CN108895134B - 一种减速驱动装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减速驱动装置，包括驱动电机和传动变速箱，所述传动变速箱包括中间轴和输出丝杠，驱动电机的输出轴上固定套接有主动齿轮，主动齿轮与中间轴上套接的第一从动齿轮与输出丝杠上连接的第二从动齿轮相啮合，所述输出丝杠与第二从动齿轮同轴螺纹配合，所述输出丝杠上同轴螺纹配合有定位齿轮，所述定位齿轮配合连接有能使传感器转动行程为一周以内的定位变速箱。本发明提供一种用在高铁电动座椅上，可实现座椅高度位置采集、控制和调节精确性、可靠性高的的减速驱动装置。

Description

一种减速驱动装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种减速驱动装置及其操作方法，特别是设计一种应用在电动座椅上的减速驱动装置，该装置能对电动座椅尤其是车辆座椅进行各种姿态调节，并对姿态调节位置进行高精确性地定位和、记录，配合座椅控制系统依据定位记录实现座椅各种姿态组合控制。

背景技术

座椅作为机车的重要组成部分，其舒适度和实用性对于旅途中长时间乘坐机车用户尤为重要。在实际应用中，机车座椅为了能满足不同身高和体形的驾乘者在车身中人体定位和舒适性的要求，通常需要对座椅的高度和座椅靠背的角度进行调节，这就需要调整装置对座椅的上下行程和角度调节行程进行调整，普通非电动座椅主要依赖手动调整和人力驱动，但电动座椅则需要相应的电机驱动装置特别是需要一种电动减速驱动装置，不仅如此，该装置必须配备高精度位置记录传感器以确保驱动结果得到准确有效的位置信息确认，以利于电动控制的位置准确性及安全可靠性。

目前，现有技术采用减速装置驱动座椅进行上下以及角度调节，但是现有的减速装置存在以下缺点：1、位置侦测点位于过渡齿轮轴上而非直接位于座椅调节输出丝杠上，现有技术将座椅调节输出丝杠的行程依据电机输出齿轮组减速后传递给过渡齿轮，再以在过渡齿轮轴上驱动的传感器机构进行行程记录，现有这种传感器机构的末端传感器为接触式机构，有最大和最小位置极限限位结构，特别在手动调节和电动调节切换中座椅调整易出现行程超程，现有技术在行程超程情况下只能通过打滑机构实现传感器保护，一旦打滑机构打滑，对应行程记录就会失真，座椅姿态位置就发生变化，座椅电动控制位置失真，导致位置准确性偏差，恢复调整程序复杂难度大。现有技术的原理导致位置准确性差，不能精确地将座椅上下调节输出丝杠的行程反应给传感器；2、座椅调节的标准行程反应对应在传感器上需要转动数圈，因为温度变化、磨耗及滑动器和可变电阻器之间若存在污垢会造成电阻变化，影响位置精度，在振动环境下，阻值会发生较大变化，准确记录位置易失真和串位；3、记录行程的点位传感器为接触式的传感器，电刷移动时和电阻保持接触磨损快，寿命短，易损坏；4、机械减速箱结构复杂，驱动电机或者传动部件损坏需将减速箱整体拆开才能拆卸驱动电机和传动部进行维修，操作复杂，维修成本大；5、不易模块化组装和维修换件，生产和维修成本高。因此，为解决上述现有技术的减速驱动装置的缺点，需要设计一种新型的减速驱动装置。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用在高铁电动座椅上，通过多套组合控制可实现座椅姿态位置采集、控制，以及姿态调节精确性、可靠性高的减速驱动装置。

本发明提供一种减速驱动装置，包括驱动电机和传动变速箱，所述传动变速箱包括中间轴和输出丝杠，驱动电机的输出轴上固定套接有主动齿轮，主动齿轮与中间轴上套接的第一从动齿轮与输出丝杠上连接的第二从动齿轮相啮合，所述输出丝杠与第二从动齿轮同轴螺纹配合，所述输出丝杠上同轴螺纹配合有定位齿轮，所述定位齿轮与定位变速箱啮合，定位变速箱带动末端的传感器转动，当输出丝杠运动一个行程，所述传感器转动小于一周。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱为多级齿轮减速变速箱，多级减速变速箱设置有两个相互平行的齿轮主轴和副轴，以及相对所述定位变速箱可旋转地支撑在齿轮主轴和副轴上的双联齿轮，所述双联齿轮包括大端齿轮和小端齿轮，若干个双联齿轮同轴设置在主轴和副轴上，所述主轴与副轴上的双联齿轮的大端齿轮与小端齿轮相互啮合，并且主轴和副轴的双联齿轮交错啮合，设置在主轴的第一级的大端齿轮与所述第二从动齿轮啮合，最后一级的小端齿轮上固定套接有传感器。

