CN110088502B - 紧凑型齿轮马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮马达，该齿轮马达包括外壳(1)，该外壳(1)围封电动马达(20)，该电动马达驱动具有至少一个中间齿轮(200、300、400、500)和输出轮(600)的减速齿轮系，包括输出轮(600)，该输出轮由具有齿冠(601)的单件制成，各自由外壳(1)保持的筒形轴向延伸部在其两侧延伸，所述延伸部中的每一个延伸部在其相应的端部处具有带有外部驱动元件的联接装置。输出轮(600)与构成中间齿轮中的一个中间齿轮的齿形轮(300)同轴，所述齿形轮(300)能够相对于轴向延伸部中的一个轴向延伸部自由旋转。

Description

紧凑型齿轮马达
技术领域
本发明的领域是机动车辆内部的流体循环(例如：空调挡板、水恒温阀……)，并且还涉及来自外部的空气的受控循环(例如气幕挡板)。更具体地，涉及由围封马达和减速齿轮系的外壳制成的紧凑型齿轮马达。
在进气挡板的情况下，目前的许多车辆具有位于发动机舱处的格栅中的一个或更多个外部进气挡板。这些挡板可以在关闭位置与打开位置之间移动，例如以改善车辆的空气动力学性能或者以优化发动机舱的热控制，该关闭位置用于隔离发动机舱，该打开位置用于允许发动机舱中的空气由来自外面的空气更新。
这些挡板通过致动器控制或者借助于连杆系统或借助于小齿轮驱动器控制，挡板的打开程度由计算机控制。
对于以高速运行的车辆(例如高速公路行驶状态)，挡板上的压力可以达到需要强力致动器的高值，但是保持较小的尺寸以允许谨慎地结合至车辆格栅中。
背景技术
现有技术是专利申请WO2013191330，其描述了用于配装格栅挡板控制装置的动力单元的已知示例。
从美国专利US9168828中也已知用于车辆挡板栅格的另一种致动器。
欧洲专利申请EP2640590描述了用于调节机动车辆的发动机舱的进气口的调节装置的另一个示例。
现有技术解决方案的缺点
当齿轮马达必须在最小空间要求下提供大约500至700的高传动比的高功率时，现有技术的解决方案很难适用。有时，变速箱机构上的应力导致过早磨损甚至导致某些部件失效。
此外，在缺乏电源供应的情况下进气口挡板必须具有静止阻力转矩，以抵抗受迫的挡板运动。现有技术的一些解决方案不能满足这种限制，或者是因为迫使挡板移动的可逆传动，或者是因为齿轮马达的输出构件不抵抗在挡板的受迫运动期间施加的转矩。
现有技术的另一个缺点涉及来自转子轴或齿轮马达的一些部件的振动的机械噪声。
最后，由于输出轴定位在致动器的端部处，现有技术的致动器具有不太适合结合至格栅中的形状因子。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题。更具体地，本发明涉及一种齿轮马达，其由外壳组成，该外壳围封驱动减速齿轮系的马达，该减速齿轮系具有平行轴和具有至少一个中间齿轮和输出轮的减速齿轮箱，其特征在于：
-所述输出轮由具有齿冠的单件构成，各自由外壳引导的筒形轴向延伸部在其两侧延伸，所述延伸部中的每一个延伸部在其相应的端部处具有带有外部驱动元件的联接装置，
-并且其中，所述输出轮与构成所述中间齿轮中的一个中间齿轮的齿形轮同轴，所述齿形轮能够相对于所述轴向延伸部中的一个轴向延伸部自由旋转。
在优选而非限制性实施方式中，所述输出轮具有轴向贯通腔。
为了允许控制与外部构件的联接，所述联接装置中的至少一个联接装置可以由凹入式插座驱动器或两个同轴的凹入式插座驱动器形成。
有利地，在一方面的马达和在另一方面的所述中间齿轮中的至少一个中间齿轮定位在穿过输出级的轴的横截面的两侧。
优选地，外壳具有两个轴承，用于引导输出级的所述轴向延伸部。
可能地，所述马达可以具有设置有蜗杆的输出轴。即使没有示出，其也确实是使用正齿轮马达的替代方案，即使优选地，所述马达的转子轴平行于所述输出轴并且配备有驱动所述中间齿轮中的第一中间齿轮的齿形轮。
在替代性实施方式中，根据本发明的齿轮马达还可以具有配备有干摩擦垫的所述马达的转子，以允许振动的最小化和齿轮马达的不可逆性。为此目的，齿轮马达可以具有转子，该转子包括齿形轮和引导转子绕轴旋转的凸缘以及弹簧和反向轴承，使得弹簧将反向轴承压在旋转轴上以施加摩擦力。
优选地，所述马达的定子由具有N个径向延伸齿的叠片构成，N介于6与12之间，所述齿中的至少齿两个被缠绕。
仍优选地，所述第一中间齿轮驱动与输出级同轴的第二中间齿轮。
有利地，缠绕齿中的至少一个缠绕齿延伸到由在一方面的输出冠和在另一方面的所述中间齿轮中的一个中间齿轮的冠界定的空间中。
