CN101985289A - 用于车辆中以调节悬架特性的弹性系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆以调节悬挂特性的弹性系统(101，201，301，401，501，601)，包括：用于提供弹力的至少一个弹性元件(130，230，330，430，530，630)；用于吸收作用力的上和下设置区(102，202，502和104，204，504)；设置在上和下设置区(102，202，502和104，204，504)之间的剪式支架(106，206，306，406，506，606)，用于连接弹性元件(130，230，330，430，530，630)和作用于其中一个设置区(102，202，502，104，204，504)上的至少一个作用力。根据本发明，所述弹性元件(130，230，330，430，530，630)与一偏转机构(128，228，328，428，528，628)连接以影响所述弹力，并且在所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)和所述剪式支架(106，206，306，406，506，606)的一支段(108，208，308，408，110，210，510)之间创建有活动连接以传递作用力。

Description

用于车辆中以调节悬架特性的弹性系统
技术领域
本发明涉及用于车辆的弹性系统，更具体地说，涉及用于车辆座椅和/或驾驶室的弹性系统。
背景技术
现有的弹性系统，特别是用于车辆座椅的弹性系统，具有各种各样的形式。例如，通常在两个悬挂部件之间，即实际车辆座椅安装所在的下部部件和上部部件之间，设置一气弹簧，并还安装有气动阻尼器以吸收来自上方驾驶员和来自下方底盘所产生的振动。这样的弹性系统需要对气弹簧和阻尼器进行复杂的控制，因而需要花费大量的成本和时间来生产和维护。
这样的弹性系统还具有如下的缺点：用了一段时间之后就需要进行修理，并且针对可应用的场合需要更换气弹簧和/或阻尼器。此外，现有技术中的弹性系统的调节通常都非常复杂。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提出一种不仅能够经济地生产而且只需要很少时间来维护、且结构简单的用于车辆的弹性系统，而且这种弹性系统比现有技术中已知的弹性系统更易于操控。
本发明为解决其技术问题所采用的一个技术方案是，提出一种用于车辆以调节悬架特性的弹性系统，设有至少一个弹性元件以用于提供弹力，其中在用于吸收作用力的上设置区和下设置区之间设有一剪式支架，以将所述弹性元件与作用于其中一个设置区上的至少一个作用力连接。根据本发明，所述弹性元件与一偏转机构连接以影响所述弹力，并且在所述偏转机构和所述剪式支架的一个支段之间可创建活动连接以传递作用力。
这一技术方案因其制造简单便宜且易于操作而比现有技术中的装置更具有优势。
由于可在偏转机构和剪式支架的至少一个支段之间创建活动连接来传递作用力，弹性元件所产生的弹力的不同方向可依据剪式支架的支段的瞬时位置来设置。由于弹性元件的第一端和偏转机构在连接点处连接在一起，并且例如偏转机构是一杠杆，其另一端连接至支段上的轴，偏转机构依赖于剪式支架的支段的瞬时高度设置所产生的不同偏转位置，将使弹力方向不同，带来不同的悬挂特性。因此，不管使用座椅的驾驶员的体重如何，都会获得最优的减震效果。
弹性元件和偏转机构之间的连接，在偏转机构发生偏转的情况下，使得作用力施加于弹性元件，反之亦然。此外，连接点被设置成远离偏转机构的旋转轴一预定距离。这样设计的好处是，尽管连接点一样，但是依据偏转机构的位置，可产生不同的力矩或杠杆比。由于有效的杠杆取决于弹力的方向，并进而取决于偏转机构的瞬时偏转。垂直于弹力方向并通过偏转机构的旋转轴的直线，给出了有效的杠杆臂和有效的转矩。
优选地，偏转机构和剪式支架的支段的延长线或路径之间的夹角，是固定设置的，而不管偏转机构的瞬时偏转角度如何。这意味着，若支段处于比较扁平的位置，即驾驶员的座椅被设置在较低的位置时，该偏转机构被偏转的程度没有在驾驶员座椅被设置在较高位置时厉害，并且因此，支段朝水平方向倾斜得厉害些，因而偏转机构具有较大的偏转。
优选地，所述活动连接位于离至少一个设置区一定距离处。
