一种座椅靠背调节器及其平衡装置的制作方法

本发明涉及一种座椅靠背调节器及其平衡装置。

背景技术：

座椅靠背调节器，是一种用于调整座椅靠背角度的电动调节装置，一般应用于汽车座椅或办公座椅等，一般是用小型电机作为驱动装置，用刚性锁定装置将其位置锁定，没有设置任何储能机构。座椅靠背在竖直平面内的转动过程中，其重心高低会发生变化，其稳定性较差。

座椅靠背的重心从高处向低处移动时，其重力势能完全被损耗，没能得到有效利用；座椅靠背的重心发生变化的过程中，其动能完全是依靠电机的驱动，需要消耗较多的电量。另一方面，座椅靠背转动过程中，对座椅靠背转动装置的底座形成较大的压力，容易造成部件损毁，为保证座椅靠背转动的稳定性，靠背角度调节装置的底座支架及紧固件需要用优良的刚性材质制成，导致部件成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种平衡装置，以解决现有座椅靠背调节器所存在的能耗较大、连接结构复杂、稳定性差等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种座椅靠背调节器平衡装置，包括第一旋转装置；第二旋转装置，设于所述第一旋转装置外部；至少一涡卷状弹性件，其内端连接至所述第一旋转装置，其外端连接至所述第二旋转装置；以及传动装置，其一端连接至所述第一旋转装置和/或所述第二旋转装置；其另一端连接至座椅靠背；其中，所述第一旋转装置包括第一转盘；限位套管，突出于所述第一转盘靠近所述涡卷状弹性件一侧的表面中部；以及内端卡槽，设于所述限位套管外侧壁，所述涡卷状弹性件的内端卡合至所述内端卡槽；所述第二旋转装置包括外壳，包括第二转盘及环形套管；所述环形套管套设于所述涡卷状弹性件外部，所述环形套管一侧的管口固定连接至所述第二转盘边缘处；以及外端卡口，贯穿所述环形套管外侧壁，所述涡卷状弹性件的外端卡合至所述外端卡口。

进一步地，在不同实施例中，所述第一旋转装置还包括第一转盘挡块，突出于所述第一转盘远离所述涡卷状弹性件一侧的表面；以及限位孔，贯穿所述限位套管及所述第一转盘的中央处，所述限位孔内设有两个向内突出的限位挡块。

进一步地，在不同实施例中，所述第二旋转装置还包括第二转盘挡块，突出于所述第二转盘远离所述环形套管一侧的表面；第二转盘通孔，贯穿所述第二转盘中心处；以及第一弧形滑孔，贯穿所述第二转盘，其弧形的圆心与所述第二转盘通孔的圆心一致。

进一步地，在不同实施例中，所述传动装置包括第三转盘，与所述第二转盘内表面相切；第一传动轴，突出于所述第三转盘中心处，穿过第二转盘通孔且固定连接至所述座椅靠背；以及第三转盘挡块，突出于所述第三转盘表面，卡入至第一弧形滑孔；所述第三转盘挡块与所述第一传动轴位于靠近所述第二转盘的同一侧。

进一步地，在不同实施例中，所述传动装置还包括卡块，突出于所述第三转盘中心处，位于远离所述第二转盘的一侧；所述卡块卡入至限位孔；以及第二传动轴，突出于所述卡块表面，其轴心与所述第一传动轴的轴心位于同一直线上。

进一步地，在不同实施例中，所述稳定装置包括水平底座；以及第一支撑板、第二支撑板，垂直式固定于所述水平底座的左右两端；其中，所述第一支撑板与所述第二支撑板相对设置且彼此平行。

进一步地，在不同实施例中，所述第一支撑板中心处设有第一传动轴安装孔，套设于第一传动轴外部；所述第一支撑板下部设有第二弧形滑孔，贯穿所述第一支撑板，其弧形的圆心与所述第一传动轴安装孔的圆心一致；所述第二支撑板中心处设有第二传动轴安装孔，套设于第二传动轴外部；

进一步地，在不同实施例中，所述第二支撑板上部边缘处设有弧形卡口，第一转盘挡块卡入至所述弧形卡口。

进一步地，在不同实施例中，所述涡卷状弹性件包括但不限于平面涡卷弹簧或扭簧；所述涡卷状弹性件的横截面形状包括但不限于矩形、圆形及椭圆形；当所述涡卷状弹性件的数量为两个以上时，所有涡卷状弹性件的绕向相同；当两个以上涡卷状弹性件同时发生形变时，所有涡卷状弹性件产生的回复扭矩的方向相同。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种座椅靠背调节器，包括前文所述的平衡装置。

