CN101903204A - 用于座椅，尤其是车座的可调节防震中间系统 - Google Patents

Abstract

用于座椅的防震中间系统，包括至少三个减震器，至少三个驱动器和至少一个加速度计，和/或与减震器数量相当的负载单元，以及用于控制所述驱动器的控制单元，基于所述加速度计和/或所述负载单元获得的信息，用于抵消影响座椅的压力以及提高乘客的舒适性。

Description

用于座椅，尤其是车座的可调节防震中间系统

技术领域

本发明涉及一种用于座椅，尤其是车座的可调节防震中间系统。

背景技术

车座，特别是重型车辆的座椅，具有一个悬架系统，该悬架系统独立于，例如，轮轴的悬挂，其作用在于提高乘客的舒适性。

座椅可以是标准化的，并需要一个支撑，通常称为中间支架，其作用在于使它们适应于不同的座舱，或相反地，使不同的座椅适应于同一个座舱。

现有技术中的座椅是通过弹簧或气动悬架装置进行防震的，以便其冲击性以及可塑性的调节。直到悬架装置作用失效，可塑性都可以被调节，且座椅严格受限于车辆底板处。

在某些情况下，座椅的振动频率达到接近1赫兹，这个频率往往引起乘客的不适，尤其是引起晕车。

另外，崎岖的路面通常会引起座椅的振动，这种振动使司机的脚贴近或者远离刹车踏板和油门踏板，造成了汽车刹车和加速时令人烦恼的、危险的影响，因此，有些司机被迫废除车辆的座椅振动系统。

另外一个严重的问题是由于配置有气动悬架的一些中间系统产生的大量的噪音，这是因为在一个或多个减震器的压缩和减压过程中，一些空气从空隙中释放和进入，产生令人心烦的嘶嘶声。GB-A-2313214中就公开了这类系统的其中一个例子，该文件中公开了一个座椅悬架系统，该座椅悬架系统由六个呈对角线成对分布的机械减震器所形成，这样就确定了在座椅上的3个支撑点，其设置于底面的3个支撑点之间，从而产生对由车辆运动时引起的压力的反应。

从WO-A-2007/130153中可知一种用于被动类型汽车座椅的适配悬架系统，该适配悬架系统中具有减少汽车座椅纵向振动的系统，适用于尽可能稳定地保证座椅的位置，然而，这个系统是被动的，不可调节的，只能控制汽车座椅的运动。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于座椅的可调节的防震中间系统，用于控制当人坐在座椅上时座椅的运动。

因此，本发明的目的通过如权利要求1所述的用于座椅的防震中间系统来达到。

根据本发明的另一方面，所述系统在与可调节减震器一同使用时，以及可能改变反应的动力学时特别有效。

本发明尤其涉及一种用于座椅，尤其是车座的可调节防震中间系统，该系统将在权利要求书中详细说明。

附图说明

本发明的更多特点和优点将结合附图和非限制的实施例说明，附图及实施例仅用于说明，是非限制性的：

图1为本发明的具有防震中间系统的座椅；

图2为控制单元、驱动器、负载传感器、加速度计和调节旋钮的相互连接的功能性结构图；

图3为系统动力学行为的模型；

在附图中，相同的附图标记以及文字代表相同的元件或者组件。

具体实施方式

根据优选的实施例，本发明的防震中间系统包括：

上部底座2，与座椅联为一体；

下部底座1，与车辆底板联为一体；

至少三个减震器C，位于所述底座之间用于缓冲上部底座相对于下部底座的运动；

负载传感器，对应于每个所述减震器C；

至少三个驱动器M，设置于所述底座之间；

至少一个加速度计A，用于测定所述座椅的动力学；

控制元件E，用于控制所述驱动器M，并抵消由所述加速度计和每个负载感应器称量所测定得到的座椅的振动。

在一个优选的实施例中(图1)，具有四个减震器C1-C4，且设置在靠近下部底座1边界的中间位置。

优选地，所述减震器为磁流变流体，顾名思义，它们能够根据施加在流体的磁场强度来改变自身的机械特性。

此外，在所述优选的实施例中，驱动器同样也有四个，为M1-M4，且设置于靠近下部底座1的转角处。

特别地，所述驱动器可为步进电机式，具有蜗杆螺旋轴，或者为齿条式，这样可以更快速且更精确地控制座椅的高度。

可以使用三个独立的加速度计A1，A2和A3，根据普通的三维单位向量来测定座椅的动力学，每个单位向量使用一个加速度计；也可以使用三维加速度计的单个元件。

优选地，上述中间系统，可以通过驱动器M1，M2，M3和M4的预设的动力学作出反应来抵抗减震器C1，C2，C3和C4的压缩。

必要时，可调节旋钮P1可以使乘客调节中心单元(定义为所述控制元件E)的某些操作参数，从而调节反应速度和座椅振动幅度。换句话说，可以通过控制振动频率变化的灵敏性来调整座椅的主动动力学行为。

