專利名稱：救護(hù)車用防振架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)于運(yùn)送傷病員的救護(hù)車內(nèi)、改善傷病員睡擔(dān)架的乘車感覺的救護(hù)車用防振架。
救護(hù)車用防振架的防振機(jī)構(gòu)大多使用油壓、空氣懸架，迄今為止已提出各種改善乘車感覺的方案。而且，還有人提出利用主動控制來改善乘車感覺的防振機(jī)構(gòu)。
救護(hù)車的行駛有沿著車流行駛的正常行駛和緊急行駛時(shí)的特別行駛，在不同的行駛過程中，乘車的感覺是不同的。
為此，為了確認(rèn)防振架對于乘車感覺帶來的效果，選了日本車和進(jìn)口車中有代表性的2種救護(hù)車進(jìn)行實(shí)際行駛試驗(yàn)，對躺在救護(hù)車地板和擔(dān)架上的人的腰部的前后、左右、上下方向的加速度進(jìn)行測量和分析，結(jié)果是，在高頻區(qū)域(10～20Hz)高頻振動被有效地隔絕了，但尤其是對前后、上下方向的低頻振動(0.1～10Hz)未得到有效控制，會因生物共振、特別是內(nèi)臟共振引起病情惡化，或因車頭下栽而引起血壓變動(血液集中到頭部的感覺)，或傷病員暈車或車體與防振架的懸架調(diào)節(jié)不相適應(yīng)等。
本發(fā)明鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題，目的在于提供一種通過在防振架的懸架機(jī)構(gòu)中利用磁性彈簧和磁性緩沖器來抑制急剎車、急劇減速時(shí)給患者帶來的不適感、改善乘車感覺的救護(hù)車用防振架。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案1是一種救護(hù)車用防振架，其特點(diǎn)是，具有擺動自如地安裝在地板上的下部框架和通過聯(lián)桿機(jī)構(gòu)而上下動作自如地安裝在該下部框架上的上部框架，通過相斥磁極相面對的磁性彈簧來抑制上下振動，同時(shí)通過向前方的加速度輸入將前部一側(cè)向上舉。
技術(shù)方案2的特點(diǎn)是，通過上述下部框架在瞬間旋轉(zhuǎn)中心周圍的重力單擺運(yùn)動來抑制沿前后方向輸入的加速度。
以下是對附圖的簡單說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的救護(hù)車用防振架的示意側(cè)視圖。
圖2是表示圖1的防振架上載放睡有傷病員的擔(dān)架時(shí)各部動作的示意側(cè)視圖。
圖3是在圖2的防振架上施加急剎車引起的加速度時(shí)的示意側(cè)視圖。
圖4是表示正常行駛時(shí)和急劇減速時(shí)加速度在防振架行進(jìn)方向的分量與重力加速度在防振架行進(jìn)方向的分量的關(guān)系的模式圖。
圖5是表示圖2的防振架的初始傾斜角度的示意側(cè)視圖。
圖6的曲線圖表示設(shè)在圖1的防振架上的各種彈簧的彈力和變位之間的關(guān)系。
圖7是表示圖1的防振架在越過凸起物時(shí)上部框架的動作的示意側(cè)視圖。
圖8的曲線圖表示實(shí)際行駛時(shí)地板上的加速度對于前后方向振動的PSD(功率譜密度)和擔(dān)架上的人腰部的加速度傳遞率。
圖9的曲線圖表示實(shí)際行駛時(shí)地板上的加速度對于上下方向振動的PSD和擔(dān)架上的人腰部的加速度傳遞率。
圖10是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的救護(hù)車用防振架的分解立體圖。
圖11是正常行駛時(shí)圖10的防振架的示意圖，(a)是下部框架的側(cè)視圖，(b)是設(shè)在下部框架前部的螺旋彈簧的俯視圖。
圖12是急劇減速時(shí)圖10的防振架的示意圖，(a)是下部框架的側(cè)視圖，(b)是設(shè)在下部框架前部的螺旋彈簧的俯視圖。
以下結(jié)合


本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的救護(hù)車用防振架A，具有前后方向擺動自如地安裝在地板上的一體結(jié)構(gòu)的下部框架2a、2b、上下動作自如地安裝在下部框架2a、2b上的上部框架4以及前后方向滑動自如地安裝在上部框架4上的頂板6。
