音圈作动器外置的主动控制式悬置的制作方法

本发明涉及一种音圈作动器作动的主动控制式发动机悬置属汽车技术领域。

背景技术：

悬置的性能对汽车乘坐舒适性有着重要的影响，它的好坏直接关系到发动机振动向车体的传递，影响整车的nvh（noise,vibrationandharshness）特性。

目前，混合动力汽车的开发蒸蒸日上，其发动机频繁地启停以及发动机转速上升率高等特点对汽车乘坐舒适性提出了更大挑战；为了提高燃油经济性，在一些高级轿车中闭缸技术得到运用，在负荷较小时，“气缸按需运行”（cylinderondemand），系统会自动关闭某些气缸。该技术的使用不仅增加了振动阶次的多样性，还加剧了发动机受力不均匀的振动问题。

液压悬置经过不断改进，结构型式不断变化，主要经历了三代：惯性通道式液压悬置、惯性通道-解耦盘式液压悬置、节流盘式液压悬置，第一代液压悬置在低频时表现为大刚度，高频时，明显存在高频动态硬化现象，第二代由于解耦盘的存在，在中高频阶段刚度低，满足了小刚度的需求，在一定程度上内改善了悬置隔振性能。第三代节流盘的使用显著改善了解耦盘引起的动态硬化现象，但是在中高频仍然有动刚度上升的现象。

半主动悬置可根据低动刚度实现方式分为控制节流孔开度、电流变液体、磁流变液体等半主动悬置。半主动悬置比被动悬置多了些自主性，通过对刚度可变或阻尼可变的简单控制来提高悬置的隔振性能。半主动悬置的开-关（on-off）模式对于改善单一频率如怠速阶次的振动性能有着很好的表现，但是对于发动机的宽频振动的隔离却无能为力。

主动悬置可以跟随发动机的实时工况，加速度传感器采集的信号，进行控制计算后，通过内部执行器产生激振力和来自发动机的振动相互抵消，从而抑制振动传递到车身，影响乘坐舒适性。

在现有开发的主动悬置中，大多数是以原有的液压悬置加装作动器改进而成，零部件复杂繁多，带来了过高成本，影响主动悬置的广泛应用。因此开发一种高性能，低成本的主动悬置具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种音圈作动器外置的主动控制式悬置，包括橡胶主簧、流道板、下壳体总成、下挡板体、惯性通道；音圈作动器集成在悬置装置的底部，音圈作动器底面与作动器支撑焊接在一起，顶部通过线圈支架与橡胶膜片高温硫化固结，橡胶膜片通过硫化固接在下支撑壳体上形成下壳体总成，下腔室皮碗通过硫化集成到下挡板体，上腔室的液体经过流道板，通过惯性通道到达下腔室，惯性通道集成在下壳体总成上。

所述线圈支架与下挡板体通过油封密封下腔室。

所述橡胶膜片不漏液，流体通过惯性通道体流向下液室。

所述流道板中间有呈蜂窝状的小孔，液体通过小孔与橡胶膜片接触；流道板的左右两侧有两个定位小孔，与下壳体总成上的定位销固定。

所述音圈作动器由固定的永磁铁、上下作动的通电线圈、以及电机骨架构成。

本发明通过控制音圈作动器上下作动，进而推动腔室内流体的运动，可以与来自发动机的振动相互抵消，在宽频范围内解决目前混动汽车开发以及闭缸技术应用所带来的整车舒适性问题。

作为优选的技术方案，单个下腔室皮碗部件17去除，由集成了下腔室皮碗的下挡板体代替。能同时提供皮碗的柔度和密封下液室的作用。

作为优选的技术方案，解耦膜零件去除，由橡胶膜片12代替。橡胶膜片12经硫化固接在下壳体总成上，形成一体，减少零件数量。

作为优选的技术方案，线圈支架5与下挡板体8通过油封7进行密封配合，既保证下腔室的密封性，又不影响作动器运动。

作为优选的技术方案，音圈作动器6由固定的永磁铁14、上下作动的通电线圈15、以及电机骨架16构成。

作为优选的技术方案，流道板中间有呈蜂窝状的小孔，液体通过小孔与橡胶膜片接触；流道板的左右两侧有两个定位小孔，与下壳体总成上的定位销配合进行固定。

本发明的优点是，在低频范围内具有被动隔振效果，在高频范围内具有主动隔振效果。在满足高效的隔振性能基础上，可以实现零部件个数少，实施简单，成本较低。音圈作动器作为主动控制式悬置执行器，能耗小，位移及力满足需求，并且在宽频范围内，力常数（n/a）维持恒定，电流与力之间的相位没有滞后，可以有效地对发动机振动进行隔离。

附图说明

图1本发明剖面结构示意图

图2流道板立体结构示意图

图3下壳体总成的剖面图

图4下壳体总成的俯视图

图5发动机位移与作动器位移之间的传递函数曲线

图6发动机位移与作动器电流之间的传递函数曲线

图7作动器振动速度曲线

图中标号说明:

