一種慣性通道截面可變的液壓襯套的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及汽車減振元件領(lǐng)域，具體的說是一種慣性通道截面可變的液壓襯套。該襯套包括金屬外套、金屬骨架、金屬內(nèi)套、尼龍限位塊、液室、橡膠主簧和雙向閥，金屬外套套在金屬骨架上并且過盈配合；金屬骨架套在橡膠主簧外表面并且與其硫化成一體，金屬內(nèi)套連與尼龍限位塊固定連接；金屬內(nèi)套與橡膠主簧內(nèi)表面硫化為一體；橡膠主簧兩端對(duì)稱布置有兩個(gè)液室，兩個(gè)液室通過斜的慣性通道相連。本實(shí)用新型是一種在傳統(tǒng)液壓襯套增加一個(gè)開度隨壓力變化的雙向可開的閥門，能保證較寬頻率范圍內(nèi)都有較好的減振降噪功能的慣性通道截面可變的液壓襯套，較其他發(fā)明更節(jié)約空間，且該襯套可用在不同的車型上，通用性好。
【專利說明】
-種慣性通道截面可變的液壓襯套
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及汽車減振元件領(lǐng)域，具體的說是一種慣性通道截面可變的液壓襯 套。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的液壓襯套用于連接汽車副車架與下控制臂。液壓襯套中有兩個(gè)液室，用慣 性通道連。沿兩液室連線方向加載時(shí)，由于兩液室變形導(dǎo)致二者壓力不等，液體沿慣性通道 來回流動(dòng)。液體流動(dòng)時(shí)內(nèi)部摩擦W及液體與管壁的摩擦消耗了能量，起到了一定的減振作 用。但運(yùn)種襯套慣性通道截面積一定，峰值頻率固定，高效減振頻率范圍較小。傳統(tǒng)液壓襯 套的阻尼滯后角隨著加載頻率的增加先增大，達(dá)到峰值后隨著加載頻率增加阻尼滯后角變 小。所W液壓襯套在某些頻段(峰值頻率附件）的隔振效果較好。其它加載頻率減振能力減 弱。所W不同車型需要匹配不同的結(jié)構(gòu)尺寸的液壓襯套。
[0003] 已有的變慣性通道截面的液壓襯套如公開號(hào)：104315076A，名稱:汽車懸架用自適 應(yīng)可變阻尼液壓橡膠隔振裝置的專利。該專利雖然可W滿足在低頻大振幅載荷下彈黃閥被 壓縮，流通面積較小，襯套有較大的阻尼滯后角。若小振幅中頻加載時(shí)，兩液室壓差較小，流 通截面積較大，阻尼滯后角的峰值頻率相對(duì)較大。并且該結(jié)構(gòu)需要安裝兩個(gè)單向閥口，增加 了安裝難度。同時(shí)根據(jù)研究可知，同一振幅下加載頻率越大，兩液室壓差越大，慣性通道截 面積越大減振效果越好。該裝置保證了低頻大振幅加載下能有較好的減振效果，但同一振 幅下當(dāng)加載頻率增加，流通面積反而更小，減振能力急劇下降。并且不能確保小振幅高頻加 載時(shí)彈黃仍然能不被壓縮到底，閥口能處于打開狀態(tài)。并且該裝置的功能可W通過減小慣 性通道流體截面積的來達(dá)到，而且該方法工藝性要求高，耐久性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型在傳統(tǒng)液壓襯套上增加了一個(gè)開度隨壓力變大而變大的雙向可開的 閥口，在低頻載荷時(shí)，閥口兩端壓差較小無法將閥口打開，液體通過原有慣性通道流動(dòng)，可 W保證峰值頻率在加載頻率附近，滿足低頻有較大的隔振效率。隨著加載頻率增加，由于慣 性與阻尼作用原有慣性通道內(nèi)液體流通越來越不順楊，兩液室壓力差也越來越大，閥口兩 側(cè)壓差變大，閥口逐漸打開，且開度隨著壓差變大而變大，峰值頻率也隨著加載頻率增加而 增加，保證高頻載荷下仍然有較好的減振降噪功能。運(yùn)種慣性通道截面可變的液壓襯套，解 決了現(xiàn)有液壓襯套的上述不足。
[0005] 本實(shí)用新型技術(shù)方案結(jié)合【附圖說明】如下：
