CN110576773A - 一种非线性可调节式菱形座椅悬架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非线性可调节式菱形座椅悬架，包括座椅、左悬架、右悬架和车身，左悬架和右悬架均包括上滚动轮、左上旋转臂、左下旋转臂、下滚动轮、防扭弹簧、上铰接固定部分、右上旋转臂、阻尼减振器、右下旋转臂和转动电机，本发明的座椅悬架呈现悬架等效刚度随着悬架总高度增高而增大的规律，可以有效提高驾驶员的乘坐舒适性和驾驶稳定性，同时本发明通过实时监测和调节左右座椅悬架姿态，使座椅保持在水平面内，稳定驾驶员重心，减缓车身不平尤其是车身左右高度差对驾驶员的影响，进一步提高驾驶员的乘坐舒适性，为其提供稳定的工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及汽车座椅悬架相关领域，具体是一种非线性可调节式菱形座椅悬架。
背景技术
座椅悬架系统是车辆的重要组成部分，一个高性能的座椅悬架可以有效地降低传递到座椅的垂向振动，减轻由这些振动给人体造成的负面影响，起到减缓驾驶员疲劳的作用，大多数的工程车辆，尤其是诸如挖掘机、掘进机、卡车等工程车辆通常是大负载作业，为保证车辆的稳定性，工程车辆悬架的刚度一般情况下都很大。工程车辆的工作地点大多数是工地、山地等一些极度不平坦的地方，因此工程车辆的驾驶室常常处于非水平面且路面传递到驾驶室的激励与振动往往很大，而在车辆工作中，驾驶员需要长时间在驾驶室的座椅上进行操作，这种情况下座椅悬架变得尤为重要，一个性能优良的座椅悬架除了起到支撑驾驶员身体的作用外，还能最大程度地减缓来自于车身的冲击与振动，给驾驶员提供一个良好的作业环境。
现在已经存在的多种座椅悬架，已知的多数座椅悬架包含一个交叉式旋臂机械结构、阻尼减振元件及其控制系统，这些悬架系统都可以有效减缓车身传来的振动，按照弹性特性，座椅悬架主要分为线性和非线性两种，但是现有的非线性座椅悬架有较强的隔振能力，多数用于固有频率较低的汽车及工程机械中，而线性座椅悬架的固有频率通常无法避开驾驶室的峰值频率，隔振能力较差，导致驾驶员的乘坐舒适性和驾驶稳定性较差。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种非线性可调节式菱形座椅悬架。
本发明是这样实现的，构造一种非线性可调节式菱形座椅悬架，该装置包括座椅、左悬架、右悬架和车身，所述左悬架和右悬架均包括上滚动轮、左上旋转臂、左下旋转臂、下滚动轮、防扭弹簧、上铰接固定部分、右上旋转臂、阻尼减振器、右下旋转臂和转动电机，所述转动电机与车身相固定，同时与右下旋转臂底端相铰接，所述上滚动轮与左上旋转臂上端相连接，所述下滚动轮连接左下旋转臂下端，所述上铰接固定部分固定于座椅底部，同时与右上旋转臂上端相铰接，所述左下旋转臂与右下旋转臂中部通过铰接连接，所述左上旋转臂与右上旋转臂中部通过铰接连接，所述阻尼减振器一端连接左上旋转臂和左下旋转臂铰接处，且另一端连接右上旋转臂和右下旋转臂铰接处。
优选的，所述座椅底部的左悬架和右悬架中间安装有传感器。
优选的，所述转动电机由ECU控制，通过调节右下旋转臂角度联动四根旋转臂转动改变悬架姿态。
优选的，所述防扭弹簧安装于上铰接固定部分和座椅之间。
优选的，所述车身和座椅上分别设置有上沟槽和下沟槽。
优选的，所述上滚动轮和下滚动轮紧贴座椅和车身安装于上沟槽和下沟槽内。
优选的，所述左上旋转臂、左下旋转臂、右上旋转臂和右下旋转臂相互间均通过铰接方式连接。
优选的，所述弹簧阻尼器刚度不变，由于其结构特殊性弹性力输出为非线性变化。
本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种非线性可调节式菱形座椅悬架，与同类型设备相比，具有如下改进：
优点1：本发明所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，该菱形座椅悬架调节灵敏，悬架等效刚度随着其高度的变化而改变，悬架总体呈现出总高度越小，等效刚度越小；总高度越大，等效刚度越大的变化规律，可以通过调节悬架高度使其适应不同的频率，有效保证了驾驶员的乘坐舒适性和驾驶稳定性。
