汽車座椅調節器的驅動裝置的制作方法

專利名稱：汽車座椅調節器的驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有權利要求1前序部分的特征的汽車座椅調節器的驅動裝置。
這種驅動裝置用于可電動調節的汽車座椅，通過調節各個部件彼此的相對位置以使乘坐者獲得最佳的就座位置。利用傳動級可以降低轉速同時提高傳遞的扭矩。
本發明的目的在于改進上述類型的驅動裝置。按照本發明，此目的通過具有權利要求1的特征的驅動裝置實現。有利的實施例是從屬權利要求的主題。
電子換向的無刷電機可提供高水平的機電效率，同時占用空間很小并且噪音很低。利用相關聯的電子設備可以使若干個電機在轉速或位置上彼此同步，而無需顯著的額外費用。換向的方式提供了識別阻斷狀態、確定最大容許阻斷力矩、監測溫度的可能性，以及相對于有刷電機獲得電磁換能器的更高能量密度的可能性，這樣可以顯著減小安裝空間和重量。控制電子在電機中的整合提供了辨別阻斷情況、評估現有傳感器及獲得電氣功能與被調節器之間協調的優勢，例如在電機性能參數的記錄或編程上。
利用以不同轉速和/或不同轉動方向轉動的兩個轉子(雙轉子電機)能產生相對于轉速絕對值而言較小的相對運動，并且可以通過傳動級得到進一步的減小以增大輸出端的扭矩。傳動級可以設計成帶空心輪和/或實心輪的摩擦輪結構，或者設計為齒輪結構，然而前者結構易于制造，而且空心輪也可以減低重量，同時還可以形成轉子的支承。用傳動級無間隙地支承一個轉子或者優選地支承多個轉子，運轉噪音將被大大降低。
轉子的不同轉速和/或不同轉動方向可以在設計中以一種簡單的方式獲得，優選通過確保轉子之間具有不同數目的極，這些極的數目又優選不同于定子極的數目，這樣，轉子轉速也可偏離于定子磁場的轉速。
定子極數與轉子極數的比例不為2∶3及3∶2時，容許轉速和/或轉動方向存在不同，其結果，例如當使用兩個轉子時，可以產生較小的相對運動，繼而導致轉速的減小而與此同時輸出扭矩的增加。
為確保電機低噪音或靜音運行，同時具有低摩擦、低產熱及低能耗，定子優選用電子換向，而轉子優選配備永久磁鐵作為轉子極。此時在定子的圓周方向精確地每隔一個定子優選設有繞組，用以完成相鄰定子極的磁通回路。定子和轉子可以相對于中心軸線依徑向順序或軸向順序(盤式電樞)排布。為產生不同的轉速，定子極數與轉子極數可以相差例如兩個。特別地，利用由稀土族金屬制成的永久磁鐵、即使在低電流時也產生相對大的扭矩的繞組類型以及不同極數比率的組合，在任一情形下，都可以使得所需的安裝空間得以進一步減小。
為阻斷經由輸出端引入的扭矩，例如電機可以通過電機齒輪驅動中間齒輪，而此中間齒輪可被剛性地或摩擦地阻斷。
優選地，多個電機可組合成能夠依據情況滿足不同性能要求同時具有結構緊湊及在人類工程學上有利的復式電機。例如，電機可以以一種簡單結構方式安置在公共的電機座的平行電機槽內，其中共用的中間齒輪作為復式電機的輸出端。模塊化功率定義的可能性還可實現短時周期內引起極高功率輸出。然而，舉例而言，復式電機中的電機是通過串聯方式連接，它們也可以在某種特殊情況下以并聯方式連接，用以在較高的電壓下傳遞高的功率。這種特殊情況可能是例如汽車的一次碰撞或一次即將發生的碰撞。
在電機與從多種不同類型傳動級中選擇出的傳動級的組合時，其中也可以依次連接若干個傳動級，提供了一種模塊化系統，其可以用很少的模塊產生大量的驅動裝置，以滿足不同需求。
把傳動級設計成差速齒輪，其利用兩種不同的轉速和/或旋轉方向就能引起輸出部繞軸的運動，因而能產生特別小的相對運動，使輸出部處有低的轉速。此兩種不同的轉速和/或旋轉方向可由電機輸入傳動級或者也可以由傳動級本身產生，同時通過鎖定具有此轉速的一個元件，則可在另一個元件處輸出。
除了電機的機電效率以外，傳動級的效率對驅動裝置的整體效率也十分重要，因此優選具有最少獨立支承數目的、同軸的、完全對稱的齒輪式結構，特別是在摩擦輪式結構中，其不具額外的支承，取而代之的是其自身的支承作用。
傳動級可以設計為具有太陽輪、一組行星輪或齒輪以及空心輪的單級行星差速齒輪，其中太陽輪與空心輪均與電機的轉子旋轉剛性地連接，而支承行星輪或齒輪的行星座作為輸出部。
