CN102305235A - 齿轮齿轨转轴总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮齿轨转轴总成，包括：齿轨，其包括齿轨面和垂直于齿轨面延伸的两个侧壁，齿轨面包括相互平行的第一结构面和第二结构面以及连接在两者之间的斜面，所述两个侧壁中的一个沿其长度设有第一齿形结构；可滑动地装配到齿轨的齿轮组件；该齿轮组件包括齿轮壳体和安装在齿轮壳体内的齿轮组和弹簧；所述第二结构面比所述第一结构面更靠近所述齿轮组件，所述弹簧设置在所述齿轮组与齿轮壳体之间，所述齿轮组与所述第一齿形结构和所述齿轮壳体啮合配合，以使所述齿轮组件沿齿轨滑动，当齿轮组件在第一结构面上向着第二结构面的方向滑动时只能进行单向滑动。本发明齿轮齿轨转轴总成可用于汽车副仪表板扶手总成的翻转或座椅扶手的翻转。

Description

齿轮齿轨转轴总成

技术领域

本发明涉及汽车副仪表板扶手或座椅扶手翻转装置，更具体地，涉及一种齿轮齿轨转轴总成。

背景技术

汽车副仪表板根据不同配置的需求，会安装扶手总成零件，为驾驶者或者乘员提供一个手肘舒适的摆放位置。同时多数扶手总成具有翻转开启的功能，在副仪表板内部还会设计一个储物空间，扶手总成就相当于一个储物箱盖。通常情况下，扶手只在关闭状态下，提供乘员手肘的支撑功能，开启后就无法支撑受力了，这样扶手总成位置固定，不能满足尽可能多的乘员的人体体型或需求。

随着客户需求的不断提高，一些OEM推出了一种能够在翻转过程中调节固定位置的扶手总成。这些扶手零件采用了棘齿转轴机构(如图1所示)或者棘轮转轴机构(如图2所示)来实现机械运动功能。上述两种转轴机构的具体机械运动说明如下：设计有这些棘齿、棘轮机构的扶手总成在翻转到某特定角度之前(比如45度)，可以使扶手在3-4个或者更多的角度位置停止固定，在这些位置扶手只能做翻转打开的运动，而不能再回转关闭运动，如此扶手总成就可以在高度方向提供给乘员可调节的，不同的搁手位置。如想不使用扶手，关闭扶手总成，只要将扶手总成翻转超过45度或者那个特定角度，扶手总成即可以回转到关闭位置，这时关闭过程中不会再有之前打开扶手过程中出现的不能关闭的状态位置情况出现。这一系列的运动过程不需要其他开关机构，只需要翻转扶手即可。

这两种转轴机构所需要的零件数量较多，多为金属零件，成本较高，且有机械传动的声音。出于对制造技术、成本、机械运动原理的追求，需要能有一种新的转轴机构能代替上述棘齿、棘轮转轴机构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种齿轮齿轨转轴总成，代替棘齿、棘轮转轴总成，既可以实现所需要的运动功能，又能简化产品零件，降低成本。

本发明的一种齿轮齿轨转轴总成，包括：齿轨，其包括齿轨面和垂直于所述齿轨面延伸的两个侧壁，所述齿轨面包括相互平行的第一结构面和第二结构面以及连接在两者之间的斜面，所述两个侧壁中的一个沿其长度设有第一齿形结构；可滑动地装配到所述齿轨的齿轮组件；该齿轮组件包括齿轮壳体和安装在所述齿轮壳体内的齿轮组和弹簧；所述第二结构面比所述第一结构面更靠近所述齿轮组件，所述弹簧设置在所述齿轮组与所述齿轮壳体之间，所述齿轮组与所述第一齿形结构和所述齿轮壳体啮合配合，以使所述齿轮组件沿所述齿轨滑动，当所述齿轮组件在所述第一结构面上向着所述第二结构面的方向滑动时只能进行单向滑动。

所述齿轨呈圆弧状。

所述第一齿形结构设置在所述齿轨远离圆心的侧壁上。

所述齿轮组包括同轴的第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿形结构啮合配合，所述第二齿轮和第三齿轮与所述齿轮壳体啮合配合。

