КРЕСЛО
SEAT

Изобретение относится к оборудованию кабин, в частности кресел летательных аппаратов и других транспортных средств, и может быть использовано при конструировании кресел повышенной комфортности, обусловленной механизмом регулировки положения кресла и его частей.
Прототипом является кресло пилота, содержащее спинку, шарнирно прикрепленную к сиденью, размещенный под сиденьем механизм регулировки положения кресла, включающий жестко прикрепленную к полу кабины нижнюю раму с параллельными направляющими, прикрепленную к сиденью верхнюю раму, соединенную с нижней рамой посредством рычажного механизма, звенья которого соединены накрест и снабжены роликами, причем эти звенья соединены возвратными пружинами, и внутреннее звено этого механизма, состоящее из двух параллельных жестко соединенных качалок, шарнирно связано с направляющими нижней рамы и посредством роликов - с направляющими верхней рамы, а наружное звено, состоящее из двух параллельных жестко соединенных качалок, соединено с направляющими нижней рамы и посредством роликов - с направляющими верхней рамы, дополнительные направляющие которой посредством роликов соединены с верхними концами качалок наружного звена, а нижние их концы с направляющими нижней рамы также соединены посредством роликов, при этом ролики верхних концов качалок внутреннего звена и нижних концов качалок наружного звена снабжены фиксаторами, установленными по оси каждого ролика, причем фиксаторы верхних концов качалок внутреннего звена соединены с рукояткой регулировки положения кресла в горизонтальном направлении, а фиксаторы нижних концов качалок наружного звена соединены с рукояткой регулировки положения кресла в вертикальном положении [Пат. РФ 2159707, МПК B60N 2/04, 2000].
Недостатками прототипа являются:
- сложная конструкция, обусловленная наличием большого количества деталей и узлов, что также ухудшает эксплуатационные характеристики;
- неудобство в эксплуатации, вызванное наличием ручного привода механизма регулировки;
- ограниченные функциональные возможности, связанные с отсутствием раздельной регулировки сиденья и спинки кресла.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в кресле, содержащем шарнирно связанные сиденье, спинку и механизм регулировки их положения, первая часть механизма регулировки выполнена по крайней мере в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси первого червяка, размещенного на платформе и взаимодействующего с зубчатым колесом, которое жестко связано с сиденьем, и сопряжено со вторым червяком, выполненным со сквозным осевым отверстием, при этом другая часть механизма регулировки спинки выполнена в виде третьего червяка, который размещен в отверстии второго червяка, и червячного колеса, жестко соединенного со спинкой.
Червячное колесо второй части механизма регулировки размещено на одной оси с шарниром крепления сиденья. Платформа выполнена в виде червячного колеса. Червяк выполнен глобоидным. Червячная передача выполнена самотормозящейся. Вдоль оси третьего червяка выполнено сквозное отверстие. Червяк намагничен в радиальном направлении. Червячное колесо выполнено заодно с первым червяком. Червяки выполнены с возможностью осевого перемещения. Через сквозное отверстие третьего червяка пропущен трос. Через сквозное отверстие третьего червяка пропущен изолированный трос. Третий червяк подпружинен вдоль своей оси. Червяк выполнен в виде цилиндрического вала с жестко посаженной на нем витой пружиной, выступающий за торец вала конец которой может контактировать с ограничителем осевого перемещения червяка.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение первой части механизма регулировки по крайней мере в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси первого червяка, размещенного на платформе и взаимодействующего с зубчатым колесом, которое жестко связано с сиденьем, и сопряжено со вторым червяком, выполненным со сквозным осевым отверстием, при этом другая часть механизма регулировки спинки выполнена в виде третьего червяка, который размещен в отверстии второго червяка, и червячного колеса, жестко соединенного со спинкой, позволяет размещать двигатели, регулирующие положение сиденья и спинки, вне последних (на неподвижном основании). Это упрощает конструкцию, снижает весогабаритные характеристики сиденья и спинки, а также их момент инерции, что уменьшает энергопотребление при регулировке и дает возможность применять менее мощные двигатели, улучшая тем самым, также и эксплуатационные характеристики. Кроме того, сиденье и спинка становятся пустыми, позволяющими начинять их при необходимости различными устройствами, что расширяет функциональные возможности кресла.
