CN110733328B - 具有电动-液压-气动可切换位移元件的安装组件 - Google Patents

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Abstract

一种使用安装组件来将动力系附连于车辆的结构构件的系统和方法。该安装组件包括第一柔顺构件、第二柔顺构件、第一流体腔室、第二流体腔室、第三流体腔室、压力柔顺膜以及阀。流体管道将第一流体腔室与第二流体腔室互连，以允许流体从第一流体腔室通向第二流体腔室。第三流体腔室具有与第二流体腔室连通的开口以及排放端口。该压力柔顺膜密封第二流体腔室和第三流体腔室之间的开口。该阀选择性地密封第三流体腔室中的排放端口。通过致动该阀打开排放端口来选择安装组件的第一刚度轮廓。通过致动该阀闭合排放端口来选择安装组件的第二刚度轮廓。

Description

具有电动-液压-气动可切换位移元件的安装组件
技术领域
本发明总体涉及用于将第一结构构件互连于第二结构构件的装置和方法，并且更具体地涉及一种安装组件，该安装组件具有刚度轮廓，用于减少存在于其中一个结构构件中的振动传递至其他结构构件。
背景技术
本段落中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并且可以构成或不构成现有技术。
安装组件通常存在于机动车辆中。安装组件具有两个主要功能。首先，采用安装组件，以将车辆的部件(例如，动力系)固定于车辆车身或框架，其次，用于减少或消除动力系中存在的力或振动传播至车辆车身或框架的传递。
为了实现他们的主要功能，安装组件通常具有支承柔顺构件或橡胶插入件的结构框架或支架。柔顺构件具有安装特征件，该安装特征件构造成附连于动力系或其他结构部件。安装组件的结构框架构造成附连于车辆车身或框架。柔顺构件具有已知的弹簧刚度轮廓，该弹簧刚度轮廓基于柔顺构件在安装组件的结构框架内的位移而变化。柔顺构件的弹簧刚度轮廓是固定的，并且不适合于改变车辆的操作条件。
虽然传统的安装组件实现其期望目的，但是本领域需要一种用于安装组件的改进设计。改进的设计应提供一种安装组件，该安装组件在安装在车辆上之后是可控的，使得可以基于变化的车辆操作状况选择不同的刚度轮廓。
发明内容
根据若干方面，公开一种用于将动力系附连于车辆的结构构件的安装组件。安装组件包括第一支承构件、第二支承构件、第一柔顺构件、第二柔顺构件、第二缓冲构件、第一流体腔室、第二流体腔室、第三流体腔室、流体管道、压力柔顺膜以及阀，该第一支承构件具有能附连于动力系的附连端部，该第二支承构件具有能附连于车辆的结构构件的附连端部。第二支承构件与第一支承构件隔开。第一柔顺构件包括固定于第一支承构件的第一附连端部、固定于第二支承构件的第二附连端部以及与第一附连端部相对的第一缓冲构件。第二柔顺构件固定于第二支承构件并且与第一缓冲部分隔开。第二缓冲构件固定于第二支承构件并与第二柔顺构件间隔开。第一流体腔室由第二柔顺构件的表面、第二支承构件的表面以及第二缓冲构件的表面限定。第二流体腔室由第二支承构件的第一多个表面限定。流体管道将第一流体腔室与第二流体腔室互连，以允许流体从第一流体腔室通向第二流体腔室。第三流体腔室邻近于第二流体腔室，并由第二支承构件的第二多个表面限定。第三流体腔室具有与第二流体腔室连通的开口以及排放端口。压力柔顺膜附连于第二支承结构，并密封第二流体腔室和第三流体腔室之间的开口。阀选择性地密封第三流体腔室中的排放端口。
在本发明的另一方面中，第一和第二流体腔室填充有诸如乙二醇的液压流体。
在本发明的另一方面中，第三流体腔室填充有空气。
在本发明的另一方面中，受控致动器联接于阀，以选择性地打开阀并允许空气离开第三流体腔室。
