CN103148158B - 基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，包括壳体、橡胶主簧、连接杆和橡胶底膜，所述橡胶主簧与橡胶底膜之间设置有解耦器，所述连接杆上靠近解耦器的位置处固定设置有励磁极板，该励磁极板的内部缠绕有励磁线圈；所述解耦器上与励磁极板相对应的位置处设置有挤压极板，所述挤压极板与励磁极板之间形成挤压阻尼通道，该挤压阻尼通道内部充满磁流变液。本发明的发动机磁流变液压悬置采用挤压模式，通过在连接杆上设置励磁极板与解耦器上的挤压极板组成挤压阻尼通道，以提高悬置的隔振能力。另外，挤压模式能在满足最大输出阻尼力的同时增加阻尼力的可调范围。

Description

基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置

技术领域

本发明涉及隔振装置，特别涉及一种汽车发动机悬置系统的磁流变液压悬置。

背景技术

磁流变液压悬置的原理是在外加磁场作用下，磁流变液粘度、塑性随磁场强度变化而发生变化，使磁流变液压悬置的输出阻尼力改变，并且响应迅速、过程连续、可逆。从而使发动机的振动衰减，该外加磁场的磁场强度可通过励磁线圈中施加电流加以控制。

现有的汽车发动机隔振系统磁流变悬置一般由壳体、橡胶主簧、磁芯、橡胶底膜及密封件构成，现有的汽车发动机隔振系统磁流变悬置一般存在以下几点不足：1)传统磁流变液压悬置大多为剪切、流动模式或者剪切和流动混合模式，由于发动机振动幅值相对较小，悬置的阻尼力可调性范围比较差，限制了悬置系统的隔振效果；2)由于磁流变液粘度比较大，磁流变液压悬置在高频下的动态硬化现象更为突出，传统磁流变液压悬置大多没考虑利用解耦膜及惯性通道的设置缓解这一现象。

因此，为克服上述缺点，本专利提出了一种基于挤压模式的磁流变液压悬置，在保证阻尼可调范围的情况下，拓宽了磁流变液压悬置隔振频率范围，同时，也保证了其工作可靠，结构简单，避免漏液且便于注液等。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，该悬置通过挤压模式设计，达到增加悬置的阻尼力可调范围的目的；通过设置解耦膜、惯性通道解耦，来拓宽悬置的隔振频率范围的目的。解决了传统磁流变液压悬置的阻尼力可调性范围差，高频动态硬化现象突出的问题。另外，本发明的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置中增加了过载保护橡胶块，避免了因发动机启动、加速产生的大振幅冲击造成的损坏，提高了悬置的工作可靠性。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，包括顶端开口的壳体、设置并封堵于壳体顶端开口处的橡胶主簧，贯穿设置于所述橡胶主簧上的连接杆和设置于壳体内侧底部的橡胶底膜，所述橡胶主簧与橡胶底膜之间形成密闭的充满磁流变液的第一腔室，所述第一腔室中设置有解耦器，该解耦器将所述第一腔室分隔成上、下两个部分；所述第一腔室中还设置有励磁极板和挤压极板，所述励磁极板的内部缠绕有励磁线圈，所述励磁极板与挤压极板相对设置形成挤压阻尼通道；所述连接杆的一端伸入到所述第一腔室中与挤压阻尼通道一侧的励磁极板或挤压极板固定连接，挤压阻尼通道另一侧的挤压极板或励磁极板固定在所述解耦器上。

进一步，所述由解耦器分隔而成的上、下两个腔室中各设置有一个励磁极板；所述解耦器的上、下两面对应励磁极板的位置处各设置有一个挤压极板，所述位于上部腔室中的励磁极板与挤压极板之间以及位于下部腔室中的励磁极板与挤压极板之间各形成一个挤压阻尼通道。

进一步，所述位于解耦器上、下两面的挤压极板之间设置有用以避免上、下两个挤压阻尼通道内部磁场之间耦合的隔磁材料。

进一步，所述连接杆包括贯穿解耦器及挤压极板的极板螺纹杆，所述极板螺纹杆的两端分别与上、下两个励磁极板固定连接。

作为上述技术方案的替换方案，所述解耦器的中部设置有由上、下两块挤压极板扣合形成的充满磁流变液的第二空腔，所述第二空腔内部设置有所述励磁极板，该励磁极板与上、下两块挤压极板之间各形成一个挤压阻尼通道。

进一步，所述解耦器包括过载保护橡胶块和碗型解耦膜，所述过载保护橡胶块的内侧由上、下两块挤压极板，通过销固定；所述壳体内部的侧壁上设置有上夹板和下夹板，所述过载保护橡胶块的外侧由上夹板、下夹板夹紧固定。

