CN110758195B - 一种抱闸式装甲车用防雷座椅及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抱闸式装甲车用防雷座椅及控制方法，它包括固定安装在车身侧板上的控制组件和导向组件，所述导向组件上通过导轨连接臂安装有抱闸式缓冲吸震组件，所述控制组件与抱闸式缓冲吸震组件相连，并控制其抱紧进而实现吸震缓冲，所述抱闸式缓冲吸震组件上固定安装有座椅组件。通过加速度传感器采集信号的激发和速度传感器对座椅滑动速度的反馈，实时控制液压制动模块对抱闸片所施加的夹紧力，以使座椅按照无冲击的正弦加速度曲线运动，使吸震效率优化的同时提高乘坐人员的舒适性。

Description

一种抱闸式装甲车用防雷座椅及控制方法

技术领域

本发明涉及一种抱闸式装甲车用防雷座椅及控制方法，采用不同于常规减震座椅的减震弹簧和液压或空气减震器相组合的形式，提出了一种抱闸式缓冲吸震组件来可控高效地吸收爆炸物爆炸后产生的冲击波，能够在保证吸能缓冲可靠性的基础上，改善乘坐人员的在接收爆炸冲击过程中的舒适性。

背景技术

随着军事科技的不断进步，各种地雷的威力也日益提升，不断对装甲车的防雷效果和安全性提出了更高的要求，早期的装甲车主要靠V型底盘和加厚装甲来抵抗地雷对装甲车的伤害，厚厚的装甲虽然增强了装甲车的抗损毁能力，使得装甲车重量激增，对装甲车灵活性和驾驶性能的提升带来了很大的困难。

从查阅的现有专利来看，十堰万利通工贸有限公司公告号为CN 204095579 U具有位置调节装置的越野汽车减震座椅采用两个压缩弹簧进行减震一个液压杆进行吸震；宜昌迅达车用技术有限责任公司公告号为CN 207955403 U一种侧壁安装液压减震座椅采用弹簧和液压减震器的组合来实现座椅的缓冲吸震；上海责亚汽车设计有限公司公告号为CN208947144 U一种多级减震的汽车减震座椅，通过压缩弹簧、缓冲柱和钢珠以及硅胶垫和弹簧片组成四级减震机构，具体良好缓冲减震效果，确保了汽车在行驶过程遇到颠簸路况时座椅的稳定性；扬州恒新座椅有限公司公告号为CN 108099710 A侧装式防雷爆减震座椅采用吸能管和隔震器组合减震，隔震器为钢丝绳隔振器、板簧隔震器、螺旋簧隔震器、电磁隔震器或蝶形簧隔震器中的一种。冲击柱直径比吸能管直径大，在隔震器吸收冲击继续压缩过程中，吸能管被冲击柱涨型撑开或者撕裂，在此过程中进行冲击能量衰减。合肥工业大学公告号为CN 108583382 A一种半主动悬挂式防雷减震座椅采用吊挂式安装，将座椅连接与车身顶部，吊杆下方设有减震弹簧和磁流变阻器调节机构，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。公布号 CN 102390301 A一种防地雷反伏击车的防雷座椅，在坐板下部设有两个内部气压不同的减震气囊，受到震动频率较小时，气压较小的气囊发挥作用，震动频率较大时，所有气囊共同发挥作用。

从现有的技术来看装甲车防雷座椅基本上分为两类，第一类是常规方式采用弹簧缓冲，液压或气囊减震吸震的方式来减小爆炸冲击波传递到乘坐人员身上，第二类是采用近年兴起的磁流变液的阻尼随磁场变化的特性来控制吸震的效果是一种半主动吸震方式，但由于铁磁流体物理性质会随着时间变化其磁流变效果会发生变化，使得其控制精度还有待提高。

