一种馈能式半主动座椅悬架的制作方法

本实用新型属于座椅悬架技术领域，具体涉及一种馈能式半主动座椅悬架。

背景技术：

磁流变液是一种可控流体，在不同的磁场环境下表现出不同的性质。当在零磁场或弱磁场条件下呈现出牛顿流体特性；当在强磁场条件下呈现出宾汉体特性。因此，利用磁流变液的这个性质制成磁流变减振器，在施加不同的磁场条件下，产生不同的阻尼力以适应变化的路况。

磁流变减振器作为耗能元件，一方面消耗振动能量，另一方面需要消耗车载电池的电能。因此，如何将路面振动能量回收，来供给磁流变减振器和其他耗能元件，成为大家研究的重点。

汽车在行驶过程中，由于路面的起伏颠簸，对人体脊椎骨骼造成极大的危害。特别是对于悬架减振效果不佳的车辆，由于路面及发动机的振动激励对人体的危害更大。而且在能源日渐短缺的今天，汽车振动能量的回收成为各国学者研究的关键问题。因此，如何能在减小振动的基础上，将振动能量回收并储存在电池中，是很多专家学者共同研究的问题。

汽车座椅悬架分为主动座椅悬架、半主动座椅悬架以及被动座椅悬架。相对于被动座椅悬架，主动座椅悬架及半主动座椅悬架的减振效果更好。但是，主动座椅悬架结构复杂，控制难度大和耗能多等问题，成为主动座椅悬架发展的瓶颈。因此在这，半主动座椅悬架的优势就逐渐凸显出来。磁流变半主动座椅悬架具有耗能少，结构简单的特点，成为汽车领域争相研究的对象。

