CN109353255B - 角度调节装置及具有该角度调节装置的座椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种角度调节装置及座椅，该角度调节装置包括棘轮和滑块；锁定状态下的多个滑块中，至少两组滑块的外齿与棘轮的内齿间为部分啮合，并可分别防止棘轮的顺时针旋转和逆时针旋转；棘轮作用于滑块产生转动趋势下的所述滑块，与滑槽板间的接触支点配置为：朝向转动趋势侧的第一接触支点，位于滑块与滑槽板径向适配区域的中部；远离转动趋势侧的第二接触支点，位于滑块与滑槽板径向适配区域的内侧端部；且，第一接触支点外侧的滑块与滑槽板的槽壁之间具有预定空间，以便与棘轮逆向接触的滑块上至少一半齿数的外齿与所述棘轮的内齿完全啮合。应用本方案，能够在较大冲击时获得较好的动态强度，为确保乘员安全提供了可靠保障。

Description

角度调节装置及具有该角度调节装置的座椅

技术领域

本发明涉及机械设计技术领域，具体涉及一种角度调节装置及具有该角度调节装置的座椅。

背景技术

为了适应不同乘员的使用需求，现有座椅利用角度调节装置进行调整，以增强座椅的舒适性。中国专利文献CN206252159U公开了一种可无级调节靠背倾斜角度的角度调节装置，该方案采用N组存在相位差的滑块的齿与棘轮的齿形成不同程度的啮合(完全啮合、半啮合或齿对齿)，每组滑块有独立的楔形块和复位弹簧驱动，半啮合的滑块中至少有一组在消除一侧纵向间隙后能防止棘轮顺时针旋转，同时也至少有一组滑块在消除另一侧纵向间隙后能防止棘轮逆时针旋转，具体如图1所示。无论座椅靠背处于任何角度，靠背均能保持稳定状态。

众所周知，实际应用过程中存在发生意外冲击的可能性。上述角度调节装置存在至少两组半啮合的滑块，实际啮合的齿数较少，当座椅靠背受到较大的冲击载荷时，半啮合的齿无法及时进入完全啮合，调角器齿的总体啮合强度差，给乘员带来安全隐患。

具体来说，假设发生冲击时棘轮逆时针转动，滑块A处于完全啮合，而滑块B、滑块C、滑块D、滑块E则与棘轮均处于半啮合，棘轮的齿与滑块的齿的接触有两种：根据棘轮旋转方向是否有利于滑块啮合可分为顺向接触(有利于滑块齿与棘轮齿啮合的接触)和逆向接触(不利于滑块齿与棘轮齿啮合的接触)；图中滑块B、滑块D为逆向接触；滑块C和滑块E为顺向接触。当靠背加载速度缓慢时，顺向接触的滑块在锁止凸轮的驱动下逐步进入完全啮合；如图2所示，逆向接触情况下，棘轮转动时，受到冲击作用于滑块齿部的作用力将导致断齿或滑齿，角度调节装置的动态强度稳定性较低，无法确保乘员安全。特别值得注意的是，当靠背受到较大冲击时，棘轮转动的角速度很大，顺向接触的滑块的齿与棘轮的齿未能完全啮合也会变为逆向接触，进一步导致调角器的动态强度较差。

有鉴于此，亟待针对现有角度调节装置作进一步的优化改进，以在出现较大冲击时克服动态强度较低的缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种结构优化的角度调节装置及座椅，能够在较大冲击时获得较好的动态强度，为确保乘员安全提供了可靠保障。

本发明提供一种角度调节装置，包括具有内齿的棘轮和多个具有外齿的滑块，所述滑块可相对于滑槽板径向位移，以便所述外齿与所述内齿啮合或脱离；锁定状态下的多个所述滑块中，至少两组所述滑块的外齿与所述棘轮的内齿间为部分啮合，并可分别防止所述棘轮的顺时针旋转和逆时针旋转；所述棘轮作用于所述滑块产生转动趋势下的所述滑块，与所述滑槽板间的接触支点配置为：朝向转动趋势侧的第一接触支点，位于所述滑块与所述滑槽板径向适配区域的中部；远离转动趋势侧的第二接触支点，位于所述滑块与所述滑槽板径向适配区域的内侧端部；且，所述第一接触支点外侧的所述滑块与所述滑槽板的槽壁之间具有预定空间，以便与所述棘轮逆向接触的所述滑块可绕所述第一接触支点转动至其上至少一半齿数的所述外齿与所述棘轮的内齿完全啮合。

