专利名称：机电马达，特别是压电式微步驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机电马达，特别是一种压电式调节驱动装置。
背景技术：
在机动车的驾驶舱中总是尝试设计和技术方面的最佳组合方 式。在此，在驾驶员的视野中存在着各种不同的显示仪表。这些显 示^f义表不〗又必须满足不同的4支术要求而且也必须具有^j"于才几动车 大批量生产来说的具有竟争力.的价格。这种显示仪表的一个例子是
Siemens VDO ^>司的"Messwerk 2000"。
"Messwerk 2000"的基础是一个设置具有单级的蜗轮变速器的 步进电^/L驱动装置。四^L的步进电才几通过作为时间的函^t的两个以 90度的相位角彼此相位偏移的正弦类型的线圈电流曲线来控制。相 移的符号确定了电才几轴的旋转方向、频率和^走转速度。在正弦类型 的电流曲线的360度的全周期的情况下可以重复;也调节直至128个 中间级。该中间级的应用被形容为微步运行。
包括上述表明特;f正的步进电才几的调节驱动装置"Messwerk 2000"有十二个单件构成。步进电机本身由带有共同的定子板的两 个线图和永,兹转子构成。鉴于部件成本的方面，线圏和永^磁体是最 大的成本。除了材料成本之外，生成成本同样对于价格是决定性的， 该生产成本近似地随着调节驱动装置的部件数量成比例的增长。由EP 1 098 429 Bl 7>开了 一种4艮据新的马达原理(也就是无旋 转的线圏)工作的才几电马达，其中，在运行期间通过对至少两个扭i 电驱动件的时间上错置的操作来循环地推动驱动环，从而通过驱动
环的循环的推移运动可以通过例如压电地、,兹致伸缩i也、电致伸缩 地或者电动地驱动的作动器来诱发，从而获得鉴于材料成本和生产 成本方面更好地适合于大规模生产的调节驱动装置。压电作动器可 被这样地安装在驱动环上，即其各自的行程径向地作用到驱动环 上，其中也许会采用其他的4晉施，乂人而实现在驱动环上的尽可能对 称的力传导。
在最后提到的技术状态下，获得了在功能方面的优化的驱动装 置，该驱动装置具有最好的同步特征(转速的稳定性不依赖于轴的 当前位置)，而没有转矩的波动。然而，尤其是弯曲作动器的纵向 延伸和径向布置却带来这样的问题，即平面的驱动变形体在平面中 需要巨大的位置并且多数情况下都不是很紧凑的。然而，由于在驾 驶舱仪表中的非常紧张的结构空间比例的原因，紧凑的平面驱动装 置是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种在部件数量、制造成本、结构空 间需求以及功能性方面得到优化的步进驱动装置，特别是一种用于
驾驶抢仪表的测量装置的小型调节驱动装置。
该目的通过一种4艮据一又利要求1所述的才几电马达、特别是一种 压电式孩t步电4几来实现。本发明的有利的i殳计方案和改进方案由下 述的描述、附图以及从属权利要求中得出。
才艮据本发明的4几电步进驱动装置具有下述特征
7两个机电的、优选为压电式驱动件(作动器)，该驱动件具有 几乎^皮此垂直的作用方向，以及在驱动环中这样可錄j争i也支撑的
激励进4亍直4妾在轴上可传递的位移运动，乂人而^f吏轴在驱动环中滚动
并由此旋转。此外，近似为矩形的、刚性的框架和成u形围绕框架 的一个布置的基础件，从而4吏与u形腿的端部相连接的4医架几乎不
受力地相对于基础件以剪切的形式而可朝向于平行于基础件的作 用方向推移，其中还有在框架内部布置的并且几乎平4亍于基础件布 置的^H牛，在一医架上连4娄的马区动环相^"于4医架以剪切的形式而可朝 向于垂直于基础件的作用方向推移。在此，乂人属于平4亍的作用方向 的驱动件铰接于框架，和从属于垂直的作用方向的驱动件铰接于驱 动环。
