CN201922881U - 汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，属于一种用于发动机振动控制的半主动控制元件，是由具有液体粘度随着磁场强度变化的磁流变液体充满的发动机悬置，它由金属骨架、橡胶主簧、线圈座、电磁线圈、导磁通道体、惯性通道总成、橡胶底膜和底部骨架等组成，利用了磁流变液的黏度与施加的磁场强度的跟随性，根据发动机的工况，通过控制施加的电流的大小，进而改变液体粘度，使得发动机的振动在较宽的频带内得到很好的衰减，从而在更宽频带内主动隔离发动机振动噪声向车内的传递。本发动机磁流变液压悬置减振装置能有效地隔离发动机振动，降低车内噪声，改善整车NVH特性，因此市场潜力很大，前景广阔。

Description

汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置

技术领域：

本实用新型涉及一种动力总成半主动控制磁流变液压悬置，属于汽车零部件领域。

背景技术：

近些年来，一方面随着汽车设计向大扭矩、轻量化方向发展，导致发动机振动加剧、整车的NVH(是指噪声，振动和声振粗糙度)特性恶化，另一方面人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高，使得传统的动力总成被动悬置不能很好地满足发动机振动与车架间的隔振要求。引入发动机磁流变液压悬置减振装置，可以非常有效地隔离发动机的振动噪声向车内的传递。与传统的被动悬置和其它形式的主动悬置如压电悬置相比，本实用新型涉及的动力总成磁流变液压悬置具有非常明显的优点：(1)采用半主动控制，通过调节磁场强度实现低频隔振最佳阻尼特性，可以在较宽的频带内有效地隔离发动机振动和噪声的传递，尤其是发动机怠速时的振动；(2)结构更加紧凑，更适于安装；(3)工作可靠，在半主动元件失效的情况下，还具有被动液压悬置的隔振性能；(4)能源消耗少，可在车载能源的使用范围内。

发明内容：

本技术实用新型的目的是实用新型一种半主动控制悬置来代替传统的被动式悬置，是通过外加磁场强度的改变来改变磁流变液体的粘度，进而对液压悬置的刚度和阻尼特性进行调节的半主动控制液压悬置。从而提高低频带内主动隔离发动机振动噪声向车内的传递，改善传统液压悬置低频动刚度和阻尼不足的缺陷，更好的改善整车的NVH性能。

本实用新型的上述目的是这样实现的：

一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，包括橡胶主簧、金属骨架、橡胶底膜、底部骨架和液体通道总成，所述的金属骨架与橡胶主簧硫化连接，金属骨架、橡胶主簧和橡胶底膜构成密闭液室，所述的液体通道总成两端固定在金属骨架上，将液室分成上液室和下液室，液体通道总成上或设有可控磁场强度通道，或设有惯性通道和可控磁场强度通道，所述的惯性通道为阻尼孔，磁流变液体通过惯性通道和可控磁场强度通道在上液室和下液室中流动，通过磁流变液体流动时的沿程损失和节流损失消耗振动能量，通过控制可控磁场强度通道中的磁场强度，进行磁流变液压悬置阻尼半主动控制。

一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它由橡胶主簧、金属骨架、橡胶底膜、底部骨架以及由惯性通道体上体、惯性通道体上体、解耦膜、导磁通道体和线圈座构成的液体通道总成组成；金属骨架和橡胶主簧硫化连接，磁流变液体通过惯性通道和可控磁场强度 通道在上液室、下液室中流动，依靠液体流动时的沿程损失和节流损失消耗振动能量，达到减振的目的。通过控制可控磁场强度通道中的磁场强度，实现磁流变液压悬置阻尼半主动控制，改善低频大振幅工况下的隔振效果。

本实用新型的主要构想是把传统的液压悬置和磁流变液体结合起来，利用了磁流变液体在磁场强度的作用下的特性，即表观粘度大幅增加，流动性逐渐降低进而达到停止流动的状态，同时具有属于固体属性的抗剪切应力，并且这种液体-固体的转换迅速(通常是毫秒级)。

首先在传统液压悬置内设计出可控磁场强度的液体通道，当动力总成低频大振幅振动时，对电磁线圈施加大电流，在可控磁场强度的液体通道内产生大磁场强度，流经此处的磁流变液体表观粘度就会增加并产生抗剪切应力，从而增加液体的阻尼特性，增强消耗振动的能力，有效抑制动力总成的振动，达到减振、隔振的目的。其次由于磁流变液体具有较大的零场粘度(不施加磁场时的液体粘度)，所以设计惯性通道(阻尼孔)用以降低动力总成中高频振动时的液压悬置阻尼特性，提高隔振效果。同时在惯性通达体内部设计解耦膜，解决液压悬置高频动态硬化现象，消除高频噪音，使传递到车身的振动减小，改善整车的NVH性能，提高了车辆的乘坐舒适性。

