亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：传动机构及配有这种传动机构的自动同步发送机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1所述的传动机构以及一个种如权利要求11所述的配有这种传动机构的自动同步发送机。
除了能够在一个可旋转的轴上以增量的测量步长实现角度测量的角度测量仪以外，还已知所谓的绝对的角度测量仪，也称为编码-自动同步发送机。它们允许确定在多圈轴转速内的绝对角度。此外如果需要获得所产生的轴转速的数量，则通常使用所谓的多转-自动同步发送机。在这种多转-自动同步发送机中通过一个与轴连接的编码盘实现在一个轴转速内、即0°至360°之间的绝对角度位置的确定，该编码盘借助于一个适合的扫描单元进行扫描。在此经常采用光电原理，但是也可以采用例如一个磁扫描系统。为了通过所产生的轴转速的数量来获得所需的信息，一般设有一个传动机构，通过该传动机构使一个或多个其它的分度盘或编码盘对于旋转的轴置于一个具有更低转速的旋转运动。这种分度盘经常设计成磁化的盘，它们分别具有至少一个北极扇区和南极扇区。一般通过适合的扫描单元、尤其是霍耳传感器以公知的方式和方法获得这个分度盘的旋转位置。根据附加编码盘旋转运动的给定减速比能够计算出所产生的轴转速的数值。由此也能够在多圈旋转中实现对于驱动轴绝对位置的测量。
例如由申请人的DE 19820014A1已知一种相应结构的多转-自动同步发送机。
对于这种多转-自动同步发送机所需的传动机构必需尽可能地无间隙，以保证精确地获得轴转速。因此对多转-自动同步发送机的传动机构提出很高的机械要求。
在EP 0 201 730 A1中描述了一种传动机构装置，其中通过驱动轴使齿或所谓的针旋转。旋转的齿传递转矩，该转矩从驱动轴导入。在此设置在驱动轴整个圆周上的齿啮合在所谓的针之间。这种结构形式是不利的，一方面必需配有非常多的运动齿，另一方面需要一个相对较大的结构空间。
按照专利文献US 4 715 247建议一种传动机构结构形式，其中通过一个偏心轮使一个齿缘产生变形，使得在齿缘的某个部位上实现与一个空心轮的啮合。为了在自动同步发送机中用作传动机构，这种结构形式也存在缺陷，需要相对较大的结构空间。
总是期望具有更小结构尺寸的自动同步发送机。在自动同步发送机的电构件越来越微型化之后，也要求减小这个仪器的机械构件的结构空间，以满足关于结构尺寸的这些要求。
本发明的任务是，完成一种尽可能无间隙且精确运行的传动机构，它具有小的结构尺寸并且只需要微少的加工和成本费用。
这个任务根据本发明通过权利要求1的特征得以实现。
此外按照权利要求11，所述传动机构能够与一个自动同步发送机共同使用。
通过本发明实现的优点尤其是，只通过所述传动机构就能够实现一个非常大的减速比，而该传动机构不加大整个自动同步发送机的外径。此外也使在轴向上所需的结构空间相对较小。
本发明的优选方案由从属权利要求中得出。
在本发明的另一方案中不仅从动端的齿轮而且啮合元件都可以如此磁化，使得通过磁力减小摩擦力或者实现一个完全无接触的传动机构。
按照本发明的传动机构以及由此构成的自动同步发送机的其它细节和优点由下面借助于附图对实施例的描述给出。附图示出

图1按照本发明的传动机构在没有传动机构箱时的立体图，图2a按照本发明的传动机构的俯视图，图2b按照本发明的传动机构的细节图，图3a至3d所述减速机构在不同的运行位置中的原理图，图4按照本发明的具有传动机构的自动同步发送机的截面图。