根据本发明的、具有三个框架形的彼此接入的元件(驱动环、 框架和外框架)的整体结构基于元件或其部件的特殊的、部分刚性 的、部分剪切灵活的、但总体上是抗扭转的固定而实现了一种"框 架运动学结构，，，其中，与现有技术相反地，不必再重一见由弯曲作 动器所提供的力在驱动环中相对于环孔的中心点的径向的力传导， 这是因为由非径向的、偏心的力传导所引起的、在驱动环上的转矩 通过整体结构和其在其角部之一、例如在壳体上的固定，基本上抗 扭地被接收。这提供了驱动件的节省空间的布置的可能性，特别是 沿着例如近似为方形的框架形的整体结构的外侧。由此可以实现步 进驱动装置的非常紧凑的、节省结构空间的构造。才艮据本发明的步 进驱动装置的特4正还在于，凄t量非常少的简单的部件，乂人而4吏其特 别适合于大批量生产。此外，由于塑料和作动器的不同的热膨胀性 能而出现的驱动装置的热失调在结构上安全地被阻止。通过形状配 合、例如^f昔助于在马区动环与轴之间i殳置的齿部实现了在纯受控制的运行中根据本发明的驱动装置的非常高的调节精度，而不必使用传
感器和控制电路。
根据本发明(有利于紧凑性能的优化)不一定追求在驱动环上 的完全对称的力传导。考虑到功能而可能从其中得出的结果、例如 轻^1的同步波动和转矩波动可以通过其它措施来进一步降低，即进 一步遵守客户i兑明书。特别地，小的转矩可以通过驱动件的调制纯 正弦形特性曲线的控制装置来得到补偿。
在本发明的一个特别有利的实施方式中，将剪切力分配到三个
元件上或者说其相互之间的连接处上，这由此实现，即外框架的u 形腿分别借助于固体铰链连接在基础件和框架上，以及杆件同样也 分别借助于固体4交链连4妄在驱动环和才匡架的、两个垂直于基础件布 置的框架件中的一个上。这种成对地大约平行地布置杆件和外框架
的u形腿促成了，即驱动环相对于框架，以及框架相对于外框架的
基础件能够容易地(也就是说几乎不受力地)剪切。这样设计的框 架形的整体结构相对于扭转具有高的阻力。
固体铰链可以分别通过杆件的和外框架的u形腿短的部段中 的横截面收缩部形成，这特别在制造技术方面是有利的。
为了实现力传导，在驱动环上集成了各一个垂直于基础件布置 的弓形件的至少 一个用于刚性固定的轴销，其中乂人属于垂直的作用 方向的驱动件作用于弓形件的相反的端部。在4艮据本发明的整体结 构中在几何形状方面所需要的、对垂直的作用方向或对在框架形的 整体结构内部里(也即在驱动环本身上)的所配属的驱动件的作用 可以由此在制造4支术方面简单地实3见。
在力传导方面，就"平行的作用方向"而言， 一个实施方式具 有特别的优点，其中外4匡架的两个u形腿中的一个的端部在框架上的连接部设计为框架角部，拉压杆连接在框架角部上，^立压杆布置 在连接了 u形l逸的端部的框架件外部或者平行于框架件布置，并且 利用拉压杆的自由的端部一直延伸超出框架件的与框架角部相反 的端部向外延伸，其中从属于平行的作用方向的驱动件作用于拉压 才干的自由的端部。
才艮据上述两个最后^是到的实施方式的一个改进方案，4立压杆和 /或弓形件还可以分别朝向于它们的两个端部中的每个端部具有固 体铰链。通过两个机电的、优选为压电式驱动件在驱动环上的这种
剪切灵活的(scherflexible) 4交接而得到优点，即它们的运动方向彼 的轻孩么的阻力。在力传导中也就不会出现能量损失。
压电式弯曲作动器。
