CN113442802B - 一种拖拉机主动平衡座椅及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种拖拉机主动平衡座椅及其控制方法，包括座椅本体，由座椅坐垫和座椅靠背组成，用于承载驾驶员；高度调节机构，安装在拖拉机底盘上方的底板上；包括高度调节平台和气囊弹簧，通过气囊弹簧的充放气以实现座椅本体的高度调节；俯仰调节机构包括俯仰调节平台和设置在俯仰调节平台下端面的俯仰调节组件，俯仰调节组件用于使俯仰调节平台绕铰接处转动，以实现座椅本体的俯仰角度调节；左右侧倾调节机构，包括弹性支撑臂和用于实现座椅本体绕弹性支撑臂连接处转动的转盘组件。该座椅能够有效缓解路面冲击，提高乘坐舒适性、作业效率和驾驶安全性。

Description

一种拖拉机主动平衡座椅及其控制方法

技术领域

本发明属于拖拉机技术领域，具体涉及一种拖拉机主动平衡座椅及其控制方法。

背景技术

我国是农业大国，拖拉机是农业生产活动的重要工具，虽然拖拉机行驶速度较低，但是行驶路面复杂，凹凸不平，路面倾斜，爬坡下坡工况频繁，并且拖拉机很少装配减震系统，颠簸感明显，乘坐舒适性差，长时间作业导致驾驶员疲劳，影响作业效率和操作安全。国外高档拖拉机装配了乘用车的座椅，提高了乘坐舒适性，但是并不适用拖拉机非道路行驶的工作环境；拖拉机行驶路面经常崎岖不平，驾驶员坐姿随路面倾斜发生明显摆动，影响安全驾驶。特别是在拖拉机在耕犁作业时，一侧车轮压在沟里，车身长时间倾斜，容易增加驾驶员疲劳，目前车载座椅只是缓解颠簸，但是在有效解决由车身倾斜导致坐姿不正方面仍然处于空白。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种拖拉机主动平衡座椅及其控制方法，本发明设计了一款适应拖拉机俯仰侧倾和颠簸摆动工况的主动平衡座椅，与传统拖拉机座椅相比，主动平衡座椅能有效降低驾驶员因行驶路面倾斜带来的坐姿倾斜，这是其它座椅没有的功能，特别适合拖拉机非道路作业环境，尤其是在山地丘陵非道路地面作业。该座椅能够有效缓解路面冲击，提高乘坐舒适性、作业效率和操作驾驶安全。

本发明的目的之一在于：

一种拖拉机主动平衡座椅，包括：座椅本体，由座椅坐垫和座椅靠背组成，用于承载驾驶员；高度调节机构，安装在拖拉机底盘上方的底板上；包括高度调节平台和气囊弹簧，所述气囊弹簧的上端与高度调节平台的下端面连接，气囊弹簧的下端安装在拖拉机底盘上方的底板上，通过气囊弹簧的充放气以实现座椅本体的高度调节；俯仰调节机构包括俯仰调节平台和设置在俯仰调节平台下端面的俯仰调节组件，所述俯仰调节平台设置在所述高度调节平台的正上方，俯仰调节平台一侧边与高度调节平台上的固定支撑板铰接，俯仰调节组件用于使俯仰调节平台绕铰接处转动，以实现座椅本体的俯仰角度调节；左右侧倾调节机构，包括弹性支撑臂和转盘组件，弹性支撑臂上端通过转盘组件与座椅靠背转动连接，弹性支撑臂的下端与俯仰调节平台固定连接，当发生左右侧倾时，利用驾驶员和座椅本体的自身重量使座椅本体自动回正。

作为优选方案，所述弹性支撑臂为弯折的弹性钢板，包括位于下方的倾斜段、位于上方的水平段以及位于倾斜段和水平段之间的圆滑过渡段，所述倾斜段下端与俯仰调节平台的铰接侧固定连接，倾斜段由俯仰调节平台铰接处向斜上方伸出，水平段与所述转盘组件连接，水平段与倾斜段呈锐角夹角。

