CN113352968A - 一种主动式座椅减振系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动式座椅减振系统，包括第一支架、第二支架、旋转式磁流变减振器和至少两个第一伸缩支架。第一伸缩支架同时连接第一支架和第二支架，以调整第一支架与第二支架的相对距离；第一伸缩支架包括一个剪式伸缩架或多个首尾依次相连的剪式伸缩架，剪式伸缩架包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的中部与第二连杆的中部转动连接；旋转式磁流变减振器安装于第一连杆与第二连杆的转动连接位置，用于在第一连杆与第二连杆相对旋转时提供阻尼。相比于现有技术，本发明能够根据实际路况的不同对旋转式磁流变减振器的阻尼特性进行调整，从而调整座椅的减振性能，实现主动减振，同时可以对座椅振动能量进行回收。

Description

一种主动式座椅减振系统
技术领域
本发明涉及座椅减振技术领域，特别是涉及一种主动式座椅减振系统。
背景技术
座椅悬架减振系统是车辆上与车内人员存在直接接触的关键系统，因路面不平和动力系统输出不稳所引起的车辆振动都会经过座椅悬架系统最终传递给车内人员，而车辆振动会使车内人员身体疲劳，甚至引起健康和安全问题。尤其对于商用重型卡车、工程车辆以及特种作业车辆，其所处的工作环境恶劣、道路平整度较差，车辆运行过程中所产生的振动无法有效得到衰减，车内人员长时间工作会诱发腰椎、颈椎等各种职业疾病。
现有技术中的座椅减振系统通常为被动减振系统，无法根据车辆行驶路况调整座椅悬架减振性能，从而不能很好的衰减路面引起的振动。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动式座椅减振系统，根据车辆行驶路况调整座椅悬架减振性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种主动式座椅减振系统，包括：
第一支架；
第二支架；
至少两个第一伸缩支架，所述第一伸缩支架同时连接所述第一支架和所述第二支架，以调整所述第一支架与所述第二支架的相对距离；所述第一伸缩支架包括一个剪式伸缩架或多个首尾依次相连的剪式伸缩架，所述剪式伸缩架包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的中部与所述第二连杆的中部转动连接；
旋转式磁流变减振器，所述旋转式磁流变减振器安装于所述第一连杆与所述第二连杆的转动连接位置，用于在所述第一连杆与所述第二连杆相对旋转时提供阻尼。
优选地，所述第一伸缩支架包括一个所述剪式伸缩架，所述第一连杆的第一端转动安装于所述第一支架上，所述第一连杆的第二端滑动转动安装于所述第二支架上，所述第二连杆的第一端转动安装于所述第二支架上，所述第二连杆的第二端滑动转动安装于所述第一支架上。
优选地，还包括直线电磁式感知馈能装置，所述直线电磁式感知馈能装置包括第一线圈和永磁体；所述第二支架上设有直线滑槽，所述第一连杆的第二端转动安装有第一滑块，所述第一滑块滑动安装于所述直线滑槽内；所述永磁体固定于所述直线滑槽的侧壁上，所述第一线圈固定于所述第一滑块上，所述第一线圈随所述第一滑块运动时能够产生感应电流。
优选地，所述直线电磁式感知馈能装置还包括第一横向杆，所述第一伸缩支架为两个且位置正对，所述第一横向杆的两端分别与两个所述第一伸缩支架的所述第一滑块相连。
优选地，还包括第三支架和准零刚度弹簧系统，所述第三支架与所述第二支架分别位于所述第一支架的两侧，所述准零刚度弹簧系统包括第二伸缩支架、第二横向杆、直线螺旋弹簧和扭力弹簧，所述第二横向杆的两端均滑动安装于所述第一支架上，所述直线螺旋弹簧的两端分别连接两个所述第二横向杆；
