一种车用机械式变刚度低频减振座垫的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种车用机械式变刚度低频减振座垫，包括座垫上板、座垫下板、交叉机构、滚针、滚针套、导向套、主弹性元件、副弹性元件、限位块。座垫上板与座垫下板上设置滑动槽，座垫上板与座垫下板通过交叉机构相联，座垫下板与座椅骨架固联，限位块固定联接在座垫上板与座垫下板的滑动槽内，座垫上板与座垫下板间还联接有主弹性元件，滚针安装在滚针套内，导向套与座垫下板固联，滚针套与座垫下板间连接有副弹性元件，座垫上板上设有斜面。本实用新型对现有座椅上普遍存在的10Hz以内的低频振动进行隔吸振，提高了乘坐舒适度；在一定范围内无需调节即可适应不同体重的驾乘人员；通过机械式结构实现，性能可靠，成本低廉。
【专利说明】一种车用机械式变刚度低频减振座垫
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型属于汽车零部件范围，特别涉及一种低频减振座垫。
【背景技术】
[0002]随着汽车行业的发展，包括平顺性在内的车辆NVH性能越来越受到消费者的重视，各大厂家和科研院所为改善座椅平顺性及舒适度做了大量工作和研究。
[0003]汽车车身上振动振源频率以汽车悬架固有频率与轮胎滚动频率为主，而现有普通
结构的座椅，其人体、座椅系统固有频率通常不能满足隔振原理要求(低于1/√2倍的振源频
率)，仅仅依靠座垫材料本身阻尼进行吸振。试验也表明，现有普通汽车座垫上振动仍以2Hz左右悬架固有频率振动及低频轮胎激励为主，低频减振性能较差。
[0004]申请号为200910310001.5的专利提到了一种利用了弹簧和减振器的减振座椅，但其所示机构属于线性隔振技术，为了保证座椅姿态，系统刚度不能过低，所以不能有效隔绝车身上存在的低频振动信号。
[0005]申请号为90213138.9的专利提到了一种水平减振座垫，座垫上、下板位移受减振弹簧和导向槽中的滚柱及钢球约束。其所示结构对座垫上以垂向振动为主的低频振动信号的隔吸效果较差。
[0006]申请号为201210241940.0的专利提到一种利用磁悬智能减振器的座椅悬架机构，但其制造成本过高，难以实施。另外还有一些已经应用的空气座椅、主动控制座椅，均存在价格过高的问题。
[0007]申请号为201210118783.4及201220171994.X的专利中提到了一种超低频隔振
器，理论上可以实现零赫兹隔振，但其零刚度适用载荷范围过小，应用于座椅时也无法适应正常行驶时较大的交变载荷，手动调节平衡位置也增加了用户操作难度。
【发明内容】
[0008]针对目前汽车座椅振动频率以垂向较低频率的汽车悬架固有频率及轮胎滚动频率为主的现状，本实用新型基于非线性隔振技术，提供一种机械式变刚度低频减振座垫；该座垫能在一定范围内适应不同质量的驾乘人员，同时适应较大交变载荷，隔振吸振共同工作，有效减弱座垫上的低频振动。
[0009]本实用新型的技术方案是:
[0010]一种车用机械式变刚度低频减振座垫，包括座垫上板、座垫下板、交叉机构、滚针、滚针套、导向套、主弹性元件、副弹性元件、限位块；所述座垫上板与座垫下板上设置滑动槽，座垫上板与座垫下板通过交叉机构相联，交叉机构可以在座垫上板与座垫下板上的滑动槽内滑动，座垫下板与座椅骨架固联，所述限位块固定联接在座垫上板与座垫下板的滑动槽内，调节限位块的位置可以改变座垫上板与座垫下板之间的相对位移大小，所述座垫上板与座垫下板间还联接有主弹性元件，滚针安装在滚针套内，滚针套可以在导向套内沿水平方向滑动，导向套与座垫下板固联，所述滚针套与座垫下板间连接有副弹性元件，所述座垫上板上设有斜面，正常工作状态下滚针沿着座垫上板上的斜面滚动。