作为优选方案，所述高度调节机构还包括对称设置在气囊弹簧两侧的高度调节滑道，高度调节滑道设置在高度调节平台的下端面和拖拉机底盘上方的底板上，在所述高度调节滑道内分别设置有高度调节支撑架，每个高度调节支撑架为两根中段铰接的支撑杆，支撑杆的上下两端均设置有滑块，滑块安装设置在对应的高度调节滑道内。

作为优选方案，所述转盘组件包括转动盘、转盘滑道和转动盘轴，所述转盘滑道为环形结构，转盘滑道的内壁上开设有环形轨道槽和与环形轨道槽连通的注油孔，转盘滑道的两侧与弹性支撑臂端部的支撑架固定连接，转动盘可转动设置在所述环形轨道槽内，转动盘轴的一端垂直连接转动盘的端面中心，另一端与所述座椅靠背固定连接。

作为优选方案，所述俯仰调节组件包括俯仰调节电机、俯仰调节丝杠、齿轮轴和双排轮臂，其中俯仰调节电机、俯仰调节丝杠和齿轮轴均安装在俯仰调节平台下端面，俯仰调节丝杠的两端通过支撑座与俯仰调节平台转动连接，齿轮轴的两端通过吊臂轴套与俯仰调节平台转动连接，在齿轮轴的中段安装有与俯仰调节丝杠啮合的外齿轮，在齿轮轴的两端对称安装有双排轮臂，双排轮臂的下端转动安装有滚轮，俯仰调节电机驱动俯仰调节丝杠和齿轮轴转动，以带动两侧的双排轮臂绕齿轮轴摆动，从而实现俯仰调节平台绕铰接轴进行转动调节。

作为优选方案，所述固定支撑板上沿其长度方向设置有多个加强孔。

作为优选方案，所述俯仰调节平台的上端面设置有减震器组，减震器组包括交叉设置的左侧倾减震器和右侧倾减震器，左侧倾减震器和右侧倾减震器的上下两端分别与座椅坐垫和俯仰调节平台铰接，当拖拉机发生左右侧倾时，能够衰减座椅本体在竖直和水平两个方向上的振动。

作为优选方案，还包括阻尼调节机构，所述阻尼调节机构设置在俯仰调节平台下方，并位于高度调节滑道的内侧，阻尼调节机构包括阻尼调节电机、阻尼调节丝杠和阻尼减震器，阻尼调节丝杠与其中一个高度调节滑道并列平行设置，阻尼减震器的下端设置有阻尼调节螺母，阻尼调节螺母穿设在阻尼调节丝杠上，阻尼减震器的上端与俯仰调节平台铰接；

阻尼调节电机位于阻尼调节丝杠的一端，用于驱动阻尼调节丝杠转动，以带动阻尼调节螺母沿阻尼调节丝杠长度方向进行移动，从而实现阻尼减震器的阻尼系数调整。

本方案的另一个发明目的在于：

一种拖拉机主动平衡座椅的控制方法，包括水平调节步骤、俯仰调节步骤、阻尼调节步骤和高度调节步骤；

水平调节步骤：当拖拉机在左右侧倾的路面工作时，由于路面倾斜导致座椅本体平面重心升高，在驾驶员和座椅本体重力的共同作用下，座椅本体自动回正；

俯仰调节步骤：当拖拉机在上下坡的路面工作时，根据座椅控制单元内集成的二轴姿态传感器，判断拖拉机的前后倾斜状态；

当二轴姿态传感器检测到拖拉机处于俯仰状态并满足如下关系：-0.5°≤α≤0.5°，式中，α为俯仰角度，此时俯仰调节电机不工作；

当二轴姿态传感器检测到拖拉机处于俯仰状态并满足如下关系：

此时座椅控制单元控制俯仰调节电机向倾斜侧反方向对俯仰调节平台的倾斜角度进行调整，座椅控制单元反复读取二轴姿态传感器前后水平度，直到读取数值满足-0.5°≤α≤0.5°，俯仰调节电机停止，当α＝±15°时，俯仰调节电机调节到最大位置，与此同时报警器发出警报，提示驾驶员此时车辆严重倾斜；

阻尼调节步骤：当座椅控制单元在驱动俯仰调节电机时，监控到俯仰调节电机的电流，根据俯仰调节电机的电流大小，计算出适合驾驶员体重的最佳阻尼系数，然后驱动阻尼调节电机，改变阻尼减震器的阻尼系数。

