專利名稱：鏡面或光源的定向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于定向光學(xué)設(shè)備的裝置，尤其涉及用于定向 機動車輛的外部后視鏡的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，用于車輛的遠程可調(diào)外部鏡面裝置很復(fù)雜且容易失 效，尤其是下雪或結(jié)冰的時候。通常，眾多的零件，包括比較脆弱的 齒輪部分，必需組合在鏡面外殼中。這就需要一種用于機動車輛的遠 程可調(diào)鏡面裝置，其易于制造并可靠耐用，且只使用數(shù)量較少的獨立 零件。
因此，本發(fā)明的一個目標是提供用于機動車輛的簡單耐用的后視 鏡裝置。
本發(fā)明的另 一個目標是提供用于車輛的能夠防止外界污染的外 部鏡面裝置。
本發(fā)明的又一個目標是提供用于車輛的外部鏡面裝置，其易于制 造且所需零件數(shù)量少。
本發(fā)明進一步的目標是提供鏡面定向裝置，其使用單一驅(qū)動電機 提供兩個自由度的鏡面調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的又一個目標是提供用于車輛的遠程可調(diào)外部鏡面裝置， 其中在制造期間需要裝配的單獨零件的數(shù)量減少。
本發(fā)明更進一步的目標是提供用于光學(xué)設(shè)備的簡單、經(jīng)濟的遠程 可調(diào)平臺裝置。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明實現(xiàn)了上述和其他目標，本發(fā)明提供了用于設(shè)備角 度定向的裝置，該裝置具有其上安裝了需要定向的設(shè)備的背板元件。 背板元件具有連接元件的第一部分，以及相對于連接元件的第一部分同心放置的第一球形齒輪。底座部分具有用于與連接元件的第一部分 嚙合的連接元件的第二部分。此外還提供了具有轉(zhuǎn)軸的電機，該電機 安裝在底座部分。蝸桿驅(qū)動元件安裝在轉(zhuǎn)軸上，當連接元件的第一和 第二部分相互嚙合時，蝸桿驅(qū)動元件設(shè)置為嚙合第一球形齒輪。
在實施例中，響應(yīng)通過第一球形齒輪施加的力，蝸桿驅(qū)動元件與 第一球形齒輪之間的嚙合設(shè)置為脫離。在本發(fā)明的后視鏡實施例中， 該特征允許手動定向鏡面。
在本發(fā)明的實際實施例中，連接元件的第一部分是球狀物，連接 元件的第二部分是對應(yīng)形狀的插孔。進一步提供了安排在蝸桿驅(qū)動元 件與第一球形齒輪中間的蝸輪-蝸桿的組合元件。
保護波紋管元件放置在背板元件與底座部分中間，用于遮蓋電 機、蝸桿驅(qū)動元件和連接元件的第一與第二部分。
在本發(fā)明的實施例中，背板元件具有相對于連接元件的第一部分 同心放置的第二球形齒輪。在該實施例中，第一和第二球形齒輪相互 垂直安放。在本發(fā)明的有益實施例中，進一步提供了
具有轉(zhuǎn)軸的第二電機，第二電機安裝在底座部分；及
安裝在轉(zhuǎn)軸上的第二蝸桿驅(qū)動元件，其設(shè)置為當連接元件的第一 和第二部分相互嚙合時，嚙合第二球形齒輪。
進一步根據(jù)該實施例，提供了具有第一和第二位置的切換裝置， 用于當切換裝置在第一位置時，促使與電機關(guān)聯(lián)的蝸桿驅(qū)動元件嚙合 第一球形齒輪，當切換裝置在第二位置時，促使與電機關(guān)聯(lián)的蝸桿驅(qū) 動元件嚙合第二球形齒輪。在實施例中，切換裝置包括形狀記憶合金
