CN102454746A - 车辆的振动阻尼器以及减小振动的方法 - Google Patents

车辆的振动阻尼器以及减小振动的方法 Download PDF

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Abstract

在车辆中，例如空气压缩机的辅助设备(13)与车辆电池(12)物理地关联。该电池提供充分的附加质量，该质量抵抗噪声和振动从小型设备向车辆结构(11)传递。小型设备(13)本身可以形成电池夹具装置的一部分。

Description

车辆的振动阻尼器以及减小振动的方法
技术领域
本发明涉及机动车辆的振动阻尼器，并且具体地涉及用于这种车辆的小型或辅助设备的振动阻尼器。
背景技术
传统地，机动车辆具有内燃发动机、以及用于起动发动机和对车辆的电气设备供电的电池。车辆还可以设有与车辆相关且单独地安装在车辆结构上的一个或多个小型辅助设备。这种设备一般根据要求间歇性地运转，或者与车辆发动机的正常运转以另外的方式不直接相关。
电驱动的压缩机/泵(例如，用于空气调节和空气悬架系统)以及刹车调节器是辅助设备的示例。这些设备与车辆发动机相比虽然较小，但是能够产生相当大的噪声和通过车辆结构的振动，这些噪声和振动不能够以经济有效的方式被充分地衰减。
作为一种不完全的解决方案，这种小型设备可以弹性地安装以使车辆结构隔离，和/或可以被安装于车辆结构的非常刚硬的部分，从而使得该结构抵抗噪声和振动的传递。这些解决方案不是特别有效，并且后者需要附加的材料以加强安装区域。
用于车辆的组合电池非常重，在15-30kg的范围内，并且必须以易接近的位置定位在车辆周围。典型地，电池被放置在发动机罩下面的区域中以确保在高的电流要求下设备易于接近并且与设备具有短的电连接。
电池的安装位置必须足够坚固以支撑电池的重量，并且如果邻近车辆的前部则可能需要另外加固车辆结构。适合的电池夹具需要将电池牢固地附接于车辆，所述夹具一般是具有螺钉附接件的装配式钢部件。
发明内容
本发明的目的是降低这种噪声和振动，以使得它们对于车辆的乘客来说不再明显。
根据本发明的第一方面，提供了用于车辆的小型设备的车辆电池和支架的组合，该组合还包括用于附接于车辆结构的弹性支撑件。
本发明提供了与小型设备(一般为2-5kg)相关的一般大于15kg的车辆电池的质量，以充分地增加其有效质量，该组合质量由弹性装置支撑，由此降低传递至车辆结构的噪声和振动。
优选地，小型设备和电池的质量比大于1∶3，并且优选地大于1∶5。
车辆电池用来增加必须由振动源激励的有效质量，并且由于其略微弹性的属性以及液体或凝胶形式的流体成分而被用作振动的阻尼器。
在一种实施方式中，电池和小型设备附接于托盘，并且所述弹性支撑件支承在托盘上，并且小型设备和电池可以刚性地附接于所述托盘。小型设备可以弹性地支撑在所述托盘上。此外，小型设备和电池可以并排设置。
在另一实施方式中，小型设备的支架与电池是基本刚性的，可以与电池集成在一起，并且具体地形成电池的壳体的一部分。支架可包括电池壳体。在该实施方式中，在使用中，小型设备可被直接或经由弹性隔离体间接地安装至支架。隔离体一般包括任何适合形式的一个或多个弹簧，并且可另外地结合有阻尼功能。
在一种实施方式中，小型设备位于电池的上面并且在另一实施方式中，小型设备和电池并排设置。
在另一实施方式中，用于小型设备的支架经由弹性隔离体被安装至电池。在该实施方式中，电池的支撑件或托盘还可以包括例如用于小型设备的弹性支架的支撑件。这种布置允许有第一弹性隔离体和第二弹性隔离体，即：在电池和小型设备的支架之间的隔离体，以及在组合和车辆结构之间的隔离体。
在本发明的第二方面，组合另外地包括安装在支架上的一个或多个小型设备。本发明的特别的特征在于，其允许使用不可避免的大质量电池，用于减小来自小型设备的噪声和振动级别的次要目的。
根据本发明的第三方面，提供了用于车辆的电池的刚性支撑件，该支撑件适于允许在其上安装小型设备，并且具有用于附接于车辆结构的弹性支撑件。这种刚性支撑件可以是电池托盘的形式，并且该弹性支撑件可以是任何适合类型的弹簧/阻尼器系统。
在本发明的优选实施方式中，辅助设备形成电池保持夹具的一部分或全部。
在本实施方式中，由于形成电池夹具，所以小型设备的噪声和振动必须经由电池传递至车辆结构。因此，如上文所解释的，电池本身能够用作噪声和振动的隔离体和/或阻尼器。
在一种实施方式中，小型设备安装在电池上方并且是将电池紧固于下托盘等的夹紧装置的一部分。小型设备可包括顶部框架，该顶部框架具有用于连接于电池下面的支撑结构的螺纹紧固件。