1-橡胶主簧；2-上腔室；3-流道板；4-下腔体总成；5-线圈支架；6-音频作动器；7-油封；8-下挡体板；9-支撑；10-惯性通道；11-下腔室；12-橡胶膜片；13-下支撑壳体；14-永磁铁；15-线圈；16-电机骨架；17-下空室皮碗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本包括橡胶主簧（1）、流道板（3）、下壳体总成（4）、下挡板体（8）、惯性通道（10）；音圈作动器6集成在悬置装置的底部，音圈作动器底面与作动器支撑（9）焊接在一起，顶部通过线圈支架（5）与橡胶膜片12高温硫化固结，橡胶膜片12通过硫化固接在下支撑壳体(13上形成下壳体总成（4），下腔室皮碗17通过硫化集成到下挡板体（8），提供皮碗的柔度密封下腔室；上腔室（2）的液体经过流道板(3)，通过惯性通道(10)到达下腔室（11），惯性通道集成在下壳体总成(4)上。

所述线圈支架（5）与下挡板体（8）通过油封(7)密封下腔室，既保证下腔室的密封性，又不影响应作动器的运动。

所述橡胶膜片12不漏液，流体通过惯性通道体（10）流向下液室。

所述流道板（3）中间有呈蜂窝状的小孔，液体通过小孔与橡胶膜片12接触；流道板的左右两侧有两个定位小孔，与下壳体总成（4）上的定位销固定。

所述音圈作动器（6）由固定的永磁铁14、上下作动的通电线圈15、以及电机骨架16构成。

本实施例中的音圈作动器外置式主动控制式悬置包括图2中的流道板和图3中的下壳体总成。流道板中间的小孔呈蜂窝分布，通过两边的小孔固定位置。流道板下侧的梯形方块用来预留空间，液体从该梯形区域流入惯性通道。图3中的下壳体总成包含了惯性通道，以及橡胶膜片，作动器通过作用在橡胶膜片上来衰减振动，橡胶膜片通过硫化与下壳体的金属骨架连接。

音频作动器选型的主要参数动行程、最大电流以及输出力的均方根值可根据发动机激励位移等经过以下理论计算得到。

音圈作动器行程确定:

确定作动器参数之前，需要确定发动机位移xt，从而得到作动器侧的位移xa大小，作为选取作动器动行程的依据。根据液压悬置的数学模型，可以得到作动器位移与发动机位移之间的传递函数关系：

为了得到传递函数tf的具体形式，考虑液压悬置的上液室体积膨胀方程，惯性通道方程，连续性方程以及传递到作动器侧的作动器受力方程。由于作动器并没有确定，不妨给定一个常用的音圈作动器线圈处的质量ma以此来初步确定作动器的动行程。

上式中，p(t)是上腔室压强，ab为主簧等效膨胀面积，cb,dyn为主簧等效膨胀刚度，xb为上腔膨胀面积的位移，at为主簧的等效活塞面积，ak为惯性通道的横截面积，aa为橡胶膜片面积，xk为惯性通道内液体的位移，mk为惯性通道内液体的质量，dk为惯性通道内液体的质量阻尼，fa为作动器输出力，da为作动器内部阻尼，ca为作动器刚度。

这里仅仅考虑的是发动机传到作动器处的位移，故fa=0。联立上面各式，可以得到作动器处位移与发动机处位移之间的关系：

其中，。得到两者之间的传递函数关系如图5所示，从图5可以看出主动悬置系统的两个固有频率，分别是惯性通道体和作动器的固有频率。从图5可以知道，选取作动器的最大行程应是发动机激励位移的6.2倍，发动机激励位移一般不超过1.5mm，故作动器的最小量程为9mm。

音圈作动器最大电流确定：

为了能够确定作动器所需的最大电流，可令传递到车身的力fy(t)为零，并综合液压悬置的建模方程，得到电流与液压悬置以及发动机位移的关系。

上式中，ct,dyn为主簧等效刚度，i(t)为作动器电流，km为作动器常数。综合上式和方程(1)并变换到拉式域可以得到：

于是可以得到电流与发动机激励位移之间的关系：

这里可以取音圈作动器常数km为20，从而音圈作动器常数确定。绘制电流的传递函数曲线如图6所示，可以确定电流的取值范围。继而可以得到作动器输出的峰值力等参数。经过上面的初步计算可以得到作动器的大致选取范围。

音圈作动器的选取:

一般情况选取线性音圈作动器，需要明确以下四个参数：峰值力fp，力的均方根值，线性作动器速度和线性作动器总的动行程。

峰值力是所有需要克服的力的之和。包括摩擦力，载荷力以及运动质量的惯性力。

载荷力直接作用在作动器上，包括垂直安装下的重力。由于主动悬置内的作动器通常还有密封膜片等结构体，因此载荷力应将其重力包括在内。摩擦力是由线圈与磁铁安装不对称等原因引起的，一般比较小不予考虑。惯性力与运动质量的加速度有关，由下式给出：

输出力的均方根值用来近似平均连续力，由下式给出：

上式中，t1表示一个周期内的加速时间，t2为匀速运动时间，t3为减速时间，t4为作动器停止运动时间。针对主动悬置而言，发动机的激励为简谐力，所建立的主动悬置数学模型为线性模型，故作动器输出的是仍是频率相同的简谐力，一个周期内速度的变化如图7所示。为了能够简单有效地确定作动器的输出力的均方根值，将主动悬置内作动器速度曲线简化成图7所示。由于在前半个周期内速度的变化与下半个周期相同，故只需选取前半个周期进行计算。进一步可得：

至此，音圈作动器的主要参数选取完毕，将确定的参数与生产产家的型号进行匹配，可以得到满意的主动悬置作动器。

上文描述和附图中的内容仅作为说明性的例证，并非对本发明的限制，本领域技术人员在不违背本发明的前提下，可以进行部分修改和变更，这些等价变化形式都属于本申请所赋予权利要求书所限定的范围。