CN104773094B - 单个电机调节座椅多个自由度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种单个电机调节座椅多个自由度的装置，属于汽车电器技术领域。该装置在电机减速后的一根输出轴上分布n个钢丝绕线轴，n为座椅可调节的自由度个数的一半。电磁开关选择啮合哪个钢丝绕线轴，哪个钢丝绕线轴便可以转动；否则在弹簧作用下脱离，电机转动而该钢丝绕线轴不转动。传统汽车座椅上一个电机只能调节两个自由度。随着人们对乘坐舒适性要求的逐渐提高，汽车座椅可以电动调节的自由度越来越多，因此汽车座椅上电机的数量也越来越多。本发明的装置可以有效减少汽车座椅电机的使用数量，降低汽车制造成本和重量。
Description
技术领域
本发明涉及单个电机调节座椅多个自由度的装置，属于汽车电器技术领域。
背景技术
随着人们对乘坐舒适性要求的提高，电动座椅成了高性能汽车的一个必要配置。目前汽车电动座椅可分为单电机式、双电机式、三电机式和四电机式。单电机式电动座椅只能对电动座椅的前后两个方向(自由度)进行调整。双电机式可以对电动座椅的4个方向进行调整，即不仅前后两个方向的位置可以移动，其靠背的倾斜度也可以进行自动调整。三电机式可以对电动座椅的6个方向进行调整，即不仅能向前后两个方向移动，还可分别对座椅的前部和靠背的倾斜度进行调整。四电机式的调整功能除了具有以上三电机式的调整功能以外，还可对进行调整座椅的宽窄进行调整。
也就是说，传统汽车座椅上一个电机只能调节两个自由度。随着人们对乘坐舒适性要求的逐渐提高，汽车座椅可以电动调节的自由度越来越多，因此汽车座椅上电机的数量也越来越多。目前甚至有安装8个电机的电动座椅装，它可调整座椅前后、靠背倾斜、座椅上下、靠枕上下、靠枕前后、座椅前部支撑、侧背支撑和腰椎支撑，甚至有的还可以对座椅长度和扶手的位置进行调整。
车上越来越多的座椅调节电机不仅提高了系统的重量和成本，而且降低了汽车的可靠性。本发明提出了一种只使用单个电机就可以调节多个自由度的装置，可以降低汽车座椅的生产成本和重量，提高系统的可靠性。
目前国内外相关的专利较少。相关的专利主要的为：
授权的实用新型专利，一种汽车座椅电机，专利号：201320062521.0，公开了一种汽车座椅电机包括齿轮、齿轮输出轴和滚动轴承，所述齿轮输出轴与所述齿轮之间通过滚动轴承互相连接，可有效地解决现有技术中汽车座椅电机采用的滑动轴承有着摩擦力大，易卡死，电机使用电流增加，扭矩减小等弊端。
申请的发明专利：汽车座椅电机运行状态的监控，专利号：201210333880.5，提出了一种用于监控汽车座椅电机运行状态的方法和装置。
申请的发明专利：汽车电动座椅的电机总成，专利号：201210125367.7，公开了一种汽车电动座椅的电机总成，包括有电机和减速机构，该电机包括有机壳、主轴、转子、磁瓦、碳刷总成和换向器，所述的主轴的外端部伸出机壳外，且该主轴的外端部为双旋向蜗杆，该双旋向蜗杆由两端旋向相反的第一蜗杆和第二蜗杆组成。
目前申请者未检索到单个电机调节座椅多个自由度的装置，更未检索到本发明相关的关键技术。
发明内容
为了发明单个电机调节座椅多个自由度的装置，并降低降低汽车座椅的生产成本和重量，本发明采用如下技术方案：
单个电机调节座椅多个自由度的装置，其特征在于：
包括带蜗杆的电机输出轴(12)、蜗轮(11)、n个钢丝绕线轴、n个导磁铁心、n个电磁线圈、弹簧(15)、锁扣(13)和轴(1)，n为座椅可调节自由度个数的一半；
所述蜗轮(11)和导磁铁心都固定在轴(1)上，可绕轴(1)旋转；导磁铁心靠近相应的钢丝绕线轴的一侧带有牙盘；
