座椅悬架阻尼的调节方法以及座椅悬架与流程

本申请涉及机动车技术领域，尤其涉及一种座椅悬架阻尼的调节方法以及座椅悬架。

背景技术：

驾驶员驾驶机动车，座椅悬架的性能直接影响驾驶员乘坐的舒适性。对于机动车，特别是重型工程车辆，农用车辆，矿山车辆等，由于其所行驶的路面不平而引起的剧烈振动将直接传递给乘坐人员，这种剧烈振动严重影响了乘坐人员的乘坐舒适度、安全性及操纵方便性，甚至会引发各种健康问题，例如：肩部不适、背部疼痛等。

座椅悬架主要可分为三种：被动座椅悬架、半主动座椅悬架和主动座椅悬架。目前，传统的半主动座椅悬架主要采用磁流变液或电流变液等阻尼器来衰减座椅悬架的振动，并能够根据路面激励实时改变座椅悬架的阻尼力。

然而，采用磁流变液阻尼器的方案在实际应用中仍然存在一系列的问题，例如，磁流变液为阻尼器的工作液，因此，需要考虑工作液的密封问题。对于磁流变液阻尼器而言，其对密封性要求较高，如果密封出现问题将直接导致磁流变液阻尼器失效。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种座椅悬架阻尼的调节方法以及座椅悬架，避免了磁流变液阻尼器的使用，无需考虑工作液的密封问题，且能够实时调节座椅悬架的阻尼。

本申请的第一方面提供了一种座椅悬架，包括：

固定基板；

座椅安装板，所述座椅安装板与所述固定基板相对设置；

剪式支架，所述剪式支架包括交叉设置的第一杆件和第二杆件，所述座椅安装板通过所述剪式支架与所述固定基板浮动连接；

电磁力发生器，所述电磁力发生器与所述剪式支架连接，所述电磁力发生器能够输出与所述剪式支架角速度方向反向的电磁力矩，通过控制所述电磁力矩的大小进而控制所述座椅安装板相对所述固定基板的浮动；

检测器，所述检测器能够检测所述座椅安装板相对于所述固定基板的位移和/或所述座椅安装板的加速度；

可调电阻，所述可调电阻与所述电磁力发生器串联以形成电连接回路，

处理器，所述处理器分别与所述可调电阻以及所述检测器电连接以形成控制回路，所述处理器能够根据所述检测器检测到的所述位移和/或所述加速度计算所述可调电阻的目标电阻值，且能够调整所述可调电阻的阻值与所述目标电阻值相等，进而调整所述电磁力发生器输出的电磁力矩。

优选地，所述可调电阻包括步进电机以及旋转式可调电阻器，所述步进电机的输出轴与旋转式可调电阻器的转轴固定连接，所述处理器与所述步进电机电连接以形成所述控制回路。

优选地，所述可调电阻包括固定电阻以及控制开关，所述固定电阻与所述控制开关并联，当所述控制开关闭合时，电流仅流经所述控制开关所在的支路，当所述控制开关断开时，电流流经所述固定电阻所在的支路，所述处理器与所述控制开关电连接以形成所述控制回路。