(SMA)執(zhí)行機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了第一和第二制動裝置，用于限制背 板元件沿軸向偏移的各個軸的角度偏移。在這種方式下，與一個軸向 成夾角放置背板元件，該軸向與釋放的第一和第二制動裝置之一關(guān) 聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種裝置，用于控制車輛、船只、飛機或其他 運輸系統(tǒng)使用的鏡面的方向。該裝置還可用于控制定點設(shè)備，如(視 頻)攝像機或激光(光)源。在鏡面實施例中，該裝置采用一個或兩個電機實現(xiàn)繞兩個相互垂直的軸的旋轉(zhuǎn)，這兩個軸實質(zhì)上與鏡面共 面。在提供兩個電機的實施例中，能夠同時控制繞兩軸的運動。該裝 置還限制其他所有自由度，因此鏡面只能繞兩軸旋轉(zhuǎn)。用于制造本發(fā) 明的裝置的方法具有顯著的優(yōu)勢，其涉及聚合體材料的注塑成型。然 而，其他實施例將對應(yīng)合適的制造方法采用其他的或可選的材料，如 金屬、陶瓷和合成物等。
該裝置的主要實施例是互成90度、與(偏移)鏡面共面的兩組 輪齒。每一齒輪的中徑在球形表面周圍形成，即到中心球節(jié)的距離為 常數(shù)。在這些球形表面上形成的輪齒繞主旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，其中每一套輪 齒具有單獨的旋轉(zhuǎn)軸。螺旋蝸桿嚙合每一個齒輪組。當蝸桿旋轉(zhuǎn)時， 齒輪繞其主軸旋轉(zhuǎn)。當驅(qū)動可選軸時，主齒輪和蝸桿互相相對滑動(繞 旋轉(zhuǎn)的輪齒)，不產(chǎn)生繞主軸的凈旋轉(zhuǎn)運動。
具體到運輸應(yīng)用，該裝置包括柔軟的波紋管式結(jié)構(gòu)，其包裹組件 并防止電機和齒輪裝置受到外界的水和灰塵的污染。此外，如果提供 足夠大的力矩，該組件利用齒輪安裝結(jié)構(gòu)中的柔韌性使齒輪能相互松 脫。該力矩可能代表在一個或多個電機無法運轉(zhuǎn)的情況下，用戶手動 重新定位鏡面。該力矩還可以代表阻擋鏡面旋轉(zhuǎn)的固定目標(凍結(jié)的 冰)。該手動超馳特征可允許電機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并避免電機損壞。
該方案的一些變化允許使用一個電機驅(qū)動兩個旋轉(zhuǎn)軸。這些變化 采用可選執(zhí)行機構(gòu)物理上將電機及其關(guān)聯(lián)蝸桿從一個驅(qū)動軸移動到 可選驅(qū)動軸，優(yōu)選比額外或第二電機更簡單和成本更低的可選執(zhí)行機 構(gòu)。
第一可選裝置可以使用彈簧或其他儲能元件實現(xiàn)，以將電機偏移 到一個軸。當可選軸儲能時，電磁體、形狀記憶合金或可選執(zhí)行機構(gòu) 推動電機從一個軸的電機-蝸桿脫離，再嚙合到可選軸的電機-蝸桿。
第二可選裝置相對于兩個主旋轉(zhuǎn)軸以45度角關(guān)于新軸重新定位 球形齒輪。單一或兩個軸制動裝置可用于阻止或允許每一個軸的旋 轉(zhuǎn)。通過釋放一個軸使其旋轉(zhuǎn)并抑制另一個軸，45度的渦輪組合將 只提供自由軸向的運動，且渦輪組合將同時嚙合并相互相對滑動，以 提供正確的輸出運動。進一步的實施例消除了渦輪-蝸桿雙減速裝置，并使用具有關(guān)聯(lián) 蝸桿的電機，以直接驅(qū)動每--個軸的球形齒輪。 鏡面方案限制條件
電機驅(qū)動傾斜和轉(zhuǎn)動(每軸約25度)
抑制其他所有自由度
防潮和灰塵污染
允許用于重新定位鏡面的手動超馳 提供足夠的抗振剛度'
(co々20 - 40 Hz)


結(jié)合附圖，通過閱讀以下詳細說明有助于理解本發(fā)明，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明用于車輛的第一角度可調(diào)鏡面實施例的部分 簡化的分解透視圖2是反轉(zhuǎn)圖1所示的雙電機角度可調(diào)鏡面實施例的部分簡化的 分解透視圖，以表示頂板的下側(cè)；
