一種非公路車輛座椅二維非線性隔振懸架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非公路車輛座椅二維非線性隔振懸架，是由豎直隔振部分和前后隔振部分組成，豎直隔振部分和前后隔振部分分別起到豎直方向和前后方向隔振作用，兩部分之間通過螺栓固定，本發(fā)明具有豎直方向、前后方向隔振作用，而且均采用非線性隔振原理，具有低頻隔振作用，適用于多種非公路車輛，尤其適用于挖掘機這類前后振動非常大的非公路車輛。
【專利說明】
一種非公路車輛座椅二維非線性隔振懸架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非公路車輛座椅領(lǐng)域，特別是涉及一種非公路車輛座椅二維非線性隔振懸架。

【背景技術(shù)】
[0002]非公路車輛工作環(huán)境惡劣，駕駛員承受多維全身振動，連續(xù)長時間工作的駕駛員往往受腰疼、背疼等疾病困擾，嚴(yán)重影響工作效率以及造成就醫(yī)經(jīng)濟損失巨大。據(jù)流行病學(xué)研究表明，非公路車輛駕駛員的這種腰疼、背疼問題與承受全身振動環(huán)境有很大關(guān)系。因此，非公路車輛振動控制問題一直是一個被廣泛關(guān)注的研究熱點。座椅作為非公路車輛振動傳遞路徑中的最后一環(huán)，由于與駕駛員直接大面積接觸，對于減緩駕駛員承受的全身振動作用至關(guān)重要。
[0003]當(dāng)前非公路車輛座椅隔振主要采用基于線性隔振原理設(shè)計的一維豎直方向隔振懸架，而隔振領(lǐng)域研究人員周知線性隔振原理理論上隔振性能受限，具有隔振性能好但靜態(tài)位移大的矛盾。為改進線性隔振原理這種矛盾，研究人員將非線性引入隔振，開發(fā)出非線性隔振器，如聞?wù)袢A等設(shè)計的基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器即是基于非線性隔振原理設(shè)計。另外，有研究人員將主動、半主動控制技術(shù)應(yīng)用于座椅懸架，這類懸架損耗一定的外界能源，且成本較高。綜合來看，為改善非公路車輛座椅隔振性能，且考慮經(jīng)濟性問題，當(dāng)前最為適合的技術(shù)是將非線性隔振原理引入非公路車輛座椅懸架。
[0004]另外，當(dāng)前的非公路車輛座椅懸架主要是一維豎直方向隔振，而非公路車輛工作時存在多維振動，多維振動共同造成了駕駛員腰疼、背疼問題，因此有必要擴展座椅懸架的多維隔振性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述技術(shù)的不足，即受線性隔振理論的限制，當(dāng)前座椅懸架不適于低頻振動環(huán)境，以及實際應(yīng)用座椅懸架僅為一維豎直方向隔振懸架，不適于多維振動環(huán)境。本發(fā)明提供一種基于非線性隔振原理的非公路車輛座椅二維非線性隔振懸架。本發(fā)明具有豎直方向、前后方向隔振作用，而且均采用非線性隔振原理，具有低頻隔振作用，適用于多種非公路車輛，尤其適用于挖掘機這類前后振動非常大的非公路車輛。
[0006]本發(fā)明是由豎直隔振部分和前后隔振部分組成，豎直隔振部分和前后隔振部分分別起到豎直方向和前后方向隔振作用，兩部分之間通過螺栓固定；
