汽车座椅调节器的制作方法

专利名称：汽车座椅调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的汽车座椅调节器。
这种调节器用于可电动调节的汽车座椅，通过移动各个部件彼此的相对位置以使乘坐者获得最佳的就座位置。电刷换向电机及电子换向电机都是公知的技术。利用传动级可以降低转速同时提高传递的扭矩。
本发明的目的在于改进上述类型的调节器。按照本发明，此目的通过具有权利要求1的特征的调节器实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。
调节器的驱动装置与调节器的承载齿轮做成一体，其中的承载齿轮直接或间接地支承绕轴线旋转的转子，此调节器的优点是，在驱动装置和承载齿轮之间不需要单独的传动元件，如低效率的蜗轮等，以及单独的转子支承元件。另外，若转子是不带任何间隙连续地经传动级支承至承载齿轮，则运转噪声将大大降低。
在很多情况下，形成承载齿轮的各配件或其中至少一个可围绕或相对一个中心运动，例如，与齿条啮合的齿轮可绕该齿轮的中心运动，或者偏心行星齿轮的两个互锁的配件可绕该偏心轮运动。尺寸可以做得很小的、可整合到承载齿轮内的驱动装置(电机加上传动级)优选地，至少或多或少地，安置在这个中心，也即近似在配件运动的同一平面内(更准确地说是同一层)。安置在承载齿轮的中心处的驱动装置的直径优选小于或最多等于配件之间的齿轮连接齿圈的直径。这样安置驱动装置可让安装空间较小，特别是在由优选安置在垂直于所述平面的电机轴线确定的轴向方向上。这个比公知方案多出的安装空间量可用来改善在撞车事件中的负荷吸收。
这类调节器的应用范围不限于汽车座椅。它还可用于机动车的其它地方，如车窗升降器、外部的反光镜或滑动天窗。
为尽可能降低调节器的制造成本，一方面要采用价廉的低功耗和低转矩电机，另一方面要采用高度减速的传动级，相对于机械方案优选考虑电子控制和连接，例如，在汽车座椅不同侧面上的两个单个调节器的连接和同步。
电子换向的无刷电机可提供高效的机电效率，同时占用空间很小并且噪音很低。利用相关联的电子设备可以使若干个电机在转速或位置上彼此同步，而无需显著的额外费用。换向的方式提供了识别阻断状态、确定最大容许阻断力矩、监测温度的可能性，以及相对于有刷电机获得电磁换能器的更高能量密度的可能性，这样可以显著减小安装空间和重量。控制电子在电机中的整合提供了辨别阻断情况、评估现有传感器及获得电气功能与被调节器之间协调的优势，例如在电机性能参数的记录或编程上。
利用以不同转速和/或不同转动方向转动的两个转子能产生相对于转速绝对值而言较小的相对运动，并且可以通过传动级得到进一步的减小以增大输出端的扭矩。转子的不同转速和/或不同转动方向可以在设计中以一种简单的方式获得，优选通过确保转子之间具有不同数目的极，这些极优选不同于定子极的数目，这样，转子转速也可偏离于定子磁场的转速。
定子极数与转子极数的比例不为2∶3及3∶2时，容许转速和/或转动方向存在不同，其结果，例如当使用两个转子时，可以产生较小的相对运动，继而导致转速的减小而与此同时输出扭矩的增加。
为确保电机低噪音或静音运行，同时具有低摩擦、低产热及低能耗，定子优选用电子换向，而转子优选配备永久磁铁作为转子极。此时在定子的圆周方向精确地每隔一个定子优选设有绕组，用以完成相邻定子极的磁通回路。定子和转子可以相对于中心轴线依径向顺序或轴向顺序(盘式电枢)排布。为产生不同的转速，定子极数与转子极数可以相差例如两个。特别地，利用由稀土族金属制成的永久磁铁、即使在低电流时也产生相对大的扭矩的绕组类型以及不同极数比率的组合，在任一情形下，都可以使得所需的安装空间得以进一步减小。
为阻断经由输出端引入的扭矩，例如电机可以通过电机齿轮驱动中间齿轮，而此中间齿轮可被刚性地或摩擦地阻断。
优选地，多个电机可组合成能够依据情况满足不同性能要求同时具有结构紧凑及在人类工程学上有利的复式电机。例如，电机可以以一种简单结构方式安置在公共的电机座的平行电机槽内，其中共用的中间齿轮作为复式电机的输出端。模块化功率定义的可能性还可实现短时周期内引起极高功率输出。然而，举例而言，复式电机中的电机是通过串联方式连接，它们也可以在某种特殊情况下以并联方式连接，用以在较高的电压下传递高的功率。这种特殊情况可能是例如汽车的一次碰撞或一次即将发生的碰撞。
电机优选可以从多种不同类型的电机中选择，例如是径向结构的内转子电机、外转子电机或双转子电机。在与从多种不同类型传动级中选择出的传动级的组合时，其中也可以依次连接若干个传动级，提供了一种模块化系统，其可以用很少的模块产生大量的驱动装置，以满足不同需求。
