車輛插入式車身懸置阻尼裝置的制作方法

專利名稱：車輛插入式車身懸置阻尼裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車車身零件到車架的懸置，更具體地，涉及能夠連接到現有的剪式 車身懸置(shear-style body mount)以增加在車架上的期望的位置的阻尼特征的附 加液壓車身懸置裝置。
背景技術：
車身-車架懸置總成(body to frame mounting assembly)用來將汽車車身零件 連接到車架上以便兩個金屬構件彼此不直接接觸，因為直接接觸將在構件之間產生較 高程度的噪聲傳遞、以及振動的直接傳遞和其他的機械作用。現有的壓縮式或剪式車 身懸置總成，利用多個或單個彈性抅件以將車架與安裝到車架上的汽車零件隔離。因 為車架和汽車零件彼此隔離且與連接車架和汽車零件的緊固器系統隔離，從而使從車
架到汽車零件的噪聲和振動的傳遞最小化。
參考到車輛乘員的噪聲和振動的傳遞，控制現有車身懸置的材料特性和設計，僅 是解決整個車輛噪聲和振動問題的開發工程能夠采取的許多方法中的一種。最終，車 身懸置系統是噪聲和振動到乘員艙的直接傳遞源。因此，保持控制車身運動和適當地 使車輛乘員隔離于噪聲/振動的車身懸置設計是具有挑戰性的。
在汽車，如皮卡車(pick-up truck )的設計中，最終期望的車輛水平行駛(vehicle level ride)和振動調諧要求是復雜的，其中必須考慮多個軸距、傳動系、駕駛室類 型、及輪胎/車輪。對可調諧零件的材料和隔離器動/靜比率的合適選擇；即懸架襯套、 傳動系懸置及車身懸置在平衡車輛水平行駛和振動性能時是關鍵的。可調諧零件特征 選擇是車輛工程開發團體在建立車輛水平性能屬性中使用的許多方法中的一種。選擇 的調諧可以要求支撐復雜的車輛的多個零件。因此，雖然試圖在制造廠家保持便于管 理的構件數量復雜性，但一些車輛配置不能最理想地調諧到最佳車輛水平行駛和振動 性能。結合車輛構造的可變性和單個構件總成可變性以及存在使車輛產生低于最佳的 行駛和振動特征的有利環境。在開發中的該點上，用于使生產時的構件設計改變的時 間減為零；試圖增加更多的構件/系統阻尼變得更加困難。
通過增加提高的系統阻尼的水平，增加車架安裝的調諧質量阻尼器以減少車身-車架分離式車輛(Body-on-Frame vehicles)的車輛水平振動敏感性，由于以后發現 的問題通常要求設計驗證。設計/開發驗證需要大量的時間和制造費用去實施。此外， 質量阻尼器的增加僅在車輛上選擇的位置是有效的且要求附加的開發。因為質量阻尼 器的增加不是計劃的，所以該實施方案需要大量的附加費用。 一般來說， 一旦實施車架安裝的調諧質量阻尼器，該調諧質量阻尼器就是有效的；然而，成本、重量、及車
輛總成對設計是不利的。如上所述，調諧質量阻尼器的輸出仍不能在最佳位置；在車 身懸置位置施加期望的阻尼。因此，作為現有的車身懸置的替代，液壓車身懸置已經 應用到汽車中。這些液壓懸置不僅增加附加的車身懸置/零件復雜性，此外還必須保 持現有的車身懸置的性能指標，如關聯于車輛操作的高車載的持久性，這已經導致了 較高的故障率。
在1994年7月19日授權給Hirofumi AoKi (廣文青木)的美國專利5,330,166 號公開了一種用于經典發動機、車身或懸架懸置的具有可調諧頻率范圍的現有的水壓 懸置(hydro mount),以替代剪式車身懸置，而不是用作其中的附加。在1996年6 月25曰授權給Markus Leibach (馬爾庫斯.萊巴赫)的美國專利5,529,295號公開 了一種利用電磁液控裝置的發動機懸置隔離器以改進用于主動控制的發動機懸置系 統的反饋機構。在2002年5月28日授權給GeraLd Whiteford (杰拉爾德 懷特福 特)的美國專利6, 394,432號中，提供了 一種具有補償器裝置的現有水壓懸置以補償 經典水壓懸置的固有缺點。
