CN102481862B - 连续接合的倾斜调节器自由间隙系统以及精密切割的齿轮毂 - Google Patents

Abstract

一种用于座椅的调节装置，更具体地，一种在具有防摇摆特征和寿命增加的调节装置中的托架，以及一种由硬化钢形成外齿轮而不需要热处理的方法。

Description

连续接合的倾斜调节器自由间隙系统以及精密切割的齿轮毂

相关申请的交叉引用

本PCT专利申请要求享有提交于2009年8月12日、名称为“Continuously Engaged Recliner Freeplay System And Fine-BlankedGear Hub”的美国临时专利申请No.61/233,321的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请的一部分，并且特此通过引用纳入。

背景

本发明涉及一种用于车辆座椅的调节装置，更具体地涉及一种倾斜度调节装置(tilt adjustment device)，该倾斜度调节装置允许车辆座椅的座椅靠背相对于车辆座椅的底座移动。该倾斜度装置也称为倾斜调节机构(recline mechanism)，并通常包括内齿轮和外齿轮，所述内齿轮和外齿轮相对于彼此可移动，以提供座椅靠背相对于座椅底座的倾斜度调节。通常，内齿轮装配在外齿轮内部并且比外齿轮少至少一个齿，从而当旋转调节元件围绕一轴线驱动偏心环或托架，导致楔形部件被拉动并且被偏心地楔入在旋转轴线周围时，外齿轮围绕一轴线径向移动。通常，对于托架和楔形部件的每次旋转，外齿轮围绕所述轴线被驱动大致10度。在座椅靠背位于优选位置之后，内齿轮和外齿轮因楔形部件而被锁定以防相对运动，从而保证内齿轮和外齿轮保持啮合。

上述旋转机构常称为五门旋转式倾斜调节机构。在包括倾斜调节机构的座椅的后部座椅具有单独车门的情况下，五门旋转式倾斜调节机构非常好地用于车辆座椅。例如，五门倾斜调节机构在轿车、SUV以及微型厢式车的前排座椅上是常见的。然而，对于某些座椅位置，例如双座轿车的前排座椅，旅行车、SUV和微型厢式车的中排座椅，以及五门或掀背车的后排座椅，有时期望允许座椅靠背自由地向前枢转。例如，可能期望向下折叠座椅靠背椅，以允许快速进出，而不使用五门旋转式倾斜调节机构。通常，包括在某些情况下允许座椅靠背相对于座椅底座自由运动的这些额外特征的倾斜调节机构称为三门旋转式倾斜调节机构。三门旋转式倾斜调节机构通常包括经小改动的上述五门机构以及一个额外的锁止组件，该锁止组件接合外齿轮的外边缘上的齿轮齿。通常，锁止组件允许解除座椅靠背与五门倾斜调节机构的外齿轮的接合，以使得该座椅靠背可以独立于包含在三门倾斜调节机构中的五门倾斜调节机构而旋转。在一些实施方案中，车辆座椅靠背的自由旋转还允许通过其他元件释放轨道并且允许座椅向前移动一行程，通常为了允许易于进入车辆座椅及从车辆座椅出来。

五门倾斜调节机构的外齿轮和内齿轮以及与改进的外齿轮结合三门旋转式倾斜调节机构的锁止组件一起使用的五门调节机构的外齿轮和内齿轮通常是由低碳钢冲压出的，以允许更容易地成形齿轮。低碳钢允许更容易地成形金属，而在各种成形步骤过程中不易碎或破裂。具体地，外齿轮包括从金属板的原始平面向外延伸的毂，迫使制造商通常仅使用低碳钢用于成形外齿轮。由于低碳钢用在内齿轮和外齿轮的成形工艺中，制造商必须在一结束成形工艺就热处理齿轮。热处理工艺硬化了齿轮，由此提供增加的平均寿命以及改进的磨损特性。热处理增加了费时且费钱的额外加工步骤。大部分内齿轮和所有外齿轮由低碳钢(诸如1020、4130或4140号钢)形成的理由是：更高含碳量的更高强度钢使得它们易碎，以及在成形工艺过程中，尤其是在成形向外延伸的毂的过程中，毂的边缘会破裂或破碎在外齿轮上。因此，制造商认为在省去热处理工艺的同时由更高质量钢冲压外齿轮是不可能的。

