CN104842825B - 用于在至少一个空间方向上关于相对可移动的下悬挂部件对上悬挂部件减震的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在至少在一空间方向(X，Y，Z)上关于相对可移动的下悬挂部件(2)对上悬挂部件(1)减震的设备，设有用于减震的弹性机构(3)，所述弹性机构(3)作用在所述上悬挂部件(1)和所述下悬挂部件(2)之间；其中所述设备设有驱动元件(4)，通过所述驱动元件(4)在所述弹性机构(3)的操作方向双向地引入力至所述设备内，且所述驱动元件(4)由控制装置启动。

Description

用于在至少一个空间方向上关于相对可移动的下悬挂部件对 上悬挂部件减震的设备
技术领域
根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于在至少一个空间方向上关于相对可移动的下悬挂部件对上悬挂部件减震(damp)的设备。
背景技术
用于在至少一个空间方向上关于相对可移动的下悬挂部件对上悬挂部件减震的设备通常用于在车辆的操作过程中对车辆座椅进行减震。在这方面上，上悬挂部件与车辆座椅的椅座表面相连接，而下悬挂部件固定安装在车辆或车体的适当位置处。
然而，对于这种用于将上悬挂部件相对于下悬挂部件减震的设备，通常存在以下问题：在车辆的操作过程中，尤其是在车辆座椅上，由于在设备内引入力，将导致与下悬挂面和上悬挂面之间的预定距离形成暂时的偏移。
发明内容
为此，本发明的目的在于进一步开发一种所述类型的设备，以在所述设备的操作过程中将这种偏移减到最小。
设备上述目的通过具有根据权利要求1的所有技术特征的设备来实现。本发明的较佳结构在从属权利要求2-9中体现。该目的进一步通过具有根据权利要求10的所有特征的车辆座椅，以及具有根据权利要求11的所有特征的车辆来实现。
根据本发明的用于在至少在一个空间方向上关于相对可移动的下悬挂部件对上悬挂部件减震的设备，设置了用于减震的弹性机构。所述弹性机构在上悬挂部件和下悬挂部件之间。此外，设备包括有驱动元件，通过该驱动元件在弹性机构的操作方向上双向地将力引至设备内，且该驱动元件通过控制装置启动。在车辆座椅内，这种可以双向引入的力通常会沿正Z方向和负Z方向或车辆的垂直方向引入。然而，尤其是如果所述设备应用在车辆座椅内，可选择地或额外地，还可以想到的是将该力沿X的正负方向或纵向双向引入，以及沿Y的正负方向或宽度方向引入。
由于根据本发明的设备的结构，使得此时可以通过驱动元件沿弹性机构的操作方向主动地、双向地控制该设备。通过这样的方式，驱动元件一方面可以校正下悬挂面和上悬挂面之间发生的暂时偏移的距离，另一方面可以主动参与(bring about an activeengagement)隔离震荡。
根据本发明的第一优选结构，为此驱动元件还包括驱动器和联接杆。驱动器优选地以旋转场磁体形式配置。而联接杆由驱动器可驱动，且以循环滚珠丝杆的形式进行设置。由于驱动器与联接杆的联接，使得目前有可能可以主动抵消(counter)在设备的操作过程中所发生的悬浮运动。特别地，驱动器的结构特别优选为旋转场磁体，又称为力矩马达，这是因为在长期操作过程中这种旋转场磁体还可以发生停转转距。
在这方面，研究发现循环滚珠丝杆的螺距的选择是有利的，使得导螺杆的驱动可以通过形式为旋转场磁体的驱动器和弹性机构产生。在本实例中，通过循环滚珠丝杆的螺距不会产生任何自锁。
依照进一步的发明思路，弹性机构包括弹性件和剪刀型支撑装置。该弹性件安装在上悬挂部件和下悬挂部件之间，且该弹性件优选地设置成空气弹簧的形式。该剪刀型支撑装置将上悬挂部件与下悬挂部件相连接，进而使得上悬挂部件与下悬挂部件相对彼此可移动。本发明的这种设备的结构适用于应用为座椅的悬架(suspension)，尤其是车辆座椅的悬架。因此本发明的设备可以以简单紧凑的方式安装在椅座表面和车体之间，通过这种方式就不需要额外的空间。
