CN101337559B - 车辆的具有插入式阻尼装置的车身悬置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆的具有插入式阻尼装置的车身悬置，插入式液压车身-车架悬置总成安装到现有的弹性车身悬置装置以增加来自汽车车架到在汽车车架上支撑的汽车构件的操作的振动的控制。液压悬置总成的连接构件旋拧到通过现有的弹性车身悬置装置的紧固器的端部并将外罐锚固到连接到车架外伸支架的下侧的桥接罐以提供能够增加到任何期望的车身悬置位置的正确的即插即运行振动控制加强。对应于在车身构件和车身构件安装到的外伸支架之间的操作负载的传递，在弹性车身悬置装置的操作期间的紧固器的偏转驱动液压悬置总成的操作以阻尼在弹性车身悬置中的紧固器的偏转。

Description

车辆的具有插入式阻尼装置的车身悬置
相关申请的交叉参考
本申请是在2007年5月31日提交的美国专利申请11/756,140号的分案申请。
技术领域
本发明涉及汽车车身零件到车架的悬置，更具体地，涉及能够连接到现有的剪式车身悬置(shear-style body mount)以增加在车架上的期望的位置的阻尼特征的附加液压车身悬置装置。
背景技术
车身-车架悬置总成(body to frame mounting assembly)用来将汽车车身零件连接到车架上以便两个金属构件彼此不直接接触，因为直接接触将在构件之间产生较高程度的噪声传递、以及振动的直接传递和其他的机械作用。现有的压缩式或剪式车身悬置总成，利用多个或单个弹性构件以将车架与安装到车架上的汽车零件隔离。因为车架和汽车零件彼此隔离且与连接车架和汽车零件的紧固器系统隔离，从而使从车架到汽车零件的噪声和振动的传递最小化。
参考到车辆乘员的噪声和振动的传递，控制现有车身悬置的材料特性和设计，仅是解决整个车辆噪声和振动问题的开发工程能够采取的许多方法中的一种。最终，车身悬置系统是噪声和振动到乘员舱的直接传递源。因此，保持控制车身运动和适当地使车辆乘员隔离于噪声/振动的车身悬置设计是具有挑战性的。
在汽车，如皮卡车(pick-up truck)的设计中，最终期望的车辆水平行驶(vehiclelevel ride)和振动调谐要求是复杂的，其中必须考虑多个轴距、传动系、驾驶室类型、及轮胎/车轮。对可调谐零件的材料和隔离器动/静比率的合适选择；即悬架衬套、传动系悬置及车身悬置在平衡车辆水平行驶和振动性能时是关键的。可调谐零件特征选择是车辆工程开发团体在建立车辆水平性能属性中使用的许多方法中的一种。选择的调谐可以要求支撑复杂的车辆的多个零件。因此，虽然试图在制造厂家保持便于管理的构件数量复杂性，但一些车辆配置不能最理想地调谐到最佳车辆水平行驶和振动性能。结合车辆构造的可变性和单个构件总成可变性以及存在使车辆产生低于最佳的行驶和振动特征的有利环境。在开发中的该点上，用于使生产时的构件设计改变的时间减为零；试图增加更多的构件/系统阻尼变得更加困难。
通过增加提高的系统阻尼的水平，增加车架安装的调谐质量阻尼器以减少车身-车架分离式车辆(Body-on-Frame vehicles)的车辆水平振动敏感性，由于以后发现的问题通常要求设计验证。设计/开发验证需要大量的时间和制造费用去实施。此外，质量阻尼器的增加仅在车辆上选择的位置是有效的且要求附加的开发。因为质量阻尼器的增加不是计划的，所以该实施方案需要大量的附加费用。一般来说，一旦实施车架安装的调谐质量阻尼器，该调谐质量阻尼器就是有效的；然而，成本、重量、及车辆总成对设计是不利的。如上所述，调谐质量阻尼器的输出仍不能在最佳位置；在车身悬置位置施加期望的阻尼。因此，作为现有的车身悬置的替代，液压车身悬置已经应用到汽车中。这些液压悬置不仅增加附加的车身悬置/零件复杂性，此外还必须保持现有的车身悬置的性能指标，如关联于车辆操作的高车载的持久性，这已经导致了较高的故障率。