[0007]所述的豎直隔振部分是由剪式懸架、主彈簧、折板、阻尼器、第一阻尼器銷軸、第二阻尼器銷軸及對稱布置的兩套負(fù)剛度彈簧機構(gòu)組成；所述的負(fù)剛度彈簧機構(gòu)包括負(fù)彈簧、負(fù)彈簧導(dǎo)向柱、負(fù)彈簧導(dǎo)向套、支架、曲邊板、支撐板、滾輪以及銷軸，支撐板焊接或通過螺栓固定于剪式懸架下橫梁的上表面，兩個支架通過螺栓固定于支撐板上，成對稱布置，兩個負(fù)彈簧導(dǎo)向套通過螺栓固定于支架上，成水平對稱布置，負(fù)彈簧導(dǎo)向柱與負(fù)彈簧導(dǎo)向套成間隙配合，起水平導(dǎo)向作用。負(fù)彈簧套接在負(fù)彈簧導(dǎo)向柱與負(fù)彈簧導(dǎo)向套上，負(fù)彈簧的兩端分別頂在負(fù)彈簧導(dǎo)向套與負(fù)彈簧導(dǎo)向柱的端平面處，從而實現(xiàn)軸向定位，負(fù)彈簧導(dǎo)向柱一端具有耳座結(jié)構(gòu)，耳座上具有內(nèi)孔，內(nèi)孔與銷軸之間成過盈配合，滾輪裝配于銷軸上，滾輪與銷軸成間隙配合，從而保證滾輪自由轉(zhuǎn)動；曲邊板豎直布置，曲邊板上端與上部板固定，曲邊板下端為自由端，為保證曲邊板豎直方向行程，支撐板上具有開槽，曲邊板下端穿過該開槽；滾輪與曲邊板曲邊處接觸且可沿著曲邊上下滾動，滾輪沿曲邊板的曲邊滾動時，負(fù)彈簧的伸縮量變化；主彈簧成豎直方向布置，主彈簧與曲邊板平行，主彈簧的上、下兩端分別頂在上部板下表面和支撐板上表面，起主要承載作用。阻尼器通過第一銷軸和第二銷軸與剪式懸架上部和折板連接，阻尼器傾斜設(shè)置。
[0008]豎直隔振部分的隔振原理:
[0009]負(fù)剛度彈簧機構(gòu)、主彈簧、阻尼器及剪式懸架共同起作用隔離豎直方向低頻振動。當(dāng)駕駛員坐在座椅上時，在重力作用下，滾輪恰與曲邊板曲邊處最高點接觸，當(dāng)車輛通過不平路面時，振動通過駕駛室地板傳至剪式懸架底部，再傳至負(fù)彈簧機構(gòu)及主彈簧。在振動激勵下，滾輪在曲邊板曲邊最高點處上下小范圍滾動，起到調(diào)節(jié)作用，即可以有效的隔離車輛底板傳上來的低頻振動。
[0010]所述的前后方向隔振部分布置于豎直隔振部分上部或下部，可形成多種裝配形式，以其處于上部為例進行說明。前后隔振部分是由上部板、前后主彈簧機構(gòu)和水平彈簧機構(gòu)組成，兩塊上部板通過螺栓固定于剪式懸架上橫梁的上表面，前后主彈簧機構(gòu)和水平彈簧機構(gòu)布置于上部板上；前后主彈簧機構(gòu)是由前后方向布置的導(dǎo)向軸、導(dǎo)向軸固定座、導(dǎo)向軸承、導(dǎo)向軸承座、前后主彈簧、座盆連接板、前后方向阻尼器、第一支座和第二支座組成，導(dǎo)向軸兩端固定于導(dǎo)向軸固定座中，導(dǎo)向軸固定座通過螺栓固定于上部板，座盆連接板上通過螺栓連接固定有四個導(dǎo)向軸承座，導(dǎo)向軸承與導(dǎo)向軸配合并置于導(dǎo)向軸承座中；前后主彈簧套接在導(dǎo)向軸上，前后主彈簧的兩端通過導(dǎo)向軸承座和導(dǎo)向軸固定座軸向定位；前后主彈簧共有四個，分前后布置；前后方向阻尼器與第一支座和第二支座通過銷軸鉸接，第一支座和第二支座分別與座盆連接板和上部板螺栓連接；水平彈簧機構(gòu)是由水平彈簧、水平彈簧導(dǎo)向柱、水平彈簧導(dǎo)向套、第一耳座、第二耳座、第一支架和第二支架組成，第一支架和第二支架分別通過螺栓或焊接固定在上部板和座盆連接板上，第一耳座通過螺栓連接固定在第一支架和第二支架上，第一耳座成水平布置，水平彈簧導(dǎo)向柱和水平彈簧導(dǎo)向套分別通過銷軸與第一耳座和第二耳座鉸接，水平彈簧套接在導(dǎo)向柱上，水平彈簧兩端軸向定位，處于壓縮狀態(tài)。
