CN102991377B - 一种车用凸轮式振动座椅 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车用凸轮式振动座椅,包括底板、座板、电机,所述底板上表面设置轴承支撑架,至少两个左右对称布置的内导向柱,以及用于将底板固定在驾驶座椅上的螺栓连接孔;电机固定安装在底板上;所述座板下表面设置滚子和至少两个左右对称布置的外导向槽,所述外导向槽与所述底板上表面的内导向柱相配合构成导向机构;所述车用凸轮式振动座椅还包括凸轮连杆装置,包括轴承、凸轮、大齿轮,所述轴承置于所述底板上表面的轴承支撑架上;所述凸轮与所述座板上的滚子相配构成凸轮急回机构;所述大齿轮与所述电机的小齿轮相配合构成动力传动机构。本发明可以减轻或消除车辆驾驶员因为长期驾驶而带来的疲劳感或者精神上的松懈。

Description

一种车用凸轮式振动座椅
技术领域
本发明涉及一种车用振动座椅,尤其涉及一种车辆疲劳驾驶预防及警醒用的凸轮式振动座椅。
背景技术
随着社会经济的持续快速发展和城乡居民生活水平的日益提高,汽车消费迅速增长,车辆驾驶员在长时间连续行车后,容易产生生理机能和心理机能的失调,而在客观上出现驾驶技能下降的现象。尤其高速公路上所有车辆都保持较高的速度各行其道有序的行进,驾驶人员的精力始终处于高度紧张的状态,体力消耗也较大,而且会不知不觉地提高车速,甚至丧失制动减速意识。在这种环境下长时间驾驶车辆会感到单调、枯燥,既容易产生松懈或疲劳。而且在高速公路上高速行驶的条件下,一旦发生交通事故,则容易产生重、特大交通事故,且事故容易殃及其他车辆,造成二次连锁事故。随着我国经济的持续发展,高速公路在道路运输中将扮演越来越重要的角色,也将承担更多交通量。因此,不排除将来高速公路上交通事故数不降反增的情况。
现有技术中,或接触式或利用图像传感器等的非接触式疲劳检测技术正在大力发展,但在检测到驾驶人员疲劳驾驶后大多是及时发出报警信号而已,存在较多缺点:刺激不强烈,起效所需时间长,刺激强度不可调控等。若是在高速公路上行使,车辆驾驶人员的反应稍有迟疑都将造成不可估计的后果。因此我们寻求一种新的技术,在接收到控制信号后,能产生迅速而强烈的刺激,有效促使驾驶人员精神兴奋,消除因长期驾驶产生的精神松懈及大脑疲劳;而且在驾驶人员清醒的时候,只要控制电信号的产生规律和强度,就能有规律的产生不同强度的刺激,从而直接避免了因长期驾驶产生的精神松懈及大脑疲劳。这将大大减少因长期驾驶导致疲劳和松懈而带来的交通事故,更好地保障驾驶人员的生命和财产安全。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种在接收到控制信号后,能对驾驶员产生迅速而强烈刺激的振动座椅。
为实现上述目的,本发明提供一种车用凸轮式振动座椅,包括底板、座板、电机,底板上表面设置轴承支撑架,至少两个左右对称分布的内导向柱,以及用于将底板固定在驾驶座椅上的螺栓连接孔;所述电机固定安装在所述底板上表面;所述座板下表面设置滚子和至少两个左右对称布置的外导向槽,所述外导向槽与所述底板上表面的内导向柱相配合构成导向机构,座板只能沿着导向机构上下移动一个自由度;
所述车用凸轮式振动座椅还包括凸轮连杆装置,包括轴承、凸轮、大齿轮,所述轴承置于所述底板上表面的轴承支撑架上;所述凸轮与所述座板上的滚子相配构成凸轮急回机构,由于凸轮的设计存在急回特性,能平稳上升,急速落下,当电机接收到信号便会迅速转动,在开始上升的时候,驾驶员会有一定的异样感,当滚子到达凸轮最高位置后,将瞬间下落,从而左右座板快速下落,此时会给驾驶员一个强烈的坠落感,疲劳的精神受到一定的冲击,从而达到警醒的作用;所述大齿轮与所述电机的小齿轮相配合构成动力传动机构,所述的电机为动力源,可以是带反馈的力矩电机或者功率稍大的伺服电机,要求是转速可以调。
优选地,所述内导向柱设置限位孔,用于安装限位螺栓,所述外导向槽上设置限位块,所述限位螺栓和所述限位块相配构成限位机构,限制座板的纵向位移,防止座板脱离。
