CN106004605A - 一种自平衡桌板总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自平衡桌板总成，该自平衡桌板总成设置于一电动座椅中，电动座椅中设置有：电机，在电机驱动下旋转并带动座椅靠背实现角度调节的同步杆，以及通过一桌板旋转轴设置于座椅靠背背面的桌板，该自平衡桌板总成包括：齿轮箱机构，包括：齿轮箱壳体，装配于齿轮箱壳体内并被同步杆轴向贯穿的横向锥齿轮，与横向锥齿轮啮合的纵向锥齿轮；蜗轮蜗杆机构，包括：蜗轮蜗杆箱壳体，与桌板旋转轴同心装配的蜗轮，以及与蜗轮啮合的蜗杆；以及连接纵向锥齿轮与蜗杆的软轴。本发明是以现有的电动座椅为基础，在其中增设齿轮箱机构、软轴以及蜗轮蜗杆机构，提供一种能够自动跟随靠背的倾角变化调整桌板倾角使其始终保持与地板平行的自平衡桌板总成。

Description

一种自平衡桌板总成

技术领域

本发明涉及一种桌板，更具体地涉及一种自平衡桌板总成。

背景技术

目前市面上，安装在座椅靠背背面的小桌板在使用状态时，非经手动干预小桌板与椅背之间的夹角始终保持不变。也就是小桌板不会自动伴随座椅靠背角的变化而自行调整角度以保持水平。

在实际使用过程中，如小桌板不能伴随座椅靠背角变化实现自水平，后排乘员在使用时需手动调整小桌板倾角使之重新恢复水平，可由于目前的小桌板结构限制(如挡位结构)，在某些情况下甚至不能实现水平，给后排乘员在一定程度上造成不便。另外一种情况是已经放在小桌板上的物品，可能因前排突然的靠背变化而出现失稳。

发明内容

本发明的目的是提供一种自平衡桌板总成，从而解决现有技术中的座椅靠背背面的小桌板由于靠背倾角的变化而无法始终保持水平影响后排乘员对桌板水平使用需求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种自平衡桌板总成，该自平衡桌板总成设置于一电动座椅中，所述电动座椅中设置有：电机，在所述电机驱动下旋转并带动座椅靠背实现角度调节的同步杆，以及通过一桌板旋转轴横向设置于所述座椅靠背背面的桌板，所述自平衡桌板总成包括：贯穿安装于同步杆上的齿轮箱机构，所述齿轮箱机构包括：齿轮箱壳体，装配于所述齿轮箱壳体内并被同步杆轴向贯穿的横向锥齿轮，与所述横向锥齿轮啮合的将横向扭矩转变为垂直扭矩的纵向锥齿轮；与桌板旋转轴配合连接的蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构包括：蜗轮蜗杆箱壳体，与所述桌板旋转轴同心装配的蜗轮，以及与所述蜗轮啮合的蜗杆；以及连接所述齿轮箱机构中的纵向锥齿轮与蜗轮蜗杆机构中的蜗杆的软轴。

所述同步杆的自转角与所述座椅靠背相应的变化倾角之间为一固定比值，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆蜗轮传动比与该固定比值相等。

其中，同步杆的自转角与所述座椅靠背相应的变化倾角之间为一固定比值，是指同步杆自转一定角度，那么座椅靠背也会相应变化一定倾角，该角度之间的比值通常为一固定值。

所述蜗轮蜗杆机构中蜗轮的角度变化量等于所述座椅靠背倾角的变化量并且方向相反。也就是说，所述座椅靠背发生一定角度的倾角变化时，所述桌板进行反向的相同角度的调整。

所述齿轮箱机构还包括：自所述齿轮箱壳体外侧将所述横向锥齿轮轴向固定的第一扣环，自所述齿轮箱壳体外侧将所述纵向锥齿轮轴向固定的第二扣环，依次插入纵向锥齿轮上的方孔中的软轴套以及顶丝，将所述纵向锥齿轮固定在所述壳体中的上盖。

