一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置制造方法
【專利摘要】一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置，它包括上外殼、下外殼、磁敏橡膠主簧、磁敏橡膠塞塊、中心螺栓、勵磁鐵芯、勵磁線圈、平臺、電控單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器、換擋位置傳感器、螺旋彈簧和支撐圓片；上外殼內(nèi)安置有磁敏橡膠主簧和磁敏橡膠塞塊，勵磁線圈和勵磁鐵芯安置于磁敏橡膠主簧的內(nèi)部空腔中；勵磁線圈與平臺固連；上外殼與下外殼通過其上設(shè)置的連接孔固接在一起；電控單元通過通過控制線與勵磁線圈相連，電控單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器和換擋位置傳感器的輸入信號來判斷發(fā)動機及汽車的工況，并向勵磁線圈發(fā)送控制信號，從而實現(xiàn)對磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置的控制和調(diào)節(jié)，提高汽車乘坐的舒適性。
【專利說明】一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種剛度和阻尼可控的發(fā)動機懸置裝置，尤其涉及一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置，它采用了一種新型的智能材料一磁敏橡膠作為減振介質(zhì)。屬于汽車振動與噪聲控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步和社會的發(fā)展，汽車的乘坐舒適性越來越受到人們的重視。發(fā)動機運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生寬頻、多振源和多主頻的振動，使發(fā)動機的振動成為汽車上的重要且復(fù)雜的振動噪聲來源，因此發(fā)動機懸置系統(tǒng)作為一種有效的減振手段得到了廣泛的應(yīng)用。比較理想的發(fā)動機懸置減振特性是:低頻(30Hz以下)時具有高剛度、大阻尼；高頻(30Hz以上)時具有低剛度、小阻尼。目前，汽車發(fā)動機懸置多為被動式的橡膠懸置和液壓懸置，不能根據(jù)發(fā)動機工況及時調(diào)整剛度或阻尼，影響了汽車NVH性能的提高。半主動式磁流變液汽車發(fā)動機懸置雖然具有響應(yīng)速度快、能耗小、調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點，但同時也存在磁流變液沉降、需要密封、穩(wěn)定性差等缺點。而主動式液壓汽車發(fā)動機懸置又存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大、成本高等問題，限制了其大范圍的應(yīng)用。磁敏橡膠是一種新興智能材料，它是通過將微米尺度的鐵磁性顆粒彌散在橡膠基中，力學(xué)性能可由電磁場控制，具有剛度和阻尼可控的性質(zhì)，而且無需密封、性能穩(wěn)定、響應(yīng)迅速，很適合做智能可控的隔振減振材料，應(yīng)用前景十分廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、發(fā)明目的:
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置，它基于磁敏橡膠的拉、壓模式，通過傳感器的信號判斷發(fā)動機的激振頻率，控制電磁場的強弱和有無來改變磁敏橡膠體的剛度和阻尼，滿足發(fā)動機系統(tǒng)在各種工況下的減振要求，提高整車的NVH性能。
[0005]2、技術(shù)方案:
