CN110425241A - 一种动磁式电磁作动器作动的主动悬置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动磁式电磁作动器作动的主动悬置，包括外壳、设置在外壳内的上部且上端伸出外壳的铝芯仔、硫化固连在所述铝芯仔下部且径向向外延伸至所述外壳内壁的橡胶主簧、固定连接在橡胶主簧下部且中心设置有沿竖直方向形变一定距离的弹性形变部的调节机构，所述形变部的截面积小于所述橡胶主簧有效截面积，固定设置在调节机构底部，且与调节机构的弹性形变部驱动连接的电磁作动器，用于根据不同频率交流电输出相应大小作动力推动所述弹性形变部沿竖直方向形变。本发明设计新颖、实用性强、制造成本低、工作稳定性和可靠性高，能满足在宽频域范围内实时改变悬置的动态特性以适应不同工况下对于刚度和阻尼的要求，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及汽车的主动悬置，尤其涉及一种动磁式电磁作动器作动的主动悬置
背景技术
随着科技的突飞猛进，汽车作为提高人们生活质量的重要工具，正在向家家户户普及。随着生活水平提高，人们越来越关注汽车的NVH性能。其中，NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)是作为判断车辆的乘坐舒适性的一个直观指标。为了满足人们的要求，汽车厂商在进行整车及零部件的设计时，特别关注汽车的NVH性能。动力总成悬置系统的振动隔离特性对汽车的乘坐舒适性有着重要影响，性能良好的动力总成悬置系统不仅可以减少振动向车架的传递，降低车内噪声，提高乘坐舒适性，而且还可以更好地保护动力总成。
由于包括橡胶悬置和液压悬置在内的被动悬置常常难以满足全频域，多工况下的隔振要求。半主动悬置虽然能够改变悬置的动态特性，但仅能够切换两到三种工况，能够实现的效果有限。而主动悬置能够实时改变悬置的动态特性以适应不同工况下对于刚度和阻尼的要求。目前，国内对于主动悬置的研究较少，本发明的目的就是提供一种能适应不同工况下对于刚度和阻尼的要求的主动悬置。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的就是提供一种能适应不同工况下对于刚度和阻尼的要求的主动悬置。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现：
一种动磁式电磁作动器作动的主动悬置，包括外壳、设置在所述外壳内的上部且上端伸出所述外壳的铝芯仔、硫化固连在所述铝芯仔下部且径向向外延伸至所述外壳内壁的橡胶主簧，还包括：
调节机构，固定连接在所述橡胶主簧下部且中心设置有沿竖直方向形变一定距离的弹性形变部，所述形变部的截面积小于所述橡胶主簧有效截面积，从而增大可输出作动力；
电磁作动器，固定设置在所述调节机构底部，且与所述调节机构的弹性形变部驱动连接，用于根据不同频率交流电输出相应大小作动力推动所述弹性形变部沿竖直方向形变。
进一步地，所述的调节机构包括：
下流道盖板，采用轻质金属材料，所述下流道盖板上表面由边缘向中心依次同心设置有C形槽状的惯性通道、柱状沉槽和上下贯穿的中心孔，所述惯性通道的一端贯穿设置有惯性通道与下液室接口；
上流道盖板，采用轻质金属材料，扣合固定在所述下流道盖板上表面，与所述橡胶主簧合围形成上液室，中部贯穿设置有惯性通道与上液室接口和若干均匀分布的过液孔；
解耦膜，呈圆形设置在所述柱状沉槽内，采用弹性材料，其边缘厚度与所述柱状沉槽的深度相一致，中部厚度小于所述柱状沉槽的深度且位于所述柱状沉槽深度方向的居中位置，底面中心硫化固定有与所述电磁作动器相连接的内螺纹连接部；
