专利名称：座椅调角器及其自锁机构及具有该调角器的座椅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种座椅调角器技术，具体涉及一种座椅调角器及其自锁机构及具有该调角器的座椅。
背景技术：
座椅角度调节器用于连接汽车座椅的椅座和靠背，以增强座椅的舒适性。乘客可以通过座椅调角器调节靠背的角度至最佳位置，获得最舒适和最习惯的乘坐角度；特别是对于驾驶员来说，通过调节靠背的角度获得最好的视野，同时易于操纵方向盘、踏板和变速杆等操纵件。目前，座椅角度调节器大致可以分为两大类一类是采用棘轮棘爪机构原理的板簧式调节机构；另一类是采用行星齿轮传动原理的齿轮式座椅角度调节器。其中，齿轮式座椅角度调节器可以实现靠背角度的无级调节，靠背可以停留在任意角度。但是由于传动部分采用的是行星齿轮传动原理，受结构限制不具备自锁功能，因此此类座椅角度调节器面临着一个靠背角度锁止失效的问题，即在靠背上施加向后的载荷时，靠背将向后转动，而角度调节机构自身亦无法阻止靠背转动，由此就会带来安全性、舒适性的问题。比如，若在汽车行驶过程中受到剧烈的后撞时，靠背可能将突然向后倒塌，座椅失去安全保护功能；再比如，在驾驶过程中，由于始终对靠背施加向后的载荷，靠背逐渐向后转动偏离原来的角度，这样，驾驶员需要不停的调节靠背以保持合适的靠背角度，影响舒适性。为了解决上述齿轮式座椅角度调节器的不足，现有技术在座椅角度调节器的外部设置一个采用涨紧弹簧摩擦自锁的自锁机构，该自锁机构使得动力只能从转臂轮向行星轮传递，而不能从行星轮向转臂轮传递，可有效阻止靠背向后非正常转动的趋势。然而，由于该涨紧弹簧与壳体之间始终存在必要的摩擦力，使得自锁机构存在附加的操作扭矩，进而增大了整个调节机构的实际操作扭矩；且在操作过程中涨紧弹簧与壳体之间摩擦产生的噪音，影响操作舒适性。有鉴于此，亟待针对现有技术中的齿轮式座椅调角器的自锁机构进行优化设计， 以有效控制调角机构的操作扭矩，避免工作噪音影响操作的舒适性。
实用新型内容针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种座椅调角器自锁机构， 该方案通过结构的优化设计可有效控制调角机构的操作扭矩，并可将工作噪声降至最低， 大大提高了操作舒适性。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该自锁机构的座椅调角器和具有该调角器的座椅。本实用新型提供的座椅调角器自锁机构，包括固定设置的壳体以及置于所述壳体内的驱动轴、锁紧凸轮和至少两组楔块组件；其中，所述驱动轴的一端插装于所述壳体的内腔中；所述锁紧凸轮与所述驱动轴轴向相对的一端具有至少两个径向凸台，且相邻所述径向凸台之间的楔紧曲面与所述壳体之间形成楔紧区域；其另一端用于驱动座椅调角机构的驱动部件转动；所述至少两组楔块组件分别与相应的所述径向凸台配合设置；每组楔块组件包括周向对称设置在所述径向凸台两侧楔紧区域内的两个楔块，两个所述楔块的大端相对且两者之间设置有弹性部件；且所述驱动轴与所述锁紧凸轮的相对端具有至少两个轴向凸台，每个所述轴向凸台插装于相邻两组楔块组件的相邻楔块之间；且在轴向投影面内， 所述轴向凸台的与所述楔块的配合面和/或所述楔块的与所述轴向凸台的配合面与径向之间形成夹角，所述轴向凸台与所述楔块相抵作用于所述楔块上的压力具有径向向内的分力。优选地，在轴向投影面内，所述径向凸台的与所述楔块的配合面和/或所述楔块的与所述径向凸台的配合面与径向之间形成夹角，所述径向凸台与所述楔块相抵作用于所述楔块上的压力具有径向向内的分力。