这种基于压电式陶瓷材料的固体弯曲作动器在不同类型的结 构形式中多年以来在多种工业领域中使用。其特征在于小的结构形 式、低的能量需求以及高的可靠性。因此，压电式弯曲作动器例如 展示了在工业环境中至少为109的周期的使用寿命。例如用于应用 在显示仪表的小型调节驱动装置中的弯曲作动器典型地这样确定 尺寸，即它在其运动的端部上具有在大约0.2mm至2mm范围中的 自由的偏转。此外，在弯曲作动器的可自由运动的端部的偏转闭锁 的情况下，实现了从0.5N至2N的范围中的闭锁力。弯曲作动器的 大约直线的偏转分别一黄向于其最大纵向延伸来实现。因此，其对应
纟从向轴线。
根据本发明的步进驱动装置的一个特别紧凑的变体通过一种 布置来实现，其中，外框架的基础件在基础件的一个端部区域上刚性地连接到可固定在壳体中的固定件上，固定件具有两个容纳部， 容纳部设计用于分别在容纳部的静止的端部上刚性地固定住弯曲 作动器，从而4吏各一个弯曲作动器在侧面布置在外框架的基础件的
外部或外冲匡架的u形腿中的一个的外部。
根据上述最后提到的实施方式的一个改进方案有利的是，将具 有驱动环的框架、外框架和固定件 一起设计成以塑料注塑技术一体 制成的驱动模块，其中弯曲作动器一同浇注到驱动模块中。以塑料 注塑技术来实现制造驱动模块是简单且价廉的，其中，通过在一个 喷射工序中包含多个弯曲作动器进一步降低了生产步骤的数量。
为了刚性地支撑驱动模块或为了可旋转地支撑所配属的轴，有 利的是，设计一种近似为正方形的、具有盖的壳体，其中在壳体中 设计有中央轴承座，轴承座具有抵靠面和第一轴承孔，并且在盖中 设计有用于轴的第二轴岸义孔，以及其中i殳计用于固定的、刚性地耦 合在基础件上的固定件这样布置在壳体角部中并且刚性地和耐久 地固定，即轴的至少一个圆柱形的滚动面可以在驱动环的环孔的配 属的 >衮动面中;衮动。
参照附图对本发明的优选的实施方式进一步"i兌明。图中示出
图1A和1B分别以俯一见图或以透3见图示出了用于才艮据本发明 的步进驱动装置的驱动才莫块的实施方式，
图2A和2B分别以与图1相同的视图示出了那里的驱动模块， 然而具有安装上的弯曲作动器和弓形件，
图3示出了根据图2的弓形件的俯视图，
ii图4A和4B分别以与图1相同的一见图示出了用于支撑轴和驱 动模块的壳体，
图5A和5B分别与如图1相同的视图示出了适合于根据图4
的壳体的盖，
图6A和6B分别与如图1相同的视图示出了部分装配的根据 本发明的步进驱动装置，
图7A和7B分别以与图1相同的视图示出了弧形弹簧的视图，
图8A和8B分别以与图1相同的视图示出了用于根据本发明
的步进驱动装置的轴，
图9示出了沿z轴线穿过处于装配状态中的驱动装置的轴向的
4黄截面图。
具体实施例方式
根据本发明提出了压电式步进马达，其允许通过叠加弯曲作动 器的合适的周期性的直线运动来产生连续和均匀的旋转。为了这个 目的，参看图2，弯曲作动器IOI, 102借助于在x-y-平面中确保了 剪切灵活的、嵌套的框架形整体结构(在该整体结构中实现了根据 本发明的框架运动学结构)这样连接在平的驱动环1上，从而使其 可以沿着弯曲作动器101, 102 (参看图2)的4皮此垂直的作用方向 x和y平移。矩形的框架4与驱动环1、 U形的外框架6、固定件8 以及在必要图1以俯一见图和以透^见图示出了驱动才莫块。其包4舌驱动环1，
该驱动环包括圓柱形的环孔2，该环孔的轴线例如与笛卡尔坐标系 的z-轴线一致，该坐标系的x-y-平面平行于绘图平面延伸。驱动环
向的杆件(拉压杆)3a， 3b而与足够机械刚性的、在大约正交的和 大约平行于x-或y-方向上的框架4连接，该框架包括四个框架件 4a， 4b， 4c, 4d。 4昔助于所谓的固体4交链5来^寻4i压4干3a， 3b连 接在驱动环1和框架4上。固体铰链如通常使用的铰链一样(然而 仅在一个受限制的角度范围之内)允许连^妄上的元件彼此之间几乎 畅通无阻的旋转。其功能基于弯曲原理。通过在短的部,殳中的有针 对性地缩减杆一黄截面，实现了局部的弯曲。缩减的杆片黄截面导致了 剧烈下降的弯曲刚度。由于4黄截面收缩部非常局部化，因此各个杆 的轴向的弹簧刚度(刚度)而几乎没有减小。