下皮碗，呈碗装密封设置在所述下流道盖板底部，采用弹性材料，与所述下流道盖板合围形成下液室。
进一步地，所述下流道盖板的边缘还设置有与所述上流道盖板外径通过过盈配合实现密封压装的环形沉槽。
进一步地，所述下流道盖板上还设置有若干下流道盖板定位柱，所述的上流道盖板上还贯穿设置有若干与所述下流道盖板定位柱相配合的上流道盖板定位孔。
进一步地，所述的下皮碗的边缘设置有环形下皮碗外凸台，中部设置有阶梯柱状下皮碗内凸台，所述下皮碗内凸台的中心设置有中心孔，所述下流道盖板的底部设置有与所述下皮碗外凸台通过过盈配合实现密封压装的环形凹槽。
进一步地，所述下皮碗外凸台的内侧沿周向设置有若干定位孔，所述下流道盖板的底部设置有若干与所述定位孔相配合的定位柱。
进一步地，所述的解耦膜中部的上下表面均匀设置有若干半球形凸起。可有效减少由于解耦膜上下振动而产生的气穴噪声
进一步地，所述的电磁作动器包括：
作动器壳体，支撑固定在所述调节机构底部，横截面呈开口朝上的E形；
支撑件，通过螺钉固定在所述作动器壳体的底部；
线圈骨架，设置在所述作动器壳体中部，采用E型结构，
线圈，缠绕设置在所述线圈骨架上且在线圈骨架上、下部分的绕线方向相反，用于根据频率可调的交流电源产生，；
作动器螺杆，呈阶梯轴状，下一端位于所述线圈骨架的中心孔内，上端向上依次间隙配合地穿过所述作动器壳体、下皮碗、下流道盖板的中心孔与所述解耦膜的内螺纹连接部螺纹连接；
永磁体，套设在所述作动器螺杆上且位于所述线圈骨架的中心孔内；
两导磁体，套设在所述作动器螺杆上且位于所述永磁体上下端；
锁紧螺母，与所述作动器螺杆下端螺纹连接锁紧所述导磁体和两永磁体。
进一步地，所述铝芯仔上还设置有防止所述铝芯仔与所述外壳的内壁直接碰撞的橡胶撞块。此撞块除了可提供非线性段刚度外，还提供了限位的作用，防止零件内部发生金属间的直接碰撞。
进一步地，所述的外壳包括：
上壳体，呈底部开口的圆筒形，顶部设置有供铝芯仔伸出的中心孔；
下壳体，呈两端开口的圆筒形，与所述上壳体同轴且顶部与所述上壳体的底部可拆卸连接。
本方案通过设置可拆装的上、下壳体组成外壳将悬置内部结构封闭于其内，既起着密封和保护内部结构的作用，同时方便安装悬置内部结构。
进一步地，所述上壳体底部设置有外翻边缘；
所述下壳体顶部设置有外翻边缘且与所述上壳体铆接固定；
或者，
所述上壳体底部设置有环形法兰；
所述下壳体顶部设置有环形法兰且与所述上壳体通过螺栓固定连接；
或者，
所述上壳体的底部内周壁设置有内螺纹；
所述下壳体顶部外周壁设置有与所述上壳体的内螺纹相配合的外螺纹。
进一步地，还包括：
支撑构件，与所述橡胶主簧的下端部硫化固连，所述支撑构件的下部位于调节机构和外壳之间，上部沿径向伸入夹固在所述上壳体与下壳体的连接接处之间。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
所述的主动悬置结构简单紧凑、占用空间小、实用性强、制造成本低。
所述的主动悬置采用E型动磁式电磁作动器，所述作动器具有输出作动力大、线性频率范围广，响应速度快的特点，并且，所述的上液室对作动器输出的作动力具有放大功能，因此，所述主动悬置具有隔振效果好、工作频率范围广、控制简单、响应速度快，控制精度高的优点。
综上所述，本发明设计原理新颖、实用性强、制造成本低、工作稳定性和可靠性高，能满足在宽频域范围内实时改变悬置的动态特性以适应不同工况下对于刚度和阻尼的要求，便于推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例主动悬置总成结构剖面示意图；
图2是本发明实施例中上流道盖板结构示意图；