发明内容

为了进一步提高装甲车防雷座椅吸震的可控性，本发明提供了一种抱闸式装甲车用防雷座椅，该座椅安装在装甲车车身侧板上，竖直方向上利用弹簧缓冲，抱闸式吸震组件吸收冲击能量，水平方向上采用具有塑性的弹性吸震块缓冲吸震，抱闸式吸震组件采用成熟的液压控制技术，通过加速度传感器采集信号的激发和速度传感器对座椅滑动速度的反馈，实时控制液压制动模块对抱闸片所施加的夹紧力，以使座椅按照无冲击的正弦加速度曲线运动，使吸震效率优化的同时提高乘坐人员的舒适性。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种抱闸式装甲车用防雷座椅，它包括固定安装在车身侧板上的控制组件和导向组件，所述导向组件上通过导轨连接臂安装有抱闸式缓冲吸震组件，所述控制组件与抱闸式缓冲吸震组件相连，并控制其抱紧进而实现吸震缓冲，所述抱闸式缓冲吸震组件上固定安装有座椅组件。

所述控制组件包括安装于导向组件的导轨上方的速度传感器，安装于车身侧板上的抱死指示灯、缓冲指示灯、座椅高度调节按钮和控制器模块，所述控制器模块中集成有电器元件和加速度传感器，所述抱死指示灯、缓冲指示灯、座椅高度调节按钮集成在控制器模块的外壳上。

所述导向组件包括固定在车身侧板上的平行布置的导轨，所述导轨上通过滑动配合安装有上导向滑块和下导向滑块，位于导轨的中间部位的车身侧板上固定安装有下支撑块和上支撑块，所述下支撑块和上支撑块之间固定安装有支撑轴。

所述上导向滑块、导轨和下导向滑块都有两组对称布置于支撑轴的两侧，所述导轨的长度能够根据车型的不同进行定制；所述下支撑块的上侧和上支撑块的下侧分别加工有一定深度的盲孔，通过所述盲孔将支撑轴竖直方向的自由度完全固定。

所述抱闸式缓冲吸震组件包括横向吸震块、导轨连接臂、抱闸式吸能组件和减震弹簧；所述横向吸震块置于导轨连接臂和椅背骨架之间，并吸收车辆运行过程中的横向冲击；所述导轨连接臂焊接在抱闸式吸能组件上，呈对称布置并分别与导向组件的四个导向滑块连接，所述减震弹簧套在导向组件的支撑轴上并构成滑动配合，所述减震弹簧的一端与下支撑块固定相连，另一端与抱闸式吸能组件固定相连。

所述抱闸式吸能组件包括套筒、第一闸片、第二闸片和液压控制器，所述第一闸片和第二闸片的一端通过销轴铰接在套筒的一侧，并使其能相对销轴转动而将支撑轴抱紧，另一端设置在液压控制器内，正常情况下在液压控制器中的制动卡钳作用下使第一闸片和第二闸片抱死在支撑轴外。

所述液压控制器与控制组件的座椅高度调节按钮相连，并控制其动作以调节夹紧力；在调节座椅高度过程中，乘坐人员可通过按压座椅高度调节按钮使液压控制器减小第一闸片和第二闸片与支撑轴之间的压力，再根据自身身高调整座椅相对底板的高度，调整合适后再次按压座椅高度调节按钮使液压控制器将第一闸片和第二闸片压紧在支撑轴上恢复抱死状态。

所述座椅组件包括椅背、椅背骨架、坐垫、螺母、扭转弹簧、坐垫骨架和连接轴；所述椅背骨架和坐垫骨架的带孔一侧通过连接轴连接，在连接轴的中部套有扭转弹簧，连接轴的螺纹端装有螺母，椅背骨架和坐垫骨架上分别安装有椅背和坐垫；在扭转弹簧的作用下，座椅上无乘坐人员时可处于折叠状态，来提高装甲车的空间利用率。

所述椅背骨架和坐垫骨架相对旋转的角度可控制，在椅背骨架和坐垫骨架的连接端设有加厚的圆柱，椅背骨架连接孔的外侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，坐垫骨架连接孔的内侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，座椅展开时椅背骨架和坐垫骨架连接侧的凸起圆环相接触限制坐垫翻转角度。

