电动机安排.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200780024640.4

申请日:

2007.06.29

公开号:

CN101479915A

公开日:

2009.07.08

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的视为放弃IPC(主分类):H02K 7/00放弃生效日:20090708|||专利申请权的转移IPC(主分类):H02K 7/00变更事项:申请人变更前权利人:美驰技术有限责任公司变更后权利人:车辆系统美国有限责任公司变更事项:地址变更前权利人:美国密歇根州变更后权利人:美国密歇根州登记生效日:20110114|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H02K7/00; H02K7/116; H02K26/00; E05B65/12; E05B47/00

主分类号:

H02K7/00

申请人:

美驰技术有限责任公司

发明人:

丹尼斯·卡瓦卢奇; 格宾德·S·凯尔西; 克里斯·罗兹; 奈杰尔·V·斯珀尔; 西尔万·雷伊·肖纳韦尔; 大卫·佩亚蒂; 保罗·莫尔; 罗伯特·F·托利; 琼-文森特·奥列弗; 罗伯特·詹姆斯·克劳利

地址:

美国密歇根州

优先权:

2006.6.29 GB 0612930.8

专利代理机构:

北京集佳知识产权代理有限公司

代理人:

王艳江;段 斌

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内容摘要

一种电动机安排,具有一个转子,该转子具有一个转子北磁极以及一个转子南磁极,该转子可在一个第一转子位置与一个第二位置之间围绕一个转子轴线旋转,该转子包括一个第一转子支座以及一个第二转子支座;一个定子,该定子具有一个第一定子磁极以及一个第二定子磁极,该定子具有一个第一定子状态,其中该第一定子磁极是一个定子北磁极并且该第二定子磁极是一个定子南磁极;以及一个第二定子状态,其中第一定子磁极是一个定子南磁极并且第二定子磁极是一个定子北磁极,该第一定子状态对应于该第一转子位置,其中该转子北磁极接近该第二定子磁极并且该转子南磁极接近该第一定子磁极,该第二状态对应于该第二转子位置,其中该转子北磁极接近第一定子磁极并且转子南磁极接近第二定子磁极;一个输出构件,该输出构件可围绕该转子轴线旋转并且具有可由该第一转子支座接合的一个第一输出支座,以便在一个第一旋转方向上移动该输出构件,并且具有可由该第二转子支座接合的一个第二输出支座,以便在一个第二旋转方向上移动该输出构件,该输出构件可在一个有限范围内相对于转子旋转,该范围由该第一和第二输出支座以及该第一和第二转子支座限定;该电动机安排进一步包括一个第一停止件,以限制转子

权利要求书

1.  一种电动机安排,具有一个转子,该转子带有一个转子北磁极和一个转子南磁极,该转子在一个第一转子位置与一个第二位置之间可围绕一根转子轴线旋转,该转子包括一个第一转子支座以及一个第二转子支座,
一个定子,该定子具有一个第一定子磁极以及一个第二定子磁极,
该定子具有一个第一定子状态,其中该第一定子磁极是一个定子北磁极并且该第二定子磁极是一个定子南磁极,以及
一个第二定子状态,其中该第一定子磁极是一个定子南磁极并且该第二定子磁极是一个定子北磁极,
该第一定子状态对应于该第一转子位置,其中该转子北磁极接近该第二定子磁极并且该转子南磁极接近该第一定子磁极,
该第二状态对应于该第二转子位置,其中该转子北磁极接近该第一定子磁极并且该转子南磁极接近该第二定子磁极,
一个输出构件,该输出构件可围绕该转子轴线旋转,并且具有可由该第一转子支座接合的一个第一输出支座,以便在一个第一旋转方向上移动该输出构件,并且具有可由该第二转子支座接合的一个第二输出支座,以便在一个第二旋转方向上移动该输出构件,
该输出构件在一个有限范围内可相对于该转子旋转,该有限范围由该第一输出支座与第二输出支座以及该第一转子支座与第二转子支座限定,
该电动机安排进一步包括一个第一停止件,以限制该转子越过该第一转子位置的运动,以及一个第二停止件,以限制该转子越过该第二转子位置的运动。

2.
  如权利要求1所述的电动机安排,其中该第一和第二停止件将该转子的旋转运动限制为小于180度,优选小于100度,更优选小于90度。

3.
  如权利要求1或2所述的电动机安排,其中,该输出构件相对于该转子可旋转大于20度,优选大于30度,更优选大于40度。

4.
  如以上权利要求中的任一项所述的电动机安排,其中,当该转子在该第一和第二转子位置之间移动时,该输出构件的旋转小于该转子。

5.
  如以上权利要求中的任一项所述的电动机安排,其中,该第一转子位置是一个第一稳定平衡位置并且该第二转子位置是一个第二稳定平衡位置。

6.
  如权利要求5所述的电动机安排,其中,仅有两个稳定平衡位置。

7.
  如权利要求5或6所述的电动机安排,其中,该转子具有另一个转子位置,该转子位置是一个不稳定平衡位置,所述另一个转子位置在该第一和第二转子位置之间。

8.
  如权利要求7所述的电动机安排,其中,该第一转子位置与该另一个转子位置成一个第一角度,并且该第二转子位置与该另一个转子位置成一个第二角度,该第一和第二角度是不同的,优选该第一角度大于该第二角度。

9.
  如权利要求8所述的电动机安排,其中,该第一角度与在该输出构件与该转子之间的相对旋转量的差值小于20度,优选小于10度的差值,更优选小于5度的差值。

10.
  一种机构,该机构包括如以上权利要求中的任一项所述的一台电动机以及一个机构支座,其中,当该转子处于该第一转子位置时,该输出构件接合该机构支座,以将该机构支座保持在一个第一机构支座位置内,并且该转子到该第二转子位置的运动使该输出构件与该机构支座脱离接合,从而允许该机构支座移动到一个第二机构支座位置。

