CN114305964B

CN114305964B - 一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅

Info

Publication number: CN114305964B
Application number: CN202111615652.2A
Authority: CN
Inventors: 尹钢
Original assignee: Zhejiang Haozhonghao Health Product Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Haozhonghao Health Product Co Ltd
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: CN114305964A

Abstract

本发明涉及一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，包括靠背架、座椅架和机械手，靠背架安装在座椅架上，机械手上设置有行走齿轮，还包括有弹性齿条，弹性齿条的一端固定在靠背架上，弹性齿条的另一端固定在座椅架上，弹性齿条沿其长度方向设置有若干个与行走齿轮内啮合的第一齿，弹性齿条具有与行走齿轮一样的分度圆节距，弹性齿条在齿的一侧设置有滚道，滚道沿弹性齿条的长度方向设置，滚道与各第一齿的侧面固定或一体设置，滚道在弹性齿条变形时使相邻两第一齿之间的齿节距保持不变。通过采用上述方案，其上的弹性齿条在绕变过程中，齿节距保持不变，机械手运行更加稳定。

Description

一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅

技术领域

本发明涉及按摩椅技术领域，尤其是一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅。

背景技术

随着按摩椅产业的发展，以及市场需求的不断提高，按摩椅出现了由初期的坐式功能到靠式，再到“零重力”躺式功能的发展。目前各单位研发机构正着力对按摩椅实现展平，以使人体既能满足躺睡的需求，同时还要进一步保证机械手的从头到脚正常运行的工况需要。

现有的一种方案是：采用了分段齿条结构，在座椅躺平或抬升的过程中，便于按摩机构在各齿条之间行走，但其分段处不恒定的分度圆节距，也就不可避免的导致脱齿、跳齿等质量问题的发生；现有的另一方案：采用避免机械手通过分段处的方法，而必须采用的双机械手，所带来的成本额外的增加，以及其难以规避的按摩盲区的发生。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，其上的弹性齿条在绕变过程中，齿节距保持不变，机械手运行更加稳定。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，包括靠背架、座椅架和机械手，所述靠背架安装在座椅架上，机械手上设置有行走齿轮，其特征在于：还包括有弹性齿条，弹性齿条的一端固定在靠背架上，弹性齿条的另一端固定在座椅架上，所述弹性齿条沿其长度方向设置有若干个与行走齿轮内啮合的第一齿，弹性齿条具有与行走齿轮一样的分度圆节距，所述弹性齿条在齿的一侧设置有滚道，滚道沿弹性齿条的长度方向设置，滚道与各第一齿的侧面固定或一体设置，滚道在弹性齿条变形时使相邻两第一齿之间的齿节距保持不变。

通过采用上述方案，靠背架可躺倒或抬升的安装在座椅架上，弹性齿条的第一齿可由弹性的钢带冲压制成，当然也可注塑成型，滚道与第一齿的连接处位于第一齿的齿顶与齿根之间，弹变齿条其绕变过程中，滚道处于非拉伸、易绕变的应变层，滚道可使相邻两第一齿之间的齿节距保持不变；滚道也可保持弹性齿条与行走齿轮在绕变过程中，其相互距离的恒定性，并且弹性齿条具有与行走齿轮一样的分度圆节距，行走齿轮不易出现脱齿、跳齿的情况，机械手运行更加稳定，该恒节距弹性齿条并不限于应用于按摩椅，还可用于其它座椅或睡床躺卧的搭桥技术。

本发明的进一步设置是：所述弹性齿条的下方设置有弹性衬底，弹性衬底的一端固定在靠背架上，弹性衬底的另一端固定在座椅架上，所述衬底在对应各第一齿处设置有齿形部，各第一齿分别定位外套在齿形部上。

通过采用上述方案，弹性衬底为塑料件，其材料可组合注塑方式，其底身材料可用PP、PVC、PE等易变形塑料或硅胶橡胶等，齿形部可采用POM、PA等有韧性、抗变形较高的材料，各第一齿分别定位外套在齿形部上，可保持弹性齿条与弹性衬底的距离，并可保证弹性齿条的齿节距恒定不变。

