CN101695908B - 汽车多自由度并联减振座椅 - Google Patents

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Abstract

一种具有多维减振的汽车座椅系统，在汽车座椅与车底板之间按需要采用三自由度五支链空间并联机构，该并联机构通过动平台与静平台并联连接，座椅与并联机构的动平台固接，静平台固接在车底板上，实现并联机构的动平台具有x、y轴转动、z轴移动三个方向的减振功能，并联机构的支链中含有弹性阻尼减振元件。本发明可由一层简单结构实现多自由度的车辆座椅的减振。

Description

汽车多自由度并联减振座椅
技术领域
本发明涉及机械减振装置领域，特指一种利用并联机构加弹性元件、阻尼元件等构成组合弹性减振汽车座椅，可用于重型车辆、农用车辆、商务车辆的座椅系统。
背景技术
随着科技的不断发展，人类对各种车辆的依赖程度日益增加，车辆，特别是重型卡车、工程车辆、农用车辆等在路况较差条件下行驶产生的多维振动问题已对成员的健康及车辆性能产生愈加严重的影响。车辆座椅作为直接与人体接触的重要部件，是实现减少振动对人体影响的主体，其整体振动固有频率应避开4-8Hz的人体敏感频率区间，处于2-4Hz之间最好。由于实际的车辆座椅系统的主要振动的自由度是多种多样的，设计一种悬挂性能优良、结构简单，能满足不同类型车辆需要的多自由度减振座椅系统变得尤为重要。论文“汽车座椅安全性与与空气悬挂式座椅减振性能研究”(吉林大学博士学位论文，2005)、“汽车悬架控制技术的发展”(汽车技术，1994.9)、“非线性座椅悬架系统结构改进与性能模拟”(燕山大学硕士论文，2006)等介绍了一种“X型”结构的汽车座椅。该机构的座椅结构简单，只能实现垂直主方向振动的减振，减振自由度单一，无法满足不同车辆在不同路况工作环境下对不同自由度减振的需要。
发明内容
本发明的目的是要提供一种可实现空间多自由度的减振座椅系统，能有效地实现3个自由度，即垂直向的主直线振动、沿水平两轴的转动振动的减振。
本发明所采用的技术方案是：在汽车座椅与车底板之间按需要采用三自由度(垂直向的直线运动，沿水平两轴的转动)五支链空间并联机构，该并联机构通过动平台与静平台并联连接，座椅与并联机构的动平台固接，静平台固接在车底板上，实现并联机构的动平台具有x、y轴转动、z轴移动三个方向的减振功能。
所述的三自由度五支链空间并联机构是由四条单开支链、一条主链并联以及正方形的动平台与静平台组成，单开支链是由球副、移动副、球副依次组成的，单开支链分别设置于动平台与静平台之间的四角并联组成；主链由中间为移动副、虎克铰组成的，虎克铰与静平台连接，移动副的一端与动平台刚性连接，主链设置于四条单开支链中间的动平台与静平台之间的中心位置。
所述的移动副是由弹簧元件和阻尼元件并联组成，其中弹性元件可以是刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧或选取刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧中的任意二个或三个的并联组合；阻尼元件可以是气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器或选取气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器中的任意二个或三个并联组合。
本发明的有益效果是可以实现与实际振动情况更加逼近的座椅多维减振，有效的提高了车辆复杂路况行驶时座椅的舒适性；弹性元件和阻尼元件具有多样选择，便于生产加工；本发明还可应用于其他需要多维减振防振的系统，无需多层结构，整体结构简单，工作可靠。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体结构进一步说明。
图1是汽车多自由度减振座椅系统示意图。
图2是多自由度并联减振结构示意图。
图3是弹性元件组合结构示意图。
图中，1，汽车座椅；2，多自由度减振结构；3，支链A；4，支链B；5，主链；6，支链C；7，支链D；8，球副；9，虎克铰；10，移动副；11，静平台；12，动平台。
具体实施方式
如图1所示，座椅1与多自由度减振结构2的动平台12固接，并联机构的静平台11固接在车底板上。
结合图2，多自由度减振结构2为五支链空间并联机构，由完全相同的四条支链和一条主链5并联以及正方形的动平台12与静平台11组成，支链由球副、移动副、球副依次组成，支链A3、支链B4、支链C6、支链D7并联组成，设置于动平台12与静平台11之间的的四角；中间为一条由移动副、虎克铰9组成的主链5，虎克铰9与静平台11连接，移动副的一端与动平台12刚性连接。其中，球副具有x、y、z轴三个转动自由度，移动副为单自由度，虎克铰9为可实现沿x和y轴水平两轴转动的两自由度运动副。
结合图3，移动副为弹簧元件K及阻尼器C元件构成浮动支撑的弹性元件组合，主链5的弹性元件组合的刚度与阻尼比较大，是承受外载及z向振动的主体，另外四个支链弹性元件组合的刚度与阻尼比较小，主要承受其余两自由度的振动。于是，并联机构的动平台就具有x、y轴转动、z轴移动三个方向的减振功能。

Claims (4)

1.汽车多自由度并联减振座椅，包括座椅(1)和减振结构，其特征在于，所述减振结构为多自由度减振结构(2)，所述多自由度减振结构(2)为五支链空间并联机构，由动平台(12)、静平台(11)、支链A(3)、支链B(4)、支链C(6)、支链D(7)和主链(5)组成，支链A(3)、支链B(4)、支链C(6)、支链D(7)分别和主链(5)并联；所述座椅(1)与动平台(12)固接，静平台(11)固接在车底板上；支链A(3)、支链B(4)、支链C(6)、支链D(7)均由球副A、移动副A、球副B依次组成，支链A(3)、支链B(4)、支链C(6)、支链D(7)分别设置于动平台(12)与静平台(11)之间的的四角；主链(5)由移动副B、虎克铰(9)组成，虎克铰(9)与静平台(11)连接，移动副B的一端与动平台(12)刚性连接；支链A(3)、支链B(4)、支链C(6)、支链D(7)中的球副均具有x、y、z轴方向三个转动自由度、移动副A和移动副B均为单自由度，虎克铰(9)为可实现沿x和y轴水平两轴转动的两自由度运动副。
2.根据权利要求1所述的汽车多自由度并联减振座椅，其特征在于，所述移动副A和移动副B均为由弹簧元件(K)及阻尼器(C)元件构成浮动支撑的弹性元件组合。
3.根据权利要求2所述的汽车多自由度并联减振座椅，其特征在于，所述弹簧元件(K)为刚性弹簧、空气弹簧以及磁性弹簧其中之一，或选取刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧中的任意二个或三个的并联组合；所述阻尼器(C)元件为气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器以及智能材料结构阻尼器其中之一，或选取气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器中的任意二个或三个并联组合。
4.根据权利要求1、2或3所述的汽车多自由度并联减振座椅，其特征在于，所述主链(5)的移动副B的刚度与阻尼大于四条支链A(3)、支链B(4)、支链C(6)、支链D(7)移动副A的刚度与阻尼。
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