11.
  一种闩锁组件,具有
一个底盘,
一个闩锁栓,该闩锁栓可移动地安装在该底盘上并且具有用于保留一个撞击器的一个闭合位置以及用于释放该撞击器的一个开放位置,
一个棘爪,该棘爪具有一个接合位置以及一个脱离接合位置,在该接合位置,该棘爪与该闩锁栓接合以将该闩锁栓保持在该闭合位置中,并且在该脱离接合位置,该棘爪与该闩锁栓脱离接合,从而允许该闩锁栓移动到该开放位置,
一种偏心安排,该偏心安排限定一条偏心轴线以及远离该偏心轴线的一条棘爪轴线,其中该偏心安排可围绕该偏心轴线旋转,并且该棘爪可围绕该棘爪轴线旋转,
其中,当该棘爪从该接合位置移动至该脱离接合位置时,该偏心安排以顺时针方向与逆时针方向之一围绕该偏心轴线旋转,并且在该棘爪处于该接合位置时,由该闩锁栓施加到该棘爪的力在该偏心安排上产生在所述顺时针方向以及逆时针方向之一上的围绕该偏心轴线的一个转矩,并且通过一个可移动支座防止该偏心安排在所述顺时针方向以及逆时针方向之一上的旋转,
该闩锁组件进一步包括如权利要求1至9中的任一项所述的一个电动机安排,其中该可移动支座由该输出构件限定,并且其中该电动机可用于移动该可移动支座以释放该闩锁。

12.
  如权利要求11所述的一个闩锁组件,其中,当该转子处于该第一转子位置时,该输出构件接合该可移动支座,以将该闩锁保持在一个闭合位置中,并且该转子到该第二转子位置的运动使该输出构件与该可移动的支座脱离接合从而允许该闩锁打开。

13.
  如权利要求11或12所述的一个闩锁组件,其中,该闩锁具有一个闭合状态,在这种状态中:
该爪处于该闭合位置,
该棘爪处于该接合位置,
并且该棘爪轴线处于一个第一位置,
并且该闩锁具有一个开放状态,在这种状态中:
该爪处于该开放位置,
该棘爪处于该脱离接合位置,
并且该棘爪轴线基本上处于所述第一位置。

14.
  如权利要求13所述的闩锁组件,其中,在该闩锁栓从该闭合位置至该开放位置的运动的过程中,该偏心安排在所述顺时针方向和逆时针方向之一上旋转,这样该棘爪轴线移动到一个第二位置并且该闩锁栓将该偏心安排在所述顺时针方向和逆时针方向中的另一个方向上旋转,从而使该棘爪轴线基本上返回到该第一位置。

15.
  如权利要求11至14中的任一项所述的闩锁组件,其中,该闩锁栓接合该偏心安排的一个复位支座,以将该偏心安排从该第二位置移动到该第一位置。

16.
  如权利要求15所述的闩锁组件,其中,该复位支座被限定在该偏心安排的一个复位杠杆上。

17.
  一种打开闩锁的方法,包括以下步骤
提供一个闩锁组件,该闩锁组件具有
一个底盘,
一个闩锁栓,该闩锁栓可移动地安装在该底盘上并且具有用于保留该撞击器的一个闭合位置以及用于释放该撞击器的一个开放位置,
一个棘爪,该棘爪具有一个接合位置以及一个脱离接合的位置,在该接合位置,该棘爪与该闩锁栓接合以将该闩锁栓保持在该闭合位置;并且在该脱离接合位置,该棘爪与该闩锁栓脱离接合,从而允许该闩锁栓移动到该开放位置,
一个偏心安排,该偏心安排限定一条偏心轴线以及远离该偏心轴线的一条棘爪轴线,该偏心安排可围绕该偏心轴线旋转,并且该棘爪可围绕该棘爪轴线旋转,
一个可移动支座,
将该闩锁栓置于该闭合位置、将该棘爪置于该接合位置并且将该棘爪轴线置于该第一位置,
致使该闩锁栓向该棘爪施加一个力,以在该偏心安排上产生在顺时针方向和逆时针方向之一上的一个转矩,并且使所述转矩在所述可移动的支座起作用以阻止所述偏心安排的运动,
随后,通过根据权利要求1至8中任一项的电动机安排的运行移动该可移动的支座,这样,所述转矩就不再起作用,从而允许该力在所述顺时针方向和逆时针方向之一上移动该偏心安排,这样使该棘爪轴线移动到一个第二位置并且该棘爪移动到该脱离接合位置,从而允许该闩锁栓移动到该开放位置,并因此而将该闩锁打开。

18.
  一种打开如权利要求17所述的闩锁的方法,进一步包括以下步骤:
提供一个撞击器,
将一个闩锁栓置于该闭合位置,并将该棘爪置于该接合位置,以保留该撞击器,
致使该撞击器向该闩锁栓施加一个力,从而致使该闩锁栓将所述力施加到该棘爪上,
允许该闩锁栓移动至该开放位置,从而释放该撞击器并将该闩锁打开。

19.
  一种打开如权利要求17或18所述的闩锁的方法,包括在打开该闩锁过程中将该棘爪轴线基本上返回到该第一位置的步骤。

20.
  一种闩锁组件,包括如权利要求1至9中任一项所述的一种电动机安排,其中,该闩锁组件具有多个替代的安全状态,并且可通过该电动机安排在这些替代安全状态之间移动。

