JP4125135B2 - ランバユニット用の電動式アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明はシートバック（a seat back）用の機械的ランバサポート（a mechanical lumbar support）に関する。より具体的には、本発明は、自動車のシートに使用するために企図された機械的ランバサポートに関する。

消費者の傾向は、販売に供される製品の快適さのレベルを常に向上させることを自動車製造業者に強いてきた。これには、リクライニング機構、ヘッドレスト高および傾斜アジャスタのような多様なシート調節コンポーネント、ならびに可変のランバサポート装置の提供が含まれる。これらのコンポーネントは、シート座者（シート占有者；seat occupants）の様々なサイズの身体的ニーズを満足するように設計される。しかし、これらのニーズを満足するために、これらの快適さを構成するコンポーネントは、支持体を様々な位置に設けるために必要な可動パーツの数によって高水準の複雑さを必要とする。特に、現在使用されている可変のランバサポート装置には、シートバック全体にわたってねじ止めされるケーブルおよびプーリ装置（pulley devices）が含まれていた。

そのような従来のランバサポート装置は、その複雑さのため、相当量のパッケージ空間（収容空間；packaging space）を消費してしまうと共に、シート質量を顕著に増加させてしまう。かかる従来装置の一つが、Ｓｅｓｓｉｎｉの米国特許第５，５６７，０１１号に開示されている。Ｓｅｓｓｉｎｉは、ランバサポートの高さおよび大きさの両方を調節するために、シートバックを通してねじ止めされかつ一連のプーリで引き回されるコードを必要とするランバサポート装置を開示している。このような装置は快適さに対する期待を満たすものの、製造コストが高く、また、組立が難しい。さらに、この種の装置は、ランバ調節コンポーネントの全てを囲むべく、シートバックがかなりの厚さとなってしまう。

したがって、シート座者の様々なサイズに合致したニーズを満たしつつ、車両の質量、コスト、または収容空間に悪影響を及ぼさない調節可能なランバサポート装置を設計することが望ましいであろう。

本発明は、自動車のシートバックに使用するために企図された電動式ランバサポート装置に関する。本装置は、第１の端部と第２の端部とを有し、かつ、シートバックにアーチ（an arch）を設けるように前方方向に偏設（バイアス；bias）されたパネルを備える。ランバフレーム（a lumbar frame）は支持装置をシートバックに固定する。第１のギヤボックスはアーチ状ラック（an arching rack）を有し、アーチ状ピニオン（an arching pinion）がランバフレームに固着される。第１のケーブルはパネル端部の一方とアーチ状ラックとに接続される。第１のモータは、第１のケーブルを移動させるためのアーチ状ピニオンに係合して、第１の端部と第２の端部との間の距離を変更する。ランバサポートの量を調整するために、第１のフランジと第２のフランジとの間の距離を変更することによって弾性シートにおけるアーチを変更できる。

コンプライアントばねは、パネルの端部の一方、及び第１のケーブルに接続される。コンプライアントばねは、駆動機構によって生じる伸張力よりも大きなばね収縮力を有する。したがって、コンプライアントばねにより、制御モジュールがランバフレーム上で摺動することが防止される。しかし、パネルが、ばね収縮力を上回る程に十分な力を受けると、コンプライアントばねが伸張してパネルのアーチが変化し、第１の端部と第２の端部との間の距離が増大する。弾性ばねによってパネルに付与されるコンプライアンスは、剛的なランバサポート装置では得られない付加的な快適さのレベルをシート座者に提供する。

第１のギヤボックスは小型電動モータによって動力供給され、シートバックにおけるランバサポートの量および位置を変更するためのケーブルおよびプーリ装置が不要である。さらに、第１のギヤボックスは、ケーブル配線が不要でかつシートバックフレーム内に容易に装着されるコンパクトなランバサポートモジュール内にパッケージされる。モジュールがコンパクトであるため、現在使用されているランバサポートよりもはるかに薄いシートバックにランバサポートを提供できる。さらに、モジュールの製造は、現在のケーブルおよびプーリ式装置の製造よりもはるかに廉価である。この低コストにより、経済的な価格の自動車内にランバサポート装置を装着し得る。

