CN103909817A - 减振装置、悬置及悬置的刚度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减振装置、悬置及悬置的刚度控制方法，减振装置中辅助减振元件被预设在与振动架脱离或移出振动区位的初始位，在振动架需要时，将辅助减振元件调整到与振动架接合或移入振动区位的工作位；而随后在振动架不需要时，辅助减振元件又会被移回到初始位，这样辅助减振元件将根据振动架的减振需求，相应的作出调整而主动的进入工作位，使得在振动架有减振需求时，可主动的调整辅助减振元件来适应振动架的减振需求，从而使得快速调整减振元件刚度，一步到位的适应振动架的减振需求，实现了快速主动的减振效果。

Description

减振装置、悬置及悬置的刚度控制方法

技术领域

本发明涉及一种减振装置、悬置及悬置的刚度控制方法。

背景技术

动力总成悬置是连接动力总成与车架之间的较柔软元件，其作用是使得动力总成和车架之间的振动力传递得到衰减，因而动力总成悬置应具备以下特征：具有足够的静刚度，起到支撑动力总成的作用；具有合理的动刚度，能有效隔离发动机激励引起车架或车身的振动，降低车内振动噪声，能有效隔离由于路面不平度的输入引起动力总成的振动。由此可见，在匀速行驶等工况下要求悬置具有小刚度、小阻尼，以减少车内振动噪声；在发动机启停、加速或减速、路面凸凹不平等情况下要求悬置具有大刚度，以缓解发动机及路面的冲击力。悬置设计直接影响到乘客乘坐的舒适性及结构可靠性。现有市售的客车动力总成悬置多采用橡胶悬置，但由于橡胶的结构特点，要么刚度和阻尼同时设计的大，要么同时设计的小，仅满足匀速等主要工况悬置刚度的要求，致使在发动机启停、加速减速、路面凸凹不平等工况缓解冲击效果很差。

中国专利文献201961398U公开了一种可变刚度前悬置装置，该悬置装置包括铰接在固定架和驾驶室之间的振动架，振动架的前侧和固定架之间铰接有阻尼减振器，并在固定架的底部固设有顶装在振动架下侧的主簧，在固定架的顶部于振动架铰点的前后侧分别固设有间隔设置在振动架之下的副簧，在使用时，随着驾驶室的前倾或后倾，振动架会在驾驶室的带动下相应的前倾或后倾，而在振动架以固定架上的铰点翘起后，振动架会在顶压两个副簧中一个，从而使得两个副簧在驾驶室移动时可与主簧一起缓冲振动架所受到的冲击力，但副簧是与振动架被动接触的，不能主动与振动架离合或进出振动区位，无法起到主动调节悬置装置刚度的效果，而且其工作仅与振动的振幅有关，无法应用于振幅小而频率高的减振场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种可主动调节悬置刚度的减振装置，提供一种使用该减振装置的悬置，同时提供了一种该悬置的刚度控制方法。

为了实现以上目的，本发明中减振装置的技术方案如下：

减振装置，包括用于桥接在固定架和振动架之间的主减振元件，还包括与主减振元件并行设置的辅助减振单元，辅助减振单元上连接有用于驱动辅助减振单元运动的驱动机构，辅助减振元件在驱动机构的行程上具有用于与振动架脱离或移出振动架的振动区位的初始位、用于与振动架接合或移入振动架的振动区位的工作位。

驱动机构上连接有用于采集影响被减振物振动的条件值的传感器及其上电连接的控制器。

驱动机构包括用于推拉辅助减振元件升降移动而在工作位和初始位之间切换的工作缸。

工作缸为双作用缸，工作缸上装配有用于控制推拉动作的控制阀。

本发明中悬置的技术方案如下：

悬置，包括振动架、固定架及两者之间装配的减振装置，减振装置包括桥接在振动架和固定架之间的主减振元件，减振装置还包括与主减振元件并行设置的辅助减振单元，辅助减振单元上连接有用于驱动辅助减振单元运动的驱动机构，辅助减振元件在驱动机构的行程上具有用于与振动架脱离或移出振动架的振动区位的初始位、用于与振动架接合或移入振动架的振动区位的工作位。