本发明至少具有如下有益效果：

其一、本发明通过创新，当拖拉机行驶在倾斜和俯仰路面时，主动调节驾驶员的坐姿，在一定范围内使座椅平面保持水平，减轻驾驶员的紧张压迫感，能够提高驾驶安全性。当拖拉机行驶在侧倾道路时车身发生倾斜，导致驾驶员身体向两侧歪斜，此时左右倾斜调节机构依靠驾驶员自身重力使转动盘发生转动，最终使座椅平面恢复水平，从而减少驾驶员身体压迫感，提高驾驶安全性。当拖拉机行驶在上坡或者下坡的路段作业时车身发生俯仰，导致驾驶员身体向前后俯仰，根据检测单元检测到的坡度信号，俯仰调节机构通过调节座椅俯仰调节电机使驾驶员恢复正确的坐姿，从而减少驾驶员身体压迫感，提高驾驶安全性。座椅高度机构能够调节座椅高度，适应不同身高的驾驶员；气囊弹簧和减震器共同缓和路面冲击衰减振动；同时弹性支撑臂能够实现二次缓冲，两个座椅左右侧倾调节减震器能够衰减垂直和横向两个方向的振动，阻尼调节机构通过调节电机改变减震器的安装角度，实现阻尼自动调节，本方案机构简单紧凑，所用的配件和制作材料价格便宜，有利于拖拉机的大规模装配。

其二、本方案还提供一种拖拉机主动平衡座椅的控制方法，通过对主动平衡座椅的控制方法进行调整，控制方法分为侧倾自动调节控制，俯仰调节控制，阻尼自动调节控制和高度调节控制，根据座椅控制单元内集成的二轴姿态传感器，通过严格控制调节参数，使得座椅位置根据实际倾斜情况调整至合理位置，同时还可根据俯仰调节的电流大小，程序自动通过公式计算最合适的阻尼系数，从而调节座椅在上下跳动过程中阻尼减震器的伸缩量，达到改变阻尼系数的目的，控制单元通过驱动阻尼调节电机实现阻尼自动调节，有利于缓解各种不同程度的振动频率和幅度。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明主动平衡座椅的第一视角立体图；

图2为本发明中阻尼调节机构的结构图；

图3为本发明主动平衡座椅的第二视角立体图；

图4为本发明中俯仰调节机构的结构图；

图5为本发明中转盘组件的结构图；

图6为本发明中控制器的控制原理图；

图7为本发明中侧倾减震器的内部结构图；

图中标记：1、座椅本体，1-1、座椅坐垫，1-2、座椅靠背，2、高度调节平台，3、气囊弹簧，5、俯仰调节平台，6、固定支撑板，8、俯仰调节组件，81、俯仰调节电机，82、俯仰调节丝杠，83、齿轮轴，84、双排轮臂，85、滚轮，86、吊臂轴套，9、转盘组件，91、转动盘，92、转盘滑道，93、转动盘轴，94、注油孔，10、高度调节滑道，11、高度调节支撑架，12、弹性支撑臂，13、左侧倾减震器，14、右侧倾减震器，15、阻尼调节机构，151、阻尼调节电机，152、阻尼调节丝杠，153、阻尼减震器，154、阻尼调节螺母，16、座椅控制单元，101、减震器油腔，102、减震器轴杆，103、限流阀，104、连接环，105、罩体。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图所示：本实施例提供一种拖拉机主动平衡座椅，该座椅由上至下依次包括座椅本体1、左右侧倾调节机构、俯仰调节机构和高度调节机构，该平衡座椅适应拖拉机俯仰侧倾、颠簸摆动等工况，能够有效缓解路面冲击，提高舒适性；关键在于当拖拉机在俯仰和倾斜路面行驶时，俯仰调节机构和左右侧倾调节机构能够调节驾驶员的坐姿，始终保持座椅平面水平；拖拉机在耕犁作业时，一侧车轮压在沟里，车身长时间倾斜，增加驾驶员疲劳，采用主动平衡座椅能够提高驾驶安全性，减轻压迫导致的紧张感。