在本发明的另一方面中，第二支承构件在第二支承构件的端部处具有孔。
在本发明的另一方面中，第一柔顺构件是细长构件，第一柔顺构件跨越孔，并且在第一端部处附连于孔的内表面而在第二端部处附连于孔的相对的内表面。
在本发明的另一方面中，第二柔顺构件和第二缓冲构件形成为整体构件。
在本发明的另一方面中，第一流体腔室是在整体构件内形成的囊。
在本发明的另一方面中，流体管道形成在第二支承构件中并将囊与第二流体腔室互连。
在本发明的另一方面中，压力柔顺膜是柔性膜，该柔性膜在由第二腔室中的流体产生的压力下突出到第三腔室中，以增大第二流体腔室的体积。
在本发明的另一方面中，公开一种使用安装组件将动力系附连于车辆的结构构件的方法。该方法包括：提供第一支承构件，提供第二支承构件，提供第一柔顺构件，提供第二柔顺构件，提供第二缓冲构件，提供第一流体腔室，提供第二流体腔室，将第一流体腔室与第二流体腔室互连，提供第三流体腔室，密封第二流体腔室和第三流体腔室之间的开口，确定安装组件的期望刚度轮廓，致动阀以闭合第三流体腔室中的排放端口，以及致动阀门以打开第三流体腔室中的排放端口。
在本发明的又一方面中，致动阀以闭合第三流体腔室中的排放端口实现安装组件的第一刚度轮廓。
在本发明的又一方面中，致动阀以打开第三流体腔室中的排放端口实现安装组件的第二刚度轮廓。
在本发明的又一方面中，利用附连于第二支承结构的压力柔顺膜密封第二流体腔室和第三流体腔室之间的开口进一步包括当期望第一刚度轮廓时，防止压力柔顺膜突出到第三流体腔室中。
在本发明的又一方面中，利用附连于第二支承结构的压力柔顺膜密封第二流体腔室和第三流体腔室之间的开口进一步包括当期望第二刚度轮廓时，允许压力柔顺膜突出到第三流体腔室中。
在本发明的又一方面中，致动阀以闭合第三流体腔室中的排放端口来实现安装组件的第一刚度轮廓进一步包括固定第二流体腔室的体积，以防止流体从第一流体腔室通向第二流体腔室。
在本发明的又一方面中，致动阀以打开第三流体腔室中的排放端口来实现安装组件的第二刚度轮廓进一步包括增大第二流体腔室的体积，以允许流体从第一流体腔室通向第二流体腔室。
在本发明的又一方面中，致动阀以打开第三流体腔室中的排放端口来实现安装组件的第一刚度轮廓进一步包括实现第一刚度轮廓，与第二刚度轮廓相比，该第一刚度轮廓在第一柔顺构件的相同位移上具有较低的刚度。
在本发明的又一方面中，致动阀以闭合第三流体腔室中的排放端口来实现安装组件的第二刚度轮廓进一步包括实现第二刚度水平，与第一刚度轮廓相比，该第二刚度水平在第一柔顺构件的相同位移上具有较大的刚度。
根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的一个方面的安装组件的示意图；
图2A是根据本发明的方面的利用安装组件的转矩支柱的立体图；以及
图2B是根据本发明的方面的沿着图2A所示的线2b穿过转矩支柱的剖视图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、其应用或用途。
参照图1，图中示出根据本发明的安装组件10的示意图。安装组件10构造成将第一结构12(例如，动力系)附连于第二结构14(例如，车辆的结构构件)。安装组件10具有第一支承构件16和第二支承构件20，该第一支承构件具有能附连于动力系或第一结构12的附连端部18，且该第二支承构件具有能附连于车辆的第二结构14或结构构件的附连端部22。第二支承构件20与第一支承构件16隔开。例如从本发明中将变得清楚地是，安装组件10构造成减少或消除在其中一个构件中产生的力或振动传递到另一构件。在一个示例中，第一支承构件16是金属块等等，其构造成通过诸如螺栓的附连装置和金属块中的螺纹孔附连于第一结构或动力系12。类似地，第二支承构件20是金属壳体，该金属壳体在附连端部22处具有成对凸缘23，该成对凸缘具有孔(未示出)，该孔与螺栓或销结合可附连于车辆结构(例如车辆框架或梁等)。
