CN101194113B - 振动阻尼器的阻尼元件以及振动阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于振动阻尼器(3)的阻尼元件(18)和振动阻尼器。这种阻尼元件包括具有流通孔(34)的主体部分(30)，紧靠着主体部分(30)而设置的阻尼部分(31)，所述阻尼部分具有与主体部分(30)的流通孔(34)相对准的开孔(35)。另外，紧靠所述阻尼部分(31)而设置有盖子部分(40)，所述盖子部分可相对于所述阻尼部分(31)移动，以便改变所述阻尼部分(31)的开孔(35)的流通截面积。

Description

振动阻尼器的阻尼元件以及振动阻尼器

本发明涉及振动阻尼器(vibration damper)的阻尼元件。

本发明还涉及振动阻尼器。

活塞式发动机的振动是已知的，并且存在许多各种为了减少振动的方法，例如平衡方法。在发动机中可能注意到，发动机和与之相连接的辅助设备，例如压缩机，是其部分振动形式。在这种情况下，一种总振动形式，即发动机和其辅助结构一起，就形成了振动***。发动机还可能具有某一辅助设备的局部振动，因此就振动而言，辅助设备的动力学特性处于决定位置。

局部振动的控制通常比控制整个结构的总振动更为容易。在局部振动中，可以更容易地改进所指结构的刚度、紧固性、质量等等。然而，在控制发动机的总振动时，改进需要可能致力于发动机本身，因此可能需要提高气缸体的硬度等等。这在希望使用标准的发动机构件的情况下是不可能的。当寻求新的解决方案时，还必须考虑成本方面。

在所有振动类型中，主要是发动机的质量和燃气压力用作振源。在发动机的减振中遇到的特别困难是，不同尺寸(气缸数、气缸直径等等)的发动机的振动特性彼此不同。此外，发动机的运转速度对于振动也有影响。

目前已经研究出用于阻抑(dampening)振动的振动阻尼器，在这种振动阻尼器中允许弹簧支撑的摆动件在填充有阻尼介质，例如气体或流体的空间中移动。摆动件的往复运动造成阻尼介质移动。通过将阻尼介质的动能和压力能量转换成热量，而使摆动件的运动以及因此与设置振动阻尼器相关的构件的振动得以衰减。

为了获得最佳的阻尼，必须调整振动阻尼器的操作参数。振动阻尼器的操作参数可通过算术运算来限定，并预设置在振动阻尼器中，但时常在有待减振的对象运转期间必须进行微调，以便取得最佳的阻尼。

本发明的目的是提供一种解决方案，通过该解决方案，就可以很容易地改变填充有阻尼介质的振动阻尼器的阻尼特性。

本发明的目的通过一种可连同振动阻尼器一起设置的阻尼元件来实现，这种阻尼元件包括具有流通孔的主体部分和紧靠主体部分而设置的阻尼部分，阻尼部分具有设置成可与主体部分流通孔的开孔相对准的开孔。阻尼元件还包括紧靠阻尼部分而设置的盖子部分，所述盖子部分可相对于阻尼部分而移动，以便改变阻尼部分的开孔的流通截面积。

更具体地说，根据本发明的阻尼元件，其特征通过权利要求1的特征部分中所述来表征。

此外，根据本发明的振动阻尼器，其特征通过权利要求7的特征部分中所述来表征。

通过本发明可获得极大的优点。

根据本发明的阻尼元件的阻尼参数可通过移动盖子部分而进行无级变化，由此可精确地调整振动阻尼器的阻尼特性，使其成为所需的阻尼特性。如果需要，通过将具备不同数量的开孔和/或不同尺寸的开孔的不同阻尼部分安装到阻尼元件中，可改变阻尼元件的调整范围。此外，根据本发明的阻尼元件可设计成具有简单的结构，并且可低成本地生产出来。

在一个实施例中，盖子部分包括用于从振动阻尼器的外部移动盖子的装置。因此时常可在有待减振的构件的操作期间进行阻尼作用的微调，这使得找到并设定最佳的阻尼作用变得更为容易。

