CN106763416A - 一种刚度可调汽车悬置系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刚度可调汽车悬置系统，该悬置系统包括三个刚度可调悬置、一个ECU、两个液压油泵、两个直流电机、一个液压油箱、三个气压传感器和六个二位二通电磁阀，刚度可调悬置包括上吊耳、下吊耳、导向柱、工作缸盖、工作缸体、工作缸底、管形活塞盖和管形活塞体，工作缸盖、工作缸体和工作缸底座组成工作缸，管形活塞盖和管形活塞体组成管形活塞；工作缸盖、工作缸体、管形活塞盖和导向柱之间的空腔形成高压气室，管形活塞腔与高压气室相通；管形活塞与工作缸之间的密闭空间形成环形腔，管形活塞腔与环形腔通过单向球阀相通。该悬置系统能根据悬置内高压气室气压的高低独立自动地调节各悬置的刚度。

Description

一种刚度可调汽车悬置系统

技术领域

本发明涉及一种刚度可调汽车悬置系统，属于汽车振动控制领域。

技术背景

为了改善汽车动力总成的振动情况，现代汽车动力总成中安装了悬置系统，在5~20Hz的低频范围内，为了有效衰减动力总成系统工作中产生的不平衡惯性力和力矩引起的低频大振幅的振动，一个理想的动力悬置系统需具有高刚度大阻尼的特性；在20Hz以上的高频小振幅的激励下，理想的悬置系统需具有低刚度小阻尼的特性。

传统动力总成橡胶悬置的刚度要么设计的很大，要么设计的很小，其刚度是不可变的，刚度大时对低频有利，不利于高频隔振，刚度小时有利于振动隔离，不利于低频防止冲击。

因此，可以根据悬置内气压的情况，确定向悬置内增加或释放液压油液来改变悬置内气压进而改变悬置的刚度，以此更好的控制动力总成系统的振动。

发明内容

本发明目的在于，提出一种刚度可调汽车悬置系统，改善和控制动力总成系统的振动，提高汽车乘坐舒适性。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种刚度可调汽车悬置系统，包括三个刚度可调悬置、一个ECU、两个液压油泵、两个直流电机、一个液压油箱、三个气压传感器和六个二位二通电磁阀，其中刚度可调悬置包括上吊耳、下吊耳、导向柱、工作缸盖、工作缸体、工作缸底座、管形活塞盖和管形活塞体，其特征在于，上吊耳与动力总成系统上的支架铰接，下吊耳与副车架铰接，工作缸盖、工作缸体和工作缸底座组成工作缸，管形活塞盖和管形活塞体组成管形活塞，管形活塞沿着工作缸轴向上下滑动，导向柱对管形活塞的运动起导向作用；所述工作缸盖上嵌有密封环，工作缸盖与工作缸体上端固定连接形成静密封，工作缸底座上嵌有密封环，工作缸底座与工作缸体下端固定连接形成静密封；所述管形活塞盖与管形活塞体上端固定连接，管形活塞盖上嵌有活塞环，管形活塞盖与工作缸体内侧形成动密封，管形活塞体上嵌有活塞环，管形活塞体与工作缸底座形成动密封；所述导向柱与管形活塞盖形成动配合并穿出，导向柱的顶端与工作缸盖固定连接，下端与螺母连接，管形活塞盖与导向柱动配合处嵌有导向套；所述工作缸盖、工作缸体、管形活塞盖和导向柱之间的空腔形成高压气室，里面充有高压氮气，管形活塞腔内充满液压油液，管形活塞盖上均匀布有四个连通孔，使高压气室与管形活塞腔常通，气体与液压油液之间没有任何隔离装置；所述管形活塞与工作缸之间的密闭空间形成环形腔，管形活塞体右侧布置有一个单向球阀Ⅰ，管形活塞体左侧开有一个凹槽，凹槽内布置有一个单向球阀Ⅱ；所述工作缸盖右侧开有一个进油口，左侧开有一个气压传感器安装孔；所述管形活塞体底端开有一个出油口。

