CN111697757A - 正齿轮和其制造方法以及无刷式电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于无刷式电动机（10）的传动机构（35）的正齿轮（1），带有：制齿区段（32）；构造在制齿区段（32）中的、用于容纳转子轴（30）的容纳钻孔（38）；抗扭转地与制齿区段（32）连接的信号发送器区段（34），该信号发送器区段带有多个产生磁场的区域（48），所述区域构造用于，与磁场敏感的传感器元件（5）、特别是霍尔元件配合作用，以便在正齿轮（1）围绕旋转轴线（20）旋转时检测该正齿轮的旋转角位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无刷式电动机的传动机构的正齿轮，其中，无刷式电动机特别是车辆中的制动力放大器的组成部分。此外，本发明涉及一种带有根据本发明的正齿轮的无刷式电动机以及一种用于制造根据本发明的正齿轮的方法。
背景技术
由现有技术已经公知电动机作为制动力放大器的组成部分，其中，电动机的输出轴的旋转运动通过传动机构减速，以便产生杆的提升运动，该杆又至少间接地作用到车辆的制动设备上。
当电动机构造成无刷式电动机时，为了操纵无刷式电动机的定子的单个线绕组（Drahtwicklung）或对它们通电，重要的是了解正在旋转的转子相对于位置固定地布置的定子的旋转角位置。为此已经公知的是，与作为输出轴的转子轴连接的正齿轮一方面构造用于传力或构造成传动机构的组成部分并且另一方面通过在正齿轮上布置产生磁场的区域或磁性元件来探测与电动机的转子轴抗扭转地连接的正齿轮的旋转角位置。为此，霍尔元件通常用作霍尔传感器的组成部分，该霍尔元件在产生磁场的区域或磁性元件运动经过时基于磁场的变化检测这些区域或磁性元件并且由此能够确定转子的旋转角位置。
发明内容
带有权利要求1的特征的、用于无刷式电动机的传动机构的根据本发明的正齿轮具有的优点是，该正齿轮良好地符合在形成产生磁场的区域方面的功能要求和用于传力的制齿区段（Verzahnungsabschnitt）的功能要求，并且同时从制造技术的角度来看实现了一种特别简单和利于成本的制造。
为此，根据本发明基本上规定，无论是制齿区段还是在正齿轮上的具有产生磁场的区域的信号发送器区段，均构造成共同的或整体式的烧结构件，其中，根据正齿轮的制齿区段和信号发送器区段的不同的要求，为相应的区段使用不同的材料。这些材料可以例如针对制齿区段具有特别小的磨损或较高的硬度，而针对信号发送器区段则规定，这样来选择所述材料，使得用于生成产生磁场的区域的材料能特别简单和良好地磁化。
用于无刷式电动机的传动机构的根据本发明的正齿轮的有利的改进方案在从属权利要求中列举。
为了在考虑到具有多个线绕组的定子的情况下实现对转子的旋转角位置的特别准确或精确的检测或者实现高度的分辨率，在正齿轮的有利的结构上的设计方案中规定，信号发送器区段具有在径向围绕正齿轮的容纳钻孔的纵轴线布置的壁区段，并且产生磁场的区域布置在所述壁区段的区域中。由此实现了在容纳钻孔或无刷式电动机的转子轴的旋转轴线或正齿轮和正齿轮上的产生磁场的区域之间的较大的径向的间距，所述间距允许了将多个特别是具有交替的极性的产生磁场的区域以在产生磁场的区域之间的沿圆周方向观察所形成的间距进行布置。
在最后提出的建议的结构性改进方案中有利的是，产生磁场的区域以优选均匀的角间距围绕正齿轮的容纳钻孔布置并且朝正齿轮的径向环绕的壁区段的纵向方向延伸。
在正齿轮的另一种优选的、使得能容纳转子轴的支承机构（Lagereinrichtung）的结构性设计方案中建议，信号发送器区段构造成罐形并且具有环形的或圆盘形的区段，该区段将制齿区段与信号发送器区段的壁区段连接起来，因而在正齿轮的径向环绕的壁区段内构造有用于容纳用于转子轴的支承机构的容纳区域。
最后提出的建议的一种改进方案在于，制齿区段沿容纳钻孔的方向观察延伸至进入到信号发送器区段的环形的或圆盘形的区段中并且在那里在连接区域中与信号发送器区段连接，其中，制齿区段的制齿部布置在所述容纳区域之外。
本发明也包括一种无刷式电动机、特别是作为制动力放大器的组成部分的无刷式电动机，其带有就此目前为止所说明的根据本发明的正齿轮。
此外，本发明还包括一种制造用于无刷式电动机的传动机构的正齿轮的、特别是根据本发明的正齿轮的方法，其中，所述正齿轮具有制齿区段和具有多个产生磁场的区域的信号发送器区段。根据本发明的方法的特征在于，制齿区段和信号发送器区段在使用不同的材料的情况下制造成一体式的或整体式的烧结构件。