旋转式倾斜调节机构还进一步包括托架，其将一对楔块抵靠位于内齿轮内侧的轴承。使托架旋转，从而迫使内齿轮抵靠外齿轮。内齿轮被构造为比外齿轮少一个或多个齿，以使得当内齿轮被迫与外齿轮接合以及托架旋转时，对于托架每转一圈，外齿轮被迫围绕旋转轴线大致10度。某些设计的托架虽然提供充分的楔块能力，但是允许座椅靠背非预期的摇摆，因为在轴承上的主要压力点的中心在两个楔块之间。另外，在经常使用动力倾斜度机构的座椅组件中，托架和轴承的设计会导致过早的故障。因此，直到现在，制造商还不能提供寿命提高的防摇摆托架。

发明内容

本发明涉及一种用于座椅的调节装置，更具体地，涉及一种用于座椅靠背的倾斜度调节装置。该调节装置包括一个内齿轮和一个外齿轮，所述内齿轮和所述外齿轮相对于彼此可移动，以提供座椅靠背相对于座椅框架的调节。在对座椅靠背进行优选调节后，通过使用由调节元件致动的偏心元件，所述内齿轮和所述外齿轮被锁定以防止这种相对移动。

本发明使用一种成形外齿轮的方法，该方法锻造并成形所述外齿轮。这一锻造工艺在一些点处产生凹表面以从毂的端盖向毂本身移动材料，所述端盖后来被去掉。通过如在以下详细描述中描述的方式在特定区域形成凹表面，本发明允许使用比以前可能使用的更硬的钢，并且免去了对额外的热处理步骤的需要。另外，在锻造工艺以及成形工艺中进一步冷回火材料，使得在最终形成外齿轮时，在磨损区域中靠近锻造部分的最后得到的材料具有增加的硬度。

本发明利用一具有至少三个独特特性的托架来产生防摇摆和寿命增加的托架。本发明的托架利用位于楔块之间的中点的托架突出部(tab)，所述楔块还抵靠轴承表面以提供额外的负载表面。另外，托架的内圆周表面被成形以使得它实际上是非圆形。更具体地，托架被形成为在托架突出部下方具有成形段，使得载荷没有在托架正下方被施加至外齿轮的中心毂。相反，外齿轮的毂上的载荷被转移到托架突出部的每侧并且出现在楔块下。因此，利用这两个转移接触点，防止座椅靠背发生摇摆，这种摇摆诸如由于托架而发生，其中负载被施加在托架突出部的正下方或在这两个楔块之间的中点。在内圆周表面上的第一成形表面还允许用作一个容器，额外的润滑油可以聚集在该容器中，由此提供增加的寿命。为了进一步提供防摇摆运动以及进一步提高寿命，在一些实施方案中，托架还包括与第一成形部直接相对的第二成形部。