圖3是圖1所示發(fā)明在裝配狀態(tài)下的角度可調(diào)雙電機鏡面實施例 的簡化透視圖4是圖3所示雙電機實施例的簡化局部開放透視圖，從下方表 示各個零件之間的關(guān)系；圖5是本發(fā)明實施例的透視圖，其中兩電機連接到底板，并進一
步用于加強底板的剛性；
圖6是圖5所示實施例在部分拆卸狀態(tài)下的簡化透視圖，從下方
顯示各個元件的內(nèi)部關(guān)系；
圖7是波紋管的透視圖，其用于保護本發(fā)明的各個實施例免受風(fēng) 雨侵蝕或類似破壞；
圖8是包圍在圖7所示波紋管內(nèi)的圖5所示雙電機實施例的細節(jié)
簡化透視圖9是本發(fā)明單電機實施例的簡化原理圖； 圖10是圖9所示單電機實施例的簡化透視圖；圖11是本發(fā)明單電機實施例的簡化原理圖12是本發(fā)明單電機實施例的齒輪細節(jié)的簡化等比例原理圖； 圖13是圖11所示單電機實施例的簡化等比原理圖； 圖14是各個制動元件之間的內(nèi)部關(guān)系的原理圖； 圖15是本發(fā)明進一步的實施例的簡化平面圖；及
圖16是圖15所示實施例的簡化等比圖，表示較大角度的裝配。
具體實施例方式
圖1是用于車輛(未示出)的角度可調(diào)鏡面支撐裝置100的部分 簡化分解透視圖。如圖所示，在頂板106之下提供了底座102。兩電 機110和112安排在底座102和頂板106之間。還提供了分別關(guān)聯(lián) 的齒輪裝置116和117。每一個電機110和112具有關(guān)聯(lián)的渦輪120 和122之一，安裝時，渦輪將與電機軸(未明確指出)同軸相連。在 本發(fā)明的說明性具體實施例中，底座102與一對局部齒輪130和131 整體加工而成，局部齒輪分別與齒輪裝置116和117的蝸桿部分133 和135嚙合。在本發(fā)明的具體說明性實施例中，局部齒輪130和131 是球形齒輪。因此每一個電機110和112實現(xiàn)沿各自的軸(x， y)的 角度調(diào)整。從而，在本發(fā)明的具體說明性實施例中，齒輪裝置116和 117相互垂直安放。
可以理解本發(fā)明不限于車輛鏡面的定向，還可以替代應(yīng)用于其他
任何目的的定向，例如包括激光和其他光源，其可以從一個或多個自 由度的電動角度調(diào)整受益。如圖1所示，及以下的進一步詳細描述， 本發(fā)明是雙電機裝置，其中每一個電機實現(xiàn)沿各自關(guān)聯(lián)自由度的偏 移。
圖2是圖1所示雙電機角度可調(diào)鏡面支撐裝置的部分簡化分解透 視圖，翻轉(zhuǎn)表示以說明頂板106的下側(cè)。上面已經(jīng)討論過的組成元件 以同樣的方式指出。球狀物140 (圖1)插入插孔150中，并能在預(yù) 定角度的偏移范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
圖3是圖1所示發(fā)明的角度可調(diào)雙電機鏡面裝置實施例在裝配狀 態(tài)下的簡化透視圖。上面已經(jīng)討論過的組成元件以同樣的方式指出。圖4是圖1所示雙電機實施例的簡化局部開放透視圖，從下方表
示各個零件之間的關(guān)系。如圖所示，渦輪120和122與各自的關(guān)聯(lián)齒 輪裝置116和117之一嚙合，并繞其選轉(zhuǎn)。
圖5是本發(fā)明實施例的透視圖，其中兩電機110和112連接到頂 板106，并進一步用于加強頂板的剛性。當然，在其他實施例中，角 度可調(diào)鏡面支撐裝置100可以相反的方式運行，其中頂板用作底座。
圖6是圖5所示實施例在部分拆卸狀態(tài)下的簡化透視圖，以從下 方顯示各個元件的內(nèi)部關(guān)系。上面已經(jīng)討論過的組成元件以同樣的方 式指出。該圖說明了支撐頂板106上的電機的連接結(jié)構(gòu)的反面。
圖7是波紋管200的透視圖，其用于保護本發(fā)明的各個實施例免 受風(fēng)雨侵蝕或類似破壞；
