有较小振幅的流体压力波动。这个较小振幅的流体压力波动使得压力波动传递机构56的可移动橡胶板62产生适当的移动,从而在主流体腔室36中引发的流体压力波动有效地传递到中间腔室70。因此,在中频和中等振幅振动的输入过程中,有效地操作压力波动传递机构56,使得主流体腔室36中引发的流体压力波动经过压力波动传递机构56传递到中间腔室70,并且由此被再次密封。
当发动机底座10经受高频、大振幅振动的输入时,由于第一孔通道72和第二孔通道74调整到比输入振动频率低的频率范围,所以由于流体的抗共振作用,流经第一孔通道72和第二孔通道74的流动阻力大幅度增加,因此第一孔通道72和第二孔通道74都保持在大致封闭状态。图9示意性地示出了这种状态下发动机底座10起作用的结构。
具体地说,为了阻尼上述的隆隆噪音,这种状态下的发动机底座10中起作用的结构使得主流体腔室36和中间腔室70都基本处于与平衡腔室38隔离或封闭的状态,其中主流体腔室36的流体压力波动释放到中间腔室70中。但是在其一个表面处部分限定了中间腔室70的壁的橡胶弹性板44在它的另一个表面处与工作空气腔室50相对,并且由此暴露在大气中。这种布置使得橡胶弹性板44的弹性变形相对容易。特别是给橡胶弹性板44以软弹簧特征,在隆隆噪音或其它高频、小振幅振动的输入过程中,利用其弹性变形足以吸收在中间腔室70中引发的流体压力波动。
利用这种布置,通过中间腔室70中的橡胶弹性板44的弹性变形,有效吸收了在振动输入过程中在主流体腔室36中引发并且传递到中间腔室70的流体压力波动。这样,发动机底座10能够避免或缓解由于第一孔通道72和第二孔通道74的基本封闭所引起的高动力弹簧常数的现象,因此针对高频、小振幅振动表现出优异的振动阻尼效果(基于低弹簧常数的振动隔绝效果)。
发动机底座10在隆隆噪音频率区域内的振动阻尼特性实际上是在工作空气腔室50连接大气78时以复弹簧常数的绝对值K2和阻尼系数C2为形式来度量的。在图6的曲线图中给出了得到的测量值。作为参考,当工作空气腔室50连接真空源80以禁止橡胶弹性板44移动时,发动机底座10在隆隆噪音频率区域内的振动阻尼特性实际上是以复弹簧常数的绝对值K3或K4为形式来度量的,得到的测量值也在图6的曲线图中给出。在图6的曲线图中,复弹簧常数的绝对值K2与K3或K4之间的差别表示:利用橡胶弹性板44的弹性变形,根据对中间腔室70中的流体压力波动的吸收的低弹簧常数的影响。
从前面的描述能够理解,根据本实施例结构的发动机底座10能够针对所有的低频、大振幅振动,中频、中等振幅振动和高频、小振幅振动都显示出优异的振动阻尼效果,这通过根据车辆驱动条件适当控制转换阀76的操作位置来实现。
根据本发明的第一个实施例,通过有选择地连接工作空气腔室50和大气78或真空源80,能够改变发动机底座10的振动阻尼特性。本发明不限于第一个实施例的那种结构。例如,图10示意性地示出了根据本发明第二个实施例的发动机底座88,它的结构基本上与第一个实施例中的发动机底座10的结构一样。从前面的描述中很明显看出,尽管工作空气腔室50总是通过空气通道52暴露在大气中,第二个实施例的发动机底座88针对所有的低频、大振幅振动,中频、中等振幅振动和高频、小振幅振动都能够显示出优异的振动阻尼效果。也就是说,在第二个实施例中,发动机底座88不仅只执行图8示出的操作,还在车辆的发动机空转运行过程中执行图7示出的操作。因此,在空转振动频率区域,发动机底座88能够显示出第二孔通道77所造成的低动力弹簧常数的效果,这从图6的曲线图中示出的动力弹簧常数的绝对值K4可以明显看出。
下面参考图11描述根据本发明第三个实施例构造的发动机底座90。在这个实施例中使用与第一个实施例一样的参考标号来表示在结构或功能上相应的部件,并且不给出对这些部件的重复描述。
在发动机底座90中,区域92取代第一个实施例中的工作空气腔室50,区域92位与中间腔室70后面并且橡胶弹性板44夹在它们之间,区域92通过穿过下部凹进39顶壁的多个连通孔与平衡腔室38保持流体连通,因此区域92基本上构成了一部分平衡腔室38。图12示出了根据上面所述构造的发动机底座90的示意性结构。
在本发明的发动机底座90中,部分限定了中间腔室70的壁的橡胶弹性板44的弹性变形利用位于它后面(图11的下侧)的平衡腔室38成为可能。因此,类似于图10示出的第二个实施例的发动机底座88,发动机底座90能够显示出基本相同的阻尼效果。
