阅读说明：本技术 车辆 (Vehicle with a steering wheel ) 是由 张战文 耿彦波 苏俊收 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种车辆,车辆包括：车架(6)；驾驶室(1),设在车架(6)的上方；以及主动减振部,包括检测驾驶室(1)的振动的传感器(3)、与驾驶室(1)连接的作动器(4)和与传感器(3)和作动器(4)均电连接的控制器(7),控制器(7)配置成根据传感器(3)检测到的驾驶室(1)的振动控制作动器(4)动作以平衡驾驶室(1)的振动。应用本发明的技术方案,控制器(7)能够根据传感器(3)检测到的驾驶室(1)的振动控制作动器(4)动作以平衡驾驶室(1)的振动,改善了现有技术中存在的被动减振系统无法满足用户对舒适度的要求的问题。(The invention relates to a vehicle comprising: a frame (6); a cab (1) provided above the vehicle frame (6); and an active vibration damping part comprising a sensor (3) for detecting vibration of the cab (1), an actuator (4) connected to the cab (1), and a controller (7) electrically connected to both the sensor (3) and the actuator (4), the controller (7) being configured to control the actuator (4) to act to balance the vibration of the cab (1) in accordance with the vibration of the cab (1) detected by the sensor (3). By applying the technical scheme of the invention, the controller (7) can control the actuator (4) to act according to the vibration of the cab (1) detected by the sensor (3) so as to balance the vibration of the cab (1), and the problem that a passive vibration damping system in the prior art cannot meet the requirement of a user on comfort is solved.)

车辆

技术领域

本发明涉及机动设备领域，具体而言，涉及一种车辆。

背景技术

目前工程车辆(包括挖掘机、装载机、压路机等)广泛用于建筑、道路、矿山、港口等施工现场，施工现场的场地的路面状况及工作环境比较恶劣，在工作过程中，往往伴随有巨大的瞬时冲击，产生低频振动和晃动，随着工程机械驾驶员群体不断扩大，他们对工作环境的要求也日益提高，这就对驾驶室的振动舒适性提出了较高的要求。由于施工作业的多样性和不确定性，驾驶室的舒适性也随之变化，驾驶员在长时间的操作过程中，超过界限的振动就会对驾驶员的生理和心理产生极其不良的影响，从而降低工作效率。

工程机械操作人员人体舒适性的提升主要依赖于驾驶室的减振系统及座椅的减振系统，工程机械驾驶室大多采用金属橡胶减振或带硅油的阻尼减振器减振，属于被动减振方式。在一般情况下，金属橡胶的刚度系数和阻尼减振器的阻尼系数是一个确定的常值，被动减振系统的参数一旦确定，其适用范围便固定了，若要改变其适用范围需重新设计系统，所以，被动减振方式只在一定频率范围内有效，适应频带窄。根据振动理论可知，只有当激励频率与系统固有频率之比大于1.414时，减振器才有减振效果，因此，被动减振技术仅适用于中、高频范围的减振系统。由于被动减振性能很大程度上依赖减振元件的刚度和阻尼特性，在低频减振、应用频率范围等方面存在诸多不足，因此导致被动减振在工程应用上存在局限性。其次，要想获得较好的低频减振效果，被动减振器需要很大的静态变形，而在工程应用领域，常伴有空间限制问题，被动减振难以获得大变形的空间，难以取得预期的低频减振效果。此外，由于被动减振系统的减振特性相对固定，导致其应对随机性振动干扰时难以发挥较好的减振作用。人体舒适性承受敏感区域为0-80Hz，主要集中在低频段，随着人们对舒适性要求的提高，传统的被动减振系统已经不能满足要求。

发明内容

本发明旨在提供一种车辆，以改善相关技术中存在传统的被动减振系统已经不能满足用户对舒适度的要求的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种车辆，车辆包括：

车架；

驾驶室，设在车架的上方；以及

主动减振部，包括检测驾驶室的振动的传感器、与驾驶室连接的作动器和与传感器和作动器均电连接的控制器，控制器配置成根据传感器检测到的驾驶室的振动控制作动器动作以平衡驾驶室的振动。

