CN101356073A - 座椅组件调节装置和方法以及座椅 - Google Patents

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Abstract

一种具有紧致的总体尺寸且具有高传动比的座椅组件调节装置包括：电动马达(10)；蜗轮装置(11、12)，其在输入侧耦合到所述电动马达；偏心轮装置(13、14)，其在输入侧耦合到所述蜗轮装置；以及旋转元件(17)，其通过耦合构件(21、22)耦合到所述偏心轮装置(13、14)。所述耦合构件(21、22)经设计以将所述偏心轮装置的转子(13)的摆动运动转换为所述旋转元件(17)的旋转运动。

Description

座椅组件调节装置和方法以及座椅
技术领域
本发明涉及一种座椅组件调节装置、一种具有所述装置的座椅，和一种调节座椅组件的方法。明确地说，本发明涉及一种经设计以调节缆索控制的座椅组件调节装置以及一种相应的座椅。
背景技术
目前，许多座椅具有通过电驱动构件调节的一个可调节座椅组件或若干个可调节座椅组件。举例来说，此类调节装置用于调节座椅的靠背、头靠、侧板等，其中调节通常借助缆索控制或波登缆索(Bowden cable)来实现。为了改进座椅舒适度，已增加此类可调节座椅组件的数目。随着座椅中集成的电气功能的数目增加，这些座椅组件所需的调节装置的数目通常也增加。然而，由于调节装置可用的总安装空间有限，所以可调节座椅组件的增加导致需要具有紧致的总体尺寸的调节装置。
发明内容
本发明的一目的是提供一种改进的座椅组件调节装置。明确地说，本发明的一目的是提供一种具有较小总体尺寸的座椅组件调节装置。本发明的另一目的是提供同时具有高传动比的此种座椅组件调节装置。
本发明的另一目的是提供一种具有可调节座椅组件的改进的座椅。明确地说，本发明的一目的是提供带有具有较小总体尺寸的座椅组件调节装置的此种座椅。
本发明的又一目的是提供一种调节座椅组件的改进的方法。明确地说，一目的是提供使得座椅组件调节装置所需的安装空间相对较小且/或座椅组件调节装置的传动比相对较高的此种方法。
根据本发明，这些目的通过根据权利要求1所述的座椅组件调节装置、根据权利要求13所述的座椅和根据权利要求16所述的调节座椅组件的方法来实现。附属权利要求界定本发明的有利或优选实施例。
根据本发明的座椅组件调节装置包括旋转驱动构件、蜗轮装置、偏心轮装置和用于耦合到牵引元件的旋转元件，其中所述蜗轮装置在输入侧耦合到旋转驱动构件并在输出侧耦合到偏心轮装置，且其中所述偏心轮装置在输出侧通过耦合构件进一步耦合到旋转元件，其中所述耦合构件经设计以将偏心轮装置的运动转换为旋转元件的旋转运动。牵引元件耦合到旋转元件。依靠此设计，实现具有紧致的总体尺寸的座椅组件调节装置，此外，其可具有高传动比。此外，根据本发明的座椅组件调节装置实现自锁。
在一实施例中，牵引元件是柔性牵引元件，使得牵引元件的调节可通过将牵引元件缠绕到旋转元件上或从旋转元件处解开牵引元件来实现。
在座椅组件调节装置的优选实施例中，蜗轮装置包括耦合到旋转驱动构件的蜗杆以及可旋转支撑的蜗轮，且偏心轮装置包括具有内部齿轮装置(internal gearing)的旋转固定环形齿轮以及转子，所述转子可旋转地设置在环形齿轮中并与环形齿轮相啮合。在所述情况下，在蜗轮上提供偏心轮，其经设计以沿着环形齿轮的内部齿轮装置而滚动转子。座椅组件调节装置的这种设计依靠其模块化设计而允许容易修改传动比。明确地说，可通过适当选择蜗杆、蜗轮、环形齿轮和转子的齿数来实现相对较高的传动比。