添付の図面と関連付けて考慮すれば、本発明は以下の詳細な説明を参照してより良く理解されるので、本発明の他の利点が容易に理解されるであろう。

なお、本出願は、２００１年２月２１日に出願された同時係属中の出願第０９／７９０，００３号の一部継続出願である。

図１を参照すると、自動車シートフレームは概して１０で示されている。フレーム１０はシート部（a seat section）１２とバック部（a back section）１４とを含む。リクライニング機構１６はシート部１２をバック部１４に枢着可能に接続して、バック部１４をシート部１２に対して任意の角度方向に調整可能に固定することを可能にする。図２は、自動車シートの技術分野で公知のように、織物２０で覆われた発泡体バリア（a foam barrier）１８によって隠蔽されたフレーム１０を示す。

概して図１に符号２２で示した電動式ランバ装置は、自動車（図示せず）の前方／後方方向に調節可能なバックサポートを提供する。ランバ装置２２は、ランバ装置２２を前方／後方方向に調節する制御モジュール２４を含む。

フレーム１０のバック部１４は、自動車シート構造の技術分野で公知のように、バック部１４の周延（perimeter）を画定する構造リング（a structural ring）３２を含む。支持体エレメント（a support element）３４は構造リング３２の垂直付属体３６の間に延在する。クロスメンバ（a cross member）３８も垂直付属体３６の間に延在し、支持体エレメント３４の下に位置決めされる。ランバフレーム４０は支持体エレメント３４から下方に延在し、クロスメンバ３８に固着する。

ランバフレーム４０は略Ｕ字状を成す単一ワイヤを備え、ランバ装置２２の全体を支持する。一対のフック（a pair of hooks）４１は、支持体エレメント３４から突出するタブ（tabs）４２に係合する。留め金（a clasp）４３はランバフレーム４０の下部に形成され、クロスメンバ３８に掛止する。ランバ装置２２は、完成モジュールとして容易に供給され、また、クロスメンバ３８を留め金４３に単に引っ掛け、かつ、フック４１を曲げてタブ４２に係合することによってシートフレーム１０に容易に装着される。

ランバ装置２２は、前方方向にアーチ状にされた弾性パネル４４を備えるバスケットを含む。弾性パネル４４は第１のフランジ４６と第２のフランジ４８とを含む。第１のフランジ４６は第１の上方切欠き（notch）５０と第２の上方切欠き５２とを含む。下方フランジ４８は、第１の上方切欠き５０と整列する第１の下方切欠き５０’と、第２の上方切欠き５２と整列する第２の下方切欠き５２’とを含む。ランバフレーム４０は上方切欠き５０，５２に摺動可能に係合する。ランバフレーム４０は、下方切欠き５０’，５２に係合する一対の隆起部（a pair of protuberances）５３を含み、第２のフランジ４８がランバフレーム４０上で摺動することを防止する。各切欠き５０，５０’，５２、５２’は、ランバフレーム４０に係合する挿入体（an insert）５１を含み、確実な保持が実現される。

弾性パネル４４は、パネル４４を強化するための垂直に配向された（oriented）リブ（ribs）５４を含む。パネル４４は前方方向に偏設（バイアス）されるので、制御モジュール２４は、アーチを前方方向に増加させてシート座者に増強されたランバサポートを提供するために、最小量の力を加えさせすればよい。

図１、図２および図３に示されるコンプライアントばね５６は、モジュール２４の反対側に位置決めされ、弾性パネル４４の第１および第２のフランジ４６，４８に接続する。コンプライアントばね５６は、上下フランジ４６，４８の外方端に位置決めされたアパーチャ（an aperture）６０に係合する各端部に配置されたフック５８を有する。ばね５６は弾性パネル４４に収縮力を付与し、パネルを更に偏設（バイアス）させる。ばね５６は、第１の制御モジュール２４が必要とする力を低減して、弾性パネル４４を前方方向に曲げる。弾性パネル４４に接続された伸張の数は、要求される異なる力に合致するように変更できる。

