CN110936801A - 一种电动车双层隔振悬置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动车双层隔振悬置系统，属于汽车设计和制造的技术领域。本发明的电动车双层隔振悬置系统，包括设置在动力总成左侧、右侧和下端的第一左悬置、第一右悬置和后悬置；动力总成上方设置有支撑电器件总成的托架，托架的左侧、右侧设置有第二左悬置、第二右悬置，所述第一左悬置和第一右悬置与托架的底部左侧和右侧固定连接，第二左悬置和第二右悬置分别与所述托架的左端和右端固定连接，第二左悬置、第二右悬置和后悬置的下端与车身固定连接。本发明的电动车双层隔振悬置系统在不改变现有电动车机舱整体布置的前提下，对悬置系统进行优化，采用双层隔振的方式实现悬置系统高频隔振性能的大幅度提升，大大提升驾驶舒适性。

Description

一种电动车双层隔振悬置系统
技术领域
本发明涉及汽车设计和制造的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种电动车双层隔振悬置系统。
背景技术
随着能源日趋紧张、环境保护工作日趋重要，国家对电动汽车的开发越来越重视。与传统的汽车相比，电机与发动机的主要激振方式有着本质的区别，传统悬置系统结构已经无法满足电动汽车的NVH性能需求。尤其是在高频隔振性能上不能满足用户的隔振需求。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电动车双层隔振悬置系统。
本发明的电动车双层隔振悬置系统，包括设置在动力总成左侧的第一左悬置、设置在动力总成右侧的第一右悬置，所述第一左悬置和第一右悬置组成第一层悬置，所述动力总成的下端设置有后悬置；所述动力总成上方设置有托架，所述托架用于支撑电器件总成；所述托架的左侧设置有第二左悬置，所述托架的右侧设置有第二右悬置，所述第二左悬置和第二右悬置构成第二层悬置；所述第一左悬置和第一右悬置均包括金属支架；所述金属支架下端的两侧各设置有一个下衬套，所述金属支架上端设置有橡胶隔振环，所述橡胶隔振环的中心设置有金属衬套，所述第一左悬置通过穿过两个下衬套的螺栓与所述动力总成的左侧固定连接，所述第一右悬置通过穿过所述两个下衬套的螺栓与所述动力总成的右侧固定连接；所述第一左悬置通过穿过金属衬套的螺栓与所述托架的左侧底部固定连接，所述第一右悬置通过穿过金属衬套的螺栓与所述托架的右侧底部固定连接，所述第二左悬置和第二右悬置分别与所述托架的左端和右端固定连接，并且所述第二左悬置、第二右悬置和后悬置的下端与车身固定连接。
其中，所述托架的底部与所述动力总成不接触。
其中，所述动力总成由电机和减速器构成。
其中，所述电器件总成包括电机控制器和充电模块。
其中，所述第二右悬置的硬点位置的Z向高度大于所述第二左悬置的硬点位置的Z向高度，所述第二左悬置的硬点位置的Z向高度大于所述后悬置的硬点位置的Z向高度。
与现有技术相比，本发明的电动车双层隔振悬置系统具有以下有益效果：
本发明的电动车双层隔振悬置系统在不改变现有电动车机舱整体布置的前提下，对悬置系统进行优化，采用双层隔振的方式实现悬置系统高频隔振性能的大幅度提升，有效了解决了电动车悬置系统高频隔振性能差的问题，大大提升驾驶舒适性。
附图说明
图1为本发明的电动车双层隔振悬置系统的结构示意图。
图2为本发明的悬置系统中的第一层悬置的安装示意图。
图3为本发明的悬置系统中的电器件总成的结构示意图。
图4为本发明的悬置系统中的第二层悬置的安装示意图。
图5为本发明的悬置系统中的第一层悬置的主视图。
图6为本发明的悬置系统中的第一层悬置的侧视图。
图7为本发明的双层隔振悬置系统的模型图。
图8为实施例的悬置系统与对比例的悬置系统的X向的理论隔振率曲线。
图9为实施例的悬置系统与对比例的悬置系统的Y向的理论隔振率曲线。
图10为实施例的悬置系统与对比例的悬置系统的Z向的隔振率曲线。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的电动车双层隔振悬置系统做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
