CN107618408B - 基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，包括可变阻尼部件以及电子控制器，其中，可变阻尼部件包括充满有磁流变液体材料的缸筒、安装于缸筒中且相对于其移动的工作活塞、位于工作活塞上下两端的上活塞杆和下活塞杆以及罩设于缸筒上方的盖罩，盖罩与缸筒弹性连接，盖罩与弹性连接板固定连接，上活塞杆和下活塞杆分别穿设于缸筒两端且其外端均位于缸筒外，工作活塞上设有贯穿其轴向的节流孔，工作活塞上还套有电磁线圈，电子控制器与电磁线圈电连接以控制其电流，上活塞杆和下活塞杆的直径相等。本发明提出的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置及汽车，不需要气体补偿装置即可实现减震。

Description

基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置及汽车

技术领域

本发明涉及座椅减震技术领域，尤其涉及一种基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置及汽车。

背景技术

随着人们生活水平的提高，汽车的普及率越来越高，对汽车的舒适性、平顺性提出了更高的要求。“人体—座椅”系统对最终传到人体的振动量有较大影响，汽车座椅的主要作用是支撑人体，缓冲路面不平带给人的冲击与振动，给驾驶者和成员提供良好的驾驶和乘坐环境。然而目前大多数汽车座椅采用的是机械式的缓冲减震结构，一方面存在机械磨损问题，另一方面其阻尼不能随路况的变化而实时调节，因而只能对某一固定频率范围的振动实现有效的衰减，不适应现代汽车对舒适性、平顺性的要求。

现阶段已有的相关其他装置解决了上述部分问题，但现有装置大都利用了气体来补偿活塞缸内磁流变液体和活塞杆总体积的变化，这就需要有密封气体的装置，气体补偿装置其密封需求对于生产加工的要求很高，在很大程度上增加了制造成本而且使用寿命不长。同时，由于汽车行驶时频繁振动，温度变化较大，这对气体的影响很大，所以对其精确控制难度，实际减振效果会受影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置及汽车，旨在不需要气体补偿装置即可实现减震。

为实现上述目的，本发明提供一种基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，包括与座椅下方弹性连接板固定连接的可变阻尼部件、以及与该可变阻尼部件电连接的电子控制器，其中，

所述可变阻尼部件包括充满有磁流变液体材料的缸筒、安装于缸筒中且相对于其移动的工作活塞、位于工作活塞上下两端的上活塞杆和下活塞杆以及罩设于缸筒上方的盖罩，盖罩与缸筒弹性连接，盖罩与弹性连接板固定连接，上活塞杆和下活塞杆分别穿设于缸筒两端且其外端均位于缸筒外，工作活塞上设有贯穿其轴向的节流孔，工作活塞上还套有电磁线圈，所述电子控制器与电磁线圈电连接以控制其电流，所述上活塞杆和下活塞杆的直径相等。

优选地，所述节流孔位于电磁线圈的外侧。

优选地，所述工作活塞外还套有密封圈。

优选地，所述缸筒上方设有用于将其上端开口密封的密封盖，所述上活塞杆和下活塞杆与缸筒接触的部分还套有活塞杆导向座。

优选地，还包括弹簧，弹簧的两端分别与密封盖和盖罩固定连接。

优选地，所述缸筒固定于活塞缸底座上，活塞缸底座通过螺栓与汽车底板连接。

优选地，所述电子控制器包括安装于弹性连接板与盖罩之间的加速度传感器以及依次电连接的信号调理设备、信号采集设备、电子控制单元和电流放大电路，所述电流放大电路与电磁线圈连接，所述加速度传感器与信号调理设备连接。

优选地，所述加速度传感器为电容式加速度传感器。

本发明进一步提出一种汽车，包括座椅以及设置于座椅下方的汽车座椅减震装置，该汽车座椅减震装置为上述的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置。

优选地，一座椅配套设置多个汽车座椅减震装置。

本发明提出的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，具有以下有益效果：

1、根据路况实现阻尼可变：通过电容式加速度传感器实时检测出座椅垂直方向的加速度，通过与电子控制单元中储存的加速度期望值进行比较，根据比较结果选择控制产生合适大小的电流，以此使电磁线圈产生相应的磁场来实时控制减振装置的阻尼大小；

2、控制精度高：相比现有技术，本装置取消了原有的气体补偿装置，直接通过保证上活塞杆和下活塞杆直径一致就能实现对活塞缸内活塞杆和磁流变液体总体积变化的补偿，避免了活塞缸中由于温度变化影响对气体的影响从而影响控制精度；

