CN114396450A - 一种动力总成磁致伸缩主动悬置 - Google Patents

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司志远
白先旭
陈健
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Abstract

本发明公开了一种动力总成磁致伸缩主动悬置，是由橡胶主簧、磁致伸缩驱动器、液压放大机构、主动悬置壳体组成；橡胶弹簧支撑动力总成的重量，具有被动悬置的作用；磁致伸缩驱动器是主动元件，其作用是产生主动控制力；液压放大机构的作用包括放大磁致伸缩驱动器的输出位移、将磁致伸缩器的输出力传给动力总成、隔绝动力总成振动过程中对磁致伸缩驱动器的冲击。本发明采用橡胶和磁致伸缩驱动器实施联合振动控制，能解决橡胶悬置的动刚度和阻尼特性很难满足动力总成多工况宽频带隔振、降噪要求的问题，同时能够减少或缓解动力总成运行过程中载荷变化对磁致伸缩驱动器的冲击，保证主动悬置的可靠性。

Description

一种动力总成磁致伸缩主动悬置
技术领域
本发明涉及动力总成振动控制技术，更具体地说是一种动力总成磁致伸缩主动悬置。
背景技术
汽车NVH(Noise Vibration and Harshness)性能影响汽车产品的可靠性和乘坐舒适性，并且直接决定着汽车产品的核心竞争力，因此汽车NVH性能已经成为汽车开发环节中最受关注的性能指标之一。
动力总成作为汽车振动的主要振源之一，直接影响汽车的NVH性能。动力总成悬置是减小动力总成振动对汽车NVH性能的影响的最有效的手段，悬置除了需要隔离动力总成振动能量向车身的传递，实现衰减车身及动力总成振动幅度的减振功能外，还需要支撑动力总成的静载荷，起到限位和保护动力总成舱内相关零部件的作用。但这两个功能对悬置元件性能的要求却截然相反：在低频区大振幅振动时，为了限制动力总成的振动幅度并快速衰减振动，需要悬置元件具有较大的刚度和阻尼；在高频小振幅振动时，为了获得较低的振动传递率，需要悬置元件具有较小的刚度和阻尼。因此，理想的悬置需要能够根据动力总成的运行工况，自适应调节自身参数以满足动力总成不同的工作需求。
为了提高汽车NVH性能各种悬置用于解决动力总成的振动问题，橡胶悬置由于其力学参数的不可调节性，使其很难满足动力总成多工况减振要求，液压悬置具有较大的动刚度和阻尼滞后角，比橡胶悬置能更好的衰减动力总成的振动，但是在高频时会发生严重的动态硬化，失去振动衰减的能力。而电磁式主动悬置相比橡胶悬置和液压悬置具有更好的减振性能，但是其缺点也比较明显，一是结构复杂；另一方面是由于电磁驱动器本身的特性限制了主动悬置的的带宽。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术所存在的不足，提供一种动力总成磁致伸缩主动悬置，以期能简化悬置结构，并提高悬置的减振性能。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种动力总成磁致伸缩主动悬置的特点是由橡胶主簧、磁致伸缩驱动器、液压放大机构、主动悬置壳体组成；
所述主动悬置壳体的内部底端与所述磁致伸缩驱动器壳体下端连接；
所述磁致伸缩驱动器的输出杆与所述液压放大机构的大活塞连接；
所述液压放大机构的小活塞输出机构与所述橡胶主簧连接；
所述橡胶主簧与主动悬置壳体的上端连接。
本发明所述的动力总成磁致伸缩主动悬置的特点也在于：所述磁致伸缩驱动器中的驱动器盖通过螺纹连接在驱动器壳体的上端，所述驱动器壳体的下端通过下永磁体与磁致伸缩棒的下端连接，预紧弹簧将输出杆通过上永磁体压紧到磁致伸缩棒的上端；所述磁致伸缩棒的外围利用线圈骨架设置有线圈，所述线圈的外围设置有周向永磁体，以通电的线圈所产生的磁场驱动所述磁致伸缩棒进行轴向伸缩。
所述液压放大机构中的大活塞通过联轴器与所述输出杆连接；且所述大活塞与液压缸壳体的直径较大的一端内壁配合；小活塞输出机构与液压缸壳体的直径较小的一端内壁配合；处于所述大活塞与小活塞之间的液压腔内充满液压油，所述液压缸壳体与主动悬置壳体通过螺纹连接。
所述橡胶主簧的外侧与主动悬置壳体连接，所述橡胶主簧的内侧与支柱连接。
所述液压放大机构中小活塞输出机构贯穿所述橡胶主簧和支柱，并通过定位螺母调整位置，以实现对所述液压腔中液压油预压力的调节。
所述上永磁体、周向永磁体以及下永磁体为所述磁致伸缩棒提供偏置磁场；预紧螺栓通过所述下永磁体给所述磁致伸缩棒提供预紧力。
采用膜片和上连接杆代替所述小活塞输出机构。