所述椅背骨架上设置有多个第一安全带扣；所述坐垫骨架上设置有多个第二安全带扣。

抱闸式装甲车用防雷座椅的控制方法，若装甲车遭遇地雷攻击，置于车内的加速度传感器会立即发送信号到控制组件，使抱闸式吸能组件按照设定好的程序控制液压控制器使第一闸片和第二闸片与支撑轴之间的压力可保证座椅按照正弦加速度曲线来运行，同时安装于导向组件的导轨上方的速度传感器实时将座椅速度反馈给控制组件，让控制形成闭环从而保证缓冲吸震过程的可靠性，提高乘坐人员的舒适性。

本发明有如下有益效果：

1、通过上述结构的防雷座椅，在竖直方向上其利用弹簧缓冲，抱闸式吸震组件吸收冲击能量，水平方向上采用具有塑性的弹性吸震块缓冲吸震，抱闸式吸震组件采用成熟的液压控制技术，通过加速度传感器采集信号的激发和速度传感器对座椅滑动速度的反馈，实时控制液压制动模块对抱闸片所施加的夹紧力，以使座椅按照无冲击的正弦加速度曲线运动，使吸震效率优化的同时提高乘坐人员的舒适性。

2、本申请中通过采用正弦加速度控制曲线，其加速度是连续变化的，没有突变，因此既没有刚性冲击也没有柔性冲击，座椅若按照此运动规律运动可保证缓冲过程更加平稳，大大减轻地雷冲击波对乘坐人员的伤害。

3、通过上述的控制组件能够用于控制抱闸式缓冲吸震组件，进而达到控制座椅运动的目的，具体抱紧过程中，通过液压控制器，控制闸片的抱紧力，进而达到控制支撑轴运动的目的，使其按照既定的正弦加速度曲线，起到很好的缓冲效果。

4、通过上述的导向组件主要起到导向的作用，进而保证了整个座椅能够沿着导轨进行升降调节。

5、通过在扭转弹簧的作用下，座椅上无乘坐人员时可处于折叠状态，来提高装甲车的空间利用率。而且在椅背骨架和坐垫骨架的连接端设有加厚的圆柱，椅背骨架连接孔的外侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，坐垫骨架连接孔的内侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，座椅展开时椅背骨架和坐垫骨架连接侧的凸起圆环相接触限制坐垫翻转角度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1 为装甲车用防雷座椅主视图。

图2 为装甲车用防雷座椅俯视图。

图3 为装甲车用防雷座椅左视图。

图4 为装甲车用防雷座椅三维图。

图5 为装甲车用防雷座椅安装部分主视图。

图6 为装甲车用防雷座椅导向组件主视图。

图7 为装甲车用防雷座椅抱闸吸震组件主视图。

图8 为装甲车用防雷座椅抱闸吸能组件主视图。

图9为装甲车用防雷座椅抱闸吸能组件俯视图。

图10为装甲车用防雷座椅的座椅组件后视图。

图11为装甲车用防雷座椅的座椅组件仰视视图。

图12为装甲车用防雷座椅的椅背整体的轴测图。

图13为装甲车用防雷座椅的座垫整体的轴测图。

图14为装甲车用防雷座椅的控制系统图。

图15为座椅缓冲吸震过程中的位移、速度、加速度线图。

图中：控制组件1、导向组件2、抱闸式缓冲吸震组件3、座椅组件4、车身侧板5；

速度传感器101、抱死指示灯102、缓冲指示灯103、座椅高度调节按钮104和控制器模块105；

上导向滑块201、导轨202、下导向滑块203、支撑轴204、下支撑块205、上支撑块206；

横向吸震块301、导轨连接臂302、抱闸式吸能组件303、减震弹簧304；

套筒3031、第一闸片3032、第二闸片3033、液压控制器3034；

椅背401、椅背骨架402、坐垫403、螺母404、扭转弹簧405、坐垫骨架406、连接轴407。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-13，一种抱闸式装甲车用防雷座椅，它包括固定安装在车身侧板5上的控制组件1和导向组件2，所述导向组件2上通过导轨连接臂302安装有抱闸式缓冲吸震组件3，所述控制组件1与抱闸式缓冲吸震组件3相连，并控制其抱紧进而实现吸震缓冲，所述抱闸式缓冲吸震组件3上固定安装有座椅组件4。通过上述结构的防雷座椅，在竖直方向上利用弹簧缓冲，抱闸式吸震组件吸收冲击能量，水平方向上采用具有塑性的弹性吸震块缓冲吸震，抱闸式吸震组件采用成熟的液压控制技术，通过加速度传感器采集信号的激发和速度传感器对座椅滑动速度的反馈，实时控制液压制动模块对抱闸片所施加的夹紧力，以使座椅按照无冲击的正弦加速度曲线运动，使吸震效率优化的同时提高乘坐人员的舒适性。