也就是说,发动机底座90能够给低频、大振幅振动提供起作用的结构,这与图5示出的结构一样。对于中频、中等振幅的振动,发动机底座90会提供示于图13的起作用结构,该结构基本等价于图7和10示出的结构。对于高频、小振幅振动,发动机底座90会提供与图9示出的结构一样的起作用结构。
下面参考图14,所示为根据本发明第四个实施例的发动机底座98,其中示意性地示出了它起作用的结构。在这个实施例中,使用与第一个实施例一样的参考标号来表示在结构或功能上相应的部件,并且不给出对这些部件的重复描述。
根据本实施例的发动机底座98,主动的空气压力波动从外部施加到形成在中间腔室70后面的工作空气腔室50上,工作空气腔室50与中间腔室70相对并且橡胶弹性板44夹在它们之间。例如,根据点火脉冲信号或与要被阻尼的振动对应的其它输入信号,主动或动力空气压力波动可以施加到工作空气腔室50上,使得转换操作控制器82产生一个控制信号,这个信号所具有的相位与要被阻尼的振动对应,并且根据控制信号操作转换阀76以高速地把工作空气腔室50有选择地连接到大气78或真空源80上。从这个角度讲,可以用真空泵提供真空源80,或者使用来自车辆内燃机的空气吸入系统的可用负压提供真空源80。负压可以存储在蓄压器或其它装置中。
也就是说,要施加到工作空气腔室50上的主动空气压力波动所具有的频率和相位与要被阻尼的目标振动所具有的频率和相位对应。这个与目标振动对应的主动空气压力波动施加到工作空气腔室上,从而橡胶弹性板44根据施加到工作空气腔室50上的空气压力波动进行积极的或主动的弹性变形。利用这种布置,能够主动控制中间腔室70中的流体压力,并且流体压力经过压力波动传递机构56作用在主流体腔室36上,从而能够积极地或主动地控制主流体腔室36中的流体压力。在这个实施例中,转换阀76、大气78、真空源80和空气导管54一起提供了主动压力调节装置。
根据本发明,发动机底座98能够显示出主动的振动阻尼效果。例如,通过消除主流体腔室36中由于输入振动所引起的流体压力波动,发动机底座98能够执行所谓的“零弹簧”,其中发动机底座98显示出图6的曲线图中示出的动力弹簧常数的绝对值K5。也就是说,在根据第一个到第三个实施例示出的发动机底座10、88和90中,它们都是执行被动振动阻尼效果的被动型发动机底座。特别是第一个实施例中的发动机底座10,同时使用转换操作控制器82和转换阀76来调节工作空气腔室50中的被动压力水平。换言之,转换操作控制器82和转换阀76一起提供在第一个实施例的发动机底座10中的静压转换机构。另一方面,在本实施例的发动机底座98中,转换操作控制器82和转换阀76与大气78和真空源80一起提供主动压力调节机构,以主动地控制工作空气腔室50中的主动空气压力水平。通过使用这个主动压力调节机构,发动机底座98能够显示出进一步增强的振动阻尼性能。
出于说明的目的,仅详细描述了本发明的当前优选实施例,应该理解本发明不限于示出的实施例的细节。
在示出的实施例中,压力波动传递机构由可移动橡胶板62形式的可移动板件提供,它的移动量受到限制,并且在受限的行程范围内可移动橡胶板62基本上可以在其厚度方向上自由移动。可以使用一个橡胶弹性层来取代可移动橡胶板62,它由分隔件34等支撑在它的一部分上,并且经历弹性变形以允许压力在主流体腔室36和中间腔室70之间传递。
作为一个特殊的例子,图15示出了一个发动机底座102,它用橡胶弹性层代替了可移动橡胶板62。为了便于解释,在这个实施例中用与第一个实施例相同的参考标号表示那些结构或功能相应的部件。该发动机底座102采用了盘状橡胶弹性层104。通过硫化形成橡胶弹性层104的橡胶材料,该橡胶弹性层104在其周边部分粘结到固定环105上。固定环105压配合到分隔件34的中心凹进40中,从而橡胶弹性层104在其周边部分牢固地粘结到中心凹进40的敞开端部。这种布置允许根据橡胶弹性层104的中心部分的弹性变形在主流体腔室36和中间腔室70之间传递流体压力波动,而橡胶弹性层104中心部分的弹性变形则是在两个腔室36、70中作用在橡胶弹性层104相对表面上的流体压力差所引起的。
通过限制橡胶弹性层104本身的弹性变形量,橡胶弹性层104适于限制主流体腔室36和中间腔室70之间的压力传递量。另一种可供选择的方法是,通过在橡胶弹性层104上粘结帆布等物品,能够进一步精确地限制橡胶弹性层104的弹性变形量。在图15示出的发动机底座102中,上部支撑板58和下部支撑板60放置在橡胶弹性层104的两个相对侧,它们之间具有给定的轴向距离,所以橡胶弹性层104与上部支撑板58和下部支撑板60邻接接触,这样就限制了橡胶弹性层104的弹性变形量。