在一些实施例中，传感器配置成检测驾驶室内的座椅的振动。

在一些实施例中，车辆还包括被动减振部，被动减振部包括弹性部件，弹性部件与作动器沿竖直方向并排布置在驾驶室和车架之间。

在一些实施例中，弹性部件设在作动器的下方。

在一些实施例中，作动器包括：

压电陶瓷，与控制器电连接；以及

动力输出部件，一端与压电陶瓷连接，另一端与驾驶室连接。

在一些实施例中，作动器还包括壳体，壳体上设有允许动力输出部件穿过的通孔，通孔内安装有与动力输出部件相适配的直线轴承。

在一些实施例中，壳体包括：

桶状壳体，沿竖直方向延伸；

上盖板，设在桶状壳体的上方；以及

下盖板，设在桶状壳体的下方。

在一些实施例中，车辆还包括被动减振部，被动减振部包括弹性部件，弹性部件与壳体连接。

在一些实施例中，压电陶瓷包括层叠式压电陶瓷，层叠式压电陶瓷包括沿竖直方向布置的多片压电陶瓷。

在一些实施例中，主动减振部还包括电压放大器，电压放大器连接在控制器和压电陶瓷之间。

应用本发明的技术方案，控制器能够根据传感器检测到的驾驶室的振动控制作动器动作以平衡驾驶室的振动，改善了现有技术中存在的被动减振系统无法满足用户对舒适度的要求的问题。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的实施例的车辆的局部的立体结构示意图；

图2示出了本发明的实施例的车辆的局部的截面结构示意图；

图3示出了本发明的实施例的车辆的驾驶室和车架的交界处的局部放大图；

图4示出了本发明的实施例的车辆的控制原理框图；以及

图5示出了本发明的实施例的车辆的控制逻辑示意图。

图中：

1、驾驶室；2、座椅；3、传感器；4、作动器；41、动力输出部件；42、直线轴承；43、桶状壳体；44、压电陶瓷；45、下盖板；46、上盖板；47、信号传输端口；5、被动减振部；6、车架；7、控制器；8、电压放大器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本实施例的车辆的局部的立体结构示意图；图2示出了本实施例的车辆的局部的截面结构示意图；图3示出了本实施例的车辆的驾驶室1和车架6的交界处的局部放大图。

如图1至3所示，本实施例的车辆包括车架6、安装在车架6上的驾驶室1以及主动减振部，主动减振部包括检测驾驶室1的振动的传感器3、与驾驶室1连接的作动器4和与传感器3和作动器4均电连接的控制器7，控制器7配置成根据传感器3检测到的驾驶室1的振动控制作动器4动作以平衡驾驶室1的振动。

本实施例中，控制器7能够根据传感器3检测到的驾驶室1的振动控制作动器4动作以平衡驾驶室1的振动，改善了现有技术中存在的被动减振系统无法满足用户对舒适度的要求的问题。

在一些实施例中，传感器3为加速度传感器。

在本实施例中，传感器3设在驾驶室1内的座椅2的下方，以使主动减振部直接根据座椅2的振动控制作动器4的动作，有利于提高车辆的乘坐舒适性。

车辆还包括被动减振部5，被动减振部5包括弹性部件，弹性部件与作动器4沿竖直方向并排布置在驾驶室1和车架6之间。

在本实施例中，弹性部件设在作动器4的下方，并与作动器4连接。

驾驶室1的四角分别安装有一个作动器4，每个作动器4的下方均安装有弹性部件。作动器4与弹性部件串联设置，并通过螺栓固定在车架6上。可选地，弹性部件的材质为橡胶。

作动器4包括与控制器7电连接的压电陶瓷44和动力输出部件41。动力输出部件41一端与压电陶瓷44连接，另一端与驾驶室1连接。

在一些实施例中，动力输出部件41呈杆状，且杆状的动力输出部件41沿竖直方向延伸。

作动器4还包括壳体，壳体上设有允许动力输出部件41穿过的通孔，通孔内安装有与动力输出部件41相适配的直线轴承42。被动减振部5的弹性部件与作动器4的壳体连接。

作动器4的壳体包括沿竖直方向延伸的桶状壳体43、设在桶状壳体43的上方的上盖板46和设在桶状壳体43的下方的下盖板45。允许动力输出部件41穿过的通孔设置在下盖板45上。