所述蜗轮蜗杆机构还包括：将所述蜗杆限位于所述蜗轮蜗杆箱壳体中的下盖，拧入所述蜗杆中的顶丝，以及将所述蜗轮限位于所述蜗轮蜗杆箱壳体中的侧盖。

所述桌板旋转轴的一端抵靠于所述蜗轮蜗杆机构的侧盖上，并可围绕轴心旋转。

所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮在所述桌板旋转轴的内侧与其同心配合。

所述蜗轮在其侧表面沿其轴向具有条状凸台，所述桌板旋转轴的内壁沿部分周向具有供所述凸台自由转动的镂空部分。

所述桌板旋转轴的内壁分别在所述镂空部分的两端提供上止挡点和下止挡点。

所述蜗轮蜗杆箱直接固定于所述座椅靠背的骨架上，或者，通过额外的支架与所述座椅靠背的骨架固定。

当所述同步杆的自转角与所述座椅靠背相应的变化倾角之间的比值为X：1时，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆与蜗轮之间的传动比为X：1。

作为举例而非限制，当所述同步杆的自转角与所述靠背相应的变化倾角关系为36：1时，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆与蜗轮之间的传动比为36：1。

应当理解，根据座椅平台以及生产厂商的不同，同步杆的自转角与座椅靠背倾角的关系各有不同，本发明下面将以36：1作为举例而非限制，目的是为了说明同步杆的旋转和座椅靠背的倾角之间存在固定的比例关系，相应地，蜗轮蜗杆机构中的蜗杆与蜗轮之间具有相同的传动比。更直白地描述，当我们在调节电动座椅靠的倾角时，力矩的传动顺序是电机驱动同步杆旋转，同步杆驱动座椅靠背倾倒。而实际使用过程中，座椅靠背经常会需要进行一定角度的调整，但是由于目前的桌板结构限制，桌板在某些情况下甚至不能实现水平，给使用小桌板的后排乘员在一定程度上造成不便；而已经放置在该小桌板上的物品，也可能因前排突然的靠背倾角变化而出现失稳。若要使桌板保持水平则需修正这个比值，也就是蜗杆蜗轮的传动比必须也是36：1。即，蜗杆的最小头数是1，从而蜗轮的齿数是36。

这个自平衡的核心功能就是要让小桌板在打开后始终与车身地板保持平行，也就是无论座椅靠背角如何变化都让桌板与地板保持水平。比如座椅靠背向后倾斜了10度，那么没有自平衡机构的小桌板由于是刚性固定在椅背上，因此也会跟随靠背的倾斜向下倾斜10度。为了修正座椅靠背角的变化带给小桌板的度数变化，小桌板必须以旋转中心为轴上抬10度，才能与地板平行，而抬起小桌板的功能就是通过蜗轮蜗杆机构实现的。因此，蜗轮蜗杆的角度变化量必须等于座椅靠背角的变化量并且方向相反。

此外，根据本发明提供的蜗轮蜗杆机构同时具有力矩放大、改变力矩方向以及自锁三个功能。

首先，假设蜗杆与蜗轮之间的传动比为36：1，即减速比是36(蜗轮齿数)：1(蜗杆头数)，所以该蜗轮输出力矩是蜗杆输入力矩的36倍。假设桌板自重1.7Kgf，承重10Kgf，桌板宽度约为250mm，此时桌板旋转轴处至少需要2.7Kgf·M支撑桌板。当软轴可向蜗杆传递最大扭矩为0.2Kgf·M时，经过该蜗轮蜗杆机构的力矩放大功能后，该蜗轮可输出最大力矩为7.2Kgf·M，约为2.7Kgf·M的2.6倍。因此，在不考虑损耗的情况下，同步杆输出给软轴的扭矩只需0.2Kgf·M便可驱动小桌板。