使用在本实施例中的橡胶弹性层104在结构上与可移动橡胶板62类似,使得很容易制造它。优选提供上部支撑板58和下部支撑板60来限制橡胶弹性层104的弹性变形量,同时通过适当调节橡胶材料等,使得与可移动橡胶板62相比,橡胶弹性层104制造得更易于变形或者具有更小的动力弹簧常数。利用这种布置,当发动机底座102受到中频、中等振幅的振动时,即使工作空气腔室50暴露在大气78中,产生在主流体腔室36中的流体压力波动能够通过橡胶弹性层104有效地作用在中间腔室70上,并且橡胶弹性层104不吸收中间腔室70中产生的流体压力波动,而是由于橡胶弹性层104的壁弹簧刚度而被激发。因此会得到流经第二孔通道74的足够量流体,所以橡胶弹性层104能够由于第二孔通道74而具有振动阻尼效果。
在根据本发明第三个实施例的被动型发动机底座90中,如图16所示,可以使用类似的橡胶弹性层104来代替橡胶弹性板44。在这个实施例中用与第三个实施例相同的参考标号表示那些结构或功能相应的部件。
应该理解本发明不限于示出实施例的如下形式:第一和第二孔通道72、74的结构,这些孔通道的调整频率、压力波动传递机构的结构、用于限制压力传递能力的橡胶弹性板44和橡胶弹性层104的结构以及它们的受限制量、和那些压力调节橡胶板的具体结构。这些具体的特征可以根据所需的振动阻尼性能或发动机底座的尺寸进行适当的改变。
尽管在示出的实施例中已经描述了应用到汽车发动机底座中的本发明,本发明也一样能够应用到各种其它振动阻尼装置中,用在那些需要对多个频率范围或在较宽的频率范围内具有振动阻尼效果的多种振动件中。
还应该理解对于本领域技术人员来讲,无须偏离在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围,就能够对本发明的实施进行各种其它的改变、改进和完善。

Claims (11)

1.一种充以流体的振动阻尼装置(10,88,90,98,102,106),它包括:
一个第一安装件(12);
一个与第一安装件间隔开放置的第二安装件(14);
一个橡胶弹性体(16),它把第一安装件和第二安装件弹性地连接在一起;
一个压力接收腔室(36),它由橡胶弹性体部分地限定并且充以不可压缩流体,在振动输入到该装置的过程中,压力接收腔室经受流体压力波动;
一个平衡腔室(38),它由柔性层(32)部分地限定从而允许它的容积变化,并且充以不可压缩流体;
一个第一孔通道(72),它允许压力接收腔室和平衡腔室之间流体连通,并且调整到第一频率范围;
一个中间腔室(70),它放置在压力接收腔室和平衡腔室之间,并且充以不可压缩流体;
一个第二孔通道(74),它允许压力接收腔室和中间腔室之间流体连通,并且调整到比第一频率范围高的第二频率范围;
一个压力波动传递机构(56),它放置在压力接收腔室和中间腔室之间,由于它的可移动件(62,104)的受限移动或变形,使得压力接收腔室和中间腔室之间能够进行受限的压力波动传递;和
一个压力调节橡胶板(44),它部分地限定了中间腔室,并且由于它的弹性变形而调节中间腔室中的流体压力波动。
2.根据权利要求1所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,90,98,102,106),其中压力波动传递机构(56)的可移动件包括一个平面形状的可移动板件(62,104),可移动板件放置在压力接收腔室和中间腔室之间,使得可移动板件在其厚度方向上的移动量受到限制,并且压力接收腔室中的流体压力施加到可移动板件的第一表面上,而中间腔室中的流体压力施加到可移动板件的另一个表面上。
3.根据权利要求1或2所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,90,98,102,106),其中平衡腔室(38)位于与中间腔室(70)相反的一侧,部分地限定了中间腔室的压力调节橡胶板(44)位于两者之间。
4.根据权利要求1或2所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,90,98,102,106),其中部分限定了中间腔室(70)的压力调节橡胶板(44)在它与中间腔室相反的一个表面处暴露在大气中。
