CN103874597A - 具有驱动单元的调节装置、具有这种调节装置的进气口和具有这种进气口的机动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在至少第一位置和第二位置之间调节机动车中电机室的进气口的调节装置，其包括在至少第一位置和第二位置之间进行调节的驱动单元，其中在该第一位置下进气口基本打开，并且在该第二位置下进气口基本关闭，其中该驱动单元包括复合传动系统。

Description

具有驱动单元的调节装置、具有这种调节装置的进气口和具有这种进气口的机动车

技术领域

本发明涉及一种用于调节机动车中电机室的进气口的调节装置。

背景技术

机动车通常设有包括一个或多个空气进入开口的进气口。进气口通常用于对运转中的机动车的电机进行冷却。进气口通常位于机动车的前部且位于电机的前方。通常，电机可通过例如水或油的冷却剂来冷却。这种冷却剂通过例如散热器的热交换器中的空气进行冷却。流经进气口的空气可以被全部或部分地引导至机动车电机的电机室中的散热器中，以通过冷却剂间接地冷却电机。已知可对电机室的进气口进行可调节的设计，使得进气口可在打开位置和关闭位置之间进行调节。为此，进气口可以设有可调节（例如可绕直立轴或水平轴转动）的调节元件，例如条带。

在进气口的关闭位置下对车辆的空气阻力降低，这有益于电机的燃料消耗。另外，在所关注的电机效率、燃料消耗及二氧化碳排放等方面，机动车电机具有通常高于环境温度的最佳运行温度。当电机冷却后，闭合的进气口会再次有益于燃料消耗。而且，在进气口打开的状态下行驶时，电机的温度能够降低至最佳运行温度以下，从而会增加燃料消耗。而在运行温度高于最佳运行温度的情况下，电机的燃料消耗也会增加。

因此，对进气开口进行可调节的设计是有利的。为此，进气口通常耦合连接有包括驱动单元的调节装置。在驱动单元的辅助下，进气口能够关闭和打开。当进气口关闭且电机的运行温度过高的情况下，可以再次打开进气口以提供足够的冷却。

已知的调节装置，诸如US4926921中所披露的调节装置，例如通常包括复合式驱动单元。这种驱动单元的缺点是，它们比较依赖于维护，并且具有较短的寿命。而且，这种复合式驱动单元通常相对较重、较大，并容易发生故障和/或功率不足。

发明内容

本发明的目的在于提供可克服至少一个上述缺点的调节装置。为此，本发明提供了一种用于在至少第一位置和第二位置之间调节机动车电机室的进气口的调节装置，其中在所述第一位置下所述进气口基本打开，在所述第二位置下所述进气口基本关闭，所述调节装置包括用于在至少所述第一位置和所述第二位置之间调节所述进气口的驱动单元，其中所述驱动单元包括复合传动系统。

通过提供一种包括复合传动系统的驱动单元，使得所述驱动单元可以设计得相对紧凑，因而具有相对低的总高度。结果，所述调节装置也能够相对紧凑，以便将其放置在靠近所述进气口的各种位置处。这可以给予设计师更大的设计自由度和更大的灵活性。

通过提供一种复合传动系统，能够以相对紧凑的方式实现相对较大的传动比，这允许所述调整装置可与较小的电机配合。这也能够使整体尺寸更可取。

已经知道复合传动系统具有不同的设计，例如复合行星齿轮系统、摆线传动系统或者谐波驱动传动系统的形式。

复合传动系统通常包括一个输入齿轮和至少两个输出齿轮。通常，输出齿轮其中之一为阻挡型并且与固定结构连接。非阻挡型输出齿轮是可旋转的。通过交换阻挡型和非阻挡型输出齿轮，可以得到其他的传动比和/或旋转方向。并且，通过这种传动系统，能够以相对简易的方式实现相对高的传动比，和/或以相对简易的方式应用过载保护。复合传动系统可以绕主轴线延伸，从而可以实现紧凑构造。

可以应用复合行星齿轮系统以使其包括如下组合：从动太阳齿轮，一个或多个阶梯式或非阶梯式行星齿轮，以及两个或多个输出外齿轮。这对于本领域技术人员来说是已知的，尤其是“Wolfrom”行星齿轮系统。还可以想到其他的设计，例如，具有阶梯式或非阶梯式行星齿轮和两个输出外齿轮的从动行星齿轮架。这些和其他设计均披露在1969年《Konstruktion》，第21期，第5分卷中的“Raumbedarf und Wirkungsgrad zusammengesetzter

