专利名称：座椅承梁系统设备和方法
技术领域：
本发明主要涉及一种用于减轻就座乘客肌肉疲劳和不适感的设备，尤其涉及用于座椅，特别是汽车座椅的可调节承梁。
相关技术车辆座椅通常在座椅靠背侧使用承梁，以有助于乘客保持在座椅中心。承梁通常竖直放置，与乘客的躯干在靠近乘客胸腔底部的位置啮合。在车辆动作期间，承梁有助于乘客保持在固定的位置上，否则将会使乘客横向移动。
因为乘客的尺寸变化很大，所以已经研制了多种可变位置的承梁。这些可变承梁可以使乘客调节座椅承梁之间的区域，而更好地适应乘客的体形，同时对乘客的横向移动保持所需程度的控制。美国专利5857743中给出了可变承梁系统的一个示例。
现有的承梁系统通常使用Bowden型牵引钢索组件作为调节承梁位置的装置的一部分。Bowden钢索是同心的机械装置，其中钢索通过套筒或导管轴向滑动。尽管Bowden钢索系统是一种施加牵引而移动人机装置零件的有效装置，但它们需要较大的空间。现有系统中使用的Bowden钢索机构造成承梁调节机构对控制信号的反应时间较慢，使得现有系统不适用于可动态调节的承梁系统。而且，Bowden钢索组件不是模块化的，通常必须整体更换。另外，现有的承梁系统要求使用不能互换的不同的左、右承梁组件。这些因素增加了现有承梁调节机构的制造、存储和安装成本。
本发明旨在解决上述一个或多个问题。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种具有更紧凑和模块化包装设计以及更快调节响应的可调节承梁系统。
本发明的另一个方面是提供一种具有基本上自持的设计和可变安装能力的可动态调节的承梁系统。
本发明的另一个方面是提供一种能够独立调节每个单独承梁的可调节承梁系统。
本发明的另一个方面是提供一种与动态承梁调节系统兼容的承梁系统，该系统能够适应行驶条件变化时施加在车辆乘客上的可变横向作用力。
根据本发明的上述方面，提供了一种用于车辆座椅的主动承梁系统，该系统包括与车辆座椅框架连接的安装板，可滑动地连接于安装板的可调节承梁滑动件，以及与可调节承梁滑动件联系的驱动单元，所述驱动单元具有致动器和齿轮组。
这些方面仅说明了与本发明相关的众多方面，且不应当认为具有任何限制意义。从下面结合附图的详细描述中，本发明的这些和其他方面、特征和优点将变得明显。
附图简要说明现在具体参照附图，其中示出了目前已知的实现本发明的最佳方式，其中在所有附图中相同的附图标记表示相同的零件。
图1是本发明一实施例的主动承梁系统的透视图。
图2是本发明一实施例的具有位于第一方位上的致动器的主动承梁系统的侧视图。
图3是图2的主动承梁系统的侧视图，示出了位于第二方位上的致动器。
图4是本发明一实施例的主动承梁系统的示意图，示出了从上方观察到的其运动范围的一部分。
详细描述为了更加透彻地理解本发明，在下面的详细描述中给出了许多具体的细节。然而，本领域的技术人员可以理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。例如，本发明不限于图中所示的特定类型的工业应用范围。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、程序和部件，从而不使本发明不清楚。
用于车辆座椅的主动承梁系统在图1-4中示出。主动承梁系统10与座椅承梁相连。座椅承梁可以具有如图4所示的独立单元14或如图1-3所示的位于可调节承梁滑动件20上的整体承压表面36。承梁调节机构16改变座椅承梁14的位置，从而改变对座椅乘客的横向支撑。承梁调节机构16包括安装板18、可调节承梁滑动件20和驱动单元22。在该实施例中，座椅承梁14介于座椅乘客和承梁调节机构16之间。在另一实施例中，承梁调节机构16以及尤其是承压表面36(下文描述)，不通过承梁垫直接作用于乘客。在此描述的主动承梁系统适于在这些实施例的任一实施例中使用。