安装组件10进一步包括第一柔顺构件24、第二柔顺构件26、第二缓冲构件28、第一流体腔室30、第二流体腔室32、第三流体腔室34、将第一流体腔室与第二流体腔室互连的流体管道36、压力柔顺膜38以及阀40，这会在下面进一步详细地描述。
第一柔顺构件24具有固定于第一支承构件16的第一附连端部或表面42以及固定于第二支承构件20的第二附连端部44。第一附连端部或表面42可通过包覆成型或嵌件成型固定或稳固于第一支承构件16。类似地，第二附连端部44可以通过包覆成型或嵌件成型或其他合适的方式固定或稳固于第二支承构件20。第一柔顺构件24由具有已知刚度值Ksm的橡胶或类似材料制成。附加地，第一缓冲构件46附连于第一支承构件16或与附连端部18相对的金属块。缓冲构件46可以通过包覆成型或嵌件成型或其他合适的方式固定或稳固于第一支承构件16或金属块。缓冲构件46由具有已知刚度值Ks1的橡胶或类似材料制成。
第二柔顺构件26固定于第二支承构件20并且与第一缓冲构件间隔开距离g1。第二柔顺构件26由具有已知刚度值Ks2的橡胶或类似材料制成。第二柔顺构件26可以通过包覆成型或嵌件成型或其他合适的方式固定或稳固于第二支承构件20。
第二缓冲构件28固定于第二支承构件20并且与第二柔顺构件26间隔开距离g2。第二缓冲构件28由具有已知刚度值Ksn的橡胶或类似材料制成。第二缓冲构件28可以通过包覆成型或嵌件成型或其他合适的方式固定或稳固于第二支承构件20。
第一流体腔室30设置在安装组件10中，用于在第二柔顺构件26和第二缓冲构件28之间保持一定体积的流体(例如液压流体56)。第二柔顺构件26的表面48、第二支承构件20的表面50以及第二缓冲构件28的表面52限定第一流体腔室30。
第二流体腔室32设置在安装组件10中，用于从第一流体腔室30接收一定体积的流体。第二支承构件20的第一多个表面54限定第二流体腔室32。流体管道36将第一流体腔室30与第二流体腔室32互连，以允许流体56从第一流体腔室30通向第二流体腔室32。
第三流体腔室34邻近于第二流体腔室32。第三流体腔室34由第二支承构件20的第二多个表面58限定。诸如空气的流体设置在第三流体腔室中。开口或孔60设置在第二和第三流体腔室32、34之间的分隔壁61中。与开口60相对，排放端口62设置成通过第二支承构件20的外壁63。
压力柔顺膜38附连于第二支承构件20并且设置成横贯分隔壁62中的开口60。压力柔顺膜38密封第二流体腔室32和第三流体腔室34之间的开口60，以防止流体从第二流体腔室32通向第三流体腔室34。然而，压力柔顺膜38是柔性膜，该柔性膜在由第二腔室32中的流体56产生的压力下突出到第三腔室34中，以有效地增大第二流体腔室32的体积并允许第一流体腔室中的体积减小。压力柔顺膜38由诸如橡胶之类的无孔隙材料制成。
阀40构造成密封第三流体腔室34中的排放端口62。通过选择性地致动阀40以打开或闭合排放端口62，允许设置在第三流体腔室34中的空气或其他流体逸出第三流体腔室34。附加地，安装组件进一步包括受控致动器70，该受控致动器联接于阀40，以选择性地致动阀40并允许空气离开第三流体腔室34中的排放端口62。受控致动器70与控制系统72电连通。控制系统72基于车辆操作条件(例如，发动机速度、车辆速度、车辆车身运动等)确定对于安装组件10的合适的整体刚度水平。