在先前描述的实施例中，蜗轮装置优选地具有15到25范围内的传动比，且偏心轮装置具有10到20范围内的传动比。此外优选地，蜗杆的齿数为1或2，且蜗轮的齿数采取15到50范围内的值。此外优选地，转子的齿数采取20到40范围内的值。另外优选地，环形齿轮的内部齿轮装置的齿数比转子的齿数高1到3个。依靠如此选择齿数，实现与高啮合度(engagement fator)组合的高传动比。
旋转驱动构件优选地包括电动马达。以此方式，实现座椅组件调节构件的容易的可控性。然而，也可设想手动致动，在此情况下，旋转驱动构件可包括手轮或类似物。
耦合构件优选地包括提供在偏心轮装置上的第一耦合元件以及提供在旋转元件上的第二耦合元件。明确地说，第一耦合元件可包括多个销，且第二耦合元件可包括多个凹口，其中所述销和凹口成配对啮合。或者，第一耦合元件可包括多个凹口，且第二耦合元件可包括多个销，其中所述销和凹口成配对啮合。倘若偏心轮装置包括转子和环形齿轮，那么第一耦合元件可提供在转子上，其中将销的直径选择为比与所述销啮合的凹口的直径小环形齿轮与转子的节径的差。在所述情况下，凹口和销每一者具有圆柱形外周边。销和相应的凹口通过简单的机械元件实现了耦合构件。
在一实施例中，蜗杆、蜗轮、转子和旋转元件设置在外壳中，藉此允许作为模块来安装座椅组件调节装置。此外，环形齿轮的一部分也可形成外壳的一部分，结果是座椅组件调节装置的设计变得更加紧致且/或所需的组件数目减少。内部齿轮装置也可提供在外壳的一部分上，使得外壳的一部分充当偏心轮装置的环形齿轮。
明确地说，柔性牵引元件可以是缆索控制或波登缆索。因而，波登缆索的线或钢索的一端优选地耦合到旋转元件。倘若座椅组件调节装置包括外壳，那么此外，此外壳可经配置使得波登缆索的鞘套可固定在外壳的一部分上。
或者，牵引元件可以是齿条，其齿轮装置与提供在旋转元件上的齿轮装置相啮合。齿条可经设计以用于直接耦合到待调节的座椅组件。或者，齿条可经配置以用于耦合到柔性牵引元件(例如，牵线)，所述柔性牵引元件在使用时又直接耦合到待调节的座椅组件。
根据本发明的座椅包含可调节座椅组件以及根据本发明的座椅组件调节装置，其中牵引元件耦合到可调节座椅组件以对其进行致动。牵引元件可直接或通过一个或一个以上另外的连接元件耦合到可调节座椅组件。给定以此方式设计的座椅，座椅组件调节装置的总体尺寸较小且因此可容易容纳在座椅上或座椅中。
可调节座椅组件可以是任何期望的座椅组件，明确地说为腰部支撑件或头靠。在所述情况下，腰部支撑件可以借助座椅组件调节装置实现腰部支撑件的高度调节和/或曲率调节的方式经设计并耦合到座椅组件调节装置。类似地，头靠可以借助座椅组件调节装置实现头靠的高度调节和/或倾斜度调节的方式经设计并耦合到座椅组件调节装置。因而，在每一情况下可以依据柔性牵引元件的自由长度(即，依据柔性牵引元件被座椅组件调节装置拉紧的程度)来调节可调节座椅组件的方式设计所述可调节座椅组件。由于通过根据本发明的座椅组件调节装置可实现的高传动比，因而可实现可调节座椅组件的可靠调节。此外，座椅组件调节装置的自锁防止在负载下有意调节座椅组件。
根据本发明的调节座椅组件的方法包括以下步骤：使用根据本发明的座椅组件调节装置，依据旋转元件的旋转角度改变牵引元件的位置，以便依据旋转元件的旋转角度来调节座椅组件。在所述情况下，旋转元件的旋转角度由旋转元件的任何所期望的初始位置与旋转元件的瞬时位置之间的角度决定。通过使用根据本发明的座椅组件调节装置，实现座椅组件的可靠调节。明确地说，根据本发明的方法也可在可用安装空间较小时实施。
牵引元件优选地是柔性牵引元件，且所述改变牵引元件的位置的步骤是通过将柔性牵引元件缠绕到旋转元件上或从旋转元件处解开柔性牵引元件以便依据拉紧的程度调节座椅组件来实现。