把传动级设计成差速齿轮，其利用两种不同的转速和/或旋转方向就能引起输出部绕轴的运动，因而能产生特别小的相对运动，使输出部处有低的转速。此两种不同的转速和/或旋转方向可由电机输入传动级或者也可以由传动级本身产生，同时通过锁定具有此转速的一个元件，则可在另一个元件处输出。
传动级优选连接到优选具有电子换向定子和至少一个带有永久磁铁的转子的电机上，其中该转子绕轴线旋转并与定子相互磁作用。这类电机产生的噪声很小，运转时没有什么摩擦。传动级可以设计成带空心轮和/或实心轮的摩擦轮结构，或者设计为齿轮结构，然而前者结构易于制造，而且空心轮也可以减低重量，同时还可以形成转子的支承。
除了电机的机电效率以外，传动级的效率对驱动装置的整体效率也十分重要，因此优选具有最少独立支承数目的、同轴的、完全对称的齿轮式结构，特别是在摩擦轮式结构中，其不具额外的支承，取而代之的是其自身的支承作用。
传动级可以设计为具有太阳轮、一组行星轮或齿轮以及空心轮的单级行星差速齿轮，其中太阳轮与空心轮均与电机的转子旋转刚性地连接，而支承行星轮或齿轮的行星座作为输出部。
然而，传动级也可设计为具有与中心轴线同心布置的一个或多个太阳轮、一组或多组内行星轮、一组或多组外行星轮及一个或多个外环的多级(即至少两级)行星差速齿轮，其中太阳轮或外环相对于该轴线相邻排布。两个太阳轮的不同外径或两个外环的不同内径(或各自不同的弹性)使其转速稍有差别。
传动级也可设计为具有与中心轴线同心布置的一个或多个太阳轮、一组优选的无级行星轮及一个或多个空心轮的单级行星差速齿轮，其中太阳轮或空心轮相对于该轴线相邻排布。两个太阳轮的不同弹性和不同外径或者两个空心轮的不同内径使其转速稍有差别。
所述的转速差别例如可以通过将具有不同直径的两个所述相邻的齿轮元件中的一个安装于壳体，另一个连接至输出部而被引出。在配有两个外环的构造中，连接于壳体的外环被连接到定子，而作为驱动件的太阳轮则被转动刚性地连接到电机的转子。
一方面，为了施加预张力以啮合和对中传动级，另一方面，为了补偿公差，空心轮或外环优选具有弹性金属环和安置该金属环的弹性体床。安置带有金属环的弹性体床并将它们轴向固定的支撑座优选连接于设计成空心轴的输出部的钟状元件上。
输出部的转动方向可以用换向齿轮有选择地换向而无需改变电机的转动方向。这大大简化了电机所需的电子设备。为了进行换向，在一个容易制造的设计中优选设置了由换向绕组限定的电磁体，该电磁体与两个在几何形状上耦合于二个相邻的、相似的齿轮元件且彼此间相互排斥的永久磁铁相互作用，以便摩擦地或刚性地锁定此齿轮元件。使用换向齿轮也可以在两个不同的传动比之间进行选择。
可以从多种类型的传动级中优选传动级。与可以从多种类型的电机中选择电机相结合，提供了一种用少量的模块产生大量的驱动装置以满足不同需求的模块系统。
通过将两个驱动装置应用到两个相互连接的单个调节器上，就不需要设置任何传动元件和用于在空间上移动传动元件的任何附加级。此外，每个调节器的承载齿轮都只需要承受总力的一半作为阻断力，这除了不需要传动元件以外，也大大减小了为了满足该要求对每个承载齿轮要求的设计难度。
一种优选的调节器的设计是多用途的旋转调节器，特别是一种自锁传动配件，它具有第一配件和第二配件，它们通过由驱动装置驱动的偏心轮的作用而彼此相对旋转。这些配件可以各有一个整体形成的环套或固定上的套筒，这些配件通过它们支承偏心轮和/或接收驱动装置的至少一部分，优选是包括换向电子装置的整个驱动装置。优选支撑在其中一个环套或套筒上的偏心轮优选由一个可驱动的驱动段、两个曲线的楔形段构成，驱动段带间隙地啮合在曲线楔形段窄边之间，同时在楔形段的两个相对的宽边之间接合有弹簧，其迫使该楔形段在圆周方向分开以消除间隙。
为了使所需的部件数尽可能少，把电机、传动级和承载齿轮、尤其是传动配件组合在一起，使得优选在接合处的部件执行几个功能，尤其是传动配件同时是电机和/或传动级的功能部件。例如，环套可连至或形成要被锁定在壳体上的第一外环或空心齿轮。驱动段可以形成或固定在传动级的输出部上，尤其是第二外环或空心齿轮上。各配件同时可以是电机磁路的一部分。
下面将依据在附图中示出的、具有几种电机变型、类型传动级以及各自的改型的示例性实施例对本发明进行详细描述。附图中，

