专利名称：行星齿轮致动器装置和方法
技术领域：
本发明属于用于牵引拉索的机械致动器的领域，具体是应用于座椅尤其是汽车座椅内的人机工程支承件控制的机械致动器。
背景技术：
用于座椅例如汽车座椅的人机工程支承件需要是可调节的。人机工程支承件例如腰部支承件的内部元件的移动通常是通过向牵引拉索例如鲍顿拉索施加牵引力来实现的。人机工程支承件常常需要在一定张力之下施加牵引以克服元件的静态偏压和/或座椅乘坐者的重量，以便使移动部件到达使乘客舒适的人机工程学重量支承位置。
牵引拉索例如鲍顿拉索通常包括轴向滑动通过套管的线。在腰部支承件处，该线将附装在模压金属或模制塑料压力表面的一个部分上，该压力表面安装成当向它的端部之一或全部施加牵引时会弯曲到支承位置。牵引拉索套管附装在压力表面的另一部分或安装件上以施加牵引。例如，参见美国专利No.6254187中的这种元件，该专利引用在此作为参考。其它元件可滑入和滑出壳体内的通道，该滑动是由通过鲍顿拉索线施加牵引提供动力的。在这种设备中，线附装到移动部分，而套管附装到壳体或安装件。例如，参见美国专利No.6619739中的这些元件，该专利引用在此作为参考。本发明可应用于可被牵引拉索致动的任何移动部件。
将牵引拉索安装在人机工程设备的元件上需要将鲍顿拉索套管端部固定在人机工程支承件的一部分上，并将滑动通过该套管的线的端部附装在人机工程支承件的另一部分上。安装在牵引拉索的另一端上的致动设备必须能够施加牵引以拉动线通过套管并从套管拉出线，并且还必须能够将线沿线的轴向行程相对于套管保持在所选择位置，以由此将所连接的人机工程支承件保持在用户选择的位置。
动力致动器通常通过将套管端保持在固定位置并将线端附装在移动部件上以便从套管抽出线而实现这些必要的功能。在一些致动器内，移动部件是轴向平移的导向螺杆，参见美国专利申请No.10/008896，该专利申请引用在此作为参考。在其它致动器内，移动部件是具有用于线端插塞的滑轮。因此转动滑轮可从套管拉出线。
除了上述的必需功能之外，还有许多在手动施加牵引的致动器的市场中所希望的特性。其中包括容易使用以及用户对元件平稳移动的感觉。
已知应用于其它应用的行星齿轮。齿轮系的等边对称由于机械上的优点以及平稳施加动力而是所希望的，该机械上的优点有助于容易使用。
但是，行星齿轮本身不能使用它所致动的人机工程支承件来抵抗施加在牵引拉索上的张力而保持选择位置。
本领域内需要一种平稳且易于操作的行星齿轮机械致动器，该致动器能够保持选择位置。通常，本领域内还一直有生产耐用和经济的元件的需要。
发明内容
鉴于上述问题开发出本发明。本发明是具有锁止弹簧的用于牵引拉索的行星齿轮机械致动器。
牵引拉索套管安装在壳体内的静止位置处。牵引拉索线从套管延伸出来并进入壳体，在该壳体处该牵引拉索线装在滑轮上。滑轮由行星齿轮组件转动。
太阳轮包括固定小突出部、凸缘或杆。驱动轴使该太阳轮转动。驱动轴还具有设置成与太阳轮凸缘或杆接合的小突出部或凸起部。壳体具有用于锁止弹簧的底座。弹簧的端部设置成抵靠太阳轮的杆或凸缘，从而转动太阳轮会使弹簧伸展。弹簧的伸展使它与壳体内的弹簧底座摩擦配合地进行接合，从而将致动器和人机工程支承件锁止在选择位置。驱动轴上的小突出部设置成与弹簧端部相邻，以在致动器反向转动时压缩弹簧并释放摩擦锁止。
在一个实施例内，锁止弹簧是与太阳轮同轴的圆簧。
在一个实施例内，轴承和凹槽组件形成正向止动件(positive stop)以防止在行进范围末端处元件过载。
下文参照附图详细说明了本发明的其它特征和优点，以及本发明的各个实施例的结构和操作。
