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：
在才几动车的驾驶枪中尝试实现i殳计和寺支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 示仪表不仅必须满足各种不同的技术要求而且也必须具有对于机 动车的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
实例是Siemens VDO ^>司的"Messwerk 2000"。
"Messwerk 2000，，基于一个在下方设置有单级的蜗轮变速器的 步进电机驱动装置。四极的步进电机通过作为时间的函数的两个以 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^:转方向、频率和4t转速度。在正弦类型 的电流曲线的360度的全周期的范畴中可以重复i也调节直至128个 中间级。该中间级的应用^皮称为孩i步运4亍。
包括上述已表明了特征的步进电机的完整的调节驱动装置 "Messwerk 2000"包4舌十二个单个部件。步进电冲几本身由带有共同 的定子^反的两个线圈和一个7:K^兹4争子构成。在吾M牛成本方面， 圈 和永磁体是最大的成本。除了材料成本之外，生产成本同样对于价格是决定性的，该生产成本大约随着调节驱动装置的部件数量而成
比例:t也增长。
由EP 1 098 429 Bl公开了 一种根据新的马达原理(也就是无旋转的线圈)工作的才几电马达，其中，在运行期间通过对至少两个枳』电驱动件的时间上4普置的才喿作来循环地*惟动驱动环，乂人而通过驱动
环的循环的4,移运动可以通过例如压电i也、》兹致4申缩i也、电致伸缩地或者电动地驱动的作动器来诱发，从而获得在材并+成本和生产成本方面更好地适合于大批量生产的调节驱动装置。压电式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，以便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性能(旋转速度的稳定性不if又决于轴的当前位置)，而没有转矩波动。然而，特别是弯曲作动器的纵向延伸和径向布置却带来这才羊的问题，即平面的驱动装置变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预设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迫切需要的。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种在部件数量、生产成本、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。
7该目的通过才艮据4又利要求1所述的才几电马达、特别是压电式微:步电才几来实现。本发明的有利的i殳计方案和改进方案由下述的i兌明书、附图和从属权利要求给出。
根据本发明的机电的步进驱动装置具有以下特征
两个机电的、优选为压电式的驱动件(作动器)，该驱动件具有近似彼此垂直指向的作用方向；以及一个这样可旋转地支撑在驱
偏转来激励进4于可直4妄传递到轴上的推移运动，/人而4吏轴在驱动环中滚动并由此旋转。此外，在驱动环上设计有两个相对于两个作用方向对角相对设置的紧固件，驱动环借助于紧固件通过各一个近似直角的角形件在各一个固定件上灵活地悬挂，角形件的腿分别朝向于其两个端部而具有各一个4交链，其中，除此之外，角形件的四个月逸围绕驱动环互补形成近似直角的、平4亍于两个作用方向指向的框架，角形件这样布置，即各自的紧固件借助于各自的角形件连接在其在框架中对角相对布置的固定件上。在此，角形件分别具有一个角件，角件彼此之间的间距借助于强制措施而保持不变，从而使驱动环可移动i也、4旦不可424争;也悬4圭。