所述第二伸缩支架包括第三连杆和第四连杆，所述第三连杆的第一端与所述第三支架转动连接，所述第三连杆的第二端与所述第二横向杆转动连接，所述第四连杆的第一端与所述第三连杆的中部转动连接，所述第四连杆的第二端与所述第一支架转动连接，每个所述第二横向杆上至少安装有一个所述第三连杆；
所述扭力弹簧安装于所述第三连杆与所述第四连杆的转动连接处；
在无负载时，所述扭力弹簧处于压缩状态，所述直线螺旋弹簧处于拉伸状态。
优选地，所述第二伸缩支架为四个且呈矩形分布，两个所述第二横向杆上各安装两个所述第三连杆。
优选地，所述旋转式磁流变减振器包括初级减振盘、盖板、次级减振法兰和弧形活塞杆；所述初级减振盘与所述盖板相互固定并形成一外壳，所述次级减振法兰位于所述外壳内并能够与所述初级减振盘相对转动，至少两个所述弧形活塞杆设置于所述次级减振法兰上；所述初级减振盘上设有弧形滑槽，所述弧形滑槽用于容纳磁流变液；所述弧形活塞杆沿所述弧形滑槽滑动，用于推动两个所述所述弧形活塞杆之间的所述磁流变液流动；所述弧形滑槽内设有阻尼孔以及与所述阻尼孔相邻设置的第二线圈，所述第二线圈通电后能够改变所述磁流变液的阻尼特性；所述外壳和所述次级减振法兰分别连接所述第一连杆与所述第二连杆。
优选地，所述旋转式磁流变减振器还包括扭转减振弹簧，所述初级减振盘上设有第一弹簧凹槽，所述次级减振盘上设有第二弹簧凹槽，所述扭转减振弹簧同时位于所述第一弹簧凹槽与所述第二弹簧凹槽内，所述第一弹簧凹槽与所述第二弹簧凹槽相对运动时能够挤压所述扭转减振弹簧。
优选地，所述次级减振法兰上设有吊耳，所述吊耳与所述弧形活塞杆的一端相抵，以推动所述弧形活塞杆在所述弧形滑槽内滑动。
优选地，所述弧形滑槽为两个，所述扭转减振弹簧为四个，所述弧形滑槽和所述扭转减振弹簧均关于所述次级减振法兰的旋转中心呈圆周阵列分布。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明将旋转式磁流变减振器安装于第一连杆与第二连杆的转动连接位置，用于在第一连杆与第二连杆相对旋转时提供阻尼。由于旋转式磁流变减振器能够通过电流控制其内部磁流变液的阻尼特性，因而可以根据实际路况的不同选择不同的电流，对旋转式磁流变减振器的阻尼特性进行调整，从而调整座椅的减振性能，实现主动减振。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例主动式座椅减振系统的结构示意图；
图2为直线电磁式感知馈能装置的正视图；
图3为直线电磁式感知馈能装置的轴测图；
图4为旋转式磁流变减振器的结构正视图；
图5为旋转式磁流变减振器的剖视图；
附图标记说明：100-主动式座椅减振系统；1-第一支架；2-第二支架；3-第三支架；4-第一伸缩支架；5-直线电磁式感知馈能装置；6-准零刚度弹簧系统；7-旋转式磁流变减振器；41-第一连杆；42-第二连杆；51-第一线圈；52-永磁体；53-直线滑槽；54-第一滑块；55-第一横向杆；61-第三连杆；62-第四连杆；63-第二横向杆；64-直线螺旋弹簧；65-扭力弹簧；71-初级减振盘；72-盖板；73-次级减振法兰；74-弧形活塞杆；75-弧形滑槽；76-阻尼孔；77-第二线圈；78-扭转减振弹簧；79-吊耳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种主动式座椅减振系统，根据车辆行驶路况调整座椅悬架减振性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-5所示，本实施例提供一种主动式座椅减振系统100，包括第一支架1、第二支架2、旋转式磁流变减振器7和至少两个第一伸缩支架4。
