CN104896000B - 多剪切面磁流变扭转减振器及其汽车座椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多剪切面磁流变扭转减振器及其汽车座椅，包括设有至少一个容腔的缸体和自容腔内穿出的运动杆，运动杆以可绕自身轴线转动的方式与所述缸体密封配合；还包括设置在容腔内的阻尼调节单元，阻尼调节单元包括随动件、励磁线圈和固定设置于容腔内壁的剪切盖，剪切盖的内腔与对应容腔共同形成阻尼腔，阻尼腔内填充磁流变介质，励磁线圈外周缠绕于所述随动件，励磁线圈和所述随动件均伸入剪切盖的内腔并与其内壁在轴向和径向上均保留间隙形成磁流变介质剪切面；可在扭转振动的扭转角度不大的情况下，输出较大的扭矩对振动进行抑制，并可在保证较大输出扭矩的同时，使整体结构保持紧凑，降低整体结构的占用空间，在具体使用情况下形成良好的直接适配。

Description

多剪切面磁流变扭转减振器及其汽车座椅

技术领域

本发明涉及磁流变减振领域，特别涉及一种多剪切面磁流变扭转减振器及其汽车座椅。

背景技术

在汽车、飞机的座椅给乘坐人员提供了良好的舒适性，但垂向振动引起人体的极不舒适感，需要添加阻尼材料，但由于不具有自适应性，能对舒适性的改进极为有限，因此有专利【CNIO306227OA】【CN203532615U】提出采用磁流变阻尼器实现。但先前的结构存在体积大，布置困难。因此，有必要结合座椅振动的特点，利用座椅支撑架中心存在扭转振动，因此可利用扭转减振器进行振动抑制。通过对现有的扭转减振器进行改进，使其在扭转振动的扭转角度不大的情况下，可输出较大的扭矩对振动进行克服，并使其在保证较大输出扭矩的同时，使整体结构保持紧凑，降低整体结构的占用空间，在具体使用情况下形成良好的直接适配。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多剪切面磁流变扭转减振器，可在扭转振动的扭转角度不大的情况下，输出较大的扭矩对振动进行抑制，并可在保证较大输出扭矩的同时，使整体结构保持紧凑，降低整体结构的占用空间，在具体使用情况下形成良好的直接适配。

本发明的多剪切面磁流变扭转减振器，包括设有至少一个容腔的缸体和自容腔内穿出的运动杆，运动杆以可绕自身轴线转动的方式与所述缸体密封配合；

还包括设置在容腔内的阻尼调节单元，阻尼调节单元包括设置在对应容腔内并固定于运动杆的随动件、用于提供磁场的励磁线圈和固定设置于容腔内壁的剪切盖，剪切盖的内腔与对应容腔共同形成阻尼腔，阻尼腔内填充磁流变介质，励磁线圈外周缠绕于所述随动件，励磁线圈和所述随动件均伸入剪切盖的内腔并与其内壁在轴向和径向上均保留间隙形成磁流变介质剪切面。

进一步，缸体为筒状结构，剪切盖包括轴向壁板和分别固定设置于轴向壁板两端的端板，轴向壁板径向截面为弧形。

进一步，随动件包括套体和设置于套体的径向翼板，径向翼板为沿套体同一侧并列设置的两个，励磁线圈沿套体外圆周缠绕设置在两径向翼板之间。

进一步，径向翼板与励磁线圈均与对应容腔内壁间留有间隙。

进一步，径向翼板和所述端板均为肋弧形板并分别一一对应位于同一径向平面上，彼此对应的径向翼板和端板之间形成径向翼板旋转工作空间。

进一步，磁流变介质为磁流变液、磁流变脂、磁流变粘弹性流体或磁控聚合物。

本发明还公开了一种利用所述的多剪切面磁流变扭转减振器的汽车座椅，汽车座椅上安装有所述多剪切面磁流变扭转减振器；汽车座椅包括椅体和对椅体形成支撑的支架，支架为分列两侧并列设置的X形支架，多剪切面磁流变扭转减振器的运动杆伸出缸体端与一侧X形支架固定连接，缸体与另一侧X形支架固定连接。