然而，傳動級也可設計為具有與中心軸線同心布置的一個或多個太陽輪、一組或多組內行星輪、一組或多組外行星輪及一個或多個外環的多級行星差速齒輪，其中太陽輪或外環相對于該軸線相鄰排布。兩個太陽輪的不同外徑或兩個外環的不同內徑(或各自不同的彈性)使其轉速稍有差別。
傳動級也可設計為具有與中心軸線同心布置的一個或多個太陽輪、一組優選的無級行星輪及一個或多個空心輪的單級行星差速齒輪，其中太陽輪或空心輪相對于該軸線相鄰排布。兩個太陽輪的不同彈性和不同外徑或者兩個空心輪的不同內徑使其轉速稍有差別。
所述的轉速差別例如可以通過將具有不同直徑的兩個所述相鄰的齒輪元件中的一個安裝于殼體，另一個連接至輸出部而被引出。在配有兩個外環的構造中，連接于殼體的外環被連接到定子，而作為驅動件的太陽輪則被轉動剛性地連接到電機的轉子。
一方面，為了施加預張力以咬合和對中傳動級，另一方面，為了補償公差，空心輪或外環優選具有彈性金屬環和安置該金屬環的彈性體床。安置帶有金屬環的彈性體床并將它們軸向固定的支撐座優選連接于設計成空心軸的輸出部的鐘狀元件上。
輸出部的轉動方向可以用換向齒輪有選擇地換向而無需改變電機的轉動方向。這大大簡化了電機所需的電子設備。為了進行換向，在一個容易制造的設計中優選設置了由換向繞組限定的電磁體，該電磁體與兩個在幾何形狀上耦合于二個相鄰的、相似的齒輪元件且彼此間相互排斥的永久磁鐵相互作用，以便摩擦地或剛性地鎖定此齒輪元件。使用換向齒輪也可以在兩個不同的傳動比之間進行選擇。
驅動裝置優選驅動汽車座椅內的調節器。因此，驅動裝置優選與調節器的承載齒輪做成一體，其中的承載齒輪優選直接地支承轉子。這樣設計的調節器的優點是，在驅動裝置和承載齒輪之間不需要單獨的傳動元件，如低效率的蝸輪等，以及單獨的轉子支承元件。另外，若轉子是不帶任何間隙連續地經傳動級支承至承載齒輪，則運轉噪聲將大大降低。
在很多情況下，形成承載齒輪的各配件或其中至少一個可圍繞或相對一個中心運動，例如，與齒條嚙合的齒輪可繞該齒輪的中心運動，或者偏心輪行星齒輪的兩個互鎖的配件可繞該偏心輪運動。尺寸可以做得很小的、可整合到承載齒輪內的驅動裝置(電機加上傳動級)優選地，至少或多或少地安置在這個中心上，也即近似在配件運動的同一平面內(更準確地說是同一層)。安置在承載齒輪的中心處的驅動裝置的直徑優選小于或最多等于配件之間的齒輪連接齒圈的直徑。這樣安置驅動裝置可讓安裝空間較小，特別是在由優選安置在垂直于所述平面的電機軸線確定的軸向方向上。這個比公知方案多出的安裝空間量可用來改善在撞車事件中的負荷吸收。
為盡可能降低調節器的制造成本，一方面要采用價廉的低功耗和低轉矩電機，另一方面要采用高度減速的傳動級，相對于機械方案優選考慮電子控制和連接，例如，在使汽車座椅不同側面上的兩個單個調節器連接和同步時也是這樣。
下面將依據在附圖中示出的、具有幾種電機變型、傳動級類型以及各自的改型的示例性實施例對本發明進行詳細描述。附圖中，

圖1是實施例的原理示意圖，圖2是一種雙電機，圖3A是摩擦輪式結構的第一類型傳動級，圖3B是齒輪式結構的第一類型傳動級，圖4是從圖5中箭頭IV的方向看去的第二類型傳動級的部分示意圖，圖5是沿圖4中V-V線的剖面圖，圖6是圖5的放大圖，圖7是第三類型傳動級示意圖，圖8是沿圖7中VIII-VIII線的剖面圖，圖9是可換向的傳動級的前視圖，圖10是圖9所示傳動級的側視圖，圖11是沿圖9中XI-XI線的剖面圖，圖12是圖9所示傳動級的一種改型，圖13A是電機的鎖定裝置，用來在阻擋狀態下阻擋在輸出部引入的扭矩，圖13B是在電機啟動時圖13A所示的鎖定裝置，圖14是一種復式電機，其中電機槽還是空的，圖15是復式電機中單個電機的公共輸出部，圖16是復式電機中單個電機的電路，圖17是兩種狀態中單個電機的另一種電路，圖18是設計成自鎖傳動配件的調節器的分解示意圖。
驅動裝置10包括電機12和設在電機12的輸出側的傳動級14。電機12是電子換向電機，它具有定子16，其定子極18圍繞軸線A星形地排布。沿垂直于圖2的圖平面延伸的軸線A確定了以下柱坐標中的方向數據。在總共十二個定子極18中每隔一個定子極將纏繞一個繞組20，這些繞組20通過由在此沒有詳細示出的整合于電機12中的直流供電電子裝置周期性地和彼此以交錯的時間間隔進行供電，用以產生空間旋轉磁場。