あるいは、図５に示すように、圧縮ばね５６’を利用して、バスケットのバイアス（偏設）に対抗できる。この場合、ばね５６’は、各端部に配置されたリバースフック５８’を含む。リバースフック５８’はフック５８とは反対のやり方でアパーチャ６０に係合して、弾性パネル４４のバイアス（偏設）に対抗するために必要な方法で圧縮ばね５６’が弾性パネル４４に係合することを可能にする。

図１と図３に最もよく表されているように、制御モジュール２４は、少なくとも１つのバックプレート（backing plate）６２，６３，６４によってランバフレーム４０に摺動可能に接続される。上方バックプレート６２、中央バックプレート６３、および下方バックプレート６４は、それぞれ制御モジュール２４に接続され、ランバフレーム４０に摺動可能に係合することが好ましい。ただし、バックプレートの構造および数を変えても同等に有効であろう。コンプライアントばね６５は制御モジュール２４を第２のフランジ４８に固着し、以下にさらに説明するように、コンプライアントばね６５のばね収縮力が打ち負かされない限り、制御モジュール２４がランバフレーム４０上で摺動することを防止する。

モジュール２４は、概して図６に符号６６で示した駆動機構を含む。機構６６は、ハウジング６８内に封入された電動モータ７０を含む。モータ７０は、駆動シャフト７２を有しており、その端部に駆動ギヤ７４が設置されている。駆動ギヤ７４は第１のスパーギア（spur gear）７６と作動係合する。第１のスパーギア７６は、第１のスパーギア７６の直径よりも狭い直径を有する第２のスパーギア７８に固着されている。第１および第２のスパーギア７６，７８は同軸状に枢着するように配向される。第２のスパーギア７８は第３のスパーギア８０と作動係合する。第３のスパーギア８０はウォーム（らせん体；aworm）８２に固着される。第３のスパーギア８０およびウォーム８２は同軸状に枢着するように配向される。ウォーム８２はウォームギヤ（a worm gear）８４を駆動し、順にピニオン８６を駆動する。ピニオン８６は、ウォームギヤ８４の回動軸の方向を向くようにウォームギヤ８４に設けられた歯（teeth）８８に係合する。したがって、ウォームギヤ８４およびピニオン（a pinion）８６は同軸状に枢着するように配向される。ピニオン８６は、ラック８９に係合することによってウォームギヤ８４からラック８９に回動運動を伝達すことができるように、ウォームギヤ８４よりも幅広とされる。ピニオン８６は、ラックおよびピニオンドライブの技術分野で公知のようにラック８９を直線方向に駆動する。モータ７０は、第１の方向に作動するときにモジュール２４から外側方向にラック８９を駆動する。モータ７０が第２の方向に作動すると、ラック８９の移動方向は反転され、これによりモジュール２４内に収納される。ラック８９は第１の伸長部材９０に形成される。伸長部材９０は制御モジュール２４から突出するように設けられている。鈎爪（a talon）９２は第１のフランジ４６のスロット（図示せず）に係合し、下方方向の力が第１のフランジ４６に印加されることを可能にする。

上に示したように、第１の制御モジュール２４はコンプライアントばね６５によって弾性パネル４４の第２のフランジ４８に固着される。第１の伸長部材９０を制御モジュール２４から外側方向に駆動することにより、第１のフランジ４６と第２のフランジ４８との間の距離が増長され、もって弾性パネル４４のアーチが小さくされる。これにより、シート座者に対するランバサポートの量を低減する。伸長部材９０を制御モジュール２４内に収納することにより、第１のフランジ４６と第２のフランジ４８との間の距離が短縮され、もってパネル４４の前方方向へのアーチが増強される。その前方方向の動きにより、シート座者に対するランバサポートの量を増大する。

モータ７０によって発生される力は、コンプライアントばね６５のばね収縮力を上回ることはできない。しかし、ばね５６とモータ７０とによって発生される力の組み合わせにより、所定の力がシート座者によって弾性パネル４４に及ぼされるときに、コンプライアントばね６５のばね収縮力に打ち勝つ程に十分な対抗力がコンプライアントばね６５に付与される。これにより、弾性パネル４４により提供されるランバサポートがソフトにされ、シート座者に対する快適レベルを向上させるようなコンプライアント特性（a compliant feature）がパネル４４にもたらされる。

