阅读说明：本技术 定位设备及用于制造定位设备的方法 (Positioning device and method for producing a positioning device ) 是由 尤金·马卡洛夫 埃德加·萨尔费尔德 约翰内斯·施密特 弗洛里安·韦策尔 于 2019-06-21 设计创作，主要内容包括：本申请涉及用于部件的机械致动的定位设备。定位设备包括具有第一壳体部分和第二壳体部分的壳体,第一壳体部分和第二壳体部分彼此焊接。在壳体内,第一壳体部分包括支承装置的第一支承件,第二壳体部分包括支承装置的第二支承件。在壳体中,输出轮可旋转地安装在具有预定轴向间隙的支承装置中,输出轮固定到穿过第二壳体部分的输出轴。这里,输出轮在一端与支承装置的第一支承件在端面上轴向相互作用,在另一端与支承装置的第二支承件在端面上轴向相互作用。此外,定位设备包括旋转位置检测器,其中永磁体设置在输出轴的端面上或者输出轴的齿轮上,霍尔传感器设置在第一壳体部分上。本申请还涉及用于制造定位设备的方法。(The present application relates to a positioning apparatus for mechanical actuation of a component. The positioning device comprises a housing having a first housing part and a second housing part, the first housing part and the second housing part being welded to each other. Within the housing, the first housing part comprises a first bearing of the bearing means and the second housing part comprises a second bearing of the bearing means. In the housing, an output wheel is rotatably mounted in a bearing arrangement with a predetermined axial clearance, the output wheel being fixed to an output shaft passing through the second housing part. The output wheel interacts axially at one end with a first bearing of the bearing arrangement on the end face and at the other end with a second bearing of the bearing arrangement on the end face. Furthermore, the positioning device comprises a rotational position detector, wherein a permanent magnet is arranged on an end face of the output shaft or on a gear of the output shaft and a hall sensor is arranged on the first housing part. The application also relates to a method for manufacturing a positioning device.)

定位设备及用于制造定位设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于部件的机械致动的定位设备以及用于制造定位设备的方法。

背景技术

定位设备一般包括传动装置的输出轴和非旋转固定在输出轴上的输出轮。这里，输出轴可旋转地安装，使得输出轴通过传动装置可旋转地驱动。传动装置、输出轴和输出轮被设置在壳体内，其中，输出轴穿过壳体并且可驱动地连接到壳体外的部件上。

这里，支承装置具有轴向间隙，该轴向间隙决定定位设备的功能。尤其，由于偏离热膨胀系数或温度差而导致的定位设备的各个组成部分的不同膨胀能够被轴向间隙抵消，并且输出轮在支承装置中的夹持被阻止。此处，轴向间隙由输出轴在支承装置中可轴向自由平移的距离来确定。

为了能够确定输出轴的旋转位置，永磁体和霍尔传感器通常分别固定到输出轴的端面和壳体。这里，永磁体用作霍尔传感器的传感器，其能够在感测距离处感测输出轴的旋转位置。具有永磁体的输出轴到壳体的距离和该输出轴到霍尔传感器的距离随着支承装置的轴向间隙、定位设备的各个组成部分的热膨胀以及各个公差(例如制造容差)而变化。然而，永磁体到霍尔传感器的感测距离必须落入窄容差范围内。

因此，轴向间隙一方面要足够大以避免对输出轮的夹持，另一方面要足够小以感测输出轴的旋转位置。为此，轴向间隙被准确地预定并且仅能够在窄容差范围内变化。容差范围被构成为容差链，容差链由定位设备中的各个组成部分(例如支承装置、输出轴、输出轮、永磁体)的制造容差限定。

为了能够满足容差范围，例如，各个组成部分的制造容差能够被减小。不利地是，这实质上增加了各个组成部分的制造成本并且因此增加了定位设备的制造成本。可替代地或另外地，定位设备的运行温度范围能够被限制，但是这是不可取的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种这种类型的定位设备的改进的或者至少替代的实施例，该实施例克服了上述缺点。此外，本发明的目的是提供一种用于制造定位设备的合适方法。

