正負(fù)壓隔振減振器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種新型的隔振減振器，很好地改善了對(duì)低頻振動(dòng)的隔振性能，提高了減振隔振的頻帶寬度，降低了彈簧剛度和振動(dòng)頻率。本正負(fù)壓隔振減振器主要由分布式空氣彈簧，負(fù)壓彈簧，上下支架系統(tǒng)和上下固定面板組成。分布式空氣彈簧上連接上固定面板，下連接分布式空氣彈簧的橡膠固定支座，橡膠固定支座上留有進(jìn)氣調(diào)節(jié)接口，與外部伺服充氣站相連，分布式空氣彈簧內(nèi)設(shè)立2個(gè)相連的腔室，腔室之間有阻尼閥孔，橡膠固定支座和支架系統(tǒng)連接。負(fù)壓彈簧懸掛在支架系統(tǒng)中，留有排氣口與外部伺服抽氣站連接，內(nèi)有多孔橡膠墊。本發(fā)明突破該領(lǐng)域現(xiàn)有的技術(shù)方案，極大地消除了低頻振動(dòng)信號(hào)，提高了減振隔振頻帶寬度，衰減振動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】正負(fù)壓隔振減振器

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種隔振減振器。特別地，本發(fā)明涉及一種新型的低頻振動(dòng)隔振技術(shù) 和低剛度寬頻帶振動(dòng)的減振器。

【背景技術(shù)】：
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的汽車(chē)、工業(yè)設(shè)備等大都采用液壓減振器或者空氣彈簧減振器， 但隨著我們對(duì)汽車(chē)舒適性要求的提高以及對(duì)我們的儀器設(shè)備加工精度的嚴(yán)格要求，現(xiàn)有的 技術(shù)方案已不足以解決在低頻振動(dòng)控制和寬頻帶振動(dòng)方面的要求。
[0003] 我們已知空氣彈簧的剛度和固有頻率與其隔振減振性能存在直接聯(lián)系，通常彈簧 剛度或者固有頻率越低，則隔振器效果越好。目前國(guó)內(nèi)外研究領(lǐng)域多采用附加氣室的辦法 改變彈簧的剛度特性，另一種就是設(shè)計(jì)復(fù)合式的彈簧，例如空氣液壓復(fù)合或者空氣電磁復(fù) 合來(lái)調(diào)節(jié)彈簧剛度。
[0004] 采用附加氣室的方案一般存在以下問(wèn)題，一是，氣室體積大，難以布置，同時(shí)增加 負(fù)載重量和成本；二是，當(dāng)空氣彈簧受壓時(shí)反應(yīng)速度慢，可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生側(cè)移過(guò)大，影響 舒適度或者加工精度；三是，對(duì)低頻振動(dòng)幾乎沒(méi)有隔離作用。采用空氣電磁復(fù)合雖能降低運(yùn) 動(dòng)剛度，但鑒于其結(jié)構(gòu)的特性也不能對(duì)低頻振動(dòng)起到隔離作用，同時(shí)其安裝條件苛刻，在實(shí) 際應(yīng)用中受到極大限制。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的在于降低隔振器的剛度，獲得對(duì)低頻振動(dòng)良好的隔振效果，同時(shí)提 高減振器的頻帶寬度，衰減振動(dòng)，增加其環(huán)境適應(yīng)性，緩解或消除減振隔振領(lǐng)域的一些缺 點(diǎn)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，提供如在所附權(quán)利要求中闡述的方法、原理和正負(fù)壓隔振減振器。通 過(guò)從屬權(quán)利要求以及隨后的說(shuō)明，本發(fā)明的具體特征將顯而易見(jiàn)。
[0007] 本發(fā)明提供的一種正負(fù)壓隔振減振器，包括分布式空氣彈簧，負(fù)壓彈簧，上下支架 系統(tǒng)和圓盤(pán)狀面板、支架上面板、支架下面板組成，分布式空氣彈簧由2個(gè)相互連接的腔室 組成，氣腔下方鏈接橡膠固定支座，在支座的一側(cè)留有進(jìn)氣口，分布式空氣彈簧支座和上支 架通過(guò)螺栓和橡膠彈性墊圈鏈接，負(fù)壓彈簧采用特殊抗拉橡膠制成，內(nèi)腔為負(fù)壓狀態(tài)，腔內(nèi) 有多孔橡膠墊，負(fù)壓彈簧和上支架桿、下支架桿僅通過(guò)輪轂式法蘭圓盤(pán)和螺栓夾緊密封鏈 接，支架的上面板通過(guò)上支架桿和下輪轂式法蘭圓盤(pán)連接，支架的下面板通過(guò)下支架桿和 上輪轂式法蘭圓盤(pán)連接。分布式空氣彈簧體作為減振的主體部分，用于降低彈簧剛度，起到 緩沖的作用。負(fù)壓彈簧作為低頻振動(dòng)隔振的主體部分，用于隔離設(shè)備儀器等所受的來(lái)自外 界的低頻振動(dòng)信號(hào)。兩者相互配合，可達(dá)到對(duì)低頻振動(dòng)良好的隔振效果和提高減振器的頻 帶寬度。具體為，針對(duì)不同模態(tài)的機(jī)械設(shè)備，可通過(guò)調(diào)節(jié)分布式空氣彈簧和負(fù)壓彈簧的壓力 值，即改變兩者的剛度參數(shù)配比，達(dá)到既定的隔振減振目的。