安装板18固定于座椅框架12上。安装板18设有引导部分24和框架安装部分26。在图1-4所示的实施例中，框架安装部分26上设有多个安装孔28，通过该孔插入螺栓、铆钉或其他类似的装置，以便将安装板18固定在座椅框架12上。还可以使用其他安装方式，例如焊接或粘接来固定安装板。引导部分24用作双重用途，如下文将详细描述的引导可调节承梁滑动件20的运动，以及为驱动单元22提供安装表面。引导部分24由从框架安装部分26垂直上升的一对平行壁30、32和在壁30、32之间平行于框架安装部分26延伸的顶面34构成。在示出的实施例中，顶面34设有进入孔(未示出)，该孔可以使驱动单元22与可调节承梁滑动件20连接。所述进入孔可以是任何可以容纳与驱动单元22相连的齿轮的适当形状和尺寸。
可调节承梁滑动件20包括承压表面36和调节臂38。座椅承梁14连接于承压表面36。调节臂38具有比承压表面更窄、更细长的结构，并且设计为与安装板18的引导部分24相互作用。在组装所述调节机构的过程中，将宽度为w的调节臂38插入到由壁30、32，框架安装部分26和安装板18的顶面34限定的空间中。在所述机构的操作过程中，该空间部分限定了滑动件20的调节臂38行进通过的路径。调节臂38包括齿条40，该齿条40与驱动单元22的轮齿(未示出)啮合。在所示实施例中，调节臂38具有倾斜或弧形形状。
驱动单元22包括致动器42和齿轮组44。在示出的实施例中，致动器42是电动马达。在优选配置中，致动器42直接连接于齿轮组44。驱动单元22中的齿轮组44与调节臂38的齿条40啮合。所述齿轮组包括一系列排列的齿轮(未示出)，将致动器42的驱动力传递到调节臂38。
这种类型的齿轮组在本领域是公知的，因此，下面的实施例在附图中没有详细示出。在一个实施例中，致动器42包括从致动器向齿轮组44延伸的输出轴。第一斜齿轮固定于输出轴的端部，且通过致动器与输出轴一起转动。第二斜齿轮与第一斜齿轮成90度角，而与第一斜齿轮啮合。第二斜齿轮可转动地安装在固定于齿轮组44外壳上的桩上。第二斜齿轮从齿轮组44向下延伸，而与调节臂38的轮齿40啮合。第二斜齿轮可以由两个独立但连接的齿轮组成，一个与第一斜齿轮啮合，第二个与调节臂的轮齿40啮合。在另一个实施例中，使用三个或更多齿轮的齿轮组将致动器42的转动传递到调节臂38。这些替代齿轮组的齿数比可以变化，以控制调节臂38的运动。替代齿轮配置在本领域中是公知的，可以替代上述实施例。
驱动单元22还设有安装表面(未示出)，以使驱动单元22固定在引导部分24的顶面34上。驱动单元22的安装表面和安装板18的顶面34设有用于将驱动单元22可转动地安装到安装板18的顶面34上的装置。这种可转动地安装驱动单元22的装置可以使致动器相对于安装板18转动，从而相对于座椅框架，为承梁调节机构提供了多个安装位置，并提高了主动承梁系统的适应性。在一个实施例中，这种可转动地安装驱动单元22的装置由位于安装板18的顶面34上的多个安装孔(未示出)形成。在另一实施例中，这种可转动地安装驱动单元22的装置包括可转动地连接于驱动单元22和安装板18的顶面34的安装销(未示出)。可取的是，所述安装销连接于驱动单元的齿轮组44的大致中心点和安装板18的顶面34的大致中心点。其他适当的转动安装装置在本领域是公知的，所以在此不详细描述。
上述直接传动系统消除了控制座椅承梁的Bowden钢索的使用，并形成更紧凑的承梁调节包装。另外，这种装置提供了模块化的设计，该设计可以使左、右承梁调节机构互相独立地去除和更换。而且，所述驱动单元的可调节安装特征可以使一种设计同时用于座椅的左、右侧。
