專利名稱：一種驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊，尤其適用于驅(qū)動(dòng)車用空調(diào)系統(tǒng)的擋
板(flap)或者隔板(barrier)。背景技術(shù)：
現(xiàn)有的車用空調(diào)系統(tǒng)通常使用驅(qū)動(dòng)裝置(actuator)來控制擋板或者隔板， 該擋板或者隔板用來控制或者重定向車輛內(nèi)的空氣流，例如，允許更多或者更 少的空氣流過換熱器的盤管，或者將空氣流重定向到車輛的某些位置例如玻璃 窗的通風(fēng)口 (windscreen vents)或者腳部的通風(fēng)口 (feet vents)。驅(qū)動(dòng)裝置包括 一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊都包括電機(jī)，可通過中央控制盤或者遠(yuǎn)程 控制板來控制驅(qū)動(dòng)模塊的電機(jī)使其驅(qū)動(dòng)擋板或者隔板。在實(shí)施時(shí)，通常使用永 磁直流(PMDC)電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)檫@些類型的電機(jī)容易控制，具有可 接受的使用壽命，且相對便宜。但是，這些類型的電機(jī)具有較大的機(jī)械噪聲， 這些機(jī)械噪音在乘客車廂里會(huì)顯得很響亮，因?yàn)槌丝蛙噹綦x了路上的噪聲。 此外，這些類型的電機(jī)還具有電子噪音，電子噪音會(huì)干擾車輛上對電子噪聲敏 感的多部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它電子設(shè)備。再有，這些類型的電機(jī)的自鎖轉(zhuǎn)矩較小， 這可能會(huì)導(dǎo)致?lián)醢寤蛘吒舭迥嫦蝌?qū)動(dòng)電機(jī)，因?yàn)樽饔玫娇諝鈸醢宓牧赡軙?huì)很 大，尤其是空調(diào)風(fēng)扇以最大速度運(yùn)行的時(shí)候。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊，可適用于車用空調(diào)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)模 塊具有較低的電子噪聲和較高的自鎖轉(zhuǎn)矩。
為此，本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)模塊包括電機(jī)、輸出部分以及連接所述電機(jī)和所 述輸出部分的齒輪傳動(dòng)系，其中，所述電機(jī)為壓電電機(jī)，所述電機(jī)通過所述齒 輪傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)所述輸出部分。
在一個(gè)優(yōu)選的方案中，所述壓電電機(jī)包括固定的電機(jī)軸、安裝到所述電機(jī) 軸可繞電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤、位于所述圓盤內(nèi)的兩個(gè)壓電元件、用于安裝壓電元 件的兩個(gè)元件支架以及連接所述兩個(gè)元件支架的彈簧；所述圓盤包括底部以及
5從底部周邊沿軸向延伸的壁部，所述兩個(gè)元件支架可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在一起，所述 彈簧對所述兩個(gè)元件支架施加側(cè)向的作用力以使得所述兩個(gè)壓電元件的摩擦頭 與圓盤的壁部摩擦接觸，所述圓盤充當(dāng)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
優(yōu)選地，所述齒輪傳動(dòng)系包括小齒輪、第一齒輪和第二齒輪；所述小齒輪 安裝到所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子由所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)所述第一齒輪，所述第一 齒輪驅(qū)動(dòng)所述第二齒輪，所述第二齒輪驅(qū)動(dòng)所述輸出部分。
與現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊相比，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)模塊采用壓電電機(jī)作為 動(dòng)力源，壓電電機(jī)具有噪音小、自鎖轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于車用空調(diào)系統(tǒng) 中。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。 圖l是空調(diào)系統(tǒng)的示意圖，用來描述驅(qū)動(dòng)裝置的工作過程； 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊的爆炸圖； 圖2A是圖2所示的驅(qū)動(dòng)模塊的齒輪驅(qū)動(dòng)關(guān)系的示意圖； 圖3是圖2的驅(qū)動(dòng)模塊中的壓電電機(jī)的局部放大圖4與圖2類似，是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊的爆炸圖4A是圖2所示的驅(qū)動(dòng)模塊的齒輪驅(qū)動(dòng)關(guān)系的示意圖5是圖4所示驅(qū)動(dòng)模塊的軸鎖組件的示意圖6至圖18分別是本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊的爆炸圖； 圖6 A至18 A分別是圖6至圖18所示各個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的齒輪驅(qū)動(dòng)關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白， 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描 述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