研究发现，剪刀型支撑装置优选包括第一剪刀件和第二剪刀件。其中，第一剪刀件由第一内链节和第一外链节组成，第二剪刀件由第二内链节和第二外链节组成。其中，所述第一剪刀件和所述第二剪刀件优选地通过至少一个浮动轴承连接件相互连接。由于本发明的这种结构，使得设备在弹性件的操作方向上配置为特别平稳，从而可以防止甚至是上悬挂面相对于下悬挂面发生的倾斜运动。
在这方面，驱动器可以固定安装在上悬挂部件或下悬挂部件上，且联接杆位于浮动轴承连接件上。然而，联接杆还可以固定安装在上悬挂部件或下悬挂部件上，而驱动器作用在浮动轴承连接件上。
依照特别优选的发明思路，联接杆通过至少一个弹簧件以弹簧加载的方式形成。由于本发明的这种结构，使得的在本发明的设备上引入力时，联接杆上的至少一个弹簧件首先发生偏斜，且驱动器仅在随后被启动。由于驱动器与配置有至少一个弹性件的联接杆之间的这种联接，使之可以防止驱动器的永久夹带旋转(permanent entrainment of thedrive in rotation)，尤其是在根据本发明的设备的高频或短冲程的操作范围内永久的夹带旋转。由于不同设置的弹性特征的叠加(一方面包括由弹性机构的弹性件提供的弹性特征，另一方面为由联接杆的至少一个弹簧件提供的弹性特征)，可以实现宽范围的待隔离的引入频率。在这方面，可用的力场(usable field of force)由的弹性机构的弹性系数和联接杆的至少一个弹簧件的弹簧劲度系数，以及驱动器的力谱组成。其中，联接杆的至少一个弹簧件用作分离弹簧(decoupling spring)。在这方面，弹性机构的弹性件在本实例中仅仅用作被动元件。该弹性构件的弹性件作为基础，用于接收在根据本发明的设备上作用为重量的基本负荷。在这方面，在首先使用本发明的设备时，预定力的负荷上升至下悬挂面和上悬挂面之间的预定距离水平。驱动器可用力此时可以在弹性构件的操作方向的方向上通过形式为旋转场磁体的驱动器来产生。在本发明的设备的操作过程中，驱动器的这种力用于校正下悬挂面与上悬挂面之间的暂时的距离偏移，从而使得根据本发明的设备可以永久地以下悬挂面与上悬挂面之间的预定距离为目标(aim for)，且仅发生最小偏移。
在这方面，已经发现，优选地，设置至少一个运动传感器，通过运动传感器检测上悬挂部件相对于下悬挂部件在至少一个空间方向上的运动。此外，运动传感器检测到的数据优选传送至控制装置。由于这种运动传感器，使得可以检测动力学数据并传送至控制装置；其中，该动力学数据换言之为下悬挂面相对于上悬挂面的运动。且该运动传感器以路径传感器形式或角度传感器的形式设置。在这方面，测量范围与弹性机构的总冲程相对应。在根据本发明设备的主动控制下，利用驱动器或旋转场磁体的整个力谱来影响在本发明设备上的力的引入。
因此，根据本发明的设备既可以与力的引入共同作用，即用于供上悬挂侧承载重物的支撑力将会减小，并同时抵消引入的力。在本例中，用于抵消所引入的力的抵消力增大。
在这方面，通过供应电流的变化，或者通过驱动器或旋转场磁体的旋转方向的变化提供影响震荡所需的高频控制。在这方面，控制的类型和强度存储在控制装置的控制算法中。引入力的类型和强度由根据本发明的设备通过加速度读写器(reader)和运动传感器检测。其中加速度读写器固定安装在下悬挂部件上，而运动传感器用于估测上悬挂部件与下悬挂部件之间的距离或偏移。
依照另一创造性思路，本发明设有减振器，用于衰减所述弹性机构的震荡的减震器。
本发明还进一步涉及座椅，尤其是车辆座椅，包括上述的根据本发明的设备。本发明还涉及一种车辆，包括至少一个这种座椅，或者至少包括一个根据本发明的上述的设备。
附图说明
本发明的目的、优点、特征以及可能的应用可以从以下实施例的描述通过附图来显示。在这方面，附图中描述和/或显示的所有技术特征的单个或任何合理的组合均构成本发明的主题，而不考虑这些特征在权利要求中是如何编辑或是这些特征如何依赖权利要求的。