[0006]通過電磁場變化控制的一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置，見圖1，該裝置包括上外殼、下外殼、磁敏橡膠主簧、磁敏橡膠塞塊、中心螺栓、勵磁鐵芯、勵磁線圈、平臺、電控單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器、換擋位置傳感器、螺旋彈簧和支撐圓片。它們之間的位置連接關(guān)系是:在上外殼內(nèi)安置有磁敏橡膠主簧和磁敏橡膠塞塊，磁敏橡膠主簧的內(nèi)部設(shè)有空腔，作為電磁場加載源的勵磁線圈和勵磁鐵芯安置于磁敏橡膠主簧的內(nèi)部空腔之中，磁敏橡膠主簧的上部中心位置設(shè)有V形槽放置磁敏橡膠塞塊，中心螺栓設(shè)置在磁敏橡膠塞塊芯部位置；螺旋彈簧位于下外殼底部中心位置，其上依次放置支撐圓片和勵磁鐵芯，下外殼上部設(shè)有臺階凹槽，平臺安置于下外殼的臺階凹槽之內(nèi)，勵磁線圈與平臺固連；上外殼與下外殼通過其上設(shè)置的連接孔固接在一起；電控單元通過信號線與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器、換擋位置傳感器相連，電控單元通過控制線與勵磁線圈相連，電控單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器和換擋位置傳感器的輸入信號來判斷發(fā)動機及汽車的工況，采取相應(yīng)的控制策略，并向勵磁線圈發(fā)送控制信號，從而實現(xiàn)對磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置的控制和調(diào)節(jié)，滿足發(fā)動機多工況的隔振減振要求，提高整車的NVH性能。
[0007]所述上外殼為帶法蘭的無底筒狀件，其上設(shè)有連接孔，為不導(dǎo)磁的鋁合金材質(zhì)制作。
[0008]所述下外殼為帶法蘭的有底筒狀件，其上設(shè)置臺階凹槽放置平臺，筒身部位設(shè)置散熱孔供該裝置散熱用，為不導(dǎo)磁的鋁合金材質(zhì)制作。
[0009]所述磁敏橡膠主簧是采用在硅橡膠基體中添加微米直徑的羰基鐵粉制成，這種方式制備的磁敏橡膠較軟，為自制件，其功能是汽車發(fā)動機的減振和吸振。
[0010]所述磁敏橡膠塞塊是采用在天然橡膠基體中添加微米直徑的羰基鐵粉制成，這種方式制備的磁敏橡膠較硬，為自制件，其功能是汽車發(fā)動機的支撐和磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置上部的密封。
[0011]所述中心螺栓是市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體規(guī)格根據(jù)汽車發(fā)動機上的懸置安裝孔的尺寸而定，其功能是用于磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置與汽車發(fā)動機的連接。
[0012]所述勵磁鐵芯是實心圓柱體，選擇合金鋼或其他強度及導(dǎo)磁率都很高的材料制作，為自制件，其功能是作為電磁場加載源。
[0013]所述勵磁線圈是由漆包銅導(dǎo)線繞制，為自制件，其功能作為電磁場加載源并調(diào)節(jié)電磁場強度。
[0014]所述平臺是中間設(shè)有通孔的圓盤狀自制件，采用合金鋼或其他強度及導(dǎo)磁率都很高的材料制作，其功能是支撐磁敏橡膠主簧并導(dǎo)磁。
[0015]所述電控單元是市購件，型號為32位嵌入式MPC555微處理器，其RAM不小于1MB，ROM不小于512KB，通過編程實現(xiàn)磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置的信號處理與控制。
[0016]所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器是使用發(fā)動機電控系統(tǒng)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，不需要額外配備。
[0017]所述制動主缸壓力傳感器是使用ABS系統(tǒng)中的制動主缸壓力傳感器，不需要額外配備。
[0018]所述換擋位置傳感器是使用自動變速器系統(tǒng)中的換擋位置傳感器，不需要額外配備。
[0019]所述支撐圓片為自制件，采用不導(dǎo)磁的鋁合金材料制成，具體尺寸根據(jù)勵磁鐵芯的尺寸而定，其功能是支撐勵磁鐵芯。
