CN109330249B - 电动自锁式座椅升降机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电动自锁式座椅升降机构，包括空心短轴、套筒、螺纹杆，所述的空心短轴的空心部分装夹电机及电源控制模块，空心短轴承载于双向推力球轴承之上，电机工作轴穿过空心短轴与双向推力球轴承连接至下方行星轮组中心齿轮，从而带动行星轮系转动，所述套筒内车制出凸台，且插制有直齿齿形作为太阳轮，并下端攻有梯形螺纹，双向推力球轴承套承载于筒内的凸台之上，套筒内太阳轮与行星轮组行星轮啮合，随行星轮转动，从而带动整个套筒转动，套筒内的梯形螺纹与所述的螺纹杆同形并且能相互配合连接，套筒相对螺纹杆上下移动，从而实现整个机构的升降，且所述梯形螺纹的螺纹升角Ψ＝5°<当量摩擦角ρ’＝5°55’，能够实现自锁。

Description

电动自锁式座椅升降机构

技术领域

本发明涉及升降装置领域，具体涉及电动自锁式座椅升降机构。

背景技术

可升降座椅因其高度可调节，使得不同身高的人都能将其调节至自己舒适的高度，大大提高了座椅的适应性与舒适度，且使用方便，因此在日常生活工作中被广泛的使用，具有庞大的市场占有量。

目前市场上常见的升降椅大多采用气压杆作为升降机构，此外也有使用机械式和油压式升降机构的升降椅，但目前受众较少。气压杆式升降机构的气压杆内灌装氮气，浓度一般在99％以上，压力在一两个大气压左右，并且对于气压杆材质以及气体密封也有严格要求。然而制造商使用低纯度氮气、劣质材料生产气压杆的情况屡见不鲜，这些气压杆往往存在密封不严等质量不达标的问题，存在着极大的安全隐患。此外，气压杆在使用中反复升降、摩擦，也会逐渐导致密封性能下降、且环境温度过高等因素也有可能造成安全问题。

近年来，气压式升降机发生爆炸、造成人员伤亡的案例层出不穷。虽然其中大部分的气压杆爆炸是由于购买了质量不过关的劣质产品导致的。但是气压杆本身在高温环境或摩擦过于频繁的情况下，都会导致气缸温度骤升、内部气体膨胀、气压变大，且由于随着使用的材料老化问题，密封口也会性能下降，从而导致气体迸出，可能发生爆炸。因此气压杆的这一先天缺陷，导致其安全性存在一定的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供电动自锁式座椅升降机构，不仅解决了使用气压式升降机构可能存在的安全问题，同时还能实现自锁和电机控制，提高操作方便性，安全性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

电动自锁式座椅升降机构，包括空心短轴、套筒、螺纹杆，所述的空心短轴中的空心部分装夹换向电机及电源、控制模块，空心短轴下端承载于双向推力球轴承之上，电机工作轴穿过空心短轴与下方行星轮组中心齿轮直接连接，带动行星轮系主动轮与行星轮转动，所述套筒内车制出凸台，且插制有直齿齿形作为太阳轮，并下端攻有梯形螺纹，双向推力球轴承套承载于筒内的凸台之上，套筒内的太阳轮与行星轮组中的行星轮啮合，随行星轮转动，从而带动整个套筒转动，套筒内的梯形螺纹与所述的螺纹杆同形并且能相互配合连接，由套筒的转动带动下方螺纹杆转动，从而实现整个机构的升降，且所述梯形螺纹的螺纹升角Ψ＝5°<当量摩擦角ρ’＝5°55’，从而实现自锁。

进一步地，所述空心短轴上端与座椅连接，连接方式可采用螺钉进行螺纹连接，或根据现有座椅的其他连接方式改变机构。

进一步地，所述电机及电源、控制模块，包括电源、操纵杆、扇形板，通过杠杆原理实现电源电极接入方向变化，从而实现电机正反转向变化。

进一步地，所述套筒内凸台与双向推力球轴承接触，双向推力球轴承外圈与所述套筒内壁过渡配合，所述双向推力球轴承与空心短轴下端的外圈过渡配合。

进一步地，通过电机转向控制与其直接连接的行星轮系中心齿轮的转向，中心齿轮带动行星轮系行星轮与与之啮合的套筒内太阳轮，从而实现套筒转向控制，实现套筒对于螺纹杆的升降，从而实现与空心短轴上面连接的椅子座面的升降