图3是本发明实施例中下流道盖板结构示意图；
图4是本发明实施例中下皮碗结构示意图；
图5是本发明实施例中下液室密封示意图
图6是本发明实施例中动磁式电磁作动器总成结构示意图；
图7是本发明实施例中动磁式电磁作动器总成结构剖视图；
图8是本发明实施例中主动悬置上下壳体铆接示意图；
图9为本发明实施例中橡胶主簧有效截面积示意图。
图中标号说明：1-铝芯仔；2-橡胶主簧；3-上液室；4-上流道盖板；41-上流道盖板定位孔一；42-上流道盖板定位孔二；43-惯性通道与上液室接口；44-上流道盖板定位孔三；5-解耦膜；6-下流道盖板；61-下流道盖板定位柱一；62-下流道盖板定位柱二；63-下流道盖板定位柱三；64-惯性通道与下液室接口；7-下皮碗；71-下皮碗外凸台；72-下皮碗内凸台；8-电磁作动器；81-作动器螺杆；82-导磁体；83-作动器壳体；84-线圈骨架；85-锁紧螺母；86-线圈；87-永磁体；9-支撑件；10-下液室；11-下壳体；12-惯性通道；13-上壳体；14-橡胶撞块；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种动磁式电磁作动器作动的主动悬置，包括外壳、设置在所述外壳内的上部且上端伸出所述外壳的铝芯仔1、硫化固连在所述铝芯仔下部且径向向外延伸至所述外壳内壁的橡胶主簧2，还包括：
调节机构，固定连接在所述橡胶主簧2下部且中心设置有沿竖直方向形变一定距离的弹性形变部，所述形变部的截面积小于所述橡胶主簧2有效截面积，从而增大可输出作动力；
电磁作动器，固定设置在所述调节机构底部，且与所述调节机构的弹性形变部驱动连接，用于根据不同频率交流电输出相应大小作动力推动所述弹性形变部沿竖直方向形变。
本实施例的主动悬置本体上下两端分别与动力总成和副车架连接，所述铝芯仔1与橡胶主簧2高温硫化固结，铝芯仔1通过连接件与动力总成相连，橡胶主簧2主要起着隔离振动、支承和保护动力总成的作用。
具体而言，本实施例中，所述的调节机构包括：
下流道盖板6，如图3所示，所述下流道盖板6采用铝合金材料，所述下流道盖板6上表面由边缘向中心依次同心设置有C形槽状的惯性通道12、柱状沉槽和上下贯穿的中心孔，所述惯性通道12的一端贯穿设置有惯性通道与下液室接口64，使所述惯性通道12与下液室10连通；
上流道盖板4，如图2所示，所述上流道盖板4采用铝合金材料，扣合固定在所述下流道盖板6上表面，与所述橡胶主簧2合围形成上液室3，中部贯穿设置有弧形的惯性通道与上液室接口43和九个均匀分布的圆形的过液孔，所述过液孔用于将上液室3的液体压力传至解耦膜5；
解耦膜5，如图6所示，所述解耦膜5呈圆形设置在所述柱状沉槽内，采用弹性材料，其边缘厚度与所述柱状沉槽的深度相一致，中部厚度小于所述柱状沉槽的深度且位于所述柱状沉槽深度方向的居中位置，底面中心硫化固定有与所述电磁作动器相连接的内螺纹连接部；
下皮碗7，呈碗装密封设置在所述下流道盖板6底部，采用弹性材料，与所述下流道盖板6合围形成下液室10。如图4所示，本实施例的所述下皮碗7呈碗状，其体积刚度比橡胶主簧2的体积刚度小很多，用来吸收上液室3的体积变化。下皮碗7与下流道盖板6、解耦膜5形成一个下液室10。
本实施例中，上流道盖板6与下流道盖板4用铝合金材料制作，质量轻，耐腐蚀性好，它们通过过盈配合被压装在一起，并形成惯性通道12，惯性通道12用于连通上、下液室。所述上、下液室由惯性通道12连通，实现液体在上、下液室间的流动，当液体流经惯性通道12时会产生沿程损失，从而衰减部分振动。
具体地，如图3和图5所示，所述下流道盖板6的边缘还设置有与所述上流道盖板4外径通过过盈配合实现密封压装的环形沉槽，实现所述下流道盖板6和所述上流道盖板4之间的快速密封压装。