[0008] 本發(fā)明的正負(fù)壓隔振減振器具有：減振部件和隔振部件柔性連接，上下配置，分布 式空氣彈簧在承受外載荷時(shí)發(fā)生彈性形變，其內(nèi)的2腔室共同提供所需的運(yùn)動(dòng)剛度，達(dá)到 緩沖衰減外部沖擊的作用，即降低彈簧剛度而又不影響彈簧的橫向穩(wěn)定性，由于2腔室所 受的力及空間大小不同，阻尼閥孔兩側(cè)形成對(duì)流，引起阻尼作用。低頻振動(dòng)信號(hào)的傳播在負(fù) 壓彈簧處受到隔離，為了增加在平衡位置時(shí)的穩(wěn)定性和負(fù)壓空間的大小，腔內(nèi)設(shè)有多孔橡 膠墊。
[0009] 在本發(fā)明的正負(fù)壓隔振減振器中，分布式空氣彈簧在受到負(fù)載作用時(shí)產(chǎn)生形變， 各腔室壓力開(kāi)始變化，阻尼閥孔引入阻尼，其結(jié)果，衰減振動(dòng)能量，降低了彈簧剛度。另外， 在本發(fā)明的負(fù)壓彈簧中，外部載荷的變化改變其負(fù)壓值的大小，外部力越大，負(fù)壓值越大， 多孔橡膠墊對(duì)橫向力起到一定的改善作用，其結(jié)果，隔離低頻振動(dòng)信號(hào)，增加頻帶寬度。如 上所述，根據(jù)本發(fā)明的正負(fù)壓隔振減振器，可以實(shí)現(xiàn)一種低剛度寬頻帶隔低頻的隔振減振 器。
[0010] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，負(fù)壓彈簧的腔室呈現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，另外，上下支座僅通 過(guò)負(fù)壓彈簧相連接。由此，外部負(fù)載的振動(dòng)波傳播受到隔離，其結(jié)果，能夠有效抑制低頻振 動(dòng)信號(hào)。
[0011] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，分布式空氣彈簧設(shè)置為2個(gè)相互連接的氣室，并且 各腔室受力面積不同，氣室設(shè)置為流線型過(guò)渡曲面，由此，整體振動(dòng)單元被劃分為2個(gè)，其 結(jié)果，能使空氣彈簧的剛度降低，一定程度的提高橫向穩(wěn)定性。
[0012] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，由于多孔橡膠墊的支撐，使得彈簧在平衡位置時(shí)不 易發(fā)生側(cè)移量過(guò)大，其結(jié)果，可提高設(shè)備加工精度。
[0013] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，阻尼閥孔分布在空氣彈簧的各腔室之間，阻尼閥孔 在各腔室受到壓力時(shí)引起氣體對(duì)流，由此，產(chǎn)生阻尼力，其結(jié)果，能夠衰減振動(dòng)能量。
[0014] 在該技術(shù)方案正負(fù)壓隔振減振器中，鑒于支架系統(tǒng)僅通過(guò)負(fù)壓彈簧相連接，即，載 荷和振動(dòng)施力物體之間僅通過(guò)負(fù)壓彈簧連接，理論上在負(fù)壓彈簧腔室中的壓力為〇Pa時(shí)， 其平衡運(yùn)動(dòng)剛度參數(shù)接近于〇,此時(shí)隔振效果最好。
[0015] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，也可以根據(jù)機(jī)械設(shè)備的固有頻率調(diào)整分布式空氣彈 簧和負(fù)壓彈簧的壓力值，設(shè)計(jì)成不同剛度系數(shù)的正負(fù)壓隔振減振器。由此，能夠做成不同規(guī) 格的產(chǎn)品，提高本發(fā)明的實(shí)用性。以安裝在汽車(chē)懸架為例，整車(chē)裝配完成后測(cè)出其模態(tài)，根 據(jù)模態(tài)參數(shù)，調(diào)整正負(fù)壓力值，設(shè)計(jì)正負(fù)壓隔振減振器的模態(tài)參數(shù)抵消汽車(chē)固有頻率或者 避開(kāi)其固有頻率。由此，可用于高檔減振設(shè)備中。
[0016] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，也可以把進(jìn)氣口和排氣口外接伺服控制器或微處理 器。由此，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整分布式空氣彈簧和負(fù)壓彈簧的腔內(nèi)壓力，調(diào)整本發(fā)明的對(duì)外剛度參 數(shù)和高度值。其結(jié)果，可以做到自適應(yīng)具體環(huán)境的特性，進(jìn)一步增加車(chē)輛的舒適性或機(jī)械設(shè) 備的穩(wěn)定性。
