汽车、电驱动总成及具有抑制振动结构的壳体构件的制作方法

专利查询2022-05-16  5



1.本技术实施例涉及汽车减振技术领域,尤其涉及一种汽车、电驱动总成及具有抑制振动结构的壳体构件。


背景技术:

2.nvh(noise、vibration、harshness,噪声、振动与声振粗糙度)是新能源汽车的关键技术指标,其电驱动总成是新能源汽车nvh问题的主要来源。不同于传统的燃油发动机总成,电驱动总成运行时噪声值(db)虽有所降低,但是电驱动总成产生的中高频噪声给人的主观感受较为不适。长时间处于该噪声环境中,会使人产生注意力分散、烦躁、不舒服等生理反应。
3.电驱动总成nvh的主要激励源来自于电机和减速器,电机和减速器运行时产生的动态激励力,通过结构自总成内部传递到表面壳体,使壳体产生受迫振动而对外辐射噪声。
4.现有一种典型的减振降噪处理方案,在电驱控制器壳体设置凸台和加强筋,通过增强壳体的强度和刚度,提高了壳体的固有频率,以减振降噪。由于动力总成受到的激励力是宽频段的,壳体加强筋虽然能够提升壳体的固有频率,但噪声峰值依然存在,也即噪声峰值的频率发生了偏移,无法彻底消除壳体共振,因此不能有效避免噪声产生的影响。另外,在壳体上设置凸台和加强筋,增加了壳体重量,成本也会提高。


技术实现要素:

5.本技术实施例提供了一种汽车、电驱动总成及具有抑制振动结构的壳体构件,通过结构优化可消耗振动能量,有效降低壳体构件的振动和声辐射。
6.本技术实施例第一方面提供了一种具有抑制振动结构的壳体构件,包括壳体本体和附加板,该壳体本体的表面具有内凹部,附加板叠合于该内凹部的外侧,且与壳体本体固定连接形成气隙层。当壳体构件受到激励振动时,附加板也随之振动,挤压两者间气隙层内空气并使之往复高速流动,空气里的气体分子产生摩擦可有效损耗振动能量,降低壳体构件的振动和声辐射。如此设置,本实施例在壳体构件上形成了可抑制振动结构,通过附加板、壳体本体与空气振动耦合产生的阻尼,有效耗散了壳体振动能量,为降低壳体振动及其噪声辐射提供了良好的技术保障。同时,相较于壳体上设置凸台和加强筋的传统结构,本技术实施例原料成本低,减小了重量和占用空间,兼具较优的可靠性和耐久性强;工艺上易实现,进一步可控制制造成本。
7.示例性的,该附加板的板沿与壳体本体之间为全周连续固定或断续固定。
8.在具体应用中,两者间可采用粘接、焊接、铆接或者螺钉连接的方式进行固定。
9.基于第一方面,本技术实施例还提供了第一方面的第一种实施方式:该内凹部的外周具有与附加板适配的定位台阶,也即提供了附加板的定位结构,附加板的板沿可搭抵固定于该定位台阶。组装时,基于该定位台阶形成了附加板的预定位,能够确保附加板的可靠固定,并快速完成组装,装配工艺性较好。
10.基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第二种实施方式:附加板与壳体本体的表面对齐,也就是说,基于壳体构件的基础结构,增设该抑制振动结构后,该附加板表面可与壳体本体表面齐平或平顺过渡。如此设置,在获得良好减振性能的基础上,抑制振动结构的配置不会产生壳体构件外部廓形的改变,从而不影响该壳体构件的原有组装关联关系。
11.在具体应用中,该壳体本体的厚度可以为2mm~5mm,附加板的厚度可以为0.2mm~1.5mm,气隙层的厚度可以为0.1mm~1mm。
12.基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第三种实施方式:在厚度方向上相对的附加板与壳体本体的厚度之比为:1/10~1/2。这样,与壳体本体同步振动的附加板,可挤压气隙层内空气形成减振效果明显的阻尼。
13.基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第四种实施方式:在附加板上开设有贯通其板体的微通道。如此设置,当气隙层内空气形成往复高速流动趋势时,空气可进出通过附加板体上的微通道,气体分子在该过程中摩擦消耗能量,可进一步提高阻尼效果。
14.示例性的,该微通道的通流面积占附加板的表面积的0.5%~5%,换言之,附加板上微通道的开孔率为0.5%~5%。
