CN114810918B - 一种传动轴中间支撑系统及主动控制方法 - Google Patents

一种传动轴中间支撑系统及主动控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种传动轴中间支撑系统及主动控制方法，该传动轴中间支撑系统包括磁流变液储囊子总成，以及电磁支架子总成；磁流变液储囊子总成包括：储液囊、限位储液囊形变方向的骨架结构，储液囊的内部充盈有磁流变液；电磁支架子总成通过磁场使磁流变液的流体特性发生特定性变化。以上描述中可以看出，装有磁流变液的储液囊作为吸收、衰减传动轴振动的主簧，在储液囊外圈通过控制电流强弱形成不同强度的磁场，从而控制磁流变液形成不同的刚度与阻尼，以保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。另外，本申请还提供了一种主动控制方法，采集整车信号，根据整车信号产生对应强度的磁场，使磁流变液产生对应的阻尼、刚度。

Description

一种传动轴中间支撑系统及主动控制方法
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及汽车技术领域，尤其涉及一种传动轴中间支撑系统及主动控制方法。
背景技术
传动轴是连接动力总成与主减速器的重要传动部件，其与车身地板通过中间支撑直接连接，传动系的振动、作用力会通过中间支撑传递至车身地板，直接影响整车NVH性能。
目前行业里的传动轴采用得都是单纯的橡胶主簧式的中间支撑，其刚度与阻尼恒定、不可调节。而实际整车的工况非常复杂，例如在铺装路面高速行驶工况和非铺装铺面低速工况所需的中间支撑刚度阻尼是不同的，传统橡胶主簧式传动轴中间支撑刚度阻尼无法满足整车全部需求。
现有的传动轴中间支撑如公开号CN108237909A的传动轴中间支撑及使用该中间支撑的车辆，其技术特征为在传统结构基础上增加了一组橡胶主簧（减振橡胶），共形成两组刚度阻尼，拓展衰减传动轴径向振动的能力。然而整车实际工况是纷繁复杂的，两组刚度阻尼难以满足整车复杂多变的刚度阻尼需求。且其没有电控系统，无法实现主动控制。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种传动轴中间支撑系统及自主控制方法，通过电控的方式，以实现刚度、阻尼依据整车工况动态可调可主动控制的中间支撑系统。
第一方面，一种传动轴中间支撑系统，包括用于装配轴承的磁流变液储囊子总成，以及设置在所述磁流变液储囊子总成外围的电磁支架子总成；其中，
所述磁流变液储囊子总成包括：环形且具有中空腔体的储液囊、限位所述储液囊形变方向的骨架结构，所述储液囊的中空腔体内部充盈有磁流变液；
所述电磁支架子总成环形套装所述骨架结构，且所述电磁支架子总成通过磁场使所述磁流变液的流体特性发生特定性变化；
还包括有控制单元，所述控制单元接收整车信号，并通过计算判断模块后，控制所述电磁支架子总成产生对应强度的磁场，使所述磁流变液产生相应的流体特性。
以上描述中可以看出，装有磁流变液的储液囊作为吸收、衰减传动轴振动的主簧，在储液囊外圈通过控制电流强弱形成不同强度的磁场，从而控制磁流变液形成不同的刚度与阻尼，以保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。
在一个具体的可实施方案中，所述骨架结构套装所述轴承，且所述骨架结构与所述轴承过盈配合。过盈配合，形成可靠的固定。
在一个具体的可实施方案中，所述骨架结构环形套装在所述储液囊的内径和外径，且所述骨架结构限位所述储液囊朝向两侧方向形变。保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。
在一个具体的可实施方案中，所述骨架结构包括：内圈骨架和外圈骨架；
