CN104847836A - 一种半主动控制式液压悬置及具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半主动控制式液压悬置及具有其的车辆。所述半主动控制式液压悬置包括：底座；橡胶主簧；底膜；上挡板和下隔板；活动解耦盘；弹性解耦膜，其与上挡板或下隔板从上液室分割出一个气室，弹性解耦膜将气室和上液室的其余部分隔开，上挡板或下隔板设置有空气孔，以将气室与大气相连；以及控制阀，其用于控制空气孔与大气的连通与断开。本发明的半主动控制式液压悬置设置有气室，通过控制气室与大气的连通与断开，使半主动控制式液压悬置在高频下不会出现动态硬化现象，或显著提高出现动态硬化的频率，降低高频动刚度，在高频激振下能够显著衰减汽车振动，降低车内振动和噪声水平，改善隔振效果，提高乘坐舒适性。

Description

一种半主动控制式液压悬置及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种半主动控制式液压悬置及具有其的车辆。
背景技术
液压悬置是连接发动机与车身之间的支承隔振元件，用于隔离发动机运转时产生的振动和噪音向车厢内的传递，提高整车车内的舒适性。发动机通过半主动控制式液压悬置固定在车身上，从而将发动机传递到车身的振动降低到最小。
图1是现有技术中的液压悬置的示意图。现有技术中的半主动控制式液压悬置通常包括橡胶主簧1、上挡板2、下隔板3、活动解耦盘6、底膜7和底座8。上挡板2、下隔板3和活动解耦盘6将由橡胶主簧1与底膜7构成的内腔分成相互连通的上液室12和下液室13，上液室12和下液室13内充有液体。
当激振频率低(0Hz＜f＜25Hz)、振幅较大时，活动解耦盘6靠向一侧的上挡板2或下隔板3，阻止液体从上挡板2或下隔板3上的液孔4通过，而在上液室12、下液室13间流动。从而，液体只能通过活动解耦盘6外侧的惯性通道5在上液室12、下液室13间流动。惯性通道5内的液体由沿程损失(流体流动中为克服摩擦阻力而损耗的能量，且与管径成反比)和节流损失(流体流动路径上，突然界面变小，产生压力损失)产生的阻尼起到显著的减振作用；
当激振频率较高时(25Hz＜f＜100Hz)、振幅较小时，惯性通道5中的液体产生动态硬化现象，几乎不再流动，此时活动解耦盘6在上挡板2和下隔板3的一定范围内***，液体可以从上挡板2或下隔板3上的液孔4通过，显著减小上液室12、下液室13的液体压力波动，可明显衰减汽车振动，降低车内噪声，提高乘坐舒适性。
但在高频率下(f＞100Hz)，整个半主动控制式液压悬置都会出现动态硬化现象，在该频率之上悬置刚度出现急剧上升，隔振性能减弱，影响车身的振动和噪声水平，降低乘坐舒适性。
因此希望有一种液压悬置来克服或者至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半主动控制式液压悬置来克服或者至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
为实现上述目的，本发明提供一种半主动控制式液压悬置，所述半主动控制式液压悬置包括：底座；橡胶主簧，其与所述底座固定连接构成外框架；底膜，其设置在所述橡胶主簧与所述底座之间，且与所述橡胶主簧和所述底座的至少一部分围合形成一个内腔；上挡板和设置在所述上挡板下方的下隔板，所述上挡板和下隔板将所述内腔分成上液室和下液室，所述上液室和下液室内充有粘性液体，其中，所述上挡板和下隔板上设置有液孔，以允许所述粘性液体在所述上液室和下液室之间流动；活动解耦盘，其活动地设置在所述上挡板和下隔板之间，用于至少部分地堵塞所述液孔；弹性解耦膜，其与所述上挡板或所述下隔板从所述上液室分割出一个气室，所述弹性解耦膜将所述气室和上液室的其余部分隔开，所述上挡板或下隔板设置有空气孔，以将所述气室与大气相连；以及控制阀，其用于控制所述空气孔与大气的连通与断开。
优选地，所述上挡板和/或所述下隔板限定一个凹部，所述弹性解耦膜封闭所述凹部的至少一部分而形成所述气室。