附图说明

图1是旋转式倾斜调节机构的局部分解立体图；

图2是旋转调节元件的立体图；

图3是旋转调节元件、轴承、托架和楔块的断面侧视图；

图4是组装进轴承和旋转调节元件中的托架和楔块的立体图；

图5是组装进轴承和旋转调节元件中的托架和楔块的组装侧视图；

图6是组装进轴承和旋转调节元件中的托架和楔块的组装侧视图；

图7是组装进轴承和旋转调节元件中的托架和楔块的立体图；

图8是组装进轴承和旋转调节元件中的托架和楔块的放大侧视图，示出成形部分以及移位负载点；

图9是外齿轮的内面的立体图，示出形成的中心毂；

图10是外齿轮的后立体图，所述外齿轮被切了一半以更好地示出外齿轮的各部分的轮廓；

图11示出第一步骤：成形金属板，以具有带凹端盖的封闭毂；

图12示出图11中的金属板的相对面；

图13示出用来成形图11和12中的金属板的模具的截面图，其中还以截面图示出模具之间的成形后的金属板；

图14示意性示出从毂除去端盖；

图15是齿轮围绕毂的局部成形的内表面的立体图；

图16是图15中的外齿轮的外表面的立体图；

图17是用来成形图15和16中示出的金属板的模具的示意图，以及在模具之间的成形后的金属板的截面图；

图18示出在对毂的外边缘进行其他成形步骤之后外齿轮的内表面；

图19是图18的外齿轮的外表面的立体图，示出对毂的其他成形步骤；

图20是用来成形图18和19中的金属板的模具的示意截面图，以及在模具之间的成形后的金属板的截面图；

图21是完成的外齿轮的外表面的立体图；

图22是图20的完成的外齿轮的内表面的立体图；

图23是用来成形图21和22中示出的外齿轮的模具的示意截面图，以及在模具之间的成形后的外齿轮的截面图。

具体实施方式

本发明总体涉及一种旋转式倾斜调节机构或调节装置10，其通常用来给座椅底座的座椅靠背提供围绕旋转轴线14的用动力推动的倾斜度调节。旋转式倾斜调节机构10可以以各种构造出现，可以总体上适用于常称为五门旋转式倾斜调节机构或三门旋转式倾斜调节机构的机构。应理解，改进的五门旋转式倾斜调节机构通常被包括在经过微小调节(尤其是对外齿轮30进行的)的三门旋转式倾斜调节机构中。例如，公知外齿轮具有不同轮廓的外边缘，这取决于所述外齿轮是被构造在五门旋转式倾斜调节机构中还是被构造在三门旋转式倾斜调节机构中。虽然未示出，外齿轮通常被构造为使齿轮齿与锁止机构接合，以允许在三门旋转式倾斜调节机构中围绕座椅靠背的旋转轴线自由倾斜。如图1所示，旋转式倾斜调节机构10的主要部件包括垫圈或护圈20、外齿轮30、内齿轮70、轴承90、具有楔块102和偏心环或托架120的偏心元件组件100、弹簧170以及旋转调节元件180。当组装起来时，这些部件总体形成旋转式倾斜调节机构10。垫圈或护圈20通常被构造为也装配在旋转调节元件180的毂184上，从而将图1中上述的所有元件连接起来。

虽然外齿轮30可具有多种样式、形状和构造(这取决于外齿轮所处的期望实施方案)，但是外齿轮30通常包括：具有外边缘34的外部32；包括齿区域42的中间部40；以及具有中心毂56的内部50。图中示出的外齿轮30应通常用在公称为五门旋转式倾斜调节机构的旋转式倾斜调节机构中。然而，通过对轮廓进行其他小改变，该外齿轮可以容易地用在同样可适用本发明的其他旋转式倾斜调节机构中。

外齿轮30通常可以包括第一侧面26和第二侧面28。第一侧面26也可以称为外齿轮的内面，第二侧面28也可以称为外齿轮的外面。外部32通常包括具有外边缘34的外延部33。外边缘34和外延部33可以根据需要来构造，以适应各种不同应用。外部32也可被认为具有第一表面36和第二表面38，所述第一表面和第二表面通常形成为平面。

如上所述的中间部40通常包括齿区域42。齿区域42通常包括在内侧面26上的凹齿轮齿44和在外侧面28上的凸齿轮齿46。凹齿轮齿44和凸齿轮齿46是将齿轮齿冲压进外齿轮30中的结果，以使得当外齿轮30形成时，由中间部分40和内部分50限定的齿轮腔48具有凹齿轮齿44，其中内齿轮70可以被放进凹齿轮齿44内。

内部50可以具有多种样式、形状和构造，这取决于外齿轮30的期望应用。内部50可以被构造为焊接至包括凸起部分(所述凸起部分在其他成形技术中用作焊接表面)的其他构件，以根据需要构造外齿轮以在旋转式倾斜调节机构10中运转。对于示出的外齿轮30，内部通常包括：第一部分52，其朝着中心或旋转轴线14向内延伸；以及可选的第二部分54，其从第一部分52凹陷。内部50还包括中心毂56，其从第一部分52形成的平面向外延伸进入齿轮腔48，并且在一些实施方案中，向外延伸超过外齿轮的内面的第一表面36。中心毂56延伸一设定距离进入齿轮腔48或超出齿轮腔48，并通常被构造为具有外圆周表面58和内圆周表面60。内圆周表面60通常在中心毂56中限定一具有指定直径的轴向孔，并终止于端表面64。端表面64可以被成形为具有如图所示的多种倾斜表面。如图11和12所示，在成形工艺过程中，中心毂56还可以包括一被后来去除的端盖，并且在成形工艺过程中，该端盖可以具有凹表面69。外齿轮30的外表面28还可以被构造为围绕中心毂56的区域，以具有多种斜面或期望的其他形状。虽然未示出，但是凹表面69还可以位于端盖68的内侧或者端盖68的两侧都可以包括凹表面。