图1为根据本发明的设备的一实施例的结构示意图；
图2为图1所示的根据本发明的设备的不同的结构示意图；
图3为根据图1和图2的本发明的设备的主视图；
图4为图3所示的本发明的设备沿A-A向的剖面图；
图5为图1-4所示的本发明的设备的侧视图；
图6a-6c示出了根据图1-5的本发明的设备在不同负荷状态(loading state)下的结构示意图；
图7示出了根据本发明的设备的驱动元件(actuating element)的一实施例；
图8示出了图7所示的联接杆(coupling rod)的冲程与旋转角度(revolution)之间的关系曲线图；
图9示出了根据本发明的设备的驱动元件的另一实施例；
图10为图9所示的驱动元件沿线D-D的剖视图；
图11为根据本发明的设备的力-偏移的关系曲线图；
图12为根据本发明的另一设备的另一力-偏移的关系曲线图。
标号清单
1-上悬挂部件
2-下悬挂部件
3-弹性机构
4-驱动元件
5-弹性件
6-剪刀型支撑装置
7-第一内链节(inner link)
8-第一外链节
10-第一剪刀件
11-第二内链节
12-第二外链节
13-第二剪刀件
14-旋转场磁体(rotary filed magnet)
15-循环滚珠丝杆
16-联接杆
17-弹簧件
18-弹簧件
19-运动传感器
20-加速度传感器
21-减震器
22-固定件
23-驱动器
24-浮动轴承横向连接件(floating bearing transverse connection)
24’-浮动轴承横向连接件
25-固定支座
25’-固定支座
26-导向轨
27-导向轨
28-导向轨
29-导向轨
30-浮动轴承横向连接件
31-浮动轴承横向连接件
32-滚轮
33-滚轮
40-目标标准线(level line)
41-目标力线
42-弹性件5的弹性特征
43-弹簧件17和18的弹性特征
44-上力线
45-下力线
X-纵向
Y-宽度方向
Z-垂直方向
具体实施方式
图1-6c为根据本发明的设备的一实施例的各种示意图。该设备用在车辆座椅上，以在车辆的操作过程中衰减震荡(damping oscillations)。
在这方面，该设备包括上悬挂面1和下悬挂面2。上悬挂面1和下悬挂面2之间设置有弹性机构3。在本例中，该弹性机构3由剪刀型支撑装置6和形式为空气弹簧的弹性件5组成，通过上述弹性机构3可以使在垂直方向Z上的运动发生衰减。在这方面，剪刀型支撑装置6由第一剪刀件10和第二剪刀件13组成。第一剪刀件10由第一内链节7和第一外链节8组成。其中，第一内链节7和第一外链节8相互连接，以便大致上在其中心处相对彼此可枢转。第二剪刀件13由第二内链节11和第二外链节12组成。其中，第二内链节11和第二外链节12同样相互连接，以便大致上在其中心处相对彼此可枢转。第一内链节7的下端和第二内链节11的下端设置在浮动轴承横向连接件24上。其中，在下悬挂面2上固定设置有固定支座25；浮动轴承横向连接件24安装在固定支座25上。在第一内链节7的上端和第二内链节11的上端通过附加浮动轴承横向连接件31相互连接。附加浮动轴承横向连接件31的端部设置有滚轮32。滚轮32导向在设置于上悬挂面的导向轨26和28内。
类似地，上悬挂面上设置有固定支座25’，第一外链节8的上端和第二外链节12的上端通过浮动承轴横向连接件24’安装在固定支座25’上。第一外链节8的下端和第二外链节12的下端通过另一浮动轴承横向连接件30相互连接。其中，另一浮动轴承横向连接件30的端部设置有滚轮33。该滚轮33导向在设置于下悬挂面2上的导向轨27和29内。
通过整体弹性的剪刀型支撑设备6，在这方面，上悬挂面1和下悬挂面2之间的距离可通过力的输入而变化。该力的输入例如是通过乘坐在车辆座椅上的乘客将力施加在设置于车辆座椅内的设备上。
