CN112406496B - 一种电驱总成用动力吸振器及动力吸振式抗扭后悬置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电驱总成用动力吸振器，包括T型板和阻尼层，所述T型板包括吸振板和与悬置的支架相连的递振块，所述吸振板与递振块相连，所述阻尼层设于所述递振块的两侧。本发明还公开了一种电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，包括衬套、支架和如上述的动力吸振器，所述衬套设于所述支架上，所述动力吸振器固定于支架的一侧。本发明具有隔振降噪水平高、抗扭性和耐久性好且轻量化等优点。

Description

一种电驱总成用动力吸振器及动力吸振式抗扭后悬置

技术领域

本发明涉及新能源汽车隔振降噪技术领域，具体涉及一种电驱总成用动力吸振器及动力吸振式抗扭后悬置。

背景技术

电动汽车的动力装置通常为电机与减速箱集成式分布，又称为电驱总成。由于电机的电感和永磁体产生的磁饱和程度的变化和转子磁场存在大量的空间谐波因素，导致电机输出的转矩产生一定幅度的波动。此波动转矩经悬置系统传递至车身，易导致纵向和垂向的振动问题，影响乘客的振动舒适性。同时，电机的工作特性也不同于传统的内燃汽车，电动汽车在启动、加速和减速时，电机往往在瞬间产生非常大的扭矩，并且经常存在正反交变的扭矩工况。这就要求针对电驱总成设计出抗大扭矩、疲劳性能高以及减振降噪性能良好的悬置。

电驱总成的悬置主要有以下5种：压缩型橡胶悬置、剪切型橡胶悬置、压剪复合型橡胶悬置、液压型悬置、橡胶液压复合式悬置。

现有的电机隔振悬置，通常为橡胶型隔振器，存在着高频硬化的问题，影响了悬置的隔振性能；同时现有的衬套式悬置，仍然沿用传统燃油车的设计思路，未进行针对性的分段式刚度设计，无法适应目前纯电动车大扭矩，低波动的激励特点，导致悬置的隔振和疲劳性能不能兼顾；此外现有的悬置支架基本为金属支架，无法满足电动汽车对于整车轻量化的技术要求。因此如何提高电驱总成橡胶悬置的隔振降噪水平，保证悬置的抗扭及使用耐久性，并提升其轻量化的水平是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种动力吸振器及动力吸振式抗扭后悬置，使其在承受电驱总成的水平及扭转载荷的同时，实现了电驱总成全工况下的隔振能力，解决了电驱悬置普遍存在的高频硬化问题，并且更加安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种电驱总成用动力吸振器，包括T型板和阻尼层，所述T型板包括吸振板和与悬置的支架相连的递振块，所述吸振板与递振块相连，所述阻尼层设于所述递振块的两侧。该动力吸振器可用于抵消橡胶高频硬化带来的问题，同时也可吸收部分由电机产生的高频振动噪声问题。

上述的电驱总成用动力吸振器，优选的，所述吸振板和阻尼层均至少设有一层，且吸振板和阻尼层的厚度设置为使动力吸振器的固有频率与悬置的高频硬化及模态共振频率相匹配，以使动力吸振器与悬置产生模态共振作用。

上述的电驱总成用动力吸振器，优选的，所述阻尼层为橡胶材料，所述T型板为金属材料。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，包括衬套、支架和如上述的动力吸振器，所述衬套设于所述支架上，所述动力吸振器固定于支架的一侧。

上述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，优选的，所述衬套包括内芯、主簧和内管，所述内芯设于所述内管中，所述主簧设于内芯和内管之间，且主簧的一端与内芯相连，另一端与内管相连。

上述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，优选的，所述内芯均匀设有四个突出部，相邻所述突出部之间通过内凹的弧形边过渡连接。

上述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，优选的，所述衬套还包括四个缓冲限位块，所述四个缓冲限位块对称布置，缓冲限位块的一端与所述内管相连，另一端设有内凹弧面，所述内凹弧面与所述突出部相配合。

上述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，优选的，所述主簧包括四个支撑腿，所述四个支撑腿对称布置，相邻的支撑腿之间设有空腔结构，且所述空腔结构位于所述缓冲限位块和所述突出部之间。本发明采用四腿的压剪复合式对称空腔结构，同时利用大位移低刚度的缓冲限位结构，使其达到疲劳和隔振性能的平衡。