说明书

电动机安排
技术领域
本发明涉及一种电动机安排,并且特别是适于改变闩锁组件状态的一种电动机安排,特别是将闩锁组件释放或锁定/解锁,特别是与汽车车门以及汽车行李箱一起使用的闩锁组件。
背景技术
已知闩锁组件可释放地将汽车车门固定在闭合位置。门内手柄或门外手柄的操作将释放该闩锁,从而允许车门打开。随后的车门的闭合将使闩锁自动重新闭锁。
为确保雨水不进入车辆,围绕车门的周边设有防水密封件,这些密封件闭合车门所处的车体上的一个开孔。除了提供防雨保护之外,这些防水密封件还降低风声。对提高的乘车人舒适度的持续需求要求降低风声,而这进而要求用车门将防水密封件夹得更紧。车门通过车门闩锁将这些密封件夹紧,并因此存在着一种趋势来增加施加在该闩锁上的密封件负载以便满足所要求的增强的乘车人舒适度水平。由于增大了强加在闩锁上的密封,所以相应地增加了释放闩锁所要求的力。
英国专利申请GB0330264示出了一种闩锁机构,其中,一个主要棘爪可用于将旋转的爪保持在闭合位置。该主要棘爪被安装在一个肘节链接上并且直接或间接通过一个次级棘爪将该肘节链接保持在适当的位置(当闩锁闭合时)。当应用于一个闩锁组件时,本发明的电动机安排可用于移动该次级棘爪。
还已知闩锁组件包括可以被致动以将闩锁锁定或解锁的电动机。其他已知的闩锁组件包括电动机,这些电动机可以使闩锁处于儿童安全启用状态中,即其中的门内把手的操作并不打开闩锁的状态。电动机还可用于将闩锁处于一个儿童安全关闭状态中,即门内把手的操作打开闩锁的一种状态。
发明内容
因此,根据本发明提供了一种在所附的独立权利要求中限定的闩锁安排。
附图说明
现在将仅通过实例并参考附图对本发明进行描述,在附图中:
图1、1A、1B、1D以及1D’示出了取自处于闭合位置的闩锁背板侧的视图,示出了包括根据本发明的电动机安排的闩锁安排的某些部件,
图1C示出取自闩锁的固定板侧的视图,该视图示出了处于闭合位置的图1中的闩锁安排的某些部件,
图2A、2A’、2A”、2B、2B’、2B”、2C、2C’和2C”示出当闩锁打开时图1中的某些部件,
图3示出了处于开放位置的图1中的闩锁的某些部件,
图4示出了在闭合过程中图1的闩锁的某些部件,
图5和5’示出了根据本发明的图1中的电动机安排,
图5A至5D示出了处于不同位置的图5中的电动机安排,
图6至图8示出了根据本发明的一种电动机安排的另一个实施方案,
图9和图10示出了根据本发明的一种电动机安排的另一个实施方案,以及
图11示出了来自根据本发明的电动机安排的扭矩输出。
具体实施方式
参看图1至5,这些图示出了一个闩锁组件10,该闩锁组件的主要部器件是一个闩锁底盘12、具有旋转爪14的形式的一个闩锁栓、一个压紧棘爪16、具有曲柄轴组件18的形式的一种偏心安排以及一个释放致动器组件20。
闩锁组件10被安装在一个门8上(仅在图1中示出)。
闩锁底盘12的主要部件是固定板22和背板24。固定板22总体上是平面的(但具有一个向上翻转的边缘22A)。该总体上平面的部分包括用于接收撞击器(未示出)的一个口部26。该固定板22包括三个螺纹孔27,这些螺纹孔在使用时用于将闩锁组件紧固到门上。爪枢转销28以及停止销29和30自该固定板伸出。停止销29相对于底盘固定并且包括一个圆柱形外表面29A,其目的将在下面进行描述。
背板24包括孔31A、31B和31C,这些孔分别用于接收爪枢转销28、停止销29和停止销30的端部。在组装过程中,这些销28、29和30的端部被锤击以将该背板24相对于固定板22紧固。
旋转爪14被枢转地安装在爪枢转销28上并且包括用于接收撞击器的一个口部32、一个第一安全支座33以及一个闭合支座34。一个弹簧支座35由弹簧36接合以将该旋转爪朝向其开放位置偏置。
该旋转爪总体上呈平面形并且包括一个复位销37,该复位销伸出到该旋转爪的总体平面之外。
棘爪16包括一个棘爪齿40、具有一个支座表面42的一个第一臂41、一个第二臂43、具有一个支座表面45的一个第三臂44。棘爪16还具有内径为D的一个枢转孔46。当看图1C时,棘爪16被弹簧47以顺时针方向围绕轴线Y(在下面看)偏置,弹簧47接合第二臂43。当看图3时,停止销30通过接合第三臂44在逆时针方向上限制棘爪的旋转。
曲柄轴组件18的主要部件是一个曲柄轴50、一个复位杠杆51以及释放杠杆653。
曲柄轴50包括以具有曲柄销轴线Y的盘的形式的一个曲柄销54。一个正方形轴55自曲柄销54的一侧伸出而一个圆柱形销56自曲柄销54的另一侧伸出。正方形轴55和圆柱形销56一起限定曲柄轴发的轴线A。圆柱形销56可旋转地安装在固定板22的一个孔(未示出)内。因此,该固定板向销56提供支承。
曲柄销54的直径是棘爪枢转孔46中的一种运行配合,即曲柄销54的直径略小于D。曲柄销54的半径为R。因此,该曲柄销轴线Y限定一条棘爪轴线,棘爪可围绕该棘爪轴线旋转(见下面)。曲柄销54的厚度基本上与棘爪16的厚度相同。