进一步，所述过载保护橡胶块上、下分别安装了碗型解耦膜，所述上、下解耦膜的碗口相对，所述解耦膜内侧由上、下两块挤压极板，加紧固定，解耦膜外侧由上夹板和下夹板加紧固定；所述解耦膜上设置有解耦膜孔，过载保护橡胶块上设置有惯性通道。

进一步，所述壳体包括上支座和底座，所述上支座和底座的内侧各带有一个台阶面，所述底座的台阶面上设置有环形凹槽，所述下夹板将橡胶底膜的上部压紧在底座台阶面上的环形凹槽内；所述上支座的下端面与底座的上端面各设置有一圈垂直于壳体轴线向外突出的边缘形成用以固定连接上支座与底座的法兰；所述底座的底部设置有通气孔用于将橡胶底膜的一侧与大气相通。

进一步，所述下夹板与上支座、底座配合面上设置有密封环。

进一步，所述橡胶主簧上还设置有加强块，所述加强块上设置有注液排气孔和导线孔，所述连接杆上端通过加强块的中心螺纹与加强块固定连接。

本发明的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置具有以下有益效果：

1)本发明的发动机磁流变液压悬置采用挤压模式结构，通过在连接杆上设置励磁极板与解耦器上的挤压极板组成挤压阻尼通道，以提高悬置的隔振能力。当发动机振动时带动励磁极板上下振动，促使阻尼通道宽度发生变化，阻尼通道宽度越小，阻尼力越大；由于发动机振动幅值相对较小，挤压模式能在满足最大输出阻尼力的同时增加阻尼力的可调范围；

2)所述上、下挤压极板由隔磁材料隔开，避免了挤压阻尼通道之间的磁路耦合；

3)所述过载保护橡胶块具有一定的刚度，当悬置振动幅值小于挤压阻尼通道宽度时，过载保护橡胶块起到对挤压极板的支撑作用，保证挤压阻尼通道输出可靠的可控阻尼力；当悬置振幅过大，励磁极板与挤压极板发生直接接触，过载保护橡胶块产生一定的弹性变形，避免了励磁极板与挤压极板之间冲击过大损坏零部件，提高了悬置的工作安全性和可靠性。

4)在过载保护橡胶块上设置惯性通道，并在过载保护橡胶块上下分别安装碗型解耦膜。当低频振动时，解耦膜变形大，惯性通道与解耦膜孔封闭，有利于悬置输出较大阻尼；当高频振动时，惯性通道和解耦膜孔打开，缓解悬置高频硬化现象，拓宽了悬置隔振频率范围。

5)采用兼有注液和排气两种功能的大直径孔结构作为注液排气孔，简化悬置的结构，密封性能更好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明实施例1的如图1中所示A-A剖切面示意图；

图3为本发明实施例1的挤压极板与解耦器封装示意图；

图4为本发明实施例1的上部励磁极板仰视图；

图5为本发明实施例1的下部励磁极板俯视图；

图6为本发明实施例2的如图1中所示A-A剖切面示意图；

图7为本发明实施例2的挤压极板与解耦器封装示意图；

图8为本发明实施例3的如图1中所示A-A剖切面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1至8所示：本发明的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，包括顶端开口的壳体、设置并封堵于壳体顶端开口处的橡胶主簧18、贯穿设置于所述橡胶主簧18上的连接杆15和设置于壳体内侧底部的橡胶底膜33，所述橡胶主簧18与橡胶底膜33之间形成密闭的充满磁流变液的第一腔室，所述第一腔室中设置有解耦器，该解耦器将所述第一腔室分隔成上、下两个部分，所述第一腔室中还设置有励磁极板和挤压极板，所述励磁极板的内部缠绕有励磁线圈2，所述励磁极板与挤压极板相对设置形成挤压阻尼通道；所述连接杆15的一端伸入到所述第一腔室中与挤压阻尼通道一侧的励磁极板或挤压极板固定连接，挤压阻尼通道另一侧的挤压极板或励磁极板固定在所述解耦器上。

