雙驅動動力致動器的製作方法
2023-05-07 17:04:46 3
專利名稱：雙驅動動力致動器的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及用於人機工程系統的致動器，尤其涉及用於座椅調節的致動器系統。
背景技術：
用於座椅的人機工程支承，例如腰靠系統和靠墊(bolster)系統，通常通過由手操作或由電動機驅動的致動器移動。對於具有拱起模式和平移模式的四向動力腰靠裝置，傳統上每個操作模式都需要一個電動機。相比之下，美國專利No.6,050,641提出的發明是僅需要單個電動機並減少了齒輪箱構件的重複數目的四向動力腰靠系統。在該發明之前，美國專利No.5,197,780和No.5,217,278僅描述了通過一個控制旋鈕手動操作的四向腰靠裝置。
雖然這些裝置是對需要多個電動機或多個控制旋鈕的傳統四向腰靠裝置的改進，但是競爭激烈的家具和汽車座椅市場促使持續優化能夠為座椅使用者提供舒適和方便的裝置。尤其需要更不易於發生故障並將動力更有效地傳遞到致動器的改進的致動系統。例如，對於手動操作的四向腰靠系統，傳動系統效率低下，因為除了齒輪外，所述系統還具有需要至少一個非齒輪校正裝置以保持主動齒輪和從動齒輪之間的正確接合的傳動部件。因此，這種裝置具有為便於操作腰靠系統所必須的校正裝置，該校正裝置增加了系統發生故障的潛在可能。
另外，需要更加模塊化的致動系統，提高部件在雙向與四向動力腰靠裝置之間、手動操作與電動機驅動的致動系統之間以及腰靠系統與靠墊系統之間的通用性。例如，現有技術的致動單元和從動齒輪設計成與主動齒輪和傳動系統一起安裝在一個殼體中，因此限制了致動單元自身能夠動作的範圍。不同類型的腰靠裝置和靠墊裝置通常設計成提供不同水平的支承，並經常需要不同水平的致動，因此影響了致動器的尺寸。現有技術的裝置不能根據不同的尺寸要求簡單地改變致動器，並且受限的殼體阻止了相同的致動系統用於不同的腰靠裝置或用於腰靠裝置和靠墊裝置。因此，需要根據致動器的用途、動作範圍和尺寸來設計並分別製造完全不同的致動系統。
發明內容
本發明是鑑於上述問題而開發的。本發明是雙驅動致動系統，該系統將現有的雙向手動致動器與傳動系統相結合，以在多個致動器之間切換。此外，該雙驅動致動系統可以由電動機驅動，可以用電磁線圈在致動器之間切換傳動系統。該雙驅動致動系統可以與根據所需用途、尺寸和動作範圍變化的不同致動器一起使用。
下面將參考附圖詳細描述本發明進一步的特徵和優點以及本發明的各種實施例的結構和操作。
合併在說明書中並形成說明書的一部分的附圖示出本發明的實施例，並與說明書共同用於解釋本發明的原理。在附圖中圖1示出本發明的雙驅動致動系統；圖2示出安裝在具有腰靠裝置的座椅中的雙驅動致動系統；圖3示出安裝在具有靠墊裝置和頭枕裝置的座椅中的雙驅動致動系統；圖4示出根據本發明的另一個實施例的雙驅動致動系統；圖5示出本發明的雙驅動致動系統的齒輪布置和齒輪齒定位；圖6示出安裝在座椅中的雙驅動致動系統，該座椅具有靠墊裝置、頭枕裝置和一對雙驅動致動裝置；圖7示出安裝在座椅中的雙驅動致動系統，該座椅具有靠墊裝置、頭枕裝置和一對帶有主動蝸輪裝置的雙驅動致動裝置；以及圖8示出安裝在具有腰靠裝置的座椅中的雙驅動致動系統，其中，該雙驅動致動裝置位於座椅靠背中。
具體實施例方式
附圖中相同的標號指示相同的元件，參考附圖，圖1示出雙驅動致動系統10的實施例。在該實施例中，雙驅動(致動系統)10包括一對分別具有從動錐齒輪16、18的致動器12、14和具有一對主動錐齒輪22、24的驅動軸20。移動驅動軸20的位置26，以二者擇一地使從動錐齒輪16與主動錐齒輪22接合或者使從動錐齒輪18與主動錐齒輪24接合。主動錐齒輪22、24可以是如圖1所示的雙側錐齒輪28，齒輪齒在相反的方向上彼此背對著。
圖5示出齒輪布置和齒輪齒定位。當驅動軸20向致動器12移動時，雙側錐齒輪的一側22與其相應的從動錐齒輪16接合，同時另一側24與其相應的從動錐齒輪18脫離，反之亦然。致動器12、14與驅動軸20之間的錐齒輪的接合簡化了傳動系統，因為所述錐齒輪在主動側和從動側具有相對的表面。所述相對表面也用作機械止擋，以將驅動軸20限制到接合的從動錐齒輪，而不需要除錐齒輪本身之外的偏壓彈簧、保持裝置或任何其它止動機構。
圖1和圖5還示出，可以使用電磁線圈30或任何其它類型的控制單元或其等效物來控制驅動軸20的位置26，而可以使用電動機32或任何其它類型的動力單元或其等效物來驅動驅動軸20。通過改變驅動軸20的位置26，電磁線圈30選擇性地使雙側錐齒輪28在致動器12和14之間移動。電動機32驅動旋轉軸34，該旋轉軸通過一組齒輪——例如與安裝在驅動軸20上的直齒輪38嚙合的安裝在電動機軸(旋轉軸)34上的小齒輪36——與驅動軸20接合。