図７において、自動車シートフレームの他の実施形態が概して１１０で示されている。フレーム１１０はシート部１１２とバック部１１４とを含んでいる。バック部１１４は、バック部１１４の周延を画定するリング１３２を有する。第２実施形態の電動式ランバサポート装置１２２は、一方の端部に複数のフック１４１を有しておりかつ他方の端部に留め金１４３を有するランバフレーム１４０を備える。ランバフレーム１４０はフック１４１と留め金１４３とによってリング１３２に固定取付けされる。パネル１４４は、一般に、ランバフレーム１４０の垂直部材１３９に摺動可能に配置される。パネル１４４は、それにアーチを形成するために互いに移動可能な第１の端部１４６と第２の端部１４８とを有する。

図１３に最もよく表されている第１のギヤボックス１１６は、図７〜図１１に示す如く、ランバフレーム１４０に取り付けられている。第１のギヤボックスはアーチ状ラック１１８とアーチ状ピニオン１２０とを有する。アーチ状ラック１１８は第１のアーチ状端部１２４と第２のアーチ状端部１２６とを含む。第１および第２のアーチ状端部１２４，１２６の各々は、それらへのケーブル取付けが可能なように形成されている。より具体的には、少なくとも１つのコネクタ１２５が、ケーブルの一方端を受け止めるように第１および第２のアーチ状端部１２４，１２６の各々に配置される。コネクタ１２５は、ケーブルのその一方端を受け止めるための鍵穴形状を有するスロットとして示されている。しかし、コネクタ１２５はスロットに限定されず、当該技術分野で公知のようにケーブルをラックに固定する任意の手段を含んでもよい。好ましい実施態様では、アーチ状端部１２４，１２６の各々に配置された２つのコネクタが挙げられ、そのコネクタは、ケーブル端を受け止めるためのアパーチャとされている。

図８と図９を参照すると、第１のケーブル１２８は、アーチ状ラック１１８とパネル１４４の端部１４６，１４８の一方との間に接続される。アーチ状ラック１１８は直線方向に移動し、第１のケーブル１２８を通して運動を伝えて、パネル１４４の端部の移動を引き起こす。パネル１４４の端部１４６，１４８の一方を他方の端部１４６，１４８に向かって移動することによってアーチの大きさが変更され、付加的なランバサポートをシート座者に提供する。第１のモータ１３０は、ウォーム１３４を有する第１のギヤボックス１１６に動作的に係合して、直線運動をアーチ状ラック１１８に伝達する。ウォーム１３４はアーチ状ピニオン１２０と駆動係合して、アーチ状ピニオン１２０がアーチ状ラック１１８に直線運動を付与することを可能にする。ラックの両端でケーブルを受け止める第１のモータ１３０が概して図１３に示されており、この目的については以下に説明する。メモリ装置１７６は第１のギヤボックス内に配置され、パネル１４４のアーチの所定の大きさに対応するアーチ状ラック１１８の所定位置が制御器（図示せず）に記憶可能とされる。メモリ装置（a memory device）１７６は、ラック１１８の位置を決定して、望むならラック１１８をその同一の位置に戻すために、ラック１１８の位置の記憶を可能にする任意の公知の装置でよい。例えば、１つのこのような装置はメモリポテンショメータである。

ランバサポート装置１２２は、パネル１４４の端部１４６，１４８の一方と第１のケーブル１２８との間に間挿されたコンプライアントばね１３６を更に含む。コンプライアントばね１３６は、第１のケーブル１２８からパネル１４４の端部１４６，１４８の一方に運動を伝える。コンプライアントばね１３６は、第１のモータ１３０によって発生される直線力よりも強い拡張力を有する。したがって、第１のモータ１３０が作動されると、パネル１４４の端部１４６，１４８は、コンプライアントばね１３６を伸長することなく移動する。図９と図１１に示されるように、レバー１３８は、第１のケーブル１２８をコンプライアントばね１３６に操作可能に接続する。支持部材１６６は、対向タブ（opposing tabs）１６７を通して挿入されたピン１６５でパネル端部１４６，１４８の一方に接続され、端部１４６，１４８に対する部材１６６の枢着運動を可能にする。レバー１３８は、ピン１６９により支持部材１６６によって枢着可能に支持され、支持部材１６６に対するレバー１３８の枢着運動を可能にする。レバー１３８は第１のケーブル１２８の移動に応じて移動され、これにより、ケーブルからレバー１３８を通してパネル１４４の端部１４６，１４８の一方に運動を伝える。パネル端部１４６，１４８の一方の移動はパネル１４４のアーチの大きさの増減を引き起こす。

