專利名稱：抗晃自穩(wěn)式椅座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各種運(yùn)載機(jī)具(車、船、飛機(jī)等)的椅座。
現(xiàn)有的各種運(yùn)載機(jī)具的椅座種類很多，但都只考慮乘坐者在靜止或垂直顛簸時(shí)的減震及舒適。運(yùn)載機(jī)具在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的離心力的作用；加速或減速時(shí)的慣性力的作用；車輛在崎嶇不平的路面及船遇風(fēng)浪和飛機(jī)遇氣流時(shí)的外力的作用，會(huì)造成乘坐者前后左右水平方向的晃動(dòng)或震動(dòng)，以往的座椅都難以解決。這種水平方向上的晃動(dòng)在機(jī)具急轉(zhuǎn)彎或速度急劇變化時(shí)，使乘坐者大幅度的左搖右晃、前傾后仰，令人不適，甚至?xí)炑盒摹?br> 本發(fā)明提供的抗晃自穩(wěn)式椅座，由上下兩部分組成，上部為四個(gè)充氣式氣囊，下部為四個(gè)單作用膜片式氣缸，利用乘坐者重心向—側(cè)偏移時(shí)，重力在椅座上的不均衡分布，在皮囊間形成壓力差，用這個(gè)壓力差去操控一個(gè)靈敏的膜片式三位四通換向閥或氣動(dòng)比例方向閥，將儲(chǔ)氣罐(囊)內(nèi)的壓縮空氣通到椅座下部相應(yīng)的單作用膜片式氣缸內(nèi)，將受壓較大的皮囊向上頂起，導(dǎo)致乘坐者重心回向中部，達(dá)到減小乘坐者重心晃動(dòng)的幅度的目的。
各種運(yùn)載機(jī)具在運(yùn)行中，壓縮空氣是必備的，當(dāng)然可以利用它。此外，因本裝置所需壓縮空氣壓力很低(比大氣壓力高0.2-0.3kg/cm2即可)，為節(jié)約能源，可利用垂直震動(dòng)能量，在車輛底架或椅墊內(nèi)安置小型往復(fù)式氣泵，或利用運(yùn)載機(jī)具在行駛過程中的風(fēng)力，帶動(dòng)一個(gè)小型轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)泵，把空氣打入低壓儲(chǔ)氣罐(囊)中，供單作用膜片式氣缸使用。儲(chǔ)氣罐(囊)可放在椅座下，也可和椅子的靠背為一體，往復(fù)式氣泵不僅可儲(chǔ)存震動(dòng)能量，而且還起到緩沖減震作用。借助這兩種不消耗機(jī)具燃料能源的氣泵來存儲(chǔ)低壓壓力能，這已是成熟的技術(shù)。
現(xiàn)借助附圖對本發(fā)明抗晃自穩(wěn)式椅座的結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步說明。


圖1椅座的垂直剖面2椅座的氣囊、氣缸分布3系統(tǒng)工作原理4八個(gè)氣囊(氣缸)的分布圖見圖1，本椅座有上下兩個(gè)部分組成，上部(I)由十字隔板和側(cè)板組成的田字形箱殼(3)，在箱殼(3)的被硬質(zhì)十字隔板隔開的空間內(nèi)，分別放置四個(gè)軟質(zhì)充氣氣囊(2)，每個(gè)氣囊的頂部罩著一個(gè)帽蓋(4)，帽蓋(4)的四側(cè)與箱殼留有適當(dāng)間隙，帽蓋(4)上面蒙著內(nèi)襯有泡沫層(5)的軟質(zhì)椅座蒙皮(1)，皮囊(2)充氣時(shí)，均勻頂起各帽蓋(4)，椅座蒙皮均勻上凸。有人乘坐時(shí)，蒙皮(1)受壓，帽蓋(4)在箱殼中下移并壓縮氣囊(2)。
下部(II)有硬質(zhì)側(cè)板和十字筋板組成的箱殼(8)，在上下部之間田字形空間里，有膜片(6)及板式活塞(7)，下部即成為4個(gè)互相隔開的單作用膜片式氣缸。
見圖2，在椅座的上部，分別放置著四個(gè)氣囊，它們分別命名為A、B、C、D。位于各氣囊下面的單作用膜片式氣缸(圖中虛線所示)則相應(yīng)命名為a、b、c、d。(參見圖1)。
見圖3，(1)為椅座上部的充氣氣囊A、B、C、D，(2)為椅座下部的單作用膜片式氣缸a、b、c、d，(4)為氣泵(以震動(dòng)或風(fēng)力為動(dòng)力)，(5)為單向閥，(6)為儲(chǔ)氣罐(囊)，(3)和(7)為膜片式三位四通換向閥(或氣動(dòng)比例方向控制閥)，(8)為限壓閥，(9)為壓力表。