所述储液囊位于所述内圈骨架和所述外圈骨架之间，且所述储液囊与所述内圈骨架和所述外圈骨架硫化呈一体结构。内圈骨架和外圈骨架同时支撑储液囊，使其形状更加稳定。
在一个具体的可实施方案中，所述内圈骨架的内壁的表面硫化有与所述轴承过盈配合的第一橡胶层，所述外圈骨架的外壁的表面硫化有与所述电磁支架子总成过盈配合的第二橡胶层。形成可靠固定。
在一个具体的可实施方案中，所述电磁支架子总成包括：环形的支架；
所述支架的内壁与所述第二橡胶层过盈配合；
所述支架内部装配有用于释放磁场的电磁线圈。通过电磁线圈产生不同的磁场，磁流变液产生相应的流体粘度。
在一个具体的可实施方案中，所述支架上设有一端开口的环形槽，所述电磁线圈缠绕在所述环形槽的内部，且所述开口封堵有线圈护板。线圈护板封闭环形槽，并保护电磁线圈。
在一个具体的可实施方案中，所述电磁线圈连接有延伸至所述支架外部的线圈接头；
所述控制单元控制额定输出电流通过所述线圈接头输入所述电磁线圈。通过额定输出电流，电磁线圈产生对应的磁场，磁流变液产生相应的流体粘度。
在一个具体的可实施方案中，所述支架的外壁对称设置有用于固定所述支架的固定耳板。将支架固定在车身或车架上。
第二方面，一种传动轴中间支撑系统的主动控制方法，包括以下步骤：
①整车信号通过CAN线输送至控制单元；
②计算判断模块根据从CAN线提取的信号计算所需电流值；
③控制单元控制调度模块生产相应强度电流输入给电磁线圈产生对应强度的磁场；
④磁流变液受磁场强度的影响，呈宾汉流体特性或牛顿流体特性。
在一个具体的可实施方案中，所述整车信号包括：油门开度信号、变速箱档位信号、车速信号、车身高度信号以及四驱驾驶模式信号。
该主动控制方法，采集整车信号，根据整车信号判断整车此时工况，根据预置算法计算此时所需的刚度、阻尼，然后输出对应强度的电流，电流通入电磁线圈、产生对应强度的磁场，使磁流变液产生对应的阻尼、刚度，阻尼刚度能够实现无级可调。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的传动轴中间支撑系统的整体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的传动轴中间支撑系统的切面结构示意图；
图3为本申请实施例提供的传动轴中间支撑系统的侧视图；
图4为本申请实施例提供的传动轴中间支撑系统的剖示图；
图5为本申请实施例提供的电磁支架子总成的部分结构示意图；
图6为本申请实施例提供的支架的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的传动轴中间支撑系统的主动控制方法的流程框图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为方便理解本申请实施例提供的传动轴中间支撑系统及主动控制方法，首先说明一下其应用场景，目前行业里的传动轴采用得都是单纯的橡胶主簧式的中间支撑，其刚度与阻尼恒定、不可调节。而实际整车的工况非常复杂，例如在铺装路面高速行驶工况和非铺装铺面低速工况所需的中间支撑刚度阻尼是不同的，传统橡胶主簧式传动轴中间支撑刚度阻尼无法满足整车全部需求。为此，本申请中采用磁流变液产生对应的阻尼、刚度，阻尼刚度能够实现无级可调。磁流变液刚度阻尼对电流的响应速度是毫秒级的，系统反应速度快。
参考图1，图1示出了本申请实施例提供的传动轴中间支撑系统的整体结构示意图，本申请的传动轴中间支撑系统用于利用电控技术控制形成不同的刚度与阻尼，以保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。
