CN107303805B - 主动悬置的结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主动悬置的结构。该结构包括具有内部的壳，所述壳的内部分为上流体室和下流体室，密封的液压流体基于上流体室因隔振体变形而产生的容积变化而流动，当电源施加到驱动器时，液压流体的流动特性改变。该结构还包括发电机，其基于隔振体的行为产生电力。发电机设置在所述壳内，且所述发电机产生的电力施加到驱动器。此外，所述发电机基于发动机行为自主产生电力并安装在发动机悬置内，因此不需要来自外部的电力供应。

Description

主动悬置的结构

技术领域

本发明涉及主动悬置(Active control type hydro engine mount，主动控制型发动机液压悬置)，其中当通电时，液压流体的流动特性变化以改变阻尼特性，本发明尤其涉及一种主动悬置的结构，其中自主产生供应到驱动器的电力的发电机以及调整电力供应的控制器被整合，因此省略连接到外部设备的导线。

背景技术

一般而言，发动机悬置支承车辆中的动力传动系(由发动机和变速器结合形成)，以隔离车辆怠速期间从动力传动系产生的振动，并控制车辆行驶期间动力传动系的行为。然而，发动机振动主频率(一般而言，大约为30-50Hz)的低动态特性对于怠速期间隔振性能的增加是有利的，而12～16Hz频带的较大阻尼值对于车辆行驶时行为控制性能的增加是有利的。

换句话说，为了提高怠速期间的隔振性能和行驶期间的行为控制性能，发动机悬置的特性需要基于行驶条件而改变，满足上述条件的主动悬置正在研发中。一般而言，主动悬置配置有附加安装在发动机液压悬置中的电子或真空负压型驱动器，液压流体密封在其中，基于行驶条件而接通和断开电源以改变特性(例如，怠速期间具有低动态刚度而行驶期间增加阻尼性能)，如上所述。

对于主动悬置，通常使用两种类型。具体而言，一种是控制膜行为的容积刚度(volume-stiffness)型，另一种是旁通(bypass)型，其中额外地形成连通上流体室和下流体室的第二流动路径，且经由该第二流动路径控制上流体室和下流体室之间的连通。其中，将参考根据现有技术的图1A描述旁通型主动悬置的配置。

由弹性材料形成的隔振体(insulator)10安装在壳12内部的上部，隔膜(diaphragm)14与壳12内部的下端结合，喷嘴板13设置在隔振体10和隔膜14之间，以将壳12的内部空间分为上流体室和下流体室。圆形流动路径在喷嘴板13中沿喷嘴板13的圆周形成，从而允许密封的液压流体流到上流体室和下流体室。当隔振体10因发动机传输的负载的移动和振动而弹性变形时，上流体室的内部容积增加或减小，且液压流体能够流动。

进一步地，在喷嘴板13中设置有额外提供上流体室和下流体室之间的连通的第二流动路径，隔膜14与柱塞(plunger)20的上端结合(或根据设计与柱塞20分开)，以在柱塞20上升时关闭第二流动路径，且在柱塞20下降时打开第二流动路径。在主动悬置中，其中安装有用以打开和关闭第二流动路径的驱动器的下壳30额外地安装在壳12下面。

换句话说，驱动器包括与下壳30内的隔膜14结合的柱塞20，安装成在升起柱塞20的方向上施加弹力的弹簧50，以及在施加电流时通过电磁力降低柱塞20的线圈40。具有上述配置的主动悬置在发动机怠速期间打开关闭的第二流动路径，且在车辆行驶期间关闭第二流动路径，因而基于行驶条件改变阻尼特性。

然而，常规的主动悬置额外地需要安装在发动机悬置外的控制器来基于条件改变发动机悬置的特性并调整电源供应，如根据现有技术的图1B示例所示。控制器连接到发动机电子控制单元(ECU)和交流发电机以接收起动状态和发动机的每分钟转数(RPM)状态，并经由保险丝盒连接到电池或直接连接到电池以接收电源供应。