在未示出的替代性实施方式中，可以考虑轴向马达，缠绕齿中的至少一个缠绕齿沿平行于输出轴的方向容纳于在一方面的输出冠的表面与在另一方面的冠的上表面之间。
仍然为了紧凑性，有利地，与输出轮同轴的所述齿轮驱动附加的中间齿轮，该附加中间齿轮由具有两个具有不同横截面的同轴齿冠的部分构成。
为了在不使定子变形的情况下驱动印刷电路，本发明的目的还在于通过具有肩部的线圈本体的作用以允许不敏感性，肩部支承与承载所述线圈的杆相邻的齿的边缘，所述线圈本体具有能够通过力配装沿垂直于所述肩部的支承平面的方向与印刷电路互相连接的连接器。
本发明的目的还在于允许定子通过压缩弹簧电气接地，该压缩弹簧由平行于马达20的旋转轴延伸的位于外壳底部的销引导，所述弹簧的长度大于定子的厚度，所述压缩弹簧在被叠放在定子上的印刷电路压缩时与所述定子叠片的边缘的非绝缘表面以及所述印刷电路的非绝缘表面机械接触且电气接触。
作为可以通过本发明解决的特定示例，应该提及机动车辆的发动机舱的进气口滤网或甚至热调节阀的调节，这些应用不是限制性的。
附图说明
当阅读本发明的以下描述时将最佳地理解本发明，该描述涉及非限制性的示例性实施方式，同时参照附图，其中：
-图1a、图1b和图1c分别是优选实施方式中的致动器的俯视图、仰视图和前视立体图，
-图2示出了图1a至图1c中的马达的开放式俯视图(没有罩或罩衬垫)，
-图3示出了图1a至图1c中的马达的穿过输出轮的轴和转子轴的横截面图，以图示位于两端部处的输出开口、同轴齿轮和转子垫概念，
-图4示出了平行轴齿轮系的视图以图示轮序列，
-图5示出了定子和平行轴齿轮系的视图以图示沿着竖向轴的两个齿轮之间的定子线圈，
-图6示出了定子的视图，以图示线圈体在金属叠片上的支承件，该支承件用于避免在印刷电路被驱出时弯曲，
-图7示出了马达的横截面图，以图示定子接地和转子垫的概念。
具体实施方式
根据本发明的致动器包括外壳1，该外壳1在其两个主面上具有开口以使联接装置通过。
图1a示出了外壳1的上主面的视图。在所述的示例中，联接装置是单个筒形输出部分3，其中中心通道4在两个端部处敞开。
待控制构件(例如挡板)和电动致动器之间的机械接口通常由挡板侧上的凸轴提供，该凸轴插入至致动器侧上的凹形输出轮中。机械接口必须能够传递由致动器产生的转矩。
对于在格栅上挡板可见的一些应用，致动器必须在致动器的每个侧部上都有一个输出接口，以与不同的挡板系统兼容：
o第一挡板系统需要约6Nm的转矩，并且只使用一个输出接口，
o第二挡板系统需要约4Nm的转矩，并使用致动器的两个侧部上的两个输出接口。
根据本发明的致动器的电动马达和齿轮系的尺寸使得可以处理大约6Nm的转矩。由于凹入式插座穿过整个致动器，因此输出接口是在中空轴致动器的每个侧部上敞开的输出构件。
在该非穷尽性示例中，至少中间通道4的末端部分具有锯齿状区域5。对应于第一插座，该区域5可以具有例如多边形或椭圆形内部截面的其他已知构造以允许传递旋转转矩。特别地，该截面可以具有由2个正方形形成的8点星形状。
在该示例中，该区域5由对应于第二插座的第二同轴锯齿状区域6围封。
插座5包括凹槽，以尽可能有效地传递大约4Nm的力。第二插座6设置在第一插座周围。由于第二插座6更大的直径和更多的齿数，其能够传递6Nm的典型转矩。为了确保致动器的紧密性，肩部结合在输出轮的每个侧部上。其允许插入两个不同直径的密封件11、12。最后，存在两个轴承23、24以分别在外壳和罩中提供引导。
与罩相对的面还具有用于联接另一个驱动构件的插座。
这使得可以在不用必需更换致动器的情况下联接不同的轴或者驱动两个输出轴，例如用于外壳1的任一侧部上的挡板。
外壳具有围封电气连接系统的连接器7以及紧固凸起部8至10。
如图2和图6中所示，外壳1具有电动马达20，该电动马达20电气连接并且机械连接至印刷电路21。
电动马达20具有专利EP2171831中描述的结构。实际上，该发动机的特定形状因子使得本发明的元件可以更好地结合。
电动马达20包括：定子40，该定子40由切割板组件形成，其具有6个宽齿50和6个窄齿60；以及转子100，在图5中可见，沿交变方向具有N对(优选放射状或花带状)磁极。
线圈70围绕宽齿50中的三个宽齿50放置，以获得马达每安培-转的最大转矩。
转子100通常具有18mm的直径和NdFeB型永磁体(典型的剩磁为0.75T)。
如图4和图5中所示，一系列平行轴齿轮将马达20的转子100的运动传递至输出轮600。
