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CN105626768B - 一种混合模式半主动悬置及其控制系统 - Google Patents

一种混合模式半主动悬置及其控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合模式半主动悬置及其控制系统，包括：发动机侧连接螺栓、橡胶主簧、金属外壳、副惯性通道、副电磁阀、隔板、橡胶底膜、金属心轴、上液室、解耦膜、空气腔、主惯性通道、主电磁阀、车身侧安装孔、下液室、处理器。混合模式半主动悬置通过发动机侧连接螺栓与发动机相连，车身侧安装孔与车身连接。处理器接收来自ECU的发动机转速信号和车速信号，根据ECU发出的发动机转速信号以及车速信号判断整车工况，根据整车工况控制主电磁阀和副电磁阀的开闭组合，实现动刚度和阻尼不同的四种工作模式。本发明能够同时控制惯性通道和解耦膜刚度，提供四种不同的动刚度和阻尼工作模式，实现根据整车工况调节半主动悬置的工作模式的功能。

Description

一种混合模式半主动悬置及其控制系统
技术领域
本发明涉及一种半主动悬置，具体涉及一种车辆动力总成的混合模式半主动悬置及其控制系统。
背景技术
被动式液压半主动悬置一直是隔振降噪的主要元件。但被动式液压半主动悬置的刚度及阻尼均不可调，只能在一定的频率范围内改善乘坐舒适性，存在很大的应用局限性。而半主动悬置可通过控制液压半主动悬置的惯性通道参数、解耦膜刚度以及液体粘度等参数实现动特性的改变，以适应汽车不同工况的动特性要求。可以在较宽频率范围内明显改善乘坐舒适性及降低车内噪声和振动。
目前市面上的半主动悬置主要包含液体粘度控制式、解耦膜刚度控制式以及惯性通道控制式三种。液体粘度控制式半主动悬置存在结构复杂，生产成本高的缺点。解耦膜刚度控制式以及惯性通道控制式，如专利文献CN101670776A公开的“带电磁阀的半主动悬置装置”，涉及一种带电磁阀的半主动悬置装置，由液压悬置和电磁阀组成，液压悬置和电磁阀通过超声波焊接固连，电磁阀端子与控制器端子通过专用车用插座相连，上不连接螺栓与塑料骨架固连，一端设有缓冲块，另一端通过螺纹与发动机支架连接，置于液压悬置底盖的下部连接螺栓与车身连接。此种结构工作模式有限，性能变化范围小；如专利文献CN102913588A公开的“一种半主动悬置”，其结构包括外壳、悬置主簧、皮碗流道总成，其中在悬置主簧的橡胶主簧、上流道盖板、解耦膜片以及上流道中间环形壁之间形成了上液压腔，在下流道盖板、下流道内环形壁以及皮碗之间形成下液压腔，上流道内环形壁形成用于连接上液压腔和下液压腔的流动通道，半主动悬置还包括具有阀杆和阀座的阀，皮碗以硫化方式固定到阀杆上，驱动装置驱动阀杆使得阀座沿流动通道在打开和关闭位置之间运动，从而使得半主动悬置在纯橡胶悬置和解耦液压悬置之间切换，以降低汽车噪声。上述结构的半主动悬置工作模式少，性能变化范围小。因此半主动悬置的结构和控制系统还有创新改进的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合模式半主动悬置及其控制系统。混合模式半主动悬置同时控制惯性通道和解耦膜刚度，提供四种不同的动刚度和阻尼工作模 式，实现根据整车工况调节半主动悬置的工作模式的功能。
解决本发明的技术问题所采用的方案是：
一种混合模式半主动悬置，包括：橡胶主簧、外壳、隔板、橡胶底膜、发动机侧连接芯轴、上液室、解耦膜、空气腔、主惯性通道、主电磁阀、下液室和处理器；所述芯轴、橡胶主簧、外壳和橡胶底膜从上自下依次装配为整体，其中，芯轴与橡胶主簧的上端硫化在一起，橡胶主簧的下端与金属外壳上端硫化在一起，金属外壳下端与橡胶底膜硫化在一起，内部形成腔体；在腔体中间设置隔板，橡胶主簧与隔板形成上液室，橡胶底膜与隔板形成下液室，隔板中设置连通上液室与下液室的主惯性通道，在隔板上设置解耦膜，形成空气腔，空气腔通过壳体外的主电磁阀控制的开闭；所述处理器通过控制线与主电磁阀，通过信号线与ECU连接。