[0006] -種慣性通道截面可變的液壓襯套，包括金屬外套1、金屬骨架2、金屬內(nèi)套3、尼龍 限位塊5、液室4、橡膠主黃6,該液壓襯套還包括設(shè)置在橡膠主黃6上的雙向閥9,其中所述的 金屬外套1連接懸架下控制臂，套在金屬骨架2上并且過盈配合;所述的金屬骨架2套在橡膠 主黃6外表面并且與其硫化成一體，所述的金屬內(nèi)套3連接副車架，與尼龍限位塊5固定連 接;所述的金屬內(nèi)套3與橡膠主黃6內(nèi)表面硫化為一體;所述的橡膠主黃6兩端對(duì)稱布置有兩 個(gè)液室4,兩個(gè)液室4通過斜的慣性通道7相連。
[0007] 所述的橡膠主黃6上開有用于安裝雙向閥9的孔;所述的雙向閥9外表面過渡配合 有金屬短管8;所述的金屬短管8與橡膠主黃6內(nèi)表面硫化為一體。
[0008] 所述的雙向閥9的外骨架為塑料管14,其內(nèi)部橫截面上鑄有彈性塑料膜片閥口 13; 所述的膜片閥口 13為圓形，其上有十字切口；所述膜片閥口 13能雙向打開，且開度隨壓差增 加而增加，壓力減小后又自動(dòng)回彈。
[0009] 所述的雙向閥9的左側(cè)鑄有卡扣10,右側(cè)鑄有安裝凸緣12;所述的安裝凸緣12壓在 橡膠主黃6上;所述的卡扣10的外徑大于金屬短管8的內(nèi)徑，裝入金屬短管8后自動(dòng)回彈卡住 金屬短管8左端面。
[0010] 所述的雙向閥9左側(cè)軸向開有兩個(gè)安裝切口 11。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0012] 1、在低頻大振幅載荷下，兩液室壓差較小，膜片閥口在其彈性作用下關(guān)閉，液體沿 原有慣性通道流動(dòng)。保證了峰值頻率較小，在低頻范圍內(nèi)阻尼滯后角較大，液壓襯套有較好 的隔振性能。隨著加載頻率的增加兩液室壓差增大，膜片閥口逐漸打開。峰值頻率也隨之變 大，保證高頻范圍內(nèi)也有較好的減振降噪的性能。此類液壓襯套有良好的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。
[0013] 2、該閥口中膜片雙向可開。所W只需一個(gè)閥口就可W滿足液體雙向流動(dòng)的控制。 較其他發(fā)明更節(jié)約空間。
[0014] 3、該液壓襯套高效隔振降噪的工作頻率范圍廣，針對(duì)不同路況都能有較好的隔振 降噪性能。且該襯套可用在不同的車型上，通用性好。
[0015] 4、該液壓襯套中閥口為塑料件，可鑄造成結(jié)構(gòu)一體件，成本較低。耐疲勞性強(qiáng)。
[0016] 5、該液壓襯套能對(duì)高頻硬化有一定的改善作用。在高頻加載時(shí)，能起到卸荷的作 用。
[0017] 6、該發(fā)明中雙向閥口同樣可W用于發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置上。減小發(fā)動(dòng)機(jī)各頻段的振 動(dòng)。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型零部件爆炸圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型正面剖視圖；
[0020] 圖3是圖帥A-A處剖視圖；
[0021] 圖4是圖3中B處局部放大圖；
[0022] 圖5是本實(shí)用新型中雙向閥正視剖面圖；
[0023] 圖6是本實(shí)用新型中雙向閥左視圖；
[0024] 圖7是本實(shí)用新型中雙向閥右視圖；
[0025] 圖8是本實(shí)用新型中雙向閥開閥時(shí)右視圖；
[0026] 圖9是位移激勵(lì)和力響應(yīng)曲線圖；
[0027] 圖10是力與位移的遲滯曲線圖；
[0028] 圖11是阻尼滯后角與峰值頻率對(duì)慣性通道截面積A。的靈敏度的曲線圖；
[0029] 圖12是在AMESim軟件中建立的液壓襯套模型示意圖；
[0030] 圖13是試驗(yàn)臺(tái)提取的液壓襯套動(dòng)剛度的曲線圖；
[0031] 圖14是試驗(yàn)臺(tái)提取的液壓襯套阻尼滯后角的曲線圖；