根据本发明的环形悬挂装置具有两个分叉的悬挂元件(角形件)，其对角相对设置地作用在驱动环上并且各自的紧固件固定在其对角相对设置的点上，其中两个角形件以旋转叶片的类型以相同的旋转方向围绕驱动环布置，并具有最大限度的(180。)旋转对称，以及基于其元件或者说部件彼此之间的特殊的、4交接的连接而实现了一种"对角运动学结构"。在该结构中，与现有4支术相反地，不
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-基于涉及角件的间距的强制措施，通过其实现了对灵活的环形悬挂装置的扭转自由度的抑制-由环形悬挂装置基本上无扭转地接收。这提供了驱动件的节省空间的布置的可能性，特别是沿着角形件的腿的内侧和/或外侧，也就是说(向外)直角的驱动环的例如平4亍于两个在角部上方布置的侧面。由J:匕可以实JE见调节驱动装置的非常紧凑的、节省结构空间的构造。4艮据本发明的调节驱动装置的特征还在于，非常少的数量的简单的部件，从而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月长性能而出现的驱动装置的热失调在结构上可靠地;故阻止。通过形状配合、例如借助于在驱动环与轴之间形成的齿部实现了在纯祐L控制的运行中对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
一步遵守客户i兌明书。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，用于确保环形悬挂装置的必需的抗扭刚性的强制措施由此实现，即平4于于驱动环的平面
来布置至少一个i殳计为杆或弓的定距片，该定距片的端部刚性;也与
角形件的角件连4妄。角形件的两个角件的间距通过定距片4寻以确
定，这导致了环形悬挂装置可以相对于两个作用方向容易i也(也就是说几乎不受力地)剪切。这样设计的、具有对角运动学结构的环形悬挂装置相对于扭转具有非常高的阻力。
在该实施方式的一个结构上简单或者说容易地可制造的改进方案中，角件至少在一侧具有各一个垂直于驱动环的端部布置的轴
轴销连"t矣，定3巨片具有空隙以用于4吏由驱动环所马区动的轴无4妄触;也穿过。为了简单地实现对角的环形悬挂装置的铰接性能，角形件的腿分别借助于各一个固体铰链连接到紧固件、角件以及固定件上。固
体4交链可以分别通过角形件的腿的短的部^殳中的4黄截面收缩部形成，这在制造技术方面是特别有利的。
在要实施的对角运动学结构方面有利的是，固定件固定在近似矩形的、机械刚性的框架的对角相对设置的角中。在一个改进方案中，框架设计为步进驱动装置的壳体部件。
两个机电驱动件可以特别有利地设计为弯曲作动器，优选地是压电式弯曲作动器。
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4吏用寿命。例如用于显示仪表的、应用在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范围中的自由偏转。此外，在弯曲作动器的可自由运动的端部的偏转^皮锁止的情况下，实现了从0，5N至2N的范围中的锁止力。弯曲作动器的大约直线的偏转分别冲黄向于其最大纵向延伸来实现。因此，对应于弯曲作动器的作用方向的偏转方向近似垂直于弯曲作动器的纵向轴线。
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，弯曲作动器分别通过在其移动的端部上连4矣的、
几乎平行于所配属的弯曲作动器的作用方向来布置的拉压杆而確交接在驱动环上，其中拉压杆分别朝向于其两个端部具有固体铰链。
在此，各一个弯曲作动器和所配属的拉压杆在沿着驱动环的两个侧
面或(在驱动环未设计成垂直的情况下)的第二个一半部分上的角上来布置。通过两个才几电的、优选地是压电式驱动件在驱动环上的
这种剪切灵活(scherflexible )的4交4妾得到了4尤点，即它们的运动方
