CN2309244Y - 车辆坐椅减振架 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车辆坐椅减振装置。它由坐垫框架,剪形臂,减震器、减振弹簧、杠杆和手动式或自动式力臂调节机构组成,其特点是减振弹簧可手动或自动地沿杠杆滑动或锁紧,以改变其弹性力对杠杆的力臂使之与乘员体重平衡。本实用新型易于平衡,对不同体重乘员,不必改变减振弹簧拉力即可在较大体重范围内自动或轻松地手动完成平衡调节,手动型还可调节坐椅高度。

Description

车辆坐椅减振架

本实用新型涉及一种车辆坐椅减振架，属于车辆坐椅减振装置。

安装在车辆地板和坐椅之间的减振架能大大改善乘坐舒适性。车辆行驶时，在减振弹簧作用下，减振架的坐垫支承框沿垂直方向振动。它的运动极限位置分别称为“上顶点”和“下顶点”。它们之间的距离称为“限位行程”(图1)。载有乘员后，如减振架坐垫支承框的静平衡位置过高或过低，遇有较大振动时，坐垫支承框就会在上顶点或下顶点处受到猛烈冲击，即“打底”或“冲顶”，损害了乘员的舒适性。因此，对不同体重乘员，应调节减振架坐垫支承框的静平衡位置到适当高度，以避免打底或冲顶现象。这一过程称为“调平衡”。另一方而，如果减振弹簧刚度很高，不同体重乘员即使不调平衡，也不一定出现振动打底或冲顶现象。某些类型的减振坐椅为了绕开调节平衡的困难，正是采用硬减振弹簧以避免这一调节。但由于同有频率与减振弹簧刚度的平方根成正比，故带硬弹簧的减振架固有频率很高，通常在3Hz以上。而固有频率愈高，减振效果就愈差。凡是使用软弹簧(同有频率可低于1.2Hz)、因而减振效果好的减振架，乘员体重有较大变化时，均不可避免地必须重新进行平衡。这一类型的现有减振架均采用改变减振弹簧变形量的方法进行平衡。比较典型的一种(中国专利申请号96233823.0)如图1所示，它由坐垫支承框4、剪形臂5、减振弹簧10、螺杆7、螺母6、减震器9、底架8、滑块1和11、滚轮3、滚轮支架2和杠杆12等部件组成。自然状态下坐垫框架4位于上顶点处。乘员乘坐后，坐垫支承框4下移，使滚轮3、滚轮支架2和与其焊为一体的杠杆12绕铰链13转动，把减振弹簧10拉长。如果坐垫支承框4下移到限位行程中点附近时弹簧弹性力仍不足以与乘员体重平衡，或相反，它远未到达此处时弹簧弹性力即已与乘员体重平衡，则必须转动螺杆7，带动与弹簧右端焊为一体的螺母6向右或向左移动，以增减弹簧10的变形量，直到坐垫支承框4在限位行程中点附近时弹簧拉力与体重平衡为止。这种平衡方法的问题是：1．由于工作状态下减振弹簧10拉力高达数干牛顿，且一般减振弹簧布置为两个，故如用扳手工具进行平衡调节，时间长达1～3分钟，并且十分费力，这将导致乘员频繁更换的坐椅减振架(如乘客坐椅减振架)无法实际使用。如改用电动装置进行平衡调节，则大大增加了成本。2．软弹簧减振效果比硬弹簧好得多，但它要有很大的变形才能与较大体重平衡，受空间位置限制，对体重较大的乘员，软减振弹簧无法达到平衡状态，故乘员体重平衡范围受到限制。此外，现有减振架技术也不能调节坐椅高度。

