CN106812862A - 发动机悬置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机悬置，其包括：喷嘴板，安装在绝缘体与隔膜之间以将发动机悬置的内部分割成上部流体腔室和下部流体腔室，以允许填充的液压流体基于内部的体积的变化通过形成于喷嘴板中的第一流动路径在上部流体腔室和下部流体腔室之间流动，其中喷嘴板包括第二流动路径，第二流动路径的上端与所述上部流体腔室连通；以及包括向上突出部分的分割杯，向上突出部分被配置为从隔膜的下侧推动隔膜以将下部流体腔室分割成与第一流动路径连通的主流体腔室和与第二流动路径连通的辅流体腔室。在突出部分的内侧形成有分隔部，以在辅流体腔室下方形成腔室，并且在分隔部中形成有引入/排出孔，以允许空气被引入到腔室中或从腔室中排出。

Description

发动机悬置
技术领域
本发明涉及为了衰减在发动机中产生的振动并且支撑发动机重量而安装的发动机悬置(engine mount)，并且更具体地，涉及具有自变化特性的发动机悬置，其即使当不另行提供驱动机构时，也可基于行驶条件而改变振动衰减特性，由此更有效地衰减在不同频率范围内的振动。
背景技术
一般的液压悬置(hydraulic mount)(例如，充液悬置)通常填充有预定量的液压流体以经由液压流体的流动衰减振动。液压悬置与气动悬置(pneumatic mount)相比需要较高的生产成本，但在性能方面是有利的，并且因此其应用范围逐渐增加。
然而，由于在车辆中产生的振动可以通过路面以及通过发动机传输并且所产生的振动的特性可基于车辆正在行驶的条件而变化，所以使用一般的液压悬置限于具有不同频率范围的振动的同时衰减。因此，基于液压悬置的已经开发了主动悬置(active mount)。主动悬置能够主动控制振动衰减特性，以更有效地衰减在特定频率范围内的振动。
具体地讲，主动悬置的特性可以通过接通或断开电流供给来控制。广泛使用经由液压流体的流动来控制振动膜的行为的体积刚度型(volume-stiffness type)主动悬置、以及附加地形成有第二流动路径(例如，用于上部流体腔室与下部流体腔室之间连通)并且经由第二流动路径控制连通的旁通型(by-pass type)主动悬置。
在这些之中，参考图1描述常规旁通型主动悬置，联接到芯(core)1的弹性绝缘体(insulator)2安装在壳体的上部区域，隔膜4联接到壳体的下端，并且喷嘴板3安装在绝缘体2和隔膜4之间以将内部空间分割成上部流体腔室和下部流体腔室。喷嘴板3具有形成于其外周内侧以允许在其中的液压流体在上部流体腔室和下部流体腔室之间流动的环形流动路径。当联接到芯1的绝缘体2通过从发动机传输的负荷和振动弹性变形时，随着上部流体腔室的内体积增加或减小，诱导液压流体的流动。
此外，第二流动路径设置在喷嘴板3的中心，以能够附加地使上部流体腔室与下部流体腔室之间在垂直方向上能够连通，并且杆5设置在第二流动路径的下方以将上端连接到可垂直移动的隔膜4。弹簧(未示出)联接到杆5，以在杆5接近第二流动路径的方向上(即，在杆5的向上运动方向上)给杆5提供弹性力，并且线圈6设置为靠近杆5。此外，当电力施加至线圈6时，杆5通过电磁力向下移动，借此上部流体腔室与下部流体腔室之间的附加连通经由第二流动路径来实现。
然而，由于主动悬置需要将驱动机构(例如，包括杆、弹簧、线圈和电力施加装置)附加地安装到充液悬置，由于驱动机构的附加而增加消耗电流，这对燃料效率具有负面效应并且可导致生产成本和重量的增加。
发明内容
因此，本发明提供了如下的发动机悬置，其中即使当省略驱动机构时，液压流体的流动特性也能基于在各种行驶条件下振动输入的特性而可自变化(可自转换)，由此实现改善的阻尼性能(dampingperformance)和噪音、振动和粗糙度(NVH：noise,vibration andharshness)性能(即，增加损失系数和降低动态特性)。
更具体地，根据本发明的发动机悬置具有体积刚度型和旁通型这两种特征(如上所述)，以进一步增加振动衰减效率。换言之，本发明的发动机悬置具有旁通型特征，即形成有第二流动路径、和体积刚度型特征，借此辅流体腔室的底部的垂直运动(例如，在将辅流体腔室的底部视为膜时)可以通过空气的引入/排出进行调整。从而，本发明的发动机悬置可以视为两种类型的组合。
由本发明所要实现的技术目的不限于上述那些，并且其它目的可由本领域的技术人员从以下说明中明确地理解。