不计的轻微的阻力。在力传导中也就不会出现能量损失。此外，弯曲作动器的这种布置或者i兌4交4妾4艮据该实施方式非常节省空间。
才艮据这种具有弯曲作动器的实施方式的一个改进方案有利的是，驱动环、角形件以及固定件构成了以塑料喷射注塑技术一体制成的驱动模块，其中弯曲作动器被一同注入到驱动才莫块中。以塑料喷射注塑技术来制造驱动模块是简单且价廉的，其中，通过在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，设计有近似正方形的、具有底才反元件和盖的壳体，其中在底板元件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承孔，并且其中固定件这样布置在壳体角部中并且在那里固定或者集成，即轴的至少 一个圓柱形的滚动面可以在驱动环的环孔的所配属的-衮动面中;衮动。
参照附图对本发明的优选的实施方式加以进一步说明。图中示
出
图1A和1B分别以俯视图或以透视图示出了用于根据本发明的步进驱动装置的固定在壳体框架中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定距片，图3示出了冲艮据图2的定距片的俯-见图，
图4A和4B分别以与图1相同的视图示出了用于支撑轴和驱动才莫块的壳体-底纟反元件，
图5A和5B分别以与图1相同的视图示出了匹配于根据图4
的壳体的盖，
图6A和6B分别以与图1相同的4见图示出了带外壳的、才艮据本发明的步进驱动装置的部分装配，
图7A和7B分别以与图1相同的视图示出了弧形弹簧的^f见图，
图8A和8B分别以与图1相同的4见图示出了用于#4居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带外壳的驱动装置的轴向的横截面图。
具体实施例方式
才艮据本发明才是出了一种压电式步进电才几，其允许通过叠加弯曲作动器的合适的周期性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19a， 19b借助于在x-y-平面中确保了可移动性能或者说剪切灵活性能的环形悬挂装置(在该环形悬挂装置中实现了根据本发明的对角运动学结构)这样连接在平的驱动环1上，即它可以沿着弯曲作动器19a, 19b的4皮此垂直的作用方向x和y (参看图2)平移。基本上，(可集成在框架11里的)固定件12， 14与驱动环1、角形件36a， 36b、拉压杆17a, 17b以及也许与集成的弯曲作动器19a， 19b —起构成了单元，该单元在下
12面称为"驱动模块"。驱动模块可以借助于喷射注塑技术由聚乙烯、
注塑-塑料、POM或者由其它合适的材料制成。
图1以俯视图和以透视图示出了驱动模块。其首先包括驱动环 1,该驱动环包括圆柱形的环孔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4亍于《会图平面延伸。驱动 环1例如i殳计成矩形并利用其(外)边纟彖或侧面38平^f于指向于驱 动件19a, 19b的两个彼此垂直的作用方向。在驱动环1上i殳计有 对角相对定位的紧固件3a， 3b。驱动环l借助于紧固件通过各一系 列布置的功能元件而灵活地悬挂在足够机械刚性的框架11中，该 一系列布置的元件包括固体铰链4a, 4b;第一腿(拉压杆)5a， 5b;固体铰链6a， 6b;角件7a， 7b;固体铰链8a， 8b;第二腿(拉 压杆)9a， 9b;以及另 一个固体4交链10a, 10b。该两个系列的布置 在下面分别也称为角形件36a或角形件36b。