优选地，还包括刚度调整机构，所述刚度调整机构包括作用部、调节部、推杆以及弹性件，

所述作用部以及所述调节部均与所述第一杆件活动连接，所述作用部能够在所述调节部的驱动下相对于所述第一杆件活动，以带动所述推杆沿自身轴向移动，

所述作用部在活动行程中能够被定位在多个调节位置，

在每个所述调节位置处，所述推杆在所述弹性件的弹性回复力的作用下与所述作用部抵靠。

优选地，所述作用部与所述第一杆件转动连接。

优选地，所述调节部包括调节螺杆，所述调节螺杆螺纹连接于所述第一杆件。

本申请的第二方面提供了一种座椅悬架阻尼的调节方法，该调节方法用于调节上述任一项所述的座椅悬架的阻尼，所述调节方法包括以下步骤：

步骤10，检测所述座椅安装板相对于所述固定基板的位移和/或所述座椅安装板的加速度；

步骤20，根据所述位移和/或所述加速度计算所述可调电阻的目标电阻值，并调整所述可调电阻的阻值与所述目标电阻值相等。

优选地，在所述步骤10中，所述检测所述座椅安装板相对于所述固定基板的位移，具体为检测所述剪式支架的角位移。

优选地，在所述步骤20中，所述调整所述可调电阻的阻值与所述目标电阻值相等，具体为以输入脉冲宽度调制信号的方式，调整所述可调电阻的阻值与所述目标电阻值相等，或者

具体为通过调节可变电阻的方式，调整所述可调电阻的阻值与所述目标电阻值相等。

优选地，所述座椅悬架还包括刚度调整机构，所述刚度调整机构包括作用部、调节部、推杆以及弹性件，所述作用部以及所述调节部均与所述第一杆件活动连接，所述作用部能够在所述调节部的驱动下相对于所述第一杆件活动，以带动所述推杆沿自身轴向移动，所述作用部在活动行程中能够被定位在多个调节位置，在每个所述调节位置处，所述推杆在所述弹性件的弹性回复力的作用下与所述作用部抵靠；

在所述步骤20之后，还包括步骤30，驱动所述作用部，使其从其中一个所述调节位置处活动至另一个所述调节位置处。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供的座椅悬架，在电磁力发生器的电连接回路中增设一可调电阻，通过调整可调电阻的电阻值，调整电磁力发生器输出的反向电磁力矩，以控制座椅安装板相对固定基板的位移和座椅安装板的加速度，从而调节座椅悬架的阻尼。本方案中不再采用磁流变液阻尼器调节座椅悬架的阻尼，因此无需考虑工作液的密封问题，并且也能够实时调节座椅悬架的阻尼。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的座椅悬架的示意图Ⅰ；

图2为本申请实施例所提供的电磁力发生器与减速器、检测器的连接示意图；

图3为本申请实施例所提供的电磁力发生器的电连接回路的示意图Ⅰ；

图4为本申请实施例所提供的电磁力发生器的等效电连接回路的示意图Ⅱ；

图5为本申请实施例所提供的可调电阻的实施例一的示意图；

图6为本申请实施例所提供的可调电阻的实施例二的电连接的示意图；

图7为本申请实施例所提供的座椅悬架的示意图Ⅱ；

图8为本申请实施例所提供的刚度调整机构的部分结构的剖视图。

附图标记：

1-固定基板；

2-座椅安装板；

3-剪式支架；

31-第一杆件；

31a-本体；

31ba-避让槽；

31b-连接件；

32-第二杆件；

33-滚轮；

4-电磁力发生器；

4a-发电机等效电源；

4b-发电机等效内部电阻；

4c-发电机等效内部感抗；

4d-整流桥；

5-检测器；

51-角位移传感器；

52-加速度传感器；

6-可调电阻；

61-步进电机；

62-旋转式可调电阻器；

63-固定电阻；

64-控制开关；

7-减速器；

9-刚度调整机构；

91-作用部；

91a-表面；

92-调节部；

93-推杆；

93a-推杆本体；

93b-固定块；

93c-滚子；

94-弹性件；

95-第一支撑座；

96-第二支撑座。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-3所示，本申请提供了一种座椅悬架，包括固定基板1、座椅安装板2、剪式支架3、电磁力发生器4、检测器5、可调电阻6以及处理器(图中未示出)。

固定基板1为座椅悬架的固定部分，其固定安装在车身底盘上。座椅安装板2以及剪式支架3为座椅悬架的活动部分，其中，座椅安装板2用于安装机动车座椅，座椅安装板2与固定基板1相对设置，剪式支架3安装在固定基板1与座椅安装板2之间，座椅安装板2通过剪式支架3与固定基板1浮动连接，座椅安装板2相对于固定基板1的浮动位移通过剪式支架3的角位移产生。

具体而言，剪式支架3包括交叉设置的第一杆件31和第二杆件32，第一杆件31和第二杆件32在交叉处转动连接，第一杆件31的一端与固定基板1转动连接，另一端为自由端且与座椅安装板2始终接触。第二杆件32的一端与座椅安装板2转动连接，另一端为自由端且与固定基板1始终接触，当剪式支架3产生角位移，座椅安装板2相对固定基板1产生沿竖直方向的浮动位移时，第一杆件31与座椅安装板2接触的一端相对于座椅安装板2移动，第二杆件32与固定基板1接触的一端相对于固定基板1移动。