在2006年1月17日授權給Ingemar Nilsson (英格瑪.尼爾森)的美國專利 6，986, 545號教授了使用兩個隔離器；然而，隔離器不連接在一起。而是，兩個隔離 器連接到相同的副車架構件上，但來自一個隔離器的泵送作用不影響另一個隔離器的 驅動。因此，Nilsson的專利沒有公開對現有隔離器的操作補充的插入式阻尼器。在 2006年5月2日授權給Clayton Maas (克萊頓.馬斯)的美國專利7, 036, 803號中 公開了一種具有轉換閥以避免主彈性單元膨脹的發動機液壓懸置系統。在2006年5 月2 3日授權給Anand Huprikar (安南德'胡普里卡)的美國專利7,048,265號中公 開了一種兩級隔離懸置總成，以利用具有較低最大移位的軟彈簧剛度(soft spring rate)。在英國專利2, 343, 665號中，公開了 一種具有兩個承載懸置和兩個系桿的液 壓阻尼的發動機懸置裝置。
現有技術中沒有教授能夠連接到現有的剪式車身-車架懸置總成以提供可調諧振 動阻尼功能的液壓車身懸置裝置，其中現有的車身-車架懸置總成吸附高車載，同時 插入式液壓車身懸置對現有的車身-車架懸置總成提供補充的阻尼作用。

發明內容
本發明的一個目標是通過提供能夠連接到現有車身懸置以加強阻尼作用的插入 式液壓車身懸置來克服現有技術的上述缺點。
本發明的另一個目標是提供可調諧車身-車架懸置總成，其中液壓車身懸置連接 到現有剪式車身懸置。
本發明的一個特征是車身-車架懸置總成是可調諧的以通過在需要附加的振動阻 尼的那些位置設置補充的液壓車身懸置加強在減少車輛振動和噪聲傳遞中的搡作。本發明的一個優點是液壓車身懸置不要求吸收由車輛的操作在車身-車架懸置總 成上施加的負載。
本發明的另一個優點是在液壓車身懸置裝置中的車輛負載的缺失改進了關聯于 液壓車身懸置的故障率。
本發明的另一個特征是液壓車身懸置固定到通過現有的剪式彈性車身懸置裝置 的緊固器的端部。
本發明的又一個優點是插入式液壓車身懸置裝置滿足關于車輛構件的多個配置 的振動的調諧要求，而不要求在制造過程中的多個可調諧零件。
本發明的又一個特征是配置用于最高客戶基礎配置選擇的可調諧振動控制裝置 不會阻礙在較少客戶基礎配置選擇中的振動控制總成的效力。
本發明的又一個特征是液壓車身懸置能夠直接應用到車身-車架懸置以增加現有 的車身懸置裝置的阻尼能力。
本發明的又一個優點是，液壓車身懸置裝置與現有的彈性車身懸置設備的結合提 高了降低由于多個構件配置車輛水平搖動/敏感性的可能。
本發明的又一個優點是通過提高多個車輛配置的適應性，固定到現有彈性車身懸 置的液壓車身懸置裝置的使用改進汽車的制造過程。
本發明的又一個優點是無負載承載液壓車身懸置避免在現有可操作負載承載液 壓車身懸置總成中發現的固有的操作的可變性。
本發明的又一個特征是插入式液壓車身懸置的使用提供能夠適用于特定敏感性， 如輪胎/車輪平衡和許多輪胎/車輪、傳動系、及軸距組合的復雜性的易可調諧系統。
本發明的又一個優點是插入式液壓車身懸置能夠安裝在現有的彈性車身懸置和 車架支架上且不要求彈性車身懸置和車架支架的修改。
本發明的又一個目標是提供用于連接汽車構件到車架上的插入式液壓車身-車架 懸置總成，該總成結構耐用、制造便宜、維修方便、易于裝配、使用簡單高效。