应当理解，噪声和振动的传递的有效降低允许在车辆中在发动机罩下面区域中另外安装小型设备的可能性，具体地，电池和小型设备的组合可被安装在较小刚性结构区域中，但是对于本发明来说，该区域否则是被视为不适合的，或需要通过添加材料来加固。相应地，本发明提供了节省重量和成本的可能性以及包装上的优点。
本发明还提供了经由具有电池的车辆结构隔离从小型设备传递的振动的方法，该方法包括下列步骤：经由公共的安装结构物理地关联小型设备与电池的步骤以及通过弹性隔离体将公共安装结构附接于车辆的步骤。
本发明还另外包括降低来自具有电池的车辆的电动辅助设备的噪声和振动的方法，该方法包括物理地关联小型设备与电池的步骤以及将所形成的组合弹性地安装至车辆的步骤。
根据本发明的第四方面，提供了用于本发明的第一方面的车辆电池的电池夹具，该夹具包括用于本发明的第一方面的小型设备的支架。
根据本发明的第五方面，提供了用于车辆的电池的电池夹具，该夹具包括用于车辆的辅助设备的支架。用于辅助设备的支架可包括电池夹具一部分或全部。
在一种实施方式中，所述支架和辅助设备是一体的。在另一实施方式中，所述支架和辅助设备是不可分离的。
在本发明的第六方面，组合另外包括安装在支架上或集成于支架的一个或多个辅助设备。本发明的特别的特征在于，其允许使用不可避免的大质量电池，用于减小来自辅助设备的噪声和振动级别的次要目的。
这种布置具有如下优点：能够将车辆的单个电池安装区域制造成足够坚固以能够接纳电池和辅助设备两者。典型地，辅助设备具有2-5kg范围内的质量，与电池相比，该质量相对较小。电池和辅助设备的组合质量可以例如被容纳在具有极少或没有附加的加固的车辆电池支架上。
优选地，辅助设备与电池的质量比大于1∶3，并且优选地大于1∶5。
此外，除了由于无需加强安装结构的所述一部分(否则这部分将支撑辅助设备)所对应的节省外，还节省了传统电池夹具的至少一部分质量和成本。
本发明提供了与辅助设备关联的车辆电池的一般大于15kg的质量，该组合质量优选地由弹性装置支撑，由此降低从辅助设备传递至车辆结构的噪声和振动级别。
车辆电池用于增加必须由振动源激励的有效质量，并且还由于其略微弹性的属性以及液体或凝胶形式的流体成分而被用作振动的阻尼器。
在一个实施方式中，辅助设备的支架与电池基本刚性，可以与电池集成在一起，并且具体地形成电池的壳体的一部分。支架可包括电池壳体。在该实施方式中，在使用中，辅助设备可被直接或经由弹性隔离体间接地安装至支架。隔离体一般包括任何适合形式的一个或多个弹簧，并且可另外地结合有阻尼和/或限制器，以消除辅助设备和支架的过度的相对移位。
本发明还提供了将电池夹紧至车辆的方法，并且该方法包括将辅助设备放置成抵靠电池的步骤，以及将辅助设备附接于车辆从而使电池夹在辅助设备与车辆之间的步骤。
在一种实施方式中，进一步包括将辅助设备放置在电池上的步骤。
本发明的优选实施方式包括车辆、电池和电动辅助设备，其中，辅助设备包括电池保持夹具。
在该实施方式中，借助于将辅助设备形成为电池夹具，小型设备的噪声和振动必须经由电池传递给车辆结构。因此，如上文所解释的，电池本身能够充当隔离体和/或噪声和振动的阻尼器。
在一种实施方式中，辅助设备被安装在电池上方并且是将电池紧固于车身托盘等的夹紧装置的一部分。辅助设备可包括顶部框架，该顶部框架具有用于连接于电池下面的支撑结构的螺纹紧固件。顶部框架可以预定的方式——例如通过形状配合特征的接合，使得在除附接方向以外的方向是不能相对移动的——定位在电池上。
应当理解，噪声和振动的传递的有效降低还允许在车辆中在发动机罩下面区域中另外安装辅助设备的可能性，具体地，电池和辅助设备的组合可被安装在较小刚性结构区域中，但是对于本发明来说，由于来自辅助设备的噪声和振动的传递，该区域否则是被视为不适合的。因此，本发明提供了节省重量和成本的可能性以及包装上的优点。
附图说明
现在参考附图描述本发明的几种实施方式，在附图中：
图1示意性地示出了本发明的第一实施方式的主视图。
图2示意性地示出了本发明的第二实施方式的主视图。
图3示意性地示出了本发明的第三实施方式的主视图。
图4示出了现有技术的支架。
图5示意性地示出了本发明的第四实施方式的主视图，其中，车辆结构111(典型地，车身外壳的托盘)支撑电池。
具体实施方式
在附图中，尺寸是说明性的并且不应该被视作任何特定安装的代表。此外，为了更好地解释本发明，放大了某些尺寸。
图4示出了车辆的典型的现有布置，在该车辆中，车辆结构(11)(典型地，车身外壳)支撑电池(12)和小型设备(13)。电池和小型设备不相邻，但是根据包装和修护的要求来定位——在实际中，它们可能相距非常远。
电池很重，对于内燃发动机来说在15-30kg的范围内，并且由夹具装置(未示出)牢固地安装。在混合动力或增程式车辆中，电池可能比传统的铅/酸性电池更大，并且更重。