图1是实施例的原理示意图，图2A是第一种电机变型，图2B是第二种电机变型，图2C是第三种电机变型，图3A是摩擦轮式结构的第一类型传动级，图3B是齿轮式结构的第一类型传动级，图4是从图5中箭头IV的方向看去的第二类型传动级的部分示意图，图5是沿图4中V-V线的剖面图，图6是图5的放大图，图7是第三类型传动级示意图，图8是沿图7中VIII-VIII线的剖面图，图9是可换向的传动级的前视图，图10是图9所示传动级的侧视图，图11是沿图9中XI-XI线的剖面图，图12是图9所示传动级的一种改型，图13A是电机的锁定装置，用来在阻挡状态下阻挡在输出部引入的扭矩，图13B是在电机启动时图13A所示的锁定装置，图14是一种复式电机，其中电机槽还是空的，图15是复式电机中单个电机的公共输出部，图16是复式电机中单个电机的电路，图17是两种状态中单个电机的另一种电路，图18是设计成自锁传动配件的调节器的分解示意图，图19是图18所示调节器的一种改型。
驱动装置10包括电机12和设在电机12的输出侧的传动级14。电机12是电子换向电机，它具有定子16，其定子极18围绕轴线A星形地排布。沿垂直于图2A至2C的图平面延伸的轴线A确定了以下柱坐标中的方向数据。在总共十二个定子极18中每隔一个定子极将缠绕一个绕组20，这些绕组20通过由在此没有详细示出的整合于电机12中的直流供电电子装置周期性地和彼此以交错的时间间隔进行供电，用以产生空间旋转磁场。
电机12具有三种不同的电机变型，即电机12是内转子电机时配有径向安装于定子16内侧的内转子22(第一电机变型)，电机12是外转子电机时配有径向安装于定子16外侧的外转子24(第二电机变型)，或者电机12是双转子电机，简称双电机时配有内转子22和外转子24(第三电机变型)。在全部的三种变型中，内转子22或外转子24绕轴线A转动，同时沿面向定子16的圆周表面上载有永久磁铁26，所述磁铁在圆周方向上的极性是交替设置的。本申请所使用的全部永久磁铁26优选具有高导磁率，例如其材料中包含属于稀土族的金属元素。在第一及第三电机变型中安装于内转子22而在第二电机变型中安装于定子16上的内磁通环28和在第一电机变型中安装于定子16而在第二及第三电机变型中安装于外转子24上的外磁通环30完成了磁通回路。如果需要，两个磁通环28和30可以同时作为永久磁铁26的载体。外转子24由于磁力作用在较大的半径上(与内转子22相比)而提供了较大的扭矩。所有的三个电机变型优选具有空心轴的结构设计，即围绕轴线A的区域是空的。
永磁体26的数目选择成使它们与定子极18的数目之比不等于2∶3或3∶2，这样就让内转子22或外转子24的旋转偏离定子16中磁场的旋转。在本例中，内转子22包括十个永久磁铁26，外转子24包括十四个永久磁铁26。由于永久磁铁26数目的不同，在第三种电机变型(双电机)中，本例中的内转子22与外转子24以不同转速(5∶7)和相反的转动方向转动，如图中箭头所示。
除了具有径向结构以外，电机也可以具有轴向结构，即转子(圆盘电枢)和定子沿轴向方向前后依次地布置。
传动级14用于降低电机12的转速而同时提高电机12输出的扭矩。传动级14设计成差速齿轮第二类型传动级，下面将描述几种不同类型的差速齿轮第二类型传动级。每一类型或是具有平的、齿形的行星齿轮的齿轮式行星差速齿轮第二类型传动级，或是具有圆柱形、平滑的行星轮的摩擦轮式行星差速齿轮第二类型传动级的优选构造，这种行星轮正如太阳轮一样，可以是空心或实心的。优选采用空心轴结构设计的传动级14，即绕中心轴线A的部分是空出的。
第一类型传动级是单级行星差速齿轮第二类型传动级，对其的描述首先在其摩擦轮式结构中进行。传动级14与电机12的中心轴线A排成一列。太阳轮32绕轴线A安装，三个行星轮34沿太阳轮的圆周表面运转，这些行星轮依次被空心轮36包围。空心轮36提供径向预张力，这样可以使行星轮34正常运转而无打滑现象发生。环状行星座38通过轴向销承载行星轮34。
此第一类型传动级的优选组合是由第三种变型即双电机实现的，但是它也可以通过其它电机变型包括电刷换向电机来实现。内转子22刚性连接于太阳轮32，而外转子24刚性连接于空心轮36。行星座38是作为驱动装置10的输出端。各直径的尺寸与转子22和24的转速、扭矩及转动方向相匹配。太阳轮32、行星轮34及空心轮36的轴向长度优选选择为足够大以使内转子22和外转子24通过传动级14相对于定子16得到支承。
除了部件的表面特性不同以外，齿轮式结构与摩擦轮式结构是一样的，因此利用相应部件的标号加撇为标识。太阳轮32’、行星齿轮34’和空心轮36’均是带齿的，但是它们以同种方式与电机12耦合，实施同样的相关运动，行星座38也被用作输出端。
