專利名稱：用于地面?zhèn)魉蛶У妮喿拥尿?qū)動和轉(zhuǎn)向單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如專利權(quán)利要求1的前序部分所述的用于地面?zhèn)魉蛶У妮喿拥尿?qū)動和轉(zhuǎn)向單元。
背景技術(shù)：
從DE19949351A1中已知在一開始所述類型的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元。用于從動轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臺具有用于將輪子的水平軸安裝在軸承中的叉形件。驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)共軸地一個布置在另一個的頂部上。第一齒輪布置在驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)之間，它通過軸作用在傘齒輪上以驅(qū)動輪軸。該軸延伸穿過轉(zhuǎn)向電機(jī)的中空軸。中空軸通過轉(zhuǎn)向齒輪作用在轉(zhuǎn)臺上，以便根據(jù)轉(zhuǎn)向角度發(fā)射器的信號使之轉(zhuǎn)動所需的轉(zhuǎn)向角度。
通過其軸線與驅(qū)動電機(jī)平行的橫向布置的轉(zhuǎn)向電機(jī)使轉(zhuǎn)臺移動也是常見的。通過結(jié)合到電機(jī)外殼中的行星齒輪、鏈條或直接齒連接來進(jìn)行力的傳遞。原則上，在驅(qū)動電機(jī)中設(shè)有用于測量溫度以及轉(zhuǎn)速的傳感器，它們通過傳感器插頭與外部控制件連接。電機(jī)相位通過夾板與控制件連接。
從DE10227725A1中已知將用于驅(qū)動電機(jī)和/或轉(zhuǎn)向電機(jī)的電子控制件徑向固定在電機(jī)外殼上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供這樣一種用于地面?zhèn)魉蛶У妮喿拥尿?qū)動和轉(zhuǎn)向單元，它可以按照能夠進(jìn)行預(yù)裝配并且能夠安裝到傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的包裝方式制成。
該目的是通過專利權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)的。
在根據(jù)本發(fā)明的單元中，電子控制件容納在至少一個電路板上，該電路板共軸布置在驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)之間和/或轉(zhuǎn)向電機(jī)和轉(zhuǎn)向齒輪之間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于各個零部件的高密度集成而導(dǎo)致對驅(qū)動和轉(zhuǎn)向裝置的空間要求非常小。另外，在單個組件和單元中的預(yù)裝配能夠這樣按照簡單的方式實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，電路板具有大致位于其中央部分中的孔，將軸的一根或兩根引導(dǎo)穿過該孔。這樣，電機(jī)外殼的整個橫截面積能夠用于電路板以及電子部件的相應(yīng)固定。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，電機(jī)外殼優(yōu)選為管形并且電路板優(yōu)選實現(xiàn)為圓形穿孔板。
在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元中，電機(jī)外殼能夠用作固定在電路板上的部件的散熱器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，除了通風(fēng)之外或可選的是，用于冷卻布置在電路板上的電子部件的扇形螺旋槳可在一根或兩根軸上。不必說，力驅(qū)動風(fēng)扇也可以用于冷卻目的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，用于驅(qū)動和轉(zhuǎn)向電機(jī)的共同外殼具有用于電機(jī)供電的側(cè)面插入連接件以及用于驅(qū)動電機(jī)的所需轉(zhuǎn)速數(shù)值信號以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的所需角度信號的輸入件。優(yōu)選的是，插入連接件直接固定在電路板上。