框架11在该实施例中同时构成了驱动装置壳体的一部分并且 可以在必要时具有加强部12， 13, 14 (例力口在角中和边中)。冲匡架 11可以用于固定调节驱动装置、特别是固定件12， 14并且因此设 计为空间固定的。月逸(4i压^干)5a, 9a或5b, 9b大约4皮此垂直以 及大约平4亍于上面定义的坐标系的x-轴线(例如片干5a， 5b)或y-轴线(例如杆9a， 9b)来布置。腿5a， 5b， 9a， 9b足够机械刚性 地相对于在运行中出现的拉压力和横向力(弯曲)设计，从而使其 可以被非常近似地作为刚性体来考虑。基于合适地设计的固体铰链 4a, 4b, 6a， 6b, 8a， 8b， 10a, 10b，环形悬挂装置获得了其相对 于环在x-y平面中的移动和环相对于z-轴线相对于框架11的扭转的 灵活性。固体铰链能够实现，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，但是对此为无间隙的)，连接上的元件 ^波此之间几乎畅通无阻的^:转。其功能以弯曲原理为基础。局部的 弯曲通过有目的地将杆4黄截面收缩成短的部萃殳来实现。减小的杆才黄截面导致了剧烈下降的弯曲刚度。因为横截面收缩部非常局部化， 但是各自的杆的轴向弹簧刚度(刚度)却几乎没有减小。
才艮据本发明的环形悬挂装置具有以下显著的性能和功能
如果驱动环1例如在x-方向上相对于框架11以一个路段dx移 动，该路段与典型的杆长度1相比是小的，那么杆5a， 5b以及进 而角件7a， 7b也同步共同运动，而不会4吏其位置相对于驱动环1 发生变化，反之，杆9a， 9b轻微地围绕角度^ dx/l《1旋转。由 于角度c])的微小性，角件7a， 7b的y坐标在移动时几乎保持不变。 由此4足成了 ，即角件7a ， 7b 4皮此之间相对的间3巨在移动期间在x-方向上不发生变化或〗又发生可忽略的轻孩史变化。类似的考虑也适合 于驱动环1在y-方向上以一个游、敬dy的移动，其相^"于典型的4干 长度是小的。
所获得的作为重要的结果是驱动环1在x-y-平面中的平移不 使得角件7a， 7b的间距发生变化。与移动伴随发生的轻微的杆旋 转由固体4交链4a， 4b， 6a， 6b， 8a， 8b, 10a， 10b容易;也4妄^:。
如果驱动环1围绕z轴线例如以顺时针方向旋转了一个小的角 度，则因此紧固件3a, 3b的x坐标和y坐标彼此相对发生变化并 且相对于框架11反向地发生变化。如果由旋转所引起地，紧固件 3a的x坐标和y坐标围绕值dx和dy发生变化，则因此与旋转轴保 持同样间距的对角面对定位的紧固件3b的x坐标和y坐标同时围
绕值dx和dy发生变化。紧固件3a, 3b的在x方向上相对于框架 11的反向移动通过杆9a， 9b的轻微的旋转被接收。角件7a, 7b与 紧固件一起在x方向上进4亍反向移动，这是因为其相对于x方向刚 性地连接在环1上，但是可容易地相对于框架11旋转。
14紧固件3a, 3b的在y方向上相》于于冲匡架11的反向移动通过一干 5a， 5b的轻微的旋转被接收。角件7a, 7b不与紧固件3a, 3b — 起进行反向的y-移动，这是因为其相对于y方向可容易地在驱动环 1上旋转，但是刚性地通过杆9a， 9b连接在框架11上。
此外得出的重要的结果是驱动环1的相对于z轴线的旋转使 得角件7a， 7b的间距发生变化。与环旋转伴随发生的轻微的杆旋 4争由固体4交链4a, 4b, 6a， 6b， 8a, 8b， 10a， 10b容易i也4妄^:。
为了形成环形悬挂装置，驱动环l在x-y平面上的未受阻的移 动能够实现围绕着与典型的杆长度相比小的路径，但是对环1的围 绕z轴线的旋转施加了非常高的阻力，必需的是，通过强制4晉施、 例如杆或弓来使得角件7a, 7b的间距保持不变。为了固定住合适 的定距片，角件7a， 7b,如在图1B中可看到的，在《会图平面上方 和下方配有各一个或两个轴销7.1, 7.2。
环形悬挂装置的这样形成的结构，其在此称为对角运动学结 构，是非常抗扭的。因此，根据本发明不必再重视由作动器所提供 的力在驱动环1中相对于环孔2的中心点的径向的力传递，这是因 为由大约偏心的、非径向的力传递所引起的、在驱动环l上的转矩 通过在此所描述的对角运动学结构抗扭地被接收并引导到框架11 上。