所述钢丝绕线轴利用中间的孔串在轴(1)上，既可沿轴(1)的轴向移动，又可以绕轴(1)旋转；拉动座椅调节部位的钢丝可以缠绕在钢丝绕线轴上；钢丝绕线轴和导磁铁心间隔排列；钢丝绕线轴靠近相应的导磁铁心的一侧也带有牙盘，钢丝绕线轴和导磁铁心上的牙盘尺寸相等；每个导磁铁心的内部或外部都安装有一个电磁线圈，电磁线圈通电后可以吸拉对应的钢丝绕线轴，使钢丝绕线轴和导磁铁心上的牙盘啮合，导磁铁心便可以带动钢丝绕线轴旋转；当所述电磁线圈不通电时，钢丝绕线轴被弹簧弹回，钢丝绕线轴和导磁铁心上的牙盘脱离啮合；所述钢丝绕线轴不带牙盘的一面有锁止孔，锁止孔在径向上与固定在壳体上的锁扣(13)对齐，当钢丝绕线轴被弹簧(15)弹回时，锁扣(13)嵌入到锁止孔内，可防止座椅各个自由度发生变化。
如上所述的单个电机调节座椅多个自由度的装置，其特征在于：所述电磁线圈可以靠碳刷滑环引入电流，也可以通过与导磁铁心隔开的方式引入电流。
如上所述的单个电机调节座椅多个自由度的装置，其特征在于：单个电机调节座椅多个自由度的装置可以调节的自由度个数为8，第一钢丝绕线轴用于调节座椅前后两个自由度，第二钢丝绕线轴用于调节座椅高低两个自由度，第三钢丝绕线轴用于调节座椅后背倾斜角的两个自由度，第四钢丝绕线轴用于调节靠背宽窄的两个自由度。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的技术使用一个座椅调节电机和蜗轮蜗杆减速机构实现多个自由度的调节，减少了汽车座椅的总体重量，节省了汽车座椅的生产成本。
(2)由于汽车总体重量的减小，汽车的燃油经济性也稍微提高；
(3)本发明的技术未改变现有汽车座椅的滑轨、钢丝和控制电路。
附图说明
图1是本发明单个电机调节座椅多个自由度的装置剖视图，为第一导磁铁心和第一钢丝绕线轴啮合状态。其中：1、轴，2、第一导磁铁心，3、第一电磁线圈；4、第一牙盘，5、第一钢丝绕线轴，6、钢丝，7、第二导磁铁心，8、第二钢丝绕线轴，9、第三导磁铁心，10、第三钢丝绕线轴，11、蜗轮，12、电机输出轴。
图2也是单个电机调节座椅多个自由度的装置剖视图，为第二导磁铁心和第二钢丝绕线轴啮合状态。1、轴，2、第一导磁铁心，3、第一电磁线圈；4、第一牙盘，5、第一钢丝绕线轴，6、钢丝，7、第二导磁铁心，8、第二钢丝绕线轴，9、第三导磁铁心，10、第三钢丝绕线轴，11、蜗轮，12、电机输出轴。
图3为本发明单个电机调节座椅多个自由度的装置导磁铁心外部安装电磁线圈的示意图。1、轴，2、第一导磁铁心，3、第一电磁线圈；4、第一牙盘，5、第一钢丝绕线轴，6、钢丝，7、第二导磁铁心，8、第二钢丝绕线轴，9、第三导磁铁心，10、第三钢丝绕线轴，11、蜗轮，12、电机输出轴。
图4是本发明单个电机调节座椅多个自由度的装置与电机连接图。其中：1、轴，5、第一钢丝绕线轴，6、钢丝，12、电机输出轴，13、电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1所示本发明单个电机调节座椅多个自由度的装置剖视图，其第一导磁铁心和第一钢丝绕线轴啮合。包括带蜗杆的电机输出轴(12)、蜗轮(11)、3个钢丝绕线轴、3个导磁铁心、3个电磁线圈、弹簧(15)、锁扣(13)和轴(1)，可以调节6个自由度。
蜗轮(11)和3个导磁铁心都固定在轴(1)上，可绕轴(1)旋转；导磁铁心靠近相应的钢丝绕线轴的一侧带有牙盘。
3个钢丝绕线轴中间的孔串在轴(1)上，既可沿轴(1)的轴向移动，又可以绕轴(1)旋转；拉动座椅调节部位的钢丝可以缠绕在钢丝绕线轴上；钢丝绕线轴和导磁铁心间隔排列；钢丝绕线轴靠近相应的导磁铁心的一侧也带有牙盘，钢丝绕线轴和导磁铁心上的牙盘尺寸相等。
每个导磁铁心的内部都安装有一个电磁线圈，给第一电磁线圈通电后可以吸拉第一钢丝绕线轴，使第一钢丝绕线轴和第一导磁铁心上的牙盘啮合，第一导磁铁心便可以带动第一钢丝绕线轴旋转；当第一电磁线圈不通电时，第一钢丝绕线轴被弹簧弹回，第一钢丝绕线轴和第一导磁铁心上的牙盘脱离啮合。
所述钢丝绕线轴不带牙盘的一面有锁止孔，锁止孔在径向上与固定在壳体上的锁扣(13)对齐，当钢丝绕线轴被弹簧(15)弹回时，锁扣(13)嵌入到锁止孔内，可防止座椅各个自由度发生变化。
所述电磁线圈可以靠碳刷滑环引入电流。