优选地，所述滑块与所述滑槽板的槽壁均相对于所述滑块的径向位移方向对称设置。

优选地，沿所述滑块的径向位移方向，所述第一接触支点和所述第二接触支点的位置满足(1/3)L<L1<3L，式中，L1为所述第一接触支点至所述滑块的外齿节圆的距离，L为所述第一接触支点至所述第二接触支点的距离。

优选地，所述第一接触支点形成于所述滑槽板的槽壁，所述第二接触支点形成于所述滑槽板的槽壁或者所述滑块的侧面。

优选地，沿所述滑块的径向位移方向，所述第一接触支点外侧的所述滑块的本体段截面尺寸大于其内侧的所述滑块的本体段截面尺寸。

优选地，所述第一接触支点外侧的所述滑块的本体段侧面与相对侧所述槽壁具有间隙S，所述间隙S形成所述预定空间并满足0.2mm<S<3mm。

优选地，所述第一接触支点形成于所述滑块的侧面，所述第二接触支点形成于所述滑槽板的槽壁或者所述滑块的侧面。

优选地，沿所述滑块的径向位移方向，所述第一接触支点外侧的所述滑块的本体段截面尺寸小于其内侧的所述滑块的本体段截面尺寸。

优选地，所述滑槽板的材料选择满足：所述棘轮转动作用于所述滑块产生转动趋势时，所述第一接触支点和/或所述第二接触支点位置处的所述滑槽板本体产生局部形变。

本发明还提供一种座椅，包括设置在靠背与椅座之间的如前所述的角度调节装置。

与现有技术相比，本方案另辟蹊径针对滑块及与其适配的滑槽板进行了结构优化，发生较大冲击时棘轮转动将作用于滑块产生转动趋势，并与滑槽板间形成接触支点，沿滑块相对于滑槽板径向位移方向，本方案第一接触支点设置在滑槽板的槽壁中部或者滑块的侧面中部，其第二接触支点位于滑块与滑槽板径向适配区域的内侧端部；同时，该第一接触支点外侧的滑块与槽壁之间具有预定空间，以便与棘轮逆向接触的滑块能够绕该接触支点转动至其上至少一半齿数的外齿与棘轮的内齿完全啮合。由此，使得与棘轮逆向接触的不完全啮合的滑块外齿自动补位进入棘轮齿部与棘轮啮合，实现至少一半齿数的完全啮合，从而有效提高调角器的动态强度，保护乘员安全。

附图说明

图1为现有技术中一种典型角度调节装置的配合原理示意图；

图2为图1所示角度调节装置的与棘轮逆向接触的滑块状态示意图；

图3为实施例一所述角度调节装置的装配爆炸示意图；

图4为实施例一所述角度调节装置的构件配合关系剖视图；

图5a－图5e分别示出了滑块A、滑块B、滑块C、滑块D和滑块E外齿与棘轮的内齿的配合关系示意图；

图6为冲击发生后滑块B的外齿与棘轮的内齿的配合关系示意图；

图7为实施例二所述角度调节装置的构件配合关系剖视图；

图8为实施例三所述角度调节装置的构件配合关系剖视图。

图中：

护套1、棘轮2、内齿21、解锁凸轮3、滑块4、外齿41、侧面42、弹性件5、楔形块6、中心轴7、滑槽板8、滑槽81、槽壁82、凸台83、凸缘82；

图4和图8中，A为A滑块，B为B滑块，C为C滑块，D为D滑块，E为E滑块。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图中所示外形的角度调节装置作为描述主体，详细说明内部结构及动态配合关系，应当理解，非本申请核心发明点的构件形状对于本申请请求保护的角度调节装置未构成实质性的限制。

实施例一：

请参见图3，该图为本实施方式所述角度调节装置的装配爆炸示意图。

该角度调节装置包括内圈设有内齿21的棘轮2、设有外齿41的多个滑块4、涨缩机构和与棘轮2同轴设置且可相对转动的滑槽板8，棘轮2外侧设置有护套1，以便保护棘轮2的转动。其中，涨缩机构用于控制滑块4沿滑槽板8的滑槽81径向移动，以使外齿41与内齿21啮合和脱离，且涨缩机构可锁定和解锁各滑块4。