本实用新型具有非常明显的优点：

动力总成半主动控制磁流变液压悬置，是可以通过外加磁场强度的改变来改变磁流变液体的粘度，进而对液压悬置的刚度和阻尼特性进行调节的半主动控制液压悬置。

与传统的液压悬置相比：

(1)采用半主动控制，通过调节磁场强度可以实现低频隔振最佳阻尼特性；

(2)可以十分有效地衰减动力总成的低频大幅振动，改善低频隔振性能；

(3)工作可靠，在电磁元件失效的情况下，还具有液压悬置的隔振性能；

(4)各部件之间的连接方式可以更好地实现对液体的密封；

(5)结构更加紧凑，更适于安装；

(6)关键部件液体通道总成有有多种结构选择，可获得不同的隔振性能；

(7)惯性通道有多种结构选择，可获得不同的隔振性能；

(8)成本低，用途广泛。

与一般磁流变液压悬置相比：

(9)具有惯性液体通道(阻尼孔)，实现更好的中高频隔振特性；

(10)具有解耦膜，有效改善高频动态硬化现象。

附图说明

图1为汽车动力总成磁流变液压悬置的主视图。

图2(a)为液体通道总成的俯视图。

图2(b)为图2(a)的A-A剖面图。

图3(a)为惯性通道在***的液体通道总成俯视图

图3(b)为上述图3(a)的A-A剖面图

图4为没有惯性通道的液体通道总成图

图5为线圈座在内部的液体通道总成图

图6为具有方形截面的惯性通道

图7为具有圆形截面的惯性通道

图8(a)为具有360°惯性通道的惯性通道总成的俯视图

图8(b)为上述图6(a)的B-B剖面图

图9(a)为具有180°惯性通道的惯性通道总成的俯视图

图9(b)为上述图7(a)的B-B剖面图和C-C剖面图

图10(a)为采用阻尼孔式惯性通道的一种结构的俯视图

图10(b)为上述图10(a)的A-A剖面图

图10(c)为采用阻尼孔式惯性通道的另一种结构的俯视图

图中：1.顶部连接螺栓  2.橡胶主簧  3.线圈座  4.电磁线圈  5.导磁通道体  6.惯性通道体上体  7.惯性通道体上体  8.解耦膜  9.底部连接螺栓  10.底部骨架  11.橡胶底模  12.金属骨架  13.引线螺栓  14.灌注液体铆钉  15.可控磁场强度通道  16.惯性通道17.磁流变液体  18.铆钉  19.紧钉螺钉  20.另一种结构的惯性通道体

具体实施方式：

本实用新型的一种动力总成半主动控制磁流变液压悬置，包括橡胶主簧2、金属骨架12、橡胶底膜11、底部骨架10和液体通道总成，所述的液体通道总成由惯性通道体、解耦膜8、导磁通道体5和线圈座3组成，解耦膜8居中布置，固定在惯性通道体或导磁通道体5的中孔内，惯性通道体内设有惯性通道16，导磁通道体5与线圈座3之间通过铆钉18固定，并形成可控磁场强度通道15，电磁线圈4固定在线圈座3内，并通过引线螺栓13将导线引出与电源连接。

所述的可控磁场强度通道15布置在惯性通道16的***，解耦膜8置于惯性通道体的中孔内，导磁通道体5固定在惯性通道体的外缘上，线圈座3固定在金属骨架12上，并与导磁通道体5形成可控磁场强度通道15，惯性通道体内设有惯性通道16。

所述的惯性通道16布置在可控磁场强度通道15的***，解耦膜8置于导磁通道体5的中孔内，惯性通道体20固定在金属骨架12上，线圈座3置于惯性通道体20内侧开有的凹槽内，并与导磁通道体5形成可控磁场强度通道15，惯性通道体20内设有惯性通道16或取消惯性通道16。

所述的解耦膜8置于惯性通道体的中孔内，线圈座3固定在惯性通道体的外缘上，导磁通道体5固定在金属骨架12上，并与线圈座3形成可控磁场强度通道15，惯性通道体内 设有惯性通道16。

