專(zhuān)利名稱(chēng)：用于調(diào)整機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
在一種公知的用于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣短管節(jié)氣門(mén)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置中(DE19612869A1)，布置在馬達(dá)輸出軸和調(diào)整軸之間的變速傳動(dòng)裝置是帶有中間齒輪的兩級(jí)正齒輪傳動(dòng)裝置，該中間齒輪以第一齒部段與位于馬達(dá)輸出軸上的發(fā)動(dòng)機(jī)小齒輪嚙合并以第二齒部段與固定裝在調(diào)整軸上的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合。驅(qū)動(dòng)齒輪和調(diào)整軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在容納伺服馬達(dá)和傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)器箱體內(nèi)。一個(gè)復(fù)位裝置用于在伺服馬達(dá)失靈時(shí)使節(jié)氣門(mén)返回到基礎(chǔ)位置中，在該位置中內(nèi)燃機(jī)只能應(yīng)急運(yùn)行。復(fù)位裝置具有一個(gè)同軸心地圍繞調(diào)整軸的、構(gòu)造為圓柱形螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)彈簧和一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在調(diào)整軸上的擋塊。扭轉(zhuǎn)彈簧一端作用在驅(qū)動(dòng)齒輪上，另一端作用在擋塊上。扭轉(zhuǎn)彈簧軸向支撐在驅(qū)動(dòng)齒輪和擋塊之間，擋塊軸向支撐在調(diào)整軸的固定安置在調(diào)節(jié)器箱體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承上。扭轉(zhuǎn)彈簧通過(guò)它的彈簧端部在驅(qū)動(dòng)齒輪上和擋塊上產(chǎn)生扭矩，擋塊通過(guò)安裝在它上面的止擋與安裝在中間齒輪上的相對(duì)止擋共同作用。復(fù)位扭矩隨著節(jié)氣門(mén)離開(kāi)其基礎(chǔ)位置的偏轉(zhuǎn)的增加而增大。在伺服馬達(dá)失靈時(shí)，復(fù)位扭矩使節(jié)氣門(mén)回到它的基礎(chǔ)位置。
在一種公知的用于調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)節(jié)流元件的調(diào)節(jié)裝置中(DE 4039728 A1)，位于馬達(dá)輸出軸與調(diào)整軸之間的傳動(dòng)裝置構(gòu)造為具有蝸桿和圓弧狀齒條的蝸桿傳動(dòng)裝置。蝸桿不相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在馬達(dá)輸出軸上，齒條在調(diào)節(jié)器箱體內(nèi)可沿圓弧移動(dòng)。在調(diào)整軸上固定安置一個(gè)撥桿，它的一端貼靠在齒條的端面上。位于調(diào)整軸上的螺旋彈簧使撥桿力鎖合地貼靠在扇形齒輪上，以致?lián)軛U在齒條運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠擺動(dòng)并由此使調(diào)整軸隨調(diào)整機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于調(diào)整機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，它具有一個(gè)具有輸出軸的電動(dòng)伺服馬達(dá)、具有一個(gè)承載該調(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)整軸并具一個(gè)位于馬達(dá)輸出軸與調(diào)整軸之間的變速傳動(dòng)裝置以及具有一個(gè)用于使調(diào)整機(jī)構(gòu)在伺服馬達(dá)失靈時(shí)復(fù)位到基礎(chǔ)位置中的復(fù)位裝置，其中，復(fù)位裝置具有兩個(gè)分開(kāi)的蓄能器，它們之中一個(gè)反作用于馬達(dá)輸出軸、一個(gè)反作用于調(diào)整軸。
