CN102654171A - 用于减振的装有弹簧的振动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于减振的装有弹簧的振动系统，带有第一装有弹簧的部件(1；40；61；80)和第二装有弹簧的部件(2；42；62；82)；其中所述第一装有弹簧的部件(1；40；61；80)和所述第二装有弹簧的部件(2；42；62；82)可以沿至少一个振动方向(6，66)相对于彼此摆动，且所述装有弹簧的部件(2；62)中的至少一个在振动动作时可以受回弹力的作用，其中，控制单元布置有至少一个行程联动机构(10，13，17；50，51；70；90，91)，与所述装有弹簧的部件(2；62；80，81；40，41)中的至少一个连接，且行程联动机构中可移动地布置有与产生所述回弹力的弹簧单元(7；67)和/或所述另一装有弹簧的部件(42；82)连接的引导单元(9；69；52a，52b；92a，92b)。

Description

用于减振的装有弹簧的振动系统

本申请是申请日为2009年10月23日、申请号为2009102099398、发明名称为“用于减振的装有弹簧的振动系统”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于减振的装有弹簧的振动系统，其带有第一装有弹簧的部件和第二装有弹簧的部件，其中，第一装有弹簧的部件和第二装有弹簧的部件可以沿至少一个振动方向相对于彼此摆动，且装有弹簧的部件中的至少一个可以在振动动作时受回弹力(return force)的影响。

背景技术

已经以多种方式知道装有弹簧的振动系统，尤其是用于车辆座椅的装有弹簧的振动系统。例如，非常普遍地，气弹簧和气体阻尼单元布置在两个装有弹簧的部件之间(也就是下部件和上部件之间)，而现实存在的车辆座椅安装在下部件和上部件上，从而将振动动作衰减殆尽，振动动作既可从上方由驾驶员引起，也可从下方由车辆底盘引起。这样的装有弹簧的振动系统需要对气弹簧和阻尼器进行复杂的控制，并因此制造和保养耗资费时。

公知的这种装有弹簧的振动系统还有这样的缺点：一段时间后需要维修，并必须更换适当的气弹簧和/或阻尼器。

发明内容

因此，本发明基于提供用于减振的装有弹簧的振动系统的目的，其不但制造成本低，而且维修不费时和构造简单。

本发明的核心概念在于，用于减振的装有弹簧的振动系统，带有第一装有弹簧的部件和第二装有弹簧的部件，其中第一装有弹簧的部件和第二装有弹簧的部件可以沿至少一个振动方向相对于彼此摆动，且装有弹簧的部件中的至少一个可以在振动动作时受回弹力的作用，控制单元布置有至少一个行程联动机构(travel linkage)，与装有弹簧的部件中的至少一个连接，其中，行程联动机构中可移动地布置有与产生回弹力的弹簧单元和/或另一装有弹簧的部件连接的引导单元。这里，行程联动机构可以有不同的联动机构形式。通过行程联动机构的联动机构形式的适当的设计，根据装有弹簧的振动系统的振动方向，有利的是，不仅可以根据装有弹簧的振动系统的瞬时载荷在振动动作中实现振动的减少，尤其是来自引入装有弹簧的振动系统的脉冲式振动(pulse)的减少，还可以在诸如车辆座椅上坐有驾驶员的情况下实现体重适应。因此，作为行程联动机构的联动机构形式的函数，获得与引入产生振动的力不同的反力，其中行程联动机构自动地纵向地在振动动作下发生行程(travel)。

行程联动机构可以例如形成为与振动方向关联的曲线状。这里，以引导栓的形式的引导单元在曲线状的行程联动机构内侧运动，行程联动机构例如在盘或其类似构件内构成狭槽或凹槽。引导栓本身与产生回弹力的弹簧单元连接，其中弹簧单元可以附接在装有弹簧的部件中的一个上的固定位置，其同时包含或连接到曲线状行程联动机构。