15.在一些具体应用中,该微通道可以为多个间隔布置的长槽,且长槽的槽宽不大于1mm。
16.在另一些具体应用中,该微通道还可以为多个间隔布置的孔,且孔的直径不大于1mm。
17.基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第五种实施方式:该附加板采用与壳体本体相同的材料制成,附加板的固有频率与壳体本体的固有频率保持一致。这样,附加板与壳体本体间的振动耦合作用得以增强,壳体振动能量可最大限度地地传递至附加板,由此可进一步提高阻尼效果。
18.示例性的,壳体本体和附加板可均为铝材,或者均为其他金属材料;
19.在具体应用中,壳体本体和附加板的材料可不完全一致,作为优选,具体材料选择使得附加板与壳体本体的固有频率偏差不超过10%,同样可获得相对良好的阻尼效果。
20.基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,或第一方面的第五种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第六种实施方式:该附加板的板面覆有阻尼层、吸声层和/或隔声层。其中,阻尼层的设置能够吸收附加板的振动能,在降低壳体振动的基础上,可防止附加板的振动幅度过大,能够规避附加板与壳体本体间产生碰撞,避免次生噪音。
21.示例性的,该阻尼层全部或者局部覆盖附加板的板面。
22.在具体应用中,该阻尼层可选择阻尼系数≥0.1的材料,具体可以为三聚氰胺、高分子聚合物或高分子树脂等,例如但不限于,采用橡胶或沥青。该吸声层可选择吸声系数大于0.2的材料,例如但不限于,采用矿棉、毛毡、纤维板或多孔石膏板。该隔声层可选择透射
系数为0.01~0.2的材料。
23.基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,或第一方面的第五种实施方式,或第一方面的第六种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第七种实施方式:在附加板的板面覆有补强层,该补强层的材料刚度高于附加板的材料刚度。基于补强层的设置,使得附加板的整体刚度得以增强,这样,当附加板上产生的振动能较大时,可避免板体振幅过大与壳体碰撞。
24.示例性的,该补强层的材料弹性模量可以为相同厚度壳体本体材料的两倍及以上。在具体应用中,可采用补强胶片。
25.基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,或第一方面的第五种实施方式,或第一方面的第六种实施方式,或第一方面的第七种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第八种实施方式:针对通过测试/仿真发现壳体构件多个位置振动偏大的情形,相适配的附加板和内凹部可设置为多组,且分别配置在该壳体构件上的多个振动区域位置,也即配置在壳体构件上振动偏大的区域位置。相比于采用一组附加板和内凹部覆盖多个大振动区域位置的方式,本实施方式分别独立配置的方式,在达到减振降噪目的的基础上,可避免板体振幅过大与壳体碰撞。
26.基于第二方面,本技术实施例提供一种电驱动总成,该电驱动总成的壳体采用如前所述的具有抑制振动结构的壳体构件。
27.示例性的,可应用于电驱动总成的电机控制器壳体、电机壳体、减速器壳体、obc(on-board charger,车载充电机)壳体、pdu(power distribution unit,电源分配单元)壳体等。
28.基于第三方面,本技术实施例提供了一种汽车,包括具有壳体的部件,该部件的壳体采用如前所述的具有抑制振动结构的壳体构件。
29.在具体应用中,该抑制振动结构也可应用于汽车其它振动噪声大的部位,例如但不限于,压缩机及其支架等。
附图说明
30.图1为本技术实施例具有抑制振动结构的壳体构件一个实施例示意图;
31.图2为图1的a向视图;
32.图3为图2的b-b局部剖视图;
33.图4为对比例所述壳体的结构示意图;
34.图5为图1所示实施例与对比例在不同转速下的噪音测试效果对比图;
