专利名称：双驱动动力致动器的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于人机工程系统的致动器，尤其涉及用于座椅调节的致动器系统。
背景技术：
用于座椅的人机工程支承，例如腰靠系统和靠垫(bolster)系统，通常通过由手操作或由电动机驱动的致动器移动。对于具有拱起模式和平移模式的四向动力腰靠装置，传统上每个操作模式都需要一个电动机。相比之下，美国专利No.6,050,641提出的发明是仅需要单个电动机并减少了齿轮箱构件的重复数目的四向动力腰靠系统。在该发明之前，美国专利No.5,197,780和No.5,217,278仅描述了通过一个控制旋钮手动操作的四向腰靠装置。
虽然这些装置是对需要多个电动机或多个控制旋钮的传统四向腰靠装置的改进，但是竞争激烈的家具和汽车座椅市场促使持续优化能够为座椅使用者提供舒适和方便的装置。尤其需要更不易于发生故障并将动力更有效地传递到致动器的改进的致动系统。例如，对于手动操作的四向腰靠系统，传动系统效率低下，因为除了齿轮外，所述系统还具有需要至少一个非齿轮校正装置以保持主动齿轮和从动齿轮之间的正确接合的传动部件。因此，这种装置具有为便于操作腰靠系统所必须的校正装置，该校正装置增加了系统发生故障的潜在可能。
另外，需要更加模块化的致动系统，提高部件在双向与四向动力腰靠装置之间、手动操作与电动机驱动的致动系统之间以及腰靠系统与靠垫系统之间的通用性。例如，现有技术的致动单元和从动齿轮设计成与主动齿轮和传动系统一起安装在一个壳体中，因此限制了致动单元自身能够动作的范围。不同类型的腰靠装置和靠垫装置通常设计成提供不同水平的支承，并经常需要不同水平的致动，因此影响了致动器的尺寸。现有技术的装置不能根据不同的尺寸要求简单地改变致动器，并且受限的壳体阻止了相同的致动系统用于不同的腰靠装置或用于腰靠装置和靠垫装置。因此，需要根据致动器的用途、动作范围和尺寸来设计并分别制造完全不同的致动系统。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而开发的。本发明是双驱动致动系统，该系统将现有的双向手动致动器与传动系统相结合，以在多个致动器之间切换。此外，该双驱动致动系统可以由电动机驱动，可以用电磁线圈在致动器之间切换传动系统。该双驱动致动系统可以与根据所需用途、尺寸和动作范围变化的不同致动器一起使用。
下面将参考附图详细描述本发明进一步的特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。
合并在说明书中并形成说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并与说明书共同用于解释本发明的原理。在附图中图1示出本发明的双驱动致动系统；图2示出安装在具有腰靠装置的座椅中的双驱动致动系统；图3示出安装在具有靠垫装置和头枕装置的座椅中的双驱动致动系统；图4示出根据本发明的另一个实施例的双驱动致动系统；图5示出本发明的双驱动致动系统的齿轮布置和齿轮齿定位；图6示出安装在座椅中的双驱动致动系统，该座椅具有靠垫装置、头枕装置和一对双驱动致动装置；图7示出安装在座椅中的双驱动致动系统，该座椅具有靠垫装置、头枕装置和一对带有主动蜗轮装置的双驱动致动装置；以及图8示出安装在具有腰靠装置的座椅中的双驱动致动系统，其中，该双驱动致动装置位于座椅靠背中。
具体实施例方式
附图中相同的标号指示相同的元件，参考附图，图1示出双驱动致动系统10的实施例。在该实施例中，双驱动(致动系统)10包括一对分别具有从动锥齿轮16、18的致动器12、14和具有一对主动锥齿轮22、24的驱动轴20。移动驱动轴20的位置26，以二者择一地使从动锥齿轮16与主动锥齿轮22接合或者使从动锥齿轮18与主动锥齿轮24接合。主动锥齿轮22、24可以是如图1所示的双侧锥齿轮28，齿轮齿在相反的方向上彼此背对着。
图5示出齿轮布置和齿轮齿定位。当驱动轴20向致动器12移动时，双侧锥齿轮的一侧22与其相应的从动锥齿轮16接合，同时另一侧24与其相应的从动锥齿轮18脱离，反之亦然。致动器12、14与驱动轴20之间的锥齿轮的接合简化了传动系统，因为所述锥齿轮在主动侧和从动侧具有相对的表面。所述相对表面也用作机械止挡，以将驱动轴20限制到接合的从动锥齿轮，而不需要除锥齿轮本身之外的偏压弹簧、保持装置或任何其它止动机构。