驱动机构上连接有用于采集影响被减振物振动的条件值的传感器及其上电连接的控制器。

驱动机构包括用于推拉辅助减振元件升降移动而在工作位和初始位之间切换的工作缸。

工作缸为双作用缸，工作缸上装配有用于控制推拉动作的控制阀。

本发明中悬置的刚度控制方法的技术方案如下：

悬置的刚度控制方法，包括以下步骤：步骤一，预设固定架上的辅助减振元件处于与振动架脱离或处于振动架的振动区位外的初始位，辅助减振单元在固定架上与主减振元件并行设置；步骤二，在判定主减振元件不能满足振动架的减振需求时，调整辅助减振元件至与振动架接合或移入振动架的振动区位内的工作位；步骤三，在判定主减振元件能够满足振动架的减振需求后，调整辅助减振元件移回至初始位。

主减振元件是否能够满足振动架的减振需求由控制器判定，控制器上电连接有用于采集影响振动架振动的条件值的传感器。

辅助减振元件被预设在振动架的上方和/或下方，辅助减振元件通过升降移动在工作位和初始位之间切换。

辅助减振元件被工作缸推拉升降移动而在工作位和初始位之间切换，工作缸上装配有控制其推拉动作的控制阀。

本发明中辅助减振元件被预设在与振动架脱离或移出振动区位的初始位，在振动架需要时（即判定主减振元件不能满足振动架的减振需求时），将辅助减振元件调整到与振动架接合或移入振动区位的工作位；而随后在振动架不需要时（即在判定主减振元件能够满足振动架的减振需求后），辅助减振元件又会被移回到初始位，这样辅助减振元件将根据振动架的减振需求，相应的作出调整而主动的进入工作位，使得在振动架有减振需求时，可主动的调整辅助减振元件来适应振动架的减振需求，从而使得快速调整减振元件刚度，一步到位的适应振动架的减振需求，实现了快速主动的减振效果。

附图说明

图1是本发明中悬置实施例的结构示意图；

图2是图1中悬置的工作原理示意图；

图3是图1中悬置的刚度控制方法的控制策略流程图。

具体实施方式

本发明中悬置的实施例：如图1至图3所示，该悬置是一种可变刚度橡胶悬置，其包括上下间隔的振动架1和固定架7，在振动架1和固定架7之间装配有减振装置，该减振装置主要由主减振元件、辅助减振元件2、驱动机构、控制器和传感器10构成，其中主减振元件和辅助减振元件2并行设置，主减振元件由连接支架和支撑胶垫9构成，支撑胶垫9的顶部螺栓连接在振动架1上、底部螺栓连接在连接支架8上，而连接支架8的底部焊接在固定架7上、顶部螺栓连接在支撑胶垫9上；辅助减振元件2为橡胶垫，驱动机构包括双作用式的气缸及其上装配的控制阀，控制阀为二位五通电磁阀，控制阀的控制部分电连接在控制器上，控制阀的两个控制口连通在气缸的上气口41和下气口42上、通气口通过气管13连通在供气装置12上；气缸的缸体通过四个固定螺栓固定在固定架7上，活塞杆3的顶部通过紧固螺钉固连在减振元件2底部。

传感器10为固定在固定架7上的三向加速度传感器，传感器10的输出端采样连接在控制器11上，而控制器11内设有将预设的阙值与条件值比较而判定振动架1是否有减振需求的判定模块。传感器10采集到固定架7加速度信号作为PID控制的条件值传递给控制器11，控制器11发送控制信号给控制阀，控制控制阀的通气口通气时间，进而通过控制阀控制进入气缸的进、排气量，从而控制气缸的活塞杆3伸缩行程，控制辅助减振元件2的压缩量，最终提升悬置的刚度。

本实施例中传感器10作为整个悬置的数据采集模块，用于车辆各种工况下，采集车架的三向振动加速度信号。控制器11中判定模块分为第一、二、三判定模块，除此之外还设有第一、二计算模块，其中第一判定模块用于判定传感器10所采集到加速度值是否超出所设定的阙值，然后进入第一计算模块，若判定结果为否，控制器11不动作，辅助减振元件2维持原位；若判定结果为是，进入第二判定模块，判定是大于还是小于阙值，若判定结果为小于，辅助减振元件2处于初始位不动作；判定结果为大于，计算加速度峰值与阙值之差作为等效加速度值，并计算气缸6的进气量，以气缸6进气量作为PID控制量，计算活塞杆3位移，从而控制辅助减振元件2上升位置及其压缩量，再接着进入第三判定模块，判定传感器10采集到的加速度在设定的某个监测周期内瞬时值是否均属于阙值，若判定结果为是，进入第二计算模块，计算辅助减振元件2下降至设定位置所需的排气量作为PID控制量，由控制器11发出控制命令控制气缸6的下气口42打开时间，从而使辅助减振元件2降至设定位置；若判定结果为否，辅助减振元件2维持原位。控制器11中执行模块根据判定模块所判定结果，以进、排气量作为控制量，通过控制阀5控制气缸6的上气口41和下气口42的开闭。控制器11的响应模块通过控制气缸6的进、排气量，从而控制气缸6活塞杆3的位移，决定辅助减振元件2的上升与回落，最终实现改变悬置的刚度。