本发明的有益效果：本发明的多剪切面磁流变扭转减振器，由于设置在容腔内的剪切盖，随动件和励磁线圈均部分伸入剪切盖的内腔内，这样，当运动杆做绕自身轴线的旋转运动时，随动件和励磁线圈同样会随着运动杆同向同速旋转，此时，磁流变介质不仅会在通常的工作区域(即随动件和励磁线圈与容腔内壁间的间隙形成的剪切面)内剪切，还会在剪切盖与随动件之间的区域内剪切，由于励磁线圈和随动件与剪切盖在轴向和径向上均保留间隙，则剪切盖与随动件的剪切区域一共有两处，一处是轴向剪切面，一处是径向剪切面，故而在磁场强度基本不变的情况下，相较于现有同类型的扭转减振器，增加了剪切面积，进而增加了扭矩；而且本发明的具体结构，相较于现有的扭转减振器，无论是轴向尺寸和径向尺寸均未增加，达到了保持结构紧凑的目的，安装使用需要空间小，可在具体使用情况下与需配件(如汽车座椅、飞机座椅或需要回转运动的机械部件)形成良好的直接适配。

本发明的汽车座椅，由于加装了多剪切面磁流变扭转减振器，可适用于汽车座椅扭转角度不大的情况，通过扭转减振器与支架的固定配合，在发生振动扭转时可输出较大的扭矩对振动进行抑制，从而提高乘坐者或驾驶者的舒适性；而且本发明的汽车座椅具有抗扭转性，结构紧凑，未因添加了减振器而过大的占用安装空间，利于成本的降低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器整体结构示意图；

图2为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器剖面示意图；

图3为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器的阻尼盖结构示意图；

图4为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器的随动件结构示意图；

图5为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器的阻尼盖与随动件和运动杆的配合结构示意图；

图6为本发明的汽车座椅结构示意图；

图7为本发明的汽车座椅扭转状态示意图；

图8为本发明的汽车座椅结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器整体结构示意图，图2为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器剖面示意图，图3为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器的阻尼盖结构示意图，图4为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器的随动件结构示意图，图5为本发明的多剪切面磁流变扭转减振器的阻尼盖与随动件和运动杆的配合结构示意图，图6为本发明的汽车座椅结构示意图，图7为本发明的汽车座椅扭转状态示意图，图8为本发明的汽车座椅结构示意图，如图1-图8所示：本实施例的多剪切面磁流变扭转减振器，包括设有至少一个容腔3的缸体1和自容腔3内穿出的运动杆2，运动杆2以可绕自身轴线转动的方式与所述缸体1密封配合；其中，缸体1包括侧壁101、前端盖102和后端盖103，前是指运动杆2伸出的方向，本实施例中，后端盖103与侧壁一体成型，前端盖102在安装完成后与侧壁前端密封连接；另外，缸体1的容腔3可设置至少一个，即可为一个、二个或多个，对应每一容腔3均可设置下文所述的阻尼调节单元，在本实施例中，容腔3设置一个，即缸体1的内腔；运动杆2为活塞杆，缸体1的前端盖102上设置有活塞杆过孔，并通过轴承配合设置使得活塞杆可绕自身轴线转动。