杆件3a, 3b的成对地大约彼此平4于、并且平4于于x-轴线走向 的布置与其在足够机械刚性的驱动环1上和在足够机械刚性的框架 4上分别通过固体4交链5而产生的连4妄部所形成的组合促成了 ，即 驱动环1可以比较容易地(也就是"i兌几乎不受力地)相对于框架4 以剪切的形式在y-方向上推移(偏转的运动范围为^f又大约100樣i 米)。然而如所希望的，这种结构对于驱动环1的扭转和环在x-方 向上相对于冲匡架4的移动而反向地施加了4艮高的阻力。
平行于y-方向对齐的U形腿(拉压杆)6a， 6b而与足够机械刚性 的U形基础件7连接。U形腿6a， 6b与U形基础件7共同构成了 用于框架4的U形外框架6。基础件7刚性地连接到固定件8上。 才几械刚性的U形月逸U立压杆)6a, 6b同样也通过固体4交链9连接 到框架4和基础件7上。U形腿6a， 6b的彼此成对的、并且大约平行于y-轴线的布置 与其在足够机械刚性的框架4上和在足够机械刚性的基础件7上通 过固体铰链9而产生的连接部所形成的组合促成了 ，即框架4可以 比较容易地(也就是说几乎不受力地)相对于基础件7或相对于固 定件8以剪切的形式在x-方向上推移。这种结构对于框架4的扭转 和框架在y-方向上相对于基础件7或相对于固定件8的移动而反向 地施加了必需的很高的阻力。
作为由驱动环1连4妾到^I架4上的结构和冲医架4通过基础件7 连接到固定件8上的结构所得到的结果，驱动环1可以相对于固定 件8在x-y-平面上几乎不受力地在各个方向上任意地移动，但是抗 扭转地支撑。整体结构在此称为"框架运动学结构"。每个作用于 驱动环1的转矩通过框架运动学结构传输到固定件8上，而同时不 会使环1发生很大的旋转。
因此，4艮据本发明不需再注意由弯曲作动器101， 102所才是供 的力在驱动环中相对于环孔2的中心点的径向的力传导，这是因为 由大体上偏心的、非径向的力传导所引起的、在驱动环l上的转矩 通过框架运动学结构和在步进驱动装置中刚性地锚定在其壳体中 (参看下面的图4和6 )的固定件8抗扭转地接收。
此夕卜如图1所示地，固定件8包4舌容纳部10a， 10b用于抗扭 转地固定住条形的^^几电(例如压电式)弯曲作动器(参看图2)。在 固定件8中可以设计有在此未示出的措施，以便在其静止的端部上 与弯曲作动器产生电接触(例如压力接触销、夹式触点或者弓形弹 簧触点等)。可选的是，弯曲作动器也可以在运动的区域中或者在 其反向运动的端部上电连接。
参看图2,为了容纳要插入到固定件8的容纳部10b中的弯曲 作动器101的运动的端部101而"i殳计有合适的容纳体11,该容纳体
14通过一个刚性的4i压^干12和两个固体4交链13大约固定在才匡架4的 右上方的角部14上。
马区动环1例如包4舌一个或两个轴销15，用于刚性;也固定一个或 两个弓形件，在下面(图2和3)对该弓形件详细加以说明。
此外，4艮据本发明的驱动才莫块在图1中^f又以示例性的配置示出。 此外在基础件7平行于x-轴线的布置中，例如U形外框架6可能会 /人上方以反向U形的形式围绕冲医架4和/或驱动环1可能会连4妾在 才匡架牛4b上，而不是4d。