其中，第一伸缩支架4同时连接第一支架1和第二支架2，以调整第一支架1与第二支架2的相对距离。第一伸缩支架4包括一个剪式伸缩架或多个首尾依次相连的剪式伸缩架，可根据实际需要选择剪式伸缩架的数量。剪式伸缩架为常用的伸缩结构，包括第一连杆41和第二连杆42，第一连杆41的中部与第二连杆42的中部转动连接。旋转式磁流变减振器7安装于第一连杆41与第二连杆42的转动连接位置，用于在第一连杆41与第二连杆42相对旋转时提供阻尼。
由于旋转式磁流变减振器7能够通过电流控制其内部磁流变液的阻尼特性，因而可以根据实际路况的不同选择不同的电流，对旋转式磁流变减振器7的阻尼特性进行调整，实现主动减振。
本实施例中，第一伸缩支架4包括一个剪式伸缩架。第一连杆41的第一端转动安装于第一支架1上，第一连杆41的第二端滑动转动安装于第二支架2上，第二连杆42的第一端转动安装于第二支架2上，第二连杆42的第二端滑动转动安装于第一支架1上。当第一支架1与第二支架2之间的距离发生变化时，第一连杆41与第二连杆42相对旋转，第一连杆41的第二端相对于第二支架2滑动和转动，第二连杆42的第二端相对于第一支架1滑动和转动。
为了更好的吸收振动能量，本实施例还包括直线电磁式感知馈能装置5。直线电磁式感知馈能装置5包括第一线圈51和永磁体52。第二支架2上设有直线滑槽53，第一连杆41的第二端转动安装有第一滑块54，第一滑块54滑动安装于直线滑槽53内。永磁体52固定于直线滑槽53的侧壁上，第一线圈51固定于第一滑块54上，第一线圈51随第一滑块54运动时能够产生感应电流。当第一支架1与第二支架2的距离相对变化时，第一滑块54在直线滑槽53内滑动，第一线圈51随第一滑块54运动时切割永磁体52周围的磁感线，使第一线圈51内产生感应电流。第一线圈51可以与蓄电池电连接，实现座椅振动能量的回收；第一线圈51也可以通过发热的方式或通过连接风扇等用电元件将振动能量消耗掉。需要说明的是，本实施例所指的滑动转动安装是指两者既能够相对滑动又能够相对转动的连接方式，此处是指第一连杆41的第二端转动安装有第一滑块54，第一滑块54滑动安装于直线滑槽53内。可以理解的是，也可使第二连杆42的第二端转动安装有另一滑块，该滑块滑动安装于第一支架1上对应的滑槽内，实现将第二连杆42的第二端滑动转动安装于第一支架1上。
为了使整体结构更牢固，本实施例的直线电磁式感知馈能装置5还包括第一横向杆55，第一伸缩支架4为两个且位置正对，第一横向杆55的两端分别与两个第一伸缩支架4的第一滑块54相连。在振动发生时，两个第一滑块54同步滑动，两个第一伸缩支架4同步伸缩。
为了实现低频隔振，本实施例还包括第三支架3和准零刚度弹簧系统6。第二支架2与第三支架3分别位于第一支架1的两侧，准零刚度弹簧系统6包括第二伸缩支架、第二横向杆63、直线螺旋弹簧64和扭力弹簧65，第二横向杆63的两端均滑动安装于第一支架1上，直线螺旋弹簧64的两端分别连接两个第二横向杆63。第二伸缩支架包括第三连杆61和第四连杆62，第三连杆61的第一端与第三支架3转动连接，第三连杆61的第二端与第二横向杆63转动连接，第四连杆62的第一端与第三连杆61的中部转动连接，第四连杆62的第二端与第一支架1转动连接，每个第二横向杆63上至少安装有一个第三连杆61。扭力弹簧65安装于第三连杆61与第四连杆62的转动连接处。在无负载时，扭力弹簧65处于压缩状态，直线螺旋弹簧64处于拉伸状态。
在座椅无负载时，扭力弹簧65一直处于受压缩状态，直线螺旋弹簧64一直处于受拉伸状态。第三支架3与第一支架1相互靠近时扭力弹簧65会产生正刚度，直线螺旋弹簧64会产生负刚度。直线螺旋弹簧64拉伸状态产生的弹力与扭力弹簧65压缩状态产生的弹力均作用于第二伸缩支架，使得座椅处于准零刚度状态，可实现较好的低频隔振性能。