复位杠杆51包括一个臂60以及紧固到臂60的一个凸台61。凸台61具有一个圆柱形的外表面62并且具有一个正方形截面的一个中心孔。因此,如图3所示,当凸台61被组装到正方形轴55上时,臂60成为在旋转意义上紧固到曲柄轴50上。凸台61的圆柱形外表面62被安装在该背板中的一个孔内,该孔为外表面62提供了一个支承表面。应理解,圆柱形外表面62和圆柱形销56的外表面外同心并且一起限定该曲柄轴的轴线A。
臂60包括一个边缘60A(也称为复位支座),该边缘与如将在以下进一步说明的复位销37相互作用。
一种释放安排652包括三个主要部件,即释放杠杆653、链杆654和杠杆655。杠杆653包括一个正方形孔664。正方形孔664被安装在正方形轴55上。因此,杠杆653在旋转意义上紧固在该曲柄轴上。
杠杆655枢转地安装在枢转销680上,该枢转销进而被紧固到闩锁底盘12上。杠杆655包括一个释放支座65。
链杆654枢转地安装到杠杆653上并且还枢转地安装到杠杆655上。
一个螺栓和垫圈(未示出)被拧入正方形轴55的螺纹孔57中以将该曲柄轴、复位杠杆和杠杆653紧固在一起。因此,应理解,该曲柄轴、复位杠杆和杠杆653均在旋转意义上彼此紧固。
组装时,曲柄销54和复位杠杆51被定位于该固定板与背板之间,并且将凸台61的圆柱形外表面62旋转地安装在背板24的一个孔(未示出)内。应理解,杠杆653位于背板24的与复位杠杆51和曲柄销54的相反的侧面上(可从图2A清楚地看出)。
该闩锁组件10包括处于电动机安排100的形式的一个释放致动器20。
电动机安排100包括一个无刷直流电动机110、一个输出构件112(也称为可移动支座)以及电动机停止件114和116。
电动机110包括一个定子118以及一个转子120。
该定子包括具有一条线圈轴线A的电磁线圈122。线圈122安装在一个铁磁芯124上,该铁磁芯延伸穿过该线圈中的一个孔。芯124的端部124A连接到一个第一定子臂126。芯124的第二端部124B连接到一个第二定子臂128。可以看出,该第一定子臂和第二定子臂总体上垂直于线圈轴线A延伸。而且,该第一定子臂和第二定子臂以相同的方向(即朝向转子)自芯124延伸。该第一定子臂和第二定子臂用铁磁材料制成。远离芯124的第一定子臂126的一个端部126A限定了一个第一定子磁极130,该第一定子磁极部分地环绕该转子,并且在这种情况下总体上呈弧形。远离芯124的第二定子臂128的第一端部128A限定了一个第二定子磁极132,该第二定子磁极同样部分环绕该转子,并且在此情况下总体上呈弧形。
接近该芯的第一定子臂和第二定子臂的部分总体上是平的。在这种情况下,每个定子臂用薄板金属的矩形毛坯制成,然后形成该定子臂以提供这些弧形定子磁极130和132。当向电磁线圈122供给直流电流(如将在以下进一步说明)时,第一定子磁极130变成北极,在此情况下,第二定子磁极132会变成南极,或者第一定子磁极130会是南极,在此情况下,第二定子磁极132会是北极。显然,根据这些线圈端子到直流电源的连接的极性可以地选择这些定子极的极性。
转子120包括一个环状磁体140,在这种情况下,该磁体是一种永磁体。因此,该环状磁体具有一个北极N以及一个南极S。箭头MA示出了该环状磁体的磁轴线(即通过该磁体的南极和北极的一个箭头)。该环状磁体140被安装在一个芯142上,优选该芯是一种铁磁芯。该转子芯(并因此该环状磁体)围绕转子轴线B可旋转地安装。在这种情况下,该环状磁体的一条轴线C与该转子轴线B重合,但在进一步的实施方案中这不一定是这种情况。特别地,制造公差可能导致该环状磁体略微偏离该转子轴线,但这对于电动机安排的操作而言并不重要。如可从图5看出的那样,转子北磁极被位于该转子轴线的一个侧面上,并且该转子南磁极位于另一个侧面上,在这种情况下,该另一个侧面是该转子轴线的相反的侧面。
自该转子芯142总体向上(当看图2时)伸出即在总体上以与转子轴线B平行的方向伸出的是一个第一销钉144以及一个第二销钉146,这些销钉的目的将在以下进一步说明。第一销钉144具有接近该转子的一个部分144A以及远离该转子的一个部分144B。类似地,第二销钉146具有接近该转子的一个部分146A以及远离该转子的一个部分146B。
如前所述,该转子可围绕转子轴线B旋转并且这由一个转子轴线148使之能够进行,在该转子轴线上安装有转子芯142。转子轴线148具有一个第一端部148A,该第一端部可旋转地安装在板51的一个孔150中并且紧固在相对于该闩锁底盘的一个固定位置中。该转子轴线的一个相对端部类似地位于另一个孔中。总之,该环状磁体140、转子芯142以及转子轴线148全部一起旋转,如以下将进一步说明。
该转子轴线148还包括一个圆柱形表面152,该圆柱形表面起到该输出构件112的一个支承表面的作用。
该输出构件112包括一个中心圆孔160,该圆孔安装在圆柱形部分152上。输出构件112进一步包括一个第一臂164以及一个第二臂162。第一臂164包括可由第一销钉144的部分144A接合的一个支座164A,并且第二臂162包括可由如以下将进一步说明的第二销钉146的部分146A接合的一个支座162A。该第二臂162起到用于该释放安排652的一个次级棘爪的作用。