[0020]所述螺旋彈簧為市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體規(guī)格根據(jù)勵磁鐵芯的尺寸而定，其功能是支撐勵磁鐵芯并保證勵磁鐵芯可以上下移動。
[0021]其中，所述磁敏橡膠主簧和磁敏橡膠塞塊中的鐵磁顆粒直徑為Ιμ--~ΙΟμ--，彌散于橡膠基體中。
[0022]3、本發(fā)明“一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置”，其優(yōu)點如下:
[0023](I).不需要密封，結(jié)構(gòu)簡單，加工裝配方便，性能穩(wěn)定，維護(hù)成本低。
[0024](2).采用半主動式·控制方式，使用車輛中已有的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸傳感器和換擋位置傳感器的信號作為控制輸入，減振效果好，能耗小。[0025](3).主要基于磁敏橡膠的拉壓模式來工作，剛度變化范圍大，吸能性和可控性好，響應(yīng)速度快，可以實現(xiàn)連續(xù)控制，能夠滿足發(fā)動機的寬頻、多振源和多主頻的復(fù)雜工況的減振要求。
[0026]總之，該裝置可以實現(xiàn)發(fā)動機懸置剛度和阻尼實時調(diào)節(jié)，充分發(fā)揮其減振和支撐作用，降低發(fā)動機的振動對整車零部件的損害，提高汽車的乘坐舒適性。
[0027](四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是磁力線路走向示意圖。
[0030]圖中符號說明如下:1-上外殼、2-磁敏橡膠主簧、3-磁敏橡膠塞塊、4-中心螺栓、5-勵磁鐵芯、6-勵磁線圈、7-穿線孔、8-平臺、9-連接孔、10-電控單元、11-發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、12-制動主缸壓力傳感器、13-換擋位置傳感器、14-控制線、15-散熱孔、16-下外殼、17-螺旋彈簧、18-支撐圓片、19-鐵芯運動孔、20-信號線。
(五)【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0032]如圖1所示，本發(fā)明一種磁敏橡膠半主動式汽車發(fā)動機懸置，包括以下部件:上外殼1、磁敏橡膠主簧2、磁敏橡膠塞塊3、中心螺栓4、勵磁鐵芯5、勵磁線圈6、穿線孔7、平臺
8、連接孔9、電控單元10、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器11、制動主缸壓力傳感器12、換擋位置傳感器13、控制線14、散熱孔15、下外殼16、螺旋彈簧17、支撐圓片18、鐵芯運動孔19和信號線20。它們之間的位置連接關(guān)系是:中心螺栓4預(yù)置于磁敏橡膠塞塊3中，磁敏橡膠塞塊3與磁敏橡膠主簧2硫化固定在一起；磁敏橡膠主簧2安置于上外殼I中；螺旋彈簧17固定于下外殼16的底部中心位置；支撐圓片18與螺旋彈簧17相連；勵磁線圈6與平臺8固連；平臺8安置于下外殼16的上部圓形臺階凹槽內(nèi)；電控單元10通過控制線14與勵磁線圈6相連；控制線14經(jīng)過穿線孔7和散熱孔15 ;勵磁鐵芯5與磁敏橡膠主簧2固連；勵磁鐵芯5通過鐵芯運動孔19與支撐圓片18接觸；上外殼I與下外殼16通過連接孔9固連；發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器11、制動主缸壓力傳感器12和換擋位置傳感器13通過信號線20與電控單元10相連。
[0033]所述上外殼I為帶法蘭的無底筒狀件，其上設(shè)有連接孔9，為不導(dǎo)磁的鋁合金材質(zhì)制作。
[0034]所述磁敏橡膠主簧2為自制件，采用在硅橡膠基體中添加微米直徑的羰基鐵粉制成，這種方式制備的磁敏橡膠較軟；
[0035]所述磁敏橡膠塞塊3為自制件，采用在天然橡膠基體中添加微米直徑的羰基鐵粉制成，這種方式制備的磁敏橡膠較硬；
[0036]所述中心螺栓4為市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體規(guī)格根據(jù)汽車發(fā)動機上的懸置安裝孔的規(guī)格而定；