有利的是，可以布置另一行程联动机构，其这样形成：在向前振动动作时，其具有大致线性的第一过程区段和相对于第一过程区段以第一梯度(gradient)值上升的第二过程区段。更为优选地，这样的行程联动机构，对于从向前振动动作到向后动作的过渡，行程联动机构具有下降的第三过程区段，其作为第二梯度值的梯度值大于第一梯度值。

该行程联动机构也可以这样，对于向后振动动作，行程联动机构具有大致线性的第四过程区段和相对于第四过程区段以第一梯度值下降的第五过程区段。对于从向后振动动作到向前振动动作的过渡，行程联动机构优选具有上升的第六过程区段，其梯度值对应第二梯度值。以该方式布置的另一行程联动机构布置允许提供另一引导单元，该另一引导单元沿预定的联动机构路径沿单独的过程区段的预定方向在其中运动，该运动是整个系统的瞬时振动行程的函数，有序地与形成为曲线状的第一行程联动机构相互作用，通过引导单元连接在一起，因目标的行程联动机构引导，以获得一定程度上的减振。这实现了不同的弹簧力作为瞬时振动位置的振动系统的函数(function)作用在振动系统上。

有利的是，对于这样的系统，在两装有弹簧的单元之间例如车辆座椅的上部件和下部件之间，不需要其它气弹簧或阻尼器。

还可在装有弹簧的部件内侧布置不带其它行程联动机构的行程联动机构的曲线状路径，其中引导单元或引导栓在曲线状路径内通过转动臂偏斜，转动臂转而附接到例如剪刀状的框架上，该框架根据瞬时振动动作延伸或缩回不同的程度。在由剪刀状的框架的缩回和延伸导致的其转动动作中，转动臂可以在受到侧面布置的弹簧单元的回弹弹簧力的作用，该弹簧单元布置在转动臂的左侧和右侧，该力对另一转动动作起作用，并因此促进减振。

这样的转动系统主要用于垂直设置的振动系统，即例如驾驶员的驾驶室或车辆座椅。

水平布置的振动系统也可以装备这样的行程联动机构，例如在驾驶方向或垂直于驾驶方向上，在车辆尤其是牵引车上所需要的情况。原则上，所有的振动系统可以在两装有弹簧的部件之间联接到任意类型的剪刀状弹振装置或平行四边形弹振装置上或在两装有弹簧的部件之间与剪刀状弹振装置(springing)或平行四边形弹振装置一起使用，其中在两装有弹簧的部件之间的剪刀状弹振装置或平行四边形弹振装置用作连接单元。显然，任何其它类型的连接单元也可以用于与这样的行程联动机构的连接。

根据本发明的振动系统可以使水平产生的振动减少，这是因为，例如曲线状联动机构布置在可转动地安装在第一引导部件上的各两杆臂上，其中，分配给曲线状行程联动机构的两引导单元通过连接单元连接在一起。连接单元可滑动地安装在滑动单元上。

优选的是，通过沿受振动方向影响的转动方向的弹簧单元，杆臂加载有弹簧。以这样的结构，通过因整个系统的水平振动实现的转动杆臂，实现连接单元和附接于其上的引导单元的移位，该引导单元在联动机构内运动。这使得杆臂置于相对于彼此不同的位置但因连接单元而彼此依赖。作为结果，杆臂逆着弹簧单元的弹簧力偏斜，且因弹簧单元施加了回弹力，弹簧单元本身优选地附接到装有弹簧的部件上。如同前述的情况那样，在两装有弹簧的部件之间不需要诸如气弹簧或阻尼单元的其它弹簧单元。

根据优选实施例，可转动的杆臂均与至少一个阻尼单元连接以衰减其转动动作。该阻尼单元，类似于前述弹簧单元，可以横向或垂直于杆臂布置，并有序地(in order)以反力作用在偏斜的杆臂上，由此根据杆臂的转动动作减振。转动臂因连接单元也相互依赖地布置。