在1994年7月19日授权给Hirofumi AoKi(广文青木)的美国专利5,330,166号公开了一种用于经典发动机、车身或悬架悬置的具有可调谐频率范围的现有的水压悬置(hydro mount)，以替代剪式车身悬置，而不是用作其中的附加。在1996年6月25日授权给Markus Leibach(马尔库斯·莱巴赫)的美国专利5,529,295号公开了一种利用电磁液控装置的发动机悬置隔离器以改进用于主动控制的发动机悬置系统的反馈机构。在2002年5月28日授权给Gerald Whiteford(杰拉尔德·怀特福特)的美国专利6,394,432号中，提供了一种具有补偿器装置的现有水压悬置以补偿经典水压悬置的固有缺点。
在2006年1月17日授权给Ingemar Nilsson(英格玛·尼尔森)的美国专利6,986,545号教授了使用两个隔离器；然而，隔离器不连接在一起。而是，两个隔离器连接到相同的副车架构件上，但来自一个隔离器的泵送作用不影响另一个隔离器的驱动。因此，Nilsson的专利没有公开对现有隔离器的操作补充的插入式阻尼器。在2006年5月2日授权给Clayton Maas(克莱顿·马斯)的美国专利7,036,803号中公开了一种具有转换阀以避免主弹性单元膨胀的发动机液压悬置系统。在2006年5月23日授权给Anand Huprikar(安南德·胡普里卡)的美国专利7,048,265号中公开了一种两级隔离悬置总成，以利用具有较低最大移位的软弹簧刚度(soft springrate)。在英国专利2,343,665号中，公开了一种具有两个承载悬置和两个系杆的液压阻尼的发动机悬置装置。
现有技术中没有教授能够连接到现有的剪式车身-车架悬置总成以提供可调谐振动阻尼功能的液压车身悬置装置，其中现有的车身-车架悬置总成吸附高车载，同时插入式液压车身悬置对现有的车身-车架悬置总成提供补充的阻尼作用。
发明内容
本发明的一个目标是通过提供能够连接到现有车身悬置以加强阻尼作用的插入式液压车身悬置来克服现有技术的上述缺点。
本发明的另一个目标是提供可调谐车身-车架悬置总成，其中液压车身悬置连接到现有剪式车身悬置。
本发明的一个特征是车身-车架悬置总成是可调谐的以通过在需要附加的振动阻尼的那些位置设置补充的液压车身悬置加强在减少车辆振动和噪声传递中的操作。
本发明的一个优点是液压车身悬置不要求吸收由车辆的操作在车身-车架悬置总成上施加的负载。
本发明的另一个优点是在液压车身悬置装置中的车辆负载的缺失改进了关联于液压车身悬置的故障率。
本发明的另一个特征是液压车身悬置固定到通过现有的剪式弹性车身悬置装置的紧固器的端部。
本发明的又一个优点是插入式液压车身悬置装置满足关于车辆构件的多个配置的振动的调谐要求，而不要求在制造过程中的多个可调谐零件。
本发明的又一个特征是配置用于最高客户基础配置选择的可调谐振动控制装置不会阻碍在较少客户基础配置选择中的振动控制总成的效力。
本发明的又一个特征是液压车身悬置能够直接应用到车身-车架悬置以增加现有的车身悬置装置的阻尼能力。
本发明的又一个优点是，液压车身悬置装置与现有的弹性车身悬置设备的结合提高了降低由于多个构件配置车辆水平摇动/敏感性的可能。
本发明的又一个优点是通过提高多个车辆配置的适应性，固定到现有弹性车身悬置的液压车身悬置装置的使用改进汽车的制造过程。
本发明的又一个优点是无负载承载液压车身悬置避免在现有可操作负载承载液压车身悬置总成中发现的固有的操作的可变性。
本发明的又一个特征是插入式液压车身悬置的使用提供能够适用于特定敏感性，如轮胎/车轮平衡和许多轮胎/车轮、传动系、及轴距组合的复杂性的易可调谐系统。
本发明的又一个优点是插入式液压车身悬置能够安装在现有的弹性车身悬置和车架支架上且不要求弹性车身悬置和车架支架的修改。
本发明的又一个目标是提供用于连接汽车构件到车架上的插入式液压车身-车架悬置总成，该总成结构耐用、制造便宜、维修方便、易于装配、使用简单高效。
本发明的又一个优点是消除任何车架安装的调谐的质量减振器/阻尼器。