電機12是雙轉子電機，簡稱雙電機時配有內轉子22和外轉子24。內轉子22和外轉子24繞軸線A轉動，同時沿面向定子16的圓周表面上載有永久磁鐵26，所述磁鐵在圓周方向上的極性是交替設置的。本申請所使用的全部永久磁鐵26優選具有高導磁率，例如其材料中包含屬于稀土族的金屬元素。配屬于內轉子22的內磁通環28和配屬于外轉子24的外磁通環30完成了磁通回路。如果需要，兩個磁通環28和30可以同時作為永久磁鐵26的載體。外轉子24由于磁力作用在較大的半徑上(與內轉子22相比)而提供了較大的扭矩。電機優選具有空心軸的結構設計，即圍繞軸線A的區域是空的。
永磁體26的數目選擇成使它們與定子極18的數目之比不等于2∶3或3∶2，這樣就讓內轉子22或外轉子24的旋轉偏離定子16中磁場的旋轉。在本例中，內轉子22包括十個永久磁鐵26，外轉子24包括十四個永久磁鐵26。由于永久磁鐵26數目的不同，在第三種電機變型(雙電機)中，本例中的內轉子22與外轉子24以不同轉速(5∶7)和相反的轉動方向轉動，如圖中箭頭所示。
除了具有徑向結構以外，電機也可以具有軸向結構，即轉子(圓盤電樞)和定子沿軸向方向前后依次地布置。
傳動級14用于降低電機12的轉速而同時提高電機12輸出的扭矩。傳動級14設計成差速齒輪第二類型傳動級，下面將描述幾種不同類型的差速齒輪第二類型傳動級。每一類型或是具有平的、齒形的行星齒輪的齒輪式行星差速齒輪第二類型傳動級，或是具有圓柱形、平滑的行星輪的摩擦輪式行星差速齒輪第二類型傳動級的優選構造，這種行星輪正如太陽輪一樣，可以是空心或實心的。優選采用空心軸結構設計的傳動級14，即繞中心軸線A的部分是空出的。
第一類型傳動級是單級行星差速齒輪第二類型傳動級，對其的描述首先在其摩擦輪式結構中進行。傳動級14與電機12的中心軸線A排成一列。太陽輪32繞軸線A安裝，三個行星輪34沿太陽輪的圓周表面運轉，這些行星輪依次被空心輪36包圍。空心輪36提供徑向預張力，這樣可以使行星輪34正常運轉而無打滑現象發生。環狀行星座38通過軸向銷承載行星輪34。
在該第一類型傳動級與電機12的組合中，除了部件的表面特性不同以外，齒輪式結構與摩擦輪式結構是一樣的，因此利用相應部件的標號加撇為標識。太陽輪32’、行星齒輪34’和空心輪36’均是帶齒的，但是它們以同種方式與電機12耦合，實施同樣的相對運動，行星座38也被用作輸出部。
第二類型傳動級是多級行星差速齒輪，同樣也在徑向層疊的摩擦輪式結構中進行描述，但是它也可以在齒輪式結構在描述。同樣地，可以使用實心和/或空心部件。太陽輪32同樣繞軸線A布置，且在太陽輪的圓周表面上安裝了一組內行星輪34。第一外行星輪40和第二外行星輪42依次軸向安裝，并被插入每個開口，每個外行星輪具有大約是內行星輪34的一半的軸向長度，其中第二外行星輪42的直徑稍小于第一外行星輪40的直徑，這種差異很容易實現，比如，一方面，利用公制尺寸的圓柱輪，或者，另一方面，利用英制尺寸的圓柱輪。作為圓柱形狀的替代，其它形狀也可以用于輪本體。
第一外環44徑向包覆于第一外行星輪40外側，第二外環46徑向包覆于第二外行星輪42外側，各外環均用作空心輪，對行星輪40、42和34在全部接觸點上同時朝著太陽輪32進行預張緊。這種針對兩排徑向層疊的行星輪的預張緊確保了所有的行星輪相互抵接，同時，可獲得同心徑向對稱無滑動的布局，使得傳動級14可以高效工作。行星座及行星輪的內支承，不是必需的但也不是排斥的。太陽輪32在其端面可設有徑向外展凸緣，用以保持行星輪沿軸向方向保持就位。在其它類型傳動級中也可以這樣做。
兩個外環44和46原則上是以同一方式構造，因此后續僅對第一外環44進行描述。第一外環44包括彈性鋼制金屬圈48，在其徑向內表面與第一外行星輪40接觸，并且具有比被包覆的行星輪的幾何布局所需的直徑還要小的內徑以實施預張緊。在徑向外表面及兩個軸向端面上，金屬圈48安置于第一外環44的彈性體床50內。金屬圈48和由塑膠制成的彈性體床50共同確保施加十分均勻的壓力。此外，彈性體床50隔絕了運行噪音并減小了力矩影響。在此描述的第一外環44的兩件式設計也可以應用在第一類型傳動級的空心輪36或36，中。為了將第一外環44通過其金屬圈48和彈性體床50在軸向上固定，設置了支撐座52，該支撐座出于組裝的原因設計為兩件式的結構并與彈性體床50徑向結合于其外側，兩凸緣結合于其端面，此特征也可應用于其它類型傳動級中。