如1图所示，座椅本体1由座椅坐垫1-1和座椅靠背1-2组成，用于承载驾驶员；座椅靠背1-2连接固定转动盘组件9，当发生倾斜时，依靠驾驶者自身重力自动回正；同时带有弹性的弹性支撑臂12能够实现二次减震，进一步提升座椅本体1的减震性能。

高度调节机构，安装在拖拉机底盘上方的底板上；包括高度调节平台2、气囊弹簧3以及对称设置在气囊弹簧3两侧的上下各两组高度调节滑道10，气囊弹簧3的上端与高度调节平台2的下端面连接，气囊弹簧3的下端安装在拖拉机底盘的底板上端面，通过气囊弹簧3的充放气来实现座椅本体1的高度调节。

具体地，其中下面两组的高度调节滑道10设置在拖拉机底盘的底板上，上面两组的高度调节滑道10设置在俯仰调节平台2的下端面，在高度调节滑道10内分别设置有高度调节支撑架11，每个高度调节支撑架11包括两根中段铰接的支撑杆，支撑杆的上端与高度调节平台2铰接，支撑杆的上下端设置有滑块，滑块设置在对应的高度调节滑道10内，高度调节支撑架11的滑块两端顶在滑道的端部，作为座椅的最下限位置，高度调节支撑架11在气囊弹簧3的上下调节过程中，由于气囊弹簧3为弹性部件，高度调节支撑架11作为刚性件，能够防止座椅在上下调节的过程中发生左右前后的摆动。

俯仰调节机构包括俯仰调节平台5和设置在俯仰调节平台5下端面的俯仰调节组件8，俯仰调节平台5设置在高度调节平台2的正上方，俯仰调节平台5位于座椅靠背1-2的一侧边与高度调节平台2上的固定支撑板6铰接，俯仰调节组件8用于使俯仰调节平台5绕铰接处转动，以实现座椅本体1的俯仰角度调节；固定支撑板6上沿其长度方向设置有多个加强孔。

具体地，俯仰调节组件8包括俯仰调节电机81、俯仰调节丝杠82、齿轮轴83和双排轮臂84，其中俯仰调节电机81、俯仰调节丝杠82和齿轮轴83均安装在俯仰调节平台5的下端面，俯仰调节丝杠82的两端通过支撑座与俯仰调节平台5转动连接，齿轮轴83的两端通过吊臂轴套86与俯仰调节平台5转动连接，齿轮轴83通过轴承与吊臂轴套86的下端轴套转动连接，在齿轮轴83的中段固定安装有与俯仰调节丝杠82啮合的外齿轮，在齿轮轴83的两端对称固定安装有双排轮臂84，双排轮臂84的外端部安装有滚轮85，滚轮85采用能够承受更大压力的双排轮。俯仰调节电机81驱动俯仰调节丝杠82转动，以带动两侧的双排轮臂84绕齿轮轴83摆动，从而实现俯仰调节平台5绕铰接侧进行俯仰角度调节。

本方案中，滚轮85的中心设置有通孔结构，滑杆架由四个滚轮85的中心通孔依次穿过，在滑杆架的两端分别设置有滑块，在高度调节平台2的左右两侧边缘设置有固定侧板，固定侧板的内侧设置有滑槽，滑杆架两端的滑块安装在滑槽内，当俯仰调节电机81驱动俯仰调节丝杠82转动时，滚轮85在前后移动过程中，带动滑杆架水平方向沿滑槽移动，本方案固定侧板的滑槽和与滑杆架的滑块配合，以保证滚轮85始终紧贴高度调节平台2上端面进行滚动调节，同时实现俯仰调节平台5绕固定支撑板6进行调节。

特别地，两侧固定侧板的高度低于固定支撑板6的设置高度，以避免对俯仰调节平台5的调节影响。固定侧板的外侧端面为梯形，其梯形的斜边的倾斜角度为15°。此为俯仰调节平台5的最大调节角度，在固定侧板的上侧斜边处设置有减震橡胶带，当俯仰调节平台5的下端面两侧与固定侧板斜边接触时，避免两者的硬接触，提升装置的减震性能，固定侧板和固定支撑板6可同时提升俯仰调节平台5的抗变形能力，俯仰调节机构采用蜗轮蜗杆方式传动，在实现较大传动比的同时，保证了断电锁止的功能。