因此，在常规的主动悬置结构中，需要容纳控制器的额外空间，且控制器需要电连接到交流发电机、保险丝盒、发动机ECU等，因而配线布局应当从车辆研发的初始阶段就加以考虑。换句话说，除非从车辆研发的初始阶段就考虑到应用主动悬置，否则之后难以将主动悬置应用到车辆，且根据应用之后的条件改变规格会不可避免地发生相当大的损失。

发明内容

因此，本发明提供一种主动悬置的结构，其可自主产生电力，根据所产生的电量感测车辆的行驶条件，并基于行驶条件自主改变特性，从而消除对发动机悬置外单独安装的控制器的需要。

本发明的技术目的不限于以上所述，本领域技术人员从下面给出的描述中可清楚地理解其他目的。

根据本发明，上述和其他目的可通过提供以下主动悬置的结构来实现，其中喷嘴板可设置在隔振体和壳内的隔膜之间以将壳的内部分为上流体室和下流体室，密封的液压流体可基于上流体室的容积变化而流动，且当电源施加到驱动器时，液压流体的流动特性(例如，流率、流路、流速等)可改变。该结构还可包括被配置成根据隔振体的行为产生电力的发电机，其中发电机可设置在壳内且由发电机产生的电力可施加到驱动器。

在本发明中，发电机可与接收发动机负载并与隔振体结合的金属芯结合，或者安装在所述金属芯中。发电机可通过控制器电连接到驱动器，且控制器可被配置成阻止或准许由发电机产生的电力施加到驱动器。控制器还可被配置成通过感测由发电机产生的电量根据预定的逻辑确定车辆的行驶条件。

由于在出现振幅相对较大的振动的怠速期间电量增加，且在出现振幅相对较小的振动的行驶期间电量减少，控制器可被配置成，基于输入到控制器的电量感测车辆的行驶条件，并基于所确定的行驶状态将电源施加到驱动器，以改变整个发动机悬置的阻尼特性。换句话说，在本发明的主动发动机悬置中，控制器可被配置成，基于车辆的行驶条件将发电机产生的电力传输到驱动器，而不需要独立的外部控制器或电源设备，因此驱动器可在不安装(延伸到发动机悬置外部的)独立配线的情况下操作。

进一步地，控制器可包括安装在其中的蓄电池以储存由发电机产生的电力。可在芯内设置室，且发电机可安装在室内，发电机可具有悬臂结构，其具有固定到室的内壁的第一端和作为振动自由端操作的第二端，且压电元件可安装在发电机内，所述压电元件被配置成，当由于自由端振动而发生压电元件的拉伸和压缩时产生电压。进一步地，具有指定质量的块可安装在悬臂结构的自由端以增加自由端发生的垂直位移。

附图说明

结合附图，从下面的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：

图1A是根据现有技术的常规主动悬置的截面图；

图1B是示出当常规主动悬置根据现有技术安装时，安装在外部的、分别连接到保险丝盒、发动机ECU和交流发电机的控制器的配线状态的视图；

图2是示出根据本明的示例性实施例的安装在芯中的发电机的视图；

图3是示出根据本发明示例性实施例的安装在图2的芯中的发电机的详图；

图4是根据本发明示例性实施例的比较发动机怠速期间产生的电量和行驶期间产生的电量的图示；以及

图5A和图5B是分别示出常规配置和根据本发明的配置在驱动器(尤其是驱动器中包括的线圈)通电的结构中的框图。

具体实施方式

应该理解，本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语总体上包括机动车辆，如包括运动型多用途车(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舰船和轮船的船只，飞行器等等，且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，源于石油之外的资源的燃料)。

虽然示例性实施例被描述为使用多个单元执行示例性过程，但是应当理解，示例性过程也可由一个或多个模块执行。此外，应当理解，术语“控制器/控制单元”指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置成储存所述模块且处理器被具体配置成执行所述模块，从而执行下面进一步描述的一个或多个过程。

