尼器由工作缸筒14、外永磁铁 17、活塞杆13、空气弹簧20等部件构成。工作缸筒14分为上部工作缸筒14与下部工作缸筒15 两部分，中间用螺栓连接，活塞杆13插入共作缸筒14,上部工作缸筒14与活塞杆13之间装有 滑动轴承，使得活塞杆13可以相对工作缸筒14进行轴向滑动。为进一步说明其内部结构，图 4为零刚度磁力阻尼器的内部结构剖面图：如图4所示，上部工作缸筒14的下部有缺口，与下 部工作缸15进行轴向定位，下部工作缸筒15的上部凸台卡在上部工作缸筒14下部的缺口 中，并且在中间添加垫圈，起到密封以及定位作用，上下两工作缸筒中间通过永磁铁固定座 23装配有外永磁铁17(N极向上，S极向下）；下工作缸筒15的最下部为空气弹簧20。空气弹簧 20上方为浮动活塞19,浮动活塞19可以沿着下工作缸筒15内壁滑动，用橡胶〇形密封圈18进 行密封，浮动活塞19上方填充阻尼液21，浮动活塞19隔绝空气弹簧20与阻尼液21。活塞杆13 下部设有阶梯，用来定位内永磁铁22,永磁铁22下部通过螺母以及垫圈进行轴向固定，永磁 铁固定座23上设有伸张阀24以及压缩阀16。
[0031] 竖直方向隔振部分的隔振原理：
[0032] 零刚度磁力阻尼器4与剪式悬架共同起作用隔振竖直方向的低频振动。如图5所 示，当静止时，空气弹簧20压缩，伸张阀24以及压缩阀16处于关闭状态，阻尼液21将空气弹 簧20的弹力F1传递给永磁体固定座23,与活塞受到的挤压力F2相平衡。此时，内永磁铁22和 外永磁铁17的中心位置正好对应，两磁铁间磁力合力为零，活塞杆13处于静平衡状态。当汽 车通过凸路面或是出凹路面时，如图6所示，工作缸筒15相对于活塞杆13上移，空气弹簧20 进行压缩，浮动活塞19下移，空气弹簧20的弹力增加为f，并且此时伸张阀24打开，下方阻尼 液2 1通过伸张阀2 4流向上方腔体内，产生向上的阻尼力F 4，使系统产生正向刚度 尤$ =/±^，由于工作缸筒上移，导致外永磁铁16上移，产生向下的磁力F3,从而使系统产 X' 生负向刚度Cft = f，此时系统的总刚度K竖=K正+K负趋近于零。因此，活塞杆位置相对于剪 式悬架上部1不变，没有振动传递到活塞杆13上，从而隔离来自剪式悬架下部2竖直方向振 动，反之当汽车通过凹路面或是走出凸路面时，空气弹簧20和阻尼液21对活塞杆13的作用 力使系统产生的正刚度K正，内永磁铁22和外永磁铁17相互磁力作用使系统产生负刚度K负， 此时系统的总刚度K竖=K正+K负趋近于零，使座椅的竖直方向固有频率
趋近于 零，进而隔离外界对座椅系统竖直方向上振动。
[0033] 所述的水平隔振部分布置于竖直隔振部分上部或下部，本例以处于上部为例进行 说明。图7为水平面隔振部分第一实施例示意图，图8为图7部分局部剖视示意图，水平隔振 部分是由上部板25、橡胶减振弹簧座26、主磁铁组27、外磁铁组28、座椅固定架29等部件组 成。上部板25焊接或者螺栓固定于剪式悬架上方，橡胶减振弹簧座26(图9为其三维结构)通 过螺栓与上部板25连接，橡胶减振弹簧座26上部与座椅固定架29通过螺栓连接;在上部板 25上部中央设有凸台，凸台外围粘接主磁铁组27，其装配关系如图10所示;在座椅固定架29 下部设有凸台，座椅固定架29下部凸台同轴位于上部板25上部凸台外侧，且座椅固定架29 下部凸台内侧与外磁铁组28粘接，其装配关系如图11所示;装配时主磁铁组27处于外磁铁 组28的正中央，且主磁铁组27与外磁铁组28相互对应。
[0034]水平方向隔振原理：
[0035]主磁铁外围为N极，内部为S极，外围磁铁与主磁铁相对应的磁极为S极，相反方向 为N极。当汽车静止的时候，主磁铁组27处于外磁铁组28中间位置。如图12所示，当汽车水平 振动时，导致汽车座椅悬架发生水平方向振动，不失一般性，以上部板25在图中向左振动时 为例，由于主磁铁组27与上部板25固连，主磁铁组27相对于外围磁铁28向左移动，对外围磁 铁28的力的方向为右F'，产生负刚度Kg =1;而上部板25向左移动，导致橡胶减振弹簧座 26向左移动，对座椅固定架29水平拉力F，方向为左，产生正刚度K正，由于正负刚度弹簧并 联，则总刚度K平=K正+K负趋近于零，反之当上部板向其它方向水平振动时，由于橡胶弹簧和 磁力负刚度弹簧的相互作用，使得座椅水平方向刚度Κ平=Κ正+Κ负趋近于零，座椅水平方向上 固有频率
I近于零，从而隔离水平方向的振动。