[0017] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，也可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境，把分布式空氣彈簧做成 多曲式，把負(fù)壓彈簧和空氣彈簧的布置調(diào)換或增加其中一部分。由此，可得到不同剛度的隔 振減振器。
[0018] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，也可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境，把分布式空氣彈簧單獨(dú) 使用。由此，可增加環(huán)境實(shí)用性。
[0019] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，也可以根據(jù)所受的外負(fù)載力和振動(dòng)信號(hào)的類(lèi)型，把 分布式空氣彈簧和負(fù)壓彈簧置換位置，由此，可進(jìn)一步提高對(duì)低頻振動(dòng)的隔振效果。
[0020] 在上述正負(fù)壓隔振減振器中，也可以把分布式空氣彈簧的腔室劃分為其他適當(dāng)?shù)?數(shù)值，由此，可調(diào)節(jié)分布式空氣彈簧的剛度。
[0021] 通過(guò)上述技術(shù)方案，根據(jù)本發(fā)明的正負(fù)壓隔振減振器，通過(guò)腔室的劃分和對(duì)流阻 尼小孔的設(shè)計(jì)，加上負(fù)壓彈簧對(duì)低頻的隔離作用，克服了現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)對(duì)低頻振動(dòng)信號(hào)不 可隔離的缺陷，改善了空氣彈簧的剛度參數(shù)和頻帶寬度，衰減振動(dòng)。在具體應(yīng)用中能夠減小 低頻振動(dòng)和噪聲，調(diào)節(jié)適應(yīng)能力，增加舒適度和精確度。通過(guò)伺服控制器，得到對(duì)彈簧剛度 的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，能進(jìn)一步增加舒適度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】：
[0022] 圖1是正負(fù)壓隔振減振器的概略剖視圖。
[0023] 圖2是負(fù)壓彈簧的局部剖視圖。
[0024] 圖3是負(fù)壓彈簧腔室內(nèi)的支撐多孔橡膠墊立體圖。
[0025] 圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式1的負(fù)壓彈簧概略剖視圖。
[0026] 圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式2的分布式空氣彈簧概略剖視圖。
[0027] 圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式3的負(fù)壓彈簧概略剖視圖。

【具體實(shí)施方式】：
[0028] 在下面的說(shuō)明中描述了諸多具體細(xì)節(jié)，便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用不同于此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受下面的公開(kāi)具體實(shí)施 例的限制，而是由權(quán)利要求書(shū)示出的，包含與權(quán)力要求書(shū)等同的內(nèi)容及其范圍內(nèi)的全部變 更。
[0029] 下面，基于附圖，說(shuō)明本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。首先，本發(fā)明應(yīng)用于隔振減振器。其 次，本發(fā)明應(yīng)用于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，并且最后應(yīng)用于船舶潛艇消聲器，出于解釋和保護(hù)本發(fā)明的 目的，將所有這些裝置認(rèn)為是隔振減振器。