第二类型传动级是多级行星差速齿轮，同样也在径向层叠的摩擦轮式结构中进行描述，但是它也可以在齿轮式结构在描述。同样地，可以使用实心和/或空心部件。太阳轮32同样绕轴线A布置，且在太阳轮的圆周表面上安装了一组内行星轮34。第一外行星轮40和第二外行星轮42依次轴向安装，并被插入每个开口，每个外行星轮具有大约是内行星轮34的一半的轴向长度，其中第二外行星轮42的直径稍小于第一外行星轮40的直径，这种差异很容易实现，比如，一方面，利用公制尺寸的圆柱轮，或者，另一方面，利用英制尺寸的圆柱轮。作为圆柱形状的替代，其它形状也可以用于轮本体。
第一外环44径向包覆于第一外行星轮40外侧，第二外环46径向包覆于第二外行星轮42外侧，各外环均用作空心轮，对行星轮40、42和34在全部接触点上同时朝着太阳轮32进行预张紧。这种针对两排径向层叠的行星轮的预张紧确保了所有的行星轮相互抵接，同时，可获得同心径向对称无滑动的布局，使得传动级14可以高效工作。行星座及行星轮的内支承，不是必需的但也不是排斥的。太阳轮32在其端面可设有径向外展凸缘，用以保持行星轮沿轴向方向保持就位。在其它类型传动级中也可以这样做。
两个外环44和46原则上是以同一方式构造，因此后续仅对第一外环44进行描述。第一外环44包括弹性钢制金属圈48，在其径向内表面与第一外行星轮40接触，并且具有比被包覆的行星轮的几何布局所需的直径还要小的内径以实施预张紧。在径向外表面及两个轴向端面上，金属圈48安置于第一外环44的弹性体床50内。金属圈48和由塑胶制成的弹性体床50共同确保施加十分均匀的压力。此外，弹性体床50隔绝了运行噪音并减小了力矩影响。在此描述的第一外环44的两件式设计也可以应用在第一类型传动级的空心轮36或36’中。为了将第一外环44通过其金属圈48和弹性体床50在轴向上固定，设置了支撑座52，该支撑座出于组装的原因设计为两件式的结构并与弹性体床50径向结合于其外侧，两凸缘结合于其端面，此特征也可应用于其它类型传动级中。
为了旋转对称，此旋转对称有助于避免运行噪音，金属圈48和弹性体床50优选沿其圆周方向采用连续结构，但是它们也可以被开槽或分割，尤其它们可以具有箭形槽，例如当它们准备以旋转固定的方式连接于支撑座52时。为了散发传动级14中产生的热量，弹性体床50优选具有优良的热传导性能，这种性能举例来说可以通过在其内镶埋金属材料或其它导热纤维获得，或者通过在其空心部分及凹槽充满导热性材料获得。导热膏也可应用于金属圈48与弹性体床50之间。
第一外行星轮40与第二外行星轮42的直径之间存在小差别，以及这种差异导致的第一外环44与第二外环46之间的内径差异引起了两个外环44和46以不同转速旋转。当传动级14连接于电机12时，该转速上的小差异用于在传动级14中获得较大的减速(例如200)。
第二类型传动级优选与第一或第二电机变型结合使用，但是它也可以与包括电刷换向电机在内的其它电机变型结合使用。第一外环44，更准确地讲是它的支撑座52，例如可被连接于壳体，即定子16上。太阳轮32作为驱动轮连接于内转子22(或者外转子24或者行星座38)上，而第二外环46作为输出部54。这种情况下，输出部，比如可以是空心轴，利用钟状的端件被安装于第二外环46，更准确而言安装于支撑座52上。在本例中，第二外环46的转动方向与太阳轮32的转动方向一致。第二类型传动级所选的结构使其无需为太阳轮32提供单独的支承，同样地，也无需对内转子22(或者外转子24)及第二外环46，即输出部54，提供单独的支承，但是它不排除提供的可能性。然而，传动级14中对内转子22(或外转子24)提供支承具有这样的优点即没有摆动，这样内转子22(或外转子24)可以静音运转。
在第二类型传动级的修改设计中，(较小的)第二外环46安装于壳体，而(较大的)第一外环44作为输出部，这导致了太阳轮32与第一外环44之间的反向旋转。通过利用例如两个棘爪系统或后续将仔细描述的回路，将外环44和46可选择地安装于壳体上，这将造成输出部的变化，可以使输出部的转动方向反向而太阳轮32的转动方向保持不变。然后，电机12所需的电子系统的设计可以被大幅简化，这也简化了电机12的制造。
第二类型传动级可以通过提供不同数目的行星轮组得到进一步修改。一般而言，可以提供一个或多个轴向依次排布的太阳轮、相等数量的相应轴向排布的内行星轮、为达到同步化目的的可能的一组中间行星轮、一组或多组轴向依次排布的外行星轮、以及相等数量的相应轴向排布的外环。两个相邻齿轮部件之间转速的微小差异可以通过所描述的方式来确定。还可以设想只使用直接滚动于下一组外行星轮上的具有适当的大直径的太阳轮来取代一个太阳轮加一组内行星轮，和/或只使用直接滚动于下一组内行星轮上的具有适当的小直径的外环来取代一组外行星轮加一个外环。