3、装置磨损小、使用寿命长：装置中由于不存在弹簧阻尼等机械结构，在很大程度上减轻了机械磨损问题，提高了使用寿命；

4、工作响应快、可靠性好：由磁流变液体材料的特性可知，其对电流的响应时间为毫秒级，能实现根据路况要求对阻尼的实时可变控制；

5、低电流、低功耗：只需要提供毫安级的电流就能实现对磁流变液材料的控制，功耗低。

6、装置简单、加工方便：装置中不需要储存惰性气体，避免了复杂的惰性气体密封结构，只需控制上活塞杆和下活塞杆直径一致，更易加工，降低了加工难度。

附图说明

图1为本发明基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置优选实施例的结构示意图；

图2为本发明基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置中可变阻尼部件的结构示意图。

图中，1-座椅，2-弹性连接板，3-导线，4-盖罩，5-弹簧，6-缸筒，7-活塞杆导向座，8-电容式加速度传感器，9-上活塞杆，10-密封盖，11-工作活塞，12-下活塞杆，13-活塞缸底座，14-信号调理设备，15-信号采集设备，16-电子控制单元，17-电流放大电路。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提出一种基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置。

参照图1和图2，本优选实施例中一种基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，包括与座椅1下方弹性连接板2固定连接的可变阻尼部件、以及与该可变阻尼部件电连接的电子控制器，其中，

可变阻尼部件包括充满有磁流变液体材料的缸筒6、安装于缸筒6中且相对于其移动的工作活塞11、位于工作活塞11上下两端的上活塞杆9和下活塞杆12以及罩设于缸筒6上方的盖罩4，盖罩4与缸筒6弹性连接，盖罩4与弹性连接板2固定连接（可通过螺钉固定连接），上活塞杆9和下活塞杆12分别穿设于缸筒6两端且其外端均位于缸筒6外，工作活塞11上设有贯穿其轴向的节流孔（即工作活塞11将缸筒6分成的两个腔室是连通的），工作活塞11上还套有电磁线圈，电子控制器与电磁线圈电连接以控制其电流。上活塞杆9中心沿纵向钻有用于放置导线3的通道，导线3的一端与电磁线圈连接，另一端与电子控制器连接，上活塞杆9和下活塞杆12的直径相等。

具体地，节流孔位于电磁线圈的外侧。电磁线圈的外侧设置有一圈节流孔。工作活塞11外还套有密封圈。缸筒6上方设有用于将其上端开口密封的密封盖10，上活塞杆9和下活塞杆12与缸筒6接触的部分还套有活塞杆导向座7。活塞杆导向座7也起到密封的作用。

具体地，基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置还包括弹簧5，弹簧5的两端分别与密封盖10和盖罩4固定连接。通过上活塞杆9与弹簧5相互配合伸缩，达到补偿体积缸筒6内活塞杆体积变化的效果。当电磁线圈中通有电流时，根据电流的磁效应会在节流孔周围产生磁场，磁场的大小由电流控制，根据磁流变液材料的性质，磁场的变化会导致磁流变液材料粘度发生变化，使得座椅在垂直方向振动时受到的阻尼力不同，实现阻尼可变。

缸筒6固定于活塞缸底座13上，活塞缸底座13通过螺栓与汽车底板连接。下活塞杆12的外端位于活塞缸底座13中。缸筒6与活塞缸底座13通过螺纹连接。

具体地，电子控制器包括安装于弹性连接板2与盖罩4之间的加速度传感器以及依次电连接的信号调理设备14、信号采集设备15、电子控制单元16和电流放大电路17，电流放大电路17与电磁线圈连接，加速度传感器与信号调理设备14连接。加速度传感器为电容式加速度传感器8。另外，在盖罩4的中心位置设置有一纵向通孔，用于使导线3穿过盖罩4与电流放大电路17相连接。

磁流变液材料有如下特性：（1）磁流变液材料液态、固态之间的转化是可逆的；（2）磁流变液材料的屈服强度是随磁场强度变化而变化的；（3）在外加磁场的作用下，磁流变液材料的粘度可以实现无级可变；（4）极其微小的电流量就可使磁流变液材料的状态、性质发生改变，功耗很低。综上，由于磁流变液材料的粘度会因磁场的大小而改变，根据电流的磁效应，通过对电磁线圈上电流的精确控制，就可实现对减震装置的阻力控制。