为了连接条形形式的固体弯曲作动器的驱动件，合适地设计有 (如在图1A中可看到地)容纳体15a, 15b以用于其移动的端部， 其分别通过固体4交链16a, 16b、才立压杆17a， 17b以及另一个固体 铰链18a, 18b而固定在驱动环1上。所引起的在环形悬挂装置中 的偏转的运动范围为l又大约100樣i米。图2示出了驱动模块，具有插入的固体弯曲作动器19a， 19b 的，其在下面4又称为短的作动器；以及两个定距片20。在所示出的 示例性的配置中，作动器19a， 19b在其静止的端部上积4戒刚性;也 固定在框架11中并且大约彼此垂直地布置。作动器19a, 19b在框 架11上的连接部的刚性可以通过框架11的加强部或者i兌固定件 12， 13而得以提高。此夕卜，可以在框架11中和特别是在加强部12, 13中设计有在此未示出的4普施以^更实现作动器19a， 19b在其静止 的端部上以夹紧弹簧触头或者压力弹簧触头等形式发生的电接触。
可选地，作动器19a, 19b代^#地也可以在其移动的部,殳中或 在其移动的端部中发生电4姿触。
如果作动器19a， 19b被电控制，则其进行弯曲运动，其中其 运动的端部基本上实施垂直于其纵向延伸的运动。因此在电控制的 情况下，作动器19a的运动的端部基本上进4于在x方向上的运动， 以及作动器19b的运动的端部基本上进4于y方向上的运动。
作动器19a， 19b的运动方向也一尔为作用方向。
作动器19a, 19b的运动的端部由容纳体15a， 15b包围并机械
刚性地和无间隙地保持，从而使容纳体可以接收由作动器所产生的 压力和4i力或者i兑压力运动和4立力运动，并且可以通过固体4交链 16a, 16b传递到大约平行于配属的作动器的作用方向而指向的4立压 杆17a, 17b并从那里通过连接的固体铰链18a， 18b传递到驱动环 1上。容纳体、固体铰链、拉压杆(其大约平行于各自的作动器作 用方向指向)、固体铰链和驱动环1的系列布置提供了优点受原
动器和驱动环之间传递。因此两个大约垂直布置的作动器19a， 19b 完全4皮此独立地作用于驱动环1,而不会相互影响。作动器特别地度来工作。也就使得弯曲作动器19a, 19b的运动实现了去耦。
如果弯曲作动器被电控制，则其因此大约以圆弧的形式而弯 曲，由此，曲线在作动器的移动的端部上的正切曲线杀+率发生变4匕。 这种类型的"旋转运动"通过固体4交链16a， 16b ， 18a, 18b而被 可靠地吸收。同样地，作动器长度相对于驱动才莫块的变化(例如通 过对角运动学结构的和作动器材料的不同的热膨月长)通过具有固体 铰链16a， 16b , 18a, 18b的拉压杆耦合件17a， 17b而-皮可靠地 吸收，其方法是杆17a, 17b最小程度地旋转，而不会由此损害 其力-或者路径-传递功能。
环形悬挂装置的抗扭刚度通过定距片20得以确保，其例如通 过将合适地设计的穿孔21压到角件7a， 7b的轴销7.1， 7.2上而与
其机械刚性连接。
综上所述可以确定弯曲作动器19a和19b共同〗吏纟寻驱动环1 完全4皮此独立地在x-或y-方向上相对于固定件12和14移动。环的 扭转通过对角运动学结构而#1阻止。
此外，驱动才莫块的壳体框架11在其上侧和下侧上具有环绕边 缘24用于定位精确地插入盖和底板，如其在下面还要进一步说明
地那样。
图3示出了定距片20,其具有与适合于挤压连接的角件7a, 7b的轴销7.1， 7.2相匹配的穿孔21。定距片20具有足够高的、在 (置于穿孔21的轴中的)力屈服点之间的压拉刚度。
定距片20可以备选地包括固体4交链22,以便不对角件7a， 7b 的可能是轻微的旋转产生阻力。空隙23用于无接触地处理轴。为了在步进电动机中实现与驱动模块相联系的对角运动学结 构的原理，还需要轴和尽可能无间隙的、但可旋转的同一轴承结构，
以及驱动;漠块的刚性的轴承结构