[0037]所述勵磁鐵芯5為自制件，為實心圓柱體，材料選擇合金鋼或其他強度及導(dǎo)磁率都很聞的材料；
[0038]所述勵磁線圈6為自制件，由漆包銅導(dǎo)線繞制；
[0039]所述平臺8為自制件，采用合金鋼或其他強度及導(dǎo)磁率都很高的材料；[0040]所述連接孔9為機械加工孔，具體尺寸根據(jù)汽車副車架上的懸置安裝孔的規(guī)格而定;
[0041]所述電控單元10為市購件，型號為32位嵌入式MPC555微處理器，其RAM不小于IMB, ROM不小于512KB，通過編程實現(xiàn)信號處理與控制；
[0042]所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器11可以使用發(fā)動機電控系統(tǒng)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，不需要額外配備；
[0043]所述制動主缸壓力傳感器12可以使用ABS系統(tǒng)中的制動主缸壓力傳感器，不需要額外配備；
[0044]所述換擋位置傳感器13可以使用自動變速器系統(tǒng)中的換擋位置傳感器，不需要額外配備；
[0045]所述控制線14為普通銅芯導(dǎo)線，為市購件；
[0046]所述下外殼16為帶法蘭的有底筒狀件，其上設(shè)置臺階凹槽放置平臺，筒身部位設(shè)置散熱孔供該裝置散熱用，為不導(dǎo)磁的鋁合金材質(zhì)制作。
[0047]所述螺旋彈簧17為市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體規(guī)格根據(jù)勵磁鐵芯5的尺寸而定；
[0048]所述支撐圓片18為自制件，采用不導(dǎo)磁的鋁合金材料制成，具體尺寸根據(jù)勵磁鐵芯5的尺寸而定；
[0049]所述信號線20為普通銅芯導(dǎo)線，為市購件；
[0050]如圖1、圖2所示，本發(fā)明所涉及的汽車發(fā)動機懸置安裝于汽車發(fā)動機和副車架之間，隔離和降低發(fā)動機振動對車身的影響。磁敏橡膠主簧2由剛度較小的硅橡膠基磁敏橡膠制成，磁敏橡膠塞塊3由剛度較大的天然橡膠基磁敏橡膠制成，工作過程中主要由磁敏橡膠主簧2來吸收振動能量，起到隔振減振的作用，磁敏橡膠塞塊3主要起支撐作用；勵磁線圈6通電后，懸置內(nèi)部的磁力線走向如圖2所示；根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器11、制動主缸壓力傳感器12和換擋位置傳感器13通過信號線20傳遞給電控單元10的輸入信號，按照預(yù)設(shè)程序判斷出發(fā)動機起動、熄火停轉(zhuǎn)、怠速運轉(zhuǎn)、高速運轉(zhuǎn)以及汽車是否處于制動、換擋等工況，劃分出低頻振動(30Hz以下)和高頻振動(30Hz以上)兩個工作區(qū)，并向勵磁線圈6發(fā)送控制信號，具體如下:處于低頻工作區(qū)時，電控單元10向勵磁線圈6發(fā)送輸出電流信號并實時控制，使磁敏橡膠主簧2和磁敏橡膠塞塊3剛度增大，整個發(fā)動機懸置處于高剛度的減振狀態(tài)；處于高頻工作區(qū)時，電控單元10向勵磁線圈6發(fā)送切斷電流輸出的信號，使磁敏橡膠主簧2保持初始的低剛度，整個發(fā)動機懸置處于低剛度的減振狀態(tài)。
[0051]本發(fā)明按照設(shè)想實施特例進(jìn)行了說明，但不局限于上述實例，凡是符合本發(fā)明的思路，采用相似結(jié)構(gòu)及材料替換的方法所獲得的技術(shù)方案，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置，其特征在于:該裝置包括上外殼、下外殼、磁敏橡膠主簧、磁敏橡膠塞塊、中心螺栓、勵磁鐵芯、勵磁線圈、平臺、電控單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器、換擋位置傳感器、螺旋彈簧和支撐圓片；在上外殼內(nèi)安置有磁敏橡膠主簧和磁敏橡膠塞塊，磁敏橡膠主簧的內(nèi)部設(shè)有空腔，作為電磁場加載源的勵磁線圈和勵磁鐵芯安置