圖8是包圍在圖7所示波紋管200內(nèi)的圖5和圖6所示雙電機實 施例細節(jié)的簡化透視圖9是根據(jù)本發(fā)明原理制造的單電機實施例300的簡化原理圖。 如圖所示，電機310角度偏移以有選擇地與第一渦輪傳動裝置316和 第二渦輪傳動裝置318嚙合。電機310的角度偏移由彈簧320和形狀 記憶合金(SMA)執(zhí)行機構(gòu)線(下文中稱為SMA322)的組合控制。單 電機310連接到SMA322的一端，在本發(fā)明的具體說明性實施例中， SMA322的其他端連接到底座(該圖中未示出)的支柱(該圖中未示 出)上。可以理解任何其他合適形式的執(zhí)行機構(gòu)，如電磁體，都可以 用于實施本發(fā)明，代替SMA322。
圖10是圖9所示單電機實施例的簡化透視圖。上面已經(jīng)討論過 的組成元件以同樣的方式指出。圖中所示SMA322連接到底座330上 的支柱332。此外還表示了用于容納球狀物337 (圖ll)的插孔335。
圖11是本發(fā)明單電機實施例反向狀態(tài)下的簡化原理圖，以說明 頂板340的下側(cè)。
如前所述，圖12是本發(fā)明單電機實施例300的簡化等比例原理 圖，表示齒輪的細節(jié)。
圖13是圖ll所示的單電機實施例的簡化等比原理圖，表示了在 實質(zhì)裝配狀態(tài)下的底座330的下側(cè)。圖14是表示各個制動元件之間的內(nèi)部關(guān)系的原理圖，這些元件
用于實施本發(fā)明。如圖所示，x和y制動裝置401和402設(shè)置為控制 分別沿關(guān)聯(lián)的x和y軸之一的運動。在本發(fā)明的具體說明性實施例中， 每一所述制動裝置包括卡鉗，如固定在底座(未示出)或蓋板(未示 出)上的卡鉗410。在該實施例中，單電機與制動裝置協(xié)同運行，制 動裝置用于防止沿各個自由度的鏡面偏移。電機將促使鏡面沿關(guān)聯(lián)制 動裝置釋放的自由度移動。
(球形)局部齒輪415安排在以球節(jié)(本圖中未示出)的球狀物 (本圖中未示出)中心417為圓心的預(yù)定半徑上。此外， 一對相互垂 直的制動柱(未示出)支撐各自軸的制動裝置。在該實施例中，球形 齒輪相對于鏡面角度偏移裝置的每一個軸45度放置。
圖15是本發(fā)明進一步的單電機實施例500的簡化平面視圖。如 圖所示，電機510緊密連接到驅(qū)動裝置515，在某些實施例中驅(qū)動裝 置可以由蝸桿驅(qū)動構(gòu)成。但是在其他實施例中，驅(qū)動裝置515可以由 彈性摩擦連接元件構(gòu)成。
圖16是圖15所示實施例大角度裝配的簡化等比圖，在該實施例 中，驅(qū)動裝置515可以用蝸桿驅(qū)動與局部齒輪驅(qū)動的嚙合，或者在某 些實施例中用彈性摩擦元件521的連接。
雖然本發(fā)明以具體實施例和應(yīng)用進行了說明，但是本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的含義可以制造出另外的實施例，其不超出在此 描述的本發(fā)明的范圍，或不脫離在此描述的本發(fā)明的精神。因此，可 以理解提供附圖和說明書是促進對本發(fā)明的理解，不應(yīng)該解釋為限定 本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、用于設(shè)備角度定向的裝置，該裝置包括安裝需要定向的設(shè)備的背板元件，所述背板元件具有連接元件的第一部分，以及相對于連接元件的第一部分同心放置的第一球形齒輪；底座部分，具有用于與連接元件的第一部分嚙合的連接元件的第二部分；具有轉(zhuǎn)軸的電機，所述電機安裝在所述底座部分；及安裝在轉(zhuǎn)軸上的蝸桿驅(qū)動元件，當連接元件的第一和第二部分相互嚙合時，蝸桿驅(qū)動元件設(shè)置為嚙合第一球形齒輪。