[0011]前后方向隔振部分的隔振原理:
[0012]當(dāng)座椅受前后方向振動時，座盆連接板前后振動，則前后主彈簧壓縮量變化且水平彈簧轉(zhuǎn)動縮量變化，從而起到隔離前后方向低頻振動的作用。
[0013]本發(fā)明的有益效果
[0014]1、本發(fā)明擴充了現(xiàn)有懸架隔振維數(shù)，具有豎直方向和前后方向的二維隔振作用。
[0015]2、本發(fā)明改進了現(xiàn)有基于線性隔振原理的座椅懸架隔振性能，將非線性原理引入座椅隔振懸架中，具有好的低頻隔振效果。
[0016]3、本發(fā)明所述非線性二維隔振懸架屬于被動隔振，無需外界能量輸入，相比主動、半主動式座椅隔振懸架,成本低且性能穩(wěn)定可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的第一實施例立體示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的豎直方向隔振部分立體示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的豎直方向隔振部分對稱布置的負(fù)彈簧機構(gòu)立體示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的豎直方向隔振部分的負(fù)彈簧機構(gòu)分解示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明的前后隔振部分立體示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明的前后隔振部分的水平彈簧機構(gòu)立體示意圖。
[0023]圖7為本發(fā)明的前后主彈簧機構(gòu)之導(dǎo)向軸、導(dǎo)向軸承和導(dǎo)向軸承座裝配示意圖。
[0024]圖8為本發(fā)明第二實施例的立體示意圖。
[0025]圖9為本發(fā)明第二實施例的前后隔振部分立體示意圖。
[0026]圖10為本發(fā)明第三實施例的立體示意圖。
[0027]圖11為本發(fā)明第四實施例的立體示意圖。
[0028]圖12為本發(fā)明的豎直方向隔振部分力——位移特性曲線。
[0029]圖13為本發(fā)明的前后方向隔振部分力——位移特性曲線。

【具體實施方式】
[0030]第一實施例:
[0031]本實施例是由豎直隔振部分和前后隔振部分組成，豎直隔振部分和前后隔振部分分別起到豎直方向和前后方向隔振作用，兩部分之間通過螺栓固定，如圖1所示；在該第一實施例中，豎直方向隔振部分在下，前后方向隔振部分在上。