与说明书结合且成为说明书一部分的附图示出本发明的实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是本发明的行星齿轮手动致动器的分解透视图；图2是本发明的行星齿轮手动致动器的组装好的部分切除的透视图；图3是组装好的致动器的透视图；图4是致动器的替代实施例的分解视图；图5是替代实施例的正向止动件特征的分解透视图；图6是正向止动件的透视图；图7是正向止动件的透视图。
具体实施例方式
参照附图，在附图中相同标号指示相同的元件，图1和图2是本发明的行星齿轮手动致动器的透视图。图1是透视图而图2是组装好且部分切除的视图。鲍顿拉索套管底座12附装在壳体10上，或在所示实施例内一体形成该壳体的一部分。键孔槽14允许致动器与牵引拉索组装。该壳体内部包括齿圈16。凹部20包括用于锁止弹簧的底座。在所示实施例内，该凹部是环形的。
用于滑轮的底座基本与鲍顿拉索套管底座12和键孔槽14位于一个平面上。
滑轮30的尺寸形成为适合该壳体内的滑轮底座。滑轮具有槽34，该槽在滑轮转动以向牵引拉索线(未示出)施加牵引力时用于接纳该线。滑轮还具有用于牵引拉索线端部插塞的底座36。当滑轮转动时，此底座的表面将接触线端部插塞并向其施加牵引力。滑轮还具有用于安装行星齿轮40并用于承受通过这些行星齿轮施加的转动力的轮轴32。本领域技术人员应理解，尽管在此实施例内示出三个行星齿轮和行星齿轮轴，但是任意数量的行星齿轮和行星齿轮轴也在本发明的范围内。
锁止弹簧50具有第一端部52和第二端部54，每个端部具有用于接合致动器的在此所述的其它元件的小突出部、弯曲端或其它面。锁止弹簧50的尺寸形成为在该弹簧处于松弛状态时与凹部20紧密配合地装在壳体10内。即，弹簧和凹部20的尺寸使得所存在的空间足以使弹簧转动而不足以使弹簧伸展。只要弹簧在没有伸展时可以转动，则弹簧实际上可以在仍然松弛时就触到壳体底座的壁20。更具体地，如果迫使端部52和54在壳体之外分开，则弹簧50的总尺寸会增大。但是，在壳体内，凹部20防止弹簧50的直径扩大。因此，凹部20还防止将使第一弹簧端部52与第二弹簧端部54分开的移动。
太阳轮盘60包括太阳轮62以及杆、凸缘、小突出部64或具有至少一个用于接合弹簧50至少一个端部(52和/或54)的表面的其它元件。
驱动轴70包括毂72，该毂构造成与操纵器90组装在一起，并在操作时接收通过用户转动操纵器90输入的转动驱动力。驱动轴轮轴74向下前进并通过太阳轮盘60内的中心孔66。在所示实施例内，驱动轴轮轴74包括键轨76，该键轨构造成配合装入孔66内的键槽(未示出)，并通过与太阳轮盘孔66接合而向太阳轮盘60施加驱动力。驱动轴70还包括盘78。盘78包括设置成在组装好时横跨杆64上而抵靠并接合弹簧的端部52和/或54的第一和第二凸缘或小突出部80。
壳体顶部88具有用于接纳销或螺钉92的安装耳状部86。销、螺钉、铆钉或其它已知的固定装置用于将壳体顶部88附装在壳体10上，从而将其它操作元件彼此成功能关系地封装在组装好的致动器内。在组装时，操纵器90插入壳体顶部88内的中心孔以与驱动轴毂72摩擦配合。
为了与牵引拉索(未示出)组装在一起，牵引拉索套管安装在套管底座12上，并且牵引拉索线通过键孔槽14延伸并装配，使得线端部插塞可放置在线端部插塞底座36内，从而线可被接纳在滑轮槽34内。这在组装致动器元件10-90之后完成。
在与人机工程支承件组装期间，当人机工程支承件处于静止位置时将牵引拉索安装在人机工程支承件上。在致动器处，鲍顿拉索线端部插塞将在静止或松弛位置与锁止弹簧50和腰部支承件安装在一起。
行星齿轮40安装在轮轴32上以与齿圈16啮合。此后，将弹簧50装在凹部20内。太阳轮盘60安装在此组件顶部，使得太阳轮62与行星齿轮40啮合。另外，太阳轮杆64设置在弹簧50的端部52和54之间。驱动轴轮轴74插入太阳轮盘60中。驱动轴盘78设置成使得小突出部80向下降低到太阳轮杆64和弹簧50所处的平面内。不管是否与键76对准，小突出部80都会横跨杆64以及弹簧50的端部52和54。这样，弹簧50的每个端部52和54被夹在杆64的侧面和一个小突出部80之间，并与它们紧密配合且存在很小的公差。通过将壳体顶部80拧紧在壳体底部10上并安装杆90而完成组装。