本發(fā)明伺服驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)優(yōu)選構(gòu)造為復(fù)位彈簧的蓄能器，它們分開(kāi)使用在傳動(dòng)裝置的輸入側(cè)和輸出側(cè)并且其中的一個(gè)反作用于馬達(dá)輸出軸上、另一個(gè)反作用于調(diào)整軸或者與該調(diào)整軸固定連接的調(diào)整機(jī)構(gòu)上，可使用一種僅具有一個(gè)傳動(dòng)比級(jí)和極大傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置，不會(huì)使復(fù)位裝置的復(fù)位力相應(yīng)于大的傳動(dòng)比而必須具有大的值。已知這種具有大傳動(dòng)比的單級(jí)傳動(dòng)裝置如蝸桿傳動(dòng)裝置所代表的那樣也有這樣的缺點(diǎn)具有大的效率損失，當(dāng)已知的復(fù)位裝置構(gòu)造有一個(gè)唯一的、作用在調(diào)整機(jī)構(gòu)或者調(diào)整軸上的、復(fù)位彈簧形式的蓄能器時(shí)，該效率損失必須由復(fù)位裝置附加補(bǔ)償。這不僅導(dǎo)致復(fù)位彈簧的尺寸過(guò)大，而且導(dǎo)致必須使用大功率伺服電機(jī)來(lái)使調(diào)整軸抵抗復(fù)位彈簧的相應(yīng)大的復(fù)位力轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)按照本發(fā)明對(duì)于馬達(dá)輸出軸和調(diào)整軸從兩個(gè)蓄能器分開(kāi)獲得復(fù)位裝置的復(fù)位力，還可以避免高的傳動(dòng)裝置效率損失，使得蓄能器能夠尺寸相對(duì)較??；因?yàn)橐粋€(gè)蓄能器僅須補(bǔ)償馬達(dá)齒槽定位轉(zhuǎn)矩并且另一個(gè)蓄能器僅須補(bǔ)償調(diào)整軸上的有效轉(zhuǎn)矩。通過(guò)繞過(guò)變速傳動(dòng)裝置可使伺服馬達(dá)保持低功率。單級(jí)傳動(dòng)裝置、小的伺服馬達(dá)和兩個(gè)優(yōu)選構(gòu)造為復(fù)位彈簧的蓄能器有利地產(chǎn)生節(jié)省空間、減輕質(zhì)量和降低制造成本的作用。此外，作為傳動(dòng)裝置也可以使用由于其高傳動(dòng)比而具有自行制動(dòng)功能的傳動(dòng)裝置。當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置帶有這種傳動(dòng)裝置時(shí)，傳統(tǒng)的復(fù)位裝置不能用于在伺服馬達(dá)失靈時(shí)使調(diào)整機(jī)構(gòu)移動(dòng)到基礎(chǔ)位置中。
通過(guò)在進(jìn)一步的技術(shù)方案中給出的措施可以有利地?cái)U(kuò)展和改進(jìn)本發(fā)明伺服驅(qū)動(dòng)裝置。
有利的是，反作用于馬達(dá)輸出軸的第一蓄能器設(shè)計(jì)得用于克服馬達(dá)齒槽定位轉(zhuǎn)矩，反作用于調(diào)整軸的第二蓄能器設(shè)計(jì)得用于克服有效轉(zhuǎn)矩。
有利的是，變速傳動(dòng)裝置構(gòu)造為蝸桿傳動(dòng)裝置，具有一個(gè)安置在馬達(dá)輸出軸上的蝸桿和一個(gè)固定安置在與馬達(dá)輸出軸垂直地定向的調(diào)整軸上的蝸輪。
有利的是，在馬達(dá)輸出軸和第一蓄能器之間安置一個(gè)減速傳動(dòng)裝置，第一蓄能器耦合到該減速傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)裝置輸出端上。
有利的是，減速傳動(dòng)裝置具有一個(gè)固定安置在馬達(dá)輸出軸上的圓柱齒輪和一個(gè)與該圓柱齒輪嚙合的冠形齒輪，該冠形齒輪具有相對(duì)于馬達(dá)輸出軸垂直定向的齒輪軸，第一蓄能器與該冠形齒輪連接。
有利的是，每個(gè)蓄能器構(gòu)造為復(fù)位彈簧。
有利的是，一個(gè)復(fù)位彈簧是內(nèi)置于冠形齒輪中的盤(pán)簧，它的一個(gè)彈簧端部固定在冠形齒輪上，它的另一個(gè)彈簧端部保持位置固定。
有利的是，另一個(gè)復(fù)位彈簧是同軸地包圍調(diào)整軸的扭轉(zhuǎn)彈簧，優(yōu)選是圓柱形螺旋彈簧或盤(pán)簧，它的一個(gè)彈簧端部固定在調(diào)整軸或調(diào)整機(jī)構(gòu)上，它的另一個(gè)彈簧端部保持位置固定。