将会看到,当闩锁处于如图1B所示的闭合位置时,第二臂162处于与释放支座65相对的位置。总之,为了释放该闩锁,在释放支座65(如图2B所示)的路径之外枢转输出构件112,从而允许杠杆65枢转到图2B所示的位置。
图5示出了单独的电动机安排,即在组装到闩锁10中之前。图中所示出的电动机安排处于一个静止的位置,并且转子北磁极N与第一极130直接相对、转子南磁极S与第二极132直接相对。注意,在该静止位置中,并未向该电磁线圈通电,因此,第一极130和第二极132不带电,即它们既不是北极也不是南极。然而,由于第一极130和第二极132是用磁性材料(在这种情况下用铁磁材料)制成,所以若该转子接近于图5的位置,则该转子会旋转到图5的位置,以使北极N与第一极130直接相对,并且南极S与该第二极直接相对。图5A是图5所示的电动机安排的一个平面图。图5与图5A所示转子位置是相同的。
图5A所示的位置是一个“稳定平衡”位置。因此,若将转子从图5A的位置略微旋转然后释放,则它会返回图5A的位置。
图5B示出了一个替代的“稳定平衡”位置,其中,转子北磁极N邻近于第二定子磁极132,并且转子南磁极S邻近于第一定子磁极130。应理解,图5A和5B所示的转子位置相隔180度。图5B中的转子位置也是一个稳定平衡位置,因为如果从这个位置略微旋转该转子并释放,则它会返回这个位置。
图5C和5D还示出了处于一个平衡位置的转子,不过,在这两种情况下,这是一种不稳定的平衡位置。因此,如果转子位于图5C的位置并以顺时针方向上略微(大约10度)旋转然后释放,则它往往会移动到图5A所示的稳定平衡位置。相反,如果转子在图5C的位置开始以逆时针方向略微(大约10度)旋转并释放,则它往往会移动到图5B所示的稳定平衡位置。
类似地,如果将的那样该转子如图5D所示定位并以顺时针方向上略微旋转,则在释放时转子会移动到图5B的位置,而且,若以逆时针方向略微旋转该转子,则在释放时,该转子会移动到图5A的位置。
应强调,示于图5、5A、5B、5C和5D中的电动机安排均是孤立的,即在组装到闩锁10中之前。当被组装到闩锁10中时,多个停止件(如将在以下说明的那样)阻止该转子到达图5A的位置或者图5B的位置或者图5D的位置。而且,当被组装到该闩锁中时,转子只会移动通过图5C的位置而从不在此位置中静止。
来自转子的扭矩输出并不是恒定的。图11示出了多个测试结果以及对于转子角度的扭矩输出平均线。零度表示图5B所示的位置,并且90度表示图5C所示的位置。可以看出,当转子处于图5B位置时向该线圈施加电流产生零扭矩。不过,当转子的磁轴线MA与如图5C所示的线TMAX对齐时,扭矩输出达到最大值。换言之,当电动机被供电时,最大扭矩在该转子处于在未向该转子供电时所限定的不稳定的平衡位置时出现。注意,该线不是线性的,但在转子角度接近于90度的位置时,该曲线变平。这就意味着在70度的转子角度仍达到最大扭矩的90%上,并且在60度的转子角度仍达到最大扭矩的80%。
当电动机110被组装到该闩锁组件中时,第一销钉144和第二销钉146的远端部分144B和146B连同电动机停止件114和116一起确保转子从不到达图5、5A、5B或5D所示的这些位置。因此,图2C示出了自第一销钉144的远端部分144B与电动机停止件114接合以后限制该转子的顺时针旋转。图1D示出了自第二销钉146的远端部分146B与电动机停止件116(电动机停止件116未在图1D中示出)接合以后,对该转子的逆时针旋转的限制。
从图2C”可以看出,对着电动机停止件114与116之间的轴线B的角X1接近于190度。对着接合电动机停止件114和116的第一销钉144的远端部分114B与第二销钉146的远端部分146B之间的角X2接近于120度。因此,该转子可以移动经过的总角度接近于70度。
如前所述,在电动机110被组装到该闩锁中之前,该转子具有两个稳定平衡位置,即它具有如图5/5A所示的一个稳定平衡位置以及如图5B所示的另一个稳定平衡位置。在这种情况下,这只是两个稳定位置,因此该转子是双稳定的,但在进一步的实施方案中不一定是这种情况。这两个稳定平衡位置相隔180度。当该电动机被组装到这种闩锁中时,转子仍具有两个明显的稳定平衡位置,一个如图2C所示而另一个如图1D所示。不过,这些稳定平衡位置以接近于70度分开,因为,如前所述,转子仅限于转动70度。
对图2C”的考虑示出了该转子的位置(见磁轴线MA)从最大扭矩位置TMAX(即图5C所示的位置)被顺时针旋转约30度,即在TMAX与MA之间的角Y1为30度。在没有任何电流通过该电磁线圈的情况下,磁力作用于处于图2C中的位置时的转子上并在该转子上产生一个扭矩使转子在顺时针方向上转动。该扭矩受到接合电动机停止件114的销144的远端部分144B的反作用。类似地,当转子处于图1B/1D的位置时,将磁轴线MA自最大扭矩位置TMAX逆时针转动40度(角Y2=40度)。因此,存在以逆时针方向作用于该转子的一个扭矩,并且该扭矩受到接合电动机停止件116的销146的远端部分146B的反作用。