安装组件10能够实现两种不同的刚度轮廓。通过向受控致动器70发送控制信号，以致动阀40打开排放端口62，而释放第三流体腔室34中的流体(即，空气)来实现第一刚度轮廓。在安装组件10中存在第一刚度轮廓的第一线性刚度水平，直到第一柔顺构件24移位距离g1为止。当第一柔顺构件24移位距离g1时，在安装组件10中实现第一刚度轮廓的第二线性刚度水平，直到第二柔顺构件26移位距离g2为止。在第一柔顺构件24移位距离g1且第二柔顺构件26移位距离g2之后，在第一柔顺构件24和第二柔顺构件26附加地移位的情形下，第一刚度轮廓的刚度水平根据Ksm、Ks1、Ks2和Ksn的组合刚度非线性地增大。由于允许第一流体腔室30中的流体流向第二流体腔室32，因此力不会从第二柔顺构件26通过流体传递到缓冲器28。
通过向受控致动器70发送控制信号，以致动阀40闭合排放端口62，而防止第三流体腔室34中的流体(即，空气)逸出腔室34，在安装组件10中实现第二刚度轮廓。在安装组件10中存在第二刚度轮廓的第一线性刚度水平，直到第一柔顺构件24移位距离g1为止。由于防止第一流体腔室30中的流体流向第二流体腔室32且流体是不可压缩的，因此力从第二柔顺构件26通过流体传递到缓冲器28。在第一柔顺构件24移位距离g1之后，在第一柔顺构件24和第二柔顺构件26附加地移位的情形下，第二刚度轮廓的刚度水平根据Ksm、Ks1、Ks2和Ksn的组合刚度非线性地增大。
现在参照图2A，示出根据本发明的实施例的利用上述安装组件10的转矩支柱80的立体图。支柱80构造成将车辆82的结构构件附连于动力系84的结构构件。支柱80具有安装块86和支柱主体88，该安装块能附连于车辆82的结构构件，且该支柱主体具有能附连于动力系84的结构构件的附连端部90。支柱主体88是细长结构构件，该细长结构构件在支柱主体88的相对于附连端部90的相对端部94处具有孔92。如从本发明将变得清楚地是，支柱80构造成减少或消除动力系84中产生的力或振动传递到车辆82的结构构件。例如，安装块86是由金属或其他合适材料制成的块，其构造成通过诸如螺栓的附连装置和金属块中的螺纹孔附连于车辆82的诸如车辆框架或梁的结构构件。类似地，支柱主体88是由金属或其他合适材料制成的支架，该支架在附连端部90处具有成对凸缘96，该成对凸缘具有孔99且能通过常规方式附连于动力系84的结构构件。
支柱80具有主橡胶元件100，该主橡胶元件是细长构件，该主橡胶元件跨越孔92，且在第一端部102处附连于孔92的内表面，而在第二端部处附连于孔92的相对的内表面104。安装块86通过包覆成型或嵌件成型固定或稳固于主橡胶元件100。类似地，主橡胶元件100的第一和第二端部通过包覆成型或嵌件成型或其他合适的方式固定或稳固于支柱主体88。主橡胶元件100由具有已知刚度值Ksm的橡胶或类似材料制成。附加地，第一缓冲构件106附连于安装块86。第一缓冲构件106可通过包覆成型或嵌件成型或其他合适的方式固定或稳固于安装块86。第一缓冲构件106由具有已知刚度值KS1的橡胶或类似材料制成。支柱80进一步包括辅助橡胶元件110，该辅助橡胶元件也设置在孔92中并且在端部114处附连于孔92的内表面112。辅助橡胶元件110由具有已知刚度值KS2的橡胶或类似材料制成。
附加地，支柱80进一步包括受控致动器120，该受控致动器联接于阀122(图2B中示出)，以选择性地改变支柱80的刚度水平。受控致动器120与控制系统124电连通。控制系统124基于车辆操作条件，例如，发动机速度、车辆速度、车辆车身运动等，确定对于支柱80的合适的整体刚度水平。
现在参照图2B，示出根据本发明的实施例的沿着图2A所示的线2b剖过转矩支柱80的剖视图。辅助缓冲元件130集成在辅助橡胶元件110内。辅助缓冲元件130由具有已知刚度值Ksn的橡胶或类似材料制成。