传感器10在获取固定架7的三向加速度信号，并将集到的加速度信号传递给控制器11时，由控制器11的判定模块判定加速度值是否超出阙值（如图3所示）：如果否，则判定为主减振元件能满足振动架1的减振需求，控制器11不动作，辅助减振元件2维持在初始位；如果是，还需判定是大于还是小于控制器11设定阙值：若小于，则依然判定主减振元件能满足振动架1的减振需求，辅助减振元件2维持在初始位；若大于，判定主减振元件不能满足振动架1的减振需求，计算加速度峰值与阙值之差作为等效加速度值，计算气缸6进气量，以等效进气量值作为PID输入量，计算气缸6的活塞杆3移动位移量，根据电磁阀的进气口面积及供气设备所能提供的进气气压计算进气时间，进而由控制器11发出控制命令给控制阀5，从而通过控制阀5控制进气时间，最终控制辅助减振元件2上升位置和压缩量，使得辅助减振元件2处于工作位。在辅助减振元件2处于工作位后，控制器11判定在监测周期内传感器10采集到加速度值是否超出阙值：若否，则判定主减振元件已经能满足振动架1的减振需求，然后计算辅助减振元件2下降到原始设定位置气缸6的排气量，以排气量作为PID输入量，控制器11发出控制命令至控制阀5，控制阀5的排气口打开，辅助减振元件2移回，待辅助减振元件2回至设定的初始位，控制阀5的排气口关闭；若是，判定主减振元件仍然不能满足振动架1的减振需求，再判定加速度值是大于还是小于阙值：若小于，则判定主减振元件已经能满足振动架1的减振需求，计算辅助减振元件2下降到原始设定位置气缸6的排气量，以排气量作为PID输入量，控制器11发出控制命令至控制阀5，控制阀5排气口打开，辅助减振元件2回退，待辅助减振元件2回至设定的初始位置，控制阀5的排气口关闭；若大于，判定主减振元件仍然不能能满足振动架1的减振需求，则辅助减振元件2维持位置不变。

本实施例中悬置在工作时，其刚度控制方法按照如下步骤实施：

步骤一，预设固定架7上辅助减振元件2所处位置，辅助减振元件2处于振动架1的振动区位外的初始位，辅助减振元件2的初始位设定是由辅助减振元件2和振动架1之间的设定距离决定，并在控制器11设定常规工况下传感器10的加速度值阙值，设定控制器11的监测周期大于辅助减振元件2由初始位置上升到设定极限位置所需时间，气缸6的进气气压等于排气气压；

步骤二，当车辆处于发动机启停、加速减速、路面凸凹不平等极限工况时，主减振元件承受比较大的冲击力，主减振元件中支撑胶垫9的压缩量增大，但此时却需要减振装置具有更大的支撑刚度和动刚度， 则控制器11判定主减振元件不能满足振动架1的减振需求，驱动机构将辅助减振元件升起而移入工作位，由主减振元件和辅助减振元件一起对振动架进行减振；

步骤三，当车辆处于静止或匀速等平稳工况后，控制器判定主减振元件已经能满足振动架1的减振需求，此时需要减振装置具有一定的静刚度或较小的动刚度，支撑胶垫9能够满足支撑和减振要求，驱动机构会带动辅助减振单元下降而移回到初始位。

在上述实施例中，控制器是以传感器检测到的加速度数值作为影响被减振物振动的条件值的，在其他实施例中，在传感器为其他传感器时，该条件值也可以是位移数值、速度数值等。

在上述实施例中，辅助减振元件在驱动机构中气缸的推拉下升降移动，从而实现在工作位和初始位之间的切换，在其他实施例中，该气缸也可以用液压缸、电动推杆替换，而且辅助减振元件也可以通过平移、翻转、旋转等形式来实现工作位和初始位之间的切换，此时驱动机构也可以是电机、马达、齿轮传动机构等机构。