本发明的优选实施例中，剪式支架的支段的第一旋转点和设置区的平面之间具有第一距离，该第一距离大于剪式支架的支段的另一旋转点到对应设置区的平面之间的第二距离。这一实施例是有好处的，因为这一实施例因剪式支架的支段和各个安装件之间在不同平面上的连接而产生了不同的距离。这至少部分地在例如上设置区和下设置区之间产生振动分离。
在本发明的装置用于车辆座椅的应用中，上设置区对应于上座椅区，下设置区对应于下座椅区。下设置区或下座椅区连接至车辆，上设置区或上座椅区可相对于车辆至少在对应于座椅高度方向的竖直方向上移动。
当所述弹性系统被设置或使用于车辆驾驶室和车辆或车架之间时，所述弹性系统还与车辆连接。在这样的实施例中，驾驶室可在车辆高度方向上相对于车架或车辆发生移位。
其它各种组合结构也是可以想见的，其中，驾驶室可以在高度方向上移动，等等，或者，在驾驶室内，安装有弹性系统的座椅也可以在车辆高度方向上移动。
还可以想见的是，偏转机构和弹性元件的连接方式，使得连接点可以在偏转机构上变化，并且也可以根据需要固定在任何一个位置。连接点越靠近相应的设置区，由弹性元件针对相同的弹力传递给剪式支架的可能的力矩就越大。
在本发明的进一步优选实施例中，在第一工作状态，偏转机构的偏转使得剪式支架偏转。这样是有好处的，因为剪式支架能够通过偏转机构的偏转来改变。还可想见的是，偏转机构被剪式支架的偏转所偏转。
在本发明的进一步优选实施例中，剪式支架的至少一个支段具有第一节和和二节，且第一节短于该支段的第二节。这样是有好处的，因为基于不同的谐振部分，来自各支段部分的振动会有可能产生至少部分地振动分离。此外，这样的设置会因不同安装件上的不同杠杆比而产生不同的作用力。这是有好处的，因为依据弹力系统的排列，对于施加作用力给弹性元件的情况，可提供预期的或所需的作用力。
在本发明的进一步优选实施例中，在剪式支架的偏转上，连接点的最大偏转优选小于剪式支架的支段的第一节的最大偏转，并且特别优选的是，连接点的最大偏转小于剪式支架的支段的第二节的最大偏转。这是有利的，因为尽管整个系统发生相对大的偏转，弹性元件产生充分小的偏转是可能的。因此，可以例如提供相对比较小或短的弹性元件。本文中的术语“偏转”指的是剪式支架的支段上第一节或第二节或连接点中在角速度方面移动最快的那部分所覆盖的最大行程。
在本发明的进一步优选实施例中，在第一工作状态，偏转机构与剪式支架连接并相对锁定。这一实施例的好处在于，在这种配置中，弹性元件的弹力可以通过偏转机构传递给剪式支架，反之亦然。还可以想见的另一实施例中，偏转机构和剪式支架被形成为一体，这种情况下虽然不可能对弹力进行调节，但是可以实现低制造成本。这种情况下所使用的用语“一体”还包括各部件彼此之间不可拆卸地连接，即通过焊接连接各部件。
在本发明的进一步优选实施例中，锁定状态下，剪式支架的支段和由偏转机构与剪式支架的该支段相接触之处的安装点与所述连接点所定义的直线之间具有固定的夹角。
这一实施例的好处在于，锁定状态下该直线和剪式支架之间的夹角不会被改变，因此在第一工作状态下不会发生不想要的弹力调节。
在本发明的进一步优选实施例中，在第二工作状态下，偏转机构可相对于剪式支架从第一锁定位置移动到第二锁定位置。这样的好处在于，改变偏转机构的位置能够改变或调节弹力。偏转机构的位置可相对于杆状件进行设置和/或是固定的或锁定的。此外还可以想见和有利的是，对于恒定的杠杆比，即施加的弹力和力矩作用点之间的距离恒定，弹力的改变是可能的。
在本发明的进一步优选实施例中，偏转机构和杆状件连接，其中该杆状件可设计为固体材料制成的杆和板，中空，具有任意横截面，例如圆形、矩形、多边形等等。该杆状件进一步与一组件可转动地连接，该组件也与剪式支架的支段可转动地连接。
这一实施例的好处在于，由于杠杆比的出现，剪式支架在高度方向上的偏转再次成为可能，其比弹性元件的偏转还大。
此外的好处在于，因为上述的结构设置，杆状件、偏转机构和剪式支架的支段之间存在连接。与剪式支架可转动地连接的另一组件使得在这些部件之间可进行交互作用而不会在系统中产生压力。优选地该另一组件也与杆状件可转动地连接。然而此处可以想见的是，在第一工作状态下，偏转机构相对于杆状件固定，即杆状件的移动致使偏转机构发生偏转，反之亦然。偏转机构在第二工作状态下也优选相对于杆状件可移动，即可从第一固定或锁定位置移动到另一固定或锁定位置。在进一步的实施例中，偏转机构和杆状件被形成为一体，其中用语“一体”也应理解为前述的不可拆卸。