优选地，所述锁紧凸轮和所述驱动轴的相对端分别沿轴向设置有相适配的轴肩和凹坑。优选地，在轴向投影面内，所述楔紧曲面的曲率自两个所述径向凸台的根部向所述楔紧曲面的中部呈逐渐变小的趋势变化。优选地，所述楔紧曲面相对于所述壳体的内径中心的升角小于所述楔块的内表面与所述楔紧曲面之间的摩擦角。优选地，在轴向投影面内，楔块与楔紧曲面和壳体之间形成三个接触点，单点侧的接触点与壳体中心之间的连线位于双点侧的两个接触点之间。优选地，每个所述接触点与形成接触点的两个配合圆弧的圆心均在同一径向方向。优选地，所述楔块的两端均具有外凸弧面，分别用于与所述驱动轴的轴向凸台和所述锁紧凸轮的径向凸台线接触配合。本实用新型提供的座椅调角器，包括设置在座椅靠背和椅座之间的座椅调角机构，还包括如前所述座椅调角器自锁机构，所述锁紧凸轮与所述座椅调角机构的驱动部件连接。本实用新型提供的座椅，其靠背可相对于椅座转动，在所述靠背和椅座之间设置有如前所述的座椅调角器。与现有技术相比，本实用新型提供的座椅调角器自锁机构通过楔块组件在壳体与锁紧凸轮之间建立锁止关系。非调节状态下，在弹性部件的作用下楔块从大端向小端形成楔紧切向转动趋势，与壳体和所述锁紧凸轮径向楔紧，使得锁紧凸轮被锁住，即，调角机构的驱动部件受锁紧凸轮的限制实现锁止。调节状态下，当操作者转动驱动轴时，该驱动轴上轴向伸出的凸台推动楔块从小端向大端切向转动，楔块与壳体和锁紧凸轮之间存在径向间隙实现解锁。此过程为解锁阶段。当楔块转动至其大端与锁紧凸轮径向伸出的凸块相抵后，楔块推动锁紧凸轮转动进而驱动调角机构的驱动部件转动，座椅角度调角结构正常调节，使靠背调节到合适的角度。此过程为调节阶段。与此同时，由于轴向凸台与楔块相抵作用于楔块上的压力具有径向向内的分力，从而使得使楔块在紧贴在锁紧凸轮的楔紧曲面进行切向转动，保持楔块的外周表面与壳体内表面脱离。基于上述工作原理的分析可知，由于本方案的弹性部件在楔紧过程中只需要提供很小的初始楔紧动力力，因此，在锁止过程中及前述解锁阶段中，楔块与壳体内径的摩擦力较小，一方面大大减少了相对运动构件之间所产生的工作噪声，另一方面可有效控制自锁机构产生的附加扭矩。此外，由于在前述调节阶段，楔块与锁紧凸轮之间径向贴合，楔块与壳体之间径向脱离，显然，理论上来说，此过程中上述构件之间不会产生工作噪声，从而将整个自锁机构产生噪音的可能性降至最低。在本实用新型的优选方案中，锁紧凸轮的径向凸台的与楔块的配合面和/或楔块的与径向凸台的配合面均与径向之间形成夹角，径向凸台与楔块相抵作用于楔块上的压力具有径向向内的分力。这样，在调节过程的调节阶段，楔块转动至与径向凸台相抵后，增加了径向凸台作用于楔块上的径向向内的分力，从而使得楔块与壳体迅速脱离，进一步提高了控制自锁机构工作噪声的可靠性。在本实用新型的另一优选方案中，锁紧凸轮的楔紧曲面相对于壳体的内径中心的升角小于楔块的内表面与楔紧曲面之间的摩擦角。如此设计，在自锁机构非调节状态下，楔块内侧弧面与锁紧凸轮的楔紧曲面贴合、外侧弧面与壳体的内表面贴合，上述角度关系的进一步限定，使得锁紧凸轮在摩擦自锁的作用下被楔块锁住而无法绕轴线转动，可靠地实现了机构自锁，进而确保靠背稳定地被锁在所需要的角度。在本实用新型的又一优选方案中，每个接触点与形成该接触点的两个配合圆弧的圆心均在同一径向方向，如此设计，可以保证接触点处于死点位置，使锁紧凸轮更加可靠地被锁紧。此外，在轴向投影面内，楔块与楔紧曲面和壳体之间形成三个接触点，单点侧的接触点与壳体中心之间的连线位于双点侧的两个接触点之间；这样，使得楔紧状态更加可靠， 提高自锁机构的工作稳定性。
