CN218536441U - 主动减振座椅及运载设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主动减振座椅及运载设备，主动减振座椅包括自平衡减振装置和椅座。所述椅座安装在所述自平衡减振装置，所述自平衡减振装置适于安装于运载设备，包括传感模块、控制模块以及主动减振模块。传感模块用以获取运载设备的运动数据。主动减振模块包括第一转动组件和第二转动组件。控制模块用于接受传感模块的数据，控制主动减振模块的运动参数，可根据运动数据控制第一转动组件和第二转动组件运行，以提供椅座倾斜方向相反的作用力，当所述第一转动组件驱动所述椅座进行横滚运动时，所述第二转动组件驱动所述椅座进行俯仰运动。本专利可实现对椅座沿横滚和俯仰两个方向运动自由度的控制，使椅座保持平稳。

Description

主动减振座椅及运载设备

技术领域

本实用新型涉及座椅减振技术领域，进一步地涉及主动减振座椅及运载设备。

背景技术

生活中，人们在乘坐汽车、轮船、游艇等交通工具时，会由于路况差、风浪大等因素时常感到晕车或晕船、颠簸、振动，严重时会发生呕吐等不适反应。还有在使用汽车、船舶等运载工具运输特殊设备或物质时，会由于摇晃、振动等因素导致设备损坏或物质变质。为解决上述问题，目前大多数措施都是采用被动减振的方式，具体地，车辆座椅或轮船座椅通常采用被动减振弹簧进行振动缓冲、运输特殊设备或物质时安装一层被动减振垫等等。但是这些减振、减摇的效果有限，并且不具备自平衡功能，而且造价昂贵。

因此，如何对现有技术中存在的技术缺陷进行改进，一直是本领域普通技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供主动减振座椅及运载设备，所述主动减振座椅安装在汽车、轮船、游艇等运载设备上，能够通过自平衡装置实现椅座沿横滚俯仰两个方向自由度运动，为所述椅座提供倾斜方向相反的作用力，使所述椅座保持平稳。

为了实现上述目的，本实用新型提供主动减振座椅，包括椅座和自平衡减振装置，自平衡减振装置和椅座，所述椅座安装在所述自平衡减振装置；所述自平衡减振装置适于安装于运载设备，包括传感模块、控制模块以及主动减振模块；所述传感模块用以获取所述运载设备的运动数据；所述控制模块用于接受所述传感模块的数据，控制所述主动减振模块的运动参数；所述主动减振模块包括第一转动组件和第二转动组件，所述第一转动组件适于安装于所述运载设备，所述第二转动组件安装于所述第一转动组件的驱动端，所述第一转动组件和所述第二转动组件能够驱动所述椅座横滚俯仰运动；

当所述第一转动组件驱动所述椅座进行横滚运动时，所述第二转动组件驱动所述椅座进行俯仰运动；或当所述第一转动组件驱动所述椅座进行俯仰运动时，所述第二转动组件驱动所述椅座进行横滚运动。

在一些优选实施例中，所述主动减振模块还包括弹性阻尼组件，所述弹性阻尼组件的顶端安装于所述椅座，底端固定于所述自平衡减振装置的安装平面，用于在高度方向上为所述座椅施加作用力。

在一些优选实施例中，所述弹性阻尼组件的数量是四个，分别位于所述椅座的的四角。

在一些优选实施例中，所述弹性阻尼组件还包括空气弹簧，所述空气弹簧的顶端安装于所述椅座，底端安装于所述自平衡减振装置的安装平面。

在一些优选实施例中，所述弹性阻尼组件还包括气泵，所述气泵连接于所述空气弹簧，所述气泵还连接于所述控制模块，所述控制模块能够基于所述传感器模块的数据控制所述气泵的工作，以控制所述空气弹簧带动所述椅座在高度方向上运动。