按照图1，所述传动机构由一个空心轴1组成，在该空心轴上抗扭转地粘接具有圆形外表面1.11，1.21，1.31的偏心环1.1，1.2，1.3。所述三个偏心环1.1，1.2，1.3在圆周上分别以120°角度错开地设置。也就是说，外表面1.11，1.21，1.31的具有与空心轴1的旋转轴线A1最大距离的三个点在圆周方向上分别错开120°。原则上有利的是，如果所有偏心环1.1，1.2，1.3之间的角度错位选择得一样大，那么在增加偏心环1.1，1.2，1.3数量时两个相邻偏心环1.1，1.2，1.3之间的绝对角度错位更小。
在所示实施例中将所述偏心环1.1，1.2，1.3粘到空心轴1上。也可以选择使偏心环1.1，1.2，1.3通过一种压配合或一种花键啮合等抗扭转地与空心轴1连接。此外所述空心轴也可以这样固定，使得仅通过其形状自动产生适合的外表面1.11，1.21，1.31，而不使用单独的环构件。
所述外表面1.11，1.21，1.31对于传动机构的无缺陷持久运行必需满足耐磨损性方面的高要求。因此所述偏心环1.1，1.2，1.3由耐磨损的陶瓷材料制成。为此也可以选择的是，所述偏心环1.1，1.2，1.3配有薄的耐磨损的硬质材料层。
对于圆形外表面1.11，1.21，1.31也可以选择偏心的形状或几何尺寸，它们是非旋转对称的-如椭圆的、抛物线的或双曲线形的轮廓，它们在必要时可以设计为凸轮。
所述传动机构包括一个作为另一组成部分的齿轮3，该齿轮围绕一根旋转轴线A3可旋转地支承。该轴线A3相对于在图4中所示的自动同步发送机7的一个薄板2.4位置固定或不可移动。所述齿轮3具有一个凸起的外形，也就是说，所述齿3.1从旋转轴线离开地向外指向。所述齿轮3的齿3.1为了减小磨损以及为了传动机构的持久运行而配有一个耐磨损的硬质材料层。
在薄板2.4上位置固定地固定一个固定块6，该固定块与三个啮合单元4.1，4.2，4.3连接，该啮合单元本身由板簧4.12，4.22，4.32和齿元件4.11，4.21，4.31组成。所述空心轴1相对于薄板2.4围绕旋转轴线A1可旋转地支承。
所述板簧4.12，4.22，4.32由一段开缝的弹簧钢板组成。它们在远离齿元件4.11，4.21，4.31的且固定在固定块6上的端部上组成一个端头块。
所述齿元件4.11，4.21，4.31粘在一个板簧4.12，4.22，4.32上并同样配有耐磨损的硬质材料层。
所述偏心环1.1，1.2，1.3的每个外表面1.11，1.21，1.31分别配置一个由板簧4.12，4.22，4.32和齿元件4.11，4.21，4.31组成的啮合单元4.1，4.2，4.3。在传动机构运行中，偏心环1.1，1.2，1.3的外表面1.11，1.21，1.31旋转，使得在这些外表面1.11，1.21，1.31与板簧4.12，4.22，4.32之间产生一个相对运动。在此所述啮合单元4.1，4.2，4.3这样设置，使得一方面板簧4.12，4.22，4.32持久地与偏心环1.1，1.2，1.3的外表面1.11，1.21，1.31处于滑动接触，另一方面使得齿元件4.11，4.21，4.31分别在时间上对应于各偏心环1.1，1.2，1.3的旋转位置嵌入齿轮3的齿3.1之间。
在图2a和2b中示出一个按照本发明的自动同步发送机传动机构的俯视图，其中为了清晰表示本发明而未示出传动机构箱2.5(见图4)。如上所述板簧4.12，4.22，4.32顶压在偏心环1.1，1.2，1.3的外表面1.11，1.21，1.31上。这样设计板簧4.12，4.22，4.32的弹性常数，使啮合单元4.1，4.2，4.3与偏心环1. 1，1.2，1.3的外表面1.11，1.21，1.31保证持久地接触。应该避免啮合单元4.1，4.2，4.3抬起，尤其是在高转速时。另一方面为了减少磨损和摩擦损失，顶压力不要太大。因此如果需要，与此相关地也可以配有附加的连杆导向体。
