CN112373282A - 一种车身梁减振器结构 - Google Patents

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庞剑
贾小利
李兴泉
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Abstract

本发明公开了一种车身梁减振器结构，包括用于安装在车身梁本体的内部的质量‑弹簧减振系统；所述质量‑弹簧减振系统包括沿上下方向间隔设置的多个单层网状减振模块；所述单层网状减振模块包括多个质量块单元体和多个柔性横杆，相邻两个所述质量块单元体分别通过一个所述柔性横杆连接，使所述单层网状减振模块形成一个呈平面网状结构的整体；所述质量‑弹簧减振系统还包括多个分别设置在相邻两个所述单层网状减振模块之间的柔性竖杆，多个所述柔性竖杆将多个所述单层网状减振模块连接，使所述质量‑弹簧减振系统形成一个呈空间网状结构的整体。本发明提供的一种车身梁减振器结构，能够用于衰减汽车车身梁本体振动，提高乘坐舒适性。

Description

一种车身梁减振器结构
技术领域
本发明涉及汽车结构技术领域，具体涉及一种车身梁减振器结构。
背景技术
发动机的振动直接传递给车身，来自路面的振动通过悬架传递到车身，承受的来自发动机和路面的振动的车身会进一步把振动传递到人体，车身板受到振动激励后，会辐射出声音，传递到人耳，振动和噪音严重影响乘坐舒适性。来自发动机和路面的振动首先是传递到车身梁本体上，如何用有效而且低成本的方法来控制振动在车身梁本体中的传递一直是汽车噪声与振动控制的难题。目前，控制这种振动的方法大多是通过改变车身梁本体的结构来提高刚度，如增加车身梁本体的尺寸或者在车身梁本体的内部加支撑件，这种改变车身梁本体的结构具有一定的局限性，会使车身梁本体的结构复杂而且成本大大增加，此外，在汽车开发后期发现了某些振动问题时，再来改变车身梁本体的结构设计所耗费的成本非常高，并且可能需要同时改动汽车的其他部件的结构。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种车身梁减振器结构，能够用于衰减汽车车身梁本体振动，提高乘坐舒适性。
本发明的一种车身梁减振器结构，包括用于安装在车身梁本体的内部的质量-弹簧减振系统；所述质量-弹簧减振系统包括沿上下方向间隔设置的多个单层网状减振模块；所述单层网状减振模块包括多个质量块单元体和多个柔性横杆，多个所述质量块单元体间隔分布在同一平面上，相邻两个所述质量块单元体分别通过一个所述柔性横杆连接，使所述单层网状减振模块形成一个呈平面网状结构的整体；所述质量-弹簧减振系统还包括多个分别设置在相邻两个所述单层网状减振模块之间的柔性竖杆，多个所述柔性竖杆将多个所述单层网状减振模块连接，使所述质量-弹簧减振系统形成一个呈空间网状结构的整体。
进一步，所述单层网状减振模块上的多个所述质量块单元体呈矩形阵列分布。
进一步，多个所述单层网状减振模块互相平行，并且所述单层网状减振模块上的各个所述质量块单元体的位置分别与相邻的所述单层网状减振模块上的各个所述质量块单元体的位置沿上下方向一一对应。
进一步，多个所述柔性竖杆的两端均分别与所述质量块单元体连接，并且所述单层网状减振模块上的各个质量块单元体与相邻的所述单层网状减振模块上的对应位置的所述质量块单元体之间分别设置有一个所述柔性竖杆。
进一步，所述柔性竖杆的长度方向垂直于各个所述单层网状减振模块所在的平面。
进一步，所述质量-弹簧减振系统的固有频率f的计算公式为：
Figure BDA0002764678440000021
其中，K为柔性横杆和柔性竖杆的等效刚度，M为所述质量块单元体及所述柔性细杆共振系统的质量矩阵，X为模态振型向量，为X的转置。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种车身梁减振器结构，当来自发动机和路面的振动传递到车身梁本体上时，车身梁本体的振动会传递至质量-弹簧减振系统，发生共振，柔性横杆、柔性竖杆和质量块均会振动，因此车身梁本体所传递的振动的能量会被质量-弹簧减振系统消耗，从而衰减车身梁本体的振动，进而降低传递至车身及人体的振动，提高乘坐舒适性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图(仅示出两个单层网状减振模块)；
图3为本发明的单层网状减振模块的结构示意图；
图4为本发明的质量-弹簧减振系统与车身梁本体连接的结构示意图；
图5为在某个车身梁本体上安装本发明与未安装本发明的减振效果对比图。
主要附图标记说明：100：质量-弹簧减振系统；110：单层网状减振模块；111：质量块单元体；112：柔性横杆；120：柔性竖杆；200：车身梁本体。
具体实施方式