另一方面，如何将振动能量回收进汽车储能原件中，成为汽车领域的又一个问题。振动能量的回收分为压电式、电磁式和静电式三种方式，三种方式各有特点和其应用领域。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种馈能式半主动座椅悬架，其设计新颖合理，采用了多种能量回收利用方式，减振效果好，工作可靠性高，使用寿命长，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种馈能式半主动座椅悬架，其特征在于：包括座椅悬架本体和座椅悬架控制系统，所述座椅悬架本体包括从下到上依次设置的线圈馈能机构、第一压电片馈能机构和第二压电片馈能机构，所述线圈馈能机构包括一上一下间隔设置的弹簧固定板和线圈固定板，以及设置在弹簧固定板和线圈固定板之间的多个线圈发电组件，所述弹簧固定板的底部设置有弹簧吊耳，所述线圈发电组件包括从下到上依次设置的线圈、能够在线圈内上下运动的强磁铁和用于吊装强磁铁的弹簧，所述强磁铁的顶部设置有磁铁吊耳，所述线圈的底部与线圈固定板固定连接，所述弹簧的上端与弹簧吊耳连接，所述弹簧的下端与磁铁吊耳连接；所述第一压电片馈能机构包括固定连接在弹簧固定板顶部的压电片固定底板、设置在压电片固定底板顶部的压电片下固定板和设置在压电片下固定板顶部的压电片上固定板，所述压电片固定底板、压电片下固定板和压电片上固定板三者固定连接，所述压电片上固定板和压电片固定底板围成的空间内设置有多个压电发电单元，所述压电发电单元的简支端夹装在压电片下固定板和压电片上固定板之间，所述压电发电单元的自由端固定连接有配重块；所述第二压电片馈能机构包括设置在压电片上固定板上方的座椅固定板，以及设置在座椅固定板与压电片上固定板之间的磁流变减振器、座椅弹簧、第一剪叉和第二剪叉，所述座椅固定板的一侧底部设置有第一滚动槽，所述座椅固定板的另一侧底部设置有第一座椅固定板吊耳，所述座椅固定板的底部设置有位于第一滚动槽和第一座椅固定板吊耳之间的第二座椅固定板吊耳，所述第一滚动槽内部顶面上和底面上均设置有第一压电发电片，所述第一滚动槽的底部设置有第一滚动槽吊耳，所述压电片上固定板的一侧顶部设置有位于第一滚动槽下方的第二滚动槽，所述压电片上固定板的另一侧顶部设置有位于第一座椅固定板吊耳下方的第一压电片上固定板吊耳，所述压电片上固定板的顶部设置有位于第二滚动槽和第一压电片上固定板吊耳之间的第二压电片上固定板吊耳，所述第二滚动槽内部顶面上和底面上均设置有第二压电发电片，所述第一剪叉和第二剪叉十字交叉铰接，所述第一剪叉的下端与第一压电片上固定板吊耳铰接，所述第一剪叉的上端转动连接有设置在第一滚动槽内且能够在第一滚动槽内往复滚动的第一滚轮，所述第二剪叉的上端与第一座椅固定板吊耳铰接，所述第二剪叉的下端转动连接有设置在第二滚动槽内且能够在第二滚动槽内往复滚动的第二滚轮，所述磁流变减振器的活塞杆的端部设置有磁流变减振器上吊耳，所述磁流变减振器的下端设置有磁流变减振器下吊耳，所述磁流变减振器上吊耳与第一滚动槽吊耳铰接，所述磁流变减振器下吊耳与第二压电片上固定板吊耳铰接，所述座椅弹簧的一端与第二座椅固定板吊耳固定连接，所述座椅弹簧的另一端与第二剪叉的上端固定连接；所述座椅悬架控制系统包括座椅悬架控制器、整流器、用于为车载蓄电池充电的蓄电池充电电路和用于为磁流变减振器内的电磁线圈提供稳定的输入电流的可控恒流源电路，所述座椅悬架控制器的输入端接有用于对线圈固定板的加速度进行实时检测的第一加速度传感器和用于对座椅本体的加速度进行实时检测的第二加速度传感器，所述蓄电池充电电路接在整流器与车载蓄电池之间，所述可控恒流源电路与车载蓄电池的输出端和座椅悬架控制器的输出端连接，所述磁流变减振器内的电磁线圈与可控恒流源电路的输出端连接，所述整流器的输入端与线圈的输出端以及串联后的第一压电发电片、第二压电发电片和压电发电单元连接。

上述的一种馈能式半主动座椅悬架，其特征在于：设置在弹簧固定板和线圈固定板之间线圈发电组件的数量为两个，所述压电片上固定板和压电片固定底板围成的空间内设置有二十个压电发电单元；设置在第一滚动槽内部顶面上的第一压电发电片与第一滚动槽内部顶面粘接，设置在第一滚动槽内部底面上的第一压电发电片与第一滚动槽内部底面粘接；设置在第二滚动槽内部顶面上的第二压电发电片与第二滚动槽内部顶面粘接，设置在第二滚动槽内部底面上的第二压电发电片与第二滚动槽内部底面粘接。

上述的一种馈能式半主动座椅悬架，其特征在于：所述压电片固定底板通过螺栓固定连接在弹簧固定板顶部，所述压电片固定底板、压电片下固定板和压电片上固定板三者通过两个自攻沉头螺丝固定连接。

上述的一种馈能式半主动座椅悬架，其特征在于：所述第一剪叉和第二剪叉通过第一剪叉连接销十字交叉铰接，所述第一剪叉的下端通过第二剪叉连接销与第一压电片上固定板吊耳铰接，所述第一剪叉的上端通过第一滚轮剪叉连接销转动连接有第一滚轮；所述第二剪叉的上端通过第三剪叉连接销与第一座椅固定板吊耳铰接，所述第二剪叉的下端通过第二滚轮剪叉连接销转动连接有第二滚轮；所述磁流变减振器上吊耳通过第一磁流变减振器连接销与第一滚动槽吊耳铰接，所述磁流变减振器下吊耳通过第二磁流变减振器连接销与第二压电片上固定板吊耳铰接；所述第二剪叉的上端设置有向上弯折的部分且在向上弯折的部分设置有剪叉通孔，所述座椅弹簧的另一端通过穿过剪叉通孔的方式与第二剪叉的上端固定连接。