图2以俯一见图(图2A )和透^L图(图2B )示出了具有安装上 的弯曲作动器101， 102和弓形件103的驱动模块。弯曲作动器IOI 在电控制的情况下在x-方向上偏转或在有阻力的情况下产生在x-方向上的力。这种运动或者力机械刚性地通过拉压杆12传递到刚 性的框架4上。由于框架4相对于x-方向机械刚性地连接到驱动环 l上，因此弯曲作动器IOK吏驱动环l在x-方向上运动，或者在x-方向上向它施加一个力。弯曲作动器102在电控制的情况下在y-方向上偏转或在有阻力的情况下产生在y-方向上的力。这种运动或 者力机械刚性地通过弓形件103的拉压杆16传递到刚性的驱动环1 上。使拉压杆12和16连接到容纳体11和17上并且连接到框架4 或配合件18上，以及还借助于固体4交链13和19连接到驱动环1 上，这引起弯曲作动器101, 102可以」波此之间完全独立地起作用
对较高的机械刚度来工作。也就使得弯曲作动器101， 102的运动 实王见了去井禺。
如果弯曲作动器101, 102净皮电控制，则其因此大约以圓弧的 形式而弯曲，由jt匕，曲线在弯曲作动器的^皮移动的端部上的正切曲 线斜率发生变化。这种类型的"旋转运动"通过固体4交4连13， 19而#皮可靠地吸收。同样地，弯曲长度相对于驱动才莫块的变化(例如
4交《连13和19的^立压杆耦合件12和16而#1可靠地吸收，其方法是 杆12， 16最小程度地旋转，而不会由此损害其力-或者路径-传递功
台匕 h匕,
综上所述可以确定，弯曲作动器101和102<吏驱动环1完全4皮 此独立地在x-方向或y-方向上相对于固定件8移动。通过才医架运动 学结构阻止了环的扭转。
图3示出了合适的弓形件103。弓形件103包括拉压杆16; 容纳体17，用于固定弯曲作动器101, 102的^皮移动的端部101a; 以及配合件18，其通至轴销15,用于将弓形件103刚性固定在驱 动环1上(例如通过4齐压、粘接等等)。容纳体17和配合件18与 拉压杆16通过固体铰链19连接。可以使用 一个或者(出于对称的 原因)两个弓形件103，参看才艮据图2B的实施例，其在驱动才莫块 的正面和背面上具有各一个弓形件103。
为了在步进马达中实现与驱动模块相联系的框架运动学的原 理，轴和轴的尽可能无间隙的、但可旋转的轴承，以及驱动模块的 刚性的轴7^是必须的
图4以俯一见图(图4A)和透^L图(图4B )示出了对此合适的 近似正方形的壳体200。其包括中央轴承座201，该轴承座具有圆 柱形的滑动轴承孔202，其(根据进一步的装配)与旋转中的轴的 圆柱形的滑动面以狭窄的间隙配合的形式紧密配合。两个邻近的内 边的边长、例如是内边203和204的边长和轴承孔202的轴的位置 这样测定，即在固定件8的(刚性的和耐久的)固定的情况下，例 如在壳体角部205中，驱动环1的环孔2的轴调节为与轴承孔202 的轴相对应。轴承座201的抵靠面206这样定位，即轴的滚动面在
16z-方向上(垂直于绘图平面)在一个高度上抵靠，其与环孔2的z-位置相一致，乂人而^f吏轴在弯曲作动器101， 102的合适的控制的情 况下在环孔2的、圆柱形的内表面la中(参看图1B)滚动。
图5示出了适合于壳体200的盖207，其具有第二轴承孔207a， 该第二轴承孔，如在此所示地，可以设计为通过孔，或者可替换地
出于针对介质或湿气的简化了的护罩的原因，可以设计为盲孔，其 与轴的第二圆柱形的滑动面以可;j走转^f旦狭窄的间隙配合的形式紧 密配合，其孔轴在盖207插入壳体200的情况下对应于环孔2的轴 ,口第一寿由岸义孑L 202的寿由而4氐靠在壳体200中。
图6示出了部分装配的根据本发明的步进驱动装置，其具有 安装在壳体200中的驱动才莫块；安装上的弯曲作动器101, 102;安 装上的轴208以及安装上的弓形件103。