本發明的又一個優點是消除任何車架安裝的調諧的質量減振器/阻尼器。
根據本發明的一方面，提供一種用于安裝到使第一構件和第二構件的外伸支架 (offrigger bracket)相互連接的彈性車身懸置構件上的補充車身-車架懸置總成， 包括液壓車身懸置，所述液壓車身懸置具有上部腔室、下部腔室、分離所述上部腔 室和所述下部腔室的中心構件、及外罐，所述外罐能夠可分離地連接到所述第二構件 的所述外伸支架，所述上部腔室可分離地連接到所述彈性車身懸置。
根據本發明的另一方面，提供一種汽車，所述汽車具有形成有外伸支架的車架、 多個車身構件，所述車身構件對應于所述外伸支架以允許所述車身構件連接到所述車
架、及設置在所述車身構件和所述選擇的外伸支架之間的彈性車身懸置，改進包括 具有液壓車身懸置，所述液壓車身懸置連接到所述彈性車身懸置上以阻尼關聯于在所
述選擇的外伸支架和所述相應的車身構件之間的搡作負載的傳遞的所述彈性車身懸置的偏轉(deflection)。
根據本發明的又一方面，提供一種阻尼通過在汽車車身構件和汽車車架的相應的 外伸支架之間的彈性車身懸置傳遞的搡作負載的方法，所述車身構件和所述外伸支架 通過在所述彈性車身懸置中的彈性構件分離，緊固器將所述彈性車身懸置連接到所述 汽車車身構件并將所述彈性車身懸置固定到所述外伸支架上，所述方法包括以下步
驟將液壓車身懸置安裝到所述彈性車身懸置。
驅動在所述液壓車身懸置中的液體的傳遞包括以下步驟響應于所述彈性車身懸 置的壓縮所述彈性車身懸置相對于所述外伸支架偏轉時，通過在中心構件中的通道， 將在所述液壓車身懸置中的液體從上部腔室傳遞進入到下部腔室；及響應于所述彈性 車身懸置從被壓縮返回到放松的狀態所述彈性車身懸置相對于所述外伸支架偏轉時， 通過在所述中心構件中的所述通道，將液體從所述下部腔室返回到所述上部腔室。
通過提供能夠安裝到現有的彈性車身懸置裝置的插入式液壓車身-車架懸置總成 以增加來自汽車車架到在車架上支撐的汽車構件的操作的振動的控制，根據本發明可 以實現這些和其他的目標、特征及優點。液壓車身-車架懸置總成的連接構件旋擰到 通過現有的彈性車身懸置裝置的緊固器的端部并將外罐錨固到連接到車架外伸支架 的下側的橋接罐(bridging can)以提供能夠增加到任何期望的車身懸置位置的正確 的即插即運行(plug-n-go)振動控制加強。對應于在車身構件和車身構件安裝到的 外伸支架之間的搡作負載的傳遞，在彈性車身懸置裝置的搡作期間的緊固器的偏轉驅 動液壓車身-車架懸置總成的操作以阻尼在彈性車身懸置中的緊固器的偏轉。
參考本發明的下文的詳細的公開，特別是結合附圖，本發明的優點將是顯而易見的。


圖l是示意性車架的透視圖，該車架具有用于將汽車車身構件連接其上的懸置； 圖2是車架車身懸置的放大的透視圖，根據本發明的原理通過結合的液壓和彈性
車身-車架懸置總成，將汽車零件連接到該車架車身懸置；
圖3是沿著圖4中的線3--3截取的液壓插入式車身懸置裝置的橫截面圖，描述
了在中心構件中的通道，當通過液壓車身懸置所連接的緊固器的偏轉，從上部腔室驅
動液體到下部腔室時，該液體通過該通道流動；
圖4是通過車身懸置的中心截取的結合的液壓和彈性車身-車架懸置總成的橫截 面圖5是液壓懸置橋接罐的正視圖；及
圖6是圖5中所示的液壓懸置橋接罐的透視圖。
具休實施方式現參考附圖，車架包含外伸支架，通過該外伸支架各個汽車零件和構件，如車身 底部金屬底板橫梁連接到車架10。車架io是汽車車架的代表，通過將車身零件或構 件19連接到車架外伸支架15,合適的汽車車身零件或構件可以連接到車架10。本領 域技術人員應認識到，車架IO可以制造有多個外伸支架15以將外部的金屬板和其他 的構件19固定到車架10上。
