專利名稱：用于調(diào)整機構(gòu)的伺服驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整機構(gòu)的伺服驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
在一種公知的用于內(nèi)燃機進(jìn)氣短管節(jié)氣門的伺服驅(qū)動裝置中(DE19612869A1)，布置在馬達(dá)輸出軸和調(diào)整軸之間的變速傳動裝置是帶有中間齒輪的兩級正齒輪傳動裝置，該中間齒輪以第一齒部段與位于馬達(dá)輸出軸上的發(fā)動機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)動齒輪嚙合。驅(qū)動齒輪和調(diào)整軸可轉(zhuǎn)動地支承在容納伺服馬達(dá)和傳動裝置的調(diào)節(jié)器箱體內(nèi)。一個復(fù)位裝置用于在伺服馬達(dá)失靈時使節(jié)氣門返回到基礎(chǔ)位置中，在該位置中內(nèi)燃機只能應(yīng)急運行。復(fù)位裝置具有一個同軸心地圍繞調(diào)整軸的、構(gòu)造為圓柱形螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)彈簧和一個可轉(zhuǎn)動地裝在調(diào)整軸上的擋塊。扭轉(zhuǎn)彈簧一端作用在驅(qū)動齒輪上，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)動軸承上。扭轉(zhuǎn)彈簧通過它的彈簧端部在驅(qū)動齒輪上和擋塊上產(chǎn)生扭矩，擋塊通過安裝在它上面的止擋與安裝在中間齒輪上的相對止擋共同作用。復(fù)位扭矩隨著節(jié)氣門離開其基礎(chǔ)位置的偏轉(zhuǎn)的增加而增大。在伺服馬達(dá)失靈時，復(fù)位扭矩使節(jié)氣門回到它的基礎(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)整軸之間的傳動裝置構(gòu)造為具有蝸桿和圓弧狀齒條的蝸桿傳動裝置。蝸桿不相對轉(zhuǎn)動地安裝在馬達(dá)輸出軸上，齒條在調(diào)節(jié)器箱體內(nèi)可沿圓弧移動。在調(diào)整軸上固定安置一個撥桿，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在齒條運動時能夠擺動并由此使調(diào)整軸隨調(diào)整機構(gòu)轉(zhuǎn)動。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于調(diào)整機構(gòu)的伺服驅(qū)動裝置，它具有一個具有輸出軸的電動伺服馬達(dá)、具有一個承載該調(diào)整機構(gòu)的調(diào)整軸并具一個位于馬達(dá)輸出軸與調(diào)整軸之間的變速傳動裝置以及具有一個用于使調(diào)整機構(gòu)在伺服馬達(dá)失靈時復(fù)位到基礎(chǔ)位置中的復(fù)位裝置，其中，復(fù)位裝置具有兩個分開的蓄能器，它們之中一個反作用于馬達(dá)輸出軸、一個反作用于調(diào)整軸。
本發(fā)明伺服驅(qū)動裝置的優(yōu)點是，通過設(shè)置兩個優(yōu)選構(gòu)造為復(fù)位彈簧的蓄能器，它們分開使用在傳動裝置的輸入側(cè)和輸出側(cè)并且其中的一個反作用于馬達(dá)輸出軸上、另一個反作用于調(diào)整軸或者與該調(diào)整軸固定連接的調(diào)整機構(gòu)上，可使用一種僅具有一個傳動比級和極大傳動比的傳動裝置，不會使復(fù)位裝置的復(fù)位力相應(yīng)于大的傳動比而必須具有大的值。已知這種具有大傳動比的單級傳動裝置如蝸桿傳動裝置所代表的那樣也有這樣的缺點具有大的效率損失，當(dāng)已知的復(fù)位裝置構(gòu)造有一個唯一的、作用在調(diào)整機構(gòu)或者調(diào)整軸上的、復(fù)位彈簧形式的蓄能器時，該效率損失必須由復(fù)位裝置附加補償。這不僅導(dǎo)致復(fù)位彈簧的尺寸過大，而且導(dǎo)致必須使用大功率伺服電機來使調(diào)整軸抵抗復(fù)位彈簧的相應(yīng)大的復(fù)位力轉(zhuǎn)動。通過按照本發(fā)明對于馬達(dá)輸出軸和調(diào)整軸從兩個蓄能器分開獲得復(fù)位裝置的復(fù)位力，還可以避免高的傳動裝置效率損失，使得蓄能器能夠尺寸相對較??；因為一個蓄能器僅須補償馬達(dá)齒槽定位轉(zhuǎn)矩并且另一個蓄能器僅須補償調(diào)整軸上的有效轉(zhuǎn)矩。通過繞過變速傳動裝置可使伺服馬達(dá)保持低功率。單級傳動裝置、小的伺服馬達(dá)和兩個優(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，作為傳動裝置也可以使用由于其高傳動比而具有自行制動功能的傳動裝置。當(dāng)伺服驅(qū)動裝置帶有這種傳動裝置時，傳統(tǒng)的復(fù)位裝置不能用于在伺服馬達(dá)失靈時使調(diào)整機構(gòu)移動到基礎(chǔ)位置中。