图7示出了合适的弧形弹簧209。弧形弹簧209包括孔209a 以便使轴穿过，由此确保其在运行时不能"移走"。弧形弹簧209 在面210上方接近于孔轴以接触线的形式支撑在轴208上，以便使 得通过摩擦而产生的到轴208上的制动转矩保持得尽可能小。在远 处的外部的下方的面211用于将弧形弹簧209支撑在盖表面上。安 装好的弧形弹簧209 (也参看图9) 一方面支撑在轴208上和另一 方面在插入盖207的情况下以足够的、但更小的力而支撑在盖207 的一个面上，以便使得轴208保持为抵靠于轴承座201的抵靠面206 上，但没有很大的、能够阻止轴208的旋转的摩擦力。这样确保驱 动环1和轴208的滚动面在所有的运行条件下足够精确地在z-方向 上彼此定位保持。
图8示出了合适的轴208。该轴具有两个圆柱形的滑动轴承 面212, 213，该滑动轴7K面与轴7 c孑L202， 207a的圆斗主形的内表面 紧密配合；以及至少一个圓^主形的纟衮动面214，其与环3L2的至少一个滚动面la (参看图IB)紧密配合。在此，面212的轴向的延 长部用于将各自的、由步进马达来驱动的元件连4妄起来。
图9示出了沿着z-轴线穿过处于装配状态下的根据本发明的驱 动装置的轴向的横截面。其特别示出了其组件彼此之间的位置。轴 208可以在两个位置上以狭窄的间隙配合的形式利用滑动面对 207a, 213和202， 212来围绕z-轴线进行低摩4察地旋转，但是刚性 机械地彼此平移支撑。合适的弧形弹簧209在与抵靠面206的共同 作用的情况下使轴208保持在z-方向低摩擦地固定住。驱动模块在 静止状态中Y吏环孔2的滚动面la保持为同心的并且也保持在z-方 向上在相对于轴208的滚动面214的合适的位置上。
借助于合适的电控制功能，弯曲作动器101， 102分别在其移 动的端部101a上以正弦形或余弦形的时间曲线围绕-諍止^f立置偏寿争， 由此，环孔2的滚动面la保持抵靠于轴208的滚动面214并且以 圓形的位移运动的形式围绕轴208的滚动面214运动，并且由此4吏 得轴208转入旋转状态。借助于驱动环1的x-或y-偏转的相对的相 4立来确定^走转方向和^f昔助于4空制频率来确定4t4争速度。
在最简单的情况下，从驱动环1到轴208的力传递通过摩纟察来 实现。在此可以耳又决于这种构造的调节驱动装置的、作用到轴208 上的负载转矩而滑脱，由此降低了调节驱动装置的精度。滑脱优选 地通过引入驱动环1的和轴208的滚动面之间的形状配合件来降 低，尤其通过在驱动环1的内表面la上和在轴208的外表面214 上安装齿部来降^f氐。在此， -驱动环l和轴208优选具有不同的齿凄t 量，该凄t量差至少为1。这意p未着，驱动环1的内表面的齿部比轴 208的外表面214至少多出一个齿。如果驱动环1和轴208在调节 驱动装置内部这样被操纵，即齿部未脱出啮合，则调节驱动装置以 理想的方式不滑脱i也工作。驱动环1的和轴208的摆线齿部^皮看作为特别优选的。在4罢线 齿部的情况下，所有齿中的几乎一半p齿合，由此可以在驱动环l与 一袖208之间传举lr很、高的專争头巨。首z先，通过.在马区动3不1的内.表面la 上的和在轴208的外表面214上的轮齿的数量确定了调节驱动装置 的传动比，其典型地在从20: 1至200: l之间的范围中。为了进 一步4吏调节驱动装置^皮调整出仫 f又一个齿的距离，也就是i兌进一步 使得轴208通过驱动环1 :旋转一个齿的3巨离，优选地必须经历调节 驱动装置的控制中的正弦信号的完全的周期。由于为了进 一 步调节 出 一个齿的距离而必须经历控制信号的一个周期，因此调节驱动装 置的特征在于高的精度和高的重复精度。此外，通过轮齿的数量以 及对于每个轮齿的控制信号的周期的应用而实现了调节驱动装置 的高的角度分辨率。对此补充地可以任意地在控制信号的周期之内 插值，以《更确保调节驱动装置的孩t步运^f于。因此，调节驱动装置才艮 据优选的配置而才是供了高效率、高传动比、高的可传输转矩(基 于驱动环1的和轴208的齿部)、在传输转矩时的不滑脱性能、在 轴208 (微步运行)的轮齿之内的旋转角度的任意插值、少的驱动 转矩波动(波动)以及对于驱动环1和轴208的低的齿面负载，从 而同样也降4氐了磨损。
