СИДЕНЬЕ ВИБРОЗАЩИТНОЕ Российский патент 1999 года по МПК B60N2/50 

Изобретение относится к средствам виброзащиты и может быть использовано на установках и транспортных средствах, где требуется защита оператора от воздействия вибрации, вызванной работой механизмов или неровностями дорог.

Известна подвеска транспортного средства, содержащая основание, каркас, наклонно расположенные опорные рычаги, связанные одними концами с шарнирно закрепленной на основании трубой, внутри которой установлен торсион, а другими концами - с осью, на концах которой смонтированы ролики, перемещающиеся в продольных направляющих, стабилизирующие рычаги, шарнирно соединяющие каркас с основанием, и механизм регулировки жесткости торсиона, причем подвеска снабжена кулачком, присоединенным к трубе, а с основанием связаны салазки, оборудованные ограничителем, подвижно установленным в них и взаимодействующим с кулачком: ограничитель выполнен в виде обоймы, внутренней поверхностью сопряженной с профилем кулачка и связанной с основанием сиденья посредством, например, винтовой передачи.

Недостатком известной конструкции является сложность параллелограммной конструкции подвески, имеющей большое число узлов сопряжения, и как следствие, - повышенное сухое трение в них и опорах торсиона, снижающее эффективность гашения вибраций. Кроме этого, частота свободных колебаний подвески зависит от массы оператора, что ведет к непостоянству эффективности гашения вибраций. Неудобна регулировка нагрузочной способности подвески в зависимости от массы оператора и для ее осуществления требуется много времени.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сиденье водителя транспортного средства, например, строительно-дорожной машины, содержащее основание и подпружиненную раму с роликами, несущую подушку и спинку, перемещаемый относительно основания каркас с фиксатором его положения, на котором размещена подпружиненная рама с роликами, состоящая из каретки с фигурными прорезями на боковых сторонах и перемещаемой относительно нее рамкой L-образной опоры для подушки и спинки, вертикальные участки которой расположены внутри каретки и оборудованы также фиксаторами, взаимодействующими с фигурными прорезями каретки. Каждый фиксатор опоры для подушки и спинки выполнен в виде поворотной оси с рукояткой и параллельными скосами, а фигурные прорези в каретке имеют прямолинейные участки, ширина которых равна расстоянию между скосами. Фиксатор положения каркаса выполнен в виде П-образного подпружиненного рычага, шарнирно установленного на основании, а в основании и каркасе выполнены пазы, в которых расположены концы указанного подпружиненного рычага.

Известное сиденье недостаточно удобно в эксплуатации вследствие низкой оперативности регулировки в зависимости от массы водителя. Эффективность гашения вибрации известного сиденья ограничена большим трением в направляющем устройстве, на ролики которого, вследствие консольного расположения подушки сиденья, действуют большие усилия. Недостатком является и непостоянство частоты собственных колебаний подвеса при изменении массы оператора.

Технической задачей изобретения является улучшение виброзащитных свойств, повышение надежности и удобства эксплуатации сиденья.