内齿轮70通常包括外部72、具有凸齿轮齿80的齿轮部78、以及具有内滚道84的轴向毂82。上述的内齿轮70通常装配在由外齿轮30形成的齿轮腔48内。凸齿轮齿80通常比外齿轮30的凹齿轮齿44少一个齿轮齿，或者在一些实施例中，少两个或少得更多。由内齿轮70形成的轴向毂82包括内滚道84，轴承90抵靠内滚道84放置。在一些实施方案中，轴承90可以被允许或构造为抵靠着内滚道84自由旋转，并且在其他实施方案中，轴承90可以压配在内滚道84中。

轴承90通常包括内表面和外表面94，其中外表面94被构造为接合在内滚道84中。轴承90通常还具有与内齿轮70的轴向毂82的宽度类似的宽度。轴承90通常以本领域内公知的方式形成。

偏心元件组件100被构造为装配在轴承90内，具体是内表面92内，并且在该轴承内抵靠着内表面92旋转，从而施加压力给轴承90的一个区域。偏心元件组件100通常由偏心环或托架120以及置于托架120和轴承90的内表面92之间的楔块102构成。楔块102通常被构造为具有：外面104，其抵靠轴承90的内表面92；和内面106，其抵靠托架120。楔块102还具有宽端108和窄端110，其中宽端108被构造为靠近托架120上的托架突出部132。楔块102还可以进一步包括在宽端108上的切口112。

托架120通常包括具有内表面124和外圆周表面126的圆周部分122，该外圆周表面被向外延伸的托架突出部132中断。外圆周表面126包括靠近托架突出部132的楔块负载表面区域128。一个或多个驱动突出部130可以从圆周部分122大致平行于旋转轴线14延伸，该旋转轴线通常还用作圆周部分122的半径中心。托架突出部132可以被成形为各种尺寸、形状以及构造，但通常包括靠近轴承90的内表面92的托架突出部负载表面134。在托架突出部负载表面134和圆周部分122(尤其是外圆周表面126)之间延伸的是托架突出部侧表面136。托架突出部132以及尤其是托架突出部负载表面134被构造为当倾斜调节器送出高载荷(诸如碰撞载荷)时支撑轴承90的内表面92。该载荷易于使该中心区域塌陷，而托架突出部312抵抗该塌陷。更具体地，托架突出部132可以在高载荷情形下在轴承90和毂56之间充当支架，从而分配载荷并增加承载能力，从而使该倾斜调节器更结实。施加的载荷是偏心载荷，以使得随着托架突出部在轴承90之内旋转时，与托架突出部132大致径向对齐的内齿轮的凸齿80和外齿轮30的凹齿轮齿44直接接合，其中所述径向对齐从旋转轴线14延伸穿过托架突出部132。相比之下，径直地相对的凸齿轮齿80和凹齿轮齿44如上所述地分离，因为内齿轮70比外齿轮30少一个齿轮齿。因此，当托架120在轴承90内旋转时，经过托架突出部132和楔块102施加的偏心载荷移动内齿轮与外齿轮偏心地接触，以使得当驱动内齿轮以该偏心方式与外齿轮接合时，外齿轮被迫相对于内齿轮旋转，更具体地，如上所述，对于托架120绕旋转轴线14的每次旋转，外齿轮被驱动绕旋转轴线径向地移动大致10度。

