CN1568567A - 齿轮传动马达,窗户调节器及操作窗户调节器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种窗户调节器(1)，其包括一个具有一个驱动轴(63)的电动马达，一个窗户滑块(2)，一个传动装置(5，61，62，73)，该传动装置具有由所述驱动轴(63)驱动的输入端(62)，及一个驱动所述滑块(2)的输出端(5)。本发明还关于一种齿轮传动马达(6)，其包括一个驱动轴(63)，一个与所述驱动轴(63)连接并具有低于1的传动比的减速装置，一个选择性地锁定所述驱动轴(63)的压电元件(68)。本发明进一步关于一种操作上述窗户调节器与齿轮传动马达的方法。本发明用于阻止非法的开启窗户。本发明还用于减少对窗户与窗户框架之间的物体的夹紧力。

Description

齿轮传动马达，窗户调节器及操作窗户调节器的方法
技术领域
本发明涉及用于车辆中窗户调节器的齿轮传动马达，尤其涉及具有窗户制动及不可逆装置的窗户调节器。
背景技术
现有的窗户调节器具有驱动窗户来回运动的装置。一些人试图通过在已关闭或半开着的窗户上施加一个向下的压力打开车窗，以不法地获得通到车辆乘客室的通道。
一种由申请人出售的参考号为101087的窗户调节器，其包括一个具有减速装置的电动马达；一个马达的输出轴，该输出轴一端具有齿，形成蜗杆。蜗杆与一个蜗轮相啮合，形成蜗轮蜗杆减速装置。蜗轮将运动传输至一个线缆驱动鼓轮。线缆驱动一个与窗户连接的滑块来回运动。在这样的调节器中，使用传输效率为定制的40％的蜗轮蜗杆减速装置。当压力作用于窗户上时，马达与低效传输锁定蜗轮的旋转。因而，通过鼓轮保证窗户的不可逆驱动的来回运动。
这样的装置有一些缺点。由于低传输效率，驱动轮鼓需要使用一个相对于实际作用在轮鼓上的驱动力过大的马达。因而，马达体积大而笨重、成本高。
文献DE-A-3110368揭露一种窗户调节器，其包括一个驱动部件，该驱动部件与一个鼓轮连接。鼓轮通过与一个窗户滑块连接的线缆驱动窗户的来回运动。鼓轮安装有一个机械锁固装置。一个齿轮置于驱动轴上，其上安装有轴向突出的接线柱。这些接线柱锁抵在设于窗户调节器的结构内的一个固定盘处。当驱动轴驱动鼓轮时窗户释放窗户调节器，当鼓轮驱动驱动轴时，窗户调节器锁定。
这样的装置即复杂而且成本高。此外，鼓轮体积大而笨重。这样的装置也需要使用一个额外的制动系统，用以当检测到阻碍时阻止窗户上升。
由申请人出售的参考号为101087的装置还包括一个反夹紧系统。该系统测量消耗电流及马达转速。该系统从这些参数的变化中探测窗户顶部与窗户框架间的物体的夹紧状态。然后，马达的供电电源中断并且因此停止窗户的驱动。
这样的反夹紧装置具有一些缺点。探测到夹紧一个物体与窗户运动的实际停止之间的响应时间是重要的。当在响应时间期间窗户仍然受到驱动，这或许会伤害使用者。车辆使用这种类型的窗户调节器也较难获得认可。
发明内容
因此，有必要针对上述一个或多个缺点，提供一种窗户调节器及齿轮传动马达的解决方案。因此，本发明的目的是提供一种窗户调节器，其包括一个电动马达，其具有一个驱动轴；一个窗户滑块；一个传动装置，其具有一个由所述驱动轴驱动的输入端及驱动所述滑块的输出端，并带有一个可选择性地锁定所述滑块位置的压电元件。
按照一个实施方式，所述压电元件作用于所述驱动轴。
按照另一个实施方式，所述压电元件具有一个能够锁定所述滑块位置的摩擦表面。
还按照一个实施方式，所述摩擦表面具有在所述轴上大于0.15的摩擦系数。
还按照另一个实施方式，所述传动装置具有一个减速装置，所述齿轮传动马达的输入端与输出端之间的减速比小于1。
所述减速装置还可被制成包括一个蜗轮蜗杆系统，蜗杆设在所述驱动轴上。
按照一个实施方式，所述压电元件形成所述驱动轴的一个轴颈。
按照另一个实施方式，所述压电元件通过对开式滑动轴承锁定所述驱动轴。