图1是具体实施方式
所述座椅的整体结构示意图；图2是示出了具体实施方式
中所述座椅调角器的调角机构与自锁机构之间的装配关系爆炸图；图3是图2中所示调角机构与自锁机构之间的装配关系示意图；图4是图3中A向所示自锁机构的半剖视图；图5是图4中B-B剖所示剖视图；图6是图5中所示的C-C剖面图；图7和图8分别为自不同的角度形成的自锁机构的装配爆炸示意图；图9示出了具体实施方式
中所述楔块与径向凸块相抵的状态示意图；图10、图11和图12分别示出了第二、三、四实施例中所述楔块与壳体、楔紧曲面、 径向凸台及轴向凸台配合关系，各图均为图4的I部局部放大图。图中座椅10、靠背20、椅座30、座椅调角器40、调角机构50、驱动部件501、自锁机构 60、手轮70 ；壳体1、翻孔11、内表面12、驱动轴2、本体21、凹坑22、轴向凸台23、配合面24、楔块3、外侧弧面31、配合面32、内侧弧面33、配合面34、大端35、外凸弧面36、弹性部件4、锁紧凸轮5、轴肩51、楔紧曲面52、径向凸台53、花键轴54、配合面55、端面56、垫片6。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种座椅调角器自锁机构，在实现座椅靠背角度调节和锁止的基础上，可有效控制调角机构的操作扭矩，并可将工作噪声降至最低。在此基础上， 本实用新型不提供一种具有该自锁机构的座椅调角器和具有该调角器的座椅。下面将结合说明书附图具体说明本实施方式。请参见图1，该图示出了本实施方式所述座椅的整体结构示意图。与现有技术相同的是，该座椅10的靠背20可相对于椅座30转动，且在靠背20和椅座30之间设置有座椅调角器40。其中，座椅调角器40包括座椅调角机构50和自锁机构60两个独立的功能机构装配而成，请一并参见图2，该图为该座椅调角器的调角机构与自锁机构之间的装配关系爆炸图。同样，该座椅调角机构50采用采用行星齿轮传动原理，通过驱动其驱动部件501 转动实现靠背20相对于椅座30的转动，实现座椅靠背角度的手动无级调节，请一并参见图 3，该图是图2中所示调角机构与自锁机构之间的装配关系示意图。需要说明的是，座椅调角机构50的具体构成及连接关系不是本申请的发明点所在，故本文不再赘述。下面结合相关附图详细说明本申请的发明点所在座椅调角器的自锁机构。本文中所述内侧、外侧等方位词，是以自锁机构的轴心线为基准定义的，也就是说，接近该轴心线侧为内侧，远离该轴心线侧为外侧，应当理解，前述方位词的使用不应当局限本专利申请要求保护的范围。请参见图4和图5，其中，图4是图3中A向所示自锁机构60的半剖视图，图5是图4中B-B剖所示剖视图。结合图4和图5所示，该座椅调角器自锁机构60包括固定设置的壳体1以及置于壳体1内的驱动轴2、锁紧凸轮5、两组楔块组件。；其中，驱动轴2的一端插装于壳体1的内腔中，其另一端置于壳体1的外侧用于与手轮70连接。锁紧凸轮5与驱动轴2轴向相对设置，且其一端具有两个径向凸台53 ；在相邻两个径向凸台53之间的楔紧曲面52与壳体1之间形成楔紧区域，以容置楔块。该锁紧凸轮 5的另一端经壳体1伸出后与座椅调角机构50的驱动部件501连接，以提供角度调整的驱动力；与驱动部件501相适配地，锁紧凸轮5的配合端为花键轴54。具体请参见图6，该图是图5中所示的C-C剖面图。两组楔块组件分别与相应的径向凸台53配合设置。其中，每组楔块组件包括置于楔紧区域内的两个楔块3，并周向对称设置在径向凸台53两侧；两个楔块3的大端35相对设置，且两者之间设置有弹性部件4。