图1和图5还示出，可以使用电磁线圈30或任何其它类型的控制单元或其等效物来控制驱动轴20的位置26，而可以使用电动机32或任何其它类型的动力单元或其等效物来驱动驱动轴20。通过改变驱动轴20的位置26，电磁线圈30选择性地使双侧锥齿轮28在致动器12和14之间移动。电动机32驱动旋转轴34，该旋转轴通过一组齿轮——例如与安装在驱动轴20上的直齿轮38啮合的安装在电动机轴(旋转轴)34上的小齿轮36——与驱动轴20接合。
致动器12、14可以分别用一对可弯曲拉线(bowden cable)40、42操纵调节装置(图2、图3和图8)。双驱动致动系统10是模块化的，因为致动器12、14可以根据被操纵的调节装置切换。例如，不同类型的腰靠支承通常设计成提供不同水平的支承，并经常需要不同水平的致动。另外，在任何给定的四向腰靠装置中，拱起机构可能需要与平移机构不同水平的致动。类似地，不同类型的靠垫装置也可能需要不同水平的致动，并且为座椅中靠垫装置设计的致动水平可能与用于同一座椅中的腰靠装置的致动水平不同。即使这些不同的调节装置各自可以具有不同的致动需求，致动器12、14都可以是与同主动锥齿轮22、24啮合的从动锥齿轮16、18相同的系列的一部分。因此，致动器12、14可以选自具有不同的最大致动水平、但具有相同的从动锥齿轮16、18的模块化致动器。用于手动操作的双驱动致动系统的相同致动器也可用于电动机驱动的双驱动致动系统，这进一步提高了部件的通用性，从而降低了系统的成本。
在不同类型的致动器中，可以用于操纵座椅调节装置的是由可弯曲拉线操作的致动器，例如在美国专利No.5,638,722和No.6,053,064以及还未授权的美国专利申请No.10/008,896中描述的致动器。一系列的可弯曲拉线致动器可以提供一定范围的最大拉线行程长度，例如20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm和50mm。如上文所讨论的，可以根据被操纵的调节装置要求不同水平的致动，并且一个致动器12可以具有一个最大拉线行程长度44，而另一个致动器14可以具有相同的或不同的最大拉线行程长度46。
如图2所示，双驱动致动装置10可以安装在具有四向腰靠系统50的座椅48中。同时参考图2和图8可见，双驱动致动装置10可以位于座椅48的任何部分。类似地，如图3所示，双驱动致动装置10可以安装在具有靠垫系统52的座椅48中。该双驱动致动装置10通常可以用于操纵座椅靠背54和座椅垫56。该双驱动致动装置10也可用于操纵头枕58。
图6示出带有靠垫系统的双驱动致动系统10的另一个实施例。图6示出用于操纵座椅靠背54和座椅垫56的一对双驱动致动装置10。图6所示的头枕58具有一对支承弹簧。所述双驱动致动装置10可以设置在兼顾使用者舒适性、座椅稳定性和腰靠装置控制的任何位置。
图4示出双驱动致动系统10的另一个实施例。在图1所示的实施例中，电磁线圈30移动主动锥齿轮28的位置26，以选择性地接合致动器12、14。相比之下，根据图4中的实施例的一般方面，电磁线圈30移动致动器12、14的位置60，以选择性地接合主动蜗轮62。如这两个实施例所示，驱动致动器12、14的电动机32的电源线64可以与电磁线圈的控制线66分开。总的来讲，主动蜗轮62和主动锥齿轮28形成与电动机32接合并将其动力传递到致动器12、14的驱动单元部分。因此，该驱动单元可以是与电动机32接合并将其动力传递到致动器12、14的任何类型的主动齿轮28、62或其它主动装置或其等效物。电磁线圈30使用传动系统来改变位置26、60，从而切换由电动机32提供给每个单独的致动器12、14的驱动力。在第一实施例中，驱动轴20用作移动主动锥齿轮28的传动装置。在该第二实施例中，小齿轮联接件(pinion link)68用作移动致动器12、14的传动装置。小齿轮联接件68将分别在主动蜗轮62两侧的致动器12、14的端部连接起来。致动器12、14中的每一个都具有与各自的螺纹块(threaded block)74、76螺纹接合的螺杆70、72。螺杆70、72中的每一个都具有蜗轮78、80。
在操作中，电磁线圈30使连接到并移动螺杆70、72的端部的小齿轮联接件68的位置60移动，以选择性地使相应的蜗轮78、80与主动齿轮(蜗轮)62接合。电动机32具有驱动直齿轮84的轴82。主动齿轮62安装在直齿轮84上并与之一起旋转。因此，当蜗轮78、80中的任何一个与主动齿轮62接合时，相应的螺杆70、72旋转，并且对应的螺纹块74、76沿致动器12、14的长度平移。