容腔3内设置有阻尼调节单元，阻尼调节单元包括设置在对应容腔3内并固定于运动杆2的随动件4、用于提供磁场的励磁线圈5和固定设置于容腔3内壁的剪切盖6，剪切盖6内腔与对应容腔3共同形成阻尼腔，阻尼腔内填充磁流变介质，励磁线圈5外周缠绕于所述随动件4，励磁线圈5和所述随动件4均伸入剪切盖6内腔并与其内壁在轴向和径向上均保留间隙形成磁流变介质剪切面；如上文所述，阻尼调节单元对应容腔3设置数目可设置多个，本实施例中，阻尼调节单元设置一个，随动件4可理解为现有技术磁流变扭转减振器当中的活塞，运动杆2一端与设置在容腔3内的活塞圆周固定，另一端伸出缸体1与需抗扭转设备连接使用；另外，磁流变介质填充在阻尼腔内，即意味着磁流变介质同样充满了随动件4与阻尼盖间的间隙，这样当励磁线圈5通电改变磁场强度时，磁流变介质在磁场的作用下，有规则的且沿磁场方向成链或链束状排列，产生了类固体的特征，而由于上述的随动件4与阻尼盖间的间隙设置，使得在该处区域，随动件4(即活塞)与阻尼盖间的磁流变介质剪切区域即形成两处，一处为轴向剪切面，一个是径向剪切面，其中，轴向剪切面10是指随动件4和励磁线圈5与剪切盖内壁的径向间隙空间形成的，径向剪切面11则是由随动件4与剪切盖间的轴向间隙形成的，本实施例中的轴向和径向均是以活塞杆的轴向和径向为准，并且，由于活塞杆(即运动杆2)与剪切盖间在径向方向上保持间隙设置，则剪切盖与随动件4的区域内形成电磁通路(包括如图所示的电磁通路Ⅰ7和电磁通路Ⅱ8)，在磁场强度不变的情况下，增加了剪切面积，进而提高阻尼力，增加了抗扭转振动的扭矩。

以下对本发明的多剪切面磁流变扭转减振器的具体结构形状进行说明，其中，缸体1为筒状结构，剪切盖6包括轴向壁板601和分别固定设置于轴向壁板601两端的端板602，轴向壁板601径向截面为弧形；其中，轴向壁板601与缸体1容腔3内壁相适配，并且紧紧贴合固定在一起，另外，两端板602为与轴向壁板601一体成型设置，并且两端板602在缸体1内壁分别紧紧与缸体1的前端盖102和后端盖103紧紧抵靠设置。

本实施例中，随动件4包括套体401和设置于套体401的径向翼板402，径向翼板为沿套体401同一侧并列设置的两个，励磁线圈5沿套体401外圆周缠绕设置在两径向翼板之间；活塞的具体结构为：套体401内中空，用于与活塞杆圆周固定，径向翼板与套体401一体成型，现有的活塞结构设置励磁线圈5时，通常为在两侧面上设置有向活塞中心方向凹陷的凹槽，励磁线圈5则置于凹槽内，而本发明的活塞结构，可视为在现有的活塞结构形成凹槽后将其中一侧切削掉优弧结构并留下凹槽底部部分，所切削掉的部分形成与阻尼盖适配的工作空间，通过这种设计在不改变整体结构占用空间的基础上，达到了具有提供较大扭矩的目的。

本实施例中，径向翼板与励磁线圈5均与对应容腔3内壁间留有间隙；在此处，形成电磁通路Ⅲ9，随动件4与缸体1内壁间形成传统意义上的磁流变介质剪切区域，进一步提高扭矩。

本实施例中，径向翼板和所述端板602均为肋弧形板并分别一一对应位于同一径向平面上，彼此对应的径向翼板和端板602之间形成径向翼板旋转工作空间12；结构紧凑，并可充分适用于活塞杆扭转角度不大的情况。

本实施例中，磁流变介质为磁流变液、磁流变脂、磁流变粘弹性流体或磁控聚合物。

本发明还公开了一种利用所述的多剪切面磁流变扭转减振器的汽车座椅，汽车座椅上安装有所述多剪切面磁流变扭转减振器A；汽车座椅包括椅体12和对椅体形成支撑的支架，支架为分列两侧并列设置的X形支架，多剪切面磁流变扭转减振器的运动杆2伸出缸体1端与一侧X形支架13固定连接，缸体与另一侧X形支架13a固定连接，缸体1两侧分别通过一L形连接杆14与对应侧X形支架的两支杆连接；支架还包括下底座15，两X形支架下端均与下底座15固定连接。如图6和图7结合来看，当X形支架的夹角α变大时，扭转减振器开始工作，克服α变大。