可见，致动器作为一个整体以及它的牵引拉索安装是双边和对称的。因此，致动器可用于右手或左手侧的座椅，可用于同一座椅的右手或左手侧的不同人机工程支承件，或以任何其它原因而接收单个牵引拉索在壳体10的任何一侧上的安装。仅具有一个小突出部80的单边类型也在本发明的范围内。
在操作时，用户将通过转动操纵器90而将人机工程支承件例如腰部支承件从静止位置调整到选择位置。转动操纵器90会使驱动轴70转动，该驱动轴使太阳轮62转动。太阳轮与行星齿轮40啮合使得它们在齿圈16限定的密封路径内转动。行星齿轮40将继而沿环形路径移动，使得滑轮30转动。滑轮30在第一方向上的转动将施加张力以从牵引拉索套管拉出牵引拉索线，使得在牵引拉索另一端处的对应牵引力来致动人机工程支承件。所示实施例的传动比为4.3∶1，从而操纵器90转动4.3圈就使滑轮30转动1圈。操纵器转动3圈会使滑轮转动230°，对应于牵引拉索大约30到50毫米的行进范围，这是汽车座椅人机工程支承件的通常的行进范围。此传动比使得用户可理想地容易使用该致动器。
当太阳轮转动以使人机工程支承件到达选择位置时，杆64和盘78转动。由于弹簧50的端部52和54与杆64相邻，所以弹簧50将与太阳轮盘66和驱动轴盘78一起转动。随着转动继续进行，牵引拉索上的张力增加，并且将沿切线朝滑轮30的初始位置向回拉动滑轮30。当用户在选择位置释放操纵器90时，如果要保持该选择位置，则将需要抵抗线上的此牵引力以及滑轮上的反向转动力。在用户释放之后，此力将通过行星齿轮和太阳轮传递给太阳轮盘66和它的杆64。此力将被杆64施加在距离中立位置最近的弹簧端部上，该端部在所示实施例内为弹簧端部52。但是，在弹簧端部52上的这种力将使弹簧50伸展。如前文所述，弹簧50的伸展会被围绕凹部20的圆周内的壳体壁阻止。使弹簧伸展的线的反向转动力保持该弹簧与该壳体底座摩擦配合。该设备锁止在选择位置。
相对的弹簧端部——在所述实施例内是端部54——也没有被小突出部80沿反向转动方向推动，这是因为在它们之间存在小量的间隙或空间。尽管此空间非常小，但是此空间仍稍大于移动弹簧50而与凹壁20锁止接合所必需的周向空间的量。弹簧50的伸展抵靠凹壁20的锁止效果相应地将杆60保持在合适位置，并防止该杆反向转动。因此，防止太阳轮62、行星齿轮40和滑轮30反向转动。从而，克服沿返回或反向转动方向施加在牵引线上的张力而保持了用户选择位置。
为了释放选择位置并返回归位位置，驱动轴沿相反方向转动。释放小突出部80，然后封闭它本身与弹簧端部52和54之间的小空间并推动该端部。这使弹簧收缩，解除该弹簧与弹簧底座壁20的锁止接合，使得弹簧可与杆64和盘78一起朝归位位置反向转动。
图3示出组装好的行星齿轮致动器的替代实施例。从图中可见，通过下部壳体部分110中的键孔槽122，滑轮130及它的线端部插塞底座136是可见的并可到达而与牵引拉索组装。上部壳体元件188内模制有肋板以便增加强度。
图4示出本发明的致动器的替代实施例的分解视图。元件110到154、170、172、178、188和190均对应于图1和2内的等效元件10到54等。它们的构造、组装、功能和操作均相同。盘178也在底侧具有小突出部180以接合弹簧端部152和154，但是从图4的角度看，它们被盘178的顶部遮住了。图4、5、6和7还公开了本发明的另一新特征。它是由螺旋形凹槽204构成的正向止动机构，在该凹槽内设置有球轴承或其它移动元件202。当组装好时，轴承202被盘178与壳体顶部188的夹层组件保持在凹槽204内。元件202可以是顶部元件188中的底侧上的凸起。
