CN2371876Y - 座椅靠背角度调节器 - Google Patents

Abstract

一种座椅靠背角度调节器,用双联行星齿轮机构调节的,它由带内齿圈的外壳件(1)、(2)及连结件(3),装在外壳件(1)、(2)内的双联行星齿轮(4)和偏心轮(5),以及拨转轴(8),调节手轮(7)组成,其外壳件上内齿齿形和双联行星齿轮齿形全是摆线齿形;两副内啮合齿轮副都是一齿差的双摆线齿轮副;调节机构是双联的双摆线的行星齿轮传动机构。本实用新型具有强度极高、间隙甚小,调节灵活、结构简单、自锁可靠等优点。

Description

座椅靠背角度调节器

本实用新型涉及座椅靠背角度调节器，尤其是其主要部分是一组内啮合双联行星齿轮副传动部件的这种。

座椅靠背角度调节器简称调角器是靠背可调式座椅的重要部件，广泛使用于汽车座椅上。现有的这类产品主要有两种形式：一种是用一副扇形齿板、加棘轮锁紧机构等组成的型式；再就是采用双联行星齿轮传动副作调节机构的型式，由于后者能够实现角度的无级调节、有自锁性，故性能较前者为优，但由于其齿轮齿廓沿用传统的渐开线齿形，故其接触齿数少、齿面的接触不够紧密，抗冲击能力较差；且上述齿形当取小齿隙时，同心度误差稍大转动就不够灵活，甚至发生楔卡现象，使调节启动扭矩过大，难以达标，而取大齿隙以及使用后磨耗致间隙增大时，则又会造成靠背晃动大的缺欠，甚至发生齿轮齿顶干涉、撞坏卡死的故障，影响座椅的质量与性能。

本实用新型的任务是消除已有技术的薄弱环节，提高其关键构件的功能，提供一种强度极高，间隙甚小，调节灵活，自锁可靠的座椅靠背角度调节器。

本实用新型的技术方案是：一种座椅靠背角度调节器，由内啮合双联行星齿轮副传动实现其调节的，它具有：带小内齿圈的外壳件和带大内齿圈的外壳件以及连接外壳件的连接件，外壳件内装有双联行星齿轮和偏心轮，偏心轮的型孔中有拨转轴，拨转轴的端部有与之相连的调节手轮，其特征在于：其两外壳件上的内齿齿形，双联行星齿轮的轮齿齿形，全是摆线齿形；由其双联行星齿轮和两个外壳件的齿圈分别配成对的两副齿轮副，都是一齿差的、双摆线的内啮合齿轮副；由其两个外壳件、双联行星齿轮、偏心轮和连结件所组合成的内啮合双联行星齿轮传动副部件，是摆线齿形的、一齿差的、双联的双摆线齿轮传动部件，且其调节传动比的范围在1/30至1/120之间。

本实用新型技术方案的实质在于充分发挥摆线齿轮的特点和优点，使其和内啮合双联行星齿轮副(2K-H正号)机构相结合，设计成为一齿差的、双摆线的内啮合双联行星齿轮副差转传动部件，以改进调角器的关键零部件，以达到显著提高调角器的整体功能的目的。其设计要点是：

1、采用摆线尤其是设计人自己发明的全摆线齿形取代同类产品所用的渐开线传统齿形。

2、采用两副由设计人自主开发创造的一齿差的双摆线的内啮合齿轮传动副结构。

3、结合自锁可靠性和使用方便性选取合适的调节传动比。

本实用新型的有益效果在于：

1、强度极高。已往，由于调角器中齿轮是薄弱环节、是影响其性能的关键零件，因此提高齿轮强度对提高其承载冲击的能力非常重要，和同类产品相比，本实用新型的齿轮强度特别高。考察一齿差内啮合双摆线齿轮副可了解到：在节点处的一对齿的工作、啮合情况，它有半个周节是内摆线对内摆线的凸凹啮合，另外半个周节是外摆线对外摆线的凹凸啮合；所有齿都接触，实际应用中有半数齿可以协同承受载荷，特别是节点区的一对主承载齿接触最为紧密，实际上已经极近似于全面接触，可承担极大载荷；加上其它许多齿也都能分担载荷，且这些齿中受力大的接触面积也大、力臂也长，这种合理分布也对承载十分有利；再有全摆线轮齿形状又矮又胖又圆，已往造成渐开线齿弯曲断裂的″危险截面″对于全摆线齿来说是根本不存在的，因此无论在接触强度或者抗弯强度方面都成倍地显著高于其同类产品。