在根据本发明的方法的情况下，座椅组件可以是头靠。因而，明确地说，根据本发明的方法可包含以下步骤：在每一情况下依据牵引元件的位置和/或依据柔性牵引元件的拉紧程度来调节头靠的高度和/或调节头靠的倾斜度。因此，借助根据本发明的方法，可依据头靠的各种自由度来调节所述头靠。
在根据本发明的方法的情况下，座椅组件还可以是腰部支撑件。因而，明确地说，根据本发明的方法可包含以下步骤：在每一情况下依据牵引元件的位置和/或依据柔性牵引元件的拉紧程度来调节腰部支撑件的高度和/或调节腰部支撑件的曲率。因此，借助根据本发明的方法，可依据腰部支撑件的各种自由度来调节所述腰部支撑件。
根据本发明的座椅组件调节装置和相应的方法可用于许多不同的座椅。明确地说，根据本发明的座椅组件调节装置和相应的方法用于车辆座椅，其中根据本发明的座椅组件调节装置的紧致的总体尺寸使得能够将其容易地容纳在车辆座椅中或车辆座椅上。
根据本发明的座椅可以是具有可调节座椅组件的任何类型的座椅，明确地说为车辆座椅或一件办公室家具。本发明的预期应用领域相对较广。
附图说明
现在下文中参看附图详细描述优选实施例。
图1是根据本发明的座椅组件调节装置的第一实施例的图解横截面图。
图2是根据本发明的座椅组件调节装置的第二实施例的透视分解图。
图3是图2中说明的座椅组件调节装置从不同视角的透视分解图。
图4是图2中说明的座椅组件调节装置的横截面图。
图5是图2中说明的座椅组件调节装置处于组装状态的透视图。
具体实施方式
首先，参看图1描述根据本发明的座椅组件调节装置的第一实施例的构造和操作。座椅组件调节装置包括彼此耦合的蜗轮装置与偏心轮装置的组合，其中偏心轮装置又类似地耦合到可旋转支撑的索轮或辊17。
蜗轮装置包括蜗杆11和蜗轮12，且偏心轮装置包括具有内部齿轮装置的环形齿轮14以及具有外部齿轮装置的转子13，其中转子13与环形齿轮14相啮合。蜗杆11由电动马达(图1中未展示)驱动。在蜗轮12上提供偏心轮16，其描述当蜗轮装置由电动马达驱动时以半径h进行的旋转运动。半径h选择为等于环形齿轮14的内部齿轮装置的几何半径与转子13的外部齿轮装置的几何半径的差，h＝(z4-z3)×m/s，其中m是环形齿轮14的内部齿轮装置和/或转子13的外部齿轮装置的模数。偏心轮16的一部分设置在转子13的中央凹口中。当偏心轮16执行其旋转运动时，转子13在环形齿轮14上在内部滚动。在所述情况下，转子13执行摆动运动，藉此其围绕其轴旋转且同时沿着环形齿轮14的内周边移动。
蜗轮装置阶的传动比|S由蜗杆的齿数z1和蜗轮的齿数z2决定，并表示为|S＝z2/z1。偏心轮装置的传动比|E由转子的齿数z3和环形齿轮的齿数z4决定，并表示为|E＝z3/(z4-z3)。蜗轮装置与偏心轮装置的组合的总传动比|G表示为|G＝|s×|E。在有利实施例中，1≤z1≤3，15≤z2≤25，20≤z3≤40，同时z4-z3＝2。因此，在z1＝1，z2＝15，z3＝24且z4＝26的有利实施例中，|S＝15且|E＝12。在替代实施例中，1≤z4-z3≤3。依靠蜗轮装置阶与偏心轮装置阶的这种组合，可实现高传动比。传输较大力的偏心轮装置阶还具有较高的啮合度。
为了将转子13的摆动运动转换为索轮17的纯旋转运动，座椅组件调节装置包括耦合构件，在图1的实施例中，所述耦合构件包括提供在转子13上的多个销22′和提供在索轮17上的相等数目的凹口21′，其中每一销22′的至少一部分设置在相应的凹口21′内部。销22′和凹口21′具有圆柱形外周边。在所述情况下，每一凹口22′的半径D比每一销21′的半径d大环形齿轮与转子的节径的差，D＝d+2×h。当转子13执行摆动运动时，销21′以每一销21′的边缘接触相应凹口22′的边缘的方式沿着相应凹口22′的边缘移动。因此，转子13的摆动运动转换为索轮17的纯旋转运动。蜗轮装置12与索轮17的角速度的比率等于偏心轮装置阶的传动比|E。如果电动马达以恒定的旋转速度驱动蜗杆11，那么明确地说，索轮17也以恒定的角速度围绕其轴旋转。