所述齿轮组在位于所述第一齿轮的一端设有与所述齿轨的齿轨面匹配的导向斜面。

所述齿轮组在位于所述第三齿轮的一端设有与所述弹簧匹配的沉孔。

所述齿轮组包括设置在所述第二齿轮和第三齿轮之间的环形凹槽。

所述第二齿轮靠近所述第一齿轮的一侧设有一与所述第二齿轮的齿顶重合的面。

所述齿轮壳体的底部设有用于装配并固定所述弹簧的定位销。

所述齿轮壳体的侧壁设有用于与所述第二齿轮和第三齿轮啮合配合的第二齿形结构。

所述齿轮壳体的侧壁设有位于所述第二齿形结构下方以与所述齿轮组的环形凹槽匹配的卡勾结构。

在与所述第二齿形结构位置相对的所述齿轮壳体的侧壁的另一端设有筋结构。

所述齿轮壳体包括使其可滑动地装配到所述齿轨的装配滑动结构。

采用本发明的技术方案相比较于现有的具有类似功能效果的棘齿、棘轮转轴总成，可简化产品零件，降低成本，减轻零件组件的整体重量，且机械组件工作中可以消除异响。

附图说明

图1是现有技术的棘齿转轴总成示意图；

图2是现有技术的棘轮转轴总成示意图；

图3是本发明的齿轮齿轨转轴总成示意图；

图4是本发明的齿轮齿轨转轴总成爆炸示意图；

图5是本发明的齿轮齿轨转轴总成的齿轨示意图；

图6a-b是本发明的齿轮齿轨转轴总成的齿轨截面示意图，分别示出了齿轨的两个不同高度的齿轨面；

图7a-b是本发明的齿轮齿轨转轴总成的齿轮组示意图；

图8a-b是本发明的齿轮齿轨转轴总成的齿轮组截面示意图；

图9a-b是本发明的齿轮齿轨转轴总成的齿轮壳体示意图；

图10是本发明的齿轮齿轨转轴总成的齿轮壳体截面示意图；

图11是本发明的齿轮齿轨转轴总成的弹簧示意图。

具体实施方式

下面根据图3至图11，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

图3和4所示的是本发明的齿轮齿轨转轴总成5，包括齿轨1和齿轮组件23，齿轮组件23包括齿轮组2，齿轮壳体3和弹簧4。

如图5-6所示，齿轨1成圆弧状，包括齿轨面和垂直于齿轨面延伸的两个侧壁。沿齿轨1圆弧长度方向上，在一个侧壁上设有一组齿形结构6，如图所示，齿形结构6设置在齿轨1的远离圆心的侧壁上。齿轨面包括两个平行的结构面7和9，其中结构面9比结构面7更靠近齿轮组件23，两者之间用斜面8连接，通过斜面8以圆角结构过渡，使之没有明显突变的结构。

如图7-8所示，齿轮组2包括三组同轴的齿轮，分别为齿轮10、11和12，齿轮组2可围绕旋转中心线17自转。在齿轮组2的一端(即位于齿轮12的一端)设有沉孔13，而在齿轮组2的另一端(即位于齿轮10的一端)设有导向斜面14，齿轮11和12之间设有环形凹槽15，在齿轮11靠近齿轮10的一侧设有一与齿轮11的齿顶重合的面16。

如图9-10所示，齿轮壳体3设有能使其装配在齿轨1上并运动的装配滑动结构18。在齿轮壳体3的内部，壳体底部设有定位销21，壳体侧壁设有齿形结构19，同时在齿形结构19的下方还设有卡勾结构20，而在与齿形结构19位置相对的壳体侧壁另一端设有筋结构22。

如图11所示，弹簧4为圆柱螺旋压缩弹簧。

齿轨1的齿形结构6与齿轮组2的齿轮10啮合，使齿轮组2能沿着齿轨1转动。齿轨1的齿轨面7、8、9与齿轮组2一端的导向斜面14匹配，使齿轮组2在沿齿轨1转动的同时，也能在齿轨面7、8、9的作用下沿齿轮组2的旋转中心线17的方向运动。齿轮组2的齿轮11和12与齿轮壳体3的齿形结构19啮合，使齿轮组2不能转动，同时使齿轮壳体3不能沿齿轨1滑动。齿轮组2的沉孔13与弹簧4匹配，起到对弹簧4施加压力的作用。齿轮组2的环形凹槽15与齿轮壳体3的卡勾结构20匹配，当两结构相互作用时，固定齿轮组2在齿轮壳体3中的位置。齿轮组2的面16在运动过程中与齿轮壳体3的齿形结构19的齿顶匹配，避免齿轮组2的齿轮11和12与齿轮壳体3的齿形结构19啮合。齿轮壳体3的装配滑动结构18，是使齿轮壳体3装配到齿轨1上并能够在其上滑动的结构。齿轮壳体3的定位销21用来装配并固定弹簧4的位置。齿轮壳体3的筋结构22与齿轮组2的齿轮11和12的齿顶匹配，随着齿轮壳体3在齿轨1上滑动，筋结构22推动齿轮11和12的齿顶，在齿轮10与齿轨1的齿形结构6作用下，齿轮组2转动。