有利的是，變速傳動(dòng)裝置和減速傳動(dòng)裝置容納在調(diào)節(jié)器箱體中，冠形齒輪的齒輪軸線保持在該調(diào)節(jié)器箱體中并且調(diào)整軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承在該調(diào)節(jié)器箱體中，復(fù)位彈簧的保持位置固定的彈簧端部固定在該調(diào)節(jié)器箱體中。
有利的是，伺服馬達(dá)容納在調(diào)節(jié)器箱體中。
根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，在馬達(dá)輸出軸和反作用于它的蓄能器之間安置一個(gè)變速傳動(dòng)裝置，它最好是一個(gè)冠形冠形傳動(dòng)裝置，具有一個(gè)固定安置在馬達(dá)輸出軸上的圓柱齒輪和一個(gè)與該圓柱齒輪嚙合的冠形齒輪，冠形齒輪的齒輪軸與馬達(dá)輸出軸垂直地定向。反作用于冠形齒輪傳動(dòng)裝置輸出端的蓄能器構(gòu)造為復(fù)位彈簧，該復(fù)位彈簧以其一個(gè)彈簧端部固定在冠形齒輪上，其另一個(gè)彈簧端部固定不動(dòng)。冠形齒輪傳動(dòng)裝置如同圓柱齒輪傳動(dòng)裝置一樣幾乎沒(méi)有效率損失并且可使復(fù)位彈簧經(jīng)馬達(dá)輸出軸旋轉(zhuǎn)多圈后繃緊，如為了調(diào)節(jié)調(diào)整機(jī)構(gòu)所要求的那樣。


在下面的說(shuō)明中借助附圖中示出的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。附圖中以示意圖示出圖1用于調(diào)整機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置的立體側(cè)視圖。
圖2沿圖1中II-II線剖開(kāi)的一部分調(diào)整機(jī)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1和圖2中示出的用于調(diào)整機(jī)構(gòu)10的伺服驅(qū)動(dòng)裝置(圖2)包括一個(gè)帶有馬達(dá)輸出軸12的電動(dòng)伺服馬達(dá)11、一個(gè)調(diào)整軸13、一個(gè)安置在馬達(dá)輸出軸12和調(diào)整軸13之間的變速傳動(dòng)裝置14以及一個(gè)用于在伺服馬達(dá)11故障或失靈時(shí)使調(diào)整機(jī)構(gòu)10復(fù)位到基礎(chǔ)位置中的復(fù)位裝置15。調(diào)整機(jī)構(gòu)10可以是內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣短管中的節(jié)氣門(mén)、空調(diào)設(shè)備中的風(fēng)門(mén)或者是用于控制通道橫截面的其它可擺動(dòng)元件。在圖2中局部地示出調(diào)整機(jī)構(gòu)10。
伺服馬達(dá)11和變速傳動(dòng)裝置14容納在一個(gè)殼狀的調(diào)整器箱體16里。調(diào)整軸13可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在調(diào)整器箱體16中。變速傳動(dòng)裝置14構(gòu)造為蝸桿傳動(dòng)裝置，它具有一個(gè)位于馬達(dá)輸出軸12上的蝸桿17和一個(gè)蝸輪18。后者不相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安置在調(diào)整軸13上。因?yàn)檎{(diào)整機(jī)構(gòu)10僅進(jìn)行有限的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，蝸輪18構(gòu)造為扇形齒輪，其中，輪齒在小于180度的圓弧上延伸。
復(fù)位裝置15具有一個(gè)在變速傳動(dòng)裝置14的輸入側(cè)起作用的、代表第一蓄能器的第一復(fù)位彈簧21以及一個(gè)在變速傳動(dòng)裝置14的輸出側(cè)起作用的、代表第二蓄能器的第二復(fù)位彈簧22。第二復(fù)位彈簧22構(gòu)造為扭轉(zhuǎn)彈簧23，優(yōu)選構(gòu)造為圓柱形的螺旋彈簧。它的尺寸這樣確定，使得它能夠克服可在調(diào)整軸13上取用的有用轉(zhuǎn)矩。而第一復(fù)位彈簧21這樣設(shè)計(jì)，使得它能夠克服馬達(dá)齒槽定位轉(zhuǎn)矩。第一復(fù)位彈簧21通過(guò)減速傳動(dòng)裝置23與馬達(dá)輸出軸12相作用。