35.图6为本技术实施例具有抑制振动结构的壳体构件另一实施例示意图;
36.图7为本技术实施例具有抑制振动结构的壳体构件又一实施例示意图;
37.图8为本技术实施例具有抑制振动结构的壳体构件又一实施例示意图;
38.图9为本技术实施例具有抑制振动结构的壳体构件又一实施例局部剖面图;
39.图10为本技术实施例具有抑制振动结构的壳体构件又一实施例示意图;
40.图11为本技术实施例电驱动总成一个实施例示意图。
具体实施方式
41.本技术实施例提供了一种壳体构件,利用结构优化形成的抑制振动结构,能够耗散振动能量,降低壳体构件的振动和声辐射,并有效提升用户体验。
42.不失一般性,本实施方式以图中所示电驱动总成的电机控制器壳体10作为描述主体,详细说明本技术实施例具有抑制振动结构的壳体构件方案。应当理解,该电机控制器壳体的功能结构,及其与关联构件的连接方式非本技术的核心发明点所在,且未对本技术请求保护的抑制振动结构实现方案构成实质性的限制。
43.实施例一
44.如图1所示,该图为本实施例所述具有抑制振动结构的壳体构件示意图。
45.该壳体构件10的壳体本体1上具有内凹部11,该内凹部11自壳体本体1的表面凹向其实体部分形成。相应地,该内凹部11的外侧叠合设置附加板2,且与壳体本体1固定连接形成气隙层a。请一并参见图2和图3,其中,图2为图1的a向视图,图3为图2的b-b剖面视图。
46.当壳体构件1受到激励振动时,附加板2也随之振动,挤压两者间气隙层a内空气并使之往复高速流动,空气里的气体分子产生摩擦可有效损耗振动能量,也即在壳体构件10上形成了可抑制振动的结构,通过附加板2、壳体本体1与空气振动耦合产生的阻尼,壳体振动能量得以有效耗散,降低了壳体构件10的振动和声辐射。
47.本实施例中,附加板2可采用焊接工艺与壳体本体1固定连接,如图2所示,沿附加板2的板沿焊接后形成全周焊缝3。
48.在其他具体实施中,也可以选用粘接工艺、铆接或者螺钉连接的方式将附加板2固定在壳体本体1上,实际选择时,需要结合两者材质特性和厚度尺寸等因素进行选定。应当理解,只要能够形成可靠的气隙层均在本技术请求保护的范围内。
49.需要说明的是,附加板2的形状可根据壳体构件1实际振动区域进行选择,例如但不限于图中所示的方形附加板2。实际上,还可以为圆形附加板或者其他非规则的异形附加板(图中未示出)。
50.为了提高本方案的装配工艺性,在内凹部11的外周可配置有定位台阶12,该定位台阶12用于与附加板2适配,结合图3所示,附加板2的板沿搭抵固定于该定位台阶12。组装时,该定位台阶12提供了附加板2的预定位功能,换言之,附加板2先放置在定位台阶12上,然后再施焊固定,无需定位辅具即可快速完成组装。定位台阶12还能够确保附加板2的可靠固定。
51.进一步地,为了使得配置有抑制振动结构的壳体10保持原有外廓,不影响该壳体构件的原有组装关联关系。结合图3所示,该附加板2优选与壳体本体1的表面对齐,也就是说,基于壳体构件1的基础结构,增设该抑制振动结构后,该附加板2的表面可与壳体本体1的表面齐平,不会产生壳体构件外部廓形的改变。
52.当然,对于非平板状的壳体表面来说,附加板2的表面与壳体本体1的表面可同样保持对齐,两者连接位置处平顺过渡。
53.在具体应用中,该壳体本体1的厚度可以为2mm~5mm,附加板2的厚度可以为0.2mm~1.5mm,气隙层a的厚度可以为0.1mm~1mm。可以理解,对于壳体构件来说,主体结构多为薄壁状,本文中的“厚度”是指与薄壁厚度同向的结构尺寸。
54.在厚度方向上相对的附加板2与壳体本体1的厚度之比为:1/10~1/2。换言之,在
厚度方向上相对的附加板2和壳体本体1,是指气隙层内空气往复高速流动两侧的附加板2和壳体本体1上的相对位置,该相应位置可以为相对应的位置点,也可以为相对应的位置区域。如此设置,与壳体本体1同步振动的附加板2,可挤压气隙层a内空气形成减振效果明显的阻尼。
55.另外,为了在附加板2与壳体本体1间形成较强的振动耦合作用,本实施例中,附加板2采用与壳体本体1相同的材料制成。这样,附加板2的固有频率与壳体本体1的固有频率保持一致,壳体本体1的振动能量可最大限度地地传递至附加板2,由此可进一步提高阻尼效果。