所述各齿元件4.11，4.21，4.31垂直于空心轴1的轴向、即在空心轴1内孔的圆周方向上错开地设置。
所述齿元件4.11，4.21，4.31和齿轮3的齿3.1的齿形这样构成，使得在这个部位保证一个线接触，其中接触线在传动机构运行期间沿着齿形移动。通过这种方法使载荷和相应的磨损分别分布在齿形的较大区域上，并由此减小载荷和磨损。
如上所述，啮合单元4.1，4.2，4.3的端头通过一个固定块6与传动机构箱2.5(见图4)固定连接。因此这三个啮合单元4.1，4.2，4.3不参与空心轴1的旋转运动。所述啮合单元4.1，4.2，4.3仅执行一个围绕固定块6的摆动，其中齿元件4.11，4.21，4.31执行一个运动，该运动具有一个分量，该分量对准齿轮3的旋转轴线A3，即执行一个具有相对于齿轮3的径向方向分量的运动。
借助于图3a至3d可以描述新型传动机构的工作原理。在这些附图中非常简化地示出传动机构与其组成部分-偏心环1.1，1.2，1.3的外表面1.11，1.21，1.31、啮合单元4.1，4.2，4.3和齿轮3共同作用的运动过程。偏心环1.1，1.2，1.3的曲率在附图中为了清晰地表述工作原理而被超比例地加大。所述偏心环1.1，1.2，1.3对应于空心轴1的旋转运动在所述的原理示例中在顺时针方向上旋转。为了表示旋转运动，齿轮3的一个齿3.1被加黑表示。所述传动机构的功能通过不仅对于确定齿轮3的几何尺寸而且对于齿元件4.11，4.21，4.31分别采用相同的齿形模数而最佳化。
按照图3a，通过偏心环1.1的旋转起到使齿元件4.11向着齿轮3运动的作用。所述齿元件4.21此时正好位于一个返回点。同时第三偏心环1.3的旋转运动和板簧4.32的回位力引起齿元件4.31离开齿轮3的运动。所有齿元件4.11，4.21，4.31的齿形在这个状态无间隙地与齿轮3啮合。通过偏心环1.1的旋转运动使齿元件4.11顶压到齿轮3的两个相邻齿3.1之间的间隙里面。所述齿元件4.11的运动明显地具有一个相对于齿轮3的径向方向分量。通过齿元件4.11的倾斜齿形和齿轮3的齿3.1的倾斜齿形在按照图3a的位置中使一个切向力导入齿轮3。这个切向力引起齿轮3的逆时针方向的旋转运动。通过板簧4.12使这个切向力的反作用力导入固定块6，该固定块又与薄板2.4固定连接。以这种方法通过齿元件4.11在啮合进齿轮3期间产生一个转矩，其中所述齿元件4.11最终支承在薄板2.4上并由此支承在外壳2上。即切向力基本上由齿元件4.11，4.21，4.31与薄板2.4之间的作用连接而引起。
在图3b中示出传动机构组成部分的一个位置，在该位置所述齿元件4.11到达一个返回点。现在转矩通过齿元件4.21传递，该齿元件通过朝向齿轮3齿根的运动同时使一个切向力导入齿轮3。所述齿元件4.31离开齿轮3运动。
在图3c中所述齿元件4.21又到达一个返回点，并且在该位置中齿元件4.21最大程度地啮合进齿轮3，或者说在该位置中齿元件4.21最远离空心轴1的旋转轴线A1。所述齿轮3已经逆时针方向继续旋转了半个齿距t直到这个位置中。现在将齿元件4.31的一个转矩导入齿轮，而齿元件4.11从齿根返回。
在图3d中所述齿元件4.31使其返回点与空心轴1的旋转轴线A1具有最大距离。所述齿元件4.11在这个位置开始通过向着齿轮3的齿根的运动驱动这个齿轮。
通过空心轴1的旋转使齿轮3以一个齿3.1继续旋转。相应地由齿轮3的齿3.1的数量得到减速比。在这个实施例中所述齿轮3具有16个齿3.1，因此减速比为1∶16。
在观察图3a至3d时明显看出，所述齿元件4.11，4.21，4.31和齿轮3的齿3.1的齿形斜度和曲率必需适配于相应材料副和表面副的摩擦系数和摩擦角，以保证传动机构的最佳功能性和寿命，特别是在所述示例中不存在传动机构的润滑。在所示实施例中在所有位置中在齿元件4.11，4.21，4.31与齿3.1之间产生一种线接触，其中这种线接触的地点在运动过程中总是变化的。通过这种方式避免齿元件4.11，4.21，4.31和齿3.1的局部过载荷。