在一些优选实施例中，所述主动减振模块还包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端连接所述椅座，另一一端连接于安装所述自平衡减振装置的平面，用于在所述主动减振模块控制所述椅座运动的过程中控制所述椅座在限定范围内运动。

在一些优选实施例中，所述伸缩杆位于所述第二转动组件的驱动端外侧，所述椅座对应于所述伸缩杆的位置设置有安装板，用于固定所述伸缩杆朝向于所述椅座的一端。

在一些优选实施例中，所述主动减振座椅还包括底座，所述自平衡减振装置安装于所述底座，所述底座适于安装于所述运载设备；

所述主动减振座椅还包括安装于所述底座下方的滑轨，用于调整所述底座与所述运载设备之间的距离。

在一些优选实施例中，主动减振座椅还包括固定板，所述第二转动组件的顶端固定于安装于所述固定板，所述固定板可拆卸地安装于所述椅座。

根据本申请的另一方面，进一步提供运载设备，包括：上述优选实施例任意一个所述的主动减振椅座。

与现有技术相比，本实用新型所提供的座椅具有以下有益效果：

1.控制模块可根据传感模块获取的运动数据控制第一转动组件、第二转动组件运行，以实现对椅座沿横滚和俯仰两个方向运动自由度的控制，也即是提供椅座倾斜方向相反的作用力，使椅座保持平稳，从而达到自平衡的减振效果。

2.控制模块可控制弹性阻尼组件辅助第一转动组件和第二转动组件的横滚俯仰两个方向运动，同时弹性阻尼组件还可实现对椅座沿高度方向上下自由度运动，进一步加强主动减振座椅的主动减振效果。

3.伸缩杆一端连接所述椅座，另一一端连接于安装所述自平衡减振装置的平面能够确保在所述主动减振模块控制所述椅座运动的过程中控制所述椅座在限定范围内运动，防止所述椅座与所述自平衡装置脱离，导致主动减振效果锐减。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型实施例主动减振座椅整体图；

图2是本实用新型实施例主动减振座椅右视图；

图3是本实用新型实施例主动减振座椅正视图；

图4是本实用新型实施例主动减振座椅左视图；

图5是本实用新型实施例主动减振座椅后视图；

图6是本实用新型实施例控制模块的控制流程图；

图7是本实用新型实施例自平衡减振装置的正视图；

图8是本实用新型实施例自平衡减振装置的正侧视图；

图9是本实用新型实施例自平衡减振装置的后侧视图；

图10是本实用新型实施例自平衡减振装置的结构图。

附图标号说明：

椅座1，椅背11，扶手12，橡胶圈13，自平衡减振装置2，传感模块21，主动减振模块22，第一转动组件221，第二转动组件222，弹性阻尼组件223，空气弹簧2231，气泵2232，伸缩杆224，安装板225，控制模块23，底座3，滑轨4，固定板5。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参考图2至图5，本优选实施例的主动减振座椅，包括椅座1和自平衡减振装置2，所述椅座1安装在所述自平衡减振装置2；所述自平衡减振装置2适于安装于运载设备，包括传感模块21、主动减振模块22以及控制模块23；所述传感模块21用以获取所述运载设备的运动数据；所述控制模块23用于接受所述传感模块21的数据，控制所述主动减振模块22的运动参数；所述主动减振模块22包括第一转动组件221和第二转动组件222，所述第一转动组件221适于安装于所述运载设备，所述第二转动组件222安装于所述第一转动组件221的驱动端，所述第一转动组件221和所述第二转动组件222能够驱动所述椅座1横滚俯仰运动；

当所述第一转动组件221驱动所述椅座1进行横滚运动时，所述第二转动组件222驱动所述椅座1进行俯仰运动；或当所述第一转动组件221驱动所述椅座1进行俯仰运动时，所述第二转动组件222驱动所述椅座1进行横滚运动。

