CN108843722B - 电控可变节流孔式半主动悬置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种电控可变节流孔式半主动悬置，它包括悬置上壳、悬置下支架悬置内芯、橡胶主簧、橡胶主簧底座、惯性通道、惯性通道上壳体、橡胶解耦膜、惯性通道下壳体、橡胶皮碗、悬置底座和电控装置；所述橡胶主簧与橡胶主簧底座和悬置内芯硫化成一体，所述惯性通道上壳体和惯性通道下壳体在焊接之后中部位置形成节流孔；所述惯性通道上壳体和惯性通道下壳体之间密封组成有环形槽，所述橡胶解耦膜悬浮于环形槽内，所述悬置底座上设有电控装置。本发明工艺简单、能耗低以及使用寿命长，通过电控装置控制节流孔开启/闭合状态的切换，来优化发动机怠速时的隔振性能。

Description

电控可变节流孔式半主动悬置

技术领域

本发明涉及汽车零部件悬置技术领域，尤其涉及一种用于改善汽车发动机怠速工况振动的电控可变节流孔式半主动悬置。

背景技术

随着汽车技术的飞速发展，低成本、轻量化、节能环保已经是现代汽车发展的一种趋势，消费者对汽车各方面性能的要求也越来越高，尤其对汽车乘坐舒适性的要求尤为突出，舒适性和汽车的NVH（Noise vibration & harshness）性能息息相关，而汽车悬置***设计的优劣，对整车NVH性能至关重要。发动机作为整车重要的激振源，是影响整车乘坐舒适性最重要的***之一，其振动的传递是通过与其连接的悬置***，传递到车身或者车架上，因此，最大限度地有效隔离或者降低动力总成传递到车身或者车架上的振动，对优化整车NVH性能尤为关键。悬置***是有效隔离或者降低动力总成传递振动的重要元件，其隔振性能的优劣直接影响着整车NVH性能的好坏，从而影响汽车乘坐舒适性、同时也会影响零部件的正常工作及其使用寿命。

在发动机启动之后，车辆起步之前，发动机处于怠速工作状态，如发动机刚刚启动、暖机或者在等候交通信号灯时等。这个过程是驾驶汽车经常使用的工况，由于这个过程车辆处于静止状态，外界环境相对安静，使得车内的整体噪声幅值较低。如果在发动机怠速时不能有效地隔离或者衰减动力总成的振动，将会引起车身其他部件的振动和噪声，像座椅和方向盘的振动、车身其他部位的振动噪声等，驾乘人员会第一时间、非常敏感的感觉到，严重影响驾乘人员的乘坐舒适性。因此，怠速工况是汽车的重要工况，怠速振动和噪声是汽车很重要的NVH现象。

为了有效隔离或者降低汽车动力总成传递到车身或者车架上的振动，在汽车动力总成和车身之间装置了悬置***。从动力总成角度来说，发动机不管是怠速工况，还是其他行驶工况，在工作时其自身会产生往复不平衡惯性力和力矩波动，这种由于发动机自身结构引起的不平衡惯性力和力矩波动，正是悬置***主要的振动来源，动力总成和悬置***组成了一个隔振器，有效地隔离动力总成传递到车身的振动。如果动力总成的振动不能有效地隔离，就会递到汽车的各个部位，引起其他零部件的振动，也会产生噪声，影响驾驶员和乘客的听力和舒适性。同时对于整车而言，动力总成和悬置***相当于一个动态吸振器，缓解路面不平引起的振动激励对动力总成、车身地板以及附近结构的影响。因此，合理地设计悬置***来有效隔离动力总成产生的振动，以及路面不平度造成的冲击显得尤为重要。

随着汽车轻量化技术的深入发展，使得动力总成的振动越发突显出来，汽车的NVH性能被恶化。首先，传统的橡胶悬置和液压悬置由于其自身性能的限制（传统的橡胶悬置和液压悬置，一经设计完成，其结构参数、动刚度、阻尼等特性、幅频特性也随之确定，是不可调控的，不会因为汽车动力总成性能和行驶工况的改变进行相应的调整，不能有效地适应汽车对复杂工况的需求），已经无法满足消费者对汽车减振降噪和乘坐舒适性的要求。再次，传统的液压悬置特性中，低频率下大阻尼是工程师们通常用来解决10Hz左右大振幅颠簸行驶工况下的振动，然而由于结构关系，其高频的动刚度却很难降下来，尤其怠速工况下需要低的动刚度来提高隔振效果。半主动悬置可以根据汽车的实际工况，在宽频范围内调整其内部参数来改善其动态特性，从而改善汽车的隔振降噪性能，提高乘坐舒适性。半主动悬置是基于传统的液压悬置发展而来的，具有比主动悬置成本低廉、可靠性、稳定性好，又比传统液压悬置隔振降噪性能好等多方面的优点，一直倍受关注，也被许多高级汽车所采用，来改善整车NVH性能。