在根据本发明的进一步优选实施例中，所述杆状件和偏转机构被设置成可绕一轴旋转。该轴与剪式支架的至少一个支段旋转所绕的任何其它轴间隔开。这样的好处在于，偏转机构不会直接作用于或设置在剪式支架的支段上，而是通过了杆状件，对于施力或受力的情况，剪式支架的相应支段可以处于任意位置。由于杆状件和弹性元件有一定长度，因此各种不同的作用力和杠杆条件都是可以实现的。
在本发明的进一步优选实施例中，弹性元件的第二端设置在剪式支架的一支段、上设置区或下设置区或车架上。这样的好处在于，基于上设置区在高度方向上的移位，弹性元件也可完全在高度方向上运动，或者弹性元件可仅在其长度上发生偏转并绕其第二端连接点处的轴旋转。
在本发明的进一步优选实施例中，弹性元件优选水平设置在剪式支架的支段之间。这样的好处在于，弹性元件的设置得到保护，即例如由车辆座椅的上部分所环绕或包围。此处弹性元件可优选设计成气弹簧、塑胶弹簧、橡胶弹簧、金属弹簧例如卷簧、扭簧、支架弹簧或这些或其它各种弹性元件的组合。
在本发明的进一步优选实施例中，偏转机构可通过手动方式、机械方式、电动方式、气动方式或液压方式操作和/或固定或锁定。这样的好处在于，可为锁定和操作提供合适的操作模式或合适的操作模式组合，即，偏转机构的位置的改变取决于该装置的使用方式、舒适度要求和可用的供能系统。
在本发明的进一步优选实施例中，偏转机构形成为在至少某些部分为板状，和/或优选在某些部分为棒状，特别优选为杆状。这样的好处是，板状和/或棒状和杆状的结构简单、精确且生产成本低。
本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细节，将在以下的描述和附图中进行详细介绍。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是第一种配置中其上设有偏转机构的剪式支架的伸展状态示意图；
图2是剪式支架和同样设置在剪式支架上且与剪式支架具有相同角度的偏转机构的缩回状态示意图；
图3是另一种配置中其上设有偏转机构的剪式支架的伸展状态示意图；
图4是与图2比较的另一配置中的偏转机构的示意图；
图5是剪式支架和与剪式支架间隔一定距离安装的偏转机构的示意图；
图6是图5所示的装置在另一配置中的示意图；
图7是根据本发明的装置的力-行程曲线图。
附图标记清单：
101，201，301，401，501，601   弹性系统
102，202，502                  上设置区
104，204，504，604             下设置区
106，206，306，406，506，606   剪式支架
108，208，308，408             剪式支架的第一支段
110，210，510，610             剪式支架的第二支段
111                            中轴
112                            支段的第一节
114                            支段的第二节
116，216                       第一轴
117，217                       下部平面支座/滚轴支座
118，218                       第二轴
119，219                       上部平面支座/滚轴支座
120，520，620                  第三轴/第二旋转点/应用点
122，522，622                  下部旋转支座
124，224，324，424，524，624   第四轴/第一旋转点/应用点
126，226，326，426，526，626   上部旋转支座
128，228，328，428，528，628   偏转机构/杠杆
130，230，330，430，530，630   弹性元件
132，232，332，432，532        连接点
134，534    弹性元件的第二端
536，636    第五轴
537         偏转机构的支座
538，638    杆状件
540，640    第六轴
542，642    另一组件
544，644    第七轴
546，646    另一支座
548，648    弹性元件的固定座
700，702    曲线
701，703    弹力
704         不同夹角
具体实施方式
