用于加热、通风和/或空调系统的电动促动器

技术领域

本发明涉及一种用于加热、通风和/或空调系统的电动促动器。一个特定的应用涉及用于机动车辆的加热、通风和/或空调系统，该系统整合有这种促动器。

背景技术

机动车辆的乘客室内的温度由加热、通风和/或空调系统控制。这种装置包括不同的热交换器，不同的气流在到达乘客室之前穿过这些热交换器。这些热交换器可以在不同的气流进入乘客室之前对其加热或冷却。通过改变不同气流的流速控制温度。为此，该装置包括几个可移动的风门，风门可以调节每个气流的流速。每一个可移动的风门的位置通过电动促动器控制。

电动促动器指的是包括电马达和由该电马达驱动的促动机构的促动器。促动机构使得可以调整电马达的旋转速度，从而调节促动器的驱动套筒(drive socket)处可提供的力。气流速度控制风门是可旋转的。在这种情况下，风门刚性地连接到旋转轴上，并且电动促动器驱动此旋转轴。电动促动器必须具有尽可能小的尺寸，从而辅助其整合进加热、通风和/或空调系统。

已知的实践是提出一种电动促动器，其促动机构包括行星齿轮组。这种机构可以在电马达和促动器的驱动套筒之间获得有益的齿轮减速比。

还有已知的实践是提出一种电动促动器，该电动促动器具有空心的电马达，允许风门的轴穿过电马达。因此，促动器的轴向尺寸尤其减小。

然而，这种构造具有一个缺点，即空心的驱动轮必须具有足够大的直径以允许风门的轴穿过。行星齿轮组的外部齿圈的直径和作为行星小齿轮的驱动轮的直径之间的比例因而受到限制。因此，通过这种构造能够实现的齿轮减速比可能不足以获得足够的促动力，或者可能为了克服这种不足而导致电马达的尺寸过大。电马达的成本和尺寸因此增加。

发明内容

本发明提出通过提供一种促动器的驱动机构的元件布置来改善这种情况，该布置使得能够增加齿轮减速比。因此可以供应能够促动风门的促动器，提供更高的强度，同时保持紧凑的尺寸。