本申请中，传动轴本体总成0安装至轴承1中，两者为过盈配合，以保证可靠的连接。传动轴中间支撑系统包括用于装配轴承1的磁流变液储囊子总成2；该磁流变液储囊子总成2为过盈配合轴承1，形成可靠的固定。并通过改变磁流变液2-1的流体特性，增强刚度、阻尼依据整车工况动态可调可主动控制的中间支撑系统。改善以往橡胶主簧的自身结构决定了其刚度阻尼是恒定的，难以满足整车复杂的各种工况要求、刚度阻尼难以满足整车复杂多变的刚度阻尼需求。
并且，本申请中的传动轴中间支撑系统还包括有设置在磁流变液储囊子总成2外围的电磁支架子总成3，电磁支架子总成3用于对磁流变液储囊子总成2中的磁流变液2-1提供合适强度的磁场，该合适强度的磁场用于使磁流变液2-1在高磁场强度环境下，其呈现低流动性、高粘度的宾汉流体特性；在弱磁场强度环境下呈现高流动性、低粘度的牛顿流体特性。从而根据不同的应用环境，控制磁流变液2-1形成不同的刚度与阻尼，以保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。
在一个可实施例中，本申请中通过控制单元采集整车信号，根据整车信号判断整车此时工况，根据预置算法计算此时所需的刚度、阻尼，然后输出对应强度的电流，电流通入电磁支架子总成3、产生对应强度的磁场，使磁流变液2-1产生对应的阻尼、刚度，阻尼刚度能够实现无级可调。
电磁支架子总成3通过对称设置的固定耳板连接在车身或车架上，固定耳板上开设有固定孔，从而保证牢靠固定关系。
继续参考图2-图4，本申请中的磁流变液储囊子总成2包括：环形且具有中空腔体的储液囊2-4；该储液囊2-4采用橡胶材料，可在整车工况复杂的情况下，衰减传动轴传递至车身地板的振动，提高整车NVH性能。
为了实现上述储液囊2-4针对不同整车工况进行刚度与阻尼的调整，限位储液囊2-4形变方向的骨架结构；骨架结构套装轴承1，且骨架结构与轴承1过盈配合，形成可靠的固定。
该骨架结构环形套装在储液囊2-4的内径和外径，且骨架结构限位储液囊2-4朝向两侧方向形变。由以上描述中可以看出，骨架结构为环形支撑储液囊2-4，并且储液囊2-4在受到振动力后，发生轻微形变，形变方向则为向两侧方向形变，保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。
在具体设置骨架结构时，骨架结构包括：内圈骨架2-2和外圈骨架2-3；储液囊2-4位于内圈骨架2-2和外圈骨架2-3之间，且储液囊2-4与内圈骨架2-2和外圈骨架2-3硫化呈一体结构。金属材料的内圈骨架2-2、金属材料的外圈骨架2-3。通过橡胶硫化工艺将储液囊2-4、将内圈骨架2-2与外圈骨架2-3硫化成一体，中间形成空腔用于储存磁流变液2-1。内圈骨架2-2和外圈骨架2-3同时支撑储液囊2-4，使其形状更加稳定。
在本申请中，采用的磁流变液2-1是一种 “智能”流体，它将微米级或纳米级铁磁颗粒均匀分散、融浸于非磁性母载液与添加剂中形成悬浮液。在外界磁场的作用下其流体特性可变。
具体为，在高磁场强度环境下，其呈现低流动性、高粘度的宾汉流体特性；在弱磁场强度环境下呈现高流动性、低粘度的牛顿流体特性。其能够在毫秒级时间实现流体高、低粘度间无级变化，从而实现主簧刚度阻尼的无级调整。采用充盈有磁流变液2-1的储液囊2-4作为吸收、衰减传动轴振动的主簧，而非目前行业所使用的橡胶主簧，从而由磁流变液2-1改变流体特征，形成不同的刚度与阻尼，磁流变液2-1刚度阻尼对电流的响应速度是毫秒级的，系统反应速度快。
同时为了进一步形成可靠固定，内圈骨架2-2的内壁的表面硫化有与轴承1过盈配合的第一橡胶层，通过压入机将轴承1压入内圈骨架2-2的内径，形成可靠的固定。
外圈骨架2-3的外壁的表面硫化有与电磁支架子总成3过盈配合的第二橡胶层。通过压入机将电磁支架子总成3压装外圈骨架2-3的外径，形成可靠的固定。
继续参考图4，该电磁支架子总成3用于释放改变磁流变液2-1流性特征的磁场，并与车身或车架进行连接固定。