更特别地，所述负载传感器获得的信息可以用于平衡中长期作用于座椅上的压力，例如从高架桥的长弯头而来的压力，这时，座椅倾向于朝弯头外部侧滑。

另一方面，所述加速度计获得的信息被中心单元E用来补偿作用于座椅的突然的短时或短频压力，用于抵消在真实情况下如崎岖或正在铺设的路面所产生的高频率的振动值。

此外，反应的控制可能是车辆速度的函数。

该系统同样具有一个过滤函数，该过滤函数确定了对于检测压力的阻尼真实反应曲线。

另一个可调节旋钮P2使司机可以调节由所述减震器磁流变流体产生的磁场强度，用于调节座椅的被动动力学行为，使其对压力的反应或多或少地变小。

所述减震器和所述驱动器是分开的，这样可以优化驱动器行为，因为座椅加上司机的重量是通过减震器行为来平衡的。驱动器唯一的作用就是动力地移动负载，从而使得系统更迅速和精确。

根据所施加的压力，不同的座椅行为如下，其中所施加的压力属于该系统可以控制的压力种类：

依垂直轴的振动：

所有的驱动器一起运作将加速度传给与所述座椅联为一体的底座2，所述加速度具有与振动加速度相反的信号，特别地，所述驱动器必须能传输达1.5m/s2的加速度。

车辆的纵向俯仰：

前部驱动器M1和M4以相同的方向运动，而该方向与后部驱动器M2和M3的运动方向相反，用于抵消在车辆减速时乘客骨盆的向前滑行，且补偿纵向加速时座椅背部的压缩；其中的加速度值例如达到0.4m/s²；

车辆的横向摇晃：

一侧的驱动器M1和M2以相同的方向运动，而该方向与另一侧驱动器M3和M4的运动方向相反，用于抵消车辆的侧面摆动和乘客骨盆的随后侧面滑行，其中该侧向加速度达到0.6m/s²。

因此，每个驱动器被独立地控制，不同控制作为效果的总和。系统同样产生一种主动的控制，因为其对由轮胎的压力程度，汽车的悬架，座舱的悬架和座椅的悬架共同造成的效果总和作出反应。

中间系统反应的动力学特征可以由商家根据座椅所放置的座舱的动力学特征而改变，和/或按照乘客自身的舒适需要来调整。调整方式可以轻易地被自动控制领域的技术人员所开发。

根据图3的模型，中间系统的动力学行为可以通过下面的二价微分方程来表示：

Mw”＝-K(w-z)-B(w’-z’)+F

其中M是悬架质量，包括座椅和司机的质量，w是悬架质量的位置(w’是一阶倒数或者速度，w”是二阶倒数或者加速度)；z是重心位置，z’是重心速度；K是相当于系统的弹簧的弹性常数，B是阻尼因子；F是驱动器的驱动力。

K和B参数表征了系统动力学行为被动类型，可通过可调节旋钮P1来调节，而F参数表征了系统动力学行为主动行为，可通过可调节旋钮P1来调节。事实上，F是一种控制力，该控制力用于抵消包括座椅和司机的系统的被动动力学运动。

图2为功能性结构图，图中展示了控制单元E与所述4个驱动器、所述4个负载传感器和所述3个加速度计A1，A2和A3之间的相互连接。另外，还展示了两个与所述可调节旋钮P1和P2相连的电位计，或者电当量。

对于本领域的技术人员来说，其它的选择以及相当于本发明的实施例都可以被设想得到，且可以不偏离本发明范围而实施。

例如，上述中间系统可以与座椅或者车身分开或联为一体。如果该系统被认为是独立的系统，就可以用于不同种类座椅，以使产品成本最低。

从上面的描述可知，本领域的技术人员可以实施本发明，而不需要更详细的结构描述。

Claims (11)

1.用于座椅，尤其是车座的可调节防震中间系统，其特征在于，包括：

上部底座(2)，与座椅联为一体；

下部底座(1)，与车辆底板联为一体；

至少三个减震器(C)，位于所述底座之间用于缓冲上部底座相对于下部底座的运动；负载传感器，对应于每个所述减震器(C)；

至少三个驱动器(M)，设置于所述底座之间；

至少一个加速度计(A)，用于测定所述座椅的动力学；

控制元件(E)，用于控制所述驱动器(M)，并抵消由所述加速度计和每个负载传感器称量所测到的座椅的振动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述减震器为四个(C1，C2，C3，和C4)，且设置在靠近下部底座(1)边界的中间位置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述减震器为磁流变流体，且乘客可以调节。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动器为四个(M1，M2，M3，和M4)，且设置于靠近下部底座(1)的转角处。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述驱动器为步进电机式，具有蜗杆螺旋轴，或者为齿条式。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述控制元件(E)适于利用所述负载传感器获得的信息来平衡在中长期作用于座椅的力，以及利用所述加速度计获得的信息来抵消短时或短频压力。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制元件(E)适用于以独立的方式控制所述驱动器，用于控制：

相应于垂直轴的座椅振动，其中所有的驱动器一同运作来把加速度传至与座椅联为一体的底座(2)，所述加速度具有与所述振动相反的信号；

车辆的纵向俯仰，其中前部驱动器(M1，M4)以相同的方向运动，而该方向与后部驱动器(M2，M3)相反，用于抵消在车辆减速时乘客骨盆的向前滑行，且补偿纵向加速时座椅背部的压缩；

车辆的横向摇晃，其中一边的驱动器(M1，M2)以相同的方向移动，而该方向与相反边的驱动器(M3，M4)相反，用于抵消车辆侧面摆动和乘客的随后侧面滑行。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，由所述控制元件(E)控制的反应动力学可被乘客调节。

9.一种座椅，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的系统。

10.根据权利要求9所述的座椅，其特征在于，所述系统位于下部，与所述座椅或者外部联为一体。

11.一种交通工具，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的系统。