作为本发明的进一步改进，传感器为磁性传感器，定位变速箱箱体上与磁性传感器相对应的位置固定连接有电位传感器。

作为本发明的进一步改进，电位传感器为霍尔感应传感器。

作为本发明的进一步改进，霍尔感应传感器与磁性传感器相互不接触。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱与驱动电机通过法兰可拆卸连接，第一级大端齿轮能够相对于定位变速箱轴向移动以使第一级的大齿轮能够与第二从动齿轮选择性地脱离啮合。

作为本发明的进一步改进，驱动电机与所述传动变速箱通过法兰可拆卸连接。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱的减速比为:20:1～50:1:。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱为行星减速变速箱。

本发明还提供一种减速驱动装置及其操作方法的操作方法，包括以下步骤：

a、控制输出丝杠向下运动：

S1：操作控制器控制驱动电机顺时针转动；

S2：第一从动齿轮传输动力带动第二从动齿轮逆时针转动；

S3：输出丝杠向下旋转移动，带动定位齿轮顺时针转动；

S4：经过定位变速箱的减速齿轮组，磁性感应器逆时针旋转，产生磁场电流信号；

S5：霍尔感应传感器接收电流信号，并发射信号给控制器，控制器接收信号；

b、控制输出丝杠向上运动：

S1：操作控制器控制驱动电机逆时针转动；

S2：第一从动齿轮传输动力带动第二从动齿轮顺时针转动；

S3：输出丝杠向上旋转移动，带动定位齿轮逆时针转动；

S4：经过定位变速箱的减速齿轮组，磁性感应器顺时针旋转，产生磁场电流信号；

S5：霍尔感应传感器接收电流信号，并发射信号给控制器，控制器接收信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的减速驱动装置的位置侦测点位于座椅调节输出丝杠的多级减速齿轮末端，非接触式磁性传感器能通过电流变化来直接采集输出丝杠调节的行程，提高了采集和反映输出丝杠调节行程的真实性、准确性和可靠性。

2、本发明的减速驱动装置的位置侦测通过齿轮的转动经过一系列减速机构，使磁性传感器在标准行程内转动控制在仅仅一周以内，通过转动所产生的电流变化来采集位置点，相比行业常用的传感器转动数周采集位置点的方式，本发明减少了传感器转动数周的积累误差，确保了磁性传感器旋转一周以内每个位置唯一性，进一步提高了传感器采集、记录、反应输出丝杠行程变化的精确性和可靠性，提高了座椅上下、靠背角度调节的精度。

3、本发明通过磁性传感器和霍尔感应传感器来感应和采集输出丝杠的行程变化，将输出丝杠的行程变化转变为磁性传感器旋转角度的变化，并且能将输出丝杠的行程转变为磁性传感器一周内的角度行程，磁性传感器在一周内的角度行程能产生单一的精确的磁场电流变化，霍尔感应传感器是一种精确性要求高，感应速度极快的传感器，霍尔感应传感器接收并迅速反应这种单一、精确的电流信号并进行准确性地反馈给控制器，而传统需要旋转数圈的感应器产生的磁场相互抵消、产生多种电流信号相互交叉干扰，易造成霍尔感应传感器迅速接收反馈信号不准确，严重影响对输出丝杠位置采集和调节的可靠性，达不到市场对于座椅调节的精确性、可靠性需求。

4、本发明的驱动电机部分通过法兰螺栓的可拆卸连接方式与传动变速箱分开，维修方便，驱动电机或者传动部件损坏，直接拆卸驱动电机部分或者机械部分进行维修、更换，实现了生产安装和维修的模滑块化，提高了装置通用性，减少维修中再组装的错误率，降低维修成本，提高生产效率。

5、本发明的定位变速箱与传动变速箱也通过法兰螺栓的可拆卸连接方式连接，方便各个部分损坏的维修。

6、本发明减速驱动装置的电位传感器采用非接触式的霍尔感应传感器，感应性能稳定，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明的减速驱动装置无外壳的结构示意图；

图2是定位变速箱的结构示意图；

图3是本发明的减速驱动装置有外壳的结构示意图。

图中：驱动电机1，传动变速箱2，中间轴3，输出丝杠4，输出轴5，主动齿轮6，第一从动齿轮7，第二从动齿轮8，定位齿轮9，传感器10，定位变速箱11，主轴12，副轴13，电位传感器14，控制器15。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