本发明提供一种座椅靠背调节器以及座椅靠背调节器平衡装置，当座椅靠背在竖直平面内两个旋转方向上做往复运动时，只需用一个或一组同方向弹性件即保证系统的力矩平衡，使得操作更加简洁方便，可以有效减轻驱动电机负载，减少能耗，同时降低了设备的生产和维护成本。此外，本发明的座椅靠背调节器平衡装置可以有效简化连接结构、节省空间，同时提高了系统可靠性和稳定性，延长使用寿命、提升工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例使用状态下结构示意图；

图2为本发明实施例整体结构示意图；

图3为本发明实施例分解结构示意图；

图4为本发明实施例中第一旋转装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中第二旋转装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中涡卷状弹性件的结构示意图；

图7为本发明实施例中传动装置的结构示意图；

图8为本发明实施例中稳定装置的结构示意图；

图9为本发明实施例中座椅靠背的位置示意图。

图中部件标号如下：

100第一旋转装置，200第二旋转装置；300涡卷状弹性件，400传动装置；

500稳定装置，600座椅靠背，600驱动装置；

101第一转盘，102限位套管，103内端卡槽；

201外壳，202第二转盘，203环形套管，204外端卡口；

301弹簧片，302弹簧内端，303弹簧外端；

401第三转盘，402第一传动轴，403卡块，404第二传动轴；

501第一支撑板，502第二支撑板，503水平底座；

601座椅靠背的基准位置，602座椅靠背的第一目标位置，603座椅靠背的第二目标位置；

1021限位孔，1022限位挡块，1023限位挡块；

2021第二转盘挡块，2022第二转盘通孔，2023第一弧形滑孔；

4011第三转盘挡块；

5011第一传动轴安装孔，5012第二弧形滑孔；5021第二传动轴安装孔，5022弧形卡口。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，证明本发明可以实施，该实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的部件以相似数字标号表示。附图所示的每一部件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个部件的尺寸和厚度。

本发明所提到的方向用语，例如，上、下、前、后、内部、外部、内、外、侧面、顶部、底部、顶端、底端、末端、顺时针、逆时针等，仅是附图中的方向，只是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。

当某些部件被描述为“在”另一部件“上”时，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中间部件，所述部件置于所述中间部件上，且所述中间部件置于另一部件上。当一个部件被描述为“安装至”或“连接至”另一部件时，二者可以理解为直接“安装”或“连接”，或者一个部件通过一中间部件间接“安装至”或“连接至”另一个部件。

如图1～9所示，实施例提供一种座椅靠背调节器，其内包括一种座椅靠背调节器平衡装置，座椅靠背600可在竖直方向上往复旋转，驱动装置700为小型驱动电机。

座椅靠背调节器平衡装置包括第一旋转装置100、第二旋转装置200、至少一涡卷状弹性件300、传动装置400、稳定装置500、座椅靠背600以及驱动装置700。传动装置400的一端连接至第一旋转装置100和/或第二旋转装置200，其另一端连接至一外设的座椅靠背600，座椅靠背600在一定角度范围内可进行往复旋转。

座椅靠背600旋转路径所处平面与涡卷状弹性件300中心轴所处直线相垂直。本实施例中，涡卷状弹性件(涡卷弹簧)的中心轴为水平设置，座椅靠背的旋转路径所处平面为竖直平面。座椅靠背600在竖直面内旋转时，本发明所述双向平衡装置用于实现座椅靠背600的自重平衡。

座椅靠背600在驱动装置700(如驱动电机)作用下，可以在竖直面内沿顺时针方向或逆时针方向旋转。本文中，判断时针方向的视线方向皆为正对座椅靠背600的方向，可见座椅靠背600全部旋转过程。由于座椅靠背600固定连接至传动装置400，当座椅靠背600旋转时，传动装置400被带动发生同向旋转，进而带动第一旋转装置100或第二旋转装置200发生旋转。

第一旋转装置100及第二旋转装置200皆安装至稳定装置500；第二旋转装置200设于第一旋转装置100外部，二者可以独立旋转，互不干涉。涡卷状弹性件300为螺旋形，其内端连接至第一旋转装置100，其外端连接至第二旋转装置200，当任一旋转装置发生旋转、且另一旋转装置保持静止时，涡卷状弹性件300的两端会受到一定压力，使其会发生形变。