图1示出了车辆座椅或车辆驾驶室的下部分的示意图，其中弹性系统101被设置成可在竖直方向上摆动。弹性系统101具有上设置区102和下设置区104，两者通过剪式支架106连接在一起。剪式支架106包括第一支段108和第二支段110，两者通过中轴111连接在一起。
如图1所示，第一支段108具有第一节112和第二节114，第一节112长于第二节114。然而，还可以想得到的是，第二节114长于第一节112，或者第一节112和第二节114具有相同的长度。
第一支段108具有可在x方向上移动的第一轴116。可以想得到的是，在第一轴116上设有轮子，其可移动的安装在下部支座117内，或者，第一轴116上可设有一滑动件，其可滑动地安装在下部支座117内。例如，第二轴118和上部支座119也可对应于第一轴116和下部支座117同样设置。
第二支段110紧接于支座119安装，并可绕设置在下设置区104上的下部旋转支座122内的第三轴120旋转。上设置区102内的第一支段108绕上部旋转支座126内提供的第四轴124安装。上部旋转支座126在高度方向h上设置得比下部旋转支座122长，从而第四轴124到上设置区102的平面的间隔距离要比第二轴118远。此外，偏转机构128绕第四轴124可旋转安装，并可从相对于第一支段108的第一固定位置移动到相对于第一支段108的第二固定位置。
在图1中示为杠杆的偏转机构128上，在连接点132处安装有弹性元件130。弹性元件130的第二端134如图1所示连接至剪式支架106的第二支段110，其中，弹性元件130的第二端134还可连接至上设置区102。弹性元件130的第二端134优选可转动的安装，然而可以想得到的是，弹性元件130的第二端134还可夹紧固定。
图2示出了处于最小或压缩高度位置的弹性系统201。在此位置，上设置区202在物理位置上非常靠近下设置区204。因而与图1所示的剪式支架106相比，剪式支架206在高度方向h上几乎没有伸展，但在x方向上伸展开。由于装置206相对于图1所示在位置上发生了改变，剪式支架206的第一支段208和偏转机构228可绕第四轴转动一恒定角度，从而使得弹性元件230在x方向上发生偏转(伸展)。
图3示出了根据图1所示的位置的剪式支架306，其中剪式支架306的第一支段308和偏转机构328之间的角度相对于图1所示的位置发生了改变，即，更加的尖锐。这样的话，偏转机构328绕第四轴324旋转，使得弹性元件330与偏转机构328连接处的连接点332致使弹性元件330压缩或伸展。
图3和图4示出了车辆座椅因偏转机构相对于剪式支架的支段的不同偏转而产生的不同高度位置。例如，可以故意改变车辆座椅下部的偏转机构328的位置，如图4所示，以实现偏转机构428与剪式支架的支段408之间的不同夹角α。这样的效果在于，弹性元件430受到较强的作用力，从而达到更大的车辆座椅减震效果。
图4示出了较低高度配置中的弹性系统401。与图2所示的相比，杠杆428绕轴424转动，使得剪式支架406的第一支段408和偏转机构428之间的夹角更大。正因为第一支段408和偏转机构428之间的这一较大夹角，弹性元件430比图2所示的弹性元件230偏转得更厉害，因而图4所示的弹性元件430施加的作用力与图2所示的弹性元件230不同。
图5示出另一实施例的弹性系统501，其中在下设置区504安装有下部旋转支座522，剪式支架506安装在该下部旋转支座522中且仅能转动。上部旋转支座526和图4中一样，在高度方向h上比例如下部旋转支座522长。但是可以想见的是，上部旋转支座526可以和下部旋转支座522具有相同的长度。此外还可以想见的是，下部旋转支座522形成得比上部旋转支座526长。
偏转机构528上的连接点532处设置有弹性元件530。弹性元件530进一步具有第二端534，该第二端534优选可转动地安装在弹性元件530的固定座548中。弹性元件530的固定座548进一步位于与下设置区504连接的另一支座546内。与其它支座的设置相比，该另一支座546沿水平方向设置。但是可以想见的是，该又一支座546也可沿竖直方向设置，而其他支座也相应地可以沿水平方向设置。
偏转机构528可绕偏转机构的支座537所提供的第五轴536旋转。第五轴536上还可转动设置有杆状件538。偏转机构528和杆状件538彼此可以活动连接，即两者之间的夹角可以改变。还可以想见的是，杆状件538和偏转机构528之间的夹角可以是固定的，因为偏转机构528还可与杆状件548不可拆卸地连接。