致動器12、14可以分別用一對可彎曲拉線(bowden cable)40、42操縱調節裝置(圖2、圖3和圖8)。雙驅動致動系統10是模塊化的，因為致動器12、14可以根據被操縱的調節裝置切換。例如，不同類型的腰靠支承通常設計成提供不同水平的支承，並經常需要不同水平的致動。另外，在任何給定的四向腰靠裝置中，拱起機構可能需要與平移機構不同水平的致動。類似地，不同類型的靠墊裝置也可能需要不同水平的致動，並且為座椅中靠墊裝置設計的致動水平可能與用於同一座椅中的腰靠裝置的致動水平不同。即使這些不同的調節裝置各自可以具有不同的致動需求，致動器12、14都可以是與同主動錐齒輪22、24嚙合的從動錐齒輪16、18相同的系列的一部分。因此，致動器12、14可以選自具有不同的最大致動水平、但具有相同的從動錐齒輪16、18的模塊化致動器。用於手動操作的雙驅動致動系統的相同致動器也可用於電動機驅動的雙驅動致動系統，這進一步提高了部件的通用性，從而降低了系統的成本。
在不同類型的致動器中，可以用於操縱座椅調節裝置的是由可彎曲拉線操作的致動器，例如在美國專利No.5,638,722和No.6,053,064以及還未授權的美國專利申請No.10/008,896中描述的致動器。一系列的可彎曲拉線致動器可以提供一定範圍的最大拉線行程長度，例如20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm和50mm。如上文所討論的，可以根據被操縱的調節裝置要求不同水平的致動，並且一個致動器12可以具有一個最大拉線行程長度44，而另一個致動器14可以具有相同的或不同的最大拉線行程長度46。
如圖2所示，雙驅動致動裝置10可以安裝在具有四向腰靠系統50的座椅48中。同時參考圖2和圖8可見，雙驅動致動裝置10可以位於座椅48的任何部分。類似地，如圖3所示，雙驅動致動裝置10可以安裝在具有靠墊系統52的座椅48中。該雙驅動致動裝置10通常可以用於操縱座椅靠背54和座椅墊56。該雙驅動致動裝置10也可用於操縱頭枕58。
圖6示出帶有靠墊系統的雙驅動致動系統10的另一個實施例。圖6示出用於操縱座椅靠背54和座椅墊56的一對雙驅動致動裝置10。圖6所示的頭枕58具有一對支承彈簧。所述雙驅動致動裝置10可以設置在兼顧使用者舒適性、座椅穩定性和腰靠裝置控制的任何位置。
圖4示出雙驅動致動系統10的另一個實施例。在圖1所示的實施例中，電磁線圈30移動主動錐齒輪28的位置26，以選擇性地接合致動器12、14。相比之下，根據圖4中的實施例的一般方面，電磁線圈30移動致動器12、14的位置60，以選擇性地接合主動蝸輪62。如這兩個實施例所示，驅動致動器12、14的電動機32的電源線64可以與電磁線圈的控制線66分開。總的來講，主動蝸輪62和主動錐齒輪28形成與電動機32接合併將其動力傳遞到致動器12、14的驅動單元部分。因此，該驅動單元可以是與電動機32接合併將其動力傳遞到致動器12、14的任何類型的主動齒輪28、62或其它主動裝置或其等效物。電磁線圈30使用傳動系統來改變位置26、60，從而切換由電動機32提供給每個單獨的致動器12、14的驅動力。在第一實施例中，驅動軸20用作移動主動錐齒輪28的傳動裝置。在該第二實施例中，小齒輪聯接件(pinion link)68用作移動致動器12、14的傳動裝置。小齒輪聯接件68將分別在主動蝸輪62兩側的致動器12、14的端部連接起來。致動器12、14中的每一個都具有與各自的螺紋塊(threaded block)74、76螺紋接合的螺杆70、72。螺杆70、72中的每一個都具有蝸輪78、80。
在操作中，電磁線圈30使連接到並移動螺杆70、72的端部的小齒輪聯接件68的位置60移動，以選擇性地使相應的蝸輪78、80與主動齒輪(蝸輪)62接合。電動機32具有驅動直齒輪84的軸82。主動齒輪62安裝在直齒輪84上並與之一起旋轉。因此，當蝸輪78、80中的任何一個與主動齒輪62接合時，相應的螺杆70、72旋轉，並且對應的螺紋塊74、76沿致動器12、14的長度平移。