コンプライアントばね１３６は、シートに着座する乗客のような外部力がアーチに対して及ぼされるときにアーチの曲げを可能にする。第１のモータ１３０によって発生される力は、コンプライアントばね１３６のばね収縮力を上回ることはできない。しかし、ばね１３６とモータ１３０とによって発生される力の組み合わせにより、シート座者によって所定の力がパネル１４４に及ぼされるときに、コンプライアントばね１３６のばね収縮力に打ち勝つ程に十分な対抗力がコンプライアントばね１３６に付与される。これにより、パネル１４４により提供されるランバサポートがソフトにされ、シート座者に対する快適レベルを向上させるようなコンプライアント特性がパネル１４４にもたらされる。

ランバサポート装置１２２はまた、図８と図１０に示すように、ランバフレーム１４０に取り付けられた移動ラック（a moving rack）１５２と移動ピニオン（a moving pinion）１５４とを有する第２のギヤボックス１５０を備えていてもよい。移動ラック１５２は第１の移動端部（a moving end）１５６と第２の移動端部１５８とを有しており、移動端部の各々は、それらの中に配置された少なくとも１つのコネクタを有する。第２のモータ１６０は、それから延在するウォーム１３４を有しており、第２のギヤボックス１５０に直接係合する。第２のモータ１６０および第２のギヤボックス１５０は、第１のモータ１３０および第１のギヤボックス１１６と同一の方法で作動する。第２のケーブル１６４は移動ラック１５２のコネクタの一方と支持部材１６６との間に接続される。第２のケーブル１６４は、パネル１４４を鉛直にシフトさせるために移動ラック１５２の直線運動をパネル１４４に伝える。これにより、シート座者の様々な身長および快適さの好みに適合するように、シートバックのランバサポート１２２が略鉛直方向に移動される。

図８に示すように、少なくとも１つのシフトスプリング（a shift spring）１６８が、パネル１４４の端部１４６，１４８の一方とランバフレーム１４０との間に取り付けられる。パネル１４４が第２のケーブル１６４によって鉛直方向にシフトされると、シフトスプリング１６８の収縮力が克服され、これによりシフトスプリング１６８が伸長される。第２のモータ１６０がパネル１４４を実際に変位させていない場合、シフトスプリング１６８は収縮し、パネル１４４を元の位置に戻す。好ましい実施形態としては、図８に示したように、２つのばねがフレーム１１０とパネル１４４とに取り付けられる。しかし、より大きな力を有する１つのばね１３２を２つのばねの代わりに使用し得ることが、当業者には容易に明らかであろう。

図１０と図１１に示す如く、電動式ランバサポート装置１２２の第３実施形態では、シフトスプリング１６８の代わりに第３のケーブル１７０が設けられている。第３のケーブル１７０は、第２のケーブル１６４よりも反対側の移動ラック１５２の端部に接続されている。したがって、第２のケーブル１６４が移動ラック１５２の第１の移動端部１５６に接続され、また第３のケーブル１７０が第２の移動端部１５８に接続されると、第２および第３のケーブル１６４，１７０がパネル１４４を鉛直にシフトさせる。ラック１５２が下方に移動すると、第２のケーブル１６４がパネル１４４を上方へシフトさせる。ラック１５２が上方に移動すると、第３のケーブル１７０がパネル１４４を下方へシフトさせる。