进一步的，所述控制组件1包括安装于导向组件2的导轨202上方的速度传感器101，安装于车身侧板5上的抱死指示灯102、缓冲指示灯103、座椅高度调节按钮104和控制器模块105，所述控制器模块105中集成有电器元件和加速度传感器，所述抱死指示灯102、缓冲指示灯103、座椅高度调节按钮104集成在控制器模块105的外壳上。通过上述的控制组件能够用于控制抱闸式缓冲吸震组件3，进而控制其抱紧缓冲动作。

进一步的，所述导向组件2包括固定在车身侧板5上的平行布置的导轨202，所述导轨202上通过滑动配合安装有上导向滑块201和下导向滑块203，位于导轨202的中间部位的车身侧板5上固定安装有下支撑块205和上支撑块206，所述下支撑块205和上支撑块206之间固定安装有支撑轴204。通过上述的导向组件2主要起到导向的作用，进而保证了整个座椅能够沿着导轨进行升降调节。

进一步的，所述上导向滑块201、导轨202和下导向滑块203都有两组对称布置于支撑轴204的两侧，所述导轨202的长度能够根据车型的不同进行定制；所述下支撑块205的上侧和上支撑块206的下侧分别加工有一定深度的盲孔，通过所述盲孔将支撑轴204竖直方向的自由度完全固定。通过上述的支撑轴204主要给抱闸式缓冲吸震组件3提供滑动支撑，保证其能够沿着支撑轴204滑动。

进一步的，所述抱闸式缓冲吸震组件3包括横向吸震块301、导轨连接臂302、抱闸式吸能组件303和减震弹簧304；所述横向吸震块301置于导轨连接臂302和椅背骨架402之间，并吸收车辆运行过程中的横向冲击；所述导轨连接臂302焊接在抱闸式吸能组件303上，呈对称布置并分别与导向组件2的四个导向滑块连接，所述减震弹簧304套在导向组件2的支撑轴204上并构成滑动配合，所述减震弹簧304的一端与下支撑块205固定相连，另一端与抱闸式吸能组件303固定相连。优选的所述横向吸震块301采用具有塑性的弹性吸震块缓冲吸震，其能够很好的吸收座椅的横向冲击。

进一步的，所述抱闸式吸能组件303包括套筒3031、第一闸片3032、第二闸片3033和液压控制器3034，所述第一闸片3032和第二闸片3033的一端通过销轴铰接在套筒3031的一侧，并使其能相对销轴转动而将支撑轴204抱紧，另一端设置在液压控制器3034内，正常情况下在液压控制器3034中的制动卡钳作用下使第一闸片3032和第二闸片3033抱死在支撑轴204外。通过上述的液压控制器3034能够用于控制第一闸片3032和第二闸片3033的动作，进而通过两个闸片将其固定在支撑轴204上。

进一步的，所述液压控制器3034与控制组件1的座椅高度调节按钮104相连，并控制其动作以调节夹紧力；在调节座椅高度过程中，乘坐人员可通过按压座椅高度调节按钮104使液压控制器3034减小第一闸片3032和第二闸片3033与支撑轴204之间的压力，再根据自身身高调整座椅相对底板的高度，调整合适后再次按压座椅高度调节按钮104使液压控制器3034将第一闸片3032和第二闸片3033压紧在支撑轴204上恢复抱死状态。

进一步的，所述座椅组件4包括椅背401、椅背骨架402、坐垫403、螺母404、扭转弹簧405、坐垫骨架406和连接轴407；所述椅背骨架402和坐垫骨架406的带孔一侧通过连接轴连接，在连接轴的中部套有扭转弹簧405，连接轴的螺纹端装有螺母404，椅背骨架402和坐垫骨架406上分别安装有椅背401和坐垫403；在扭转弹簧405的作用下，座椅上无乘坐人员时可处于折叠状态，来提高装甲车的空间利用率。