左右侧倾调节机构，包括弹性支撑臂12和用于实现座椅本体1绕弹性支撑臂12连接处转动的转盘组件9，弹性支撑臂12上端通过转盘组件9与座椅靠背1-2转动连接，弹性支撑臂12的下端与俯仰调节平台5固定连接，当发生左右侧倾时，利用驾驶员和座椅本体1的自身重量使座椅本体1自动回正，以使座椅坐垫1-1保持水平。弹性支撑臂12由高强度的合金材料制备而成；左、右侧倾调节减震器13、14能够衰减垂直和横向两个方向的振动。在弹性支撑臂12的内弧面沿其长度方向形成有多个加强筋凸起条，以提高弹性支撑臂12的强度和抗变形能力，在加强筋凸起表面的长度方向上设置有若干细纹凸起，提升该加强筋凸起条的应力集中处的抗变形能力。

具体地，弹性支撑臂12为弯折结构的弹性钢板，包括位于下方的倾斜段、位于上方的水平段以及位于倾斜段和水平段之间的圆滑过渡段，倾斜段与俯仰调节机构一侧固定连接，倾斜段由俯仰调节机构连接处向斜上方伸出设置，水平段与转盘组件9连接，水平段与倾斜段呈锐角夹角。

具体地，转盘组件9包括转动盘91、转盘滑道92和转动盘轴93，转盘滑道92为环形结构，转盘滑道92的环形内壁上开设有环形轨道槽和与环形轨道槽连通的注油孔94，转盘滑道92的两侧与弹性支撑臂12端部的支撑架固定连接，转动盘91转动设置在环形轨道槽内，转动盘91的一端端面中心与转动盘轴93一端垂直连接，转动盘轴93的另一端与座椅靠背1-2固定连接。

当座椅本体1因重力发生左右转动时，带动转动盘91在转盘滑道92内转动，由于转动盘91嵌入在转动盘滑道92内，因此座椅本体1能够保持悬浮的自由转动状态。转动滑道92通过支架与弹性支撑臂12固定链接，弹性支撑臂12的另一端固定在俯仰调节平台5上，当来自地面的振动经过高度调节机构的弹簧减震器衰减之后，弹性支撑臂12能够起到第二次缓冲，进一步减少冲击载荷，转动盘91被嵌入在转动盘滑道92内，能够在里面自由的滑动，同时由于滑道的边缘限制，使得与转动盘91相连的转动盘轴93能够承受纵向力，因此座椅通过与转动盘轴93相连的座椅靠背1-2悬浮起来，当拖拉机发生侧倾时，座椅能够依靠自身的重力恢复水平状态。侧倾调节通过机械结构自动完成，不需要控制单元的参与。

本方案中，在俯仰调节平台5的上端面设置有减震器组，减震器组包括交叉设置的左侧倾减震器13和右侧倾减震器14，左侧倾减震器13和右侧倾减震器14的两端分别与座椅坐垫1-1和俯仰调节平台5铰接，当拖拉机发生左右侧倾时，能够衰减座椅本体1在竖直和水平两个方向上的振动。左、右侧倾减震器13、14采用四级减震器，使震动衰减更加平滑。随着座椅坐垫1-1与俯仰调节平台5的相对运动，左、右侧倾减震器13、14与座椅坐垫1-1和俯仰调节平台5的夹角发生变化。左、右侧倾减震器13、14包括减震器油腔101、减震器轴杆102、限流阀103、罩体105，减震器油腔101与罩体105对接为一体，其中减震器轴杆102的端部由罩体105内部伸入减震器油腔101中，并沿其长度方向安装有四级限流阀103，在减震器油腔101和罩体102的外端部分别设置有连接环104，连接环104与上下两端面铰接。