以下将通过根据附图的一个示例更详细地描述本发明。

图1显示了根据本发明的一个与活塞式发动机有关的振动阻尼器。

图2以截面显示了图1的振动阻尼器。

图3是图2的截面A-A。

图4以分解图显示了图2所示振动阻尼器的阻尼元件。

图5以分解截面图显示了图2的阻尼元件。

图6显示了图5的点B的局部放大图。

图1显示了包括涡轮增压器2的活塞式发动机1。振动阻尼器3连同涡轮增压器2设置在一起。振动阻尼器3刚性地连接在增压器2或其支撑结构上。振动阻尼器3可在所需的频率或频率范围内用于减少发动机1和/或涡轮增压器2的振动水平。振动阻尼器3设有温度控制装置4，5，6，通过它可将振动阻尼器3的温度保持在所需的水平上。温度控制装置包括包围振动阻尼器主体3的外壳6，从而在主体和外壳6之间形成了流动空间7，在该空间内可对振动阻尼器3进行液体冷却或加热循环(图2)。流动空间7通过通道4而与发动机1的介质循环回路，例如润滑或冷却***相连接。如果需要，振动阻尼器3还可设有用于冷却振动阻尼器3的风扇5。

图2和3更详细地显示了图1的振动阻尼器3的结构。振动阻尼器3包括圆柱体10。第一末端件11和第二末端件12通过，例如螺栓而固定在主体10的末端上。主体10和其末端件11，12形成了填充有压力介质，例如气体或液体如油的封闭空间19。空间19设有摆动件20和导轴13，摆动件20可沿着导轴而以往复方式移动。导轴13的第一末端设有第一紧固凸缘16，通过它可将导轴13支撑在第一末端件11上。导轴13的第二末端设有第二紧固凸缘14，通过它可将导轴13支撑在第二末端件12上。从摆动件的方向看去时，紧固凸缘14，16是圆形的。例如，摆动件20可以是活塞，其具有供导轴13穿过的通孔20.1。导轴13设于主体10的中心轴线上。

主体10的外表面被外凸缘6包围，从而在主体10和外壳之间形成使冷却或加热介质循环的流动空间7。外壳6还设有连接导管10.2，10.3，通道4连接在导管10.2，10.3中，用于引导冷却介质进入流动空间7和离开流动空间。通过使冷却或加热介质在流动空间7中循环，可调整振动阻尼器3的温度，并且可将温度保持在所需的水平。振动阻尼器3的温度对于空间19中的阻尼介质的特性有影响，其还对振动阻尼器3的阻尼特性有影响。

摆动件20通过包括弹簧29的弹簧***而直接地或经由固紧凸缘16，14支撑在第一和第二末端件11，12上。弹簧***包括许多设置在摆动件20两侧的单个弹簧。通常，将4-15个弹簧设置在摆动件20的两侧。

摆动件20由许多部分形成，这些部分可提高调节振动阻尼器的可能性。摆动件20包括底部部分21和盖子部分22，这两者都通过轴承23，24而支撑在导轴13上。摆动件20还包括设置在底部部分21和盖子部分22之间的中间件25，即调整垫片(25.1-25.3)。中间件25，底部件21，盖子件22和支撑套管25.4都通过螺杆26和螺母27而彼此固定在一起。当需要时，可将合适尺寸的支撑套管25.4设置在底部和盖子部分之间，支撑套管使底部和盖子部分之间保持所需的距离。通过改变中间件25的数量可改变摆动件20的质量。中间件25还可由具有不同密度的材料生产出来。因此，摆动件20的质量可发生变化，同时保持相似的外形尺寸。然而，重要的是摆动件20的所有部分都是彼此不可移动的。底部部分21，盖子部分22和中间件25在形状上是旋转对称的，并且其质量中心位于振动阻尼器3的中心轴线上。