螺纹块74、76具有托架86、88，所述托架可以安装在拉线90、92上或安装在位于致动器与座椅调节装置之间的其它联接件的端部。图4中所示的双驱动致动系统10提供另一种用于致动器12、14的模块化设计。当然，致动器12、14根据其用途可以有不同的长度，由此限制了拉线90、92的由螺杆70、72提供的最大延伸。另外，即使螺杆70、72具有相同的长度，致动器12、14也可使用电子控制装置提供最大延伸的限制范围。例如，致动器12、14可以使用螺纹块74、76的位置与电位计或开关94、96作为最大延伸的限制件(limit)。
图7示出另一个使用主动蜗轮装置的双驱动致动装置10的实施例。图7示出一对用于操纵座椅靠背54和座椅垫56的双驱动致动装置10。图7所示的头枕58具有一对支承弹簧。该对双驱动致动装置10可以设置在兼顾使用者舒适性、座椅稳定性和腰靠装置控制的任何位置。
鉴于上文所述，可见，实现并达到了本发明的多个优点。为了最好地解释本发明的原理和实际应用，选择并描述了所述实施例，从而使本领域的技术人员能够在各种实施例中和各种适合于预期特殊用途的变型中最好地利用本发明。
由于可以在不脱离本发明的范围内对在本文中描述并示出的构造和方法进行各种变型，因此上文描述或附图示出的所有内容应被解释为说明性的，而非限制性的。例如，尽管驱动轴具有安装在一端的双侧锥齿轮，但是也可以在驱动轴上安装一对具有相对面的锥齿轮。类似地，尽管所述控制单元中使用了电磁线圈，但是也可使用“肌肉拉线”或任何其它类型的切换装置或其等效物。因此，本发明的宽度和范围不应局限于上述任何示范性的实施例，而应仅由所附的权利要求及其等效物限定。
权利要求
1.一种用于座椅调节的双驱动致动系统，该致动系统包括动力单元；可操作地与所述动力单元接合的驱动单元；具有第一从动齿轮的第一致动器；具有第二从动齿轮的第二致动器；传动装置，该传动装置具有使所述驱动单元与所述第一从动齿轮接合的第一位置，以及使所述驱动单元与所述第二从动齿轮接合的第二位置；以及安装在所述传动装置上的控制单元，其中，所述控制单元在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述传动装置的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括具有至少一个可操作地连接到所述第一致动器和所述第二致动器的座椅调节装置的座椅。
3.根据权利要求2所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述座椅调节装置选自由座椅靠背、座椅垫、腰靠装置、靠垫和头枕组成的调节装置组，一对可弯曲拉线将所述第一致动器和所述第二致动器连接到所述座椅调节装置。
4.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括可操作地连接到所述第一致动器的第一座椅调节装置和可操作地连接到所述第二致动器的第二座椅调节装置。
5.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括腰靠装置，该腰靠装置还包括可操作地连接到所述第一致动器的第一可移动元件和可操作地连接到所述第二致动器的第二可移动元件。
6.根据权利要求5所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一可移动元件对应于所述腰靠装置的弯曲，所述第二可移动元件对应于所述腰靠装置的平移，并且所述第一致动器和所述第二致动器选自最大拉线行程长度在20mm和50mm之间的可弯曲拉线致动器。
7.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述动力单元是电动机，所述驱动单元是主动齿轮。
8.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述控制单元是电磁线圈。
9.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述传动装置还包括连接所述驱动单元和所述控制单元的驱动轴。
10.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述驱动单元还包括双侧锥齿轮，所述双侧锥齿轮具有在所述第一位置与所述第一从动齿轮接合的第一侧，并具有在所述第二位置与所述第二从动齿轮接合的第二侧。
11.根据权利要求10所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括从所述电动机延伸出来的旋转轴；安装在所述旋转轴上的小齿轮；以及安装在所述驱动轴上并与所述小齿轮接合的直齿轮。