电磁支架子总成3环形套装骨架结构，电磁支架子总成3包括环形的支架3-3；支架3-3的内壁与第二橡胶层过盈配合。采用过盈配合关系，形成可靠的固定。
另外，电磁支架子总成3通过磁场使磁流变液2-1的流体特性发生特定性变化。具体为，支架3-3内部装配有用于释放磁场的电磁线圈3-1。通过电磁线圈3-1产生不同的磁场，磁流变液2-1产生相应的流体粘度。
结合图5和图6中所示，支架3-3上设有一端开口的环形槽3-3-3，电磁线圈3-1缠绕在环形槽3-3-3的内部，电磁线圈3-1连接有延伸至支架3-3外部的线圈接头3-2。从而在电磁线圈3-1缠绕在环形槽3-3-3中，电磁线圈3-1通过支架3-3上开设的狭缝3-3-4伸出与线圈接头3-2相连。线圈接头3-2固定在支架3-3表面的安装孔中，线圈接头3-2也可固定至车身地板或整车其他位置。
环形槽3-3-3的开口封堵有线圈护板。线圈护板封闭环形槽3-3-3，并保护电磁线圈3-1。具体为，线圈护板与支架3-3的环形槽3-3-3为过盈配合，压入后将环形槽3-3-3封闭、保护电磁线圈3-1。
另外在具体将电磁支架子总成3安装在车身或车架上时，支架3-3上对称设置的固定耳板连接在车身或车架上，固定耳板分别为第一固定耳板3-3-1和第二固定耳板3-3-2，通过在两个固定耳板上开设有固定孔，采用固定螺栓与车身或车架进行连接，从而保证牢靠固定关系。
由以上结构中可以看出，装有磁流变液2-1的储液囊2-4作为吸收、衰减传动轴振动的主簧，在储液囊2-4外圈通过控制电流强弱形成不同强度的磁场，从而控制磁流变液2-1形成不同的刚度与阻尼，以保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。
另外，本申请当中，为了改善现有技术无法依据工况满足整车复杂多变的刚度阻尼需求，采用控制模块实现传动轴中间支撑系统刚度、阻尼依据整车工况动态可调，可主动控制的中间支撑及传动轴。
在一个可实施例中，还包括有控制单元，控制单元接收整车信号，并通过计算判断模块后，控制电磁支架子总成3产生对应强度的磁场，使磁流变液2-1产生相应的流体特性。
控制单元控制额定输出电流通过线圈接头3-2输入电磁线圈3-1。通过额定输出电流，电磁线圈3-1产生对应的磁场，磁流变液2-1产生相应的流体粘度。该控制单元安装于整车上，接入整车CAN线用于提取所需的整车信号，同时与线圈接头3-2通过线束连接用于输出电流。
控制单元里的计算判断模块根据从CAN线提取的信号计算所需电流值，由控制单元控制调度模块生产相应强度电流输入给电磁线圈3-1产生对应强度的磁场，该磁场作用于磁流变液2-1，产生相应的流体粘度，使磁流变液储囊子总成2产生对应的刚度阻尼来衰减传动轴总成的振动。
从而通过控制单元采集整车信号，根据整车信号判断整车此时工况，根据预置算法计算此时所需的刚度、阻尼，然后输出对应强度的电流，电流通入线圈、产生对应强度的磁场，使磁流变液2-1产生对应的阻尼、刚度，阻尼刚度能够实现无级可调。
本申请中，采用装有磁流变液2-1的储液囊2-4作为吸收、衰减传动轴振动的主簧，而非目前行业所使用的橡胶主簧。磁流变液2-1刚度阻尼对电流的响应速度是毫秒级的，系统反应速度快。
在储液囊2-4的外圈布置电磁线圈3-1，通过控制电流强弱形成不同强度的磁场，从而控制磁流变液2-1形成不同的刚度与阻尼，以保证在各种工况都能更好的衰减传动轴传递至车身地板的振动。
参考图7，另外，本申请还提供了一种传动轴中间支撑系统的主动控制方法，包括以下步骤：
①整车信号通过CAN线输送至控制单元；整车信号包括：油门开度信号、变速箱档位信号、车速信号、车身高度信号以及四驱驾驶模式信号。
②计算判断模块根据从CAN线提取的信号计算所需电流值。
③控制单元控制调度模块生产相应强度电流输入给电磁线圈产生对应强度的磁场；
④磁流变液受磁场强度的影响，呈宾汉流体特性或牛顿流体特性。