图1B示出了与第二支座162A接合的第二销钉146,并且该第一销钉144与第一支座164A隔开。图2A”示出了已被顺时针旋转了角度Z1(在这种情况下约35度)的转子。在图2A”中,第二销钉146与第二支座162隔开并且第一销钉144与第一支座164A接触。因此,显然该转子可相对于输出构件112在一个有限的范围内旋转,该范围由该输出构件上的这些支座的位置并且由该转子上的这些支座的位置所限定。在这种情况下,该输出构件可以相对于该转子旋转约35度。
对图1至1D的考虑示出了闩锁组件10以及处于闭合状态的关联的门8。该爪处于闭合位置,从而保留该撞击器(未示出)。该棘爪处于一个接合的位置,因此,棘爪齿40与闭合的支座34接合,从而将该爪保持在其闭合的位置。门的防水密封件处于一种被压紧的状态,因此,该撞击器在爪14的口部32上产生一个密封力FS,当看图1时,该力趋向于使该爪以顺时针方向旋转(当看图1C时的一个逆时针方向)。
力FS进而在棘爪齿40并因此而向棘爪16上产生一个力FP。力FP进而受到曲柄轴的曲柄销54的反作用。受到曲柄销反作用的力FP被安排成在该曲柄轴上围绕曲柄轴线A产生一个顺时针(当看图1时)扭矩(或转矩)(当看图1C时的一个逆时针扭矩)。不过,由于释放杠杆52的释放支座65与第一臂162之间的安排(见图1B),当看图1时,曲柄轴组件18被阻止顺时针(当看图1C时得到逆时针)旋转。
如图1D所示,该转子上的磁力产生以逆时针方向上的一个扭矩(因为没有电流通过该线圈)。如前所述,这个扭矩受到电动机停止件116的反作用,但特别是第二销钉146的接近部分146B已将第二臂162接合并且移动到图1D所示的位置,即到第二臂朝向释放支座65的一个位置,并因此而将释放安排652保持在适当的位置。
为了释放该闩锁,将电流提供给线圈122,该线圈产生一个磁力,该磁力使第一极130成为南磁极并且使第二极132成为北磁极。这在该转子上引起一个顺时针扭矩,因为北极N被第二极132排斥并且被吸引到第一极130而且南极S被第一极130排斥并且被吸引到第二极132。
图2A、2B和2C示出了在该闩锁的打开过程中发生的事件的顺序。注意,该转子从图1D的位置连续移动至图2B的位置,即在该转子在图1D的位置与图2B的位置之间所有点上均不停止移动。
因此,如图2A”所示,转子已顺时针旋转约35度(角Z1=35度),以使第一销钉144的接近部分144A已接合,但未移动第一臂164。可以看出,第二臂162仍与释放支座65接合。
转子继续以顺时针方向进一步旋转约35度至图2B所示的位置。可以看出,第二臂164已经由第一销钉144的接近部分144A接合并且移动。如图2B所示,当与图2A比较时,输出构件112以顺时针方向已旋转约35度。这就导致第二臂162与释放支座65脱离接合。
因此,图2B示出了该力矩,第二臂162已经在该力矩下与释放支座65脱离接合,但在释放安排652开始移动之前。一旦第一臂162已与释放支座65脱离接合,杠杆655顺时针自由旋转到图2C所示的位置。注意,作为受到曲柄销54的反作用的力FP的结果,释放安排652移动到图2C所示的位置。
一旦这些部件到达图2C的位置,一个传感器(未示出)感测杠杆655处于图2C的位置并将此指示给一个逻辑控制器(未示出),该逻辑控制器进而将该电磁线圈的磁极倒转。这就在该第一极130产生北磁极并且在第二极132产生南磁极。这就使该回转器逆时针方向旋转,以使第二销钉146的接近部分146A接合输出构件112然后以逆时针方向移动输出构件112,从而将该转子和输出构件均返回到接近于图1D的位置。输出构件112和该转子被阻止完全返回到图1D的位置,因为端头112A接合杠杆655的弧形边缘655A。当在这个位置时,输出构件112离开图1D的位置约20度。尽管如此,因为当该转子和输出构件离开图1B的位置时,磁轴线MA与最大扭矩位置成40度的角,当端头112与弧形边缘655A接合时,该转子的磁轴线仍逆时针离开最大扭矩位置20度。这样,即使在这个位置中,当切断至该线圈的动力时,仍有以逆时针方向作用于该转子上的一个扭矩。
当该转子和输出构件接近于图1D的位置时,杠杆655仍处于图2C的位置。以如下方式杠杆655返回到图1D的位置:
考虑图1C,在打开时,曲柄轴的旋转是围绕轴线A的逆时针旋转,即相对于闩锁底盘12的逆时针方向。应理解,该曲柄轴轴线A由可旋转地安装在固定板(如前所述)中的圆柱形销56以及可旋转地安装在背板中(如前所述)的凸台61限定。因此,曲柄轴的轴线A相对于闩锁底盘12是固定的。
如前所述,当看图1C时,力FP在围绕曲柄轴轴线A的曲柄轴50上产生一个逆时针扭矩。一旦该曲柄轴自由旋转(即一旦臂162已与释放支座65脱离接合),则该曲柄轴会以逆时针方向移动,因为曲柄销轴线Y被限制围绕以曲柄轴轴线A为中心的一个弧移动。应理解,由于该棘爪枢转孔46是曲柄销54上的一个闭合的运行配合,所以该棘爪轴线Z(即棘爪枢转孔46的中心)与曲柄销轴线Y重合。因此,该棘爪轴线Z同样被限制围绕以曲柄轴轴线A为中心的一个弧移动。