进一步，在所述隔板中还设置有副惯性通道，副惯性通道下端开口与下液室连通，上端开口通过壳体外的副电磁阀控制开闭；处理器通过控制线与副电磁阀连接；处理器接收来自ECU的发动机转速信号和车速信号，根据ECU发出的发动机转速信号以及车速信号判断整车工况，处理器根据整车工况控制主电磁阀和副电磁阀的开闭组合，实现动刚度和阻尼不同的四种工作模式。
所述四种工作模式如下：
ON-1模式：主电磁阀打开，空气腔与大气连通，解耦膜刚度低，上液室体积刚度低，半主动悬置动刚度和阻尼低；副电磁阀打开，副惯性通道开启，液体通过主惯性通道与副惯性通道一起由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感大，动刚度和阻尼峰值对应频率高。
ON-2模式：主电磁阀打开，空气腔与大气连通，解耦膜刚度低，上液室体积刚度低，半主动悬置动刚度和阻尼低；副电磁阀关闭，副惯性通道关闭，液体只通过主惯性通道由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感小，动刚度和阻尼峰值对应频率低。
OFF-1模式：主电磁阀关闭，空气腔密闭，解耦膜刚度高，上液室体积刚度高，半主动悬置动刚度和阻尼高；副电磁阀打开，副惯性通道开启，液体通过主惯性通道与副惯性通道一起由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感大，动刚度和阻尼峰值对应频率高。
OFF-2模式：主电磁阀关闭，空气腔密闭，解耦膜刚度高，上液室体积刚度高，半主动悬置动刚度和阻尼高；副电磁阀关闭，副惯性通道关闭，液体只通过主惯性通道由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感小，动刚度和阻尼峰值对应频率低。
所述发动机侧连接芯轴上连接有螺栓，用于与发动机连接；外壳上有车身侧安装孔，用于与车身连接。
本发明的增益效果是：
本发明同时控制惯性通道和解耦膜刚度，提供四种不同的动刚度和阻尼工作模式，性能变化范围增大，同时应对不同的整车工况时可选择的最优工作模式，在宽频端范围内提高整车平顺性与舒适性，以达到最好的减震隔振效果。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明测试的动刚度曲线；
图3是本发明测试的阻尼角曲线。
图中，1-发动机侧连接螺栓、2-橡胶主簧、3-金属外壳、4-副惯性通道、5-副电磁阀、6-隔板、7-橡胶底膜、8-金属心轴、9-上液室、10-解耦膜、11-空气腔、12-主惯性通道、13-主电磁阀、14-车身侧安装孔、15-下液室、16-处理器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构、控制系统及效果进一步说明。
参见图1，混合模式半主动悬置包括：发动机侧连接螺栓1、橡胶主簧2、金属外壳3、副惯性通道4、副电磁阀5、隔板6、橡胶底膜7、金属心轴8、上液室9、解耦膜10、空气腔11、主惯性通道12、主电磁阀13、车身侧安装孔14、下液室15、处理器16。
所述金属心轴8,橡胶主簧2,金属外壳3和橡胶底膜7从上自下依次装配为整体，其中，金属心轴8与橡胶主簧2的上端硫化在一起，橡胶主簧2的下端与金属外壳3上端硫化在一起，金属外壳3下端与橡胶底膜7的两端硫化在一起，内部形成空腔；腔体内部，橡胶主簧2与隔板6形成上液室9，解耦膜10与隔板6的凹槽形成空气腔11，橡胶底膜7与隔板6形成下液室15；上液室9与下液室15之间为乙二醇与水混合液体。
所述空气腔11右端有一个开口，开口的闭合通过主电磁阀13控制。
所述隔板6设置主惯性通道12和副惯性通道4，主惯性通道12上端开口与上液室9连通，下端开口与下液室15连通；副惯性通道4上端开口与副电磁阀5连通，下端开口与下液室15连通。
所述发动机侧连接螺栓1下端与金属心轴8连接。
所述发动机侧连接螺栓1与发动机连接，车身侧安装孔14与车身连接。
所述处理器16一端通过电线与主电磁阀13和副电磁阀5连接，处理器16另一端通过导线与ECU连接。