在一个具体的可实施方案中，整车信号包括：油门开度信号、变速箱档位信号、车速信号、车身高度信号以及四驱驾驶模式信号等。
该主动控制方法，采集整车信号，根据整车信号判断整车此时工况，根据预置算法计算此时所需的刚度、阻尼，然后输出对应强度的电流，电流通入电磁线圈、产生对应强度的磁场，使磁流变液产生对应的阻尼、刚度，阻尼刚度能够实现无级可调。
由以上主动控制方法中可以看出，控制单元控制额定输出电流通过线圈接头输入电磁线圈。通过额定输出电流，电磁线圈产生对应的磁场，磁流变液产生相应的流体粘度。
主动控制方法中控制单元安装于整车上，接入整车CAN线用于提取所需的整车信号（整车信号包括：油门开度信号、变速箱档位信号、车速信号、车身高度信号以及四驱驾驶模式信号等）。同时与线圈接头通过线束连接用于输出电流。
控制单元里的计算判断模块根据从CAN线提取的信号计算所需电流值，由控制单元控制调度模块生产相应强度电流输入给电磁线圈产生对应强度的磁场，该磁场作用于磁流变液，产生相应的流体粘度，使磁流变液储囊子总成产生对应的刚度阻尼来衰减传动轴总成的振动。
本主动控制方法中，通过控制单元采集整车信号，根据整车信号判断整车此时工况，根据预置算法计算此时所需的刚度、阻尼，然后输出对应强度的电流，电流通入线圈、产生对应强度的磁场，使磁流变液产生对应的阻尼、刚度，阻尼刚度能够实现无级可调。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路（IC）芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的（即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内）。在阐述了具体细节（例如，电路）以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构（例如，动态RAM（DRAM））可以使用所讨论的实施例。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种传动轴中间支撑系统，其特征在于，包括用于装配轴承的磁流变液储囊子总成，以及设置在所述磁流变液储囊子总成外围的电磁支架子总成；其中，
所述磁流变液储囊子总成包括：环形且具有中空腔体的储液囊、限位所述储液囊形变方向的骨架结构，所述储液囊的中空腔体内部充盈有磁流变液；
所述电磁支架子总成环形套装所述骨架结构，且所述电磁支架子总成通过磁场使所述磁流变液的流体特性发生特定性变化；
还包括有控制单元，所述控制单元接收整车信号，并通过计算判断模块后，控制所述电磁支架子总成产生对应强度的磁场，使所述磁流变液产生相应的流体特性；所述骨架结构套装所述轴承，且所述骨架结构与所述轴承过盈配合；所述骨架结构环形套装在所述储液囊的内径和外径，且所述骨架结构限位所述储液囊朝向两侧方向形变；
所述骨架结构包括：内圈骨架和外圈骨架；
所述储液囊位于所述内圈骨架和所述外圈骨架之间，且所述储液囊与所述内圈骨架和所述外圈骨架硫化呈一体结构；所述内圈骨架的内壁的表面硫化有与所述轴承过盈配合的第一橡胶层，所述外圈骨架的外壁的表面硫化有与所述电磁支架子总成过盈配合的第二橡胶层；
所述电磁支架子总成包括：环形的支架；
所述支架的内壁与所述第二橡胶层过盈配合；
所述支架内部装配有用于释放磁场的电磁线圈；所述支架上设有一端开口的环形槽，所述电磁线圈缠绕在所述环形槽的内部，且所述开口封堵有线圈护板；
所述电磁线圈连接有延伸至所述支架外部的线圈接头；
所述控制单元控制额定输出电流通过所述线圈接头输入所述电磁线圈；所述支架的外壁对称设置有用于固定所述支架的固定耳板。
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