如上所述，在本发明的大多预期安装内，可能需要致动器转动数圈来使人机工程支承件移动通过它的整个移动范围。在人机工程支承件的移动范围的任何终端处，用户连续转动操纵器190会导致不必要的应力和张力作用在元件上，并可能会使用户的触摸具有不精确的感觉。结合在致动器本身中的正向止动件会消除这些影响。因此，在所示实施例内，螺旋凹槽204的圈数(3)对应于使预期的人机工程支承件被本发明致动通过它的整个移动范围所需的手操纵器190的圈数。螺旋凹槽的其它转动度数、其它凹槽构造以及其它行进范围都在本发明的范围内。
这种正向止动件在与高速齿轮系例如行星齿轮一起使用时将减小齿轮系中的负载。作为此保护能力的一个示例，所示实施例在太阳轮和滑轮之间的传动比为4.33∶1。这意味着在滑轮(30，130)处接收到的转矩是施加到操纵器(90，190)上的转距的4.33倍。对于所示的手动系统，此转矩的最小要求为8Nm。这里所示的行星齿轮系将此放大为34.64Nm(4.33×8)。当元件由塑料制成时，如果在到达行进范围末端之后施加该负载，则该负载足以损害每个元件。图4-7内所示的正向止动件可防止此放大的负载施加在齿轮系的随后部分上，并使它们按照所设计承受的那样仅处于人机工程支承件的应力下。
由盘178的顶表面内的轴承202和凹槽204构成的正向止动件系统也可应用于由电动机提供动力的致动器。或者，该凹槽可以位于与底部元件例如178的顶表面接合的顶部元件例如188的底表面内。同样，这些的效果是减小元件上的负载并增加它们的耐久性且延长它们的使用寿命。
正向止动件特征可结合到其它致动器中，尤其是转动和/或同轴滑轮式的致动器中。止动件特征可与用作力致动器的电动机一起使用。图6示意性地示出电动机300和电动机壳体以及齿轮传动组件302，它们是已知致动器内的常规特征。
鉴于前文，可见实现并获得了本发明的一些优点。
选择和说明这些实施例以最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够在各种实施例中并在适合于预期具体应用的各种修改的情况下最好地利用本发明。
由于可在文中所述和示出的构造和方法中进行各种修改而不会背离本发明的范围，所以前述说明内包含或附图内示出的所有内容都应被理解为是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的广度和范围不应由上述示例性实施例限制，而应仅由所附权利要求以及它们的等同物限定。
权利要求
1.一种牵引拉索致动器，其特征在于，该致动器包括具有杆(64，164)的太阳轮(62，162)；与所述太阳轮(62，162)啮合的至少两个行星齿轮(40，140)；具有与所述行星齿轮(40，140)啮合的齿圈(16，116)的壳体(10，110)，所述壳体(10，110)还具有锁止弹簧底座(20，120)，并且所述壳体(10，110)还具有牵引拉索套管底座(12，112)；操作地接合所述太阳轮(62，162)以使所述太阳轮(62，162)转动的驱动轴(70，170)，所述驱动轴(70，170)具有至少一个释放小突出部(80，180)；设置在所述壳体(10，110)内的滑轮(30，130)，所述滑轮(30，130)具有行星齿轮轮轴(32，132)，所述轮轴(32，132)设置成从所述行星齿轮(40，140)接收驱动力，并且所述滑轮(30，130)具有牵引拉索线底座(36，136)；锁止弹簧(50，150)，该锁止弹簧设置成接合所述壳体(10，110)内的所述锁止弹簧底座(20，120)并且当所述太阳轮(62，162)转动时接合所述太阳轮(62，162)上的所述杆(64，164)；其中，所述锁止弹簧(50，150)保持所述滑轮(30，130)处于通过转动所述驱动轴(70，170)而选择的位置中。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述太阳轮(62，162)和所述滑轮(30，130)之间的传动比在约4.0∶1到约4.5∶1的范围内。