所述主电磁阀13通过控制空气腔11的开闭控制解耦膜刚度，进而控制上液室9体积刚度。上液室9体积刚度越大，则混合模式半主动悬置动刚度和阻尼越大，上液室9体积刚度越小，则混合模式半主动悬置动刚度和阻尼小。
所述副电磁阀5主要通过控制副惯性通道4的开闭实现单惯性通道与双惯性通道两种模式的控制，进而控制混合模式半主动悬置等效液感。等效液感越大，动刚度和阻尼峰值对应频率越高，等效液感越小，动刚度和阻尼峰值对应频率越低。
混合模式半主动悬置的控制系统：处理器接收来自ECU的发动机转速信号和车速信号，根据ECU发出的发动机转速信号以及车速信号判断整车工况，处理器根据整车工况控制主电磁阀和副电磁阀的开闭组合，实现动刚度和阻尼不同的四种工作模式。
ON-1模式工作原理为：振动由半主动悬置支架传递至发动机侧连接螺栓1，再传递至金属心轴8，金属心轴8挤压橡胶主簧2，迫使上液室9体积缩小，上液室9内的混合液体向下流动。主电磁阀13通电，主电磁阀13将液压半主动悬置空气腔11出口打开，空气腔11为开放空气腔，解耦膜10刚度小。大部分混合液体通过挤压解耦膜10变形来吸收上液室9体积的增大。小部分混合液体通过惯性通道由上液室9向下液室15流动。液体在惯性通道内流动过程中产生较大动刚度以及阻尼，所以半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼小。同时副电磁阀5打开，副惯性通道4打开。混合液体在主惯性通道12和副惯性通道4内一起流动，所形成的液柱共振频率高，所以混合模式半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼峰值对应频率高。综上所述，ON-1模式下混合模式半主动悬置的性能表现为动刚度和阻尼小， 动刚度和阻尼峰值对应频率高。
ON-2模式工作原理为：振动由混合模式半主动悬置支架传递至发动机侧连接螺栓1，再传递至金属心轴8，金属心轴8挤压橡胶主簧2，迫使上液室9体积缩小，上液室9内的混合液体向下流动。主电磁阀13通电，主电磁阀13将液压半主动悬置空气腔11出口打开，空气腔11为开放空气腔，解耦膜10刚度小。大部分混合液体通过挤压解耦膜10变形来吸收上液室9体积的增大。小部分混合液体通过惯性通道由上液室9向下液室15流动。液体在惯性通道内流动过程中产生较大动刚度以及阻尼，所以半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼小。同时副电磁阀5关闭，副惯性通道4关闭。混合液体只在主惯性通道12内流动，所形成的液柱共振频率低，所以混合模式半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼峰值对应频率低。综上所述，ON-2模式下混合模式半主动悬置的性能表现为动刚度和阻尼小，动刚度和阻尼峰值对应频率低。
OFF-1模式工作原理为：振动由混合模式半主动悬置支架传递至发动机侧连接螺栓1，再传递至金属心轴8，金属心轴8挤压橡胶主簧2，迫使上液室9体积缩小，上液室9内的混合液体向下流动。主电磁阀13通电，主电磁阀13将液压半主动悬置空气腔11出口关闭，空气腔11为密闭空气腔，解耦膜10刚度大。小部分混合液体通过挤压解耦膜10变形来吸收上液室9体积的增大。大部分混合液体通过惯性通道由上液室9向下液室15流动。液体在惯性通道内流动过程中产生较大动刚度以及阻尼，所以半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼大。同时副电磁阀5打开，副惯性通道4打开。混合液体在主惯性通道12和副惯性通道4内一起流动，所形成的液柱共振频率高，所以混合模式半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼峰值对应频率高。综上所述，OFF-1模式下混合模式半主动悬置的性能表现为动刚度和阻尼大，动刚度和阻尼峰值对应频率高。
