CN209176553U - 一种双层隔振座椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双层隔振座椅，包括座椅椅面及设于座椅椅面下方的隔振平台，所述隔振平台下方设有座椅底座，其特征在于：所述座椅底座与所述隔振平台之间设有位于下层的第一层隔振结构和位于上层的第二层隔振结构，所述第一层隔振结构包括竖直布置的垂向阻尼弹簧和设于所述垂向阻尼弹簧前后两侧的负刚度隔振结构，所述第二层隔振结构设于所述垂向阻尼弹簧上方。本实用新型双层隔振座椅，结构简单紧凑、隔振效果好，底层的隔振结构与上方的弹簧阻尼串联，形成双层隔振结构能适当减小阻尼比、质量比和刚度比，从而提高整个双层隔振***的隔振性能，同时座椅成本低、可靠性及舒适性高，具有较好的应用前景。

Description

一种双层隔振座椅

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，更具体地说，涉及一种双层隔振座椅。

背景技术

汽车座椅是汽车中乘员、驾驶员乘座的部件，它的主要作用是支撑乘员、驾驶员的质量，同时缓解由路面不平传给人体的冲击和衰减引起的振动。汽车座椅作为衰减车辆振动的最后一个环节，对整车的舒适性能起着至关重要的作用。尤其是在工程机械、农业机械以及在非铺装路面行驶的车辆，由于工作环境的限制和恶劣路况的影响，低频振动对司乘人员伤害越来越受到重视。据世界卫生组织统计数据可知，近年来，低频振动易造成的颈椎病及消化***疾病等，如果长期暴露在振动环境中，可能会引起人的胃下垂，腰椎盘疾病，以及消化***疾病等。因此，提高座椅的低频隔振性能，对避免人体内脏器官遭受冲击损伤及驾驶疾病的发生等具有重要意义。

现有的车辆用座椅各有优缺点，具有隔振性能的车辆用座椅主要分为三种：第一种是可控悬架座椅，此种座椅是基于控制理论对座椅悬架***进行设计和控制，因而需要配备相应的控制单元和可控悬架***。虽然其隔振效果较好，但其成本高、可靠性差，电液、电气动主动减振***的执行机构的控制，随着座椅运动状态的改变，进而做出相应的变化。由于座椅主动悬架***要求座椅悬架***的驱动机构反应速度快等特点，就必然将导致主动控制***结构复杂，成本高，而且***能量消耗大，抗干扰能力差，如果在主动控制失效的情况下，整个主动悬架***控制就形同虚设，相当于被动悬架，甚至可能导致减振效果还不如被动悬架，这些情况就使得主动、半主动座椅悬架的使用受到了限制，制约了其在车辆上应用的普及性，仅应用在少数车辆上。

第二种是线性隔振座椅，一般为传统的被动隔振线性悬架座椅，此种座椅具有线性悬架***，成本低、应用广泛，但很难在不同道路情况下提供给乘坐人员较好的舒适性，且其低频隔振效果较差；

第三种是非线性隔振座椅，此种座椅隔振效果较好，但限于座椅领域研究人员周知，仅将剪式机构作为座椅垂向运动导向机构，而需额外根据非线性隔振理论对座椅的隔振机构进行单独设计，导向机构与隔振机构相互独立，致使悬架***结构复杂、不紧凑、占用空间大，不便于安装，而且需要的精密零部件多，成本高，稳定性和可靠性差，导致尚无成熟的高性能低频隔振座椅面世。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单紧凑，成本低、可靠性及舒适性高的双层隔振座椅。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所提供的这种双层隔振座椅，包括座椅椅面及设于座椅椅面下方的隔振平台，所述隔振平台下方设有座椅底座，其特征在于：所述座椅底座与所述隔振平台之间设有位于下层的第一层隔振结构和位于上层的第二层隔振结构，所述第一层隔振结构包括竖直布置的垂向阻尼弹簧和设于所述垂向阻尼弹簧前后两侧的负刚度隔振结构，所述第二层隔振结构设于所述垂向阻尼弹簧上方。

为使上述技术方案更加详尽和具体，本实用新型还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

所述负刚度隔振结构包括沿前后水平方向布置的水平弹簧，所述水平弹簧靠近内侧的一端设有水平弹簧第一安装座，另一端设有与座椅底座侧壁面连接的水平弹簧第二安装座，所述水平弹簧第一安装座与上层的所述第二层隔振结构连接之间通过铰链板连接。

所述第二层隔振结构包括竖直布置的主垂向阻尼弹簧，所述主垂向阻尼弹簧上端设有连接在所述隔振平台上的阻尼弹簧上安装座，下端设有阻尼弹簧下安装座，所述阻尼弹簧下安装座下方连接有铰接座。

