專利名稱：具有轉(zhuǎn)矩傳感器的電機(jī)致動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是具有一體化轉(zhuǎn)矩傳感器的電機(jī)致動裝置(electromechanicalactuator device)，可用于汽車領(lǐng)域中為機(jī)動車輛停車制動提供伺服輔助設(shè)備的實(shí)例中。
背景技術(shù)：
公知的使用傳感器裝置，如負(fù)載單元，用于轉(zhuǎn)矩或負(fù)載的測量。
負(fù)載單元要求使用的電子測量電路具有適于非常微弱信號處理的特性。此外，首先要考慮汽車領(lǐng)域的可使用性，在該領(lǐng)域中環(huán)境的運(yùn)行特性相當(dāng)嚴(yán)峻，并從電磁觀點(diǎn)方面考慮，負(fù)載單元的尺寸和成本是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有一體化轉(zhuǎn)矩傳感器的電機(jī)致動裝置，其生產(chǎn)簡單而且經(jīng)濟(jì)，具有高可靠性操作，尤其是其尺寸和成本適合于用于汽車領(lǐng)域中。
按照本發(fā)明的具有電機(jī)致動裝置，該目的和其他目的都能實(shí)現(xiàn)，其突出的特性由按照本說明書之后的權(quán)利要求1所限定。


按照本發(fā)明，該裝置更進(jìn)一步的特性和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖所進(jìn)行的下面的詳細(xì)說明中明顯得出，其僅僅作為非限定性實(shí)施例給出，其中圖1是包括在按照本發(fā)明的致動裝置中的驅(qū)動單元的透視圖；圖2是圖1的致動單元的另一透視圖；圖3以透視圖的方式示出了使用按照本發(fā)明的裝置的實(shí)施例；圖4是按照本發(fā)明的致動裝置的電路圖，部分為框圖形式。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，尤其是圖1到3，按照本發(fā)明的致動裝置包括通常用1表示的驅(qū)動單元。
單元1包括如DC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，其輸出軸通過通常表示為5的皮帶傳動連接到減速器4的輸入軸3上。就其本身而論，后者(皮帶傳動5)包括安裝到電機(jī)2的驅(qū)動軸上的驅(qū)動滑輪6，安裝到減速器4的輸入3上并通過皮帶8與滑輪6連接的驅(qū)動滑輪7。
減速器4便利地是具有一級或多級的周轉(zhuǎn)圓(epicyclic)型減速箱。
減速器4具有安裝到該減速器的行星齒輪支座上(或在多級減速器的情況下安裝到減速器的最后一級的行星齒輪支座上)的輸出軸9。
減速器4的可旋轉(zhuǎn)外部本體用10表示，與輸入軸3和輸出軸9共軸。外部本體10具有在附圖中看不見但本身已知道的內(nèi)齒，其與減速齒輪(或減速齒輪的最后一級)的行星齒輪相嚙合。
電機(jī)2和減速器4以它們各自的軸線平行的方式安裝到相同支撐結(jié)構(gòu)上，該支撐結(jié)構(gòu)僅僅部分地在附圖示出，其中用11表示。
與皮帶傳動5相連接的是一張緊輪裝置，通常在圖1中用12表示，其包括，以大家都知道的方式，張緊輪臂13旋轉(zhuǎn)地鉸接到支撐結(jié)構(gòu)11的銷14上，該銷周圍設(shè)置一扭轉(zhuǎn)彈簧15，該扭轉(zhuǎn)彈簧具有固定在結(jié)構(gòu)11上的一端部和在相對其旋轉(zhuǎn)軸預(yù)定的距離的地方安裝到臂13上的另一端部。
圍繞周轉(zhuǎn)圓減速器4的外部旋轉(zhuǎn)本體10設(shè)置的另一扭轉(zhuǎn)彈簧，用附圖標(biāo)記16表示。
如圖2和3所示，彈簧16具有安裝在所述本體10的突出部10a內(nèi)的一端部和安裝到板17的另一端部，該板17旋轉(zhuǎn)地圍繞減速器4的輸出軸安裝，能可操作的通過螺釘18安裝到支撐結(jié)構(gòu)11上的預(yù)定位置(圖1和3)。
偏壓彈簧16有助于反抗減速器4的外部本體10的旋轉(zhuǎn)。
減速器4的本體10的遠(yuǎn)離驅(qū)動滑輪7的端部具有一組外齒19，其與固定在電角度位置傳感器21的小驅(qū)動軸上的齒輪20(圖1)相嚙合，該電角度位置傳感器安裝到支撐結(jié)構(gòu)11上。
在運(yùn)行中，當(dāng)電機(jī)2由恒定電壓供電時產(chǎn)生一驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，其通過滑輪6和7以及傳動皮帶8，傳輸?shù)綔p速器4的輸入軸3上。其所構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得后者的輸出軸19以傳遞相應(yīng)增加的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的較低的速度旋轉(zhuǎn)。