本发明的进一步设置是：所述弹性齿条的中间处设置有一个滚道，弹性齿条在滚道的两侧分别设置有一列第一齿，滚道处于弹性齿条的第一齿的分度圆位置上。

通过采用上述方案，其中滚道处于弹性齿条齿形分度圆位置上，不仅可保证其齿形“恒节距”的作用，而且还可保证该滚道处于非拉伸、易绕变的最佳应变层上。

本发明的进一步设置是：所述弹性齿条的中间处设置有一列第一齿，弹性齿条在第一齿的两侧分别设置有一个滚道。

通过采用上述方案，一列第一齿的两侧分别为滚道，由于其布置在节圆位置上，故可保证齿列分度圆的恒节距不变形。

本发明的进一步设置是：所述行走齿轮在对应两列第一齿处设置有两圈第二齿，行走齿轮在两圈第二齿之间设置与滚道接触的圆弧槽。

通过采用上述方案，避免弹性齿条“全齿高”在弹性齿条躺仰折弯时，可能将行走齿轮“顶悬”而发生跳齿现象，行走齿轮可通过整个注塑成型。

本发明的进一步设置是：所述行走齿轮在对应一列第一齿处设置有一圈第二齿，行走齿轮在一圈第二齿的两侧分别设置有与滚道接触的凸缘。

通过采用上述方案，避免弹性齿条“全齿高”在弹性齿条躺仰折弯时，可能将行走齿轮“顶悬”而发生跳齿现象，行走齿轮可通过整个注塑成型或是拼接成型。

本发明的进一步设置是：所述弹性衬底设置有两列齿形部，两列齿形部的外侧分别对应设置有一个链环组件，链环组件包括若干个链环和挡板，链环呈U型设置，链环的两端分别插接在相邻的两个齿形部上，链环可将弹性齿条抵压在弹性衬底上，相邻两个链环通过挡板连接。

通过采用上述方案，弹性齿条上设置有供链环放置的凹槽，弹性齿条与弹性衬底通过链环和挡板连接，可保持弹性齿条与弹性衬底的距离，并可保证弹性齿条的齿节距恒定不变。

本发明的进一步设置是：所述弹性衬底设置有一列齿形部，所述各齿形部上分别设置有铆钉，铆钉贯穿齿形部设置，铆钉在伸出齿形部的两端处分别设置有卡接头，所述弹性齿条在对应卡接头处设置有与卡接头卡接配合的卡口。

通过采用上述方案，该铆钉为双面铆钉，各齿形部上沿弹性衬底的宽度方向设置有通孔，双面铆钉安装方便，弹性齿条置于弹性衬底上，可将卡接头卡入卡口处，这样保证弹性齿条和弹性衬底的一体性，并可保证弹性齿条的齿节距恒定不变。

本发明的进一步设置是：还设有防止弹性齿条椭垂的连板组件，连板组件包括至少两个连板，各连板的端部彼此铰接连接，各连板位于弹性齿条的下方，其中靠近座椅架一侧的连板的端部通过第一拉簧与座椅架连接，其中靠近靠背架一侧的连板的端部通过第二拉簧与靠背架连接。

通过采用上述方案，座椅架上固定设置有第一连接座，靠背架上固定设置有第二连接座，第一拉簧可设置一个或两个及以上，第一拉簧分别连接在第一连接座和连板上，第二拉簧可设置一个或两个及以上，第二拉簧分别连接在第二连接座和连板上，当弹性齿条和弹性衬底受垂直作用力时，各连板可承接弹性衬底，并且拉伸拉簧，起到承接缓冲作用，防止弹性齿条椭垂，使各齿之间的齿节距保持不变。

本发明的更进一步设置是：所述座椅架在连板的下方还固定设置有承接底板。

通过采用上述方案，承接底板可用于承接连板，在规定的垂直受力的作用下（人体体重），起到弹性齿条防‘椭垂’效果的作用。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为弹性齿条与行走齿轮的第一种配合结构示意图；