本发明因此提出一种适合驱动用于机动车辆的加热、通风和/或空调系统的可移动元件的电动促动器，其包括：

电马达，其包括：

定子，

沿着轴线延伸的转子，

刚性连接至转子的小齿轮，

驱动机构，其包括：

行星架，

由行星架保持的至少一个行星齿轮，行星齿轮适于被小齿轮旋转，适于被所述至少一个行星齿轮旋转的输出齿圈，

刚性连接至输出齿圈并且适于驱动可移动元件的驱动套筒，

驱动套筒在沿着转子轴线的方向上与电马达具有一定距离。

因此，加热、通风和/或空调系统的可移动元件不穿过电马达。电马达的尺寸可以设计为使磁回路最优化，因为不再有必要设置空心的部分。

根据一个实施例，所述至少一个行星齿轮可平移地连接到行星架上，并且相对行星架自由旋转。

根据一个实施例，驱动套筒沿着电马达的旋转轴线延伸。

根据电动促动器的优选实施例，刚性连接至转子的小齿轮沿着轴向方向面对驱动套筒。

因此，刚性连接至转子的驱动小齿轮的直径可以选择为使得增加转子和驱动套筒之间的齿轮减速比。特别地，驱动小齿轮的直径可以小于驱动套筒的直径。

根据电动驱动器的一个实施例，驱动套筒包括被布置为接受可移动元件的凸起部分的凹部，该凹部至少部分地由基底闭合。

根据优选实施例，刚性连接至转子的小齿轮面对驱动套筒的凹部的基底。

根据优选实施例，转子在定子的外部。

有利地，所述至少一个行星齿轮包括第一齿轮级和刚性连接至第一齿轮级的第二齿轮级，两个齿轮级共轴，并且具有不同的直径。

作为变体，所述至少一个行星齿轮包括第一齿轮级和刚性连接至第一齿轮级的第二齿轮级，两个齿轮级共轴，并且具有相同的直径。

优选地，所述至少一个行星齿轮的两个齿轮级形成一个整体组件。

根据优选实施例，电动促动器包括相对于定子固定的外部齿圈。

根据优选实施例，第一齿轮级适于与外部齿圈啮合。

根据优选实施例，第二齿轮级适于与输出齿圈啮合。

有利地，电动驱动器包括容纳电马达和驱动机构的外壳。

有利地，外壳配置为紧固在加热、通风和/或空调系统上。

优选地，定子接收在具有闭合基底的圆柱形腔体内。

还优选地，转子接收在圆柱形腔体内。

根据一个实施例，电动促动器包括至少两个行星齿轮，每个行星齿轮可平移地连接到行星架上，并且相对于行星架自由旋转。

根据优选实施例，电动促动器包括三个行星齿轮，每个行星齿轮平移地连接到行星架上，并且相对于行星架自由旋转。

这种构造允许在促动器中令人满意地分配内力，并且可以限制作用在行星齿轮齿上的力。

根据另一个实施例，电动促动器包括四个行星齿轮，每个行星齿轮平移地连接到行星架上，并且相对于行星架自由旋转。

有利地，驱动套筒径向地定位在行星齿轮的轴线之间。

因此，沿着电马达的旋转轴线方向上的尺寸被限制。

根据优选实施例，驱动套筒与输出齿圈形成一个整体组件。

优选地，输出齿圈是模制的。

有利地，驱动套筒适于旋转可移动元件的旋转轴。

驱动套筒因而具有和可移动元件的旋转轴的端部的形状互补的形状。在组装时，轴的端部必须简单地插入驱动套筒内，以刚性连接两个部件从而联合旋转。

根据一个实施例，驱动套筒包括花键。

根据另一个实施例，驱动套筒包括多边形周边。

优选地，驱动套筒包括肩部，促动器外壳的孔口围绕着肩部。

该肩部使得可以在促动器外壳内对中并引导驱动套筒。

根据一个实施例，转子包括沿着轴线延伸的圆柱形壁和横向于轴线延伸的凸缘。

有利地，转子的圆柱形壁包括在其上定位有磁铁的内面。

根据一个实施例，凸缘是盘状的。凸缘可以是实心的或穿孔的。

有利地，刚性连接到转子的小齿轮和磁铁轴向置于凸缘的两侧。

根据一个实施例，定子包括定位在印刷电路板上的电磁线圈。

优选地，印刷电路板定位在圆柱形腔体的基底上。

根据一个实施例，转子包括插入定子的中心孔的引导轴。

因此，转子的组件被简化。电马达的轴向尺寸减小。

根据一个实施例，定子包括至少三个线圈，其围绕中心孔布置成星形。

有利地，转子由塑料或金属制成。

根据一个实施例，每个行星齿轮由塑料或金属制成。

有利地，每个行星齿轮是模制的。

根据优选实施例，第二齿轮级的直径小于第一齿轮级的直径。

电马达的小齿轮和促动器的驱动套筒之间的齿轮减速比依赖于两个齿轮级的直径的差别。两个齿轮级的直径越接近，齿轮减速比越高。换句话说，两个齿轮级的直径越接近，对于给定的电马达转速，驱动套筒旋转得越慢。因此可以获得高驱动扭矩，从而可以确保可移动元件不会锁定，即使在极端使用情况下。

本发明还涉及一种用于机动车辆的加热、通风和/或空调系统，包括至少一个空气流通导管和配置成控制导管中的空气流动的可移动挡板，挡板配置成通过上述的电动促动器驱动。

附图说明

结合以下附图，本发明的进一步的特征和优点在阅读实施例的详细描述时会变得明显，实施例以非限制性的例子给出。在附图中：

图1是根据本发明的电动促动器的整体透视图，

图2是图1中促动器的截面图，

图3是促动器的第一截面图，其示出了驱动机构，

图4是促动器的第二截面图，其示出了驱动机构，

图5是促动器的电马达的定子的部分透视图，

图6是促动器的电马达的转子的第一透视图，

图7是促动器的电马达的转子的第二透视图，

为了使附图易于阅读，不同的元件不一定按比例显示。

具体实施方式

图1示出了适合驱动用于机动车辆的加热、通风和/或空调系统的可移动元件的电动促动器50。可移动元件是例如旋转风门，其可以分配正在混合的两个气流各自的流速。因此可以控制乘客室的温度，即调整乘客室的温度至希望的数值。调整风门的位置使得可以调整由加热、通风和/或空调系统产生的热空气和冷空气之间的分配。

风门可以是安装在轴上的旋转风门。轴通过电动促动器50旋转。未示出的电子控制单元通过管控为促动器50供电的电流控制可移动风门的位置。众所周知的加热、通风和/或空调系统未示出。

图1是电动促动器50的整体图。电动促动器50包括容纳电马达2和驱动机构6的外壳18。外壳18配置为紧固在加热、通风和/或空调系统上。为此，外壳18包括未示出的紧固凸耳，螺钉可以穿过紧固凸耳进入加热、通风和/或空调系统中的螺纹孔。因此，促动器50紧固在加热、通风和/或空调系统上。外壳18包括上部的壳33和下部的壳34。两个壳33、34刚性地连接，例如通过焊接。