图4示出了为此与壳体框架11联系的合适的底板元件。其包 括与驱动才莫块的冲医形部件的环绕边纟象24紧密配合的环绕凹槽25， 其在底板元件18插入驱动才莫块中的情况下确保了 轴7|义孔26的孔 轴对应地抵靠于环1的环孔2的轴。轴承孑L 26的直径紧密配合于 通向轴39的圓柱形的滑动面(参看图9),其共同构成了第一个无 间隙但低摩擦的旋转轴承以用于轴39。中央轴承座28的端面27用 作为用于轴39的抵靠面，以使得轴39的滚动面在同样的高度上抵 靠于环孔2。
图5示出了适合于壳体框架11的盖，其在其下侧同样也具有 环绕凹槽，其与驱动才莫块的环绕边缘24紧密配合，乂人而〗吏得在盖 插入驱动模块中的情况下，轴承孔29的轴对应地抵靠于环孔2的 轴。轴厚义孔29的直径紧密配合于通向轴39的第二个圓柱形的滑动 面，其共同构成了第二个无间隙但低摩擦的旋转轴承以用于轴39 (参看图8和9)。
图6示出了根据本发明的调节驱动装置的部分装配，具有插 入在壳体框架11中的底板元件；插入的作动器19a， 19b,插入的 定3巨片20以&4翁入的寿由39 。
图7示出了合适的弧形弹簧103。其包括孔30以便使轴穿过， 由此确保了其在运4于时不能"移走"。弧形弹簧103在面31上方 接近于孔轴以接触线的形式支撑在轴39上，以便使得通过摩擦而 产生的到轴39上的制动转矩保持得尽可能小。在远处的外部的下 方的面32用于将弧形弹簧103支撑在盖表面上。弧形弹簧103的 力足够地测定，以便使轴39在所有的运行状态下可靠地保持为抵靠于底板元件的轴承座208的抵靠面27上，但是也尽可能小地保 持，以便避免很大的、能够阻止轴39的旋转的摩擦力。这样确保 了驱动环1和轴39的滚动面在所有的运4于条件下足够4青确地在 z-方向上彼此定位保持。
图8示出了合适的轴39。该轴具有两个圓柱形的滑动轴卩K面 33, 34,该滑动轴岸义面与轴^K孔29, 26的圓柱形的内表面紧密配 合；以及至少一个圓柱形的滚动面35,其与驱动环1的环孔2的至 少一个滚动面105紧密配合。面33的轴向的延长部用于将各自的、 由步进电动机来驱动的元件连接至轴39。
图9示出了沿着z-轴线穿过处于装配状态下的驱动装置的轴向 的横截面。其特别示出了其组件」波此之间的位置。轴39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33， 101和34, 102 来围绕z-轴线进行低摩擦地旋转，但是机械刚性地彼此平移支撑。 合适的弧形弹簧103在与抵靠面27的共同作用的情况下使轴39相 对于z-方向低摩擦地固定住。驱动模块在静止状态中使环孔2的滚 动面105保持为同心的并且也保持在z-方向上在相对于轴39的滚 动面35的合适的位置上。
借助于合适的电控制功能，弯曲作动器19a, 19b分别在其移 动的端部上以正弦形或余弦形的时间过程曲线进4亍围绕4争止位置 的偏转，由此，环孔2的滚动面105 4呆持4氐靠于轴39的滚动面35 并且以圓形的位移运动的形式围绕轴39的滚动面35运动以及由此 使得轴39转入旋转状态。借助于驱动环1的x-或y-偏转的相对的 相位来确定旋转方向和借助于控制频率来确定旋转速度。
在最简单的情况下，/人驱动环1到轴39的力传递通过摩4察来 实现。在此可以取决于这种构造的调节驱动装置的、作用到轴39 上的负载转矩而滑脱，由此降低了调节驱动装置的精度。优选地，通过引入驱动环1的和轴39的》衮动面之间的形状配合4牛来减少滑 脱，特别是用这种方法在驱动环1的内表面105上和在轴39的 外表面35上安装齿部，从而减少滑脱。在此，驱动环1和轴39优 选地具有不同的齿lt量，该数量差至少为1。这意^木着驱动环1 的内表面105的齿部比轴39的外表面35至少多出一个齿4仑。如果 驱动环1和轴39在调节驱动装置内部这才羊净皮才喿》从，即齿部未脱出 啮合，则调节驱动装置以理想的方式不滑脱地工作。