代替所示实施例也可以使齿元件4.11，4.21，4.31和齿轮的齿3.1这样磁化，使得由于磁的推斥力能够实现传动机构的无接触并由此无磨损地运行。为此例如齿元件4.11，4.21，4.31和齿3.1可以通过在各自的径向上的磁化而设计为相同的极性，因此例如在运行中总是南极相互面对。
通过至少两个齿元件4.11，4.21，4.31的同时啮合保证传动机构总是无间隙地运行。此外通过使用三个(必要时也可以更多)齿元件4.11，4.21，4.31保证所述传动机构在反向旋转时没有死点。
如同由按照本发明的传动机构的功能描述所表示的那样，一个齿元件4.11，4.21，4.31分别嵌入齿轮3的啮合区相对于薄板2.4是静止的和位置固定的。换言之，所述齿元件4.11，4.21，4.31围绕一个位置固定的旋转点作摆动运动。
当然本发明也包括一个结构，其中所述齿元件4.11，4.21，4.31没有切向和圆周错位地相互设置，并通过齿轮的一个特殊结构实现相应地错位。为此所述齿轮例如可以由三个相同的上下设置的齿轮盘组成，它们相互间相应地角度错开和旋转错位地设置。
在上述实施例中通过板簧4.12，4.22，4.32不仅实现弹簧功能、旋转功能和支承功能而且实现切向力功能。但是本发明也包括设计结构，其中这些功能分布在多个构件上。所以例如可以在偏心环1.1，1.2，1.3与齿元件4.11，4.21，4.31之间设置螺旋弹簧，以满足弹簧功能。相应地使相对刚性的支承元件例如以杆件的形式与齿元件4.11，4.21，4.31和固定块6连接。为了可以执行摆动运动，在每个杆件中设有收缩和变细位置，它们用作铰链。通过这种方式在杆件的纵向上得到用于传递切向力的足够刚性，而通过导入由偏心环1.1，1.2，1.3的偏心引起的弯矩使铰链弯曲并能够实现齿元件4.11，4.21，4.31的摆动运动。此外固定块6也可以具有优点地设计成旋转铰链(缸体)的一部分构成，其中杆件的部位分别是用于使旋转铰链配齐的对应件(环)。对于这种实施例可以放弃上述的杆件的变细位置。
所述传动机构装进一个多转-自动同步发送机7中，用于确定绝对角度位置。按照图4所述自动同步发送机包括一个空心轴1，在其中可以抗扭转地容纳一个在图4中未示出的轴，然后在自动同步发送机的运行中测量其转角。所述空心轴1以与该轴相同的速度旋转。该空心轴1在所示实施例中具有三个偏心环1.1，1.2，1.3，它们通过粘接与空心轴1抗扭转地连接。因此每个偏心环1.1，1.2，1.3具有一个圆形孔和一个圆形外表面1.11，1.21，1.31，在所述孔中插入空心轴1。这些圆形几何体的中心点对应于偏心距分别错开。
在空心轴1的轴肩上固定一个编码盘1.4，在这个示例中为粘接，使得该编码盘1.4在测量工作中以与空心轴1相同的转速旋转。为了获得在空心轴1一转内的绝对位置，所述编码盘1.4具有一个多轨迹的编码，通常是一个格雷码，其中最细的轨迹是一个高分辨率的增量轨迹，它最好尽可能远地设置在编码盘1.4的圆周上的外面，以便能够在圆周上布置尽可能多的刻度周期。在整个圆周上布置的刻度周期越多，自动同步发送机所获得的角度分辨率就越高。
一个光源22、一个透镜2.1和一个扫描盘2.3位于自动同步发送机7的不旋转的外壳2里面。此外一个薄板2.4与外壳2抗扭转地连接，在薄板的底面上布置光电检测器。借助于这个光学角度扫描机构增量地和/或绝对地确定在空心轴1一转内的那些角度位置。在外壳2与空心轴1之间设有球轴承5，因此能够在空心轴1与外壳2之间实现一个相对旋转运动。