本实用新型的目的在于提供减振效果好且易于平衡的车辆坐椅减振架，对不同体重乘员，不必使用扳手工具或电动装置即可轻松而迅速地在较大体重范围内自动或手动完成平衡调节，必要时还可以实现坐椅高度的调节。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：在一个由坐垫支承框，内外剪形臂，减振弹簧和减震器组成的车辆坐椅减振架中，将带滑槽的杠杆与剪形臂刚性连接，减振弹簧通过连接件与所述带滑槽杠杆滑动连接。减振架出厂前使减振弹簧有一定的变形量，即具有一定的弹性力。通过力臂调节机构的作用，减振弹簧及其连接件可横向移动，以调节弹簧弹性力的杠杆力臂大小。这里及下文所说的减振弹簧的“横向移动”既可以指弹簧平行于自身轴线的沿杠杆轴向方向的移动，也可以指它绕一距所述杠杆足够远处的铰链作小转角转动，这种转动因半径大、转角小，很接近平行移动。上述横向移动通过滚珠轴承或滚轮实现以减少阻力。力臂调节机构并能在减振架正常工作时可靠地维持已调节好的力臂大小不变。它可以是自动的或手动的。不必改变减振弹簧变形量和弹性力的大小，仅须改变弹性力作用线到杠杆转动中心的距离，即改变杠杆力臂的大小，即可实现对乘客体重的平衡。

所述力臂调节机构的一种方案是手动式。在乘员相对固定的场合，如驾驶员坐椅，不必经常调平衡，可采用这一方案。力臂手动调节机构由手轮和螺旋机构和传动件组成。需要平衡时，转动手轮和螺旋机构，使传动件横向推动减振弹簧及其连接件一定距离，从而改变其杠杆力臂以实现平衡。松手后因螺旋机构的传动方向是不可逆的，故杠杆力臂保持不变。如果使限位行程增大，改变杠杆力臂还可以同时使坐椅高度得到调节。

力臂调节机构的另一种方案是自动式。在乘员频繁更换的场合，如乘客坐椅减振架，需要经常调平衡，可采用这一方案。使用这种减振架的乘员不必作任何动作，车辆行驶时坐垫框架自行产生的的上下颠动会使其自动地调节到限位行程的中点，实现平衡。乘员用臀部将坐椅上下颠动若干次也会有同样结果。

上述目的用以下技术方案实现。如图2所示，减振架平衡状态下坐垫框架正常振动范围用“工作行程”表示，工作行程与上下顶点间形成的两段距离分别称为“上步进行程”和“下步进行程”。力臂自动调节机构由步进机构、传动件和锁紧机构组成。工作行程内，锁紧机构使杠杆力臂上下双向可靠锁紧，使之保持不变。减振架未平衡好时，其颠动中位(即坐垫框架的静平衡位置)位于限位行程中点的上方(或下方)，这时上步进行程(或下步进行程)处于坐垫框架的颠动范围内。坐垫框架一旦进入到步进行程内，锁紧机构即单向放松向上方向(或向下方向)的锁紧，同时步进机构开始作用，在整个步进行程内单向推动与减振弹性元件有连接关系的传动件向上(或向下)移动，该传动件又横向向上(或向下)推动减振弹簧及其连接件，从而减少(或增大)其杠杆力臂。坐垫框架到达上顶点(或下顶点)后往回移动时，步进机构与上述传动件脱离接触，故杠杆力臂保持不变。坐垫框架一旦回到工作行程以内，锁紧机构即恢复对杠杆力臂的双向锁紧。坐垫框架再次向上(或向下)颠动时，将重复上述过程。如此逐次将杠杆力臂减少(或增大)到减振架实现平衡为止。此后坐垫框架处于正常振动工作状态，不再进入到上下步进行程内。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1是一种现有减振架简图(中国专利申请号96233823.0)。

