CN108583382A - 一种半主动悬挂式防雷减震座椅 - Google Patents

一种半主动悬挂式防雷减震座椅 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半主动悬挂式防雷减震座椅，包括椅座和椅背，椅座和椅背通过弧形固定架固定连接，椅座的两侧各自竖直设置有一个吊杆，每个吊杆的顶部与车身顶部可拆卸连接，吊杆的底部可拆卸连接有底部挡片且其与吊杆垂直设置，吊杆的下方设有磁流变阻器调节机构，磁流变阻器调节机构的上端与椅座对应侧的下方固定连接，吊杆的顶部与车身顶部之间设有传感器，传感器与控制器电连接，控制器与电源发生器电连接，电源发生器与磁流变阻器调节机构电连接。本发明的有益效果是拆装方便，占用空间小，利用磁流变液的磁流变特性，可实现变刚度与变阻尼以便有效吸收冲击载荷，对于不同的振动激励主动适应性强，对车载人员的安全起到很好的防护作用。

Description

一种半主动悬挂式防雷减震座椅
技术领域
本发明涉及军用车辆车载人员安全防护技术领域，具体涉及一种应用于军用车辆的半主动式防雷减震座椅。
背景技术
反坦克地雷对军用车辆的车载人员是个严重的威胁，地雷产生的冲击波和冲击力通过车身或座椅等传递到车载人员身上，会造成人员受伤甚至是死亡。目前，对于军用车辆减振主要研究的还是车身的优化设计，而受限于车内空间，安装于军用车辆上的座椅大多没有专门的防雷减振装置。
中国专利CN101712288A公开了一种应用在装甲车上的防雷减震座椅，其包括椅背和椅垫，所述的椅背和椅垫均固定在活动架上，所述的活动架可活动的与座椅基体相连，在所述的固定架和活动架之间设有弹性调节装置，所述的弹性调节装置包括一端固定在座椅基体上，另一端固定在活动架上的弹簧。这种防雷减震座椅存在一定缺陷，无法满足现在现代军事作战的需求：1、结构复杂，拆装操作繁琐，占用空间大；2、其利用弹性调节装置防雷减震，属于被动调节方式，避震防冲击效果不理想，无法确保车载人员的安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种半主动悬挂式防雷减震座椅，该防雷减震座椅应用于军用车辆，结构简单，占用空间小，拆装方便，可以有效的解决现有技术中装甲车上的座椅避雷减震效果不理想的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种半主动悬挂式防雷减震座椅，包括椅座和椅背，所述椅座和所述椅背通过弧形固定架固定连接，所述椅座的两侧各自竖直设置有一个吊杆，每个所述吊杆的顶部与车身顶部可拆卸连接，所述吊杆的底部可拆卸连接有底部挡片且其与吊杆垂直设置，所述吊杆的下方设有磁流变阻器调节机构，所述磁流变阻器调节机构的上端与所述椅座对应侧的下方固定连接，所述吊杆的顶部与所述车身顶部之间设有传感器，所述传感器与控制器电连接，所述控制器与电源发生器电连接，所述电源发生器与所述磁流变阻器调节机构电连接。
本发明的有益效果是：通过吊杆将座椅与车身连接在一起，使得座椅悬挂在车内；通过传感器检测车身震动的信号并将对应信号传送给控制器，控制器接收信号并将信号传送给电源发生器，电源发生器根据接收到的信号决定施加到磁流变阻器调节机构上电流的大小，从而改变磁流变阻器调节机构整体有效刚度和有效阻尼，有效吸收车身震动的冲击载荷，保护车载人员的安全。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述磁流变阻器调节机构包括套装在所述吊杆上的内筒阻尼单元，所述内筒阻尼单元上套装有外筒阻尼单元。
采用上述进一步方案的有益效果是通过内筒阻尼单元和外筒阻尼单元并联的模式从而改变磁流变阻器调节机构整体有效刚度和有效阻尼。