为了使整体结构更牢固，本实施例中第二伸缩支架为四个且呈矩形分布，两个第二横向杆63上各安装两个第三连杆61。
旋转式磁流变减振器7可直接从市场上购得，其具体形式可以根据实际需要进行选择。本实施例中，旋转式磁流变减振器7包括初级减振盘71、盖板72、次级减振法兰73和弧形活塞杆74。初级减振盘71与盖板72相互固定并形成一外壳，次级减振法兰73位于外壳内并能够与初级减振盘71相对转动，至少两个弧形活塞杆74设置于次级减振法兰73上。初级减振盘71上设有弧形滑槽75，弧形滑槽75用于容纳磁流变液。弧形活塞杆74沿弧形滑槽75滑动，用于推动两个弧形活塞杆74之间的磁流变液流动。弧形滑槽75内设有阻尼孔76以及与阻尼孔76相邻设置的第二线圈77，第二线圈77通电后能够改变磁流变液的阻尼特性。外壳和次级减振法兰73分别连接第一连杆41与第二连杆42。
当第一连杆41与第二连杆42相对旋转时，外壳与次级减振法兰73相对旋转，次级减振法兰73上的弧形活塞杆74在弧形滑槽75内滑动，推动磁流变液在弧形滑槽75内流动。磁流变液经过阻尼孔76时阻力较大，起到消耗振动能量的作用。根据实际行车路况的不同，可调整第二线圈77的电流，从而改变磁流变液的阻尼特性，实现减振性能的主动调节。
为了更好的吸收振动能量，本实施例中旋转式磁流变减振器7还包括扭转减振弹簧78。初级减振盘71上设有第一弹簧凹槽，次级减振盘上设有第二弹簧凹槽，扭转减振弹簧78同时位于第一弹簧凹槽与第二弹簧凹槽内，第一弹簧凹槽与第二弹簧凹槽相对运动时能够挤压扭转减振弹簧78。在扭转减振弹簧78的作用下，次级减振盘相对于初级减振盘71正向旋转至一定程度时反向旋转，反向旋转至一定程度时再正向旋转，上述过程循环进行，因而增加了次级减振盘相对于初级减振盘71的运动次数，直至振动能量被消耗完。
弧形活塞杆74设置在次级减振法兰73上的方式有多种，例如固定设置，只要能够随次级减振法兰73一同旋转即可。本实施例中，次级减振法兰73上设有吊耳79，吊耳79与弧形活塞杆74的一端相抵，以推动弧形活塞杆74在弧形滑槽75内滑动。
本实施例中，弧形滑槽75为两个，扭转减振弹簧78为四个，弧形滑槽75和扭转减振弹簧78均关于次级减振法兰73的旋转中心呈圆周阵列分布。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择其它数量的弧形滑槽75和扭转减振弹簧78。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种主动式座椅减振系统，其特征在于，包括：
第一支架；
第二支架；
至少两个第一伸缩支架，所述第一伸缩支架同时连接所述第一支架和所述第二支架，以调整所述第一支架与所述第二支架的相对距离；所述第一伸缩支架包括一个剪式伸缩架或多个首尾依次相连的剪式伸缩架，所述剪式伸缩架包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的中部与所述第二连杆的中部转动连接；
旋转式磁流变减振器，所述旋转式磁流变减振器安装于所述第一连杆与所述第二连杆的转动连接位置，用于在所述第一连杆与所述第二连杆相对旋转时提供阻尼。
2.根据权利要求1所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，所述第一伸缩支架包括一个所述剪式伸缩架，所述第一连杆的第一端转动安装于所述第一支架上，所述第一连杆的第二端滑动转动安装于所述第二支架上，所述第二连杆的第一端转动安装于所述第二支架上，所述第二连杆的第二端滑动转动安装于所述第一支架上。
