減振裝置、懸置及懸置的剛度控制方法
2023-05-28 05:28:06
減振裝置、懸置及懸置的剛度控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種減振裝置、懸置及懸置的剛度控制方法，減振裝置中輔助減振元件被預設在與振動架脫離或移出振動區位的初始位，在振動架需要時，將輔助減振元件調整到與振動架接合或移入振動區位的工作位；而隨後在振動架不需要時，輔助減振元件又會被移回到初始位，這樣輔助減振元件將根據振動架的減振需求，相應的作出調整而主動的進入工作位，使得在振動架有減振需求時，可主動的調整輔助減振元件來適應振動架的減振需求，從而使得快速調整減振元件剛度，一步到位的適應振動架的減振需求，實現了快速主動的減振效果。
【專利說明】減振裝置、懸置及懸置的剛度控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種減振裝置、懸置及懸置的剛度控制方法。
【背景技術】
[0002]動力總成懸置是連接動力總成與車架之間的較柔軟元件，其作用是使得動力總成和車架之間的振動力傳遞得到衰減，因而動力總成懸置應具備以下特徵:具有足夠的靜剛度，起到支撐動力總成的作用；具有合理的動剛度，能有效隔離發動機激勵引起車架或車身的振動，降低車內振動噪聲，能有效隔離由於路面不平度的輸入引起動力總成的振動。由此可見，在勻速行駛等工況下要求懸置具有小剛度、小阻尼，以減少車內振動噪聲；在發動機啟停、加速或減速、路面凸凹不平等情況下要求懸置具有大剛度，以緩解發動機及路面的衝擊力。懸置設計直接影響到乘客乘坐的舒適性及結構可靠性。現有市售的客車動力總成懸置多採用橡膠懸置，但由於橡膠的結構特點，要麼剛度和阻尼同時設計的大，要麼同時設計的小，僅滿足勻速等主要工況懸置剛度的要求，致使在發動機啟停、加速減速、路面凸凹不平等工況緩解衝擊效果很差。
[0003]中國專利文獻201961398U公開了一種可變剛度前懸置裝置，該懸置裝置包括鉸接在固定架和駕駛室之間的振動架，振動架的前側和固定架之間鉸接有阻尼減振器，並在固定架的底部固設有頂裝在振動架下側的主簧，在固定架的頂部于振動架鉸點的前後側分別固設有間隔設置在振動架之下的副簧，在使用時，隨著駕駛室的前傾或後傾，振動架會在駕駛室的帶動下相應的前傾或後傾，而在振動架以固定架上的鉸點翹起後，振動架會在頂壓兩個副簧中一個，從而使得兩個副簧在駕駛室移動時可與主簧一起緩衝振動架所受到的衝擊力，但副簧是與振動架被動接觸的，不能主動與振動架離合或進出振動區位，無法起到主動調節懸置裝置剛度的效果，而且其工作僅與振動的振幅有關，無法應用于振幅小而頻率高的減振場合。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種可主動調節懸置剛度的減振裝置，提供一種使用該減振裝置的懸置，同時提供了一種該懸置的剛度控制方法。
[0005]為了實現以上目的，本發明中減振裝置的技術方案如下:
減振裝置，包括用於橋接在固定架和振動架之間的主減振元件，還包括與主減振元件並行設置的輔助減振單元，輔助減振單元上連接有用於驅動輔助減振單元運動的驅動機構，輔助減振元件在驅動機構的行程上具有用於與振動架脫離或移出振動架的振動區位的初始位、用於與振動架接合或移入振動架的振動區位的工作位。
[0006]驅動機構上連接有用於採集影響被減振物振動的條件值的傳感器及其上電連接的控制器。
[0007]驅動機構包括用於推拉輔助減振元件升降移動而在工作位和初始位之間切換的工作缸。[0008]工作缸為雙作用缸，工作缸上裝配有用於控制推拉動作的控制閥。
[0009]本發明中懸置的技術方案如下:
懸置，包括振動架、固定架及兩者之間裝配的減振裝置，減振裝置包括橋接在振動架和固定架之間的主減振元件，減振裝置還包括與主減振元件並行設置的輔助減振單元，輔助減振單元上連接有用於驅動輔助減振單元運動的驅動機構，輔助減振元件在驅動機構的行程上具有用於與振動架脫離或移出振動架的振動區位的初始位、用於與振動架接合或移入振動架的振動區位的工作位。
[0010]驅動機構上連接有用於採集影響被減振物振動的條件值的傳感器及其上電連接的控制器。