优选地，所述上挡板为带有中部开口的圆环形，所述下隔板带有中部环状凸起，所述下隔板的中部环状凸起及下隔板的中部区域一起限定所述凹部，且所述空气孔设置在所述中部区域的中心处。
优选地，当发动机和变速箱档位激振频率小于等于设定阈值时，关闭所述控制阀，当所述发动机和变速箱档位激振频率大于所述设定阈值时，打开所述控制阀。
优选地，所述设定阈值在20Hz-30Hz的范围内。
优选地，所述控制阀为电磁阀，且所述半主动控制式液压悬置进一步包括控制装置，所述控制装置检测所述发动机和变速箱档位激振频率，当发动机和变速箱档位激振频率小于等于设定阈值时，关闭所述控制阀；当所述发动机和变速箱档位激振频率大于所述设定阈值时，打开所述控制阀。
优选地，所述下隔板在外周处设置有惯性通道，以允许所述粘性液体在所述上液室和所述下液室之间流动。
优选地，所述上挡板和下隔板以钢制制成。
优选地，所述空气孔的面积大于等于30平方毫米。
本发明还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的半主动控制式液压悬置。
本发明的半主动控制式液压悬置设置有气室，通过控制气室与大气的连通与断开，使半主动控制式液压悬置在高频下不会出现动态硬化现象，或显著提高出现动态硬化的频率，降低高频动刚度，在高频激振下能够显著衰减汽车振动，降低车内振动和噪声水平，改善隔振效果，提高乘坐舒适性
附图说明
图1是现有技术中的液压悬置的示意图。
图2是根据本发明第一实施例的半主动控制式液压悬置的示意图。
图3是根据本发明第二实施例的半主动控制式液压悬置的示意图。
图4是根据本发明第三实施例的半主动控制式液压悬置的示意图。
图5是图2所示半主动控制式液压悬置中的电磁阀控制原理图。
附图标记：
1 橡胶主簧 10a 空气孔
2 上挡板 11 弹性解耦膜
2a 上挡板 11a 弹性解耦膜
3 下隔板 11b 弹性解耦膜
3a 下隔板 12 上液室
4 液孔 13 下液室
5 惯性通道 14 气室
6a 活动解耦盘 14a 气室
6b 活动解耦盘 14b 气室
7 底膜 101 发动机转速传感器
8 底座 102 变速箱档位传感器
9 电磁阀 103 处理单元
10 空气孔 104 控制装置
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
半主动控制式液压悬置是连接发动机与车身之间的支承隔振元件，隔离发动机在正常工作范围内产生的振动和高频噪声向车身的传递，提高整车车内的舒适性，同时保证汽车在振动、突然加减速、转弯等工况下，发动机始终保持在设计位置，使整个动力总成不因发动机与车架之间的相对运动过大而受损。且半主动控制式液压悬置的动特性因激振频率和激振振幅的改变而改变。
根据本发明的半主动控制式液压悬置包括：底座；橡胶主簧，其与所述底座固定连接构成外框架；底膜，其设置在所述橡胶主簧与所述底座之间，且与所述橡胶主簧和所述底座的至少一部分围合形成一个内腔；上挡板和设置在所述上挡板下方的下隔板，所述上挡板和下隔板将所述内腔分成上液室和下液室，所述上液室和下液室内充有粘性液体，其中，所述上挡板和下隔板上设置有液孔，以允许所述粘性液体在所述上液室和下液室之间流动；活动解耦盘，其活动地设置在所述上挡板和下隔板之间，用于至少部分地堵塞所述液孔；弹性解耦膜，其与所述上挡板或所述下隔板从所述上液室分割出一个气室，所述弹性解耦膜将所述气室和上液室的其余部分隔开，所述上挡板或下隔板设置有空气孔，以将所述气室与大气相连；以及控制阀，其用于控制所述空气孔与大气的连通与断开。
本发明的半主动控制式液压悬置设置有气室，通过控制气室与大气的连通与断开，使半主动控制式液压悬置在高频下不会出现动态硬化现象，或显著提高出现动态硬化的频率，降低高频动刚度，在高频激振下能够显著衰减汽车振动，降低车内振动和噪声水平，改善隔振效果，提高乘坐舒适性。
图2是根据本发明一实施例的半主动控制式液压悬置的示意图。
图2所示的半主动控制式液压悬置包括橡胶主簧1、上挡板2、下隔板3、活动解耦盘6b、底膜7、底座8、弹性解耦膜11。
橡胶主簧1是半主动控制式液压悬置的主要承力构件，不但承受发动机的静载和大部分动载，而且还应具有一定的抗过载能力。
