CN204025493U - 一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置 - Google Patents

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杨啟梁
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Abstract

本实用新型涉及一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置。其技术方案是：橡胶弹簧(3)的中间位置处同轴心地嵌入连接骨架(2)内，橡胶弹簧(3)的开口端通过钢圈(4)与悬置壳体(5)的开口端相向固定连接。外钢管(11)和内钢管(12)的上端面和下端面与连接骨架(2)的下平面和底板(10)的上平面同轴心地对应连接，阻尼腔(15)中装有钢珠(14)，钢珠(14)的装入量为阻尼腔(15)容积的50～80%。外钢管(11)外壁安装有电磁线圈(13)，电磁线圈(13)位于底板(10)的上平面；电磁线圈(13)通过固定在悬置壳体(5)上的线圈插座(6)外接悬置总成的控制器，线圈插座(6)固定在悬置壳体(5)上。本实用新型具有结构简单可靠、制造方便和成本低的特点，且具有宽频隔振、减振和降噪的性能。

Description

一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置
技术领域
本实用新型属于汽车零部件技术领域。尤其涉及一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置。
背景技术
近年来，汽车设计向轻型化和经济型发展，但少缸、大功率发动机和轻量化车架（车身）的应用会导致由发动机传递至车身的振动加剧，使车内的振动和噪声特性恶化。特别是采用平衡性较差的四缸四行程发动机的发动机前置—前轮驱动式轿车，动力总成的振动对汽车乘坐舒适性的影响越来越突出。与此同时，人们对乘坐舒适性的要求又不断地提高。为了解决这些矛盾，必须提高动力总成悬置装置对动力总成与车体间振动传递的隔离效果，才能有效地降低车身振动和车内噪声。  
现有动力总成悬置装置分为普通橡胶悬置、液阻型橡胶悬置、半主动悬置和主动悬置。
普通橡胶悬置虽然结构简单、成本低，但由于刚度偏大、阻尼不足和高频动态硬化等缺点，难以满足汽车动力总成在较宽频率范围内对悬置系统的隔振要求。
液阻型橡胶悬置常见的有节流孔型、惯性通道型、惯性通道—固定解耦膜型、惯性通道—活动解耦膜型多种结构形式，结合了橡胶阻尼和液体阻尼的特性，性能较普通橡胶悬置有很大提高，但只能在一定频段范围内隔振效果明显，且容易在高频时产生动态硬化，无法满足现代中高级轿车的减振要求。
半主动悬置常见的是半主动式液阻悬置，该装置可根据汽车的运行工况实时调节悬置的动态特性，能实现宽频隔振、减振和降噪，具有优于被动式液阻悬置的隔振性能。但由于半主动式液阻悬置较被动式液阻悬置增加了控制单元和执行机构，存在结构较复杂、成本高和占用空间大的问题，没有被广泛采用。
主动悬置则是通过作动器直接产生动态力以抵消作用在悬置上的振动力，使发动机和车体间传递的动态力大大减小，从而获得最佳隔振效果。主动悬置的响应速度快，其隔振性能比半主动悬置更好，但存在系统复杂、功率消耗大、成本高、可靠性较低和安装不便的缺点，目前在实车上还很少应用。
发明内容
本实用新型旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种结构简单可靠、制造方便、成本低的用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置，该装置能根据汽车的运行工况实时调节悬置的动态特性，实现宽频隔振、减振和降噪。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：连接骨架的上平面固定有上连接螺栓，橡胶弹簧的中间位置处同轴心地嵌入连接骨架内，橡胶弹簧开口端的外壁与钢圈硫化粘接，橡胶弹簧的开口端通过钢圈与悬置壳体的开口端相向固定连接。悬置壳体底部的内侧设有缓冲垫，悬置壳体的壳体开有连通孔，悬置壳体底部的外侧固定有下连接螺栓。 
