CN108706049A - 一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，包括从下到上依次相连的基座、防尘罩、压电陶瓷保护罩和连接板，防尘罩内部安装有橡胶衬套，橡胶衬套的底部通过橡胶衬套下连接法兰与基座相连，橡胶衬套的上部通过橡胶衬套上连接法兰与压电陶瓷保护罩相连；橡胶衬套内部设有弹簧，弹簧的下端与基座相连，弹簧的上端通过弹簧上连接法兰与压电陶瓷作动器相连，压电陶瓷作动器与连接轴相连，压电陶瓷保护罩上设有长通孔，连接轴穿设于长通孔的内部，连接轴的端部设有摩擦块，摩擦块位于压电陶瓷保护罩的外侧。本发明所提供的一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置结构简单，既可调节副车架刚度特性，又可调节副车架阻尼特性。

Description

一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置
技术领域
本发明属于汽车制造工程技术领域，具体涉及一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置。
背景技术
现阶段，随着人们环境保护意识的不断增强，车辆内部的声学与振动舒适性愈来愈引起广泛关注，已演变为重要的整车性能指标，成为技术竞争的新焦点。而作为重要的减隔振装置，副车架广泛应用于各类大、中型汽车中，对抑制车身结构振动以及因结构振动而引发的声辐射起到了举足轻重的作用。
副车架可以看成是前后车桥的骨架,是前后车桥的组成部分。副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬挂的支架，使车桥、悬挂通过它再与“正车架”相连。传统的副车架形式，根据其结构布置的不同，可分为：“井”字形副车架与“I”字形副车架；根据其与车身连接方式的不同可分为：“刚性”副车架与“柔性”副车架。无论何种具体类型，其工作原理均为以自身的变形衰减悬架传递的激励，并由于实际车型底盘系统及其相关元件的质量分布、空间布置与运动关系存在诸多限制，制约了副车架动态特性的合理分布。具体体现为副车架装车后动态特性固定，难以实现对共振峰值的选择性抑制(这对车内声环境的改善十分重要)，无法满足车辆用户日益苛刻的声学与振动舒适性要求。可以预见，传统副车架结构终将无法适应整车匹配的技术条件，突破传统工作原理对其实施革新势在必行。
在现有的技术中，例如：实用新型专利“一种新型汽车副车架衬套(CN103821860A)”，其工作原理及结构型式主要为防止衬套内部积水，本质上仍未脱离动态特性不可调节的范畴。而发明专利“一种汽车的后副车架与车身连接(CN102351010A)”,虽在副车架与车身之间增加了连接装置，仅以增大车身能够承受的最大载荷为目的，未考虑到提升整车的噪声、振动与舒适性能——这种工作原理上的单一性，大大削弱了结构功能的多样性、集成性与可设计性。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种能将动态特性可调的思想引入到副车架结构的工作原理中，利用在副车架与车身连接处加入刚度与阻尼值可调的装置来间接改变副车架的动态特性，从而达到可选择性抑制共振峰值的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，包括从下到上依次相连的基座、防尘罩、压电陶瓷保护罩和连接板，防尘罩内部安装有橡胶衬套，橡胶衬套的底部通过橡胶衬套下连接法兰与基座相连，橡胶衬套的上部通过橡胶衬套上连接法兰与压电陶瓷保护罩相连；橡胶衬套内部设有弹簧，弹簧的下端与基座相连，弹簧的上端通过弹簧上连接法兰与压电陶瓷作动器相连，压电陶瓷作动器与连接轴相连，压电陶瓷保护罩上设有长通孔，连接轴穿设于长通孔的内部，连接轴的端部设有摩擦块，摩擦块位于压电陶瓷保护罩的外侧。
优选地，所述压电陶瓷作动器为圆柱体状结构，压电陶瓷作动器上开设有四个对称布置的压电陶瓷作动器凹槽，电陶瓷作动器凹槽为半圆柱形结构，压电陶瓷作动器凹槽内沿压电陶瓷作动器自身轴线的方向上设有压电陶瓷作动器孔。
优选地，所述基座与橡胶衬套下连接法兰通过螺钉相连。
优选地，所述弹簧上连接法兰与压电陶瓷保护罩通过螺钉相连。
优选地，所述压电陶瓷作动器上设有压电陶瓷作动器出线孔，压电陶瓷作动器出线孔内穿设有压电陶瓷作动器电压线。