优选地,所述内导向柱包括左右各一个主导向柱和前后各两个辅助导向柱;所述外导向槽包括左右各一个主导向槽和前后各两个辅助导向槽。
优选地,所述底板上表面设置有下保护块,所述座板下表面设置有上保护块,上、下保护块相配合构成振动保护机构,可在座椅下落瞬间避免凸轮与滚子之间的撞击,保护滚子与凸轮。
优选地,所述每块座板的保护块为三块,呈三角形布置,这样可以提高保护块的稳定性,所述底板上的保护块与所述座板上的保护块数量相同,位置相应,常态下主要是由上下保护块来支撑座板。
优选地,所述振动保护机构还包括减震套,所述减震套安装在所述上、下保护块相对的面,所述减震套可以是橡胶套,也可以是新型塑料,可在不影响振动效果的前提下,减小底板和座板保护块之间的振动损伤,延长使用寿命。
优选地,所述振动保护机构的上、下保护块之间的距离小于所述滚子最高位置与最低位置之间的高度差。
优选地,所述上、下保护块之间的距离为5毫米至20毫米之间。
优选地,所述内导向柱上刻有细油槽,作用是储存润滑油,保证导向机构的润滑,减小摩擦。
优选地,所述座板为左右两块,结构相同,水平左右对称装配;所述凸轮连杆装置的为两个;所述滚子为四个;所述底板上的轴承支撑架和电机均为两个,只要控制左右电机是否转动或者改变左右电机的转动时间顺序就能达到不同的模拟振动组合,且调节电机转速可改变振动强度,这样可以使座板更好地协同工作,让坐在上面的驾驶员更加舒适,同时,座板也可以为三块或者更多。
本发明由于凸轮急回机构中凸轮存在急回特性,能平稳上升,急速落下,当电机接收到信号便会迅速转动,在开始上升的时候,驾驶员会有一定的异样感;当滚子到达凸轮最高位置后,将瞬间下落,从而座板快速下落,此时会给驾驶员一个强烈的坠落感,疲劳的精神受到一定的冲击,从而达到警醒的作用,一定程度上减轻或消除车辆驾驶员因为长期驾驶而带来的疲劳感或者精神上的松懈。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为振动座椅的底板结构示意图,其中:
1-1为轴承支撑架;1-2为螺栓连接孔;1-3为内导向柱,1-4为下保护块;1-5为内导向柱上的细油槽;1-6为内导向柱上的限位孔;
图2为振动座椅的座板结构示意图,其中:
2-1为滚子;2-2为外导向槽;2-3为上保护块;2-4为外导向槽上的限位块;
图3为振动座椅的凸轮连杆装置结构示意图,其中:3-1为轴承;3-2为凸轮;3-3为大齿轮;
图4为本发明的三维示意图,其中:
1为底板,其主要结构及作用见图1说明;2为座板,为看清结构,图4中只画出一个座板,另一个座板用虚线表示,其具体结构和功能详见图2介绍;3为凸轮连杆装置,其主要结构及作用详见图3说明;4为限位螺栓;5为电机;6为减震套;
A为凸轮急回机构,由滚子2-1和凸轮3-2组成,详见图5急回机构示意图介绍;
B为导向机构,由内导向柱1-3和外导向槽2-2组成;
C为限位机构,由装配在内导向柱限位孔1-6中的限位螺栓4和外导向槽上的限位块2-4组成;
D为振动保护机构,由上保护块2-3和下保护块1-4组成;
E为动力传动机构,由电机小齿轮和大齿轮3-3组成;
图5为凸轮急回机构示意图。其中,左边为振动保护机构示意图,用于辅助说明,右边为凸轮机构中滚子分别在最低和最高位置的示意图。
图6为本发明实施方式示意图。
图7为本发明装配示意图,为看清结构,另一座板未画出。
图8为本发明装配在驾驶椅上的效果示意图。。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式进行进一步说明,但以下内容不用于限定本发明的保护范围。
如图1、2、3、4所示,根据本发明提供的一种凸轮式振动座椅,包括底板、座板、凸轮连杆装置、电机5,还包含凸轮急回机构A、导向机构B、限位机构C、振动保护机构D以及动力传动机构E。