还按照一个实施方式，所述马达包括一个带有一个轴颈的壳体，且所述压电元件具有永久性容置在所述轴颈中的外表面及作用在所述轴承上的内表面。
还按照另一个实施方式，所述压电元件是压电伸缩的。
所述压电元件还可被制成选择性地制动所述滑块的运动。
本发明另一个目的是提供一种齿轮传动马达，其包括一个驱动轴；一个与所述驱动轴连接的减速装置，该减速装置具有在所述齿轮传动马达的输入端与输出端之间的大于1的减速比；及一个选择性地锁定所述驱动轴的压电元件。
按照一个实施方式，所述压电元件具有一个能够锁定所述轴的摩擦表面，优选地，所述表面和所述轴间的摩擦系数大于0.15。
按照另一个实施方式，所述减速装置具有一个蜗轮蜗杆系统，所述蜗杆设于所述驱动轴上。
还按照一个实施方式，所述压电元件形成所述驱动轴的一个轴颈。
还按照另一个实施方式，所述压电元件通过对开式滑动轴承锁定所述驱动轴。
所述齿轮传动马达还可制成包括一个带有一个轴颈的壳体，且所述压电元件具有永久性容置在所述轴颈中的外表面及作用在所述轴承上的内表面。
按照一个实施方式，所述压电元件是压电伸缩的。
按照另一个实施方式，所述压电元件选择性地制动所述驱动轴。
本发明一个进一步的目的在于提供一种操作窗户调节器的方法，其包括以下步骤：当马达关闭时通过所述压电元件锁定所述滑块位置，及当电源向所述马达供电时，解锁所述滑块位置。
按照一个实施方式，所述压电元件具有两个接线端，是压电伸缩的，并且在所述滑块锁定步骤期间电源不向其供电。
按照另一个实施方式，所述方法包括以下步骤：通过所述马达驱动所述滑块，通过所述压电元件进行障碍探测及所述滑块的运动制动。
还按照一个实施方式，所述方法还包括在检测到一个障碍后将所述马达的电源供应短路的步骤。
附图说明
本发明的其他特征及优点通过例子并结合附图，在下面对本发明的实施方式的描述中给出，其中：
图1是本发明包括一个齿轮传动马达的窗户调节器的示意图；
图2是本发明一个齿轮传动马达的纵向截面视图；
图3是图2中的细节的横向截面视图。
具体实施方式
本发明尤其提出一种窗户调节器及一种驱动一个窗户滑块的齿轮传动马达。当马达关闭时，一个锁定滑块的压电元件将滑块的位置锁定。因此，当试图通过窗户外的力开启窗户时，窗户仍停留在其锁定位置。
图1所示为按照本发明的一个实施方式的调节器1的示意图。窗户调整器1包括一个与一窗户(图未示)连接的滑块2。滑块2可滑动，如在一个导轨3上滑动。一个线缆4驱动滑块2。该线缆4本身由一个鼓轮5驱动。该鼓轮5连接至一个齿轮传动马达6的蜗轮上，例如通过一个减震器。齿轮传动马达固定在例如窗户调节器1的结构性部分7上。
更多细节如图2所示，齿轮传动马达6容置在一个壳体67中。一个马达64包括一个转子65及一个电源供应与控制装置66，其本身可采用现有方式生产。蜗轮61为一个蜗轮蜗杆减速装置的输出元件。蜗轮61通过制成在马达64的输出轴63上的一个蜗杆齿轮副62驱动。减速装置保证驱动轴63与鼓轮5之间的机械功率的传输。减速装置在齿轮传动马达的输入端和输出端之间还具有大于1的减速比。因此，减速装置的输入速度大于减速装置的输出速度。尽管在本例中使用一个蜗轮蜗杆减速装置，其也可使用其它类型的适合的减速装置。一个减震器73连接鼓轮5与蜗轮61。减震器尤其在马达的瞬时驱动阶段期间吸收振动。鼓轮5用作驱动滑块的线缆4的绕组元件。
在本实施方式中，齿轮传动马达包括一个选择性地锁定滑块的位置的压电元件。一个用于锁定滑块的压电元件的使用允许使用一个具有简单形状的小尺寸锁定部件。此外，一个适当的压电元件容易生产。滑块的锁定也可使用带有一个压电元件的简单装置选择性地进行控制。压电元件可通过制动锁定滑块位置。将滑块位置锁定到施加在窗户上的力达500N的制动看作锁定。选择性地锁定滑块位置以保证窗户调节器的不可逆性。因此，阻止通过窗户驱动滑块，而允许通过马达驱动滑块。用于滑块的选择性锁定的装置将在后详述。总体上，当马达关闭时滑块位置锁定，当马达由电源供电时滑块位置解锁。因为不可逆性是选择性的，可使用具有高传输效率的减速装置。可使用一个较小的大功率马达，例如20W的马达。