这样，非调节状态下，在弹性部件4的作用下楔块3从大端向小端形成楔紧切向转动趋势，其外侧弧面31与壳体1径向楔紧、其内侧弧面33与锁紧凸轮5径向楔紧，使得锁紧凸轮5被锁住，即，调角机构50的驱动部件501受锁紧凸轮5 的限制实现锁止。相比已有技术，本方案中弹性部件4在楔紧过程中只需要提供很小的作用力。驱动轴2与锁紧凸轮5的相对端具有两个轴向凸台23，每个轴向凸台23插装于相邻两个楔块3之间。为清晰示出该自锁机构60各构件详细结构，请一并参见图7和图8，两图分别为自不同的角度形成的自锁机构60的装配爆炸示意图。调节状态下，当操作者转动驱动轴2时，该驱动轴2上轴向伸出的轴向凸台23推动楔块3从小端向大端切向转动，楔块3与壳体1和锁紧凸轮5之间形成径向间隙实现解锁。此过程为解锁阶段。当楔块3转动至其大端35与锁紧凸轮5径向伸出的径向凸块53相抵后，如图9所示，楔块3推动锁紧凸轮5转动进而驱动调角机构50的驱动部件501转动，实现靠背角度的调节。此过程为调节阶段。这里需要明确的是，图中所示的两个径向凸台53、两组楔块组件及两个轴向凸台 23均周向对称设置，实际上，前述相配合的各构件也可以采用其它复数个，即每个轴向凸台 23插装于相邻两组楔块组件的相邻两个楔块之间；并且也可以采用为非对称设置，应当理解，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。当然，采用两组构件对称设计，一方面具有较好的工艺性，一方面受力较为均衡受力，易于获得较好的机构运转可靠性。如图6所示，在轴向投影面内，驱动轴2上轴向凸台23的与楔块3的配合面24与径向之间形成夹角，并且楔块3的与轴向凸台23的配合面32也与径向之间形成夹角，以便于轴向凸台23与楔块3相抵时，作用于楔块3上的压力具有径向向内的分力；从而使得使楔块3在紧贴在锁紧凸轮5的楔紧曲面52进行切向转动的过程中，保持楔块3的外周表面 31与壳体1的内表面12脱离。实际上也可以是这样的设计，即，轴向凸台23的与楔块3的配合面24与径向之间形成夹角，或者楔块3的与轴向凸台23的配合面32也与径向之间形成夹角，两者中的一者均可以形成前述径向向内的分力。相比之下，两者共存可增加有作用于楔块3的径向向内的分力，从而使得楔块3与壳体1迅速脱离。为进一步加强楔块3径向位移的趋势，如图6所示，锁紧凸轮5的径向凸台53的与楔块3的配合面55与径向之间形成夹角，并且楔块3的与径向凸台53的配合面34均与径向之间形成夹角，两样，径向凸台53与楔块3相抵时，作用于楔块3上的压力具有径向向内的分力。这样，在调节过程的调节阶段，楔块3转动至与径向凸台53相抵后，进一下增大了作用于楔块2的径向分力。此外，如图6所示，在轴向投影面内，楔紧曲面52的曲率自两个径向凸台53的根部向楔紧曲面52的中部呈逐渐变小的趋势变化，进一步确保实现锁紧凸轮5的可靠锁止。在楔紧过程中，由于本方案的弹性部件只需要提供很小的作用力，因此，楔块3与壳体2内表面的摩擦力较小，一方面大大减少了相对运动构件之间所产生的工作噪声，另一方面可有效控制自锁机构产生的附加扭矩。此外，由于在前述调节阶段，楔块3与锁紧凸轮5之间径向贴合，楔块3与壳体1之间径向脱离，此过程中上述构件之间不会产生工作噪声，从而将整个自锁机构产生噪音的可能性降至最低。需要明确，本方案中对于驱动轴2的定位结构可以采用多种具体手段实现。给出了一种具体实现方式。壳体1可以采用冲压工艺形成，同时在驱动轴2的伸出侧的中心形成翻孔结构，如图5所示，该翻孔11具有一定的轴向长度，以承载驱动轴2的本体21并对其进行可靠的径向定位。