CN109774448B - 动力总成抗扭悬置结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力总成抗扭悬置结构，包括抗扭拉杆抗扭支架，抗扭拉杆包括抗扭拉杆骨架，抗扭骨架一端通过小衬套与抗扭支架固定连接，另一端设有大衬套，大衬套内设有大衬套橡胶圈和大衬套内芯，还包括吸振器，吸振器与抗扭拉杆骨架可拆卸地固定连接；大衬套橡胶圈上设有前进挡橡胶撞块，大衬套内芯上设有前进挡橡胶限位块，前进挡橡胶撞块和前进挡橡胶限位块均为外凸弧形，并沿抗扭拉杆骨架的长度方向相对设置。本发明将抗扭悬置的固有频率偏移到原共振频率的两侧，降低了共振频率下的振动强度；同时，三挡加速工况下的刚度曲线变化平滑，进一步整体降低了振动强度，从而显著降低了因共振和加速工况引起的车内噪声，提高了整车的NVH性能。

Description

动力总成抗扭悬置结构

技术领域

本发明涉及汽车发动机减振技术领域，具体地指一种动力总成抗扭悬置结构。

背景技术

抗扭悬置的主要功能是限制动力总成扭转位移，隔离扭转振动。合理地设计抗扭悬置结构(包含大小衬套刚度、连接骨架长度、总成模态频率等)对控制悬置系统的隔振和解耦能力有着显著作用。

针对搭载三点钟摆式悬置系统的SUV车型出现在三挡区加速噪声大以及车内轰鸣声的问题：加速时车内噪声易察觉，高转速轰鸣声在X向某频率及Z向某两个特定频率附近存在异常峰，影响乘坐舒适性。通过激励端、路径端和响应端NTF及频谱分析，确定分别由抗扭悬置三挡区刚度偏大、抗扭悬置和发动机系统的上拉杆共振、抗扭悬置和风扇下盖板共振所致；因发动机附件和车身钣金件结构复杂、模态提升困难、成本周期受限等因素，应选择从更改抗扭悬置模态和刚度的角度来解决此类问题。

中国专利CN106090121A公开了一种悬置振动吸振结构，该吸振结构为安装在右悬置支架一端螺栓柱上的质量块，同时质量块与安装螺栓柱之间设有金属衬套和橡胶垫圈。该吸振结构的安装位置不一定是悬置支架刚度最弱的位置，因此调节模态频率效果不佳，此外，该螺栓柱同时固定右悬置、托臂和吸振结构，使得此处的螺栓因预紧力不够出现松动的风险大大增加。

中国专利CN106427516A公开了一种动力总成抗扭拉杆，该抗扭拉杆在大衬套内的第一橡胶撞块和第二橡胶撞块上均设有外凸弧形的凸起部，在大衬套安装腔体内壁上设有与第一橡胶撞块相对的凹陷部，和设有与第二橡胶撞块相对的第四橡胶撞块。但是该凹陷部和第四橡胶撞块的配合面均为平面，如图7所示，曲线D为该抗扭悬置结构的刚度曲线，从图中可知，位于三挡区的刚度曲线ab斜率会逐步增大，导致刚度也快速增大，从而在三挡加速工况下引起车内较大振动和噪音，影响整车的NVH性能。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种有效降低汽车加速工况时的车内振动和噪音、提高整车NVH性能的抗扭悬置结构。

为实现上述目的，本发明提供一种动力总成抗扭悬置结构，包括抗扭拉杆和抗扭支架，所述抗扭拉杆包括抗扭拉杆骨架，所述抗扭拉杆骨架一端通过小衬套与抗扭支架固定连接，另一端设有大衬套，所述大衬套内设有大衬套橡胶圈和大衬套内衬，其特征在于：还包括吸振器，所述吸振器与抗扭拉杆骨架可拆卸地固定连接；所述大衬套橡胶圈上设有前进挡橡胶撞块，所述大衬套内衬上设有前进挡橡胶限位块，所述前进挡橡胶撞块和所述前进挡橡胶限位块均为外凸弧形，并沿抗扭拉杆骨架的长度方向相对设置；