2、晃动间隙小。这是因为一齿差全摆线齿轮副不会由于齿隙小而产生故障，齿隙为零就可以转动，这与渐开线齿轮副是根本不同的。因此只要求很小的齿隙，比如0.005～0.015mm就可以很好地工作了。由于调角器晃动间隙相当部分是由其二副齿轮副齿隙所致，因此消除齿隙原因造成的晃动间隙，可使调角器晃动间隙明显减少。(经测试对比约可减少一半)

3、调节灵活且自锁可靠。在一齿差传动中，用摆线针轮副已可对渐开线齿轮副占有优势、效率也较高，而全摆线齿轮副克服了摆线针轮副的″瞬心线外啮合″的缺陷，实现了″瞬心线内连续啮合″，它的传动效率比摆线针轮副还高，而且摆线和渐开线不同，从理论上它就没有干涉之类的传动故障。因此它用作减速传动(调节)时，相当灵活。经试验验证，本调角器即使全部不设滚子，其操作扭矩也并不大，仍可达标有余，设滚子体时，则可以满足比现行标准更高的要求。当座椅完成调节后椅背处于受力状态，也就是迫使双联齿轮副作增速方向传动(受力)时，本双摆线双联行星齿轮机构又具有特有的不依赖偏心轮即能自锁的特性，加上偏心轮机构原有自锁性，使本调角器的自锁成为″双保险″的，十分可靠。

此外本调角器和同类产品相比，还具有结构简单、使用方便、通用和继承性好，成本低等效果。

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图之一。

图2为图1的A-A局部剖视单独示出双联齿轮的形状图。

图3是本实用新型的双联齿轮齿形图。

图4为本实用新型的外壳件齿圈齿形图。

图5为本实用新型的一齿差内啮合双摆线齿轮副啮合图。

图6为渐开线双联齿轮受力分析示意图。

图7为偏心轮机构自锁条件受力分析示意图。

图8为双摆线双联行星齿轮机构的受力分析示意图。

图9是本实用新型结构示意图之二。

图10是本实用新型结构示意图之三。

图11是本实用新型结构示意图之四。

图12是摆线齿形可变化处说明示意图。

如图1、2所示，本调节器具有带小内齿圈的外壳件(1)和带大内齿圈的外壳件(2)以及连接外壳件(1)和(2)的连接件(3)，外壳件(1)和(2)内装有双联行星齿轮(4)和偏心轮(5)，偏心轮(5)的型孔中有拨转轴(8)，拨转轴(8)的端部有与之相连的调节手轮(7)，其外壳件(1)和(2)上的内齿齿形，双联行星齿轮(4)的轮齿齿形，全是摆线齿形，该摆线齿形可为如图2～4中所示的全摆线齿形(10)；由其双联行星齿轮(4)和外壳件(1)或外壳件(2)的齿圈分别配成对的两副齿轮副，可如图5所示都是一齿差的、双摆线的内啮合齿轮副(11)；由其外壳件(1)和(2)、双联行星齿轮(4)、偏心轮(5)和连结件(3)所组合成的内啮合双联行星齿轮传动副部件，是摆线齿形的、一齿差的双联行星齿轮传动副部件；图3-5所示为全摆线齿形的齿轮和齿圈，这种摆线齿形曲线与传统的不同，是由内外两个滚圆轮流交替在齿轮或齿圈的基圆上做纯滚动由固连于滚圆上的点生成的，设计时通常可取内外滚圆半径相等。这种摆线齿轮(或齿圈)的基圆外的齿廓段都是外摆线；基圆内的齿廓段都是内摆线；令齿轮的齿数比内齿圈的齿数少1，并使齿轮、齿圈配对啮合，就成为一齿差的内啮合双摆线齿轮副。图5所示的就是这种全摆线齿形的齿轮副(11)，它是名副其实的双摆线齿轮副，其特点还有：它在啮合工作时，其齿轮、齿圈的节圆同基圆是合一的，并且是瞬心线内连续啮合的；它有半个周节是内摆线对内摆线的凸凹啮合，另外半个周节是外摆线对外摆线的凹凸啮合；本发明人并已从理论上证明，全摆线齿形一齿差内啮合双摆线齿轮副所有的齿都有理论接触点，而且在节点区的一对齿有时可同时有2～3个理论接触点，其密接程度是相当高的。