根据本发明的示例性实施例，以上和其它目的可以通过提供如下的发动机悬置来完成，所述发动机悬置可包括：喷嘴板，安装在绝缘体与隔膜之间以将所述发动机悬置的内部分割成上部流体腔室和下部流体腔室，以允许填充的液压流体基于所述内部的体积的变化通过形成于所述喷嘴板中的第一流动路径在所述上部流体腔室和所述下部流体腔室之间流动，所述喷嘴板可以包括第二流动路径，所述第二流动路径的上端与所述上部流体腔室连通；以及包括向上突出部分的分割杯，所述向上突出部分被配置为从所述隔膜的下侧推动所述隔膜以将所述下部流体腔室分割成与所述第一流动路径连通的主流体腔室和与所述第二流动路径连通的辅流体腔室。可以在所述突出部分的内侧形成有分隔部(partition)，以在所述辅流体腔室下方形成腔室，并且在所述分隔部中钻孔有或形成有引入/排出孔，以允许空气被引入到所述腔室中或从所述腔室中排出。
另外，所述喷嘴板可以包括具有管形的扩张部分，并且所述扩张部分可以从所述喷嘴板向下延伸以扩张所述第二流动路径的长度。所述引入/排出孔可以具有锥形上端，所述锥形上端的直径可以在向上方向上增加。所述隔膜可以成形为具有多个褶皱，并且所述突出部分可以被配置为推动所述隔膜以使所述褶皱中的任一个邻接所述喷嘴板的底部。分割杯可以固定到壳体的下端，所述壳体可以联接到隔膜和绝缘体的外部。所述辅流体腔室可以包括联接到板的侧表面，以紧密固定到所述突出部分的内周面。所述辅流体腔室可以具有向上凸的底部。
附图说明
本发明的以上和其它目的、特征和其它优点将从以下结合附图的详细描述中更明确地理解，其中：
图1是示出根据现有技术的常规主动悬置的纵向截面图；
图2是示出根据本发明的示例性实施例的发动机悬置的纵向截面图；
图3是根据本发明的示例性实施例的安装有喷嘴板和分割杯的图2的部分区域的放大图(左侧示出辅流体腔室的底部的向下移动状态并且右侧示出辅流体腔室的底部的向上移动状态)，其中液压流体通过第二流动路径的流动和空气通过引入/排出孔的流动由箭头来指出；
图4是示出根据本发明的示例性实施例当在怠速期间产生具有相对小振幅的振动(小位移振动)时发生液压流体通过第二流动路径的流动并发生空气通过引入/排出孔的流动的状态的视图；
图5是示出根据本发明的示例性实施例当在行驶期间产生具有相对较大振幅的振动(大位移振动)时发生液压流体通过流动路径的流动的状态的视图；以及
图6A-图6C是示出根据本发明的示例性实施例的具有用于比较的不同内径的各种引入/排出孔的视图。
具体实施方式
应该理解，术语“车辆”或“车辆的”或如本文所用的其它类似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多用途汽车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其它代用燃料车辆(例如，得自除石油之外的资源的燃料)。
本文所用的术语仅用于描述具体实施例并且不意图限制本发明。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”意图同样包括复数形式，除非上下文另外明确指出。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“正在包括”指定已陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或附加。如本文所用，术语“和/或”包括相关联的列出条目中的一个或多个的任何与全部组合。
除非上下文具体陈述或显而易见的，否则如本文使用，术语“大约”理解为在本领域中正常公差的范围内，例如在平均值的2个标准差内。“大约”可以理解为在陈述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另外明确，否则本文所提供的所有数值都由术语“大约”修饰。
在下文中，将参考附图详细描述本发明，以允许本领域的技术人员容易地实践本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实施，并且不限于本文所述的示例性实施例。在附图中，为了明确地描述本发明，非描述的零件未示出，并且相同或类似元件由相同附图标号表示，即使它们在不同附图中进行描绘。此外，在本发明的说明书和权利要求书中使用的术语或词语不使用典型的或字典限制的意义来解释，并且被构造为基于本发明人可适当定义术语的概念以最佳方式解释本发明的原则符合本发明的技术精神的意义和概念。