螺紋塊74、76具有託架86、88，所述託架可以安裝在拉線90、92上或安裝在位於致動器與座椅調節裝置之間的其它聯接件的端部。圖4中所示的雙驅動致動系統10提供另一種用於致動器12、14的模塊化設計。當然，致動器12、14根據其用途可以有不同的長度，由此限制了拉線90、92的由螺杆70、72提供的最大延伸。另外，即使螺杆70、72具有相同的長度，致動器12、14也可使用電子控制裝置提供最大延伸的限制範圍。例如，致動器12、14可以使用螺紋塊74、76的位置與電位計或開關94、96作為最大延伸的限制件(limit)。
圖7示出另一個使用主動蝸輪裝置的雙驅動致動裝置10的實施例。圖7示出一對用於操縱座椅靠背54和座椅墊56的雙驅動致動裝置10。圖7所示的頭枕58具有一對支承彈簧。該對雙驅動致動裝置10可以設置在兼顧使用者舒適性、座椅穩定性和腰靠裝置控制的任何位置。
鑑於上文所述，可見，實現並達到了本發明的多個優點。為了最好地解釋本發明的原理和實際應用，選擇並描述了所述實施例，從而使本領域的技術人員能夠在各種實施例中和各種適合於預期特殊用途的變型中最好地利用本發明。
由於可以在不脫離本發明的範圍內對在本文中描述並示出的構造和方法進行各種變型，因此上文描述或附圖示出的所有內容應被解釋為說明性的，而非限制性的。例如，儘管驅動軸具有安裝在一端的雙側錐齒輪，但是也可以在驅動軸上安裝一對具有相對面的錐齒輪。類似地，儘管所述控制單元中使用了電磁線圈，但是也可使用「肌肉拉線」或任何其它類型的切換裝置或其等效物。因此，本發明的寬度和範圍不應局限於上述任何示範性的實施例，而應僅由所附的權利要求及其等效物限定。
權利要求
1.一種用於座椅調節的雙驅動致動系統，該致動系統包括動力單元；可操作地與所述動力單元接合的驅動單元；具有第一從動齒輪的第一致動器；具有第二從動齒輪的第二致動器；傳動裝置，該傳動裝置具有使所述驅動單元與所述第一從動齒輪接合的第一位置，以及使所述驅動單元與所述第二從動齒輪接合的第二位置；以及安裝在所述傳動裝置上的控制單元，其中，所述控制單元在所述第一位置和所述第二位置之間移動所述傳動裝置的至少一部分。
2.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括具有至少一個可操作地連接到所述第一致動器和所述第二致動器的座椅調節裝置的座椅。
3.根據權利要求2所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述座椅調節裝置選自由座椅靠背、座椅墊、腰靠裝置、靠墊和頭枕組成的調節裝置組，一對可彎曲拉線將所述第一致動器和所述第二致動器連接到所述座椅調節裝置。
4.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括可操作地連接到所述第一致動器的第一座椅調節裝置和可操作地連接到所述第二致動器的第二座椅調節裝置。
5.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括腰靠裝置，該腰靠裝置還包括可操作地連接到所述第一致動器的第一可移動元件和可操作地連接到所述第二致動器的第二可移動元件。
6.根據權利要求5所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一可移動元件對應於所述腰靠裝置的彎曲，所述第二可移動元件對應於所述腰靠裝置的平移，並且所述第一致動器和所述第二致動器選自最大拉線行程長度在20mm和50mm之間的可彎曲拉線致動器。
7.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述動力單元是電動機，所述驅動單元是主動齒輪。
8.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述控制單元是電磁線圈。
9.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述傳動裝置還包括連接所述驅動單元和所述控制單元的驅動軸。
10.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述驅動單元還包括雙側錐齒輪，所述雙側錐齒輪具有在所述第一位置與所述第一從動齒輪接合的第一側，並具有在所述第二位置與所述第二從動齒輪接合的第二側。
11.根據權利要求10所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括從所述電動機延伸出來的旋轉軸；安裝在所述旋轉軸上的小齒輪；以及安裝在所述驅動軸上並與所述小齒輪接合的直齒輪。