不是通過將構件19螺栓緊固到相應的外伸支架15將汽車構件19直接用螺栓連 接到車架10,而是通過用彈性材料將金屬零件10、 19隔離，能夠實現通過車架10 從道路及其他外源機械傳遞到汽車構件19的噪聲傳遞的較大減少。除了在噪聲傳遞 上的減少，通過連接接頭傳遞的車輛振動也很大地減少。
該彈性接頭演變成車身-車架懸置總成，其中彈性構件連接到車身構件19上。在 一些車身懸置配置中，可以提供下部彈性構件以提供兩件式車身懸置，其中用緊固器， 如插入穿過上部構件和下部構件的中心開口的連接螺栓，將下部彈性構件連接到車架 外伸支架。連接螺栓固定住在外伸支架和相應的車身構件之間的彈性構件并對各個車 身構件提供彈性的懸置。隔離材料通常從包括丁基橡膠、天然橡膠、及微孔聚氨酯、 及其他材料的材料組中選擇。
現參考圖2-圖4,車身-車架懸置總成20能夠最佳顯示。現有的剪式彈性車身-車架懸置總成21形成有將構件19從車架10隔離的彈性構件22。彈性構件22形成 有延伸通過該彈性構件22的中心開口 23以形成環狀(donut-like)配置，連接螺栓 25通過該中心開口 23。安裝到車架10上的汽車車身零件19優選地形成為可與連接 螺栓25接合且與車身懸置頂部墊圈26配合。通過中心開口 23的車身懸置內管27接 合車身懸置底部墊圈28以便與連接螺栓25接合的螺栓頭或螺母29將車身懸置底部 墊圈28向著管27和車身懸置頂部墊圈26壓縮，車身懸置頂部墊圈26與汽車構件 19接合。彈性構件22將車身懸置頂部墊圏26和管27與外伸支架15隔離。
在正常的操作期間，當操作負載施加到車架10和汽車構件19上時，彈性車身懸 置21偏轉，壓縮彈性構件22并相對于外伸支架15向上及向下驅動連接螺栓25。因 此，在車架IO上的外伸支架15和汽車構件19之間傳遞的負載通過彈性車身懸置n 并由彈性車身懸置21吸收。
為了進一步阻尼在車架外伸支架15和汽車構件19之間傳遞的振動，車身-車架 懸置總成20還包括連接到彈性車身懸置21的補充的液壓車身懸置31。液壓車身懸 置31形成有固定到主彈性彈簧元件33的鋼連接構件32,主彈性彈簧元件33進而沿 著其周向外圈固定到外罐34。外罐34還支撐中心構件35,該中心構件"具有在其 中形成的液體孔道(orifice track) 36以提供通過該中心構件35的液體的通道， 外罐34還支撐主彈性彈簧元件的下部腔室37。保護室38安裝在下部腔室37上以保 護主彈性彈簧元件并為下部腔室37提供膨脹的空間。
液壓車身懸置31的應用通過在任何具體的外伸支架15上提供振動的附加阻尼的期望確定。通過彈性車身懸置21提供主振動控制，來吸收在車架10和汽車構件19 之間的操作負載。在車架10的任何具體點上的噪聲或振動傳遞需要進一步阻尼，液 壓車身懸置31能夠增加到彈性車身懸置21上以加強振動的控制。
現參考圖2-圖6,為將液壓車身懸置31安裝到選擇的彈性的、剪式車身懸置21 上，定位液壓車身懸置31以便連接構件32與在螺栓頭或螺母29以下延伸的連接螺 栓25的螺紋低端接合。剛性連接構件32首先旋擰到連接螺栓25上直到在連接構件 32中的配合螺紋到最低點，即連接螺栓25達到連接構件32的底部或連接構件32達 到螺母或螺栓頭29的底部。然后壓縮液壓車身懸置31直到在外罐34上的連接突塊 39接合配合槽17,優選地為卡口槽的形式以有助于在連接到外伸支架15的橋接罐 16上的液壓車身懸置31的安裝。液壓車身懸置31的壓縮迫使在下部腔室37中的大 多數液體通過中心構件35進入上部腔室33中。