在图2所示例中，滑块位置通过利用压电元件锁定驱动轴而锁定。如图3中更详细示出，压电元件可作为马达的一个轴颈使用。因此，齿轮传动马达保持较小。此外，没有增加鼓轮的体积。可使用一个基本上圆柱形的压电元件。所述压电元件可置于一个在壳体67中的凹槽内或紧密配合安装在壳体67内的一个孔中。总体上，压电元件的一个外表面可永久性地容置在壳体内的一个孔中。将压电元件设置在齿轮传动马达6的壳体67内是有利的。压电元件的电气连接因而可定位在与马达电源供应电气连接相同的位置处。因此，简化了窗户调节器1的电气布线。
压电元件68可通过一个轴旋转引导部件锁定驱动轴63。例如，如图2与图3所示，在此可使用一个对开式滑动轴承69。在本实施方式中，对开式滑动轴承69封装抵靠在压电元件68的一个内表面上。所述轴承具有一个大体上纵向的裂口70。因此，轴承69的直径可变。通过在轴承69上设置径向负载，可减小裂口70的宽度及轴承的直径。因而，可增加通过轴承69作用在轴63上的制动力。当压电元件68处于一个膨胀的位置，即，当其内径具有最小尺寸时，压电元件68的内表面作用于对开式滑动轴承69并减少裂口70的宽度。驱动轴63的旋转通过轴承69锁定。
可使用由石英或钛酸钡制成的压电元件68。优选地，使用压电伸缩材料制造压电元件。因此，当闲置时，压电元件处于一个膨胀的位置或锁定位置。当对压电元件的供电中断时，例如由于电池用尽，压电元件68仍然继续锁定该滑块位置。一个10mm×8mm×5mm的压电元件与一个具有73的减速比的减速装置一起使用以确保滑块上的500N的锁定力。电极间12V至60V的解锁电压释放驱动轴。
优选地，一个电极设置在压电元件的外圆周上，另一个电极设置在压电元件的内圆周上。因而确保压电元件的内径的较大的变化。
可使用由烧结的加润滑油的青铜制成的对开式滑动轴承69。轴承内径8的尺寸为，最小厚度5mm，且最小外径10mm，其适于确保驱动轴63的锁定。
压电元件68也可制成直接作用在驱动轴63上。优选地，使用具有与驱动轴间有高摩擦系数的摩擦表面的压电元件68。还可使用与驱动轴间有高摩擦系数的涂层。例如，该涂层涂敷在压电元件的表面，形成与驱动轴的接触。优选地，使用摩擦系数大于0.15的摩擦表面。
压电元件68设置在减速装置的上游，且尤其位于驱动轴上，是有利的。因为该减速装置增加由压电元件作用在滑块上的制动转矩，可使用一个具有减少的制动功率的压电元件。
压电元件68还可用于选择性地制动滑块2的运动。在驱动轴上设置压电元件还有利于实现该制动。当检测到一个窗户有障碍时，可制动滑块的运动。使用压电元件的制动可使马达的惯性更快速地减少。从而减少障碍识别与滑块及窗户的停止之间的响应时间。此外，使用一个已有的压电元件用于确保滑块运动的不可逆性。
压电元件控制器可与马达电源供应的控制器共享使用。所述控制器可制成依赖于所执行的操作，对压电元件的接线端施加不同的电压。根据检测到的外部条件，例如温度、马达的电源供应状态或一个物体的夹紧，使用不同的制动或解锁电压。
本发明还涉及操作所述的窗户调节器与齿轮传动马达的方法。
按照第一种操作方法，当马达关闭时通过压电元件锁定滑块位置。例如，当使用一个压电伸缩的压电元件时，在这个步骤中，该压电元件可例如保持闲置。当马达由电源供电时，例如通过激励一个压电伸缩的压电元件，将滑块的位置解锁。
按照操作窗户调节器的第二种方法，执行通过马达驱动滑块的步骤。通过适当的装置检测到窗户的障碍。然后将一个制动命令传送到压电元件，例如当检测到障碍时。再通过压电元件制动滑块的运动。
按照一个实施方式，在障碍检测后，将马达的电源供应短路。因此，通过一个马达制动器提供额外的制动。
当然，本发明不限于已描述及示出的例子及实施方式，而是公开若干本领域普通技术人员可以理解的实施方式。尽管主要描述了滑块位置在一个驱动轴上的锁定，其也可制成为在任何适当的位置实现该锁定。例如，可制成为安装一个设置在一个滑块上并作用于一个导轨上的压电锁定元件。还可制成为将一个减速装置蜗轮上的压电元件作用在一个齿轮传动马达的壳体上。