Размещение червячного колеса второй части механизма регулировки на одной оси с шарниром крепления сиденья упрощает конструкцию и уменьшает ее весогабаритные характеристики.
Выполнение платформы в виде червячного колеса позволяет при необходимости поворачивать кресло вокруг вертикальной оси с помощью двигателя, что улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение червяка глобоидным уменьшает весогабаритные характеристики, так как глобоидный червяк может воспринимать большие нагрузки, а червячное колесо, выполненное заодно с червяком, уменьшает число деталей и узлов механизма, что упрощает его конструкцию.
Выполнение червячной передачи самотормозящейся позволяет автоматически фиксировать кресло и его перемещаемые приводами части в нужном положении после отключения двигателя, что упрощает конструкцию и улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение вдоль оси третьего червяка сквозного отверстия позволяет использовать его в качестве трубы, осуществляя проведение через нее, например стержня, кабеля или троса, для приведения в действие каких-либо устройств, размещенных внутри кресла, например поясничного подпора или подголовника. Это улучшает эксплуатационные характеристики и расширяет функциональные возможности.
Намагничивание червяка в радиальном направлении позволяет использовать его при необходимости в качестве датчика угла поворота частей кресла, разместив при этом рядом с ним, например геркон или датчик Холла. Это упрощает конструкцию, повышает ее надежность и расширяет функциональные возможности.
Выполнение червяков с возможностью осевого перемещения позволяет перемещать кресло вдоль оси червяков, например вперед-назад, и быстро перемещать сиденье и спинку, что расширяет его функциональные возможности.
Пропускание через сквозное отверстие третьего червяка изолированного троса расширяет функциональные возможности за счет дополнительного использования троса в качестве электрического проводника.
Подпружинивание третьего червяка вдоль своей оси позволяет при приложении к спинке кресла момента, превышающего по величине момент, получаемый на червячном колесе осевой силой третьего червяка за счет пружины, отклонять спинку на некоторый угол и возвращать ее в исходное положение при уменьшении прикладываемого к спинке момента. Например, при длительном нахождении в сидячем положении человек, напрягая мышцы ног и спины, надавливает спиной на спинку кресла с большим усилием, в результате чего она отклоняется назад. Ослабление напряжения указанных мышц способствует возврату спинки в исходное положение, что позволяет, тем самым, разминать мышцы тела не покидая кресла. Регулируя, например с помощью указанного троса, величину упругой силы путем сжатия (растяжения) пружины, добиваются нужного уровня напряжения мышц. Это расширяет функциональные возможности кресла и улучшает его эксплуатационные характеристики.
Выполнение червяка в виде цилиндрического вала с жестко посаженной на нем витой пружиной, выступающий за торец вала конец которой может контактировать с ограничителем осевого перемещения червяка, позволяет упростить конструкцию механизма регулировки.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено кресло с горизонтальной осью положения привода. На фиг. 2 изображен разрез А-А кресла. На фиг. 3 изображен вид Б. На фиг. 4 изображен вариант выполнения червяка в виде гильзы пиропатрона. На фиг. 5 изображен вариант выполнения червяка с сопрягаемым колесом. На фиг. 6 изображено кресло с вертикальной осью положения привода.