图2至图13为本实用新型图示。

图2是手动平衡式减振架(实施例1)机构简图。

图3是说明手动平衡式(实施例1)减振架高度调节原理图。

图4是手动平衡式减振架(实施例1)轴侧图。

图5为自动平衡式减振架(实施例2)机构简图。

图6为自动平衡式减振架(实施例2)力臂自动调节机构简图。

图7为自动平衡式减振架(实施例2)轴侧图。

图8为自动平衡式减振架(实施例2)力臂调节机构放大轴侧图。

图9为自动平衡式减振架(实施例2)传动件33的形状及其工作位置轴侧图。

图10～12为自动平衡式减振架(实施例2)力臂调节机构的几种变化形式。

图13减振弹簧左端铰链的滑动安装形式的机构简图。

图2、4为本实用新型的实施例1，为手动式，对称结构。图2为机构简图，图4为三维轴侧图全图。为便于表示，此图以对称面为剖面将减振架剖成两部分(但手轮15、螺杆17、螺母16和提升板18未剖)，并分离一定距离。坐垫支承框4、用铰链21(图2)连接的内剪形臂5和外剪形臂23、减震器9(图4中未画减震器)和减振弹簧10术身为现有技术。将带滑槽的杠杆20与内剪形臂5焊接在一起，二者作为一个刚体可绕铰链14转动。减振弹簧10左端通过堵头61、螺杆24与方钢(或槽钢)25相连。方钢(或槽钢)25钻有光孔以便螺杆24穿过。方钢(或槽钢)25可绕下支板30上的滚珠轴承26中心旋转。减振弹簧10右端通过连接件27、轴承28与提升轴19连接。提升轴19同时又穿过所述杠杆20上的滑槽。下面把作为一体可绕轴承26轴线旋转的上述零件减振弹簧10、堵头61、螺杆24、方钢25、连接件27、轴承28合称为“减振弹簧部件”。减振弹簧10的轴线到铰链14中心的距离称为“减振弹簧弹性力杠杆力臂”。本实施例的力臂调节机构由手轮15和与之连接的螺杆17、螺母16和与其焊为一体的提升板18、提升轴19和安在其上的轴承60组成。提升板18上开有一水平长形槽，提升轴19可通过轴承60在槽内左右滚动。减振弹簧10通过转动螺杆24获得一定的弹性力后用户不必再作调整。需要进行平衡时，转动手轮15使螺杆17转动，螺母16和提升板18便向上(或向下)移动，从而向上(或向下)推动提升轴19，使之沿杠杆20轴向向上(或向下)移动，这样就改变了弹簧10弹性力的杠杆力臂大小，使减振架能与不同体重平衡。正常工作时，在减振弹簧力的作用下，坐垫支承框4上下振动，剪形臂5和杠杆20绕铰链14摆动，减振弹簧10右端和提升轴19左右振动。提升板18受有来自提升轴19一定大小的上、下方向的力的作用，但因螺母16和螺杆17的约束而保持不动，使弹簧力的杠杆力臂不变。

上述杠杆20也可以不开槽，因为杠杆20总是在减振弹簧的拉力下工作，故不开槽提升轴19也不会从其上脱落。下支板30上的轴承26的安装孔可以改成一个垂直方向的长槽，这样上述减振弹簧部件左端铰链(即滚珠轴承26)就可沿其上下滚动，其机构简图如图13所示。因滚珠轴承阻力较小，弹簧部件右端被推动时，其在端也会因弹簧弹性力作用而克服轴承阻力而同时移动。

坐垫框架4的限位行程由上支板29和下支板30的水平槽的长度决定。其长度足够大便可使限位行程达到约140mm大小，而减振架工作正常振动行程(峰-峰值)仅需约50-60mm，多余的行程可用于调节其静平衡高度。其原理如下：假设乘员坐好后用手轮15调好了平衡。其坐垫框架静平衡高度位于限位行程中点，这时杠杆20为垂直位置，如图2所示。如果需要增大坐椅高度，可再转动手轮15，向下移动减振弹簧10右端以增大其弹性力对杠杆20的力臂。这时弹簧力将把杠杆20拉向左方，使坐垫框架4升高，如图3所示。