椅座空置未坐人時(shí)，A、B、C、D各氣囊內(nèi)的壓力等于原始充氣壓力P1，略高于大氣壓力Po，(P1≥Po＝1kg/cm2)，蒙皮軟硬適合即可。
設(shè)椅座平面尺寸為W×L(cm)活塞面積為S(cm2)乘坐者體重為G(kg)儲(chǔ)氣罐(囊)內(nèi)壓力為P2(kg/cm2)乘坐者正坐時(shí)，人體重心落在椅座中央，椅座蒙皮(1)壓著帽蓋(4)下移，使A、B、C、D四個(gè)皮囊被均勻壓陷，各腔壓力同等上升。
PA＝PB＝PC＝PD＝P1+G/(W×L)
此時(shí)，這些皮囊對垂直震動(dòng)起著緩沖作用，各換向閥處于中位，儲(chǔ)氣罐(囊)與氣缸不通，氣缸a與d相通，c與b相通，氣缸靜止不動(dòng)。
若機(jī)具在左轉(zhuǎn)彎時(shí)，人體受離心力作用，其重心向右側(cè)偏移(傾斜)，左右兩側(cè)皮囊受壓不同，而使其內(nèi)的壓力發(fā)生改變，PA↑，PC↑，PB↓.PD↓，A、D組換向閥(3)左移，儲(chǔ)氣罐(囊)(6)與氣缸a相通，氣缸d與大氣相通，C、B組換向閥(7)左移，儲(chǔ)氣罐(囊)(6)與氣缸c相通，氣缸b與大氣相通，右側(cè)氣缸a、c活塞上升，作用在上部的皮囊A和C上，使這兩個(gè)皮囊上抬，抵抗人體重心右移。人體重心左移回向中部，減小了因離心力作用而引起的人體重心的晃動(dòng)幅度。人體重心回中時(shí)，相應(yīng)皮囊A和D及C和B內(nèi)的壓力恢復(fù)至相等，換向閥回中，氣缸a與d，c與b相通，當(dāng)機(jī)具恢復(fù)直線行駛，離心力消失后，系統(tǒng)恢復(fù)乘坐者正坐時(shí)的狀態(tài)。
氣路內(nèi)的氣阻成為系統(tǒng)的阻尼，椅座的合理的尺寸參數(shù)、合適的阻尼和氣源壓力，將會(huì)達(dá)到最佳的抗晃自穩(wěn)效果。
同理運(yùn)載機(jī)具在右轉(zhuǎn)彎時(shí)，人體重心左移，此時(shí)PD＞PA；PB＞PC；閥(3)、(7)右移，左側(cè)d、b活塞上升，使人體重心右移而回向中部。
運(yùn)載機(jī)具在加速時(shí)，人體重心后移，使PD＞PA；PC＞PB；閥(3)右移，閥(7)左移，后部d、c活塞上升，使人體重心前移而回向中部。
運(yùn)載機(jī)具在剎車時(shí)，人體重心前傾，使PA＞PD；PB＞PC；閥(3)左移，閥(7)右移，前部a、b活塞上升，使人體重心后移而回向中部，這點(diǎn)，在撞車事故中，將減輕司機(jī)對方向盤的撞擊力，有利于安全。
由此可知椅座上部皮囊壓力較大的相應(yīng)的氣缸活塞將上升形成抗晃舉力。
綜上所述，本抗晃自穩(wěn)式椅座，不僅能對垂直方向上的震動(dòng)，而且對水平面內(nèi)的左搖右晃、前傾后仰，。都能起到減震和限幅的作用。
下面舉實(shí)例說明設(shè)椅座尺寸W×L＝33×30(cm)≌1000Cm2充氣皮囊原始充氣壓力P1＝1.05kg/Cm2(略大于大氣壓力Po＝1kg/Cm2)設(shè)S＝200Cm2P2＝1.2kg/Cm2乘坐者的體重為Go＝60kg，坐在椅座上的重力為G＝50kg，人正坐時(shí)的各皮囊內(nèi)壓力PA＝PB＝PC＝PD＝1.05+G/(W×L)＝1.05+0.05＝1.1kg/Cm21.機(jī)具向左急轉(zhuǎn)時(shí)，若重心右移W/4，全部重力集中到椅座右半部A和C氣囊之上則PA＝PC＝1.15kg/Cm2PB＝PD＝1.05kg/Cm2ΔP1＝PA-PBΔP2＝PC-PD分別推動(dòng)兩換向閥動(dòng)作，抗晃舉力 F＝2×S×(P2-P0)＝2×200×(1.2-1)＝80kgF＞G，滿足抗晃自穩(wěn)要求。
若人體在小幅晃動(dòng)時(shí)，只要ΔP＝PA-PB，能推動(dòng)靈敏的膜片式換向閥，使相應(yīng)氣缸內(nèi)壓力上升形成舉力，就可起到抗晃自穩(wěn)作用，若采用氣動(dòng)比例方向控制閥，則系統(tǒng)可以達(dá)到更佳的抗晃自穩(wěn)效果。