本发明给出的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，动力总成系统的右侧、左侧和后侧分别布置一个刚度可调悬置，每个悬置的上端气压传感器安装孔处布置一个气压传感器，气压传感器用于检测高压气室内的气压并将气压信号传输给ECU；悬置的进油口与二位二通电磁阀的出油通道相连，二位二通电磁阀的进油通道通过液压软管与液压油泵的出油口相连，液压油泵的进油口与液压油箱相连，液压油泵还连接有直流电机，直流电机受ECU的控制；悬置的出油口与二位二通电磁阀的进油通道相连，二位二通电磁阀的出油通道与另一个液压油泵的进油口相连，液压油泵的出油口与液压油箱相连，液压油泵还与另一个直流电机相连，直流电机与ECU相连接受ECU的指令。

]本发明具有以下优点：

1.与传统动力总成橡胶悬置相比，可以根据悬置内高压气室的气压自动调节刚度。

2.每个悬置可以单独调节刚度，互不影响。

附图说明

图1为本发明中刚度可调悬置的结构示意图。

图2为刚度可调悬置的左视图。

图3为刚度可调悬置管形活塞盖的俯视图。

图4为本发明刚度可调悬置系统的连接示意图。

图1中：1、上吊耳；2、进油口；3、工作缸盖；4、密封环Ⅰ；5、管形活塞盖；6、活塞环Ⅰ；7、单向球阀Ⅰ；8、工作缸底座；9、活塞环Ⅱ；10、出油口；11、下吊耳；12、管形活塞体；13、管形活塞腔；14、螺母；15、垫圈；16、密封环Ⅱ；17、单向球阀Ⅱ；18、导向柱；19、环形腔；20、凹槽；21、工作缸体；22、高压气室；23、气压传感器安装孔；24、导向套；

图3中：25、连通孔；

图4中：26、动力总成系统；27、液压油箱；28、气压传感器；29、刚度可调悬置Ⅰ；30、二位二通电磁阀Ⅰ；31、二位二通电磁阀Ⅱ；32、液压油泵Ⅰ；33、直流电机Ⅰ；34、刚度可调悬置Ⅱ；35、ECU；36、刚度可调悬置Ⅲ；37、直流电机Ⅱ；38、液压油泵Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1、图2和图3所示,刚度可调悬置主要包括上吊耳1、下吊耳11、导向柱18、工作缸盖3、工作缸体21、工作缸底座8、管形活塞盖5和管形活塞体12，上吊耳1与动力总成系统上的支架铰接，下吊耳11与副车架铰接，工作缸盖3、工作缸体21和工作缸底座8组成工作缸，管形活塞盖5和管形活塞体12组成管形活塞，管形活塞沿着工作缸轴向上下滑动，导向柱18对管形活塞的运动起导向作用；

所述工作缸盖3上嵌有密封环Ⅰ4，工作缸盖3与工作缸体21上端固定连接形成静密封，工作缸底座8上嵌有密封环Ⅱ16，工作缸底座8与工作缸体21下端固定连接形成静密封；

所述管形活塞盖5与管形活塞体12上端固定连接，管形活塞盖5上嵌有活塞环Ⅰ6，管形活塞盖5与工作缸体21内侧形成动密封，管形活塞体12上嵌有活塞环Ⅱ9，管形活塞体12与工作缸底座8形成动密封；

所述导向柱18与管形活塞盖5形成动配合并穿出，导向柱18的顶端与工作缸盖3固定连接，下端连接有螺母14和垫圈15，这样连接是为了限制拉伸的行程，保证悬置在拉伸行程中安全可靠的工作，管形活塞盖5与导向柱18动配合处嵌有导向套24；

所述工作缸盖3、工作缸体21、管形活塞盖5和导向柱18之间的空腔形成高压气室22，里面充有高压氮气，管形活塞腔13内充满液压油液，管形活塞盖5上均匀布有四个连通孔25，高压气室22与管形活塞腔13常通，气体与液压油液之间没有任何隔离装置；

所述管形活塞与工作缸之间的密闭空间形成环形腔19，管形活塞体12右侧布置有一个单向球阀Ⅰ7，管形活塞体12左侧开有一个凹槽20，凹槽20内布置有一个单向球阀Ⅱ17，由于受到汽车动力总成激励，工作缸和管形活塞有相对运动，当刚度可调悬置处于拉伸行程，工作缸相对管形活塞向上运动时，工作缸底座可能会遮挡住左侧单向球阀，使左侧单向球阀的正常工作受到影响，环形腔内的液压油液无法流向管形活塞腔，因此在左侧单向球阀处开一个凹槽，即使悬置拉伸距离长也不会阻碍油液流入管形活塞腔；