可移动地布置在行程联动机构中的引导单元与产生振动动作的至少一个构件相互作用，其中例如产生振动动作的至少一个构件可以是惯性单元。作为结果，由于惯性单元的延时的移位，行程联动机构内的引导单元的延时移位在整个系统的振动动作启动后发生，并因此在短时间脉冲时实现振动衰减或减振。这也可以意味着，连续相反的振动不会导致整个系统的过振，这样因为惯性单元只能以一定的惯性偏斜。

其它优选实施例在替代技术方案中呈现。

附图说明

将在下面结合附图的描述中呈现优点和应用，附图中：

图1以概略侧视图显示了根据本发明的第一实施例的装有弹簧的振动系统；

图2a-2g以选取的视图显示了根据本发明的第一实施例的装有弹簧的振动系统的行程联动机构的引导；

图3a、3b以概略描绘方式显示了根据本发明的第二实施例的水平作用的装有弹簧的振动系统的俯视图；

图4以概略侧视图显示了根据本发明的第三实施例的垂直作用的装有弹簧的振动系统；

图5以俯视图显示了根据本发明的第四实施例的水平作用的装有弹簧的振动系统；

图6以力-行程图表显示了根据本发明的第一实施例和第二实施例的装有弹簧的振动系统的力-行程曲线；以及

图7以力-行程图表显示了根据本发明的第三实施例和第四实施例的装有弹簧的振动系统的力-行程曲线。

标号清单

1、40、41、61、80第一装有弹簧的部件

2、42、62、82第二装有弹簧的部件

3、4、63、64弹簧机构/剪臂

5水平方向

6、66转动方向

7、67弹簧单元

8、68第一端

9、68第二端

9、12、52a、52b、69、92a、92b引导单元

10、13、17、50、51、70、90、91行程联动机构

11连杆单元

12第二引导栓

14转动臂

15转动点

14、54、74构件

16箭头

17边缘

18第一过程区段

19第二过程区段

20第三过程区段

21第四过程区段

22第五过程区段

23第六过程区段

24钩件

25转动点

26返回钩件

27转动点

28杆垂线

20、31、33动作

32箭头

43铰接点

44、45杆臂

46、47转动点

48、49弹簧单元

53滑动单元

54惯性单元

55惯性杆臂

56箭头

65方向

71、72装有弹簧的单元

73转动动作

74转动臂

75旋转点

80、81框架

84、85可转动的杆臂

86、87转动点

88、89阻尼单元

92连接单元

具体实施方式

图1以概略侧面描绘方式显示了车辆座椅或车辆的驾驶员的驾驶室的下部，其中装有弹簧的系统沿垂直方向受振动作用。第一车辆座椅下部件1或用于驾驶员的驾驶室的主体部件1，和第二车辆座椅上部件2或在驾驶员的驾驶室情况下使用的驾驶室部件，通过两个剪臂3、4以可摆动的方式连接在一起。为了沿方向6执行振动，可以通过滚筒或滑动轴承沿水平方向5推剪臂。

弹簧单元7布置有位于车辆座椅上部件2一端的第一端8，以及位于曲线状行程联动机构10内的第二端，行程联动机构10优选地形成为凹槽、引导栓(peg)9或引导单元。

通过连杆单元11将引导栓9牢固地连接到第二引导栓12上，第二引导栓12转而布置在另一行程联动机构13内。

杆臂14通过剪臂3绕转动点15偏斜，其根据瞬时振动状态具有不同的梯度。

图2a-2g显示了选取的图1所示的根据本发明的第一实施例的装有弹簧的振动系统的形态。这里显示的区段详细显示了曲线状的联动机构路径10和连杆11，引导栓9布置在联动机构路径10中。弹簧单元7也与引导栓9连接。