2.機(jī)具急剎車時(shí)，若重心前移L/4，全部重力集中到椅座的前半部A與B氣囊之上則PA＝PB＝1.15kg/Cm2PC＝PD＝1.05kg/Cm2分別推動(dòng)兩換向閥相應(yīng)動(dòng)作抗晃舉力 F＝2×S×(P2-P0)＝2×200×(1.2-1)＝80kgF＞G，滿足抗晃自穩(wěn)要求。
需要指出，在對角線方位上的晃動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)只有一個(gè)氣缸起作用，儲(chǔ)氣罐(囊)內(nèi)壓力較低時(shí)，抗晃舉力可能不夠克服搖晃，當(dāng)提高儲(chǔ)氣罐(囊)內(nèi)壓力有困難時(shí)，為了能夠抵抗平面上任何方位的搖晃，可把氣囊和氣缸的數(shù)量都增為六個(gè)或八個(gè)，也可將椅座制成圓形(如圖4所示)，對稱于椅座中心的兩個(gè)氣囊和氣缸組成一組，共三或四組。在任何情況下至少有二或三組在起作用，完全能滿足抗晃自穩(wěn)要求。數(shù)個(gè)膜片式氣缸的膜片可做成一塊整體，氣缸和活塞的形狀也可為非圓形(如圖4的虛線所示)，數(shù)個(gè)非圓形的氣缸體構(gòu)成為椅座下部。上、下箱體(含氣缸體)、板式活塞、帽蓋等零件均可用工程塑料模壓成型制作。
本發(fā)明抗晃自穩(wěn)式椅座的另一種設(shè)計(jì)實(shí)例，它上部的每個(gè)充氣式氣囊的側(cè)面，可做成手風(fēng)琴式的褶皺，提高氣囊的側(cè)向剛度，防止其側(cè)向變形，以保證重心偏移時(shí)的壓力差，此時(shí)可取消其上的帽蓋(4)，或也可和其下部的單作用膜片式氣缸組成一個(gè)組件。將數(shù)個(gè)這樣的組件放置在座墊里，按圖3接入氣路系統(tǒng)，蒙上襯有泡沫墊的蒙皮即可。
權(quán)利要求
1.本抗晃自穩(wěn)式椅座，其特征是由上下兩個(gè)部分組成，上部(I)內(nèi)放置四個(gè)充氣式皮囊(2)，下部(II)由四個(gè)膜片式氣缸組成，椅座蒙皮(1)受壓時(shí)，四個(gè)帽蓋(4)可沿著箱殼(3)下移，將對角線位置的A、D，B、C氣囊分別組成兩組，乘坐者受外力作用發(fā)生重心水平側(cè)移時(shí)，重力在椅座上的不均衡分布，在皮囊間形成壓力差，用它去操控對應(yīng)的氣動(dòng)換向閥(或氣動(dòng)比例方向閥)，將運(yùn)載機(jī)具內(nèi)的一定壓力的壓縮空氣通到皮囊壓力較大的椅座下部相應(yīng)的氣缸內(nèi)，該活塞上升對其上的皮囊形成舉力，使人體重心回向中部，兩組四個(gè)氣缸不同的四種不同組合，分別可抵抗或減小人體的左搖右晃或前傾后仰的幅度。
2.由權(quán)利要求1所述的抗晃自穩(wěn)式椅座，其特征是低氣壓源，也可取自運(yùn)載機(jī)具的垂直震動(dòng)或風(fēng)力作動(dòng)力的氣泵。
3.由權(quán)利要求1所述的抗晃自穩(wěn)式椅座，其特征是氣囊和氣缸的數(shù)目可增至六個(gè)或八個(gè)，按圓形分布，對稱于椅座中心的兩個(gè)氣囊和氣缸組成一組，共三或四組，氣缸和活塞均可為非圓形。
4.由權(quán)利要求1所述的抗晃自穩(wěn)式椅座，其特征是上部每個(gè)充氣式氣囊的側(cè)面，也可做成手風(fēng)琴式的褶皺，或也可和下部的單作用膜片式氣缸組成一個(gè)組件。
全文摘要
運(yùn)載機(jī)具行駛中的乘坐者，由于離心力、慣性力等的作用，常發(fā)生左搖右晃、前傾后仰，以往的座椅都難以解決。本抗晃自穩(wěn)式椅座，由上下兩個(gè)部分組成，上部有數(shù)個(gè)充氣式皮囊，下部有數(shù)個(gè)膜片式氣缸，利用人體重心偏移時(shí)重力在椅座上的不均衡分布，在皮囊間形成壓力差，用它去操控膜片式換向閥(或比例方向閥)，使相應(yīng)的氣缸動(dòng)作，它們的不同組合，在不同部位產(chǎn)生抗晃舉力，使人體重心回向中部，抵抗或減小左搖右晃或前傾后仰的幅度。
文檔編號(hào)A47C1/00GK1633934SQ200410089149
公開日2005年7月6日 申請日期2004年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者江紹成 申請人:江紹成