如图1-图4所示，本实施例中的一种车身梁减振器结构，包括用于安装在车身梁本体200的内部的质量-弹簧减振系统100；所述质量-弹簧减振系统100包括沿上下方向间隔设置的多个单层网状减振模块110；所述单层网状减振模块110包括多个质量块单元体111和多个柔性横杆112，多个所述质量块单元体111间隔分布在同一平面上，相邻两个所述质量块单元体111分别通过一个所述柔性横杆112连接，使所述单层网状减振模块110形成一个呈平面网状结构的整体；所述质量-弹簧减振系统100还包括多个分别设置在相邻两个所述单层网状减振模块110之间的柔性竖杆120，多个所述柔性竖杆120将多个所述单层网状减振模块110连接，使所述质量-弹簧减振系统100形成一个呈空间网状结构的整体。柔性横杆112和柔性竖杆120采用相同的尺寸和材质，柔性横杆112和柔性竖杆120均采用具有一定刚度和阻尼的细杆，例如钢丝或者复合材料细杆。当来自发动机和路面的振动传递到车身梁本体200上时，车身梁本体200的振动会传递至质量-弹簧减振系统100，发生共振，柔性横杆112、柔性竖杆120和质量块均会振动，因此车身梁本体200所传递的振动的能量会被质量-弹簧减振系统100消耗，从而衰减车身梁本体200的振动，进而降低传递至车身及人体的振动，提高乘坐舒适性。在本实施例中车身梁本体200的截面为矩形，质量-弹簧减振系统100与车身梁本体200的四个内壁均连接，质量-弹簧减振系统100呈空间网状结构，对各个方向的振动均有衰减作用。
本实施例中，所述单层网状减振模块110上的多个所述质量块单元体111呈矩形阵列分布；多个所述单层网状减振模块110互相平行，并且所述单层网状减振模块110上的各个所述质量块单元体111的位置分别与相邻的所述单层网状减振模块110上的各个所述质量块单元体111的位置沿上下方向一一对应。优选沿上下方向相邻的两个质量块单元体111的间距、沿左右方向相邻的两个质量块单元体111的间距和沿前后方向相邻的两个质量块单元体111的间距均为D，其中5mm≤D≤10mm。
本实施例中，多个所述柔性竖杆120的两端均分别与所述质量块单元体111连接，并且所述单层网状减振模块110上的各个质量块单元体111与相邻的所述单层网状减振模块110上的对应位置的所述质量块单元体111之间分别设置有一个所述柔性竖杆120。柔性竖杆120与质量块单元体111连接能够在上下方向上也形成质量块单元体111及柔性竖杆120依次间隔设置的减振结构，通过柔性竖杆120传递振动，使各个单层网状减振模块110连接成一个整体，并通过柔性竖杆120和质量块单元体111的振动消耗能量。
本实施例中，所述柔性竖杆120的长度方向垂直于各个所述单层网状减振模块110所在的平面。
本实施例中，所述质量-弹簧减振系统100的固有频率f的计算公式为：
Figure BDA0002764678440000041
其中，K为柔性横杆112和柔性竖杆120的等效刚度，是材料或结构弹性变形难易程度的表征，材料的刚度通常用弹性模量来衡量，柔性横杆112和柔性竖杆120采用相同的尺寸和材质因此两者的等效刚度相同，M为所述质量块单元体111及所述柔性细杆共振系统的质量矩阵，与材料的密度成正比，X为模态振型向量，为X的转置。系统的固有频率f对应着车身梁本体200振动频率，结合上述公式，通过适当增大或者减小质量块单元体111的质量参数，柔性横杆112和柔性竖杆120的刚度参数等，就可以设计耗散车身梁本体200振动能量的频率范围，实现宽频带振动控制，如图5所示，在某个车身梁本体200上安装本发明与未安装本发明相比，具有明显的减振效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种车身梁减振器结构，其特征在于：包括用于安装在车身梁本体(200)的内部的质量-弹簧减振系统(100)；所述质量-弹簧减振系统(100)包括沿上下方向间隔设置的多个单层网状减振模块(110)；所述单层网状减振模块(110)包括多个质量块单元体(111)和多个柔性横杆(112)，多个所述质量块单元体(111)间隔分布在同一平面上，相邻两个所述质量块单元体(111)分别通过一个所述柔性横杆(112)连接，使所述单层网状减振模块(110)形成一个呈平面网状结构的整体；所述质量-弹簧减振系统(100)还包括多个分别设置在相邻两个所述单层网状减振模块(110)之间的柔性竖杆(120)，多个所述柔性竖杆(120)将多个所述单层网状减振模块(110)连接，使所述质量-弹簧减振系统(100)形成一个呈空间网状结构的整体。
2.根据权利要求1所述的车身梁减振器结构，其特征在于：所述单层网状减振模块(110)上的多个所述质量块单元体(111)呈矩形阵列分布。
3.根据权利要求2所述的车身梁减振器结构，其特征在于：多个所述单层网状减振模块(110)互相平行，并且所述单层网状减振模块(110)上的各个所述质量块单元体(111)的位置分别与相邻的所述单层网状减振模块(110)上的各个所述质量块单元体(111)的位置沿上下方向一一对应。
4.根据权利要求3所述的车身梁减振器结构，其特征在于：多个所述柔性竖杆(120)的两端均分别与所述质量块单元体(111)连接，并且所述单层网状减振模块(110)上的各个质量块单元体(111)与相邻的所述单层网状减振模块(110)上的对应位置的所述质量块单元体(111)之间分别设置有一个所述柔性竖杆(120)。
5.根据权利要求4所述的车身梁减振器结构，其特征在于：所述柔性竖杆(120)的长度方向垂直于各个所述单层网状减振模块(110)所在的平面。
6.根据权利要求5所述的车身梁减振器结构，其特征在于：所述质量-弹簧减振系统(100)的固有频率f的计算公式为：
Figure FDA0002764678430000021
其中，K为柔性横杆(112)和柔性竖杆(120)的等效刚度，M为所述质量块单元体(111)及所述柔性细杆共振系统的质量矩阵，X为模态振型向量，XT为X的转置。
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