所述吸振器包括吸振器衬套和外套在吸振器衬套上的质量块，所述质量块内壁与吸振器衬套外壁可拆卸固定连接；所述抗扭拉杆骨架上固定设有吸振器支架，所述吸振器衬套通过螺纹紧固件与吸振器支架可拆卸固定连接。

进一步地，所述吸振器衬套包括环形的吸振器橡胶，所述吸振器橡胶外圈和内圈分别与吸振器外衬和吸振器内衬硫化为一体，所述吸振器外衬的外圈与质量块内壁螺纹连接。

进一步地，所述吸振器内衬设有吸振器安装孔，吸振器支架包括与抗扭拉杆骨架焊接的垫块，所述垫块上焊接有螺栓，所述螺栓穿过吸振器安装孔并与螺纹紧固件配合。

进一步地，所述抗扭拉杆骨架一端设有大衬套安装套，所述大衬套还包括内置在大衬套安装套内壁上的大衬套外衬，所述大衬套橡胶圈的外圈和内圈分别与大衬套外衬和大衬套内衬硫化为一体。

进一步地，所述大衬套橡胶圈还包括分布在大衬套内衬横向两侧的橡胶主簧，所述橡胶主簧为八字型，所述橡胶主簧一端与大衬套外衬硫化固定，另一端斜向抗扭支架一端，并与大衬套内衬硫化固定。

进一步地，所述前进挡橡胶撞块位于大衬套外衬远离抗扭支架一侧的内壁上，所述前进挡橡胶限位块的横向两侧与橡胶主簧连接为一个整体，所述前进挡橡胶撞块和所述前进挡橡胶限位块之间形成前进挡空腔。

进一步地，所述大衬套橡胶圈还包括倒挡橡胶撞块和倒挡硬限位面，所述倒挡橡胶撞块和倒挡硬限位面均为外凸弧形，并沿抗扭拉杆骨架的长度方向相对设置；所述倒挡橡胶撞块位于大衬套外衬靠抗扭支架一侧的外壁上，所述倒挡硬限位面为大衬套内衬靠抗扭支架一侧的端面。

本发明的有益效果如下：

1、显著降低因共振和加速工况引起的车内噪声、提高NVH性能。根据实际所需偏移的共振频率设计质量和刚度合适的吸振器，将吸振器设置在抗扭拉杆引发共振的模态振型的最大振幅处，将抗扭悬置的固有频率偏移到原共振频率的两侧，大大降低了共振频率下的振动强度；同时，将前进挡橡胶撞块和倒挡硬限位面均设置成外凸的弧形，使得在三挡区加速工况下的刚度曲线变化平滑，不会出现突变点，进一步整体上降低了振动强度；这样大大降低了从抗扭悬置传递到车内的振动强度，从而显著降低了因共振和加速工况引起的车内噪声、提高了整车的NVH性能。

2、吸振器质量块便于更换、大大缩短试验周期。质量块与吸振器外衬之间螺纹连接、吸振器衬套与吸振器支架通过螺纹紧固件连接，质量块和吸振器衬套拆装方便；在试验过程中，可根据实际测试得到的共振频率偏移情况进一步更换不同质量的质量块，无需重新整体将抗扭拉杆和吸振器一起更换，大大缩短试验成本和周期。