3.根据权利要求2所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，还包括直线电磁式感知馈能装置，所述直线电磁式感知馈能装置包括第一线圈和永磁体；所述第二支架上设有直线滑槽，所述第一连杆的第二端转动安装有第一滑块，所述第一滑块滑动安装于所述直线滑槽内；所述永磁体固定于所述直线滑槽的侧壁上，所述第一线圈固定于所述第一滑块上，所述第一线圈随所述第一滑块运动时能够产生感应电流。
4.根据权利要求3所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，所述直线电磁式感知馈能装置还包括第一横向杆，所述第一伸缩支架为两个且位置正对，所述第一横向杆的两端分别与两个所述第一伸缩支架的所述第一滑块相连。
5.根据权利要求1所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，还包括第三支架和准零刚度弹簧系统，所述第三支架与所述第二支架分别位于所述第一支架的两侧，所述准零刚度弹簧系统包括第二伸缩支架、第二横向杆、直线螺旋弹簧和扭力弹簧，所述第二横向杆的两端均滑动安装于所述第一支架上，所述直线螺旋弹簧的两端分别连接两个所述第二横向杆；
所述第二伸缩支架包括第三连杆和第四连杆，所述第三连杆的第一端与所述第三支架转动连接，所述第三连杆的第二端与所述第二横向杆转动连接，所述第四连杆的第一端与所述第三连杆的中部转动连接，所述第四连杆的第二端与所述第一支架转动连接，每个所述第二横向杆上至少安装有一个所述第三连杆；
所述扭力弹簧安装于所述第三连杆与所述第四连杆的转动连接处；
在无负载时，所述扭力弹簧处于压缩状态，所述直线螺旋弹簧处于拉伸状态。
6.根据权利要求5所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，所述第二伸缩支架为四个且呈矩形分布，两个所述第二横向杆上各安装两个所述第三连杆。
7.根据权利要求1所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，所述旋转式磁流变减振器包括初级减振盘、盖板、次级减振法兰和弧形活塞杆；所述初级减振盘与所述盖板相互固定并形成一外壳，所述次级减振法兰位于所述外壳内并能够与所述初级减振盘相对转动，至少两个所述弧形活塞杆设置于所述次级减振法兰上；所述初级减振盘上设有弧形滑槽，所述弧形滑槽用于容纳磁流变液；所述弧形活塞杆沿所述弧形滑槽滑动，用于推动两个所述所述弧形活塞杆之间的所述磁流变液流动；所述弧形滑槽内设有阻尼孔以及与所述阻尼孔相邻设置的第二线圈，所述第二线圈通电后能够改变所述磁流变液的阻尼特性；所述外壳和所述次级减振法兰分别连接所述第一连杆与所述第二连杆。
8.根据权利要求7所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，所述旋转式磁流变减振器还包括扭转减振弹簧，所述初级减振盘上设有第一弹簧凹槽，所述次级减振盘上设有第二弹簧凹槽，所述扭转减振弹簧同时位于所述第一弹簧凹槽与所述第二弹簧凹槽内，所述第一弹簧凹槽与所述第二弹簧凹槽相对运动时能够挤压所述扭转减振弹簧。
9.根据权利要求7所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，所述次级减振法兰上设有吊耳，所述吊耳与所述弧形活塞杆的一端相抵，以推动所述弧形活塞杆在所述弧形滑槽内滑动。
10.根据权利要求8所述的主动式座椅减振系统，其特征在于，所述弧形滑槽为两个，所述扭转减振弹簧为四个，所述弧形滑槽和所述扭转减振弹簧均关于所述次级减振法兰的旋转中心呈圆周阵列分布。
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