以下说明本发明齿轮齿轨转轴总成5的各组件的装配方式及工作原理。

本发明齿轮齿轨转轴总成5的装配方式如下：

首先将弹簧4装配到齿轮壳体3的定位销21上，接着将齿轮组2放进齿轮壳体3中，确保弹簧4与齿轮组2的沉孔13匹配；然后将齿轮壳体3、弹簧4、齿轮组2作为一个整体从图4所示的齿轨1的左端(即靠近结构面9的一端)安装到齿轨1上，滑动齿轮壳体3到齿轨1的另一端(图3所示)，此位置作为扶手总成初始关闭状态位置，齿轮齿轨转轴总成5通过齿轮壳体3与扶手总成中的零件装配连接，齿轮齿轨转轴总成5通过齿轨1与副仪表板总成中的零件装配连接，装配方式即焊接，螺钉等方式，可以根据实际需求选择。

本发明齿轮齿轨转轴总成5的功能说明如下：

实现如同棘齿、棘轮转轴机构的扶手总成在翻转到一定角度，例如45度之前，可以使扶手任意角度位置停止固定，在这些位置扶手只能做翻转打开的运动，而不能再做回转关闭运动；从而实现扶手总成在高度方向可调节几个工作位置的功能。

需要关闭扶手总成时，将扶手总成翻转超过45度，扶手总成即可以连贯顺畅地回转到关闭位置，这时关闭过程中不会再有之前打开扶手过程中出现的不能关闭的状态位置情况出现。

在回转过程中，扶手总成打开角度小于45度时，关闭扶手的过程必需是连贯的动作，如果此过程中扶手又翻转开启，只要扶手开启角度在小于45度的位置，扶手就不能关闭，如需要关闭，必需再次翻转开启角度大于45度。

本发明齿轮齿轨转轴总成5的分解运动过程及工作原理说明如下：

运动过程I：开启过程，即，齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2作为整体沿齿轨1从右端开始滑动。

其工作原理：随着扶手从关闭位置开启，带动齿轮壳体3开始在齿轨1上滑动，同时齿轮壳体3的筋结构22与齿轮组2的齿轮11和12的齿顶匹配，筋结构22推动齿轮11和12，在齿轮组2的齿轮10与齿轨1的齿形结构6的啮合作用下，齿轮组2转动。这一过程，齿轮组2受到弹簧4的作用下，齿轮组2一端的导向斜面14与齿轨1的结构面7匹配接触。

运动过程II：当扶手翻转到达一个合适的位置停止，此时扶手受到自身重量或者乘员施加的回转力，扶手会回转一个较小的角度(例如大致1度)，此时扶手不能再回转，并作为扶手工作位置，即，当齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2作为整体在齿轨1的结构面7区域从右端往左端滑动时，齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2只能向齿轨1左端运动，而不能往右端运动。

其工作原理：当扶手回转一个较小角度的过程中，齿轮组2相对齿轨1静止，扶手带动齿轮壳体3沿齿轨1往回滑动，直到齿轮壳体3的齿形结构19与齿轮组2的齿轮11和12啮合，此时齿轮组2无法转动，齿轮壳体3与扶手都不能回转，这时扶手位置便作为一个工作位置，可以提供乘员搁手位置。

运动过程III：关闭扶手总成零件，将扶手翻转超过一个特定角度(45度)，扶手即可回转到初始位置，即，当齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2滑动到齿轨1的结构面9区域时，便可以向齿轨1右端滑动，直到回到初始位置。

其工作原理：扶手翻转超过45度，这个过程齿轮壳体3在齿轨1上滑动，齿轮组2在齿轮壳体3的筋结构22和齿轨1的齿形结构6的相互作用下转动。45度相对于齿轨1上的位置就是齿轨面8和9的交接点，齿轮组2在齿轨面7，8，9的作用下，在自转和沿齿轨1轨迹滑动的同时，齿轮组2沿其旋转中心线17的方向移动，移动距离等于结构面7、9之间的平行距离，齿轮组2进一步压缩弹簧4。

扶手回转，由于齿轮组2所在自身旋转中心线17方向上的位置即相对于齿轨1位置中的结构面9区域，齿轮组2的面16与齿轮壳体3的齿形结构19的齿高面接触，相互作用施加力f2。齿轮组2的齿轮11和12无法与齿轮壳体3的齿形结构19啮合，这时的齿轮组2状态随着扶手的回转，仍可以自转，齿轮壳体3也可以沿着齿轨1向右端滑动，扶手也不会出现在运动过程II出现的停止转动状态。

扶手回转的同时，齿轮组2的环形凹槽15与齿轮壳体3的卡勾结构20相互作用，在弹簧4对于齿轮组2的推力f1和齿轮壳体3对于齿轮组2的推力f2作用下，保证齿轮壳体3的卡勾结构20和齿轮组2的环形凹槽15在扶手关闭旋转过程中始终相互作用，从而保证齿轮组2即使不在结构面9的作用下，仍然可以保持齿轮组2在旋转中心线17方向上的位置。即在回转过程中，扶手开启角度在小于特定角度时(齿轮组2的导向斜面14对应齿轨1的结构面7)，齿轮组2在其旋转中心线17方向上的位置和在扶手开启角度在大于特定角度时(齿轮组2的导向斜面14对应齿轨1的结构面9)的位置一致，齿轮组2能自转，齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2作为整体便可以沿着齿轨1向右端滑动到初始位置，扶手便可以回转关闭。