图5～9为本实用新型的实施例2，属于自动平衡式，对称结构。图5为本实施例机构简图。图6为力臂自动调书机构简图。图7为本实施例轴侧图(未画减震器)。为便于表示，图剖开成两部分，并分离一定距离。图8为力臂调节机构局部放大轴侧图。图9主要用于表示传动件33的零件形状与提升轴19的安装关系，一些相关的零件也画在该图上，其他零件则被移去。本实施例现有技术部分、杠杆20和减振弹簧部件与实施例1相同。不同的是力臂自动调节机构，它由步进机构51(图5)、传动件33和锁紧机构52(图5)组成。传动件33空间结构稍复杂，因而单独用图9表示其形状及工作位置。图6用方框粗略地表示步进机构部件51和锁紧机构部件52，其细节见图6和图8。为简明起见，图6中传动件33只画了其部分轮廓，细节见图9。步进机构由推轴36、带有两个斜面的推块38、导轴39(两个)、压簧42、上滚柱37、下滚柱43和上下档板35和44组成。推轴36安装在内剪形臂5上，并穿过推块38上的水平槽。内剪形臂5转动时，推轴36将推动推块38。安装在立板53上的两个可转动的导轴39从推块38的垂向导槽中穿过，使之只能垂直移动。压簧42将滚柱37、43压在档板35、44上。后者使推块38的两个斜面与滚柱37、43之间分别有一定间隙，这两个间隙的大小与图5所示的工作行程相对应。当减振架已平衡好在工作行程内作正常振动时，因所述间隙的存在，推块38不会推动滚柱37,43和传动件33，也就不会改变减振弹簧10的弹性力的杠杆力臂。传动件33的零件形状如图9所示。如图6、8、9所示，安装在立板53上的、可转动的导轴34、45从传动件33的垂向导槽中穿过，而提升轴19从其水平导槽中穿过。传动件33的作用是把步进机构的垂向运动传递给提升轴19，实现弹簧力臂的调节。锁紧机构由V形块31、压簧48、上锁紧滚柱32、下锁紧滚柱47、叉杆41、短轴40、小轴46和条形板50组成。条形板50两端有折弯部分以便移动滚柱32或47。推块38和V形块31上的斜面的角度均小于摩擦角，使之能产生自锁作用。V形块31固定在立板53上，压簧48将两个锁紧滚柱32、47紧压在V形块31的斜而上。因自锁作用，锁紧滚柱32、47被压簧48紧压在V形块31的斜而上时，传动件32不可能移动。叉杆41、短轴40和条形板50用于解除锁紧滚柱32、47对传动件33锁紧。图中所示的推块位置系乘员体重已平衡好的对应静止位置。这时推块38中心线(叉杆41的轴线)与两滚柱37、43和档板35、44的对称两重合。本实施例主要用于乘客坐椅，一般不需要调节高度，故工作行程取为正常振动行程即可。

下面说明实施例2的平衡过程。假设减振架先前已与较轻乘员体重相平衡，减振弹簧弹性力杠杆力臂相对较小。现在改由一体重较大的乘员乘坐。较大的体重将使坐垫框架4静平衡位置和推块38的静平衡位置降低。此时若乘员上下颠动坐垫框架4(或汽车行驶时坐垫框架4自行产生上下颠动，效果相同)，则推块38将相应以较低的静平衡位置为中心颠动。这种颠动相对于二滚柱37、43位置是不对称的。坐垫框架4向下颠动时，推轴36向下推动推块38，叉杆41又被推块38推动而绕小轴46转动，带动条形板50上移。坐垫框架4下移到图5所示的下步进行程内时，条形板50的下折弯部分将下锁紧滚柱47上抬，解除对传动件33向下运动的锁紧。此后推块38的上斜面与上滚柱37接触，并因自锁作用把它紧紧压在传动件33上。强大压力产生的摩擦力将迫使传动件33随推块38、上滚柱37一起下移，从而向下推动提升轴19，增大了减振弹性力的杠杆力臂。坐垫框架4向上返回时，推块38也同时返回上移，这时其上斜面自锁作用消失，下斜面尚不能与下滚柱43接触，同时因上锁紧滚柱32的锁紧作用，因此这时传动件33不会向上窜动。推块38回到其静平衡位置后继续向上移动时，因静平衡位置低于二滚柱轴线的对称而，故只要坐椅颠动幅度不过大，推块38下斜面就不会到达与下滚柱43接触的位置。极端情况下即使下斜面与下滚柱43接触并推动提升轴19上移一段距离，其大小也只能是前述下移距离的一小部分。因此往返颠动一次总效果是提升轴下移一段距离，即弹簧弹性力杠杆力臂增大一定大小。重复以上过程直到实现使坐垫框架在限位行程中点附近平衡为止。对乘员体重变轻的情况，平衡过程与所述过程类似，只是方向相反，每颠动一次杠杆力臂减少一定大小。