[0036] 图13为水平隔振部分第二实施例三维视图。图14为水平隔振部分第二实例局部剖 视图三维视图。此隔振装置由上部板25、橡胶减振弹簧座26、主磁铁组27、外磁铁组28、座椅 固定架29等部件组成。上部板25焊接或者螺栓固定于剪式悬架上方，橡胶减振弹簧座26通 过螺栓与上部板25连接，橡胶减振弹簧座26上部与座椅固定架29通过螺栓连接;在上部板 23上部中央设有六边形凸台，主磁铁组27粘接在六边形凸台外围，在座椅固定架29下部设 有凸台，座椅固定架29下部凸台位于上部板25上部凸台外侧，外磁铁组28粘接在座椅固定 架29下部凸台内侧，主磁铁组27处于外磁铁组28的正中央，且主磁铁组27与外磁铁组28平 面相互对应。其工作原理与实例一相同。
[0037] 以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所 公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保 护的范围。
【主权项】
1. 一种基于磁力负刚度弹簧设计的低频三维隔振汽车座椅，其特征在于，由竖直隔振 部分和水平隔振部分组成，水平隔振部分固定连接在竖直隔振部分上面;所述竖直隔振部 分包括剪式悬架和零刚度磁力阻尼器(4)，所述剪式悬架包括剪式悬架上部（1)和剪式悬架 下部(2)，剪式悬架包括剪式悬架上部（1)和剪式悬架下部(2)之间连接有铰接连杆机构，剪 式悬架下部(2)上固定有折板(3)，零刚度磁力阻尼器(4)两端分别与剪式悬架上部（1)和折 板(3)铰接。2. 如权利要求1所述的一种基于磁力负刚度弹簧设计的低频三维隔振汽车座椅，其特 征在于，所述铰接连杆机构包括两组平行设置的交叉连杆、两根长绞制孔螺栓（12)和两根 水平销轴（10)，两根长绞制孔螺栓（12)分别固定安装在剪式悬架上部（1)和剪式悬架下部 (2)，两根水平销轴（10)分别滑动连接在剪式悬架上部（1)和剪式悬架下部(2)，每组交叉连 杆由两根连接杆(8)交叉销接构成，每根连接杆(8)均一端与长绞制孔螺栓（12)铰接，另外 一端与横向水平销轴(1 〇)铰接。3. 如权利要求1所述的一种基于磁力负刚度弹簧设计的低频三维隔振汽车座椅，其特 征在于，所述零刚度磁力阻尼器(4)包括工作缸筒、外永磁铁（17)、活塞杆（13)、空气弹簧 (20)、浮动活塞（19)，活塞杆（13)插入工作缸筒（14)且可相对工作缸筒进行轴向滑动，活塞 杆(13)下部固定有内永磁铁(22)，工作缸筒（14)包括固定连接的上部工作缸筒（14)与下部 工作缸筒（15)，上下部工作缸筒中间通过永磁铁固定座（23)装配有外永磁铁（17)，永磁铁 固定座（23)上设有伸张阀（24)及压缩阀（16)，空气弹簧(20)设置在下工作缸筒（15)的下 部，浮动活塞（19)设置在空气弹簧(20)上方，浮动活塞（19)与下工作缸筒（15)内壁密封活 动连接，浮动活塞(19)上方填充阻尼液(21)。4. 如权利要求1所述的一种基于磁力负刚度弹簧设计的低频三维隔振汽车座椅，其特 征在于，所述水平隔振部分包括上部板(25)、橡胶减振弹簧座（26)、主磁铁组(27)、外磁铁 组(28)、座椅固定架(29)，上部板(25)固定于所述剪式悬架上方，橡胶减振弹簧座(26)固定 在上部板(25)上，座椅固定架(29)螺栓连接在橡胶减振弹簧座(26)上，在上部板(25)上部 中央设有凸台且凸台外围粘接主磁铁组(27)，座椅固定架(29)下部设有凸台且凸台内侧与 外磁铁组(28)粘接，主磁铁组(27)位于外磁铁组(28)的正中央。
【专利摘要】本发明公开了一种基于磁力负刚度弹簧设计的低频三维隔振汽车座椅，旨在解决普通汽车座椅不能隔离水平方向低频振动的问题，其由竖直隔振部分和水平隔振部分组成，竖直隔振部分包括剪式悬架和零刚度磁力阻尼器，剪式悬架包括剪式悬架上部和剪式悬架下部之间连接有铰接连杆机构，零刚度磁力阻尼器两端分别与剪式悬架上部下部；水平隔振部分包括上部板、橡胶减振弹簧座、主磁铁组、外磁铁组、座椅固定架，当座椅受水平方向振动时,座盆连接板水平振动,使得橡胶减震弹簧水平振动，同时底板上磁铁相对振动，橡胶弹簧和磁力负刚度弹簧对上部板的作用力使上部板保持较小振动位移，从而隔离水平方向上振动。
【IPC分类】F16F15/023, F16F15/08, F16F15/02
【公开号】CN105546026
【申请号】CN201510989738
【发明人】陈志勇, 刘程, 史文库, 郑煜圣, 范朝梦
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月24日