圖1是空調(diào)系統(tǒng)的導(dǎo)風(fēng)設(shè)備10的簡圖。參考圖l，空氣從端口ll進(jìn)入，然后 從端口 12或者端口 13流出，該空氣通道中分成兩個(gè)支路的地方安裝有導(dǎo)風(fēng)板14， 導(dǎo)風(fēng)板14可以在位置Pl和位置P2之間活動(dòng)，導(dǎo)風(fēng)板14位于位置Pl時(shí)所有的空 氣都從端口12流出，導(dǎo)風(fēng)板14位于位置P2時(shí)所有的空氣都從端口13流出。導(dǎo)風(fēng) 板14可以位于位置P1和位置P2之間的任何位置，這種情況下，空氣被分流到端
6口12和13。導(dǎo)風(fēng)板14的運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)裝置15控制，通常，導(dǎo)風(fēng)板14安裝在轉(zhuǎn)軸16 上，轉(zhuǎn)軸16由驅(qū)動(dòng)裝置15驅(qū)動(dòng)。
圖2是圖1的驅(qū)動(dòng)裝置15的驅(qū)動(dòng)模塊20的示意圖。驅(qū)動(dòng)模塊20包括外殼21、 壓電(piezoelectric)電機(jī)22、輸出軸23以及連接所述壓電電機(jī)22和輸出軸23的 齒輪傳動(dòng)系，該齒輪傳動(dòng)系包括若干齒輪。外殼21用于安裝壓電電機(jī)22，包括 主體40和蓋體41，主體40和蓋體41通過扣合連接件(snap fit connectors)例如連 接扣42和卡銷43扣合在一起。
圖3示出/壓電電機(jī)22的更多細(xì)節(jié)。壓電電機(jī)22包括圓盤25以及位于圓盤25 內(nèi)的兩個(gè)壓電元件24 (圖3只示出了其中一個(gè))。所述圓盤25具有底部及從底部 周邊沿軸向延伸的壁部。所述兩壓電元件24軸向隔開且方向相反Oppositely directed)，每個(gè)壓電元件24都包括一個(gè)摩擦頭27用于與圓盤25的壁部摩擦接觸。 具體地，每個(gè)壓電元件24均安裝在一個(gè)元件支架26中，所述兩元件支架26可轉(zhuǎn) 動(dòng)地連接在一起，優(yōu)選地連接點(diǎn)偏離圓盤25的中心；受壓縮的彈簧39驅(qū)使兩元 件支架26側(cè)向分開，以彈性地驅(qū)使兩個(gè)壓電元件24的摩擦頭27與圓盤25壁部的 內(nèi)表面摩擦接觸。施加到壓電元件24的電信號(hào)導(dǎo)致壓電元件24震動(dòng)，從而使得 摩擦頭27按照預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，如按照橢圓形的軌跡運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致壓電元件24擠 推圓盤25壁部的內(nèi)表面，這種擠推具有側(cè)向分力，導(dǎo)致圓盤25轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過改 變壓電元件的振動(dòng)來選擇或者控制圓盤25的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。不再對壓電元件施加電 信號(hào)之時(shí)，摩擦頭27依然擠壓圓盤25的內(nèi)壁，導(dǎo)致壓電元件24與圓盤25之間具 有摩擦自鎖力。這種摩擦自鎖力阻止了圓盤25的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，作為關(guān)閉模式(off mode)下的靜態(tài)自鎖力。
返回圖2，壓電電機(jī)22安裝在固定的電機(jī)軸28上，圓盤25可以以電機(jī)軸28為 中心轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪(cog) 29安裝到圓盤25上，以電機(jī)軸28為中心。小齒輪29與 第一直齒齒輪(spurgear) 50嚙合，第一直齒齒輪50與第二直齒齒輪51嚙合，第 二直齒齒輪51驅(qū)動(dòng)輸出軸23。在本實(shí)施例中，第二直齒齒輪51模壓到輸出軸23。 這樣，壓電電機(jī)22運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致圓盤25轉(zhuǎn)動(dòng)，而圓盤25的轉(zhuǎn)動(dòng)又通過包括小齒輪 29、第一直齒齒輪50、第二直齒齒輪51在內(nèi)的齒輪傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輸出軸23。小齒 輪29可以是獨(dú)立的齒輪，也可以是齒狀切口 (teethcut)，或者直接構(gòu)造在作為 壓電電機(jī)轉(zhuǎn)子的圓盤25上。在本實(shí)施例中，小齒輪29是獨(dú)立的部件，安裝到電 機(jī)22的圓盤狀的主體上。小齒輪29具有齒輪部52和齒盤部53，小齒輪29中間設(shè) 有通孔54允許電機(jī)軸28穿過。齒盤部53安裝在圓盤25的外表面，具有若干凸出