参照图1，本实施例中所述椅座1包括椅背11、扶手12以及橡胶圈13。所述椅背11方便驾驶员背靠，增加主动减振座椅的舒适性和包裹性。所述扶手12方便驾驶员手臂放置，也可放置一些物品。所述橡胶圈13内部放置所述自平衡减振装置2，能够密封防水，同时所述橡胶圈13也可随着所述自平衡减振装置2的运动而收缩，不易损坏。

本实施例中，所述传感模块21安装于所述自平衡减振装置2内，以用于获取运载设备的运动数据，所述控制模块23可根据所述传感模块21获取的运动数据控制所述第一转动组件221和所述第二转动组件222运行，以实现对所述椅座1沿横滚和俯仰两个方向运动自由度的控制，也即是提供所述椅座1倾斜方向相反的作用力，使所述椅座1保持平稳，从而达到自平衡的减振效果。其中，运载设备的运动数据具体可包括例如车速、位移及加速度等姿。本专利通过将所述主动减振装置2组装于所述椅座1，可形成一种自平衡式的减振系统，能够使得所述椅座1在高频低幅和低频高幅的环境中均能够进行有效减振，从而达到自平衡的减振效果，使所述椅座1始终保持平稳运行状态。

值得一提的是，本实施例中，运载设备可为例如车辆、轮船或游艇等任意交通工具，本实施例提供的主动减振座椅可应用于任意交通工具的驾驶舱内，在此不做任何限制。当然，为了便于清楚详细地对本技术方案进行阐述，本发明提供的运载设备以车辆为例进行具体解释说明。

所述传感模块21可实时采集车辆的运动数据，并根据该运动数据主动控制所述主动减振模块22的所述第一转动组件221和所述第二转动组件222运行，所述第一转动组件221和所述第二转动组件222衔接辅助配合，以实现对所述椅座1沿横滚和俯仰两个方向运动自由度的控制，也即是提供所述椅座1相对于车辆倾斜方向相反的作用力，两股力相互抵消，可使得椅座不会跟随车辆同步发生姿态变化，可确保其能够始终保持平稳状态，从而可确保主动减振座椅能够始终保持平稳。

具体地，参考图6，当所述运载设备受到振动时，所述传感模块21会测量出所述椅座1相对于平衡状态时的姿态角度偏差和加速度变化量等运动数据，并将该运动数据实时传送至所述控制模块23，为了所述椅座1始终保持平衡，即所述椅座1的姿态不随所述运载设备姿态的变化而变化，所述控制模块23可基于串并联机器人的主被动减振自平衡算法算出为了使第所述椅座椅1保持平衡，所述第一转动组件221和所述第二转动组件222需要输出的速度、位移、加速度等参数，根据所述控制模块23的指令进行对应动作，从而实现所述椅座的自平衡。

需要具体阐述的是，所述第一转动组件221和所述第二转动组件222都能由电机单独驱动，其中所述第二转动组件222不仅可由电机驱动，还因其装在所述第一转动组件221的驱动端，可由所述第一转动组件221驱动。所以当只需横滚或俯仰单方向运动时，可直接电机驱动所述第二转动组件222实现所述椅座1的反方向运动，确保所述椅座1始终保持平稳。而当需要横滚和俯仰两方向运动时，就需根据所述控制模块23的指令，组合转动所述第一转动组件221和所述第二转动组件222，以提供相对于车辆倾斜方向相反的等同作用力，确保所述椅座1的始终平稳。

参考图7至图10，进一步地，本实施例中，所述主动减振模块22还包括弹性阻尼组件223，所述弹性阻尼组件223的顶端安装于所述椅座1，底端固定于所述自平衡减振装置2的安装平面，用于在高度方向上为所述座椅1施加作用力。

其中，所述自平衡减振装置2的安装平面既可以是所述运载设备，又可以是所述主动减振座椅的底面。当所述自平衡减振装置2的安装平面为所述主动减振座椅的底面，则所述自平衡减振装置2和所述弹性阻尼组件223为所述主动减振座椅的内部部件。