”，作者为P.W.Jensen。

摆线传动系统通常包括：外环齿轮，与所述外环齿轮同心地进行轴承式安装的行星齿轮架，一个或多个行星齿轮，以及与所述外环齿轮同心地进行轴承式安装的太阳齿轮。所述太阳齿轮设有关于每个行星齿轮偏心布置的轴承轴。所述外环齿轮可以与固定结构连接，并且满足第一输出齿轮的功能。所述行星架满足第二输出齿轮的功能，并且为非阻挡型。当然，所述外环齿轮可以是非阻挡型设计而所述行星架为阻挡型设计。所述行星架通常设有在行星齿轮孔中旋转的销。所述外环齿轮具有齿数大于行星齿轮的齿数。由于齿数差值，可以实现相对高的传动比。摆线传动系统可以是相对紧凑的设计。

谐波驱动传动系统通常包括环状外环，与输出轴相连的柔性内环，以及与输入轴相连的波发生器。所述柔性内环设有与所述外环的内齿配合的外齿。所述波发生器在柔性内环中旋转，使得所述柔性内环的有限数目的齿可与所述环形外环相啮合。通过所述波发生器的旋转运动并且由于所述外环具有比所述内环更多的齿，所述内环将相对于所述外环运动。取决于与固定结构相连的那个环，可以实现相对高的传动比。其他的实施例、例如具有两个外环和与所述固定结构旋转锁定的柔性内环的实施例也是可行的。

优选地，所述驱动单元具有侧轴线，其与所述传动系统的所述主轴线相距一定距离且大致平行地延伸。这允许所述调节装置的总高度更趋于紧凑。所述驱动单元优选地设有第一轴和第二轴。所述第一轴和第二轴处于一定的相互距离，并且基本上相互平行。所述传动系统可以大致围绕所述第一轴延伸，且所述传动系统的所述主轴线与所述第一轴重合。所述传动系统可以大致围绕所述第二轴延伸，且所述传动系统的所述主轴线与所述第二轴重合。这赋予设计师更大的设计自由度。根据情况，可以在一种构造或其他构造中做选择。

通过提供具有偏心输出端的输入齿轮，所述传动系统还可以成为更紧凑的设计。因此，这可以满足例如提供仅一个可与驱动轮或输出齿轮行耦合连接的行星齿轮。

优选地，所述复合传动系统中的一个输出齿轮与固定结构可拆卸地连接。例如，当故障安全功能添加到所述驱动单元中时，这是有利的。通过这种可选的故障安全功能，在事故情况下可以引进所述调节装置，以跳转至打开位置、关闭位置或预设中间位置。例如，与所述固定结构可拆卸地连接的所述输出齿轮（例如复合行星齿轮系统中的环形齿轮）可在能量存储元件的作用下进行偏置。通过将所述输出齿轮与例如为所述调节装置的壳体的所述固定结构可拆卸地连接，可以将故障安全装置（如果有的话）以简易的方式与所述驱动单元耦合连接。

所述能量存储元件可设计为弹簧，但也可包括电容元件，或者能够存储电和/或电磁能量的电池或线圈元件。而且，所述能量存储元件可例如包括记忆金属和/或双金属元件和/或烟火元件。多种能量存储元件均是可行的。能量存储元件可布置用于存储例如动能、电能、电磁能、势能、热能、化学能等。

事故可以理解为是指在所述调节装置的驱动单元中的故障，和/或能够迅速导致所述进气口打开或关闭的机动车内或其外部的环境，例如，电机室起火或者周围空气中的沙子或灰尘浓度增加的情况。

优选地，所述调节装置可以设有位置确定器，其用于直接和/或间接地确定所述进气口的调节元件的位置。

进一步，优选的实施例在从属权利要求中阐述。

本发明进一步涉及一种设有上述调节装置的进气口，以及设有这种进气口的机动车。

附图说明

根据附图所示的调节装置的示例性实施例，将对本发明作出更详细的说明。在附图中：

图1示出了根据本发明的调节装置的第一实施例的立体分解图；

图2示出了图1中的示例性实施例的驱动单元的示意图；

图3是根据本发明的调节装置的第二实施例的立体分解图；

图3a是根据本发明的调节装置的第二实施例的示意性俯视图；

图4示出了图3和3a中的示例性实施例的驱动单元的示意图；

图5示出了根据本发明的调节装置的第三实施例的立体分解图；

图6示出了图5中的示例性实施例的驱动单元的示意图。

在附图中，相同或相应部件均以同一附图标记表示。应当注意，附图仅以示例性实施例的方式示出，而不应以任何方式解释为限制。

具体实施方式

图1示出根据本发明的调节装置1的立体分解图。调节装置1布置用于调节机动车的电机室的进气口。进气口可以至少在进气口基本打开的第一位置与进气口基本关闭的第二位置之间进行调节。