在操作中，如上所述關于在彈性車身懸置21中的操作負載的吸收的連接螺栓25 的向下偏轉傳遞到連接構件32，連接構件32進而驅動上部彈性腔室33并迫使液體 通過在中心構件中的液體孔道36進入下部腔室37。相反，連接螺栓25的向上偏轉 和連接的連接構件32將液體從下部腔室37抽回到上部腔室33。在上述例子中，對 液體的壓縮及其從一個腔室33、 37到另一個腔室37、 33的傳遞阻尼了連接螺栓25 的運動，因此，加強了振動傳遞的控制。因此，彈性車身懸置21驅動液壓車身懸置 31的搡作以使液壓車身懸置31的阻尼特征是對彈性車身懸置21的阻尼特征的補充。 此外，液壓車身懸置31不承受任何操作負載，操作負載由彈性車身懸置21承載。
在超過45MPH的速度下經常發生的方向盤振動的通常工況中可以使用根據本發 明的原理的車身-車架懸置總成20。車輛駕駛員察覺的振動問題能夠在兩種工況中激 發(l)以55MPH在平滑路面上結合第一級輪胎或車輪均句負載；及(2)由于來自路 面上的較少波動的單個或多個車輪輸入以25MPH在半平滑路面(例如鄉村道路)上。 然而，在一些構件中，質量阻尼器在解決所有這些振動問題時不能完全令人滿意的。
為提供充足的系統水平阻尼以解決這種車輛振動問題，可以在最佳位置增加液壓 車身懸置31。由于移動的液體造成的各種粘性阻尼，液壓車身懸置31的主阻尼作用 實際上是杠桿質量減振器作用，產生與40到80磅的現有的質量減振器相同的性能。 通過將液壓車身懸置31增加到現有的連接駕駛室結構到車架的剪式車身懸置21，由 于來自傳遞的振動的座位調節軌道(seat track)的激發，傳遞到駕駛室結構的振動 不再傳遞到駕駛室并不再通過駕駛員感知。液壓車身懸置使用現有的車身懸置21的 運動以驅動在連接的液壓車身懸置31中的液體，并阻尼振動，否則該振動將傳遞到
駕駛室結構。
在實際中，液壓車身懸置31的應用，如上所述根據本發明的原理，能夠組裝到
任意選擇的車輛配置中或作為服務的修正提供以解決關于振動問題的客戶投訴，因為 上述液壓車身懸置31的增加不要求任何結構的改變或構件的拆除。此外，如上所述液壓車身懸置31的使用避免關于液壓車身懸置裝置的常規使用的故障的一些隱患， 包括高負載工況，由于液壓車身懸置31安裝到現有的彈性車身懸置21而不是完全地 替換彈性車身懸置21可以避免該隱患，且車身懸置的尺寸和與車架或車身構件的相
互作用不要求改變。
應理解，本領域技術人員在閱讀本公開時，在本發明的原理和范圍內，為解釋本 發明的本質描述和示出的零件的細節、材料、步驟、及布置可以做出改變。上述說明
示出本發明的優選實施例；然而，基于描述的概念可以在其他的實施例中使用，而不
脫離本發明的范圍。
權利要求
1. 一種用于安裝到使第一構件和第二構件的外伸支架相互連接的彈性車身懸置構件上的補充車身-車架懸置總成，包括液壓車身懸置，所述液壓車身懸置具有上部腔室、下部腔室、分離所述上部腔室和所述下部腔室的中心構件、及外罐，所述外罐能夠可分離地連接到所述第二構件的所述外伸支架，所述上部腔室可分離地連接到所述彈性車身懸置。
2. 如權利要求l所述的車身-車架懸置總成，其特征在于，所述上部腔室形成有 第一柔性彈性罩體及連接到所述第一柔性彈性罩體的連接構件，所述連接構件安裝到 所述彈性車身懸置上。
3. 如權利要求2所述的車身-車架懸置總成，其特征在于，所述彈性車身懸置可 操作以在所述第一構件和第二構件之間傳遞操作負載，所述液壓車身懸置可操作以阻 尼所述彈性車身懸置的偏轉。
4. 如權利要求3所述的車身-車架懸置總成，其特征在于，所述液壓車身懸置通 過在所述上部腔室和所述下部腔室之間的所述中心構件中形成的通道傳遞液體以阻 尼連接到所述連接構件的所述彈性車身懸置的運動。
