基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器。

背景技术

受工作条件限制，商用车以及其他工程机械往往具有较大的刚度，在工作过程中，乘车人员需要忍受各种类型的振动与冲击，长此以往会引发各种身体疾病。因为需要满足工作要求，商用车难以通过车辆悬架进行减振，所以座椅成为了保证乘车人员舒适性和安全性的主要环节。

目前，商用车座椅减振主要通过安装在座椅底部的悬架结构来实现。按照所采用减振器的结构形式，可将座椅悬架分为被动座椅悬架、主动座椅悬架和半主动座椅悬架。其中半主动座椅悬架因只需要很小的能量输入就能达到与主动座椅悬架相近的减振效果而受到国内外学者的广泛关注。但是无论以上哪种结构形式的座椅悬架都只能对座椅垂直方向的振动进行抑制，而不能抑制座椅头部的振动。

因此，为解决以上问题，需要一种基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器，能够有效抑制商用车座椅头部沿阻尼器任意一个直径方向的振动；用复合材料吸收磁流变液避免了为阻尼器设计密封结构，使得阻尼器结构简单、成本低且易于维护；磁流变复合材料包覆在活塞上，在工作磁场作用下能够提供可变阻尼力；阻尼器弹性元件为弹簧，刚度线性好；选用不同丝径的弹簧可以使阻尼器具备不同的刚度，从而适用不同的商用车座椅；弹簧工作时处于压缩状态，预压力能够确保阻尼器平衡位置固定，工作性能稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器，能够有效抑制商用车座椅头部沿阻尼器任意一个直径方向的振动；用复合材料吸收磁流变液避免了为阻尼器设计密封结构，使得阻尼器结构简单、成本低且易于维护；磁流变复合材料包覆在活塞上，在工作磁场作用下能够提供可变阻尼力；弹性组件选用弹簧，刚度线性好；选用不同丝径的弹簧可以使阻尼器具备不同的刚度，从而适用不同的商用车座椅；预压弹簧静态时处于压缩状态，预压力能够确保阻尼器平衡位置固定，工作性能稳定。

本发明的基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器，包括缸筒、端盖、活塞、活塞杆及设置于所述缸筒内部的阻尼系统，所述端盖与所述缸筒开口端固定连接，一般采用最常见的螺栓连接，稳定可靠，成本低，所述活塞杆与活塞固定连接且所述活塞与所述缸筒内壁滑动配合，活塞和活塞杆之间可以通过螺纹连接的方式实现固连，所述活塞杆的自由端穿过所述端盖延伸至缸筒外，所述阻尼系统包括弹性组件及磁流变阻尼组件，所述弹性组件用于为所述活塞提供双向的平衡预紧力及回弹力，所述磁流变阻尼组件用于为活塞提供阻尼力。当阻尼器处于静态平衡时，磁流变阻尼组件不参与阻尼调节，活塞仅通过弹性组件保持其平衡。

进一步，所述磁流变阻尼组件包括绕制于所述活塞周向线槽内的线圈及充斥于所述活塞圆周表面的磁流变液，所述线圈可被控制地通电用于产生改变所述磁流变液液体粘性的磁场，所述磁流变液在受到所述线圈产生的磁场作用下液体粘性发生改变进而改变活塞与缸筒内壁之间的剪切屈服应力导致所述活塞运动时所受阻力发生改变，活塞的圆周表面上开设线槽用于绕制线圈且线槽内部开设一个与通道连通的连接孔，保证对线圈的导线可以从活塞及活塞杆内部穿过，避免导导线影响到其他部件的工作，整体结构更紧凑，当座椅受到外界激励振动时，阻尼器与其发生共振，吸收座椅振动的能量，导线给线圈通控制电流改变阻尼器阻尼，导线给线圈通电产生磁场使得磁流变液的粘性变强，活塞剪切屈服应力力变大，活塞运动阻力变大，为吸振器提供更大的阻尼，能够更有效抑制座椅振动。

进一步，所述活塞圆周表面包覆一层用于保留磁流变液的复合材料，所述磁流变液通过浸透于所述复合材料中而附着于所述活塞圆周表面，所述线圈位于所述复合材料内侧，复合材料可以通过胶水粘在活塞圆周表面，磁流变液浸透于复合材料(该处的复合材料可以为无纺布等)中，无需设置密闭的磁流变液腔，简化了阻尼器的结构，节约成本。