本方案，还包括阻尼调节机构15，阻尼调节机构15设置在俯仰调节平台5下方，并位于其中一侧高度调节滑道10的内侧，阻尼调节机构15包括阻尼调节电机151、阻尼调节丝杠152和阻尼减震器153，其中阻尼调节丝杠152与高度调节滑道10平行，阻尼减震器153的下端设置有阻尼调节螺母154，阻尼调节螺母154穿设在阻尼调节丝杠152上，阻尼减震器153的上端与俯仰调节平台5铰接，其中阻尼调节电机151位于阻尼调节丝杠152的一端，以驱动阻尼调节丝杠152转动，从而带动阻尼调节螺母154沿阻尼调节丝杠152长度方向进行移动，从而实现阻尼减震器153的阻尼系数调整。阻尼减震器153采用单级减震器，使调节更加迅速。沿不同方向旋转丝阻尼调节丝杠152，阻尼减震器153下端会沿着阻尼调节丝杠152向前或向后运动，阻尼减震器153的上端不会移动，使阻尼减震器153与地面的夹角发生改变；阻尼调节丝杠152通过轴承安装在滑道支架上，阻尼调节电机151安装在座椅的右侧与阻尼调节丝杠152相连。需要指出的是，阻尼减震器153的整体结构与左、右侧倾减震器13、14的结构近似，阻尼减震器153的轴杆上安装有一级限流阀，以提升阻尼的快速调节能力。

本方案还提供一种拖拉机主动平衡座椅的控制方法，典型工作状态，驾驶员第一次驾驶拖拉机时可以通过手动调节座椅控制单元16上调节按钮改变座椅的高度，以适应不同体重驾驶员的驾驶姿态；然后根据路面振动手动调节座椅控制单元16上阻尼调节按钮改变改变座椅振动阻尼系数，以适应不同的路况。

当拖拉机在水平路面作业时，二轴姿态传感器检测到-0.5°≤α≤0.5°，座椅控制单元16控制俯仰调节电机81保持在默认位置，此时忽略路面的微小振动导致的信号误差。当拖拉机在一侧倾斜的路面工作时，由于路面倾斜导致拖拉机座椅平面重心升高，在驾驶员和拖拉机重力的共同作用下座椅本体1恢复到水平位置，由于座椅左、右侧倾调节减震器13、14的作用，能够过滤到频繁的侧倾摆动，同时也使得侧倾的激励响应变得更加平和。

当拖拉机在上坡路面或者下坡的路面工作时，二轴姿态传感器检测到

座椅控制单元16控制俯仰调节电机81向倾斜侧反方向调节，座椅控制单元16反复读取二轴姿态前后水平度，直到读取数值满足-0.5°≤α≤0.5°，当α＝±15°时，俯仰调节电机81调节到最大位置，并且同时报警器发出警报，提示驾驶员此时车辆严重倾斜，注意驾驶安全。

座椅控制单元16在驱动俯仰调节电机81时，监控调节电流，根据电流的大小根据公式计算获取适合驾驶员体重的最佳阻尼系数，然后驱动阻尼调节电机151，改变阻尼减震器153的阻尼系数。

阻尼自动调节控制：不同的驾驶员由于体重不同，体重大的需要较大的阻尼系数，体重较小的人需要较小的阻尼系数；

其中m代表驾驶员与座椅的质量，x代表弹性支撑臂的设计压缩量，C代表两根左右调节减震器的阻尼系数之和，k₁代表弹性支撑臂的弹性系数，k₂代表调节电流的增益，I代表调节电流，b为常数，t为时间。在设计控制时，将由实验得出的阻尼系数，驾驶员体重，调节电流与支撑臂变形量进行拟合，确定出最佳的m，c，k₁，k₂，b的值，并把它们作为常量写入程序，在驾驶拖拉机过程中，当需要发生俯仰调试时由于驾驶员体重的不同用于驱动俯仰调节电机81的电流大小也不相同，根据俯仰调节电机81的电流大小，计算得到驾驶员的体重，从而程序自动通过公式计算驾驶员体重对应的最合适的阻尼系数，座椅控制单元16通过驱动阻尼调节电机151实现阻尼自动调节。高度调节和阻尼手动调节可以通过控制面板按钮手动调节。

当拖拉机在左右，前后都有坡度的复杂路面作业时，侧倾调节机构实时调节座椅侧倾趋势，同时座椅控制单元16根据二轴姿态传感器α数值控制俯仰调节电机81工作，在±15°的范围内调节座椅使其保持水平，当α超过±15°的倾斜角度时，俯仰调节电机81已经将调节到最大位置，与此同时，报警器会发出警报，提示驾驶员此时车辆严重倾斜，注意驾驶安全。另外，根据需要，本领域工作人员还能选择其他的可能工作状态。