外钢管的下端和内钢管的下端同轴心地粘接在底板的上平面，外钢管的上端和内钢管的上端同轴心地焊接在连接骨架的下平面，内钢管位于外钢管内。内钢管外壁、外钢管内壁、连接骨架和底板10间的封闭容积构成阻尼腔，阻尼腔中装有钢珠，钢珠的装入量为阻尼腔容积的50～80%。
    内钢管内装有电磁铁芯，外钢管外壁安装有电磁线圈，电磁线圈位于底板的上平面。电磁线圈通过固定在悬置壳体上的线圈插座外接悬置总成的控制器，线圈插座固定在悬置壳体上。 
    上连接螺栓、连接骨架、橡胶弹簧、钢圈、悬置壳体、缓冲垫、下连接螺栓、底板、外钢管、内钢管、电磁线圈，电磁铁芯同轴心设置。
所述连接骨架为上下两块形状相同，截面形状呈“工”字形。
所述橡胶弹簧呈碗状，材质为天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶和丁基橡胶中的一种。
所述悬置壳体呈碗状，材质为钢材。
所述钢珠的直径为0.05～5mm。
所述电磁线圈的导线截面积为0.53～1.0mm2，匝数为200～1000，工作电压为12V或24V，工作电流的幅值为0.5～5A、频率为20～200HZ。
所述电磁铁芯的材质为铁氧体软磁材料。
所述外钢管的高度与内钢管的高度相同；外钢管的形状与内钢管形状相似，均为圆管、或均为椭圆形管、或均为多边形管。
由于采用上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有如下积极效果：
本实用新型由上连接螺栓、连接骨架、橡胶弹簧、钢圈、悬置壳体 和下连接螺栓组成的橡胶隔振器保证了悬置总成的安装要求，提供了支承动力总成所需的静刚度。在橡胶隔振器内部安装一种由电磁力控制的、阻尼大小可调的颗粒阻尼器。颗粒阻尼器由底板、外钢管、内钢管、电磁线圈、钢珠、阻尼腔和电磁铁芯构成。内钢管位于外钢管中央，内钢管和外钢管的上端焊接在与橡胶弹簧硫化粘接在一起的连接骨架的下平面，下端粘接在底板上。内钢管外壁、外钢管内壁、连接骨架和底板之间的封闭容积形成了阻尼腔，在阻尼腔中装入钢珠，在外钢管外壁装有电磁线圈，在内钢管内装有电磁铁芯。故结构简单可靠、制造方便和成本低。
在动力总成工作时，其振动会引起由橡胶弹簧，钢圈和悬置壳体形成的密闭空腔的容积发生变化，连通孔可使所述密闭空腔与大气连通，防止压力升高。在悬置壳体底部内侧的缓冲垫能防止底板和悬置壳体撞击导致颗粒阻尼器损坏。动力总成的振动会引起钢珠的跳动，在钢珠之间产生碰撞和摩擦，同时，钢珠与阻尼腔内壁之间亦产生碰撞和摩擦，产生阻尼力，改变悬置总成的动刚度。
当动力总成低频、大振幅振动时，这种阻尼力比较小，还达不到理想的隔振效果，此时，在电磁线圈内通入交变电流，使其产生交变电磁场，在电磁力的作用下，钢珠的振动会加剧，钢珠之间的碰撞与摩擦以及钢珠与阻尼腔内壁之间的碰撞与摩擦产生的阻尼力增大，使动力总成悬置具有较大的动刚度，以抑制动力总成大幅振动。当动力总成高频、小振幅振动时，电磁线圈内通入的电流为零，此时钢珠的振动很小，其产生的阻尼力也很小，使动力总成悬置具有较小的动刚度，以衰减动力总成的高频振动。因此，根据汽车的行驶工况与动力总成的振动状况，控制通入电磁线圈中交变电流幅值和频率的大小，使颗粒阻尼器产生合适的阻尼作用，可调节动力总成悬置的动刚度，使其具有低频高动刚度和大阻尼、高频低动刚度和小阻尼的理想动态特性。
因此，本实用新型具有结构简单可靠、制造方便和成本低的特点，且具有宽频隔振、减振和降噪的性能。
附图说明
    图1为本实用新型的一种结构示意图。
具体实施方式
    下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置。如图1所示：本实施例的上连接螺栓1与动力总成连接，下连接螺栓8与车架连接。连接骨架2的上平面固定有上连接螺栓1，橡胶弹簧3的中间位置处同轴心地嵌入连接骨架2内，橡胶弹簧3开口端的外壁与钢圈4硫化粘接，橡胶弹簧3的开口端通过钢圈4与悬置壳体5的开口端相向固定连接。悬置壳体5底部的内侧设有缓冲垫7，悬置壳体5的壳体开有连通孔9，悬置壳体5底部的外侧固定有下连接螺栓8。 