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述主弹性元件和副弹性元件可以是单组压缩弹簧，也可以是多组压缩弹簧并联，也可以是橡胶或其他填充材料，其阻尼特性需要在工作行程内满足设计的刚度特性。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述限位块通过螺栓固定连接在座垫上板与座垫下板的滑动槽内，限位块的固定位置可调节，调节限位块的位置可以改变座垫上板与座垫下板之间的相对位移大小。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]1、本实用新型一种车用机械式变刚度低频减振座垫可以对现有座椅上普遍存在的IOHz以内的低频振动进行隔吸振，提高乘坐舒适度；
[0015]2、本实用新型一种车用机械式变刚度低频减振座垫可以在一定范围内无需调节适应不同体重的驾乘人员；
[0016]3、本实用新型一种车用机械式变刚度低频减振座垫可以在极限工况下保持正常的乘坐姿态；
[0017]4、本实用新型一种车用机械式变刚度低频减振座垫通过机械式结构实现，性能可靠，成本相对低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的侧视图；
[0019]图2是本实用新型沿A-A向的剖视图；
[0020]图3是本实用新型的力位移特性曲线。
[0021]图中:1、座垫上板；2、交叉机构；3、座垫下板；4、主弹性元件；5、滚针；6、限位块；
7、滚针套；8、导向套；9、副弹性元件。
【具体实施方式】
[0022]以下结合具体实施例和附图对本实用新型的技术方案进行进一步的描述，但本实用新型并不限于实施例的描述。
[0023]如图1和图2所示，本实用新型一种车用机械式变刚度低频减振座垫包括:座垫上板1、交叉机构2、座垫下板3、主弹性元件4、滚针5、限位块6、滚针套7、导向套8、副弹性元件9。
[0024]座垫上板I与座垫下板3上设置滑动槽，通过交叉机构2相联，交叉机构2可以在座垫上板I与座垫下板3上的滑动槽内滑动，从而保证座垫上板I与座垫下板3只能进行垂向相对运动；座垫下板3与座椅骨架固联。
[0025]限位块6通过螺栓联接在座垫上板I与座垫下板3的滑动槽内，调节限位块6的位置可以改变座垫上板I与座垫下板3之间的相对位移大小，即改变主簧的预压缩量及坐垫上板的初始位置。限位块6由刚度较大的橡胶材料制成，出现急加速、减速导致的超重失重极限工况可以起到缓冲作用。有一定缓冲作用。
[0026]座垫上板I与座垫下板3间还联接有主弹性元件4，主弹性元件4可以是单组或多组压缩弹簧并联，也可以更换成在正常工作区间内具有类似刚度特性的橡胶元件或辅以其他填充材料，这些材料本身的阻尼特性使得其可以起到吸收振动能量的作用，但需要在工作行程内满足设计的刚度特性。
[0027]滚针5安装在滚针套7内，滚针套7可以在导向套8内沿水平方向滑动，导向套8与座垫下板3固联。
[0028]滚针套7与座垫下板3间联接有副弹性元件9，副弹性元件9可以是单组或多组压缩弹簧并联，也可以更换成在正常工作区间内具有类似刚度特性的橡胶元件或辅以其他填充材料，这些材料本身的阻尼特性使得其可以起到吸收振动能量的作用，但需要在工作行程内满足设计的刚度特性。
[0029]正常工作状态下滚针5沿着座垫上板I上设计好的斜面滚动。
[0030]交叉机构与限位槽间的摩擦，滚针套与导向套件的摩擦，均会产生阻尼起到吸收振动能量的作用。