进一步的，所述椅背骨架402和坐垫骨架406相对旋转的角度可控制，在椅背骨架402和坐垫骨架406的连接端设有加厚的圆柱，椅背骨架402连接孔的外侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，坐垫骨架406连接孔的内侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，座椅展开时椅背骨架402和坐垫骨架406连接侧的凸起圆环相接触限制坐垫翻转角度。

进一步的，所述椅背骨架402上设置有多个第一安全带扣408；所述坐垫骨架406上设置有多个第二安全带扣409。

实施例2：

如图14，抱闸式装甲车用防雷座椅的控制方法，若装甲车遭遇地雷攻击，置于车内的加速度传感器会立即发送信号到控制组件1，使抱闸式吸能组件303按照设定好的程序控制液压控制器3034使第一闸片3032和第二闸片3033与支撑轴204之间的压力可保证座椅按照正弦加速度曲线来运行，同时安装于导向组件2的导轨202上方的速度传感器101实时将座椅速度反馈给控制组件1，让控制形成闭环从而保证缓冲吸震过程的可靠性，提高乘坐人员的舒适性。

进一步的，所述加速度传感器采用美国PBC356A32，所述控制器采用MCS51，或者采用PLC控制器，比如可选用三菱的Fx2N系列，主模块可以选择Fx2N-16MR，数据采集模块可选用Fx2N-2AD，信号输出可选择Fx2N-2DA，将数据采集模块和信号输出模块通过端口连接即可组成一个功能完整的控制器，所述速度传感器采用德国MESSOTRON LVDT。

如图15，为座椅缓冲吸震过程中的位移、速度、加速度线图。当装甲车遭受地雷袭击后，车内的加速度传感器迅速监测到装甲车加速度的变化，将冲击信号传递给控制器，控制器迅速将压力控制信号发送给液压控制器3034，实时控制制动卡钳的压力，使抱闸片相对于支撑轴的摩擦力也保持动态变化，并通过速度传感器监测座椅运动情况进行实时反馈，快速调整液压控制器3034对于抱闸片的压紧力，使座椅按照正弦加速度运动规律执行缓冲运动。

正弦加速度曲线都是始终连续变化的，没有突变，因此既没有刚性冲击也没有柔性冲击，座椅若按照此运动规律运动可保证缓冲过程更加平稳，大大减轻地雷冲击波对乘坐人员的伤害。

Claims (5)

1.一种抱闸式装甲车用防雷座椅，其特征在于：它包括固定安装在车身侧板（5）上的控制组件（1）和导向组件（2），所述导向组件（2）上通过导轨连接臂（302）安装有抱闸式缓冲吸震组件（3），所述控制组件（1）与抱闸式缓冲吸震组件（3）相连，并控制其抱紧进而实现吸震缓冲，所述抱闸式缓冲吸震组件（3）上固定安装有座椅组件（4）；

所述控制组件（1）包括安装于导向组件（2）的导轨（202）上方的速度传感器（101），安装于车身侧板（5）上的抱死指示灯（102）、缓冲指示灯（103）、座椅高度调节按钮（104）和控制器模块（105），所述控制器模块（105）中集成有电器元件和加速度传感器，所述抱死指示灯（102）、缓冲指示灯（103）、座椅高度调节按钮（104）集成在控制器模块（105）的外壳上；

所述导向组件（2）包括固定在车身侧板（5）上的平行布置的导轨（202），所述导轨（202）上通过滑动配合安装有上导向滑块（201）和下导向滑块（203），位于导轨（202）的中间部位的车身侧板（5）上固定安装有下支撑块（205）和上支撑块（206），所述下支撑块（205）和上支撑块（206）之间固定安装有支撑轴（204）；