值得注意的是，所述控制模块23可控制所述弹性阻尼组件223主动驱动所述椅座1沿高度方向上下运动，在高度方向上为所述座椅1施加作用力。同时，所述控制模块23还可以控制所述弹性阻尼组件223辅助所述第一转动组件221和所述第二转动组件222协调配合工作，以实现对所述椅座1沿横滚和俯仰两个方向运动自由度的控制，提升主动减振座椅的减振性能。

具体地，参考图6，当车辆因受到外力作用而发生例如前后俯仰运动、左右侧倾运动及惯性运动等时，车辆自带的悬挂系统会对车辆底盘部分高频振动进行缓冲，所述自平衡减振装置2可安装于车辆底盘上，低频振动及部分未缓冲的高频振动会通过悬挂系统传递至所述自平衡减振装置2，安装于所述自平衡减振装置2的所述弹性阻尼组件223可根据高频振动在高度方向主动驱动所述椅座1上下运动，有效缓解部分剩余的高频振动，确保所述椅座1在高度方向保持稳定。同时，当车辆发生急刹车，所述椅座1会因惯性作用会有一个前倾的巨大作用力，所述弹性阻尼组件223会辅助所述第一转动组件221为所述椅座1提供一个前倾方向相反的作用力。详细地，车辆发生急刹车，所述椅座1的前端会有向下运动的惯性力，导致所述椅座1前后发生倾斜，此时所述控制模块23会控制电机驱动所述第一转动组件221带动所述椅座1向后旋转，使所述椅座1的前端和后端保持平稳，前端的所述弹性阻尼组件223会也会加大高度方向的升力，使其大于后端的述弹性阻尼组件223高度方向的升力，辅助所述第一转动组件221实现对所述椅座1沿俯仰方向运动自由度的控制，使所述椅座1能更快更灵敏地保持前端和后端稳定。当车辆发生侧翻，也是如此。所述左右两端的所述弹性阻尼组件223高度方向的升力会形成差值，用于辅助所述第二转动组件222实现对所述椅座1沿横滚方向运动自由度的控制。

值得注意的是，所述弹性阻尼组件223的具体数量不作任何限制，可根据实际使用需求灵活设置。

优选地，所述弹性阻尼组件223的数量是四个，分别位于所述椅座1的的四角。

四个所述弹性阻尼组件分布在所述椅座1的四角可有效缓解部分剩余的高频低幅振动，也对所述椅座1做出最灵敏的反应，从而有效提升主动减振座椅设备的稳定性。

进一步地，所述弹性阻尼组件223还包括空气弹簧2231，所述空气弹簧2231的顶端安装于所述椅座1，底端安装于所述自平衡减振装置2的安装平面。

所述空气弹簧2231具有优良的非线性硬特性，能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击，具有载荷范围广、固有频率低、隔振效果好、结构紧凑、整体尺寸小、安装方便、使用寿命好、对工作环境适应性强等诸多特点，可优选用所述空气弹簧2231用于实现所述椅座1高度方向运动自由度的控制。同时由于所述空气弹簧2231所采用的介质主要是空气，因而容易实施主动控制。

值得注意的是，所述弹性阻尼组件223还可为其它任意弹簧阻尼构件，在此不作任何限制。

进一步地，所述弹性阻尼组件223还包括气泵2232，所述气泵2232连接于所述空气弹簧2231，所述气泵2232还连接于所述控制模块23，所述控制模块23能够基于所述传感器模块21的数据控制所述气泵2232的工作，以控制所述空气弹簧2231带动所述椅座1在高度方向上运动。

参考图6，本实施例中，所述控制模块23通过气泵2232对所述空气弹簧2231内的气囊充气来控制空气弹簧的运动。具体地，车辆发生急刹车，所述椅座1的前端会有向下俯仰运动的惯性力，导致所述椅座1前后发生倾斜，所述控制模块23控制所述气泵2232向前端的所述空气弹簧2231的气囊内充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱，气囊的气压持续增加，会升起所述椅座1的前端，使所述椅座1的保持前后稳定平衡。