5. 如權利要求4所述的車身-車架懸置總成，其特征在于，響應于施加到所述彈 性車身懸置的搡作負載，通過在所述中心構件中的所述通道，所述彈性車身懸置的偏 轉驅動在所述上部腔室和所述下部腔室之間的所述液體的運動。
6. —種汽車，所述汽車具有形成有外伸支架的車架、多個車身構件，所述車身 構件對應于所述外伸支架以允許所述車身構件連接到所述車架、及設置在所述車身構 件和所述選擇的外伸支架之間的彈性車身懸置，改進包括具有液壓車身懸置，所述液壓車身懸置連接到所述彈性車身懸置上以阻尼關聯于 在所述選擇的外伸支架和所述相應的車身構件之間的搡作負載的傳遞的所述彈性車 身懸置的偏轉。
7. 如權利要求6所述的汽車，其特征在于，所述液壓車身懸置包括上部腔室、 下部腔室、及設置在所述上部腔室和所述下部腔室之間的中心構件，用于通過在所述 中心構件中形成的通道傳遞在所述上部腔室和所述下部腔室之間的液體。
8. 如權利要求7所述的汽車，其特征在于，所述上部腔室包括彈性罩體和固定 到所述彈性罩體的連接構件，所述連接構件與所述彈性車身懸置接合以傳遞運動到所 述彈性罩體。
9. 一種阻尼通過在汽車車身構件和汽車車架的相應的外伸支架之間的彈性車身 懸置傳遞的操作負載的方法，所述車身構件和所述外伸支架通過在所述彈性車身懸置 中的彈性構件分離，緊固器將所述彈性車身懸置連接到所述汽車車身構件并將所述彈 性車身懸置固定到所述外伸支架上，所述方法包括以下步驟將液壓車身懸置安裝到所述彈性車身懸置。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述液壓車身懸置包括上部腔室、 下部腔室、設置在所述上部腔室和所述下部腔室之間的中心構件，用于通過在所述中 心構件中形成的通道傳遞在所述上部腔室和所述下部腔室之間的液體、及外罐，所述 安裝步驟包括以下步驟將所述上部腔室連接到所述彈性車身懸置上。
11. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 對應于在所述車身構件和所述外伸支架之間的操作負載的傳遞，用所述彈性車身懸置的偏轉驅動在所述液壓車身懸置中的液體的傳遞。
12. 如權利要求ll所述的方法，其特征在于，所述驅動步驟包括以下步驟 響應于所述彈性車身懸置的壓縮所述彈性車身懸置相對于所述外伸支架偏轉時，通過在中心構件中的通道，將在所述液壓車身懸置中的液體從上部腔室傳遞進入到下 部腔室；及響應于所述彈性車身懸置從被壓縮返回到放松的狀態所述彈性車身懸置相對于 所述外伸支架偏轉時，通過在所述中心構件中的所述通道，將液體從所述下部腔室返 回到所述上部腔室。
全文摘要
本發明涉及車輛插入式車身懸置阻尼裝置，插入式液壓車身-車架懸置總成安裝到現有的彈性車身懸置裝置以增加來自汽車車架到在汽車車架上支撐的汽車構件的操作的振動的控制。液壓懸置總成的連接構件旋擰到通過現有彈性的車身懸置裝置的緊固器的端部并將外罐錨固到連接到車架外伸支架的下側的橋接罐以提供能夠增加到任何期望的車身懸置位置的正確的即插即運行振動控制加強。對應于在車身構件和車身構件安裝到的外伸支架之間的操作負載的傳遞，在彈性車身懸置裝置的操作期間的緊固器的偏轉驅動液壓懸置總成的操作以阻尼在彈性車身懸置中的緊固器的偏轉。
文檔編號B62D24/00GK101428644SQ20081010984
公開日2009年5月13日 申請日期2008年5月30日 優先權日2007年5月31日
發明者馬克·艾倫·香德 申請人:福特環球技術公司