外钢管11的下端和内钢管12的下端同轴心地粘接在底板10的上平面，外钢管11的上端和内钢管12的上端同轴心地焊接在连接骨架2的下平面，内钢管12位于外钢管11内。内钢管12外壁、外钢管11内壁、连接骨架2和底板10间的封闭容积构成阻尼腔15，阻尼腔15中装有钢珠14，钢珠14的装入量为阻尼腔15容积的50～60%。
    内钢管12内装有电磁铁芯16，外钢管11外壁安装有电磁线圈13，电磁线圈13位于底板10的上平面。电磁线圈13通过固定在悬置壳体5上的线圈插座6外接悬置总成的控制器，线圈插座6固定在悬置壳体5上。 
    上连接螺栓1、连接骨架2、橡胶弹簧3、钢圈4、悬置壳体5、缓冲垫7、下连接螺栓8、底板10、外钢管11、内钢管12、电磁线圈13，电磁铁芯16同轴心设置。
所述连接骨架2为上下两块形状相同，截面形状呈“工”字形。
所述橡胶弹簧3呈碗状，材质为天然橡胶。
所述悬置壳体5呈碗状，材质为钢材。
所述钢珠14的直径为0.0.05～0.1mm。
所述电磁线圈13的导线截面积为0.53～1.0mm2，匝数为200～1000，工作电压为12V，工作电流的幅值为0.5～5A、频率为20～200HZ。
所述电磁铁芯15的材质为铁氧体软磁材料。
所述外钢管11的高度与内钢管12的高度相同。外钢管11的形状与内钢管12形状相似，均为圆管。
实施例2
一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置。除下述技术参数外，其余与实施例1相同。
所述钢珠14的直径为0.1～1mm。
所述橡胶弹簧3的材质为丁腈橡胶。
所述钢珠14的装入量为阻尼腔15容积的60～70%。
所述外钢管11的形状与内钢管12的形状均为椭圆形管。
实施例3
一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置。除下述技术参数外，其余与实施例1相同。
所述电磁线圈13的工作电压为24V。
所述钢珠14的直径为1～3mm。
所述橡胶弹簧3的材质为氯丁橡胶。
所述钢珠14的装入量为阻尼腔15容积的70～80%。
所述外钢管11的形状与内钢管12的形状均为多边形管。
实施例4
一种用于汽车动力总成的半主动颗粒阻尼橡胶悬置。除下述技术参数外，其余与实施例1相同。
所述电磁线圈13的工作电压为24V。
所述钢珠14的直径为2～5mm。
所述橡胶弹簧3的材质为丁基橡胶。
本具体实施方式与现有技术相比，具有如下积极效果：
本具体实施方式由上连接螺栓1、连接骨架2、橡胶弹簧3、钢圈4、悬置壳体5 和下连接螺栓8组成的橡胶隔振器保证了悬置总成的安装要求，提供了支承动力总成所需的静刚度。在橡胶隔振器内部安装一种由电磁力控制的、阻尼大小可调的颗粒阻尼器。颗粒阻尼器由底板10、外钢管11、内钢管12、电磁线圈13、钢珠14、阻尼腔15和电磁铁芯16构成。内钢管12位于外钢管11中央，内钢管12和外钢管11的上端焊接在与橡胶弹簧3硫化粘接在一起的连接骨架2的下平面，下端粘接在底板10上。内钢管12外壁、外钢管11内壁、连接骨架2和底板10之间的封闭容积形成了阻尼腔15，在阻尼腔15中装入钢珠14，在外钢管11外壁装有电磁线圈13，在内钢管12内装有电磁铁芯16。故结构简单可靠、制造方便和成本低。
在动力总成工作时，其振动会引起由橡胶弹簧3，钢圈4和悬置壳体5形成的密闭空腔的容积发生变化，连通孔9可使所述密闭空腔与大气连通，防止压力升高。在悬置壳体5底部内侧的缓冲垫7能防止底板10和悬置壳体5撞击导致颗粒阻尼器损坏。动力总成的振动会引起钢珠14的跳动，在钢珠14之间产生碰撞和摩擦，同时，钢珠14与阻尼腔15内壁之间亦产生碰撞和摩擦，产生阻尼力，改变悬置总成的动刚度。