采用膜片和上连接杆代替所述小活塞输出机构；采用膜片和下连接杆代替所述大活塞。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明以磁致伸缩驱动器和传统橡胶悬置相结合实现了一种动力总成磁致伸缩主动悬置，充分利用了磁致伸缩材料高能量密度、极快响应速度(毫秒级)的优点，一方面使得主动悬置结构紧凑，节省了安装空间，另一方面满足了动力总成快速变化工况条件下的减振要求。
2、本发明采用以磁致伸缩驱动器作为动力总成主动悬置的主动元件，充分利用了磁致伸缩驱动器的宽频带相应特性，一方面克服了传统橡胶悬置因其力学参数的不可调节性，不能满足动力总成多工况、宽频带减振要求，另一方面克服了电磁主动悬置中电磁驱动器本身的特性限制了主动悬置带宽的缺点，从而满足了动力总成多工况、宽频带减振要求。
3、本发明采用在橡胶主簧和磁致伸缩驱动器之间设置液压放大机构，一方面能够放大磁致伸缩驱动器的输出位移以满足动力总成主动悬置对驱动器输出位移要求；另一方面液压放大机构相当于动力总成与磁致伸缩驱动器之间的缓冲弹簧元件，减少或缓解了动力总成运行过程中载荷变化对磁致伸缩驱动器的冲击，保证了主动悬置的可靠性。
4、本发明中磁致伸缩驱动器采用电流驱动方式，能够适合汽车电源系统的低压特点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明另一实施方式结构示意图；
图3为本发明又一实施方式结构示意图；
图中标号：1定位螺母，2小活塞输出机构，3液压缸壳体，4大活塞，5联轴器，6驱动器盖，7上永磁体，8预紧螺栓，9支柱，10橡胶主簧，11液压腔，12预紧弹簧，13输出杆，14线圈，15磁致伸缩棒，16驱动器壳体，17主动悬置壳体，18周向永磁体，19下永磁体，20线圈骨架。
具体实施方式
本实施例中，一种动力总成磁致伸缩主动悬置是由橡胶主簧、磁致伸缩驱动器、液压放大机构、主动悬置壳体组成；其中，主动悬置壳体17的内部底端与磁致伸缩驱动器壳体16下端连接；磁致伸缩驱动器的输出杆13与液压放大机构的大活塞4连接；液压放大机构的小活塞输出机构2与橡胶主簧10连接；橡胶主簧10与主动悬置壳体17的上端连接。
具体实施中，如图1所示，磁致伸缩驱动器中的驱动器盖6通过螺纹连接在驱动器壳体16的上端，驱动器壳体16的下端通过下永磁体19与磁致伸缩棒15的下端连接，预紧弹簧12将输出杆13通过上永磁体7压紧到磁致伸缩棒15的上端；磁致伸缩棒15的外围利用线圈骨架20设置有线圈14，线圈14的外围设置有周向永磁体18，以通电的线圈14所产生的磁场驱动磁致伸缩棒15进行轴向伸缩。上永磁体7、周向永磁体18以及下永磁体19为磁致伸缩棒15提供偏置磁场；预紧螺栓8通过下永磁体19给磁致伸缩棒15提供预紧力。
如图1所示，液压放大机构中的大活塞4通过联轴器5与输出杆13连接；且大活塞4与液压缸壳体3的直径较大的一端内壁配合；小活塞输出机构2与液压缸壳体3的直径较小的一端内壁配合；处于大活塞4与小活塞之间的液压腔11内充满液压油，液压缸壳体3与主动悬置壳体17通过螺纹连接。
如图1所示，橡胶主簧10的外侧与主动悬置壳体17连接，橡胶主簧10的内侧与支柱9连接。液压放大机构中小活塞输出机构2贯穿橡胶主簧10和支柱9，并通过定位螺母1调整位置，以实现对液压腔11中液压油预压力的调节。
本实施例中主动悬置是由橡胶弹簧支撑动力总成的重量，具有被动悬置的作用；磁致伸缩驱动器是主动元件，其作用是产生主动控制力；液压放大机构的作用包括放大磁致伸缩驱动器的输出位移、将磁致伸缩器的输出力传给动力总成、隔绝动力总成振动过程中对磁致伸缩驱动器的冲击。
磁致伸缩驱动器的线圈14通电产生磁场驱动磁致伸缩棒15形成轴向伸缩，当磁致伸缩棒15伸长时，驱动输出杆13压缩预紧弹簧12而向上运动，并通过联轴器5驱动大活塞移动一定距离，中间液压腔11内的油液受挤压，压力增大驱动小活塞输出机构2对应移动一个较大的距离，从而放大输出杆13位移,小活塞输出机构2通过定位螺母1推动橡胶主簧10变形，实现驱动力的输出。当磁致伸缩棒15缩短时，输出杆13在预紧弹簧12的作用下向下运动，并通过联轴器5带动大活塞向下移动一定距离，中间液压腔11内的油液压力减少，小活塞输出机构2在液压腔11负压和橡胶主簧10通过定位螺母1实现预压变形弹力的双重作用下向下运动，实现驱动力的输出。
图2示出了本发明另一种实施方式，采用膜片21和上连接杆2代替小活塞输出机构2，驱动力的输出通过膜片21的变形带动上连接杆2运动实现。
图3示出了本发明又一种实施方式，采用膜片21和上连接杆2代替小活塞输出机构2；采用膜片22和下连接杆4代替大活塞4。下连杆4带动膜片22变形改变液压腔11中液压油的压力，引起膜片21变形，带动上连接杆2运动实现驱动力输出。