调节装置包括用于在至少第一位置和第二位置之间调节进气口的驱动单元2。这里，驱动单元2包括在壳体3中。

根据本发明，驱动单元2包括复合传动系统4，这里即复合行星齿轮系统4，借此，驱动单元2能够相对紧凑，并且能够具有相对高的传动比。

在外壳3中设有电机5，其通过蜗轮6和侧齿轮7来驱动行星齿轮系统4。

优选的，电机5是能够与机动车的电源电路连接的电致动器。电机5也可以是其他实施形式。

侧齿轮7驱动作为行星齿轮系统4的输入齿轮的太阳齿轮8。这里，太阳齿轮8设计为具有偏心输出端8a，使得在本示例性实施例中能够使用仅一个行星齿轮9。在其他实施例中，可以设置若干个行星齿轮9。

行星齿轮9具有与环形齿轮10的内齿10a相啮合的外齿9a。由于太阳齿轮8的偏心输出端8a以及由于行星齿轮9具有比环形齿轮10的内齿10a更少的齿数，使得行星齿轮9在与有限数目的齿相啮合的同时在环形齿轮10中绕转。行星齿轮9的外齿9a还与驱动轮11的内齿11a相啮合。驱动轮11和环形齿轮10进行同心轴承安装。

这里，将复合传动系统4的两个输出齿轮设计为环形齿轮10和驱动轮11。环形齿轮10与固定结构相连接，而驱动轮11则可旋转。在本示例性实施例中，环形齿轮10与壳体3可拆卸地连接，这将在下文中阐明。

驱动轮11构成调节装置1的输出端，通过该驱动轮11使得进气口可调节。环形齿轮10的内齿10a与驱动轮11的内齿11a之间的齿数差较小，优选为1。这使得通过对输出齿轮之一（即环形齿轮10或驱动轮11）的阻挡并基于太阳齿轮8的驱动，会导致其他未阻挡的输出齿轮旋转。

在太阳齿轮8上设有至少一个输出端，且每个输出端与行星齿轮啮合。在本示例性实施例中，太阳齿轮设有一个输出端，即偏心输出端8a。然而，太阳齿轮也可以例如设有分别啮合于行星齿轮的两个输出端。通过设置两个行星齿轮，作用力能够相对可取地分布于整个驱动系统。多种变型均可行。

如图2所示，驱动系统、这里即行星齿轮系统4大致围绕主轴线13延伸。侧齿轮7围绕侧轴线12延伸。主轴线13和侧轴线12处于一定的相对距离，并且基本上相互平行。而且，调节装置1的驱动轴20也围绕主轴线13延伸。这里，驱动轴20是驱动轮11的输出端。

结果，驱动单元2的总高度能够相对较小。侧轴线12可视为驱动单元2中的第一个由电机5来驱动的第一轴。主轴线13可视为驱动单元2中的紧随第一轴由电机5驱动的第二轴。

在图1和2所示的示例性实施例中，环形齿轮10通过弹簧14和杠杆15与固定结构可拆卸地连接，在本示例中是与调节装置1的壳体3可拆卸地连接。在运行中，环形齿轮10克服能量存储元件（这里即弹簧14）的力而被偏压到故障安全位置，这里该安全位置对应于进气口的第一位置。然而，该故障安全位置还可以对应于第二位置，或者是位于第一和第二位置之间的预设中间位置。

这里，偏置的环形齿轮10的位置通过使环形齿轮10外侧面上的凸部10c与杠杆15的凸部15a相配合的方式进行固定。弹簧14在一端与壳体3的凸部（未示出）连接，而在另一端与环形齿轮10的凸部10b连接，并且其大致沿环形齿轮10的外侧面延伸。

由于环形齿轮10与壳体3的可拆卸连接，使得故障安全机构16可以简易的方式与行星齿轮系统4耦合连接。这里，故障安全机构16包括杠杆15、作为致动元件的磁性元件17和作为能量存储元件的弹簧14。能量存储元件也可以是其他实施形式。