如图2B中进一步说明地是，支柱80具有三个流体腔室。第一流体腔室132是流体刚度调节腔室，并且设置在辅助橡胶元件110中，用于保持一定体积的流体(例如，液压流体)。第一流体腔室132是邻近于辅助缓冲元件130形成在辅助橡胶元件110中的囊或空腔。
第二流体腔室134是流体膨胀腔室，并且形成在支柱主体88中，用于从第一流体腔室132接收一定体积的流体。流体管道或通道136形成在支柱主体88中。流体管道或通道136将形成在支柱主体88中的成对端口与第二流体腔室134互连。端口138、140与第一流体腔室132流体连通，以允许流体从第一流体腔室132通向第二流体腔室134。第三流体腔室142邻近于第二流体腔室134。第三流体腔室142可以部分地或完全地形成在支柱主体88中。诸如空气的流体设置在第三流体腔室142中。开口或孔144设置在第二和第三流体腔室134、142之间的分隔壁146中。与开口144相对，排放端口148设置成通过支柱主体88的外壁150。压力柔顺膜152设置成横贯分隔壁146中的开口144。压力柔顺膜152密封第二流体腔室134和第三流体腔室142之间的开口144，以防止流体从第二流体腔室134通向第三流体腔室142。然而，压力柔顺膜152是柔性膜，该柔性膜在由第二腔室134中的流体产生的压力下突出到第三腔室142中，以有效地增大第二流体腔室134的体积并允许第一流体腔室132中的体积减小。压力柔顺膜152由诸如橡胶之类的无孔隙材料制成。
阀122构造成密封第三流体腔室142中的排放端口148。通过选择性地致动阀122以打开或闭合排放端口148，允许设置在第三流体腔室142中的空气或其他流体逸出第三流体腔室142。
本发明进一步设想一种用于将支柱80的整体刚度从第一刚度轮廓改变为第二刚度轮廓的方法。通过向受控致动器120发送控制信号，以致动阀122来打开排放端口148而释放第三流体腔室142中的流体(即，空气)来实现第一刚度轮廓。在支柱80中存在第一刚度轮廓的第一线性刚度水平，直到主橡胶元件100移位距离g1为止。当主橡胶元件100移位距离g1时，直到辅助橡胶元件110移位距离g2为止，在支柱80中实现第一刚度轮廓的第二线性刚度水平。在主橡胶元件100移位距离g1且辅助橡胶元件110移位距离g2之后，在主橡胶元件100和辅助橡胶元件110附加地移位的情形下，第一刚度轮廓的刚度水平根据Ksm、Ks1、Ks2和Ksn的组合刚度非线性地增大。由于允许第一流体腔室132中的流体流向第二流体腔室134，因此力并不从第二柔顺构件110通过流体传递到缓冲器130。
通过向受控致动器120发送控制信号以致动阀122闭合排放端口148来防止第三流体腔室142中的流体(即，空气)逸出腔室142，在支柱80中实现第二刚度轮廓。密封排放端口148防止流体移动离开第一流体腔室132而进入流体管道或通道136以及进入第二流体腔室134。基本上，第一腔室132中的流体体积保持固定，以使得在主橡胶元件100移位距离g1并且接触辅助橡胶元件110时，流体是不可压缩的并且将力从辅助橡胶元件110通过流体传递至辅助缓冲元件130。在支柱80中存在第二刚度轮廓的第一刚度水平，直到主橡胶元件100移位距离g1为止。由于防止第一流体腔室132中的流体流动至第二流体腔室134且流体是不可压缩的，因而力从辅助橡胶元件110通过流体传递至辅助缓冲元件130。在主橡胶元件100移位距离g1之后，在主橡胶元件100和辅助橡胶元件110附加地移位的情形下，第二刚度轮廓的刚度水平根据Ksm、Ks1、Ks2和Ksn的组合刚度非线性地增大。