Claims (8)

1.一种动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是由橡胶主簧(10)、磁致伸缩驱动器、液压放大机构、主动悬置壳体(17)组成；
所述主动悬置壳体(17)的内部底端与所述磁致伸缩驱动器壳体(16)下端连接；
所述磁致伸缩驱动器的输出杆(13)与所述液压放大机构的大活塞(4)连接；
所述液压放大机构的小活塞输出机构(2)与所述橡胶主簧(10)连接；
所述橡胶主簧(10)与主动悬置壳体(17)的上端连接。
2.根据权利要求1所述的动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是：所述磁致伸缩驱动器中的驱动器盖(6)通过螺纹连接在驱动器壳体(16)的上端，所述驱动器壳体(16)的下端通过下永磁体(19)与磁致伸缩棒(15)的下端连接，预紧弹簧(12)将输出杆(13)通过上永磁体(7)压紧到磁致伸缩棒(15)的上端；所述磁致伸缩棒(15)的外围利用线圈骨架(20)设置有线圈(14)，所述线圈(14)的外围设置有周向永磁体(18)，以通电的线圈(14)所产生的磁场驱动所述磁致伸缩棒(15)进行轴向伸缩。
3.根据权利要求2所述的动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是：所述液压放大机构中的大活塞(4)通过联轴器(5)与所述输出杆(13)连接；且所述大活塞(4)与液压缸壳体(3)的直径较大的一端内壁配合；小活塞输出机构(2)与液压缸壳体(3)的直径较小的一端内壁配合；处于所述大活塞(4)与小活塞之间的液压腔(11)内充满液压油，所述液压缸壳体(3)与主动悬置壳体(17)通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是：所述橡胶主簧(10)的外侧与主动悬置壳体(17)连接，所述橡胶主簧(10)的内侧与支柱(9)连接。
5.根据权利要求4所述的动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是：所述液压放大机构中小活塞输出机构(2)贯穿所述橡胶主簧(10)和支柱(9)，并通过定位螺母(1)调整位置，以实现对所述液压腔(11)中液压油预压力的调节。
6.根据权利要求1或3所述的动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是：所述上永磁体(7)、周向永磁体(18)以及下永磁体(19)为所述磁致伸缩棒(15)提供偏置磁场；预紧螺栓(8)通过所述下永磁体(19)给所述磁致伸缩棒(15)提供预紧力。
7.根据权利要求1所述的动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是：采用膜片(21)和上连接杆(2)代替所述小活塞输出机构(2)。
8.根据权利要求1所述的动力总成磁致伸缩主动悬置，其特征是：采用膜片(21)和上连接杆(2)代替所述小活塞输出机构(2)；采用膜片(22)和下连接杆(4)代替所述大活塞(4)。
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