小型设备(13)一般是压缩机、泵、调节器等，并且可以被刚性地或弹性地固定。如果可能，使用橡胶或由橡胶构成的弹性支架(14)通常用来使传递至车辆结构的噪声和振动最小化。
图1示出了第一实施方式，在该实施方式中，小型设备(13)经由公共的支架托盘(15)与电池(12)物理地关联，小型设备(13)和电池(12)经由未示出的装置刚性附接于该支架托盘(15)。
托盘(15)则又弹性地支撑在车辆结构(11)上。该构造需要该小型设备来激励组合质量，以产生显著的噪声和振动，并且在任何情况下提供能够针对所需的频率范围和幅值选择的可调弹性支架。
典型地，选择弹性支架，以确保在高速公路上驾驶的过程中托盘(15)相对于结构(11)的运动在弹性缓冲器(16)设置的限度内。然而，如果车辆在崎岖不平的地形上行驶，缓冲器可确保托盘(15)的过度移位能够被阻止。
在典型的示例中，H8电池具有大约26kg的质量，并且空气悬架泵具有4.5kg的质量。弹性支撑件(14)包括在剪切状态下运行的并且具有大约30N/mm的设计变形率的四个弹性体支架。缓冲器之间的总的自由行程大约为3-4mm。
图2图示了可替代实施方式，在该实施方式中，小型设备(13)直接地附接于电池(12)，该组合被安装在图1所示的类型的托盘(15)上(未示出缓冲器)。小型设备可被安装在侧部，或者安装在上部(虚线勾勒)，此处，其形成普通电池夹具装置(17)的一部分。后一种布置使得传统电池夹具的成本和重量能够减小。
在图3的布置中，小型设备(13)或其支架经由第二弹性支架(18)附接于托盘(或电池)。该布置提供了另外的阻尼或隔离，并且对于大约4.5kg的小型设备，该装置可由三个金属螺旋压缩弹簧构成，该弹簧具有缓冲器(未示出)之间的3-4mm的浮动和5.7N/mm的变形率。
在考虑有害频率和部件质量的情况下，弹簧速率的调节以及附加阻尼的提供是在受过良好教育的工程人员的普通技术范围内的。本发明提供了能充分降低噪声和振动的低廉的装置，能够节省车辆结构的材料和重量，并且还能够通过附加的隔离和隔音材料消除噪声和振动的稍稍昂贵的处理。
本发明还可以通过保护电池使其免于经由车辆结构传递至其的振动——例如由车辆发动机和道路悬架在关键频率下产生的那些——而增加电池的寿命。在高于20Hz的频率下，本发明特别有效。
在图1-3的实施方式中，托盘被用于物理地关联电池与小型设备，并且弹性支撑件包括四个弹性体支架。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是：弹性支撑件可以替代性地包括弹性构件以物理地连接电池和小型设备，弹性构件还用于附接至车辆结构；或者，弹性支撑件可包括布置成用于物理地连接电池和小型设备的弹性构件，并且还另外地包括用于附接于车辆结构的刚性或弹性构件。
在图5的布置中，辅助设备(113)通过形成电池夹具而与电池(112)物理地关联。该构造要求辅助设备激励组合质量以产生显著的噪声和振动，并且相应地电池能够提供对这种噪声和振动向车辆结构的传递的有效阻尼。电池很重，对于传统的内燃发动机车辆来说其在15-30kg的范围内，并且经由夹具装置(113)牢固地安装。在混合动力或增程式车辆中，电池可能比传统的铅/酸性电池更大，并且更重。
在夹具(113)上的辅助设备(115)的弹性支架可以被选择成确保在高速公路上行驶过程中，设备(115)相对于夹具(113)的移动在缓冲器(未示出)设置的限度内。然而，如果车辆在崎岖不平的地形上行驶，缓冲器可确保设备(115)的过度移位能够被阻止。
在典型示例中，H8电池具有大约26kg的质量，并且空气悬架泵具有4.5kg的质量。泵支架和电池之间的弹性支撑件可以由在剪切状态下运行且具有大约30N/mm的设计变形率的四个弹性体支架构成。缓冲器之间的总的自由行程大约为3-4mm。
在考虑有害频率和部件质量的情况下，弹簧速率的调节以及附加阻尼的提供是在受过良好教育的工程人员的普通技术范围内的。本发明提供了能充分降低噪声和振动的低廉的装置，能够节省车辆结构的材料和重量，并且还能够通过附加的隔离和隔音材料消除噪声和振动的稍稍昂贵的处理。
在混合动力车辆的情况下，当在电马达模式下运行时，电池的质量能够非常显著地降低噪声和振动向乘客舱的传递。
应当理解，辅助设备能够采用任何适当的形式和形状。例如，薄饼状可更适于利用电池的几乎整个上表面，同时使组件的附加高度最小化。可以改变电池的比例以容纳辅助设备的附加高度。
辅助设备的支架(113)典型地被完全集成，从而使得例如设备的体部或壳体是支架。在这种布置中，支架因此可能不能被单独地识别，而是壳体的附加功能。
在混合动力的车辆中，当在电马达模式下运行时，电池的质量能够非常显著地降低噪声和振动向乘客舱的传递。