[0030] 參照?qǐng)D1、圖2,本實(shí)施方式的正負(fù)壓隔振減振器主要有：作為安裝固定的圓盤(pán)狀 上面板2,其上有固定螺栓孔1，同時(shí)還有與分布式空氣彈簧4的上頂面連接的固定螺栓孔 1 ;作為分布式空氣彈簧4,其內(nèi)設(shè)置為2個(gè)相互連通的腔室，即第一腔室3和第二腔室5,各 腔室通過(guò)阻尼閥孔6連通，阻尼閥孔6為阻尼調(diào)節(jié)器；分布式空氣彈簧4的底座采用橡膠固 定支座7和支架上面板9連接，橡膠固定支座一側(cè)留有進(jìn)氣口 8,伺服充氣站22 ;負(fù)壓彈簧 11放置在上下支架之間，上螺栓17和輪轂式法蘭圓盤(pán)連接，螺栓分布在圓盤(pán)中間，輪轂式 法蘭圓盤(pán)分為上面板21和下面板14,負(fù)壓彈簧11留有排氣口 15,伺服抽氣站23,其內(nèi)腔 室12有多孔橡膠墊24 ;作為支架系統(tǒng)，上支架系統(tǒng)由上支架桿10,支架上面板9,下連接圓 盤(pán)19以及下螺栓18組成，下支架系統(tǒng)由下支架桿16,支架下面板20,上連接圓盤(pán)13以及 上螺栓17組成。
[0031] 其中，分布式空氣彈簧4采用膜式氣囊，能有效抑制橫向偏移，氣室之間留有對(duì)流 阻尼閥孔6,起到衰減振幅的作用。橡膠固定支座7內(nèi)為金屬橡膠做成，外部為耐磨橡膠， 避免剛性連接。進(jìn)氣口 8與外部伺服充氣站22連接，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)腔內(nèi)壓力。上支架桿10、下 支架桿16與上連接圓盤(pán)13、下連接圓盤(pán)19剛性連接，可以根據(jù)受力大小適當(dāng)增加支架桿 的數(shù)量，本設(shè)計(jì)為4根且均勻分布。負(fù)壓彈簧11放置于分布式空氣彈簧4下側(cè)，上支架桿 10、下支架桿16僅通過(guò)負(fù)壓彈簧11相互連接，負(fù)壓彈簧11上留有排氣口 15與外部伺服抽 氣站23連接，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)腔內(nèi)壓力，腔內(nèi)還放有多孔橡膠墊24。
[0032] 具體而言，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)受到負(fù)載力的作用時(shí)，分布式空氣彈簧4產(chǎn)生形變，分 布式空氣彈簧4的第一氣室3的壓力大于分布式空氣彈簧4的第二氣室5,此時(shí)氣體在阻尼 閥孔6兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，氣體流動(dòng)引入阻力，并且當(dāng)壓力增大時(shí)，阻尼相應(yīng)的也變大，中高 頻的振動(dòng)信號(hào)基本衰減。接下來(lái)低頻振動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)給負(fù)壓彈簧11，由于上支架桿10、下支 架桿16僅通過(guò)負(fù)壓彈簧11相互連接，所以低頻信號(hào)在這里得到隔離。輪轂式法蘭圓盤(pán)用 于夾緊密封負(fù)壓彈簧11，讓負(fù)壓彈簧11內(nèi)氣壓保持穩(wěn)定。多孔橡膠墊24如圖3、圖4,用于 維持平衡時(shí)的位置和橫向受力變形。
[0033] 當(dāng)然，本技術(shù)方案中采用了分布式空氣彈簧4在上，負(fù)壓彈簧11在下的布置方式， 但可以由具體環(huán)境改變布置方式。另外，本發(fā)明本身就具有低剛度寬頻帶減振隔振的效果， 但為了進(jìn)一步增加車(chē)輛的舒適性或機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。也可以把進(jìn)氣口 8和排氣口 15外 接伺服控制器或微處理器。由此，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整分布式空氣彈簧4和負(fù)壓彈簧11的腔內(nèi)壓 力，在不同路況不同負(fù)載下通過(guò)對(duì)正負(fù)壓隔振減振器剛度的調(diào)節(jié)，達(dá)到更加理想的隔振減 振效果。
[0034] 在另一種【具體實(shí)施方式】2中，如圖5,可以把分布式空氣彈簧4做成分布式多曲囊 式的，用于布置在圖1中的分布式空氣彈簧4上。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和材料特點(diǎn)，制作成囊式的 可以增加使用壽命但犧牲了彈簧的剛度，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置分布式多曲囊式空氣彈簧，以及 引入對(duì)流小孔，改善了彈簧的剛度特性，本 申請(qǐng)人:觀察到，低頻時(shí)振動(dòng)振幅很小，非線性度 比現(xiàn)有空氣彈簧有較大改善。另外，分布式多曲囊式結(jié)構(gòu)，兩氣室的壓力差較大，阻尼力較 大，對(duì)振幅的衰減作用大。