在本发明一个可行的实施例中，所述下流道盖板6上还设置有三个下流道盖板定位柱：流道盖板定位柱一61、流道盖板定位柱二62、流道盖板定位柱三63，所述的上流道盖板4上还贯穿设置有三个与所述下流道盖板定位柱相配合的上流道盖板定位孔：上流道盖板定位孔一41、上流道盖板定位孔二42、上流道盖板定位孔三44，实现所述下流道盖板6和上流道盖板4之间的快速配合定位，反正错位和转动，确保惯性通道与下液室接口64和惯性通道与上液室接口43始终对齐。
在本发明一个可行的实施例中，如图4所示，所述的下皮碗7的边缘设置有环形下皮碗外凸台71，中部设置有阶梯柱状下皮碗内凸台72，所述下皮碗内凸台72的中心设置有中心孔，所述下流道盖板6的底部设置有与所述下皮碗外凸台71通过过盈配合实现密封压装的环形凹槽，确保所述下流道盖板6与所述的下皮碗7之间的密封连接，从而将下液室10密封，见图5。
在本发明一个可行的实施例中，所述下皮碗外凸台71的内侧沿周向设置有若干定位孔，所述下流道盖板6的底部设置有若干与所述定位孔相配合的定位柱。确保所述下流道盖板6与所述的下皮碗7之间的定位。
在本发明一个可行的实施例中，所述的解耦膜5中部的上下表面均匀设置有若干半球形凸起。可有效减少由于解耦膜上下振动而产生的气穴噪声
在上述实施例中，如图6和图7所示，所述的电磁作动器8包括：
作动器壳体83，支撑固定在所述调节机构底部，横截面呈开口朝上的E形；
支撑件9，通过螺钉固定在所述作动器壳体83的底部；
线圈骨架84，设置在所述作动器壳体83中部，采用E型结构，
线圈86，缠绕设置在所述线圈骨架84上且在线圈骨架84上、下部分的绕线方向相反，用于根据频率可调的交流电源产生，；
作动器螺杆81，呈阶梯轴状，下一端位于所述线圈骨架84的中心孔内，上端向上依次间隙配合地穿过所述作动器壳体83、下皮碗7、下流道盖板6的中心孔与所述解耦膜5的内螺纹连接部螺纹连接；
永磁体87，套设在所述作动器螺杆81上且位于所述线圈骨架84的中心孔内，为作动器提供磁场；
两导磁体82，套设在所述作动器螺杆81上且位于所述永磁体87上下端；
锁紧螺母85，与所述作动器螺杆81下端螺纹连接锁紧所述导磁体82和两永磁体87。
本实施例中，电磁作动器8工作时，线圈86通入设定频率的交流电产生磁场，安装在可运动的作动器螺杆81上的永磁体87由于受到安培力而带着作动器螺杆81上下运动，所述作动器螺杆81的上下运动可带动解耦膜5一起上下运动。由于橡胶主簧2的有效截面积大于解耦膜5的截面积，因此，电磁作动器8输出的作动力经过上液室3时会被放大，被放大的作动力用于抵消外界激励。所述橡胶主簧2的有效截面积Ap1是根据在相同的位移Xm下所排开的液体体积相等的原则来等效的。如图9所示，d1是橡胶主簧2硫化到铝芯仔1上的橡胶内径，d2是橡胶主簧2下端的内径。当橡胶主簧2有X0的位移时，橡胶主簧2内腔体积变化量ΔV等于图9中的阴影部分体积，则所述橡胶主簧2有效截面积Ap1为：
在本发明一个可行的实施例中，所述铝芯仔1上还设置有防止所述铝芯仔1与所述外壳2的内壁直接碰撞的橡胶撞块14。此撞块除了可提供非线性段刚度外，还提供了限位的作用，防止零件内部发生金属间的直接碰撞。
需要说明的是，所述的线圈骨架84采用E型结构，绕线时，若E型的线圈骨架84上部分采用顺时针方向绕线时，相反地，E型的线圈骨架84下部分则采用逆时针方向绕线，使永磁体87上部和下部受同向力，从而增大可输出作动力。所述主动悬置的电磁作动器的性能要求由具体工况和主动悬置参数确定，电磁作动器的性能要求包括不同频率下输出的作动力大小。
在上述实施例中，所述的外壳包括：