由于反作用，減速器4的外部本體10被驅(qū)動以抵抗偏壓彈簧16的作用旋轉(zhuǎn)。減速器4的該本體10能在由機(jī)械停止(未示出)所限定的兩范圍之間圍繞其縱軸線實(shí)現(xiàn)角度旋轉(zhuǎn)，該機(jī)械停止中的一個與靜止位置(減速器的輸入沒有轉(zhuǎn)矩)相對應(yīng)，同時另一個對應(yīng)于由該裝置所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。
減速器4的外部本體10的旋轉(zhuǎn)通過齒輪19而傳輸?shù)桨惭b到角度位置傳感器21的驅(qū)動軸上的齒輪20上。
如果電機(jī)2由恒定電壓供電，在單元1的輸出軸19上具有相應(yīng)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，由于傳輸功率的影響，如上面更詳細(xì)闡述的，減速器4的本體10假定為一與在靜止?fàn)顩r下所假定的不同的相對角度位置。通過角度位置傳感器21檢測和表示該位置。由該傳感器所提供的電信號可被電子控制和命令單元以各種方式采用，這將在下文進(jìn)行更好的描述。
現(xiàn)在假設(shè)，例如，出現(xiàn)了施加到單元1的輸出軸9上的阻力轉(zhuǎn)矩的增加，該單元的機(jī)械平衡受到干擾。由于這驅(qū)動電機(jī)2逐漸減速。因此單位時間內(nèi)輸出軸9的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)減少，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)增加直到達(dá)到新的平衡狀態(tài)。
傳輸轉(zhuǎn)矩的增加導(dǎo)致施加在減速器4的本體10上的反作用轉(zhuǎn)矩增加，其導(dǎo)致偏壓彈簧16的附加扭矩的出現(xiàn)。該彈簧的扭矩的增加變換為減速器4的本體10的相對角度旋轉(zhuǎn)的增加，其相應(yīng)地由傳感器21表示出。
另一方面，如果施加在輸出軸9上的阻力轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)減少，存在隨之引起的相對于在阻力轉(zhuǎn)矩增加的情況下所描述的顯著(effective)逆轉(zhuǎn)。
從上述所描述的，已經(jīng)明白角度位置傳感器21怎樣能在操作中提供指示施加到減速器4或單元1的輸出軸9上的負(fù)載(阻力轉(zhuǎn)矩)的大小的信號。
圖3中已經(jīng)通過實(shí)施例示出了上述的驅(qū)動單元的應(yīng)用。在該應(yīng)用中，所述單元的輸出軸9連接到裝置22上，以可操作的將其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為線性運(yùn)動的。例如裝置22可為導(dǎo)引螺軸型。裝置22的輸出端，其可操作的被驅(qū)動為線性運(yùn)動，連接到結(jié)構(gòu)23上，結(jié)構(gòu)23連接到可與制動傳動裝置連接的彈力傳輸鏈24和25(以未示出的方式)上，該制動傳動裝置與車輛車輪連接。
如圖4中示意性示出的，電機(jī)2連接到通常由ECU表示的電子控制和命令單元。該單元包括，例如被控制的電源電路VS，該電源電路連接到電機(jī)2的端子，以便給它們施加與預(yù)定轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的電源電壓。
角度位置傳感器21也連接到單元ECU上。后者可包括一處理器單元FU，該處理器單元包括，例如，微處理器，和相應(yīng)的存儲裝置M。處理器單元PU能設(shè)置為比較在運(yùn)行中從傳感器21上所得到的信息和要施加到負(fù)載上的轉(zhuǎn)矩命令，該轉(zhuǎn)矩命令是從圖4中表示為I的輸入裝置中得到的命令，如前所述，從傳感器21所得到的信息基本上由施加到驅(qū)動單元1上的阻力負(fù)載所表示?；谠摫容^該處理器單元PU相應(yīng)的控制電壓源VS。
作為角度位置傳感器的可替換的使用，電機(jī)2可與圖4中26所表示的電流傳感器連接，例如霍爾效應(yīng)傳感器或分流電阻器，可操作的為單元ECU提供表示在運(yùn)行中由所述電機(jī)消耗的電流的大小的操作。