Claims (20)

1.窗户调节器(1)包括：
一个电动马达，其具有一个驱动轴(63)；
一个窗户滑块(2)；
一个传动装置(5，61，62，73)，其具有由所述驱动轴(63)驱动的输入端(62)，及一个驱动所述滑块(2)的输出端；
一个压电元件(68)，借助于一个对开式滑动轴承(69)，通过锁定所述驱动轴以选择性地锁定所述滑块(2)的位置。
2.如权利要求1所述的窗户调节器，其特征在于：所述压电元件(68)具有能够锁定所述滑块位置的摩擦表面。
3.如权利要求2所述的窗户调节器，其特征在于：所述摩擦表面具有在所述轴上大于0.15的摩擦系数。
4.如权利要求2或3所述的窗户调节器，其特征在于：所述传动装置具有一个减速装置，其所述齿轮传动马达的输入端与输出端之间的减速比大于1。
5.如权利要求4所述的窗户调节器，其特征在于：所述减速装置包括一个蜗轮蜗杆系统(62，61)，所述蜗杆(62)设在所述驱动轴(63)上。
6.如以上任意一个权利要求所述的窗户调节器，其特征在于：所述压电元件形成所述驱动轴的一个轴颈。
7.如以上任意一个权利要求所述的窗户调节器，其特征在于：
所述马达包括一个带有一个轴颈的壳体；
所述压电元件具有一个永久性容置在所述轴颈中的外表面及一个作用在所述轴承上的内表面。
8.如以上任意一个权利要求所述的窗户调节器，其特征在于：所述压电元件是压电伸缩的。
9.如以上任意一个权利要求所述的窗户调节器，其特征在于：所述压电元件选择性地制动所述滑块的运动。
10.齿轮传动马达包括：
一个驱动轴(63)；
一个减速装置，其与所述驱动轴(63)连接并具有低于1的传动比；
一个压电元件(68)，其通过一个对开式滑动轴承(69)选择性地锁定所述驱动轴(63)。
11.如权利要求10所述的齿轮传动马达，其特征在于：所述压电元件具有一个能够锁定所述轴的摩擦表面，优选地，所述表面具有和所述轴间大于0.15的摩擦系数。
12.如权利要求10或11所述的齿轮传动马达，其特征在于：所述减速装置具有一个蜗轮蜗杆系统(62，61)，所述蜗杆(62)设在所述驱动轴(63)上。
13.如权利要求10-12中任意一个所述的齿轮传动马达，其特征在于：所述压电元件形成所述驱动轴的一个轴颈。
14.如以上任意一个权利要求所述的齿轮传动马达，其特征在于：
其包括一个带有一个轴颈的壳体；
所述压电元件具有一个永久性容置在所述轴颈中的外表面及一个作用在所述轴承上的内表面。
15.如权利要求10-14中任意一个所述的齿轮传动马达，其特征在于：所述压电元件是压电伸缩的。
16.如权利要求10-15中任意一个所述的齿轮传动马达，其特征在于：所述压电元件选择性地制动所述驱动轴。
17.用于操作如权利要求1-9中任意一个所述的窗户调节器的方法，其特征在于：包括以下步骤：
当马达关闭时通过所述压电元件锁定所述滑块位置；
当电源向所述马达供电时，解锁所述滑块位置。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述压电元件具有两个接线端，是压电伸缩的，并且在所述滑块锁定步骤期间电源不向其供电。
19.用于操作如权利要求1-9中任意一个所述的窗户调节器的方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过所述马达驱动所述滑块；
障碍检测；
通过所述压电元件制动所述滑块的运动。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述方法还包括一个在检测到一个障碍后将所述马达的电源供应短路的步骤。
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