為了旋轉對稱，此旋轉對稱有助于避免運行噪音，金屬圈48和彈性體床50優選沿其圓周方向采用連續結構，但是它們也可以被開槽或分割，尤其它們可以具有箭形槽，例如當它們準備以旋轉固定的方式連接于支撐座52時。為了散發傳動級14中產生的熱量，彈性體床50優選具有優良的熱傳導性能，這種性能舉例來說可以通過在其內鑲埋金屬材料或其它導熱纖維獲得，或者通過在其空心部分及凹槽充滿導熱性材料獲得。導熱膏也可應用于金屬圈48與彈性體床50之間。
第一外行星輪40與第二外行星輪42的直徑之間存在小差別，以及這種差異導致的第一外環44與第二外環46之間的內徑差異引起了兩個外環44和46以不同轉速旋轉。當傳動級14連接于電機12時，該轉速上的小差異用于在傳動級14中獲得較大的減速(例如200)。
在該第二類型傳動級與電機12的組合中，第一外環44，更準確地講是它的支撐座52，例如可被固定于殼體，即定子16上。太陽輪32作為驅動輪連接于內轉子22(或者外轉子24或者行星座38)上，而第二外環46作為輸出部54。這種情況下，輸出部，比如可以是空心軸，利用鐘狀的端件被安裝于第二外環46，更準確而言安裝于支撐座52上。在本例中，第二外環46的轉動方向與太陽輪32的轉動方向一致。第二類型傳動級所選的結構使其無需為太陽輪32提供單獨的支承，同樣地，也無需對內轉子22和外轉子24及第二外環46，即輸出部54，提供單獨的支承，但是它不排除提供的可能性。然而，傳動級14中對內轉子22和外轉子24提供支承具有這樣的優點即沒有擺動，這樣內轉子22和外轉子24可以靜音運轉。
在第二類型傳動級的修改設計中，(較小的)第二外環46安裝于殼體，而(較大的)第一外環44作為輸出部，這導致了太陽輪32與第一外環44之間的反向旋轉。通過利用例如兩個棘爪系統或后續將仔細描述的回路，將外環44和46可選擇地安裝于殼體上，這將造成輸出部的變化，可以使輸出部的轉動方向反向而太陽輪32的轉動方向保持不變。然后，電機12所需的電子系統的設計可以被大幅簡化，這也簡化了電機12的制造。
第二類型傳動級可以通過提供不同數目的行星輪組得到進一步修改。一般而言，可以提供一個或多個軸向依次排布的太陽輪、相等數量的相應軸向排布的內行星輪、為達到同步化目的的可能的一組中間行星輪、一組或多組軸向依次排布的外行星輪、以及相等數量的相應軸向排布的外環。兩個相鄰齒輪部件之間轉速的微小差異可以通過所描述的方式來確定。還可以設想只使用直接滾動于下一組外行星輪上的具有適當的大直徑的太陽輪來取代一個太陽輪加一組內行星輪，和/或只使用直接滾動于下一組內行星輪上的具有適當的小直徑的外環來取代一組外行星輪加一個外環。
第三類型傳動級也是單級行星差速齒輪，其也在徑向層疊的摩擦輪式結構中描述，然而也可以在齒輪式結構在描述。傳動級14與電機12中心軸排成一列。太陽輪32繞軸線A安置而三個行星輪34沿太陽輪的圓周表面運轉。在其大約一半的軸向長度上，無級行星輪34被環形的第一空心輪36所包覆，該空心輪具有低彈性，即具有相當的剛性。在其軸向長度另一半上，行星輪34被第二空心輪56所包覆，該空心輪具有較高的彈性且其內圓周長小于第一空心輪36。這兩個因素確定了第二空心輪56的輕微三角形狀，而非圓形，這是由于其與行星輪34的接觸所引起，這個三角形狀在圖中被稍微夸大并且在運轉狀態中不斷變化。這些彈性差異通過選擇適當材料而獲得。
兩個空心輪36和56為徑向預張緊提供了高壓力，由此確保了行星輪34無滑動的良好運轉，同時太陽輪32補償了這些徑向力。在通過太陽輪32取代行星座進行驅動的情況下，空心輪的內圓周長的比率對于200的傳動比而言可不為200/199，而是可以選擇得更大的，因而對公差不太敏感的比率。附加地或者代替太陽輪32地，可以與第一類型傳動級類似地采用支承行星輪的行星座作為驅動，或者可以配有安置行星輪的支承保持架。在改良的實施例中，也可以設置兩個軸向依次安裝的具有不同彈性的太陽輪，其與一個空心輪組合或者采用具有不同彈性的連續式或分裂式太陽輪和空心輪的其它組合。這些行星輪也可是分級的。