在一開始已經(jīng)提到，原則上驅(qū)動和轉(zhuǎn)向電機(jī)具有用于分別檢測實際轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)動角度的傳感器。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，用于檢測電機(jī)溫度的傳感器和/或用于驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速的傳感器和/或用于轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器布置在電路板上。根據(jù)本發(fā)明的再一個實施方案，分別用于轉(zhuǎn)速或角度的傳感器能夠直接與相應(yīng)電機(jī)的指定軸立即協(xié)作。
由于安全原因，優(yōu)選設(shè)有用于對兩個電機(jī)進(jìn)行電子控制的冗余連接的微處理器。
可以想到將用于兩個電機(jī)的整個電子控制件容納在一塊電路板上。作為可選方案，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，設(shè)有兩塊或幾塊共軸電路板，其中一塊容納著用于驅(qū)動電機(jī)的控制件，而另一塊容納有用于轉(zhuǎn)向電機(jī)的控制件。但是，兩塊電路板的處理器可以實現(xiàn)為冗余的，即針對兩個控制件編程。為此，傳感器的信號與兩個處理器相連。一方面是因為冗余度，另一方面是因為取決于兩個電機(jī)的功能。例如，使轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)向角速度依賴于驅(qū)動速度。另外，最大轉(zhuǎn)向角受到預(yù)定驅(qū)動速度的限制。另外，驅(qū)動速度可以由轉(zhuǎn)向角度限制。在轉(zhuǎn)向角度發(fā)射器和轉(zhuǎn)向輪之間的轉(zhuǎn)向角度的齒輪比也可以根據(jù)驅(qū)動速度變化。
當(dāng)使用兩塊電路板時，這些電路板同樣可以直接布置在另一個頂部上，其中它們優(yōu)選布置在驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)之間。但是，也可以考慮將一塊電路板布置在驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)之間，并且同時將第二塊電路板布置在轉(zhuǎn)向電機(jī)和轉(zhuǎn)向齒輪之間。后者例如為所謂的偏心齒輪或環(huán)齒輪。
還已知為用于地面?zhèn)魉蛶У妮喿拥尿?qū)動和轉(zhuǎn)向單元的驅(qū)動電機(jī)配備制動器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，制動單元位于驅(qū)動電機(jī)的上端處，其中制動信號也可以通過插入連接件傳送。
通過下面的實施方案對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。


圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元的第一實施方案的側(cè)視圖。
圖2在與在圖1中的相同視圖中示出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元的另一個實施方案。
圖3在俯視圖中示出根據(jù)圖1和2的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元的兩塊電路板。
圖4示出在根據(jù)圖3的電路板上的可能的功能分布。
圖5示出根據(jù)圖3和4的電路板的功能方框圖。
具體實施例方式
在圖1和2中，可以看到未示出的地面?zhèn)魉蛶У膹膭愚D(zhuǎn)向輪10，從動轉(zhuǎn)向輪10支撐在轉(zhuǎn)臺12中的軸承中。齒輪14保持在轉(zhuǎn)臺12上，通過齒輪14來驅(qū)動輪子10的未示出軸(傘形齒輪)。轉(zhuǎn)臺12圍繞著垂直軸線可轉(zhuǎn)動地安裝在未示出的地面?zhèn)魉蛶У目蚣苤?。在轉(zhuǎn)臺12上安放著管形外殼16，其中容納有驅(qū)動電機(jī)18和轉(zhuǎn)向電機(jī)20。驅(qū)動電機(jī)18具有穿過轉(zhuǎn)向電機(jī)20延伸至齒輪14的軸(未示出)。轉(zhuǎn)向電機(jī)20具有中空軸，該中空軸與轉(zhuǎn)臺12連接并且讓驅(qū)動電機(jī)的軸線從中延伸穿過。例如在DE19949351A1中披露了電機(jī)18、20和未示出的軸的這種共軸布置。電磁制動器20a被布置在驅(qū)動電機(jī)18上方的外殼16上。轉(zhuǎn)向電機(jī)20借助偏心齒輪22通過其中空軸作用在轉(zhuǎn)臺12上。在圖1中，兩塊共軸電路板24、26在驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)20之間布置在外殼16中。在根據(jù)圖2的實施方案中，只有電路板24布置在驅(qū)動電機(jī)18和轉(zhuǎn)向電機(jī)20之間，而電路板26布置在轉(zhuǎn)向電機(jī)和轉(zhuǎn)向齒輪22之間。