图3为图2的A部放大示意图；

图4为弹性齿条的第一种设置方案示意图；

图5为链环组件与弹性衬底的连接结构示意图；

图6为链环组件的结构示意图；

图7为弹性齿条与行走齿轮的第二种配合结构示意图；

图8为图7的B部放大示意图；

图9为弹性齿条的第二种设置方案示意图；

图10为铆钉与弹性衬底的连接结构示意图；

图11为铆钉的结构示意图；

图12为连板组件的结构示意图；

图13为座架靠背起卧时共轭啮合的位置变化示意图；

图14为保证共轭啮合齿条展平与内弯齿形发生的变化示意图；

图15为表1中各参数的几何示意图；

图16为加固齿节距的另一种结构示意图；

图17为行走齿轮的第一种设置结构的方案一示意图；

图18为行走齿轮的第一种设置结构的方案二示意图；

图19为行走齿轮的第二种设置结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图19所示，一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，包括靠背架1、座椅架2和机械手9，靠背架1可躺倒或抬升的安装在座椅架2上，机械手9上设置有行走齿轮91，还包括有弹性齿条3，弹性齿条3的一端固定在靠背架1上，弹性齿条3的另一端固定在座椅架2上，弹性齿条3沿其长度方向设置有若干个与行走齿轮91内啮合的第一齿31，弹性齿条3具有与行走齿轮91一样的分度圆节距，弹性齿条3的第一齿31可由弹性的钢带冲压制成，当然也可注塑成型，弹性齿条3在第一齿31的一侧设置有滚道32，滚道32沿弹性齿条3的长度方向设置，滚道32与各第一齿31的侧面固定或一体设置，滚道32在弹性齿条3变形时使相邻两第一齿31之间的齿节距保持不变。其中为进一步保证传动平稳，机械手上的行走齿轮并不限于单边一个，可为两个或多个串形排列。

在本实施例中，弹性齿条3的下方设置有弹性衬底4，弹性衬底4的一端固定在靠背架1上，弹性衬底4的另一端固定在座椅架2上，衬底4在对应各第一齿31处设置有齿形部41，各第一齿31内置空腔，齿形部41与空腔形状适配，各第一齿31分别定位外套在齿形部41上，弹性衬底4为塑料件，其材料可组合注塑方式，其底身材料可用PP、PVC、PE等易变形塑料或硅胶橡胶等，齿形部41可采用POM、PA等有韧性、抗变形较高的材料。

其中弹性齿条和行走齿轮的设置以及弹性齿条与弹性衬底的连接具有两种实施方案：

一、弹性齿条3的中间处设置有一个滚道32，弹性齿条3在滚道32的两侧分别设置有一列第一齿31，滚道32处于弹性齿条3的第一齿31的分度圆位置上，如图17和图18所示，行走齿轮91在对应两列第一齿31处设置有两圈第二齿911，行走齿轮91在两圈第二齿911之间设置与滚道32接触的圆弧槽912，弹性衬底4设置有两列齿形部41，两列齿形部41的外侧分别对应设置有一个链环组件，链环组件包括若干个链环51和挡板52，链环51呈U型设置，链环51的两端分别插接在相邻的两个齿形部41上，弹性齿条3上设置有供链环51放置的凹槽33，链环51可将弹性齿条3抵压在弹性衬底4上，相邻两个链环51通过挡板52连接，挡板52的两端分别套设在对应的链环51上。其中U型链环，是进一步保持恒节距的装置，如图16所示，其结构也可采用如链条结构的销轴与链板的联结方式，等多种加固齿形节距的装置。

二、弹性齿条3’的中间处设置有一列第一齿31’，弹性齿条3’在第一齿31’的两侧分别设置有一个滚道32’，如图19所示，行走齿轮91’在对应一列第一齿31’处设置有一圈第二齿911’，行走齿轮91’在一圈第二齿911’的两侧分别设置有与滚道32接触的凸缘912’，弹性衬底4’设置有一列齿形部41’，各齿形部41’上分别设置有铆钉6，该铆钉6为双面铆钉，铆钉6贯穿齿形部41’设置，铆钉6在伸出齿形部41’的两端处分别设置有卡接头61，弹性齿条3’在对应卡接头61处设置有与卡接头61卡接配合的卡口34。

当然也可采用弹性齿条上也可设置一个滚道与一列第一齿。

在本实施例中，还设有防止弹性齿条3椭垂的连板组件7，连板组件7包括至少两个连板71，各连板71的端部彼此铰接连接，各连板71位于弹性齿条3和弹性衬底4的下方，其中靠近座椅架2一侧的连板71的端部通过第一拉簧72与座椅架2连接，其中靠近靠背架1一侧的连板71的端部通过第二拉簧73与靠背架1连接，座椅架2上固定设置有第一连接座74，靠背架1上固定设置有第二连接座75，第一拉簧72可设置一个或两个及以上，第一拉簧72分别连接在第一连接座74和连板71上，第二拉簧73可设置一个或两个及以上，第二拉簧73分别连接在第二连接座75和连板71上。