橡胶主簧1与底座8固定连接构成半主动控制式液压悬置的外框架。底膜7设置在橡胶主簧1与底座8之间，且与橡胶主簧1和底座8的至少一部分围合形成一个内腔。
内腔被上挡板2和下隔板3分割成相互连通的上液室12和下液室13。上液室12和下液室13内填充不可压缩的粘性液体。不可压缩的粘性液体受橡胶主簧1泵压作用，在两腔内流动。且不可压缩的粘性液体可增加液体的阻尼特性，增强消耗振动的能力，达到减震、隔震的效果。
上挡板2大体为平板状，固定连接至底座8，其带有多个液孔4。上挡板2上的液孔4允许内腔中的液体穿过上挡板2而流动。如图2所示，上挡板2在外周处固定连接至底座8，在中心处带有开口，也就是说，上挡板2为带有中部开口的圆环形，在所述开口的边缘处，由下隔板3的向上延伸凸缘支撑。可以理解的是，上挡板2的外轮廓形状可以为圆形，也可以为方形等任何适当的形状，只要能够与底座8的相应部位配合即可。有利的是，上挡板2用钢制材料制成，从而质量轻，耐腐蚀性好。
下隔板3位于上挡板2的下方，且固定连接至底座8。下隔板3的主体部分为平板状且平行于上挡板2。下隔板3带有液孔4以允许内腔中的液体穿过下隔板3而流动。可以理解的是，下隔板3和上挡板2上的液孔4可以为任何适当的形状和适当的尺寸。例如，可以为圆孔、方孔、椭圆孔或不规则孔等。且液孔4的排列方式也可以根据需要设置。有利的是，均匀设置。
下隔板3在外周处(即图2所示左侧下隔板3的左侧和右侧下隔板3的右侧所围成的圆周)带有垂直于所述主体部分的外侧凸起，所述外侧凸起限定有连通上液室12和下液室13的惯性通道5。惯性通道5允许粘性液体在上液室和下液室之间流动。惯性通道5为环状，环状的惯性通道5的结构简单。有利的是，下隔板3用钢制材料制成，从而质量轻，耐腐蚀性好。下隔板3在主体部分的内侧(即图2所示左侧下隔板3的右侧和右侧下隔板3的左侧)带有内侧凸起，也就是说，下隔板3带有中部环状凸起。所述内侧凸起的上边缘与上挡板2的内边缘固定连接。下隔板3在其主体部分的内侧与上挡板2的中部开口对应的中部区域处不带有液孔4。活动解耦盘6b活动地设置在上挡板2和下隔板3组成的框体的内部，能够在框体内部运动，用于至少部分地堵塞所述液孔4。有利的是，活动解耦盘6b的形状为圆环状，为气室14提供设置空间，同时减轻半主动控制式液压悬置的重量。
底膜7呈波纹状，其体积刚度比橡胶主簧1体积刚度小很多，用来吸收上液室12的体积变化。下隔板3的中部区域与内侧凸起限定一个凹部，弹性解耦膜11封闭此凹部的至少一部分而围合成气室14。下隔板3在所述中部区域的中心处带有空气孔10，通过空气孔10或与空气孔10连通的通道的开闭，用于控制气室14与外部大气的连通与否，进而调节气室14中的空气压力。
空气孔10的面积对噪声的大小有影响。为了避免可能引起的啸叫，空气孔10可以开大一点。可以理解的是，空气孔10的面积大于等于30平方毫米。例如，空气孔10的面积为30平方毫米、40平方毫米或根据需要设置为其它面积。
弹性解耦膜11是弹性膜。弹性解耦膜11大体为平板状。弹性解耦膜11与下隔板3从上液室12分割出一个气室14，弹性解耦膜11将气室14和上液室12的其余部分隔开。从而，能够根据上液室12的压力与气室14中的压力而弹性变形。由此对振动进行缓冲与衰减。可以理解的是，在空气孔10关闭时，气室14的刚性较大；在空气孔10打开时，气室14的刚性较小。在图3所示的第二实施例中,上挡板2a的主体部分为平板状，且固定连接至底座8，其带有多个液孔4。上挡板2a上的液孔4允许内腔中的液体穿过上挡板2a而流动。如图3所示，上挡板2a在外周处固定连接至底座8。
下隔板3a位于上挡2a的下方，且固定连接至底座8。下隔板3a的主体部分为平板状且平行于上挡板2a的主体部分。下隔板3a带有液孔4以允许内腔中的液体穿过下隔板3a而流动。下隔板3a在中心处带有开口，也就是说，下隔板3a为带有中部开口的圆环形，在所述开口的边缘处，由上挡板2a的向下延伸凹缘支撑。