为了使得该装置具有更好的效果，进一步优化本方案，二轴姿态传感器安装在控制器内，根据二轴姿态传感器，能够判断拖拉机的倾斜状态，控制器根据其倾斜状态进行座椅调节，其次，由于根据不同的地区的作业路况不同，长时间使用本座椅后，可能会造成一定程度的使用变形，从而造成座椅舒适度降低，为了保持座椅舒适度，可以设置如下结构：圆滑过渡段弧形内侧面焊接连接横向减震板一端，横向减震板的另一端指向座椅靠背，横向减震板上端面与上方水平段之间设置有若干减震弹簧，减震弹簧的上下两端分别连接水平段和横向减震板，减震弹簧沿横向减震板的长度方向布置，在横向减震板的下端面与下方倾斜段之间设置有若干竖直支撑板，竖直支撑板的上下两端分别与横向减震板、下方倾斜段焊接固定，本结构以提升装置在复杂路况的舒适度和抗变形能力，从而保持座椅舒适度，并延长座椅的使用寿命。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种拖拉机主动平衡座椅，其特征在于，包括：

座椅本体(1)，由座椅坐垫(1-1)和座椅靠背(1-2)组成，用于承载驾驶员；

高度调节机构，安装在拖拉机底盘上方的底板上；包括高度调节平台(2)和气囊弹簧(3)，所述气囊弹簧(3)的上端与高度调节平台(2)的下端面连接，气囊弹簧(3)的下端安装在拖拉机底盘上方的底板上，通过气囊弹簧(3)的充放气以实现座椅本体(1)的高度调节；

俯仰调节机构包括俯仰调节平台(5)和设置在俯仰调节平台(5)下端面的俯仰调节组件(8)，所述俯仰调节平台(5)设置在所述高度调节平台(2)的正上方，俯仰调节平台(5)一侧边与高度调节平台(2)上的固定支撑板(6)铰接，俯仰调节组件(8)用于使俯仰调节平台(5)绕铰接处转动，以实现座椅本体(1)的俯仰角度调节；所述俯仰调节平台(5)的上端面设置有减震器组，减震器组包括交叉设置的左侧倾减震器(13)和右侧倾减震器(14)，左侧倾减震器(13)和右侧倾减震器(14)的上下两端分别与座椅坐垫(1-1)和俯仰调节平台(5)铰接，当拖拉机发生左右侧倾时，能够衰减座椅本体(1)在竖直和水平两个方向上的振动；左右侧倾调节机构，包括弹性支撑臂(12)和转盘组件(9)，弹性支撑臂(12)上端通过转盘组件(9)与座椅靠背(1-2)转动连接，弹性支撑臂(12)的下端与俯仰调节平台(5)固定连接，当发生左右侧倾时，利用驾驶员和座椅本体(1)的自身重量使座椅本体(1)自动回正；

阻尼调节机构(15)，所述阻尼调节机构(15)设置在俯仰调节平台(5)下方，并位于高度调节滑道(10)的内侧，阻尼调节机构(15)包括阻尼调节电机(151)、阻尼调节丝杠(152)和阻尼减震器(153)，阻尼调节丝杠(152)与其中一个高度调节滑道(10)并列平行设置，阻尼减震器(153)的下端设置有阻尼调节螺母(154)，阻尼调节螺母(154)穿设在阻尼调节丝杠(152)上，阻尼减震器(153)的上端与俯仰调节平台(5)铰接；阻尼调节电机(151)位于阻尼调节丝杠(152)的一端，用于驱动阻尼调节丝杠(152)转动，以带动阻尼调节螺母(154)沿阻尼调节丝杠(152)长度方向进行移动，从而实现阻尼减震器(153)的阻尼系数调整。

2.如权利要求1所述的一种拖拉机主动平衡座椅，其特征在于：所述弹性支撑臂(12)为弯折的弹性钢板，包括位于下方的倾斜段、位于上方的水平段以及位于倾斜段和水平段之间的圆滑过渡段，所述倾斜段下端与俯仰调节平台(5)的铰接侧固定连接，倾斜段由俯仰调节平台(5)铰接处向斜上方伸出，水平段与所述转盘组件(9)连接，水平段与倾斜段呈锐角夹角。