Кресло содержит закрепленные на платформе 1 или на полу транспортного средства стойки 2, в которых с возможностью вращения установлены оси 3, 4 с неподвижно соответственно закрепленными на концах одной частью (стороной) 5 рамы спинки кресла и червячным колесом 6, а также одной частью (стороной) 7 рамы сиденья кресла и червячным колесом 8, при этом вторая часть 9 рамы спинки кресла посажена на ось 4 свободно с возможностью вращения. Аналогичным образом на ось 3 надета другая часть 10 рамы сиденья кресла. Колесо 8 взаимодействует с зубьями глобоидного червяка 11, который установлен в проеме стоек 1 с возможностью осевого вращения и имеет жестко закрепленное на оси червячное колесо 12, сопряженное с полым червяком 13, вал 14 которого размещен во втулке 15, установленной на резьбе (при наличии функции перемещения кресла по вертикали) или закрепленной на неподвижном основании 16 (при отсутствии указанной функции), с возможностью вращения и соединен с первым двигателем (не показан), укрепленным на основании 16, зафиксированном на полу. Червячное колесо 6 сопряжено с червяком 17, размещенным с возможностью вращения в полом червяке 13, соединенном со вторым двигателем (не показан). В сквозном отверстии червяка 17 с возможностью перемещения может быть размещена полая гильза 18 с пружиной 19, один конец которой взаимодействует с торцом гильзы, а другой - с торцом червяка 17, при этом в гильзе размещен трос 20, один конец которого соединен с гильзой. Платформа 1 может быть выполнена в виде зубчатого колеса 21 (или иметь зубчатый венец), сопряженного с червяком 22, вращающимся в опорах и соединенным с третьим двигателем (не показан). Червяк может иметь ограничитель 23 осевого перемещения и частично быть выполнен в виде гильзы 24 пиропатрона с пороховым зарядом 25.
Кресло работает следующим образом.
Для подъема или опускания сиденья кресла путем его поворота относительно горизонтальной оси включают первый двигатель, благодаря чему начинают вращаться вал 14 с червяком 13, который посредством зубчатого колеса 12 и связанного с ним червяка 11 поворачивает зубчатое колесо 8 с осью 4 и частью 7 рамы сиденья кресла (фиг. 1, 2, 3). При этом часть 7 увлекает за собой свободно сидящую на оси 3 другую часть 10 рамы, в результате чего вся рама и сиденье кресла в целом поднимается (опускается), поворачиваясь на осях 3, 4. После поворота сиденья до удобного положения производят его фиксирование путем выключения двигателя.
Поворот спинки кресла производят путем включения второго двигателя, который посредством червяка 17 и червячного колеса 6 вращает ось 3 с частью 5 рамы, которая увлекает свободно сидящую на оси 4 другую часть 9 рамы и спинку в целом. В случае необходимости поворот сиденья и спинки вокруг осей 3, 4 можно производить одновременно обоими двигателями.
При горизонтальном положении оси привода (червяков 14, 17) кресло можно также перемещать вперед-назад вдоль оси указанных червяков, например при помощи ног или третьего привода (не показан). Если эти червяки выполнены с возможностью осевого перемещения, то их передвигают заодно с креслом, при этом поворота колес 12, 6, сопряженных с этими червяками, происходить не будет, следовательно, сиденье и спинка кресла останутся в неизменном состоянии. Если указанные червяки не имеют возможности осевого перемещения, то при передвижении кресла вперед-назад колеса 12, 6 будут поворачиваться, изменяя первоначальное положение сиденья и спинки, поэтому необходима последующая коррекция состояния последних. При автоматической настройке коррекция может осуществляться одновременно всеми двигателями, что значительно облегчает и ускоряет эту процедуру. Кроме того, появляется возможность при необходимости запоминать положение элементов кресла для каждого пользователя и затем автоматически устанавливать кресло в нужное положение. Следует заметить, что длина неподвижных в осевом направлении червяков должна быть не меньше, чем величина полного хода кресла вперед-назад.