其次，蜗轮轴线与蜗杆轴线之间的夹角为90°，所以输入力矩与输出力矩之间也有90°夹角，实现了改变力矩方向的功能。

再次，蜗杆导程角<摩擦角，本次蜗杆导程角设计度数是6.07度，摩擦角是6.84度，满足自锁条件，所以能实现自锁。

根据本发明提供的自平衡桌板总成，是以现有的电动座椅为基础，在其中增设齿轮箱机构、软轴以及蜗轮蜗杆机构。电机驱动同步杆旋转时，带动齿轮箱中横向锥齿轮旋转，横向锥齿轮进而带动纵向锥齿轮旋转，从而横向旋转运动改变为竖向旋转运动，进而将扭矩传递给蜗轮蜗杆机构的蜗杆，蜗杆又进一步将扭矩传递给蜗轮，在放大扭矩的同时，利用自锁特性托住小桌板，实现扭矩的传导路径。又通过将蜗轮蜗杆机构中的蜗杆蜗轮传动比设置为与同步杆自转角和靠背倾角之比相等，使得靠背发生一定的角度倾角变化时，桌板进行反向的相同角度的调整，实现桌面跟随靠背倾角变化始终保持水平，在确保前排乘员乘坐舒适性的同时，提供后排乘员对小桌板的水平使用需求。总之，本发明提供了一种能够自动跟随靠背的倾角变化调整桌板倾角使其始终保持与地板平行的自平衡桌板总成。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的自平衡桌板总成的立体结构示意图；

图2是根据本发明的一个优选实施例的齿轮箱机构的爆炸图；

图2A是如图2所示的齿轮箱机构装配完成之后的内部视图；

图3是根据本发明的一个优选实施例的蜗轮蜗杆机构的爆炸图；

图4是该自平衡桌板总成在桌板为打开状态下的结构示意图；

图4A是沿图4中剖面线A-A所得的剖视图；

图4B是沿图4中剖面线B-B所得的剖视图；

图4C是沿图4中剖面线C-C所得的剖视图；

图5是该自平衡桌板总成在桌板为收纳状态下的结构示意图；

图5A是沿图5中剖面线D-D所得的剖视图；

图6是该电动座椅在靠背后倒时的状态示意图；

图6A是该自平衡桌板总成在靠背后倒时自平衡的工作原理示意图；

图6B是沿图6A中剖面线E-E所得的剖视图；

图7是该电动座椅在靠背前倾时的状态示意图；

图7A是该自平衡桌板总成在靠背前倾时自平衡的工作原理示意图；

图7B是沿图7A中剖面线F-F所得的剖视图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

如图1所示，是根据本发明提供的一个优选实施例的自平衡桌板总成，该自平衡桌板总成设置于一电动座椅中，该电动座椅中预先设置有电机10，以及横向设置于靠背下方的通过电机10驱动旋转的同步杆20，以及通过桌板旋转轴40横向设置于电动座椅的靠背背面的上方位置的桌板30。由于同步杆20的旋转与座椅靠背倾角之间存在固定的比例关系，因此，在电机10的驱动下，带动同步杆20旋转，旋转的同步杆20进而驱动座椅靠背倾倒一定角度。

根据本发明提供的自平衡桌板总成包括：安装于同步杆20上的齿轮箱机构50，与桌板旋转轴40配合连接的蜗轮蜗杆机构60，以及连接该齿轮箱机构50与蜗轮蜗杆机构60的软轴70。

具体参见图2，齿轮箱机构50包括：齿轮箱壳体1，横向锥齿轮2，第一扣环3，纵向锥齿轮4，软轴套5，第一顶丝6，第二扣环7，螺栓8以及上盖9。其具体装配过程如下：首先，将横向锥齿轮2装入齿轮箱壳体1的侧壁开孔处，然后将第一扣环3在该齿轮箱壳体1的外侧卡入横向锥齿轮2的卡槽中，限制该横向锥齿轮2的轴向运动，因此，该横向锥齿轮2只能围绕自身轴线自转；接着，将软轴套5插入纵向锥齿轮4的方孔中，并把第一顶丝6拧入纵向锥齿轮4同时顶住软轴套5，然后将该纵向锥齿轮4插入上盖9的圆孔中，将第二扣环7自该齿轮箱壳体1上侧卡入纵向锥齿轮4的卡槽中，再将装配好的上盖9放置于齿轮箱壳体1上，用螺栓8连接该上盖9和齿轮箱壳体1，此时，横向锥齿轮2与纵向锥齿轮4啮合，如图2A所示。软轴70又通过软轴套5与纵向锥齿轮4连接(参考图1)。因此，当同步杆20贯穿该齿轮箱总成50的横向锥齿轮2安装时，同步杆20旋转，带动横向锥齿轮2旋转，进而带动纵向锥齿轮4旋转，从而将横向扭矩改变为垂直方向上的扭矩，进一步纵向锥齿轮4又将该扭矩传递至软轴70。