根据本发明，这些目的通过独立权利要求的主题得到解决。优选的实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明的用于部件的机械致动的定位设备包括具有第一壳体部分和第二壳体部分的壳体，第一壳体部分和第二壳体部分通过轴向焊接连接彼此焊接。这里，第一壳体部分包括壳体内支承装置的第一整体形成的支承件，第二壳体部分包括所述支承装置的第二整体形成的支承件。在壳体中，具有输出轴的传动装置被固定，输出轴穿过第二壳体部分并且可驱动地连接到壳体外的要机械致动的部件。传动装置包括非旋转固定在输出轴上的输出轮，输出轮可旋转地安装在支承装置中。支承装置的第一支承件与输出轮的第一支承表面在端面上轴向相互作用，支承装置的第二支承件与输出轮的第二支承表面在端面上轴向相互作用，其中第二支承表面与第一支承表面相反。此外，支承装置具有预定轴向间隙，预定轴向间隙不为0并且由支承装置的两个支承件之间的外轴向距离与输出轮的两个支承表面之间的内轴向距离之差来限定。此外，定位设备包括具有永磁体和霍尔传感器的旋转位置检测器。这里，霍尔传感器能够设置在第一壳体部分上，永磁体能够设置在输出轮的齿轮上或输出轴的端面上。

输出轮安装在支承装置中，可被轴向平移轴向间隙，使得输出轮能够与第一支承件上的第一支承表面和第二支承件上的第二支承表面交替相互作用。这里，轴向间隙被预定为使得在输出轮的第一支承表面与第一支承件相互作用期间以及在第二支承表面和第二支承件相互作用期间，旋转位置检测器的永磁体通过霍尔传感器可感测。此外，轴向间隙被预定为避免由于偏离定位设备中的温度差或热膨胀系数而导致输出轮夹持在支承装置中。旋转位置检测器的永磁体和霍尔传感器能够设置在支承装置的第一支承件内，并且沿着输出轴的圆周方向由第一支承件围绕。

输出轴在两侧与各个支承件相互作用，各个支承件分别能够具有端面。输出轮的两个支承表面和支承件的对应端面都能够呈环形，使得在输出轮与各个支承件相互作用期间，输出轮的相应支承表面抵靠相应支承件的端面。轴向间隙能够由两个支承件的端面之间的外轴向距离与输出轮的两个支承表面之间的内轴向距离之差来限定。

有利的是，能够设置第二壳体部分由用于封闭壳体的壳体盖形成。此外，第二壳体部分能够由设置在壳体内的支撑件形成。第一壳体部分和第二壳体部分通过轴向焊接连接来彼此焊接。第一壳体部分和第二壳体部分之间的焊接连接能够径向封闭地环绕输出轴。

本发明还涉及用于制造如上所述的定位设置的方法。根据本发明，在将第二壳体部分焊接到第一壳体部分期间，第二壳体部分和第一壳体部分相对于彼此轴向调节，直到在支承装置中存在预定轴向间隙。如上所述，轴向间隙由支承装置中的外轴向距离和内轴向距离之差来限定。这里，外轴向距离由两个支承件的距离或者两个支承件的端面的距离给定，内轴向距离由输出轮的两个支承表面彼此之间的距离给定。焊接期间，具有第一整体成形的支承件的第一壳体部分和具有第二整体成形的支承件的第二壳体部分相对于彼此轴向调节，使得在第一壳体部分中的第一支承件和第二壳体部分中的第二支承件之间的外轴向距离被调节。这里，调节后的外轴向距离根据内轴向距离来调节，使得达到支承装置中的预定轴向间隙。

尤其，预定轴向间隙能够以简单的方式在窄容差范围内有利地调节，其中，定位设备的各个组成部分(例如支承装置、输出轴、输出轮或者旋转位置检测器)的制造容差无需减小。定位设备能够利用根据本发明的方法而成本有效地制造，定位设备的运行温度范围也能够被有利地保持。

