CN105564274A - 车辆座椅 - Google Patents

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W·S·布鲁尔
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Abstract

一种调节器机构(14)，包括倾斜托架(52)、扇形齿轮(54)以及电机和传动组件(56)，并具有最小重量。所述调节器机构(14)可用于为车辆座椅(12)提供可调节性，用于在多个位置之间调节座椅底座坐垫(16)的前部。

Description

车辆座椅
本申请是申请日为2009年6月19日、申请号为200980130837.5、名称为“车辆座椅”的发明专利申请的分案申请。
相关专利申请的交叉引用
本申请要求以Siegrist等人的名义于2008年6月20日提交的题为“车辆座椅(VEHICLESEAT)”的第61/074,449号美国临时专利申请的权益和优先权，该临时专利申请的内容以引用的方式纳入本说明书。
技术领域
本公开文本总体涉及用于车辆的可调节座椅。更具体地说，本公开文本涉及一种用于调节座椅底座的前部的位置的机构。
背景技术
通常，已知提供可调节的车辆座椅。此外，还已知在第一排座位应用以及在单个乘员的车辆座椅——例如“首长椅”(captain’schair)——中提供车辆座椅的可调节的座椅底座或坐垫。角度可调节的底座或坐垫使得乘员可以获得更舒适的就座位置。通常，已知倾斜机构用于提供座椅底座前部(或凸缘)的角度调节。已知的座椅调节器的一个实施例显示在图29至31中，其中显示了用于调节车辆座椅底座的一部分的传统曲柄型(bellcranktype)调节器设备。图29至图31的普遍已知的调节器设备包括连接到横向管和电机上的大致L形的曲柄托架。电机包括与曲柄托架的一端连接的传动装置和驱动构件。当电机的驱动构件沿一个方向移动时，它使曲柄构件的一条腿移动，导致横向管枢轴旋转并从而使曲柄托架的另一条腿移动。曲柄托架的另一条腿与车辆座椅的座椅底座坐垫的前部连接。图29至图31的调节器设备设计成调节车辆座椅的座椅底座坐垫的前部。曲柄设计和方法可以用于独立的前后升降或通过4连杆机构(4-barlinkage)设计而用于整个座椅的升降。其它方法包括使用小齿轮和扇形齿轮(sector)升降用于独立的前后升降，或者通过4连杆机构方法用于完全的座椅升降。当使用通过4连杆机构方法的完全的座椅升降时，除了升降，还希望具有可调节的大腿支架(thighsupport)。在所有已知的具有可调节的大腿支架的情况中，该调节是通过使用标准升降电机和齿轮箱之一实现的，所述标准升降电机和齿轮箱为大腿支架调节的实际强度和升降能力需求而过量设计(overdesigned)。
仍然明显且持久地需要提供改善的调节器和机构，该调节器和机构与已知的车辆座椅调节器***相比提供更好的性能和有竞争力的优点。特别是，将会很有利的是提供用于车辆座椅的改进的调节器，其具有更轻的重量并需要更小的空间，同时提供用于车辆座椅应用的合适的性能。
发明内容
通常，座椅底座具有：座椅骨架构件，该座椅骨架构件具有第一和第二侧面骨架构件，每一侧面骨架构件都具有第一末端和第二末端；以及，调节器机构，用于座椅底座的前部的上下调节。调节器机构包括：用于产生扭矩的电机；与所述电机啮合的第一齿轮；与所述第一齿轮啮合的第二齿轮；垂直延伸通过所述第一侧面骨架构件且与所述第二齿轮啮合的可旋转的轴；以及，与可旋转的轴和座椅底座的前部联接的倾斜托架。电机产生的扭矩(经由与电机连接的传动装置)传递给第一和第二齿轮以使它们旋转，从而将扭矩从第一和第二齿轮传递到可旋转的轴，该轴沿第一方向旋转并导致倾斜托架沿第二方向旋转，从而调节座椅底座的前部。在一个示例性实施方案中，调节器机构具有与第一侧面骨架构件的第一末端联接的轴向范围(axialextent)，并且将调节器机构校准以使其轴向范围与第一侧面骨架构件的轴向范围校准并平行，并且朝向座椅底座的前部定位。