柔性牵引元件45的一端耦合到索轮。柔性牵引元件45经设计以用于耦合到可调节座椅组件(例如，头靠或腰部支撑件)。柔性牵引元件45明确地说可以是波登缆索，其中波登缆索的线缆的一端紧扣到索轮17。波登缆索的封盖或鞘套支撑在调节装置的外壳(图1中未展示)上。当索轮17旋转时，依据其旋转方向，波登缆索的线缆的一部分被缠绕到索轮17上或从索轮17处解开所述部分。
在包含根据本发明的座椅组件调节装置的座椅的情况下，柔性牵引元件45此外通常在不耦合到索轮17的另一端附近耦合到可调节座椅组件(例如，头靠或腰部支撑件)。可调节座椅组件经设计以依据柔性牵引元件45的拉紧程度来调节，使得在使用中，通过将柔性牵引元件45缠绕到索轮上或从索轮处解开柔性牵引元件45来实现可调节座椅组件的调节。
虽然用于将转子13的摆动运动转换为索轮17的旋转运动的耦合构件在本情况下通过提供在转子13上的销22′和提供在索轮17上的凹口21′而实现，但此设计的许多修改是可能的，如参看图2-5针对根据本发明的座椅组件调节装置的第二实施例所阐释。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，转子13与索轮17的耦合是借助提供在转子13上的凹口21并借助提供在索轮17上的销22来实现。除了耦合构件的这种经修改的设计外，座椅组件调节装置的主要组件(明确地说，蜗杆11、蜗轮12、转子13、环形齿轮14、索轮17和柔性牵引元件45)以及其操作效果和模式与第一实施例相同。
除了用于接纳销22的凹口21外，转子13还包括中央凹口，用于接纳提供在蜗轮12上的偏心轮16的至少一部分的轴承34设置在所述中央凹口中。当蜗轮12旋转时，通过此配置将转子13设定为摆动运动，如上所述。转子13的摆动运动由凹口21和销22转换为索轮17的纯旋转运动，同样如上所述。在图4的横截面图中尤其清楚地展示由凹口21和销22形成的用于将转子13耦合到索轮17的耦合构件的基本操作模式。
如从图2和3的透视分解图中了解，蜗杆11、蜗轮12、转子13和索轮17容纳在包括第一到第三外壳部分31a-31c的外壳中。电动马达10通过螺钉32或任何其它所期望的紧扣元件紧扣到第三外壳部分31c，其中提供轴承33用于电动马达的轴。如从图2、3和5中了解，环形齿轮14是以环形齿轮14的外部部分充当外壳31的一部分的方式来设计。此外，环形齿轮构造成与第三外壳部分31c成一体式。
索轮17借助轴承34而可旋转地支撑在第一外壳部分31a上。如从图2最佳可见，第一外壳部分具有呈刻度盘形状的凹槽43的形式的凹口，提供在索轮17上的突起42与所述凹口啮合。凹槽43和突起42允许界定索轮17可旋转经过的有限的角度范围。依靠适当地设计凹槽43，明确地说通过改变其长度，可容易地设定索轮17可旋转经过的角度范围。
沿着索轮17的周边提供凹口18，其经设计以在使用中接纳耦合到索轮17的柔性牵引元件的拉紧部分，例如波登缆索的线缆。部分41一体式地形成在外壳31a上，所述部分41用于固定波登缆索的鞘套。如上文已提及，当座椅组件调节装置在座椅中使用时，通常波登缆索的一端耦合到座椅组件调节装置，另一端耦合到可调节座椅组件。可调节座椅组件经设计以依据波登缆索的线缆的自由长度(即，依据柔性牵引元件的拉紧程度)来调节。因此，通过座椅组件调节装置的致动，可缠绕或解开波登缆索的线缆且可调节所述可调节座椅组件。