参考图2和图3，类似于先前描述的常规液压发动机悬置，本发明的发动机悬置可包括联接到芯11并且安装在壳体12的上部区域的弹性绝缘体10；联接到壳体12的下端的隔膜20；以及安装在绝缘体10和隔膜20之间以将内部空间分割成上部流体腔室和下部流体腔室的喷嘴板30。
喷嘴板30可具有形成于其外周内侧以允许其中的液压流体流向上部流体腔室和下部流体腔室的环形流动路径。当绝缘体10通过从发动机传输的负荷和振动弹性变形时，随着上部流体腔室的内体积增加或减小，可以诱导液压流体的流动。
此外，分割杯40可以设置在隔膜20下方并且可以固定到壳体12的下端。分割杯40可包括：向上突出部分41，其被配置为从隔膜的下方推动隔膜20以将下部流体腔室分割成与流动路径连通的主流体腔室和与第二流动路径连通的辅流体腔室。分隔部42可以形成于突出部分41的内侧，以形成在辅流体腔室下方的腔室。引入/排出孔43可以钻孔于分隔部42中，以使空气能够引入到腔室中或从腔室中排出。
因此，当液压流体流过第二流动路径时，辅流体腔室内侧的体积可变化，从而致使辅流体腔室的底部21垂直移动，如图3所示。因此，腔室的体积也可变化，使空气通过引入/排出孔43引入或排出。另外，由于辅流体腔室的体积也可响应于空气的引入或排出而变化，所以本领域的技术人员将容易理解，辅流体腔室的阻尼特性可以通过调整引入腔室或从腔室排出的空气量来设定。
此外，在本发明的示例性实施例中，具有管形的扩张部分31可以形成在喷嘴板30的下侧，并且可扩张第二流动路径的长度，以在液压流体的流动期间将压力集中于辅流体腔室的底部21上。虽然扩张部分31的长度可基于发动机所要的特性而改变，但其可以设定为被优化的，以有效地衰减在特定频率范围内的振动(例如，在约20Hz到30Hz的范围内的振动)。
此外，为了当空气引入腔室或从腔室中排出时将空气流集中于引入/排出孔43上以最大化调谐效应，引入/排出孔43的上端可以成形为具有在向上方向上增加的直径。相反地，引入/排出孔43的下端可以成形为具有在向下方向上减小的直径。
在本发明的示例性实施例中，隔膜20可以成形为包括多个褶皱(pleats)，并且突出部分41可以被配置为推动隔膜20以使褶皱中的任一个接触(例如，邻接)喷嘴板30的底部。分割杯40可以固定到壳体12的下端，所述壳体可以通过例如卷曲或焊接(但不限于此类固定方法)联接到隔膜20和绝缘体10的外部。辅流体腔室的底部21可以成形为具有预定曲率的向上凸面，以更容易地进行垂直运动，并且确保在如上所述的液压流体的流动期间的压力集中。
另外，虽然辅流体腔室的侧表面可以使用施加其上的粘合剂附接于突出部分41的内周面(在没有支撑构件的情况下)，以允许侧表面没有弹性行为地紧密接触(例如，邻接)突出部分41，但由于隔膜20可以由弹性材料形成并且当装配分割杯40时难以完全地附接，侧表面可以固定到突出部分41的内周面，同时联接到板50。
板50可以由具有预定刚性的塑料材料形成，并且在辅流体腔室的体积变化时可固定辅流体腔室的侧表面，以从而防止振动噪音的产生并且将液压流体的压力集中于辅流体腔室的底部上。具有上述配置的本发明可以被操作为改变液压流体的流动路径，以优化在发生具有不同特性的振动的怠速和驱动的相应情况下的阻尼效率。
换言之，在怠速期间(即，当经由绝缘体10输入小位移振动时)，如图4所示，液压流体可流过第二流动路径，因为液压流体不能由充液的惯性流过流动路径。因此，辅流体腔室的体积可变化，并且辅流体腔室的底部21可以垂直移动，使空气通过引入/排出孔43流动。如上所述，由于空气在引入/排出孔43中的流动阻力对辅流体腔室的体积上的变化有影响，如图6所示，所以在振动衰减性能上的增加(即，损失系数和动态特性的调谐)可以通过基于发动机特性确定引入/排出孔43a、43b和43c的直径来完成。
另外，在驱动期间(即，当通过绝缘体10输入大位移振动时)，如图5所示，液压流体可流过将上部流体腔室与主流体腔室彼此连接的流动路径(例如，第一流动路径)，并且小的液压流体可流过第二流动路径。因此，可发生在辅流体腔室的体积上的小变化，并且因此空气不会流过引入/排出孔43。
此外，在本发明的发动机悬置中，由于液压流体可以沿基于到发动机悬置的振动输入的幅度和特性所确定的两条路径中的任一条进行移动，发动机悬置的振动衰减性能可以得到优化，以对应于小位移振动(例如，高频振动)和大位移振动(例如，低频振动)两者。特别地，由于引入/排出孔43a、43b和43c的尺寸可以调谐到各种尺寸，如图6所示，所以当输入小位移振动时动态特性和损失系数可以更精确且容易地调谐。