在根据本发明的方法的特别有利的实施例中，在将具有输出轮的输出轴***壳体之后并且在将第二壳体部分焊接到第一壳体部分之前，在设置用于形成焊接连接的焊接区域中，能够使第二壳体部分与第一壳体部分接触。然后，在将第二壳体部分焊接到第一壳体部分之前，能够确定支承装置中存在的初始轴向间隙。这里，初始轴向间隙优选地能够通过具有输出轮的输出轴在支承装置中的轴向移动来确定，其中，具有相应支承表面的输出轮交替移动到第一支承件的端面或者第二支承件的端面直到停止。这里，以光学、触感或其它方式测量穿过壳体的输出轴的平移并且相应地测量初始轴向间隙。然后，根据初始轴向间隙，能够计算轴向调节行程，其中第二壳体部分和第一壳体部分在焊接期间必须相对于彼此轴向调节该轴向调节行程，以达到预定轴向间隙。调节行程与支承装置中的初始轴向间隙和预定轴向间隙的差对应。在此之后，在焊接期间，能够将第二壳体部分和第一壳体部分相对于彼此轴向调节所计算的调节行程。然后，在将第二壳体部分和第一壳体部分相对于彼此调节之后，能够通过轴向焊接连接来将第二壳体部分和第一壳体部分彼此焊接。

可替代地，在将具有输出轮的输出轴***第一壳体部分的第一支承件之后并且在将第二壳体部分焊接到第一壳体部分之前，能够测量输出轮的第二支承表面与第一预计算焊接轮廓之间的第一轴向距离。这里，第一焊接轮廓形成在设置用于形成焊接连接的焊接区域中的第一壳体部分上。此外，能够测量支承装置的第二支承件的端面与第二预计算焊接轮廓之间的第二轴向距离。这里，第二焊接轮廓形成在被设置用于形成焊接连接的焊接区域中的第二壳体部分上。两个轴向距离的确定能够以光学、触觉或者其它方式来实现。然后，根据第一轴向距离、根据第二轴向距离以及根据预定轴向间隙，能够计算轴向调节行程，其中第二壳体部分和第一壳体部分在焊接期间必须相对于彼此轴向调节该轴向调节行程，以达到预定轴向间隙。然后，在焊接期间，能够将第二支承部分和第一支承部分相对于彼此轴向调节所计算的调节行程，并且随后将第二支承部分和第一支承部分通过轴向焊接连接彼此焊接。

在另一替代过程中，提供了根据本发明的方法，在该方法中，在将具有输出轮的输出轴***第一壳体部分的第一支承件之后并且在将第二壳体部分焊接到第一壳体部分之前，测量输出轮的第一支承表面与第一预计算焊接轮廓之间的第一轴向距离。此外，测量支承装置的第二支承件的端面与第二预计算焊接轮廓之间的第二轴向距离以及输出轮的第一支承表面和第二支承表面之间的内轴向距离。这里，在设置用于形成焊接连接的焊接区域中，第一焊接轮廓形成在第一壳体部分上，第二焊接轮廓形成在第二壳体部分上。这里，相关变量能够以光学、触觉或者其它方式来确定。然后，根据第一轴向距离、根据第二轴向距离、根据内轴向距离以及根据预定轴向间隙，能够计算轴向调节行程，其中第二壳体部分和第一壳体部分在焊接期间必须相对于彼此轴向调节该轴向调节行程，以达到预定轴向间隙。然后，在焊接期间，能够将第二壳体部分和第一壳体部分相对于彼此轴向调节所计算的调节行程，并且通过轴向焊接连接将第二壳体部分和第一壳体部分彼此焊接。

有利的是，焊接能够通过激光焊接，或通过超声波焊接，或通过摩擦焊接，优选振动焊接来实现。

在根据本发明的方法中，定位设备能够借助支承装置的预定轴向间隙简单地制造。尤其，定位设备的各个组成部分(例如，支承装置、输出轴、输出轮或者可旋转位置检测器)的制造容差无需减小。此外有利的是，不需要限制定位设备的运行温度范围来避免输出轮夹持在支承装置中。因此，定位设备能够被成本有效地制造。