上壳体13，呈底部开口的圆筒形，顶部设置有供铝芯仔1伸出的中心孔；
下壳体11，呈两端开口的圆筒形，与所述上壳体13同轴且顶部与所述上壳体13的底部可拆卸连接。
本实施例通过设置可拆装的上、下壳体组成外壳将悬置内部结构封闭于其内，既起着密封和保护内部结构的作用，同时方便安装悬置内部结构。
具体地，如图8所示，在本发明另一个可行的实施例中，所述上壳体13底部设置有外翻边缘；
所述下壳体11顶部设置有外翻边缘且与所述上壳体13铆接固定；
具体地，在本发明另一个可行的实施例中，所述上壳体13底部设置有环形法兰；
所述下壳体11顶部设置有环形法兰且与所述上壳体13通过螺栓固定连接；
具体地，在本发明另一个可行的实施例中，所述上壳体13的底部内周壁设置有内螺纹；
所述下壳体11顶部外周壁设置有与所述上壳体13的内螺纹相配合的外螺纹。
具体地，在本发明另一个可行的实施例中，所述的主动悬置还包括：
支撑构件，与所述橡胶主簧2的下端部硫化固连，所述支撑构件的下部位于调节机构和外壳之间，上部沿径向伸入夹固在所述上壳体13与下壳体11的连接接处之间。支撑构件既起到传导受力，保护橡胶主簧2的作用，同时还能过盈配合地连接作动器壳体83。
以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种动磁式电磁作动器作动的主动悬置，包括外壳、设置在所述外壳内的上部且上端伸出所述外壳的铝芯仔(1)、硫化固连在所述铝芯仔下部且径向向外延伸至所述外壳内壁的橡胶主簧(2)，所述其特征在于，还包括：
调节机构，固定连接在所述橡胶主簧(2)下部且中心设置有沿竖直方向形变一定距离的弹性形变部，所述形变部的截面积小于所述橡胶主簧(2)有效截面积；
电磁作动器，固定设置在所述调节机构底部，且与所述调节机构的弹性形变部驱动连接，用于根据不同频率交流电输出相应大小作动力推动所述弹性形变部沿竖直方向形变。
2.根据权利要求1所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述的调节机构包括：
下流道盖板(6)，采用轻质金属材料，所述下流道盖板(6)上表面由边缘向中心依次同心设置有C形槽状的惯性通道(12)、柱状沉槽和上下贯穿的中心孔，所述惯性通道(12)的一端贯穿设置有惯性通道与下液室接口(64)；
上流道盖板(4)，采用轻质金属材料，扣合固定在所述下流道盖板(6)上表面，与所述橡胶主簧(2)合围形成上液室(3)，中部贯穿设置有惯性通道与上液室接口(43)和若干均匀分布的过液孔；
解耦膜(5)，呈圆形设置在所述柱状沉槽内，采用弹性材料，其边缘厚度与所述柱状沉槽的深度相一致，中部厚度小于所述柱状沉槽的深度且位于所述柱状沉槽深度方向的居中位置，底面中心硫化固定有与所述电磁作动器相连接的内螺纹连接部；
下皮碗(7)，呈碗装密封设置在所述下流道盖板(6)底部，采用弹性材料，与所述下流道盖板(6)合围形成下液室(10)。
3.根据权利要求2所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述下流道盖板(6)的边缘还设置有与所述上流道盖板(4)外径通过过盈配合实现密封压装的环形沉槽。
4.根据权利要求2所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述下流道盖板(6)上还设置有若干下流道盖板定位柱，所述的上流道盖板(4)上还贯穿设置有若干与所述下流道盖板定位柱相配合的上流道盖板定位孔。