驱动环1的和轴39的"l罢线齿部^皮看作为特别^尤选的。在4S线 的齿部的情况下，所有齿中的几乎一半p齿合，由此可以在驱动环1 与轴39之间传输很高的转矩。首先，通过在驱动环1的内表面105 上的和在轴39的外表面35上的齿的数量确定了调节驱动装置的传 动比，其典型;也在,人20: 1至200: l之间的范围中。为了进一步 使调节驱动装置被调整出仅仅一个齿的距离，也就是说进一步使得 轴39通过驱动环1旋转一个齿的距离，优选地必须经历调节驱动 装置的控制中的正弦信号的完整的周期。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，通过齿的数量以及对于 每个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 4更确保调节驱动装置的孩i步运行。因此，调节驱动装置纟艮据优选的 配置而提供了高效率、高传动比、高的可传输转矩(基于驱动环 1的和轴39的齿部)、在传输转矩时的不滑脱性能、在轴39 (微步 运行)的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39的低的齿面负载，乂人而同样也降低了磨 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-两个机电的驱动件(19a，19b)，所述驱动件具有近似彼此垂直指向的作用方向，-一个这样可旋转地支撑在驱动环(1)中的轴(39)，即所述驱动环(1)可通过所述机电驱动件(19a，19b)在各自的作用方向上的偏转来激励进行可直接传递到所述轴(39)上的推移运动，从而使所述轴(39)在所述驱动环(1)中滚动并由此旋转，同时-在所述驱动环(1)上设计有两个相对于所述两个作用方向对角相对设置的紧固件(3a，3b)，所述驱动环(1)借助于所述紧固件通过各一个近似直角的角形件(36a，36b)在各一个固定件(12，14)上灵活地悬挂，所述角形件的腿(5a，5b，9a，9b)分别朝向于所述腿的两个端部具有各一个铰链，-其中所述角形件(36a，36b)的四个腿(5a，5b，9a，9b)围绕所述驱动环(1)互补形成近似直角的、平行于所述两个作用方向指向的框架，所述角形件这样布置，即各自的所述紧固件(3a，3b)借助于各自的所述角形件(36a，36b)连接在其在所述框架中对角相对布置的固定件(12，14)上，以及-其中所述角形件(36a，36b)分别具有一个角件(7a，7b)，所述角件彼此之间的间距借助于强制措施而保持不变，从而使所述驱动环(1)可推移地、但并不扭转地悬挂。
2. 根据权利要求1所述的机电马达，其中，平行于所述驱动环(1 ) 的平面布置至少 一个i殳计为杆状物或弓状物的定距片(20 )， 所述定距片的端部刚性地与所述角形件(36a， 36b)的所述角 件(7a, 7b)连接。
3. 根据权利要求2所述的机电马达，其中，所述角件(7a， 7b) 至少分别在一侧具有垂直于所述驱动环(1)的平面布置的轴 销(7.1， 7.2)，并且其中，所述定3巨片(20)的端部可以分别 借助于穿孔(21)与各自的所述角件(7a, 7b)的各自的所述 轴销(7.1, 7.2)连接，所述定距片具有空隙(23)以用于使 由所述驱动环(1)驱动的轴(39)无4妄触地穿过。
4. 根据权利要求1至3所述的机电马达，其中，所述角形件(36a， 36b)的所述腿(5a， 5b， 9a, 9b)分别借助于各一个固体铰 《连(4a, 4b, 6a, 6b, 8a, 8b， 10a， 10b)连4妾到所述紧固4牛(3a， 3b)、所述角4牛(7a, 7b)以及所述固定4牛(12， 14)上。
5. 根据权利要求4所述的机电马达，其中，所述固体铰链(4a， 4b， 6a， 6b, 8a, 8b， 10a， 10b)分别通过所述角形4牛(36a， 36b)的所述腿(5a, 5b， 9a， 9b)的短的部段中的横截面收 缩部形成。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的机电马达，其中，所述固 定件(12， 14)固定在近似矩形的、机械刚性的框架(11 )的 对角相对设置的角中。