下隔板3a在外周处(即图3所示左侧下隔板3a的左侧和右侧下隔板3a的右侧所围成的圆周)带有垂直于所述主体部分的外侧凸起，所述外侧凸起限定有连通上液室12和下液室13的惯性通道5。惯性通道5允许粘性液体在上液室和下液室之间流动。
上挡板2a在主体部分的内侧(即图3所示左侧上挡板2a的右侧和右侧上挡板2a的左侧)带有内侧凹部。所述内侧凹部的下边缘与下隔板3a的内边缘固定连接。上挡板2a在其主体部分的内侧与下隔板3a的中部开口对应的中部区域处不带有液孔4。
上挡板2a的中部区域与内侧凹部限定一个凹部，弹性解耦膜11a封闭此凹部的至少一部分而围合成气室14a。上挡板2a在所述中部区域的中心处带有空气孔10a，通过空气孔10a或与空气孔10连通的通道的开闭，用于控制气室14a与外部大气的连通与否，进而调节气室14a中的空气压力。控制阀用于控制空气孔10a与大气的连通与断开。
弹性解耦膜11a与上挡板2a从上液室12分割出一个气室14a，弹性解耦膜11a将气室14a和上液室12的其余部分隔开。
在图4所示的第三实施例中，弹性解耦膜11b大体为圆弧状。弹性解耦膜11b与下隔板3从上液室12分割出一个气室14b，弹性解耦膜11b将气室14b和上液室12的其余部分隔开。
控制装置用于检测发动机和变速箱档位激振频率。发动机和变速箱档位激振频率为车辆振动时发动机和变速箱档位产生的转动频率。当发动机和变速箱档位激振频率小于等于设定阈值时，关闭控制阀，将空气孔10与大气断开。当发动机和变速箱档位激振频率大于设定阈值时，打开控制阀，将空气孔10与大气连通。在本实施例中，控制阀为电磁阀9。且设定阈值在20Hz-30Hz的范围内。
电磁阀9设置在空气孔10与外部大气的连通通道上，用于控制所述连通通道的关闭与打开。从而决定气室14是否与大气相通，控制气室14的体积刚度，进而影响整个半主动控制式液压悬置的刚度，以适应相应工况的要求。
具体地，当发动机激振频率在0Hz到25Hz之间时，电磁阀9将空气孔10堵住(即使得所述连通通道关闭)而使气室14成为密闭腔。当发动机激振频率大于25Hz时，电磁阀9将空气孔10打开(即使得所述连通通道打开)而使气室14与大气相通。
图5是图2所示半主动控制式液压悬置中的电磁阀控制原理图。
处理单元103通过发动机转速传感器101和变速箱档位传感器102采集发动机转速信号和变速箱档位信号，并将该信号发送给控制装置104。控制装置104根据发动机转速信号和变速箱档位信号，检测此工况下发动机和变速箱的激振频率，并向半主动控制式液压悬置的电磁阀9发出开启指令或关闭指令。收到指令后，电磁阀9动作，而使空气孔10或与空气孔10连通的通道处于打开或关闭的状态，从而控制气室14是否与大气相通。
半主动控制式液压悬置在发动机和变速箱档位激振频率处于不同频率时，半主动控制式液压悬置达到减震效果的具体过程：
当激振频率较低(0Hz＜f＜25Hz)、振幅较大时，电磁阀9控制顶杆使得空气孔10处于关闭状态，气室14体积刚度很大，同时活动解耦盘靠向一侧的挡板，阻止液体通过，液体只能通过惯性通道5在上液室12、下液室13间流动，惯性通道5内的液体由沿程损失和节流损失产生的阻尼起到显著的减振作用；
当激振频率较高(f＞25Hz)、振幅较小时，惯性通道5中的液体几乎不再流动，产生动态硬化现象，此时解耦盘在上下挡板的一定范围内***，显著减小上液室12、下液室13的液体压力波动，有利于降低悬置的高频动刚度，防止动态硬化的发生，同时电磁阀9控制顶杆使得空气孔10处于打开状态，气室14与大气相通，(不密封)体积刚度很小，通过弹性解耦膜11的弹性振动可进一步减小上液室12的液体压力波动，从而可明显衰减汽车振动，降低车内噪声，提高乘坐舒适性。
在高频率下(f＞100Hz)，电磁阀9控制顶杆使得空气孔10处于打开状态，气室14与大气相通，体积刚度很小，弹性解耦膜11能够容易地根据上液室12的液体压力波动而振动，也就是说，通过弹性解耦膜11的弹性振动可进一步减小上液室12的液体压力波动，因此不会出现动态硬化现象，或者显著提高出现动态硬化的频率，降低高频动刚度。
本发明还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的半主动控制式液压悬置。