为了多转测量，需要按照本发明的传动机构和由此共同起作用的其它传动级。它们集成在一个传动机构箱2.5里面，其外壁在图4中由于清晰性局部地去掉。作为支架体在这个实施例中也示出不旋转的传动机构箱2.5。如上所述，不旋转的薄板2.4同样可以用作支架体。所述传动机构箱2.5抗扭转地与外壳2连接，并因此既不参与空心轴1的旋转运动也不参与齿轮3的旋转运动。因此所述齿轮3的旋转轴线A3相对于传动机构箱2.5并因此相对于外壳2不可移动。此外一个固定块6与传动机构箱2.5连接。在这个固定块6上固定三个板簧4.12，4.22，4.32，在该板簧上又分别粘接齿元件4.11，4.21，4.31。借助于这些元件将空心轴1的旋转运动通过给定的减速比按照上述工作原理无滑差地传递到齿轮3上。另一齿轮抗扭转地与齿轮3连接，该齿轮与另一传动级的一个齿轮啮合。在该另一传动级的轴上固定一个具有一个磁刻度的刻度盘8.1。此外相应地设置具有其它刻度盘8.2和8.3的其它传动级。所述刻度盘8.1，8.2，8.3的旋转轴线平行于空心轴1取向。每个刻度盘8.1，8.2，8.3由一个具有在圆周方向上交替设置的磁极(北极、南极)的磁体所组成，在最简单的情况下所述刻度盘8.1，8.2，8.3分别设计为具有各自的北极和南极的短磁棒。所述刻度盘8.1，8.2，8.3的磁刻度设置在一个公共的平面里面。
所述刻度盘8.1比空心轴1更慢地旋转，其它的传动级使相应的刻度盘8.2，8.3继续降低转速。
通过薄板2.4的表面上的在图4中未示出的检测机构-在这里是霍耳传感器来，确定刻度盘8.1，8.2，8.3的角度位置。所述刻度盘8.1，8.2，8.3也用于测量空心轴1的转速，其中每个刻度盘8.1，8.2，8.3通过传动机构被分别前置的传动级减速地驱动。对于节省空间的结构所述刻度盘8.1，8.2，8.3、也包括齿轮3的旋转轴线A3的旋转位置P设置在编码盘1.4的圆周部位上，因此齿轮3的旋转轴线穿过编码盘1.4。
代替霍耳传感器也可以使用抗磁的传感器作为检测机构，如AMR-，GMR-(大磁阻(Giant Magneto Resisitive))或TMR(通道磁阻(Tunnel Magneto Resistive))传感器。
通过将刻度盘8.1，8.2，8.3的磁刻度设置一个平面里，可以使配置于此的检测机构相对简单地安置在薄板2.4的表面上。如上所述，在薄板2.4的底面上布置相应的光电检测器。所述薄板2.4的两侧可以配备电构件，这对于空间需求也包括加工的经济性尤其是有利的。
所述光学扫描器的组成部分(尤其是光源2.2，透镜2.1，扫描盘2.3和编码盘1.4)对于按照图4的自动同步发送机7也位于薄板2.4下面，其中光学元件布置在薄板2.4的底面上。在薄板2.4的表面上分别可以固定用于获得刻度盘8.1，8.2，8.3旋转位置的检测机构。按照图4在薄板上安置所述新型传动机构和其它传动级。
通过所述结构形式可以实现一个自动同步发送机7，它具有特别小的结构尺寸并具有一个具有上述优点的传动机构。
所述传动机构的应用不局限于自动同步发送机，其增量的扫描涉及一个光学原理，或者其旋转的计数以一个磁扫描原理为基础。在这里同样也包括电容式或感应式工作的自动同步发送机。
权利要求
1.一个传动机构由下列部分组成-一个第一构件(1)、-一个凸起的齿轮(3)、-一个支架体(2.4，2.5)，相对于该支架体不仅第一构件(1)而且凸起的齿轮(3)分别可旋转地支承，-啮合元件(4.11；4.21；4.31)，它们根据第一构件(1)的旋转位置作用于齿轮(3)，并且在此相对于齿轮(3)-实现一个具有径向方向分量的运动，并-将一个具有切向方向分量的作用力传导到齿轮(3)上，其中这个作用力至少局部地由在啮合元件(4.11；4.21；4.31)与支架体(2.4，2.5)之间的作用连接所引起。