本申请的一个示例性实施方案涉及改进的车辆座椅调节器机构，该机构用于在从较低或下方位置到升高的或较高位置的多个位置之间调节座椅底座坐垫的前部。该调节器机构尤其包括倾斜托架、扇形齿轮和电机以及传动组件，并具有最小的重量。该调节器机构提供更紧凑和流线型的设计，以使得调节器机构占据更小的空间，并且可以安装于多个位置，例如车辆座椅底座的侧面。
附图说明
通过考虑以下详细说明和附图，示例性实施方案的以上及其它特征对于本领域普通技术人员将会变得更加明显，附图中：
图1是包括车辆座椅的车辆的立体图，该车辆座椅包括根据本公开的示例性实施方案的车辆座椅致动器机构；
图2是根据本公开的示例性实施方案的图1的车辆的车辆座椅的立体图；
图3是图2的车辆座椅的立体图，其中去除了座椅装饰罩和泡沫以披露根据本公开文本的座椅骨架和结构；
图4是根据本公开文本的图3的车辆座椅的座椅底座和导轨组件的侧视图，显示了位于第一和第二位置的可调节座椅前部；
图5是根据本公开文本的图4的座椅底座和导轨组件的立体图；
图6是根据本公开文本的图3的车辆座椅的座椅底座和导轨组件的替代的立体图；
图7是根据本公开文本的座椅底座和导轨组件的另一替代的局部分解的立体图；
图8是根据本公开文本的图3的座椅底座和导轨组件的另一替代的立体图，其中去除了前部座椅斗部(seatpan)部分以披露前部座椅部分调节器；
图9是根据本公开文本的图8的座椅底座和导轨组件的另一替代的立体图；
图10是根据本公开文本的图8的座椅底座和导轨组件的另一替代的立体图；
图11是根据本公开文本的图8的座椅底座的局部立体图，其进一步详细说明了前部座椅部分调节器；
图12是根据本公开文本的图8的座椅底座的另一局部立体图；
图13是根据本公开文本的图8的座椅底座的局部平面图，其进一步详细说明了前部座椅部分调节器；
图14是根据本公开文本的图8-图13的座椅底座的局部分解立体图，其详细说明了前部座椅部分调节器；
图15是图8-图14中所示的座椅底座中的前部座椅部分调节器中所公开的电机和传动组件的平面图；
图16是图15中所示的电机和传动组件的替代的平面图；
图17是图15中所示的电机和传动组件的另一替代的平面图；
图18是图15中所示的电机和传动组件的分解立体图；
图19是图15-图18中所示的电机和传动组件的替代的立体图，其进一步详细说明了调节器设备的齿轮系布置；
图20是图19中所示的电机和传动组件的替代的立体图，其进一步详细说明了调节器设备的齿轮系布置；
图21至图23是图14中所示的座椅底座和调节器设备的一系列另外的平面图，显示了位于第一或设计位置(图21)、第二或最下(fulldown)位置(图22)以及第三或最上(fullup)位置(图23)的前部座椅部分；
图24是位于最上位置的座椅调节器的侧视图，其中倾斜的斗部显示为处在最上和最下两个位置；
图25是位于最上位置的座椅调节器的立体图，其中倾斜的斗部显示为处在最上和最下两个位置；
图26A至图26E是目前在调节大腿压力(thighpressure)的电动(power)座椅调节器中使用的电机的对比；
图27是拟用于根据本公开文本的新技术中的微电机(micromotor)的正视图和侧视图；
图28A和图28B是调节器设备的齿轮***的分解立体图；
图29是包括现有技术的前部座椅部分调节器设备的座椅底座的局部平面图；
图30是包括图24的现有技术的前部座椅部分调节器设备的座椅底座的替代的局部平面图；以及
图31是包括图24的现有技术的前部座椅部分调节器设备的座椅底座的局部立体图。
具体实施方式
总体上参见图1至图28；公开了用于车辆座椅12的调节器机构的示例性实施方案。特别是，调节器机构14可特别用于图1中所示的车辆10中使用的如图2和图3中所示的车辆座椅12中。虽然示出了单个乘员型座椅12和通常的轿车型车辆10，但是应当理解，公开的调节器机构14可以适合用于需要提供可调节性(包括调节座椅坐垫的前部)的任何多数类型的座椅结构和任何多数类型的座椅和车辆中。此外，调节器机构14也可以适合用于调节车辆座椅12的其它部分。