在圖3中，電路板24、26按照示意性的方式示出。電路板24、26的支撐件為圓形，并且與外殼16的內(nèi)部直徑匹配。在中央分別設(shè)有圓孔28或30，用來讓驅(qū)動電機(jī)18的軸從中延伸穿過或驅(qū)動電機(jī)18和轉(zhuǎn)向電機(jī)20的兩根軸分別從中延伸穿過。電路板24具有插入式連接件32，該連接件32可以通過外殼16和相應(yīng)開口(未示出)接近。通過插入式連接件32來進(jìn)行電機(jī)18和20的供電。另外，用于驅(qū)動和轉(zhuǎn)向的所需數(shù)值發(fā)射器以及制動信號發(fā)射器可以通過插頭與插入式連接件32連接。在端子36上，進(jìn)行電池供電，該電能必須轉(zhuǎn)變成用于三相交流電機(jī)的三相交變電流。為此，每塊電路板24、26分別具有六個功率晶體管38或40，它們均勻地分布在電路板24、26上。在電路板24和26的位置1、2和3處分別連接有用于電機(jī)18和20的導(dǎo)線。在每塊電路板24、26上還分別設(shè)有微處理器42或46以及用于測量驅(qū)動電機(jī)18的轉(zhuǎn)速的傳感器48和用于測量轉(zhuǎn)向電機(jī)20的轉(zhuǎn)速的傳感器50。附加傳感器54測量驅(qū)動電機(jī)18的溫度，并且在電路板26上的傳感器56測量轉(zhuǎn)向電機(jī)20的溫度。微處理器42和46按照冗余的方式實現(xiàn)，即它們用于按照同樣的方式控制兩個電機(jī)18、20，從而甚至能夠?qū)鞲衅?8、50、54和56的信號施加給兩個處理器。傳感器48、50能夠以這樣一種方式實現(xiàn)，即它們作為例如霍耳傳感器來這樣實現(xiàn)而與指定軸協(xié)作。
當(dāng)然，也可以想到將一個或兩個電機(jī)的一部分電子控制件例如布置在電機(jī)外殼的外部上、外殼的冷卻肋上。
在圖4中，在電路板24、26上的功能分布作為一個示例示出。在60和62處顯示出CAN總線的進(jìn)出段，另一個進(jìn)出段設(shè)置在64處。從在圖4中未示出的傳感器向轉(zhuǎn)速傳感器提供信號示出在66處，并且向轉(zhuǎn)向電機(jī)20的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向角度提供信號示出在68處，并且向轉(zhuǎn)臺12相對于框架所占據(jù)的角度提供信號示出在70處。轉(zhuǎn)速表示為nF，并且第一轉(zhuǎn)角表示為L，并且第二轉(zhuǎn)角表示為Ab。如前面所述一樣，通過插入式連接件32輸入所需的轉(zhuǎn)角Soll。如前面已經(jīng)指出的一樣，甚至是制動器20a的制動信號也通過插入式連接件32輸入。用于制動器20a的電路板24、26的輸出端用72表示。
在根據(jù)圖5的功能方框圖中，還表示出電機(jī)18、20以及轉(zhuǎn)向齒輪22。另外，也能夠識別出驅(qū)動電機(jī)18的軸74和轉(zhuǎn)向電機(jī)20的中空軸76，以及轉(zhuǎn)向齒輪22的輸出軸78?？吹絺鞲衅?8和50每一個分別同時分配給一個電機(jī)軸。附加傳感器分配給輸出軸78，并且用來檢測實際轉(zhuǎn)向角度，即在驅(qū)動輪10和框架之間的角度。該傳感器用80表示。
傳輸通道K1至K6指的是K1CAN總線K2所需數(shù)值驅(qū)動速度K3所需數(shù)值轉(zhuǎn)向角度K4CAN總線K5其它的輸入和輸出K6轉(zhuǎn)向角度(K3的后備)
權(quán)利要求
1.用于地面?zhèn)魉蛶У尿?qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其中驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)一個在另一個下方地共軸設(shè)置，并且每一個分別通過驅(qū)動齒輪或轉(zhuǎn)向齒輪與輪子的軸或輪子的軸承裝置連接，其中一根軸作為中空軸延伸，另一根軸延伸穿過該中空軸，并且設(shè)有用于驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)的電子控制件，該電子控制件與用于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向角度的所需數(shù)值發(fā)射器連接，其特征在于，所述電子控制件具有至少一塊電路板(24，26)，該電路板共軸布置在驅(qū)動電機(jī)(18)和轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)之間和/或在轉(zhuǎn)向電機(jī)(18)和轉(zhuǎn)向齒輪(22)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，所述電路板(24，26)具有大致位于其中央部分中的孔(28，30)，將軸(74，76)中的一根軸引導(dǎo)穿過該孔或兩根軸分別引導(dǎo)穿過該孔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，設(shè)有用于兩個電機(jī)(18，20)的一個管形外殼(16)，并且電路板(24，26)被形成為圓形穿孔盤。