由于半主动悬置在改善整车隔振降噪和乘坐舒适性方面发挥了优势，汽车市场上也出现了多种半主动悬置，大致可以归为两类。一类是通过改变液腔内液体的阻尼特性来调节半主动悬置的动态特性，如电流变、磁流变类型的半主动悬置。另一类是通过改变悬置内部结构参数，如惯性通道的截面积、解耦膜刚度，来调节半主动悬置的动态性能。虽然上述的多种半主动悬置在改善汽车隔振降噪和乘坐舒适性方面发挥了作用，但由于它们结构复杂、价格昂贵、导致其应用前景不广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种结构简单可靠、工艺简单、能耗低以及使用寿命长的电控可变节流孔式半主动悬置，通过电控装置控制节流孔闭合状态的切换，来优化发动机怠速时的隔振性能。

本发明的目的是这样实现的：

一种电控可变节流孔式半主动悬置，它包括悬置上壳、悬置下支架、悬置内芯、橡胶主簧、橡胶主簧底座、惯性通道、惯性通道上壳体、橡胶解耦膜、惯性通道下壳体、橡胶皮碗、悬置底座和电控装置以及充满上液室和下液室的乙二醇液体；所述橡胶主簧与橡胶主簧底座和悬置内芯硫化成一体，并由悬置上壳体与悬置下支架铆接组装在内；所述惯性通道由惯性通道上壳体和惯性通道下壳体密封组成，所述惯性通道上壳体和惯性通道下壳体在焊接之后中部位置形成节流孔；所述惯性通道上壳体和惯性通道下壳体之间密封组成有环形槽，所述橡胶解耦膜悬浮于环形槽内；所述橡胶解耦膜与惯性通道下壳体在铆接装配的作用下形成橡胶皮碗，所述橡胶主簧、惯性通道上壳体和解耦膜组成悬置的上液室，所述惯性通道下壳体、橡胶解耦膜和橡胶皮碗组成悬置的下液室，所述上液室与下液室之间由惯性通道、橡胶解耦膜、节流孔贯通，所述上液室和下液室在真空状态下充满乙二醇液体；所述悬置底座设置在悬置下支架上，所述悬置底座上设有电控装置，所述电控装置包括电控动力装置、电控活动推杆、橡胶帽和线束。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述悬置上壳体中部位置设置有开口，用于装配连接悬置内芯的动力总成侧悬置托臂；所述悬置上壳体底部位置内表面设置有环形上凸台和环形下凸台，用于装配定位橡胶主簧底座，所述橡胶主簧底座上设置有与悬置上壳体环形上凸台相配合的橡胶主簧底座环形装配上凸台和与悬置上壳体环形下凸台相配合的橡胶主簧底座环形装配下凸台。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述悬置下支架设置有下支架环形凸台，用于装配定位悬置底座，所述悬置底座内设有橡胶皮碗。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述环形槽正对的上、下惯性通道壳体上设置有若干小孔。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述橡胶主簧底部设有橡胶主簧上橡胶唇、橡胶主簧中橡胶唇和橡胶主簧下橡胶唇，所述橡胶主簧上橡胶唇与惯性通道上壳体的惯性通道上壳体外圈台阶一起形成上层环形密封接触面，惯性通道下壳体的惯性通道下壳体上部外圈上台阶与橡胶主簧中橡胶唇挤压形成中层环形密封接触面，橡胶主簧的橡胶主簧下橡胶唇与惯性通道下壳体的惯性通道下壳体上部外圈下台阶形成下层环形密封接触面。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述悬置底座上设有悬置底座外圈环形槽，所述橡胶皮碗上设有橡胶皮碗橡胶唇，所述橡胶皮碗橡胶唇与悬置底座外圈环形槽共同形成内外双层环形密封接触面。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述悬置上壳体和悬置下支架通过螺栓与车身连接。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述惯性通道上壳体与惯性通道下壳体均由改性塑料注塑制成，所述橡胶解耦膜、橡胶皮碗和橡胶帽均由橡胶硫化制成，所述悬置上壳体、悬置下支架、橡胶主簧底座和悬置内芯均由铝合金铸造制成。