流动路径28可设置在摆动件20中，便于阻尼介质填充空间19，因此摆动件20的运动可导致阻尼介质沿着流动路径而流动。

导轴13设有在其纵轴线方向上延伸穿过导轴13的流动通道15。流动通道15还延伸穿过第一紧固凸缘16和第二紧固凸缘14。紧固凸缘16，14设有从紧固凸缘的周边延伸至其中心的径向通道17，径向通道17在紧固凸缘的中心与流动通道15相连接。紧固凸缘16，14具有2至10个径向通道17。

阻尼元件18设置在各紧固凸缘16，14的周围，用于将空间19中的阻尼介质的动能和压力能量转换成热能。阻尼元件18设置成紧靠末端件11，12。阻尼元件18包括环形主体部分30，其具有带底部39的环形凹槽38。主体部分30的内表面设置成紧靠紧固凸缘16，14。主体部分30设有从主体部分30的内表面延伸至凹槽38的内边缘的径向流通孔34。流通孔34在形状上是矩形的。主体部分30还包括从主体部分30的内表面延伸至凹槽38的内边缘的第二径向流通孔36。第二流通孔36的分布类似于径向流动通道17，从而可使径向通道17和第二流动通道36对准。流通孔34比第二流通孔36更靠近凹槽的底部39。

阻尼元件18还包括定位在主体部分10的凹槽38中的阻尼环31。阻尼环31设置成紧靠凹槽38的底部39。阻尼环31的内表面紧靠凹槽38的内边缘。阻尼环31包括开孔组，其包括径向开孔35，这些开孔与主体部分30的流通孔34至少部分地对准。至少有两个，通常有2至8个开孔面向各流通孔34。开孔35的流通截面积小于流通孔34的流通截面积。孔35定位在另一孔的顶部。开孔35在形状上是圆形的。开孔组类似于流通孔34进行分布，从而使阻尼介质可流过流通孔34，并穿过面向流通孔34的开孔35。

阻尼环31还包括第二开孔37，其分布和排列允许将其设置成可与第二流通孔36对准，从而可使阻尼介质流过第二孔37和第二流通孔36而进入径向通道17或在相反方向上流动。

阻尼元件18还包括活动盖环40，通过它可部分地或完全地覆盖阻尼环31的孔35，从而改变阻尼元件18的阻尼参数。盖环40设置在阻尼环31的周围，并且可在轴向方向上移动。盖环40设置成紧靠阻尼环31的外表面31。盖环40比阻尼环31更窄，使其不会覆盖阻尼环37的第二环37。调整螺钉33连接在盖环40上，以便使盖环40相对于阻尼环31无级地移动，并因此无级地改变孔35的流通截面积。末端件11，12设有供调整螺钉33拧入的螺纹孔。调整螺钉33延伸至空间19的外面，从而可使盖环40从振动阻尼器3的外面进行移动。调整螺钉33的末端固定在盖环40上，从而允许其旋转，但不能相对于盖环40而沿轴向移动。当调整螺钉33旋转时，盖环40在与调整螺钉33的旋转方向相对应的方向上沿轴向移动。在根据附图的一个实施例中，两个调整螺钉连接在盖环40上，但还可以有更多的调整螺钉，例如3至5个。

阻尼元件18设置在连接凸缘16，14的周围，使得主体部分30的第二流通孔36和阻尼环31的第二孔37与紧固凸缘的径向通道17对准。主体部分30的凹槽38的边缘设置成紧贴在末端件11，12上。主体部分30比连接凸缘16，14更进一步延伸到空间19中，使得连接凸缘不会覆盖主体部分30的矩形流通孔34。

当有待减振的对象，即振动阻尼器3所连接的构件摆动时，摆动件20开始在空间19中摆动。往复摆动件20导致空间19中的阻尼介质移动。当摆动件20在空间19中移动时，阻尼介质从空间19流过主体部分30的流通孔34，并穿过阻尼环31的开孔35而流向凹槽38。阻尼介质从凹槽38进一步流过阻尼环31的第二开孔37和主体部分30的第二流通孔36，而流向紧固凸缘16，14的径向通道17。阻尼介质从径向通道17沿着导轴13的流动通道15而流向另一紧固凸缘的径向通道17，并如上所述穿过阻尼元件而流回摆动件20另一侧的容积19。当摆动件20的运动方向变化时，阻尼介质的流动方向改变至与上述相反的方向。阻尼元件18的开孔节流式调节(throttle)了阻尼介质的流动，从而将阻尼介质的动能和压力能量转换成热量。振动阻尼器3将振动能量转换成随着阻尼介质在狭窄节流点被摆动件20迫使从一个空间流向另一空间时所形成的热量。