为使调角器的自锁可靠并使用方便，需选择合适的调节传动比i(调节手轮转一周，靠背转过360·i度。)调节传动比的数值是由其各齿轮的齿数比所决定的，在调角器中，如果大齿圈齿数为Z1；大齿轮齿数为Z2；小齿圈齿数为Z3；小齿轮齿数为Z4。则传动比的计算式为：i＝1-Z1·Z4/(Z2·Z3)现举三例如下：1、Z1＝23  Z2＝22  Z3＝16  Z4＝15  则i≈0.0199≈1/502、Z1＝23  Z2＝22  Z3＝17  Z4＝16  则i≈0.016≈1/623、Z1＝25  Z2＝24  Z3＝20  Z4＝19  则i≈0.0104≈1/96

说明：i选择范围，一般可取在1/30～1/120之间，通常i值过小时，调节速度慢，操作上稍有不便，但调节传动比值i过大时，自锁可靠性会降低。当自锁可靠性确保满足时，i值适当取大为佳。

对于普通调角器，其传动装置的自锁须完全依赖偏心轮。如图6所示，取双联行星齿轮作为脱离体，予以分析说明，因为椅背所受力矩是由椅座的反力矩平衡抵消的，故双联齿轮大齿轮(4-1)所受周向力F1x和其小齿轮(4-2)所受的周向力F2x对壳体件(1)和(2)的相对转动中心O的力矩应大小相等，方向相反，而F1x·S1≠F2x·S2，即F1x和F2x对双联行星齿轮(4)的中心O1的力矩是不相等的，其差值(F2x-F1x)·e即为驱转偏心轮的力矩。正如图7取偏心轮作为脱离体的分析图所表示的那样，当摩擦阻力矩大于驱转力矩时，偏心轮机构就自锁，自锁的条件是：N·f1·R1+N·f2·R2-(F2x-F1x)·e≥0式中，f1，f2是摩擦系数，N是偏心轮(5)所受的径向力(合力)。分析可知：i越小F2x-F1x就越小，且同比结构e相对于偏心轮(5)的外圆半径R1和其中心凸台轴(孔)的半径R2的尺寸也越小，而当i小到一定数值以后，F2x-F1x无论多大也不会转动，这就是自锁开始点。对于渐开线内啮合双联齿轮副，由于作用力沿着基圆公切线方向，其径向分力F1y和F2y的作用会使啮合趋于远离，使中心距O-O1变小，齿隙增大；此时其周向分力F1x和F2x又会促使双联齿轮产生偏转，所以必须有偏心轮提供垂直分力Nx和水平分力Ny予以平衡，如果设有了偏心轮，其自锁会立即遭到破坏。

在双摆线一齿差内啮合齿轮副中，情况就完全不同。由于所有齿都有接触点，外齿轮的中心只能位于以内齿圈中心O为圆心，以e为半径的圆周上；多点接触所形成的约束条件，使得齿轮副相对位置的改变唯一地只能以节点为瞬心沿节线作纯滚动方式进行变化。对于双摆线内啮合双联齿轮副，所受到的是从两个齿圈(1-1)、(2-1)传来的方向相反的作用力矩，由于不可能迫使双联齿轮(4)同时以两个不同点节点为瞬心沿两条不同节线作纯滚动，因而不可能有运动，从图8所示的受力方向分析中可以看到，理论上，各齿所有作用力Fo…Fm；fo…fn都指向各自的节点同一个点。但当受到外扭矩的作用时，由于摩擦力的存在及微小间隙内的位移等，实际上这些力会改变一个微小的角，其大小也会重新分布使合力汇交于一点而取得平衡。这已由取掉偏心轮(5)后，两个外壳件(1)和(2)与双联行星齿轮(4)之间亦能自锁的试验结果得到证实，这说明，本调角器不依赖偏心轮时已能独立自锁，其自锁更为可靠。具有更可靠的自锁性能，有助于防止已调好的角度在反复冲击作用下产生蠕动爬行变化。这也是调角器须具备的性能之一。综上所述，由于本调角器的自锁性十分可靠，故作一般用途时，推荐其调节传动比值i可取在1/50～1/80间即可。