所述工作缸盖3右侧开有一个进油口2，左侧开有一个气压传感器安装孔23，通过进油口2向悬置内注油，使气体体积减小，气体压强增大，从而提高悬置刚度；

所述管形活塞体12底端靠右侧开有一个出油口10，通过出油口10抽离悬置内的液压油液，使气体体积增大，气体压强减小，从而降低悬置刚度；

如图1和图4所示，动力总成系统26的右侧、左侧和后侧分别布置一个刚度可调悬置Ⅰ29、刚度可调悬置Ⅱ34、刚度可调悬置Ⅲ36，刚度可调悬置Ⅰ29的上端气压传感器安装孔23处布置一个气压传感器28，气压传感器28与刚度可调悬置Ⅰ29通过螺纹连接，螺纹连接也对高压气室22起到密封作用，气压传感器28检测高压气室22内的气压并将气压信号传输给ECU 35；刚度可调悬置Ⅰ29的进油口2与二位二通电磁阀Ⅱ31的出油通道相连，二位二通电磁阀Ⅱ31的进油通道通过液压软管与液压油泵Ⅰ32的出油口相连，液压油泵Ⅰ32的进油口与液压油箱27相连，液压油泵Ⅰ32还连接有直流电机Ⅰ33，直流电机Ⅰ33受ECU 35的控制；刚度可调悬置Ⅰ29的出油口10与二位二通电磁阀Ⅰ30的进油通道相连，二位二通电磁阀Ⅰ30的出油通道与液压油泵Ⅱ38的进油口相连，液压油泵Ⅱ38的出油口与液压油箱27相连，液压油泵Ⅱ38还与直流电机Ⅱ37相连，直流电机Ⅱ37与ECU 35相连并接受ECU 35的指令。

工作过程：

当刚度可调悬置Ⅰ29工作时，工作缸向下运动为压缩行程，高压气室22容积缩小，氮气被压缩，管形活塞腔13内的液压油油压升高，此时单向球阀Ⅱ17关闭，迫使一部分油液推开管形活塞体12右侧的单向球阀Ⅰ7流入容积增大的环形腔19内；工作缸向上运动为拉伸行程，高压气室22的容积增大，管形活塞腔13的液压油油压下降，环形腔19容积缩小油压升高，此时单向球阀Ⅰ7关闭，环形腔19内部油液推开管形活塞体12左侧的单向球阀Ⅱ17流入管形活塞腔13，单向球阀Ⅰ7和单向球阀Ⅱ17保证了刚度可调悬置Ⅰ29具备阻尼力来衰减振动；当悬置未受动力总成系统26激励时高压气室22内的气压值为p0，当动力总成系统26启动时，悬置受到动力总成系统26的激励，在压缩行程中，工作缸相对管形活塞向下运动h1距离，此时高压气室22内的气压值升高为p1，工作缸继续向下运动h2距离，此时高压气室22内的气压值升高为p2，气压传感器28检测动力总成系统26启动后5秒时间内的气压变化，动力总成系统26振动周期短，因此5秒时间内会经历多个振动周期，ECU 35接收气压信号并记录下这段时间内动力总成系统26每个振动周期内气压的最大值，对这些最大气压值取平均值，当最大气压平均值大于p2值时，此时动力总成系统26的振动为低频大振幅的振动，需要提高刚度可调悬置Ⅰ29的刚度，ECU 35确定对刚度可调悬置Ⅰ29内注油，ECU 35控制直流电机Ⅰ33通电，直流电机Ⅰ33驱动液压油泵Ⅰ32工作，同时ECU 35控制二位二通电磁阀Ⅱ31通电打开，液压油箱27内的油液被注入到刚度可调悬置Ⅰ29内，管形活塞腔13内的油液挤压高压气室22内的氮气，气压升高，从而提高了刚度可调悬置Ⅰ29的刚度，在注油的同时气压传感器28一直检测着高压气室22的气压，ECU 35接收气压信号并记录下每个振动周期的最大气压，每隔1秒时间ECU 35计算前5秒时间段内最大气压平均值，如果最大气压平均值在p0和p1之间，直流电机Ⅰ33停止工作，二位二通电磁阀Ⅱ31关闭，液压油泵Ⅰ32停止向刚度可调悬置Ⅰ29中供油；当动力总成系统26启动后5秒时间内高压气室22的最大气压平均值小于p1且大于p0时，此时动力总成系统26的振动为高频小振幅振动，需要减小刚度可调悬置Ⅰ29的刚度，ECU 35确定对刚度可调悬置Ⅰ29放油，ECU 35控制直流电机Ⅱ37通电，直流电机Ⅱ37驱动液压油泵Ⅱ38工作，同时ECU 35控制二位二通电磁阀Ⅰ30通电打开，刚度可调悬置Ⅰ29内油液被抽回到液压油箱27内，管形活塞腔13内的油液减少，高压气室22内的气压也降低，刚度可调悬置Ⅰ29刚度减小，在放油的同时气压传感器28一直检测着高压气室22的气压，ECU35接收气压信号并记录下每个振动周期的最大气压，每隔1秒时间ECU 35计算前5秒时间段内最大气压平均值，如果最大气压平均值在p0和p1之间，直流电机Ⅱ37停止工作，二位二通电磁阀Ⅰ30关闭，液压油泵Ⅱ38停止从刚度可调悬置Ⅰ29中放油。