由于在车辆座椅的上述设备操作过程中，由于车辆在不平整的路面上行驶而产生的震荡，或因乘坐在车辆座椅上的乘客的体重产生的震荡在车辆的操作过程中将改变引入到本发明设备内的力，因此设置了驱动元件4来抵消(compensate)该力的输入。其中，通过该驱动元件4可以抵消从外界引入设备上的力的输入。
在本实施例中，驱动元件4由形式为旋转场磁体14的驱动器23组成。通过该驱动元件4，形式为循环滚珠丝杆15的联接杆16可以向后和向前移动。为此，循环滚珠丝杆15包括设置在该循环滚珠丝杆15的圆周上，并具有约45°螺纹距的螺纹。形式为旋转场磁体14的驱动器23固定安装在下悬挂面2上，而联接杆16通过固定件22安装在浮动轴承横向连接件30上。
为了能够检测上悬挂面1相对于下悬挂面2的运动和加速度，设置了运动传感器19和加速度传感器20。在本实例中，该运动传感器19形式为角度传感器。通过上述传感器19和20，可以确定引入的力的强度，以及上悬挂部件1和下悬挂部件2之间的距离，或分别与该上悬挂部件1和下悬挂部件2之间的预定距离之间的偏移。在这方面，由传感器19和20检测的数据可以传送给控制装置(未标示)。该控制装置可以根据传感器19和20提供的数据为驱动器23或旋转场磁体14提供电流和电压。通过这样的方式，可以抵消或增强引入的力，从而促使整个体系一直呈现为预定的零位。
例如图6b示出了这种零位，且图6a同时示出了整个系统在正Z方向或垂直方向的最大偏移，而图6c则示出了整个系统在负Z方向或垂直方向的最大偏移。
在施加力后，为了衰减通过弹性机构3引至本发明的设备上的震荡，在本发明中设置了减震器21。减震器的一端同样安装在浮动轴承横向连接件30上，而减震器21的另一端安装在第一剪刀件的第一内链节7的上部区域。
图7显示了驱动元件4的一个可能实施例。在这方面，驱动元件4由形式为旋转场磁体14的驱动器23组成。通过该驱动元件4，形式为循环滚珠丝杆15的联接杆16可以向后和向前移动。在本实施例中，循环滚珠丝杆15上的螺纹距约呈45°。当将循环滚珠丝杆15旋转180°时可以产生7cm的冲程。而当将循环滚珠丝杆15旋转360°时，可以产生14cm的冲程。图8为该冲程/旋转角度之比的曲线图。
然而，图9示出了根据本发明的设备的可能的驱动元件4的另一实施例。与图7所示的驱动元件4相比，在这方面，形式为循环滚珠丝杆15的联接杆16包括两个弹簧件17和18。当力引入至本发明的设备上时，这些弹簧件17和18确保了弹簧件首先发生偏转，然后形式为循环滚珠丝杆15的联接杆16发生转动运动。通过弹簧件17和18之间的联接，使之可以阻止形式为旋转场磁体14的驱动器23的永久夹带旋转，尤其是在根据本发明的设备的高频或短距离冲程的操作范围。弹簧件17和18的弹性特征与弹性件5的弹性特征42相叠加。在这方面，可用的力场由弹性件5的弹性系数、弹簧件17和18的弹簧劲度系数，和形式为旋转场磁体14的驱动器23的力谱组成。
图11是根据图7的驱动元件4相应的力-偏移的关系曲线图。而图12是图9和图10所示的驱动元件4对应的力-偏移的关系曲线图。
正如已提到的，在这方面，标号43表示弹簧件17和18的弹性特征，标号42表示弹性件5的弹性特征。进一步地，图中显示了目标标准线40。该目标标准线40是当预定重量或预定力施加至本发明的设备上所得到而绘制的。例如，当施加的力为1000N时，上悬挂部件1的偏移或者上悬挂部件1与下悬挂部件2之间的距离的改变约为90mm。
在这方面，在本实施例中，图6b显示了90mm的偏移，而图6a显示了0mm的偏移；图6c则显示了180mm的偏移。在图11和图12的两个力/偏移曲线图中，标号41表示目标力线，用于代表1000N。目标力线41和目标标准线40在交点处相交。弹性件5的弹性特征42以及弹簧件17和18的弹性特征43也通过该交点。在这方面，标号44和45分别代表上力线和下力线。在这方面，上力线44表示除了施加在本发明的设备上的力以外由驱动元件4所引入的力，而下力线45表示用于抵消在本发明的设备中引入力的力。在本实施例中，额外引入的力约为200N。