[0032] 圖15是模型計(jì)算的動(dòng)剛度的曲線圖；
[0033] 圖16是模型計(jì)算的阻尼滯后角的曲線圖；
[0034] 圖17是慣性通道截面可變液壓襯套模型示意圖；
[0035] 圖18是液壓襯套動(dòng)剛度的曲線圖；
[0036] 圖19是液壓襯套模型阻尼滯后角的曲線圖。
[0037] 圖中：1、金屬外套;2、金屬骨架;3、金屬內(nèi)套;4、液室;5、尼龍限位塊;6、橡膠主黃； 7、慣性通道;8、金屬短管;9、雙向閥；10、卡扣；11、安裝切口； 12、安裝凸緣；13、膜片閥口； 14、塑料管；15、傳統(tǒng)橡膠主黃；16、傳統(tǒng)金屬內(nèi)套；17、傳統(tǒng)金屬外套；18、傳統(tǒng)液壓襯套的上 下液室；19、傳統(tǒng)慣性通道;20、單向閥。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 參閱圖1、圖2,一種慣性通道截面可變的液壓襯套，包括金屬外套1、金屬骨架2、金 屬內(nèi)套3、尼龍限位塊5、液室4、橡膠主黃6,該液壓襯套還包括設(shè)置在橡膠主黃6上的雙向閥 9,其中所述的金屬外套1連接懸架下控制臂，套在金屬骨架2上并且過盈配合;所述的金屬 骨架2套在橡膠主黃6外表面并且與其硫化成一體，起支撐、密封和加強(qiáng)作用;所述的金屬內(nèi) 套3連接副車架，與尼龍限位塊5固定連接，防止載荷過大破壞襯套;所述的金屬內(nèi)套3與橡 膠主黃6內(nèi)表面硫化為一體;所述的橡膠主黃6為整體橡膠塊，起到支撐作用，提供一定的靜 剛度，其兩端對(duì)稱布置有兩個(gè)液室4，兩個(gè)液室4通過斜的慣性通道7相連，液室4中封裝乙二 醇水溶液。
[0039] 參閱圖3、圖4,所述的橡膠主黃6上開有用于安裝雙向閥9的孔，該孔位置位于傳統(tǒng) 液壓襯套慣性通道的對(duì)稱面上;所述的雙向閥9外表面過渡配合有金屬短管8;所述的金屬 短管8與橡膠主黃6內(nèi)表面硫化為一體，用于支撐雙向閥9同時(shí)在大變形下保護(hù)雙向閥9。參 閱圖3-圖8,所述的雙向閥9的外骨架為塑料管14,其內(nèi)部橫截面上鑄有彈性塑料膜片閥口 13;所述的膜片閥口 13為圓形，其上有十字切口；所述膜片閥口 13能雙向打開，且開度隨壓 差增加而增加，壓力減小后又自動(dòng)回彈。
[0040] 為了防止工作過程中雙向閥9從金屬短管8中脫落，所述的雙向閥9的左側(cè)鑄有卡 扣10,右側(cè)鑄有安裝凸緣12;所述的安裝凸緣12壓在橡膠主黃6上；由于所述的卡扣10的外 徑大于金屬短管8的內(nèi)徑，裝入金屬短管8后自動(dòng)回彈卡住金屬短管8左端面，為了便于安 裝，在所述的雙向閥9左側(cè)軸向開有兩個(gè)安裝切口 11。在安裝雙向閥9時(shí)，安裝切口 11處被擠 壓變小使安裝更加方便?？?0越過金屬短管8后回彈卡主短管邊緣。隨著加載頻率增加， 兩液室4壓力差越來越大，逐漸將彈性膜片閥口 13打開。壓差越大彈性膜片閥口 13開度越 大。
[0041 ]當(dāng)液壓襯套的金屬內(nèi)外套在徑向發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，其中一個(gè)液室受壓縮變小，相 反的，另一液室受拉伸而變大，由于乙二醇水溶液的幾乎不可壓縮性而通過慣性通道在兩 液室中不斷的來回流動(dòng)。液體通過慣性通道時(shí)，會(huì)出現(xiàn)能量損失（如沿程損失、摩擦損失 等），從而造成它在低頻時(shí)出現(xiàn)較大的阻尼，快速減振，傳統(tǒng)液壓襯套由于慣性通道截面積 固定，在某些頻率上其阻尼滯后角很大，甚至是傳統(tǒng)橡膠襯套的8~10倍。而在高頻情況下， 其阻尼滯后角會(huì)下降。本實(shí)用新型的液壓襯套可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)慣性通道的截面積，使 峰值頻率隨頻率增加而增加，增加高效隔振的頻率范圍。