所述抱闸式缓冲吸震组件（3）包括横向吸震块（301）、导轨连接臂（302）、抱闸式吸能组件（303）和减震弹簧（304）；所述横向吸震块（301）置于导轨连接臂（302）和椅背骨架（402）之间，并吸收车辆运行过程中的横向冲击；所述导轨连接臂（302）焊接在抱闸式吸能组件（303）上，呈对称布置并分别与导向组件（2）的四个导向滑块连接，所述减震弹簧（304）套在导向组件（2）的支撑轴（204）上并构成滑动配合，所述减震弹簧（304）的一端与下支撑块（205）固定相连，另一端与抱闸式吸能组件（303）固定相连；

所述抱闸式吸能组件（303）包括套筒（3031）、第一闸片（3032）、第二闸片（3033）和液压控制器（3034），所述第一闸片（3032）和第二闸片（3033）的一端通过销轴铰接在套筒（3031）的一侧，并使其能相对销轴转动而将支撑轴（204）抱紧，另一端设置在液压控制器（3034）内，正常情况下在液压控制器（3034）中的制动卡钳作用下使第一闸片（3032）和第二闸片（3033）抱死在支撑轴（204）外；

所述液压控制器（3034）与控制组件（1）的座椅高度调节按钮（104）相连，并控制其动作以调节夹紧力；在调节座椅高度过程中，乘坐人员可通过按压座椅高度调节按钮（104）使液压控制器（3034）减小第一闸片（3032）和第二闸片（3033）与支撑轴（204）之间的压力，再根据自身身高调整座椅相对底板的高度，调整合适后再次按压座椅高度调节按钮（104）使液压控制器（3034）将第一闸片（3032）和第二闸片（3033）压紧在支撑轴（204）上恢复抱死状态。

2.根据权利要求1所述一种抱闸式装甲车用防雷座椅，其特征在于：所述上导向滑块（201）、导轨（202）和下导向滑块（203）都有两组对称布置于支撑轴（204）的两侧，所述导轨（202）的长度能够根据车型的不同进行定制；所述下支撑块（205）的上侧和上支撑块（206）的下侧分别加工有一定深度的盲孔，通过所述盲孔将支撑轴（204）竖直方向的自由度完全固定。

3.根据权利要求1所述一种抱闸式装甲车用防雷座椅，其特征在于：所述座椅组件（4）包括椅背（401）、椅背骨架（402）、坐垫（403）、螺母（404）、扭转弹簧（405）、坐垫骨架（406）和连接轴（407）；所述椅背骨架（402）和坐垫骨架（406）的带孔一侧通过连接轴连接，在连接轴的中部套有扭转弹簧（405），连接轴的螺纹端装有螺母（404），椅背骨架（402）和坐垫骨架（406）上分别安装有椅背（401）和坐垫（403）；在扭转弹簧（405）的作用下，座椅上无乘坐人员时可处于折叠状态，来提高装甲车的空间利用率。

4.根据权利要求3所述一种抱闸式装甲车用防雷座椅，其特征在于：所述椅背骨架（402）和坐垫骨架（406）相对旋转的角度可控制，在椅背骨架（402）和坐垫骨架（406）的连接端设有加厚的圆柱，椅背骨架（402）连接孔的外侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，坐垫骨架（406）连接孔的内侧有一定厚度夹角为90°的凸起圆环，座椅展开时椅背骨架（402）和坐垫骨架（406）连接侧的凸起圆环相接触限制坐垫翻转角度；

所述椅背骨架（402）上设置有多个第一安全带扣（408）；所述坐垫骨架（406）上设置有多个第二安全带扣（409）。

5.权利要求1-4任意一项所述抱闸式装甲车用防雷座椅的控制方法，其特征在于：若装甲车遭遇地雷攻击，置于车内的加速度传感器会立即发送信号到控制组件（1），使抱闸式吸能组件（303）按照设定好的程序控制液压控制器（3034）使第一闸片（3032）和第二闸片（3033）与支撑轴（204）之间的压力可保证座椅按照正弦加速度曲线来运行，同时安装于导向组件（2）的导轨（202）上方的速度传感器（101）实时将座椅速度反馈给控制组件（1），让控制形成闭环从而保证缓冲吸震过程的可靠性，提高乘坐人员的舒适性。

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