进一步，所述活塞杆及活塞固定连接后内部形成供所述线圈导线通过的通道，所述通道贯穿所述活塞外端面(外端面为远离其对应活塞杆的端面)，所述通道外端口位于所述端盖以外，所述通道不仅仅作为导线的容置空间还作为缸筒内外气流交换的通道，在活塞运动过程中用于平衡缸筒内外气压。

进一步，所述活塞杆与所述端盖之间设置有用于保持活塞杆平稳直线运动的直线轴承，所述直线轴承固定连接于所述端盖上，所述活塞杆穿设于所述直线轴承的轴孔中，直线轴承在直线运动中可以有效降低剪切屈服应力阻力提高运动的平稳性，经济性好。

进一步，所述缸筒为左右对称结构，且所述活塞、活塞杆及磁流变阻尼组件均为左右对称的成对设置，对称设置两组活塞组件和阻尼组件更利于保持阻尼器的两端平衡性，提高了阻尼器的减振效果。

进一步，所述弹性组件包括套设于所述活塞杆上的预压弹簧及位于两所述活塞外端面(外端面为远离其对应活塞杆的端面)之间的分隔弹簧，所述预压弹簧用于为其对应的活塞提供回弹力，所述分隔弹簧用于平衡所述预压弹簧的预压力，弹性系数由调谐频率确定。

进一步，所述活塞杆的作用端以挠性连接的方式连接至与座椅架固定连接的拉力码上，阻尼器安装在座椅架上时，主要用对头枕部位的减振，振动方向为缸筒任意直径方向甚至会出现缸筒左右端振幅不一样的情况，挠性连接可以允许缸筒沿其任意直径方向发生摆动或偏振。

进一步，所述活塞杆的作用端固定设置一吊码法兰，所述吊码法兰与圆盘码固定连接之后通过钢丝绳挠性连接至所述拉力码，吊码法兰、圆盘码和拉力码作为常见与钢丝绳配合的连接件，在此不再赘述，钢丝绳主要是用来满足阻尼器与座椅架之间的挠性连接。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器与商用车座椅头部发生共振，当缸筒部分沿缸筒任意直径方向运动并且远离平衡位置时，两个活塞杆伸出，两活塞克服阻尼系统的阻力朝着相反的方向运动，此后当缸筒部分沿缸筒任意直径方向运动并且靠近平衡位置时，两个活塞杆在预压弹簧的作用下回缩，同时活塞朝着相向运动，本发明能够有效抑制商用车座椅头部沿阻尼器任意一个直径方向的振动；磁流变复合材料避免了为阻尼器设计密封结构，使得阻尼器结构简单、成本低且易于维护；磁流变复合材料包覆在活塞上，在工作磁场作用下能够提供可变阻尼力；弹性组件选用弹簧，刚度线性好；选用不同丝径的弹簧可以使阻尼器具备不同的刚度，从而适用不同的商用车座椅；预压弹簧静态时处于压缩状态，预压力能够确保阻尼器平衡位置固定，工作性能稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为本发明振动时的状态结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1中A处的放大结构示意图，图3为本发明振动时的状态结构示意图，如图所示，本实施例中的基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器包括缸筒1、端盖2、活塞3、活塞杆4及设置于所述缸筒1内部的阻尼系统，所述端盖2与所述缸筒1开口端固定连接，一般采用最常见的螺栓连接，稳定可靠，成本低，所述活塞杆4与活塞3固定连接且所述活塞3与所述缸筒1内壁滑动配合，活塞3和活塞杆4之间可以通过螺纹连接的方式实现固连，所述活塞杆4的自由端穿过所述端盖2延伸至缸筒1外，所述阻尼系统包括弹性组件及磁流变阻尼组件，所述弹性组件用于为所述活塞3提供双向的回弹力及平衡预压力，所述磁流变阻尼组件用于为活塞3提供阻尼力。当阻尼器处于静态平衡时，磁流变阻尼组件不参与阻尼调节，活塞3仅通过弹性组件保持其平衡。