上述的一种馈能式半主动座椅悬架，其特征在于：所述第一滚轮和第二滚轮均为胶轮。

上述的一种馈能式半主动座椅悬架，其特征在于：所述座椅固定板上设置有供第一压电发电片的导线穿出的第一导线导向槽，所述压电片上固定板上设置有供第二压电发电片的导线穿出的第二导线导向槽。

上述的一种馈能式半主动座椅悬架，其特征在于：所述压电发电单元包括从上到下依次连接的陶瓷板、铜基板和Pu板。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型利用磁流变减振器作为悬架耗能原件，具有减振效果好，耗能低的特点。

2、本实用新型将压电发电片固定在滚轮的滚动槽内，使压电发电片工作在d33模式发电，使得滚轮在滚动的过程中也能产生电能，并且产生的电能能够收集起来，达到了能量回收储存再利用的目的。

3、本实用新型将压电发电单元做成悬臂梁的形式，且使压电发电片工作在d31模式发电，使得座椅在受到振动激励的过程中，可以将振动能量转化为电能，并且产生的电能能够收集起来，达到了能量回收储存再利用的目的。

4、本实用新型利用电磁感应定律，将强磁铁用弹簧悬置在线圈上方，将振动激励转化为电能，并且产生的电能能够收集起来，达到了能量回收储存再利用的目的。

5、本实用新型的工作可靠性高，使用寿命长，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型的设计新颖合理，采用了多种能量回收利用方式，减振效果好，工作可靠性高，使用寿命长，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型馈能式半主动座椅悬架的结构示意图。