第三类型传动级也是单级行星差速齿轮，其也在径向层叠的摩擦轮式结构中描述，然而也可以在齿轮式结构在描述。传动级14与电机12中心轴排成一列。太阳轮32绕轴线A安置而三个行星轮34沿太阳轮的圆周表面运转。在其大约一半的轴向长度上，无级行星轮34被环形的第一空心轮36所包覆，该空心轮具有低弹性，即具有相当的刚性。在其轴向长度另一半上，行星轮34被第二空心轮56所包覆，该空心轮具有较高的弹性且其内圆周长小于第一空心轮36。这两个因素确定了第二空心轮56的轻微三角形状，而非圆形，这是由于其与行星轮34的接触所引起，这个三角形状在图中被稍微夸大并且在运转状态中不断变化。这些弹性差异通过选择适当材料而获得。
两个空心轮36和56为径向预张紧提供了高压力，由此确保了行星轮34无滑动的良好运转，同时太阳轮32补偿了这些径向力。在通过太阳轮32取代行星座进行驱动的情况下，空心轮的内圆周长的比率对于200的传动比而言可不为200/199，而是可以选择得更大的，因而对公差不太敏感的比率。附加地或者代替太阳轮32地，可以与第一类型传动级类似地采用支承行星轮的行星座作为驱动，或者可以配有安置行星轮的支承保持架。在改良的实施例中，也可以设置两个轴向依次安装的具有不同弹性的太阳轮，其与一个空心轮组合或者采用具有不同弹性的连续式或分裂式太阳轮和空心轮的其它组合。这些行星轮也可是分级的。
为了将第二空心轮56所产生的变形传递到输出部54的刚性轴或者选择为在壳体上支承，第二空心轮56被安置在沿径向包覆在其外侧上的弹性体床50例如橡胶圈内，而该弹性体床又径向地安装在支撑座52内。弹性体床50也可视为具有金属圈的空心轮56的另外一个组成元件。取代弹性体床50的部件可以是用于第二空心轮56的弹性辐条或者是轴向或径向的功率引出头，必要时其中间插入具有可变形壁的盆形件或者插入包括阻尼元件的孔盘。空心轮56的轻微非均匀运动优选不要被补偿或仅被稍微地补偿。
此第三类型传动级优选与第一或第二电机变型结合使用，但是也可以与包括电刷换向电机在内的其它电机变型结合使用。第一空心轮36例如安装在壳体上，即与定子16相连接。作为驱动的太阳轮32被连接于内转子22(或者外转子24)，而第二空心轮56则作为输出部54。在该情况下，例如是空心轴结构的功率输出部利用钟状的末端元件而安装于第二空心轮56，更准确而言安装于其支撑座52上。各直径必须是相同的数量级以便于通过选择直径使其它的传动比成为可能。太阳轮32、行星轮34及空心轮36的轴向长度优选选择得足够大，使得可以利用传动级14将内转子22和外转子24相对于定子16进行支承。利用为第三类型传动级所选的结构，使得无需为太阳轮32提供单独的支承，并且由此也无需为内转子22(或者外转子24)以及第二空心轮56即输出部54提供单独的支承，但是，不排除这种提供的可能性。
传动级14可以设计为换向齿轮，利用这种换向齿轮可以在电机12的转动方向总是保持不变的情况下使输出部54的转动方向在两个不同输出转动方向之间进行换向，这在后面将针对第二类型传动级做更详细的描述。正如用第二类型传动级进行解释的那样，一组内行星轮34安置于太阳轮32上，而一组第一行星轮40又布置于行星轮34的顶部并且在第一外环44的预张力下由此轴向偏移地保持就位，一组第二行星轮42在第二外环46的预张力下保持就位。第二外环46形成了输出部54的一部分。内行星轮34的轴向长度选择成使第三外环58轴向安置于第一外环44旁并位于面向背离第二外环46的一侧，而且在预张力下直接包围内行星轮34。第一外环44和第三外环58的外径至少大致相同。
卷簧60在其中部位置安装于壳体上并且除此以外它的部分卷圈卷绕在第一外环44上而其余圈卷缠绕在第三外环58上。在卷簧60的两自由端上各安装了作为夹持磁铁61的永久磁铁，并且两个夹持磁铁61相互面对的磁极彼此排斥。例如通过使夹持磁铁61含有稀土族的金属元素而使夹持磁铁61优选具有高导磁率。在两个夹持磁铁61之间安置软铁芯62，该软铁芯上缠绕了可以以选择的极性被励磁的换向绕组63。
当换向绕组63处于非励磁状态时，两个夹持磁铁61接触铁芯62，其可局部形成磁通回路。两个外环44和58以及传动级14因此可被保持就位。当定子16的绕组20处于励磁状态时，换向绕组63也会被激励。根据电流方向，两个夹持磁铁61之一持续地被吸引而另一个被排斥。因此，后者打开卷簧60的这一侧，由此释放相应的外环44或58。由于外环44和58直径上的小差异，通常会引起转速的差异，因此第二外环46以及输出部54的转动方向是根据外环44或58是否被锁上而决定的，而电机12以及太阳轮32的转动方向保持不变，而输出部的两个可能的转动方向是相互相反的(单向电机)。