附图说明

本发明的另外重要特征和优点根据从属权利要求、附图以及附图相关的附图描述来获得。

需要理解的是上述描述以及随后也会解释的特征不仅能够以所述的各个组合来使用，而且在不超出本发明的范围的情况下能够以其它组合来使用或者单独使用。

本发明的优选示例实施例如图所示并在下面的描述中进行更详细地解释，其中相同的附图标记指示相同或相似或功能相同的部件。

附图分别如下：

图1是根据本发明的、用于调节预定轴向间隙的定位设备的剖面图。

图2是图1中所示的定位设备在调节预定轴向间隙后的剖面图。

图3到图5是具有用于调节预定周线间隙的相关变量的图1和图2中所示的定位设备的剖面图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的定位设备1在调节预定轴向间隙S₀(如图2中所示)前后的剖面图。定位设备1包括具有第一壳体部分2a和第二壳体部分2b的壳体2，在图2中第一壳体部分2a和第二壳体部分2b已经经由焊接连接3焊接在一起。此处，第一壳体部分2a包括第一整体形成的支承件4a，第二壳体部分2b包括第二整体形成的支承件4b，第一整体形成的支承件4a和第二整体形成的支承件4b在壳体2内一起形成支承装置4。在壳体2中，设置有传动装置(此处未示出)的输出轴5和输出轮6。输出轮6非旋转地连接到输出轴5，使得通过驱动输出轮6，输出轴5也能被驱动。输出轴5穿过第二壳体部分2b并且可驱动地连接到壳体2外的部件(此处未示出)。此处，输出轮6可旋转地安装在支承装置4中，其中在该示例性实施例中，通过抵靠，第一支承件4a的端面7a与输出轮6的第一支承表面8a在端面轴向相互作用，支承装置4的第二支承件4b的端面7b与输出轮6的第二支承表面8b在端面轴向相互作用。此处，端面7a与端面7b相对设置并且呈环形，第一支承表面8a与第二支承表面8b相反设置并且呈环形。此外，定位设备1具有旋转位置检测器9，该旋转位置检测器9具有设置在第一壳体部分2a上的霍尔传感器9a和设置在输出轴5的端面上的永磁体9b。此处，旋转位置检测器9设置在支承装置4的第一支承件4a内。

输出轮6被安装在支承装置4中并且可被轴向平移轴向间隙S₀，如图2中所示。预定轴向间隙S₀由支承件4a和4b之间(在这个实施例中也是支承装置4的两个支承件4a和4b的两个端面7a和7b之间的)的外轴向距离SA₀与输出轮6的两个支承表面8a和8b之间的内轴向距离SI₀之差来限定。轴向间隙S₀在图2中被预定为使得当输出轮6的第一支承表面8a抵靠第一支承件4a的端面7a以及输出轮6的第二支承表面8b抵靠第二支承件4b的端面7b时，旋转位置检测器9的永磁体9b通过霍尔传感器可感测。此外，轴向间隙S₀被预定为使得避免由于偏离定位设备1中的温度差或热膨胀系数而导致输出轮6夹持在支承装置4中以及超出霍尔传感器9a的感测范围。

图1和图2中所示的调节设备能够根据本发明的方法10来制造。这里，第二壳体部分2b和第一壳体部分2a在将第二壳体部分2b焊接到第一壳体2a的过程中相对于彼此轴向调节，如图1中的箭头所示。一旦在支承装置4中出现预定轴向间隙S₀，第二壳体部分2b和第一壳体部分2a通过轴向焊接连接3彼此焊接，如图2中所示。这里，第一壳体部分2a和第二壳体部分2b能够通过激光焊接，或超声波焊接，或摩擦焊接，优选震荡焊接来彼此焊接。

有利的是，根据本发明的定位设备1内的预定轴向间隙S₀在窄容差范围内可调节。这里，定位设备1能够通过根据本发明的方法10以更简单且更成本有效的方式制造。尤其，定位设备1的各个组成部分(例如，支承装置4、输出轴5、输出轮6或旋转位置检测器9)的制造容差无需减小。此外，定位设备1能够在宽的运行温度范围内运行。

