CN108223678B - 用于车辆的减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于车辆的减振装置。该减振装置包括：基座，连接至发动机；惯性块，包括包含永久磁铁的至少一部分并且可移动地安装在基座上方；致动器，包括固定安装在基座上的电磁铁以基于交替地作用在惯性块和电磁铁之间的吸引力和排斥力使惯性块振动；以及控制器，调节施加到电磁铁的电流，使得发动机的振动被惯性块的振动减弱。

Description

用于车辆的减振装置
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2016年12月15日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0171897的韩国专利申请的优先权权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的减振装置。
背景技术
通常，车辆的发动机由于设置在发动机中的活塞和连杆的上下往复运动、与上下往复运动的连杆联接的曲轴的惯性矩以及当曲轴旋转时在曲轴的纵向方向上产生的震动而产生振动和噪音。为了防止由于这些原因引起的振动和噪音传递到车体，在车体中安装由具有弹性的橡胶形成的发动机悬置。
虽然实现上述目的而由橡胶形成的发动机悬置在高频和低振幅振动中表现出优良的阻尼性能，但是发动机悬置在低频和大位移振动下明显性能较弱。发动机悬置可能不足以减弱高频率和低幅度振动以及低频率和大位移振动。
在这方面，已经使用流体密封的发动机悬置来减弱宽范围振动，宽范围振动包括当发动机运行时施加到发动机悬置的高频率和低幅度振动以及低频率和大位移振动。特别地，近来已经提出主动控制式发动机悬置(ACM)系统以防止为改善车辆的燃料效率而开发的停缸(CDA)发动机的噪音、振动和不平顺性(NVH)的劣化。
如上所述，ACM系统可以仅在CDA发动机的气缸改变时使用。ACM系统接收来自电子控制单元(ECU)的气缸脉冲、曲轴脉冲和气缸关闭信号，基于发动机的每分钟转数(RPM)来估计振动，并且通过操作致动器来减弱振动。
然而，根据相关技术，由于ACM系统被安装在发动机和车辆之间，所以发动机的高重量完全地作用在ACM系统上。因此，根据相关技术，在ACM系统中，需要大量的能量来减弱发动机的振动。
发明内容
已经做出本公开以解决现有技术中出现的上述问题，同时现有技术所实现的优点保持不变。
本公开的方面提供一种用于车辆的减振装置，该装置具有改进的结构以节省减弱发动机的振动所需的能量。
此外，本发明的方面提供一种用于车辆的减振装置，该装置具有改进的结构以减弱发动机的多轴振动。
本发明构思所要解决的技术问题不限于上述问题，并且本公开所属领域的技术人员将从下面的描述中清楚地理解本文中未提及的任何其它技术问题。
根据本公开的方面，一种用于车辆的减振装置可包括：基座，连接至发动机；惯性块，包括包含永久磁铁的至少一部分并且可移动地安装在基座上方；致动器，包括固定安装在基座上的电磁铁以基于交替地作用在惯性块和电磁铁之间的吸引力和排斥力使惯性块振动；以及控制器，调节施加到电磁铁的电流，使得发动机的振动被惯性块的振动减弱。
优选地，控制器可以调节施加到电磁铁的电流，使得惯性块的振动相位与发动机的振动相位形成180°的相位差。
优选地，控制器可以调节施加到电磁铁的电流，使得惯性块的振动幅度与发动机的振动幅度相同。
优选地，电磁铁可被安装成当吸引力和排斥力交替地作用在发动机的竖直方向上时使惯性块在发动机的竖直方向上振动，并且控制器可以调节施加到电磁铁的电流，使得在竖直方向上产生的发动机的振动被在竖直方向上产生的惯性块的振动减弱。
优选地，电磁铁可被插入在基座的顶面与惯性块的底面之间。
优选地，减振装置可以进一步包括插入在惯性块和基座之间的弹性构件以在竖直方向上弹性地支撑惯性块。