56.在具体实施中,壳体本体1和附加板1可均为采用铝材制成。或者,采用其他金属材料制成。可以理解的是,壳体本体和附加板也可采用不同材料制成,满足产品设计功能需要,作为优选,附加板2与壳体本体1实际固有频率偏差不超过10%,同样可获得相对良好的阻尼效果。
57.以下针对相同配置关联结构的电机控制器为比较基础,通过例举实施例和对比例对本发明进行具体说明。
58.(1)如图1、图2和图3所示实施例的参数:壳体本体1的厚度为3mm;附加板2的厚度为0.6mm,附加板2的长度
×
宽度为14mm
×
14mm;气隙层a厚度0.3mm;壳体本体1和附加板2的材料为铝;总重800克。
59.(2)如图4所示对比例的参数:壳体10'的厚度为3mm,材料为铝,设置有加强筋101';总重1090克。
60.请参见图5所示,两个方案在不同转速下的噪音测试效果对比图,图中以虚线条表示本实施例的噪音测试效果,以实线条表示对比例的噪音测试效果。通过测试对比发现,本技术实施例在全转速段(500rpm-12000rpm)均有明显的降噪效果,壳体正上方1米处噪声峰值最大值降低3.8db(a)。同时,在两者壳体本体厚度相同的基础上,本技术实施例的重量相比于对比例减轻290克,材料成本可减少26.6%。
61.本技术实施例一所描述的具有抑制振动结构的壳体构件,其附加板2的外周与壳体本体1之间焊接在一起,形成封闭的气隙层。需要说明的是,在保证两者之间的连接强度,且不引入次生碰撞噪声的前提下,也可在附加板2的板沿与壳体本体1之间形成空气通道,下面结合两个实施例分别进行示例性说明。
62.实施例二
63.请参见图6,该图示出了本实施例所述具有抑制振动结构的壳体构件示意图。
64.与实施例一的区别在于,本实施例中附加板2相对侧板沿与壳体本体1之间焊接形成两条焊缝3',另外两侧板沿不焊接,形成非完全封闭的气隙层。
65.当气隙层内空气形成往复高速流动趋势时,空气可进出通过附加板2未焊接的两侧板沿,气体分子在该过程中摩擦消耗能量,可提高阻尼效果。
66.其他构成及连接关系与实施例一相同,故不再赘述。
67.实施例三
68.请参见图7,该图示出了本实施例所述具有抑制振动结构的壳体构件示意图。
69.与前述实施例的区别在于,本实施例中附加板2的外周板沿与壳体本体1之间断续焊接,形成断续焊缝3",形成非完全封闭的气隙层。同样,空气可进出通过附加板2板沿的未
焊接位置处,气体分子在该过程中摩擦消耗能量。
70.其他构成及连接关系可与实施例一和实施例二相同,故不再赘述。
71.另外,基于空气摩擦消耗能量的设计机理,该空气通道还可形成在附加板2的板体上,具体可在附加板1上开设有贯通其板体的微通道。这里的“微通道”是指,一方面可满足挤压气隙层a内空气并使之往复高速流动的功能,另一方面其通流截面相对较小,可进一步形成摩擦耗能的空气通道。例如但不限于以下实施例所描述的具体实现方式。
72.实施例四
73.请参见图8,该图示出了本实施例所述具有抑制振动结构的壳体构件示意图。
74.本实施例中,在附加板2上开设有贯通其板体的长槽21和孔22。也就是说,在本方案中,该微通道可以包括多个间隔布置的长槽21和多个间隔布置的孔22,且长槽21的槽宽不大于1mm,优选可以为0.1mm~1mm。孔22的直径不大于1mm,优选可以为0.1mm~1mm。
75.可以理解,该长槽21和孔22的设置数量非局限图中所示,其实际设置数量及尺寸设定,均可根据不同待减振处理的壳体构件进行选择。另外,也可以仅择一选用长槽21或孔22作为微通道,进一步提高阻尼效果。
76.此外,作为优选,该微通道的通流面积占附加板2的表面积的0.5%~5%,也即附加板2上微通道的开孔率为0.5%~5%。
77.其他构成及连接关系可与前述实施例相同,故不再赘述。
78.实施例五
79.请参见图9,该图示出了本实施例所述具有抑制振动结构的壳体构件局部剖面图。
80.本实施例中,附加板2的板面覆有阻尼层4。该阻尼层4的设置能够吸收附加板2的振动能,在降低壳体振动的基础上,可防止附加板2的振动幅度过大,能够规避附加板2与壳体本体1间产生碰撞,避免次生噪音。