在各下部框架2a、2b各自的下側(cè)面分別固定著鋁等導(dǎo)體8a、8b，導(dǎo)體8a、8b通過桿12a、12b而擺動自如地安裝在豎設(shè)于地板上的支承板10a、10b上。在各導(dǎo)體8a、8b的兩側(cè)，永久磁鐵14a、14b隔開規(guī)定距離固定在地板上。
另外，上部框架4通過X聯(lián)桿16a、16b以及菱形桿18a、18b而與下部框架2連接。
各X聯(lián)桿16a、16b由一端與上部及下部框架4、2樞接的2根長桿20、22和一端與長桿20、22另一端樞接的2根短桿24、26構(gòu)成，長桿20、22的中間部相互樞接，而短桿24、26的另一端與豎設(shè)在上部及下部框架4、2上的支承構(gòu)件28、30樞接。
另外，各菱形桿18a、18b由2根一組樞接成大致“く”字形后前后對稱設(shè)置的4根桿32、34、36、38構(gòu)成，桿32、36的上端與上部框架4樞接，桿34、38的下端與下部框架2a、2b樞接。而且，在大致樞接成く字形桿32、34及桿36、38的樞接部掛著螺旋彈簧40，產(chǎn)生上部框架4的上推力。
在下部框架2a、2b的寬度方向中央部固定有永久磁鐵42、44，相斥(相同)磁極面對永久磁鐵42、44的永久磁鐵46、48固定在上部框架4上，通過相互面對的永久磁鐵42和46或444和48的相斥力產(chǎn)生上部框架4的上推力。另外，位于頭部一側(cè)的下部框架2a的一端通過減震器52及螺旋彈簧54而與豎設(shè)在地板上的支承構(gòu)件50連接。
另外，頂板6通過滑塊56a、56b而前后方向滑動自如地安裝在上部框架4上，在頂板6的頭部一側(cè)及足部一側(cè)的下側(cè)面各固定兩個(gè)凸出部58a、58b，另一方面，固定在上部框架4的上側(cè)面的凸出部60設(shè)置在前述兩個(gè)凸出部58a、58b的中間，在上部框架4的凸出部60與頂板6的凸出部58a、58b之間分別夾裝螺旋彈簧62a、62b和橡膠緩沖器(未圖示)，以將頂板保持在上部框架4的規(guī)定位置上。
在上述結(jié)構(gòu)中，在上部及下部框架4、2和安裝在頂板6上的構(gòu)件中，永久磁鐵42、44、45、48、減震器52、螺旋彈簧54等設(shè)在防振架A的寬度方向中央部，其他構(gòu)件設(shè)在防振架A的兩側(cè)，但在圖1中只示出了一側(cè)。
以下說明上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明救護(hù)車用防振架A的作用。
首先，如圖2所示，設(shè)傷病員、擔(dān)架、救護(hù)車用防振架A的重量分別為m0、m1、m2，設(shè)在凸出部60和凸出部58a、58b之間的螺旋彈簧62a、62b的彈簧常數(shù)和橡膠緩沖器的衰減系數(shù)分別為k1、k2、C1、C2.另外，設(shè)用互相面對的兩個(gè)永久磁鐵42、46或44、48構(gòu)成的磁性彈簧的彈簧常數(shù)為k4，安裝在下部框架2a上的螺旋彈簧54的彈簧常數(shù)為k5，永久磁鐵14a、14b和用導(dǎo)體8a、8b構(gòu)成的磁性緩沖器衰減系數(shù)為C3mg，安裝在下部框架2a上的減震器52的衰減系數(shù)為C4。
在本發(fā)明的救護(hù)車用防振架A上，為了抑制急剎車或越過凸起物時(shí)人員的縱傾振動和頭足方向(前后方向)的加速度，防振機(jī)構(gòu)將頭部動作僅限制在向上方向，即，利用環(huán)繞下部框架2a、2b和地板之間的瞬間中心擺動的表觀重力單擺運(yùn)動以及與車輛行進(jìn)方向相同的重量m0+m1的平移運(yùn)動。這是在主動控制方式中，不是利用重力加速度來減輕急剎車時(shí)發(fā)生的約0.5G的加速度，而是如圖3所示，利用急剎車時(shí)的加速度反作用，將重量m0+m1的重心位置向后方移動，使后側(cè)的金屬彈簧(k3)和磁性彈簧(k4)起作用，增大防振架A的傾斜角度θ。這時(shí)，如圖4所示，急剎車時(shí)加速度在防振架行進(jìn)方向的分量等于重力加速度在防振架行進(jìn)方向的分量。其剩余部分用金屬彈簧(k1、k2)和橡膠緩沖器(C1、C2)及磁性緩沖器(C3)來衰減。