优选地，电磁铁可被安装成当吸引力和排斥力交替地作用在发动机的水平方向上时使惯性块在发动机的水平方向上振动。控制器可以调节施加到电磁铁的电流，使得在水平方向上产生的发动机的振动被在水平方向上产生的惯性块的振动减弱。
优选地，基座可包括朝着惯性块突出的突出部分。惯性块可包括形成为围绕突出部分的凹腔部分。电磁铁可被联接至突出部分，使得吸引力和排斥力交替地作用在水平方向上。
优选地，电磁铁可包括第一电磁铁和第二电磁铁，第一电磁铁被联接至突出部分，使得吸引力和排斥力交替地作用在发动机的X轴方向上，第二电磁铁被联接至突出部分，使得吸引力和排斥力力交替地作用在发动机的Y轴方向上。控制器可单独地控制施加到第一电磁铁的电流以及施加到第二电磁铁的电流，使得吸引力和排斥力相对于X轴方向的角度以及吸引力和排斥力相对于Y轴方向的角度随着发动机的振动情况而变化。
优选地，减振装置可进一步包括插入在突出部分和凹腔部分之间以在水平方向上弹性地支撑惯性块的弹性构件。
优选地，弹性构件可包括被设置成围绕突出部分的至少一部分的叶片弹簧。
附图说明
从结合附图的以下详细描述，本公开的以上和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见，其中：
图1是说明根据本公开的第一实施例的用于车辆的减振装置的局部剖视立体图；
图2是说明图1所示的用于车辆的减振装置的用途的横截面图；以及
图3是说明根据本公开第二实施例的用于车辆的减振装置的横截面图。
具体实施方式
基于发明人可以适当地定义术语的概念从而以最佳方式解释发明的事实，说明书和权利要求书中使用的术语和词汇不应被解释为通常使用的词典含义，而应被解释成与本发明的技术范围相关。因此，附图中描绘的实施例和配置仅仅是说明性的目的，并不代表实施例的所有技术范围，所以应该理解的是，在提交本申请的时间点可能存在各种等同方案和变型方案。
为了方便或清楚的目的，附图中示出的每个元件的尺寸和元件的特定部分的尺寸可能被夸大、省略或示意性地画出。另外，元件的尺寸并不完全反映实际的尺寸。在下面的描述中，将排除对已知元件的功能或配置的详细描述，以便不必要地模糊本公开的主旨。
图1是说明根据本公开的第一实施例的用于车辆的减振装置的局部剖视立体图，且图2是说明图1所示的用于车辆的减振装置的用途的横截面图。
参照图1，根据本公开的实施例，一种用于车辆的减振装置(减振装置1)包括：基座10，连接至发动机2；惯性块20，具有包括永久磁铁的至少一部分并且可移动地安装在基座10上方；致动器30，包括固定地安装在基座10上的电磁铁32，以基于交替地作用在惯性块20和电磁铁32之间的吸引力和排斥力使惯性块20振动；弹性构件40，插入在惯性块20和基座10之间以弹性地支撑惯性块20；以及控制器50，调节施加到电磁铁32的电流，使得发动机2的振动被惯性块20的振动减弱。优选地，减振装置1被安装在基于车辆的行驶状态来控制致动的气缸的数量的停缸(CDA)发动机上，但是本公开并不限于此。
控制器50是执行软件的指令从而执行以下所述的各种功能的电路。
如图2所示，基座10被固定安装在发动机2上以与发动机2一起振动。如图2所示，优选地，包括阻尼弹簧和阻尼器的发动机悬置4被插入在发动机2和车体3之间。减振装置1可在发动机悬置4的协助下更有效地减弱发动机2的振动。
如图1所示，基座10优选地具有中心部分为空的中空结构，但是本公开不限于此。如图1所示，基座10可包括在发动机2的竖直方向上朝向惯性块20突出的突出部分11。
惯性块20在竖直方向上可移动地安装在基座10上方，使得惯性块20在竖直方向上振动。惯性块20具有小于发动机2的质量的质量，并且可以具有包括永久磁铁的至少一部分。