本基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置其工作原理如下。当路面不平以及发动机、传动系和车轮等旋转部件激发汽车的振动时，电容式加速度传感器8感知此振动量，并转换为电信号，依次经过信号调理设备14、信号采集设备15传给电子控制单元16；电子控制单元16将此信号与预存的期望值进行对比，输出一个电流控制量，并经过电流放大电路17和导线3传递给电磁线圈。根据电流的磁效应在电磁线圈附近的节流孔处会产生磁场，磁场的大小由电流控制，根据磁流变液材料的性质，磁场的变化会导致磁流变液材料粘度发生变化；当座椅上下振动时，上活塞杆9带动工作活塞11上、下运动，磁流变液材料通过工作活塞11上的节流孔在两个腔室之间来回流动，磁流变液材料的粘度不同，通过节流孔产生的阻尼相应变化，实现了对振动的变阻尼衰减。

本实施例提出的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，具有以下有益效果：

1、根据路况实现阻尼可变：通过电容式加速度传感器8实时检测出座椅垂直方向的加速度，通过与电子控制单元16中储存的加速度期望值进行比较，根据比较结果选择控制产生合适大小的电流，以此使电磁线圈产生相应的磁场来实时控制减振装置的阻尼大小；

2、控制精度高：相比现有技术，本装置取消了原有的气体补偿装置，直接通过保证位于上活塞杆9和下活塞杆12直径一致就能实现对活塞缸内活塞杆和磁流变液体总体积变化的补偿，避免了活塞缸中由于温度变化影响对气体的影响从而影响控制精度；

3、装置磨损小、使用寿命长：装置中由于不存在弹簧阻尼等机械结构，在很大程度上减轻了机械磨损问题，提高了使用寿命；

4、工作响应快、可靠性好：由磁流变液体材料的特性可知，其对电流的响应时间为毫秒级，能实现根据路况要求对阻尼的实时可变控制；

5、低电流、低功耗：只需要提供毫安级的电流就能实现对磁流变液材料的控制，功耗低。

6、装置简单、加工方便：装置中不需要储存惰性气体，避免了复杂的惰性气体密封结构，只需控制上活塞杆9和下活塞杆12直径一致，更易加工，降低了加工难度。

本发明进一步提出一种汽车。

本优选实施例中，一种汽车，包括座椅以及设置于座椅下方的汽车座椅减震装置，该汽车座椅减震装置为上述的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置。该汽车座椅减震装置的具体结构参照上述实施例，在此不再赘述。

具体地，一座椅配套设置多个汽车座椅减震装置，从而提高座椅的减震效果。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，其特征在于，包括与座椅下方弹性连接板固定连接的可变阻尼部件、以及与该可变阻尼部件电连接的电子控制器，其中，

所述可变阻尼部件包括充满有磁流变液体材料的缸筒、安装于缸筒中且相对于其移动的工作活塞、位于工作活塞上下两端的上活塞杆和下活塞杆以及罩设于缸筒上方的盖罩，盖罩与缸筒弹性连接，盖罩与弹性连接板固定连接，上活塞杆和下活塞杆分别穿设于缸筒两端且其外端均位于缸筒外，工作活塞上设有贯穿其轴向的节流孔，工作活塞上还套有电磁线圈，所述电子控制器与电磁线圈电连接以控制其电流，所述上活塞杆和下活塞杆的直径相等；缸筒固定于活塞缸底座上，活塞缸底座通过螺栓与汽车底板连接，下活塞杆的外端位于活塞缸底座中；所述缸筒上方设有用于将其上端开口密封的密封盖，所述上活塞杆和下活塞杆与缸筒接触的部分还套有活塞杆导向座；汽车座椅减震装置还包括弹簧，弹簧的两端分别与密封盖和盖罩固定连接；所述电子控制器包括安装于弹性连接板与盖罩之间的加速度传感器以及依次电连接的信号调理设备、信号采集设备、电子控制单元和电流放大电路，所述电流放大电路与电磁线圈连接，所述加速度传感器与信号调理设备连接；所述加速度传感器为电容式加速度传感器。

2.如权利要求1所述的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，其特征在于，所述节流孔位于电磁线圈的外侧。

3.如权利要求1所述的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置，其特征在于，所述工作活塞外还套有密封圈。

4.一种汽车，其特征在于，包括座椅以及设置于座椅下方的汽车座椅减震装置，该汽车座椅减震装置为权利要求1至3中任意一项所述的基于磁流变液材料的汽车座椅减震装置。

5.如权利要求4所述的汽车，其特征在于，一座椅配套设置多个汽车座椅减震装置。

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