3.如权利要求2所述的一种拖拉机主动平衡座椅，其特征在于：所述高度调节机构还包括对称设置在气囊弹簧(3)两侧的高度调节滑道(10)，高度调节滑道(10)设置在高度调节平台(2)的下端面和拖拉机底盘上方的底板上，在所述高度调节滑道(10)内分别设置有高度调节支撑架(11)，每个高度调节支撑架(11)为两根中段铰接的支撑杆，支撑杆的上下两端均设置有滑块，滑块安装设置在对应的高度调节滑道(10)内。

4.如权利要求3所述的一种拖拉机主动平衡座椅，其特征在于：所述转盘组件(9)包括转动盘(91)、转盘滑道(92)和转动盘轴(93)，所述转盘滑道(92)为环形结构，转盘滑道(92)的内壁上开设有环形轨道槽和与环形轨道槽连通的注油孔(94)，转盘滑道(92)的两侧与弹性支撑臂(12)端部的支撑架固定连接，转动盘(91)可转动设置在所述环形轨道槽内，转动盘轴(93)的一端垂直连接转动盘(91)的端面中心，另一端与所述座椅靠背(1-2)固定连接。

5.如权利要求4所述的一种拖拉机主动平衡座椅，其特征在于：所述俯仰调节组件(8)包括俯仰调节电机(81)、俯仰调节丝杠(82)、齿轮轴(83)和双排轮臂(84)，其中俯仰调节电机(81)、俯仰调节丝杠(82)和齿轮轴(83)均安装在俯仰调节平台(5)下端面，俯仰调节丝杠(82)的两端通过支撑座与俯仰调节平台(5)转动连接，齿轮轴(83)的两端通过吊臂轴套(86)与俯仰调节平台(5)转动连接，在齿轮轴(83)的中段安装有与俯仰调节丝杠(82)啮合的外齿轮，在齿轮轴(83)的两端对称安装有双排轮臂(84)，双排轮臂(84)的下端转动安装有滚轮(85)，俯仰调节电机(81)驱动俯仰调节丝杠(82)和齿轮轴(83)转动，以带动两侧的双排轮臂(84)绕齿轮轴(83)摆动，从而实现俯仰调节平台(5)绕铰接轴(61)进行转动调节。

6.如权利要求1所述的一种拖拉机主动平衡座椅，其特征在于：所述固定支撑板(6)上沿其长度方向设置有多个加强孔。

7.一种拖拉机主动平衡座椅的控制方法，其特征在于：包括水平调节步骤、俯仰调节步骤、阻尼调节步骤和高度调节步骤；

水平调节步骤：当拖拉机在左右侧倾的路面工作时，由于路面倾斜导致座椅本体(1)平面重心升高，在驾驶员和座椅本体(1)重力的共同作用下，座椅本体(1)自动回正；

俯仰调节步骤：当拖拉机在上下坡的路面工作时，根据座椅控制单元(16)内集成的二轴姿态传感器，判断拖拉机的前后倾斜状态；

当二轴姿态传感器检测到拖拉机处于俯仰状态并满足如下关系：-0.5°≤α≤0.5°，式中，α为俯仰角度，

此时俯仰调节电机不工作；

当二轴姿态传感器检测到拖拉机处于俯仰状态并满足如下关系：

此时座椅控制单元(16)控制俯仰调节电机(81)向倾斜侧反方向对俯仰调节平台(5)的倾斜角度进行调整，座椅控制单元(16)反复读取二轴姿态传感器前后水平度，直到读取数值满足-0.5°≤α≤0.5°，俯仰调节电机(81)停止，当α＝±15°时，俯仰调节电机(81)调节到最大位置，与此同时报警器发出警报，提示驾驶员此时车辆严重倾斜；

阻尼调节步骤：当座椅控制单元(16)在驱动俯仰调节电机(81)时，监控到俯仰调节电机(81)的电流，根据俯仰调节电机(81)的电流大小，计算出适合驾驶员体重的最佳阻尼系数，然后驱动阻尼调节电机(151)，改变阻尼减震器(153)的阻尼系数。

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