通過在進(jìn)一步的技術(shù)方案中給出的措施可以有利地擴展和改進(jìn)本發(fā)明伺服驅(qū)動裝置。
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)計得用于克服有效轉(zhuǎn)矩。
有利的是，變速傳動裝置構(gòu)造為蝸桿傳動裝置，具有一個安置在馬達(dá)輸出軸上的蝸桿和一個固定安置在與馬達(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減速傳動裝置，第一蓄能器耦合到該減速傳動裝置的傳動裝置輸出端上。
有利的是，減速傳動裝置具有一個固定安置在馬達(dá)輸出軸上的圓柱齒輪和一個與該圓柱齒輪嚙合的冠形齒輪，該冠形齒輪具有相對于馬達(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，每個蓄能器構(gòu)造為復(fù)位彈簧。
有利的是，一個復(fù)位彈簧是內(nèi)置于冠形齒輪中的盤簧，它的一個彈簧端部固定在冠形齒輪上，它的另一個彈簧端部保持位置固定。
有利的是，另一個復(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簧，它的一個彈簧端部固定在調(diào)整軸或調(diào)整機構(gòu)上，它的另一個彈簧端部保持位置固定。
有利的是，變速傳動裝置和減速傳動裝置容納在調(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變速傳動裝置，它最好是一個冠形冠形傳動裝置，具有一個固定安置在馬達(dá)輸出軸上的圓柱齒輪和一個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)位彈簧以其一個彈簧端部固定在冠形齒輪上，其另一個彈簧端部固定不動。冠形齒輪傳動裝置如同圓柱齒輪傳動裝置一樣幾乎沒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)整機構(gòu)所要求的那樣。


在下面的說明中借助附圖中示出的實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。附圖中以示意圖示出圖1用于調(diào)整機構(gòu)的伺服驅(qū)動裝置的立體側(cè)視圖。
圖2沿圖1中II-II線剖開的一部分調(diào)整機構(gòu)的剖視圖。
具體實施例方式
在圖1和圖2中示出的用于調(diào)整機構(gòu)10的伺服驅(qū)動裝置(圖2)包括一個帶有馬達(dá)輸出軸12的電動伺服馬達(dá)11、一個調(diào)整軸13、一個安置在馬達(dá)輸出軸12和調(diào)整軸13之間的變速傳動裝置14以及一個用于在伺服馬達(dá)11故障或失靈時使調(diào)整機構(gòu)10復(fù)位到基礎(chǔ)位置中的復(fù)位裝置15。調(diào)整機構(gòu)10可以是內(nèi)燃機進(jìn)氣短管中的節(jié)氣門、空調(diào)設(shè)備中的風(fēng)門或者是用于控制通道橫截面的其它可擺動元件。在圖2中局部地示出調(diào)整機構(gòu)10。
伺服馬達(dá)11和變速傳動裝置14容納在一個殼狀的調(diào)整器箱體16里。調(diào)整軸13可轉(zhuǎn)動地支承在調(diào)整器箱體16中。變速傳動裝置14構(gòu)造為蝸桿傳動裝置，它具有一個位于馬達(dá)輸出軸12上的蝸桿17和一個蝸輪18。后者不相對轉(zhuǎn)動地安置在調(diào)整軸13上。因為調(diào)整機構(gòu)10僅進(jìn)行有限的擺動運動，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具有一個在變速傳動裝置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以及一個在變速傳動裝置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，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通過減速傳動裝置23與馬達(dá)輸出軸12相作用。減速傳動裝置23優(yōu)選構(gòu)造為冠形齒輪傳動裝置，具有一個固定安置在馬達(dá)輸出軸12上的圓柱齒輪24和一個可轉(zhuǎn)動地支承在調(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。在本實施例中，第一復(fù)位彈簧21構(gòu)造為盤簧26，它的一個彈簧端部261固定在冠形齒輪25上，它的另一個彈簧端部固定在調(diào)整器箱體16上。盤簧26優(yōu)選安置在冠形齒輪25的基底上，并以其在圖1中不可見的、固定在調(diào)整器箱體16上的彈簧端部穿過冠形齒輪25的基底中的弧形縫隙。當(dāng)然可以使兩個復(fù)位彈簧21，22都構(gòu)造為盤簧或者圓柱形螺旋彈簧。