所述水平弹簧第一安装座上设有与所述铰链板下端连接的下铰接耳，所述铰接座上设有连接所述铰链板上端上铰接耳，所述铰链板通过铰接轴连接在所述铰接座和所述水平弹簧第一安装座上。

所述水平弹簧的两侧设有两端连接在所述座椅底座侧壁面上的水平滑杆，所述水平弹簧第一安装座的两侧设有穿过所述水平滑杆的滑杆孔。

在所述铰链板下端的铰接轴上设有由所述水平弹簧一端穿出至另一端的调节螺杆，所述调节螺杆的穿出段连接有调节螺母。

所述座椅底座的左右两侧设有支撑在所述隔振平台与所述座椅底座之间的支撑架。

所述支撑架包括十字交叉的第一连杆和第二连杆，在所述第二连杆上设有沿其长度方向布置的滑槽，所述第一连杆上设有可沿所述滑槽滑动的滑动螺栓。

所述隔振平台的两侧设有向下的折弯翻边，所述第一连杆和第二连杆的上端通过销轴连接在设于所述折弯翻边上的水平滑槽内。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：本实用新型双层隔振座椅，结构简单紧凑、隔振效果好，底层的隔振结构与上方的弹簧阻尼串联，形成双层隔振结构能适当减小阻尼比、质量比和刚度比，从而提高整个双层隔振***的隔振性能，同时座椅成本低、可靠性及舒适性高，具有较好的应用前景。

附图说明

下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型隔振座椅结构示意图；

图2为本实用新型隔振***结构示意图；

图3为本实用新型隔振***结构示意图；

图4为本实用新型隔振座椅内部隔振结构示意图；

图5为本实用新型负刚度隔振结构示意图；

图6为本实用新型铰链板结构示意图；

图7为本实用新型支撑架结构示意图；

图8为本实用新型支撑架结构示意图。

图中标记为：1、座椅椅面，2、隔振平台，3、支撑架，31、第一连杆，32、第二连杆，33、滑动螺栓，4、座椅底座，5、第二层隔振结构，51、阻尼弹簧上安装座，52、主垂向阻尼弹簧，53、阻尼弹簧下安装座，6、负刚度隔振结构，61、水平弹簧第一安装座，611、下铰接耳，612、滑杆孔，62、水平弹簧，63、水平弹簧第二安装座，64、铰接座，641、上铰接耳，65、铰链板，66、铰接轴，67、水平滑杆，68、调节螺母，69、调节螺杆，7、垂向阻尼弹簧。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

本实用新型这种双层隔振座椅，如图1、2、3、4所示，包括座椅椅面1及设于座椅椅面1下方的隔振平台2，隔振平台2下方设有座椅底座4。座椅底座4与隔振平台2之间设有位于下层的第一层隔振结构和位于上层的第二层隔振结构5。第一层隔振结构包括竖直布置的垂向阻尼弹簧7和设于垂向阻尼弹簧7前后两侧的负刚度隔振结构6，第二层隔振结构5设于垂向阻尼弹簧上方7，形成串联结构。本实用新型这种双层隔振座椅，底层的隔振结构与上方的弹簧阻尼串联，形成双层隔振结构能适当减小阻尼比、质量比和刚度比，从而提高整个双层隔振***的隔振性能，同时座椅成本低、可靠性及舒适性高。

本实用新型中，如图3、5中所示，负刚度隔振结构6包括沿前后水平方向布置的水平弹簧62，水平弹簧62靠近内侧的一端设有水平弹簧第一安装座61，另一端设有与座椅底座侧壁面连接的水平弹簧第二安装座63，水平弹簧第一安装座61与上层的第二层隔振结构5连接之间通过铰链板65连接。水平弹簧第二安装座63通过焊接的方式安装在座椅底座4的前、后两侧的内壁上。

本实用新型中，如图3中所示，第二层隔振结构5包括竖直布置的主垂向阻尼弹簧52，主垂向阻尼弹簧52上端设有连接在隔振平台2上的阻尼弹簧上安装座51，下端设有阻尼弹簧下安装座53，阻尼弹簧下安装座53下方连接有铰接座64。如图5、6所示，水平弹簧第一安装座61上设有与铰链板65下端连接的下铰接耳611，铰接座64上设有连接铰链板65上端上铰接耳641，铰链板65通过铰接轴66连接在铰接座64和水平弹簧第一安装座61上。