压电陶瓷44为层叠式压电陶瓷，层叠式压电陶瓷包括沿竖直方向布置的多片压电陶瓷。

主动减振部还包括电压放大器8，电压放大器8连接在控制器7和压电陶瓷44之间。控制器7和电压放大器8设置在驾驶室1内。

作动器4还包括设在壳体的外侧的信号传输端口47，与电压放大器8连接的线缆连接在信号传输端口47上，以实现电压放大器8与压电陶瓷44的连接。

图4示出了本发明的实施例的车辆的控制原理框图；图5示出了本发明的实施例的车辆的控制逻辑示意图。

结合图1至5所示，工程机械工作时，发动机、路面、作业装置等激励将振动或冲击传递给车架6，车架6的振动经过被动减振部5的橡胶材质的减振器进行减振，以有效隔离中高频振动。

进一步，车架6的振动或冲击传递给具有压电陶瓷44的作动器4，进而使驾驶室1产生振动，从而带动传感器3振动。传感器3拾取驾驶室1的振动或冲击信号后，将其送至控制器7。控制器7内含有控制程序，控制器7对接收的振动加速度实时信号进行实时判定，当振动加速度有效值在设定的阈值范围内时，控制器7无控制信号输出，作动器4不工作，起到刚性连接的作用，同时具有一定的寿命保护作用，此时仅被动减振系统起作用，被动减振系统的弹性部件在其有效减振频段内仍保持单纯被动减振的效果。

当振动加速度有效值不在设定的阈值范围内时，控制器7根据设计的控制算法并输出控制信号，电压放大器8把控制信号进行放大来驱动压作动器4的中的层叠式的压电陶瓷44，利用压电陶瓷44的逆压电效应，通过控制压电陶瓷44两端驱动电压大小，使得压电陶瓷44相应地伸长和收缩，以减小压电陶瓷上端面的位移，从而减小驾驶室的振动量。控制器7根据振动加速度实时反馈信号，实时调整输出控制信号，实现驾驶室1的振动的主动控制，起到主动减振的目的，有效隔离中低频振动。这样主被动混合一体化减振系统能够提供较宽频带的减振，且能达到最佳的减振效果，提高驾驶室抗冲击性和平顺性，有效提升操作舒适性。

当主动减振部失效时，被动减振部5在其有效减振频段内仍保持被动减振的效果，从而提高减振系统的安全性和稳定性，也降低了主动减振系统的复杂程度。

本实施例的技术方案具有以下的技术效果：

1、提出一种驾驶室主、被动一体化的减振系统，减振系统包括串联的主动减振部和被动减振部5，主动减振部包括控制器7、电压放大器8、作动器4和传感器3，主动减振部主要由压电陶瓷作动器4实现，中低频减振性能好。被动减振部5包括橡胶材质的弹性部件，主要实现高频段减振，两种系统一体化设计能够提供较宽频带的减振，且能达到最佳的减振效果。

2、作动器4包括动力输出部件41、直线轴承42、桶状壳体43、压电陶瓷44、下盖板45、上盖板46和信号传输端口47。采用层叠式压电陶瓷提供主动力，具有体积小、质量轻、刚度大、不发热、频响快、高分辨率、高控制精度、控制带宽大等优点；

3、多片压电陶瓷串联组合配备电压放大器的方式，可以同时满足低驱动电压、高输出位移的需求；

4、提出一种根据驾驶室振动加速度幅值进行实时反馈，抑制驾驶室振动，提升振动舒适性的控制方法。

以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。