为了提高托架120的寿命以及从而提高旋转式倾斜调节机构10的寿命，以及提供防摇摆构造，托架120尤其是内表面124包括至少一个成形内部140。增加这些成形内部140意味着托架120的内表面124不是具有从旋转轴线14限定的半径的真正的圆，而是在成形内部140中具有如下的区域：该区域具有的从旋转轴线14到内表面124的距离与不认为是成形内部140的区域相比稍微远些。在示出的实施方案中，尤其是如图8所示，成形内部包括第一成形区域150以及还有可选的第二成形区域160。第一成形区域150出现在托架突出部132的正下方，位于内表面124上，产生了本发明的旋转式倾斜调节机构10的防摇摆特征。第一成形区域150通常完全在托架突出部132下方延伸，并通常朝托架突出部132的每侧向楔块102下方延伸一距离。移位内负载区域154位于第一成形区域终止并且内表面124回到设定半径的位置。移位内负载区域154在托架突出部132的每一侧上间隔设置，位于楔块102下。通过使负载区域154从托架突出部132的正下方移开，这两个移位负载区域提供稳定的防摇摆构造，而不是提供单个负载点，所述单个负载点可能产生外齿轮的摇摆运动。

第二成形区域160通常位于内表面124远离第一成形区域150的相对侧。第二成形区域160是可选的，但如图8中所示，其可以作为允许放置润滑油的额外的润滑油容器，从而当托架120在轴承90内旋转时提高托架的寿命。

旋转式倾斜调节机构10可以进一步包括多个弹簧或一个弹簧170，所述弹簧具有径向部分172和腿端174。弹簧170通常被构造为定位楔块102并且将楔块102保持在托架120和轴承90之间的正确位置。

托架120被旋转调节元件180驱动以进行其旋转运动。旋转调节元件180通常包括外壳182、从外壳182延伸的毂184、以及凹齿肩部194。凹齿肩部194接合托架120上的驱动突出部130，并且当旋转调节元件旋转时，凹齿肩部194接合驱动突出部130，迫使托架120在轴承90内旋转。在旋转调节元件180上的毂184可以进一步包括护圈环槽188，护圈或垫圈20连接至该护圈环槽以将整个机构组装起来。旋转调节元件180还可以包括具有滚道表面192的滚道座190。滚道座190阻止楔块102从托架120上的楔块负载表面区域128移位。毂184还可以包括具有键止动器的轴向孔186，动力驱动机构接合在该轴向孔中以使旋转调节元件180旋转。

如上所述，本发明提供一种成形外齿轮30的独特方法。通常，外齿轮30由低碳钢制成，诸如4130号钢或其他低碳钢，然后接受热处理，使其具有高强度。虽然一些制造商曾尝试由更高强度的钢(诸如具有更高碳含量的550X、550XF或S700号钢)制造外齿轮，但问题是由于需要对外齿轮30进行大量成形加工，外齿轮易于在多处破裂。因此，到目前为止，还没有制造商能够由高碳含量钢(诸如550X号钢)来形成外齿轮。

本发明用高碳含量的钢(诸如550X号钢)平板开始，然后对钢板进行锻造和成形工艺。如图11所示，首先形成包括端盖68的中心毂56。如图13进一步所示，当在形成毂56时，模具200使用一个凸模202以产生在图11中所示的凹表面69。因此，当形成毂56时，模具200，具体为凸模202，冲切出具有带凹表面69的端盖的中心毂56，所述凹表面使得材料从端盖56的中心向中心毂56的端表面64移动。该材料的移动使得端盖68被压缩，从而使得材料流动至中心毂56的外侧，尤其是端表面64附近，并且由此在形成毂56的过程中防止破裂。虽然图11、12和13仅示出在外齿轮30的内侧面26形成一个凹表面69，但是端盖68的相对侧面或端盖68的两侧面都可以包括凹表面69。

在中心毂56局部形成有具有凹表面69的端盖68之后，如图14所示，可以从形成外齿轮30的金属板冲切端盖68。当然，其他成形作业可以出现在冲切步骤的过程中，诸如在图15和16中形成的形状。虽然在中心毂56形成有凹表面69和端盖68之后步骤可以变化，但是本发明在其示例性步骤中通常形成了外齿轮30的内部50的轮廓。图15和16中示出的内部50的轮廓是示例性的，可以根据期望的构造而变化。