上述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，优选的，所述缓冲限位块包括两个垂向限位块和两个纵向限位块，两个所述垂向限位块沿垂向布置，两个所述纵向限位块沿纵向布置，所述垂向限位块的厚度大于纵向限位块的厚度。

上述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，优选的，所述支架包括架体和衬套安装部，所述架体包括多个加强筋，所述加强筋间围成中空结构，所述衬套安装部上沿周向均匀布置有表面凹槽和侧面凹槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的动力吸振器采用吸振板和阻尼层的复合结构，同时利用递振块将振动快速传递并转移到动力吸振器的吸振板上，从而激起吸振板悬臂端的模态共振，使阻尼层产生较大的耗能作用，通动力吸振和阻尼耗能作用，一方面可转移悬置和电机的高频振动，另一方面可将转移的振动能量进行阻尼耗散作用，有效地提高悬置的隔振性能和降低电驱的辐射噪声。

2.本发明的后悬置中通过在衬套内对称设置大厚度橡胶缓冲限位块，根据电机的扭矩特性，可使其刚度呈现出阶跃特征，能同时满足缓加速低扭矩时工作在低阶线性段，急加速高扭矩时工作在高阶过渡段，通过分段式的悬置刚度设计，有别于传统的单一刚度设计形式，该技术能满足电动车匀速、缓加速和急加速的全工况隔振要求，有效地提升隔振性能。

3.本发明的后悬置中衬套采用四个支撑腿的V型主簧结构，使其能够适应电机产生的复杂应力工况，达到剪切力和轴向力的平衡，并且四腿支撑结构能够在产生裂纹时互不影响，增加了安全可靠性，提升了悬置的耐久性及可靠性。

4.本发明的后悬置中支架强度高，重量轻，相比于金属支架，单个悬置能降低0.5kg左右的重量，同时又能保证其结构强度和动刚度，使其一阶固有频率不低于800Hz。

附图说明

图1是实施例的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置的主视图。

图2是实施例的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置的仰视图。

图3是实施例中衬套的结构示意图。

图4是实施例中动力吸振器的结构示意图。

图例说明：

1、衬套；11、内芯；111、芯孔；112、定位槽；113、梯形空腔；12、主簧；13、内管；14、橡胶层；15、包边；16、垂向限位块；17、纵向限位块；18、纵向空腔；19、垂向空腔；2、支架；21、中空结构；22、金属管套；221、管套孔；23、表面凹槽；24、侧面凹槽；3、动力吸振器；31、T型板；311、吸振板；312、递振块；32、阻尼层。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

本实施例提供了一种电驱悬置系统，该电驱悬置系统的布置采用三点质心式布置，包括左悬置、右悬置及后悬置，左悬置和右悬置对称布置，其连线与电驱的扭转轴相近，后悬置远离电驱质心，后悬置远比前悬置承受更大的垂向力和纵向力，其中又以垂向力最大，因此这就要求后悬置的垂向(整车上下方向)刚度更大，基于此本实施例提供了一种电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置。

如图1和图2所示，本实施例的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置包括衬套1、支架2和电驱总成用动力吸振器3，衬套1设于支架2上，动力吸振器3固定于支架2的一侧。

如图4所示，本实施例的电驱总成用动力吸振器包括T型板31和阻尼层32，T型板31包括吸振板311和与悬置的支架2相连的递振块312，吸振板311与递振块312相连，阻尼层32设于递振块312的两侧。动力吸振器3的刚度由阻尼层32和吸振板311共同提供，质量主要由吸振板311提供，阻尼主要由阻尼层32提供。

本实施例中，吸振板311和阻尼层32均至少设有一层，且吸振板311和阻尼层32的厚度设置为使动力吸振器3的固有频率与悬置的高频硬化及模态共振频率相匹配，以使动力吸振器3与悬置产生模态共振作用。具体的，根据后悬置高频硬化及支架端的模态共振频率，设计吸振板311和阻尼层32的厚度，从而决定是采用单层还是多层的吸振板311和T型板31，通过增加阻尼层32和吸振板311的数量可以提高其减振降噪的效果。其中模态是指在结构系统的固有特性，包括固有频率、阻尼比和模态振型，当振动激励频率与系统固有频率接近时，将产生模态共振作用。

本实施例中，阻尼层32为橡胶材料，要求橡胶材料具有高阻尼、合适模量、宽温域、良好耐候和耐久性能，且要求橡胶材料与支架2、T型板31粘接牢固，以保证动力吸振器3的可靠性、耐候性和减振降噪效果；T型板31为钢板材料，要求其具有足够的抗弯曲刚度和强度。