7的銷55;圓盤25具有對應(yīng)的凹口56用于接納銷55以驅(qū)動(dòng)小齒輪29。作為一種替 換，小齒輪29是組合的部件，由齒輪部52和圓盤25組合而成。圓盤25上設(shè)有圍 繞電機(jī)軸28的凸環(huán)(boss) 57，該凸環(huán)57由小齒輪29的凹口 (圖中未示出)接納， 這是為了方便將小齒輪29安裝到圓盤25。該齒輪傳動(dòng)系作為一種減速裝置，增 加了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和自鎖轉(zhuǎn)矩。圖2A是圖2所示的齒輪傳動(dòng)系的原理示意圖。 外殼21內(nèi)的電路32用于驅(qū)動(dòng)壓電電機(jī)22。連接器33伸出外殼21用于將驅(qū)動(dòng) 模塊20連接到外部的電源和控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于啟動(dòng)壓電電機(jī)以及選擇 想要的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)模塊示意圖。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例類 似，不同的地方在于，本實(shí)施例還包括一個(gè)軸鎖(spindle lock)組件34，軸鎖 組件34與齒輪傳動(dòng)系30配合用于防止輸出軸23逆向(back driving)驅(qū)動(dòng)電機(jī)22。 所謂逆向驅(qū)動(dòng)，是指負(fù)載通過輸出軸23驅(qū)動(dòng)小齒輪29;相應(yīng)地，小齒輪29驅(qū)動(dòng) 輸出軸23就稱為正向驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選地，軸鎖組件34直接位于第二直齒齒輪51與輸 出軸23之間。這種設(shè)計(jì)下的齒輪關(guān)系如圖4A所示。
圖5示出了軸鎖組件34的更多細(xì)節(jié)。軸鎖組件34包括主動(dòng)部分35、從動(dòng)部分 36、固定部分37和栓鎖件38，其中，主動(dòng)部分35安裝到第二直齒齒輪5I以隨著 第二直齒齒輪51轉(zhuǎn)動(dòng)?？蛇x地，連接主動(dòng)部分35與第二直齒齒輪51的方式可以 相似于連接小齒輪29和圓盤25的方式，g卩，主動(dòng)部分35設(shè)有突出的銷44用于與 第二直齒齒輪51的凹口咬合。從動(dòng)部分36安裝在輸出軸23并隨著輸出軸23轉(zhuǎn)動(dòng)。 在該實(shí)施例中，從動(dòng)部分36具有一個(gè)非圓形的中心孔，該中心孔與輸出軸23的 非圓形的端部咬合。優(yōu)選地，在輸出軸23端部的相對兩側(cè)具有平面45，從而形 成上述的非圓形端部，可通過沖壓或者碾磨來形成平面45。固定部分37安裝到 外殼21。固定部分37包括徑向伸出的凸塊46以使得固定部分37的外輪廓不是圓 形。外殼21主體40上的缺口47咬合上述徑向凸塊46，防止固定部分37相對于外 殼主體轉(zhuǎn)動(dòng)。栓鎖件38為滾動(dòng)體(roller)，與主動(dòng)部分35、固定部分37配合， 允許主動(dòng)部分35驅(qū)動(dòng)從動(dòng)部分36，防止從動(dòng)部分36驅(qū)動(dòng)主動(dòng)部分35，其中，主 動(dòng)部分35驅(qū)動(dòng)從動(dòng)部分36成為正向驅(qū)動(dòng)，而從動(dòng)部分36驅(qū)動(dòng)主動(dòng)部分35稱為逆 向驅(qū)動(dòng)。在正向驅(qū)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)部分35的T形凸塊擠推從動(dòng)部分36和栓鎖件38。 而在逆向驅(qū)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)部分36驅(qū)動(dòng)栓鎖件38，在從動(dòng)部分36試圖驅(qū)動(dòng)主動(dòng)部分 35時(shí)，軸鎖組件38被卡在從動(dòng)部分36和固定部分37的徑向內(nèi)表面之間，栓鎖組 件34作為一種雙向逆止離合器，防止了逆向驅(qū)動(dòng)。如圖4所示，主動(dòng)部分35可通過銷44與第二直齒齒輪51的凹孔咬合。從動(dòng)部 分36通過非圓形的通孔咬合輸出軸23的非圓形的端部。
圖6為本發(fā)明的第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)模塊的示意圖，圖6A是該驅(qū)動(dòng)模塊的齒 輪驅(qū)動(dòng)關(guān)系的示意圖，該實(shí)施例中，齒輪傳動(dòng)系30包括小齒輪29、第一斜齒齒 輪50'和第二斜齒齒輪51'，也就是說，小齒輪29和第一斜齒齒輪50'、第二斜齒 齒輪51'的齒是斜齒。在一個(gè)替換的實(shí)施例中，第二斜齒齒輪51'和輸出軸23緊緊 地按壓在一起。作為一種改進(jìn)，還可以結(jié)合圖4所示的軸鎖結(jié)構(gòu)34。