图2为本实用新型馈能式半主动座椅悬架的使用状态示意图。

图3为本实用新型座椅悬架控制系统的电路原理框图。

图4为本实用新型压电发电单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的一种馈能式半主动座椅悬架，包括座椅悬架本体和座椅悬架控制系统，所述座椅悬架本体包括从下到上依次设置的线圈馈能机构、第一压电片馈能机构和第二压电片馈能机构，所述线圈馈能机构包括一上一下间隔设置的弹簧固定板26和线圈固定板21，以及设置在弹簧固定板26和线圈固定板21之间的多个线圈发电组件，所述弹簧固定板26的底部设置有弹簧吊耳25，所述线圈发电组件包括从下到上依次设置的线圈20、能够在线圈20内上下运动的强磁铁22和用于吊装强磁铁22的弹簧24，所述强磁铁22的顶部设置有磁铁吊耳23，所述线圈20的底部与线圈固定板21固定连接，所述弹簧24的上端与弹簧吊耳25连接，所述弹簧24的下端与磁铁吊耳23连接；所述第一压电片馈能机构包括固定连接在弹簧固定板26顶部的压电片固定底板28、设置在压电片固定底板28顶部的压电片下固定板30和设置在压电片下固定板30顶部的压电片上固定板32，所述压电片固定底板28、压电片下固定板30和压电片上固定板32三者固定连接，所述压电片上固定板32和压电片固定底板28围成的空间内设置有多个压电发电单元17，所述压电发电单元17的简支端夹装在压电片下固定板30和压电片上固定板32之间，所述压电发电单元17的自由端固定连接有配重块18；所述第二压电片馈能机构包括设置在压电片上固定板32上方的座椅固定板2，以及设置在座椅固定板2与压电片上固定板32之间的磁流变减振器12、座椅弹簧43、第一剪叉38和第二剪叉40，所述座椅固定板2的一侧底部设置有第一滚动槽7，所述座椅固定板2的另一侧底部设置有第一座椅固定板吊耳44，所述座椅固定板2的底部设置有位于第一滚动槽7和第一座椅固定板吊耳44之间的第二座椅固定板吊耳45，所述第一滚动槽7内部顶面上和底面上均设置有第一压电发电片5，所述第一滚动槽7的底部设置有第一滚动槽吊耳8，所述压电片上固定板32的一侧顶部设置有位于第一滚动槽7下方的第二滚动槽13，所述压电片上固定板32的另一侧顶部设置有位于第一座椅固定板吊耳44下方的第一压电片上固定板吊耳35，所述压电片上固定板32的顶部设置有位于第二滚动槽13和第一压电片上固定板吊耳35之间的第二压电片上固定板吊耳33，所述第二滚动槽13内部顶面上和底面上均设置有第二压电发电片15，所述第一剪叉38和第二剪叉40十字交叉铰接，所述第一剪叉38的下端与第一压电片上固定板吊耳35铰接，所述第一剪叉38的上端转动连接有设置在第一滚动槽7内且能够在第一滚动槽7内往复滚动的第一滚轮4，所述第二剪叉40的上端与第一座椅固定板吊耳44铰接，所述第二剪叉40的下端转动连接有设置在第二滚动槽13内且能够在第二滚动槽13内往复滚动的第二滚轮16，所述磁流变减振器12的活塞杆11的端部设置有磁流变减振器上吊耳10，所述磁流变减振器12的下端设置有磁流变减振器下吊耳37，所述磁流变减振器上吊耳10与第一滚动槽吊耳8铰接，所述磁流变减振器下吊耳37与第二压电片上固定板吊耳33铰接，所述座椅弹簧43的一端与第二座椅固定板吊耳45固定连接，所述座椅弹簧43的另一端与第二剪叉40的上端固定连接；结合图3，所述座椅悬架控制系统包括座椅悬架控制器31、整流器49、用于为车载蓄电池50充电的蓄电池充电电路51和用于为磁流变减振器12内的电磁线圈提供稳定的输入电流的可控恒流源电路46，所述座椅悬架控制器31的输入端接有用于对线圈固定板21的加速度进行实时检测的第一加速度传感器47和用于对座椅本体1的加速度进行实时检测的第二加速度传感器48，所述蓄电池充电电路51接在整流器49与车载蓄电池50之间，所述可控恒流源电路46与车载蓄电池50的输出端和座椅悬架控制器31的输出端连接，所述磁流变减振器12内的电磁线圈与可控恒流源电路46的输出端连接，所述整流器49的输入端与线圈20的输出端以及串联后的第一压电发电片5、第二压电发电片15和压电发电单元17连接。其中，所述第一压电片馈能机构中的多个压电发电单元17工作在D31模式下，所述第二压电片馈能机构中的第一压电发电片5和第二压电发电片均工作在D33模式下。

本实用新型的一种馈能式半主动座椅悬架使用时，座椅本体1与座椅固定板2连接。

本实施例中，设置在弹簧固定板26和线圈固定板21之间线圈发电组件的数量为两个，所述压电片上固定板32和压电片固定底板28围成的空间内设置有二十个压电发电单元17；设置在第一滚动槽7内部顶面上的第一压电发电片5与第一滚动槽7内部顶面粘接，设置在第一滚动槽7内部底面上的第一压电发电片5与第一滚动槽7内部底面粘接；设置在第二滚动槽13内部顶面上的第二压电发电片15与第二滚动槽13内部顶面粘接，设置在第二滚动槽13内部底面上的第二压电发电片15与第二滚动槽13内部底面粘接。

本实施例中，所述压电片固定底板28通过螺栓27固定连接在弹簧固定板26顶部，所述压电片固定底板28、压电片下固定板30和压电片上固定板32三者通过两个自攻沉头螺丝29固定连接。通过在压电片固定底板28和压电片上固定板32之间设置压电片下固定板30，再将所述压电发电单元17的简支端夹装在压电片下固定板30和压电片上固定板32之间，能够给所述压电发电单元17留出运动的空间。