本实施例的动力吸振器3，其主要工作原理是在后悬置工作时，由于后悬置本身的高频硬化以及模态振动，导致支架端在多阶高频下产生较大振动，该振动通过递振块312可传递至吸振板311处，而设计好的吸振系统正好与传递的高频振动一致，进而引起吸振系统的共振，吸振系统的共振就可转移后悬置的高频硬化以及模态振动，从而解决高频硬化及支架端共振带来的问题。本实施例的动力吸振器3相比于传统的吸振器具有以下优点：①吸振层并非单自由度，其类似悬臂梁结构，容易产生多阶的弯曲及扭转模态振动，从而便于吸振器多阶频率的设计，拓宽吸振器的工作频率范围；②吸振系统从悬置转移的振动能量还可通过阻尼层的剪切耗能作用进行耗散，使振动能量转变为热能，从而从根本上降低噪声的辐射。其中动力吸振是指利用共振系统吸收主振物体的振动能量以减小主振物体振动。

如图3所示，衬套1为后悬置的核心部件，提供了电驱总成的承载刚度。本实施例中，衬套1包括内芯11、主簧12和内管13，内芯11设于内管13中，主簧12设于内芯11和内管13之间，且主簧12的一端与内芯11相连，另一端与内管13相连。具体的，主簧12为橡胶主簧，由于后悬置的垂向(整车上下方向)刚度要大于纵向(整车前后方向)刚度，因此主簧12的一侧与垂向夹角为45°，另一侧与纵向夹角为80°，这就保证了主簧12的垂向刚度要大于纵向，通过调节角度的大小进行刚度的设计调整，满足实际使用需求。图中主簧12的上端和下端为外弧形，其中主簧12的一端与内芯11的一边进行连接，另一端与内管13的内圆面进行连接。

本实施例中，内芯11的外圈设有包边15，包边15为橡胶，内管13的内圆面设有橡胶层14，包边15与橡胶层14的厚度一致均为1mm；主簧12的四个角分别与包边15和橡胶层14弧形连接，以免橡胶主簧产生应力集中，改善橡胶的疲劳性能。设置包边15和橡胶层14主要是便于主簧12和缓冲限位块形成弧形连接，同时防止极限工况下内芯11与内管13产生刚性的碰撞与摩擦，以免产生异响和微观裂纹。

本实施例中，内芯11均匀设有四个突出部，相邻突出部之间通过内凹的弧形边过渡连接。具体的，内芯11的几何形状接近菱形，与菱形不同之处在于菱形的四边为直线，而本实施例的内芯11四边呈内弧形，弧形角度为45°，内芯11为铝制件，突出部的顶部为平直结构，并与内弧形的四边进行过渡圆弧连接。

本实施例中，内芯11中设有芯孔111和梯形空腔113，芯孔111采用螺栓与车辆的副车架连接，芯孔111侧面设有定位槽112，定位槽112用于衬套1安装及在硫化时起到定位功能。梯形空腔113主要用于后悬置的轻量化，梯形空腔113的大小需根据载荷的强度进行调整。

本实施例中，衬套1还包括四个缓冲限位块，四个缓冲限位块对称布置，缓冲限位块的一端与内管13相连，另一端设有内凹弧面，内凹弧面与突出部相配合。具体的，缓冲限位块为橡胶，一端与内管13的壁硫化连接，另一端采用内凹弧面，内凹弧面与突出部相对设置，且内凹弧面的弧形半径大于突出部的包边15的弧形半径，以使缓冲限位块与内芯11顶面充分接触。

本实施例中，缓冲限位块包括两个垂向限位块16和两个纵向限位块17，两个垂向限位块16沿垂向布置，两个纵向限位块17沿纵向布置，垂向限位块16的厚度大于纵向限位块17的厚度。在电机扭矩小于额定扭矩的60％时，须保证内芯11不与缓冲限位块接触，并且使主簧12工作在刚度的线性段。在电机扭矩大于额定扭矩的60％时，内芯11顶部可与垂向限位块16接触，在电机扭矩完全释放时，垂向限位块16应工作在其刚度的线性段，此时主簧12可工作在其刚度过渡段，如果垂向限位块16的厚度过小，难以满足刚度需求，对橡胶的硬度提出了更高的要求。其中悬置刚度过渡段是指悬置主簧的受力随加载位移的增加会呈现出先线性增加，逐渐变成指数增加的规律，在线性增加和指数增加之间的对应刚度称为悬置的刚度过渡段。