如图1-6所示，本实施例的电动车双层隔振悬置系统包括设置在动力总成40左侧的第一左悬置、设置在动力总成40右侧的第一右悬置，所述第一左悬置和第一右悬置组成第一层悬置10，所述动力总成40的下端设置有后悬置30。所述动力总成40由电机和减速器构成。所述动力总成40上方设置有托架60，所述托架60上设置有电器件总成50，所述电器件总成50包括电机控制器和充电模块等。所述托架60的左侧设置有第二左悬置，所述托架的右侧设置有第二右悬置，所述第二左悬置和第二右悬置构成第二层悬置20。如图5所示，所述第一左悬置和第一右悬置均包括金属支架11，所述金属支架11下端的两侧各设置有一个下衬套12，所述金属支架11上端设置有橡胶隔振环13，所述橡胶隔振环13的中心设置有金属衬套15，所述橡胶隔振环13上设置有减振孔15。所述第一左悬置通过穿过两个下衬套12的螺栓与所述动力总成的左侧固定连接，所述第一右悬置通过穿过所述两个下衬套12的螺栓与所述动力总成的右侧固定连接。所述第一左悬置通过穿过金属衬套15的螺栓与所述托架60的左侧底部固定连接，所述第一右悬置通过穿过金属衬套15的螺栓与所述托架60的右侧底部固定连接，所述第二左悬置和第二右悬置分别与所述托架的左端和右端固定连接，并且所述第二左悬置、第二右悬置和后悬置的下端与车身100固定连接。
本实施例的电动车双层隔振悬置系统的模型如图7所示，
其运动微分方程为：
Figure BDA0002284254120000031
令
F(t)＝F0eiωt
转化到频域，推导后可得双层隔振悬置系统的频率响应函数为:
Figure BDA0002284254120000032
则，系统强迫振动响应下M2的位移X2与恒力F0作用下M1的静位移X0的比值为：
Figure BDA0002284254120000033
则其隔振率为：
TdB＝-20lg H(ω)。
在以下实施例和对比例中，硬点位置是指各悬置的受力点，坐标原点的定义是整车坐标系的原点位置。具体原点在左右轮心连线中点。
以某款电动车悬置系统为例，
第一层悬置硬点选择
根据动力总成的质量特性，求出其扭矩轴，将第一层悬置布置在扭矩轴附近，扭矩轴及硬点位置如下：
扭矩轴的方向如表1所示：
表1
TRA的方向余弦 TRA的角方向
-0.29034 106.8781
0.956531 16.95559
0.027446 88.42725
一层悬置硬点的位置如表2所示：
表2(单位mm)
硬点位置 左悬置 右悬置 后悬置
X -133 -292.2 93.8
Y -280.5 326.7 -0.9
Z 123.5 162.5 -69
刚度与阻尼的选择如表3所示：
表3
第一层左悬置动刚度(N/mm) 224 56 196
第一层右悬置动刚度(N/mm) 210 210 340
后悬置动刚度(N/mm) 160 140 230
第一层左悬置阻尼(N·s/mm) 2.3 2.9 2.2
第一层右悬置阻尼(N·s/mm) 2 2.3 2.2
后悬置阻尼(N·s/mm) 2.1 1.7 1.9
第二层悬置硬点、刚度及阻尼的选择：
系统改为双层隔振后，动力总成结构与质量属性变化较小，扭矩轴位置变化不大，故第二层悬置硬点、刚度及阻尼与单层隔振系统相同，不做变化。
第二层悬置硬点的位置如表4所示
表4(单位mm)
左悬置 右悬置
X -133 -292.2
Y -280.5 326.7
Z -123.5 162.5
刚度与阻尼的选择如表5所示：
表5
第二层左悬置动刚度(N/mm) 224 56 196
第二层右悬置动刚度(N/mm) 210 210 340
第二层左悬置阻尼(N·s/mm) 2.3 2.9 2.2
第二层右悬置阻尼(N·s/mm) 2 2.3 2.2
动力总成及托架质量属性具体参数如下如表6所示：
表6
Figure BDA0002284254120000051
本实施例的电动车双层隔振悬置系统在一二层隔振中间设有质量块，并通过三点悬置的位置和性能参数选择，使其在单层隔振的基础上产生二次衰减能量的惯性力和阻尼力，使振动能量产生显著的二次衰减。本实施例的双层隔振系统的绝对传递率在越过共振区后下降极快，对系统的高频隔振效果明显。
