[实用新型]一种低频隔振与俘能耦合的座椅

说明书

本实用新型公开了一种低频隔振与俘能耦合的座椅，由座椅椅面和椅面下方的隔振平台组成。所述的隔振平台由四组对称布置的准零刚度低频隔振装置和压电俘能装置构成。所述的准零刚度低频隔振装置应用正负刚度并联原理，采用凸轮滚子负刚度结构与正刚度结构并联，从而使整个系统达到准零刚度条件。所述的压电俘能装置应用正压电效应，采用PVDF压电薄膜与负刚度结构耦合构成。本实用新型应用正负刚度并联原理可以扩大其隔振频带，使其在低频范围具有良好的隔振性能，有效隔离汽车行驶过程中产生的低频振动，同时本实用新型将低频隔振装置与压电俘能装置结合，兼具振动抑制与能量收集的双重功能，与现有技术相比具有创新性，具有广泛的应用前景和市场前景。

技术领域

本实用新型涉及振动控制与利用领域，具体涉及一种低频隔振与俘能耦合的座椅，可以有效地隔离低频振动并将振动能量转化为电能，结构简单合理且有效，符合环保和可持续发展理念。

背景技术

研究表明，人对不同频率的振动有不同的反应，20赫兹以下的振动，加速振幅到0.01 g时开始引起人的注意，超过0.3g后，就会造成人体器官平衡失调，开始会感到头晕、头沉、贪睡、疲倦、注意力衰退等。器官失调后果严重，还会导致神经系统、心脏血管系统和运动系统的障碍。汽车在行驶过程中发生颠簸就会产生低频振动，从而对车内乘客以及驾驶员产生影响，使人产生疲倦、头晕的感觉，容易使驾驶员注意力减退导致事故发生率提高。因此座椅的低频隔振性能显得尤为重要。

经典的隔振理论已经证明：不管是主动隔振还是被动隔振，只有当激励频率大于倍的系统固有频率时，系统才有隔振效果。因此，对于中高频振动，用传统的线性弹簧就可以有效隔离振动。但对于低频隔振问题，最有效的方法是降低隔振系统的固有频率从而扩大隔振频带，降低固有频率的有效手段是在线性弹簧基础上并联负刚度结构以降低系统刚度，甚至达到准零刚度。既保证承载能力，又能在振动时保持极低的刚度，做到“高静低动”。

目前市场上具有隔振性能的车用座椅主要分为三种：第一种是可控悬架座椅，此种座椅是基于控制理论对座椅悬架系统进行设计和控制，因而需要配备相应的控制单元和可控悬架系统，虽然其隔振性能好，但是系统复杂、成本高、可靠性差、能量消耗大；第二种是线性隔振座椅，此种座椅具有线性悬架系统，成本低、应用广泛，但是其低频隔振效果较差；第三种是非线性隔振座椅，此种座椅隔振效果较好，但市场上尚无成熟的低频隔振隔振座椅。

实用新型内容

本实用新型提出了一种低频隔振与俘能耦合的座椅，提供一种兼具振动治理与能量再利用的装置，可以将车辆行驶过程中产生的振动有效地隔离，同时压电俘能装置对能量进行转化收集为车辆上的小功率电子器件提供能源。本实用新型结构简单合理，具有创新性、实用性，符合环保和可持续发展要求，整体加工制造方便，易于实现商业化。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种低频隔振与俘能耦合的座椅，由座椅椅面和椅面下方的隔振平台组成。所述的隔振平台由四组对称布置的准零刚度低频隔振装置和压电俘能装置构成。所述的准零刚度低频隔振装置应用正负刚度并联原理，采用凸轮滚子负刚度结构与正刚度结构并联，从而使整个系统达到准零刚度条件。所述的压电俘能装置应用正压电效应，采用PVDF压电薄膜与负刚度结构耦合构成，可为小功率电子元件提供动力源。

为使上述技术方案更加详尽和具体，本实用新型还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

所述的正刚度结构由平台上板、小套筒、大套筒、竖直弹簧和平台下板构成，小套筒和大套筒分别由螺栓固定在平台上板和平台下板上。竖直线性弹簧由压板固定在小套筒和大套筒之间。