优选地，所述防尘罩为圆环状的柱体结构，防尘罩能够沿自身轴线方向伸缩。
优选地，所述长通孔的数量为四，相邻长通孔的轴线互相垂直，每个长通孔内穿设有连接轴。
优选地，所述摩擦块通过锁紧螺钉与连接轴相连，摩擦块的摩擦面与压电陶瓷保护罩的摩擦面对应。
本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置结构简单，不用对副车架原始结构进行修改。
2、本发明既可调节副车架刚度特性，又可调节副车架阻尼特性。
3、通过改变副车架的动态特性，可降低副车架在特定频段内的共振峰值，减轻车内结构振动辐射噪声，提升整车NVH性能与车内声学环境效果。
4、本发明采用的压电陶瓷材料具有的很强的机电耦合性能，体积小，结构简单，无噪声。
附图说明
图1是本发明一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置的半剖结构示意图；
图2是本发明橡胶衬套的结构示意图；
图3是本发明压电陶瓷保护罩的结构示意图；
图4是本发明压电陶瓷作动器结构示意图；
图5是本发明连接轴的结构示意图。
附图标记说明：1、基座；2、弹簧下连接法兰；3、橡胶衬套下连接法兰；4、橡胶衬套；5、弹簧；6、橡胶衬套上连接法兰；7、弹簧上连接法兰；8、摩擦块；9、长通孔；11、连接轴；12、连接轴固定螺栓；13、压电陶瓷作动器；14、压电陶瓷作动器电压线；15、连接板；16、压电陶瓷保护罩；17、防尘罩；111、连接轴孔；131、压电陶瓷作动器凹槽；132、压电陶瓷作动器孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1到图5所示，本发明提供的一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，包括从下到上依次相连的基座1、防尘罩17、压电陶瓷保护罩16和连接板15，防尘罩17内部安装有橡胶衬套4，橡胶衬套4的底部通过橡胶衬套下连接法兰3与基座1相连，橡胶衬套4的上部通过橡胶衬套上连接法兰6与压电陶瓷保护罩16相连；橡胶衬套4内部设有弹簧5，弹簧5的下端与基座1相连，弹簧5的上端通过弹簧上连接法兰7与压电陶瓷作动器13相连，压电陶瓷作动器13与连接轴11相连，压电陶瓷保护罩16上设有长通孔9，连接轴11穿设于长通孔9的内部，连接轴11的端部设有摩擦块8，摩擦块8位于压电陶瓷保护罩16的外侧。
在本实施例中，基座1的底部可与汽车副车架连接，连接板15的顶面与汽车车架连接。
弹簧5位于弹簧上连接法兰7与弹簧下连接法兰2之间。弹簧上连接法兰7与压电陶瓷保护罩16通过螺钉相连。
橡胶衬套4为环形状的柱体结构，橡胶衬套4位于橡胶衬套上连接法兰6与橡胶衬套下连接法兰3之间。基座1与橡胶衬套下连接法兰3通过螺钉相连。
压电陶瓷作动器13为圆柱体状结构，压电陶瓷作动器13上开设有四个对称布置的压电陶瓷作动器凹槽131，电陶瓷作动器凹槽131为半圆柱形结构，压电陶瓷作动器凹槽131内沿压电陶瓷作动器13自身轴线的方向上设有压电陶瓷作动器孔132。连接轴11上设有连接轴孔111，连接轴孔111与压电陶瓷作动器孔132相配合，锁紧螺钉穿过连接轴孔111和压电陶瓷作动器孔132，将压电陶瓷作动器13和连接轴11相连在一起。
在本实施例中连接轴11的数量为四根，相邻两个连接轴11互相垂直。压电陶瓷作动器13在外部电压的施加过程中，能够控制连接轴11沿着长通孔9运动。
压电陶瓷作动器13上设有压电陶瓷作动器出线孔，压电陶瓷作动器出线孔内穿设有压电陶瓷作动器电压线14。压电陶瓷作动器电压线14的端部与压电陶瓷作动器13相连，压电陶瓷作动器电压线14的另一端与外部电源相连。外部电源通过压电陶瓷作动器电压线14对压电陶瓷作动器13施加电压，压电陶瓷作动器13能够带动连接轴11向压电陶瓷作动器13内部移动。
防尘罩17为圆环状的柱体结构，防尘罩17能够沿自身轴线方向伸缩。
长通孔9的数量为四，相邻长通孔9的轴线互相垂直，每个长通孔9内穿设有连接轴11。
摩擦块8通过锁紧螺钉与连接轴11相连，摩擦块8的摩擦面与压电陶瓷保护罩16的摩擦面对应。摩擦块8的摩擦面与压电陶瓷保护罩16的摩擦面之间具有一定间隙，压电陶瓷保护罩16的摩擦面的面积大于摩擦块8上与之相对应的面积。摩擦块8在工作过程中，能够始终保证在最有效的区域内工作。
为便于理解本发明的工作原理，将本发明的工作过程叙述一遍：