在本实施例中，座椅架2在连板71的下方还固定设置有承接底板8。

弹性齿条的设计分析

一、靠背躺仰对共轭啮合的齿形变化

齿轮副共轭啮合时应保证它们模数相等，那么转化为按摩椅靠架翻转时，对其共轭啮合关系就应保证它们几何要素“节距”与“啮合线”一致相等与重合的基本要求。为弄清楚在共轭啮合情况下按摩椅靠背翻转时，其“齿形”有何变化作了模拟设计，经分析：按摩椅靠背“躺下”时，正是靠背的过渡圆半径加大的对应关系，故可计算在齿轮、齿条的“节距”与“啮合线”一致相等且重合时，得出“当座架靠背躺下时，齿根跨距缩小、齿根厚度变薄、齿根槽加宽，以及齿顶跨度增大，同时齿顶槽宽均增大，齿顶厚减薄”的结论。该结论相当于靠背躺下时，齿轮副啮合区域顺齿条法向，向上移动的齿条齿形的变化（见下图13、14中齿条δ₂的上移量）。模拟计算如表1所示（下表1中参数m=3、h_a ^*=0.8、C^*=0.25）：

表1 座架靠背躺下时齿条的齿根与齿顶的对比变化值

表1中‘齿根节度弧长P_f = 齿根圆弧长/齿数；齿顶节度弧长P_a =齿圆圆弧长/齿数’的几何概念。

二、可啮合误差所包容的齿廓变形

1）齿距误差的估算：

在本数模设计上，其分度圆最小弯曲半径取定为R192，则其对应的齿数为128。为提高安全系数与增加设计裕值，则计算时取其齿数Z₁=100（其对应的直径d ₁=300mm）取定，若把表1中的齿数Z₂=1000（其对应的直径d ₂=3000mm），视为靠背展平状态，则可核算其齿根槽宽的变化比值“e_tf(100) / e_tf(1000)”，以及齿顶槽宽变化的比值“e_ta(100) / e_ta(1000)”是否超出齿轮对应的精度范围。为此工程核算过程见下：

①由于设计 “弹性齿条”的齿形时，取靠背处于其中间位（180°+60°）/2=120°位置的齿形，则取齿数Z₀=(Z₂- Z₁)/2 =450（对应直径d ₀=1350mm）的齿形作为弹性齿条的齿形。

故由此，以下误差对比时均以齿数为Z₀所对应的d ₀直径为参照基准，来分析弹性齿条在展平与收起两极限位置状态时，所产生的相对偏值来进行包容性精度等级的核算。

②据此，可按GB/T 10095.1-2008标准推荐的‘齿距累计总偏差F _p’进行合理估测“相对”精度等级。按其对应的计算公式为：=/>。将m、d值带入后可得/>的计算值，见下表2有结论为：对于弹性齿条齿形发生弹性变形时，其直径差d ₂–d ₀=1650mm时，其所产生的齿距偏差/>-/>= 22.54μm，对于直径差d ₀– d ₁=1050mm时，其所产生的齿距偏差/>-/>=24.28μm。

③查GB/T 10095.1-2008表2（续）之1000＜d≤1600栏，取其最大值24.28μm，其落在表中2～3等级之间，故比最低12级等级要高9～10个等级。所以工程大致核算，当齿轮滚过弹性齿条从分度圆直径300mm，过渡到分度圆直径3000mm时，其过渡的跨齿间形成的‘齿距累计总偏差F _p’有2～3个精度等级的切换，故本方案过渡齿条形成的跨齿齿距误差，不会对齿轮运行带来“跳齿”与“脱齿”的故障异常问题。

2）齿廓误差的估算：

按GB/T10095.1-2008标准推荐的‘齿廓总偏差F _a’进行“相对”精度等级的估测，其对应的计算公式=/>，计算值见表2：同样对于直径差d ₂–d ₀=1650mm时，其产生的齿廓总偏差/>-/>= 3.97μm，对于直径差d ₀– d ₁=1050mm时，其产生的齿廓总偏差/>-/>=4.27μm。查GB/T 10095.1-2008表3（续）之1000＜d≤1600栏，取其大值4.27μm，其落在1～2等级之间，比最低12级等级要高10～11个等级。所以对于工程传动的大致核算，当齿轮滚过弹性齿条从分度圆直径300mm，过渡到分度圆直径3000mm时，其过渡的跨齿间形成的‘齿廓总偏差F _a’仅有1～2个精度等级的切换，故本方案过渡齿条形成的跨齿齿距误差，完全不会对齿轮运行带来“跳齿”与“脱齿”的故障异常问题。