如图1所示，惯性块20优选地具有中空结构，在该结构中，其中心部分是空的且具有与基座10的中心的直径相同的直径，但是本发明不限于此。如图1所示，惯性块20优选地具有预定的厚度，使得惯性块20的底面与基座10的顶面间隔开预定的距离，但是本公开不限于此。
如图1所示，惯性块20可包括形成为围绕突出部分11的凹腔部分21。凹腔部分21具有位于突出部分11的顶面上的底面，并且具有与突出部分11的侧面间隔开预定的距离的侧面。
致动器30被设置成使惯性块20在竖直方向上振动。例如，如图1所示，致动器30可包括联接至基座10的顶面以被插入在基座10的顶面和惯性块20的底面之间的电磁铁32。电磁铁32具有根据流经电磁铁32的电流的方向而变化的极性，并且吸引力和排斥力可基于极性的变化交替地作用在电磁铁32和惯性块20之间。因此，当电磁铁32的极性以预定周期变化时，在惯性块20被弹性构件40弹性地支撑的状态下，惯性块20以对应于预定周期的频率在竖直方向上振动。
弹性构件40被设置成在竖直方向上弹性地支撑惯性块20。例如，如图1所示，弹性构件40可以是插入在突出部分11的侧面和凹腔部分21的侧面之间的叶片弹簧，并且具有被基座10的顶面支撑的一端和被凹腔部分21的底面支撑的另一端。弹性构件40可以由各种材料形成。例如，弹性构件40可以由橡胶材料或可弹性变形的金属材料形成。当发动机2和惯性块20在竖直方向上振动时，弹性构件40被压缩和拉伸，使得惯性块20的振动力和发动机2的振动力相互抵消。
控制器50控制减振装置1以减弱发动机2的在竖直方向上产生的振动(竖直振动)。
例如，控制器50可以调节施加到电磁铁32的电流，使得惯性块20和发动机2的竖直振动频率彼此相同，并且惯性块20和发动机2的竖直振动相位彼此之间形成180°的相位差。
发动机2的竖直振动频率和竖直振动相位与发动机2的每分钟转数(RPM)成比例。因此，对应于发动机2的RPM的竖直振动频率和竖直振动相位可以被预先地存储在控制器50中。因此，控制器50可以基于发动机2的RPM调节施加到电磁铁32的电流，使得惯性块20和发动机2的竖直振动频率彼此相同，并且惯性块20和发动机2的竖直振动相位彼此之间形成180°的相位差。发动机2和惯性块20的竖直振动相互抵消，因此发动机2的竖直振动被减弱。
例如，控制器50可以调节施加到电磁铁32的电流，使得惯性块20和发动机2在竖直振动幅度上彼此相同。在这种情况下，发动机2和惯性块20的竖直振动以较高的比率相互抵消，因此竖直振动可以更高的比率被减弱。
虽然控制器50基于预先存储在其中的数据来调节惯性块20的振动情况，但是本公开不限于此。换句话说，控制器50可以基于诸如由加速器传感器和其它传感器实时测量的振动频率、振动相位和振动幅度的数据来调节惯性块20的振动情况。
如上所述，减振装置1可以通过质量小于发动机2的质量的惯性块20动态地吸收发动机2的振动来减弱发动机2的振动。因此，与根据相关技术的ACM系统相比，减振装置1可以节省减弱发动机2的振动所需的能量，该ACM系统通过对其完全施加发动机的负荷的致动器来减弱发动机的振动。
图3是说明根据本公开第二实施例的用于车辆的减振装置的横截面图。
参照图3，根据本公开第二实施例的用于车辆的减振装置(减振装置100)与减振装置1的不同之处在于，减振装置100的结构被改进成减弱在水平方向上产生的振动(水平振动)。在下文中，将针对不同之处来描述减振装置100。
如图3所示，基座110的突出部分111可包括设置在突出部分111的侧面处的第一段113，该段使第一段113的面向方向平行于发动机2的水平方向分量(水平方向)的X轴方向分量。突出部分111可包括设置在突出部分111的侧面处的第二段115，该段使第二段115的面向方向平行于与水平方向分量的X轴方向分量垂直的Y轴方向分量。突出部分111可包括设置在突出部分111的侧面处的第三段117，该段将第一段113与第二段115连接。在这种情况下，发动机2的水平方向是指与上述发动机2的竖直方向垂直的方向。