為了將第二空心輪56所產生的變形傳遞到輸出部54的剛性軸或者選擇為在殼體上支承，第二空心輪56被安置在沿徑向包覆在其外側上的彈性體床50例如橡膠圈內，而該彈性體床又徑向地安裝在支撐座52內。彈性體床50也可視為具有金屬圈的空心輪56的另外一個組成元件。取代彈性體床50的部件可以是用于第二空心輪56的彈性輻條或者是軸向或徑向的功率引出頭，必要時其中間插入具有可變形壁的盆形件或者插入包括阻尼元件的孔盤。空心輪56的輕微非均勻運動優選不要被補償或僅被稍微地補償。
在該第三類型傳動級與電機12組合中，第一空心輪36例如安裝在殼體上，即與定子16相連接。太陽輪32作為驅動，而第二空心輪56則作為輸出部54。在該情況下，例如是空心軸結構的功率輸出部利用鐘狀的末端元件而安裝于第二空心輪56，更準確而言安裝于其支撐座52上。各直徑必須是相同的數量級以便于通過選擇直徑使其它的傳動比成為可能。太陽輪32、行星輪34及空心輪36的軸向長度優選選擇得足夠大，使得可以利用傳動級14將內轉子22和外轉子24相對于定子16進行支承。利用為第三類型傳動級所選的結構，使得無需為太陽輪32提供單獨的支承，并且由此也無需為內轉子22和外轉子24以及第二空心輪56即輸出部54提供單獨的支承，但是，不排除這種提供的可能性。
傳動級14可以設計為換向齒輪，利用這種換向齒輪可以在電機12的轉動方向總是保持不變的情況下使輸出部54的轉動方向在兩個不同輸出轉動方向之間進行換向，這在后面將針對第二類型傳動級做更詳細的描述。正如用第二類型傳動級進行解釋的那樣，一組內行星輪34安置于太陽輪32上，而一組第一行星輪40又布置于行星輪34的頂部并且在第一外環44的預張力下由此軸向偏移地保持就位，一組第二行星輪42在第二外環46的預張力下保持就位。第二外環46形成了輸出部54的一部分。內行星輪34的軸向長度選擇成使第三外環58軸向安置于第一外環44旁并位于面向背離第二外環46的一側，而且在預張力下直接包圍內行星輪34。第一外環44和第三外環58的外徑至少大致相同。
卷簧60在其中部位置安裝于殼體上并且除此以外它的部分卷圈卷繞在第一外環44上而其余圈卷纏繞在第三外環58上。在卷簧60的兩自由端上各安裝了作為夾持磁鐵61的永久磁鐵，并且兩個夾持磁鐵61相互面對的磁極彼此排斥。例如通過使夾持磁鐵61含有稀土族的金屬元素而使夾持磁鐵61優選具有高導磁率。在兩個夾持磁鐵61之間安置軟鐵芯62，該軟鐵芯上纏繞了可以以選擇的極性被勵磁的換向繞組63。
當換向繞組63處于非勵磁狀態時，兩個夾持磁鐵61接觸鐵芯62，其可局部形成磁通回路。兩個外環44和58以及傳動級14因此可被保持就位。當定子16的繞組20處于勵磁狀態時，換向繞組63也會被激勵。根據電流方向，兩個夾持磁鐵61之一持續地被吸引而另一個被排斥。因此，后者打開卷簧60的這一側，由此釋放相應的外環44或58。由于外環44和58直徑上的小差異，通常會引起轉速的差異，因此第二外環46以及輸出部54的轉動方向是根據外環44或58是否被鎖上而決定的，而電機12以及太陽輪32的轉動方向保持不變，而輸出部的兩個可能的轉動方向是相互相反的(單向電機)。
除了上述具有摩擦類型鎖定裝置的換向齒輪以外，在本設計的改型中，還可以想到使用具有正作用的鎖定技術方案的換向齒輪。如圖12所示，夾持磁鐵61例如可以安裝于齒式棘爪64上，該齒式棘爪可分別換向地鎖定齒式外環。這種作用方式與上述一樣。
鎖定裝置也可用于阻斷在空轉狀態時經由輸出部54引入的扭矩。這種阻斷作用不一定要出現在傳動級14內部，而是也可應用到電機12與傳動級14之間。
如圖13A所示，電機12的輸出軸例如一方面具有電機齒輪66，該電機齒輪與連接到太陽輪32的中間齒輪67嚙合，另一方面，其與具有兩個凸起68’的圓盤凸輪68摩擦連接。在空轉狀態，兩個卷簧加載的齒式棘爪64至少近似正作用地與中間齒輪67嚙合，并阻斷后者尤其是使其不承受在輸出端引入的扭矩。一旦電機12開始運轉，圓盤凸輪68與其一同旋轉同時其凸起68’與齒式棘爪64的控制輪廓64’相接觸，由此提升齒式棘爪64使其脫離與中間齒輪67的嚙合，如圖13B所示。中間齒輪67現在可以無干擾地被驅動，其中其與圓盤凸輪68的摩擦接觸優選被消除。在實施例的一種優選的變型中，圓盤凸輪68不需通過與轉軸的摩擦接觸而被支承，而是以轉動剛性地連接于電機的非轉動部分，使該部分相對殼體在極小角度范圍可以轉動地得到支承。因為施加于電機齒輪66和以此方式支承的圓盤凸輪68之間的扭矩，當電機12啟動時，圓盤凸輪現在會自動地轉動并自動引起齒式棘爪分離。電機換向的類型對本鎖定裝置不重要。鎖定動作也可以摩擦方式發生。