此外，本发明的控制逻辑在计算机可读介质上可体现为非暂时性计算机可读媒体，所述计算机可读介质包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM，RAM，光盘(CD)-ROM，磁带，软盘，闪存驱动，智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可以在联网的计算机系统中分布，使得以分布式方式储存和执行计算机可读媒体，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。

本文所用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并非为了限制本发明。如本文所用的单数形式“一种/个(a/an)”、以及“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”限定了所述特征、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他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。本文所用的术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任一组合和所有组合。

除非特别指明或从上下文显见，本文所用的术语“大约”应被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“大约”可以被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另外清楚地指明，本文所提供的所有数值由术语“大约”修改。

以下将参考附图详细描述本发明，以允许本领域技术人员容易实施本发明。虽然本发明将结合示例性实施例描述，应当理解，以下描述并非旨在将本发明限制到那些示例性实施例。

为了清楚地描述本发明，将省略与本描述无关的零件的叙述，且在本说明书中，与其他零件基本相同或类似的一些零件通过相同的附图标记指示，即使它们在不同的附图中描述。进一步地，本说明书中所用的术语或词语不使用典型的或词典的有限含义来解释，而是基于发明人可适当限定术语概念而以最好的方式解释本发明的原理，被构造成符合本发明的技术思想的含义和概念。

本发明涉及主动悬置，其中隔振体10和安装在壳12内的隔膜14之间形成的空间可分为上流体室和下流体室，密封的液压流体可基于上流体室的容积变化流经流动路径(和/或第二流动路径)，且当驱动器300通电时液压流体的流动特征可改变。以下将更加详细地描述本发明的示例性实施例。

如图2示例性所示，在根据本发明示例性实施例的主动悬置中，以与常规主动悬置相同的方式，由弹性材料形成的隔振体10可安装在壳12内部的上部，隔膜14可与壳12内部的下端结合，喷嘴板13可安装在隔振体10和隔膜14之间，以将壳12的内部空间分为上流体室和下流体室。

进一步地，可在喷嘴板13中沿喷嘴板13的圆周形成圆形流动路径，以允许密封的液压流体(例如，流动路径被密封)流到上流体室和下流体室。当隔振体10因发动机传输的负载的移动和振动而弹性变形时，上流体室的内部容积增加或减少，因此液压流体可流动。

具体而言，额外提供上流体室和下流体室之间的流体连通的第二流动路径可设置在喷嘴板13中(或者，在容积刚度型主动悬置的情况下，可安装膜)，且包括柱塞、线圈、弹簧等的驱动器300可被配置成关闭或打开第二流动路径(以类似于常规结构的方式)(或者，在容积刚度型主动悬置的情况下，被配置成当液压流体流动时控制产生振动的膜的行为)。换句话说，当电源施加到驱动器300时，可操作驱动器300来改变液压流体的流路或改变液压流体的流速或流率，以调整阻尼特性。

此外，本发明的主动悬置可包括发电机100，其被配置成在隔振体10的行为期间产生电力。发电机100可设置在壳12内，且产生的电力可施加到驱动器300。在本发明的示例性实施例中，发电机100可安装在接收发动机负载且可与隔振体10结合的由金属形成的芯11内。

具体而言，如图3示例性所示，具有指定大小(形成内部空间)的室11a可设置在芯11内，且发电机100可安装在室11a内。发电机100可具有悬臂(cantilever)结构110，其具有固定到室11a的内壁的第一端和作为自由端的可振动的第二端，压电元件可安装在发电机100中。因此，当悬臂结构110的自由端振动时，发生压电元件的拉伸和压缩，且因此产生电压。

此外，将更加详细地描述使用悬臂原理发电。当张力或压缩应力施加到压电元件时，在极化方向上产生电压。当两个压电元件并联设置且在其间形成电极时，产生的电压可传输到外部。使用上述原理的发电方法应用到记录拾取、加速度传感器、爆震传感器等，更加详细的配置及其操作原理将不再赘述。