理論上，在電機(jī)2消耗的電流和施加到驅(qū)動單元1的阻力轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為恒定型。實(shí)際上，這是不正確的，啟動時，電機(jī)2消耗電流一般會出現(xiàn)峰值，這些值易與最終阻力轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的值相混淆。為了補(bǔ)救這個問題，與減速器4連接的偏壓彈簧16以在電機(jī)2的加速過程中不允許該減速器的本體10移動的方式適宜地事先加載。一個可選擇的解決方案，是電子型的，包括在啟動過程中僅在電機(jī)2啟動的預(yù)定時間后開始“閱讀”由電流傳感器26所提供的信號，可充分確保所消耗電流的初始過渡完成。
在如圖3中實(shí)施例所示的應(yīng)用中，其中驅(qū)動單元被設(shè)置成在離所形成的力施加或轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)的點(diǎn)一定距離的地方，由角度位置傳感器或電流消耗傳感器提供的指示信號受整個運(yùn)動鏈的效果的影響，即受力或轉(zhuǎn)矩的傳輸系統(tǒng)影響。在裝置的安裝過程中，可能因此提供用于與減速器4連接的彈簧16的特性的重新校正。一種可能性包括設(shè)置安裝螺軸18穿過板17的槽型孔以便允許連接到所述板17的彈簧16的端部安裝在不同的位置。
如果想要避免重新校正所述彈簧，電子控制單元ECU可設(shè)置成與安裝在測試機(jī)床上的致動裝置1一起進(jìn)行初始校正過程(procedure)和在所述致動裝置的使用的安裝條件中可能的隨后的校正過程。
為了進(jìn)行校正，驅(qū)動單元1安裝在測試機(jī)床上的與最終應(yīng)用對應(yīng)的位置。該單元的輸出軸具有施加在其上，即為預(yù)定值的阻力轉(zhuǎn)矩上的負(fù)載。處理器單元PU捕捉和存儲用于每一個這些參考負(fù)載的減速器本體的角度位置或由電機(jī)消耗的電流的相應(yīng)值。
在校正之后，在處理器單元PU的正常運(yùn)行中，為了滿足所施加的轉(zhuǎn)矩的特定運(yùn)行需要，適宜提供計算，例如通過內(nèi)插法和/或外插法，對應(yīng)于負(fù)載或轉(zhuǎn)矩值的減速器的外部本體的角度位置值或由電機(jī)所消耗的電流值與在校正過程中所利用的參考負(fù)載的那些值不同。
參考圖3，可利用附加的線性位置傳感器27以實(shí)現(xiàn)更好的安全性(也見圖4)，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)/線性運(yùn)動轉(zhuǎn)換器22的輸出端附近，連接到控制單元ECU尤其連接到ECU的處理器單元PU。在這種情況下，處理器單元PU便利地設(shè)置成與驅(qū)動單元1，轉(zhuǎn)換器22和當(dāng)在使用位置上進(jìn)行安裝時與轉(zhuǎn)換器連接的其他設(shè)備一起進(jìn)行校正過程。在該校正過程中，處理器單元PU，同時與施加到所有裝置的負(fù)載(阻力轉(zhuǎn)矩)不同，當(dāng)由電機(jī)2消耗的電流假定為存儲在先前的校正相中時在存儲裝置M中存儲由傳感器27表示的位置值所表示的數(shù)據(jù)。在這種情況下，然后PU單元也便于設(shè)置成計算在通常運(yùn)行中與所述參考負(fù)載的值不同的負(fù)載值對應(yīng)的線性位置值，例如通過大家都知道的內(nèi)插法和/或外插法。
接著，在該系統(tǒng)的有效壽命中，線性位置和負(fù)載(轉(zhuǎn)矩或阻力)之間的關(guān)系由于磨損和調(diào)整的影響而改變。然后，處理器單元PU也能便利地設(shè)置成定時更新線性位置/存儲的負(fù)載特性。
當(dāng)然，與本發(fā)明的原則保持相同，其結(jié)構(gòu)的具體化和細(xì)節(jié)可與僅通過非限定性實(shí)施例所示和所表述的有很大的不同，如附加權(quán)利要求中所限定的并不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)致動裝置(1)，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)(2)，周轉(zhuǎn)圓型減速器(4)，包括輸入軸(3)，輸出軸(9)，和與所述輸入和輸出軸(3，9)共軸的可旋轉(zhuǎn)外部本體(10)，該本體與可操作的抑制其旋轉(zhuǎn)的彈性偏壓裝置(16)相連接；連接輸入軸(3)以與電機(jī)(2)的輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，且使輸出軸(9)與負(fù)載可操作地連接；電子傳感器裝置(21；26；27)，可操作的提供指示施加到減速器(4)的輸出軸(9)上的負(fù)載的大小的指示信號；以及設(shè)置成以預(yù)定方式控制電機(jī)(2