进一步，所述内筒阻尼单元包括内部设有多级活塞的内缸筒，所述多级活塞套装在所述吊杆上，所述多级活塞与所述吊杆之间填充有磁流变液，所述内缸筒的顶部和底部分别设有内筒上端盖和内筒下端盖，所述内筒上端盖和所述内筒下端盖上各自开设有一个供所述吊杆穿过的通孔，所述内筒上端盖与所述椅座对应侧的下方固定连接，所述内缸筒的内部从上至下均匀布设有多个内筒磁力线圈。
采用上述进一步方案的有益效果是通过内筒上端盖和内筒下端盖对内缸筒进行密封，吊杆穿过内筒上端盖和内筒下端盖上的通孔，减小了密封的难度；内缸筒内的磁力线圈和磁流变液通电后产生磁场以便有效消减车身传递给座椅的震动，保证车载人员的安全。
进一步，所述外筒阻尼单元包括套装在所述内缸筒外部的外缸筒，所述外缸筒与所述内缸筒之间填充有所述磁流变液，所述外缸筒的顶部和底部分别设有外筒上端盖和外筒下端盖，所述外筒上端盖和所述外筒下端盖上各自开设有一个供所述内缸筒穿过的圆形孔，所述外缸筒内设有外筒磁力线圈。
采用上述进一步方案的有益效果是通过外筒上端盖和外筒下端盖对外缸筒进行密封，内缸筒穿过外筒上端盖和外筒下端盖的圆形孔，减小了密封的难度；外缸筒内的磁力线圈和磁流变液通电后产生磁场以便有效消减车身传递给座椅的震动，保证车载人员的安全。
进一步，所述磁流变阻器调节机构还包括上弹簧和下弹簧，所述上弹簧套装在所述内缸筒上且其上端和下端分别与所述内筒上端盖和所述外筒上端盖抵接，所述下弹簧套装在所述内缸筒上且其上端和下端分别与所述外筒下端盖和所述底部挡片抵接。
采用上述进一步方案的有益效果是通过上弹簧和下弹簧进一步缓冲车身传递给座椅的冲击载荷，更好的保护车载人员的安全。
进一步，所述内筒上端盖、所述内筒下端盖、所述外筒上端盖以及所述外筒下端盖均采用不导磁金属材料制成。
采用上述进一步方案的有益效果是内筒上端盖、内筒下端盖、外筒上端盖以及外筒下端盖均采用不导磁金属材料制成以提高磁场利用率。
进一步，所述吊杆、所述内缸筒以及所述外缸筒均采用导磁金属材料制成。
采用上述进一步方案的有益效果是吊杆、内缸筒以及外缸筒均采用导磁金属材料制成以提高磁场利用率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图之一；
图2为本发明的结构示意图之二；
图3为本发明中的电路框图；
图4为本发明中磁流变阻器调节机构的结构示意图；
图5为本发明中磁流变阻器调节机构的剖视图；
图6为图5中A的放大图；
图7为本发明中多级活塞的结构示意图；
图8为本发明中多级活塞的剖视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、椅座，2、椅背，3、固定架，4、吊杆，5、底部挡片，6、磁流变阻器调节机构，7、传感器，8、控制器，9、电源发生器，10、内缸筒，11、内筒上端盖，12、内筒下端盖，13、内筒磁力线圈，14、外缸筒，15、外筒上端盖，16、外筒下端盖，17、外筒磁力线圈，18、上弹簧，19、下弹簧，20、端活塞片，21、活塞挡圈，22、活塞片，23、多级活塞。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1、图2和图3所示，本发明提供一种半主动悬挂式防雷减震座椅，包括椅座1和椅背2，椅座1和椅背2通过弧形固定架3固定连接，椅座1的两侧各自竖直设置有一个吊杆4，每个吊杆4的顶部与车身顶部可拆卸连接，吊杆4还可与车身的侧壁可拆卸连接，安装后整个座椅悬挂在车内且其底部与车身不接触；吊杆4的底部可拆卸连接有底部挡片5且其与吊杆4垂直设置，吊杆4的下方设有磁流变阻器调节机构6，磁流变阻器调节机构6的上端与椅座1对应侧的下方固定连接，吊杆4的顶部与车身顶部之间设有传感器7，传感器7与控制器8电连接，控制器8与电源发生器9电连接，电源发生器9与磁流变阻器调节机构6电连接。当车身遭到袭击而产生剧烈震动时，传感器7将车身震动的信号传送给控制器8，控制器8接收信号并将信号传送给电源发生器9，电源发生器9根据接收到的信号决定施加到磁流变阻器调节机构6上电流的大小，使得磁流变阻器调节机构6内部产生磁场，从而改变磁流变阻器调节机构6整体有效刚度和有效阻尼，有效吸收车身震动的冲击载荷，保护车载人员的安全。