行程联动机构13用于向前振动动作，具有大致线性的第一过程区段18和相对于第一过程区段18以第一梯度值上升的第二过程区段19。而且行程联动机构13，对于从向前振动动作至向后振动动作的过渡，具有下降的第三过程区段20，作为第二梯度值的其梯度值大于第一梯度值，其中，引导栓12或引导滚筒12沿行程联动机构13的边缘17运动。

图2a中，杆臂14与引导栓12连接，并共同确定其偏斜，并由于振动动作沿箭头16的方向转动。

图2b中，转动臂14进一步沿箭头16的方向转动，使返回钩件26偏斜，返回钩件26可以绕转动点27转动，并优选地装备有齿，并在适当的地方加载弹簧。另外，引导栓9在曲线状的联动机构内缓慢向上移动。

图2b中，引导栓12沿以第一梯度值下降的第五过程区段22向下移动，由此钩件26可以进一步偏斜。

然后，如图2c所示，标号30所示的转动臂14的向后的动作发生。同时根据标号31钩件26再次向上偏斜，且引导栓12沿第六过程区段向上移动，其梯度值对应第二梯度值。

图2d中，转动臂14的进一步动作沿箭头30发生，且钩件26的向后的转动动作沿箭头32发生。

引导栓9现在已经处在曲线状联动机构10的向下指向的路径，可以从引导栓9的图2b中的位置看出，其处于其在联动机构10内的最大向上偏斜的位置。作为结果，弹簧运动学的改变在以这种方式弹振(springing)作用的整个弹簧行程中发生，如以根据图表6的理想的弹簧曲线的形式描绘的那样。

根据从图2d所示的位置到图2e所示的位置的过渡，引导栓12移动进入大致线性延伸的第一过程区段18。在引导栓12的该位置，引导栓9已经再次沿曲线状的联动机构路径10向下移动。这对应根据在图2c中的各种情况下出现的该切换点，在该情况下，杆垂线28和弹簧单元7的偏斜的弹簧力的方向在短暂的瞬间内沿相同的方向延伸。

另一切换点在图2f的描绘中出现。这里同样地显示杆垂线28的方向沿与偏斜的弹簧7的方向相同。在该位置，引导栓12进一步移动至左边，这也显示于图2d。根据图2g的描绘，如标号33所指示的那样，可以绕转动点25转动的另一钩件24受转动动作的向下的力的作用。作为结果，引导栓12在第四过程区段21的方向上沿第二过程区段19和第三过程区段20移动，以便在下次转动动作时再次执行动作。

图3a以概略描绘方式显示了水平朝向的装有弹簧的振动系统的俯视图，其可以用于例如驾驶员的驾驶室或车辆座椅。根据该描绘，该装有弹簧的振动系统处于未偏斜的状态。但在图3b中，装有弹簧的系统显示于偏斜的状态。

如图3b所示，通过装有弹簧的部件42相对于部件40、41向上方向的移位，例如主体框架的装有弹簧的部件42可以相对于框架40、41侧向移动。这样的相对的转换大多在框架部件40、41沿箭头56侧向移动即如图3b所示地被推下时发生。

引导栓52b的连接件可转动地布置在邻靠惯性块54的铰接点43上，惯性块54附接到惯性杆臂55上。

两杆臂44和45安装成可绕两转动点46、47转动，并通过两弹簧48、49沿相对于框架40、41转动的方向加载弹簧。

带有联动机构路径50、51的两个行程联动机构形成为曲线状，并具有两个引导栓52a、52b，两个引导栓52a、52b沿它们的行程路径可移动地布置。

导轨53布置成用于移动连接单元52，连接单元52沿X方向即水平方向布置在两引导栓52a和52b之间。

图3a和3b显示的两个描绘图的比较显示出，在框架部件和适当的主体部件的偏斜或振动动作时，惯性单元54同时偏斜。作为结果，部分地由臂44和45引起转动动作，臂44和45因整个振动系统的振动动作可以转动，连接单元52移动至左侧。这导致引导栓52a和52b沿曲线状联动机构路径移动至左侧，而作为结果，杆的转动动作相互依存地导致这些弹簧单元48、49的弹簧加载。作为结果，整个振动系统的振动减少。