Claims (20)

1.一种车辆电池与小型设备的物理组合，所述组合包括用于附接于车辆结构的弹性支撑件。
2.根据权利要求1所述的组合，其中，所述小型设备与电池物理接触。
3.根据权利要求1或2所述的组合，其中，所述小型设备包括电池夹具。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合，其中，所述小型设备位于所述电池上面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合，其中，所述小型设备是电动泵。
6.一种结合有根据权利要求1-5中任一项所述的组合的车辆。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述组合经由所述弹性支撑件直接附接于车身外壳。
8.一种减小来自具有电池的车辆的辅助设备的噪声和振动的方法，所述方法包括如下步骤：将所述小型设备与电池物理地关联；以及将所述小型设备与电池的组合弹性地安装于车辆。
9.用于权利要求1的车辆电池的电池夹具，所述夹具包括用于权利要求1的小型设备的支架。
10.一种用于车辆电池的电池夹具，所述夹具包括用于所述车辆的辅助设备的支架。
11.根据权利要求10所述的夹具，其中，所述支架适于位于所述电池上面。
12.根据权利要求10或11所述的夹具，其中，所述支架包括所述辅助设备。
13.根据权利要求12所述的夹具，其中，所述支架与辅助设备弹性地联接。
14.根据权利要求12或13所述的夹具，其中，所述辅助设备包括电动泵。
15.根据权利要求12、13或14所述的夹具与车辆电池的组合。
16.根据权利要求15所述的组合，其中，所述辅助设备和电池具有1∶5或更大的质量比。
17.根据权利要求15或16所述的组合，其中，所述辅助设备位于所述电池上面。
18.根据权利要求15、16或17所述的组合，其中，所述辅助设备与所述电池是形状配合的。
19.一种结合有根据权利要求15-18中任一项所述的组合的车辆。
20.一种将电池夹紧在车辆中的方法，包括如下步骤：将辅助设备放置成抵靠所述电池；以及将所述辅助设备附接于所述车辆，从而将所述电池夹在所述辅助设备与所述车辆之间。
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