如图4、图5、图6、图7和图8所示，本发明中，磁流变阻器调节机构6包括套装在吊杆4上的内筒阻尼单元，内筒阻尼单元上套装有外筒阻尼单元，内筒阻尼单元和外筒阻尼单元采用并联设置的模式。
本发明中，内筒阻尼单元包括内部设有多级活塞23的内缸筒10，多级活塞23套装在吊杆4上，多级活塞23与吊杆4之间填充有磁流变液，多级活塞23包括设置在端部的两个端活塞片20，两个端活塞片20之间从上至下交替设置有多个活塞片22和活塞挡圈21，为了提高通电后磁场的利用率，端活塞片20和活塞片22采用导磁的金属材料例如低碳钢、纯铁等制成，活塞挡圈21采用不导磁的金属材料例如铝合金等制成。内缸筒10的顶部和底部分别设有内筒上端盖11和内筒下端盖12，内筒上端盖11和内筒下端盖12对内缸筒10进行密封，同时内筒上端盖11和内筒下端盖12上各自开设有一个供吊杆4穿过的通孔，从而减小了密封的难度；内筒上端盖11与椅座1对应侧的下方固定连接，除上述结构外，还可在椅座1的下方固定连接两个耳片且分别向椅座1的两侧延伸，内筒上端盖11与对应的耳片固定连接，相比较而言，第二种更方便内筒上端盖11与椅座1的连接；内缸筒10的内部从上至下均匀布设有多个内筒磁力线圈13，内缸筒10内的内筒磁力线圈13和磁流变液通电后产生磁场以便有效消减车身传递给座椅的震动冲击载荷，保证车载人员的安全。
本发明中，外筒阻尼单元包括套装在内缸筒10外部的外缸筒14，外缸筒14与内缸筒10之间填充有磁流变液，外缸筒14的顶部和底部分别设有外筒上端盖15和外筒下端盖16，外筒上端盖15和外筒下端盖16上各自开设有一个供内缸筒10穿过的圆形孔，通过外筒上端盖15和外筒下端盖16对外缸筒14进行密封，内缸筒10穿过外筒上端盖15和外筒下端盖16的圆形孔，减小了密封的难度；外缸筒14内设有外筒磁力线圈17，外缸筒14内的外筒磁力线圈17以及外缸筒14与内缸筒10之间填充有磁流变液通电后产生磁场以便有效消减车身传递给座椅的震动，保证车载人员的安全。
优选的，本发明中，磁流变阻器调节机构6还包括上弹簧18和下弹簧19，上弹簧18套装在内缸筒10上且其上端和下端分别与内筒上端盖11和外筒上端盖15抵接，下弹簧19套装在内缸筒10上且其上端和下端分别与外筒下端盖16和底部挡片5抵接，上弹簧18和下弹簧19采用线性弹簧或非线性弹簧，上弹簧18和下弹簧19进一步缓冲车身传递给座椅的震动冲击载荷，更好的保护车载人员的安全。
优选的，本发明中，为提高通电后磁场的利用率，内筒上端盖11、内筒下端盖12、外筒上端盖15以及外筒下端盖16均采用不导磁金属材料例如铜和铝等制成，吊杆4、内缸筒10以及外缸筒14均采用导磁金属材料例如铁、钴以及镍等制成，在磁场的作用下，铁、钴以及镍等金属的内部会产生分子电流，而铜和铝等金属的内部则不会产生分子电流，从而提高磁场的利用率。
本发明的工作原理如下：
当车辆受到爆炸冲击时，震动通过吊杆4传递到座椅上，同时传感器7将检测到的震动信号传送给控制器8，控制器8接收信号并将对应信号传送给电源发生器9，电源发生器9根据接收到的信号决定分别施加到内筒变阻尼单元和外筒变刚度单元上电流的大小，产生磁感应强度不同的磁场，输出不同的阻尼力，从而改变磁流变阻器调节机构6整体的有效刚度和有效阻尼，消减车身的震动载荷，实现半主动控制的效果，有效地保护车载人员的安全。