当致动器42转动时，它驱动齿轮组44。齿轮组44接着驱动齿条40，且滑动件20随之在横向方向上移动。致动器42和齿轮组44的转动量和转动方向决定了滑动件20行进的方向和行进量。在具有倾斜形状的调节臂38的优选实施例中，承压表面36产生的运动是弧形。
所述主动承梁系统尤其适用于动态承梁调节系统。在这样的系统中，主动承梁系统与控制单元和多个车辆性能传感器一起工作。控制单元可以是微机、可编程控制器或本领域公知的其他任何适当的可编程单元。所述控制单元独立地与左、右承梁组件的驱动单元通信并进行控制。在一个实施例中，所述车辆性能传感器包括加速度传感器、速度传感器和转向角度传感器。在车辆运行过程中，每个传感器向控制单元连续传送反映当前加速度、速度或者转向角度的信号。从这些信号中，控制单元计算出施加在车辆乘客上的当前横向力。根据所施加的当前横向力的大小和方向，控制单元确定每个左、右承梁的适当位置。然后，控制单元发出每个致动器需要转动的大小和方向信号，以实现这些位置。然后，控制单元向左、右承梁组件的驱动单元传送单独的信号，控制每个驱动单元的致动器在适当方向上转动适当的量。这样可以根据当前施加在乘客上的横向力，将左、右承梁置于适当的位置，为座椅乘客提供最佳的横向支撑。
对于本领域的技术人员来说，本发明的其他目的、特征和优点将很明显。虽然已经示出并描述了本发明的优选实施例，但这仅是示例性的，本发明不应受到限制。
权利要求
1.一种用于车辆座椅的主动承梁系统，包括安装板，所述安装板具有座椅框架安装部分和引导部分；滑动连接于所述安装板的可调节承梁滑动件，所述滑动件具有整体的承压表面、调节臂以及与所述调节臂相连的整体齿条；由一个致动器和与所述安装板相连的齿轮组构成的驱动单元，其中所述齿轮组直接与所述整体齿条相连。
2.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述致动器直接连接到所述齿轮组。
3.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述致动器是电动马达。
4.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述调节臂和整体齿条为弧形形状。
5.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述调节臂滑入引导部分，且所述引导部分引导所述可调节承梁滑动件的运动。
6.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述引导部分包括顶面，且所述齿轮组直接安装在所述引导部分的顶面上。
7.如权利要求6所述的主动承梁系统，其特征在于所述引导部分的顶面包括多个安装孔，它们的位置可以使驱动单元沿多个方位安装在引导部分上。
8.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述齿轮组直接位于整体齿条上方。
9.如权利要求6所述的主动承梁系统，其特征在于所述驱动单元可转动地安装在所述引导部分的顶面上。
10.如权利要求9所述的主动承梁系统，其特征在于所述驱动单元的可转动安装是通过安装销实现的，所述安装销使所述驱动单元可转动地连接于所述引导部分的顶面。
11.如权利要求10所述的主动承梁系统，其特征在于所述安装销位于所述顶面的大致中心位置。
12.一种用于车辆座椅的主动承梁系统，包括安装板，所述安装板具有座椅框架安装部分和引导部分；可滑动地连接于所述安装板的可调节承梁滑动件，所述滑动件具有承压表面、调节臂以及与所述调节臂相连的整体齿条，且所述调节臂为倾斜形状；与可调节承梁板相连的驱动单元，所述驱动单元包括致动器和齿轮组，其特征在于所述致动器与所述齿轮组直接连接，且所述齿轮组与所述整体齿条直接连接；且所述齿轮组可转动地安装到所述安装板上。