如图1、9所示，外壳件(1)和外壳件(2)可采用单片式结构，且采用特殊铆钉式连接件(3)连接外壳件(1)和外壳件(2)。以上单片型适用于专用在一种车型的座椅，或用在座椅的椅背椅座与它连结处的形状尺寸已经统一的几种座椅相配套的情况，这种型式结构简单成本低。如图10、11所示，外壳件(1)和外壳件(2)采用双片固连组合式结构，且采用收口圈式连接件(9)连接。两片型适合和不同车型的座椅其相配处不相同时用，这时只需改换外壳件(1)和(2)与椅背或椅座相配的那一件，其主要的整套部件即可与各种不同车型座椅通用，其通用继承性更好。

如图9、11所示的调角器，其双联行星齿轮(4)与偏心轮(5)、偏心轮(5)与外壳件(1)和外壳件(2)、外壳件(1)与外壳件(2)、外壳件(1)与收口圈式连接件(9)的相互转动配合表面间可设有滚子体(6)。设滚子体(6)后，可以满足比现行标准更高的要求，因此，可以根据产品对调节力矩和间隙要求的标准来选用：对要求特高的可在全部转动表面间采用滚子体(6)，其余可适当的在一部分表面间采用滚子体(6)，滚子体(6)可以是滚柱或滚珠。以上所述结构变化及适应性变动图中仅示意性表示，未全部予以示出。

本实用新型的外壳件(1)和(2)上的内齿齿形和双联行星齿轮(4)的轮齿齿形，有需要时，也可用以多段圆弧或多段直线段拟合的摆线的拟合近似线。也可以在内齿齿形远离基圆区段做成如图12所示的带有凹口(12)部分的摆线，凹口部分做成其他形状相连接。本实用新型齿轮齿形用的摆线，还可用由摆线针轮转化来的泛摆线包括变幅摆线、摆线等距线、变幅摆线等距线，以及退缩成点演化而成的圆弧线，及过渡圆弧段直线段及其组合，但由于这些泛摆线在传动上存在一定缺欠，不及全摆线优良，并非最佳选择，因此就不再在此详述。

综上所述，本实用新型所称摆线并不局限于纯理论上的传统的摆线，全摆线、其拟合近似线或带有凹口(12)的摆线以及泛摆线及其组合也属于其范围。

Claims (5)

1、一种座椅靠背角度调节器，由内啮合双联行星齿轮副传动实现其调节的，它具有：带小内齿圈的外壳件(1)和带大内齿圈的外壳件(2)以及连接外壳件(1)、(2)的连接件(3)，外壳件(1)、(2)内装有双联行星齿轮(4)和偏心轮(5)，偏心轮(5)的型孔中有拨转轴(8)，拨转轴(8)的端部有与之相连的调节手轮(7)，其特征在于：其外壳件(1)和(2)上的内齿齿形，双联行星齿轮(4)的轮齿齿形，全是摆线齿形；由其双联行星齿轮(4)和外壳件(1)和外壳件(2)的齿圈分别配成对的两副齿轮副，都是一齿差的、双摆线的内啮合齿轮副；由其外壳件(1)和外壳件(2)、双联行星齿轮(4)、偏心轮(5)和连结件(3)所组合成的内啮合双联行星齿轮传动副部件，是摆线齿形的、一齿差的双联的双摆线齿轮传动部件，且其调节传动比的范围在1/30至1/120之间。

2、根据权利要求1所述的座椅靠背角度调节器，其特征在于：其外壳件(1)和(2)上的内齿齿形及双联行星齿轮(4)的轮齿齿形可以是全摆线齿形(10)或其拟合近似线齿形，或外壳件(1)和(2)上的内齿齿形上带有凹口(12)的摆线齿形。

3、根据权利要求1所述的座椅靠背角度调节器，其特征在于：其调节传动比的数值范围在1/50至1/80之间。

4、根据权利要求1所述的座椅靠背角度调节器，其特征在于：外壳件(1)和外壳件(2)可采用单片式结构，且可采用特殊铆钉式连接件(3)连接；外壳件(1)和外壳件(2)可采用双片固连组合式结构，且可用收口圈式连接件(9)连接。

5、根据权利要求4所述的座椅靠背角度调节器，其特征在于：其双联行星齿轮(4)与偏心轮(5)、偏心轮(5)与外壳件(1)和外壳件(2)、外壳件(1)与外壳件(2)、外壳件(1)与收口圈式连接件(9)的相互转动配合表面的一部分或全部，可在其间设有滚子体(6)。

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