另外，如圖5所示，利用金屬彈簧(k5)和減震器(C4)形成防振架A的初始傾斜角θ0。
更具體地說，載有傷病員的擔(dān)架載放在防振架A上后，如圖5所示，上部框架4由于螺旋彈簧54和減震器52的作用保持在初始傾斜角θ0。這時(shí)，一旦由于急剎車施加譬如約0.5G的加速度，防振架A就會克服螺旋彈簧62a的彈力而以圖2所示的點(diǎn)O為瞬間旋轉(zhuǎn)中心向頭部一側(cè)(前方)擺動。接著，加速度的反作用、即螺旋彈簧62a的彈力使m0(傷病員)+m1(擔(dān)架)的重心位置向后方移動，給足部一側(cè)的菱形桿18b和磁性彈簧44、48施加大負(fù)荷，且如圖3所示，上部框架4的傾斜角度θ增大。一旦傾斜角度θ增大，則如圖4所示，急剎車引起的加速度的前方分量被重力加速度的后方分量衰減，同時(shí)重力加速度的后方分量無法減少的殘余分量被螺旋彈簧62a、62b的彈力、橡膠緩沖器的衰減力以及永久磁鐵14a、14b與導(dǎo)體8a、8b間的電磁感應(yīng)形成的衰減力衰減。
接著，利用磁性彈簧的振動性來抑制上下振動。圖6用與上下方向振動對應(yīng)的防振機(jī)構(gòu)的彈簧特性和加速度振幅0.3G的正弦波來表示勵振時(shí)各頻率上的彈簧響應(yīng)振幅。磁性彈力和變位的關(guān)系用式(3)、(4)求出，金屬彈簧和變位的關(guān)系在考慮到聯(lián)桿結(jié)構(gòu)引起的力的變換后求出。其與實(shí)測值之間的誤差在5％以內(nèi)。
如圖6和圖7所示，預(yù)先設(shè)計(jì)在平衡點(diǎn)P上的菱形桿一旦由于凸起物等引起的地板沖擊而受到壓縮，負(fù)的彈簧特性就使菱形桿進(jìn)一步被壓縮，將彈簧上防振架沿重力方向下壓。然后，在下死點(diǎn)速度接近0時(shí)(與到達(dá)凸起物頂點(diǎn)附近時(shí)對應(yīng))，由于靜態(tài)磁性彈簧和金屬彈簧的合成彈簧的正特性，開始向上方回推。
另一方面，在振動狀態(tài)下，針對菱形桿的負(fù)彈簧特性，如圖6的點(diǎn)Q所示，動態(tài)的磁性彈簧作為正特性而起作用。菱形相和動態(tài)彈性彈簧的合成特性模擬地成為k＝0的狀態(tài)，幾乎沒有共振點(diǎn)，降低傳遞率。
具體地說，振擺的頻率為，[數(shù)式1]f=12πgl----(1)]]>金屬彈簧(k5)的固有頻率設(shè)定為高于f的值。由減震器(C4)和磁性緩沖器(C3)進(jìn)行衰減，而磁性緩沖器的衰減系數(shù)近似地用下式表示，[數(shù)式2]C3mg＝pB2hAα/ρ ……(2)式中，p為磁通的個(gè)數(shù)，B為磁通密度，h為導(dǎo)體的厚度，A為磁通的面積，α為實(shí)驗(yàn)的修正系數(shù)，ρ為導(dǎo)體的電阻率。
另外，磁性彈簧的彈力為，[數(shù)式3]F=k(m)z+F0----(3)]]>以km、f0為常數(shù)，選擇與負(fù)荷重量間的平衡點(diǎn)位置上的磁鐵間距離z，就可設(shè)定任意的彈簧常數(shù)。舉一例子，磁鐵與其沖程范圍中的平衡點(diǎn)及最下端附近的磁性彈簧的力分別設(shè)定為[數(shù)式4]Fr1=4.27z+224,Fr2=-7.31z-24----(4)]]>磁性彈簧的固有頻率在設(shè)負(fù)荷重量為m時(shí)，為[數(shù)式5]f=12π(mg-F0)2m·k(m)----(5)]]>在圖6中，也示出了所用的磁性彈簧的靜態(tài)彈簧常數(shù)和動態(tài)彈簧常數(shù)的實(shí)測值。
讓體重分別為56公斤、72公斤、82公斤的3名受試人員乘坐懸架調(diào)節(jié)生硬的日本產(chǎn)A車和調(diào)節(jié)柔軟的進(jìn)口B車作實(shí)際行駛試驗(yàn)，以測量在后輪車軸上的地板(防振架支承部)及躺在擔(dān)架上的人的腰部的前后、左右、上下方向的加速度。
另外，在能再現(xiàn)與地板加速度大的A車幾乎相同的加速度的模擬車輛C車上，安裝了本發(fā)明的磁性彈簧式防振架A后在柏油路上實(shí)際行駛，并進(jìn)行加速度測量和感覺上的評價(jià)。