第一杆件31与座椅安装板2可以直接接触，且两者之间可以相对滑动。另外，为了减小第一杆件31相对于座椅安装板2滑动时的摩擦力，可以在第一杆件31的自由端安装滚轮33，第一杆件31经由滚轮33与座椅安装板2接触，以此减小摩擦力。同理，第二杆件32可以与第一杆件31同样设置。

电磁力发生器4与剪式支架3连接，电磁力发生器4能够输出与剪式支架3角速度方向反向的电磁力矩，电磁力发生器4可以采用发电机或电动机等现有设备，一方面，发电机或电动机可以降低成本，另一方面，发电机或电动机中设置有永久磁铁，永久磁铁能够产生磁场，当发电机或电动机中的线圈在磁场中运动时，会产生电动力。而对于磁流变液阻尼器，需要额外供能控制电磁场变化，相比之下，采用发电机或电动机这一方案无需供能就能够产生电磁场，从而减少了能耗。

进一步，如图2所示，座椅悬架还可以包括减速器7，电磁力发生器4和减速器7共同组成电磁作动器，其中，发电机或电动机用于产生电磁力矩，减速器7一方面用于放大剪式支架3转动角度以增加电磁力发生器4的转速，另一方面用于放大输出到剪式支架3的电磁力矩，有效抑制振动。

需要说明的是，剪式支架3也可以设置为两个，两个剪式支架3沿车身的宽度方向间隔设置，两个剪式支架3可以保证座椅受力更加均衡，结构更加稳定。在此情况下，电磁力发生器4分别与两个剪式支架3连接。当然，剪式支架3也可以沿车身的宽度方向设置多个。

检测器5能够检测座椅安装板2相对于固定基板1的位移和座椅安装板2的加速度中的至少一者，以便处理器根据该数据调整电磁力发生器4输出的电磁力矩。检测器5可以仅包括位移传感器，该位移传感器可以直接检测座椅安装板2相对于固定基板1的位移；又如，检测器5也可以仅包括加速度传感器，加速度传感器可以直接检测座椅安装板2的加速度。

此外，检测器5还可以既包括位移传感器，又包括加速度传感器，以用来同时检测座椅安装板2相对于固定基板1的位移和座椅安装板2的加速度。

本实施例中，为了提高数据的准确度，优选检测器5包括角位移传感器51和加速度传感器52两者，其中，加速度传感器52安装在座椅安装板2上，用于检测座椅安装板2的加速度，角位移传感器51安装于电磁力发生器4上，用于检测剪式支架3的角位移，当角位移传感器51测得剪式支架3的角位移后，可以通过相应的换算关系间接获得座椅安装板2相对于固定基板1的位移。可以理解，对于旋转部件而言，角位移传感器51能够更加准确的检测到角度的变化，相比直接测得座椅安装板2相对于固定基板1的直线位移，容易安装，成本低。

当然，检测器5还可以检测座椅安装板2的其它数据，并且，根据检测到的数据的不同，可以通过其它一些换算关系算得座椅安装板2相对于固定基板1的位移和座椅安装板2的加速度中的至少一者。

如图3所示，可调电阻6与电磁力发生器4串联形成电连接回路，处理器分别与可调电阻6以及检测器5电连接形成控制回路。其中，处理器能够根据检测器5检测的位移和加速度中的至少一者计算可调电阻6的目标电阻值，且能够调整可调电阻6的阻值与目标电阻值相等，从而改变电磁力发生器4输出的电磁力矩，进而实现实时调节座椅悬架的阻尼。

根据以上的描述，本申请提供的座椅悬架，通过实时改变电磁力发生器4输出的电磁力矩，实现实时调节座椅悬架的阻尼，摒弃了现有技术中采用磁流变液阻尼器的方案，无需考虑磁流变液阻尼器中工作液的密封问题。