已知动力总成、托架及各悬置的参数，应用MATLAB软件辅助进行编程计算，则可根据上述公式，可计算出本实施例的理论隔振率并绘制出悬置系统X、Y、Z向的隔振率曲线。
对比例1
以上述实施例1同款的电动车为例，设计单层悬置隔振系统，其运动微分方程为：
Figure BDA0002284254120000061
令
F(t)＝F0eiωt
x＝Xeiωt
推导后，可得单层悬置隔振系统的频率响应函数为:
Figure BDA0002284254120000062
恒力F0作用下，其在系统上所引起的系统静位移为：
Figure BDA0002284254120000063
则，系统强迫振动响应下的位移X与静位移X0的比值为：
Figure BDA0002284254120000064
则其用分贝表示为：
TdB＝-20lg H(ω)。
-悬置硬点选择：
悬置系统采用三点悬置，根据动力总成及其他电器件质量属性计算出动力总成模块的扭矩轴后，左右悬置根据前机舱布置空间，选择尽量靠近扭矩轴的位置进行布置，以便整个悬置系统达到最优的解耦效果，使悬置系统隔振性能达到最佳。
扭矩轴的方向如表7所示：
表7
TRA的方向余弦 TRA的角方向
0.983354 10.46868
-0.14959 98.60299
0.10314 84.07996
悬置硬点如表8所示：
表8(单位mm)
悬置硬点 X Y Z
左悬置 -287 -465 326
右悬置 -191 501 395
后悬置 93.8 -0.9 -39
刚度与阻尼参数如表9所示：
表9
Figure BDA0002284254120000071
已知动力总成、托架及各悬置的参数，应用MATLAB软件辅助进行编程计算，则可根据上述公式，可计算出本对比例的理论隔振率并绘制出悬置系统X、Y、Z向的隔振率曲线。
图8-10中，X轴均为频率，单位为Hz；曲线分别代表X、Y、Z三个方向的上单层隔振系统与双层隔振系统的隔振率随激振频率变化的曲线。通过曲线可以看出，实施例1的双层隔振系统(实线)在全频率下隔振效果均优于对比例1的单层隔振系统(点划线)，且随激振频率的增加，双层隔振系统的隔振性能优势越发明显。本发明在不改变现有电动车机舱整体布置的前提下，对悬置系统进行优化，实现悬置系统高频隔振性能的大幅度提升，有效了解决了电动车悬置系统高频隔振性能差的问题，大大提升了驾驶舒适性。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动车双层隔振悬置系统，其特征在于：包括设置在动力总成左侧的第一左悬置、设置在动力总成右侧的第一右悬置，所述第一左悬置和第一右悬置组成第一层悬置，所述动力总成的下端设置有后悬置；所述动力总成上方设置有托架，所述托架用于支撑电器件总成；所述托架的左侧设置有第二左悬置，所述托架的右侧设置有第二右悬置，所述第二左悬置和第二右悬置构成第二层悬置；所述第一左悬置和第一右悬置均包括金属支架；所述金属支架下端的两侧各设置有一个下衬套，所述金属支架上端设置有橡胶隔振环，所述橡胶隔振环的中心设置有金属衬套，所述第一左悬置通过穿过两个下衬套的螺栓与所述动力总成的左侧固定连接，所述第一右悬置通过穿过所述两个下衬套的螺栓与所述动力总成的右侧固定连接；所述第一左悬置通过穿过金属衬套的螺栓与所述托架的左侧底部固定连接，所述第一右悬置通过穿过金属衬套的螺栓与所述托架的右侧底部固定连接，所述第二左悬置和第二右悬置分别与所述托架的左端和右端固定连接，并且所述第二左悬置、第二右悬置和后悬置的下端与车身固定连接。
2.根据权利要求1所述的电动车双层隔振悬置系统，其特征在于：所述托架的底部与所述动力总成不接触。
3.根据权利要求1所述的电动车双层隔振悬置系统，其特征在于：所述动力总成由电机和减速器构成。
4.根据权利要求1所述的电动车双层隔振悬置系统，其特征在于：所述电器件总成包括电机控制器和充电模块。
5.根据权利要求1所述的电动车双层隔振悬置系统，其特征在于：所述第二右悬置的硬点位置的Z向高度大于所述第二左悬置的硬点位置的Z向高度，所述第二左悬置的硬点位置的Z向高度大于所述后悬置的硬点位置的Z向高度。
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