В червяке 17 с возможностью перемещения может быть установлена гильза 18 с пружиной 19, обеспечивающей на червяке осевую силу, достаточную для удержания спинки кресла в нужном положении в процессе работы, например пилота (фиг. 3). Длительное нахождение человека в сидячем положении вызывает усталость мышц, которую можно снять следующим образом. Напрягая мышцы ног и спины, пилот надавливает спиной на спинку кресла с большим усилием, чем это происходит в процессе работы. В результате спинка кресла отклоняется назад, вызывая поворот червячного колеса 6 на оси 3, продольное перемещение червяка 17 с гильзой 18 и сжатие пружины 19. Последующее ослабление напряжения указанных мышц способствует возврату спинки в исходное положение за счет упругой силы пружины 19, что позволяет, тем самым, разминать мышцы тела, не покидая кресла. Регулируя с помощью троса 20 величину упругой силы путем сжатия (растяжения) этой пружины, добиваются нужного уровня напряжения мышц. Заметим, что если движение транспортного средства предполагается со значительными ускорениями, способными самопроизвольно вызвать отклонение спинки кресла, то после окончания указанного упражнения червяк 17 должен быть зафиксирован в осевом направлении, например натяжением троса 20 до полного сжатия пружины 19. Червячная передача может быть выполнена упрощенной - червяк выполняется в виде вала, на который напрессована часть пружины 19, другая часть которой свешивается с этого вала и упирается концом в ограничитель осевого перемещения, при этом сопрягаемое колесо тоже выполняется упрощенно в виде звездочки (фиг. 5).
При размещении червяков 14, 17 вдоль вертикальной оси вместо передвижения кресла вперед-назад осуществляется его поворот вокруг этой оси, а также возможен подъем, причем, как и в предыдущем случае, приводы располагаются на неподвижном основании 16 или на полу, т.е. вне движущихся частей кресла (фиг. 6). Поворот кресла осуществляют путем включения двигателя, вращающего червяк 22. В результате этого колесо 21 будет поворачиваться вместе со стойками 2 на втулке 15. При этом червячное колесо 12 своими зубьями будет скользить по винтовой поверхности неподвижного червяка 14 (обкатываться вокруг него) и поворачиваться. Если угол поворота колеса 21 (кресла) небольшой, а передаточное отношение от червяка 14 до зубчатого колеса 8, наоборот, большое, то колесо 12 будет практически стоять на месте при повороте кресла, тем более не будет перемещаться зубчатое колесо 8 с осью 4 и сиденьем. При достижении креслом нужного угла двигатель выключают, обеспечивая за счет самоторможения червячной передачи фиксацию кресла.
Для перемещения кресла вверх с помощью четвертого привода (не показан) поворачивают втулку 15, которая по резьбе основания 16 поднимается (опускается) вместе колесом 21 (платформой 1 и креслом), которое от поворота удерживает червяк 22. Заметим, что ширина зубчатого венца колеса 21 должна быть не меньше его хода по вертикали, при этом червяк 22 и колесо 21 могут быть выполнены упрощенно (фиг. 5). Если подъем кресла конструктивно не предусмотрен, то втулка 15 может быть запрессована в основание 16.
Для определения в пространстве положения кресла и его частей выполняют червяки намагниченными в радиальном направлении и устанавливают с ними рядом, например, герконы. По числу срабатываний геркона подсчитывают угол поворота червячных колес и, следовательно, вращающихся частей кресла.
Для придания пилоту оптимального положения в кресле при катапультировании (стойки 2, естественно, должны отделяться от пола, а вместо глобоидного червяка 11 - устанавливаться прямой) убирают (отстреливают) ограничитель 23 и приводят в действие пороховой заряд 25. Истекающие из гильзы 24 газы перемещают червяк 17 вдоль оси, в результате чего колесо 6 со спинкой поворачиваются до упора в нужное для катапультирования положение и закрепляются в нем с помощью, например фиксатора (не показан). Аналогичным образом приводится в действие червяк 11, перемещающий сиденье. После этого выполняются действия, присущие процессу катапультирования. Отделение кресла происходит вместе с небольшим числом деталей - колесами 6, 8, т.е. практически весь механизм регулировки кресла остается на полу, благодаря чему масса катапультируемого (отсоединяемого) кресла не увеличивается.
Внедрение изобретения позволит создать простое по конструкции и удобное в эксплуатации кресло, позволяющее автоматически подстраиваться под людей с различными антропологическими данными.