进一步地，梯形螺纹的螺纹升角Ψ＝5°<当量摩擦角ρ’＝5°55’，(满足梯形螺纹自锁的条件是螺纹升角小于当量摩擦角)从而能够实现自锁。

进一步地，所述螺纹杆下端与座椅脚架连接，连接方式也采用螺纹连接。

本发明的收益效果是：

1、采用机械式升降机构，规避了气动式升降机构存在的爆炸风险，提高了安全性，本发明的机械式升降机构，即使频繁使用导致零件磨损、老化、甚至断裂，也不会引发气动式机构存在的严重安全问题。

2、采用电机驱动，使用者坐在椅子上使用操纵杆即可实现座椅高低的升降，无需起身，且螺纹升降机构的精度较气动式更高，可更精确自由的调节到所需要的高度。

3、相较于其他类似机械式升降机构，本发明采用螺纹自锁，无需额外的锁定装置，减少零部件，降低故障率，更加简单可靠。

4、本发明的升降机构，可适配市面上的各种座椅和脚架，用户可以根据需要选择座椅式样，操纵杆样式，电池类型等，甚至可以使用遥控装置，灵活性高，适用性强，值得大力推广。

5、即使本发明在使用过程中由于各种原因导致机构无法由电机驱动时，依然可以通过手动旋转套筒实现机构的升降，保持升降功能不受影响，这是传统气动式结构无法相比的。

6、本发明中所用到的螺纹制式、齿轮齿形均都采用国家标准，加工成本较低，所使用的双向推力球轴承也是国标件，价格便宜，因此生产成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的电动自锁式座椅升降机构的一实施例示意图：

图2为图1中a1部分的放大图：

图3为图1中b2部分的放大图：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明为电动自锁式座椅升降机构，包括空心短轴1、套筒、螺纹杆4，空心短轴1上端平面用于与座椅面连接，空心短轴1中的空心部分装夹换向电机7及电源控制模块a1，空心短轴下端承载于双向推力球轴承6上端，双向推力球轴承6下端承载于套筒内车制出的凸台21，电机7的工作轴穿过空心短轴1与双向推力球轴承与下方行星轮组b2的中心齿轮15相连接，通过电机7的转动带动中心齿轮15的转动，从而带动与行星轮组中心齿轮15啮合的两个行星轮14的转动，套筒内壁插制有直齿形太阳轮22与行星轮组b2中的行星轮14啮合，由与行星轮14啮合的套筒内的太阳轮22带动套筒转动，套筒下端攻有梯形螺纹31，梯形螺纹31与螺纹杆4上的螺纹同形且相互配合连接，通过套筒的转动带动螺纹杆4的转动，从而实现升降，且该梯形螺纹的螺纹升角Ψ＝5°<当量摩擦角ρ’＝5°55’，(满足梯形螺纹自锁的条件是螺纹升角小于当量摩擦角)从而实现自锁。

其中，参照图1，电机驱动的螺纹自锁式座椅升降机构包括空心短轴1，短轴上端平面用于和座椅连接，图中仅表示出螺纹连接中用于配合螺柱的通孔，不能理解为对于本发明的局限性。

其中，空心短轴1中的空心部分装夹换向电机7，电源及控制模块a1，参照图2，通过上提或下压操纵杆5，由杠杆原理实现扇形板12的下降和上升，通过弹簧11实现操纵杆5的复位，扇形板12上固定有电路导通模块9和10，扇形板12下降时，模块9接入电路，电路导通，电机正转；扇形板12上升时，模块10接入电路，电路导通，电流方向改变，电机反转。

该图中仅表示处实现电机控制的大致示意图，由于该发明的灵活性，具体操纵方式可根据使用者需求改变，不能理解为对于本发明的局限性。

其中，电机7转动后带动周转轮系b2的中心齿轮15转动，使与电机7直接相连的齿轮15作为行星轮系中的主动轮，带动与之啮合的两个行星轮14转动。装载行星轮14的转臂8装载在空心短轴1上，且能与空心短轴1发生相对转动，从而实现行星轮14的公转，再由行星轮14带动太阳轮22转动从而带动套筒转动。

其中，方便拆卸本发明一优选实施例中，套筒由上套筒2和下套筒3组成，上套筒2和下套筒3之间以键连接(键与套筒3一体)，它们可以同步转动，其中上套筒2内车制出凸台21，且上套筒2内壁插制有直齿齿形太阳轮22，套筒3内攻有梯形螺纹31。

上套筒2内有用于承载双向推力球轴承6的凸台21，双向推力球轴承6的下端面与上套筒2内的凸台相接触，双向推力球轴承6最大直径处外表面与上套筒2内表面进行过渡配合。双向推力球轴承6内孔最小直径处表面与空心短轴1下伸端外圈表面过渡配合。依靠双向推力球轴承6，空心短轴1与上套筒2实现相互转动且互不影响，即座椅上不会受升降时轴套转动的影响，同样座椅转动时也不会带动轴套转动而造成整体升降。