本实施例中，所述磁流变阻尼组件包括绕制于所述活塞3周向线槽内的线圈6及充斥于所述活塞3圆周表面的磁流变液，所述线圈6可被控制地通电用于产生改变所述磁流变液液体粘性的磁场，所述磁流变液在受到所述线圈6产生的磁场作用下液体粘性发生改变进而改变活塞3与缸筒1内壁之间的剪切屈服应力导致所述活塞3运动时所受阻力发生改变，活塞3的圆周表面上开设线槽用于绕制线圈6且线槽内部开设一个与通道7连通的连接孔，保证对线圈6的导线可以从活塞3及活塞杆4内部穿过，避免导线影响到其他部件的工作，整体结构更紧凑，当阻尼器受到外界振动活塞3发生位移时，导线给线圈6通电产生磁场使得磁流变液的粘性变强，活塞3库仑力变大，活塞3运动阻力变大，当活塞3回到平衡位置之后，导线便可切断对线圈6的供电。

本实施例中，所述活塞3圆周表面包覆一层用于保留磁流变液的复合材料5，所述磁流变液通过浸透于所述复合材料5中而附着于所述活塞3圆周表面，所述线圈6位于所述复合材料5内侧，磁流变液浸透于复合材料5(该处的复合材料5可以为无纺布等)中，无需设置密闭的磁流变液腔，简化了阻尼器的结构，节约成本。

本实施例中，所述活塞杆4及活塞3固定连接后内部形成供所述线圈6导线通过的通道7，所述通道7贯穿所述活塞3外端面(外端面为远离其对应活塞杆4的端面)，所述通道7外端口位于所述端盖2以外，所述通道7不仅仅作为导线的容置空间还作为缸筒1内外气流交换的通道7，在活塞3运动过程中用于平衡缸筒1内外气压。

本实施例中，所述活塞杆4与所述端盖2之间设置有用于保持活塞杆4平稳直线运动的直线轴承8，所述直线轴承8固定连接于所述端盖2上，所述活塞杆4穿设于所述直线轴承8的轴孔中，直线轴承8在直线运动中可以有效降低剪切屈服应力阻力提高运动的平稳性，经济性好。

本实施例中，所述缸筒1为左右对称结构，且所述活塞3、活塞杆4及磁流变阻尼组件均为左右对称的成对设置，对称设置两组活塞3组件和阻尼组件更利于保持阻尼器的两端平衡性，提高了阻尼器的减振效果。

本实施例中，所述弹性组件包括套设于所述活塞杆4上的预压弹簧9及位于两所述活塞3外端面(外端面为远离其对应活塞杆4的端面)之间的分隔弹簧10，所述预压弹簧9用于为其对应的活塞3提供回弹力，所述分隔弹簧10用于平衡预压弹簧9的预压力，弹性系数由调谐频率确定。

本实施例中，所述活塞杆4的作用端以挠性连接的方式连接至与座椅架固定连接的拉力码14上，阻尼器安装在座椅架上时，主要用对头枕部位的振动吸振，振动方向为缸筒1任意直径方向，以及缸筒1左右端振幅不一样的情况，挠性连接可以允许缸筒1沿其任意直径方向发生摆动或偏振。

本实施例中，所述活塞杆4的作用端固定设置一吊码法兰11，所述吊码法兰11与圆盘码12固定连接之后通过钢丝绳13挠性连接至所述拉力码14，吊码法兰11、圆盘码12和拉力码14作为常见与钢丝绳13配合的连接件，在此不再赘述，钢丝绳13主要是用来满足阻尼器与座椅架之间的挠性连接。

本发明公开的一种基于磁流变复合材料的商用车座椅调谐质量阻尼器与商用车座椅头部发生共振，当缸筒1部分沿其任意直径方向运动并且远离平衡位置时，两个活塞杆4被伸出，两活塞3克服阻尼系统的阻力朝着相反的方向运动，此后当缸筒1部分沿缸筒1任意直径方向运动并且靠近平衡位置时，两个活塞杆4在预压弹簧9的作用下回缩，同时活塞3朝着相向运动，本发明能够有效抑制商用车座椅头部沿阻尼器任意一个直径方向的振动；用复合材料5吸收磁流变液避免了为阻尼器设计密封结构，使得阻尼器结构简单、成本低且易于维护；磁流变复合材料5包覆在活塞3上，在工作磁场作用下能够提供可变阻尼力；弹性组件选用弹簧，刚度线性好；选用不同丝径的弹簧可以使阻尼器具备不同的刚度，从而适用不同的商用车座椅；预压弹簧9静态时处于压缩状态，预压力能够确保阻尼器平衡位置固定，工作性能稳定。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。