本发明中内筒变阻尼单元和外筒变刚度单元采用分开激励的形式，通电后产生两个磁感应强度不同的磁场，从而对车身震动对座椅产生的震动冲击载荷，同时内缸筒10上套装的上弹簧18和下弹簧19进一步对车身产生的震动冲击载荷起到一个缓冲吸收的作用，最大限度地降低车身震动对座椅上的车载人员冲击载荷，保护车载人员的安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半主动悬挂式防雷减震座椅，其特征在于：包括椅座(1)和椅背(2)，所述椅座(1)和所述椅背(2)通过弧形固定架(3)固定连接，所述椅座(1)的两侧各自竖直设置有一个吊杆(4)，每个所述吊杆(4)的顶部与车身顶部可拆卸连接，所述吊杆(4)的底部可拆卸连接有底部挡片(5)且其与所述吊杆(4)垂直设置，所述吊杆(4)的下端套装有磁流变阻器调节机构(6)，所述磁流变阻器调节机构(6)的上端与所述椅座(1)对应侧的下方固定连接，所述吊杆(4)的顶部与所述车身顶部之间设有传感器(7)，所述传感器(7)与控制器(8)电连接，所述控制器(8)与电源发生器(9)电连接，所述电源发生器(9)与所述磁流变阻器调节机构(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种半主动悬挂式防雷减震座椅，其特征在于：所述磁流变阻器调节机构(6)包括套装在所述吊杆(4)上的内筒阻尼单元，所述内筒阻尼单元上套装有外筒阻尼单元。
3.根据权利要求2所述的一种半主动悬挂式防雷减震座椅，其特征在于：所述内筒阻尼单元包括内部设有多级活塞(23)的内缸筒(10)，所述多级活塞(23)套装在所述吊杆(4)上，所述多级活塞(23)与所述吊杆(4)之间填充有磁流变液，所述内缸筒(10)的顶部和底部分别设有内筒上端盖(11)和内筒下端盖(12)，所述内筒上端盖(11)和所述内筒下端盖(12)上各自开设有一个供所述吊杆(4)穿过的通孔，所述内筒上端盖(11)与所述椅座(1)对应侧的下方固定连接，所述内缸筒(10)的内部从上至下均匀布设有多个内筒磁力线圈(13)。
4.根据权利要求3所述的一种半主动悬挂式防雷减震座椅，其特征在于：所述外筒阻尼单元包括套装在所述内缸筒(10)外部的外缸筒(14)，所述外缸筒(14)与所述内缸筒(10)之间填充有所述磁流变液，所述外缸筒(14)的顶部和底部分别设有外筒上端盖(15)和外筒下端盖(16)，所述外筒上端盖(15)和所述外筒下端盖(16)上各自开设有一个供所述内缸筒(10)穿过的圆形孔，所述外缸筒(14)内设有外筒磁力线圈(17)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种半主动悬挂式防雷减震座椅，其特征在于：所述磁流变阻器调节机构(6)还包括上弹簧(18)和下弹簧(19)，所述上弹簧(18)套装在所述内缸筒(10)上且其上端和下端分别与所述内筒上端盖(11)和所述外筒上端盖(15)抵接，所述下弹簧(19)套装在所述内缸筒(10)上且其上端和下端分别与所述外筒下端盖(16)和所述底部挡片(5)抵接。
6.根据权利要求4所述的一种半主动悬挂式防雷减震座椅，其特征在于：所述内筒上端盖(11)、所述内筒下端盖(12)、所述外筒上端盖(15)以及所述外筒下端盖(16)均采用不导磁金属材料制成。
7.根据权利要求4所述的一种半主动悬挂式防雷减震座椅，其特征在于：所述吊杆(4)、所述内缸筒(10)以及所述外缸筒(14)均采用导磁金属材料制成。
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