在根据本发明的制造方法的改进方案中规定，制齿区段和信号发送器区段在时间上至少几乎同时制造。由此可以特别是达到较少的生产时间并且因此达到用于制造正齿轮的模具的高效率。
就正齿轮的信号发送器区段中的产生磁场的区域的磁化而言，存在不同的可行方案。在第一种变型方案中规定，信号发送区段的产生磁场的区域在制造正齿轮期间在模具中通过烧结材料的材料的磁化而产生。在此，可以有利地将用于生产烧结构件的时间段的至少一部分同时用于所述磁化。
对此在替代的设计方案中也可以规定，信号发送器区段的产生磁场的区域在制造正齿轮之后在模具外通过烧结材料的材料的磁化而产生。这种设计方案最小化了用于在模具中生产正齿轮的时间并且此外可能时还具有这样的优点，即，可以通过布置在模具外的机构更为简单或有效地进行磁化。
附图说明
本发明的其它的优点、特征和细节由接下来对优选的实施例的说明以及借助附图得出。
图1在示意图中示出了带有无刷式电动机的用于机动车的制动力放大器；
图2示出了在根据图1的制动力放大器的无刷式电动机的区域中的纵剖面；
图3示出了如在根据图2的电动机中所使用那样的正齿轮的纵剖面；并且
图4示出了在正齿轮的信号发送器区段的区域中的横剖面以阐明产生磁场的区域的布置。
具体实施方式
相同的或作用相同的元件在附图中用相同的附图标记标注。
在图1中强烈简化地示出了制动力放大器100作为车辆中的制动设备的组成部分。制动力放大器100具有呈杆102的形式能沿着杆102的纵轴线104的方向运动的调节元件，该调节元件至少间接地用于在车辆的车轮上产生制动力。
制动力放大器100具有制动力放大器壳体106，电动机10的尤其能在图2中看到的电动机壳体12法兰连接到该制动力放大器壳体上。电动机10构造成无刷式电动机10并且对应于图2的图示具有布置在电动机壳体12中的定子14，该定子有例如十个以均匀的角间距围绕定子14的纵轴线16布置的铜线绕组18。定子14以公知的方式方法与以能围绕旋转轴线20旋转的方式得到支承的转子22配合作用，其中，旋转轴线20与纵轴线16同轴地延伸。在转子22的外圆周上以公知的方式方法同样以均匀的角间距围绕旋转轴线20布置着永磁元件24。通过时间上彼此相继地给定子14的单个铜线绕组18通电，使转子22置入旋转之中。在此，转子22具有例如布置在两个在轴向彼此间隔开的支承机构26、28中的转子轴30。转子轴30与正齿轮1抗扭转地连接。在图3中单独示出的正齿轮1具有制齿区段32和信号发送器区段34。
正齿轮1是详细地仅在图1中示意性示出的传动机构35的、特别是行星齿轮传动机构的组成部分，传动机构用于减小电动机10的转速并同时提高其转矩。此外，电动机10至少用于间接地驱动所述杆102。
如尤其借助图3可以看到的那样，制齿区段32在信号发送器区段34之外具有如下制齿部36，该制齿部与未示出的传动机构齿轮、例如行星齿轮传动机构的行星齿轮配合作用。因此，正齿轮1在行星齿轮传动机构中构成太阳轮。制齿区段32基本上构造成套筒形并且具有如下容纳钻孔38，该容纳钻孔与旋转轴线20同心地延伸。在容纳钻孔38内容纳着转子轴30（未示出），其中，优选通过压配合在正齿轮1或制齿区段32和转子轴30之间构造抗扭转的连接。
信号发送器区段34基本上构造成罐形并且具有环形的或圆盘形的、垂直于旋转轴线20延伸的区段40，围绕旋转轴线20径向环绕的壁区段42连接在该区段上。沿径向在壁区段42内构造有如下容纳空间44，该容纳空间尤其用于容纳在图2中可以看到的支承机构26。
正齿轮1构造成烧结构件或者以烧结工艺制造，其中，针对制齿区段32的和信号发送器区段34的材料A、B使用不同的材料或不同的金属粉末。制齿区段32沿轴向方向，也就是说沿着旋转轴线20的方向观察，突伸至进入信号发送器区段34的圆盘形的区段40的高度并且在那里在连接区域46中与圆盘形的区段40一体地或整体地连接。
制齿区段32的材料由材料A（例如由含铜、含镍和含钼的烧结钢）构成，该材料尤其在考虑到正齿轮1作为传动机构35的一部分的输出或传力的功能的情况下以特别高的耐磨强度和/或硬度而出众。与此相对，罐形构造的信号发送器区段34的材料B尤其由能良好磁化的材料、例如由锶硬铁氧体或钴硬铁氧体构成。因此这造成了，信号发送器区段34如特别明显借助图4可以看到的那样沿圆周方向围绕旋转轴线20观察的话具有例如十个产生磁场的区域48，所述区域优选以一样大的角间距围绕旋转轴线20布置。产生磁场的区域48通过用于信号发送器区段34的材料B的铁磁颗粒的磁化形成。产生磁场的区域48与仅在图2和4中可以看到的特别是作为霍尔传感器的一部分的传感器元件50配合作用。由此，能以本身公知的方式方法在转子20旋转时推断出转子20的旋转角位置，以便由此及时地或符合角度地操纵定子14的铜线绕组或对其通电。
