CN108019456A - 一种含永磁式流变弹性体的双主簧液压悬置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，包括：外壳；橡胶底膜，其设置在外壳底部；第一主簧，其设置在外壳顶部开口处，第一主簧中部具有通孔；第二主簧，其设置在所述第一主簧的通孔内，包括：第一永磁体，其设置在所述通孔顶部；第二永磁体，其设置在所述通孔底部；磁流变弹性体，其设置在所述第一永磁体和所述第二永磁体之间；螺栓，其通过预紧弹簧连接所述第一永磁体，并能够调节所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的距离，在传统液压悬置由液柱振荡运动产生液体阻尼耗能的基础上，增加了另一种耗能型式，从而提升了悬置的减振降噪性能。

Description

一种含永磁式流变弹性体的双主簧液压悬置

技术领域

本发明涉及隔振装置设计领域，特别是涉及一种智能磁流变弹性体材料应用于汽车动力总成液体阻尼式橡胶悬置。

背景技术

随着汽车车身的轻量化和动力总成比功率的提高，汽车发动机激励引起的整车振动噪声问题日益严重，因此，进一步提升汽车动力总成悬置的性能具有很大的实际工程意义。

从1920年代橡胶悬置大批量运用于汽车以来，悬置在结构上由橡胶向液压转变，在控制方式上由被动控制向半主动/主动式转变，其性能不断提升，成本也随之增加。主动悬置的性能最优，但是其结构复杂，且需要外界持续的能量供应，在目前的技术条件下，还不具备大批量应用于实车的条件。半主动悬置和被动液压悬置在一定程度上提升了传统橡胶悬置性能的基础上，又具备很好的稳定性，不需要施加额外的作动力就可可靠的工作，因此，各种半主动悬置和改进的被动液压悬置成为研究热点。

磁流变材料能够根据外界磁场的变化，改变其粘度特性，且响应快速，过程可逆。磁流变液是一种磁流变材料，在隔振装置上已有一定的应用，如中国专利CN104074919A，CN104088955A和CN103148158A分别公开了三种不同结构型式的磁流变液悬置。但磁流变液减振装置存在颗粒沉淀和液体密封难等问题。磁流变弹性体一种是新兴的智能材料，在保持了磁流变液的优点的同时，克服了其沉淀问题，将磁流变弹性体应用于隔振装置具有更好的前景，中国专利CN104455176A公开了一种新型的液压悬置磁流变弹性体解耦膜，中国专利CN104249618A公开了一种可以通过电磁铁改变磁流变弹性体解耦膜刚度的液压悬置，中国专利CN103660901A公开了一种磁敏橡胶发动机悬置。但是，上述发明都需要外部供电产生磁场，能耗较大，且需要附加控制系统。

发明内容

本发明设计开发了一种含永磁式流变弹性体的双主簧液压悬置，由普通橡胶制成的定刚度第一主簧由磁流变弹性体构成的变刚度第二主簧并联形成主簧，降低发动机的振动噪声通过悬置系统向车身的传递，提高汽车的舒适性。

本发明提供的技术方案为：

一种含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，包括：

外壳；

橡胶底膜，其设置在所述外壳底部；

第一主簧，其设置在所述外壳顶部开口处，所述第一主簧中部具有凹槽；

第二主簧，其设置在所述第一主簧的凹槽内，包括：

第一永磁体，其活动设置在所述凹槽顶部；

第二永磁体，其固定设置在所述凹槽底部，与所述第一永磁体平行设置，所述第一永磁体和第二永磁体同极相对设置；

磁流变弹性体，其设置在所述第一永磁体和所述第二永磁体之间；

调节机构，其连接所述第一永磁体，用于调节所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的距离；

其中，所述外壳、橡胶底膜和所述第一主簧形成密闭空腔。

优选的是，所述调节机构包括：

柱形槽，其设置在所述凹槽顶部，并凹槽连通，所述柱形槽内具有内螺纹；

螺栓，其设置在所述第一永磁体上方，并与所述柱形槽的内螺纹配合，能够调节所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的距离。