13.一种用于车辆座椅的主动承梁系统，包括适于与车辆座椅连接的安装板；连接于所述安装板的可调节承梁滑动件；直接与所述可调节承梁滑动件相连的转动驱动单元。
14.一种用于主动调节车辆座椅上的承梁位置的方法，包括步骤通过可转动地安装在固定于车辆座椅框架上的安装板上且与一齿轮组相连的致动器，产生转动驱动力；通过所述齿轮组将来自致动器的所述转动驱动力转化成可调节承梁滑动件的横向运动，所述可调节承梁滑动件与所述承梁相连；通过安装板上的引导部分，引导可调节承梁滑动件的横向运动。
15.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述齿轮组的外尺寸基本在安装板的周边范围内。
16.如权利要求1所述的主动承梁系统，其特征在于所述可调节承梁滑动件的外尺寸在至少一个尺寸上在安装板的一个参数范围内。
17.一种用于车辆座椅框架的模块化座椅承梁调节机构，包括具有座椅框架安装部分和引导部分的安装板；与引导部分相互作用的可调节承梁滑动件；安装在所述引导部分上并且与所述可调节承梁滑动件相连的齿轮组；与所述齿轮组直接接合的致动器；和安装板，可调节承梁滑动件，齿轮组和致动器形成自持的、整体的承梁调节组件，用于单一的安装到车辆座椅框架上。
18.如权利要求17所述的用于车辆座椅框架的模块化座椅承梁调节机构，其特征在于所述车辆座椅框架包括左承梁和右承梁，所述自持的、整体的承梁调节组件适合与左承梁或右承梁一起使用。
19.如权利要求18所述的用于车辆座椅框架的模块化座椅承梁调节机构，其特征在于对所述左承梁和右承梁分别设有第一和第二自持的、整体的承梁调节组件，所述第一和第二自持的、整体的承梁调节相互间可以独立操作和安装以及相互间移去。
20.一种用于座椅承梁调节机构的外壳，包括适合于安装在座椅框架上的至少一个安装件；一个适合于滑动接合承梁滑动件的引导件；和一个设置成放置齿轮组的齿轮组壳体，用于与在承梁滑动件上的齿条驱动接合。
21.如权利要求20所述的外壳，其特征在于每个所述安装件、滑动引导件和齿轮组壳体是整体制造的。
22.如权利要求20所述的外壳，其特征在于所述外壳是塑料的。
23.如权利要求20所述的壳体，其特征在于还包括用于电动马达的座，所述座将电动马达设置成驱动接合所述齿轮组。
24.一种用于具有座椅框架的车辆座椅的模块化承梁调节机构的组装方法，包括如下步骤提供承梁滑动件，其具有承压表面、调节臂以及与所述调节臂相连的整体齿条；将承梁滑动件的调节臂插入外壳的引导部分中；将齿轮组安装在引导部分上；和将齿轮组与承梁滑动件的整体齿条接合。
25.如权利要求24所述的用于具有座椅框架的车辆座椅的模块化承梁调节机构的组装方法，其特征在于还包括将致动器与所述齿轮组接合的步骤。
26.一种用于座椅承梁调节机构的承梁滑动件，包括承压表面；调节臂；与调节臂相连的整体齿条。
27.如权利要求26所述用于座椅承梁调节机构的承梁滑动件，其特征在于所述调节臂和所述整体齿条是弧形的。
28.一种用于具有齿轮组和承梁滑动件的座椅承梁调节机构的安装板，包括一个整体座椅框架安装部分；一个引导部分；和一个与所述引导部分相连的顶面，用于齿轮组的直接安装。
29.如权利要求28所述的用于座椅承梁调节机构的安装板，其特征在于所述引导部分可滑动地支承和引导承梁滑动件的运动。
全文摘要
一种用于车辆座椅的主动承梁系统，包括与车辆座椅框架连接的安装板。可调节承梁滑动件可滑动连接于安装板，且具有调节臂和承压表面。驱动单元与可调节承梁滑动件直接相连，所述驱动单元具有致动器和齿轮组。
文档编号B60N2/22GK1500670SQ20031010435
公开日2004年6月2日 申请日期2003年10月24日 优先权日2002年10月25日
发明者理查德·弗兰克, 理查德 弗兰克 申请人:L & P财产管理公司