进一步地，所述主动减振模块22还包括伸缩杆224，所述伸缩杆224的一端连接所述椅座1，另一一端连接于安装所述自平衡减振装置2的平面，用于在所述主动减振模块22控制所述椅座1运动的过程中控制所述椅座1在限定范围内运动。

本实施例中，所述伸缩杆224连接所述椅座1和所述自平衡减振装置2，防止所述主动减振模块22驱动所述椅座1运动时，所述椅座1与所述自平衡装置2脱离，将所述椅座1的运动范围控制在有效范围内。

具体地，当车辆急刹时，为了保持所述椅座1的平稳，所述控制模块23会控制所述主动减振模块22对所述椅座1进行俯仰方向的自由度运动，由于车辆前倾较为严重，所述主动减振模块22的俯仰方向的运动会幅度很大，此时就需要所述伸缩杆224也随着所述椅座1的俯仰运动而上下伸缩，将所述椅座1与所述自平衡减振装置2紧紧相连，防止因俯仰运动幅度较大导致所述椅座1与所述自平衡减振装置2的上下分离。

进一步地，所述伸缩杆224位于所述第二转动组件222的驱动端外侧，所述椅座1对应于所述伸缩杆224的位置设置有安装板225，用于固定所述伸缩杆224朝向于所述椅座1的一端。

本实施例中，所述安装板225可提高所述伸缩杆224在使用过程中结构的稳固性，从而保证其减振性能。作为优选的，可在所述椅座1对应于所述安装板225的位置开设穿孔，所述伸缩杆224可穿孔固定于所述安装板225。所述安装板225可和穿孔相抵接配合，用以限制所述椅座1从所述伸缩杆224的自由端脱离，使得所述椅座1能够运动平稳，如此构造可扩大所述伸缩杆224和所述椅座1的接触范围，但并不限于此，任意构造均在本专利的保护范围之内。

进一步地，所述主动减振座椅还包括底座3，所述自平衡减振装置2安装于所述底座3，所述底座3适于安装于所述运载设备；

所述主动减振座椅还包括安装于所述底座3下方的滑轨4，用于调整所述底座3与所述运载设备之间的距离。

本实施例中，所述自平衡减振装置2安装于所述底座3，所述主动减振座椅整体安装于所述运载设备。所述滑轨4是控制主动减振座椅不可缺少的重要机械部件，所述滑轨4是整机座椅连接着运载设备的中间部件，拥有支撑性能。为了控制座椅的调节功能，所述滑轨4的前后调节是座椅的常用功能。

具体地，所述自平衡减振装置2和所述椅座1完成装配后安装在所述底座3，主动减振座椅通过所述底座3安装于所述车辆的驾驶舱内的所述滑轨4，驾驶员可根据自身需求通过控制所述滑轨4调节所述底座3的前后位置，寻找合适的座椅位置，使驾驶员在驾驶舱内保持一个舒适的舱内空间。所述滑轨4也具有非常高的安全功能，在运载设备失效时，所述滑轨4的锁止结构具有很强的安全保护特性，对于司机、船员来说，都是一个非常重要的工具。

进一步地，主动减振座椅还包括固定板5，所述第二转动组件222的顶端固定于安装于所述固定板5，所述固定板5可拆卸地安装于所述椅座1。

本实施例可适用于游艇等水上运输设备，在行驶过程中主要是要解决游艇刹车、转弯等带来的惯性运动问题。所述自平衡减振装置2只需解决惯性运动引起的俯仰运动和横滚运动，即可保证游艇内人员、座椅等设备或其他物质的平稳。基于水流波浪的上下起伏，本实施例的主动减振座椅即可同上述实施例中安装所述空气弹簧2231的主动控制高度方向的自由度运动，也可安装其他普通弹簧阻尼构件进行被动控制高度方向的自由度运动，有效缓解部分高频低幅振动，从而有效提升座椅设备的稳定性。