附图说明

图1为抗扭悬置结构主视图。

图2为抗扭悬置结构的爆炸图。

图3为吸振器结构剖视图。

图4为抗扭拉杆结构爆炸图。

图5为大衬套结构俯视图。

图6为抗扭支架结构爆炸图。

图7为本发明抗扭悬置结构与现有结构的刚度曲线对比图。

图8为本发明抗扭悬置结构频率响应曲线与带吸振器的现有大衬套结构、不带吸振器的现有大衬套结构之间的对比图。

图中各部件标号如下：抗扭拉杆骨架1、吸振器支架11、垫块111、螺纹杆112、大衬套安装套12、大衬套连接孔13、抗扭支架骨架2、小衬套安装套21、大衬套3、大衬套外衬31、大衬套橡胶圈32、橡胶主簧321、前进挡橡胶撞块322、前进挡橡胶限位块323、倒挡橡胶撞块324、倒挡硬限位面325、前进挡空腔326、倒挡空腔327、大衬套内衬33、大衬套安装孔331、小衬套4、小衬套外衬41、小衬套橡胶圈42、小衬套内衬43、小衬套安装孔431、吸振器5、质量块51、吸振器外衬52、吸振器橡胶53、吸振器内衬54、吸振器安装孔541、前副车架总成6、螺纹紧固件7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1～6所示，一种动力总成抗扭悬置结构，包括抗扭拉杆和抗扭支架，抗扭拉杆包括抗扭拉杆骨架1，抗扭拉杆骨架1一端通过小衬套4与抗扭支架一端固定连接，抗扭支架另一端与动力总成固定连接；抗扭拉杆骨架1另一端设有与前副车架6固定连接的大衬套3，大衬套3内设有大衬套橡胶圈32和大衬套内衬33，还包括吸振器5，吸振器5与抗扭拉杆骨架1可拆卸地固定连接；大衬套橡胶圈32上设有前进挡橡胶撞块322，大衬套内衬33上设有前进挡橡胶限位块323，前进挡橡胶撞块322和前进挡橡胶限位块323均为外凸弧形，并沿抗扭拉杆骨架1的长度方向相对设置。

上述技术方案中，如图1～2和图6所示，抗扭支架骨架2一端设有小衬套4，小衬套包括小衬套橡胶圈42，小衬套橡胶圈42的外圈和内圈分别与小衬套外衬41和小衬套内衬43硫化成一个整体，小衬套外衬41压装在抗扭支架骨架2上的小衬套安装套21，小衬套内衬43设有小衬套安装孔421，抗扭拉杆骨架1靠小衬套一端设有大衬套连接孔13，螺纹紧固件7穿过小衬套安装孔421和大衬套连接孔13并将抗扭拉杆骨架1和抗扭支架骨架2固定连接。

上述技术方案中，如图1～4和图8所示，吸振器5包括吸振器衬套和外套在吸振器衬套上的质量块51，吸振器衬套包括环形的吸振器橡胶53，吸振器橡胶53外圈和内圈分别与吸振器外衬52和吸振器内衬54硫化为一体，吸振器外衬52的外圈与质量块51内壁螺纹连接；吸振器内衬54设有吸振器安装孔541，抗扭拉杆骨架1上固定设有吸振器支架11，吸振器支架11包括与抗扭拉杆骨架1焊接的垫块111，垫块111上焊接有螺栓112，螺栓112穿过吸振器安装孔541并与螺纹紧固件7配合。根据实际所需偏移的共振频率设计质量和刚度合适的吸振器，将吸振器设置在抗扭拉杆引发共振的模态振型的最大振幅处，将抗扭悬置的固有频率偏移到原共振频率的两侧，大大降低了共振频率下的振动强度；此外质量块与吸振器外衬之间螺纹连接、吸振器衬套与吸振器支架通过螺纹紧固件连接，质量块和吸振器衬套拆装方便；在试验过程中，可根据实际测试得到的共振频率偏移情况进一步更换不同质量和刚度的质量块，无需重新整体将抗扭拉杆和吸振器一起更换，大大缩短试验成本和周期。

上述技术方案中，如图1和图5所示，抗扭拉杆骨架1一端设有大衬套安装套12，大衬套3还包括压装在大衬套安装套12内壁上的大衬套外衬31，大衬套橡胶圈32的外圈和内圈分别与大衬套外衬31和大衬套内衬33硫化为一体，大衬套橡胶圈32还包括位于大衬套内衬33横向两侧的橡胶主簧321，橡胶主簧321为横置的八字型，橡胶主簧321一端与大衬套外衬31硫化固定，另一端往抗扭支架2一端斜向延伸，并与大衬套内衬33硫化固定。前进挡橡胶撞块322位于大衬套外衬31远离抗扭支架2一侧的内壁上，前进挡橡胶限位块323位于大衬套内衬33远离抗扭支架2一侧的外壁上，前进挡橡胶限位块323横向两侧与橡胶主簧连接为一个整体，前进挡橡胶撞块322和前进挡橡胶限位块323之间形成前进挡空腔326。这样前进挡橡胶撞块与前进挡橡胶限位块之间的限位缓冲效果更好，三挡区的刚度较小，更有效地隔绝动力总成一端传递过来的振动。