圖8和圖9分別表示實(shí)際行駛時(shí)地板上的加速度的PSD(Power SpectralDensity功率譜密度)和擔(dān)架上人員腰部的前后方向及上下方向的加速度傳遞率。磁性彈簧式防振架A對前后方向的振動在2Ha、對上下方向的振動在3Ha附近具有共振頻率，避開了地板各自的共振頻率0.4Hz及2Hz。
關(guān)于圖8的前后方向振動，可看到在0.3～1Hz及3Hz附近的低頻區(qū)域內(nèi)的性能改善效果，且在0.6～4Hz附近具有共振點(diǎn)的頭足部共振不易產(chǎn)生。
這里，在設(shè)V為車速、L為輪軸距長度、路面形狀分量為n次時(shí)，上下振動輪軸距的n次固有頻率為，[數(shù)式6]fWB=n×VL---(6)]]>從圖9看，在與最高時(shí)速為80公里的車速對應(yīng)的頻率分量4～8Hz處與A車、B車比較，C車的內(nèi)臟共振有所緩和。
另外，利用格里芬提出的SEAT值(Seat Effective AmplitudeTransmissibility座位有效振幅傳遞率)來評價(jià)地板面和人體腰部的振動能量，則傳統(tǒng)車顯示出145～155的值。而本發(fā)明則為135，將振動能量降低了10％左右。
用模擬車輛進(jìn)行的感覺評價(jià)結(jié)果如下。
·急剎車時(shí)的頭部下沉得到相當(dāng)程度的緩和。
·車體的振動沒有傳遞到擔(dān)架上。
·受到?jīng)_擊時(shí)，足部沒有上跳，如粘住一般。
·性能優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品。
·橫搖也有改善。
圖10表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的救護(hù)車用防振架A1，具有沿前后方向滑動自如且擺動自如地安裝在地板上的下部框架72、上下動作自如地安裝在下部框架72上的上部框架74。
下部框架72，通過設(shè)在其前部及后部的多個(gè)滑塊76、…、76而前后方向滑動自如地安裝在地板上，同時(shí)通過多根桿78、80而擺動自如地安裝在滑塊76、…、76上。桿78的下端與下部框架72樞接，其上端與豎設(shè)在滑塊76上部的支承板82樞接。另一方面，桿80的上端與下部框架72樞接，其下端與豎設(shè)在滑塊76上部的支承板84樞接。
另外，上部框架通過呈“y”字形聯(lián)桿及“く”字形聯(lián)桿而上下動作自如地與下部框架72連接。
“y”字形聯(lián)桿分別由長桿86和短桿88構(gòu)成，長桿86的與上部框架74樞接，其下端則與另一桿90的下端樞接，桿90的上端與固定在下部框架72上側(cè)面的托架92樞接。另一方面，短桿88的上與長桿86的中間部樞接，其下端與下部框架72樞接。另外，位于下部框架72兩側(cè)的2根長桿86的下端及2根短桿88的分別用桿94、96與之連接，利用固定在桿94、96上的多個(gè)螺旋彈簧(未圖示)產(chǎn)生上部框架74的上推力。
另一方面，“く”字形聯(lián)桿由相互樞接的2根桿98、100構(gòu)成，桿98的與上部框架74樞接，同時(shí)桿100的下端與下部框架72樞接。另外，桿98、100的樞接部和構(gòu)成“y”字形的長桿86及短桿88的樞接部用桿102連接，“y”字形聯(lián)桿與“く”字形聯(lián)桿相互連接而使上部框架74上下動作。
在下部框架72的前部(頭部一側(cè))及后部(足部一側(cè))開設(shè)有矩形開口104、106，固定在地板上的凸出部108及永久磁鐵110、112分別穿過矩形開口104、106伸出。在凸出部108的前方及后方夾裝有多個(gè)螺旋彈簧114、116，而在永久磁鐵110、112的前方及后方，相斥(相同)磁極相面對的永久磁鐵118、120在以規(guī)定距離隔開的狀態(tài)下固定在下部框架72上，以衰減下部框架72的前后動作。
另外，在下部框架72的中央部，開設(shè)有左右二個(gè)矩形開口122、124，固定在地板上的永久磁鐵126、128分別穿過矩形開口122、124而伸出。在永久磁鐵126、128之間夾裝著固定在下部框架72上的鋁等導(dǎo)體130，利用電磁感應(yīng)來衰減下部框架72的前后動作。