本实用新型中，如图3、4、5中所示，在水平弹簧62的两侧设有两端连接在座椅底座4侧壁面上的水平滑杆67，水平弹簧第一安装座61的两侧设有穿过水平滑杆67的滑杆孔612。其中水平弹簧第一安装座61在这相当于可沿水平滑杆67滑动的滑块，在座椅负重时，促使水平弹簧第一安装座61沿水平滑杆67向外侧运动压缩水平弹簧62，形成第一层隔振机构中的基于连杆弹簧负刚度结构，是隔振***具有高静刚度特性，起到降低隔振***的刚度，即降低隔振***的固有频率来起到隔振的作用。

如图5所示，在铰链板65下端的铰接轴66上设有由水平弹簧62一端穿出至另一端的调节螺杆69，调节螺杆69的穿出段连接有调节螺母68。如图5所示，水平弹簧第一安装座61处设有中心孔，调节螺杆69穿过水平弹簧第一安装座61，水平弹簧62，水平弹簧第二安装座63和座椅底座4，伸出端部连接调节螺母68。通过松紧前调节螺母68可调整座椅前后倾角，使座椅椅面在水平的状态下工作。由于座椅隔振结构前后对称，隔振结构前后两侧均安装有调节螺杆69和调节螺母68。其目的是调整座椅的前后倾角来实现座椅水平，使第一连杆31和第二连杆32上的销轴能在隔振平台2上的水平滑槽中能随座椅的垂向运动而保持水平运动，从而保证隔振座椅达到最佳隔振效果。

本实用新型中，座椅底座4的左右两侧设有支撑在隔振平台2与座椅底座4之间的支撑架3。

本实用新型中，如图7、8所示，支撑架3包括十字交叉的第一连杆31和第二连杆32，在第二连杆32上设有沿其长度方向布置的滑槽，第一连杆31上设有可沿滑槽滑动的滑动螺栓33。隔振平台2的两侧设有向下的折弯翻边，第一连杆31和第二连杆32的上端通过销轴连接在设于折弯翻边上的水平滑槽内。隔振平台2左右对称设置，第一连杆31和第二连杆32上端的销轴在隔振平台2的水平滑槽内随座椅的垂向振动做耦合运动，提供一定的支撑力协调座椅椅面垂向运动以及提供一定的垂向支撑力，防止座椅椅面1侧倾并协调隔振***防止隔振***受侧向不稳定力的干扰，提升座椅稳定性。

本实用新型中，隔振平台2上设有四个安装螺栓，用于定位以及连接座椅椅面1与下方的上阻尼弹簧上安装座51，并通过压紧螺母实现固定连接。

本实用新型中，如图3中所示，铰接座64、铰链板65、水平弹簧第一安装座61、水平弹簧62、水平弹簧第二安装座63共同构成负刚度隔振结构6。在负刚度结构的基础上，铰接座64下方以并联的方式安装有垂向阻尼弹簧7，这种以负刚度结构与弹簧阻尼并联的方式共同组成第一层隔振结构。其工作原理为：对于正负刚度并联的隔振***，在平衡位置处，在正刚度k_p提供支撑，此时负刚度隔振结构6不起作用，***具有高静刚度特性。在平衡位置处微幅振动时，由于正负刚度并联隔振***的刚度为k＝k_p+k_n，其中k_p为主弹簧阻尼刚度，k_n为负刚度隔振***阻尼刚度。正负刚度并联隔振***具有高静低动刚度特性。在平衡位置处，高静刚度能保证***不会产生过大的静位移，平衡位置附近微幅振动过程中，低动刚度能保证隔离低频激励。因此，正负刚度并联共同组建的这级隔振***可以有效隔离低频振动。

如2、3所示，在所述第一层隔振结构的基础上，以串联的的方式安装第二层隔振结构5，其具体方法是在铰接座64的上方安装有主垂向阻尼弹簧，进而形成双层隔振结构。其串联弹簧阻尼的工作原理在于弹簧阻尼6能有效的隔离***的高频振动，于此同时串联弹簧阻尼能适当降低整个隔振悬架的刚度可以提高整个隔振座椅的隔振效果。

一种基于负刚度结构的双层隔振座椅前后对称，通过铰接座64以座椅前后的铰链板65通过螺栓连接形成铰接结构，同时铰链板65下端安装孔与水平弹簧第一安装座61上的下铰接耳611通过铰接轴连接，水平弹簧第一安装座61安装在水平滑杆67上，水平弹簧第一安装座61另一端安装有弹簧安装槽，弹簧安装槽内安装水平弹簧，水平弹簧另一端与安装在座椅底座前、后侧内壁的水平弹簧第二安装座63连接。