图2中详细示出的电动促动器50包括：

电马达2，其包括：

定子3，

沿着轴线X延伸的转子4，

刚性连接至转子4的小齿轮5，

驱动机构6，其包括：

行星架7，

由行星架7保持的至少一个行星齿轮8，行星齿轮8适于被小齿轮5旋转，

适于被所述至少一个行星齿轮8旋转的输出齿圈11，

刚性连接至输出齿圈11并且适于驱动可移动元件的驱动套筒12，

驱动套筒12在沿着转子4的轴线X的方向上与电马达2具有一定距离。

换句话说，在电马达2和驱动套筒12之间存在轴向空隙，在图2中以j标记。

因此，加热、通风和/或空调系统的可移动元件不穿过电马达2。电马达2的尺寸可以设计为使磁回路最优化，因为不再有必要在转子和定子中设置空心部分以允许可移动元件的轴穿过转子和定子。

电马达2沿着轴线X延伸。驱动套筒12沿着电马达2的旋转轴线X延伸。刚性连接至转子4的小齿轮5沿着轴向方向面对驱动套筒12。

驱动套筒12包括布置为接收可移动元件的凸起部分的凹部13。凹部13至少部分地由基底14闭合。刚性连接至转子4的小齿轮5面向驱动套筒12的凹部13的基底14。在小齿轮5和基底14之间沿着轴线X的方向存在空隙。该空隙在图2中以j标记。

由于这个布置，刚性连接至转子4的驱动小齿轮5的直径因而可以选择为使得增加转子4和驱动套筒12之间的齿轮减速比。特别地，驱动小齿轮5的直径可以选择为小于驱动套筒12的直径，这促进了获得高齿轮减速比。

这里，转子4在定子3的外部。换句话说，定子4置于电马达2的中心。转子4围绕着定子3。

电动促动器50的驱动机构6包括行星齿轮组。小齿轮5形成了行星齿轮组的行星小齿轮，其驱动行星齿轮组的其他元件。小齿轮5与至少一个行星齿轮8啮合，行星齿轮8可移动地连接至行星架7，并且相对于行星架7自由旋转。有利地，电动促动器包括至少两个行星齿轮8和9，行星齿轮8和9的每一个可平移地连接到行星架7上，并且相对于行星架7自由旋转。

在这里描述的例子中，电动促动器50包括三个行星齿轮8、9、10，行星齿轮8、9、10的每一个平移地连接到行星架7上，并且相对于行星架7自由旋转。带有三个行星齿轮的构造允许在促动器中令人满意地分配内力，并且可以限制作用在行星齿轮8、9、10的齿上的力。每个行星齿轮具有旋转轴线。旋转轴线互相平行。

电动促动器50还包括相对定子3固定的外部齿圈17。外部齿圈17具有内齿。齿未在图2中示出。所述至少一个行星齿轮8包括第一齿轮级15和刚性连接至第一齿轮级15的第二齿轮级16，第一齿轮级15和第二齿轮级16共轴，并且具有不同的直径D1和D2。

这里描述的情况中，其中驱动机构6包括多个行星齿轮，行星齿轮8、9、10的每一个包括第一齿轮级15和刚性连接至第一齿轮级15的第二齿轮级16，第一齿轮级15和第二齿轮级16共轴，并且具有不同的直径D1和D2。

图3和图4示出了驱动机构6的元件的细节，并且特别地示出了行星齿轮组的细节。为了简化这些图，行星架未示出。众所周知地，行星架保持着相对于彼此平移固定的行星齿轮，并且允许行星齿轮围绕其各自的轴线自由旋转。行星齿轮8、9、10的每一个与外部齿圈17的齿啮合。

更特定地，第一齿轮级15适于与外部齿圈17啮合。因为齿圈17被固定，电马达2的小齿轮5的旋转运动使行星架7围绕着轴线X转动。图3中以38标记的点代表第一齿轮级15和外部齿圈17之间的接触点。第二齿轮级16适于与输出齿圈11啮合。输出齿圈11具有内齿。

由于所述至少一个行星齿轮的第一齿轮级15和第二齿轮级16具有不同的直径，在输出齿圈11和第二齿轮级16之间的接触点的速度非零。图4中以40标记的点代表第二齿轮级16和输出齿圈11之间的接触点。因此，当小齿轮5旋转时，输出齿圈11旋转。

输出齿圈11具有驱动套筒12。更特定地，这里的驱动套筒12与输出齿圈11形成一个整体组件。输出齿圈11是模制的。输出齿圈11的主体，齿和驱动套筒形成了由模制获得的相同部件的部分。