所述壳体包括上支座19和底座36，壳体内部的侧壁上设置有上夹板9和下夹板4，所述上支座19和底座36的内侧各带有一个台阶面，所述底座36的台阶面上设置有环形凹槽，所述下夹板4将橡胶底膜33的上部压紧在底座36台阶面上的环形凹槽内，设置环形凹槽可以提高橡胶底膜33与底座36之间的密封性，进而防止出现漏液事故；所述上支座19的下端面与底座36的上端面各设置有一圈垂直于壳体轴线向外突出的边缘形成用以固定连接上支座19与底座36的法兰。当然，所述上支座19的下端与底座36的上端还可以通过螺纹连接；所述下夹板4与上支座19、底座36配合面上设置有密封环6，设置密封环6可防止腔室中磁流变液体从壳体中溢出；所述底座36底部设置有通气孔34，橡胶底膜33与磁流变液35未接触的一面与大气相通。所述底座36的底部还设置有用于悬置安装的螺纹孔32。上述壳体连接结构具有结构简单、安装方便等优点。

所述橡胶主簧18上设置有加强块16，橡胶主簧18通过硫化工艺将上支座19和加强块16固定粘接，所述加强块16上设置有注液排气孔13和导线孔17，采用兼有注液和排气两种功能的大直径孔结构作为注液排气孔，简化了悬置的结构，改善了密封性能。所述连接杆15上端通过加强块16的中心螺纹与加强块16固定连接，连接杆15顶部露出悬置部分设置有一定长度的螺纹，用于与发动机连接。

当发动机振动时带动连接杆15及励磁极板上下振动，进而带动励磁极板与挤压极板之间的挤压阻尼通道宽度发生变化，当挤压阻尼通道的间隙越小时，磁流变液压悬置输出阻尼力越大；励磁线圈2缠绕在励磁极板内，调节励磁电流大小，使挤压阻尼通道里面的磁流变液体粘度发生变化，从而在一定范围内可以连续调节磁流变液压悬置的输出阻尼力，在宽频范围内有效地衰减发动机振动。本发明的发动机磁流变液压悬置通过在连接杆上设置励磁极板与解耦器上的挤压极板组成挤压阻尼通道，以提高悬置的隔振能力。由于发动机振动幅值相对较小，挤压模式能在满足最大输出阻尼力的同时增加阻尼力的可调范围。

作为上述技术方案的进一步改进，所述解耦器包括碗型解耦膜10和具有一定刚度的过载保护橡胶块7，所述过载保护橡胶块7的内侧由上、下两个挤压极板通过销27固定，过载保护橡胶块7的外侧由上夹板9、下夹板4夹紧固定，过载保护橡胶块7中部惯性通道8周向分布。当悬置振动幅值小于挤压阻尼通道间隙时，过载保护橡胶块7支撑挤压极板，保证挤压极板与励磁极板之间的挤压阻尼通道输出可靠的可控阻尼力；当悬置振幅过大，挤压极板与励磁极板发生直接接触，过载保护橡胶块7将产生一定的弹性变形，从而避免了极板之间冲击过大损坏零部件；所述过载保护橡胶块7上、下分别安装所述碗型解耦膜10，所述上、下解耦膜10的碗口相对，所述解耦膜10内侧由上、下两个挤压极板加紧固定，解耦膜10外侧由上夹板9、下夹板4加紧固定；所述解耦膜10上沿周向设置有解耦膜孔23，所述解耦膜孔23与惯性通道8交错布置，当低频大振幅激振时解耦膜10变形较大，解耦膜孔23处于“关闭”状态，同时“关闭”惯性通道8，保证挤压阻尼通道输出较大的可控阻尼力，衰减发动机低频的大振幅振动，在高频小振幅激振时解耦膜10变形较小，解耦膜孔23处于“开启”状态，同时“开启”惯性通道8，缓解了磁流变液压悬置高频下的动态硬化现象，提高悬置的高频隔振性能，拓宽了悬置隔振频率范围。

为使得上述技术方案更加清楚，以下将列举两种更为具体的实施方式：

实施例1一种带有双励磁极板结构的发动机磁流变液压悬置

具体地，如图1-5所示，所述由解耦器分隔而成的上、下两个腔室中各设置有一个励磁极板；所述解耦器的上、下两面对应励磁极板的位置处各设置有一个挤压极板，所述位于上部腔室中的励磁极板12与挤压极板11之间以及位于下部腔室中的励磁极板1与挤压极板5之间各形成一个挤压阻尼通道。所述位于解耦器上、下两面的挤压极板之间设置有用以避免上、下两个挤压阻尼通道内部磁路耦合的隔磁材料28；所述过载保护橡胶块7与隔磁材料28硫化在一起，并安装在上下解耦膜10之间，将隔磁材料28与过载保护橡胶块7硫化在一起，以便于过载保护橡胶块7的固定；所述连接杆15包括贯穿解耦器及挤压极板的极板螺纹杆29，所述连接杆15靠近上部励磁极板12的一端设有内螺纹和阶梯台，阶梯台顶住上部励磁极板12的上端面，连接杆15下端通过内螺纹与极板螺纹杆29连接将上部励磁极板12固定，所述极板螺纹杆29下端为外螺纹和阶梯台，阶梯台顶住下部励磁极板1的上端面，下端面用螺母固定。