在上述实施例中，辅助减振元件只有一个，在其他实施例中，辅助减振元件也可以为两个以上，且辅助减振元件也不限于橡胶垫，也可以是普通弹簧、气弹簧等。

在上述实施例中，传感器是三向加速度传感器，在其他实施例中，该传感器也可以是其他加速度传感器或位移传感器等。

在上述实施例中，减振装置通过控制器和传感器联动控制，在其他实施例中，减振装置也可以通过手动控制，比如司机在感觉到振动剧烈时，通过手动的操作相应开关来实现对减振装置的调整。

由以上实施例可得到，悬置的刚度控制方法也可以通过以下步骤实施：

步骤一，预设固定架上的辅助减振元件处于与振动架脱离或处于振动架的振动区位外的初始位，辅助减振单元在固定架上与主减振元件并行设置；步骤二，在判定主减振元件不能满足振动架的减振需求时，调整辅助减振元件至与振动架接合或移入振动架的振动区位内的工作位；步骤三，在判定主减振元件能够满足振动架的减振需求后，调整辅助减振元件移回至初始位。

本发明中悬置的刚度控制方法的实施例：本实施例中刚度控制方法与上述实施例中刚度控制方法的步骤内容相应，因此不再赘述。

本发明中减振装置的实施例：本实施例中减振装置的结构与上述实施例中减振装置的结构相同，只是该减振装置不但可以使用在汽车悬置上，而且可应用于座椅等。

Claims (12)

1.减振装置，包括用于桥接在固定架和振动架之间的主减振元件，其特征在于，还包括与主减振元件并行设置的辅助减振单元，辅助减振单元上连接有用于驱动辅助减振单元运动的驱动机构，辅助减振元件在驱动机构的行程上具有用于与振动架脱离或移出振动架的振动区位的初始位、用于与振动架接合或移入振动架的振动区位的工作位。

2.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，驱动机构上连接有用于采集影响被减振物振动的条件值的传感器及其上电连接的控制器。

3.根据权利要求1或2所述的减振装置，其特征在于，驱动机构包括用于推拉辅助减振元件升降移动而在工作位和初始位之间切换的工作缸。

4.根据权利要求3所述的减振装置，其特征在于，工作缸为双作用缸，工作缸上装配有用于控制推拉动作的控制阀。

5.悬置，包括振动架、固定架及两者之间装配的减振装置，减振装置包括桥接在振动架和固定架之间的主减振元件，其特征在于，减振装置还包括与主减振元件并行设置的辅助减振单元，辅助减振单元上连接有用于驱动辅助减振单元运动的驱动机构，辅助减振元件在驱动机构的行程上具有用于与振动架脱离或移出振动架的振动区位的初始位、用于与振动架接合或移入振动架的振动区位的工作位。

6.根据权利要求5所述的悬置，其特征在于，驱动机构上连接有用于采集影响被减振物振动的条件值的传感器及其上电连接的控制器。

7.根据权利要求5或6所述的悬置，其特征在于，驱动机构包括用于推拉辅助减振元件升降移动而在工作位和初始位之间切换的工作缸。

8.根据权利要求7所述的悬置，其特征在于，工作缸为双作用缸，工作缸上装配有用于控制推拉动作的控制阀。

9.悬置的刚度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，预设固定架上的辅助减振元件处于与振动架脱离或处于振动架的振动区位外的初始位，辅助减振单元在固定架上与主减振元件并行设置；步骤二，在判定主减振元件不能满足振动架的减振需求时，调整辅助减振元件至与振动架接合或移入振动架的振动区位内的工作位；步骤三，在判定主减振元件能够满足振动架的减振需求后，调整辅助减振元件移回至初始位。

10.根据权利要求9所述的悬置的刚度控制方法，其特征在于，主减振元件是否能够满足振动架的减振需求由控制器判定，控制器上电连接有用于采集影响振动架振动的条件值的传感器。

11.根据权利要求9或10所述的悬置的刚度控制方法，其特征在于，辅助减振元件被预设在振动架的上方和/或下方，辅助减振元件通过升降移动在工作位和初始位之间切换。

12.根据权利要求11所述的悬置的刚度控制方法，其特征在于，辅助减振元件被工作缸推拉升降移动而在工作位和初始位之间切换，工作缸上装配有控制其推拉动作的控制阀。