根据本发明的一方面，提供一种用于将第一构件安装到第二构件的外伸支架(offrigger bracket)的车身-车架悬置总成，包括：弹性车身悬置构件，所述弹性车身悬置构件设置在所述第一构件和所述第二构件的所述外伸支架之间以用弹性构件将所述第一构件和所述外伸支架分离，所述弹性车身悬置构件具有通过所述弹性车身悬置构件以将所述第一构件安装到所述外伸支架上的紧固器，所述紧固器具有从所述弹性车身悬置突起的螺纹端部；及液压车身悬置，所述液压车身悬置具有上部腔室、下部腔室、分离所述上部腔室和所述下部腔室的中心构件、及外罐，所述外罐可以连接到能够固定到所述第二构件的所述外伸支架的悬置桥接罐(bridging can)，所述上部腔室可以连接到所述弹性车身悬置的所述紧固器的所述螺纹端部。
根据本发明的另一方面，提供一种汽车，所述汽车具有形成有外伸支架的车架、多个车身构件，所述车身构件对应于所述外伸支架以允许所述车身构件连接到所述车架、设置在所述车身构件和选择的相应的桥接罐之间且具有定位在所述车身构件和所述选择的外伸支架之间的上部弹性构件的弹性车身悬置、反向于所述上部弹性构件与所述外伸支架操作地接合的下部弹性构件，所述下部弹性构件可操作以将所述选择的外伸支架从相应的车身构件隔离、及将所述相应的车身构件和所述弹性车身悬置相互连接以通过所述弹性车身悬置将所述车身构件固定到所述选择的桥接罐的紧固器，改进包括：具有液压车身悬置，所述液压车身悬置可分离地连接到所述紧固器且锚固在固定到所述选择的外伸支架的桥接罐上以阻尼关联于在所述选择的外伸支架和所述相应的车身构件之间的操作负载的传递的所述紧固器的偏转(deflection)。
根据本发明的又一方面，提供一种阻尼通过在汽车车身构件和汽车车架的相应的外伸支架之间的弹性车身悬置传递的操作负载的方法，所述车身构件和所述外伸支架通过在所述弹性车身悬置中的弹性构件分离，紧固器将所述弹性车身悬置连接到所述汽车车身构件并将所述弹性车身悬置固定到所述外伸支架，所述方法包括以下步骤：将液压车身悬置安装到所述紧固器；及从所述外伸支架支撑所述液压车身悬置。
驱动在所述液压车身悬置中的液体的传递包括以下步骤：响应于所述弹性车身悬置的压缩所述紧固器相对于所述外伸支架偏转时，通过在中心构件中的通道，将在所述液压车身悬置中的液体从上部腔室传递进入到下部腔室；及响应于所述弹性车身悬置从被压缩返回到放松的状态所述紧固器相对于所述外伸支架偏转时，通过在所述中心构件中的所述通道，将液体从所述下部腔室返回到所述上部腔室。
通过提供能够安装到现有的弹性车身悬置装置的插入式液压车身-车架悬置总成以增加来自汽车车架到在车架上支撑的汽车构件的操作的振动的控制，根据本发明可以实现这些和其他的目标、特征及优点。液压车身-车架悬置总成的连接构件旋拧到通过现有的弹性车身悬置装置的紧固器的端部并将外罐锚固到连接到车架外伸支架的下侧的桥接罐以提供能够增加到任何期望的车身悬置位置的正确的即插即运行(plug-n-go)振动控制加强。对应于在车身构件和车身构件安装到的外伸支架之间的操作负载的传递，在弹性车身悬置装置的操作期间的紧固器的偏转驱动液压车身-车架悬置总成的操作以阻尼在弹性车身悬置中的紧固器的偏转。
参考本发明的下文的详细的公开，特别是结合附图，本发明的优点将是显而易见的。
附图说明
图1是示意性车架的透视图，该车架具有用于将汽车车身构件连接其上的悬置；
图2是车架车身悬置的放大的透视图，根据本发明的原理通过结合的液压和弹性车身-车架悬置总成，将汽车零件连接到该车架车身悬置；
图3是沿着图4中的线3--3截取的液压插入式车身悬置装置的横截面图，描述了在中心构件中的通道，当通过液压车身悬置所连接的紧固器的偏转，从上部腔室驱动液体到下部腔室时，该液体通过该通道流动；
图4是通过车身悬置的中心截取的结合的液压和弹性车身-车架悬置总成的横截面图；
图5是液压悬置桥接罐的正视图；及
图6是图5中所示的液压悬置桥接罐的透视图。
具体实施方式
现参考附图，车架包含外伸支架，通过该外伸支架各个汽车零件和构件，如车身底部金属底板横梁连接到车架10。车架10是汽车车架的代表，通过将车身零件或构件19连接到车架外伸支架15，合适的汽车车身零件或构件可以连接到车架10。本领域技术人员应认识到，车架10可以制造有多个外伸支架15以将外部的金属板和其他的构件19固定到车架10上。