圖7為本發(fā)明的第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)模塊的示意圖，圖7A是其中的齒輪驅(qū)動(dòng) 關(guān)系的示意圖。在該實(shí)施例中，齒輪傳動(dòng)系30與行星齒輪箱(planetary gearbox) 60配合。小齒輪29固定到電機(jī)22并由電機(jī)22驅(qū)動(dòng)。小齒輪29驅(qū)動(dòng)惰齒輪(idler gear) 70，惰齒輪70驅(qū)動(dòng)大齒輪71 。小齒輪29、惰齒輪70和大齒輪71都是斜齒。 大齒輪72通過短軸62驅(qū)動(dòng)太陽齒輪61，太陽齒輪61驅(qū)動(dòng)若干個(gè)行星齒輪63 (在 本實(shí)施例中是為3個(gè))，該若干個(gè)行星齒輪63與靜止的環(huán)形齒輪64嚙合，該若干 行星齒輪由齒輪架65支承。與圖4所示類似，環(huán)形齒輪64的外周具有對應(yīng)的徑向 伸出的凸塊66，環(huán)形齒輪64通過該凸塊66以及外殼的插槽47安裝到外殼主體40。 齒輪架65固定到輸出軸23，或者合成到輸出軸23中。這樣，電機(jī)22的轉(zhuǎn)動(dòng)通過 惰齒輪70和大齒輪71驅(qū)使太陽齒輪61轉(zhuǎn)動(dòng)，而太陽齒輪61又以降低后的速度驅(qū) 使行星齒輪63、齒輪架65以及輸出軸23關(guān)于環(huán)形齒輪64轉(zhuǎn)動(dòng)。行星齒輪箱是 NGW類型的，也就是說，該行星齒輪箱只有一排齒(only one set of teeth)，該 排齒與太陽齒輪和環(huán)形齒輪接觸。
圖7所示的實(shí)施例中是不容易發(fā)生逆向驅(qū)動(dòng)的，但是，這種結(jié)構(gòu)還是有可能 發(fā)生逆向驅(qū)動(dòng)的。因此，最好增加軸鎖組件34，如圖8所示。在土8所示的第五 實(shí)施例中，齒輪傳動(dòng)系30與圖7的第四實(shí)施例所示的齒輪傳動(dòng)系30類似，只是增 加了軸鎖組件34而己。軸鎖組件34安裝在行星齒輪箱60和輸出軸23之間。主動(dòng) 部分35具有凸出的銷44用于咬合行星齒輪箱的齒輪架65上的孔(圖中未示出)。 作為一種替換的優(yōu)選方案，主動(dòng)部分35作為齒輪架65，而銷44形成轉(zhuǎn)軸用于安 裝行星齒輪箱63并由行星齒輪箱63轉(zhuǎn)動(dòng)。支架67支撐銷44的端部。齒輪的驅(qū)動(dòng) 關(guān)系如圖8A所示。
圖9是本發(fā)明第六實(shí)施例，本實(shí)施例是在圖7所示的第四實(shí)施例的一種變形。 在該實(shí)施例中，齒輪傳動(dòng)系30包括NW類型的行星齒輪箱60，也就是說，行星 齒輪63具有兩排齒，第一排齒68與太陽齒輪61嚙合，第二排齒(圖中未示出)與環(huán)形齒輪64嚙合。行星齒輪箱呈階梯狀排列，使第一排齒和第二排齒在軸向
和徑向隔開。第一排齒68的外徑大于第二排齒的外徑，使得行星齒輪箱具有較
多的齒與太陽齒輪嚙合而不需要增加環(huán)形齒輪的物理大小，使得行星齒輪箱的
減速比例較大。和圖7所示的實(shí)施例類似，輸出軸23可以合成到或者固定到齒輪 架65，而支架67支撐齒輪軸69的頂端。圖9A是本實(shí)施例的齒輪驅(qū)動(dòng)關(guān)系的示意 圖。
圖10是本發(fā)明的第七實(shí)施例，本實(shí)施例是在圖9所示的第六實(shí)施例基礎(chǔ)上結(jié) 合軸鎖組件34而成，與圖8所示的實(shí)施例類似。外殼主體上的凹口47用于收容軸 鎖組件34和行星齒輪箱63，環(huán)形齒輪64及軸鎖組件34的固定部分37固定到外殼 主體40。主動(dòng)部分35作為齒輪架65，而主動(dòng)部分35凸出的銷44作為行星齒輪箱 63的齒輪軸69。從動(dòng)部分36以合適的方式連接到輸出軸23，以順時(shí)針方向或者 逆時(shí)針方向驅(qū)動(dòng)輸出軸23。圖10A是本發(fā)明的齒輪驅(qū)動(dòng)關(guān)系的示意圖。
圖ll是本發(fā)明第八實(shí)施例的示意圖，本實(shí)施例是圖7所示的第四實(shí)施例的一 種變形。在本實(shí)施例中，惰齒輪70和71具有直的切齒，行星齒輪箱60是NGWN 類型。也就是說，太陽齒輪61與行星齒輪63嚙合，而行星齒輪63又與環(huán)形齒輪 64嚙合。每個(gè)行星齒輪63都具有一排齒。但是，在本實(shí)施例中，環(huán)形齒輪64沒 有固定到外殼21，相反，環(huán)形齒輪64是可旋轉(zhuǎn)的，固定到輸出軸23上以驅(qū)動(dòng)輸 出軸23。行星齒輪63由齒輪架65的對應(yīng)齒輪軸69支承。齒輪架65相對于外殼21 固定，以防止行星齒輪63轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形齒輪64。這種類型的行星齒輪箱就成為NN (Zc=Zd)，圖11A是本實(shí)施例的齒輪驅(qū)動(dòng)關(guān)系的示意圖。
圖12是本發(fā)明第九實(shí)施例的示意圖，該實(shí)施例與圖ll所示的第八實(shí)施例類 似，不同的地方在于行星齒輪63具有兩排齒，和圖9所示的行星齒輪63類似。具 體地，行星齒輪具有第一排齒68和第二排齒72，第一排齒68與太陽齒輪61嚙合， 第二排齒72與環(huán)形齒輪64嚙合。與上述的實(shí)施例類似，環(huán)形齒輪64驅(qū)動(dòng)輸出軸 23，優(yōu)選地，換齒輪64固定到輸出軸23。這種類型的行星齒輪箱也稱為NGWN (Zc^Zd)，圖12A是本實(shí)施了齒輪結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖13是本發(fā)明第十實(shí)施例的示意圖。在該實(shí)施例中，行星齒輪箱60是NN 類型，也就是說，電機(jī)22通過齒輪傳動(dòng)系30驅(qū)動(dòng)輸出軸23，齒輪傳動(dòng)系30包括 小齒輪29、惰齒輪70、大齒輪71和行星齒輪箱80。行星齒輪箱80包括帶有偏心 輪82的輸入軸81、與偏心輪82配合的軸承83、傳動(dòng)齒輪84、固定的環(huán)形齒輪85 以及可移動(dòng)的環(huán)形齒輪86。