运动过程IV：在回转过程中，扶手总成打开角度小于45度时，关闭扶手的过程必需是连贯的动作，如果此过程中扶手又翻转开启，只要扶手开启角度在小于45度的位置，扶手就不能关闭，如需要关闭，只要重复运动过程III，即，齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2往右端滑动的过程需要连贯，如果齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2往回滑动的过程中，当在齿轨1的结构面7区域滑动时又向左侧滑动，那齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2又只能向齿轨1左端运动，而不能往右端运动。

其工作原理：在回转过程中，扶手总成打开角度小于45度时，即在齿轨1的结构面7区域滑动时，关闭扶手的过程必需是连贯的动作，是为了保证弹簧4对于齿轮组2的推力f1和齿轮壳体3对于齿轮组2的推力f2，如果该过程中扶手又翻转开启(扶手开启角度在小于特定角度的位置)，即在齿轨1上的结构面7区域滑动时又向左侧滑动，齿轮壳体3对于齿轮组2的推力f2就会消失，齿轮壳体3的卡勾结构20和齿轮组2的环形凹槽15在扶手开启旋转过程中脱离，齿轮组2在旋装中心线17方向上的位置与运动过程I中的位置一致，即齿轮组2一端的导向斜面14与齿轨1的结构7匹配接触。这时如果再要关闭扶手，使齿轮壳体3、弹簧4和齿轮组2往右端滑动，情况就如同运动过程II一致。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。

Claims (13)

1.一种齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，包括：

齿轨(1)，其包括齿轨面和垂直于所述齿轨面延伸的两个侧壁，所述齿轨面包括相互平行的第一结构面(7)和第二结构面(9)以及连接在两者之间的斜面(8)，所述两个侧壁中的一个沿其长度设有第一齿形结构(6)；

可滑动地装配到所述齿轨(1)的齿轮组件(23)；该齿轮组件(23)包括齿轮壳体(3)和安装在所述齿轮壳体(3)内的齿轮组(2)和弹簧(4)；

所述第二结构面(9)比所述第一结构面(7)更靠近所述齿轮组件(23)，所述弹簧(4)设置在所述齿轮组(2)与所述齿轮壳体(3)之间，所述齿轮组(2)与所述第一齿形结构(6)和所述齿轮壳体(3)啮合配合，以使所述齿轮组件(23)沿所述齿轨(1)滑动，当所述齿轮组件(23)在所述第一结构面(7)上向着所述第二结构面(9)的方向滑动时只能进行单向滑动。

2.如权利要求1所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轨(1)呈圆弧状。

3.如权利要求2所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述第一齿形结构(6)设置在所述齿轨(1)远离圆心的侧壁上。

4.如权利要求1所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮组(2)包括同轴的第一齿轮(10)、第二齿轮(11)和第三齿轮(12)，所述第一齿轮(10)与所述第一齿形结构(6)啮合配合，所述第二齿轮(11)和第三齿轮(12)与所述齿轮壳体(3)啮合配合。

5.如权利要求4所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮组(2)在位于所述第一齿轮(10)的一端设有与所述齿轨(1)的齿轨面匹配的导向斜面(14)。

6.如权利要求5所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮组(2)在位于所述第三齿轮(12)的一端设有与所述弹簧(4)匹配的沉孔(13)。

7.如权利要求6所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮组(2)包括设置在所述第二齿轮(11)和第三齿轮(12)之间的环形凹槽(15)。

8.如权利要求7所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述第二齿轮(11)靠近所述第一齿轮(10)的一侧设有一与所述第二齿轮(11)的齿顶重合的面(16)。

9.如权利要求8所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮壳体(3)的底部设有用于装配并固定所述弹簧(4)的定位销(21)。

10.如权利要求9所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮壳体(3)的侧壁设有用于与所述第二齿轮(11)和第三齿轮(12)啮合配合的第二齿形结构(19)。

11.如权利要求10所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮壳体(3)的侧壁设有位于所述第二齿形结构(19)下方以与所述齿轮组(2)的环形凹槽(15)匹配的卡勾结构(20)。

12.如权利要求11所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，在与所述第二齿形结构(19)位置相对的所述齿轮壳体(3)的侧壁的另一端设有筋结构(22)。

13.如权利要求12所述的齿轮齿轨转轴总成，其特征在于，所述齿轮壳体(3)包括使其可滑动地装配到所述齿轨(1)的装配滑动结构(18)。

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