本实施例中,座板为两块,左右座板结构相同,水平左右对称装配,可以使两块座板更好的协同工作,让坐在上面的驾驶员更为舒适;底板上的各部件都是左右对称布置;凸轮连杆装置为两个,相应地,滚子为四个,底板上的轴承支撑架1-1为两个。本实施例中,凸轮急回机构由座板上的滚子2-1和凸轮3-2组成,凸轮3-2的设计存在急回特性,能平稳上升,急速落下。
本实施例中,电机5为两个,其为动力源,可以是带反馈的力矩电机或者功率稍大的伺服电机,要求转速可以调;只要控制左右电机是否转动或者改变左右电机的转动时间顺序就能达到不同的模拟振动组合,且调节电机转速可改变振动强度。
本实施例中,动力传动机构E由电机5小齿轮和大齿轮3-3组成,主要作用是动力传动,另可适当减速,增大扭矩。
本实施例中,振动保护机构D由底板上表面设置的下保护块1-4和座板下表面设置的上保护块2-3的组成,可在座椅下落瞬间避免凸轮3-2与滚子2-1之间的撞击,保护滚子2-1与凸轮3-2。
本实施例中,底板上的保护块1-4和座板上的保护块2-3的最大间距H必须小于滚子2-1最高位置h1与最低位置h2之间的高度差,即:H<h1-h2,建议取H为5到20(mm),而h1-h2=H+5(mm),如图5所示,为凸轮急回机构示意图,各参数标注如图所示。
本实施例中,在底板和座板保护块相对面安装减震套6,减震套6可以是橡胶、新型塑料或者其他复合材料,可在不影响振动效果的前提下,减小底板和座板保护块之间的振动损伤,延长使用寿命。
本实施例中,内导向柱1-3和外导向槽2-2相配合构成导向机构B,内导向柱1-3包括左右各一个主导向柱和前后各两个辅助导向柱,左右对称均匀分布,外导向槽2-2包括左右各一个主导向槽和前后各两个辅助导向槽,使座板只能沿着导向机构B上下移动一个自由度。
本实施例中,底板内导向柱1-3上刻有细油槽1-5,作用是储存润滑油,保证导向机构B的润滑,减小摩擦。
本实施例中,限位机构C由装配在内导向柱1-3限位孔1-6中的限位螺栓4和外导向槽上的限位块2-4组成,限制坐板座板的纵向位移,防止坐板座板脱离。
运动示例1:实施背景,现在假设一辆装备了本发明的汽车在高速公路上平稳行驶,为防止或消除驾驶人员因长期驾驶而产生的疲劳感或者精神上的松懈,本发明可在接收到控制信号后迅速产生一定规律的模拟振动。现说明本发明完成一次左右座板的同步振动的过程,相当于模拟车辆两边轮子同时遇到凹坑的振动。
如图6所示1状态为本振动座椅的常态形式,滚子处在凸轮的最低处,即座板处在最低位。结合图5凸轮急回机构的说明,这里应注意到,此时上下保护块是相互接触的。即常态下主要是由上下保护块来支撑座板的;——>当两个电机接收到转动信号开始同步转动,本振动座椅进入图6所示2状态,即两对凸轮开始转动,对应滚子被慢慢顶起,从而左右两个座板开始同步缓慢上升;——>当滚子转到凸轮的最高位置,本振动座椅进入图6所示3状态,即左右座板都处在最高位;——>两个电机继续转动,滚子瞬间落下,本振动座椅进入图6所示4状态,即座板快速下落,结合图5凸轮急回机构的说明,这里应该注意到,由于保护块的作用,有效避免了滚子和凸轮的直接碰撞。
如图7所示,为本实施例装配示意图,为看清结构,另一座板未画出。如图8所示,为本实施例装配在驾驶椅上的效果示意图。
这里我们需要申明:1.整个过程中的缓慢上升只是相对于滚子下降的速度,也是为了提高上升的平稳性,作为一个振动座椅必须要求其内部凸轮机构的结构尺寸都很小,其完成一次振动的总时间还是相当短的。2.驾驶人员的疲劳的检测技术和规律电信号的产生(控制及信号电路)并不在本发明的技术涉及范围内。
通过本实施例,我们应该能想到,汽车司机在经过长期驾驶之后,容易出现精神疲劳或松懈。如果驾驶座上装备了本振动座椅,当电机接收到信号便会迅速转动,在开始上升的时候,驾驶员会有一定的异样感;当滚子到达凸轮最高位置后,将瞬间下落,从而左右座板快速下落,此时会给驾驶员一个强烈的坠落感,疲劳的精神受到一定的冲击,从而达到警醒的作用,一定程度上减轻或消除车辆驾驶员因为长期驾驶而带来的疲劳感或者精神上的松懈。