优选的是，还包括：

预紧弹簧，其连接所述第一永磁体；

盖板，其设置在所述第一永磁体顶部，所述盖板和第一次永磁体形成的腔体能够容纳所述预紧弹簧。

优选的是，所述预紧弹簧为蝶状弹簧，所述螺栓能够抵靠在所述盖板顶部。

优选的是，所述盖板顶部具有圆孔，所述螺栓能够穿过所述圆孔，所述弹簧套设在所述螺栓上。

优选的是，所述第一永磁体和所述第二永磁体材质为钕铁硼。

优选的是，还包括：

上惯性通道体，其为圆形，设置在所述空腔内，并具有环形槽，所述环形槽内具有贯穿惯性通道体的通孔；

下惯性通道体，其为圆形，设置在所述空腔内，并具有环形槽，所述环形槽内具有贯穿惯性通道体的通孔；

所述上惯性通道体下方，所述上惯性通道体和所述下惯性通道体之间的环形槽相对设置形成环形的惯性通道；

其中，所述惯性通道和所述第一主簧之间形成上液室，所述惯性通道和所述橡胶底膜之间形成下液室。

优选的是：解耦膜，其设置在所述惯性通道体中间，以提升液压悬置的高频隔振性能，缓解动态硬化现象。

优选的是，还包括扰流盘，其设置在所述第一主簧下方。

优选的是，所述扰流盘具有筛孔，以进一步提升液压悬置的高频隔振性能，进一步减小悬置的动态硬化程度。

本发明的有益效果

1.本发明所采用的永磁式磁场发生装置，结构简单，性能可靠，不需要额外的能量供应就可以实现磁感应强度的调节。

2.本发明充分利用了磁流变弹性体的刚度随磁场变化而可调的特性，并结合液体阻尼，有效的抑制了低频大振幅的激励，在不牺牲悬置的高频隔振降噪性能的同时提高了悬置的衰减冲击振动的能力。

3.本发明提出的双主簧技术方案，用有限的磁流变弹性体材料，实现了悬置刚度随外界激励振幅的自适应调节，满足了汽车在不同行驶工况下对悬置刚度和阻尼特性提出的不同要求，节省了磁流变弹性体材料的使用成本，有很好的实际应用价值。

附图说明

图1为本发明所述的含永磁式磁流变弹性体双主簧液压悬置的结构示意图。

图2为本发明所述的第一主簧和第二主簧的结构示意图。

图3为本发明所述的第一主簧和第二主簧的另一实施例结构示意图。

图4为本发明所述的惯性通道体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供的含永磁式流变弹性体的双主簧液压悬置，包括：外壳170、橡胶底膜190和第一主簧150。

其中，橡胶底膜190设置在外壳170底部，第一主簧150设置在外壳170顶部开口处，外壳170、橡胶底膜190和第一主簧150合围形成的密闭空间，密闭空间内充满液体(一般是乙二醇水溶液)，第一主簧150中部具有凹槽；第二主簧，其设置在第一主簧150的凹槽内，包括：第一永磁体120、第二永磁体140和磁流变弹性体130；第一永磁体120活动设置在凹槽顶部；第二永磁体140设置在通孔底部；磁流变弹性体130设置在第一永磁体120和第二永磁体140之间；调节机构连接第一永磁体120，用于调节第一永磁体120和第二永磁体140之间的距离；调节机构包括：柱形槽设置在凹槽顶部，并凹槽连通，柱形槽内具有内螺纹；螺栓，其设置在第一永磁体120上方，并与柱形槽的内螺纹配合，能够调节第一永磁体120和第二永磁体140之间的距离，第一永磁体120和第二永磁体140之间同极设置，互相排斥。

如图2、3所示，预紧弹簧240，其为蝶状弹簧或螺旋弹簧，并连接第一永磁体120，所述螺栓能够压紧预紧弹簧，以推动第一永磁体120沿凹槽滑动。预紧弹簧顶部设置有盖板241，所述盖板连接所述第一永磁体，并能够容纳预紧弹簧240。

螺栓110通过预紧弹簧240连接第一永磁体120，并能够调节第一永磁体120和第二永磁体140之间的距离，预紧弹簧240、第一永磁体120和第二永磁体140形成磁场发生装置，磁场发生装置的磁感应强度随着两块永磁体的间隙的改变而改变，当间隙减小时，磁场增大；而间隙增大时，磁场减小。

作为一种优选，第一永磁体120和第二永磁体140是稀土永磁体，可选用钕铁硼材料制成的永磁体，不需要外加的电流驱动。与常用的靠电流驱动线圈产生的电磁场相比，具有结构紧凑，磁场密度大的优点。

预紧弹簧240由螺旋弹簧组成，其作用是实现连接螺栓110和第一永磁体120之间的弹性连接，并提供预紧力，保证第一永磁体120和第二永磁体140之间的间隙值在合理的使用范围内。

磁流变弹性体130是由磁流变弹性体材料组成，是一种压缩式磁流变弹性体材料，随着外界磁场的增加，磁流变弹性体130的刚度增大。磁流变弹性体130位于第一永磁体120和第二永磁体140之间，且两块永磁体120和140之间的间隙大于磁流变弹性体130厚度，可通过预紧弹簧240的刚度调节永磁体间的初始间隙。

第一主簧150由普通橡胶制成，在与磁流变弹性体130一起提供支撑刚度的同时，第一主簧150与惯性通道形成上液室，并通过其体积的变化产生泵吸作用，为产生液体阻尼提供了上液室体积刚度。

如图4所示，上惯性通道体210，其为圆形，设置在空腔内，并具有环形槽211，环形槽内具有贯穿惯性通道体的通孔212；下惯性通道体220，其为圆形，设置在空腔内，并具有环形槽，环形槽内具有贯穿惯性通道体的通孔；上惯性通道体210和下惯性通道体220之间的环形槽相对设置形成环形的惯性通道；惯性通道和第一主簧150之间形成上液室，惯性通道和所述橡胶底膜之间形成下液室。