如图7所示，横坐标轴为抗扭拉杆大衬套端的位移量S，纵坐标轴为抗扭拉杆的X轴向拉力P，D为现有抗扭悬置结构刚度曲线，E为本发明抗扭悬置结构刚度曲线，刚度曲线的斜率即为此工况下的刚度。当发动机位于前进挡加速工况时，抗扭拉杆整体沿抗扭拉杆骨架1的长度方向往抗扭支架一侧移动，而与前副车架6固定连接的大衬套内衬33固定不动。保持油门一定时，发动机的挡位越低，其扭矩越大。当发动机位于高档位时，发动机输出扭矩比较小时，抗扭拉杆受到的拉力较小，因此抗扭拉杆的位移比较小，此时前进挡橡胶圈撞块还未与前进挡橡胶圈限位块接触，抗扭拉杆主要由橡胶主簧提供刚度。此时现有抗扭悬置结构刚度曲线位于Oa段，本发明的抗扭悬置结构的刚度曲线位于OA段，两者呈现出线性变化且基本重合。当发动机位于三档加速工况时，抗扭拉杆受到的拉力逐步增大，前进挡橡胶撞块开始与前进挡橡胶限位块发生接触并产生形变，由于前进挡橡胶撞块和前进挡橡胶限位块均为外凸的圆弧形，两者之间的接触面积增大速率比现有抗扭悬置的速率小，而解除面积与抗扭拉杆骨架的拉力P为正相关，此时本发明的抗扭悬置结构的刚度曲线位于AB段，AB段的整个刚度变化均比较平缓；现有抗扭悬置结构刚度曲线位于ab段，AB段的刚度曲线斜率整体均小于ab段，因此本发明的抗扭悬置结构的刚度在三挡区更小，振动强度更小。当发动机位于一档和二挡位时，抗扭拉杆受到的拉力逐步增大，前进挡橡胶撞块进一步压缩，前进挡限位块基本处于压死状态，前进挡橡胶撞块与前进挡橡胶限位块之间的接触面积的增速比现有抗扭悬置的速率更大，此时现有抗扭悬置结构刚度曲线位于bc段，本发明的抗扭悬置结构的刚度曲线位于BC段，BC段起始段的刚度与bc段相比急剧增大，快速的限制了位移量的进一步增大，这样本发明的抗扭悬置结构更符合三挡区刚度更小、低档位区限位速度更快的的运行要求。

上述技术方案中，大衬套橡胶圈32还包括倒挡橡胶撞块324和倒挡硬限位面325，倒挡橡胶撞块324位于大衬套外衬31靠抗扭支架2一侧的外壁上，倒挡硬限位面325为大衬套内衬33靠抗扭支架2一侧的端面；倒挡橡胶撞块324和倒挡硬限位面325均为外凸弧形，并沿抗扭拉杆骨架1的长度方向相对设置。这样，在倒挡运行时，当输出扭矩比较小时，主要由橡胶主簧提供刚度；当输出扭矩较大时，由橡胶主簧和倒挡硬限位面共同提供刚度。

如图8所示，横坐标轴为振动频率f，纵坐标轴为测点加速度β，其表征了抗扭悬置中振幅最大处的振动强度；X为不带吸振器的现有抗扭悬置结构频率响应曲线，Y为带吸振器的现有抗扭悬置结构频率响应曲线，Z为本发明抗扭悬置结构频率响应曲线。带吸振器的抗扭悬置结构将原共振频率偏移到两侧，且共振处的振动强度远小于原共振强度；进一步地，本发明的抗扭悬置结构与带吸振器的现有抗扭悬置结构相比，其整体的振动强度均进一步降低，特别是在共振频率下的振动强度降幅最大，这样设置吸振器和改进大衬套橡胶圈结构组合在一起，可以显著地降低加速工况下的整体振动强度，从而降低了由于发动机振动传递到车内所引起的噪音，提高了整车的NVH性能。