杆状件538上设置有第六轴540，另一组件542可绕该第六轴540旋转，并且该另一组件542还通过第七轴544与第二支段510可转动连接。通过上设置区502或下设置区504施加于弹性系统501的作用力，引起上设置区502和下设置区504之间的距离发生改变，同时导致弹性元件530的长度发生改变，反之亦然。
图6示出了与图5相比高度h发生改变的弹性系统601，很显然弹性元件630的长度发生了改变。从图6与图5的比较还可以清楚的看出，与第二支段610成直角且进入第五轴636的中心的假象或理论直线，比图5中的情况要长。此外，图6中与第二支段610成直角且伸入第六轴640的中心的设置或理论直线，比图5中的情况要短。
图7示出了使用具有根据本发明的弹性系统的车辆座椅时针对不同体重的驾驶员的力-行程曲线图。纵坐标表示弹性系统的弹力，横坐标表示弹性系统在高度方向上的相关行程。低体重的驾驶员产生曲线700，具有相对于相关振动行程的负载弹力701。这样的体重较轻的驾驶员所感受到的减震效果和体重较重的驾驶员一样，体重较重的驾驶员的力-行程曲线标识为702，具有关联的弹力703。
由于弹性元件的不同偏转(这由随剪式支架的瞬时位置改变而处于不同位置的偏转机构来实现)，获得不同的弹力，标识为701和703，其是驾驶员体重的函数。弹性系统及相关座椅所受压力较强时，将产生较强的反向弹力，如标号703所示。相反，较弱的拉伸/受压将产生较弱的反向弹力701。
弹性曲线700和702具有不同的倾斜度，其是驾驶员体重和所产生的反向弹力的函数，其中，该倾斜度设置为到水平线的不同夹角704。将角度Cs大小和驾驶员体重m应用于振动频率方程
Figure BSA00000192114000101
便可根据该方程得出驾驶员体重和倾斜度的角度偏转之间的相互关系。这表明，针对体重较轻和体重较重的的驾驶员均可能获得很好的减震效果。
本专利申请中所公开的所有特征都被要求为对于本发明来说是必需的，这些特征单独地或相结合均相对于现有技术具有新颖性。

Claims (17)

1.一种用于车辆以调节悬挂特性的弹性系统(101，201，301，401，501，601)，包括：
用于提供弹力的至少一个弹性元件(130，230，330，430，530，630)；
用于吸收作用力的上设置区(102，202，502)和下设置区(104，204，504)；
设置在上设置区和下设置区之间的剪式支架(106，206，306，406，506，606)，用于连接弹性元件和作用于其中一个设置区上的至少一个作用力；
其特征在于，所述弹性元件与一偏转机构(128，228，328，428，528，628)连接以影响所述弹力，并且在所述偏转机构和剪式支架的一支段(108，208，308，408，110，210，510)之间创建有活动连接以传递作用力。
2.根据权利要求1所述的弹性系统，其特征在于，所述弹性元件(130，230，330，430，530，630)的第一端和所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)在连接点(132，232，332，432，532)处连接在一起，且所述连接点与所述偏转机构的轴(124，224，324，424，536，636)间隔预定距离。
3.根据权利要求2所述的弹性系统，其特征在于，作为所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)的瞬时位置的函数，不同长度的有效杠杆长度可依据弹性元件的弹力的瞬时方向作用于偏转机构的所述轴(124，224，324，424，536，636)和所述连接点(132，232，332，432，532)之间。
4.根据前述任一权利要求所述的弹性系统，其特征在于，在第一工作状态下，所述剪式支架的偏转导致所述偏转机构的偏转。
5.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，所述活动连接位于远离一个设置区一定距离处。
6.根据权利要求5所述的弹性系统，其特征在于，所述剪式支架(106，206，306，406，506，606)的一支段(108，208，308，408)的第一旋转点(124，224，324，424，524，624)和一设置区(102，202，502)的平面之间的距离，大于所述剪式支架的一支段(108，110，210，510)的另一旋转点(120，620)到相对设置区(104，204，504)的平面的距离。