其中，各滑块4可分别组成的m个滑块组，具体包括一个基础滑块组和m-1个偏移滑块组，具体地，偏移滑块组的外齿相对于基础滑块组的外齿具有绕棘轮2的中心轴的角度偏移量，该角度偏移量为(Z+k/m)360/n度，Z、m、n和k均为整数，且1≤k≤m-1，且各个偏移滑块组计算所述角度偏移量的k取值不同；涨缩机构可同时推动各滑块4沿径向伸出，以使外齿41与内齿21相抵接或相卡接，并锁定所述滑块。这里，由解锁凸轮3、弹性件5、与滑块4适配的楔形块6、滑槽板8的凸缘82等构成的涨缩机构，使得滑块4不会因棘轮2的压力而产生倒退。也就是说，无论棘轮2与滑块4的齿处于完全啮合、半啮合或齿对齿状态，涨缩机构与滑块4的接触面均处于自锁状态，其适配原理与现有技术相同，本文不再赘述。

偏移滑块组的外齿41相对于基础滑块组的外齿41具有绕棘轮2的中心轴7的角度偏移量，该角度偏移量使得各个滑块4以不同相位与棘轮2具有不同的啮合状态。当所有滑块4均向外伸出时，不同滑块4的外齿41以不同的相位与内齿21相卡接。所有滑块4外伸并卡接锁定时，至少两组滑块4的外齿与棘轮2的内齿21间为部分啮合，其中，至少一组滑块4在消除一侧纵向间隙后能防止棘轮2顺时针旋转，同时也至少有一组滑块4在消除另一侧纵向间隙后能防止棘轮2逆时针旋转；使得棘轮2顺时针、逆时针均无法转动，实现棘轮2的稳定固定。

以滑块组个数m＝5为例，请参考图4和图5，五个滑块4分别为A滑块、B滑块、C滑块、D滑块和E滑块，其中A滑块的外齿41与棘轮2的内齿21处于完全啮合状态，B滑块、C滑块、D滑块和E滑块的外齿41均处于非完全啮合状态。假设将核心件绕中心整体旋转，当B、C、D、E滑块分别处于A位置时，外齿41在内齿21的左侧接触为左啮合，反之，称为右啮合，则图5b、图5d为左啮合，图5c、图5e为右啮合。正是由于非啮合的滑块4既有左啮合，也有右啮合，因此，棘轮2能在任何角度都能处于平衡，最终效果是调角器为无级调节。

发生冲击时，根据棘轮2在冲击状态下的旋转方向，棘轮2的内齿21与处于非完全啮合状态的滑块4的外齿41的接触可分为两种情形：顺向接触(棘轮2的旋转有利于滑块4外齿41与棘轮2内齿21啮合的接触)和逆向接触(棘轮2的旋转不利于滑块齿与棘轮齿啮合的接触)；假设发生冲击时棘轮2如图中所示逆时针转动，滑块B、滑块D为逆向接触；滑块C和滑块E为顺向接触。

图中所示，冲击时棘轮2转动将作用于滑块4产生转动趋势，并与滑槽板8间形成接触支点，该接触支点配置为：朝向转动趋势侧的第一接触支点T，位于滑块4与滑槽板8径向适配区域的中部；远离转动趋势侧的第二接触支点T1，位于滑块4与滑槽板8径向适配区域的内侧端部；第一接触支点T外侧的滑块4与滑槽81的槽壁82之间具有预定空间，以便与棘轮2逆向接触的滑块4可绕第一接触支点T转动至其上至少一半齿数的外齿41与棘轮2的内齿21完全啮合。本文中，所使用的方位词“内侧”和下文体现的“外侧”，均以角度调节装置的转动中心为基准进行定义。

其中，与棘轮2顺向接触的滑块4，冲击时滑块4外齿41可在解锁凸轮3的驱动下与棘轮2内齿21逐步进入完全啮合。而当靠背受到较大冲击时，棘轮2转动的角速度很大，顺向接触的滑块4的外齿41与棘轮2的内齿21未能完全啮合将变为逆向接触，可进一步基于上述原理达成至少一半齿数的外齿41与棘轮2的内齿21完全啮合。