由于环形齿轮10与壳体3的可拆卸连接，例如可以根据需要设置或不设置故障安全机构。因此，驱动单元可以是模块化设计。

在操作中，杠杆15通过磁力与例如电磁铁的磁性元件17进行耦合连接。在例如电源故障的事故中，磁性元件17的磁力会减小，使得与杠杆15的耦合连接撤销。其结果是，杠杆15由于来自弹簧14的力的作用而产生枢转运动，从而使凸部15a从环形齿轮10外侧面上的凸部10b中脱开，并且环形齿轮10将在弹簧力的作用下移动至终点位置，这里该终点位置对应于进气口的第一位置。其结果是，进气口将基本打开。本领域技术人员将明了，在与环形齿轮10、弹簧14以及杠杆15的构造类似但呈镜像的示例中，当例如电机室起火的事故时，进气口将基本关闭。

这里，磁性元件17用作启动故障安全模式并与能量存储元件脱开连接的致动元件。致动元件可以不同的方式来实施，例如热电偶、温度传感器、电机管理信号、弹簧、双金属元件、镍钛合金元件、二氧化碳报警器等形式。

这种故障安全机构16可重复使用。当再次把调节装置1投入使用时，环形齿轮10将在电机5的驱动作用下张紧，克服弹簧14的趋于终点位置的力，直到凸部10b与杠杆15的凸部15a耦合连接。

图3、3a和4示出了根据本发明的调节装置1的第二实施例。在该第二实施例中，行星齿轮系统4基本上围绕主轴线定位。电机5通过蜗轮6驱动太阳齿轮8。太阳齿轮8作为传动系统的输入齿轮具有偏心输出端8a，其中行星齿轮9围绕该偏心输出端8a运动。行星齿轮9在作为输出齿轮的环形齿轮10中运动。外齿9a具有少于内齿10a的齿数，使得在每种情况下行星齿轮9均仅有有限数目的齿与环形齿轮10啮合。环绕行星齿轮9啮合有中间齿轮18，其作为输出齿轮。中间齿轮18具有与行星齿轮9的外齿9a相啮合的内齿18a。中间齿轮18还具有与驱动轮11的外齿11b相啮合的外齿18b。作为输出齿轮，环形齿轮10为阻挡型的并且与作为固定结构的壳体3固定连接。作为输出齿轮的中间齿轮18为非阻挡型的并且可旋转。

如图4所示，行星齿轮系统4基本上围绕主轴线13布置。这里，主轴线13形成驱动器单元的第一轴。驱动轮11围绕侧轴线12延伸，该侧轴线12可作为驱动器单元2的第二轴。其结果是，可以实现相对平整且紧凑的驱动单元。驱动轮11包括作为调节装置1的输出端且用于调节进气口的驱动轴20。

这里，图4、图3及图3a中的实施例不设有故障安全机构，但如果需要的话可以增加该机构。在本示例性实施例中，环形齿轮10与作为固定结构的壳体3固定连接。这里，环形齿轮10外侧面上的凸部10d固定地锁定在壳体3的凹部21中。可能的话，环形齿轮10与壳体3也可以是一体的。

图5和6示出了根据本发明的调节装置1的第三示例性实施例。电机5通过蜗轮6驱动侧齿轮7。侧齿轮7与太阳齿轮8的外齿8b耦合连接。太阳齿轮8设有偏心输出端8a，其中行星齿轮9围绕该偏心输出端8a运动。

行星齿轮9在环形齿轮10中运动。由于外齿9a包含比环形齿轮10的内齿10a更少的齿数，因此外齿9a与内齿10a部分地啮合。行星齿轮9又与驱动轮11耦合连接。这里，行星齿轮9是阶梯式行星齿轮，其具有与与环形齿轮10的内齿10a配合的第一外齿9a和与传动轮11的内齿11a配合的第二外齿9b。

作为传动系统4的输出齿轮，环形齿轮10属于阻挡型设计；这里，环形齿轮10与壳体3可拆卸地连接。作为传动系统4的输出齿轮，驱动轮11不属于阻挡型设计但属于可旋转式设计。驱动轮11包括用于调节进气口的调节装置1的驱动轴20。

图6中可以看出，行星齿轮系统4基本上围绕主轴线13布置，在本示例性实施例中该主轴线13与驱动单元2的第二轴重合。侧齿轮7围绕侧轴线12布置，该侧轴线12与驱动单元2的第一轴重合。