优点2：本发明所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，通过实时监测和调节左右座椅悬架姿态，使座椅保持在水平面内，稳定驾驶员重心，减缓车身不平尤其是车身左右高度差对驾驶员的影响，进一步提高驾驶员的乘坐舒适性，为其提供稳定的工作环境。
附图说明
图1是本发明座椅悬架布置图；
图2是本发明左悬架结构布置图；
图3是本发明上滚动轮安装布置图；
图4是本发明下滚动轮安装布置图；
图5是本发明车身左低右高时悬架姿态控制图；
图6是本发明车身左高右低时悬架姿态控制图；
图7是本发明悬架结构简图；
图8是本发明悬架非线性曲线图。
其中：座椅-1、传感器-2、左悬架-3、右悬架-4、车身-5、上滚动轮-6、左上旋转臂-7、左下旋转臂-8、下滚动轮-9、防扭弹簧-10、上铰接固定部分-11、右上旋转臂-12、阻尼减振器-13、右下旋转臂-14、转动电机-15、上沟槽-16、下沟槽-17。
具体实施方式
下面将结合附图1-8对本发明进行详细说明，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。
实施例一：
本发明通过改进在此提供一种非线性可调节式菱形座椅悬架，包括座椅1、左悬架3、右悬架4和车身5，左悬架3和右悬架4均包括上滚动轮6、左上旋转臂7、左下旋转臂8、下滚动轮9、防扭弹簧10、上铰接固定部分11、右上旋转臂12、阻尼减振器13、右下旋转臂14和转动电机15，转动电机15与车身5 相固定，同时与右下旋转臂14底端相铰接，上滚动轮6与左上旋转臂7上端相连接，下滚动轮9连接左下旋转臂8下端，上铰接固定部分11固定于座椅1底部，同时与右上旋转臂12上端相铰接，左下旋转臂8与右下旋转臂14中部通过铰接连接，左上旋转臂7与右上旋转臂12中部通过铰接连接，阻尼减振器13 一端连接左上旋转臂7和左下旋转臂8铰接处，且另一端连接右上旋转臂12和右下旋转臂14铰接处。
进一步的，所述座椅1底部的左悬架3和右悬架4中间安装有传感器2，用于监控左悬架3和右悬架4的高度。
进一步的，所述转动电机15由ECU控制，通过调节右下旋转臂14角度联动四根旋转臂转动改变悬架姿态。
进一步的，所述防扭弹簧10安装于上铰接固定部分11和座椅1之间，用于抵消左右悬架高度不同时上铰接部分11与座椅1之间产生的扭转应力。
进一步的，所述车身5和座椅1上分别设置有上沟槽16和下沟槽17，用于限制上滚动轮6和下滚动轮9的滚动路径，防止滚动轮侧偏而造成悬架故障。
进一步的，所述上滚动轮6和下滚动轮9紧贴座椅1和车身5安装于上沟槽16和下沟槽17内，在悬架高度改变时，上滚动轮6和下滚动轮9可以左右滚动。
进一步的，所述左上旋转臂7、左下旋转臂8、右上旋转臂12和右下旋转臂14相互间均通过铰接方式连接。
进一步的，所述弹簧阻尼器13刚度不变，由于其结构特殊性弹性力输出为非线性变化。
本发明通过改进提供一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其工作原理如下：当车辆行驶时，车身5传递的振动与冲击经左下旋转臂8和右下旋转臂14传递给阻尼减振器13，经阻尼减振器13的缓冲后反馈给左上旋转臂7、左下旋转臂 8、右上旋转臂12和右下旋转臂14后，传递到座椅1的力会得到明显的衰减，如图8所示，仿真与计算表明，座椅1总高越低，悬架等效刚度越小，其变形速度越快；座椅1总高越大，悬架等效刚度越大，其变形速度越慢，悬架的这种非线性变化可以更大程度地发挥其减振特性，提高驾驶员的乘坐舒适性与驾驶稳定性。
当车辆工作路面左低右高时，传感器2测得左右悬架水平高度变化明显，将此信号传递给汽车ECU，汽车ECU带动左悬架3的转动电机15调节右下旋转臂14顺时针旋转，右下旋转臂14带动其余旋转臂转动左上旋转臂7、左下旋转臂8和右上旋转臂12来调节悬架高度，左悬架3升高；汽车ECU带动右悬架4 的转动电机15调节右下旋转臂14逆时针旋转，右下旋转臂14带动其余旋转臂转动左上旋转臂7、左下旋转臂8和右上旋转臂12来调节悬架高度，右悬架4 降低，最终左悬架3、右悬架4姿态如图5所示，使座椅1位移保持水平，保证驾驶员可以将重心稳定在一定范围，从而更好地驾驶车辆，防扭弹簧10表现为右侧压缩，抵消左悬架3和右悬架4高度不同是上铰接固定部分11与车身1之间的扭转应力。