さらに他の実施形態では、第２のギヤボックス１５０および第２のモータ１６０が、図１２に示すように、第１および第２のボルスタ１７２，１７４を作動する。本実施形態では、第２のケーブル１６４は第１のボルスタ１７２に接続される。第２のケーブル１６４は移動ラック１５２の第１および第２の移動端部１５６、１５８の一方に操作可能に接続される。したがって、移動ラック１５２の移動は第１のボルスタ１７２を作動させる。第３のケーブル１７０は、第２のケーブル１６４と同一の移動ラック１５２の端部に接続され、第２のボルスタ１７４を作動させる。したがって、移動ラック１５２は第１および第２のボルスタ１７２，１７４の両方を同時に作動させる。

本発明について例示的に説明してきたが、使用した用語は、限定的であるよりも、むしろ記述語が本質的に有する意味において理解されるべきである。

上述の教示に照らせば、本発明の多くの改変が可能である。したがって、参照番号は単に便宜上のものに過ぎず、かつ、決して限定的なものではない。本発明は、添付された特許請求の範囲の範囲内において、具体的に記載した方法以外で実施し得ることが理解されるべきである。

アーチ状の位置にバスケットを有するランバサポート装置を組み込んだシートフレームを示す斜視破断図である。 発泡体（foam）とパディング（padding）とを有し、かつ、制御モジュールを備えるランバサポート装置を組み込んだシートを示す周辺破断側面図である。 ランバサポート装置の概略正面図である。 ランバフレームに搭載されたプレベント（prebent）バスケットの概略正面図である。 弾性パネルに係合する圧縮ばねの拡大斜視図である。 電動モータおよび噛合されたギヤを示す第１の制御モジュールの正面図である。 アーチ状の位置にバスケットを有するランバサポート装置を組み込んだシートフレームを示す斜視破断図である。 ランバサポート装置の第２実施形態の斜視図である。 ランバサポート装置の第２実施形態の正面図である。 ランバサポート装置の第３実施形態の斜視図である。 ランバサポート装置の第３実施形態の正面図である。 ランバサポートの第４実施形態の斜視図である。 第２、第３、および第４実施形態で使用されるギヤボックスの斜視図である。

Claims (6)

1. シートバック用の電動式ランバサポート装置であって、
   第１および第２の端部を有しており、かつ、該第１及び第２の端部が、該第１の端部と該第２の端部との間に所定の大きさのアーチが形成されるように互いに移動可能に設けられたパネルと、
   伸長部材に形成されており、且つ、前記パネルが前記アーチを形成する位置に該パネルを移動させる第１のラックを有しており、前記第１の端部と前記第２の端部との間に配され且つ該第２の端部に接続された第１のギヤボックスと、
   を備えており、
   前記伸長部材は、前記パネルの前記第１および第２の端部のうち一方に取り付けられた鈎爪を有しており、
   前記伸長部材の前記鈎爪は、前記伸長部材が、前記第１のラックの直線運動を、該第１のラックから前記第１および第２の端部のうち少なくとも一方へ伝達することにより、前記第１および第２の端部を相対的に移動させ、前記第１のラックの直線運動に応じて前記アーチの大きさを変化させるように、前記第１のギヤボックスの前記第１のラックに接続されたものである、
   電動式ランバサポート装置。
2. 前記第１のラックを駆動させるために前記第１のギヤボックスに動作的に係合する第１のモータを備える、
   請求項１記載の電動式ランバサポート装置。
3. 前記第１のモータが、前記第１のモータによって駆動されかつ前記第１のギヤボックスと駆動係合するウォームを更に含むものである、
   請求項２記載の電動式ランバサポート装置。
4. 前記第１のギヤボックスが、前記パネルの前記アーチに対応する前記第１のラックの所定位置を記憶するためのメモリ装置を更に含むものである、
   請求項１記載の電動式ランバサポート装置。
5. 前記第１および前記第２の端部を摺動可能に支持し、これにより前記パネルの略鉛直方向の移動を可能にするランバフレームを更に備える、
   請求項１記載の電動式ランバサポート装置。
6. 前記ランバフレームが、対向フックと留め金とを更に含むものであり、
   前記留め金が、前記ランバフレームから延在しかつ前記シートバックによって受け止められ、これにより前記シートバック内の当該電動式ランバサポート装置の位置を固定するものである、
   請求項５記載の電動式ランバサポート装置。

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