Поставленная задача достигается тем, что виброзащитное сиденье, имеющее основание, подвижно связанную с ним посредством жестких звеньев и шарниров раму с подушкой и спинкой, ограничители перемещения рамы по высоте и стационарно установленные между основанием и рамой пружины, снабжено дополнительными пружинами и виброизоляторами, каждый из которых выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжках горизонтальных консолей L-образных основания и рамы, при этом оси виброизоляторов лежат в плоскостях, параллельных осям жестких звеньев, которые равны по длине и установлены на основании и раме параллельно друг другу, а каждая дополнительная пружина закреплена одним концом в нижней части рамы и снабжена на другом конце Т-образной планкой с отверстием, которая установлена в U-образных пазах рамы и может взаимодействовать с одним из стержней, которые расположены с возможностью продольного перемещения во втулках, жестко закрепленных на основании соосно отверстиям Т-образных планок, при этом каждая втулка снабжена поперечным пазом, в котором установлен взаимодействующий со стержнем подпружиненный фиксатор, а виброизоляторы выполнены из проволочного материала, например, из отрезков стального каната.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое сиденье отличается от прототипа конструкцией, наличием виброизоляторов, а также регулировкой жесткости и нагрузочной способности. Таким образом, предлагаемое сиденье соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить решений со сходными признаками, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено предлагаемое сиденье, вид сбоку; на фиг. 2 - вид сзади; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Сиденье состоит из L-образного основания 1, на котором посредством жестких звеньев 2 и 3 с шарнирами 4, виброизоляторов 5 и пружин 6 подвижно установлена L-образная рама 7 с подушкой 8 и спинкой 9. Основание 1 и рама 2 состоят из жестко соединенных между собой посредством косынок и стяжек горизонтальных консолей и стоек. Каждый из виброизоляторов 5 выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжке 10, соединяющей горизонтальные консоли 11 рамы 7, и стяжке 12, соединяющей горизонтальные консоли 13 основания 1, при этом оси виброизоляторов 5 лежат в плоскостях, параллельных осям звеньев 2 и 3. Виброизоляторы 5 изготовлены из проволочного материала, например, отрезков стального каната. Пружины 6 стационарно закреплены одним концом на стяжке 14, соединяющей стойки 15 основания 1, а другим - на горизонтальной консоли 11 рамы 2. Каждая из дополнительных пружин 16 закреплена нижним концом на горизонтальной консоли II рамы 7, а на другом конце снабжена Т-образной планкой 17 с отверстием 18, которая установлена в U-образных пазах планок 19, жестко закрепленных на стяжке 20 рамы 7. Соосно отверстиям 18 на стяжке 14 рамы 1 жестко закреплены втулки 21, в которых установлены с возможностью продольного перемещения стержни 22 с ручками. Каждая втулка 21 снабжена поперечным пазом 23, в котором установлен подпружиненный фиксатор 24, взаимодействующий с проточками 25 стержня 22. На основании 1 и раме 7 установлены верхний и нижний ограничители перемещения рамы 7 по высоте, которые на чертежах не показаны.

Сиденье работает следующим образом. При отсутствии внешней нагрузки (веса оператора) рама 7 за счет предварительного поджатия виброизоляторов 5 и предварительного растяжения пружин 6 поджата к верхнему ограничителю и занимает крайнее верхнее положение. При этом оси стержней 22 соосны осям отверстий 18 Т-образных планок 17, которые удерживаются в U-образных пазах планок 19 за счет предварительного растяжения пружин 16. Каждый из стержней 22 может занимать два устойчивых положения "Включено" и "Выключено", которые обеспечивает подпружиненный фиксатор 24, взаимодействующий с проточками 25. В положении "включено" конец стержня 22 входит в отверстие 18 Т-образной планки 17 и при перемещении рамы 7 вниз относительно основания 1 взаимодействует с планкой 17 и соединенной с ней пружиной 16. В положении "Выключено" конец стержня 22 не взаимодействует с планкой 17.

В зависимости от положения стержней 22 возможны следующие варианты работы при приложении внешней нагрузки.

Если все стержни 22 находятся в положении "Выключено", то при опускании рамы 2 относительно основания 1 нагрузку воспринимают виброизоляторы 5 и пружины 6. Жесткость сиденья в этом случае минимальна и определяется суммарной жесткостью виброизоляторов 5 и пружин 6, а нагрузочная характеристика обеспечивает удержание оператора малой массы.

Если один из стержней 22 находится в положении "Включено", то его конец входит в отверстие 18 Т- образной планки 17 и при опускании рамы 7 относительно основания 1 планка 17 взаимодействует с концом стержня 22. При этом планка 17 выходит из U-образных пазов планок 19 и происходят деформация и нагружение пружины 16. В этом случае жесткость сиденья определяется суммарной жесткостью виброизоляторов 5, пружин 6 и одной пружины 16. Такой режим работы используется при защите операторов средней массы.

Если оба стержня 22 находятся в положении "Включено", то суммарная жесткость сиденья максимальна и определяется жесткостью виброизоляторов 5, пружин 6 и двух пружин 16. Такой режим работы используется при защите операторов максимальной массы.

Таким образом, регулировка жесткости и нагрузочной способности сиденья осуществляется ступенчато путем изменения положения стержней 22. Эта регулировка занимает мало времени и не требует больших усилий (усилие перемещения стержней 22 задается подпружиненными фиксаторами 24).