可调节座椅组件的典型实例是例如用于车辆座椅中的腰部支撑件和头靠。在所述情况下，根据本发明的座椅组件调节装置可用于(例如)调节腰部支撑件的高度或曲率，或调节头靠的高度或倾斜度。然而，座椅组件调节装置的应用领域不限于此，而是包含具有任何期望的可调节组件的座椅。
对上文提出的实施例的若干修改是可能的。虽然在上文提出的实施例中，凹口21和/或21′提供在转子13上或索轮17上，且销22和/或22′提供在各自另一元件上，但举例来说，也可能将第一数目的销和第二数目的凹口提供在转子13上并与旋转圆盘上的第一数目的凹口和第二数目的销成配对啮合。
在图2-5中说明的第二实施例中，销21和相应凹口22的数目等于6。然而，此数目容易改变。在有利实施例中，销和相应凹口的数目在每一情况下大于或等于4。
此外，所有销的直径不需要相同，且所有凹口的直径不需要相同。事实上，所述直径可改变，只要对于包括销和相应凹口的每一配对，维持销与凹口的直径之间的先前所描述的关系即可。
还可容易地修改参看图2-5描述的外壳的设计。虽然在此实施例中，环形齿轮14构造成与第三外壳部分31c成一体式且以环形齿轮的外部部分形成外壳31的一部分的方式来设计，但或者环形齿轮14可与外壳分离而提供并配合在外壳内部。外壳也可能由少于三个部分组成。举例来说，第一和第三外壳部分31a、31c也可能为一体式设计。
虽然在先前实施例中，牵引元件是柔性牵引元件(明确地说，波登缆索)，但或者牵引元件可以是刚性体(明确地说，齿条)。在齿条的情况下，在旋转元件上提供齿轮装置，其与齿条的齿轮装置相啮合。当旋转元件旋转时，齿条以平移方式移位，即齿条的位置改变。当在使用中，齿条可直接耦合到待调节的座椅组件。或者，可将牵线紧扣到齿条并紧扣到待调节的座椅组件以便将这些元件耦合。
如图5所揭示，根据本发明的具有电动马达10和容纳在外壳31中的蜗轮装置、偏心轮装置以及索轮的座椅组件调节装置具有紧致的总体尺寸。此外，依靠蜗轮装置与偏心轮装置的组合，可实现高传动比。

Claims (21)

1.一种座椅组件调节装置，其包括
旋转驱动构件(10)，
蜗轮装置(11、12)，其在输入侧耦合到所述旋转驱动构件(10)，
偏心轮装置(13、14)，其在输入侧耦合到所述蜗轮装置(11、12)，
可旋转支撑的旋转元件(17)，其在输入侧通过耦合构件(21、22；21′、22′)耦合到所述偏心轮装置，其中所述耦合构件(21、22；21′、22′)经设计以将所述偏心轮装置(13、14)的运动转换为所述旋转元件(17)的旋转运动，其中所述旋转元件(17)经设计以用于耦合到牵引元件(45)，以通过根据所述旋转元件(17)的所述旋转运动调节所述牵引元件(45)而调节将耦合到所述牵引元件(45)的座椅组件。
2.根据权利要求1所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述牵引元件是柔性牵引元件(45)。
3.根据权利要求1或2所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述耦合构件包括提供在所述偏心轮装置上的第一耦合元件(21；22′)以及提供在所述旋转元件(17)上的第二耦合元件(22；21′)。
4.根据权利要求3所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述第一耦合元件包括多个销(22′)且所述第二耦合元件包括多个凹口(21′)，其中所述销(22′)和所述凹口(21′)成配对啮合。
5.根据权利要求3或4所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述第一耦合元件包括多个凹口(21)且所述第二耦合元件包括多个销(22)，其中所述销(22)和所述凹口(21)成配对啮合。