此外，锁紧凸轮5和驱动轴2的相对端分别沿轴向设置有相适配的轴肩和凹坑，用于实现驱动轴2另一端的定位，具体为图示所示的锁紧凸轮5端部的轴肩 51和驱动轴2端部的凹坑22，应当理解，上述相配合的轴肩和凹坑也可以反向设置。为进一步提高该机构的工作稳定性，可对于各构件的配合面作进一步的优化设计。下面分别针对不同配合关系进行详细说明。结合图6所示的实施例，楔紧曲面52相对于壳体1的内径中心的升角小于楔块3 的内表面与楔紧曲面52之间的摩擦角。如此设计，在自锁机构非调节状态下，上述角度关系的进一步限定，使得锁紧凸轮5在摩擦自锁的作用下被楔块3锁住而无法绕轴线转动，可靠地实现了机构自锁，进而确保靠背稳定地被锁在所需要的角度。另外，为了使楔块3在非调节状态可靠的锁紧锁紧凸轮5，必须合理地设计楔块3 与楔紧曲面52、壳体1之间的接触副。在轴向投影面内，楔紧曲面52与楔块23的内侧弧面 33两点(a、b)接触(内侧弧面33中段内凹)，楔块3内侧弧面33的a、b段半径均略大于楔紧曲面52的圆弧半径；壳体1与楔块3的接触点(c)与壳体1中心之间的连线位于楔紧曲面52与楔块3的内侧弧面33的两个接触点(a、b)之间，楔块3外侧弧面31的半径略小于壳体1内表面12的半径。如此设计，楔块3与楔紧曲面52和壳体1之间形成三个接触点，且单点侧的接触点以(c)与与壳体中心之间的连线位于双点侧的两个接触点(a、b)之间，使锁紧凸轮5的锁紧更加可靠。进一步地，每个接触点与形成该接触点的两个配合圆弧的圆心均在同一径向方向；也就是说，a点处的内侧弧面33和楔紧曲面52的圆弧圆心与a 接触点在同一径向方向，b点处的内侧弧面33和楔紧曲面52的圆弧圆心与b接触点在同一径向方向，c点处的壳体1内表面和外侧弧面31的圆弧圆心与c接触点在同一径向方向。此外，楔块3的两端均具有外凸弧面，即，小端为外凸弧面36，大端的配合面34也为外凸弧面，分别用于与驱动轴2的轴向凸台23和锁紧凸轮5的径向凸台53线接触配合， 提高机构动作的灵活可靠性。当然，在第二实施例中，实现上述线接触配合的外凸圆弧可分别设置在轴向凸台 24的配合面24以及径向凸台53的配合面55处，具体请参见图10，该图示为上述书配合结构的局部示意图。请参见图13和图14，分别示出第三、第四实施例中上述配合结构的局部示意图。如图13所示，第三实施例与第一实施例的主要区别是，在轴向投影面内，壳体1与楔块3的内侧弧面33两点接触(d、e)，楔紧曲面52与楔块3的接触点(f)与壳体1中心之间的连线位于壳体1与楔块3的内侧弧面33的两个接触点之间(d、e)。如图14所示，第四实施例与第一实施例的主要区别是，在轴向投影面内，壳体1与楔块3的内侧弧面33单点接触(g)，楔紧曲面52与楔块3的单点接触(h)，且两接触点(g、 h)的连线在同一径向方向。上述各实施例分别为楔块3与壳体1、楔紧曲面52、径向凸台52及轴向凸台23之间的不同配合结构，应当理解，各具体方案并不限制本申请的保护范围。基于本实用新型设计构思，调角机构50与自锁机构60可为一体式设计，也可以为图中所示的分体式设计，即，自锁机构60具有独立的壳体，并且内部构件之间形成独立的必要径向、轴向装配尺寸链。比如，锁紧凸轮5的花键轴54穿垫片6的内孔；垫片6与壳体1的内表面12小间隙配合，且与锁紧凸轮5的端面56贴合、与楔块3小间隙配合、与弹性部件4间隙接触。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，比如，弹性部件4采用除螺旋弹簧之外的其他可产生弹性变形的结构形式，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.