3.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述锁止弹簧(50，150)通过以摩擦接合抵靠着所述锁止弹簧底座(20，120)伸展，并通过锁止弹簧端部(52，54，152，154)紧靠所述太阳轮(62，162)的所述杆(64，164)，将所述滑轮(30，130)保持在合适位置。
4.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述释放小突出部(80，180)设置成紧靠所述锁止弹簧(50，150)的端部(52，54，152，154)，使得所述释放小突出部(80，180)的转动压缩所述锁止弹簧(50，150)以解除它与所述锁止弹簧底座(20，120)的摩擦接合。
5.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述驱动轴(70，170)包括构造成与操纵器(90，190)组装在一起的毂(72，172)。
6.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，该致动器还包括正向止动件装置。
7.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述驱动轴(70，170)包括驱动盘(78，178)。
8.根据权利要求7所述的致动器，其特征在于，所述驱动盘(178)包括螺旋凹槽(24)，并且还包括设置在所述螺旋凹槽(204)内的行进元件(202)。
9.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，该致动器还包括壳体顶部(188)，并且所述行进元件(202)是所述壳体顶部(188)的底侧上的凸起。
10.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，所述行进元件(202)是轴承。
11.根据权利要求10所述的致动器，其特征在于，该致动器还包括壳体顶部(188)，并且所述轴承(202)插在所述壳体顶部(188)和所述驱动盘(178)之间。
全文摘要
一种牵引拉索致动器具有带杆(64，164)的太阳轮(62，162)、与太阳轮(62，162)接合的行星齿轮(40，140)、以及壳体(10，110)。该壳体(10，110)包括齿圈(16，116)和锁止弹簧底座(20，120)。驱动轴(70，170)具有至少一个释放小突出部(80，180)，并接合太阳轮(61，162)以使它转动。滑轮(30，130)设置在壳体(10，110)内，并具有设置成从行星齿轮(40，140)接收驱动力的行星齿轮轮轴(32，132)。锁止弹簧(50，150)设置成接合壳体(10，110)内的所述锁止弹簧底座(20，120)，并当太阳轮(62，162)转动时接合太阳轮(62，162)上的杆(64，164)。锁止弹簧(50，150)保持所述滑轮(30，130)处于通过转动驱动轴(70，170)选择的位置中。可包括轴承(202)和凹槽(204)止动组件。
文档编号G05G7/10GK1914065SQ200580003216
公开日2007年2月14日 申请日期2005年1月25日 优先权日2004年1月27日
发明者J·刘 申请人:L&P产权管理公司