12.根據權利要求1所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述傳動裝置還包括在所述第一致動器和所述第二致動器之間的小齒輪聯接件，並且所述第一從動齒輪和所述第二從動齒輪連接到所述控制單元上。
13.根據權利要求12所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一從動齒輪還包括在所述第一位置與所述驅動單元的第一側接合的第一蝸輪，所述第二從動齒輪還包括在所述第二位置與所述驅動單元的第二側接合的第二蝸輪。
14.一種用於座椅調節的雙驅動致動系統，該致動系統包括動力單元；具有第一齒輪的第一致動器；具有第二齒輪的第二致動器；與所述動力單元接合的驅動單元，所述驅動單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齒輪，所述第二位置接合所述第二齒輪；可操作地連接到所述驅動單元的控制單元，其中所述控制單元在所述第一位置和所述第二位置之間移動所述驅動單元；以及具有至少一個可操作地連接到所述第一致動器和所述第二致動器的座椅調節裝置的座椅。
15.根據權利要求14所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一齒輪是第一從動錐齒輪，所述第二齒輪是第二從動錐齒輪。
16.根據權利要求15所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述主動齒輪還包括驅動軸和雙側錐齒輪，所述雙側錐齒輪的第一側在所述第一位置與所述第一從動錐齒輪接合，所述雙側錐齒輪的第二側在所述第二位置與所述第二從動錐齒輪接合。
17.根據權利要求16所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括從所述電動機延伸出來的旋轉軸；安裝在所述旋轉軸上的小齒輪；以及安裝在所述驅動軸上並與所述小齒輪接合的直齒輪。
18.一種用於座椅調節的雙驅動致動系統，該致動系統包括具有旋轉軸和安裝在所述旋轉軸上的小齒輪的電動機，具有第一從動齒輪的第一致動器；具有第二從動齒輪的第二致動器；具有通過所述小齒輪與所述電動機齒輪接合的直齒輪的驅動軸，所述驅動軸具有第一位置和第二位置，其中所述第一位置與所述第一致動器齒輪接合併與所述第二致動器脫離，所述第二位置與所述第二致動器齒輪接合併與所述第一致動器脫離；以及可操作地連接到所述驅動軸的電磁線圈，其中，所述電磁線圈在所述第一位置和所述第二位置之間移動所述驅動軸。
19.根據權利要求18所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括具有至少一個可操作地連接到所述第一致動器和所述第二致動器的座椅調節裝置的座椅。
20.根據權利要求18所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一從動齒輪和所述第二從動齒輪是一對錐齒輪，所述驅動軸還包括雙側錐齒輪，該雙側錐齒輪選擇性地在所述第一位置與所述錐齒輪中的一個接合，並在所述第二位置與所述錐齒輪中的另一個接合。
21.一種雙驅動致動系統，該致動系統包括第一致動器；第二致動器；連接到所述第一致動器的第一從動錐齒輪；連接到所述第二致動器的第二從動錐齒輪；具有第一位置和第二位置的驅動軸；連接到所述驅動軸的第一主動錐齒輪，其中所述第一主動錐齒輪在所述第一位置與所述第一從動錐齒輪接合；以及連接到所述驅動軸的第二主動錐齒輪，其中所述第二主動錐齒輪在所述第二位置與所述第二從動錐齒輪接合。
22.根據權利要求21所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一主動錐齒輪面向第一方向，所述第二主動錐齒輪面向第二方向。
23.根據權利要求22所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一主動錐齒輪在所述第二位置與所述第一從動錐齒輪脫離，所述第二主動錐齒輪在所述第一位置與所述第二從動錐齒輪脫離。
24.根據權利要求23所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一主動錐齒輪和所述第二主動錐齒輪是雙側錐齒輪的相對側。
25.根據權利要求21所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括可操作地連接到所述驅動軸的電磁線圈，所述電磁線圈在所述第一位置和所述第二位置之間移動所述驅動軸。