[0035] 在另一種【具體實(shí)施方式】3中，如圖6,可以把負(fù)壓彈簧11做成多曲式的，多曲式的 可以增加負(fù)壓腔室的容積大小，用于布置在圖1中的負(fù)壓彈簧11上。本 申請(qǐng)人:觀察到，負(fù) 壓彈簧11的腔室容積大小與負(fù)壓彈簧的剛度和固有頻率大小之間存在一種正向的接近線 性的關(guān)系，腔室越大隔離低頻振動(dòng)信號(hào)效果越好。
[0036] 綜上，根據(jù)本發(fā)明的分布式空氣彈簧4,通過(guò)各腔室壓力差和阻尼小孔的作用或 者在外接伺服控制器的作用下實(shí)現(xiàn)的不同剛度變化，克服了現(xiàn)有技術(shù)的剛度大頻帶低的缺 點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了低剛度寬頻帶的減振功能。通過(guò)負(fù)壓彈簧11的負(fù)壓氣室隔離低頻振動(dòng)信號(hào)，結(jié) 合不同負(fù)壓對(duì)不同低頻信號(hào)的隔離作用，以及多空橡膠墊24的橫向支撐作用，克服了現(xiàn)有 技術(shù)對(duì)低頻隔振效果不好的弊端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低頻振動(dòng)良好的隔振效果，同時(shí)消除了低頻噪 聲。本發(fā)明整體實(shí)現(xiàn)了，低剛度寬頻帶，對(duì)低頻有良好隔振效果的功能。在精密設(shè)備，特別 是低頻振動(dòng)、隔低頻噪聲設(shè)備領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，在車(chē)輛懸架系統(tǒng)中、工業(yè)及船舶設(shè)備的減振 隔振領(lǐng)域都可使用。
[0037] 盡管已示出并描述了幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可 以有各種變更和變化。凡在本發(fā)明的發(fā)明思路之內(nèi)，所做出的任何修改、等同替換、改進(jìn)等， 均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 正負(fù)壓隔振減振器，其特征在于：圓盤(pán)狀上面板⑵上有對(duì)外的連接螺栓孔（1)，分 布式空氣彈簧（4)在圓盤(pán)狀上面板（2)的下方，承受外載負(fù)荷后可產(chǎn)生彈性變形，分布式空 氣彈簧（4)內(nèi)有第一氣腔室（3)和第二氣腔室（5)，第一氣腔室（3)和第二氣腔室（5)之 間留有阻尼閥孔￠)，第二氣腔室（5)放置于橡膠固定支座（7)上，其內(nèi)為金屬橡膠做成， 外部為耐磨橡膠，其上留有進(jìn)氣口（8);負(fù)壓彈簧（11)懸掛于上、下支架系統(tǒng)中，多空橡膠 墊（24)放置于負(fù)壓彈簧（11)腔內(nèi)，上支架系統(tǒng)由上支架桿（10)，支架上面板（9)，下連接 圓盤(pán)（19)以及下螺栓（18)組成，下支架系統(tǒng)由下支架桿（16)，支架下面板（20)，上連接圓 盤(pán)（13)以及上螺栓（17)組成，負(fù)壓彈簧（11)由輪轂式法蘭圓盤(pán)的下面板（14)和上面板 (21)夾緊密封連接，其上留有排氣口（15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正負(fù)壓隔振減振器，其特征在于：所述分布式空氣彈簧（4) 的腔內(nèi)分成2個(gè)相連的第一腔室（3)和第二腔室（5)，并且各腔室受力面積不同；可根據(jù)需 要?jiǎng)澐殖啥鄠€(gè)氣室；也可單獨(dú)作為減震器使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正負(fù)壓隔振減振器，其特征在于：橡膠固定支座（7)和支架 上面板（9)通過(guò)螺栓連接，屬于柔性連接，其上留有的進(jìn)氣口（8)與外接伺服充氣站（22) 連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正負(fù)壓隔振減振器，其特征在于：所述負(fù)壓彈簧（11)的腔內(nèi) 為負(fù)壓狀態(tài)，且配置有多空橡膠墊（24)，采用輪轂式法蘭圓盤(pán)（13)夾緊密封連接，且僅有 位于圓盤(pán)中心的上螺栓（17)和下螺栓（18)固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正負(fù)壓隔振減振器，其特征在于：所述負(fù)壓彈簧（11)上留有 排氣口（15)與外接伺服抽氣站（23)連接。
【文檔編號(hào)】F16F13/20GK104047989SQ201410222833
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】李吉, 盛國(guó)才, 常凱 申請(qǐng)人:大連大學(xué)