按本發明提供的驅動裝置10不限于單個電機12和單個傳動級14的組合。對于某些性能要求來說，例如為了臨時滿足不同要求而組合幾個電機12可能是很敏感的。電機架70包含幾個電機槽71，它們圍繞公共中間齒輪67的中心支承安置。被插入電機槽71中的各電機12，例如三個電機，然后由電機齒輪66嚙合在該中間齒輪中，如上所述，該中間齒輪可以被鎖定而不受在輸出部引入的扭矩力的影響。然后將按這種方式組成的復式電機72通過中間齒輪67與傳動級14連接，例如，其可以與上述傳動級各類型之一的太陽輪32連接。電機換向的類型此時并不重要。
機械上并列連接的各電機12按電工術語通常是串聯運行的。圖16用兩個電機為例說明，其原理可以以公知的方式推廣到包括多個電機。一個或多個繼電器74，它們也可以理解為電子等效電路，被接入電機12之間。由于是串聯連接，一般工作電壓至少是近似均勻地分配在現有各電機12之間。
在某些特殊情況中，可能希望驅動裝置10產生更高轉速和/或更高扭矩。當驅動裝置10用于交通工具時，這樣的情況是一種撞車。被驅動裝置10驅動的裝置要盡可能快地進行某種設置以提升對乘客的保護。在這種情況下，驅動裝置10隨即不可用才可被接受。另外一種特殊情況是在較大范圍內快速設置一個或多個汽車座椅調節器，例如將靠背向前折疊(無擺動地)并伴隨縱向的調整以便于進入后排汽車座椅(容易進入)。
當外環44和46的幾何差異或空心輪36和56的彈性差異足夠大時，可以通過使用構造成具有可選擇傳動比的換向齒輪的第二和第三類型傳動級來獲得快速調節的機械解決方案。使用在換向齒輪中存在的鎖定裝置，該鎖定裝置通過交替換向可以精確地鎖定外環44或46或者精確地鎖定空心輪36或56，可以在輸出端產生不同速度以及相應的不同傳動比。如果電機12的轉動方向保持不變，輸出部的轉動方向變化，這種狀態就與上述針對單向電機所描述的情形一致。為了產生輸出部的不變的轉動方向，除了通過對鎖定裝置換向以外，還可以通過改變電機12的轉動方向而產生。
在復式電機72的本實施例中，現有繼電器74在特殊情況下由圖中未詳示的汽車電子系統操縱，這發生在串聯連接被取消而電機12作并聯連接的情況。提高外加電壓使單個電機12和作為整體的復式電機72的功率吸收增加，至少在短時間內，優選是一直到被驅動的裝置達到所要求的設置。由于操縱時間短，熱動力影響這里可以忽略。若是用于撞車的情形，繼電器74可以在撞車實際發生之前被觸發，那時裝在汽車電子系統內的撞車傳感器提供即將撞車的信號。因此這種情況是可以預防性的。
在操作具有星形連接電路的繞組20的電機12或復式電機72的情況下，在特殊情況中，可以將操作轉換至具有中心抽頭的星形連接電路，以便減小有效電阻并在短時間內提高功率。
使用星形連接電路對電機進行供電對于雙轉子電機和鎖定裝置的組合而言也是特別好的解決方案。當特殊情形發生時，雙轉子電機的兩個轉子之一會被鎖定裝置機械地鎖住。下游的傳動級14則起著具有較高傳動比(較小減速)的差速齒輪的作用。當轉換到中間抽頭之后，由于電阻很小，另一個轉子在具有較高的功率輸入下運行，這樣最后會在輸出部54產生所需要的功率增加。
本發明的驅動裝置10在本例中用于驅動汽車內的調節器80，但是該驅動裝置10也可以用于其它地方。一般而言，調節器80包括兩個可彼此相對移動的部件，在它們之間驅動裝置10與其輸出部54協同運作。輸出部54的低轉速產生了大的扭矩。可以設置將輸出部54的旋轉運動轉換為調節器80中的線性運動的裝置。還可以為調節器80的每一個調整方向都提供一個獨立的調節器。在汽車座椅范圍中，應用調節器80的范例可以是靠背傾角調節器，尤其是自鎖的傳動配件形式的靠背傾角調節器、作用在四聯桿機構的兩個傳動件之間的座椅高度調節器、使座墊前緣轉動的座位傾角調節器、或者是沿縱向推動汽車座椅在導軌上運動的座椅縱向調節器。