其中，傳動(dòng)齒輪84安裝到軸承83，傳動(dòng)齒輪84的外周邊緣具有一排齒。輸出軸23安裝到可移動(dòng)的環(huán)形齒輪86并由環(huán)形齒輪86驅(qū)動(dòng)。 大齒輪71安裝到輸入軸81的端部，輸入軸81轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心輪82通過軸承83引起 傳動(dòng)齒輪84震動(dòng)和滾動(dòng)，或者隨后與固定的環(huán)形齒輪85的齒嚙合。在輸入軸81 旋轉(zhuǎn)時(shí)，固定的環(huán)形齒輪85與傳動(dòng)齒輪84的齒的相對數(shù)量決定了傳動(dòng)齒輪84是 滾動(dòng)、振動(dòng)還是與靜止的環(huán)形齒輪嚙合?？梢苿?dòng)的環(huán)形齒輪86的內(nèi)徑和靜止的 環(huán)形齒輪85的內(nèi)徑相同，但是齒的數(shù)量不同，通常是多一個(gè)齒或者少一個(gè)齒， 當(dāng)然，齒的差額也可以兩個(gè)或者更多個(gè)。因?yàn)閭鲃?dòng)齒輪84與兩個(gè)環(huán)形齒輪的齒 嚙合，所以，每次輸入軸81旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有不同數(shù)目的齒的環(huán)形齒輪86將會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) 該數(shù)目的齒數(shù)，因?yàn)榄h(huán)形齒輪86由傳動(dòng)齒輪84推動(dòng)。這樣，就可以獲得較大的 齒輪齒數(shù)比。這種類型的齒輪箱稱為少齒差(less teeth difference)齒輪箱，不 會(huì)發(fā)生逆向驅(qū)動(dòng)，所以不需要軸鎖組件。圖13A是本實(shí)施例的齒輪結(jié)構(gòu)的示意 圖。
圖14是本發(fā)明第十一實(shí)施例的示意圖。在本實(shí)施中，使用諧波錐齒齒輪箱 (harmonic bevel gear gearbox,也可稱為錐形齒輪少齒差齒輪箱)90代替行星齒 輪箱80。 g卩，齒輪傳動(dòng)系30包括小齒輪29、惰齒輪70和大齒輪72以及諧波錐齒 齒輪箱90，而諧波錐齒齒輪箱90包括輸入軸91、第一錐齒齒盤93和第二錐齒齒 盤94。電機(jī)22通過小齒輪29、惰齒輪70和大齒輪72驅(qū)動(dòng)輸入軸91。凸緣92傾斜 地(at a angle)設(shè)置在輸入軸91上。第一錐齒齒盤93被彈簧(圖中未示出)彈 性地推到凸緣92，使得第一錐齒齒盤93伸展到凸緣92所在的平面。第二錐齒齒 盤94和第一錐齒齒盤93相對，垂直于輸入軸91的軸向，使得第一錐齒齒盤93和 第二錐齒齒盤94成一夾角，也就是說，第一錐齒齒盤93和第二錐齒齒盤94的齒 在一個(gè)軸向位置嚙合，在對角的位置分離。第一錐齒齒盤93由外殼支撐，不能 轉(zhuǎn)動(dòng)，但是可以軸向移動(dòng)。優(yōu)選地，第一錐齒齒輪的外表面具有具有軸向的凸 塊95，而外殼主體40的柱上具有軸向伸展的凹槽或者凹口97以接納上述的凸塊 95。這樣，在輸入軸91轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸緣92導(dǎo)致第一錐齒齒輪93搖擺，或者改變第 一錐齒齒輪的垂直于或者傾斜到第二錐齒齒輪94的部分在圓周上的位置。這種 情況就像是第一錐齒齒輪93關(guān)于凸緣92旋轉(zhuǎn)，但實(shí)際上第一錐齒齒輪93并沒有 關(guān)于凸緣92旋轉(zhuǎn)。第二錐齒齒輪94的齒數(shù)與第一錐齒齒輪93的齒數(shù)不同，也就 是說，當(dāng)?shù)谝诲F齒齒輪93搖擺時(shí)，第一錐齒齒輪93導(dǎo)致第二錐齒齒輪94發(fā)生輕 微的旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)的路徑等于兩個(gè)錐齒齒盤的齒數(shù)差乘以齒的徑向距離。也 就是說，對于第一錐齒齒輪93具有50個(gè)齒而第二錐齒齒輪94具有49個(gè)齒的情況，
11齒數(shù)比例是50:1，這意味著輸出軸23的一圈等于輸入軸91的50圈。齒輪傳動(dòng)系30 的總減速比例包括小齒輪29和惰齒輪70、大齒輪71之間的任何的減速。這種類 型的齒輪箱不會(huì)發(fā)生逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不需要軸鎖組件。圖14是本實(shí)施例的齒輪 結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖15是本發(fā)明第十二實(shí)施例的示意圖。本實(shí)施例中，齒輪傳動(dòng)系30包括小 齒輪29、驅(qū)動(dòng)齒輪(pinion) 73、擺線齒輪箱(cycloid gearbox) 100。擺線齒輪 箱100包括帶有偏心輪的輸入軸101、擺線齒輪103、環(huán)形齒輪104和從動(dòng)部分105。 可選地，本實(shí)施中，偏心輪是安裝到輸入軸101的偏心軸承102。擺線齒輪103的 中部具有通孔，偏心軸承102以壓配合(press fit)的方式安裝到該通孔。擺線齒 輪103位于靜止的環(huán)形齒輪104內(nèi)。擺線齒輪103和環(huán)形齒輪104的齒的數(shù)量不同， 優(yōu)選地，兩者相差一個(gè)齒。偏心軸承102偏離擺線齒輪103的中心，當(dāng)輸入軸IOI 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心軸承102向擺線齒輪103傳到一種有軌運(yùn)動(dòng)。