座椅调角器自锁机构，包括固定设置的壳体；和驱动轴，其一端插装于所述壳体的内腔中；其特征在于，所述壳体内还包括锁紧凸轮，其与所述驱动轴轴向相对的一端具有至少两个径向凸台，且相邻所述径向凸台之间的楔紧曲面与所述壳体之间形成楔紧区域；其另一端用于驱动座椅调角机构的驱动部件转动；至少两组楔块组件，分别与相应的所述径向凸台配合设置；每组楔块组件包括周向对称设置在所述径向凸台两侧楔紧区域内的两个楔块，两个所述楔块的大端相对且两者之间设置有弹性部件；且所述驱动轴与所述锁紧凸轮的相对端具有至少两个轴向凸台，每个所述轴向凸台插装于相邻两组楔块组件的相邻楔块之间；且在轴向投影面内，所述轴向凸台的与所述楔块的配合面和/或所述楔块的与所述轴向凸台的配合面与径向之间形成夹角，所述轴向凸台与所述楔块相抵作用于所述楔块上的压力具有径向向内的分力。
2.根据权利要求1所述的座椅调角器自锁机构，其特征在于，在轴向投影面内，所述径向凸台的与所述楔块的配合面和/或所述楔块的与所述径向凸台的配合面与径向之间形成夹角，所述径向凸台与所述楔块相抵作用于所述楔块上的压力具有径向向内的分力。
3.根据权利要求1所述的座椅调角器自锁机构，其特征在于，所述锁紧凸轮和所述驱动轴的相对端分别沿轴向设置有相适配的轴肩和凹坑。
4.根据权利要求1所述的座椅调角器的自锁机构，其特征在于，在轴向投影面内，所述楔紧曲面的曲率自两个所述径向凸台的根部向所述楔紧曲面的中部呈逐渐变小的趋势变化。
5.根据权利要求4所述的座椅调角器自锁机构，其特征在于，所述楔紧曲面相对于所述壳体的内径中心的升角小于所述楔块的内表面与所述楔紧曲面之间的摩擦角。
6.根据权利要求5所述的座椅调角器自锁机构，其特征在于，在轴向投影面内，楔块与楔紧曲面和壳体之间形成三个接触点，单点侧的接触点与壳体中心之间的连线位于双点侧的两个接触点之间。
7.根据权利要求6所述的座椅调角器自锁机构，其特征在于，每个所述接触点与形成接触点的两个配合圆弧的圆心均在同一径向方向。
8.根据权利要求7所述的座椅调角器自锁机构，其特征在于，所述楔块的两端均具有外凸弧面，分别用于与所述驱动轴的轴向凸台和所述锁紧凸轮的径向凸台线接触配合。
9.座椅调角器，包括设置在座椅靠背和椅座之间的座椅调角机构，其特征在于，还包括如权利要求1至8任一项所述座椅调角器自锁机构，所述锁紧凸轮与所述座椅调角机构的驱动部件连接。
10.座椅，其靠背可相对于椅座转动，其特征在于，在所述靠背和椅座之间设置有如权利要求9所述的座椅调角器。
专利摘要本实用新型公开一种座椅调角器自锁机构，其壳体内的锁紧凸轮与驱动轴轴向相对的一端具有至少两个径向凸台，且相邻径向凸台之间的楔紧曲面与壳体之间形成楔紧区域，其另一端用于驱动座椅调角机构的驱动部件转动；每组楔块组件包括周向对称设置在径向凸台两侧楔紧区域内的两个楔块，两个楔块的大端相对且两者之间设置有弹性部件；驱动轴与锁紧凸轮的相对端具有至少两个轴向凸台，每个轴向凸台插装于相邻两组楔块组件的相邻楔块之间；轴向凸台的与楔块的配合面和/或楔块的与轴向凸台的配合面与径向之间形成夹角。本实用新型可有效提供自锁且控制调角机构的操作扭矩，并可将工作噪声降至最低。在此基础上，还提供一种具有该自锁机构的座椅调角器和座椅。
文档编号B60N2/22GK202016411SQ20112002878
公开日2011年10月26日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者江冲, 涂先勇, 陈婕, 雷自力, 黄兴 申请人:湖北中航精机科技股份有限公司