图3到图5示出了具有用于调节预定轴向间隙S₀的相关变量的定位设备1的剖面图。

在图3中，示出了用于调节支承装置4中的预定轴向间隙S₀的特别优选过程中的相关变量。这里，在将具有输出轮6的输出轴5***壳体2之后并且在将第二壳体部分2b焊接到第一壳体部分2a之前，使第二壳体部分2b在设置用于形成焊接连接3的焊接区域11内与第一壳体部分2a接触。在将第二壳体部分2b焊接到第一壳体部分2a之前，确定支承装置4中存在的初始轴向间隙S_ANF。这通过输出轴5和输出轮6在支承装置4中的轴向移动能够特别容易确定，其中具有相应支承表面8a或者8b的输出轮6交替到达相应支承件4a或者4b的相应端面7a或者7b而停止。然后，根据初始轴向间隙S_ANF，能够计算轴向调节行程W₀，其中第二壳体部分2b和第一壳体部分2a必须相对于彼此轴向调节该轴向调节行程W₀，以达到预定轴向间隙S₀。在这之后，能够将第二壳体部分2b和第一壳体部分2a调节所计算的调节行程W₀，并且通过轴向焊接连接3来将第二壳体部分2b和第一壳体部分2a彼此焊接。

在图4中，示出了用于调节支承装置4中的预定轴向间隙S₀的可选的过程中的相关变量。这里，在将具有输出轮6的输出轴5***第一壳体部分2a的第一支承件4a之后，并且在将第二壳体部分2b焊接到第一壳体部分2a之前，确定第一轴向距离S₁和第二轴向距离S₂。这里，输出轮6的第二支承表面8b与第一预计算焊接轮廓12a之间的第一轴向距离S₁以及支承装置4的第二支承件4b的端面7b和第二预计算焊接轮廓12b之间的第二轴向距离S₂将通过光学、触觉或者其它方式来测量。这里，第一焊接轮廓12a形成在焊接区域11中的第一壳体部分2a上，第二焊接轮廓12b形成在焊接区域11中的第二壳体部分2b上，焊接区域11被设置用于形成焊接连接3。然后，根据第一轴向距离S₁、第二轴向距离S₂和预定轴向间隙S₀，能够计算轴向调节行程W₀。然后，在焊接中，将第二壳体部分2b和第一壳体部分2a相对于彼此轴向调节所计算的调节行程W₀，并且此后通过轴向焊接连接3将第二壳体部分2b和第一壳体部分2a彼此焊接。

在图5中，示出了用于调节支承装置4中的预定轴向间隙S₀的另一可选过程中的相关变量。这里，在将具有输出轮6的输出轴5***第一壳体部分2a的第一支承件4a之后，并且在将第二壳体部分2b焊接到第一壳体部分2a之前，测量第一轴向距离S₁和第二轴向距离S₂。这里，输出轮6的第一支承表面8a与第一预计算焊接轮廓12a之间的第一轴向距离S₁被测量。支承装置4的第二支承件4b的端面7b与第二预计算焊接轮廓12b之间的第二轴向距离S₂被测量。两个轴向距离S₁和S₂的测量能够采用光学、触觉或者其它方式来实现。如图4中所示，第一焊接轮廓12a形成在焊接区域11中的第一壳体部分2a上，第二焊接轮廓12b形成在焊接区域11中的第二壳体2b上，焊接区域11被设置用于形成焊接连接3。此外，通过触觉、光学或者其它方式来测量输出轮6的第一支承表面8a和第二支承表面8b之间的内轴向距离SI₀。然后，根据第一轴向距离S₁、根据第二轴向距离S₂以及根据预定轴向间隙S₀，能够计算轴向调节行程W₀。然后，在焊接过程中，能够将第二壳体部分2b和第一壳体部分2a彼此轴向调节所计算的调节行程W₀，并且此后通过轴向焊接连接3将第二壳体部分2b和第一壳体部分2a彼此焊接。

在根据本发明的方法10中，能够以简单并且成本有效的方式利用预定轴向间隙S₀来制造定位设备1。尤其，定位设备1的各个组成部分(例如，支承装置4、输出轴5、输出轮6，或者旋转位置检测器9)的制造容差不需要减小。此外，定位设备1能够在宽的运行温度范围内运行。