具体参见图3，蜗轮蜗杆机构60包括：蜗杆14，蜗轮蜗杆箱壳体15，下盖16，螺栓17，第二顶丝18，蜗轮19，侧盖21。其具体装配过程如下：首先，将蜗杆14装配入蜗轮蜗杆箱壳体15中，下盖16自蜗轮蜗杆箱壳体15的下侧盖上，用螺栓17固定，将第二顶丝18拧入蜗杆14，然后将蜗轮19从侧面装配入蜗轮蜗杆箱壳体15，盖上侧盖21，再用螺栓17固定，此时，蜗杆14与蜗轮19啮合。蜗杆14的输入端又与软轴70的输出端连接(参考图1)。当软轴70将来自齿轮箱机构50的垂直方向上的扭矩传递至蜗杆14，通过该蜗轮蜗杆机构60实现力矩放大，同时由于蜗轮轴线与蜗杆轴线之间的夹角为90度，所以输入力矩与输出力矩之间也有90°夹角，因此将扭矩进一步转变为横向扭矩。

以下对该自平衡桌板的三种常见状态，包括：打开状态、收纳状态、自平衡状态，一一进行详细描述：

如图4所示，即为桌板在打开状态下的结构示意图，此时，桌板30保持水平，蜗轮蜗杆机构60与桌板旋转轴40的左侧固定连接。参考图4A，此时，桌板旋转轴40在这一端插入蜗轮蜗杆机构60的侧盖21中，并可围绕轴心旋转，蜗轮19在该桌板旋转轴40的内侧与其同心配合。参考图4B所示，蜗轮19在其侧表面沿其轴向具有条状凸台191，桌板旋转轴40的内壁上沿部分周向具有供该凸台191自由转动的镂空部分，即为空挡，而在剩余部分为实心结构，从而为凸台191提供上止挡点401以及下止挡点402。当凸台191在该上止挡点401与下止挡点402之间的镂空部分转动时，该蜗轮19不驱动桌板旋转轴40旋转。参考图4C，桌板旋转轴40在右端插入靠背骨架80中，并可围绕轴心旋转。因此，结合图4，4A，4B，4C所示，打开桌板30，蜗轮19上的凸台191与桌板旋转轴40内的上止挡点401接触，此时，桌板30的翻转停止，桌板30处于水平位置。

如图5所示，即为桌板在收纳状态下的结构示意图，此时，桌板30向上收起，贴靠于靠背背面。参考图5A，此时，蜗轮19上的凸台191处于上止挡点401与下止挡点402之间的空挡范围，不传递扭矩至桌板30，桌板30始终保持收纳状态。

如图6，6A，6B所示，即为桌板30在靠背后倒情况下的自平衡状态，靠背如图6中箭头所示转动，根据本发明提供的自平衡桌板总成，其自平衡的工作原理如图6A所示，电机10驱动同步杆20逆时针旋转，齿轮箱机构50中的横向锥齿轮2套在同步杆20上，也做逆时针旋转，纵向锥齿轮4通过与横向锥齿轮2的啮合，输出纵向顺时针旋转，软轴70顺时针旋转，带动蜗轮蜗杆机构60中的蜗杆14做顺时针旋转，蜗杆14采用左旋螺纹，带动蜗轮19做顺时针旋转，凸台191相应顺时针方向旋转，由于之前凸台191与桌板旋转轴40上的上止挡点401接触(参见图4B)，此时凸台191旋转进而带动桌板旋转轴40同步顺时针旋转，桌板30随之旋转上抬一定角度，从而补偿靠背后倒时桌板30向下的运动趋势，桌面得以自动保持水平。