在一些應用中，兩個類型相似的獨立的調節器80共同作用以聯合推動部件。例如在汽車座椅中，通常情況下，在汽車座椅兩側安置兩個相同的獨立的調節器80，并且以一種已知方式用可轉動的傳動桿成對地連接起來并同步動作。使用本發明的占用很少空間的驅動裝置10，可以為成對的調節器中的每個調節器80配備自己的驅動裝置10。這些驅動裝置例如利用對電機12進行電子換向的電子系統實現同步或者，就汽車座椅而言，借助于汽車座椅結構的剛度來同步。
作為本發明的驅動裝置10的優選應用示例，下面將對把它整合在具有承載齒輪的調節器80內的情況加以說明，它設計成自鎖的傳動配件，用來例如調節汽車座椅靠背的傾斜度。調節器80包括設計得象空心齒輪的具有帶齒輪圈81a的第一配件81，和具有齒輪82a并與第一配件81嚙合連接的第二配件82，且兩個配件形成承載齒輪。齒輪82a的頂圓直徑約比帶齒輪圈81a的根圓直徑小一個齒高，且齒輪82a上的齒數少于帶齒輪圈81a上的齒數。當被驅動裝置按照下述方式驅動時，齒輪82a可以在帶齒輪圈81a上作相對滾動，這表現為兩配件81和82帶疊加翻轉的相對運動。
為了支承的目的，與帶齒輪圈81a同心地在第一配件81上形成第一環套81b，由此界定第二軸線B，并與齒輪82a同心地在第二配件82上形成第二環套82b(或者在其位置上壓入一個套筒來替代)，由此界定中心軸線A。第二環套82b的直徑大于第一環套81b的直徑。
按本發明的驅動裝置10在這里是稍微改型的電機12和如上所述的帶摩擦輪的第二類型傳動級的傳動級14的組合形成的，雖然可以把任何其它組合放在一起，該驅動裝置以優化的空間安置在承載齒輪中心，而且被整合在第二配件82內，更準確地說是在第二環套82b內。帶外磁通環30的定子16被壓入第二環套82b內的軸向背離第一配件81一半的地方，在此處未詳示的電子裝置也被安置在第二環套82b內的軸向背離第一配件81一側上。
示出的內轉子22和沒有示出的外轉子安置在環套82b內，空心太陽輪32由傳動級14，在本例中，是連續地無間隙地一直支承到第二配件82。內行星輪34沿徑向成排地安置在太陽輪32上，而第一外行星輪40和第二外行星輪42成排地安置在內行星輪34上。第一外環44和第二外環46在張力作用下將行星輪保持在一起，同時保證內轉子22的支承無間隙。第一外環44也被壓入第二環套82b內，即象定子16一樣被固定在殼體上，或者第二環套82b本身就形成第一外環44。
同時用作驅動裝置10的輸出部54的具有較小直徑的第二外環46可以在第二環套82b內旋轉，后者形成滑動支承套，或者這種套被壓入沿軸向面朝第一配件81的第二環套82b端部中。在第二外環46上形成軸向突出的驅動段85，其在大約四分之一的圓周上延伸。此驅動段85也可以安置在單獨形成的環上，該環以旋轉剛性的方式固定在第二外環46上。在與驅動段85同一平面內，有兩個安置在第一環套81a上的曲線的楔形段86，而驅動段85帶間隙地接合在楔形段86的窄邊之間。連接在楔形段86的相互面對的寬邊之間的彈簧87迫使楔形段86在圓周方向分開。驅動段85和楔形段86一起確定偏心輪88。
驅動裝置10使偏心輪88旋轉，且轉速比定子16的磁場的頻率要低得多，而轉矩大大增加。沿第二配件82滑動的偏心輪88每旋轉一整圈，第一配件81的帶齒輪圈81a在第二配件82的齒輪82a上再旋轉一個齒，且第二軸線B繞軸線A緩慢運動相同的范圍。這樣就產生上述帶疊加翻轉運動的相對運動，其代表調節運動。由于翻轉運動而引起的轉矩的波動可通過用于電機12換向的電子裝置來補償，例如通過與旋轉角度和/或時間有關的轉速來補償。
盡管驅動裝置10整合在調節器80的承載齒輪內，驅動裝置10被設計成空心軸驅動，即在電機12和傳動14兩者中圍繞軸線A的中心區域保持中空，所以如果需要還可以安裝傳動桿等。
大質量的調節器80提供了聲學上的優點。由于具有固定的緊密的和預張緊的摩擦輪結構，而且小旋轉質量的內轉子22無間隙地的連接到大質量的調節器80上，內轉子22的固體傳播的聲振動能很好地傳導，但由于被加速的質量大，它們只能達到低幅度。通過定子16和承載齒輪之間的接觸，大質量的調節器80還能提供一些熱力學上的優點。
標號列表10 驅動裝置12 電機14 傳動級16 定子18 定子極20 繞組22 內轉子24 外轉子26 永久磁鐵28 內磁通環30 外磁通環32、32’太陽輪34 (內)行星輪34’ 行星齒輪36、36’(第一)空心輪38 行星座40 第一外行星輪42 第二外行星輪44 第一外環