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，用于冷卻固定在電路板(24，26)上的電子部件的扇形螺旋槳位于兩根軸的一根上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，所述外殼設(shè)有用于被動冷卻的冷卻肋。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，用于驅(qū)動和轉(zhuǎn)向電機(jī)(18，20)的共同外殼(16)具有用于向電機(jī)(18，20)供電的側(cè)面插入式連接件以及用于輸入驅(qū)動電機(jī)(18)的所需轉(zhuǎn)速數(shù)值信號以及用于輸入轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)的所需轉(zhuǎn)向信號的輸入件。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，用于檢測電機(jī)溫度的傳感器(54，56)和/或用于驅(qū)動電機(jī)(18)的轉(zhuǎn)速的傳感器(48)和/或用于轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器(50)布置在電路板(24，26)上。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，設(shè)有進(jìn)行電子控制的兩個冗余連接的微處理器(42，46)。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，設(shè)有兩塊共軸電路板(24，26)，其中一塊容納有用于驅(qū)動電機(jī)(18)的控制件，另一塊容納有用于轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)的控制件。
10.如權(quán)利要求9所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，第一塊電路板(24)布置在驅(qū)動電機(jī)(18)和轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)之間，并且第二塊電路板(26)布置在轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)和轉(zhuǎn)向齒輪(22)之間。
11.如權(quán)利要求9所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，所述兩塊電路板(24，26)一個直接在另一個頂部上地布置，作為在驅(qū)動電機(jī)(18)和轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)之間的組。
12.如權(quán)利要求5至11中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，在驅(qū)動電機(jī)(18)的上端上布置有制動器(20a)，并且插入式連接件(32)還具有用于制動信號的輸入件。
13.如權(quán)利要求7至12中任一項所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其特征在于，所述傳感器(48，50，80)分別與驅(qū)動電機(jī)(18)的軸、轉(zhuǎn)向電機(jī)(20)的軸和轉(zhuǎn)向齒輪(22)的軸協(xié)作。
全文摘要
用于地面?zhèn)魉蛶У妮喿拥尿?qū)動和轉(zhuǎn)向單元，其中驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)一個在另一個下方地共軸設(shè)置，并且每一個分別通過驅(qū)動齒輪或轉(zhuǎn)向齒輪與輪子的軸或輪子的軸承裝置連接，其中一根軸作為中空軸延伸，并且另一根軸延伸穿過該中空軸，并且設(shè)有用于驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)的電子控制件，該電子控制件與用于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向角度的所需數(shù)值發(fā)射器連接，其特征在于，電子控制件具有至少一塊電路板，該電路板共軸布置在驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)之間和/或在轉(zhuǎn)向電機(jī)和轉(zhuǎn)向齒輪之間。
文檔編號B60R16/02GK1974254SQ200610149358
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者F·門肯, U·席佩爾, M·馮韋爾德, H·R·弗雷德 申請人:容海因里希股份公司