图6显示了根据第一实施例和第二实施例的振动系统的带有力-行程曲线的力-行程图表。通过显示的行程联动机构和协同操作的引导栓、弹簧单元和杆臂，整个装有弹簧的振动系统的弹簧运动学在整个振动动作的弹簧行程中改变，从而实现图6所示的理想的弹簧曲线。弹簧曲线在振动动作期间改变，使得其在高度调节中心(HV中心)具有相对小的梯度。在弹簧端位置，弹簧曲线改变，使得其具有相对陡峭的梯度。这构成所谓的端位置弹振。将端位置弹振设计成缓缓地使大的动能衰减。得到的相对于整个振动系统的大张力或弹簧能量，在通过更改弹振的弹簧常数而改变相对动作的方向时，从振动或弹振系统获取。该能量获取导致低的振动幅度和因此更佳的舒适值(座椅舒适值)。该原理可以用于机械的和气动的座椅系统。

图4显示了根据本发明的第三实施例的另一装有弹簧的振动系统，其可以沿标号66在垂直方向振动。图示的剪臂63、64也位于例如车辆座椅的支撑结构的装有弹簧的下部件61和装有弹簧的上部件62之间。剪臂63、64的转动导致滚筒沿方向65的位移。

弹簧单元67布置成一端68在上部装有弹簧的部件上和另一端69通过引导单元布置在曲线状行程联动机构70的内侧。行程联动机构70也布置在内侧或与上部装有弹簧的部件62连接。

杆臂或转动臂74可转动地绕旋转点75安装，并与剪臂64连接。

两个阻尼单元或弹回单元71和72布置在转动臂74的左和右侧，其在杆臂74的转动动作73时可以导致转动动作73的衰减并因此减振。

根据图5，也显示了装有弹簧的振动系统，该振动系统可以沿水平方向振动。也以简化的概略视图显示了俯视图。框架80、81可以面对另一装有弹簧的部件82移动，由此，可转动地附接到转动点86、87上的两杆臂84、85可以偏斜。本质上，图5给出的振动系统的功能函数与图3a和3b给出的振动系统的功能函数相同，但其没有惯性单元。

图5显示的第四实施例的阻尼器曲线必须包括：

在系统的压缩(在假想平面内向左或右)时，阻尼器或阻尼单元吸收少量的功或能量，即容易移动。

在系统的压缩时，弹簧块的动能大部分由装有弹簧的单元吸收(端位置弹振)。

在回弹时，阻尼单元吸收大量的功或能量，即难以移动。系统反弹时(假想朝向图纸平面的中心)，阻尼单元吸收大量的功或能量，使得储藏的弹簧能量不会再传递到弹簧块，而是由阻尼单元吸收。

在偏斜或转动时，杆臂84、85在它们的转动动作中被阻尼单元88、89抑制。这导致整个振动系统的减振。同时引导栓92a和92b在曲线状行程联动机构90、91内向左或右移动，以获得杆臂84、85的转动动作的相互依存。为此，该连接单元92也向左或右移动。

图7以力-行程图表显示了根据第三实施例的振动系统的力-行程曲线。包括行程联动机构、杆臂、弹簧或弹回单元和阻尼单元的控制系统的相互作用，利用一个装有弹簧的部件和另一个装有弹簧的部件之间的相对运动改变振动弹振属性。通过附设弹簧单元或阻尼单元的布置，在振动系统的整个弹簧行程中改变振动弹振属性，从而实现根据图7的理想的力-行程曲线。在压缩时，弹簧曲线中大的梯度的上升在端位置区域发生。在从端位置区域反弹时，根据图7中的图表，曲线描述了线性的过程。在以高速(即大的动能)从端位置摆回时，由于大的阻尼器的力，端位置弹振不能将其储藏的能量传递给系统。然而，在从端位置区域缓慢(即低速和小动能)反弹时，端位置弹振沿中心位置的方向移动包括剪臂的剪刀状系统。可以将在上述两种极端的情况之间的任何状态设定成相应的操作状态。