3）齿径向偏差的估算：

由图13、图14进行推理分析，齿条由卷起状态到展开时，其齿条啮合区域高度将被抬高δ₂，而齿轮被高δ₁。由于δ₁值较小，工程上可忽略δ₁的游移量的变化，故可认为其δ₁的径向窜动量为0，那么可测算出δ₂齿条的齿形高度变化，在以15～18个齿作为折弯过渡齿时，δ₂变化量在0.9～1.0mm范围内，因从靠背中部120°位置取定齿条的齿形，故其变差（亦可称偏差）为0.45～0.5mm，按GB/T10095.2-2008给出的“径向综合总偏差”进行计算，按下式：

=/>

见下表2，可得相对误差-/>=36.42μm与/>-/>=39.23μm，取其最大值，查表A.1（续）之560＜d≤1000栏（因表中最大分度圆直径为1000），其落在4～5等级之间，比最低12级等级要高7～8个等级。所以对于工程大致核算来说，当齿轮滚过弹性齿条从分度圆直径300mm，过渡到分度圆直径3000mm时，其过渡的跨齿间形成的‘径向综合总偏差/>’仅有头一列的4～5个精度等级的切换，故本方案过渡齿条形成的跨齿径向误差，不会对齿轮运行带来“跳齿”与“脱齿”的故障问题，甚至连小跳跃也几乎不会发生。

表2 ‘齿距累计总偏差F _p’与‘齿廓总偏差F _a’计算值

综上1）～3）项的工程定性分析，可得出本方案的弹性齿条，是能满足齿轮传递要求，而不会发生“脱齿”、“跳齿”等异常质量问题的。

以上实施例，只是本发明优选地具体实施例，本领域技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，包括靠背架、座椅架和机械手，所述靠背架安装在座椅架上，机械手上设置有行走齿轮，其特征在于：还包括有弹性齿条，弹性齿条的一端固定在靠背架上，弹性齿条的另一端固定在座椅架上，所述弹性齿条沿其长度方向设置有若干个与行走齿轮内啮合的第一齿，弹性齿条具有与行走齿轮一样的分度圆节距，所述弹性齿条在齿的一侧设置有滚道，滚道沿弹性齿条的长度方向设置，滚道与各第一齿的侧面固定或一体设置，滚道处于弹性齿条的第一齿的分度圆位置上，滚道在弹性齿条变形时使相邻两第一齿之间的齿节距保持不变，所述弹性齿条的下方设置有弹性衬底，弹性衬底的一端固定在靠背架上，弹性衬底的另一端固定在座椅架上，所述弹性衬底在对应各第一齿处设置有齿形部，各第一齿分别定位外套在齿形部上，所述弹性齿条的中间处设置有一个滚道，弹性齿条在滚道的两侧分别设置有一列第一齿，对应的所述行走齿轮在对应两列第一齿处设置有两圈第二齿，行走齿轮在两圈第二齿之间设置与滚道接触的圆弧槽，或所述弹性齿条的中间处设置有一列第一齿，弹性齿条在第一齿的两侧分别设置有一个滚道，对应的所述行走齿轮在对应一列第一齿处设置有一圈第二齿，行走齿轮在一圈第二齿的两侧分别设置有与滚道接触的凸缘。

2.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，其特征在于：所述弹性衬底设置有两列齿形部，两列齿形部的外侧分别对应设置有一个链环组件，链环组件包括若干个链环和挡板，链环呈U型设置，链环的两端分别插接在相邻的两个齿形部上，链环可将弹性齿条抵压在弹性衬底上，相邻两个链环通过挡板连接。

3.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，其特征在于：所述弹性衬底设置有一列齿形部，所述各齿形部上分别设置有铆钉，铆钉贯穿齿形部设置，铆钉在伸出齿形部的两端处分别设置有卡接头，所述弹性齿条在对应卡接头处设置有与卡接头卡接配合的卡口。

4.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，其特征在于：还设有防止弹性齿条椭垂的连板组件，连板组件包括至少两个连板，各连板的端部彼此铰接连接，各连板位于弹性齿条的下方，其中靠近座椅架一侧的连板的端部通过第一拉簧与座椅架连接，其中靠近靠背架一侧的连板的端部通过第二拉簧与靠背架连接。

5.根据权利要求2所述的一种便于机械手行走的弹性恒距齿条轨道的可展平按摩椅，其特征在于：所述座椅架在连板的下方还固定设置有承接底板。