上惯性通道体210和下惯性通道体220形成惯性通道，通过调节惯性通道的面积和长度，可实现液柱共振频率的调节。解耦膜180位于惯性通道体上，是为了在一定程度上缓解高频激励下液压悬置的动态硬化而设计的。解耦膜180的材料为普通橡胶材料。扰流盘230呈筛状，是为了进一步缓解高频激励下液压悬置的动态硬化效应而设计的，扰流盘230与第一主簧150相连。

橡胶底膜190与惯性通道形成下液室200。下液室200的体积刚度通常比上液室160小两个数量级。橡胶底膜190的材料为普通橡胶材料。

含永磁式流变弹性体的双主簧液压悬置的橡胶底膜190用于盛托汽车发动机，螺栓110支撑在下方，当汽车发生振动时，振动位移作用在橡胶主簧150上，在大振幅(通常为低频)位移激励下，两块永磁体之间的间距减小，磁场增大，磁流变弹性体的刚度随之增大，液压悬置的等效主簧刚度也增大，同时，橡胶主簧的膨胀效应使得上液室产生泵吸作用，液体通过惯性通道在上液室和下液室之间来回振荡运动，产生阻尼，消耗振动能量，悬置具备大刚度大阻尼的特性，就可以实现冲击工况下更好的减振效果，提升汽车的NVH性能。

而在小振幅(通常为高频)位移激励下，两块永磁体之间的间距增大，磁场减弱，磁流变弹性体的刚度降低，液压悬置的等效刚度降低，同时，液体在上下液室的振荡运动减小，产生的阻尼降低，这就能实现小振幅激励下所要求的悬置小刚度小阻尼特性，从而实现更好的隔振，降低发动机的振动噪声通过悬置系统向车身的传递，提高汽车的在正常行驶工况下的舒适性。

本发明在实质上是利用永磁体将一部分振动能量以磁能的形式储存在磁流变弹性体中，在传统液压悬置由液柱振荡运动产生液体阻尼耗能的基础上，增加了另一种耗能型式，从而提升了悬置的减振降噪性能。本发明提供的解决方案能够协调汽车不同行驶工况下对悬置性能所提出的不同要求，所发明的含磁流变弹性体双主簧液压悬置，充分利用了磁流变弹性体的刚度可调性，从而自适应的调节悬置的刚度阻尼，实现汽车不同工况下的综合NVH性能的最优化。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，包括：

外壳；

橡胶底膜，其设置在所述外壳底部；

第一主簧，其设置在所述外壳顶部开口处，所述第一主簧中部具有凹槽；

第二主簧，其设置在所述第一主簧的凹槽内，包括：

第一永磁体，其活动设置在所述凹槽顶部；

第二永磁体，其固定设置在所述凹槽底部，与所述第一永磁体平行设置，所述第一永磁体和第二永磁体同极相对设置；

磁流变弹性体，其设置在所述第一永磁体和所述第二永磁体之间；

调节机构，其连接所述第一永磁体，用于调节所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的距离；

其中，所述外壳、橡胶底膜和所述第一主簧形成密闭空腔。

2.根据权利要求1所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，所述调节机构包括：

柱形槽，其设置在所述凹槽顶部，并凹槽连通，所述柱形槽内具有内螺纹；

螺栓，其设置在所述第一永磁体上方，并与所述柱形槽的内螺纹配合，能够调节所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的距离。

3.根据权利要求2所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，还包括：

预紧弹簧，其连接所述第一永磁体；

盖板，其设置在所述第一永磁体顶部，所述盖板和第一次永磁体形成的腔体能够容纳所述预紧弹簧。

4.根据权利要求3所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，所述预紧弹簧为蝶状弹簧，所述螺栓能够抵靠在所述盖板顶部。

5.根据权利要求3所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，所述盖板顶部具有圆孔，所述螺栓能够穿过所述圆孔，所述弹簧套设在所述螺栓上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，所述第一永磁体和所述第二永磁体材质为钕铁硼。

7.根据权利要求1所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，还包括：

上惯性通道体，其为圆形，设置在所述空腔内，并具有环形槽，所述环形槽内具有贯穿惯性通道体的通孔；

下惯性通道体，其为圆形，设置在所述空腔内，并具有环形槽，所述环形槽内具有贯穿惯性通道体的通孔；

所述上惯性通道体下方，所述上惯性通道体和所述下惯性通道体之间的环形槽相对设置形成环形的惯性通道；

其中，所述惯性通道和所述第一主簧之间形成上液室，所述惯性通道和所述橡胶底膜之间形成下液室。

8.根据权利要求7所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，还包括：解耦膜，其设置在所述惯性通道体中间，以提升液压悬置的高频隔振性能，缓解动态硬化现象。

9.根据权利要求1-4和7-8中任一项所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，还包括扰流盘，其设置在所述第一主簧下方。

10.根据权利要求9所述的含永磁式磁流变弹性体的双主簧液压悬置，其特征在于，所述扰流盘具有筛孔，以进一步提升液压悬置的高频隔振性能，进一步减小悬置的动态硬化程度。