当动力总成低频、大振幅振动时，这种阻尼力比较小，还达不到理想的隔振效果，此时，在电磁线圈13内通入交变电流，使其产生交变电磁场，在电磁力的作用下，钢珠14的振动会加剧，钢珠14之间的碰撞与摩擦以及钢珠14与阻尼腔15内壁之间的碰撞与摩擦产生的阻尼力增大，使动力总成悬置具有较大的动刚度，以抑制动力总成大幅振动。当动力总成高频、小振幅振动时，电磁线圈13内通入的电流为零，此时钢珠14的振动很小，其产生的阻尼力也很小，使动力总成悬置具有较小的动刚度，以衰减动力总成的高频振动。因此，根据汽车的行驶工况与动力总成的振动状况，控制通入电磁线圈中交变电流幅值和频率的大小，使颗粒阻尼器产生合适的阻尼作用，可调节动力总成悬置的动刚度，使其具有低频高动刚度和大阻尼、高频低动刚度和小阻尼的理想动态特性。
因此，本具体实施方式具有结构简单可靠、制造方便和成本低的特点，且具有宽频隔振、减振和降噪的性能。

Claims (8)

1.一种动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于：连接骨架(2)的上平面固定有上连接螺栓(1)，橡胶弹簧(3)的中间位置处同轴心地嵌入连接骨架(2)内，橡胶弹簧(3)开口端的外壁与钢圈(4)硫化粘接，橡胶弹簧(3)的开口端通过钢圈(4)与悬置壳体(5)的开口端相向固定连接；悬置壳体(5)底部的内侧设有缓冲垫(7)，悬置壳体(5)的壳体开有连通孔(9)，悬置壳体(5)底部的外侧固定有下连接螺栓(8)； 
外钢管(11)的下端和内钢管(12)的下端同轴心地粘接在底板(10)的上平面，外钢管(11)的上端和内钢管(12)的上端同轴心地焊接在连接骨架(2)的下平面，内钢管(12)位于外钢管(11)内；内钢管(12)外壁、外钢管(11)内壁、连接骨架(2)和底板(10)间的封闭容积构成阻尼腔(15)，阻尼腔(15)中装有钢珠(14)，钢珠(14)的装入量为阻尼腔(15)容积的50～80%；
    内钢管(12)内装有电磁铁芯(16)，外钢管(11)外壁安装有电磁线圈(13)，电磁线圈(13)位于底板(10)的上平面；电磁线圈(13)通过固定在悬置壳体(5)上的线圈插座(6)外接悬置总成的控制器，线圈插座(6)固定在悬置壳体(5)上； 
    上连接螺栓(1)、连接骨架(2)、橡胶弹簧(3)、钢圈(4)、悬置壳体(5)、缓冲垫(7)、下连接螺栓(8)、底板(10)、外钢管(11) 、内钢管(12)、电磁线圈(13)，电磁铁芯(16)同轴心设置。
2.根据权利要求 1 所述的动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于所述连接骨架(2)为上下两块形状相同，截面形状呈“工”字形。
3.根据权利要求 1 所述的动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于所述橡胶弹簧(3)呈碗状，材质为天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶和丁基橡胶中的一种。
4.根据权利要求 1 所述的动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于所述悬置壳体(5)呈碗状，材质为钢材。
5.根据权利要求 1 所述的动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于所述钢珠(14)的直径为0.05～5mm。
6.根据权利要求 1 所述的动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于所述电磁线圈(13)的导线截面积为0.53～1.0mm2，匝数为200～1000，工作电压为12V或24V，工作电流的幅值为0.5～5A、频率为20～200HZ。
7.根据权利要求 1 所述的动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于所述电磁铁芯(16)的材质为铁氧体软磁材料。
8.根据权利要求 1 所述的动力总成半主动颗粒阻尼橡胶悬置，其特征在于所述外钢管(11)的高度与内钢管(12) 的高度相同；外钢管(11)的形状与内钢管 (12)形状相似，均为圆管、或均为椭圆形管、或均为多边形管。
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