[0032]如圖2所示，所述的豎直隔振部分是由剪式懸架11、主彈簧9、折板7、阻尼器10、第一阻尼器銷軸8、第二阻尼器銷軸12及對稱布置的兩套負(fù)剛度彈簧機構(gòu)組成；如圖3所示，所述的負(fù)剛度彈簧機構(gòu)包括負(fù)彈簧1、負(fù)彈簧導(dǎo)向柱2、負(fù)彈簧導(dǎo)向套14、支架13、曲邊板4、支撐板6、滾輪3以及銷軸5，如圖1所示，支撐板6焊接或通過螺栓固定于剪式懸架11下橫梁的上表面，如圖3和圖4所示，兩個支架13通過螺栓固定于支撐板6上，成對稱布置，兩個負(fù)彈簧導(dǎo)向套14通過螺栓固定于支架13上，成水平對稱布置，負(fù)彈簧導(dǎo)向柱2與負(fù)彈簧導(dǎo)向套14成間隙配合，起水平導(dǎo)向作用。負(fù)彈簧I套接在負(fù)彈簧導(dǎo)向柱2與負(fù)彈簧導(dǎo)向套14上，負(fù)彈簧I的兩端分別頂在負(fù)彈簧導(dǎo)向套14與負(fù)彈簧導(dǎo)向柱2的端平面處，從而實現(xiàn)軸向定位，負(fù)彈簧導(dǎo)向柱2 —端具有耳座結(jié)構(gòu)，耳座上具有內(nèi)孔，內(nèi)孔與銷軸5之間成過盈配合，滾輪3裝配于銷軸5上，滾輪3與銷軸5成間隙配合，從而保證滾輪3自由轉(zhuǎn)動；曲邊板4豎直布置，曲邊板4上端與上部板29固定，曲邊板4下端為自由端，為保證曲邊板4豎直方向行程，支撐板6上具有開槽，曲邊板4下端穿過該開槽；滾輪3與曲邊板4曲邊處接觸且可沿著曲邊上下滾動，滾輪3沿曲邊板4的曲邊滾動時，負(fù)彈簧I的伸縮量變化；主彈簧9成豎直方向布置，主彈簧9與曲邊板4平行，主彈簧9的上、下兩端分別頂在上部板29下表面和支撐板6上表面，起主要承載作用。阻尼器10通過第一銷軸8和第二銷軸12與剪式懸架11上部和折板7連接，阻尼器10傾斜設(shè)置。
[0033]豎直隔振部分的隔振原理:
[0034]負(fù)剛度彈簧機構(gòu)、主彈簧9、阻尼器10及剪式懸架11共同起作用隔離豎直方向低頻振動。當(dāng)駕駛員坐在座椅上時，在重力作用下，滾輪3恰與曲邊板4曲邊處最高點接觸，當(dāng)車輛通過不平路面時，振動通過駕駛室地板傳至剪式懸架11底部，再傳至負(fù)彈簧機構(gòu)及主彈簧9。在振動激勵下，滾輪3在曲邊板4曲邊最高點處上下小范圍滾動，起到調(diào)節(jié)作用，即可以有效的隔離車輛底板傳上來的低頻振動。為進一步說明豎直隔振部分隔振原理，做出該豎直隔振部分力——位移特性曲線，如圖12所示，從圖12中可見力——位移特性呈非線性，具有高靜態(tài)剛度低動態(tài)剛度的特點，工作點處于中間低剛度段，從而可以有效的隔離低頻振動。
[0035]所述的前后方向隔振部分布置于豎直隔振部分上部或下部，可形成多種裝配形式，本實施例以其處于上部為例進行說明。如圖5所示，前后隔振部分是由上部板29、前后主彈簧機構(gòu)和水平彈簧機構(gòu)組成，兩塊上部板29通過螺栓固定于剪式懸架11上橫梁的上表面，前后主彈簧機構(gòu)和水平彈簧機構(gòu)布置于上部板29上；前后主彈簧機構(gòu)是由前后方向布置的導(dǎo)向軸22、導(dǎo)向軸固定座20、導(dǎo)向軸承25、導(dǎo)向軸承座26、前后主彈簧21、座盆連接板32、前后方向阻尼器28、第一支座19和第二支座27組成,導(dǎo)向軸22兩端固定于導(dǎo)向軸固定座20中，導(dǎo)向軸固定座20通過螺栓固定于上部板29，座盆連接板32上通過螺栓連接固定有四個導(dǎo)向軸承座26，導(dǎo)向軸承25與導(dǎo)向軸22配合并置于導(dǎo)向軸承座26中，如圖7所不;如后王彈黃21套接在導(dǎo)向軸22上，如后王彈黃21的兩端通過導(dǎo)向軸承座26和導(dǎo)向軸固定座20軸向定位；前后主彈簧21共有四個，分前