CN102431476A - 一种车辆座椅非线性减震悬架 - Google Patents

Abstract

一种车辆座椅非线性减震悬架，在座椅面板下端面和下底板上端面分别设有两个对称的滑道，剪杆Ⅰ一端与座椅面板铰接，另一端与设在下底板上端面滑道内的滑杆Ⅰ连接，剪杆Ⅱ一端与下底板铰接，另一端与设在座椅面板下端面滑道内的滑杆Ⅱ连接，导向支撑轮设置在下底板的上端面，减震支撑杆的一端与减震曲面板的上端面固定连接，另一端通过转轴与剪杆Ⅰ的上端连接，减震曲面板的下端面为内凹的曲面，减震曲面板的下端面压在导向支撑轮上，在转轴上设有扭簧，扭簧的一端与剪杆Ⅰ连接，另一端与减震支撑杆连接。悬架结构简单、调整方便、车辆的隔振能力平均提高40％以上，且车速越高提高幅度越大。

Description

一种车辆座椅非线性减震悬架

技术领域

本发明涉及一种车辆驾驶员座椅的减震装置，具体的说是一种车辆座椅非线性减震悬架。

背景技术

车辆行驶时，受轮胎与地面间作用力的激励而产生强烈的冲击与振动，研究表明，驾驶员长期处于低频、大振幅的振动环境里，肌肉和神经紧张，心肺活动加剧，胃肠不适，久而久之，出现明显的生理退变和职业病，如脊锥增生、畸形和劳损，神经衰弱，视力下降，关节疼痛，肠胃出血等。近几十年来，与乘员健康有关的乘坐振动研究一直倍受重视。

车辆乘坐振动的大小取决于其轮胎、悬架和座椅的结构和参数。改善轮胎和悬架参数可提高乘坐舒适性，但同时会影响操纵稳定性、制动性、承载量等性能。因此，采用合适的座椅悬架是改善乘坐条件最简易和行之有效的方法。

座椅悬架按弹性特性可分为线性和非线性两种。线性悬架的刚度受到行程的限制，通常不能过低，其固有频率往往难以避开驾驶室底板谱的峰值频率，因此，隔振能力受到限制。非线性座椅悬架在静平衡位置附近的等效固有频率可避开底板谱的峰值频率，又远离人体的振动敏感频段（4-8HZ），可获得较高的隔振能力，且制造成本增加不多，因此正越来越多地受到研究、制造单位的重视。非线性悬架座椅可在整机一阶固频较低的汽车、拖拉机、农用运输车、工程机械等车辆上推广应用，对改善劳动条件、提高车辆在国内、国际市场上的竞争力发挥积极的作用。

国外车辆座椅一般由专业厂生产，有稳定的开发队伍，比较典型的座椅公司有德国的GRAMMER公司、英国的BOSTRUM公司，其产品在欧美市场的占有率在50%以上。专业公司生产多种结构和档次的座椅产品，满足不同行业（飞机、汽车、拖拉机、火车、甚至办公用椅）的需求。近年来，各种带有线性悬架和非线性悬架的座椅产品相继出现在中型、重型货车和大型客车上，有源悬架座椅也开始出现在高档车辆上，极大地改善了车辆的乘坐舒适性。国产拖拉机、工程机械上较多地采用了线性悬架座椅，汽车行业多为无悬架座椅，一些较高档的座椅也大都是仿制国外的线性悬架座椅，如西安华泰座椅厂仿制的斯泰尔座椅。国产座椅生产厂一般规模较小，基本无开发能力，座椅产品大都结构尺寸不合理，调节机构不全，座椅的动态舒适性超标，座椅的静态舒适性也较差。因此，开发研制国产汽车的悬架座椅（特别是开发带有非线性悬架的座椅产品）、优化座面和靠背的结构参数，对提高国产汽车的乘座舒适性具有十分重要的意义。

近年来，为提高车辆的乘坐舒适性，拖拉机、工程机械、汽车行业均制定了振动的评价标准，规定了明确的评价指标及限值，开发高性能的减振座椅势在必行。从国内的技术水平及市场承受能力来看，非线性悬架座椅将是今后一段时期的开发重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车辆座椅非线性减震悬架，该悬架结构简单、调整方便，能够提高车辆座椅的隔振能力。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种车辆座椅非线性减震悬架，包括座椅面板、下底板、剪杆Ⅰ和剪杆Ⅱ，在座椅面板的下端面和下底板的上端面分别设有两个对称的滑道，剪杆Ⅰ一端与座椅面板铰接，另一端与设在下底板上端面滑道内的滑杆Ⅰ连接，剪杆Ⅱ一端与下底板铰接，另一端与设在座椅面板下端面滑道内的滑杆Ⅱ连接，还设有减震支撑杆、减震曲面板和导向支撑轮，导向支撑轮设置在下底板的上端面，减震支撑杆的一端与减震曲面板的上端面固定连接，另一端通过转轴与剪杆Ⅰ的上端连接，减震曲面板的下端面为内凹的曲面，减震曲面板的下端面压在导向支撑轮上，在转轴上设有扭簧，扭簧的一端与剪杆Ⅰ连接，另一端与减震支撑杆连接。

所述的减震曲面板，其下端面为非线性曲面。

所述的减震曲面板，其下端面中部的曲率大于两端的曲率，并且减震曲面板朝向转轴的一端的曲率小于另一端的曲率。

所述的座椅面板上设有靠背。

本发明提出确定车辆理想非线性弹性特性。根据隔振理论，分析车辆在常用车速、满负荷工作时实测的底板谱，得到理想的非线性弹性特性曲线。然后，采用由线性弹性元件与减震曲面板的曲面相结合实现给定的非线性弹性特性。给定非线性弹性特性及其它构件的几何参数，借助于计算机反求出曲面板的形状，从而保证给定的非线性特性。