[0042] 液壓襯套的特性包含靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性是對(duì)液壓襯套從零到某一載 荷值進(jìn)行緩慢加載，將測(cè)得的=向靜剛度(兩個(gè)徑向和一個(gè)軸向）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。動(dòng)態(tài)特性 是對(duì)液壓襯套施加不同頻率下的諧波激勵(lì)，其評(píng)價(jià)指標(biāo)一般為動(dòng)剛度和阻尼滯后角W及峰 值頻率。
[0043] 進(jìn)行液壓襯套靜特性分析時(shí)，在內(nèi)套上施加某一方向的力激勵(lì)，測(cè)量該激勵(lì)下的 位移響應(yīng)，作出力-位移曲線，該曲線的斜率表示該方向的靜剛度。該特性主要由橡膠主黃 決定。
[0044] 進(jìn)行液壓襯套動(dòng)特性分析時(shí)，對(duì)襯套內(nèi)套施加某一頻率下的諧波位移激勵(lì)，測(cè)出 在此激勵(lì)下的力響應(yīng)。將力和位移分別作為縱、橫坐標(biāo)繪制曲線，對(duì)每一頻率都可得到力-位移的遲滯回線，根據(jù)該曲線利用幾何作圖法的方法就可得到在此激勵(lì)頻率下的襯套動(dòng)特 性評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0045] 參閱圖9,幾何作圖法假定系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，即當(dāng)激勵(lì)位移為正弦時(shí)，其力響應(yīng)也 為正弦；參閱圖10, W位移為橫坐標(biāo)、力為縱坐標(biāo)作出系統(tǒng)的遲滯曲線圖。記Fo、為響應(yīng)力， N。姑位移的幅值，mniDUc為遲滯回線的面積。Kd為動(dòng)剛度，N/mm。d)為阻尼滯后角，°。
[0046] 可W由W下公式計(jì)尊得到：
[0047] ......................(1)
[004引 ____________________________ (2)
[0049] 峰值頻率定義為阻尼滯后角達(dá)到最大時(shí)的頻率。
[0050] 參閱圖11，根據(jù)已有研究對(duì)液壓襯套阻尼滯后角對(duì)慣性通道截面積的靈敏度做了 分析，可知慣性通道截面積越大峰值頻率越大。但是慣性通道截面積變大使峰值頻率變大， 液壓襯套對(duì)低頻振動(dòng)的隔振性能減弱。發(fā)明一種能在低頻加載時(shí)慣性通道截面積較小，高 頻加載時(shí)慣性通道截面積變大的液壓襯套對(duì)減振降噪的貢獻(xiàn)不言而喻。
[0051] 參閱圖3、圖4、圖9,雙向閥9圓柱體截面上鑄有彈性的膜片閥口 13,在膜片閥口上 切有相互垂直的兩條切口。由于該閥片有彈性，所W在低頻載荷下，液室壓力差較小，不能 將其打開。連接兩液室4的慣性通道總面積較小。確保峰值頻率在低頻范圍內(nèi)，液壓襯套在 低頻有較好的隔振性能。當(dāng)頻率增加，兩液室壓力差也變大，在壓力作用下裝設(shè)的雙向閥口 9逐漸打開，增加液體流量。峰值頻率也隨之變大到加載頻率附近，壓力差越大，閥口開度越 大，峰值頻率越大。保證在一定頻率范圍內(nèi)液壓襯套都有較大的阻尼滯后角，較強(qiáng)的隔振能 力。當(dāng)壓力變小，膜片閥口 13在彈性作用下回位。該閥口可W雙向打開。滿足慣性通道內(nèi)液 體來回流動(dòng)都起作用的工作要求。
[0化2] 實(shí)施例
[0053] 為了驗(yàn)證與分析本實(shí)用新型的實(shí)用性與正確性。W某乘用車懸架液壓襯套為例， 對(duì)該襯套加裝了該發(fā)明中的雙向閥。