所述的惯性通道16采用方形或圆形截面。

所述的惯性通道16环绕惯性通道体180°或360°布置，或穿过惯性通道体的多个圆孔或几个小于180°分布的环孔。

所述的惯性通道体由一体的惯性通道体上体6和惯性通道体上体7组成。

通过穿过橡胶主簧2和金属骨架12的灌注液体铆钉14向液室灌注磁流变液体并进行密封。

下面结合附图所示实施例进一步说明本实用新型的具体内容及其工作过程。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它由橡胶主簧2、金属骨架12、橡胶底膜11、底部骨架10以及由惯性通道体上体6、惯性通道体上体7、解耦膜8、导磁通道体5和线圈座3构成的液体通道总成组成；金属骨架12和橡胶主簧2硫化连接，磁流变液体通过惯性通道(阻尼孔)16和可控磁场强度通道15在上液室、下液室中流动，依靠液体流动时的沿程损失和节流损失消耗振动能量，达到减振的目的。首先ECU计算出所期望的最优控制力，然后计算出需要加在磁流变悬置上的电压(电流)，在可控磁场强度通道15中产生足够的磁场强度，使其产生趋近于主动最优控制力的阻尼力，从而改善低频大振幅工况下的隔振效果。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它由橡胶主簧2、线圈座3、导磁通道体5以及惯性通道体上体6的上表面形成上液室，由橡胶底膜11、线圈座3、导磁通道体5以及惯性通道体下体7的下表面形成下液室，液体经由惯性通道(阻尼孔)16和可控磁场强度通道15在上液室、下液室中流动，消耗振动能量。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它通过线圈座3、导磁通道体5(搞磁导率材料)构成磁路，通过给电磁线圈4施加电流产生磁场。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它通过改变电磁线圈4的电流大小控制可控磁场强度通道15中的磁场强度，改变磁流变液体流变特性，进而改变悬置阻尼特性。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它通过惯性通道(阻尼孔)16改善动力总成中高频振动时的悬置阻尼特性，提高隔振效果。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它通过解耦膜8，改善液压悬置高频动态硬化现象。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它的上液室、下液室与液体通道总成通过橡胶底膜11和金属骨架12来密封，防止液体泄漏。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它通过引线螺栓13从线圈座3中将电磁线圈4的漆包线引出。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它通过灌注液体铆钉14向 液室灌注磁流变液体并实现密封。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，能够衰减动力总成低频振动：当车辆低速行驶时，由于发动机的振动及路面的不平激励引起车身的低频大幅振动，当汽动力总成悬置受到向下的激振力作用时，橡胶主簧2被压缩，此时上液室体积变小，上液室中的磁流变液体受压力作用经由惯性通道(阻尼孔)16和可控磁场强度通道15进入下液室。一方面ECU计算出所期望的最优控制力，然后计算出需要加在磁流变悬置上的电压(电流)，在可控磁场强度通道15中产生足够的磁场强度，使其产生趋近于主动最优控制力的阻尼力；另一方面由于液体流经惯性通道(阻尼孔)16时产生沿程损失和节流损失，此时激振能量得到衰减。因此汽车驾驶室液压悬置可以有效衰减发动机的低频大幅振动，提高车辆的乘坐舒适性。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，能够满足动力总成高频隔振特性：当车辆高速行驶时发动机的高频振动会诱发高频噪音，导致乘员疲劳及汽车零部件的早期疲劳破坏，影响车辆的NVH性能。此时液压悬置产生高频动态硬化现象，液体不能在惯性通道(阻尼孔)16以及可控磁场强度通道15中内流动，为解决这一问题，本实用新型--汽车动力总成磁流变液压悬置减振装置通过在惯性通道体总成上设置的解耦膜8，高频小振幅振动时解耦膜8运动带动周围的液体运动，使液体在解耦通道内高速流动，降低悬置的高频动刚度有效抑制高频噪音、保护乘员。

本实用新型----汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，它的关键部件液体通道总成(由惯性通道体上体6、惯性通道体上体7、解耦膜8、导磁通道体5和线圈座3构成)可以有多种结构形式。经试验表明，液压悬置的特性和液体通道的参数有关，因而可以根据这些参数来匹配不同隔振要求的液体通道总成。

第一种结构，参阅图2所示。可控磁场强度通道15在惯性通道(阻尼孔)16的***。由惯性通道体上体6、惯性通道体上体7和解耦膜8组成的惯性通道总成通过紧定螺钉与导磁通道体5联接，再通过铆钉18与线圈座固定联接，在间隙处形成可控磁场强度通道15。此种结构可控磁场通道15长度较长，半主动控制效果好。