于磁敏橡膠主簧的內(nèi)部空腔之中，磁敏橡膠主簧的上部中心位置設(shè)有V形槽放置磁敏橡膠塞塊，中心螺栓設(shè)置在磁敏橡膠塞塊芯部位置；螺旋彈簧位于下外殼底部中心位置，其上依次放置支撐圓片和勵磁鐵芯，下外殼上部設(shè)有臺階凹槽，平臺安置于下外殼的臺階凹槽之內(nèi)，勵磁線圈與平臺固連；上外殼與下外殼通過其上設(shè)置的連接孔固接在一起；電控單元通過信號線與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器、換擋位置傳感器相連，電控單元通過控制線與勵磁線圈相連，電控單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、制動主缸壓力傳感器和換擋位置傳感器的輸入信號來判斷發(fā)動機及汽車的工況，采取相應(yīng)的控制策略，并向勵磁線圈發(fā)送控制信號，從而實現(xiàn)對磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置的控制和調(diào)節(jié)，滿足發(fā)動機多工況的隔振減振要求，提高整車的NVH性能； 所述上外殼為帶法蘭的無底筒狀件，其上設(shè)有連接孔，為不導(dǎo)磁的鋁合金材質(zhì)制作；所述下外殼為帶法蘭的有底筒狀件，其上設(shè)置臺階凹槽放置平臺，筒身部位設(shè)置散熱孔供該裝置散熱用，為不導(dǎo)磁的鋁合金材質(zhì)制作； 所述磁敏橡膠主簧是采用在硅橡膠基體中添加微米直徑的羰基鐵粉制成，這種方式制備的磁敏橡膠較軟，其功能是汽車發(fā)動機的減振和吸振； 所述磁敏橡膠塞塊是采用在天然橡膠基體中添加微米直徑的羰基鐵粉制成，這種方式制備的磁敏橡膠較硬，其功能是汽車發(fā)動機的支撐和磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置上部的密封； 所述中心螺栓的規(guī)格根據(jù)汽車發(fā)動機上的懸置安裝孔的尺寸而定，其功能是用于磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置與汽車發(fā)動機的連接； 所述勵磁鐵芯是實心圓柱體，選擇合金鋼或其他強度及導(dǎo)磁率都很高的材料制作，其功能是作為電磁場加載源； 所述勵磁線圈是由漆包銅導(dǎo)線繞制，其功能作為電磁場加載源并調(diào)節(jié)電磁場強度； 所述平臺是中間設(shè)有通孔的圓盤狀件，采用合金鋼或其他強度及導(dǎo)磁率都很高的材料制作，其功能是支撐磁敏橡膠主簧并導(dǎo)磁； 所述電控單元是型號為32位嵌入式MPC555微處理器，其RAM不小于1MB，ROM不小于512KB，通過編程實現(xiàn)磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置的信號處理與控制； 所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器是使用發(fā)動機電控系統(tǒng)中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器； 所述制動主缸壓力傳感器是使用ABS系統(tǒng)中的制動主缸壓力傳感器； 所述換擋位置傳感器是使用自動變速器系統(tǒng)中的換擋位置傳感器； 所述支撐圓片采用不導(dǎo)磁的鋁合金材料制成，具體尺寸根據(jù)勵磁鐵芯的尺寸而定，其功能是支撐勵磁鐵芯； 所述螺旋彈簧的規(guī)格根據(jù)勵磁鐵芯的尺寸而定，其功能是支撐勵磁鐵芯并保證勵磁鐵芯可以上下移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半主動式磁敏橡膠汽車發(fā)動機懸置裝置，其特征在于:該磁敏橡膠主簧和磁敏橡膠塞塊中的鐵磁顆粒直徑為I μ m?10 μ m，彌散于橡膠基體中。
【文檔編號】B60K5/12GK103660901SQ201310743735
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】孫凌玉, 李立軍, 陳衛(wèi)衛(wèi) 申請人:北京航空航天大學(xué)