后布置；前后方向阻尼器28與第一支座19和第二支座27通過銷軸鉸接，第一支座19和第二支座27分別與座盆連接板32和上部板29螺栓連接；如圖6所示，水平彈簧機構(gòu)是由水平彈簧23、水平彈簧導(dǎo)向柱17、水平彈簧導(dǎo)向套24、第一耳座16、第二耳座18、第一支架15和第二支架31組成，第一支架15和第二支架31分別通過螺栓或焊接固定在上部板29和座盆連接板32上，第一耳座16通過螺栓連接固定在第一支架15和第二支架31上，第一耳座16成水平布置，水平彈簧導(dǎo)向柱17和水平彈簧導(dǎo)向套24分別通過銷軸30與第一耳座16和第二耳座18鉸接，水平彈簧23套接在導(dǎo)向柱17上，水平彈簧23兩端軸向定位，處于壓縮狀態(tài)。
[0036]前后方向隔振部分的隔振原理:
[0037]當(dāng)座椅受前后方向振動時，座盆連接板32前后振動，則前后主彈簧21壓縮量變化且水平彈簧23轉(zhuǎn)動要縮量變化，從而起到隔離前后方向低頻振動的作用。前后方向隔振部分的力——位移曲線如圖13所示，也是非線性隔振原理的具體應(yīng)用。
[0038]第二實施例:
[0039]如圖8所示，該第二實施例與第一實施例的區(qū)別在于上部前后隔振部分的水平彈簧23位置有所變化,在第一實施例中，水平彈簧23位于外側(cè)；在第二實施例中，水平彈簧23位于內(nèi)側(cè)。如圖9所不,第二實施例的各處連接方式與第一實施例相同。
[0040]第三實施例:
[0041]如圖10所示，該第三實施例與第一實施例的區(qū)別在于豎直隔振部分與前后隔振部分位置有所變化，在第一實施例中，豎直隔振部分在下，前后隔振部分在上；在第三實施例中，豎直隔振部分在上，前后隔振部分在下。第三實施例中的各處連接方式與第一實施例相同。
[0042]第四實施例:
[0043]如圖11所示，該第四實施例與第二實施例的區(qū)別在于豎直隔振部分與前后隔振部分位置有所變化，在第二實施例中，豎直隔振部分在下，前后隔振部分在上；在第四實施例中，豎直隔振部分在上，前后隔振部分在下。第四實施例的各處連接方式與第二實施例相同。
【權(quán)利要求】
1.一種非公路車輛座椅二維非線性隔振懸架，其特征在于:是由豎直隔振部分和前后隔振部分組成，豎直隔振部分和前后隔振部分分別起到豎直方向和前后方向隔振作用，兩部分之間通過螺栓固定； 所述的豎直隔振部分是由剪式懸架(11)、主彈簧(9)、折板7、阻尼器10、第一阻尼器銷軸(8)、第二阻尼器銷軸(12)及對稱布置的兩套負(fù)剛度彈簧機構(gòu)組成；所述的負(fù)剛度彈簧機構(gòu)包括負(fù)彈簧⑴、負(fù)彈簧導(dǎo)向柱⑵、負(fù)彈簧導(dǎo)向套(14)、支架(13)、曲邊板(4)、支撐板(6)、滾輪(3)以及銷軸(5)，支撐板(6)焊接或通過螺栓固定于剪式懸架(11)下橫梁的上表面，兩個支架(13)通過螺栓固定于支撐板(6)上，成對稱布置，兩個負(fù)彈簧導(dǎo)向套(14)通過螺栓固定于支架(13)上，成水平對稱布置，負(fù)彈簧導(dǎo)向柱(2)與負(fù)彈簧導(dǎo)向套(14)成間隙配合，起水平導(dǎo)向作用。