7.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，所述剪式支架(106，206，306，406，506，606)的至少一个支段(108，208，308，408)具有比所述支段的第二节(114)长的第一节(112)。
8.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，在所述剪式支架(106，206，306，406，506，606)的偏转上，所述连接点(132，232，332，432，532)的最大偏转优选小于所述剪式支架的支段(108，208，308，408)的所述第一节(112)的最大偏转，并且特别优选所述连接点(132，232，332，432，532)的最大偏转优选小于所述剪式支架的支段(108，208，308，408)的所述第二节(114)的最大偏转。
9.根据前述任一权利要求所述的弹性系统，其特征在于，在第一工作状态下，所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)与所述剪式支架(106，206，306，406，506，606)连接并相对锁定。
10.根据权利要求9所述的弹性系统，其特征在于，在锁定状态下，所述剪式支架(106，206，306，406，506，606)的支段(108，208，308，408)和由所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)与剪式支架的该支段相接触之处的安装点(124，224，324，424，524，530，630)与所述连接点(132，232，332，432，532)所定义的直线之间是具有固定的夹角。
11.根据权利要求9或10所述的弹性系统，其特征在于，在第二工作状态下，所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)可相对于剪式支架(106，206，306，406，506，606)从第一锁定位置移动到第二锁定位置。
12.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，所述偏转机构(528，628)和一杆状件(538，638)连接，所述杆状件与另一组件(542，642)可转动地连接，该另一组件也与剪式支架(506，606)的支段(510，610)可转动地连接。
13.根据权利要求12所述的弹性系统，其特征在于，所述杆状件(538，638)和所述偏转机构(528，628)被设置成可绕一轴(536，636)旋转，该轴与剪式支架(106，506，606)的至少一个支段(510)旋转所绕的每一个轴(520，620，524，624)间隔开。
14.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，所述弹性元件(130，230，330，430，530，630)的第二端(134，534)设置在剪式支架(106，206，306，406，506，606)的一支段(110，210，510)、上设置区(102，202，5020或下设置区(104，204，504)或车架上。
15.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，所述弹性元件(130，230，330，430，530，630)优选水平设置在剪式支架(106，206，306，406，506，606)的支段(108，208，308，408，110，210，510)之间。
16.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)可通过手动方式、机械方式、电动方式、气动方式或液压方式起动和/或锁定。
17.根据前述至少一个权利要求所述的弹性系统，其特征在于，所述偏转机构(128，228，328，428，528，628)形成为在至少某些部分为板状，和/或优选在某些部分为棒状，特别优选为杆状。
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