权利要求
1.一种机电马达，特别是压电式微步驱动装置，具有-两个机电驱动件(101，102)，所述机电驱动件具有几乎彼此垂直的作用方向，-在驱动环(1)中这样可旋转地支撑的轴(208)，即所述驱动环(1)通过所述机电驱动件(101，102)朝向于各自的所述作用方向的偏转可激励可直接传递在所述轴(208)上的位移运动，从而使所述轴(208)在所述驱动环(1)中滚动并由此旋转，同时-近似为矩形的、刚性的框架(4)和呈U形围绕所述框架(4)的外框架(6)，所述外框架设计具有U形腿(6a，6b)和几乎平行于所述两个作用方向中的一个布置的基础件(7)，从而使与所述U形腿(6a，6b)的端部相连接的所述框架(4)几乎不受力地相对于所述基础件(7)以剪切的形式而可朝向于平行于所述基础件(7)的作用方向推移，以及-在所述框架(4)内部布置的并且几乎平行于所述基础件(7)布置的杆件(3a，3b)，在所述框架(4)上连接的所述驱动环(1)相对于所述框架(4)以剪切的形式而可朝向于垂直于所述基础件(7)的作用方向推移，-其中从属于所述平行的作用方向的所述驱动件(101)铰接于所述框架(4)，并且从属于所述垂直的作用方向的所述驱动件(102)铰接于所述驱动环(1)。
2. 根据权利要求1所述的机电马达，其中，所述外框架(6)的 所述U形腿(6a， 6b)分别借助于固体铰链(9)连接在所述 基础件(7)和所述框架(4)上，和其中所述杆件(3a, 3b) 分别借助于固体4交链(5 )连接在所述驱动环(1 )和所述框架(4)的、两个垂直于所述基础件(7)布置的框架4牛(4b, 4d) 中的一个上。
3. 根据权利要求2所述的机电马达，其中，所述固体铰链(5, 9) 分别通过所述杆件(3a, 3b)的和所述外冲匡架(6)的所述U 形腿(6a， 6b)的短的部段中的4黄截面收缩部形成。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的机电马达，其中，在所述 驱动环(1 )上集成了至少一个轴销(15),用于分別刚性地固 定垂直于所述基础件(7)布置的弓形件(103)，其中从属于 所述垂直的作用方向的所述驱动件(102)作用于所述弓形件(103 )的相反的端部(17)。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的机电马达，其中，所述外 框架(6)的所述两个U形腿(6a， 6b)中的一个的端部在所 述框架(4)上的连接部设计为框架角部(14),拉压杆(12) 连4妄在所述框架角部上，所述拉压杆布置在连4妄了所述U形 腿(6a， 6b)的端部的框架件(4a)外部或者平行于所述框架 件布置，并且利用所述4立压杆的自由的端部一直延伸超出所述 框架件(4a)的与所述框架角部(14)相反的端部向外延伸， 其中/人属于所述平^f于的作用方向的所述驱动件(101)作用于 所述4立压才干(12 )的自由的端部。