46 第二外環48 金屬圈50 彈性體床52 支撐座54 輸出部56 第二空心輪58 第三外環60 卷簧61 夾持磁鐵62 鐵芯63 換向繞組64 齒式棘爪64’ 控制輪廓66 電機齒輪67 中間齒輪68 圓盤凸輪68’ 凸起68’ 凸輪突出部分70 電機架71 電機槽72 復式電機74 繼電器80 調節器81 第一配件81a 帶齒輪圈81b 第一環套82 第二配件82a 大齒輪
82b 第二環套85 驅動段86 楔形段87 彈簧88 偏心輪A 軸線B 第二軸線
權利要求
1.汽車座椅尤其是電動汽車座椅的調節器(80)的驅動裝置(10)，其具有至少一個電子換向的電機(12)和設置在電機(12)的輸出端上的傳動級(14)，其中電機(12)包括定子(16)和至少一個轉子(22，24)，該轉子圍繞軸線(A)轉動并且與定子(16)進行磁的相互作用，其特征在于，設有沿不同方向轉動的兩個轉子(22，24)，其中所述傳動級(14)直接支承至少一個轉子(22，24)。
2.根據權利要求1所述的驅動裝置，其特征在于被直接支承的轉子(22，24)是被無間隙地支承。
3.根據權利要求1或2所述的驅動裝置，其特征在于轉子(22，24)的轉速偏離于定子(16)的磁場的旋轉速度。
4.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于轉子(22，24)之間具有不同數目的極(26)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于轉子(22，24)的極(26)的數目不同于定子極(18)的數目。
6.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于定子極(18)的數目與轉子(22，24)的極(26)的數目的比不是2∶3或3∶2。
7.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于轉子(22，24)載有作為極的永久磁鐵(26)。
8.根據權利要求7所述的驅動裝置，其特征在于永久磁鐵(26)包含稀土族中的金屬。
9.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于在定子(16)的周向上正好每隔一個定子極(18)裝載一個繞組(20)。
10.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于定子(16)和轉子(22、24)相對于中心軸線(A)沿徑向順序布置或沿軸向順序布置。
11.根據權利要求10所述的驅動裝置，其特征在于設有布置在定子(16)的徑向內側的內轉子(22)和/或布置在定子(16)的徑向外側的外轉子(24)。
12.根據權利要求4，5和11所述的驅動裝置，其特征在于內轉子(22)的極(26)的數目比定子極(18)的數目少兩個和/或外轉子(24)的極(26)的數目比定子極(18)的數目多兩個。
13.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于電機(12)和/或傳動級(14)設計成空心軸結構。
14.根據前述權利要求中任一項所述的驅動裝置，其特征在于傳動級(14)實現為具有空心輪或實心輪的摩擦輪式結構。
全文摘要
一種汽車座椅尤其是電動汽車座椅調節器(80)的驅動裝置(10)，它具有至少一個電子換向的電機(12)和設置在電機(12)的輸出端的傳動級(14)，其中電機(12)包括定子(16)和至少一個轉子(22，24)，該轉子繞軸線(A)旋轉并且與定子(16)磁性地相互作用，設有兩個在不同方向上旋轉的轉子(22，24)，其中傳動級(14)直接支承在至少一個轉子(22，24)上。
文檔編號H02K21/12GK1942338SQ200580012030
公開日2007年4月4日 申請日期2005年4月5日 優先權日2004年4月15日
發明者R·許勒, M·貝雷斯, B·博斯曼斯, K·卡爾穆斯, C·舒恩, H·富斯 申請人:凱波有限責任兩合公司