本实用新型中，负刚度隔振结构6，此非线性负刚度隔振***能有效的隔离振动，其原理是：有减振理论可知，当激励频率w与减振固有频率w₀比值大于时，隔振***才具有隔振能力。当外界激励频率较小时，为使所选用的隔振器具有隔振能力，就必须降低隔振器的固有频率，根据降低隔振***的刚度是降低***固有频率的有效方法。当正负刚度并联后刚度特性在于在振动平衡位置，在微幅振动的情况下***的运动刚度为正负刚度之和，调整刚度值可使在平衡位置处趋于零，即整个负刚度隔振***的固有频率可降到很低。根据减振理论可知，低固有频率可以实现对低频激励的隔振。根据工况中不同的隔振需求，可以通过调整刚度参数，来实现所需的隔振性能。

底层的负刚度隔振结构与上方的主垂向阻尼弹簧串联，形成双层隔振结构能适当减小阻尼比、质量比和刚度比，从而提高整个双层隔振***的隔振性能；经试验验证，此双层隔振***与等效两自由度线性隔振相比，其隔振的起始频率更小，隔振频率范围更大，从而具有更好的低频隔振性能。而且双层隔振***大的优点还体现在其二阶共振频率对应的功率流传递率上，该双层隔振***二阶共振频率对应的功率流传递率最大值小于1，这样的功率传递率意味着其在二阶共振频率附近范围内仍具有隔振效果。

本实用新型双层隔振座椅，结构简单紧凑、隔振效果好，底层的隔振结构与上方的弹簧阻尼串联，形成双层隔振结构能适当减小阻尼比、质量比和刚度比，从而提高整个双层隔振***的隔振性能，同时座椅成本低、可靠性及舒适性高，具有较好的应用前景。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，但是本实用新型并不受限于上述方式，只要采用本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种双层隔振座椅，包括座椅椅面及设于座椅椅面下方的隔振平台，所述隔振平台下方设有座椅底座，其特征在于：所述座椅底座与所述隔振平台之间设有位于下层的第一层隔振结构和位于上层的第二层隔振结构，所述第一层隔振结构包括竖直布置的垂向阻尼弹簧和设于所述垂向阻尼弹簧前后两侧的负刚度隔振结构，所述第二层隔振结构设于所述垂向阻尼弹簧上方。

2.按照权利要求1所述的双层隔振座椅，其特征在于：所述负刚度隔振结构包括沿前后水平方向布置的水平弹簧，所述水平弹簧靠近内侧的一端设有水平弹簧第一安装座，另一端设有与座椅底座侧壁面连接的水平弹簧第二安装座，所述水平弹簧第一安装座与上层的所述第二层隔振结构连接之间通过铰链板连接。

3.按照权利要求2所述的双层隔振座椅，其特征在于：所述第二层隔振结构包括竖直布置的主垂向阻尼弹簧，所述主垂向阻尼弹簧上端设有连接在所述隔振平台上的阻尼弹簧上安装座，下端设有阻尼弹簧下安装座，所述阻尼弹簧下安装座下方连接有铰接座。

4.按照权利要求3所述的双层隔振座椅，其特征在于：所述水平弹簧第一安装座上设有与所述铰链板下端连接的下铰接耳，所述铰接座上设有连接所述铰链板上端上铰接耳，所述铰链板通过铰接轴连接在所述铰接座和所述水平弹簧第一安装座上。

5.按照权利要求4所述的双层隔振座椅，其特征在于：所述水平弹簧的两侧设有两端连接在所述座椅底座侧壁面上的水平滑杆，所述水平弹簧第一安装座的两侧设有穿过所述水平滑杆的滑杆孔。

6.按照权利要求5所述的双层隔振座椅，其特征在于：在所述铰链板下端的铰接轴上设有由所述水平弹簧一端穿出至另一端的调节螺杆，所述调节螺杆的穿出段连接有调节螺母。

7.按照权利要求1至6任一项所述的双层隔振座椅，其特征在于：所述座椅底座的左右两侧设有支撑在所述隔振平台与所述座椅底座之间的支撑架。

8.按照权利要求7所述的双层隔振座椅，其特征在于：所述支撑架包括十字交叉的第一连杆和第二连杆，在所述第二连杆上设有沿其长度方向布置的滑槽，所述第一连杆上设有可沿所述滑槽滑动的滑动螺栓。

9.按照权利要求8所述的双层隔振座椅，其特征在于：所述隔振平台的两侧设有向下的折弯翻边，所述第一连杆和第二连杆的上端通过销轴连接在设于所述折弯翻边上的水平滑槽内。