所述上部励磁极板12与下部励磁极板1上靠近挤压极板一侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽用于绕制励磁线圈，该励磁线圈由绝缘材料3、25密封。所述下部励磁极板1的环形凹槽内侧设置有横向导线槽30，极板螺纹杆29上设置有垂向导线槽31，上部励磁极板12的环形凹槽内侧设置有横向导线槽22和垂向导线孔21，连接杆15下端设置垂向导线槽20，加强块上设置了导线孔17，该导线孔17孔口采用环氧树脂进行密封。所述下部励磁极板1导线由横向导线槽30引入极板螺纹杆29上的垂向导向槽31，再引入上部励磁极板12横向导线槽22，并与上部励磁极板12导线一起引入上部励磁极板12的垂向导线孔21中，最后经由连接杆15上的垂向导线槽20及固定块上的导线孔17引出悬置体外，在导线孔17外用环氧聚酯密封。所述励磁线圈导线通过上述引线设置可以达到最大的使用寿命及最好的密封度。

本实施例中，所述位于上部腔室中的励磁极板12与挤压极板11之间以及位于下部腔室中的励磁极板1与挤压极板5之间形成双挤压模式磁流变液压悬置，为补偿悬置承受静载引起的垂向位移变化，上部腔室中的励磁极板12与挤压极板11之间的初始设计间隙比下部腔室中的励磁极板1与挤压极板5之间的间隙大。采用双挤压模式结构，设置上下两块励磁极板，每块励磁极板上均安装一套励磁线圈，当发动机振动时带动连接杆及上下励磁极板上下振，使得挤压阻尼通道宽度发生变化，阻尼通道宽度越小，阻尼力越大；由于发动机振动幅值相对较小，挤压模式能在满足最大输出阻尼力的同时增加阻尼力的可调范围，提高了悬置的隔振能力。

实施例2一种带有单励磁极板结构的发动机磁流变液压悬置

作为实施例1的替换方案，如图6所示，所述解耦器的中部设置有充满磁流变液的第二腔室37，所述第二腔室37的顶部和底部由所述挤压极板构成，所述励磁极板38设置于该第二腔室37的内部，所述位于第二腔室37顶部的挤压极板上设置有通孔，所述连接杆15从该通孔伸入至第二腔室37内部与励磁极板38固定连接。所述励磁极板的上、下表面与位于第二腔室37顶部的挤压极板39和位于底部的挤压极板40之间各形成一个挤压阻尼通道。所述过载保护橡胶块7及上下解耦膜10的外部边缘由上夹板9和下夹板4夹紧固定，所述过载保护橡胶块7及上下解耦膜10的内部边缘由第二腔室37顶部挤压极板39与底部挤压极板40夹紧并通过销钉固定。本实施例中所述单励磁极板结构的发动机磁流变液压悬置，其结构更为简单，连接更加紧靠，而且能够达到与带有双励磁极板结构的发动机磁流变液压悬置相同的技术效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接杆15内设置有纵向导线孔41，所述固定块上设置有横向导线孔42，所述励磁极板38上的励磁线圈导线经由上述导线孔引出至悬置外部并用环氧聚酯密封。本实施例中所述励磁线圈的导线连接结构更加简单，因为励磁线圈的导线设置于固定块与连接杆的内部，而且固定块与连接杆为刚性体，在振动过程中形变很小，所以导线的使用寿命更长。