本发明的有益效果是：采用线性弹性元件与非线性曲面相结合实现了非线性弹性特性。悬架结构简单、调整方便、重量轻、造价低廉，是一种值得在各种货车、工程机械及拖拉机上推广的座椅悬架。通过道路平顺性对比试验证明，采用本座椅悬架后，车辆的隔振能力平均提高40％以上，且车速越高提高幅度越大。

附图说明

图1是座椅悬架理想的非线性刚度曲线图；

图2是本发明的结构示意图；

    图3是本发明减震支撑杆和减震曲面板的运动方式示意图。

 图中标记：1、座椅面板，2、下底板，3、剪杆Ⅰ，4、剪杆Ⅱ，5、滑道，6、滑杆Ⅰ，7、滑杆Ⅱ，8、减震支撑杆，9、减震曲面板，10、导向支撑轮，11、转轴，12、扭簧，13、靠背。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案进行详细说明。

由已知车型驾驶室底板谱的统计特性出发，以座椅面板响应的加权加速度均方根值为目标函数，采用随机方向法优化座椅悬架参数，得到理想的非线性弹性特性，如图1所示。

本发明车辆座椅非线性减震悬架的结构如图2所示，减震悬架包括座椅面板1、下底板2、剪杆Ⅰ3和剪杆Ⅱ4，在座椅面板1的下端面和下底板2的上端面分别设有两个对称的滑道5，剪杆Ⅰ3一端与座椅面板1铰接，另一端与设在下底板2上端面滑道内的滑杆Ⅰ6连接，剪杆Ⅱ4一端与下底板2铰接，另一端与设在座椅面板1下端面滑道内的滑杆Ⅱ7连接。剪杆Ⅰ3和剪杆Ⅱ4构成剪式导向机构，剪杆Ⅰ3和剪杆Ⅱ4的一端可以分别通过滑杆Ⅰ6和滑杆Ⅱ7在对应的滑道内滑动，可较好的保证座椅面只作垂直运动。

减震悬架还设有减震支撑杆8、减震曲面板9和导向支撑轮10，导向支撑轮10设置在下底板2的上端面，减震支撑杆8的一端与减震曲面板9的上端面固定连接，另一端通过转轴11与剪杆Ⅰ3的上端连接，减震曲面板9的下端面为内凹的曲面，减震曲面板9的下端面压在导向支撑轮10上。减震悬架的弹性元件为扭簧12，扭簧12设置在转轴11上，扭簧12的一端与剪杆Ⅰ3连接，另一端与减震支撑杆8连接。

假设座椅悬架下底板2与地面固连，在座椅悬架受力运动时固定不动，当外力引起座椅面板1和下底板2相对运动时，扭簧12受扭，减震曲面板9在导向支撑轮10上滑动，减震曲面板9的形状决定了扭簧12的受扭角度，亦即决定了座椅悬架的弹性特性。图3是减震支撑杆和减震曲面板在震动时的运动方式示意图。本发明采用导向支撑轮10支撑减震曲面板9的减震方式，在座椅面板1运动过程中，减震曲面板9随减震支撑杆8的转动而发生角度变化，座椅悬架在升降的不同阶段的弹性特性，从而提高减震效果。

所述的减震曲面板9，其下端面为非线性曲面。减震曲面板9下端面中部的曲率大于两端的曲率，并且减震曲面板9朝向转轴的一端的曲率小于另一端的曲率。这样的曲面设计能进一步提高座椅悬架的减震效果。

所述的座椅面板1上设有靠背13。该座椅悬架不带阻尼机构，这样悬架结构简单、成本低、工作可靠性高。

Claims (4)

1.一种车辆座椅非线性减震悬架，包括座椅面板（1）、下底板（2）、剪杆Ⅰ（3）和剪杆Ⅱ（4），在座椅面板（1）的下端面和下底板（2）的上端面分别设有两个对称的滑道（5），剪杆Ⅰ（3）一端与座椅面板（1）铰接，另一端与设在下底板（2）上端面滑道内的滑杆Ⅰ（6）连接，剪杆Ⅱ（4）一端与下底板（2）铰接，另一端与设在座椅面板（1）下端面滑道内的滑杆Ⅱ（7）连接，其特征在于：还设有减震支撑杆（8）、减震曲面板（9）和导向支撑轮（10），导向支撑轮（10）设置在下底板（2）的上端面，减震支撑杆（8）的一端与减震曲面板（9）的上端面固定连接，另一端通过转轴（11）与剪杆Ⅰ（3）的上端连接，减震曲面板（9）的下端面为内凹的曲面，减震曲面板（9）的下端面压在导向支撑轮（10）上，在转轴（11）上设有扭簧（12），扭簧（12）的一端与剪杆Ⅰ（3）连接，另一端与减震支撑杆（8）连接。

2.如权利要求1所述的一种车辆座椅非线性减震悬架，其特征在于：所述的减震曲面板（9），其下端面为非线性曲面。

3.如权利要求1所述的一种车辆座椅非线性减震悬架，其特征在于：所述的减震曲面板（9），其下端面中部的曲率大于两端的曲率，并且减震曲面板（9）朝向转轴的一端的曲率小于另一端的曲率。

4.如权利要求1所述的一种车辆座椅非线性减震悬架，其特征在于：所述的座椅面板（1）上设有靠背（13）。

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