[0054] 參閱圖12，首先在軟件AMESim中建立了原有液壓襯套的參數(shù)化模型。圖中15表示 傳統(tǒng)橡膠主黃，16表不傳統(tǒng)金屬內(nèi)套，17表不傳統(tǒng)金屬外套，18表不傳統(tǒng)液壓襯套的上下液 室，19表示傳統(tǒng)慣性通道。通過編寫MATLAB程序調(diào)用該模型，計(jì)算出不同加載振幅與頻率下 的動(dòng)剛度與阻尼滯后角。參閱圖15、圖16是該模型計(jì)算出的動(dòng)剛度與阻尼滯后角。參閱圖 13、14是試驗(yàn)臺(tái)上提取的動(dòng)剛度與阻尼滯后角。比較二者，證明了該模型的正確性。
[0055] 參閱圖17,驗(yàn)證了模型的正確性后，在該模型中增加兩個(gè)單向閥20,建立了本實(shí)用 新型的模型。模型中用兩個(gè)單向閥模擬增加的雙向膜片閥口 13,設(shè)定兩個(gè)單向閥20在某一 壓力下開啟（該模型中1.化ar)，且開閥之后流量隨壓差變大而變大。運(yùn)與設(shè)計(jì)的雙向閥9原 理一致。
[0056] 參閱圖18,圖19,編寫MATLAB程序調(diào)用該模型計(jì)算出不同載荷下的動(dòng)剛度與阻尼 滯后角。
[0057] 對(duì)結(jié)果分析可知，在低頻時(shí)各加載振幅下液壓襯套都能提供較大的阻尼滯后角。 隨著加載頻率的增加液壓襯套仍然能夠保持較大的阻尼滯后角，能夠起到很好的減振降噪 的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種慣性通道截面可變的液壓襯套，包括金屬外套（1)、金屬骨架(2)、金屬內(nèi)套(3)、 尼龍限位塊(5)、液室(4)、橡膠主簧(6)，其特征在于，該液壓襯套還包括設(shè)置在橡膠主簧 (6)上的雙向閥（9)，其中所述的金屬外套（1)連接懸架下控制臂，套在金屬骨架(2)上并且 過盈配合;所述的金屬骨架(2)套在橡膠主簧(6)外表面并且與其硫化成一體，所述的金屬 內(nèi)套(3)連接副車架，與尼龍限位塊(5)固定連接;所述的金屬內(nèi)套(3)與橡膠主簧(6)內(nèi)表 面硫化為一體;所述的橡膠主簧(6)兩端對(duì)稱布置有兩個(gè)液室(4)，兩個(gè)液室(4)通過斜的慣 性通道(7)相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性通道截面可變的液壓襯套，其特征在于，所述的橡膠 主簧（6)上開有用于安裝雙向閥（9)的孔；所述的雙向閥（9)外表面過渡配合有金屬短管 (8);所述的金屬短管(8)與橡膠主簧(6)內(nèi)表面硫化為一體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性通道截面可變的液壓襯套，其特征在于，所述的雙向 閥（9)的外骨架為塑料管（14)，其內(nèi)部橫截面上鑄有彈性塑料膜片閥門（13);所述的膜片閥 門（13)為圓形，其上有十字切口；所述膜片閥門（13)能雙向打開，且開度隨壓差增加而增 加，壓力減小后又自動(dòng)回彈。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種慣性通道截面可變的液壓襯套，其特征在于，所述的雙向 閥（9)的左側(cè)鑄有卡扣（10)，右側(cè)鑄有安裝凸緣（12);所述的安裝凸緣（12)壓在橡膠主簧 (6)上;所述的卡扣（10)的外徑大于金屬短管(8)的內(nèi)徑，裝入金屬短管(8)后自動(dòng)回彈卡住 金屬短管(8)左端面。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性通道截面可變的液壓襯套，其特征在于，所述的雙向 閥(9)左側(cè)軸向開有兩個(gè)安裝切口（11)。
【文檔編號(hào)】F16F1/38GK205423651SQ201620239538
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】馬天飛, 高攀, 周長(zhǎng)寬, 劉百川, 李瑞強(qiáng)
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)