实施例二：
本发明通过改进提供一种非线性可调节式菱形座椅悬架，当车辆工作路面左高右低时，其工作原理如下：
传感器测得左右悬架水平高度变化明显，将此信号传递给汽车ECU，汽车 ECU带动左悬架3的转动电机15调节右下旋转臂14逆时针旋转，右下旋转臂 14带动其余旋转臂转动左上旋转臂7、左下旋转臂8和右上旋转臂12来调节悬架高度，左悬架3降低；汽车ECU带动右悬架4的转动电机15调节右下旋转臂 14顺时针旋转，右下旋转臂14带动其余旋转臂转动左上旋转臂7、左下旋转臂 8和右上旋转臂12来调节悬架高度，右悬架4升高，最终左悬架3和右悬架4 姿态如图6所示，使座椅1位移保持水平，保证驾驶员可以将重心稳定在一定范围，从而更好地驾驶车辆，防扭弹簧10表现为左侧压缩，抵消左悬架3和右悬架4高度不同是上铰接固定部分11与车身1之间的扭转应力。
本发明通过改进提供一种非线性可调节式菱形座椅悬架，本发明的座椅悬架呈现悬架等效刚度随着悬架总高度增高而增大的规律，可以有效提高驾驶员的乘坐舒适性和驾驶稳定性；同时本发明通过实时监测和调节左悬架3和右悬架4的姿态，使座椅1保持在水平面内，稳定驾驶员重心，减缓车身5不平尤其是车身5左右高度差对驾驶员的影响，进一步提高驾驶员的乘坐舒适性，为其提供稳定的工作环境。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其特征在于：包括座椅(1)、左悬架(3)、右悬架(4)和车身(5)，所述左悬架(3)和右悬架(4)均包括上滚动轮(6)、左上旋转臂(7)、左下旋转臂(8)、下滚动轮(9)、防扭弹簧(10)、上铰接固定部分(11)、右上旋转臂(12)、阻尼减振器(13)、右下旋转臂(14)和转动电机(15)，所述转动电机(15)与车身(5)相固定，同时与右下旋转臂(14)底端相铰接，所述上滚动轮(6)与左上旋转臂(7)上端相连接，所述下滚动轮(9)连接左下旋转臂(8)下端，所述上铰接固定部分(11)固定于座椅(1)底部，同时与右上旋转臂(12)上端相铰接，所述左下旋转臂(8)与右下旋转臂(14)中部通过铰接连接，所述左上旋转臂(7)与右上旋转臂(12)中部通过铰接连接，所述阻尼减振器(13)一端连接左上旋转臂(7)和左下旋转臂(8)铰接处，且另一端连接右上旋转臂(12)和右下旋转臂(14)铰接处。
2.根据权利要求1所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其特征在于：所述座椅(1)底部的左悬架(3)和右悬架(4)中间安装有传感器(2)。
3.根据权利要求1所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其特征在于：所述转动电机(15)由ECU控制，通过调节右下旋转臂(14)角度联动四根旋转臂转动改变悬架姿态。
4.根据权利要求1所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其特征在于：所述防扭弹簧(10)安装于上铰接固定部分(11)和座椅(1)之间。
5.根据权利要求1所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其特征在于：所述车身(5)和座椅(1)上分别设置有上沟槽(16)和下沟槽(17)。
6.根据权利要求1所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其特征在于：所述上滚动轮(6)和下滚动轮(9)紧贴座椅(1)和车身(5)安装于上沟槽(16)和下沟槽(17)内。
7.根据权利要求1所述一种非线性可调节式菱形座椅悬架，其特征在于：所述左上旋转臂(7)、左下旋转臂(8)、右上旋转臂(12)和右下旋转臂(14)相互间均通过铰接方式连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191217 |