除了上述具有摩擦类型锁定装置的换向齿轮以外，在本设计的改型中，还可以想到使用具有正作用的锁定技术方案的换向齿轮。如图12所示，夹持磁铁61例如可以安装于齿式棘爪64上，该齿式棘爪可分别换向地锁定齿式外环。这种作用方式与上述一样。
锁定装置也可用于阻断在空转状态时经由输出部54引入的扭矩。这种阻断作用不一定要出现在传动级14内部，而是也可应用到电机12与传动级14之间。
如图13A所示，电机12的输出轴例如一方面具有电机齿轮66，该电机齿轮与连接到太阳轮32的中间齿轮67啮合，另一方面，其与具有两个凸起68’的圆盘凸轮68摩擦连接。在空转状态，两个卷簧加载的齿式棘爪64至少近似正作用地与中间齿轮67啮合，并阻断后者尤其是使其不承受在输出端引入的扭矩。一旦电机12开始运转，圆盘凸轮68与其一同旋转同时其凸起68’与齿式棘爪64的控制轮廓64’相接触，由此提升齿式棘爪64使其脱离与中间齿轮67的啮合，如图13B所示。中间齿轮67现在可以无干扰地被驱动，其中其与圆盘凸轮68的摩擦接触优选被消除。在实施例的一种优选的变型中，圆盘凸轮68不需通过与转轴的摩擦接触而被支承，而是以转动刚性地连接于电机的非转动部分，使该部分相对壳体在极小角度范围可以转动地得到支承。因为施加于电机齿轮66和以此方式支承的圆盘凸轮68之间的扭矩，当电机12启动时，圆盘凸轮现在会自动地转动并自动引起齿式棘爪分离。电机换向的类型对本锁定装置不重要。锁定动作也可以摩擦方式发生。
按本发明提供的驱动装置10不限于单个电机12和单个传动级14的组合。对于某些性能要求来说，例如为了临时满足不同要求而组合几个电机12可能是很敏感的。电机架70包含几个电机槽71，它们围绕公共中间齿轮67的中心支承安置。被插入电机槽71中的各电机12，例如三个电机，然后由电机齿轮66啮合在该中间齿轮中，如上所述，该中间齿轮可以被锁定而不受在输出部引入的扭矩力的影响。然后将按这种方式组成的复式电机72通过中间齿轮67与传动级14连接，例如，其可以与上述传动级各类型之一的太阳轮32连接。电机换向的类型此时并不重要。
机械上并列连接的各电机12按电工术语通常是串联运行的。图16用两个电机为例说明，其原理可以公知的方式推广到包括多个电机。一个或多个继电器74，它们也可以理解为电子等效电路，被接入电机12之间。由于是串联连接，一般工作电压至少是近似均匀地分配在现有各电机12之间。
在某些特殊情况中，可能希望驱动装置10产生更高转速和/或更高扭矩。当驱动装置10用于交通工具时，这样的情况是一种撞车。被驱动装置10驱动的装置要尽可能快地进行某种设置以提升对乘客的保护。在这种情况下，驱动装置10随即不可用才可被接受。另外一种特殊情况是在较大范围内快速设置一个或多个汽车座椅调节器，例如将靠背向前折叠(无摆动地)并伴随纵向的调整以便于进入后排汽车座椅(容易进入)。
当外环44和46的几何差异或空心轮36和56的弹性差异足够大时，可以通过使用构造成具有可选择传动比的换向齿轮的第二和第三类型传动级来获得快速调节的机械解决方案。使用在换向齿轮中存在的锁定装置，该锁定装置通过交替换向可以精确地锁定外环44或46或者精确地锁定空心轮36或56，可以在输出端产生不同速度以及相应的不同传动比。如果电机12的转动方向保持不变，输出部的转动方向变化，这种状态就与上述针对单向电机所描述的情形一致。为了产生输出部的不变的转动方向，除了通过对锁定装置换向以外，还可以通过改变电机12的转动方向而产生。
在复式电机72的本实施例中，现有继电器74在特殊情况下由图中未详示的汽车电子系统操纵，这发生在串联连接被取消而电机12作并联连接的情况。提高外加电压使单个电机12和作为整体的复式电机72的功率吸收增加，至少在短时间内，优选是一直到被驱动的装置达到所要求的设置。由于操纵时间短，热动力影响这里可以忽略。若是用于撞车的情形，继电器74可以在撞车实际发生之前被触发，那时装在汽车电子系统内的撞车传感器提供即将撞车的信号。因此这种情况是可以预防性的。
在操作具有星形连接电路的绕组20的电机12或复式电机72的情况下，在特殊情况中，可以将操作转换至具有中心抽头的星形连接电路，以便减小有效电阻并在短时间内提高功率。使用星形连接电路对电机进行供电对于第三电机变型和锁定装置的组合而言也是特别好的解决方案。当特殊情形发生时，第三电机变型的两个转子之一会被锁定装置机械地锁住。下游的传动级14则起着具有较高传动比(较小减速)的差速齿轮的作用。当转换到中间抽头之后，由于电阻很小，另一个转子在具有较高的功率输入下运行，这样最后会在输出部54产生所需要的功率增加。