所述力臂自动调节机构中步进机构可以有几种不同的形式。图10用带斜面的棱柱54、55代替图6、8中的滚柱37、43。图11和图12分别用一个带有两个斜面的棱柱56和滚柱57及两个压簧58、59代替两个滚柱37、43和一个压簧37。

本实用新型用力臂可变的杠杆平衡方式取代了现有减振架技术直接拉伸减振弹簧的平衡方式。由于改变杠杆力臂时的阻力与减振弹簧弹性力相比小得多，因而本实用新型彻底摆脱了以往那种繁琐费力的平衡过程。手动式减振架既能轻松迅速进行平衡调节，又能方便地调节坐椅高度，特别适合于驾驶员使用。自动式减振架实现了自动平衡，这使得乘员频繁更换的、以往根本无法使用的乘客坐椅减振架具有了实用性。本实用新型体重调节范围很宽。从力学原理上说，它所能平衡的体重与所述杠杆力臂大小成正比。因而只要设计适当杠杆长度，即可平衡足够大的体重。同时因杠杆件尺寸较小，克服了困扰现有技术的空间不足的问题。

Claims (6)

1、一种车辆坐椅减振架，包括坐垫框架(4)，剪形臂(5)、(23)，减震器(9)和减振弹簧(10)，其特征在于杠杆(20)与剪形臂(5)固定连接，可绕铰链(14)转动，并设置有使减振弹簧(10)的一端沿杠杆(20)滑动或锁紧的力臂调节机构。

2、根据权利要求1所述的车辆坐椅减振架，其特征在于所述力臂调节机构由手轮(15)、螺杆(17)、螺母(16)、提升板(18)和提升轴(19)组成：手轮(15)与螺杆(17)连接为一体，螺母(16)与提升板(18)连接为一体，提升轴(19)通过轴承(60)穿过提升板(18)的长槽，通过轴承(28)穿过连接件(27)，并压在杠杆(10)上。

3、根据权利要求2所述的车辆坐椅减振架，其特征在于上支板(29)和下支板(30)开有较长的水平槽，以便用手轮(15)调节坐垫框架(4)载有乘员后的静平衡高度。

4、根据权利要求1所述的车辆坐椅减振架，其特征在于所述力臂调节机构由步进机构、传动件(33)、提升轴(19)和锁紧机构组成；所述步进机构由推轴(36)、带有两个斜面的推块(38)、导轴(39)、压簧(42)、上滚柱(37)、下滚柱(43)和上下档板(44)和(35)组成：推轴(36)安装在内剪形臂(5)上，并穿过推块(38)上开的水平槽。安装在立板(53)上的两个可转动的导轴(39)从推块(38)的垂直导槽中穿过：压簧(42)将滚柱(37)、(43)压在档板(35)、(44)上，推块(38)的两个斜面与滚柱(37)、(43)有一定间隙：安装在立板(53)上的、可转动的导轴(34)、(45)从传动件(33)的垂向导槽中穿过，提升轴(19)从其水平槽和杠杆(10)的滑槽中穿过：所述锁紧机构由V形块(31)、压簧(48)、上锁紧滚柱(32)、下锁紧滚柱(47)、叉杆(41)、短轴(40)、小轴(46)和条形板(50)组成：V形块(31)固定在立板(53)上，压簧(48)将两个锁紧滚柱(32)、(47)紧压在V形块(31)的斜而上：条形板(50)上两端有折弯部分以便移动锁紧滚柱(32)或(47)：安在推块(36)上的短轴(40)位于叉杆(41)的开口槽中，叉杆(41)可绕固定在立板上(53)的小轴(46)转动。

5、根据权利要求4所述的车辆坐椅减振架，其特征在于用带斜面的棱柱(54)、(55)代替所述滚柱(37)、(43)。

6、根据权利要求4所述的车辆坐椅减振架，其特征在于用带有两个斜面的棱柱(56)或滚柱(57)代替滚柱(37)、(43)，用两个压簧(58)、(59)代替单个压簧(37)。

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