81.当然,该阻尼层4可全部或者局部覆盖附加板2的板面。在具体应用中,该阻尼层4可选择阻尼系数≥0.1的材料,具体可以为三聚氰胺、高分子聚合物或高分子树脂等,例如但不限于,采用橡胶或沥青。
82.如图9所示,相对于气隙层a,阻尼层4位于附加板2的外侧板面。实际上,该阻尼层也可位于附加板2的内侧板面,同样可以有效吸收附加板2的振动能。
83.其他构成及连接关系可与前述实施例相同,故不再赘述。
84.实施例六
85.本实施例中,附加板2的板面可覆有吸声层和/或隔声层(图中未示出)。其中,该吸声层可选择吸声系数大于0.2的材料,例如但不限于,采用矿棉、毛毡、纤维板或多孔石膏板。该隔声层可选择透射系数为0.01~0.2的材料。
86.其他构成及连接关系可与前述实施例相同,故不再赘述。
87.实施例七
88.本实施例中,在附加板2的板面覆有补强层(图中未示出),该补强层的材料刚度高于附加板的材料刚度。基于补强层的设置,使得附加板2的整体刚度得以增强,这样,当附加板2上产生的振动能较大时,可避免其板体振幅过大与壳体本体1碰撞。
89.作为优选,补强层的材料弹性模量可以为相同厚度壳体本体1材料的两倍及以上。在具体应用中,可采用补强胶片。具体来说,补强胶片由背衬(纤维增强布或铝箔等)和片状
胶粘剂(以为主体材料)复合而成,依据设定的形状和尺寸要求形成,经加热固化后可稳定地粘贴在附加板2表面,对板材起至增强的作用。
90.其他构成及连接关系可与前述实施例相同,故不再赘述。
91.实施例八
92.请参见图10,该图示出了本实施例所述具有抑制振动结构的壳体构件示意图。
93.对于具体产品壳体,针对通过测试/仿真发现壳体构件多个位置振动偏大时,可在每个振动偏大位置的壳体本体上开设内凹部,并分别配置附加板2。换言之,对于具有多个位置振动偏大的情形,相适配的附加板2和内凹部11可设置为多组,分别配置在壳体构件1上相应的大振动区域位置。图10中所示,以两个振动偏大位置设置的抑制振动结构进行优选示意。
94.需要说明的是,振动大小的确定与表征振动的振幅、频率、相位和能量相关,本实施例中,基于减振降噪的总体设计要求,确定配置抑制振动结构的大振动位置。这里的“大振动”以及“振动偏大”,是指上述振动要素综合表征的振动值相对较大的,且需要抑制振动的位置区域。具体地,针对不用产品的壳体构件,可通过测试/仿真确定振动偏大的位置,并作为选择依据。
95.对于两个或其他复数个振动偏大的区域来说,理论上来说,还可以采用一个附加板和内凹部覆盖多个大振动区域位置(图中未示出)。相比于采用一个附加板的方式,本实施方式分别独立配置的方式,在达到减振降噪目的的基础上,可避免附加板板体振幅过大与壳体本体碰撞。
96.其他构成及连接关系可与前述实施例相同,故不再赘述。
97.实施例九
98.请参见图11,该图示出了本实施例所述电驱动总成的示意图。
99.该电驱动总成的电机控制器壳体10,采用如前述图1至图3,以及图6至图10中所描述的具有抑制振动结构的壳体构件。图中所示,该电驱动总成的电机壳体、减速器壳体、obc(on-board charger,车载充电机)壳体、pdu(power distribution unit,电源分配单元)壳体等,也可采用前述壳体构件的抑制振动结构。
100.可以确定的是,该电驱动总成的其他功能构成非本技术的核心发明点所在,故本文不再赘述。
101.基于前述实施例所描述的具有抑制振动结构的壳体构件,本技术实施例还提供了一种汽车,包括具有壳体的部件,该部件的壳体采用如前所述的具有抑制振动结构的壳体构件。该汽车可以为由电驱动总成提供驱动力的新能源汽车,也可以为由发动机提供驱动力的燃油汽车。
102.同样地,该汽车的其他功能构成非本技术的核心发明点所在,故本文不再赘述。
103.可以理解的是,对于新能源汽车来说,除实施例九具体描述的电驱动总成外,该抑制振动结构也可应用于电动汽车其它振动噪声大的部位,例如但不限于,压缩机及其支架等。
104.以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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