)的控制和命令裝置(ECU)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電機(jī)是一DC電機(jī)(2)，其輸出軸通過傳動裝置，如皮帶或齒輪(5；6-8)，連接到減速器(4)的輸入軸(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中減速器(4)的旋轉(zhuǎn)外部本體(10)在電機(jī)(2)和所述減速器(4)之間的連接區(qū)域的相對的末端上具有鋸齒(19)，其和與所述角度位置傳感器(21)連接的旋轉(zhuǎn)部件(20)相嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述傳感器包括可操作的提供表示周轉(zhuǎn)圓減速器(4)的所述本體(10)的角度位置的電信號的電子角度位置傳感器(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置，其中所述彈性偏壓裝置包括扭轉(zhuǎn)彈簧(16)，其一端安裝到減速器(4)的所述外部本體(10)上，另一端安裝到固定支撐結(jié)構(gòu)(17，11)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述彈簧(16)的另一端安裝到所述支撐結(jié)構(gòu)(11)的可調(diào)整的位置以允許校正該彈簧(16)的工作特性。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電子傳感器裝置包括電流傳感器(26)，可操作的提供表示所述電機(jī)(2)消耗的電流大小的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的裝置，其中所述控制和命令裝置包括設(shè)置以實(shí)現(xiàn)裝置(1)的校正過程的存儲器裝置(M)和處理器裝置(PU)，其中當(dāng)裝置(1)具有施加在其上的預(yù)定大小的參考負(fù)載時，所述存儲器裝置(M)存儲表示由所述傳感器(21，26)所提供的信號的預(yù)定參數(shù)而出現(xiàn)的值的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述調(diào)整處理器裝置(PU)設(shè)置成在正常運(yùn)行中通過內(nèi)插法和/或外插法計算與所述參考負(fù)載的值不同的負(fù)載值對應(yīng)的所述傳感器信號(21，26)的所述參數(shù)值。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中減速器(4)的輸出軸(9)連接到轉(zhuǎn)換器裝置(22)，以可操作的將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為線性運(yùn)動。
11.根據(jù)權(quán)利要求7，8和10所述的裝置，包括與所述轉(zhuǎn)換器裝置(22)的輸出連接的電子線性位置傳感器裝置(27)，其中控制裝置(ECU)包括存儲器裝置(M)和處理器裝置(PU)，在所述校正過程完成后，執(zhí)行一校正過程，其中同時施加到致動裝置(1)的負(fù)載改變，其中當(dāng)電機(jī)(2)所消耗的電流假定為存儲在校正相中的值時，表示由所述線性位置傳感器裝置(27)所提供的信號參數(shù)而出現(xiàn)的值的數(shù)據(jù)存儲在所述存儲器裝置(M)中；所述處理器裝置(PU)設(shè)置成在通常運(yùn)行中計算在對應(yīng)于與所述參考負(fù)載不同的負(fù)載值，由線性位置傳感器裝置(27)所提供的信號的所述參數(shù)值。
全文摘要
裝置(1)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)(2)，周轉(zhuǎn)圓型減速器(4)，包括輸入軸(3)，輸出軸(9)和與輸入和輸出軸(3，9)共軸的可旋轉(zhuǎn)外部本體(10)，該本體與可操作的抑制其旋轉(zhuǎn)而動作的彈性偏壓裝置連接；輸入軸(3)連接到電機(jī)輸出軸(2)上以旋轉(zhuǎn)，且使輸出軸(9)與負(fù)載可操作的連接；可操作以提供表示施加到減速器(4)的輸出軸(9)上的負(fù)載大小的信號的電子傳感器(21；26；27)；以及以預(yù)定方式控制電機(jī)(2)的控制和命令單元(ECU)。
文檔編號B60T8/52GK1616284SQ20031012315
公開日2005年5月18日 申請日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者K·穆拉, M·加迪奧爾, S·梅利斯 申請人:西拉工業(yè)控股有限公司