[0011]驅動機構包括用於推拉輔助減振元件升降移動而在工作位和初始位之間切換的工作缸。
[0012]工作缸為雙作用缸，工作缸上裝配有用於控制推拉動作的控制閥。
[0013]本發明中懸置的剛度控制方法的技術方案如下:
懸置的剛度控制方法，包括以下步驟:步驟一，預設固定架上的輔助減振元件處於與振動架脫離或處于振動架的振動區位外的初始位，輔助減振單元在固定架上與主減振元件並行設置；步驟二，在判定主減振元件不能滿足振動架的減振需求時，調整輔助減振元件至與振動架接合或移入振動架的振動區位內的工作位；步驟三，在判定主減振元件能夠滿足振動架的減振需求後，調整輔助減振元件移回至初始位。
[0014]主減振元件是否能夠滿足振動架的減振需求由控制器判定，控制器上電連接有用於採集影響振動架振動的條件值的傳感器。
[0015]輔助減振元件被預設在振動架的上方和/或下方，輔助減振元件通過升降移動在工作位和初始位之間切換。
[0016]輔助減振元件被工作缸推拉升降移動而在工作位和初始位之間切換，工作缸上裝配有控制其推拉動作的控制閥。
[0017]本發明中輔助減振元件被預設在與振動架脫離或移出振動區位的初始位，在振動架需要時(即判定主減振元件不能滿足振動架的減振需求時)，將輔助減振元件調整到與振動架接合或移入振動區位的工作位；而隨後在振動架不需要時(即在判定主減振元件能夠滿足振動架的減振需求後)，輔助減振元件又會被移回到初始位，這樣輔助減振元件將根據振動架的減振需求,相應的作出調整而主動的進入工作位,使得在振動架有減振需求時,可主動的調整輔助減振元件來適應振動架的減振需求，從而使得快速調整減振元件剛度，一步到位的適應振動架的減振需求，實現了快速主動的減振效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明中懸置實施例的結構示意圖；
圖2是圖1中懸置的工作原理示意圖；
圖3是圖1中懸置的剛度控制方法的控制策略流程圖。
【具體實施方式】
[0019]本發明中懸置的實施例:如圖1至圖3所示，該懸置是一種可變剛度橡膠懸置，其包括上下間隔的振動架I和固定架7，在振動架I和固定架7之間裝配有減振裝置，該減振裝置主要由主減振元件、輔助減振元件2、驅動機構、控制器和傳感器10構成，其中主減振元件和輔助減振元件2並行設置，主減振元件由連接支架和支撐膠墊9構成，支撐膠墊9的頂部螺栓連接在振動架I上、底部螺栓連接在連接支架8上，而連接支架8的底部焊接在固定架7上、頂部螺栓連接在支撐膠墊9上；輔助減振元件2為橡膠墊，驅動機構包括雙作用式的氣缸及其上裝配的控制閥，控制閥為二位五通電磁閥，控制閥的控制部分電連接在控制器上，控制閥的兩個控制口連通在氣缸的上氣口 41和下氣口 42上、通氣口通過氣管13連通在供氣裝置12上；氣缸的缸體通過四個固定螺栓固定在固定架7上，活塞杆3的頂部通過緊固螺釘固連在減振元件2底部。
[0020]傳感器10為固定在固定架7上的三向加速度傳感器,傳感器10的輸出端米樣連接在控制器11上，而控制器11內設有將預設的闕值與條件值比較而判定振動架I是否有減振需求的判定模塊。傳感器10採集到固定架7加速度信號作為PID控制的條件值傳遞給控制器11，控制器11發送控制信號給控制閥，控制控制閥的通氣口通氣時間，進而通過控制閥控制進入氣缸的進、排氣量，從而控制氣缸的活塞杆3伸縮行程，控制輔助減振元件2的壓縮量，最終提升懸置的剛度。
[0021]本實施例中傳感器10作為整個懸置的數據採集模塊，用於車輛各種工況下，採集車架的三向振動加速度信號。控制器11中判定模塊分為第一、二、三判定模塊，除此之外還設有第一、二計算模塊，其中第一判定模塊用於判定傳感器10所採集到加速度值是否超出所設定的闕值，然後進入第一計算模塊，若判定結果為否，控制器11不動作，輔助減振元件2維持原位；若判定結果為是，進入第二判定模塊，判定是大於還是小於闕值，若判定結果為小於，輔助減振元件2處於初始位不動作；判定結果為大於，計算加速度峰值與闕值之差作為等效加速度值，並計算氣缸6的進氣量，以氣缸6進氣量作為PID控制量，計算活塞杆3位移，從而控制輔助減振元件2上升位置及其壓縮量，再接著進入第三判定模塊，判定傳感器10採集到的加速度在設定的某個監測周期內瞬時值是否均屬於闕值，若判定結果為是，進入第二計算模塊，計算輔助減振元件2下降至設定位置所需的排氣量作為PID控制量，由控制器11發出控制命令控制氣缸6的下氣口 42打開時間，從而使輔助減振元件2降至設定位置；若判定結果為否，輔助減振元件2維持原位。控制器11中執行模塊根據判定模塊所判定結果，以進、排氣量作為控制量，通過控制閥5控制氣缸6的上氣口 41和下氣口 42的開閉。控制器11的響應模塊通過控制氣缸6的進、排氣量,從而控制氣缸6活塞杆3的位移，決定輔助減振元件2的上升與回落，最終實現改變懸置的剛度。