本发明的驱动装置10在本例中用于驱动汽车内的调节器80，但是该驱动装置10也可以用于其它地方。一般而言，调节器80包括两个可彼此相对移动的部件，在它们之间驱动装置10与其输出部54协同运作。输出部54的低转速产生了大的扭矩。可以设置将输出部54的旋转运动转换为调节器80中的线性运动的装置。还可以为调节器80的每一个调整方向都提供一个独立的调节器。在汽车座椅范围中，应用调节器80的范例可以是靠背倾角调节器，尤其是自锁的传动配件形式的靠背倾角调节器、作用在四联杆机构的两个传动件之间的座椅高度调节器、使座垫前缘转动的座位倾角调节器、或者是沿纵向推动汽车座椅在导轨上运动的座椅纵向调节器。调节器还可用作窗户提升器或外部反光镜的调节器。
在一些应用中，两个类型相似的独立的调节器80共同作用以联合推动部件。例如在汽车座椅中，通常情况下，在汽车座椅两侧安置两个相同的独立的调节器80，并且以一种已知方式用可转动的传动杆成对地连接起来并同步动作。使用本发明的占用很少空间的驱动装置10，可以为成对的调节器中的每个调节器80配备自己的驱动装置10。这些驱动装置例如利用对电机12进行电子换向的电子系统实现同步或者，就汽车座椅而言，借助于汽车座椅结构的刚度来同步。
作为本发明的驱动装置10的优选应用示例，下面将对把它整合在具有承载齿轮的调节器80内的情况加以说明，它设计成自锁的传动配件，用来例如调节汽车座椅靠背的倾斜度。调节器80包括设计得象空心齿轮的具有带齿轮圈81a的第一配件81，和具有齿轮82a并与第一配件81啮合连接的第二配件82，且两个配件形成承载齿轮。齿轮82a的顶圆直径约比带齿轮圈81a的根圆直径小一个齿高，且齿轮82a上的齿数少于带齿轮圈81a上的齿数。当被驱动装置按照下述方式驱动时，齿轮82a可以在带齿轮圈81a上作相对滚动，这表现为两配件81和82带叠加翻转的相对运动。
为了支承的目的，与带齿轮圈81a同心地在第一配件81上形成第一环套81b，由此界定第二轴线B，并与齿轮82a同心地在第二配件82上形成第二环套82b(或者在其位置上压入一个套筒来替代)，由此界定中心轴线A。第二环套82b的直径大于第一环套81b的直径。
按本发明的驱动装置10在这里是由如上所述的第一电机变型的电机12和如上所述的带摩擦轮的第二类型传动级的传动级14的组合形成的，虽然可以把任何其它组合放在一起，该驱动装置以优化的空间安置在承载齿轮中心，而且被整合在第二配件82内，更准确地说是在第二环套82b内。带外磁通环30的定子16被压入第二环套82b内的轴向背离第一配件81一半的地方，在此处未详示的电子装置也被安置在第二环套82b内的轴向背离第一配件81的一侧上。
内转子22安置在定子16内，空心太阳轮32形成或被同心地支承在其内磁通环28上。内行星轮34沿径向成排地安置在太阳轮32上，而第一外行星轮40和第二外行星轮42成排地安置在内行星轮34上。第一外环44和第二外环46在张力作用下将行星轮保持在一起，同时保证内转子22的支承无间隙。第一外环44也被压入第二环套82b内，即象定子16一样被固定在壳体上，或者第二环套82b本身就形成第一外环44。
同时用作驱动装置10的输出部54的具有较小直径的第二外环46可以在第二环套82b内旋转，后者形成滑动支承套，或者这种套被压入沿轴向面朝第一配件81的第二环套82b端部中。在第二外环46上形成轴向突出的驱动段85，其在大约四分之一的圆周上延伸。此驱动段85也可以安置在单独形成的环上，该环以旋转刚性的方式固定在第二外环46上。在与驱动段85同一平面内，有两个安置在第一环套81a上的曲线的楔形段86，而驱动段85带间隙地接合在楔形段86的窄边之间。连接在楔形段86的相互面对的宽边之间的弹簧87迫使楔形段86在圆周方向分开。驱动段85和楔形段86一起确定偏心轮88。
驱动装置10使偏心轮88旋转，且转速比定子16的磁场的频率要低得多，而转矩大大增加。沿第二配件82滑动的偏心轮88每旋转一整圈，第一配件81的带齿轮圈81a在第二配件82的齿轮82a上再旋转一个齿，且第二轴线B绕轴线A缓慢运动相同的范围。这样就产生上述带叠加翻转运动的相对运动，其代表调节运动。由于翻转运动而引起的转矩的波动可通过用于电机12换向的电子装置来补偿，例如通过与旋转角度和/或时间有关的转速来补偿。
尽管驱动装置10整合在调节器80的承载齿轮内，驱动装置10被设计成空心轴驱动，即在电机12和传动级14两者中围绕轴线A的中心区域保持中空，所以如果需要还可以安装传动杆等。
大质量的调节器80提供了声学上的优点。由于具有固定的紧密的和预张紧的摩擦轮结构，而且小旋转质量的内转子22无间隙地的连接到大质量的调节器80上，内转子22的固体传播的声振动能很好地传导，但由于被加速的质量大，它们只能达到低幅度。通过定子16和承载齿轮之间的接触，大质量的调节器80还能提供一些热力学上的优点。