当部件被称为“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在居中的部件，“设置”表示一种存在的方式，可以是连接、安装、固定连接、活性连接等连接方式。当一个部件被认为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1、图2和图3，本发明提供一种减速驱动装置，包括驱动电机1和传动变速箱2，所述传动变速箱2包括中间轴3和输出丝杠4，驱动电机1的输出轴5上固定套接有主动齿轮6，主动齿轮6与中间轴3上套接的第一从动齿轮7与输出丝杠4上连接的第二从动齿轮8相啮合，所述输出丝杠4与第二从动齿轮8同轴螺纹配合，所述输出丝杠4上同轴螺纹配合有定位齿轮9，定位齿轮9与定位变速箱11啮合，定位变速箱11带动末端的传感器10转动，当输出丝杠4运动一个行程，具体是输出丝杠4从最下端上升至满行程的最上端为一个行程(上行一个行程)，传感器10正向或反向旋转小于360°；或者是输出丝杠4从最上端下降至满行程的最下端也为一个行程(下行一个行程)，传感器10反向或者正向旋转小于360°。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱11为多级齿轮减速变速箱，多级减速变速箱设置有两个相互平行的齿轮主轴12和副轴13，以及相对所述定位变速箱11可旋转地支撑在齿轮主轴12和副轴13上的双联齿轮，所述双联齿轮包括大端齿轮和小端齿轮，若干个双联齿轮同轴设置在主轴12和副轴13上，所述主轴12与副轴13上的双联齿轮的大端齿轮与小端齿轮相互啮合，并且主轴12和副轴13的双联齿轮交错啮合，设置在主轴12的第一级的大端齿轮与所述第二从动齿轮8啮合，最后一级的小端齿轮上固定套接有传感器10。本发明的减速驱动装置的位置侦测点位于座椅调节输出丝杠4的多级减速齿轮末端，非接触式磁性传感器能通过电流变化来直接采集输出丝杠4调节的行程，提高了采集和反映输出丝杠4调节行程的真实性、准确性和可靠性。

作为本发明的进一步改进，传感器10为磁性传感器，定位变速箱11箱体上与磁性传感器相对应的位置固定连接有电位传感器14。本发明的减速驱动装置的位置侦测通过齿轮的转动经过一系列减速机构，使磁性传感器在标准行程内转动控制在仅仅一周以内，通过转动所产生的电流变化来采集位置点，相比行业常用的传感器转动数周采集位置点的方式，本发明减少了传感器转动数周的积累误差，确保了磁性传感器旋转一周以内每个位置唯一性，进一步提高了传感器采集、记录、反应输出丝杠4行程变化的精确性和可靠性，提高了座椅上下、靠背角度调节的精度。

作为本发明的进一步改进，电位传感器14为霍尔感应传感器。本发明通过磁性传感器和霍尔感应传感器来感应和采集输出丝杠4的行程变化，将输出丝杠4的行程变化转变为磁性传感器旋转角度的变化，并且能将输出丝杠4的行程转变为磁性传感器一周内的角度行程，磁性传感器在一周内的角度行程能产生单一的精确的磁场电流变化，霍尔感应传感器是一种精确性要求高，感应速度极快的传感器，霍尔感应传感器接收并迅速反应这种单一、精确的电流信号并进行准确性地反馈给控制器，而传统需要旋转数圈的感应器产生的磁场相互抵消、产生多种电流信号相互交叉干扰，易造成霍尔感应传感器迅速接收反馈信号不准确，严重影响对输出丝杠位置采集和调节的可靠性，达不到市场对于座椅调节的精确性、可靠性需求。

作为本发明的进一步改进，霍尔感应传感器与磁性传感器相互不接触。本发明减速驱动装置的电位传感器14采用非接触式霍尔感应传感器10，感应性能稳定，使用寿命长。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱11与驱动电机1通过法兰可拆卸连接，第一级大端齿轮能够相对于定位变速箱11轴向移动以使第一级的大齿轮能够与第二从动齿轮8选择性地脱离啮合。发明的定位变速箱11与传动变速箱2也通过法兰螺栓的可拆卸连接方式连接，方便各个部分损坏的维修。

作为本发明的进一步改进，驱动电机1与所述传动变速箱2通过法兰可拆卸连接。本发明的驱动电机1部分通过法兰螺栓的可拆卸连接方式与传动变速箱2分开，维修方便，驱动电机1或者传动部件损坏，直接拆卸驱动电机1部分或者机械部分进行维修、更换，提高了装置通用性，降低维修成本，提高生产效率。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱11的减速比为20:1～50:1。

作为本发明的进一步改进，定位变速箱11为行星减速变速箱。

本发明提供一种减速驱动装置及其操作方法的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、控制输出丝杠4向下运动：