6. 根据权利要求4或5所述的机电马达，其中，所述拉压杆(12 ) 和/或所述弓形件(103)分别朝向于它们的两个端部中的每个 端部具有固体l交《连(13， 19)。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的机电马达，所述机电马达 的两个机电驱动件(101, 102)是弯曲作动器，优选地是压电 式弯曲作动器。
8. 根据权利要求7所述的机电马达，其中，所述外框架(6)的 所述基础件(7)在其一个端部区i或上刚性地连4妄到可固定在 壳体(200)中的固定件(8)上，所述固定件具有两个容纳部(10a， 10b)，所述容纳部设计用于分别在所述容纳部的静止 的端部上刚性地固定住弯曲作动器(101， 102)， /人而4吏^^一 个弯曲作动器(101, 102)在侧面布置在所述外4匡架(6)的 所述基础件(7 )的外部或所述外框架(6 )的所述U形腿(6a， 6b)中的一+的夕卜吾卩。
9. 4艮据斥又利要求8所述的才几电马达，其中，具有所述驱动环(1 ) 的所述才匡架(4)、所述外框架(6)和所述固定件(8)构成了 以塑料注塑技术一体制成的驱动才莫块，其中所述弯曲作动器(101, 102) —同浇注到所述驱动才莫块中。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的机电马达，其中，近似正 方形的壳体(200)设计具有盖(207),其中，在所述壳体(200) 中i殳计有中央轴承座(201),所述轴7"R座具有4氐靠面(206) 和第一轴承孔(202)，并且在所述盖(207)中设计有用于所 述轴(208)的第二轴岸义孔(207a)，以及其中^L计用于固定的、 刚性地连接在所述基础件(7 )上的固定件(8 )这样地布置在 壳体角部(205 )中并且刚性;也和耐久;也固定，即所述轴(208) 的至少一个圓柱形的滚动面(214)可以在所述驱动环(1 )的 环孑L (2)的配属的滚动面(la)中滚动。
11. 根据权利要求IO所述的机电马达，其中，所述轴(208)设计 具有盘形的中间件，所述中间件的第 一环形的端面平》文在所述 轴屏义座(201)上并且所述中间件的轴向表面形成了所述轴(208 )的所述圆4i形的-衮动面(214)。
12.根据权利要求11所述的机电马达，其中，为了确保在所述轴 (208 )的轴线的z方向上的固定而i殳计有弧形弹簧(209), 所述弧形弹簧配备有孔(209a)以侵 使所述轴(208)穿过， 所述弧形弹簧一方面支撑在所述轴(208)的所述盘形的中间 件的第二环形的端面上，以及另 一方面在装配了所述盖(207 ) 的情况下支撑在所述盖(207)的表面上，从而轻易地防止了 戶斤&4由(208)的S走4争。
全文摘要
根据本发明的微步马达包括两个机电驱动件(101，102)，特别是压电式弯曲作动器，具有彼此垂直的作用方向。该作动器(101，102)作用于驱动环(1)，以便使轴(208)在其上旋转。作动器(101，102)通过抗扭转的、嵌套的框架类型的整体结构(驱动模块)非径向地铰接在驱动环(1)上，该整体结构具有内置的驱动环(1)、框架(4)和U形的外框架(6)。这获得了紧凑的驱动装置，其中驱动模块一体地设计为注塑件。
文档编号G01P1/08GK101681989SQ200880016599
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月22日 优先权日2007年5月18日
发明者伯恩哈德·戈特利布, 卡尔-海因茨·米滕比勒, 卡斯滕·瓦伦豪尔, 安德烈亚斯·卡佩尔, 海因里希-约亨·布卢默, 罗伯特·沃尔夫冈·基塞尔, 蒂姆·施韦贝尔 申请人:大陆汽车有限责任公司