本实施例中，所述第一剪叉38和第二剪叉40通过第一剪叉连接销39十字交叉铰接，所述第一剪叉38的下端通过第二剪叉连接销34与第一压电片上固定板吊耳35铰接，所述第一剪叉38的上端通过第一滚轮剪叉连接销6转动连接有第一滚轮4；所述第二剪叉40的上端通过第三剪叉连接销41与第一座椅固定板吊耳44铰接，所述第二剪叉40的下端通过第二滚轮剪叉连接销14转动连接有第二滚轮16；所述磁流变减振器上吊耳10通过第一磁流变减振器连接销9与第一滚动槽吊耳8铰接，所述磁流变减振器下吊耳37通过第二磁流变减振器连接销36与第二压电片上固定板吊耳33铰接；所述第二剪叉40的上端设置有向上弯折的部分且在向上弯折的部分设置有剪叉通孔42，所述座椅弹簧43的另一端通过穿过剪叉通孔42的方式与第二剪叉40的上端固定连接。这样的连接方式，使得第一剪叉38和第二剪叉40分别以下顶板吊耳33和连接销41为固定端，以两个胶轮4和胶轮16为自由端，绕着第一剪叉连接销39转动，第二剪叉40在绕着连接销41转动过程中，能够带动座椅弹簧43伸长或压缩。

本实施例中，所述第一滚轮4和第二滚轮16均为胶轮。

本实施例中，所述座椅固定板2上设置有供第一压电发电片5的导线穿出的第一导线导向槽3，所述压电片上固定板32上设置有供第二压电发电片15的导线穿出的第二导线导向槽19。

本实施例中，如图4所示，所述压电发电单元17包括从上到下依次连接的陶瓷板17-1、铜基板17-2和Pu板17-3。

本实用新型使用时，当车辆行驶在不平路面上时，车辆轮胎因受到激励而发生垂直于地面的振动，车辆轮胎的振动经过汽车悬架传递到车身，车身将振动传递到线圈固定板21；线圈固定板21再将振动往上传递，带动压电片下固定板30振动，线圈20产生的电能通过整流器49整流后，再经过蓄电池充电电路51给车载蓄电池46充电，车载蓄电池46输出电能给可控恒流源电路50；压电发电单元17构成悬臂梁结构，压电发电单元17发生正压电效应，产生电能并通过整流器49整流后，再经过蓄电池充电电路51给车载蓄电池46充电，车载蓄电池46输出电能给可控恒流源电路50；同时，压电片上固定板32发生振动，第二滚轮16在第二滚动槽13中滚动，压电片上固定板32在上下往复运动过程中，第二滚轮16与第二压电发电片15的表面接触挤压，第二压电发电片15表面受到外力的作用，内部产生电极化现象，产生电能，产生的电能通过整流器49整流后，再经过蓄电池充电电路51给车载蓄电池46充电，车载蓄电池46输出电能给可控恒流源电路50；第一剪叉38通过第一滚轮剪叉连接销6将运动传递给第一滚轮4，第一滚轮4在第一滚动槽7内往复滚动的过程中，给予第一压电发电片5垂直方向的力，第一压电发电片5表面受到外力的作用，内部产生电极化现象，产生电能，产生的电能通过整流器49整流后，再经过蓄电池充电电路51给车载蓄电池46充电，车载蓄电池46输出电能给可控恒流源电路50；所述座椅悬架控制器31能够控制可控恒流源电路46的输出电流，可控恒流源电路46为磁流变减振器12内的电磁线圈提供输入电流，输入电流改变时，磁流变减振器12内的电磁线圈产生的磁场强度改变，磁流变减振器12产生的阻尼力改变，从而减小经过座椅悬架传递到座椅本体1的振动。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。