S1：操作控制器15控制驱动电机1顺时针转动；

S2：第一从动齿轮7传输动力带动第二从动齿轮8逆时针转动；

S3：输出丝杠4向下旋转移动，带动定位齿轮9顺时针转动；

S4：经过定位变速箱11的减速齿轮组，磁性感应器逆时针旋转，产生磁场电流信号；

S5：霍尔感应传感器接收电流信号，并发射信号给控制器15，控制器15接收信号；

b、控制输出丝杠4向上运动：

S1：操作控制器15控制驱动电机1逆时针转动；

S2：第一从动齿轮7传输动力带动第二从动齿轮8顺时针转动；

S3：输出丝杠4向上旋转移动，带动定位齿轮9逆时针转动；

S4：经过定位变速箱11的减速齿轮组，磁性感应器顺时针旋转，产生磁场电流信号；

S5：霍尔感应传感器接收电流信号，并发射信号给控制器15，控制器15接收信号。

以上对本发明所提供的一种减速驱动装置及其操作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种减速驱动装置，其特征在于：包括驱动电机(1)和传动变速箱(2)，所述传动变速箱(2)包括中间轴(3)和输出丝杠(4)，驱动电机(1)的输出轴(5)上固定套接有主动齿轮(6)，主动齿轮(6)与中间轴(3)上套接的第一从动齿轮(7)与输出丝杠(4)上连接的第二从动齿轮(8)相啮合，所述输出丝杠(4)与第二从动齿轮(8)同轴螺纹配合，所述输出丝杠(4)上同轴螺纹配合有定位齿轮(9)，所述定位齿轮(9)与定位变速箱(11)啮合，定位变速箱(11)带动末端的传感器(10)转动，当输出丝杠(4)运动一个行程，所述传感器(10)转动小于一周，所述定位变速箱(11)为多级齿轮减速变速箱，多级减速变速箱设置有两个相互平行的齿轮主轴(12)和副轴(13)，以及相对所述定位变速箱(11)可旋转地支撑在齿轮主轴(12)和副轴(13)上的双联齿轮，所述双联齿轮包括大端齿轮和小端齿轮，若干个双联齿轮同轴设置在主轴(12)和副轴(13)上，所述主轴(12)与副轴(13)上的双联齿轮的大端齿轮与小端齿轮相互啮合，并且主轴(12)和副轴(13)的双联齿轮交错啮合，设置在主轴(12)的第一级的大端齿轮与所述第二从动齿轮(8)啮合，最后一级的小端齿轮上固定套接有传感器(10)；所述传感器(10)为磁性传感器，定位变速箱(11)箱体上与磁性传感器相对应的位置固定连接有电位传感器(14)；所述定位变速箱(11)与驱动电机(1)通过法兰可拆卸连接，第一级大端齿轮能够相对于定位变速箱(11)轴向移动以使第一级的大齿轮能够与第二从动齿轮(8)选择性地脱离啮合。

2.根据权利要求1所述的一种减速驱动装置，其特征在于：所述电位传感器(14)为霍尔感应传感器。

3.根据权利要求2所述的一种减速驱动装置，其特征在于：所述霍尔感应传感器与磁性传感器相互不接触。

4.根据权利要求1所述的一种减速驱动装置，其特征在于：所述驱动电机(1)与所述传动变速箱(2)通过法兰可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的一种减速驱动装置，其特征在于：所述定位变速箱(11)的减速比为20:1～50:1。

6.根据权利要求1所述的一种减速驱动装置，其特征在于：所述定位变速箱(11)为行星减速变速箱。

7.一种减速驱动装置的操作方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的一种减速驱动装置的操作方法，包括以下步骤：

a、控制输出丝杠(4)向下运动：

S1：操作控制器(15)控制驱动电机(1)顺时针转动；

S2：第一从动齿轮(7)传输动力带动第二从动齿轮(8)逆时针转动；

S3：输出丝杠(4)向下旋转移动，带动定位齿轮(9)顺时针转动；

S4：经过定位变速箱(11)的减速齿轮组，磁性感应器逆时针旋转，产生磁场电流信号；

S5：霍尔感应传感器接收电流信号，并发射信号给控制器(15)，控制器(15)接收信号；

b、控制输出丝杠(4)向上运动：

S1：操作控制器(15)控制驱动电机(1)逆时针转动；

S2：第一从动齿轮(7)传输动力带动第二从动齿轮(8)顺时针转动；

S3：输出丝杠(4)向上旋转移动，带动定位齿轮(9)逆时针转动；

S4：经过定位变速箱(11)的减速齿轮组，磁性感应器顺时针旋转，产生磁场电流信号；

S5：霍尔感应传感器接收电流信号，并发射信号给控制器(15)，控制器(15)接收信号。