一种电控可变节流孔式半主动悬置，所述环形槽正对的上、下惯性通道壳体上设置有不少于一圈的小方孔或者小圆孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结构简单可靠、工艺简单、成本低、能耗低以及使用寿命长，通过电控装置控制节流孔开启/闭合状态的切换，来优化发动机怠速时的隔振性能，在原来传统的液压悬置基础上增加了汽车怠速工况下低动刚度的特性，能够在怠速状态下使整车的振动噪声的隔振效果大幅度提升。

附图说明

图1为本发明的结构剖面示意图。

图2为本发明橡胶主簧底部的局部剖面图。

图3为本发明惯性通道上下壳体组成的流道总成。

图4为本发明惯性通道上下壳体组成的流道总成结构剖面图。

图5为本发明悬置上壳体底部的局部剖面图。

图6为本发明悬置下半部分的局部剖面图。

其中：

悬置上壳体1、悬置上壳体环形上凸台1a、悬置上壳体环形下凸台1b、悬置内芯2、橡胶主簧3、橡胶主簧上橡胶唇3a、橡胶主簧中橡胶唇3b、橡胶主簧下橡胶唇3c、橡胶主簧底座4、环形装配下凸台4a、环形装配上凸台4b、惯性通道上壳体5、惯性通道上壳体外圈台阶5a、惯性通道下壳体6、惯性通道下壳体上部外圈上台阶6a、惯性通道下壳体上部外圈下台阶6b、惯性通道下壳体下部外圈凸起6c、橡胶解耦膜7、橡胶皮碗8、橡胶皮碗橡胶唇8a、悬置底座9、悬置底座外圈环形槽9a、悬置电控装置10、电控活动推杆10a、橡胶帽10b、上液室11、下液室12、节流孔13、惯性通道14、环形槽15、上层环形密封接触面16、中层环形密封接触面17、下层环形密封接触面18、内外双层环形密封圈19、悬置下支架20、下支架环形凸台20a。

具体实施方式

实施例1：

参见图1，本发明涉及的一种电控可变节流孔式半主动悬置，它包括悬置上壳体1、悬置下支架20、悬置内芯2、橡胶主簧3、橡胶主簧底座4、惯性通道14、惯性通道上壳体5、橡胶解耦膜7、惯性通道下壳体6、橡胶皮碗8、悬置底座9、电控装置10、上液室11、下液室12以及充满上液室11和下液室12的乙二醇液体。

所述悬置上壳体1中部位置设置有开口，用于装配连接悬置内芯2的动力总成侧悬置托臂；所述悬置上壳体1底部位置内表面设置有环形上凸台1a和环形下凸台1b，用于装配定位橡胶主簧底座4，所述橡胶主簧底座4上设置有与悬置上壳体环形上凸台1a相配合的橡胶主簧底座环形装配上凸台4b和与悬置上壳体环形下凸台1b相配合的橡胶主簧底座环形装配下凸台4a；所述悬置下支架20设置有下支架环形凸台20a，用于装配定位悬置底座9；所述悬置上壳体1和悬置下支架20均由铝合金铸造制成；包塑悬置内芯2和橡胶主簧底座4通过硫化工艺与橡胶主簧3硫化成一体。

所述惯性通道14由用超声波焊接的惯性通道上壳体5和惯性通道下壳体6密封组成；所述惯性通道上壳体5和惯性通道下壳体6在超声波焊接之后，中部位置会形成一个上下贯通的通孔，这个通孔就是节流孔13，电控装置根据发动机工作状态的不同，来控制节流孔的开闭状态，调整悬置上下液室的体积刚度，从而改善悬置的动刚度，使得悬置能起到比传统液压悬置更优的隔振降噪性能。

所述惯性通道上壳体5和惯性通道下壳体6之间密封组成有环形槽15，所述橡胶解耦膜7悬浮于环形槽15内，在环形槽15正对的上、下惯性通道壳体上设置有若干小孔，便于上下液室的液体在高频时，通过橡胶解耦膜7的空隙流动。

所述悬置底座9上安装了控制悬置状态的电控装置10，所述电控装置10由电控动力装置、电控活动推杆10a、推杆头部橡胶帽10b、符合汽车安全规范的线束组成，所述电控活动推杆10a可轴向移动并用以控制节流孔开闭状态的切换。所述悬置底座9内装配有橡胶皮碗8，充分考虑了悬置底座9的凹腔能容纳橡胶皮碗8，在极限工况下的弹性变形。