不是通过将构件19螺栓紧固到相应的外伸支架15将汽车构件19直接用螺栓连接到车架10，而是通过用弹性材料将金属零件10、19隔离，能够实现通过车架10从道路及其他外源机械传递到汽车构件19的噪声传递的较大减少。除了在噪声传递上的减少，通过连接接头传递的车辆振动也很大地减少。
该弹性接头演变成车身-车架悬置总成，其中弹性构件连接到车身构件19上。在一些车身悬置配置中，可以提供下部弹性构件以提供两件式车身悬置，其中用紧固器，如插入穿过上部构件和下部构件的中心开口的连接螺栓，将下部弹性构件连接到车架外伸支架。连接螺栓固定住在外伸支架和相应的车身构件之间的弹性构件并对各个车身构件提供弹性的悬置。隔离材料通常从包括丁基橡胶、天然橡胶、及微孔聚氨酯、及其他材料的材料组中选择。
现参考图2-图4，车身-车架悬置总成20能够最佳显示。现有的剪式弹性车身-车架悬置总成21形成有将构件19从车架10隔离的弹性构件22。弹性构件22形成有延伸通过该弹性构件22的中心开口23以形成环状(donut-like)配置，连接螺栓25通过该中心开口23。安装到车架10上的汽车车身零件19优选地形成为可与连接螺栓25接合且与车身悬置顶部垫圈26配合。通过中心开口23的车身悬置内管27接合车身悬置底部垫圈28以便与连接螺栓25接合的螺栓头或螺母29将车身悬置底部垫圈28向着管27和车身悬置顶部垫圈26压缩，车身悬置顶部垫圈26与汽车构件19接合。弹性构件22将车身悬置顶部垫圈26和管27与外伸支架15隔离。
在正常的操作期间，当操作负载施加到车架10和汽车构件19上时，弹性车身悬置21偏转，压缩弹性构件22并相对于外伸支架15向上及向下驱动连接螺栓25。因此，在车架10上的外伸支架15和汽车构件19之间传递的负载通过弹性车身悬置21并由弹性车身悬置21吸收。
为了进一步阻尼在车架外伸支架15和汽车构件19之间传递的振动，车身-车架悬置总成20还包括连接到弹性车身悬置21的补充的液压车身悬置31。液压车身悬置31形成有固定到主弹性弹簧元件33的钢连接构件32，主弹性弹簧元件33进而沿着其周向外圈固定到外罐34。外罐34还支撑中心构件35，该中心构件35具有在其中形成的液体孔道(orifice track)36以提供通过该中心构件35的液体的通道，外罐34还支撑主弹性弹簧元件的下部腔室37。保护室38安装在下部腔室37上以保护主弹性弹簧元件并为下部腔室37提供膨胀的空间。
液压车身悬置31的应用通过在任何具体的外伸支架15上提供振动的附加阻尼的期望确定。通过弹性车身悬置21提供主振动控制，来吸收在车架10和汽车构件19之间的操作负载。在车架10的任何具体点上的噪声或振动传递需要进一步阻尼，液压车身悬置31能够增加到弹性车身悬置21上以加强振动的控制。
现参考图2-图6，为将液压车身悬置31安装到选择的弹性的、剪式车身悬置21上，定位液压车身悬置31以便连接构件32与在螺栓头或螺母29以下延伸的连接螺栓25的螺纹低端接合。刚性连接构件32首先旋拧到连接螺栓25上直到在连接构件32中的配合螺纹到最低点，即连接螺栓25达到连接构件32的底部或连接构件32达到螺母或螺栓头29的底部。然后压缩液压车身悬置31直到在外罐34上的连接突块39接合配合槽17，优选地为卡口槽的形式以有助于在连接到外伸支架15的桥接罐16上的液压车身悬置31的安装。液压车身悬置31的压缩迫使在下部腔室37中的大多数液体通过中心构件35进入上部腔室33中。
在操作中，如上所述关于在弹性车身悬置21中的操作负载的吸收的连接螺栓25的向下偏转传递到连接构件32，连接构件32进而驱动上部弹性腔室33并迫使液体通过在中心构件中的液体孔道36进入下部腔室37。相反，连接螺栓25的向上偏转和连接的连接构件32将液体从下部腔室37抽回到上部腔室33。在上述例子中，对液体的压缩及其从一个腔室33、37到另一个腔室37、33的传递阻尼了连接螺栓25的运动，因此，加强了振动传递的控制。因此，弹性车身悬置21驱动液压车身悬置31的操作以使液压车身悬置31的阻尼特征是对弹性车身悬置21的阻尼特征的补充。此外，液压车身悬置31不承受任何操作负载，操作负载由弹性车身悬置21承载。