如图3所示，惯性块120的凹腔部分121可包括设置在凹腔部分121的侧面处的第一段123，该段使第一段123的面向方向平行于X轴方向并且与突出部分111的第一段113间隔开预定的距离。凹腔部分121可包括设置在凹腔部分121的侧面上的第二段125，该段使第二段125的面向方向平行于Y轴方向并且与突出部分111的第二段115间隔开预定的距离。凹腔部分121可包括设置在凹腔部分121的侧面处的第三段127，该段将第一段123连接至第二段125，并且与突出部分111的第三段117间隔开预定的距离。
致动器130的电磁铁132以这样的方式安装，使得吸引力和排斥力在水平方向交替地作用在电磁铁132和惯性块120之间。例如，电磁铁132可包括第一电磁铁134和第二电磁铁136，该第一电磁铁134被联接至突出部分111，使得吸引力和排斥力交替地作用在X轴方向上，第二电磁铁136被联接至突出部分111，使得吸引力和排斥力交替地作用在Y轴方向上。
如图3所示，第一电磁铁134优选地被埋入突出部分111的第一段113中以面向凹腔部分121的第一段123。第一电磁铁134可使惯性块120在X轴方向上振动。
如图3所示，第二电磁铁136优选地被埋入突出部分111的第二段115中以面向凹腔部分121的第二段125。第二电磁铁136可使惯性块120在Y轴方向上振动。
如图3所示，弹性构件140可包括插入在突出部分111的第一段113和凹腔部分121的第一段123之间的第一段142、插入在突出部分111的第二段115与凹腔部分121的第二段125之间的第二段144以及插入在突出部分111的第三段117与凹腔部分121的第三段127之间的第三段146。当惯性块120在水平方向上振动时，弹性构件140被压缩和拉伸，使得惯性块120的振动力和发动机2的振动力相互抵消。
例如，控制器150，即执行软件的指令从而执行以下所述的各种功能的电路，调节施加到电磁铁132的电流，使得发动机2的水平振动被惯性块120的水平振动减弱。发动机2的水平振动具有根据发动机2的RPM的变化而变化的X和Y轴方向分量、振动相位和振动幅度，并且可以被预先存储在控制器150中。发动机2的水平振动的X和Y轴方向分量是指X轴方向振动和Y轴方向振动在水平振动中占据的比率。
控制器150可以基于发动机2的RPM调节施加到电磁铁134和136中的每一个的电流，使得作用在电磁铁134和136与惯性块120之间的吸引力和排斥力与水平方向之间的角度根据发动机2的水平振动的情况而变化。换句话说，控制器150可以基于发动机2的水平振动的情况单独地调节施加到第一电磁铁134的电流和施加到第二电磁铁136的电流。作用在电磁铁134和136与惯性块120之间的吸引力是指通过将第一电磁铁134和惯性块120之间的吸引力以及第二电磁铁136和惯性块120之间的吸引力相加而获得的总吸引力。作用在电磁铁134和136与惯性块120之间的排斥力是指通过将第一电磁铁134和惯性块120之间的排斥力以及第二电磁铁136和惯性块120之间的排斥力相加而获得的总排斥力。
因此，控制器150可以调节施加到第一电磁铁134的电流，使得惯性块120和发动机2在X轴方向振动频率和振动幅度上彼此相同，并且惯性块120和发动机2的X轴方向振动相位彼此之间形成180°的相位差。因此，发动机2和惯性块120的X轴方向振动相互抵消，使得发动机2的X轴方向振动可以被减弱。
例如，控制器150可以调节施加到第二电磁铁136的电流，使得惯性块120和发动机2在Y轴方向振动频率和振动幅度上彼此相同，并且惯性块120与发动机2的Y轴方向振动相位彼此之间形成180°的相位差。因此，发动机2和惯性块120的Y轴方向振动相互抵消，使得发动机2的Y轴方向振动可以被减弱。