因此，通过根据本发明的设备，尤其是图1-5所示的设备，使得根据图7或图9和图10的驱动元件4分别安装。在根据本发明的设备的操作过程中，上悬挂面1与目标标准线40的偏移可以减到最小，从而安装本发明的设备的车辆座椅大体上可维持在围绕目标标准线40的位置处，并具有较佳的悬浮舒适度和减震舒适度。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于在至少在一个空间方向(X，Y，Z)上关于相对可移动的下悬挂部件(2)对上悬挂部件(1)减震的设备，设有用于减震的弹性机构(3)，所述弹性机构(3)作用在所述上悬挂部件(1)和所述下悬挂部件(2)之间，其特征在于，所述设备设有驱动元件(4)，通过所述驱动元件(4)在所述弹性机构(3)的操作方向双向地将力引入至所述设备内，且所述驱动元件(4)由控制装置启动；所述驱动元件(4)包括驱动器(23)和联接杆(16)；所述驱动器(23)为旋转场磁体(14)；所述联接杆(16)由所述驱动器(23)可驱动；所述联接杆(16)设置成弹簧负荷的联接杆的形式，以使所述联接杆具有至少一个弹簧件(17，18)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述弹性机构(3)包括弹性件(5)和剪刀型支撑装置(6)；所述弹性件(5)安装在所述上悬挂部件(1)与所述下悬挂部件(2)之间；所述剪刀型支撑装置(6)将所述上悬挂部件(1)连接至所述下悬挂部件(2)，以便所述上悬挂部件(1)与所述下悬挂部件(2)彼此相对可移动。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述剪刀型支撑装置(6)包括第一剪刀件(10)和第二剪刀件(13)；其中，所述第一剪刀件(10)由第一内链节(7)和第一外链节(8)构成，而所述第二剪刀件(13)由第二内链节(11)和第二外链节(12)构成；其中所述第一剪刀件(10)和第二剪刀件(13)通过至少一个浮动轴承横向连接件(24)相互连接。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述驱动器固定安装在所述上悬挂部件(1)或下悬挂部件(2)上，且所述联接杆(16)安装在浮动轴承横向连接件(24)上；或所述联接杆(16)固定安装在所述上悬挂部件(1)或下悬挂部件(2)上，且所述驱动器安装在浮动轴承横向连接件(24)上。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括至少一个运动传感器(19)，通过所述运动传感器(19)检测所述上悬挂部件(1)相对于所述下悬挂部件(2)在至少一个空间方向(X，Y，Z)上的相对运动。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括加速度传感器(20)，通过所述加速度传感器(20)检测所述上悬挂部件(1)与所述下悬挂部件(2)之间的加速度。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设有用于衰减所述弹性机构(3)的震荡的减震器(21)。
8.一种座椅，包括前述权利要求中任一项所述的设备。
9.一种车辆，包括至少一个根据权利要求8所述的座椅，或包括至少一个根据权利要求1-4中任一项所述的设备。
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