如图7显示的由弹簧曲线切换引起的能量获取导致振动幅度减少和因此获得更佳的舒适值(座椅舒适值)。

该原理可以也用于机械的和气动的座椅系统，即用于弹簧或风箱脚踏转换。

要声明的是，本申请文件中公开的所有特征根据本发明都是至关重要的，只要它们相对于现有技术自身或结合起来具有新颖性。

Claims (11)

1.一种用于减振的装有弹簧的振动系统，带有第一装有弹簧的部件(1; 40; 61; 80)和第二装有弹簧的部件(2; 42; 62; 82)；其中所述第一装有弹簧的部件(1; 40; 61; 80)和所述第二装有弹簧的部件(2; 42; 62; 82)可以沿至少一个振动方向(6, 66)相对于彼此摆动，且所述装有弹簧的部件(2; 62)中的至少一个在振动动作时可以受回弹力的作用，其特征在于，控制单元布置有至少一个行程联动机构(路径曲柄)(10, 13, 17; 50, 51; 70; 90, 91)，与所述装有弹簧的部件(2; 62; 80, 81; 40, 41)中的至少一个连接，其中可移动地布置有与产生所述回弹力的弹簧单元(7; 67)和/或所述另一装有弹簧的部件(42; 82)连接的引导单元(9; 69; 52a, 52b; 92a, 92b)，曲线状的行程联动机构(50, 51; 90, 91)分别布置在可转动地安装在所述装有弹簧的部件(40, 41; 80, 81)上的两杆臂(44, 45; 84, 85)上，其中，分配给所述曲线状的行程联动机构(50, 51; 90, 91)的两引导单元(53a, 53b; 92a, 92b)通过连接单元(52; 92)连接在一起。

2.根据权利要求1所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，所述行程联动机构(10; 50; 51; 70; 90, 91)相对于所述振动方向(6; 66)呈曲线状。

3.根据权利要求1或2所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，设置所述行程联动机构或另一行程联动机构(13, 17)，使得对于向前振动动作其具有大致线性的第一过程区段(18)和相对于所述第一过程区段(18)以第一梯度值上升的第二过程区段(19)。

4.根据权利要求3所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，对于从所述向前振动动作到向后动作的过渡，所述行程联动机构(13, 17)具有下降的第三过程区段(20)，该第三过程区段(20)的作为第二梯度值的梯度值大于所述第一梯度值。

5.根据权利要求4所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，对于所述向后振动动作，所述行程联动机构(13; 17)具有大致线性的第四过程区段(21)和相对于所述第四过程区段(21)以所述第一梯度值下降的第五过程区段(22)。

6.根据权利要求5所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，对于从所述向后振动动作到所述向前振动动作的过渡，所述行程联动机构具有上升的第六过程区段(23)，第六过程区段(23)的梯度值对应所述第二梯度值。

7.根据权利要求1所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，所述连接单元(52; 92)可滑动地安装在滑动单元(53)上。

8.根据权利要求1所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，通过沿受振动方向影响的转动方向的弹簧单元，所述杆臂(44, 45)加载有弹簧。

9.根据权利要求7-8中任一项所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，所述可转动的杆臂(84, 85)均与至少一个阻尼单元(88, 89)连接以衰减其转动动作。

10.根据权利要求1所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，可移动地布置在所述行程联动机构(13, 17; 50, 51; 70)中的所述引导单元(12; 52b; 69)与产生所述振动动作的至少一个构件(14; 54; 74)相互作用。

11.根据权利要求10所述的装有弹簧的振动系统，其特征在于，所述构件为连接所述装有弹簧的部件(1, 2; 61, 62)或惯性单元(54)的弹簧机构(3, 4; 63, 64)的一部分。

Images