減速傳動(dòng)裝置23優(yōu)選構(gòu)造為冠形齒輪傳動(dòng)裝置，具有一個(gè)固定安置在馬達(dá)輸出軸12上的圓柱齒輪24和一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在調(diào)整器箱體16中的冠形齒輪25，該冠形齒輪25與圓柱齒輪24齒嚙合。在本實(shí)施例中，第一復(fù)位彈簧21構(gòu)造為盤(pán)簧26，它的一個(gè)彈簧端部261固定在冠形齒輪25上，它的另一個(gè)彈簧端部固定在調(diào)整器箱體16上。盤(pán)簧26優(yōu)選安置在冠形齒輪25的基底上，并以其在圖1中不可見(jiàn)的、固定在調(diào)整器箱體16上的彈簧端部穿過(guò)冠形齒輪25的基底中的弧形縫隙。當(dāng)然可以使兩個(gè)復(fù)位彈簧21，22都構(gòu)造為盤(pán)簧或者圓柱形螺旋彈簧。
在圖1中例如示出伺服驅(qū)動(dòng)裝置處于一個(gè)位置，在該位置，調(diào)整機(jī)構(gòu)10占據(jù)它的基礎(chǔ)位置。伺服馬達(dá)11沒(méi)有接通電流。如果馬達(dá)以這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)方向接通，使得馬達(dá)輸出軸12以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿17使蝸輪18向箭頭19方向擺動(dòng)。同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱齒輪24使冠形齒輪25這樣偏轉(zhuǎn)，以致盤(pán)簧26的預(yù)加載力增大。通過(guò)蝸輪18的擺動(dòng)使調(diào)整軸13偏轉(zhuǎn)，它使調(diào)整機(jī)構(gòu)10擺動(dòng)到一個(gè)位置中，在該位置中調(diào)整機(jī)構(gòu)10使要控制的通流橫截面開(kāi)大或者開(kāi)小。隨著蝸輪18和調(diào)整軸13的轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱螺旋彈簧20繃緊。如果調(diào)整機(jī)構(gòu)10處于該位置時(shí)伺服馬達(dá)11由于故障而失去電流，則預(yù)加載的盤(pán)簧26使調(diào)整軸13以及蝸輪18并且預(yù)加載的螺旋彈簧20使冠形齒輪25以及通過(guò)圓柱齒輪24使馬達(dá)輸出軸12反向轉(zhuǎn)回。由此使調(diào)整機(jī)構(gòu)10復(fù)位到其基礎(chǔ)位置，其中，避開(kāi)具有大傳動(dòng)比、高的效率損失和可能的自行制動(dòng)的蝸桿傳動(dòng)裝置。
當(dāng)然可以放棄冠形齒輪傳動(dòng)裝置并使復(fù)位裝置的代表第一復(fù)位彈簧的第一蓄能器直接作用到馬達(dá)輸出軸上。但此時(shí)伺服馬達(dá)11為了調(diào)節(jié)調(diào)整機(jī)構(gòu)10只允許轉(zhuǎn)少量圈。
權(quán)利要求
1.用于調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)具有輸出軸(12)的電動(dòng)伺服馬達(dá)(11)、具有一個(gè)承載該調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)的調(diào)整軸(13)并具一個(gè)位于馬達(dá)輸出軸(12)與調(diào)整軸(13)之間的變速傳動(dòng)裝置(14)以及具有一個(gè)用于使調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)在伺服馬達(dá)(11)失靈時(shí)復(fù)位到基礎(chǔ)位置中的復(fù)位裝置(15)，其特征在于，復(fù)位裝置(15)具有兩個(gè)分開(kāi)的蓄能器，它們之中一個(gè)反作用于馬達(dá)輸出軸(12)、一個(gè)反作用于調(diào)整軸(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，反作用于馬達(dá)輸出軸(12)的第一蓄能器設(shè)計(jì)得用于克服馬達(dá)齒槽定位轉(zhuǎn)矩，反作用于調(diào)整軸(13)的第二蓄能器設(shè)計(jì)得用于克服有效轉(zhuǎn)矩。