应理解,当曲柄轴50开始以逆时针方向自图1C所示的位置旋转时,该爪14开始打开。还应理解,是推动棘爪的爪的动作引起该棘爪移动,即由于作用于该爪的防水密封件的原因,该爪将该棘爪驱动到该脱离接合位置。当棘爪移动时,该棘爪的角位置由臂41的支座表面42与停止销29之间的接合所控制,更具体地是在支座表面42与圆柱形外表面29A(也称为底盘控制表面)的一部分之间限定的接触点B。
注意,一般来讲,该棘爪的运动可接近于围绕点B的旋转(即围绕支座表面42与圆柱形外表面29A之间的接触点)。不过,这种运动并不是真正的旋转,因为该棘爪的一部分(即棘爪轴线Z)被限制围绕轴线A而不是围绕点B移动。因此,该棘爪在接触点B相对于停止销29的运动是旋转运动与过渡(滑动)运动的组合。确实,接触点B是并不静止并且会围绕圆柱形外表面29A移动一个相对较小的距离,而且还会沿支座表面42移动一个相对较小的距离。因此,接触点B是(在闩锁的打开期间的相关时间)支座表面42接触该圆柱形外表面29A的位置。
应理解,从图1C的位置开始,一旦臂162已经与释放支座65脱离接合,该爪的闭合的支座34将该棘爪(经由该棘爪齿)推到一个位置,由此当看图1C时该闭合的支座34可以在棘爪齿40之下经过。爪14的连续的逆时针旋转(当看图1C时)会引起该第一安全支座33接近棘爪齿40。当这种情况发生时,棘爪齿40会立刻接合第一安全支座33,因为当看图1C时,棘爪16被弹簧47以顺时针方向偏置。不过,该系统的几何形状是在第一安全支座33与棘爪齿40之间的瞬间接合之后,第一安全支座将棘爪(经由棘爪齿40)立即推到一个位置,因此,当在棘爪齿40之下看图1C时,第一安全支座33继续以逆时针方向旋转。
一旦棘爪齿40已与该爪的第一安全支座34如此脱离接合,该爪就自由旋转到如图3所示的完全打开的位置。不过,在这样做时,复位销37接合然后移动复位杠杆60的边缘60A。这样就接着将曲柄轴转回到图1所示的位置,从而将曲柄销轴线Y复位到图1的位置,并将释放安排652返回到图1D的位置。特别地,当杠杆655返回到图1D的位置时,以逆时针方向作用于该转子的扭矩会使输出构件112移动剩余的20度到达图1D的位置,而且这是在没有给该线圈任何电力的情况下进行的。
一旦该闩锁和关联的门已被打开,则该门的闭合会自动将闩锁再次锁定。不过要注意,在车门的闭合期间曲柄轴并不旋转。因此,该曲柄销轴线不旋转,而且该曲柄销本身起到具有固定的轴线的简单的枢轴的作用。图4示出了在闭合过程中的闩锁组件10,而且可以看出,该棘爪围绕棘爪轴线Z自由旋转,以为该第一安全并完全锁定的位置提供常规的闭合动力。
如前所述,包括一个传感器以确定杠杆655何时到达图2C的位置并且按照这种确定将线圈倒转极化,以按照逆时针方向旋转该转子。可替代地,该传感器可被安排成用于确定杠杆655何时已被返回到图1D的位置并且根据这种确定可将该线圈倒转、极化以按照逆时针方向旋转该转子。
在一个替代实施方案中,有可能向线圈在一个预定的短时间段中供电,并且该预定的时间将足以确保杠杆655到达图2C的位置。在该预定的时间之后,线圈将被倒转极化以按照逆时针方向旋转该转子。在这些情况下,并不要求如上所述的传感器。
在一个替代的实施方案中,可以使用一个弹簧,一旦杠杆655已到达图2C的位置,它在逆时针方向上旋转该转子。在这些情况下,并不要求如上所述的传感器。
在再一个实施方案中,该转子、第一销钉144、第二销钉146、电动机停止件114和116、输出构件112以及杠杆655可配置为要求小于90度的转子的旋转,例如,仅要求30度的旋转。在这些情况下,该转子会自然返回到图ID的位置,而无需倒转极化该线圈,而且无需一个返回弹簧。因此,如图1D所示,该转子的北极N距该位置约为顺时针45度,在该位置中通过系统的配置使北极N与第二极132直接对齐,这样该闩锁通过转子自图1D的位置的仅30度的顺时针旋转而被释放,应理解,北极N在顺时针方向上距与第二极132的直接对齐至多为75度。因为该转子于是只在45度与75度的角度之间移动(因此从不达图5C的位置),所以在未向该线圈通电的所有时间作用于转子上的磁力将总是倾向于使其在逆时针方向上旋转。因此,仅有必要以一个方向对该线圈通电,因为北极N从未经过图5C所示的90度“死中心”位置。
在图1至4所示的这些实施方案中,电动机安排110用于释放一个闩锁。在进一步的实施方案中,根据本发明的电动机安排可用于在闩锁上执行其他功能。具体地说,该电动机安排可用于改变闩锁的安全状态。已知闩锁具有一个锁定的安全状态以及一个未锁定的安全状态,而且还已知电动机在锁定与未锁定之间改变闩锁状态。本发明可用于在锁定与未锁定之间改变闩锁状态。
还已知使闩锁包括儿童保险开启的安全状态和儿童保险关闭的安全状态。本发明可用于在儿童保险开启与儿童保险关闭状态之间改变闩锁的安全状态。还已知闩锁具有一种超锁定的安全状态以及非超锁定的安全状态,而且本发明可用于在超锁定安全状态与非超锁定安全状态之间改变闩锁。