该平行轴齿轮系由分布在输出轮600两侧的5个级组成，输出轮600由在所述示例中模制的塑料材料制成的单件构成。输出轮600由具有传动齿冠601的中空筒形贯穿构件形成。齿轮中的中间轮300中的一个与输出轮600同心。减速齿轮包括一系列轮100、200、300、400、500、600。传动比通常为550：1。
输出轮600纵向地定位在马达20与中间轮400和中间轮500之间。有利地，定子线圈70a沿着竖向轴位于两个齿轮200、600之间。图4示意性示出了这两个齿轮600和200之间可用的空间，马达没有在这里示出。
外壳1包括轴承23，该轴承23的内径用于引导输出轮600，并且该轴承23的外径用于引导同心的可移动轮300。这使得可以更精确地管理游隙并且控制轴承磨损。
第一减速级包括安装在转子轴100上的齿形小齿轮101，该齿形小齿轮101驱动安装在穿过定子的轴203上的齿形轮201。齿形轮201联接至小齿轮202，该联接可以通过模制形成单个塑料部分而制成。
第二减速级包括小齿轮202，该小齿轮202驱动齿形轮301，该齿形轮301与中空轴输出构件600同轴。该齿形轮301联接至小齿轮302以形成单件300。
第三减速级包括小齿轮302，该小齿轮302驱动齿形轮401，齿形轮401联接至小齿轮402以一起形成部分400。
第四减速级包括小齿轮402，该小齿轮402驱动大轮501，大轮501联接至小轮502以一起形成部分500。
第五减速级包括小齿轮502，该小齿轮502最终驱动齿冠601，该齿冠601与中空轴输出构件600一体并与部分300同心。
马达安装
线圈70具有平行于转子轴100延伸的插入式连接销80(“压配”连接器)。
在组装期间，印刷电路21压靠在垂直于马达的横向表面延伸的销上，销被配装到印刷电路21中的金属化横向孔中。
这些销80可以是实心销(其在插入期间不会扭曲)或可调节销(其在插入期间压缩或机械地“调节”)。
为了在压入印刷电路21时减小定子变形，线圈本体71在线圈70横向的两个侧部上具有两个肩部81、82。这些肩部81、82使得插入力(通常为200N)能够分布在下述三个点处：所述三个点由中心杆处的定子40和位于中心杆周围的侧向杆上的两个支承件占据。在定子40上分布的该力在印刷电路21插入时传递在线圈70上。
转子100具有下述功能：可以通过引入轻微摩擦来限制操作期间的振动。
通过使用在插入反向轴承104和弹簧103之后安装的附加凸缘102使得该功能成为可能，该弹簧103通过所述垫104将其力施加至转子100的旋转轴105。
图3和图7中所示的转子100上的凸缘102具有以下优点：
-通过两个同心筒形轴承的功能引导。
-如果在使用马达时径向磁力(通过转子朝向定子的吸引力)大于由垫104产生的力，则凸缘102将限制转子100的倾斜并因此限制噪声。
-油脂储存器的构造。
-消除了反向轴承104和弹簧103的损失风险，特别是在由于内燃机的运动引起的高振动的情况下，因为凸缘确保了反向轴承104不会离开其外壳。
当使用齿轮马达以启动机动车辆的发动机舱的进气口滤网和确保当车辆不动时(无功率供应)进气口挡板不能被挡板叶片上的压力打开，通过垫104引入的摩擦可以增加发动机的剩余转矩并确保机械不可逆性。
齿轮马达还包括定子(电气)接地功能。为此目的，其包括压缩弹簧90，该压缩弹簧90由平行于马达20的旋转轴延伸的销91引导，该销位于外壳的底部上并与外壳1一体地形成。所述弹簧90的空载长度大于定子40的厚度，所述压缩弹簧90在被插入在定子40上的印刷电路21压缩时与定子叠片的边缘92的非绝缘表面以及所述印刷电路21的非绝缘表面机械接触且电气接触。

Claims (17)

1.一种齿轮马达，所述齿轮马达包括外壳(1)，所述外壳(1)围封电动马达(20)和具有平行轴的减速齿轮系，所述电动马达(20)驱动所述减速齿轮系，所述减速齿轮系具有至少一个中间齿轮(200、300、400、500)和输出轮(600)，其特征在于：
-所述输出轮(600)由具有齿冠(601)的单件制成，筒形的轴向延伸部在所述输出轮的两侧延伸，所述轴向延伸部各自由所述外壳(1)引导，所述轴向延伸部中的每一个轴向延伸部在其相应的端部处具有带有外部驱动元件的联接装置，
-并且其中，所述输出轮(600)与构成所述中间齿轮中的一个中间齿轮的齿形轮同轴，所述齿形轮能够相对于所述轴向延伸部中的一个轴向延伸部自由旋转，
其中，所述马达(20)的转子(100)的轴平行于所述输出轮(600)的轴，并且所述马达(20)的转子(100)的轴设置有齿形轮(101)，所述转子的所述齿形轮(101)驱动所述中间齿轮(200、300、400、500)中的第一中间齿轮，