如从上面的描述显而易见，虽然由于阻尼特性可以基于行驶条件变化，常规主动悬置比一般的液压悬置在性能方面更有利，但主动悬置的重量和生产成本增加，并连接到驱动机构的其布线的布置复杂，从而可以安装主动悬置的车辆模型的范围是有限的。
然而，在本发明的发动机悬置中，其振动衰减特性可以自变化以对应于基于行驶条件的输入振动，从而具有类似于主动悬置的效应，而不需要附加安装驱动机构。因此，该发动机悬置的制造成本与主动悬置的制造成本相比可以大幅降低，并且可以限制其重量的增加。
换言之，在车辆的开发过程中，是应用可以容易地安装并且相对便宜的一般的液压悬置，还是应用相对昂贵但在性能方面是有利的主动悬置本来是个问题。特别地，当安装主动悬置时，在附加安装驱动机构时所需的布线安装成为问题。然而，根据本发明的示例性实施例，具有自变化特性的发动机悬置可没有改变地维持一般的液压悬置的生产成本和重量，并可实现主动悬置的特性，并且可省略驱动机构的附加安装和布线，由此可以应用至更广泛的车辆模型。
另外，由于发动机悬置照惯例已通过改变例如绝缘体材料以及流动路径的尺寸和形状进行调谐，所以原型(prototype)的制造是困难的。然而，在本发明的配置中，发动机悬置的特性可以通过改变引入/排出孔的内径进行调谐，这可使调谐能够更自由地进行。换言之，在怠速时或在驱动时根据相应车辆模型通过变化引入/排出孔的数目、内径、形状和位置，可以执行调谐以优化振动衰减特性。
此外，在本发明的配置中，由于配置辅流体腔室的部分可以联接到板并且可以与分割杯面接触，所以可以在液压流体的流动期间防止摇动(例如，振动)噪声的产生。此外，因为引入/排出孔的上端可以成形为具有在向上方向上增加的直径，所以可以将空气流集中于引入/排出孔上，。
此外，因为具有管形的扩张部分可以形成为从喷嘴板的下侧向下延伸以增加第二流动路径的长度，所以可以更有效地调谐在特定频率范围(例如，约20Hz到30Hz)内的动态特性上的变化，并且垂直地引导液压流体的流动以确保引入空气到腔室中，从而附加地实现空气阻尼效应。
虽然为了说明的目的已公开了本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离如在所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的条件下，可以进行多种修改、附加和替换。

Claims (8)

1.一种发动机悬置，包括：
喷嘴板，安装在绝缘体与隔膜之间以将所述发动机悬置的内部分割成上部流体腔室和下部流体腔室，以允许填充的液压流体基于所述内部的体积的变化通过形成于所述喷嘴板中的第一流动路径在所述上部流体腔室和所述下部流体腔室之间流动，其中所述喷嘴板包括第二流动路径，所述第二流动路径的上端与所述上部流体腔室连通；以及
包括向上突出部分的分割杯，所述向上突出部分被配置为从所述隔膜的下侧推动所述隔膜以将所述下部流体腔室分割成与所述第一流动路径连通的主流体腔室和与所述第二流动路径连通的辅流体腔室，
其中在所述突出部分的内侧形成有分隔部，以在所述辅流体腔室下方形成腔室，并且在所述分隔部中形成有引入/排出孔，以允许空气被引入到所述腔室中或从所述腔室中排出。
2.根据权利要求1所述的发动机悬置，其中所述喷嘴板包括具有管形的扩张部分，并且所述扩张部分从所述喷嘴板向下延伸以扩张所述第二流动路径的长度。
3.根据权利要求1所述的发动机悬置，其中所述引入/排出孔具有锥形上端，所述锥形上端的直径在向上方向上增加。
4.根据权利要求1所述的发动机悬置，其中所述隔膜成形为具有多个褶皱，并且所述突出部分被配置为推动所述隔膜以使所述褶皱中的任一个邻接所述喷嘴板的底部。
5.根据权利要求1所述的发动机悬置，其中所述辅流体腔室包括联接到板的侧表面，以固定到所述突出部分的内周面。
6.根据权利要求5所述的发动机悬置，其中所述辅流体腔室具有向上凸的底部。
7.根据权利要求5所述的发动机悬置，其中所述分割杯固定到壳体的下端，所述壳体联接到所述隔膜和所述绝缘体的外部。
8.根据权利要求1所述的发动机悬置，所述引入/排出孔的下端成形为具有在向下方向上减小的直径。
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