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中響應(yīng)通過第一球形齒輪施 加的力，所述蝸桿驅(qū)動元件與第一球形齒輪之間的嚙合設(shè)置為脫離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中連接元件的第一部分是球 狀物，連接元件的第二部分是插孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中進一步提供了安排在所述 蝸桿驅(qū)動元件與第一球形齒輪中間的蝸輪-蝸桿組合元件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中進一步提供了在所述背板 元件與底座部分中間的波紋管元件，用于遮蓋所述電機、所述蝸桿驅(qū) 動元件和連接元件的第一與第二部分。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述背板元件具有相對于 連接元件的第一部分同心放置的第二球形齒輪。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述第一和第二球形齒輪 相互垂直安放。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中進一步提供 具有轉(zhuǎn)軸的第二電機，所述第二電機安裝在所述底座部分；及 安裝在轉(zhuǎn)軸上的第二蝸桿驅(qū)動元件，其設(shè)置為當連接元件的第一和第二部分相互嚙合時，嚙合第二球形齒輪。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中進一步提供具有第一和第 二位置的切換裝置，用于當所述切換裝置在第一位置時，促使與所述電機關(guān)聯(lián)的所述蝸桿驅(qū)動元件嚙合第一球形齒輪，當所述切換裝置在 第二位置時，促使與所述電機關(guān)聯(lián)的所述蝸桿驅(qū)動元件嚙合第二球形 齒輪。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述切換裝置包括形狀記憶合金(SMA)執(zhí)行機構(gòu)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中進一步提供第一和第二制 動裝置，用于限制所述背板元件沿軸向偏移的各個軸的角度偏移，其 中與一個軸向成夾角放置所述背板元件，該軸向與釋放的所述第一和 第二制動裝置之一關(guān)聯(lián)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電機與所述底座部分 嚙合以增強所述底座部分的剛度。
全文摘要
用于設(shè)備角度定向的裝置，如機動車輛的后視鏡，具有安裝了需要定向的設(shè)備的背板元件。背板元件具有可以是球形的連接元件的第一部分，以及相對于連接元件的第一部分同心放置的第一球形齒輪。具有連接元件的第二部分的底座部分與連接元件的第一部分(球形)嚙合，連接元件的第二部分可以是對應(yīng)的插座。此外，具有轉(zhuǎn)軸的電機安裝在底座部分，蝸桿驅(qū)動元件安裝在轉(zhuǎn)軸上，當連接元件的第一和第二部分相互嚙合時，蝸桿驅(qū)動元件設(shè)置為嚙合第一球形齒輪。電機底座部分的剛度。響應(yīng)通過第一球形齒輪施加的力，蝸桿驅(qū)動元件與第一球形齒輪之間的嚙合設(shè)置為脫離，還可以包括中間結(jié)構(gòu)，如渦輪-蝸桿組合元件。
文檔編號G02F1/1335GK101432654SQ200580026294
公開日2009年5月13日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月2日
發(fā)明者喬爾·A.·赫特里克, 格雷戈里·F.·歐文 申請人:富萊克斯公司