擺線齒輪103的外徑略 小于環(huán)形齒輪104的內(nèi)徑，偏心軸承102施加的偏移導(dǎo)致擺線齒輪103和環(huán)形齒輪 104的齒在一個(gè)位置嚙合，而在對角的位置分離。也就是說，當(dāng)輸入軸101轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，擺線齒輪103以有軌的方式在環(huán)形齒輪104內(nèi)滾動(dòng)，并慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒， 也就是兩者的齒差。從動(dòng)部分105寬松地連接到擺線齒輪103，由擺線齒輪103驅(qū) 動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)輸出軸23。優(yōu)選地，從動(dòng)部分105作為輸出軸23的一部分，或者安裝 到輸出軸23。這種寬松的連接允許擺線齒輪103轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)部分105，而不會(huì)傳到 有軌運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，寬松連接方式是從動(dòng)部分105上面具有若干個(gè)凸塊106， 而擺線齒輪103的主體上有對應(yīng)的孔107收容上述的凸塊106。當(dāng)然，也可以反過 來實(shí)施，即，孔設(shè)置在從動(dòng)部分105上，而凸塊設(shè)置在擺線齒輪103上。擺線齒 輪箱100安裝在外殼主體40的牙廂47內(nèi)。環(huán)形齒輪104的徑向外表面具有若干凹 槽108，凹槽108與牙廂47的脊109咬合，防止環(huán)形齒輪104關(guān)于輸出軸23的軸向 轉(zhuǎn)動(dòng)、關(guān)于外殼21轉(zhuǎn)動(dòng)。這種類型的齒輪箱也是一種少齒差齒輪箱，通過轉(zhuǎn)架 (擺線齒輪103)輸出。圖15A是本實(shí)施例的齒輪結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖16是本發(fā)明第十六實(shí)施例的示意圖，該實(shí)施例是圖15所示的實(shí)施例的一 種變形。在該實(shí)施例中，齒輪傳動(dòng)系30包括還包括傳動(dòng)帶74用于連接小齒輪29 和驅(qū)動(dòng)齒輪73。該實(shí)施例的擺線齒輪箱和第十二實(shí)施的擺線齒輪箱相似。外殼 主體40和蓋體41可以以更牢固的方式結(jié)合在一起，例如粘合、焊接如激光焊接， 如果外殼為塑料材料可以塑料熔接或者超聲波熔接。圖16A是本實(shí)施例的齒輪 驅(qū)動(dòng)關(guān)系的示意圖。
12圖17是本發(fā)明第十四實(shí)施例的示意圖，在實(shí)施例中，對小齒輪29進(jìn)行了變 形，尤其是改變了其連接電機(jī)22的方式。齒輪傳動(dòng)系30包括的小齒輪29、驅(qū)動(dòng) 齒輪73和擺線齒輪箱100，其中，驅(qū)動(dòng)齒輪73直接嚙合小齒輪29和擺線齒輪箱 100，本實(shí)施例的擺線齒輪箱100與圖15所示的擺線齒輪箱100類似。在該實(shí)施例 中，小齒輪29直接形成在壓電電機(jī)22的外轉(zhuǎn)子或者圓盤25上，優(yōu)選地，與外轉(zhuǎn) 子或者圓盤25作為一個(gè)整體，例如通過模制、模鍛或者鑄造的方式。雖然圖17 中的小齒輪29和驅(qū)動(dòng)齒輪73的齒為直齒，但是它們的齒也可以是螺旋狀的齒。 圖17A是本實(shí)施例的齒輪結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖18是本發(fā)明第十五實(shí)施例的示意圖。在本實(shí)施例中，壓電電機(jī)22安裝到 外殼主體40，直接軸向地驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸IIO。也就是說，電機(jī)作為一種直線電機(jī) (linearmotor)。傳動(dòng)軸110由安裝在外殼主體40上的軸承滑動(dòng)支承，傳動(dòng)軸IIO 兩端具有軸套48用與保護(hù)傳動(dòng)軸110的端部。傳動(dòng)軸110有一部分直徑變大，術(shù) 語上將這部分稱為"齒條"(rack) 111。齒條lll的下表面(lowersurface)具有齒 (圖中未示出)，電機(jī)22直接與齒條111的上表面摩擦接觸。齒條lll在靠近軸承 的位置形成了軸肩，所以齒條111也限制了驅(qū)動(dòng)軸110的軸向移動(dòng)。齒條lll的齒 作為齒輪傳動(dòng)系30的小齒輪29，與直齒齒輪或者驅(qū)動(dòng)齒輪75咬合，而直齒齒輪 或者驅(qū)動(dòng)齒輪75又與安裝在輸出軸23端部的輸出齒輪76咬合。用于封裝外殼主 體的蓋體41可通過螺釘(圖中未示出)安裝到外殼主體40。這樣，齒輪傳動(dòng)系 30通過齒條111、驅(qū)動(dòng)齒輪齒輪箱工作，而電機(jī)22以線性的方式驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸110， 使輸出軸23轉(zhuǎn)動(dòng)。圖18A是本實(shí)施例的齒輪結(jié)構(gòu)的示意圖。
在本發(fā)明的說明書和權(quán)力要求書中，詞語"包括"、"包括"、"具有"