运动示例2:本发明将座板设计成左右两块堆成布置,其用意在于两块座板能模拟不同的振动模式。结合运动示例1中关于一次振动过程的介绍,单个座板的振动形式并不改变,只需要控制左右电机是否转动或者改变左右电机的转动时间顺序(从控制角度即改变控制信号)就能达到不同的组合:1.左右座板一次同步振动,相当于模拟车辆两边轮子同时遇到凹坑的振动;2.左右座板有规律的缓慢同步振动,相当于模拟车辆遇到减速带时的振动;3.左(右)边座板不动而右(左)边座板一次振动,模拟单边轮子遇到凹坑振动;4.左右座板有规律的缓慢交替振动,模拟路面稍不平;5.左右座板无规律的快速交替振动,模拟坑洼路面;6.以上几种模式的组合或者随机振动,以不同形式刺激车辆驾驶员,消除长期驾驶的疲劳感和精神上的松懈。而且,通过改变电机的转速,还能改变完成一次振动所需的时间,从而可调节振动的强度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种车用凸轮式振动座椅,包括底板、座板、电机,其特征在于:所述底板上表面设置轴承支撑架,至少两个左右对称分布的内导向柱,以及用于将底板固定在驾驶座椅上的螺栓连接孔;所述电机固定安装在所述底板上表面;所述座板下表面设置滚子和至少两个左右对称分布的外导向槽,所述外导向槽与所述底板上表面的内导向柱相配合构成导向机构;
所述车用凸轮式振动座椅还包括凸轮连杆装置,包括轴承、凸轮、大齿轮,所述轴承置于所述底板上表面的轴承支撑架上;所述凸轮与所述座板上的滚子相配构成凸轮急回机构;所述大齿轮与所述电机的小齿轮相配合构成动力传动机构;
所述底板上表面设置有下保护块,所述座板下表面设置有上保护块,上、下保护块相配合构成振动保护机构,底板上的保护块和座板上的保护块的最大间距H必须小于滚子最高位置h1与最低位置h2之间的高度差,即:H<h1-h2
2.根据权利要求1所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述内导向柱设置限位孔,用于安装限位螺栓,所述外导向槽上设置限位块,所述限位螺栓和所述限位块相配构成限位机构。
3.根据权利要求1所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述内导向柱包括左右各一个主导向柱和前后各两个辅助导向柱;所述外导向槽包括左右各一个主导向槽和前后各两个辅助导向槽。
4.根据权利要求1所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述座板下表面设置的上保护块为三块,所述底板上表面设置的下保护块与所述座板下表面设置的上保护块数量相同,位置相应。
5.根据权利要求1所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述振动保护机构还包括减震套,所述减震套安装在所述上、下保护块相对的面。
6.根据权利要求1所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述上、下保护块之间的距离小于所述滚子最高位置与最低位置之间的高度差。
7.根据权利要求6所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述上、下保护块之间的距离为5毫米至20毫米之间。
8.根据权利要求1所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述内导向柱上刻有细油槽。
9.根据权利要求1所述的车用凸轮式振动座椅,其特征在于,所述座板为左右两块,结构相同,水平左右对称装配;所述凸轮连杆装置为两个;所述滚子为四个;所述底板上的轴承支撑架和所述电机均为两个,并水平左右对称分布。
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