因此，减振装置100可以通过质量小于发动机2质量的惯性块120动态地吸收发动机2的水平振动来减弱发动机2的水平振动。因此，与根据相关技术的ACM系统相比，减振装置100可以更有效地减弱发动机2的振动，该ACM系统不能减弱发动机2的水平振动。
虽然以上已经描述减振装置1减弱发动机2的竖直振动以及减振装置100减弱发动机2的水平振动，但是本公开不限于此。例如，电磁铁32、134和136分别被安装在基座10的顶面和惯性块20的底面之间、在突出部分111的第一段113中和突出部分111的第二段115中，从而减弱发动机2的竖直振动和水平振动。
如上所述，根据本公开，用于车辆的减振装置具有以下效果。
首先，根据本公开，使用质量小于发动机质量的惯性块动态地吸收发动机振动，从而节省减弱发动机的振动所需的能量。
其次，根据本公开，可以减弱发动机的多轴振动，从而有效地减弱发动机的振动。
在上文中，虽然参照示例性实施例和附图已经描述了本公开，但是本公开不限于此，而是可以在不脱离所附权利要求书中要求的本公开的精神和范围的情况下，由本公开所属领域的技术人员进行各种变型和改变。

Claims (8)

1.一种用于车辆的减振装置，包括：
基座，连接至发动机；
惯性块，具有包括永久磁铁的至少一部分并且可移动地安装在所述基座上方；
致动器，包括固定安装在所述基座上的电磁铁以基于交替地作用在所述惯性块和所述电磁铁之间的吸引力和排斥力使所述惯性块振动；以及
控制器，被配置成调节施加到所述电磁铁的电流，使得所述发动机的振动被所述惯性块的振动减弱，
其中所述电磁铁被安装成当所述吸引力和排斥力交替地作用在所述发动机的水平方向上时使所述惯性块在所述发动机的水平方向上振动，并且所述控制器调节施加到所述电磁铁的电流，使得在所述水平方向上产生的所述发动机的振动被在所述水平方向上产生的所述惯性块的振动减弱，
所述基座包括朝着所述惯性块突出的突出部分，所述惯性块包括形成为围绕所述突出部分的凹腔部分，并且所述电磁铁被联接至所述突出部分，使得所述吸引力和排斥力交替地作用在所述水平方向上，
所述电磁铁包括：
第一电磁铁，被联接至所述突出部分，使得所述吸引力和排斥力交替地作用在所述发动机的X轴方向上；以及
第二电磁铁，被联接至所述突出部分，使得所述吸引力和排斥力交替地作用在所述发动机的Y轴方向上，并且
所述控制器单独地控制施加到所述第一电磁铁的电流以及施加到所述第二电磁铁的电流，使得所述吸引力和排斥力相对于所述X轴方向的角度以及所述吸引力和排斥力相对于所述Y轴方向的角度随着所述发动机的振动情况而变化。
2.根据权利要求1所述的减振装置，其中所述控制器调节施加到所述电磁铁的电流，使得所述惯性块的振动相位与所述发动机的振动相位形成180°的相位差。
3.根据权利要求2所述的减振装置，其中所述控制器调节施加到所述电磁铁的电流，使得所述惯性块的振动幅度与所述发动机的振动幅度相同。
4.根据权利要求1所述的减振装置，进一步包括另一电磁铁，所述另一电磁铁被安装成当所述吸引力和排斥力交替地作用在所述发动机的竖直方向上时使所述惯性块在所述发动机的竖直方向上振动，
其中所述控制器调节施加到所述另一电磁铁的电流，使得在所述竖直方向上产生的所述发动机的振动被在所述竖直方向上产生的所述惯性块的振动减弱。
5.根据权利要求4所述的减振装置，其中所述另一电磁铁被插入在所述基座的顶面与所述惯性块的底面之间。
6.根据权利要求4所述的减振装置，进一步包括：
弹性构件，插入在所述惯性块和所述基座之间以在所述竖直方向上弹性地支撑所述惯性块。
7.根据权利要求1所述的减振装置，进一步包括：
弹性构件，插入在所述突出部分和所述凹腔部分之间以在所述水平方向上弹性地支撑所述惯性块。
8.根据权利要求7所述的减振装置，其中所述弹性构件包括被设置成围绕所述突出部分的至少一部分的叶片弹簧。
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