如图7，7A，7B所示，即为桌板30在靠背前倾情况下的自平衡状态，此时靠背如图7中箭头所示转动，根据本发明提供的自平衡桌板总成，其自平衡的工作原理如图7A所示，电机10驱动同步杆20顺时针旋转，齿轮箱机构50中的横向锥齿轮2套在同步杆20上，也做顺时针旋转，纵向锥齿轮4通过与横向锥齿轮2的啮合，输出纵向逆时针旋转，软轴70逆时针旋转，带动蜗轮蜗杆机构60中的蜗杆14做逆时针旋转，蜗杆14采用左旋螺纹，带动蜗轮19做逆时针旋转，凸台191相应逆时针方向旋转，桌板30依靠自身重力下压，桌板旋转轴40的上止挡点401始终贴在凸台191上，桌面向下倾斜一定角度，从而补偿了靠背前倾时桌板30向上的运动趋势，桌面得以自动保持水平。

根据本发明提供的自平衡桌板总成，通过在现有的电动靠背座椅上增加依次连接的齿轮箱总成，软轴以及蜗轮蜗杆箱总成，一方面采用齿轮箱总成将水平扭矩改变为垂直扭矩，另一方面结合蜗轮蜗杆机构的力矩放大，改变力矩方向以及自锁的三种功能，实现桌面跟随靠靠背倾角变化始终保持水平，并在任意角进行自锁。又通过将蜗轮蜗杆机构中的蜗杆蜗轮传动比设置为与同步杆自转角和靠背倾角之比相等，使得靠背发生一定角度的倾角变化时，桌板进行反向的相同角度的调整，实现桌面跟随靠背倾角变化始终保持水平，在确保前排乘员乘坐舒适性的同时，提供后排乘员对小桌板的水平使用需求。

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。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种自平衡桌板总成，该自平衡桌板总成设置于一电动座椅中，所述电动座椅中设置有：电机，在所述电机的驱动下旋转并带动座椅靠背实现角度调节的同步杆，以及通过一桌板旋转轴横向设置于所述座椅靠背背面的桌板，其特征在于，所述自平衡桌板总成包括：

安装于所述同步杆上的齿轮箱机构，所述齿轮箱机构包括：齿轮箱壳体，装配于所述齿轮箱壳体内并被所述同步杆轴向贯穿的横向锥齿轮，与所述横向锥齿轮啮合的将横向扭矩转变为垂直扭矩的纵向锥齿轮；

与所述桌板旋转轴配合连接的蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构包括：蜗轮蜗杆箱壳体，与所述桌板旋转轴同心装配的蜗轮，以及与所述蜗轮啮合的蜗杆；以及

连接所述齿轮箱机构中的纵向锥齿轮与蜗轮蜗杆机构中的蜗杆的软轴。

2.根据权利要求1所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述同步杆的自转角与所述座椅靠背相应的变化倾角之间为一固定比值，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆蜗轮传动比与该固定比值相等。

3.根据权利要求2所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述蜗轮蜗杆机构中蜗轮的角度变化量等于所述座椅靠背倾角的变化量并且方向相反。

4.根据权利要求1所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述齿轮箱机构还包括：在所述齿轮箱壳体外侧将所述横向锥齿轮轴向固定的第一扣环，在所述齿轮箱壳体外侧将所述纵向锥齿轮轴向固定的第二扣环，插入所述纵向锥齿轮上的方孔中的软轴套，以及将所述纵向锥齿轮固定在所述齿轮箱壳体中的上盖。

5.根据权利要求1所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述蜗轮蜗杆机构还包括：将所述蜗杆限位于所述蜗轮蜗杆箱壳体中的下盖，以及将所述蜗轮限位于所述蜗轮蜗杆箱壳体中的侧盖。

6.根据权利要求5所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述桌板旋转轴的一端抵靠于所述蜗轮蜗杆机构的侧盖上，并可围绕轴心旋转。

7.根据权利要求6所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮在所述桌板旋转轴的内侧与其同心配合。

8.根据权利要求7所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述蜗轮在其侧表面沿其轴向具有条状凸台，所述桌板旋转轴的内壁沿部分周向具有供所述凸台自由转动的镂空部分。

9.根据权利要求8所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述桌板旋转轴的内壁分别在所述镂空部分的两端提供上止挡点和下止挡点。

10.根据权利要求1所述的自平衡桌板总成，其特征在于，所述蜗轮蜗杆箱直接固定于所述座椅靠背的骨架上，或者，通过额外的支架与所述座椅靠背的骨架固定。