Claims (7)

1.一种动力总成抗扭悬置结构，包括抗扭拉杆和抗扭支架，所述抗扭拉杆包括抗扭拉杆骨架(1)，所述抗扭拉杆骨架(1)一端通过小衬套(4)与抗扭支架固定连接，另一端设有大衬套(3)，所述大衬套(3)内设有大衬套橡胶圈(32)和大衬套内衬(33)，其特征在于：还包括吸振器(5)，所述吸振器(5)与抗扭拉杆骨架(1)可拆卸地固定连接；所述大衬套橡胶圈(32)上设有前进挡橡胶撞块(322)，所述大衬套内衬(33)上设有前进挡橡胶限位块(323)，所述前进挡橡胶撞块(322)和所述前进挡橡胶限位块(323)均为外凸弧形，并沿抗扭拉杆骨架(1)的长度方向相对设置；

所述吸振器(5)包括吸振器衬套和外套在吸振器衬套上的质量块(51)，所述质量块(51)内壁与吸振器衬套外壁可拆卸固定连接；所述抗扭拉杆骨架(1)上固定设有吸振器支架(11)，所述吸振器衬套通过螺纹紧固件(7)与吸振器支架(11)可拆卸固定连接。

2.根据权利要求1所述的动力总成抗扭悬置结构，其特征在于：所述吸振器衬套包括环形的吸振器橡胶(53)，所述吸振器橡胶(53)外圈和内圈分别与吸振器外衬(52)和吸振器内衬(54)硫化为一体，所述吸振器外衬(52)的外圈与质量块(51)内壁螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的动力总成抗扭悬置结构，其特征在于：所述吸振器内衬(54)设有吸振器安装孔(541)，吸振器支架(11)包括与抗扭拉杆骨架(1)焊接的垫块(111)，所述垫块(111)上焊接有螺栓(112)，所述螺栓(112)穿过吸振器安装孔(541)并与螺纹紧固件(7)配合。

4.根据权利要求1所述的动力总成抗扭悬置结构，其特征在于：所述抗扭拉杆骨架(1)一端设有大衬套安装套(12)，所述大衬套(3)还包括内置在大衬套安装套(12)内壁上的大衬套外衬(31)，所述大衬套橡胶圈(32)的外圈和内圈分别与大衬套外衬(31)和大衬套内衬(33)硫化为一体。

5.根据权利要求4所述的动力总成抗扭悬置结构，其特征在于：所述大衬套橡胶圈(32)还包括分布在大衬套内衬(33)横向两侧的橡胶主簧(321)，所述橡胶主簧(321)为八字型，所述橡胶主簧(321)一端与大衬套外衬(31)硫化固定，另一端斜向抗扭支架(2)一端，并与大衬套内衬(33)硫化固定。

6.根据权利要求1所述的动力总成抗扭悬置结构，其特征在于：所述前进挡橡胶撞块(322)位于大衬套外衬(31)远离抗扭支架(2)一侧的内壁上，所述前进挡橡胶限位块(323)的横向两侧与橡胶主簧(321)连接为一个整体，所述前进挡橡胶撞块(322)和所述前进挡橡胶限位块(323)之间形成前进挡空腔(326)。

7.根据权利要求5所述的动力总成抗扭悬置结构，其特征在于：所述大衬套橡胶圈(32)还包括倒挡橡胶撞块(324)和倒挡硬限位面(325)，所述倒挡橡胶撞块(324)和倒挡硬限位面(325)均为外凸弧形，并沿抗扭拉杆骨架(1)的长度方向相对设置；所述倒挡橡胶撞块(324)位于大衬套外衬(31)靠抗扭支架(2)一侧的外壁上，所述倒挡硬限位面(325)为大衬套内衬(33)靠抗扭支架(2)一侧的端面。

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