OFF-2模式工作原理为：振动由混合模式半主动悬置支架传递至发动机侧连接螺栓1，再传递至金属心轴8，金属心轴8挤压橡胶主簧2，迫使上液室9体积缩小，上液室9内的混合液体向下流动。主电磁阀13通电，主电磁阀13将液压半主动悬置空气腔11出口关闭，空气腔11为密闭空气腔，解耦膜10刚度大。小部分混合液体通过挤压解耦膜10变形来吸收上液室9体积的增大。大部分混合液体通过惯性通道由上液室9向下液室15流动。液体在惯性通道内流动过程中产生较大动 刚度以及阻尼，所以半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼大。同时副电磁阀5关闭，副惯性通道4关闭。混合液体只在主惯性通道12内流动，所形成的液柱共振频率低，所以混合模式半主动悬置性能表现为动刚度和阻尼峰值对应频率低。综上所述，OFF-2模式下混合模式半主动悬置的性能表现为动刚度和阻尼大，动刚度和阻尼峰值对应频率低。
参见图2，为四种工作模式的动刚度测试曲线。由此可以看出四种工作模式下的动刚度变化范围较大。
参见图3，为四种工作模式的阻尼测试曲线。由此可以看出四种工作模式下的阻尼变化范围较大。

Claims (3)

1.一种混合模式半主动悬置，包括：橡胶主簧(2)、外壳(3)、隔板(6)、橡胶底膜(7)、发动机侧连接芯轴(8)、上液室(9)、解耦膜(10)、空气腔(11)、主惯性通道(12)、主电磁阀(13)、下液室(15)和处理器(16)；所述芯轴(8)、橡胶主簧(2)、外壳(3)和橡胶底膜(7)从上自下依次装配为整体，其中，芯轴(8)与橡胶主簧(2)的上端硫化在一起，橡胶主簧(2)的下端与金属外壳(3) 上端硫化在一起，金属外壳(3)下端与橡胶底膜(7)硫化在一起，内部形成腔体；在腔体中间设置隔板（6），橡胶主簧（2）与隔板（6）形成上液室（9），橡胶底膜（7）与隔板（6）形成下液室（15），隔板(6)中设置连通上液室（9）与下液室（15）的主惯性通道(12)，在隔板（6）上设置解耦膜（10），形成空气腔（11），空气腔（11）通过壳体外的主电磁阀（13）控制的开闭；所述处理器（16）通过控制线与主电磁阀（13），通过信号线与ECU连接；
其特征在于： 在所述隔板(6)中还设置有副惯性通道(4)，副惯性通道(4) 下端开口与下液室（15）连通，上端开口通过壳体外的副电磁阀(5)控制开闭；处理器（16）通过控制线与副电磁阀（5）连接；处理器接收来自ECU的发动机转速信号和车速信号，根据ECU发出的发动机转速信号以及车速信号判断整车工况，处理器根据整车工况控制主电磁阀和副电磁阀的开闭组合，实现动刚度和阻尼不同的四种工作模式。
2.根据权利要求1所述混合模式半主动悬置的控制系统,其特征在于：所述四种工作模式如下：
ON-1模式：主电磁阀打开，空气腔与大气连通，解耦膜刚度低，上液室体积刚度低，半主动悬置动刚度和阻尼低；副电磁阀打开，副惯性通道开启，液体通过主惯性通道与副惯性通道一起由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感大，动刚度和阻尼峰值对应频率高；
ON-2模式：主电磁阀打开，空气腔与大气连通，解耦膜刚度低，上液室体积刚度低，半主动悬置动刚度和阻尼低；副电磁阀关闭，副惯性通道关闭，液体只通过主惯性通道由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感小，动刚度和阻尼峰值对应频率低；
OFF-1模式：主电磁阀关闭，空气腔密闭，解耦膜刚度高，上液室体积刚度高，半主动悬置动刚度和阻尼高；副电磁阀打开，副惯性通道开启，液体通过主惯性通道与副惯性通道一起由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感大，动刚度和阻尼峰值对应频率高；
OFF-2模式：主电磁阀关闭，空气腔密闭，解耦膜刚度高，上液室体积刚度高，半主动悬置动刚度和阻尼高；副电磁阀关闭，副惯性通道关闭，液体只通过主惯性通道由上液室向下液室流动，半主动悬置等效液感小，动刚度和阻尼峰值对应频率低。
3.根据权利要求1所述的混合模式半主动悬置，其特征在于，所述发动机侧连接芯轴(8)上连接有螺栓(1)，用于与发动机连接；外壳上有车身侧安装孔（14），用于与车身连接。
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