[0022]傳感器10在獲取固定架7的三向加速度信號，並將集到的加速度信號傳遞給控制器11時，由控制器11的判定模塊判定加速度值是否超出闕值(如圖3所示):如果否，則判定為主減振元件能滿足振動架I的減振需求，控制器11不動作，輔助減振元件2維持在初始位；如果是，還需判定是大於還是小於控制器11設定闕值:若小於，則依然判定主減振元件能滿足振動架I的減振需求，輔助減振元件2維持在初始位；若大於，判定主減振元件不能滿足振動架I的減振需求，計算加速度峰值與闕值之差作為等效加速度值，計算氣缸6進氣量，以等效進氣量值作為PID輸入量，計算氣缸6的活塞杆3移動位移量，根據電磁閥的進氣口面積及供氣設備所能提供的進氣氣壓計算進氣時間，進而由控制器11發出控制命令給控制閥5，從而通過控制閥5控制進氣時間，最終控制輔助減振元件2上升位置和壓縮量，使得輔助減振元件2處於工作位。在輔助減振元件2處於工作位後，控制器11判定在監測周期內傳感器10採集到加速度值是否超出闕值:若否，則判定主減振元件已經能滿足振動架I的減振需求，然後計算輔助減振元件2下降到原始設定位置氣缸6的排氣量，以排氣量作為PID輸入量，控制器11發出控制命令至控制閥5，控制閥5的排氣口打開，輔助減振元件2移回，待輔助減振元件2回至設定的初始位，控制閥5的排氣口關閉；若是，判定主減振元件仍然不能滿足振動架I的減振需求，再判定加速度值是大於還是小於闕值:若小於，則判定主減振元件已經能滿足振動架I的減振需求，計算輔助減振元件2下降到原始設定位置氣缸6的排氣量，以排氣量作為PID輸入量，控制器11發出控制命令至控制閥5，控制閥5排氣口打開，輔助減振元件2回退，待輔助減振元件2回至設定的初始位置，控制閥5的排氣口關閉；若大於，判定主減振元件仍然不能能滿足振動架I的減振需求，則輔助減振元件2維持位置不變。
[0023]本實施例中懸置在工作時，其剛度控制方法按照如下步驟實施:
步驟一，預設固定架7上輔助減振元件2所處位置，輔助減振元件2處于振動架I的振動區位外的初始位，輔助減振元件2的初始位設定是由輔助減振元件2和振動架I之間的設定距離決定，並在控制器11設定常規工況下傳感器10的加速度值闕值，設定控制器11的監測周期大於輔助減振元件2由初始位置上升到設定極限位置所需時間，氣缸6的進氣氣壓等於排氣氣壓；
步驟二，當車輛處於發動機啟停、加速減速、路面凸凹不平等極限工況時，主減振元件承受比較大的衝擊力，主減振元件中支撐膠墊9的壓縮量增大，但此時卻需要減振裝置具有更大的支撐剛度和動剛度，則控制器11判定主減振元件不能滿足振動架I的減振需求，驅動機構將輔助減振元件升起而移入工作位，由主減振元件和輔助減振元件一起對振動架進行減振；
步驟三，當車輛處於靜止或勻速等平穩工況後，控制器判定主減振元件已經能滿足振動架I的減振需求，此時需要減振裝置具有一定的靜剛度或較小的動剛度，支撐膠墊9能夠滿足支撐和減振要求，驅動機構會帶動輔助減振單元下降而移回到初始位。
[0024]在上述實施例中，控制器是以傳感器檢測到的加速度數值作為影響被減振物振動的條件值的，在其他實施例中，在傳感器為其他傳感器時，該條件值也可以是位移數值、速度數值等。
[0025]在上述實施例中，輔助減振元件在驅動機構中氣缸的推拉下升降移動，從而實現在工作位和初始位之間的切換，在其他實施例中，該氣缸也可以用液壓缸、電動推桿替換，而且輔助減振元件也可以通過平移、翻轉、旋轉等形式來實現工作位和初始位之間的切換，此時驅動機構也可以是電機、馬達、齒輪傳動機構等機構。
[0026]在上述實施例中，輔助減振元件只有一個，在其他實施例中，輔助減振元件也可以為兩個以上，且輔助減振元件也不限於橡膠墊，也可以是普通彈簧、氣彈簧等。