26.根據權利要求25所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括與所述驅動軸齒輪接合的電動機。
27.根據權利要求21所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括具有至少一個可操作地連接到所述第一致動器和所述第二致動器的座椅調節裝置的座椅。
28.一種用於座椅調節的雙驅動致動系統，該致動系統包括動力單元；與所述動力單元接合的驅動單元；具有第一位置和第二位置的一對致動器，其中所述致動器相互連接，並且所述致動器中的一個具有第一從動齒輪，該第一從動齒輪在所述第一位置與所述驅動單元接合併在所述第二位置與所述驅動單元脫離，所述致動器中的另一個具有第二從動齒輪，該第二從動齒輪在所述第二位置與所述驅動單元接合併在所述第一位置與所述驅動單元脫離。
29.根據權利要求28所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括連接所述一對致動器的小齒輪聯接件；所述控制單元移動所述小齒輪聯接件，以在所述第一位置和所述第二位置之間移動所述致動器。
30.根據權利要求29所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一從動齒輪還包括在所述第一位置與所述主動齒輪的第一側接合的第一蝸輪，所述第二從動齒輪還包括在所述第二位置與所述主動齒輪的第二側接合的第二蝸輪。
31.根據權利要求30所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述一對致動器還包括一對螺杆和在所述螺杆上的一對相應的螺紋塊，所述螺紋塊中的每一個都具有用於連接拉線端部的託架。
32.根據權利要求31所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括具有至少一個可操作地連接到所述致動器的座椅調節裝置的座椅。
33.一種雙驅動致動系統，該致動系統包括第一致動器，該第一致動器具有第一蝸輪、第一螺杆和第一螺紋塊，其中所述第一蝸輪安裝在所述螺杆上，並且所述第一螺紋塊安裝在所述第一螺杆上；第二致動器，該第二致動器具有第二蝸輪、第二螺杆和第二螺紋塊，其中所述第二蝸輪安裝在所述螺杆上，並且所述第二螺紋塊安裝在所述第二螺杆上；位於所述第一蝸輪和所述第二蝸輪之間的主動齒輪；以及連接所述第一致動器和所述第二致動器的小齒輪聯接件，所述小齒輪聯接件具有所述第一蝸輪與所述主動齒輪接合的第一位置和所述第二蝸輪與所述主動齒輪接合的第二位置。
34.根據權利要求33所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述第一螺紋塊還包括第一託架，所述第二螺紋塊還包括第二託架。
35.根據權利要求34所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括可操作地連接到所述小齒輪聯接件的電磁線圈，所述電磁線圈在所述第一位置和所述第二位置之間移動所述小齒輪聯接件。
36.根據權利要求35所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括與所述主動齒輪齒輪接合的電動機。
37.根據權利要求36所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，該致動系統還包括具有至少一個可操作地連接到所述第一致動器和所述第二致動器的座椅調節裝置的座椅。
38.根據權利要求37所述的雙驅動致動系統，其特徵在於，所述致動器還包括限制件，所述限制件選自電位計和開關。
全文摘要
一種雙驅動致動系統(10)，該致動系統包括主動齒輪(28，62)、一對具有從動齒輪的致動器(12，14)和用於在所述致動器之間切換所述主動齒輪的傳動裝置。該傳動裝置可由電磁線圈(30)控制，所述主動齒輪可由電動機(32)驅動。所述雙驅動致動系統可以與根據用途、尺寸和動作範圍變化的不同致動器一起使用。
文檔編號B60N2/02GK1914061SQ200580003799
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月31日 優先權日2004年2月3日
發明者R·J·麥克米倫 申請人:L&P產權管理公司