Заметим, что частота свободных колебаний подвеса определяется как

где c - жесткость подвеса; m - суммарная масса рамы 7 и оператора.

Вследствие одновременного изменения жесткости подвеса и его нагрузочной массы собственная частота изменяется в незначительных пределах, что позволяет обеспечить эффективность виброзащиты вне зависимости от массы оператора.

Высокая эффективность виброзащиты также обусловлена низкой собственной частотой подвеса, что обеспечивается его малой жесткостью. Характеристика виброизоляторов 5 имеет участок пониженной жесткости. Характеристики пружин линейны, поэтому необходимая нагрузочная способность при малой жесткости достигается их предварительным нагружением. Необходимое демпфирование обеспечивает внутреннее трение в материале виброизоляторов 5.

При работе упругого подвеса оси звеньев 2 и 3, связанные с рамой 7, описывают окружность радиусом R, равным длине звеньев 2 и 3. Если длина l виброизолятора 5 в ненагруженном состоянии определена из соотношения l = R/0,8, то подвижный конец виброизолятора 5 при его вертикальной деформации для заданных граничных условий будет также описывать окружность радиуса R. Поэтому выполнение названного соотношения обеспечивает большую долговечность виброизолятора 5 и отсутствие дополнительных нагрузок на шарниры 4 устройства. Снижению нагрузок на шарниры 4 устройства способствует приложение реакций виброизоляторов 5 и пружин, что сближает центр жесткости, и вектор внешней нагрузки тем самым уменьшает опрокидывающий момент, действующий на сиденье. Малые нагрузки в шарнирах устройства позволяют практически исключить сухое трение в системе, что повышает виброзащитные свойства сиденья и увеличивает его долговечность.

Изобретение относится к средствам виброзащиты и может быть использовано на установках и транспортных средствах, где требуется защита оператора от вибрации, вызванной работой механизмов или неровностями дорог. Сиденье содержит основание, подвижно связанную с ним посредством жестких звеньев и шарниров , раму с подушкой и спинкой, ограничители перемещения рамы по высоте и стационарно установленные между основанием и рамой пружины. Новым в конструкции сиденья является установка дополнительных пружин и виброизоляторов, каждый из которых выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжках горизонтальных консолей L-образных основания и рамы. Оси виброизоляторов лежат в плоскостях, параллельных осям жестких звеньев, которые равны по длине и установлены на основании и раме параллельно друг другу. Каждая дополнительная пружина закреплена одним концом в нижней части рамы и снабжена на другом конце Т-образной планкой с отверстием, которая установлена на U-образных пазах рамы и может взаимодействовать с одним из стержней, которые установлены с возможностью продольного перемещения во втулках, жестко закрепленных на основании соосно отверстиям Т-образных планок. При этом каждая втулка снабжена поперечным пазом, в котором установлен взаимодействующий со стержнем подпружиненный фиксатор. Техническая задача изобретения -улучшение виброзащитных свойств, повышение надежности и удобства эксплуатации виброзащитного сиденья. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Сиденье виброзащитное, содержащее основание, подвижно связанную с ним посредством жестких звеньев и шарниров раму с подушкой и спинкой, ограничители перемещения рамы по высоте и стационарно установленные между основанием и рамой пружины, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными пружинами и виброизоляторами, каждый из которых выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжках горизонтальных консолей L-образных основания и рамы, при этом оси виброизоляторов лежат в плоскостях, параллельных осям жестких звеньев, которые равны по длине и установлены на основании и раме параллельно друг другу, а каждая дополнительная пружина закреплена одним концом в нижней части рамы и снабжена на другом конце Т-образной планкой с отверстием, которая установлена в U-образных пазах рамы и может взаимодействовать с одним из стержней, расположенных с возможностью продольного перемещения во втулках, жестко закрепленных на основании соосно отверстиям Т-образных планок, при этом каждая втулка снабжена поперечным пазом, в котором установлен взаимодействующий со стержнем подпружиненный фиксатор. 2. Сиденье виброзащитное по п.1, отличающееся тем, что виброизоляторы выполнены из проволочного материала, например отрезков стального каната.