3.如權(quán)利要求1或2所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，變速傳動(dòng)裝置(14)構(gòu)造為蝸桿傳動(dòng)裝置，具有一個(gè)安置在馬達(dá)輸出軸(12)上的蝸桿(17)和一個(gè)固定安置在與馬達(dá)輸出軸(12)垂直地定向的調(diào)整軸(13)上的蝸輪(18)。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在馬達(dá)輸出軸(12)和第一蓄能器之間安置一個(gè)減速傳動(dòng)裝置(23)，第一蓄能器耦合到該減速傳動(dòng)裝置(23)的傳動(dòng)裝置輸出端上。
5.如權(quán)利要求4所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，減速傳動(dòng)裝置(23)具有一個(gè)固定安置在馬達(dá)輸出軸(12)上的圓柱齒輪(24)和一個(gè)與該圓柱齒輪嚙合的冠形齒輪(25)，該冠形齒輪(25)具有相對(duì)于馬達(dá)輸出軸(12)垂直定向的齒輪軸，第一蓄能器與該冠形齒輪(25)連接。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，每個(gè)蓄能器構(gòu)造為復(fù)位彈簧(21，22)。
7.如權(quán)利要求6所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，一個(gè)復(fù)位彈簧(21)是內(nèi)置于冠形齒輪(25)中的盤(pán)簧，它的一個(gè)彈簧端部(261)固定在冠形齒輪(25)上，它的另一個(gè)彈簧端部保持位置固定。
8.如權(quán)利要求6或7所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，另一個(gè)復(fù)位彈簧(22)是同軸地包圍調(diào)整軸(13)的扭轉(zhuǎn)彈簧，優(yōu)選是圓柱形螺旋彈簧(20)或盤(pán)簧，它的一個(gè)彈簧端部固定在調(diào)整軸(13)或調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)上，它的另一個(gè)彈簧端部保持位置固定。
9.如權(quán)利要求6至8之一所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，變速傳動(dòng)裝置(14)和減速傳動(dòng)裝置(23)容納在調(diào)節(jié)器箱體(16)中，冠形齒輪(25)的齒輪軸線保持在該調(diào)節(jié)器箱體中并且調(diào)整軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)支承在該調(diào)節(jié)器箱體中，復(fù)位彈簧(21，22)的保持位置固定的彈簧端部固定在該調(diào)節(jié)器箱體(16)中。
10.如權(quán)利要求9所述的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，伺服馬達(dá)(11)容納在調(diào)節(jié)器箱體(16)中。
全文摘要
提出一種用于調(diào)整機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，它具有一個(gè)帶有馬達(dá)輸出軸(12)的伺服馬達(dá)(11)、一個(gè)承載調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)的調(diào)整軸(13)和一個(gè)安置在馬達(dá)輸出軸(12)與調(diào)整軸(13)之間的變速傳動(dòng)裝置(14)以及一個(gè)用于使調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)在伺服馬達(dá)(11)失靈時(shí)復(fù)位到基礎(chǔ)位置的復(fù)位裝置(15)。為了能夠使用具有大傳動(dòng)比和安裝空間、重量及制造成本方面優(yōu)點(diǎn)的單級(jí)變速傳動(dòng)裝置(14)，復(fù)位裝置(15)具有兩個(gè)分開(kāi)的、優(yōu)選構(gòu)造為復(fù)位彈簧(21，22)的蓄能器，它們之中一個(gè)反作用于馬達(dá)輸出軸(12)、一個(gè)反作用于調(diào)整軸(13)。
文檔編號(hào)H02K7/116GK101063892SQ200610130978
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
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