[0027]在上述實施例中，傳感器是三向加速度傳感器，在其他實施例中，該傳感器也可以是其他加速度傳感器或位移傳感器等。
[0028]在上述實施例中，減振裝置通過控制器和傳感器聯動控制，在其他實施例中，減振裝置也可以通過手動控制，比如司機在感覺到振動劇烈時，通過手動的操作相應開關來實現對減振裝置的調整。[0029]由以上實施例可得到，懸置的剛度控制方法也可以通過以下步驟實施:
步驟一，預設固定架上的輔助減振元件處於與振動架脫離或處于振動架的振動區位外的初始位，輔助減振單元在固定架上與主減振元件並行設置；步驟二，在判定主減振元件不能滿足振動架的減振需求時，調整輔助減振元件至與振動架接合或移入振動架的振動區位內的工作位；步驟三，在判定主減振元件能夠滿足振動架的減振需求後，調整輔助減振元件移回至初始位。
[0030]本發明中懸置的剛度控制方法的實施例:本實施例中剛度控制方法與上述實施例中剛度控制方法的步驟內容相應，因此不再贅述。
[0031]本發明中減振裝置的實施例:本實施例中減振裝置的結構與上述實施例中減振裝置的結構相同，只是該減振裝置不但可以使用在汽車懸置上，而且可應用於座椅等。
【權利要求】
1.減振裝置，包括用於橋接在固定架和振動架之間的主減振元件，其特徵在於，還包括與主減振元件並行設置的輔助減振單元，輔助減振單元上連接有用於驅動輔助減振單元運動的驅動機構，輔助減振元件在驅動機構的行程上具有用於與振動架脫離或移出振動架的振動區位的初始位、用於與振動架接合或移入振動架的振動區位的工作位。
2.根據權利要求1所述的減振裝置，其特徵在於，驅動機構上連接有用於採集影響被減振物振動的條件值的傳感器及其上電連接的控制器。
3.根據權利要求1或2所述的減振裝置，其特徵在於，驅動機構包括用於推拉輔助減振元件升降移動而在工作位和初始位之間切換的工作缸。
4.根據權利要求3所述的減振裝置，其特徵在於，工作缸為雙作用缸，工作缸上裝配有用於控制推拉動作的控制閥。
5.懸置，包括振動架、固定架及兩者之間裝配的減振裝置，減振裝置包括橋接在振動架和固定架之間的主減振元件，其特徵在於，減振裝置還包括與主減振元件並行設置的輔助減振單元，輔助減振單元上連接有用於驅動輔助減振單元運動的驅動機構，輔助減振元件在驅動機構的行程上具有用於與振動架脫離或移出振動架的振動區位的初始位、用於與振動架接合或移入振動架的振動區位的工作位。
6.根據權利要求5所述的懸置，其特徵在於，驅動機構上連接有用於採集影響被減振物振動的條件值的傳感器及其上電連接的控制器。
7.根據權利要求5或6所述的懸置，其特徵在於，驅動機構包括用於推拉輔助減振元件升降移動而在工作位和初始位之間切換的工作缸。
8.根據權利要求7所述的懸置，其特徵在於，工作缸為雙作用缸，工作缸上裝配有用於控制推拉動作的控制閥。
9.懸置的剛度控制方法，其特徵在於，包括以下步驟:步驟一，預設固定架上的輔助減振元件處於與振動架脫離或處于振動架的振動區位外的初始位，輔助減振單元在固定架上與主減振元件並行設置；步驟二，在判定主減振元件不能滿足振動架的減振需求時，調整輔助減振元件至與振動架接合或移入振動架的振動區位內的工作位；步驟三，在判定主減振元件能夠滿足振動架的減振需求後，調整輔助減振元件移回至初始位。
10.根據權利要求9所述的懸置的剛度控制方法，其特徵在於，主減振元件是否能夠滿足振動架的減振需求由控制器判定，控制器上電連接有用於採集影響振動架振動的條件值的傳感器。
11.根據權利要求9或10所述的懸置的剛度控制方法，其特徵在於，輔助減振元件被預設在振動架的上方和/或下方，輔助減振元件通過升降移動在工作位和初始位之間切換。
12.根據權利要求11所述的懸置的剛度控制方法，其特徵在於，輔助減振元件被工作缸推拉升降移動而在工作位和初始位之間切換，工作缸上裝配有控制其推拉動作的控制閥。
【文檔編號】B60K5/12GK103909817SQ201410099748
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】李良, 張博強, 吳小嶺, 李有哲 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司