进一步地，为了增加发电机100的自由端发生的垂直位移，具有指定质量的块120可安装在悬臂结构110的自由端处。如上所述，发电机100可经由控制器200电连接到驱动器300，且控制器200可被配置成阻止或准许由发电机100产生的电力施加到驱动器300(例如，阻止或准许电力传输到驱动器)。控制器200可单独设置在发动机悬置的壳12内或壳12外，如图2示例性所示，或与发电机100或驱动器300中的任一个整合，且控制器200可被配置成感测由发电机100产生的电量，并根据预定的逻辑确定车辆的行驶条件。

如图4示例性所示，在发动机RPM较低的怠速期间，出现具有相对较大振幅的振动，且产生的电量增加，且在发动机RPM较高的车辆行驶期间，振动的振幅减小，且产生的电量减小。因此，控制器200可被配置成，基于输入到控制器200的产生的电量确定车辆的行驶状态，并基于确定的行驶状态将电源施加到驱动器300以改变整个发动机悬置的阻尼特性。

如图5A示例性所示，在常规的主动悬置配置中，由于从外部电池供电，车辆的起动状态和行驶条件使用交流发电机和发动机ECU确定，然后控制器将电源施加到驱动器，配线变得复杂并需要在主动悬置外安装控制器的空间。另一方面，如图5B示例性所示，在根据本发明示例性实施例的主动悬置配置中，由于控制器200可被配置成从发电机100接收电力且同时通过感测产生的电量来感测车辆的行驶条件，驱动器300可在不安装(延伸到发动机悬置外部的)独立配线的情况下操作。作为参考，控制器200可包括安装在其中的蓄电池以储存由发电机100产生的电力，因此可仅根据需要将电力供应到驱动器300。

因此，从上述描述中显而易见的是，在根据本发明的主动悬置的结构中，被配置成基于发动机的行为自主发电的发电机100可安装在发动机悬置内，因此来自外部的电力供应可省略，因配线而产生的常规约束条件可消除，且主动悬置可应用与各种类型的车辆。进一步地，在根据本发明的主动悬置结构中，控制器200可安装在发动机悬置中或与发动机悬置结合，因此装配过程可简化。

进一步地，控制器200可被配置成通过感测由发电机100产生的电量检测车辆的行驶状态，从而消除用独立的外部设备配线的需要，由控制器200感测的产生的电量200可用作估计车辆的RPM的信号，因此控制器200可用作将RPM信息提供给周围的电子设备的传感器。此外，具有指定质量的块120可安装在发电机的悬臂结构的自由端，因此可增加压电元件的行为，从而增加电量。

虽然为了说明的目的，已经公开了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员应当理解，在不偏离权利要求书所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替代都是可行的。

Claims (4)

1.一种主动悬置的结构，包括：

壳，其具有分为上流体室和下流体室的内部，其中密封的液压流体根据所述上流体室因隔振体变形而产生的容积变化而流动，且当驱动器通电时所述液压流体的流动特性改变；以及

发电机，其被配置成基于所述隔振体的行为产生电力，

其中所述发电机设置在所述壳内，并且由所述发电机产生的电力施加到所述驱动器，

其中所述发电机与接收发动机负载并与所述隔振体结合的金属芯结合，

还包括：

设置在所述芯内的室，所述发电机安装在所述室内，其中所述发电机具有悬臂结构，该悬臂结构具有固定到所述室的内壁的第一端和作为振动自由端操作的第二端；以及

压电元件，其安装在所述发电机内，并且被配置成，当所述自由端振动而使得所述压电元件拉伸和压缩时产生电压，

其中在所述悬臂结构的自由端安装有具有指定质量的块。

2.根据权利要求1所述的结构，其中所述发电机经由控制器电连接到所述驱动器，且所述控制器被配置成阻止或准许所述发电机产生的电力传输到所述驱动器。

3.根据权利要求2所述的结构，其中所述控制器被配置成，通过感测所述发电机产生的电量，基于预定的逻辑，确定车辆的行驶条件。

4.根据权利要求2所述的结构，其中所述控制器包括安装在其中的蓄电池以储存所述发电机产生的电力。

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