在一种驱动装置整合到调节器80内的改进形式中，定子16被平整地安装在第一配件81的背离第二配件82的外表面上，且它的第一环套81b确定驱动装置10的中心轴线A。与轴线A同心的外转子24形成也与轴线A同心的带内环套的齿窝的圆柱壁，此齿窝的直径较小，形成太阳轮32。第二或第三类型的传动级14在空间上安置在太阳轮32和第一环套81b之间，后者优选同时形成第一外环44，并驱动偏心轮88，偏心轮再使第二配件82按上述方式运动。现在由第二配件82确定的第二轴线B绕轴线A缓慢徘徊。其它方面的特性和功能与上述实施例一致。
标号列表10 驱动装置12 电机14 传动级16 定子18 定子极20 绕组22 内转子24 外转子26 永久磁铁28 内磁通环30 外磁通环32、32’太阳轮34 (内)行星轮34’行星齿轮36、36’(第一)空心轮38 行星座40 第一外行星轮42 第二外行星轮44 第一外环
46第二外环48金属圈50弹性体床52支撑座54输出部56第二空心轮58第三外环60卷簧61夹持磁铁62铁芯63换向绕组64齿式棘爪64’ 控制轮廓66电机齿轮67中间齿轮68圆盘凸轮68’ 凸起68’ 凸轮突出部分70电机架71电机槽72复式电机74继电器80调节器81第一配件81a 带齿轮圈81b 第一环套82第二配件82a 大齿轮
82b 第二环套85驱动段86楔形段87弹簧88偏心轮A 轴线B 第二轴线
权利要求
1.一种汽车座椅、尤其是电动的汽车座椅的调节器(80)，具有至少两个形成承载齿轮的配件(81，82)，其可通过驱动装置(10)彼此相对运动，其中驱动装置(10)包括尤其是电子换向的电机(12)和传动级(14)，其特征在于驱动装置(10)被整合在承载齿轮内，且电机(12)包括至少一个被支承在承载齿轮中并绕轴线(A)旋转的转子(22，24)。
2.如权利要求1的调节器，其特征在于转子(22，24)被连续地没有任何间隙地从传动级(14)支承到承载齿轮上。
3.如权利要求1或2的调节器，其特征在于驱动装置(10)至少大体上安置在承载齿轮的配件(81，82)的其中一个配件的中心上。
4.如上述权利要求中之一的调节器，其特征在于两个单个的调节器(81)一起动作，且在每个单个的调节器(80)中驱动装置(10)整合在承载齿轮内。
5.如权利要求4的调节器，其特征在于通过用于电机(12)的电子换向的电子装置使两个驱动装置(10)同步。
6.如上述权利要求中之一的调节器，其特征在于调节器(80)被设计成自锁的传动配件，其中第一配件(81)和第二配件(82)通过由驱动装置(10)驱动的偏心轮(88)彼此相对旋转。
7.如权利要求6的调节器，其特征在于配件(81，82)各包括整体形成的环套(81b，82b)或固定上的套筒，配件利用它们支承偏心轮(88)和/或接纳至少一部分驱动装置(10)。
8.如权利要求6或7的调节器，其特征在于偏心轮(88)由一个可驱动的驱动段(85)和两个曲线的楔形段(86)形成，驱动段(85)带有间隙地接合在楔形段(86)的两个窄边之间，并且设有弹簧(87)，其接合在楔形段(86)的两个相对的宽边之间且迫使它们在圆周方向上分开。
9.如上述权利要求中之一的调节器，其特征在于各部件在电机(12)、传动级(14)和承载齿轮之间的接合处执行几种功能，尤其是配件(81，82)同时用作电机(12)和/或传动级(14)的功能部件。
10.如权利要求8和9的调节器，其特征在于驱动段(85)整体形成在或固定在输出部(54)、行星座(38)、外环(46)或传动级(14)的空心齿轮(56)上。
11.如上述权利要求中之一的调节器，其特征在于电机或电机组(12)的转速可以控制和/或调节，使得被驱动的配件(81，82)以一定角速度运动。
全文摘要
一种汽车座椅尤其是电动汽车座椅的调节器(80)，它具有至少两个形成承载齿轮的部件(81，82)，它们可通过驱动装置(10)彼此相对运动，其中驱动装置(10)包括尤其是电子换向的电机(12)和传动级(14)，驱动装置(10)被整合在承载齿轮内，且电机(12)包括至少一个转子(22，24)，后者被支承在承载齿轮内并绕轴线(A)旋转。
文档编号B60N2/02GK1947325SQ200580012146
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月5日 优先权日2004年4月15日
发明者R·许勒, M·贝雷斯, B·博斯曼斯, K·卡尔穆斯, C·舒恩, H·富斯 申请人:凯波有限责任两合公司