在超过45MPH的速度下经常发生的方向盘振动的通常工况中可以使用根据本发明的原理的车身-车架悬置总成20。车辆驾驶员察觉的振动问题能够在两种工况中激发：(1)以55MPH在平滑路面上结合第一级轮胎或车轮均匀负载；及(2)由于来自路面上的较少波动的单个或多个车轮输入以25MPH在半平滑路面(例如乡村道路)上。然而，在一些构件中，质量阻尼器在解决所有这些振动问题时不能完全令人满意的。
为提供充足的系统水平阻尼以解决这种车辆振动问题，可以在最佳位置增加液压车身悬置31。由于移动的液体造成的各种粘性阻尼，液压车身悬置31的主阻尼作用实际上是杠杆质量减振器作用，产生与40到80磅的现有的质量减振器相同的性能。通过将液压车身悬置31增加到现有的连接驾驶室结构到车架的剪式车身悬置21，由于来自传递的振动的座位调节轨道(seat track)的激发，传递到驾驶室结构的振动不再传递到驾驶室并不再通过驾驶员感知。液压车身悬置使用现有的车身悬置21的运动以驱动在连接的液压车身悬置31中的液体，并阻尼振动，否则该振动将传递到驾驶室结构。
在实际中，液压车身悬置31的应用，如上所述根据本发明的原理，能够组装到任意选择的车辆配置中或作为服务的修正提供以解决关于振动问题的客户投诉，因为上述液压车身悬置31的增加不要求任何结构的改变或构件的拆除。此外，如上所述液压车身悬置31的使用避免关于液压车身悬置装置的常规使用的故障的一些隐患，包括高负载工况，由于液压车身悬置31安装到现有的弹性车身悬置21而不是完全地替换弹性车身悬置21可以避免该隐患，且车身悬置的尺寸和与车架或车身构件的相互作用不要求改变。
应理解，本领域技术人员在阅读本公开时，在本发明的原理和范围内，为解释本发明的本质描述和示出的零件的细节、材料、步骤、及布置可以做出改变。上述说明示出本发明的优选实施例；然而，基于描述的概念可以在其他的实施例中使用，而不脱离本发明的范围。

Claims (5)

1.一种汽车，所述汽车具有形成有外伸支架的车架；多个车身构件，所述车身构件对应于所述外伸支架以允许所述车身构件连接到所述车架；弹性车身悬置，设置在所述车身构件和选择的相应的桥接罐之间且具有定位在所述车身构件和所述选择的外伸支架之间的上部弹性构件；下部弹性构件，反向于所述上部弹性构件与所述外伸支架操作地接合，所述下部弹性构件可操作以将所述选择的外伸支架从相应的车身构件隔离；及螺栓紧固器，将所述相应的车身构件和所述弹性车身悬置相互连接以通过所述弹性车身悬置将所述车身构件固定到所述选择的桥接罐，改进包括：
还具有液压车身悬置，所述液压车身悬置可分离地连接到所述螺栓紧固器的向下突起的螺纹端部且锚固在固定到所述选择的外伸支架的桥接罐上，以阻尼所述螺栓紧固器的上下偏转，所述螺栓紧固器的上下偏转关联于在所述选择的外伸支架和所述相应的车身构件之间的操作负载的传递，所述桥接罐形成有卡口槽，所述液压车身悬置经由所述卡口槽安装至所述桥接罐。
2.如权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述液压车身悬置包括上部腔室、下部腔室、设置在所述上部腔室和所述下部腔室之间的中心构件，用于通过在所述中心构件中形成的通道传递在所述上部腔室和所述下部腔室之间的液体、及具有可分离地锚固到所述桥接罐中的卡口槽的连接突块的外罐，所述上部腔室连接到所述螺栓紧固器的所述螺纹端部。
3.如权利要求2所述的汽车，其特征在于，所述上部腔室包括弹性罩体和固定到所述弹性罩体上的连接构件，所述连接构件与所述螺栓紧固器的所述螺纹端部接合以传递运动到所述弹性罩体。
4.如权利要求3所述的汽车，其特征在于，响应于施加到所述弹性车身悬置的操作负载，通过在所述中心构件中的所述通道，所述螺栓紧固器的上下偏转驱动在所述上部腔室和下部腔室之间的所述液体的运动。
5.如权利要求4所述的汽车，其特征在于，所述桥接罐与所述下部弹性构件接合并形成有在所述下部弹性构件以下定位的安装槽，所述外罐具有与在所述桥接罐中的所述安装槽接合以在所述桥接罐上锚固所述外罐的连接构件。
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