为了避免牙盘啮合时出现的打齿现象，在控制时应该首先给相应的导磁线圈通电，然后延时继电器再给电机供电，这样可以保证牙盘先啮合以后电机才旋转。
图2所示本发明单个电机调节座椅多个自由度的装置剖视图，其第二导磁铁心和第二钢丝绕线轴啮合状态。为了简单，本图省略了自锁用的锁扣。给第二电磁线圈通电后可以吸拉第二钢丝绕线轴，使第二钢丝绕线轴和第二导磁铁心上的牙盘啮合，第二导磁铁心便可以带动第二钢丝绕线轴旋转；当第二电磁线圈不通电时，第二钢丝绕线轴被弹簧弹回，第二钢丝绕线轴和第二导磁铁心上的牙盘脱离啮合。
由于本实施例座椅可调节的自由度个数为6，因此其第一钢丝绕线轴用于调节座椅前后两个自由度，第二钢丝绕线轴用于调节座椅高低两个自由度，第三钢丝绕线轴用于调节座椅后背倾斜角的两个自由度。如果座椅可调节的自由度个数为8，则第四钢丝绕线轴用于调节靠背宽窄的两个自由度。
图3为本发明单个电机调节座椅多个自由度的装置导磁铁心外部安装电磁线圈的示意图。为了简单，本图省略了自锁用的锁扣。由于电磁线圈若绕轴旋转则需要碳刷滑环给电磁线圈供电，因此本实施例中的电磁线圈位于导磁铁心外侧，电磁线圈与导磁铁心互相隔开，即电磁线圈通过与导磁铁心隔开的方式引入电流。
图4是本发明单个电机调节座椅多个自由度的装置与电机连接图。电机为汽车上常用的永磁直流电机，该电机通电即可旋转。控制电流的方向即可控制该电机旋转的方向。电机输出轴端部为蜗杆，经过蜗轮减速后带动轴旋转。由于采用了蜗轮蜗杆减速机构，减速比大、体积小，重量轻。
下面对本发明提出的单个电机调节座椅多个自由度的装置的工作原理进行说明。
由于乘坐人员调节座椅时都是一个方向一个方向逐渐调节的，很少存在前后俯仰多个自由度同时调节的情况。因此乘坐人员选择一个自由度调整时，通过给相应的电磁线圈通电便可以调整相应的自由度。
通过给电机通以正向或反向电流便可以改变调节的具体方向。
本发明的技术减少了汽车座椅的电机数量，节省了汽车内部空间，从而方便了其他零部件的安装，减轻了汽车重量，降低了成本。
需要指出的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.单个电机调节座椅多个自由度的装置，包括带蜗杆的电机输出轴(12)、蜗轮(11)、n个钢丝绕线轴、n个导磁铁心、n个电磁线圈、弹簧(15)、锁扣(13)和轴(1)，n为座椅可调节自由度个数的一半；其特征在于：
所述蜗轮(11)和导磁铁心都固定在轴(1)上，可绕轴(1)旋转；导磁铁心靠近相应的钢丝绕线轴的一侧带有牙盘；
所述钢丝绕线轴利用中间的孔串在轴(1)上，既可沿轴(1)的轴向移动，又可以绕轴(1)旋转；可以拉动座椅调节部位的钢丝缠绕在钢丝绕线轴上；钢丝绕线轴和导磁铁心间隔排列；钢丝绕线轴靠近相应的导磁铁心的一侧也带有牙盘，钢丝绕线轴和导磁铁心上的牙盘尺寸相等；每个导磁铁心的内部或外部都安装有一个电磁线圈，电磁线圈通电后可以吸拉对应的钢丝绕线轴，使钢丝绕线轴和导磁铁心上的牙盘啮合，导磁铁心便可以带动钢丝绕线轴旋转；当所述电磁线圈不通电时，钢丝绕线轴被弹簧(15)弹回，钢丝绕线轴和导磁铁心上的牙盘脱离啮合；
所述钢丝绕线轴不带牙盘的一面有锁止孔，锁止孔在径向上与固定在壳体上的锁扣(13)对齐，当钢丝绕线轴被弹簧(15)弹回时，锁扣(13)嵌入到锁止孔内，可防止座椅各个自由度发生变化。
2.如权利要求1所述的单个电机调节座椅多个自由度的装置，其特征在于：所述电磁线圈可以靠碳刷滑环引入电流，也可以通过与导磁铁心隔开的方式引入电流。
3.如权利要求1所述的单个电机调节座椅多个自由度的装置，其特征在于：单个电机调节座椅多个自由度的装置可以调节的自由度个数为8，第一钢丝绕线轴用于调节座椅前后两个自由度，第二钢丝绕线轴用于调节座椅高低两个自由度，第三钢丝绕线轴用于调节座椅后背倾斜角的两个自由度，第四钢丝绕线轴用于调节靠背宽窄的两个自由度。
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