所述上液室11是半主动悬置的，由橡胶主簧3、惯性通道上壳体5和解耦膜7组成，所述橡胶主簧3底部设有橡胶主簧上橡胶唇3a、橡胶主簧中橡胶唇3b和橡胶主簧下橡胶唇3c，惯性通道上壳体5与橡胶主簧3底部周围的密封性由橡胶主簧上橡胶唇3a、橡胶主簧中橡胶唇3b和橡胶主簧下橡胶唇3c挤压变形来保证，在受到悬置上壳体1与悬置下支架20在铆接装配时的装配力作用下，挤压橡胶主簧底座4，会促使橡胶主簧3底部周围一圈的橡胶唇发生挤压变形，从而起到密封作用。

所述橡胶主簧上橡胶唇3a与惯性通道上壳体5的惯性通道上壳体外圈台阶5a一起形成上层环形密封接触面16、惯性通道下壳体6的惯性通道下壳体上部外圈上台阶6a与橡胶主簧中橡胶唇3b挤压形成中层环形密封接触面17、以及橡胶主簧3的橡胶主簧下橡胶唇3c与惯性通道下壳体6的惯性通道下壳体上部外圈下台阶6b形成下层环形密封接触面18，因此在上述3层环形密封接触面16、17、18的共同密封作用下，保证了上液室11的外圈密封性。

所述惯性通道下壳体6、橡胶解耦膜7和橡胶皮碗8共同组成悬置的下液室12，所述惯性通道下壳体6的惯性通道下壳体下部外圈凸起6c与橡胶皮碗8的橡胶皮碗橡胶唇8a，在受到装配力的挤压作用下，会被挤压进入到悬置底座9的悬置底座外圈环形槽9a中，与悬置底座外圈环形槽9a共同形成内外双层环形密封接触面19，在内外双层环形密封圈19的密封作用下，保证了下液室12的密封性。

所述上液室11和下液室12在被抽真空机抽真空的状态下充满乙二醇液体。

所述悬置上壳体1和悬置下支架20通过螺栓与车身连接，同时也预防了铆接失效造成的悬置装配失效，也保证了悬置在整车上的装配状态；这种半主动悬置具有结构紧凑简单、装配方便、使用寿命长、隔振性能好、能耗低、性价比高的优点。

所述上液室11与下液室12之间由惯性通道14、橡胶解耦膜7、节流孔13贯通。在节流孔13关闭的状态下，上下液室内的液体在低频、大振幅激励时，橡胶解耦膜7由于上下液室之间的压差，会紧贴在环形槽15的内表面，封堵住液体从橡胶解耦膜7的空隙处进行流动，此时液体只能从惯性通道14进行流动。由于液体自身的粘性和在流动过程中的沿程能量损失，使悬置产生大阻尼效应，衰减大振幅的振动，在这种状态下和普通的解耦膜式的液压悬置工作原理是一样的。当节流孔13为打开状态时，液体流动阻力减小，液体可以在惯性通道14和节流孔13之间迅速流通，减小了上下液室液体的流动阻力，降低了悬置上下液室的体积刚度，从而降低了悬置的动刚度，衰减了发动机在怠速状态下的振动，优化了悬置的动刚度性能。