图6至8示出了电动机安排210的另一个实施方案,其中,基本上执行与电动机安排110的功能相同的功能的多个部件标有大于100的标记。该电动机安排被安装在一个板308上。在此情况下,一个齿轮310与该转子可旋转地固定并且由在枢轴314枢转的扇形齿轮312接合。停止件316和318分别限制扇形齿轮的顺时针和逆时针旋转,并因此而限制该转子的逆时针和顺时针旋转。在这种情况下,该转子在其逆时针方向上受到限制,以使该北极以角度1(约45度)对齐,并且该转子在其顺时针旋转上受到限制,以使北极被限制到角度2(约135度)。因此,应理解,该转子可移动经过约90度。图6示出了处于第一位置的输出构件320,并且图8示出了处于第二位置的输出构件320。
应理解,图6和图8所示的这些转子位置均是稳定的转子位置。而且,由于转子240包括一个永磁体,于是在没有电流通过线圈222的情况下,在图6所示的位置,磁力在该转子上提供一个逆时针转矩,该力矩受到停止件316的抵抗。类似地,在图8所示的位置中,作用在转子上的磁力产生一个顺时针力矩,该顺时针力矩受到停止件318的抵抗。因此,该电动机安排将根据情况自然将其自身保持在图6的位置或图8的位置。这是特别有益的,因为在现有技术中,典型地要求锁定系统和“越过中心”弹簧将该锁定系统保持在锁定状态或者未锁定状态。当使用图6至8所示的电动机安排210时,并不要求这种弹簧。电动机安排410(如在下面所描述的那样)类似地运行并且也不要求一个越过中心弹簧。
输出构件320可用于使一个闩锁锁定或解锁。可替代地,输出构件320可用于在儿童安全开启和儿童安全关闭之间改变闩锁。可替代地,输出构件320可用于在闩锁的超锁定状态与闩锁的非超锁定状态之间改变。
图9和图10示出了一种电动机安排410,其中,基本上执行与电动机安排210中所示的功能相同的功能的多个部件标有大于200的标记。可以看出,电动机安排410比电动机安排210更紧凑,因为扇形齿轮512与线圈422位于转子的同一侧。
如前所述,转子被限制旋转经过70度的角。不过,在进一步的实施方案中,该转子的旋转可以被限制到小于180度。不过,优选该转子的旋转运动小于100度,更优选小于90度。这是因为在这些角度上可以提供有用的扭矩(见图11)。
如前所述,该输出构件可以相对于转子旋转35度。在一个进一步的实施方案中,不同的旋转角度是可能的,但尤其是输出构件可相对于该转子旋转大于20度,优选大于30度,更优选大于40度。
如前所述,所描述的实施方案具有一个70度的总转子移动。该输出构件可相对于转子旋转35度。这就意味着该输出构件相对于该闩锁底盘总共旋转35度。在进一步的实施方案中,该输出构件可以相对于闩锁底盘旋转其它角度,但优选该输出构件相对于闩锁底盘旋转小于该转子相对于该闩锁底盘旋转经过的角度。
如前所述,图1B示出了当该闩锁处于闭合位置时,磁轴线MA相对于最大输出位置TMAX定位在逆时针40度。当该线圈被供电以打开该闩锁时,最初仅有转子开始旋转。到转子已到达图2A”所示的位置时,转子具有旋转惯量,这有助于克服输出构件112的端头112A与杠杆655中的关联的槽口之间的静摩擦。而且,当该转子处于图2A”的位置时,该转子几乎处于其最大扭矩输出位置(角Y3仅为5度)。考虑图11表明虽然磁轴线不完全与TMAX对齐,但转子产生其最大输出的99%。通过在该转子与该输出构件之间安排“空程”,即通过允许该转子比该输出构件旋转得更远,这就允许该转子上的低起动负载(即当起动时该转子仅需自身旋转)。
在要求旋转输出构件之前,该空程还允许转子获得一些旋转惯性。在要求旋转输出构件之前,该空程还允许转子处于或接近于其最大扭矩位置。该空程还允许将稳定平衡位置定位于距TMAX相对较大的角度(在此情况下距TMAX40度(见图1B)以及距TMAX30度(见图2C”))。这些稳定平衡位置距TMAX越远,则在转子上推动转子与停止件114和116接合的扭矩就越大(为了避免有疑问,这是在对线圈不供电时)。
通过确保稳定平衡位置距TMAX的角度(如40度(见图1B))大约等于转子与输出构件之间的空程(35度(见图2A”)),这就意味着在近似该转子的磁轴线在TMAX(5度(如图2A”(Y3)所示))的位置时,该空程会被采用。换言之,对于使转子处于稳定平衡位置的磁轴线与TMAX之间的角度(如图1B所示的40度)而言,有利的是该角与输出构件与转子之间的旋转量之差小于20度,优选该角度小于10度的差值,更优选(如图2A”所示的实施方案中)是5度,并且更优选小于5度差值。
电动机110用于从杠杆655释放输出构件112的端头。在进一步的实施方案中,该电动机可用于在其他机构中将该机构的支座保持在该第一位置,然后释放该支座,以允许该支座移动到该第二位置。

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一种电动机安排,具有一个转子,该转子具有一个转子北磁极以及一个转子南磁极,该转子可在一个第一转子位置与一个第二位置之间围绕一个转子轴线旋转,该转子包括一个第一转子支座以及一个第二转子支座;一个定子,该定子具有一个第一定子磁极以及一个第二定子磁极,该定子具有一个第一定子状态,其中该第一定子磁极是一个定子北磁极并且该第二定子磁极是一个定子南磁极;以及一个第二定子状态,其中第一定子磁极是一个定子南磁极并。

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