5.根据权利要求1所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,98,102),进一步包括一个工作空气腔室(50),它位于与中间腔室(70)相反的一侧并且部分限定了中间腔室的压力调节橡胶板(44)位于两者之间。
6.根据权利要求5所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,98,102),进一步包括一个空气通道(54),它与工作空气腔室(50)连接,并且空气压力调节设备(54,76,78,80)能够从外部经过空气通道调节工作空气腔室中的空气压力。
7.根据权利要求6所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,98,102),其中空气压力调节设备包括一个静压变化装置(54,76,78,80),它通过调节工作空气腔室中的静压水平来可变化地设定压力调节橡胶板的弹簧特性。
8.根据权利要求6或7所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,98,102),其中空气压力调节设备包括一个主动压力调节装置(54,76,78,80),它通过调节工作空气腔室中的主动空气压力水平来向工作空气腔室施加主动空气压力波动,从而振荡压力调节橡胶板。
9.根据权利要求1所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,90,98,102,106),其中所述的振动阻尼装置适于经受至少三种振动输入,所述至少三种振动包括低频、大振幅振动,中频、中等振幅振动,和高频、小振幅振动,其中把第一孔通道(72)调整到低频、大振幅振动,使得振动阻尼装置根据流经第一孔通道的流体流动作用针对低频、大振幅振动显示出振动阻尼效果,其中把压力波动传递机构(56)调整到中频、中等振幅振动,使得在中频、中等振幅振动的输入过程中在压力接收腔室(36)中激起的流体压力波动传递到中间腔室(70),同时在低频、大振幅振动的输入过程中在压力接收腔室中激起的流体压力波动不传递和释放到中间腔室,其中把第二孔通道(74)调整到中频、中等振幅振动使得振动阻尼装置根据流经第二孔通道的流体流动作用针对中频、中等振幅振动显示出振动阻尼效果,并且其中把压力调节橡胶板(44)调整到高频、小振幅振动,使得在高频、小振幅振动的输入过程中,由于压力调节橡胶板的弹性变形而吸收从压力接收腔室经过压力波动传递机构传递到中间腔室的流体压力波动,同时,由于压力调节橡胶板的弹性变形受到限制,在中频、中等振幅振动的输入过程中,从压力接收腔室经过压力波动传递机构传递到中间腔室的流体压力波动不能被吸收并且不能从中间腔室释放出去。
10.根据权利要求9所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,90,98,102,106),其中所提供的振动阻尼装置适用于作为机动车辆的发动机底座,并且第一和第二固定件(12,14)中的一个适于固定到车辆的动力单元上,第一和第二安装件(12,14)中的另一个适于固定到车身上,并且其中低频、大振幅振动包括发动机震动,中频、中等振幅振动包括发动机空转振动,高频、小振幅振动包括隆隆噪声。
11.根据权利要求1、2、5、6、7、9和10中任何一项权利要求所述的充以流体的振动阻尼装置(10,88,90,98,102,106),其中第二安装件(14)是圆柱形管状结构,第一安装件(12)位于第二安装件的一个敞开端一侧并且两者之间具有一个间隔,橡胶弹性体(16)放置在第一和第二安装件之间并且弹性地连接第一和第二安装件,利用橡胶弹性体流体密封地封闭第二安装件的所述一个敞开端,柔性层(32)流体密封地封闭第二安装件的另一个敞开端,第二安装件支撑的分隔件(34)位于橡胶弹性体和柔性层之间,使得压力接收腔室限定在分隔件和橡胶弹性体之间,而平衡腔室(38)限定在分隔件和柔性层之间,中间腔室(70)形成在分隔件中,分隔件至少部分地限定了第一孔通道(72)和第二孔通道(74),并且压力波动传递机构(56)和压力调节橡胶板(44)包含在分隔件中。
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