本实施例中，主簧12包括四个支撑腿，四个支撑腿对称布置，相邻的支撑腿之间设有空腔结构，且空腔结构位于缓冲限位块和突出部之间。具体的，空腔结构包括纵向空腔18和垂向空腔19，纵向空腔18沿纵向布置，垂向空腔19沿垂向布置，衬套1中除了内管13和内芯11，其余部分均采用橡胶材料，橡胶部分与内管13、内芯11采用硫化成型，两个支撑腿组成V型结构。

本实施例中，支架2包括架体和衬套安装部，架体包括多个加强筋，加强筋间围成中空结构21，衬套安装部上沿周向均匀布置有表面凹槽23和侧面凹槽24。具体的，支架2整体为塑料件，采用注塑成型，其主要成分为PA66加30％玻纤的复合材料。支架2的架体由大量加强筋围合组成，加强筋之间围成不同的中空结构21，衬套安装部位于架体的一侧，衬套安装部中间设有用于安装衬套1的圆孔，圆孔外侧的衬套安装部表面设有表面凹槽23，侧面设有侧面凹槽24，加强筋、中空结构21、表面凹槽23和侧面凹槽24的结构一方面可减轻支架2的重量，另一方面可保证结构的强度和刚度。采用非金属支架2结构，可使单个悬置降低有效重量0.5kg左右，整体重量下降30％左右。

本实施例中，支架2的另一侧设有两个电机安装孔，电机安装孔内放置铝制金属管套22，金属管套22上设有管套孔221，管套孔221通过螺栓连接在电机端。金属管套22和支架2通过模具注塑成型。支架的主体结构厚度为5mm，加强筋的厚度为4mm。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种电驱总成用动力吸振器，其特征在于：包括T型板(31)和阻尼层(32)，所述T型板(31)包括吸振板(311)和与悬置的支架(2)相连的递振块(312)，所述吸振板(311)与递振块(312)相连，所述阻尼层(32)设于所述递振块(312)的两侧；

所述吸振板(311)和阻尼层(32)均至少设有一层，且吸振板(311)和阻尼层(32)的厚度设置为使动力吸振器(3)的固有频率与悬置的高频硬化及模态共振频率相匹配，以使动力吸振器(3)与悬置产生模态共振作用。

2.根据权利要求1所述的电驱总成用动力吸振器，其特征在于：所述阻尼层(32)为橡胶材料，所述T型板(31)为金属材料。

3.一种电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，其特征在于：包括衬套(1)、支架(2)和如权利要求1或2所述的动力吸振器(3)，所述衬套(1)设于所述支架(2)上，所述动力吸振器(3)固定于支架(2)的一侧。

4.根据权利要求3所述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，其特征在于：所述衬套(1)包括内芯(11)、主簧(12)和内管(13)，所述内芯(11)设于所述内管(13)中，所述主簧(12)设于内芯(11)和内管(13)之间，且主簧(12)的一端与内芯(11)相连，另一端与内管(13)相连。

5.根据权利要求4所述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，其特征在于：所述内芯(11)均匀设有四个突出部，相邻所述突出部之间通过内凹的弧形边过渡连接。

6.根据权利要求5所述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，其特征在于：所述衬套(1)还包括四个缓冲限位块，所述四个缓冲限位块对称布置，缓冲限位块的一端与所述内管(13)相连，另一端设有内凹弧面，所述内凹弧面与所述突出部相配合。

7.根据权利要求6所述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，其特征在于：所述主簧(12)包括四个支撑腿，所述四个支撑腿对称布置，相邻的支撑腿之间设有空腔结构，且所述空腔结构位于所述缓冲限位块和所述突出部之间。

8.根据权利要求6所述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，其特征在于：所述缓冲限位块包括两个垂向限位块(16)和两个纵向限位块(17)，两个所述垂向限位块(16)沿垂向布置，两个所述纵向限位块(17)沿纵向布置，所述垂向限位块(16)的厚度大于纵向限位块(17)的厚度。

9.根据权利要求3至8任一项所述的电驱动总成用动力吸振式抗扭后悬置，其特征在于：所述支架(2)包括架体和衬套安装部，所述架体包括多个加强筋，所述加强筋间围成中空结构(21)，所述衬套安装部上沿周向均匀布置有表面凹槽(23)和侧面凹槽(24)。

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