5.根据权利要求2中任一项所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述的下皮碗(7)的边缘设置有环形下皮碗外凸台(71)，中部设置有阶梯柱状下皮碗内凸台(72)，所述下皮碗内凸台(72)的中心设置有中心孔，所述下流道盖板(6)的底部设置有与所述下皮碗外凸台(71)通过过盈配合实现密封压装的环形凹槽。
6.根据权利要求2所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述下皮碗外凸台(71)的内侧沿周向设置有若干定位孔，所述下流道盖板(6)的底部设置有若干与所述定位孔相配合的定位柱。
7.根据权利要求2所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述的解耦膜(5)中部的上下表面均匀设置有若干半球形凸起,可有效减少由于解耦膜上下振动而产生的气穴噪声。
8.根据权利要求2所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述的电磁作动器(8)包括：
作动器壳体(83)，支撑固定在所述调节机构底部，横截面呈开口朝上的E形；
支撑件(9)，通过螺钉固定在所述作动器壳体(83)的底部；
线圈骨架(84)，设置在所述作动器壳体(83)中部，采用E型结构，
线圈(86)，缠绕设置在所述线圈骨架(84)上且在线圈骨架(84)上、下部分的绕线方向相反，用于根据频率可调的交流电源产生，；
作动器螺杆(81)，呈阶梯轴状，下一端位于所述线圈骨架(84)的中心孔内，上端向上依次间隙配合地穿过所述作动器壳体(83)、下皮碗(7)、下流道盖板(6)的中心孔与所述解耦膜(5)的内螺纹连接部螺纹连接；
永磁体(87)，套设在所述作动器螺杆(81)上且位于所述线圈骨架(84)的中心孔内；
两导磁体(82)，套设在所述作动器螺杆(81)上且位于所述永磁体(87)上下端；
锁紧螺母(85)，与所述作动器螺杆(81)下端螺纹连接锁紧所述导磁体(82)和两永磁体(87)。
9.根据权利要求1所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于：所述铝芯仔(1)上还设置有防止所述铝芯仔(1)与所述外壳(2)的内壁直接碰撞的橡胶撞块(14)。
10.根据权利要求1所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于，所述的外壳包括：
上壳体(13)，呈底部开口的圆筒形，顶部设置有供铝芯仔(1)伸出的中心孔；
下壳体(11)，呈两端开口的圆筒形，与所述上壳体(13)同轴且顶部与所述上壳体(13)的底部可拆卸连接。
11.根据权利要求10所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于，
所述上壳体(13)底部设置有外翻边缘；
所述下壳体(11)顶部设置有外翻边缘且与所述上壳体(13)铆接固定；
或者，
所述上壳体(13)底部设置有环形法兰；
所述下壳体(11)顶部设置有环形法兰且与所述上壳体(13)通过螺栓固定连接；
或者，
所述上壳体(13)的底部内周壁设置有内螺纹；
所述下壳体(11)顶部外周壁设置有与所述上壳体(13)的内螺纹相配合的外螺纹。
12.根据权利要求11所述的动磁式电磁作动器作动的主动悬置，其特征在于，还包括：
支撑构件，与所述橡胶主簧(2)的下端部硫化固连，所述支撑构件的下部位于调节机构和外壳之间，上部沿径向伸入夹固在所述上壳体(13)与下壳体(11)的连接接处之间。
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