如图4所示，图4示出了电磁力发生器4电连接回路的示意图。图4中以发电机作为电磁力发生器4的一个实施例进行说明。

发电机的电连接回路包括发电机等效电源4a、发电机等效内部电阻4b、发电机等效内部感抗4c。可调电阻6串联于发电机的电连接回路中，当剪式支架3产生角位移时，发电机等效电源4a产生感应电动势，且感应电动势与剪式支架3的转动速度成正比，当发电机等效电源4a中的感应电动势一定时，通过改变可调电阻6的阻值即可调节发电机电连接回路中电流的大小，发电机产生的电磁力矩的大小与电连接回路中的电流的大小成正比，电磁力矩的方向与剪式支架3的角速度方向相反，电流减小，电磁力矩减小，阻尼减小；反之，电流增大，电磁力矩增大，阻尼增大。此外，由于电路中电流变化频率较小，发电机等效内部感抗4c对电流的变化影响不大，整个系统可以认为可调电阻6的阻值与座椅悬架的阻尼成反比，可调电阻6的阻值越大，座椅悬架的阻尼越小。

如图5所示，可调电阻6可以采用如下的实施例一，即，可调电阻6包括步进电机61以及旋转式可调电阻器62，其中，步进电机61与处理器电连接形成控制回路，步进电机61的输出轴与旋转式可调电阻器62的转轴固定连接，处理器控制步进电机61的输出轴转动以调节旋转式可调电阻器62的阻值，从而实现座椅悬架的阻尼调节。

如图6示，可调电阻6也可以采用如下的实施例二，可调电阻6也可以采用固定电阻63与控制开关64组合设置的方案，其中，控制开关64与处理器电连接形成控制回路，固定电阻63与控制开关64并联设置，当处理器控制该控制开关64闭合时，电流仅流经控制开关64所在的支路，即，控制开关64接通，电连接回路的电阻值为0欧姆，此时，座椅悬架阻尼最大；当处理器控制该控制开关64断开时，电流流经固定电阻63所在的支路，电连接回路的电阻值为固定电阻63的阻值，此时，座椅悬架阻尼最小。

在实施例二中，控制开关64可以采用MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect，金氧半场效应晶体管)开关，MOSFET开关的接通与断开由PWM(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号的高低电平控制，改变PWM信号高低电平占比，可以改变电磁力发生器4电连接回路的等效电阻值。当PWM信号高电平占比大时，MOSFET开关接通时间占比大，电连接回路电阻小，反之亦然。本实施例中，PWM信号的频率可以采用2000赫兹，固定电阻63可以采用发电机等效内部电阻2b的阻值的5倍，以保证座椅悬架的基础阻尼；当座椅悬架控制系统失效时，该基础阻尼能够保证驾驶人员的安全。

在上述的实施例一和实施例二中，只须很小的能耗即可控制步进电机61转动或者发送PWM控制信号，即可改变可调电阻6的阻值，实现座椅悬架的阻尼可控，而无须大量供能。

在图3和图6所示的实施例中，发电机的电连接回路中还连接有整流桥4d，整流桥4d用于将交流电整流为直流电，本实施例中，整流桥4d为三相整流桥，用于三相交流电的整流。在其它一些实施例中，整流桥相数可根据所用发电机相数确定。。

需要说明的是，可调电阻6的实施方式不仅限于以上所述的方案，根据其原理，可调电阻6还可以设置成其它方案。

如图1、图7、图8所示，座椅悬架还包括刚度调整机构9，刚度调整机构9包括作用部91、调节部92、推杆93以及弹性件94。作用部91以及调节部92均与第一杆件31活动连接，并且，在调节部92相对第一杆件31活动的同时，调节部92能够同时驱动作用部91相对第一杆件31活动，进而使得作用部91在调节部92的驱动作用下带动推杆93沿自身轴向移动。

作用部91在自身的活动行程中能够被定位在多个调节位置，在每个调节位置处，推杆93在弹性件94的弹性回复力的作用下与作用部91抵靠。

根据上述的方案，通过将作用部91调节至不同的调节位置处，可以调整座椅悬架的刚度，以适应不同的路面工况，提高悬架座椅的舒适度。

其中，作用部91与第一杆件31活动连接的方案有多种实施方式。根据一个实施例，作用部91可以与第一杆件31滑动连接。在此情况下，还需要在第一杆件31上设置相应的限位结构，以使作用部91在滑动行程中能够定位在不同的调节位置处。本实施例中，优选作用部91与第一杆件31转动连接，当调节部92驱动作用部91相对于第一杆件31转动至某一调节位置处时，作用部91被抵靠在调节部92与推杆93之间，该方案较采用滑动连接的方案相比，可以省略限位结构的设置。