在图5中进一步示出了故障安全机构，其包括杠杆15、设计为磁性元件的致动元件17和设计为弹簧的能量存储元件14。一旦发生事故，磁性元件17将通过杠杆15启动能量存储元件14。例如，一旦发生事故，磁性元件17与对应元件19之间的磁耦合会断开，从而使杠杆15枢转并且环形齿轮10脱开。然后，环形齿轮10在弹簧力14的作用下从偏置位置移动到故障安全位置。环形齿轮10的故障安全位置基本上对应于进气口的第二位置（进气口基本关闭），但也可能对应于进气口的第一位置（进气口打开），或者对应于预设的中间位置（进气口部分打开）。类似于图1中所示的故障安全机构，图5中所示的故障安全机构可重复使用。在事故之后，环形齿轮10受到电机5投入运行的影响而再次朝向初始位置或任何中间位置偏置。关于这一点，例如可以使用霍尔传感器，由此，例如可以对旋转的次数进行计数。同样，在本示例性实施例中，如果需要可以省略该故障安全机构。

优选地，如图6所示，环形齿轮10轴承式安装在靠近驱动轮11的驱动轴20的内侧面10c上。太阳齿轮8也轴承式安装在驱动轴20附近，从而在驱动轴20附近获得可取的力比。在图2所示的示例性实施例中，环形齿轮10轴承式安装在外侧面10d上。

调节装置1还可以设有用于直接或间接确定进气口调节元件的位置的位置确定器。进气口调节元件例如可以是可枢转条带。这种调节元件的位置能够被间接地确定，例如通过计数（例如计算电机或齿轮的旋转次数）的方式来间接地确定。例如，传动系统的元件可设有电位器、霍尔传感器、驻极体传感器或光学传感器。传感器的多种变型均可行。

位置确定器也可以例如通过测量调节元件的角度或者通过对调节步骤进行计数的方式直接确定调节元件的位置。同样，关于这一点，多种变型均可行。优选的，位置确定器可设有记忆功能以记忆和/或再现不同的位置。例如，可以当由于事故导致故障安全机构进入运行状态之后采用记忆功能，以返回到预设位置和/或最后占据的位置。

本发明并不限定于本文所示的示例性实施例。上面在行星齿轮系统作为复合传动系统的基础上，对调节装置进行描述，但该传动系统也可以设计为摆线传动系统或谐波驱动传动系统。多种变型均可行，并且将对本领域技术人员显而易见。这些变型理解为落入本发明所附权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种用于在至少第一位置和第二位置之间调节机动车中电机室的进气口的调节装置，其中在所述第一位置下所述进气口基本打开，在所述第二位置下所述进气口基本关闭，所述调节装置包括在至少所述第一位置和所述第二位置之间进行调节的驱动单元，其中所述驱动单元包括复合传动系统。

2.根据权利要求1所述的调节装置，其中，所述复合传动系统包括基本围绕主轴线延伸的输入齿轮和至少两个输出齿轮。

3.根据权利要求1或2所述的调节装置，其中，所述驱动单元还包括与所述主轴线相距一定距离且大致平行延伸的侧轴线。

4.根据权利要求2或3所述的调节装置，其中，至少一个所述输出齿轮与固定结构连接。

5.根据权利要求4所述的调节装置，其中，至少一个所述输出齿轮与所述固定系可拆卸地连接。

6.根据权利要求5所述的调节装置，其中，与所述固定结构可拆卸连接的所述输出齿轮处于能量存储元件的偏置作用下。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的调节装置，其中，所述驱动单元设有第一轴以及与所述第一轴相距一定距离且大致平行于第一轴的第二轴，其中所述传动系统大致沿所述第一轴延伸，或者大致沿所述第二轴延伸。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的调节装置，其中，输入齿轮具有偏心输出端。

9.根据上述任一项权利要求所述的调节装置，其中，所述复合传动系统由谐波传动系统形成。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的调节装置，其中，所述复合传动系统由摆线传动系统形成。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的调节装置，其中，所述复合传动系统由行星齿轮系统形成。

12.根据权利要求11所述的调节装置，其中，环形齿轮形成与所述固定结构进行可拆卸或不可拆卸连接的输出齿轮。

13.根据权利要求11或12所述的调节装置，其中，位于侧轴线上的侧齿轮驱动位于所述主轴线上的太阳齿轮。

14.根据上述任一项权利要求所述的调节装置，其中，所述调节装置还包括位置确定器。

15.一种设有根据权利要求1-14中任一项所述的调节装置的进气口。

16.一种机动车，包括设有根据权利要求1-14中任一项所述的调节装置的进气口。

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