有利地是，本发明的系统和方法提供具有一个以上刚度轮廓的安装组件。此外，能基于车辆的改变操作状况来选择期望刚度轮廓。附加地，本发明设想包括附加的柔顺构件或橡胶元件26、110以及附加的缓冲构件或元件28、130，其附连于第二支承构件20或支柱主体88并且在第一柔顺构件24或主橡胶元件100和第三流体腔室34或142之间隔开。根据上文公开内容，与传统安装组件相比的许多附加益处将是显而易见的。
本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且不脱离本发明的主旨的变型旨在落入本发明的范围内。不应将这些变型视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种安装组件，所述安装组件用于将动力系附连于车辆的结构构件，且所述安装组件包括：
第一支承构件，所述第一支承构件具有能附连于所述动力系的附连端部；
第二支承构件，所述第二支承构件具有能附连于所述车辆的所述结构构件的附连端部，其中，所述第二支承构件与所述第一支承构件隔开；
第一柔顺构件，所述第一柔顺构件具有：
第一附连端部，所述第一附连端部固定于所述第一支承构件；
第二附连端部，所述第二附连端部固定于所述第二支承构件；以及
第一缓冲构件，所述第一缓冲构件与所述第一支承构件的所述附连端部相对；
第二柔顺构件，所述第二柔顺构件固定于所述第二支承构件，其中，所述第二柔顺构件与所述第一柔顺构件的所述第一缓冲构件隔开；
第二缓冲构件，所述第二缓冲构件固定于所述第二支承构件，且与所述第二柔顺构件隔开；
第一流体腔室，所述第一流体腔室由所述第二柔顺构件的表面、所述第二支承构件的表面以及所述第二缓冲构件的表面限定；以及
第二流体腔室，所述第二流体腔室由所述第二支承构件的第一多个表面限定；
流体管道，所述流体管道将所述第一流体腔室与所述第二流体腔室互连，以允许流体从所述第一流体腔室通向所述第二流体腔室；
第三流体腔室，所述第三流体腔室邻近于所述第二流体腔室，并且由所述第二支承构件的第二多个表面限定，且具有与所述第二流体腔室连通的开口以及排放端口；
压力柔顺膜，所述压力柔顺膜附连于所述第二支承构件，并密封所述第二流体腔室和所述第三流体腔室之间的所述开口；以及
阀，所述阀选择性地密封所述第三流体腔室中的所述排放端口。
2.根据权利要求1所述的安装组件，其中，所述第一和第二流体腔室填充有液压流体。
3.根据权利要求1所述的安装组件，其中，所述第三流体腔室填充有空气。
4.根据权利要求3所述的安装组件，进一步包括受控致动器，所述受控致动器联接于所述阀，以选择性地打开所述阀并允许空气离开所述第三流体腔室。
5.根据权利要求1所述的安装组件，其中，所述第二支承构件在所述第二支承构件的端部处具有孔。
6.根据权利要求5所述的安装组件，其中，所述第一柔顺构件是细长构件，所述第一柔顺构件跨越所述孔，并且在第一端部处附连于所述孔的内表面而在第二端部处附连于所述孔的相对的内表面。
7.根据权利要求1所述的安装组件，其中，所述第二柔顺构件和所述第二缓冲构件形成为整体构件。
8.根据权利要求7所述的安装组件，其中，第一流体腔室是在所述整体构件内形成的囊。
9.根据权利要求8所述的安装组件，其中，所述流体管道形成在所述第二支承构件中并将所述囊与所述第二流体腔室互连。
10.根据权利要求1所述的安装组件，其中，所述压力柔顺膜是柔性膜，所述压力柔顺膜在由所述第二流体腔室中的所述流体产生的压力下突出到所述第三流体腔室中，以增大所述第二流体腔室的体积。
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