其中，在所述第一中间齿轮与所述输出轮之间沿竖向轴定位有定子线圈。
2.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述输出轮(600)具有轴向贯通腔(4)。
3.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述联接装置中的至少一个联接装置由凹入式插座驱动器形成。
4.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述联接装置中的至少一个联接装置由两个同轴的驱动凹槽形成。
5.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，在一方面的所述马达和在另一方面的所述中间齿轮(200、300、400、500)中的其他中间齿轮中的至少一个中间齿轮定位在穿过所述输出轮(600)的轴的横截面的两侧。
6.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述外壳具有两个轴承(23、24)，用于引导输出级的所述轴向延伸部。
7.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述马达的转子设置有干摩擦垫。
8.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述齿轮马达包括转子(100)，所述转子(100)包括齿形轮(101)和引导所述转子绕旋转轴(105)旋转的凸缘(102)以及弹簧(103)和反向轴承(104)，使得所述弹簧(103)将所述反向轴承(104)压在所述旋转轴(105)上以施加摩擦力。
9.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述马达的定子(40)由叠片构成，所述叠片具有N个径向延伸的齿，N介于6与12之间，所述齿中的至少两个齿被缠绕。
10.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述第一中间齿轮驱动与所述输出轮(600)同轴的第二中间齿轮，与所述输出轮(600)同轴的所述齿形轮构成所述第二中间齿轮。
11.根据权利要求9所述的齿轮马达，其特征在于，缠绕齿(50)中的至少一个缠绕齿延伸到由在一方面的所述输出轮(600)和在另一方面的所述中间齿轮(200、300、400、500)中的一个中间齿轮的轮限定的空间中。
12.根据权利要求11所述的齿轮马达，其特征在于，所述缠绕齿(50)中的至少一个缠绕齿沿平行于所述输出轴的方向容纳于在一方面的所述输出轮(600)的表面与在另一方面的所述中间齿轮(200、300、400、500)中的一个中间齿轮的轮的上表面之间。
13.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，与所述输出轮(600)同轴的所述齿形轮驱动附加的中间齿轮，所述附加的中间齿轮由具有两个具有不同横截面的同轴的齿形轮和小齿轮的部分组成。
14.根据权利要求9所述的齿轮马达，其特征在于，线圈(70)由线圈本体(71)支承，所述线圈本体(71)具有肩部(81、82)，所述肩部(81、82)置于与承载所述线圈(70)的杆相邻的齿的边缘上，所述线圈本体(71)具有连接销(80)，所述连接销(80)适于通过力配装沿垂直于所述肩部(81、82)的支承平面的方向上与印刷电路(21)互相连接。
15.根据权利要求9所述的齿轮马达，其特征在于，所述齿轮马达包括压缩弹簧(90)，所述压缩弹簧(90)由平行于所述马达(20)的旋转轴延伸的位于所述外壳(1)底部上的销(91)引导，所述压缩弹簧(90)的长度大于所述定子(40)的厚度，所述压缩弹簧在被叠放在所述定子(40)上的印刷电路(21)压缩时与所述定子的叠片的边缘(92)的非绝缘表面以及所述印刷电路(21)的非绝缘表面机械接触且电气接触。
16.根据权利要求1-15中的任一项所述的齿轮马达，其特征在于，所述齿轮马达用于调节机动车辆的发动机舱的进气口滤网。
17.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述外壳(1)具有轴承(23)，所述轴承(23)的内径用于引导所述输出轮(600)并且所述轴承(23)的外径用于引导所述齿形轮。
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