此外，结合图4和图5b所示，本实施例的第二接触支点T1形成于滑块4的侧面，这是由于滑块4的内侧端径向内收于滑槽板8的槽内。显然，对于滑块4的内侧端径向伸出于滑槽板8的情形，则该第二接触支点T1将形成于滑槽板8的槽壁上。

下面以滑块B为例，简要说明逆向接触滑块4实现完全啮合的过程。

如图5b所示，当棘轮2逆时针旋转时，滑块B的外齿41受到棘轮2齿部作用力，滑块B相对第一接触支点T产生逆时针偏转，同时在棘轮力的作用下，滑块4侧面挤压滑槽支点T发生平移，基于该偏转和平移，滑块B的外齿41能够进一步与棘轮2的内齿21充分啮合，直到滑块B上至少一半的外齿41与棘轮2的内齿21完全啮合，实现自动补位啮合；如图6所示，该图示出了冲击发生后滑块B的外齿41与棘轮2的内齿21的配合关系示意图。也就是说，与棘轮2逆向接触的不完全啮合的滑块4外齿41自动补位进入棘轮2齿部与棘轮2内齿21啮合，实现至少一半齿数的完全啮合，从而有效提高调角器的动态强度。

通常，靠背向后带动棘轮2逆时针转动而产生冲击，也存在靠背向前带动棘轮2顺时针转动而产生冲击的可能性。为了实现双向冲击保障，该滑块4与滑槽板8的槽壁82均相对于滑块4的径向位移方向对称设置，由此，无论冲击来自于顺时针或逆时针方向，逆向接触的不完全啮合的滑块4外齿41与棘轮2内齿21，均可实现至少一半齿数的完全啮合。

作为进一步优选方案，沿滑块4的径向位移方向，该第一接触支点T和第二接触支点T1的位置满足(1/3)L<L1<3L，式中，L1为第一接触支点T至滑块4的外齿节圆的距离，L为第一接触支点T至第二接触支点T1的距离。如此设置，在满足前述功能需要的基础上，兼顾良好的滑动导向功能以及结构强度，从而有效最大限度地控制径向尺寸。

图中所示，沿滑块4的径向位移方向，第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面呈尺寸逐渐增加的扇形状，相应地，形成滑槽81的滑槽板8凸台为适应形状，以建立预定空间。整体而言，第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面尺寸大于其内侧的滑块4的本体段截面尺寸。

进一步如图所示，该第一接触支点T外侧的滑块4的本体段侧面42与相对侧槽壁82具有间隙S，该间隙S形成前述预定空间并满足0.2mm<S<3mm。同样，如此设置在满足前述功能的基础上，能有效兼顾良好的滑动导向功能以及结构强度。

众所周知，瞬间发生的冲击应当得到及时有效的响应。作为进一步优选，滑槽板8的材料选择满足：棘轮3转动作用于滑块4产生转动趋势时，第一接触支点T和第二接触支点T1位置处的滑槽板8本体产生局部形变，如此设置，当滑块4相对第一接触支点T产生偏转的同时，第一接触支点T和第二接触支点T1位置处的滑槽板8本体产生局部形变，使得滑块4的外齿41能够快速与棘轮2的内齿完全啮合，从而在棘轮2转动的角速度很大的冲击下，仍可确保调节装置的动态强度。第一接触支点T和第二接触支点T1的形变可以依次发生，可以理解的是，基于具体结构设计、材料选择以及实际所发生的冲击加速度等因素，第一接触支点T和第二接触支点T1也可以同时发生上述形变。

应当理解，第一接触支点T形成在滑槽板8的槽壁82中部的情形，该第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面尺寸大于其内侧的滑块4的本体段截面尺寸。另需要说明的是，第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面形状不局限于本实施例所示的扇形，实际上也可以采用满足基本功能需要的其他形状。

实施例二：

请参见图7，该图示出了本实施例所述角度调节装置的构件配合关系剖视图。

本方案与实施例一的区别在于，滑块4结构形式的改变。如图所示，第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面尺寸大于其内侧的滑块4的本体段截面尺寸，具体地，第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面形状为外凸台阶状；另外，本方案的滑块4的内侧端径向伸出于滑槽板8，其第二接触支点T1形成于滑槽板8的槽壁上。其他功能结构原理与实施例一相同，故本实施例不再赘述。