在圖1中例如示出伺服驅(qū)動裝置處于一個位置，在該位置，調(diào)整機構(gòu)10占據(jù)它的基礎(chǔ)位置。伺服馬達(dá)11沒有接通電流。如果馬達(dá)以這樣的轉(zhuǎn)動方向接通，使得馬達(dá)輸出軸12以順時針方向轉(zhuǎn)動，則通過轉(zhuǎn)動的蝸桿17使蝸輪18向箭頭19方向擺動。同時通過轉(zhuǎn)動的圓柱齒輪24使冠形齒輪25這樣偏轉(zhuǎn)，以致盤簧26的預(yù)加載力增大。通過蝸輪18的擺動使調(diào)整軸13偏轉(zhuǎn)，它使調(diào)整機構(gòu)10擺動到一個位置中，在該位置中調(diào)整機構(gòu)10使要控制的通流橫截面開大或者開小。隨著蝸輪18和調(diào)整軸13的轉(zhuǎn)動，圓柱螺旋彈簧20繃緊。如果調(diào)整機構(gòu)10處于該位置時伺服馬達(dá)11由于故障而失去電流，則預(yù)加載的盤簧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)整機構(gòu)10復(fù)位到其基礎(chǔ)位置，其中，避開具有大傳動比、高的效率損失和可能的自行制動的蝸桿傳動裝置。
當(dāng)然可以放棄冠形齒輪傳動裝置并使復(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。但此時伺服馬達(dá)11為了調(diào)節(jié)調(diào)整機構(gòu)10只允許轉(zhuǎn)少量圈。
權(quán)利要求
1.用于調(diào)整機構(gòu)(10)的伺服驅(qū)動裝置，具有一個具有輸出軸(12)的電動伺服馬達(dá)(11)、具有一個承載該調(diào)整機構(gòu)(10)的調(diào)整軸(13)并具一個位于馬達(dá)輸出軸(12)與調(diào)整軸(13)之間的變速傳動裝置(14)以及具有一個用于使調(diào)整機構(gòu)(10)在伺服馬達(dá)(11)失靈時復(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)具有兩個分開的蓄能器，它們之中一個反作用于馬達(dá)輸出軸(12)、一個反作用于調(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)動裝置，其特征在于，變速傳動裝置(14)構(gòu)造為蝸桿傳動裝置，具有一個安置在馬達(dá)輸出軸(12)上的蝸桿(17)和一個固定安置在與馬達(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減速傳動裝置(23)，第一蓄能器耦合到該減速傳動裝置(23)的傳動裝置輸出端上。
5.如權(quán)利要求4所述的伺服驅(qū)動裝置，其特征在于，減速傳動裝置(23)具有一個固定安置在馬達(dá)輸出軸(12)上的圓柱齒輪(24)和一個與該圓柱齒輪嚙合的冠形齒輪(25)，該冠形齒輪(25)具有相對于馬達(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)動裝置，其特征在于，每個蓄能器構(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)動裝置，其特征在于，一個復(fù)位彈簧(21)是內(nèi)置于冠形齒輪(25)中的盤簧，它的一個彈簧端部(261)固定在冠形齒輪(25)上，它的另一個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)動裝置，其特征在于，另一個復(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)或盤簧，它的一個彈簧端部固定在調(diào)整軸(13)或調(diào)整機構(gòu)(10)上，它的另一個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)動裝置，其特征在于，變速傳動裝置(14)和減速傳動裝置(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)整機構(gòu)的伺服驅(qū)動裝置，它具有一個帶有馬達(dá)輸出軸(12)的伺服馬達(dá)(11)、一個承載調(diào)整機構(gòu)(10)的調(diào)整軸(13)和一個安置在馬達(dá)輸出軸(12)與調(diào)整軸(13)之間的變速傳動裝置(14)以及一個用于使調(diào)整機構(gòu)(10)在伺服馬達(dá)(11)失靈時復(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比和安裝空間、重量及制造成本方面優(yōu)點的單級變速傳動裝置(14)，復(fù)位裝置(15)具有兩個分開的、優(yōu)選構(gòu)造為復(fù)位彈簧(21，22)的蓄能器，它們之中一個反作用于馬達(dá)輸出軸(12)、一個反作用于調(diào)整軸(13)。
文檔編號H02K7/116GK101063892SQ200610130978
公開日2007年10月31日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者賴納·施魏因富特, 海納·費斯 申請人:羅伯特·博世有限公司