本发明的半主动控制式液压悬置设置有气室，通过控制气室与大气的连通与断开，使半主动控制式液压悬置在高频下不会出现动态硬化现象，或显著提高出现动态硬化的频率，降低高频动刚度，在高频激振下能够显著衰减汽车振动，降低车内振动和噪声水平，改善隔振效果，提高乘坐舒适性。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半主动控制式液压悬置，其特征在于，包括：
底座(8)；
橡胶主簧(1)，其与所述底座(8)固定连接构成外框架；
底膜(7)，其设置在所述橡胶主簧(1)与所述底座(8)之间，且与所述橡胶主簧(1)和所述底座(8)的至少一部分围合形成一个内腔；
上挡板(2)和设置在所述上挡板(2)下方的下隔板(3)，所述上挡板(2)和下隔板(3)将所述内腔分成上液室(12)和下液室(13)，所述上液室(12)和下液室(13)内充有粘性液体，其中，所述上挡板(2)和下隔板(3)上设置有液孔(4)，以允许所述粘性液体在所述上液室(12)和下液室(13)之间流动；
活动解耦盘(6b)，其活动地设置在所述上挡板(2)和下隔板(3)之间，用于至少部分地堵塞所述液孔(4)；
弹性解耦膜(11)，其与所述上挡板(2)或所述下隔板(3)从所述上液室(12)分割出一个气室(14)，所述弹性解耦膜(11)将所述气室(14)和上液室(12)的其余部分隔开，所述上挡板(2)或下隔板(3)设置有空气孔(10)，以将所述气室(14)与大气相连；以及
控制阀，其用于控制所述空气孔(10)与大气的连通与断开。
2.如权利要求1所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，所述上挡板(2)和/或所述下隔板(3)限定一个凹部，所述弹性解耦膜(11)封闭所述凹部的至少一部分而形成所述气室(14)。
3.如权利要求2所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，所述上挡板(2)为带有中部开口的圆环形，所述下隔板(3)带有中部环状凸起，所述下隔板(3)的中部环状凸起及下隔板(3)的中部区域一起限定所述凹部，且所述空气孔(10)设置在所述中部区域的中心处。
4.如权利要求1所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，当发动机和变速箱档位激振频率小于等于设定阈值时，关闭所述控制阀，当所述发动机和变速箱档位激振频率大于所述设定阈值时，打开所述控制阀。
5.如权利要求4所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，所述设定阈值在20Hz-30Hz的范围内。
6.如权利要求2所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，所述控制阀为电磁阀(9)，且所述半主动控制式液压悬置进一步包括控制装置，所述控制装置检测所述发动机和变速箱档位激振频率，当发动机和变速箱档位激振频率小于等于设定阈值时，关闭所述控制阀；当所述发动机和变速箱档位激振频率大于所述设定阈值时，打开所述控制阀。
7.如权利要求1所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，所述下隔板(3)在外周处设置有惯性通道(5)，以允许所述粘性液体在所述上液室(12)和所述下液室(13)之间流动。
8.如权利要求1所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，所述上挡板(2)和下隔板(3)以钢材制成。
9.如权利要求1所述的半主动控制式液压悬置，其特征在于，所述空气孔(10)的面积大于等于30平方毫米。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的半主动控制式液压悬置。
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