如果人们想要改变振动阻尼器3的阻尼特性，可旋转调整螺钉33，而使盖环40轴向相对于阻尼环31移动。因此，增加或减小了阻尼环31的孔35的流通截面积，由此而改变阻尼元件18的阻尼特性。通过盖环40在极限范围(阻尼环的孔35完全打开或关闭)之间的无级移动，可改变阻尼元件18的阻尼。如果需要将阻尼调整范围改变成当前阻尼环31所允许的阻尼范围以外，就将另一类型阻尼环安装到凹槽38中，该环具有不同数量的开孔和/或不同尺寸的开孔。在此之后，如上所述通过使盖环40相对于阻尼环31移动而执行阻尼的微调。因此，对振动阻尼器3的阻尼作用具有影响的结构可保持不变。

通过改变摆动件20的质量，阻尼介质的特性(可压缩性、粘性)以及压缩弹簧29的特性和数量，自然可改变振动阻尼器3的阻尼特性。

Claims (10)

1.一种用于振动阻尼器(3)的阻尼元件(18)，所述阻尼元件包括：

具有流通孔(34)的主体部分(30)，其特征在于：

紧靠所述主体部分(30)而设置的阻尼部分(31)，所述阻尼部分具有与所述主体部分(30)的流通孔(34)对准的开孔(35)，和

紧靠所述阻尼部分(31)而设置的盖子部分(40)，所述盖子部分可相对于所述阻尼部分(31)移动，以便改变所述阻尼部分(31)的开孔(35)的流通截面积。

2.根据权利要求1所述的阻尼元件(18)，其特征在于，所述主体部分(30)包括凹槽(38)，所述阻尼部分(31)和所述盖子部分(40)设置在所述凹槽(38)中。

3.根据权利要求1或2所述的阻尼元件(18)，其特征在于，所述主体部分(30)、所述阻尼部分(31)和所述盖子部分(40)是环形的。

4.根据权利要求3所述的阻尼元件(18)，其特征在于，所述主体部分的流通孔(34)和所述阻尼部分的开孔(35)与所述主体部分(30)和所述阻尼部分(31)的半径是平行的。

5.根据权利要求1或2所述的阻尼元件(18)，其特征在于，至少两个开孔(35)设置在所述阻尼部分(31)中，并且位于所述主体部分(30)的各个流通孔(34)的位置。

6.根据权利要求1或2所述的阻尼元件(18)，其特征在于，所述阻尼部分(31)的开孔(35)的横截面具有与所述主体部分(30)的流通孔(34)不同的形状。

7.一种振动阻尼器(3)，包括主体(10)，可移动地设置在所述主体(10)内部空间(19)中的摆动件(20)，所述空间(19)填充有用于阻抑所述摆动件(20)运动的阻尼介质，其特征在于，在所述空间(19)中设置有根据权利要求1至6中任一权项所述的阻尼元件(18)。

8.根据权利要求7所述的振动阻尼器(3)，其特征在于，随着所述摆动件(20)移动，就允许所述空间(19)内部的阻尼介质流过所述主体部分(30)的流通孔(34)和所述阻尼部分(31)的开孔(35)。

9.根据权利要求7或8所述的振动阻尼器，其特征在于，所述摆动件(20)通过至少一个弹簧(29)而支撑在所述主体(10)上。

10.根据权利要求7或8所述的振动阻尼器(3)，其特征在于，所述阻尼元件(18)包括用于从所述振动阻尼器(3)的外面使所述盖子部分(40)相对于所述阻尼部分(31)而移动的装置。

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