根据行驶工况（车速）的变化，通过电控装置10控制半主动悬置动态性能，悬置动态性能的调整由电控装置10控制的节流孔13的开闭状态来实现，节流孔13的开闭状态由电控装置的电控活动推杆10a伸缩状态来控制。当发动机点火后处在怠速状态下，电控装置在ECU的指令下进行工作，电磁阀电流断开，电控活动推杆10a在自然状态下由于预紧弹簧的拉力作用收缩回去，使得电控活动推杆10a头部顶起的皮碗凸起与节流孔13分离开来，从而使得节流孔13处于打开状态，液体可以从惯性通道14和节流孔13进行流动，导致半主动悬置上下液室的压力差减小，降低了悬置动刚度的作用；当汽车的驾驶状态发生变化后，ECU传输相关通电指令，促使电控装置10由于电磁力作用推出电控活动推杆10a，电控活动推杆10a顶起橡胶皮碗中部位置，橡胶凸起受到电控活动推杆10a的挤压作用，封堵住节流孔13，此时悬置上下液室的液体的流动通道变长，阻尼增大，从而增大了悬置的阻尼特性，衰减了大振幅振动。节流孔13闭合状态下，此种类型的悬置和普通液压悬置所发挥的作用是一样的，即在高频激励作用下，由于上下液室的液体在惯性通道14中来不及流动，只能从橡胶解耦膜7周边的空隙进行流动，起到了很好的隔振降噪效果。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电控可变节流孔式半主动悬置，其特征在于，它包括悬置上壳体（1）、悬置下支架（20）、悬置内芯（2）、橡胶主簧（3）、橡胶主簧底座（4）、惯性通道（14）、惯性通道上壳体（5）、橡胶解耦膜（7）、惯性通道下壳体（6）、橡胶皮碗（8）、悬置底座（9）和电控装置（10）以及充满上液室（11）和下液室（12）的乙二醇液体；所述橡胶主簧（3）与橡胶主簧底座（4）和悬置内芯（2）硫化成一体，并由悬置上壳体（1）与悬置下支架（20）铆接组装在内；所述惯性通道（14）由惯性通道上壳体（5）和惯性通道下壳体（6）密封组成，所述惯性通道上壳体（5）和惯性通道下壳体（6）在焊接之后中部位置形成节流孔（13）；所述惯性通道上壳体（5）和惯性通道下壳体（6）之间密封组成有环形槽（15），所述橡胶解耦膜（7）悬浮于环形槽（15）内；所述橡胶主簧（3）、惯性通道上壳体（5）和解耦膜（7）组成悬置的上液室（11），所述惯性通道下壳体（6）、橡胶解耦膜（7）和橡胶皮碗（8）组成悬置的下液室（12），所述上液室（11）与下液室（12）之间由惯性通道（14）、橡胶解耦膜（7）、节流孔（13）贯通，所述上液室（11）和下液室（12）在真空状态下充满乙二醇液体；所述悬置底座（9）设置在悬置下支架（20）上，所述悬置底座（9）上设有电控装置（10），所述电控装置（10）包括电控动力装置、电控活动推杆（10a）、橡胶帽（10b）和线束；

所述悬置上壳体（1）中部位置设置有开口，用于装配连接悬置内芯（2）的动力总成侧悬置托臂；所述悬置上壳体（1）底部位置内表面设置有环形上凸台（1a）和环形下凸台（1b），用于装配定位橡胶主簧底座（4），所述橡胶主簧底座（4）上设置有与悬置上壳体环形上凸台（1a）相配合的橡胶主簧底座环形装配上凸台（4b）和与悬置上壳体环形下凸台（1b）相配合的橡胶主簧底座环形装配下凸台（4a）；

所述橡胶主簧（3）底部设有橡胶主簧上橡胶唇（3a）、橡胶主簧中橡胶唇（3b）和橡胶主簧下橡胶唇（3c），所述橡胶主簧上橡胶唇（3a）与惯性通道上壳体（5）的惯性通道上壳体外圈台阶（5a）一起形成上层环形密封接触面（16），惯性通道下壳体（6）的惯性通道下壳体上部外圈上台阶（6a）与橡胶主簧中橡胶唇（3b）挤压形成中层环形密封接触面（17），橡胶主簧（3）的橡胶主簧下橡胶唇（3c）与惯性通道下壳体（6）的惯性通道下壳体上部外圈下台阶（6b）形成下层环形密封接触面（18）。

2.根据权利要求1所述的电控可变节流孔式半主动悬置，其特征在于：所述悬置下支架（20）设置有下支架环形凸台（20a），用于装配定位悬置底座（9），所述悬置底座（9）内设有橡胶皮碗（8）。

3.根据权利要求1所述的电控可变节流孔式半主动悬置，其特征在于：所述环形槽（15）正对的上、下惯性通道壳体上设置有若干小孔。

4.根据权利要求1所述的电控可变节流孔式半主动悬置，其特征在于：所述悬置底座（9）上设有悬置底座外圈环形槽（9a），所述橡胶皮碗（8）上设有橡胶皮碗橡胶唇（8a），所述橡胶皮碗橡胶唇（8a）与悬置底座外圈环形槽（9a）共同形成内外双层环形密封接触面（19）。

5.根据权利要求1所述的电控可变节流孔式半主动悬置，其特征在于：所述悬置上壳体（1）和悬置下支架（20）通过螺栓与车身连接。

6.根据权利要求1所述的电控可变节流孔式半主动悬置，其特征在于：所述惯性通道上壳体（5）与惯性通道下壳体（6）均由改性塑料注塑制成，所述橡胶解耦膜（7）、橡胶皮碗（8）和橡胶帽（10b）均由橡胶硫化制成，所述悬置上壳体（1）、悬置下支架（20）、橡胶主簧底座（4）和悬置内芯（2）均由铝合金铸造制成。

7.根据权利要求3所述的电控可变节流孔式半主动悬置，其特征在于：所述环形槽（15）正对的上、下惯性通道壳体上设置有不少于一圈的小方孔或者小圆孔。