7. 根据权利要求6所述的机电马达，其中，所述框架(11 )设计 为所述步进驱动装置的壳体部件。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的机电马达，所述机电马达 的两个才几电驱动件(19a， 19b)是弯曲作动器，优选地是压电 式弯曲作动器。
9. 根据权利要求8所述的机电马达，其中，所述弯曲作动器(19a,19b)分别通过在其移动的端部上连接的、几乎平行于所配属的所述弯曲作动器的所述作用方向来布置的4立压杆(17a, 17b)铰接在所述驱动环(1 )上，其中所述拉压杆(17a， 17b)分别朝向于其两个端部具有固体4交^t连(16a, 16b, 18a， 18b),以及其中各一个弯曲作动器(19a， 19b)和所配属的所述4i压杆(17a， 17b)在沿着所述驱动环(1)的两个侧面(38)或者驱动环(1)的一半的角上布置。
10. 根据权利要求8所述的机电马达，其中，所述驱动环(l)、所述角形件(36a， 36b)以及所述固定件(12， 14)构成了以塑料喷射注塑技术一体制成的驱动模块，其中所述弯曲作动器(19a， 19b) -波一同注入到所述驱动才莫块中。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的机电马达，其中，近似正方形的壳体设计具有底板元件和盖，其中，在所述底4反元件中i殳计有具有4氐靠面(27)和第一轴^c孔(26)的中央轴4义座(28)，以及在所述盖中设计有用于所述轴(39)的第二轴承孑L(29)，以及其中，所述固定件(12， 14)这样布置在壳体角部中并且在那里固定或者集成，即所述轴(39)的至少一个圓柱形的滚动面(35)可以在所述驱动环(1)的环孔(2)的所配属的;衮动面(105)中-衮动。
12. 根据权利要求11所述的机电马达，其中，所述轴(39)设计具有盘形的中间件，所述中间件的第 一环形的端面平》文在所述轴岸、座(28 )上，并且所述中间件的周向表面形成了所述轴(39 )的所述圓柱形的滚动面(35)。
13. 根据权利要求12所述的机电马达，其中，为了确保在所述轴(39)的轴线的z方向上的固定而i殳计有弧形弹簧(103)，所述弧形弹簧配备有孔(30)以侵z使所述轴(39)穿过，所述弧形弹簧一方面支撑在所述轴(39 )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盖的情况下支撑在所述盖的表面上，/人而轻易地防止了所述轴(39)的方炎转。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的机电马达，其中，为了在所述驱动环(1)的所述环孔(2)的内表面(105)上以及在所述轴(39)的所述配属的滚动面(35)上实现形状配合的力传递而安装了齿部，特别是摆线齿部。
全文摘要
一种电动机，包括两个驱动件(19a，19b)，特别是压电式弯曲作动器，具有彼此垂直指向的作用方向。这些作动器(19a，19b)作用在驱动环(1)上，从而由此使轴(39)旋转。在驱动环(1)上设计有两个对角相对设置的紧固件(3a，3b)，驱动环(1)借助于该紧固件通过各一个铰接的角形件(36a，36b)在各个对角相对于各个紧固件(3a，3b)设置的固定件(12，14)上灵活地悬挂。这获得了紧凑的驱动装置，其具有非径向铰接在驱动环(1)上的作动器。
文档编号H01L41/09GK101681988SQ200880016583
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月23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