调节部92可以采用气缸，通过控制气缸活塞杆的伸出和缩回驱动作用部91活动。本实施例中，调节部92包括调节螺杆，调节螺杆螺纹连接于第一杆件31，当调节螺杆被旋入或旋出时，作用部91沿逆时针或顺时针转动，以驱动推杆93沿自身轴向移动，调节螺杆相比采用气缸的方案而言，结构更加简单，且调节精度高。

进一步，第一杆件31包括本体31a以及连接件31b，本体31a的一端与固定基板1转动连接，另一端为自由端且与座椅安装板2接触，也就是说，本体31a与第二杆件32交叉设置形成剪式支架3。

连接件31b与本体31a固定连接，调节部92以及作用部91均与连接件31b活动连接，该方案中，连接件31b的设置可以避免在本体31a上开设与调节部92以及作用部91活动连接的孔、槽等结构，从而避免对剪式支架3的强度造成削弱。

更进一步，如图8所示，连接件31b上开设有避让槽31ba，该避让槽31ba位于作用部91的活动行程内，以避免作用部91与连接件31b发生干涉。

此外，作用部91与推杆93相抵靠的表面91a为曲面，这样，在不同的调节位置处，可以实现座椅悬架刚度的非线性调整。进一步，该曲面为条形曲面，沿着条形曲面的延伸方向，该条状曲面的切面的斜率逐渐增加或减小。如此设置后，当沿着相同方向调整调节螺杆时，即可逐渐增加或减小座椅悬架的刚度，而不会在调整过程中出现座椅悬架刚度时大时小的情况，使得座椅悬架的刚度调整更加方便。

本申请中，刚度调整机构9还包括第一支撑座95和第二支撑座96，具体地，推杆93与固定基板1平行设置，第一支撑座95与第二支撑座96沿推杆93的延伸方向间隔设置，两者共同支撑推杆93。弹性件94优选拉伸弹簧，拉伸弹簧套设在推杆93外，拉伸弹簧的一端固定连接于第一支撑座95，另一端与推杆93固定连接。当旋入调节部92，表面91a逆时针转动，一定量的座椅悬架相对位移所对应的弹簧拉伸量减小，即单位悬架相对位移产生弹性力减小，座椅悬架的刚度下降，反之座椅悬架的刚度增加。

进一步地，推杆93包括相连接的推杆本体93a和固定块93b，推杆本体93a与作用部91抵靠，拉伸弹簧的一端固定连接于第一支撑座95，另一端与固定块93b固定连接，此方案方便了弹性件94与推杆93的固定，降低了弹性件94与推杆93固定连接时的难度。

当作用部91从一个调节位置处定位至另一个调节位置处的过程中，作用部91与推杆93相对运动，为了减小两者相对运动时的摩擦力，优选推杆93包括滚子93c，滚子93c与推杆本体93a转动连接，作用部91经由滚子93c带动推杆本体93a沿自身轴向移动，以此减小摩擦力。

本申请还提供了一种座椅悬架阻尼的调节方法，该调节方法用于调节上述任一实施例所述的座椅悬架的阻尼，调节方法包括以下步骤：

步骤10，检测座椅安装板2相对于固定基板1的位移和/或座椅安装板的加速度；

步骤20，根据位移和/或加速度计算可调电阻6的目标电阻值，并调整可调电阻6的阻值与目标电阻值相等。

该方法通过调节可调电阻6的阻值，实时改变电磁力发生器4输出的电磁力矩，从而实现实时调节座椅悬架的阻尼。

进一步地，在步骤10中，检测座椅安装板2相对于固定基板1的位移，具体为检测剪式支架3的角位移，该方法可以准确测得剪式支架3的角位移，相应地，座椅安装板2相对于固定基板1的位移也更加准确。

此外，在步骤20中，调整可调电阻6的阻值与目标电阻值相等的方式有如下两种，其中一种方式具体为以通过输入脉冲宽度调制信号的方式，调整可调电阻6的阻值与目标电阻值相等，该调整方式能耗小。

另一种方式具体为通过调节可变电阻的方式，调整可调电阻6的阻值与目标电阻值相等，该调整方式简单，易于操作。

另一方面，在步骤20之后，还可以包括步骤30，驱动作用部91相对第一杆件31活动，以此调整座椅悬架的刚度，提升悬架减振效果，使座椅适用于不同工况。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。