還有，在導(dǎo)體130的前方及后方的下部框架72上，安裝著1個(gè)永久磁鐵132和2個(gè)永久磁鐵134、136，這些永久磁鐵132、134、136與相斥(相同)磁極相面對的永久磁鐵138、140、142隔著規(guī)定距離安裝在上部框架74上，通過相面對的2個(gè)永久磁鐵構(gòu)成磁性彈簧來衰減上部框架74的上下動作。另外，永久磁鐵134、136、140、142如圖10所示，分別傾斜地安裝在下部框架72及上部框架74上。
另外，在下部框架72的中央部兩側(cè)設(shè)有上端與下部框架72樞接、下端與地板樞接的減震器144。
不過，在圖10的實(shí)施形態(tài)2的救護(hù)車用防振架A1上，載放傷病員的擔(dān)架擺在上部框架74上。
以下結(jié)合圖11和圖12說明上述結(jié)構(gòu)的防振架A1的作用。
當(dāng)載放傷病員的擔(dān)架擺放在防振架A1上時(shí)，如圖11(a)所示，下部框架72被螺旋彈簧114、116、永久磁鐵110、112、118、120、減震器144等保持在規(guī)定的位置。這時(shí)，一旦因急剎車而輸入加速度，下部框架72就克服螺旋彈簧116的彈力或永久磁鐵110、118的相斥力而環(huán)繞瞬間旋轉(zhuǎn)中心向頭部一側(cè)(前方)擺動。
這時(shí)，桿78的上端及下端分別與滑塊76及下部框架72樞接，而桿80則相反，其上端及下端與下部框架72及滑塊76樞接，故下部框架72的頭部一側(cè)被上舉，而足部一側(cè)下降。結(jié)果，急剎車導(dǎo)致的加速度的前方分量被重力加速度的后方分量所衰減，而重力加速度的后方分量未能減少的殘余分量則由螺旋彈簧114、116的彈力、永久磁鐵110、118的相斥力、永久磁鐵126、128和導(dǎo)體130間的電磁感應(yīng)所形成的衰減力衰減。
另外，在圖10的防振架A1上，不一定要設(shè)置連接“y”字形聯(lián)桿和“く”字形聯(lián)桿的桿102，而不設(shè)桿102時(shí)，“y”字形聯(lián)桿和“く”字形聯(lián)桿獨(dú)立動作。在這種場合，一旦急剎車引起加速度輸入，上部框架74的傾斜角度及重力加速度的后方分量就更大，可以有效地衰減急剎車引起的加速度的前方分量。
本發(fā)明具有上述結(jié)構(gòu)，故具有以下效果。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案1時(shí)，是通過相斥磁極相面對的磁性彈簧來抑制上下振動，同時(shí)通過急劇減速等引起的向前方的加速度輸入來將前部一側(cè)向上舉，故加速度在防振架前進(jìn)方向的分量比重力加速度在防振架前進(jìn)方向的分量小，可以改善防振架的舒適感。
采用技術(shù)方案2時(shí)，由于通過下部框架環(huán)繞瞬間旋轉(zhuǎn)中心的重力單擺運(yùn)動來抑制沿前后方向輸入的加速度，故可通過簡單的結(jié)構(gòu)改善乘車舒適感。
權(quán)利要求
1.一種救護(hù)車用防振架，其特征在于，具有擺動自如地安裝在地板上的下部框架和通過聯(lián)桿機(jī)構(gòu)而上下動作自如地安裝在該下部框架上的上部框架，通過相斥磁極相面對的磁性彈簧來抑制上下振動，同時(shí)通過輸入向前方的加速度來將前部一側(cè)向上舉。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的救護(hù)車用防振架，其特征在于，通過所述下部框架環(huán)繞瞬間旋轉(zhuǎn)中心的重力單擺運(yùn)動來抑制沿前后方向的輸入加速度。
全文摘要
一種救護(hù)車用防振架,具有擺動自如地安裝在地板上的下部框架和通過聯(lián)桿機(jī)構(gòu)而上下動作自如地安裝在該下部框架上的上部框架,通過相斥磁極相面對的磁性彈簧來抑制上下振動,同時(shí)通過輸入向前方的加速度來將前部一側(cè)向上舉。本發(fā)明在防振架懸架機(jī)構(gòu)采用磁性彈簧和磁性緩沖器,用以抑制急剎車、急劇減速引起的患者不適感,可提供改善乘車舒適感的救護(hù)車用防振架。
文檔編號F16F6/00GK1251292SQ9912314
公開日2000年4月26日 申請日期1999年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月21日
發(fā)明者藤田悅則, 坂本豐, 千柄一義 申請人:株式會社三角工具加工