当副车架与车身正常工作时，压电陶瓷作动器13的外部没有施加电压时，载荷完全由橡胶衬套4承受，弹簧5不起作用，弹簧5构成弹簧-质量系统，橡胶衬套4构成橡胶衬套-质量系统，此时弹簧-质量系统与橡胶衬套-质量系统相互独立。当副车架与车身发生共振或产生异响时，压电陶瓷作动器13的外部通过压电陶瓷作动器电压线14施加控制电压，压电陶瓷作动器13发生微位移从而向内收缩，带动连接轴11与摩擦块8向内收缩。摩擦块8与压电陶瓷保护罩16外侧有一定的初始间隙，当摩擦块8的位移大于初始间隙时，摩擦块8与压电陶瓷保护罩16产生摩擦力。若进一步增加控制电压，压电陶瓷作动器13就会通过连接轴11使摩擦块8压紧在压电陶瓷保护罩16的外侧。随着副车架与车身的相对运动，摩擦块8与压电陶瓷保护罩16的外侧发生干摩擦从而改变系统的阻尼特性，此方式称之为改变阻尼工作方式，即随着摩擦块8与压电陶瓷保护罩16之间的压力增大，系统的刚度暂由橡胶衬套4决定，而系统的等效阻尼增大；随着摩擦块8与压电陶瓷保护罩16之间的压力继续增大，摩擦块8处于滑移与粘滞工作范围，弹簧5与橡胶衬套4逐渐耦合工作,系统的刚度增大，即提高了系统的固有频率，此时可通过施加适当的外部电压获得合适的刚度与阻尼特性。当摩擦力超过一定的限值(即摩擦力大于弹簧工作的最大压力)，摩擦块8与压电陶瓷保护罩16不再产生相对运动，弹簧5与橡胶衬套4共同工作，系统的刚度达到最大，系统的固有频率最高，此方式称之为改变刚度工作方式，此工作方式可用于跨越副车架固有模态频率点，避开共振。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：包括从下到上依次相连的基座(1)、防尘罩(17)、压电陶瓷保护罩(16)和连接板(15)，防尘罩(17)内部安装有橡胶衬套(4)，橡胶衬套(4)的底部通过橡胶衬套下连接法兰(3)与基座(1)相连，橡胶衬套(4)的上部通过橡胶衬套上连接法兰(6)与压电陶瓷保护罩(16)相连；橡胶衬套(4)内部设有弹簧(5)，弹簧(5)的下端与基座(1)相连，弹簧(5)的上端通过弹簧上连接法兰(7)与压电陶瓷作动器(13)相连，压电陶瓷作动器(13)与连接轴(11)相连，压电陶瓷保护罩(16)上设有长通孔(9)，连接轴(11)穿设于长通孔(9)的内部，连接轴(11)的端部设有摩擦块(8)，摩擦块(8)位于压电陶瓷保护罩(16)的外侧。
2.根据权利要求1所述的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：所述压电陶瓷作动器(13)为圆柱体状结构，压电陶瓷作动器(13)上开设有四个对称布置的压电陶瓷作动器凹槽(131)，电陶瓷作动器凹槽(131)为半圆柱形结构，压电陶瓷作动器凹槽(131)内沿压电陶瓷作动器(13)自身轴线的方向上设有压电陶瓷作动器孔(132)。
3.根据权利要求1所述的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：所述基座(1)与橡胶衬套下连接法兰(3)通过螺钉相连。
4.根据权利要求1所述的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：所述弹簧上连接法兰(7)与压电陶瓷保护罩(16)通过螺钉相连。
5.根据权利要求1所述的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：所述压电陶瓷作动器(13)上设有压电陶瓷作动器出线孔，压电陶瓷作动器出线孔内穿设有压电陶瓷作动器电压线(14)。
6.根据权利要求1所述的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：所述防尘罩(17)为圆环状的柱体结构，防尘罩(17)能够沿自身轴线方向伸缩。
7.根据权利要求1所述的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：所述长通孔(9)的数量为四，相邻长通孔(9)的轴线互相垂直，每个长通孔(9)内穿设有连接轴(11)。
8.根据权利要求1所述的动态特性可调的汽车副车架与车身连接装置，其特征在于：所述摩擦块(8)通过锁紧螺钉与连接轴(11)相连，摩擦块(8)的摩擦面与压电陶瓷保护罩(16)的摩擦面对应。
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