调节器机构14特别可用于调节座椅底座坐垫16的前部。调节器机构14在多个位置之间调节座椅底座坐垫16的前部，所述位置包括其最大范围(extent)、第一位置或降低位置以及第二位置或升高位置。图2显示的车辆座椅12示为包括其装饰罩18和泡沫坐垫20以及可调节的导轨组件22，该导轨组件用于调节车辆座椅在图1的车辆的乘客舱内的前后位置。
图3中所示的车辆座椅12包括座椅靠背骨架24及其相关部件以及座椅底座26及其相关部件。座椅靠背骨架24包括与上部骨架横向构件30连接的头枕28、一对侧面骨架构件32、34以及下部横向骨架构件36。座椅靠背24和座椅底座26各自包括横跨骨架24、26延伸的多个弹簧38，以支撑车辆座椅12的泡沫坐垫16。
如图3至图10所示的座椅底座26包括一对侧面骨架构件40、42和第一(前)横向管构件44和第二(后)横向管构件46。现在具体参见图3至图7，座椅底座26包括前部座椅斗部部分48，该斗部部分为在侧面构件40、42之间延伸并且位于座椅底座26的前部的大体上薄层构件的形式。前部座椅斗部部分48提供对车辆座椅12的乘员的支撑，并支撑泡沫坐垫材料20和装饰罩18。前部座椅斗部部分48使用多个紧固件50——例如所示的螺钉——与座椅底座26连接，但是也可以使用任何已知的或合适的连接件进行连接。
图11至图14公开了用于车辆座椅12的调节机构14的示例性实施方案。调节器机构14包括倾斜托架52、扇形齿轮54以及与座椅底座26的侧面托架连接的电机和传动组件56。调节器机构14的倾斜托架52包括具有通道或孔60的中心部分58，用于将倾斜托架52连接到座椅底座26的横向(或扭力)管44。横向管44使用任何已知的或合适的连接方式可旋转地连接到座椅坐垫26的侧面托架42。倾斜托架52进一步包括用于连接到前部座椅斗部部分48的第一末端或第一部分62以及用于驱动倾斜构件和横向管构件44旋转的第二末端或第二部分64。
扇形齿轮54是紧固到倾斜托架52的一个末端的相对扁平成形的构件，但是也可以替代地与倾斜托架52集成或作为整体。扇形齿轮构件54包括沿着其一个端部的多个齿(或者其它啮合构件)66以及位于其第二端部的一对孔68，该一对孔用于通过使用连接件70将扇形齿轮54连接到倾斜构件。扇形齿轮构件54还包括位于其中心部分的通道72。扇形齿轮构件54优选由任何金属制成(优选相对高强度的钢)并且在冲压过程或冲压加钻孔过程中形成。倾斜托架52和扇形齿轮54朝向座椅12的中心定位，尽可能地接近座椅底座26的内侧侧面托架42，并且电机和传动装置56位于座椅托架42的车辆侧的内侧，如图12和图13中所最佳显示的。任选地，如果存在封装空间，则电机和传动装置56可以位于座椅12的外侧。相对于横向管构件60的孔校准的第二通道或孔74的位置使得传动装置76及其输出构件78与扇形齿轮54的啮合部分校准。将电机和传动装置56设计并布置成细长的封装件，并基本安装到座椅底座26的侧面托架构件42中，并具有如图15至图17所示的相对扁平的结构(lowprofile)。
可以将图27所示的、具有目前使用的标准电机(如图26所示)的约10％失速扭矩(stalltorque)的合适的微电机80纳入调节机构14的电机和传动组件56中。当与传动装置76联接时，合适的电机80应当在负载条件下在小齿轮处具有至少足够的强度和速度的输出扭矩，以在完全负载条件下在4至7秒内将大腿支架提升到其最上位置。为获得可能的最低定价，微电机80应当选自大批量生产的选择，其中惰行速度(freespeed)、运行速度和运行扭矩将与传动齿轮合作以达到用于调节大腿支架斗部48所需的输出速度和扭矩。微电机80也应当具有自运行扭矩的足够的失速扭矩变化，以使得环境条件或高负载条件不导致功能的损失。这样的合适的微电机80的一个实施例具有4,900rpm的惰行速度、3,010rpm的正常负载速度(扭矩为0.016Nm)以及0.038Nm的失速扭矩。微电机80应当也能容纳EMC(电磁兼容性)部件(以及其它部件，例如用于记忆功能的内部霍尔效应测量部件，等)，以满足所有的原始设备制造(OEM)和/或应用的具体要求。