实施例3另一种带有单励磁极板结构的发动机磁流变液压悬置

作为实施例1或2的替换方案，如图8所示，所述解耦器的中部固定设置有励磁极板43，该励磁极板43的中部设置有允许连接杆15从中通过的通孔；所述由解耦器分隔而成的上、下两个腔室中各设置有一个挤压极板44、45，所述位于解耦器上部的挤压极板44与励磁极板43之间、位于解耦器下部的挤压极板45与励磁极板43之间各形成一个充满磁流变液的挤压阻尼通道；所述上、下两块挤压极板44、45固定连接在连接杆15上；所述解耦器包括过载保护橡胶块7和碗型解耦膜10，所述过载保护橡胶块7上、下分别安装了碗型解耦膜10，所述上、下碗型解耦膜10的碗口相对，所述过载保护橡胶块7与上、下碗型解耦膜10的内侧与励磁极板43的边缘通过销固定连接；所述过载保护橡胶块7与上、下碗型解耦膜10的外侧由上夹板9、下夹板4夹紧固定；所述解耦膜10上设置有解耦膜孔23，过载保护橡胶块7上设置有惯性通道8；所述励磁极板43、过载保护橡胶块7及与过载保护橡胶块7相接触的壳体上设置有贯通三者的横向导线孔46，该横向导线孔46用于将励磁极板43上励磁线圈2的导线引出到壳体外部。本实施中所述悬置，其挤压极板44、45随连接杆15上下振动，而励磁极板43相对静止，上述设置不但可以延长励磁极板43及其上导线的使用寿命，而且简化了悬置的结构，进而降低了悬置的制造成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，包括顶端开口的壳体、设置并封堵于壳体顶端开口处的橡胶主簧(18)，贯穿设置于所述橡胶主簧(18)上的连接杆(15)和设置于壳体内侧底部的橡胶底膜(33)，所述橡胶主簧(18)与橡胶底膜(33)之间形成密闭的充满磁流变液的第一腔室，所述第一腔室中设置有解耦器，该解耦器将所述第一腔室分隔成上、下两个部分，其特征在于：所述第一腔室中还设置有励磁极板和挤压极板，所述励磁极板的内部缠绕有励磁线圈(2)，所述励磁极板与挤压极板相对设置形成挤压阻尼通道；所述连接杆(15)的一端伸入到所述第一腔室中与挤压阻尼通道一侧的励磁极板或挤压极板固定连接，挤压阻尼通道另一侧的挤压极板或励磁极板固定在所述解耦器上，所述由解耦器分隔而成的上、下两个腔室中各设置有一个励磁极板；所述解耦器的上、下两面对应励磁极板的位置处各设置有一个挤压极板，所述位于上部腔室中的励磁极板与挤压极板之间以及位于下部腔室中的励磁极板与挤压极板之间各形成一个挤压阻尼通道。

2.根据权利要求1所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述位于解耦器上、下两面的挤压极板之间设置有用以避免上、下两个挤压阻尼通道内部磁场之间耦合的隔磁材料(28)。

3.根据权利要求2所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述连接杆(15)包括贯穿解耦器及挤压极板的极板螺纹杆(29)，所述极板螺纹杆(29)的两端分别与上、下两个励磁极板固定连接。

4.根据权利要求1所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述解耦器的中部设置有由上、下两块挤压极板扣合形成的充满磁流变液的第二空腔，所述第二空腔内部设置有所述励磁极板，该励磁极板与上、下两块挤压极板之间各形成一个挤压阻尼通道。

5.根据权利要求3或4所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述解耦器包括过载保护橡胶块(7)和碗型解耦膜(10)，所述过载保护橡胶块(7)的内侧由上、下两块挤压极板(11，5)通过销(27)固定；所述壳体内部的侧壁上设置有上夹板(9)和下夹板(4)，所述过载保护橡胶块(7)的外侧由上夹板(9)、下夹板(4)夹紧固定。

6.根据权利要求5所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述过载保护橡胶块(7)上、下分别安装了碗型解耦膜(10)，所述上、下解耦膜(10)的碗口相对，所述解耦膜(10)内侧由上、下两块挤压极板(11，5)加紧固定，解耦膜(10)外侧由上夹板(9)和下夹板(4)加紧固定；所述解耦膜(10)上设置有解耦膜孔(23)，过载保护橡胶块(7)上设置有惯性通道(8)。

7.根据权利要求6所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述壳体包括上支座(19)和底座(36)，所述上支座(19)和底座(36)的内侧各带有一个台阶面，所述底座(36)的台阶面上设置有环形凹槽，所述下夹板(4)将橡胶底膜(33)的上部压紧在底座(36)台阶面上的环形凹槽内；所述上支座(19)的下端面与底座(36)的上端面各设置有一圈垂直于壳体轴线向外突出的边缘形成用以固定连接上支座(19)与底座(36)的法兰；所述底座(36)的底部设置有通气孔(34)用于将橡胶底膜(33)的一侧与大气相通。

8.根据权利要求7所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述下夹板(4)与上支座(19)、底座(36)配合面上设置有密封环(6)。

9.根据权利要求8所述的基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置，其特征在于：所述橡胶主簧(18)上还设置有加强块(16)，所述加强块(16)上设置有注液排气孔(13)和导线孔(17)，所述连接杆(15)上端通过加强块(16)的中心螺纹与加强块(16)固定连接。