第二种结构，参阅图3所示。惯性通道(阻尼孔)16在可控磁场强度通道15的***。线圈座3放置在惯性通道体20的凹槽内，在惯性通道体20内部开有惯性通道(阻尼孔)16。此种结构惯性通道长度较长，中高频隔振特性好于结构一，但低频控制效果不如结构一。

第三种结构，参阅图4所示。也可以取消惯性通道(阻尼孔)16，仅由解耦膜8改善高频动态硬化现象。此结构的优点在于结构简单，但在宽频带内的隔振效果不如上述两种结构。

以上三种结构中，线圈座3和导磁通道体5的位置均可以有多种选择。参阅图5所示，导磁通道体5安装在线圈座3的***，形成可控磁场通道15。

本实用新型----汽车驾驶室液压悬置，它的惯性通道(阻尼孔)16可以有多种形状。

第一种结构，参阅图6所示。惯性通道采用方形截面。

第二种结构，参阅图7所示。惯性通道采用圆形截面。

第三种结构，参阅图8所示。惯性通道环绕惯性通道体360°。

第四种结构，参阅图9所示。惯性通道环绕惯性通道体180°。

第五种结构，参阅图10所示。采用阻尼孔(通道)式结构。可以是阻尼孔式结构如图10(a)所示，也可以是阻尼通道式结构如图10(c)所示。即所述的惯性通道16环绕惯性通道体180°或360°布置，或穿过惯性通道体的多个圆孔或几个小于180°分布的环孔。

Claims (9)

1.一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，包括橡胶主簧(2)、金属骨架(12)、橡胶底膜(11)、底部骨架(10)和液体通道总成，其特征在于，所述的金属骨架12与橡胶主簧(2)硫化连接，金属骨架(12)、橡胶主簧(2)和橡胶底膜(11)构成密闭液室，所述的液体通道总成两端固定在金属骨架(12)上，将液室分成上液室和下液室，液体通道总成上或设有可控磁场强度通道(15)，或设有惯性通道(16)和可控磁场强度通道(15)，所述的惯性通道(16)为阻尼孔，磁流变液体通过惯性通道(16)和可控磁场强度通道(15)在上液室和下液室中流动，通过磁流变液体流动时的沿程损失和节流损失消耗振动能量，通过控制可控磁场强度通道(15)中的磁场强度，进行磁流变液压悬置阻尼半主动控制。

2.根据权利要求1所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，所述的液体通道总成由惯性通道体、解耦膜(8)、导磁通道体(5)和线圈座(3)组成，解耦膜(8)居中布置，固定在惯性通道体或导磁通道体(5)的中孔内，惯性通道体内设有惯性通道(16)，导磁通道体(5)线圈座(3)之间通过铆钉(18)固定，并形成可控磁场强度通道(15)，电磁线圈(4)固定在线圈座(3)内，并通过引线螺栓(13)将导线引出与电源连接。

3.根据权利要求2所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，所述的可控磁场强度通道(15)布置在惯性通道(16)的***，解耦膜(8)置于惯性通道体的中孔内，导磁通道体(5)固定在惯性通道体的外缘上，线圈座(3)固定在金属骨架(12)上，并与导磁通道体(5)形成可控磁场强度通道(15)，惯性通道体内设有惯性通道(16)。

4.根据权利要求2所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，所述的惯性通道(16)布置在可控磁场强度通道(15)的***，解耦膜(8)置于导磁通道体(5)的中孔内，惯性通道体(20)固定在金属骨架(12)上，线圈座(3)置于惯性通道体(20)内侧开有的凹槽内，并与导磁通道体(5)形成可控磁场强度通道(15)，惯性通道体(20)内设有惯性通道(16)或取消惯性通道(16)。

5.根据权利要求2所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，所述的解耦膜(8)置于惯性通道体的中孔内，线圈座(3)固定在惯性通道体的外缘上，导磁通道体(5)固定在金属骨架(12)上，并与线圈座(3)形成可控磁场强度通道(15)，惯性通道体内设有惯性通道(16)。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，所述的惯性通道(16)采用方形或圆形截面。

7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，所述的惯性通道(16)环绕惯性通道体180°或360°布置，或穿过惯性通道体的多个圆孔或几个小于180°分布的环孔。

8.根据权利要求1所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，所述的惯性通道体由一体的惯性通道体上体(6)和惯性通道体上体(7)组成。

9.根据权利要求2所述的一种汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置，其特征在于，通过穿过橡胶主簧(2)和金属骨架(12)的灌注液体铆钉(14)向液室灌注磁流变液体并进行密封。

Images