与其它已知的座椅调节器机构不同，本公开文本的座椅调节器14具有明显更低的重量、要求明显更小的安装空间并且具有明显更低的制造成本。这样，本公开文本的座椅调节器14相对于其它已知的座椅调节器机构提供更好的性能和竞争优势。已知的座椅调节器倾斜机构的重量在0.44到1.40kg范围内，而本公开文本的座椅调节器机构14的重量为约0.275kg——相对于已知最轻的座椅调节器倾斜机构的重量降低约38％。此外，已知的座椅调节器机构具有10.00至16.00范围内的DFC，而本公开文本的座椅调节器机构14具有约8.00的DFC，其显著低于已知成本最低的座椅调节器。
如图18至图20所最佳显示的，传动装置76包括具有蜗轮84、三个传动齿轮86、88、90以及小齿轮92的齿轮系82。齿轮系82将由电机80产生并施加到蜗轮84上的扭矩传递给小齿轮92，小齿轮92与扇形齿轮构件54的齿(或其它啮合部分)66啮合以导致倾斜构件52和横向管44在侧面托架构件42的通道中旋转。
现参见图28，其中显示了调节器设备14的齿轮***94的细节。齿轮***82可以由多个齿轮(例如3或4个齿轮组)86、88、92组成。根据一种示例性实施方案，齿轮***82包括第一齿轮86、第二齿轮88、小齿轮92以及蜗轮84。蜗轮84可以由黄铜或钢制成，蜗轮84和其整体传动齿轮86由塑料制成，第二级传动齿轮88由塑料制成，其模制(molded)或挤压(pressed)到传动齿轮88上，对于第三级，其中传动齿轮88由烧结铁(又称为粉末金属或压制金属)制成，或者可以由钢制成，并且第三级的传动部分与输出小齿轮92整体形成，优选由金属材料——例如烧结铁或钢——制成。齿轮系82位于齿轮箱94中，该齿轮箱具有齿轮箱第一半部或内半部96以及齿轮箱外半部或盖98。齿轮箱94使用多个紧固件100与侧面托架构件42的外侧连接，但是也可以使用任何已知的或合适的连接件设备进行连接。当齿轮箱94与侧面托架构件42连接时，从齿轮箱94延伸出的小齿轮92的至少一部分通过侧面托架构件42中的孔朝侧面托架构件42的内侧延伸，并与扇形齿轮54啮合。当电机80沿第一方向被驱动以使齿轮系82旋转时，小齿轮92沿第一方向旋转，导致扇形齿轮54和倾斜构件52沿相反方向旋转，导致前部座椅斗部部分48移动。
现参见图21至图23，公开的示例性实施方案的调节器机构14在如图21所示的第一位置或设计位置、如图22所示的第二位置或最下位置以及如图23所示的第三位置或最上位置之间调节倾斜构件52。为限定调节器机构14的运行界限，提供穿过扇形齿轮54中的中心通道72并锚定于侧面托架构件42中的肩螺栓(shoulderbolt)102。设计扇形齿轮中的通道72以及肩螺栓102以限定第一运行界限和第二运行界限，其中在第一运行界限处扇形齿轮的通道72的第一末端(或边缘)与肩螺栓102啮合，在第二运行界限处扇形齿轮的通道72的第二末端(或边缘)与肩螺栓102啮合，以防止倾斜构件52和横向管构件44的进一步旋转。肩螺栓102也用于传动装置76的过载保护并在车辆碰撞的情况下限制扇形齿轮54朝向乘员运行。
在图示的以及其它示例性实施方案中所示的车辆座椅和机构的元件的构造和布置拟用于举例说明。尽管在本公开文本中仅具体说明了几个实施方案，但是阅读过本公开文本的本领域普通技术人员将会容易地认识到，在实质上不偏离本文中公开的主题的新颖教导和优点的前提下，很多修改也是可能的(例如各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值，安装布置，材料的使用，颜色，取向等的变化)。例如，尽管本文中描述的机构显示为与车辆座椅组件结合使用，但是这样的机构也可以适合用于其它应用中使用的组件。此外，所示的整体形成的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以被颠倒或者改变，并且离散的元件的种类或数量或者位置可以改变或变化。应当注意，所公开的机构的元件和/或组件可以由具有各种颜色的提供足够的强度或耐久性的多种材料中的任何一种，或其组合，以及合适材料制成。在不偏离仅由任何的专利权利要求限定的本申请范围的前提下，可以在公开的优选及其它示例性实施方案的设计、运行条件和布置中进行其它替代、修改、改变和省略。