2.如权利要求1所述的传动机构，其特征在于，所述第一构件(1)在外圆周上具有一个偏心的形状。
3.如上述权利要求中任一项所述的传动机构，其特征在于，所述啮合元件(4.11；4.21；4.31)借助于弹簧元件(4.12；4.22；4.32)、尤其是板簧顶压到第一构件(1)上。
4.如上述权利要求中任一项所述的传动机构，其特征在于，所述啮合元件(4.11；4.21；4.31)至少在部分部位上具有一个锥形或者楔形的形状。
5.如上述权利要求中任一项所述的传动机构，其特征在于，所述啮合元件(4.11；4.21；4.31)在第一构件(1)的圆周方向上错开地设置。
6.如上述权利要求中任一项所述的传动机构，其特征在于，所述啮合元件(4.11；4.21；4.31)在第一构件(1)的轴向上错开地设置。
7.如权利要求2至6中任一项所述的传动机构，其特征在于，每个啮合元件(4.11；4.21；4.31)分别与一个偏心面(1.11；1.21；1.31)作用连接，其中每个偏心面(1.11；1.21；1.31)分别在第一构件(1)的圆周上角度错开地设置。
8.如上述权利要求中任一项所述的传动机构，其特征在于，每个啮合元件(4.11；4.21；4.31)分别配置于齿轮(3)的一个部位，该部位相对于齿轮(3)的另一部位具有一个角度错开的齿(3.1)结构。
9.如上述权利要求中任一项所述的传动机构，其特征在于，所述啮合元件(4.11；4.21；4.31)和齿轮(3)如此进行磁化，使得在各齿(3.1)与一个与其对置的啮合元件(4.11；4.21；4.31)之间减小或抵消面压力。
10.如权利要求9所述的传动机构，其特征在于，在各齿(3.1)与一个与其对置的啮合元件(4.11；4.21；4.31)之间产生推斥的磁力。
11.一种具有一个或多个传动级的自动同步发送机，该自动同步发送机用于将一个轴的旋转运动以一定的减速比转换成一个旋转运动，其中至少一个传动级由下列部分组成-一个第一构件(1)、-一个凸起的齿轮(3)、-一个支架体(2.4，2.5)，相对于该支架体不仅第一构件(1)而且凸起的齿轮(3)分别可旋转地支承，-啮合元件(4.11；4.2 1；4.31)，它们根据第一构件(1)的旋转位置作用于齿轮(3)上，并且在此相对于齿轮(3)-实现一个具有径向方向分量的运动，并-将一个具有切向方向分量的作用力传导到齿轮(3)上，其中这个作用力至少局部地由在啮合元件(4.11；4.21；4.31)与支架体(2.4，2.5)之间的作用连接所引起。
12.如权利要求11所述的自动同步发送机，其中齿轮(3)的旋转轴线(A3)透穿该自动同步发送机的一个编码盘(1.4)。
全文摘要
本发明涉及一个传动机构以及一个配有这种传动机构的自动同步发送机。所述传动机构由一个第一构件(1)、一个凸起的齿轮(3)、一个支架体(2.4，2.5)和啮合元件(4.11；4.21；4.31)所组成，相对于支架体不仅第一构件(1)而且凸起的齿轮(3)分别可旋转地支承，啮合元件(4.11；4.21；4.31)根据第一构件(1)的旋转位置作用于齿轮(3)。在此所述啮合元件(4.11；4.21；4.31)相对于齿轮(3)实现一个具有径向方向分量的运动，并将一个具有切向方向分量的作用力传导到齿轮(3)上。所述作用力由在啮合元件(4.11；4.21；4.31)与支架体(2.4，2.5)之间的作用连接所引起。
文档编号G01D5/08GK1639487SQ03804641
公开日2005年7月13日 申请日期2003年2月7日 优先权日2002年2月27日
发明者J·米特赖特 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司