及其同義詞是開放式的，也就是說，包含所聲明的內(nèi)容項(xiàng)，但是不排除額 外的內(nèi)容項(xiàng)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而己，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，可以組合使用上述的齒輪、傳動(dòng)帶、齒輪箱和軸鎖組 件。同樣，雖然上述實(shí)施例以輸出軸的形式輸出，替換地，本發(fā)明也包括以凹
孔或者缺口等形式進(jìn)行輸出。
權(quán)利要求
1、一種驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊，包括電機(jī)(22)、輸出部分(23)以及連接所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和所述輸出部分的齒輪傳動(dòng)系(30)，其特征在于，所述電機(jī)(22)為壓電電機(jī)，所述壓電電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過所述齒輪傳動(dòng)系(30)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述壓電電機(jī)包括固定的電機(jī)軸(23)、安裝到所述電機(jī)軸可繞電機(jī)軸轉(zhuǎn) 動(dòng)的圓盤(25)、位于所述圓盤內(nèi)的兩個(gè)壓電元件(24)、用于安裝壓電元件 的兩個(gè)元件支架(26)以及連接所述兩個(gè)元件支架的彈簧(39);所述圓盤包 括底部以及從底部周邊沿軸向延伸的壁部，所述兩個(gè)元件支架(26)可轉(zhuǎn)動(dòng)地 連接在一起，所述彈簧(39)對所述兩個(gè)元件支架施加側(cè)向的作用力以使得所 述兩個(gè)壓電元件的摩擦頭與圓盤的壁部摩擦接觸，所述圓盤充當(dāng)所述電機(jī)的轉(zhuǎn) 子。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于 所述齒輪傳動(dòng)系(30)包括小齒輪(29)、第一齒輪(50)和第二齒輪(51); 所述小齒輪(29)安裝到所述電機(jī)轉(zhuǎn)子由所述電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)所述第一齒輪(50)，所述第一齒輪(50)驅(qū)動(dòng)所述第二齒輪(51)，所述第二齒輪 (51)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述齒輪傳動(dòng)系(30)還包括位于所述第二齒輪(51)和所述輸出部分(23) 之間的軸鎖組件(34);所述軸鎖組件(34)包括固定部分(37)及安裝到固 定部分的主動(dòng)部分(35)、從動(dòng)部分(36)和滾動(dòng)體形式的栓鎖件(38)，所 述主動(dòng)部分(35)由所述第二齒輪(51)驅(qū)動(dòng)，所述從動(dòng)部分(36)用于驅(qū)動(dòng) 所述輸出部分(23);所述栓鎖件(38)與所述主動(dòng)部分(35)、固定部分(37)配合，允許所 述主動(dòng)部分(35)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)部分(36)，防止從動(dòng)部分(36)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)部分(35)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述齒輪傳動(dòng)系(30)還包括位于所述第二齒輪和所述輸出部分(23)之 間的行星齒輪箱(60);所述行星齒輪箱(60)為NGW型、NW型或者NGWN型，包括太陽輪(62)、 若干行星齒輪(63)、環(huán)形齒輪(64)以及用于支撐所述行星齒輪(63)的齒 輪架(65)，所述太陽輪(62)由所述第二齒輪驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)所述行星齒輪(63)， 所述行星齒輪(63)與所述環(huán)形齒輪(64)嚙合并通過所述環(huán)形齒輪(64)或 者所述齒輪架(65)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述齒輪傳動(dòng)系(30) 還包括位于所述行星齒輪箱(60)和所述輸出部分(23)之間的軸鎖組件(34);所述軸鎖組件(34)包括固定部分(37)及安裝到固定部分的主動(dòng)部分(35)、 從動(dòng)部分(36)和滾動(dòng)體形式的栓鎖件(38)，所述主動(dòng)部分(35)由所述第 二齒輪(51)驅(qū)動(dòng)，所述從動(dòng)部分(36)用于驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23);所述栓鎖件(38)與所述主動(dòng)部分(35)、固定部分(37)配合，允許所 述主動(dòng)部分(35)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)部分(36)，防止從動(dòng)部分(36)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)部分(35)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述齒輪傳動(dòng)系(30)還包括位于所述第二齒輪和所述輸出部分(23)之 間的行星齒輪箱(80)，所述行星齒輪箱(80)包括由所述第二齒輪驅(qū)動(dòng)的輸 入軸(81)、安裝到輸入軸(81)的偏心輪(82)、與偏心輪(82)配合的軸 