值得提出的是：

这里只具体说明了刚度可调汽车悬置系统中刚度可调悬置Ⅰ29与其它部件间的连接顺序和工作过程，其余两个悬置与其它部件间的连接顺序和工作过程与第一个悬置相同；

刚度可调汽车悬置系统中的三个悬置单独受ECU 35控制，可以单独调节刚度。

除上述实施例外，本发明刚度可调汽车悬置系统还可以通过向悬置内注油或放油调节悬置刚度来改变动力总成系统的固有频率。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

另外，本发明并不局限于上述实施方式，能实现本发明目的范围内的变形、改进也包含于本发明。

Claims (8)

1.一种刚度可调汽车悬置系统，包括三个刚度可调悬置、一个ECU、两个液压油泵、两个直流电机、一个液压油箱、三个气压传感器和六个二位二通电磁阀，其中刚度可调悬置包括上吊耳、下吊耳、导向柱、工作缸盖、工作缸体、工作缸底座、管形活塞盖和管形活塞体，其特征在于，所述上吊耳与动力总成系统上的支架铰接，下吊耳与副车架铰接；工作缸盖、工作缸体和工作缸底座组成工作缸；管形活塞盖和管形活塞体组成管形活塞，管形活塞沿着工作缸轴向上下滑动，导向柱对管形活塞的运动起导向作用；所述工作缸盖、工作缸体、管形活塞盖和导向柱之间的空腔形成高压气室，里面充有高压氮气，管形活塞腔内充满液压油液，管形活塞腔与高压气室相通；所述管形活塞与工作缸之间的密闭空间形成环形腔，管形活塞腔与环形腔通过单向球阀相通。

2.如权利要求1所述的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，所述管形活塞盖上均匀分布有四个连通孔，使管形活塞腔与高压气室相通，气体与液压油液之间没有任何隔离装置。

3.如权利要求1所述的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，所述刚度可调悬置未受汽车动力总成激励时管形活塞腔内的液压油液液面高过管形活塞盖。

4.如权利要求1所述的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，所述管形活塞体左右两侧分别布置有一个单向球阀，当刚度可调悬置被压缩时，工作缸相对管形活塞向下运动，管形活塞腔内的液压油液被挤压压强升高，环形腔容积增大，管形活塞腔内油液推开右侧单向球阀流入环形腔，此时左侧单向球阀关闭；当刚度可调悬置被拉伸时，工作缸相对管形活塞向上运动，环形腔容积减小液压油液被挤压压强升高，管形活塞腔内油液压强降低，环形腔内油液推开左侧单向球阀流入管形活塞腔，此时右侧单向球阀关闭。

5.如权利要求1所述的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，所述管形活塞体左侧开有一个凹槽，凹槽的上边缘与管形活塞盖的下边缘在同一水平线，单向球阀位于凹槽内。

6.如权利要求1所述的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，所述气压传感器检测刚度可调悬置高压气室的气压值，气压传感器将气压信号传给ECU，ECU接收气压信号并记录下来，动力总成系统启动后ECU取5s时间内最大气压的平均值，ECU根据最大气压平均值来确定对刚度可调悬置注油或放油，之后每隔1s时间ECU计算前5s时间内最大气压平均值，根据最大气压平均值的变化确定刚度可调汽车悬置系统的运行或停止。

7.如权利要求1所述的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，所述气压传感器与刚度可调悬置连接，采用螺纹密封。

8.如权利要求1 所述的刚度可调汽车悬置系统，其特征在于，均应用液压软管对液压油液进行输送。