实施例三：

请参见图8，该图示出了本实施例所述角度调节装置的构件配合关系剖视图。为了清楚示出各实施例所述角度调节装置的区别和联系，相同功能构件及结构采用相同标记进行示明。

本方案与实施例一和实施例二的区别在于，第一接触支点T形成于滑块4的侧面42，也即滑块4与滑槽板8径向适配区域的中部位置。具体地，第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面形状为内凹台阶状；也就是说，沿滑块4的径向位移方向，第一接触支点T外侧的滑块4的本体段截面尺寸小于其内侧的滑块4的本体段截面尺寸，以形成相应的预定空间。当然，该第一接触支点T外侧的滑块4的本体段不局限于图8中所示的等截面，也可根据实际需要设置为渐变尺寸。

另外，本方案的第二接触支点T1形成于滑槽板8的槽壁上。其他功能结构原理与实施例一和实施例二相同，故本实施例不再赘述。

除前述角度调节装置外，本实施方式还提供一种采用该装置的座椅(图中未示出)，具体设置在靠背与椅座之间，以在冲击发生时确保乘员安全。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种角度调节装置，包括具有内齿的棘轮和多个具有外齿的滑块，所述滑块可相对于滑槽板径向位移，以便所述外齿与所述内齿啮合或脱离；锁定状态下的多个所述滑块中，至少两组所述滑块的外齿与所述棘轮的内齿间为部分啮合，并可分别防止所述棘轮的顺时针旋转和逆时针旋转；其特征在于，在锁定状态下受到冲击时，所述棘轮可作用于所述滑块产生转动趋势，且所述滑块与所述滑槽板间的接触支点配置为：朝向转动趋势侧的第一接触支点，位于所述滑块与所述滑槽板径向适配区域的中部；远离转动趋势侧的第二接触支点，位于所述滑块与所述滑槽板径向适配区域的内侧端部；

且，所述第一接触支点外侧的所述滑块与所述滑槽板的槽壁之间具有预定空间，以便与所述棘轮逆向接触的所述滑块可绕所述第一接触支点转动至其上至少一半齿数的所述外齿与所述棘轮的内齿完全啮合；所述逆向接触为所述棘轮的内齿与所述滑块的外齿之间处于非完全啮合状态，且不利于所述滑块的外齿与所述棘轮的内齿啮合的接触。

2.根据权利要求1所述的角度调节装置，其特征在于，所述滑块与所述滑槽板的槽壁均相对于所述滑块的径向位移方向对称设置。

3.根据权利要求1或2所述的角度调节装置，其特征在于，沿所述滑块的径向位移方向，所述第一接触支点和所述第二接触支点的位置满足（1/3）L<L1<3L，式中，L1为所述第一接触支点至所述滑块的外齿节圆的距离，L为所述第一接触支点至所述第二接触支点的距离。

4.根据权利要求3所述的角度调节装置，其特征在于，所述第一接触支点形成于所述滑槽板的槽壁，所述第二接触支点形成于所述滑槽板的槽壁或者所述滑块的侧面。

5.根据权利要求4所述的角度调节装置，其特征在于，沿所述滑块的径向位移方向，所述第一接触支点外侧的所述滑块的本体段截面尺寸大于其内侧的所述滑块的本体段截面尺寸。

6.根据权利要求5所述的角度调节装置，其特征在于，所述第一接触支点外侧的所述滑块的本体段侧面与相对侧所述槽壁具有间隙S，所述间隙S形成所述预定空间并满足0.2mm<S<3mm。

7.根据权利要求3所述的角度调节装置，其特征在于，所述第一接触支点形成于所述滑块的侧面，所述第二接触支点形成于所述滑槽板的槽壁或者所述滑块的侧面。

8.根据权利要求7所述的角度调节装置，其特征在于，沿所述滑块的径向位移方向，所述第一接触支点外侧的所述滑块的本体段截面尺寸小于其内侧的所述滑块的本体段截面尺寸。

9.根据权利要求3所述的角度调节装置，其特征在于，所述滑槽板的材料选择满足：所述棘轮转动作用于所述滑块产生转动趋势时，所述第一接触支点和/或所述第二接触支点位置处的所述滑槽板本体产生局部形变。

10.座椅，包括设置在靠背与椅座之间的角度调节装置，其特征在于，所述角度调节装置如权利要求1至9中任一项所述。