承(83)、安裝到軸承(83)的傳動(dòng)齒輪(84)、固定環(huán)形齒輪(85)、用于 驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)的活動(dòng)環(huán)形齒輪(86);所述固定環(huán)形齒輪(85)與所述活動(dòng)環(huán)形齒輪(86)的齒數(shù)不同，均嚙合 到所述傳動(dòng)齒輪(84)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述齒輪傳動(dòng)系(30)還包括位于所述第二齒輪和所述輸出部分(23)之 間的諧波錐齒齒輪箱(90)，所述諧波錐齒齒輪箱(90)包括由所述第二齒輪 驅(qū)動(dòng)的輸入軸(91)、第一錐齒齒盤(93)和用于驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)的 第二錐齒齒盤(94)，所述輸入軸(91)包括不垂直于軸向的凸緣(92)，所 述第二錐齒齒盤(94)垂直于所述輸入軸(91)可繞所述輸入軸(91)轉(zhuǎn)動(dòng)， 所述第一錐齒齒盤(93)位于所述凸緣(92)和第一錐齒齒盤(930)之間并緊 靠所述凸緣(92)以及可相對于所述輸入軸(91)進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述齒輪傳動(dòng)系(30) 還包括位于所述第二齒輪和所述輸出部分(23)之間的擺線齒輪箱(100)，所 述擺線齒輪箱(100)包括由所述第二齒輪驅(qū)動(dòng)的輸入軸(101)、偏心軸承(102)、 擺線齒輪(103)、環(huán)形齒輪(104)和從動(dòng)部分(105)，所述偏心軸承(102) 安裝到所述擺線齒輪(103)并偏離所述擺線齒輪(103)的中心，所述擺線齒 輪(103)安裝在所述環(huán)形齒輪(104)內(nèi)并與所述環(huán)形齒輪(104)的部分齒嚙 合，所述環(huán)形齒輪(104)通過從動(dòng)部分(105)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述齒輪傳動(dòng)系(30) 包括小齒輪(29)、驅(qū)動(dòng)齒輪(73)、傳動(dòng)齒輪(74)以及擺線齒輪箱(100)， 所述小齒輪(29)安裝到所述電機(jī)轉(zhuǎn)子由所述電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)并通過所述傳動(dòng)齒 輪(74)驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)齒輪(73)，所述驅(qū)動(dòng)齒輪(73)通過所述擺線齒輪箱 (100)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述齒輪傳動(dòng)系(30) 包括小齒輪(29)、驅(qū)動(dòng)齒輪(73)、擺線齒輪箱(100)，所述小齒輪(29) 與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子合為一體用于驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)齒輪(73)，所述驅(qū)動(dòng)齒輪(73) 通過所述擺線齒輪箱(100)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述壓電電機(jī)包括一具 有摩擦頭的壓電元件，所述齒輪傳動(dòng)系(30)包括設(shè)置在傳動(dòng)軸(110)上的齒 條(111)、與所述齒條(111)嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪(75)、由所述驅(qū)動(dòng)齒輪(75) 驅(qū)動(dòng)的輸出齒輪(76)，所述壓電元件的摩擦頭與傳動(dòng)軸的外表面摩擦接觸， 當(dāng)所述壓電元件被激勵(lì)時(shí)，所述摩擦頭可驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)軸沿其軸線運(yùn)動(dòng)，從而 帶動(dòng)所述齒條(111)運(yùn)動(dòng)，所述輸出齒輪(76)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)模塊，尤其適用于車輛中的空調(diào)系統(tǒng)。該驅(qū)動(dòng)模塊包括電機(jī)(22)、輸出部分(23)以及連接所述電機(jī)和所述輸出部分的齒輪傳動(dòng)系(30)，所述電機(jī)(22)為壓電電機(jī)，所述電機(jī)(22)通過所述齒輪傳動(dòng)系(30)驅(qū)動(dòng)所述輸出部分(23)?？蛇x地，所述齒輪傳動(dòng)系包括軸鎖組件(34)以防止負(fù)載通過所述輸出軸逆向驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)模塊采用壓電電機(jī)作為動(dòng)力源，壓電電機(jī)具有噪音小、自鎖轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于車用空調(diào)系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H02N2/10GK101498497SQ20091000245
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者塔靜寧 申請人:德昌電機(jī)(深圳)有限公司