在外齿轮30的内部50形成有期望轮廓之后，本发明接着冷锻中心毂56，进一步具体地形成如图18和19中清楚示出的特定倾斜表面。这些倾斜表面是斜切的，提供对中心毂的进一步冷锻，并且产生不需要热处理的更硬的表面。图20总体示出一组示例性模具200，用来提供成形内部50的成形，以及对中心毂56提供其他的成形步骤。

图21和22进一步示出外部32和中间部40(尤其是齿区域42)的成形。模具200通常会支撑形成的中心毂，并且对中间部40处的金属板进行半冲孔，以形成具有凹齿轮齿44和凸齿轮齿46的齿轮区域42。接着，模具200可以继续关闭以从金属板冲切外齿轮30，形成外边缘34和外延部33。完成的齿轮示于图21和22中，用来成形的示例性模具示于图23中。

上述发明已根据相关法规进行了描述，因此说明书是示例性的而不是限制性的。对公开的实施方案的各种变型和改变对本领域技术人员来说可能是显而易见的并且落在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种用于车辆座椅的倾斜调节机构，包括：

一个偏心托架，具有：

一个圆周部分，其被布置为围绕一轴线并且包括内圆周表面和外圆周表面；

一个托架突出部，其从所述外圆周表面径向延伸；以及

一个驱动突出部，其与所述轴线间隔并且沿所述轴线延伸；以及

其中所述内圆周表面是近似圆形，但不是圆形；

一个轴承，具有内表面和外表面；

一对楔块，位于所述托架突出部的相对侧上并靠近所述托架突出部，其中每个楔块包括外面和内面，所述外面接合所述轴承的内表面，所述内面接合所述托架的所述外圆周表面；

所述内圆周表面包括第一成形部，所述第一成形部关于所述托架突出部大致径向地居中，所述第一成形部朝托架突出部的每侧向楔块下方延伸一距离。

2.根据权利要求1所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面的大部分围绕所述轴线以距所述轴线为第一距离而延伸，以及沿所述第一成形部距所述轴线的径向距离大于所述第一距离。

3.根据权利要求2所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面的所述第一成形部具有弧形形状，并且其中所述弧形形状的中心不是所述轴线。

4.根据权利要求3所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面包括第二成形部，所述第二成形部沿所述内圆周表面与所述第一成形部大致相对。

5.根据权利要求3所述的倾斜调节机构，其中所述第一成形部包括两个相对端，其中所述内圆周表面从与所述轴线的间距大于所述第一距离变化到距所述轴线等于所述第一距离。

6.根据权利要求1所述的倾斜调节机构，其中所述外圆周表面被所述托架突出部中断并进一步包括：

一个内齿轮，具有一限定内滚道的轴向毂，其中所述轴承的外表面接合所述内滚道；

旋转调节元件，具有外壳、从所述外壳延伸的圆周毂以及也从所述外壳延伸的滚道座，其中内圆周座接合所述圆周毂、与所述托架突出部径向成大致90度。

7.根据权利要求6所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面的所述第一成形部在所述托架突出部下大致径向居中，以及其中所述托架在所述第一成形部不接合所述圆周毂。

8.根据权利要求7所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面包括与所述楔块径向对齐的移位内负载区域。

9.根据权利要求7所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面包括第二成形部，该第二成形部沿所述内圆周表面与所述托架突出部径向相对，以及其中所述第二成形部不接合所述圆周毂。

10.根据权利要求6所述的倾斜调节机构，其中所述托架突出部包括在高载荷条件下接合所述轴承的所述内表面的托架负载表面，以及所述偏心托架的所述驱动突出部延伸以接合所述旋转调节元件上的齿状肩部。

11.根据权利要求6所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面的大部分围绕所述轴线以距所述轴线第一距离而延伸，其中所述内圆周表面包括至少一个成形部，以及其中沿所述成形部距所述轴线的径向距离大于所述第一距离。

12.根据权利要求6所述的倾斜调节机构，其中所述内圆周表面包括具有弧形形状的第一成形部，以及其中所述弧形形状的中心不是所述轴线，以及其中所述内圆周表面包括第二成形部，所述第二成形部沿所述内圆周表面与所述第一成形部大致相对。