負(fù)彈簧(I)套接在負(fù)彈簧導(dǎo)向柱(2)與負(fù)彈簧導(dǎo)向套(14)上，負(fù)彈簧(I)的兩端分別頂在負(fù)彈簧導(dǎo)向套(14)與負(fù)彈簧導(dǎo)向柱(2)的端平面處，從而實現(xiàn)軸向定位，負(fù)彈簧導(dǎo)向柱(2) —端具有耳座結(jié)構(gòu)，耳座上具有內(nèi)孔，內(nèi)孔與銷軸(5)之間成過盈配合，滾輪(3)裝配于銷軸(5)上，滾輪(3)與銷軸(5)成間隙配合，從而保證滾輪(3)自由轉(zhuǎn)動；曲邊板(4)豎直布置，曲邊板(4)上端與上部板(29)固定，曲邊板(4)下端為自由端，為保證曲邊板(4)豎直方向行程，支撐板(6)上具有開槽，曲邊板(4)下端穿過該開槽；滾輪(3)與曲邊板(4)曲邊處接觸且可沿著曲邊上下滾動，滾輪(3)沿曲邊板(4)的曲邊滾動時，負(fù)彈簧(I)的伸縮量變化；主彈簧(9)成豎直方向布置，主彈簧(9)與曲邊板(4)平行，主彈簧(9)的上、下兩端分別頂在上部板(29)下表面和支撐板(6)上表面，起主要承載作用。阻尼器10通過第一銷軸(8)和第二銷軸(12)與剪式懸架(11)上部和折板7連接，阻尼器10傾斜設(shè)置； 所述的前后方向隔振部分布置于豎直隔振部分上部或下部，前后隔振部分是由上部板(29)、前后主彈簧機構(gòu)和水平彈簧機構(gòu)組成，兩塊上部板(29)通過螺栓固定于剪式懸架(11)上橫梁的上表面，前后主彈簧機構(gòu)和水平彈簧機構(gòu)布置于上部板(29)上；前后主彈簧機構(gòu)是由前后方向布置的導(dǎo)向軸(22)、導(dǎo)向軸固定座(20)、導(dǎo)向軸承(25)、導(dǎo)向軸承座(26)、前后主彈簧(21)、座盆連接板(32)、前后方向阻尼器(28)、第一支座(19)和第二支座(27)組成，導(dǎo)向軸(22)兩端固定于導(dǎo)向軸固定座(20)中，導(dǎo)向軸固定座(20)通過螺栓固定于上部板(29)，座盆連接板(32)上通過螺栓連接固定有四個導(dǎo)向軸承座(26)，導(dǎo)向軸承(25)與導(dǎo)向軸(22)配合并置于導(dǎo)向軸承座(26)中，前后主彈簧(21)套接在導(dǎo)向軸(22)上，前后主彈簧(21)的兩端通過導(dǎo)向軸承座(26)和導(dǎo)向軸固定座(20)軸向定位；前后主彈簧(21)共有四個，分前后布置；前后方向阻尼器(28)與第一支座(19)和第二支座(27)通過銷軸鉸接，第一支座(19)和第二支座(27)分別與座盆連接板(32)和上部板(29)螺栓連接；水平彈簧機構(gòu)是由水平彈簧(23)、水平彈簧導(dǎo)向柱(17)、水平彈簧導(dǎo)向套(24)、第一耳座(16)、第二耳座(18)、第一支架(15)和第二支架(31)組成，第一支架(15)和第二支架(31)分別通過螺栓或焊接固定在上部板(29)和座盆連接板(32)上，第一耳座(16)通過螺栓連接固定在第一支架(15)和第二支架(31)上，第一耳座(16)成水平布置，水平彈簧導(dǎo)向柱(17)和水平彈簧導(dǎo)向套(24)分別通過銷軸(30)與第一耳座(16)和第二耳座(18)鉸接，水平彈簧(23)套接在導(dǎo)向柱(17)上，水平彈簧(23)兩端軸向定位，處于壓縮狀態(tài)。
【文檔編號】B60N2/54GK104401240SQ201410687446
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】閆振華, 秦犖晟, 范志海, 宋健哲, 秦緒喜, 馮素麗, 趙應(yīng)祥 申請人:吉林大學(xué)