Claims (10)

1.一种用于车辆的座椅，该座椅包括：
座椅底座，其具有第一和第二侧面骨架构件，该第一和第二侧面构件各自具有第一和第二末端以及第一和第二侧面，该第一和第二侧面骨架构件间隔开并位于座椅底座的侧面；
可旋转轴，将第一和第二侧面骨架构件互连；
调节器机构，用于调节座椅底座的一部分，该调节器机构包含：用于产生扭矩的电机；由所述电机驱动的第一齿轮，由所述第一齿轮驱动的第二齿轮，其中所述第二齿轮的一部分至少部分地穿过位于第一和第二侧面骨架构件之一中的孔；
托架，具有与所述可旋转轴联接的中心部分、与前部座椅斗部部分联接的第一部分以及包括扇形齿轮部分的第二部分，所述扇形齿轮部分具有由所述调节器机构的第二齿轮驱动的多个齿，从而旋转和调节所述前部座椅斗部部分，其中由所述电机产生的扭矩导致所述第一和第二齿轮旋转，从而使所述托架和可旋转轴移动以调节所述座椅底座的一部分。
2.权利要求1的车辆座椅，其中所述调节器机构包括微电机和传动组件，该微电机和传动组件具有一个输出扭矩以在完全负载条件下将座椅底座的前部提升到其最上位置。
3.权利要求1的车辆座椅，其中所述座椅底座进一步包括在第一和第二侧面骨架构件之间延伸并且位于座椅底座的前部的座椅斗部部分，该座椅斗部部分被设计用于提供对乘员大腿下部的近侧的支撑，该座椅斗部部分与托架连接以使得托架导致座椅斗部部分使座椅底座坐垫倾斜。
4.权利要求1的车辆座椅，其中所述托架及其扇形齿轮构件沿着第一侧面骨架构件的内侧定位，并且调节器机构沿着第一侧面骨架构件的外侧定位，并通过第一侧面骨架构件中的孔联接在一起。
5.权利要求2的车辆座椅，其中所述电机和传动组件布置成细长的封装，并且位于第一侧面骨架构件的外侧的凹槽中。
6.权利要求1的车辆座椅，其中所述第一齿轮经由蜗轮将所述电机产生的扭矩传递给第二齿轮，并且第二齿轮与扇形齿轮构件的多个齿啮合从而使托架旋转。
7.权利要求1的车辆座椅，其中所述调节器机构包括穿过托架的中心通道的肩螺栓，该肩螺栓与第一侧面骨架构件联接并且从其中延伸出。
8.权利要求7的车辆座椅，其中所述肩螺栓限定调节器机构的运行界限，使得第一运行界限为与肩螺栓啮合的托架中心通道的第一边缘，以防止托架在第一方向的进一步旋转，并且第二运行界限为与肩螺栓啮合的中心通道的第二边缘，并防止托架在第二方向的进一步旋转。
9.一种用于车辆的座椅，该座椅包括：
座椅底座，具有第一和第二侧面骨架构件，该第一和第二侧面骨架构件各自具有第一和第二末端以及第一和第二侧面，该第一和第二侧面骨架构件间隔开；
可旋转轴，将第一和第二侧面骨架构件互连；
调节器机构，用于调节旋转该可旋转轴，以调节该座椅的一部分，该调节器机构与第一侧面骨架构件联接并包含：用于产生扭矩的电机；由该电机驱动的蜗轮，用于将该扭矩传递给一组齿轮，其中该组齿轮中的最后一个齿轮的一部分至少部分地穿过位于第一侧面骨架构件中的孔；以及，其中具有通道的托架构件，该托架构件具有由所述齿轮组驱动的第一部分、与所述可旋转轴联接的中心部分，以及与前部座椅斗部部分联接的第二部分；其中该电机产生的扭矩导致该齿轮组旋转，从而使托架和所述可旋转轴移动，以调节座椅底座的一部分；并且
其中所述调节器机构包括从第一侧面构件延伸到托架的通道中的延伸部分，以设定托架和所述可旋转轴的运行界限。
10.权利要求9的车辆座椅，其中延伸部分包括肩螺栓，该肩螺栓联接到第一侧面骨架构件并具有至少部分地延伸到托架的通道中的部分。
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