值得注意的是，在以上所有实施例中，所述固定板5能将所述自平衡装置2一体化设计成一个整体，此整体可整机装配在所述主动减振座椅内部，整机座椅实现主动减振作用再装配到运载设备上，也可以单独作为一个整机连接部件，将所述主动减振座椅和所述运载设备相连，以实现所述主动减振座椅的减振功能。甚至一定情况下所述固定板5也可以作为所述椅座1使用。

本实施例结构得到简化的同时，既能够节省成本，还能够广泛适用于游艇等水上运输设备。

进一步地，本优选实施例，提供一种运载设备，包括：上述优选实施例任意一个所述的主动减振椅座。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.主动减振座椅，其特征在于，包括：

自平衡减振装置和椅座；

所述椅座安装在所述自平衡减振装置；

所述自平衡减振装置适于安装于运载设备，包括传感模块、控制模块以及主动减振模块；所述传感模块用以获取所述运载设备的运动数据；所述控制模块用于接受所述传感模块的数据，控制所述主动减振模块的运动参数；所述主动减振模块包括第一转动组件和第二转动组件，所述第一转动组件适于安装于所述运载设备，所述第二转动组件安装于所述第一转动组件的驱动端，所述第一转动组件和所述第二转动组件能够驱动所述椅座横滚俯仰运动；

当所述第一转动组件驱动所述椅座进行横滚运动时，所述第二转动组件驱动所述椅座进行俯仰运动；或当所述第一转动组件驱动所述椅座进行俯仰运动时，所述第二转动组件驱动所述椅座进行横滚运动。

2.根据权利要求1所述的主动减振座椅，其特征在于，

所述主动减振模块还包括弹性阻尼组件，所述弹性阻尼组件的顶端安装于所述椅座，底端固定于所述自平衡减振装置的安装平面，用于在高度方向上为所述座椅施加作用力。

3.根据权利要求2所述的主动减振座椅，其特征在于，

所述弹性阻尼组件的数量是四个，分别位于所述椅座的四角。

4.根据权利要求2所述的主动减振座椅，其特征在于，

所述弹性阻尼组件还包括空气弹簧，所述空气弹簧的顶端安装于所述椅座，底端安装于所述自平衡减振装置的安装平面。

5.根据权利要求4所述的主动减振座椅，其特征在于，

所述弹性阻尼组件还包括气泵，所述气泵连接于所述空气弹簧，所述气泵还连接于所述控制模块，所述控制模块能够基于所述传感模块的数据控制所述气泵的工作，以控制所述空气弹簧带动所述椅座在高度方向上运动。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的主动减振座椅，其特征在于，

所述主动减振模块还包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端连接所述椅座，另一一端连接于安装所述自平衡减振装置的平面，用于在所述主动减振模块控制所述椅座运动的过程中控制所述椅座在限定范围内运动。

7.根据权利要求6所述的主动减振座椅，其特征在于，

所述伸缩杆位于所述第二转动组件的驱动端外侧，所述椅座对应于所述伸缩杆的位置设置有安装板，用于固定所述伸缩杆朝向于所述椅座的一端。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的主动减振座椅，其特征在于，

所述主动减振座椅还包括底座，所述自平衡减振装置安装于所述底座，所述底座适于安装于所述运载设备；

所述主动减振座椅还包括安装于所述底座下方的滑轨，用于调整所述底座与所述运载设备之间的距离。

9.根据权利要求1所述的主动减振座椅，其特征在于，

主动减振座椅还包括固定板，所述第二转动组件的顶端固定于安装于所述固定板，所述固定板可拆卸地安装于所述椅座。

10.运载设备，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项所述的主动减振座椅。

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