当第一旋转装置100被传动装置400带动发生旋转时，第二旋转装置200保持静止，涡卷状弹性件300发生形变，并且产生第一回复扭矩；当第二旋转装置200被传动装置400带动发生旋转时，第一旋转装置100保持静止，涡卷状弹性件300发生形变，并且产生第二回复扭矩；所述第一回复扭矩与所述第二回复扭矩的方向相反。

当涡卷状弹性件受力张开时或受力紧缩时，都会产生一定的回复力矩，促使其回复原形。涡卷状弹性件被张开时，会产生向内收缩的力矩；当涡卷状弹性件受力被紧缩时，会产生向外张开的力矩；在这两种情况下，涡卷状弹性件产生的回复力矩方向是相反的。

如图3～4所示，第一旋转装置100包括第一转盘101和限位套管102，限位套管102突出于第一转盘101靠近涡卷状弹性件300一侧的表面中部；限位套管102外侧壁设有内端卡槽103，涡卷状弹性件300的弹簧内端302卡合至内端卡槽103。

第一旋转装置100还包括第一转盘挡块1011及限位孔1021，第一转盘挡块1011突出于第一转盘101远离涡卷状弹性件300一侧的表面；限位孔1021贯穿限位套管102及第一转盘101的中央处，限位孔1021内设有两个向内突出的限位挡块1022、1023。

本实施例中，限位孔1021的横截面主体为圆形，其直径略大于卡块403的长度。限位挡块1022、1023的横截面为直角扇形，两个限位挡块1022、1023的扇形圆心相对设置，限位孔1021横截面的圆心位于两个限位挡块1022、1023的扇形圆心连线上，两个限位挡块1022、1023横截面的扇形圆心突出至限位孔1021中部，卡块403在限位孔1021内的旋转角度为90度。

如图3、图5所示，第二旋转装置200包括外壳201，外壳201包括一体设置的第二转盘202及环形套管203；环形套管203套设于涡卷状弹性件300外部，环形套管203一侧的管口固定连接至第二转盘202边缘处；环形套管203外侧壁设有一外端卡口204，涡卷状弹性件300的弹簧外端303卡合至外端卡口204。

第二旋转装置200还包括第二转盘挡块2021，突出于第二转盘202远离环形套管203一侧的表面；第二转盘202中心处设有第二转盘通孔2022；第二转盘202设有第一弧形滑孔2023，第一弧形滑孔2023上下两条对应边皆为弧线，两条弧线的圆心皆与第二转盘通孔2022的圆心重合，两条弧线对应的圆心角为90度。

如图3、图6所示，涡卷状弹性件300套在限位套管102外部，优选平面涡卷弹簧或扭簧，包括涡卷状的弹簧片301，弹簧片301整体位于两个平行平面之间。弹簧片301两端分别成为弹簧内端302和弹簧外端303，弹簧内端302卡合至第一旋转装置100的内端卡槽103，弹簧外端303卡合至第二旋转装置200的外端卡口204。涡卷状弹性件300的横截面形状，具体地说，弹簧片的横截面形状，包括但不限于矩形、圆形或椭圆形。常见涡卷弹簧的弹簧片301一般是薄片状，其横截面形状为矩形，其长度与宽度的比值大于10。常见扭簧一般为较细的金属丝扭曲成螺旋状结构形成的，为了加工方便，其横截面多为圆形或椭圆形。

本实施中，当涡卷状弹性件300的数量为两个以上时，所有涡卷状弹性件300的绕向相同，具体地说，所有涡卷状弹性件300的弹簧片301绕向相同。当两个以上涡卷状弹性件300同时发生形变时，所有涡卷状弹性件300产生的回复扭矩的方向相同。由于每一个涡卷状弹性件300都可以在受力方向不同的情况下产生两种方向相反的回复力矩，因此，在本发明中只用一个或者一组涡卷弹簧既可以实现双向缓冲和储能的效果。相对于现有技术中同时设置两组绕向相反涡卷弹簧的技术方案，本发明可以简化结构、减少体积，有效降低生产成本及节省空间。