通过行星轮系b2带动上套筒2依靠键将转矩传递给下套筒3，下套筒3上的螺纹31与螺纹杆4上车制的螺纹为同形螺纹，且下套筒3与螺纹杆4通过螺纹连接，通过下套筒3与螺纹杆4的相互配合实现升降。由于该梯形螺纹的螺纹升角Ψ＝5°<当量摩擦角ρ’＝5°55’(满足梯形螺纹自锁的条件是螺纹升角小于当量摩擦角)，满足自锁条件，即使用者坐在座椅上时，如果轴套3没有发生转动，则其在竖直方向(z轴方向)上不会发生移动，实现自锁，满足发明预期和使用要求。

其中，双向推力球轴承6可以承载双向的轴向载荷，使用者重量传递到空心短轴1的轴体上，空心短轴1再将使用者重量及其自身以及内部部件自重传递至双向推力球轴承6，经由双向推力球轴承6将载荷传递到上套筒2，上套筒2将其传递至下套筒3，下套筒3再将所有载荷传递至它和螺纹杆4的梯形螺纹上。

其中，螺纹杆4下端与脚架连接，可以直接使用自带的螺纹连接，也可装转接装置，适配不同型号脚架，体现本发明的灵活性和普适性。

由于本设计的优势，当发生电源电量过低无法驱动电机或操纵装置损坏等突发状况时，使用者依然可以手动旋转上套筒2和下套筒3，实现装置的升降，体现本发明的实用性。为了避免使用时可能出现的意外，螺纹杆4上端较大直径处限制了装置的上升极限，其下降极限由夹脚限制，原则上在下降过程中，螺纹杆最上端不能超过下套筒3最上端，下套筒3长度由实际需求决定，体现了本发明的安全可靠及灵活性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.电动自锁式座椅升降机构，包括空心短轴(1)、套筒、螺纹杆(4)，其特征在于：空心短轴(1)内空心部分装夹电机(7)及电源控制模块(a1)，套筒内车制出凸台(21)，套筒内插制有直齿形太阳轮(22)，套筒内下端攻有梯形螺纹(31)，螺纹杆(4)的螺纹与套筒内下端螺纹(31)同形且能相互配合连接；

空心短轴(1)下方有双向推力球轴承(6)，空心短轴(1)承载于双向推力球轴承(6)之上，双向推力球轴承(6)承载于套筒内车制的凸台(21)之上；

所述空心短轴(1)的上端平面与座椅面连接，螺纹杆(4)下端与脚架连接；

螺纹杆(4)上端较大直径处限制了装置的上升极限，其下降极限由所安装的夹脚限制，在下降过程中，螺纹杆最上端不超过下套筒(3)最上端。

2.根据权利要求1所述的电动自锁式座椅升降机构，其特征在于：所述的梯形螺纹(31)与螺纹杆(4)的梯形螺纹的螺纹升角Ψ＝5°。

3.根据权利要求2所述的电动自锁式座椅升降机构，其特征在于：电机(7)的工作轴穿过空心短轴(1)和双向推力球轴承(6)与下方行星轮组(b2)的中心齿轮(15)直接相连，行星轮组(b2)中的两个行星轮(14)与中心齿轮(15)相互啮合，装载行星轮(14)的转臂(8)装载在空心短轴(1)上，且能与空心短轴(1)发生相对转动。

4.根据权利要求3所述的电动自锁式座椅升降机构，其特征在于：筒内插制有直齿形太阳轮(22)与行星轮(14)啮合，从而通过电机(7)的转动带动中心齿轮(15)转动，实现行星轮(14)的公转，再由行星轮(14)带动太阳轮(22)转动从而带动套筒转动。

5.根据权利要求4所述的电动自锁式座椅升降机构，其特征在于：电源控制模块(a1)中，由操纵杆(5)控制扇形板(12)的下降和上升，从而控制扇形板(12)上固定的电路导通模块（9,10）控制接入导通模块后的电流方向，从而控制电机(7)的正反转向，实现对行星轮组(b2)和套筒的转向控制，从而实现空心短轴(1)的升降。

6.根据权利要求5所述的电动自锁式座椅升降机构，其特征在于：套筒由上套筒(2)和下套筒(3)组成，上套筒(2)和下套筒(3)之间以键连接，它们同步转动，其中上套筒(2)内车制出凸台(21)，且上套筒(2)内壁插制有直齿齿形太阳轮(22)，下套筒(3)内攻有梯形螺纹(31)。