6.根据权利要求3-5中任一权利要求所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述蜗轮装置包括耦合到所述旋转驱动构件(10)的蜗杆(11)以及可旋转支撑的蜗轮(12)，且所述偏心轮装置包括具有内部齿轮装置(15)的旋转固定环形齿轮(14)以及转子(13)，所述转子(13)可旋转地设置在所述环形齿轮中并与所述环形齿轮(14)相啮合，
其中在所述蜗轮(12)上提供偏心轮(16)，所述偏心轮(16)经设计以沿着所述环形齿轮(14)的所述内部齿轮装置(15)滚动所述转子(13)。
7.根据权利要求6所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述第一耦合元件提供在所述转子(13)上。
8.根据权利要求7所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
销(22；22′)的直径(d)比与所述销(22；22′)啮合的凹口(21；21′)的直径(D)小所述环形齿轮(14)与所述转子(13)的节径的差。
9.根据权利要求6-8中任一权利要求所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述蜗杆(11)、所述蜗轮(12)、所述转子(13)和所述旋转元件(17)设置在外壳(31)中。
10.根据权利要求9所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述环形齿轮(14)的一部分形成所述外壳(31)的一部分。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述牵引元件是波登缆索。
12.根据权利要求11以及权利要求9或10中任一权利要求所述的座椅组件调节装置，
其特征在于
所述波登缆索的鞘套配合在所述外壳(31)的一部分(41)上。
13.一种座椅，其包括
可调节座椅组件，以及
根据权利要求1-12中任一权利要求所述的座椅组件调节装置，其中所述牵引元件(45)耦合到所述可调节座椅组件以对其进行调节。
14.根据权利要求13所述的座椅，
其特征在于
所述可调节座椅组件是腰部支撑件。
15.根据权利要求13所述的座椅，
其特征在于
所述可调节座椅组件是头靠。
16.一种调节座椅组件的方法，其包括以下步骤：借助根据权利要求1-12中任一权利要求所述的座椅组件调节装置，依据所述座椅组件调节装置的所述旋转元件(17)的旋转角度改变耦合到所述座椅组件的牵引元件(45)的位置，以便依据所述座椅组件调节装置的所述旋转元件(17)的所述旋转角度来调节所述座椅组件。
17.根据权利要求16所述的方法，
其特征在于
所述牵引元件是柔性牵引元件(45)，且
所述改变所述牵引元件(45)的所述位置的步骤包括缠绕或解开所述牵引元件(45)以便依据所述座椅组件调节装置的所述旋转元件(17)上所述牵引元件(45)的拉紧程度来调节所述座椅组件。
18.根据权利要求16或17所述的方法，
其特征在于
所述座椅组件是头靠。
19.根据权利要求16或17所述的方法，
其特征在于
所述座椅组件是腰部支撑件。
20.根据权利要求19所述的方法，
其特征在于
依据所述牵引元件(45)的所述位置改变所述腰部支撑件的高度的步骤。
21.根据权利要求19所述的方法，
其特征在于
依据所述牵引元件(45)的所述位置改变所述腰部支撑件的曲率的步骤。
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