[0031]本装置的主要工作原理如下:当座垫上板I施加了在设计允许范围内的人体载荷时，滚针5进入座垫上板I上设计的斜面工作区域,此时座垫垂向刚度由仅由主弹性元件4提供，变为与副弹性元件9共同作用。系统刚度随座垫上下板间的相对位移变化；正常工作状态人体压力、主簧压力、副簧压力、路面激励共同作用时，滚针沿座垫上板的斜面滚动，此时系统等效刚度最低，避开悬架固有频率，隔振性能提升，使得座垫系统拥有非线性刚度，从而实现施加人体载荷后初始位移不大情况下有效降低了工作时人体、座椅系统固有频率，使其能够满足隔振原理要求，避开汽车悬架固有频率，实现低频隔振。座垫各部件相对运动时产生的摩擦力以及弹性元件的阻尼，可以起到吸收振动能量的作用。座垫系统本身提供的非线性刚度，可以避免较大交变载荷产生的座垫上板较大位移。限位块6则能保证极限工况下座垫的位置姿态，还起到一定的缓冲作用。
[0032]正常工作状态滚针5沿着座垫上板3的特定斜面滚动，此时两组副弹性元件共同作用给座垫上板I提供一个与主弹性元件4提供的力方向相反垂直向下的力，从而使得系统的力、位移特性满足图3所示的曲线要求，实现变刚度。
[0033]本实用新型一种车用机械式变刚度低频减振座垫，通过三组弹性元件共同作用实现座垫系统的非线性刚度，座垫系统变刚度曲线通过结构及设计参数控制，可以不经调节，在一定范围内满足不同质量驾乘人员，适应较大的交变载荷，同时满足小初始位移及低人体座椅系统固有频率。
【权利要求】
1.一种车用机械式变刚度低频减振座垫，其特征在于:包括座垫上板(I)、座垫下板(3)、交叉机构(2)、滚针(5)、滚针套(7)、导向套(8)、主弹性元件(4)、副弹性元件(9)、限位块(6 );所述座垫上板(I)与座垫下板(3 )上设置滑动槽，座垫上板(I)与座垫下板(3 )通过交叉机构(2)相联，交叉机构(2)可以在座垫上板(I)与座垫下板(3)上的滑动槽内滑动，座垫下板(3)与座椅骨架固联，所述限位块(6)固定联接在座垫上板(I)与座垫下板(3)的滑动槽内，调节限位块(6)的位置可以改变座垫上板(I)与座垫下板(6)之间的相对位移大小，所述座垫上板(I)与座垫下板(6)间还联接有主弹性元件(4)，滚针(5)安装在滚针套(7)内，滚针套(7)可以在导向套(8)内沿水平方向滑动，导向套(8)与座垫下板(3)固联，所述滚针套(7 )与座垫下板(3 )间连接有副弹性元件(9 )，所述座垫上板(I)上设有斜面，正常工作状态下滚针(5 )沿着座垫上板(I)上的斜面滚动。
2.根据权利要求1所述的一种车用机械式变刚度低频减振座垫，其特征在于:所述主弹性元件(4)和副弹性元件(9)是单组压缩弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种车用机械式变刚度低频减振座垫，其特征在于:所述主弹性元件(4)和副弹性元件(9)是多组压缩弹簧并联。
4.根据权利要求1所述的一种车用机械式变刚度低频减振座垫，其特征在于:所述主弹性元件(4)和副弹性元件(9)是橡胶填充材料，其阻尼特性需要在工作行程内满足设计的刚度特性。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种车用机械式变刚度低频减振座垫，其特征在于:所述限位块(6)通过螺栓固定连接在座垫上板(I)与座垫下板(3)的滑动槽内，限位块(6)的固定位置可调节，调节限位块(6)的位置可以改变座垫上板(I)与座垫下板(6)之间的相对位移大小。
【文档编号】B60N2/54GK203543740SQ201320704427
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】肖宁, 朱学华, 熊毅, 张丙军, 戴云, 徐伟 申请人:南京汽车集团有限公司