12.根据权利要求1所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述传动装置还包括在所述第一致动器和所述第二致动器之间的小齿轮联接件，并且所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮连接到所述控制单元上。
13.根据权利要求12所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一从动齿轮还包括在所述第一位置与所述驱动单元的第一侧接合的第一蜗轮，所述第二从动齿轮还包括在所述第二位置与所述驱动单元的第二侧接合的第二蜗轮。
14.一种用于座椅调节的双驱动致动系统，该致动系统包括动力单元；具有第一齿轮的第一致动器；具有第二齿轮的第二致动器；与所述动力单元接合的驱动单元，所述驱动单元具有第一位置和第二位置，其中所述第一位置接合所述第一齿轮，所述第二位置接合所述第二齿轮；可操作地连接到所述驱动单元的控制单元，其中所述控制单元在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述驱动单元；以及具有至少一个可操作地连接到所述第一致动器和所述第二致动器的座椅调节装置的座椅。
15.根据权利要求14所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一齿轮是第一从动锥齿轮，所述第二齿轮是第二从动锥齿轮。
16.根据权利要求15所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述主动齿轮还包括驱动轴和双侧锥齿轮，所述双侧锥齿轮的第一侧在所述第一位置与所述第一从动锥齿轮接合，所述双侧锥齿轮的第二侧在所述第二位置与所述第二从动锥齿轮接合。
17.根据权利要求16所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括从所述电动机延伸出来的旋转轴；安装在所述旋转轴上的小齿轮；以及安装在所述驱动轴上并与所述小齿轮接合的直齿轮。
18.一种用于座椅调节的双驱动致动系统，该致动系统包括具有旋转轴和安装在所述旋转轴上的小齿轮的电动机，具有第一从动齿轮的第一致动器；具有第二从动齿轮的第二致动器；具有通过所述小齿轮与所述电动机齿轮接合的直齿轮的驱动轴，所述驱动轴具有第一位置和第二位置，其中所述第一位置与所述第一致动器齿轮接合并与所述第二致动器脱离，所述第二位置与所述第二致动器齿轮接合并与所述第一致动器脱离；以及可操作地连接到所述驱动轴的电磁线圈，其中，所述电磁线圈在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述驱动轴。
19.根据权利要求18所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括具有至少一个可操作地连接到所述第一致动器和所述第二致动器的座椅调节装置的座椅。
20.根据权利要求18所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮是一对锥齿轮，所述驱动轴还包括双侧锥齿轮，该双侧锥齿轮选择性地在所述第一位置与所述锥齿轮中的一个接合，并在所述第二位置与所述锥齿轮中的另一个接合。
21.一种双驱动致动系统，该致动系统包括第一致动器；第二致动器；连接到所述第一致动器的第一从动锥齿轮；连接到所述第二致动器的第二从动锥齿轮；具有第一位置和第二位置的驱动轴；连接到所述驱动轴的第一主动锥齿轮，其中所述第一主动锥齿轮在所述第一位置与所述第一从动锥齿轮接合；以及连接到所述驱动轴的第二主动锥齿轮，其中所述第二主动锥齿轮在所述第二位置与所述第二从动锥齿轮接合。
22.根据权利要求21所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一主动锥齿轮面向第一方向，所述第二主动锥齿轮面向第二方向。
23.根据权利要求22所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一主动锥齿轮在所述第二位置与所述第一从动锥齿轮脱离，所述第二主动锥齿轮在所述第一位置与所述第二从动锥齿轮脱离。
24.根据权利要求23所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一主动锥齿轮和所述第二主动锥齿轮是双侧锥齿轮的相对侧。