产生磁场的区域48构造或布置在壁区段42的区域中并且沿着壁区段42的纵向方向延伸，也就是说平行于旋转轴线20延伸。但磁化方向优选沿径向取向，因而在圆周上北极和南极交替。传感器元件50然后尤其沿径向与信号发送器区段34的圆周对置地布置。
正齿轮1在烧结工艺中的生产由一个共同的模具（未示出）通过优选至少几乎同时或但时间上彼此相继地引入用于制齿区段32和信号发送器区段34的材料并且紧接着在高压和热量下压制所述材料完成，如本身已知的那样。在此，可以要么通过在模具的区域内进行磁化，或者然而要么在取出所形成的正齿轮1后在单独的机构中形成产生磁场的区域48。
到目前为止所说明的正齿轮1可以以多种多样的方式方法予以改变或改型，而不会偏离发明构思。
Claims (11)
1.用于无刷式电动机（10）的传动机构（35）的正齿轮（1），具有：制齿区段（32）；构造在制齿区段（32）中的、用于容纳转子轴（30）的容纳钻孔（38）；抗扭转地与制齿区段（32）连接的信号发送器区段（34），该信号发送器区段带有多个产生磁场的区域（48），所述区域构造用于，与磁场敏感的传感器元件（5）、特别是霍尔元件配合作用，以便在正齿轮（1）围绕旋转轴线（20）旋转时检测该正齿轮的旋转角位置，其中，正齿轮（1）构造成烧结构件，并且其中，用于制齿区段（32）和用于信号发送器区段（34）的烧结材料的材料（A、B）是不同的。
2.根据权利要求1所述的正齿轮，其特征在于，所述信号发送器区段（34）具有径向围绕所述容纳钻孔（38）布置的壁区段（42），并且所述产生磁场的区域（48）布置在该壁区段（42）的区域中。
3.根据权利要求2所述的正齿轮，其特征在于，所述产生磁场的区域（48）以优选均匀的角间距围绕所述容纳钻孔（38）的旋转轴线（20）布置并且沿着所述壁区段（42）的纵向方向或平行于所述旋转轴线（20）延伸。
4.根据权利要求2或3所述的正齿轮，其特征在于，所述信号发送器区段（34）构造成罐形并且具有环形的或圆盘形的区段（40），该区段将所述制齿区段（32）与所述信号发送器区段（34）的壁区段（42）连接起来，因而在径向在所述壁区段（42）内部构造有用于容纳用于所述转子轴（30）的支承机构（26）的容纳空间（44）。
5.根据权利要求4所述的正齿轮，其特征在于，所述制齿区段（32）沿所述容纳钻孔（38）的旋转轴线（20）的方向观察延伸至进入到所述信号发送器区段（34）的环形的或圆盘形的区段（40）中并且在那里在连接区域（46）中与所述信号发送器区段（34）特别是形状锁合地连接，并且所述制齿区段（32）的制齿部（36）在轴向布置在所述信号发送器区段（34）或所述容纳空间（44）之外。
6.根据权利要求2至4所述的正齿轮，其特征在于，所述制齿区段（32）具有径向的齿（36），所述齿的径向延伸范围在径向完全布置在所述壁区段（42）之内。
7.无刷式电动机（10）、特别是作为制动力放大器（100）的组成部分或伺服转向装置的无刷式电动机，带有根据权利要求1至6中任一项构造而成的正齿轮（1）。
8.制造用于无刷式电动机的传动机构（35）的正齿轮（1）的、特别是根据权利要求1至6中任一项构造而成的正齿轮（1）的方法，其中，正齿轮（1）具有制齿区段（32）和具有多个产生磁场的区域（48）的信号发送器区段（34），其特征在于，制齿区段（32）和信号发送器区段（34）在使用用于制齿区段（32）和信号发送器区段（34）的不同的材料（A、B）的情况下被制造成整体式的烧结构件。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述制齿区段（32）和所述信号发送器区段（34）在时间上至少几乎同时地制造。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述信号发送器区段（34）的产生磁场的区域（48）在制造所述正齿轮（1）期间在用于制造所述正齿轮（1）的模具中通过所述正齿轮的材料（B）的磁化而产生。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述信号发送器区段（34）的产生磁场的区域（4）在制造所述正齿轮（1）之后在用于制造所述正齿轮（1）的模具外通过所述正齿轮的材料（B）的磁化而产生。
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