所有涡卷状弹性件300的弹簧内端302位置相对应，可以设于同一直线上；所有涡卷状弹性件300的弹簧外端303位置相对应，可以设于同一直线上。当涡卷状弹性件300的数量为两个以上时，相邻两涡卷状弹性件300之间设置一个隔离圈，所述隔离圈为弹性耐磨材质(如橡胶)制成，防止涡卷状弹性件300在发生或恢复形变过程中与其他涡卷状弹性件300或其他部件发生碰撞，影响形变储能效果。

如图3、图7所示，传动装置400包括第三转盘401与第一传动轴402，第三转盘401与第二转盘202内表面相切；第一传动轴402突出于第三转盘401中心处，穿过第二转盘通孔2022且固定连接至座椅靠背600(座椅靠背)。

第三转盘401一侧表面设有一突出的第三转盘挡块4011，第三转盘挡块4011卡入至第一弧形滑孔2023；第三转盘挡块4011与第一传动轴402位于靠近第二转盘202的同一侧。卡块403突出于第三转盘401中心处，位于远离第二转盘202的一侧；卡块403卡入至限位孔1021，卡块403在限位孔1021内的旋转角度为90度。第二传动轴404突出于卡块403表面，其轴心与第一传动轴402的轴心位于同一直线上。本实施例中，卡块403为长方体，优选长条形卡块。

如图3、图8所示，稳定装置500包括第一支撑板501、第二支撑板502及水平底座503，第一支撑板501、第二支撑板502垂直式固定于水平底座503的左右两端，第一支撑板501、第二支撑板502相对设置且彼此平行。

水平底座503优选矩形底座，水平底座503设有多个安装螺孔，用紧固件可以将水平底座503固定安装在地面或其他基座上，从而保证机械臂及平衡装置形成的系统足够稳定，不会发生偏移或晃动。

第一支撑板501中心处设有第一传动轴安装孔5011，套设于第一传动轴402外部；第一支撑板501下部设有第二弧形滑孔5012，贯穿第一支撑板501，其弧形的圆心与第一传动轴安装孔5011的圆心一致。

第二支撑板502中心处设有第二传动轴安装孔5021，套设于第二传动轴404外部；第二支撑板502上部边缘处设有弧形卡口5022，第一转盘挡块1011卡入至弧形卡口5022。

本实施例中，涡卷状弹性件300套在限位套管102外部，卡块403卡入至限位孔1021，第二传动轴404插入至第二传动轴安装孔5021。第一传动轴402穿过第二转盘通孔2022、第一传动轴安装孔5012且固定连接至座椅靠背600(座椅靠背)。限位孔1021、第二转盘通孔2022、第一传动轴安装孔5012，第二传动轴安装孔5021的中心轴位于同一直线上，即为第二传动轴404与第一传动轴402的轴心所在直线上。

如图9所示，本实施例中，座椅靠背600(座椅靠背)在竖直平面上旋转过程中，将其运行轨迹上座椅靠背600重心最高处设为基准位置601，将其运行轨迹上的两个座椅靠背600重心最低处设为第一目标位置602和第二目标位置603。本实施例中，将座椅靠背600的基准位置的旋转角度设定为0度，其旋转角度范围为顺时针旋转0～90度及逆时针旋转0～90度。判断时针方向的视线方向为正对第一支撑板501的方向，可见本实施例外部座椅靠背600(座椅靠背)全部旋转过程。

如图9所示，当座椅靠背600位于基准位置601时，第一旋转装置100和第二旋转装置200皆保持静止，涡卷状弹性件300维持原状，卡块403竖直设置，第三转盘挡块4011卡合至第一弧形滑孔2023的一端。

当座椅靠背600需要从基准位置601逆时针旋转至第一目标位置602时，座椅靠背600的重心由高处向低处移动，驱动装置600(电机)带动座椅靠背600(座椅靠背)逆时针旋转，传动装置400也被带动发生逆时针旋转。此时，第三转盘挡块4011推动外壳201，带动第二旋转装置200发生逆时针转动，当座椅靠背600到达第一目标位置602，转动角度为90度。在这一过程中，第二转盘挡块2021在第二弧形滑孔5013内滑动，确保外壳201可以在竖直面发生旋转。在这一过程中，卡块403在限位孔1021内自由转动，第一旋转装置100没有受到任何推力，完全静止不动。由于涡卷状弹性件300的内端固定连接至第一旋转装置100，其外端固定连接至第二旋转装置200，因此涡卷状弹性件300会发生形变，产生卷曲，座椅靠背600的重力势能转化为涡卷状弹性件300的弹性势能。