另外，本发明的汽车座椅还包括用于启动扭转减振器的控制系统，控制系统包括传感器、控制器和为励磁线圈通电的控制电路，其中，传感器为角速度传感器或力传感器，当为角速度传感器时用于检测运动杆2的转动角速度并向控制器输出信号，控制器进行阈值判断或直接向控制电路输出命令信号，以控制励磁线圈通电工作；当为力传感器时，用于检测座椅本体的纵向载荷，然后通过控制器接收检测信号，并向控制电路输出命令信号，以控制励磁线圈通电工作。

另外，通过对汽车座椅或飞机座椅的振动抑制实验中研究发现，其振动过程中的有时产生的冲击载荷其实不大，但需要外界提供较大的扭矩才能抑制振动，另外，在上述座椅的安装位一般空间有限，安装整体结构复杂且占用空间较大的减振结构可能与座椅的适应配合性不良，有时甚至需要改变座椅的整体结构或安装位置，虽可达到减振的效果，但会大大增加成本；而利用本发明的汽车座椅，其中的扭转减振器在扭转振动的扭转角度不大的情况下，可输出较大的扭矩对振动进行抑制，并使其在保证较大输出扭矩的同时，使整体结构保持紧凑，降低整体结构的占用空间，在具体使用情况下形成良好的直接适配。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种多剪切面磁流变扭转减振器，其特征在于：包括设有至少一个容腔的缸体和自容腔内穿出的运动杆，所述运动杆以可绕自身轴线转动的方式与所述缸体密封配合；

还包括设置在容腔内的阻尼调节单元，所述阻尼调节单元包括设置在对应容腔内并固定于运动杆的随动件、用于提供磁场的励磁线圈和固定设置于容腔内壁的剪切盖，所述剪切盖的内腔与对应容腔共同形成阻尼腔，所述阻尼腔内填充磁流变介质，所述励磁线圈外周缠绕于所述随动件，所述励磁线圈和所述随动件均伸入所述剪切盖的内腔并与其内壁在轴向和径向上均保留间隙形成磁流变介质剪切面；所述缸体为筒状结构，所述剪切盖包括轴向壁板和分别固定设置于轴向壁板两端的端板，所述轴向壁板径向截面为弧形。

2.根据权利要求1所述的多剪切面磁流变扭转减振器，其特征在于：所述随动件包括套体和设置于套体的径向翼板，所述径向翼板为沿套体同一侧并列设置的两个，所述励磁线圈沿套体外圆周缠绕设置在两所述径向翼板之间。

3.根据权利要求2所述的多剪切面磁流变扭转减振器，其特征在于：所述径向翼板与所述励磁线圈均与对应容腔内壁间留有间隙。

4.根据权利要求3所述的多剪切面磁流变扭转减振器，其特征在于：所述径向翼板和所述端板均为弧形板并分别一一对应位于同一径向平面上，彼此对应的径向翼板和端板之间形成径向翼板旋转工作空间。

5.根据权利要求4所述的多剪切面磁流变扭转减振器，其特征在于：所述磁流变介质为磁流变液、磁流变脂、磁流变粘弹性流体或磁控聚合物。

6.一种利用权利要求1-5所述的多剪切面磁流变扭转减振器的汽车座椅，其特征在于：所述汽车座椅上安装有所述多剪切面磁流变扭转减振器；所述汽车座椅包括椅体和对椅体形成支撑的支架，所述支架为分列两侧并列设置的X形支架，所述多剪切面磁流变扭转减振器的运动杆伸出缸体端与一侧X形支架固定连接，缸体与另一侧X形支架固定连接。