这里，第二齿轮级16的直径D2小于第一齿轮级15的直径D1。因此，输出齿圈11具有和小齿轮5相同的旋转方向。这种布置还使得可以减少促动器在驱动套筒12处的径向尺寸。

电马达的小齿轮5和促动器50的驱动套筒12之间的齿轮减速比依赖于第一齿轮级15和第二齿轮级16的直径D1和D2的差别。两个直径D1和D2的值越接近，齿轮减速比越高。换句话说，两个直径越接近，对于电马达的给定转速，驱动套筒12旋转得越慢。因此，可以获得高驱动扭矩，从而可以确保可移动元件不会锁定，即使在极端使用情况下。在图3和图4中，直径D1和直径D2之间的差别被夸大了。

在说明的例子中，所述至少一个行星齿轮的第一齿轮级15和第二齿轮级16形成一个整体组件。行星齿轮8、9、10的每一个是模制的。行星齿轮8、9、10的每一个由塑料制成。行星齿轮8、9、10的每一个还可以由金属制成。

从图2中可以看出，驱动套筒12径向地定位在行星齿轮8、9、10的轴线之间。因此，沿着电马达的旋转轴线X的方向上的尺寸被限制。促动器的并入很方便，使得可以将相同的促动器用于广泛的应用中。

驱动套筒12适于旋转可移动元件的旋转轴。因此，驱动套筒12具有和可移动元件的旋转轴的端部的形状互补的形状。在组装时，轴的端部必须简单地插入驱动套筒12内，以刚性地连接两个部件从而联合旋转。从图1和图2中可以看出，驱动套筒12包括多边形周边。

驱动套筒12包括肩部22，促动器50的外壳18的孔口23围绕着肩部22。该肩部使得可以在促动器50的外壳18内对中并引导驱动套筒12。

定子3接收在具有闭合基底20的圆柱形腔体19内。同样地，转子4接收在圆柱形腔体19内。圆柱形腔体19形成了下部的壳34的一部分。

图5详细示出定子3。定子3包括定位在印刷电路板29上的电磁线圈28。电磁线圈28中流动的电流产生了可以使转子4旋转的磁场。印刷电路板29定位在圆柱形腔体19的基底20上。

促动器50包括连接器32。连接器32的未示出的连接凸耳可以控制定子3的线圈中电流的流动，从而生成与转子4的永久磁铁27相互作用的磁场。

图6和图7示出了转子4的细节。转子4包括沿着轴线X延伸的圆柱形壁24以及横向于轴线X延伸的凸缘25。转子4的圆柱形壁24包括在其上定位有磁铁27的内面26。永久磁铁27可以例如接合到转子4的内面26。永久磁铁27还可以包覆模制，使得其并入转子4的材料中。凸缘25是盘状的。刚性连接至转子4的小齿轮5和磁铁27轴向地置于凸缘25的两侧。

转子4包括插入定子3的中心孔31的引导轴30。中心孔31在定子3的磁回路中包含的堆叠层中形成。引导轴30包括肩部36，该肩部36抵靠在定子3的中心孔31的周边37上。因此，转子4在定子3中的组装被简化。电马达2的轴向尺寸减小。转子4可以由塑料或金属制成。定子3包括至少三个线圈38，其围绕中心孔31布置成星形。在图5所示的例子中，定子包括六个线圈28。

本发明还涉及一种用于机动车辆的加热、通风和/或空调系统，包括至少一个空气流通导管和配置成控制导管中的空气流动的可移动挡板，挡板配置成通过上述的电动促动器驱动。

电马达2和驱动机构6的特定布置使得可以获得具有最优化的磁回路、同时保持紧凑的促动器。电动促动器50的紧凑性允许其方便地并入加热、通风和/或空调系统。此外，获得的高齿轮减速比使得可以在使用较小电马达的同时获得显著的力。这可以限制电马达的成本，并因此限制促动器的成本。

加热、通风和/或空调系统一般包括多个上述的电动促动器，每个促动器管理单独的风门的位置。

根据未示出的实施例，电马达以及合并有该电马达的促动器还可以包括单独或相互结合考虑的以下特征中的一个或多个：

驱动套筒12可以包括花键，

驱动套筒12的凹部13的基底14可以包括一个或多个开口，

所述至少一个行星齿轮包括第一齿轮级和刚性连接至第一齿轮级的第二齿轮级，两个齿轮级共轴，并且能够具有相同的直径，

电动促动器可以包括四个行星齿轮，每个行星齿轮平移地连接到行星架上，并且相对于行星架自由旋转。

当然，在检查了已说明的不同实施例后，其他的修改和变型对于本领域技术人员来说是显而易见的。本发明不应限制于此申请中描述并说明的实施例，这些实施例通过例子的形式给出，并不旨在限制本发明的范围。