25.根据权利要求21所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括可操作地连接到所述驱动轴的电磁线圈，所述电磁线圈在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述驱动轴。
26.根据权利要求25所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括与所述驱动轴齿轮接合的电动机。
27.根据权利要求21所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括具有至少一个可操作地连接到所述第一致动器和所述第二致动器的座椅调节装置的座椅。
28.一种用于座椅调节的双驱动致动系统，该致动系统包括动力单元；与所述动力单元接合的驱动单元；具有第一位置和第二位置的一对致动器，其中所述致动器相互连接，并且所述致动器中的一个具有第一从动齿轮，该第一从动齿轮在所述第一位置与所述驱动单元接合并在所述第二位置与所述驱动单元脱离，所述致动器中的另一个具有第二从动齿轮，该第二从动齿轮在所述第二位置与所述驱动单元接合并在所述第一位置与所述驱动单元脱离。
29.根据权利要求28所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括连接所述一对致动器的小齿轮联接件；所述控制单元移动所述小齿轮联接件，以在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述致动器。
30.根据权利要求29所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一从动齿轮还包括在所述第一位置与所述主动齿轮的第一侧接合的第一蜗轮，所述第二从动齿轮还包括在所述第二位置与所述主动齿轮的第二侧接合的第二蜗轮。
31.根据权利要求30所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述一对致动器还包括一对螺杆和在所述螺杆上的一对相应的螺纹块，所述螺纹块中的每一个都具有用于连接拉线端部的托架。
32.根据权利要求31所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括具有至少一个可操作地连接到所述致动器的座椅调节装置的座椅。
33.一种双驱动致动系统，该致动系统包括第一致动器，该第一致动器具有第一蜗轮、第一螺杆和第一螺纹块，其中所述第一蜗轮安装在所述螺杆上，并且所述第一螺纹块安装在所述第一螺杆上；第二致动器，该第二致动器具有第二蜗轮、第二螺杆和第二螺纹块，其中所述第二蜗轮安装在所述螺杆上，并且所述第二螺纹块安装在所述第二螺杆上；位于所述第一蜗轮和所述第二蜗轮之间的主动齿轮；以及连接所述第一致动器和所述第二致动器的小齿轮联接件，所述小齿轮联接件具有所述第一蜗轮与所述主动齿轮接合的第一位置和所述第二蜗轮与所述主动齿轮接合的第二位置。
34.根据权利要求33所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述第一螺纹块还包括第一托架，所述第二螺纹块还包括第二托架。
35.根据权利要求34所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括可操作地连接到所述小齿轮联接件的电磁线圈，所述电磁线圈在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述小齿轮联接件。
36.根据权利要求35所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括与所述主动齿轮齿轮接合的电动机。
37.根据权利要求36所述的双驱动致动系统，其特征在于，该致动系统还包括具有至少一个可操作地连接到所述第一致动器和所述第二致动器的座椅调节装置的座椅。
38.根据权利要求37所述的双驱动致动系统，其特征在于，所述致动器还包括限制件，所述限制件选自电位计和开关。
全文摘要
一种双驱动致动系统(10)，该致动系统包括主动齿轮(28，62)、一对具有从动齿轮的致动器(12，14)和用于在所述致动器之间切换所述主动齿轮的传动装置。该传动装置可由电磁线圈(30)控制，所述主动齿轮可由电动机(32)驱动。所述双驱动致动系统可以与根据用途、尺寸和动作范围变化的不同致动器一起使用。
文档编号B60N2/02GK1914061SQ200580003799
公开日2007年2月14日 申请日期2005年1月31日 优先权日2004年2月3日
发明者R·J·麦克米伦 申请人:L&P产权管理公司