当座椅靠背600需要从第一目标位置602顺时针旋转回到基准位置601时，座椅靠背600的重心由低处向高处移动，驱动装置600(电机)带动座椅靠背600(座椅靠背)顺时针旋转，传动装置400也被带动发生顺时针旋转。座椅靠背600回到基准位置601时，第二旋转装置200顺时针转动90度，涡卷状弹性件300逐步恢复本来形状，涡卷状弹性件300的弹性势能转化为座椅靠背600的重力势能，从而减少驱动装置600对座椅靠背600的做功，减少电机能耗。

当座椅靠背600需要从基准位置601顺时针旋转至第二目标位置603时，座椅靠背600的重心由高处向低处移动，驱动装置600(电机)带动座椅靠背600(机械臂)顺时针旋转，传动装置400也被带动发生顺时针旋转。此时，卡块403推动两个限位挡块1022、1023，从而带动第一旋转装置100顺时针旋转。第三转盘挡块4011在第一弧形滑孔2023内滑动，第二转盘202完全没有受到推力，第二旋转装置200静止不动。由于涡卷状弹性件300的内端固定连接至第一旋转装置100，其外端固定连接至第二旋转装置200，因此涡卷状弹性件300会发生形变，产生卷曲，座椅靠背600的重力势能转化为涡卷状弹性件300的弹性势能。

当座椅靠背600需要从第二目标位置603逆时针旋转回到基准位置601时，座椅靠背600的重心由低处向高处移动，驱动装置600(电机)带动座椅靠背600(机械臂)逆时针旋转，传动装置400也被带动发生逆时针旋转。座椅靠背600回到基准位置601时，第一旋转装置100逆时针转动90度，涡卷状弹性件300逐步恢复本来形状，涡卷状弹性件300的弹性势能转化为座椅靠背600的重力势能，从而减少驱动装置600对座椅靠背600的做功，减少电机能耗。

在座椅靠背600的重心由高处向低处移动过程中，当座椅靠背600在竖直面内沿顺时针方向旋转时，传动装置400带动第一旋转装置100沿顺时针方向旋转；当座椅靠背600在竖直面内沿逆时针方向旋转时，传动装置400带动第二旋转装置200沿逆时针方向旋转。

在座椅靠背600的重心由低处向高处移动过程中，当座椅靠背600在竖直面内沿顺时针方向旋转时，第二旋转装置200带动传动装置400沿顺时针方向旋转；当座椅靠背600在竖直面内沿逆时针方向旋转时，第一旋转装置100带动传动装置400沿逆时针方向旋转。

本实施例在工作中，外设的座椅靠背600在驱动装置600的驱动下，在竖直面内旋转，可以通过传动装置400带动第一旋转装置100或第二旋转装置200在一定范围内发生旋转，由于涡卷状弹性件300的两端分别连接至第一旋转装置100或第二旋转装置200，当任一旋转装置发生旋转时，涡卷状弹性件300都会受力发生形变，从而起到缓冲和暂存能量的作用。当旋转到合适的角度时，用户可以利用另外设置的锁定装置将座椅靠背的位置锁定。当解锁后，用户可以根据具体需求调整座椅靠背的旋转方向。

在本实施例中，限位孔1021、第二转盘挡块2021及第三转盘挡块4011在图2中的位置可以左右对调，其工作模式和原理与前述方案类似，在此不做赘述。按照这样的技术方案，在座椅靠背600的重心由高处向低处移动过程中，当座椅靠背600在竖直面内沿顺时针方向旋转时，传动装置400带动第二旋转装置200沿顺时针方向旋转；当座椅靠背600在竖直面内沿逆时针方向旋转时，传动装置400带动第一旋转装置100沿逆时针方向旋转。在座椅靠背600的重心由低处向高处移动过程中，当座椅靠背600在竖直面内沿顺时针方向旋转时，第一旋转装置100带动传动装置400沿顺时针方向旋转；当座椅靠背600在竖直面内沿逆时针方向旋转时，第二旋转装置200带动传动装置400沿逆时针方向旋转。

本实施例提供一种用于座椅靠背的座椅靠背调节器平衡装置，当座椅靠背前后移动时，只需用一个或一组同方向弹性件即保证系统的力矩平衡，使得调整过程更加方便快捷，可以有效减轻电机负载，减少能耗，同时降低了部件的生产和维护成本。此外，本实施例可以有效简化连接结构、节省空间，同时提高了系统可靠性和稳定性，延长使用寿命。

以上所述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，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。