CN1974254B - 用于地面传送带的轮子的驱动和转向单元 - Google Patents

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Abstract

用于地面传送带的驱动和转向单元，其中驱动电机和转向电机一个在另一个下方地共轴设置，并且每一个分别通过驱动齿轮或转向齿轮与轮子的轴或轮子的轴承装置连接，其中一根轴作为中空轴延伸，并且另一根轴延伸穿过该中空轴，并且设有用于驱动电机和转向电机的电子控制件，该电子控制件与用于转速和转向角度的所需数值发射器连接，其特征在于，电子控制件具有至少一块电路板，该电路板共轴布置在驱动电机和转向电机之间和/或在转向电机和转向齿轮之间。

Description

用于地面传送带的轮子的驱动和转向单元
技术领域
本发明涉及用于地面传送带的轮子的驱动和转向单元。
背景技术
从DE19949351A1中已知在一开始所述类型的驱动和转向单元。用于从动转向轮的转台具有用于将轮子的水平轴安装在轴承中的叉形件。驱动电机和转向电机共轴地一个布置在另一个的顶部上。第一齿轮布置在驱动电机和转向电机之间，它通过轴作用在伞齿轮上以驱动轮轴。该轴延伸穿过转向电机的中空轴。中空轴通过转向齿轮作用在转台上，以便根据转向角度发射器的信号使之转动所需的转向角度。
通过其轴线与驱动电机平行的横向布置的转向电机使转台移动也是常见的。通过结合到电机外壳中的行星齿轮、链条或直接齿连接来进行力的传递。原则上，在驱动电机中设有用于测量温度以及转速的传感器，它们通过传感器插头与外部控制件连接。电机相位通过夹板与控制件连接。
从DE10227725A1中已知将用于驱动电机和/或转向电机的电子控制件径向固定在电机外壳上。
发明内容
本发明的目的在于提供这样一种用于地面传送带的轮子的驱动和转向单元，它可以按照能够进行预装配并且能够安装到传统结构中的包装方式制成。
该目的是通过本专利特征来实现的。
在根据本发明的单元中，电子控制件容纳在至少一个电路板上，该电路板共轴布置在驱动电机和转向电机之间和/或转向电机和转向齿轮之间。
本发明的优点在于，由于各个零部件的高密度集成而导致对驱动和转向装置的空间要求非常小。另外，在单个组件和单元中的预装配能够这样按照简单的方式实现。
根据本发明的一个实施方案，电路板具有大致位于其中央部分中的孔，将轴的一根或两根引导穿过该孔。这样，电机外壳的整个横截面积能够用于电路板以及电子部件的相应固定。
根据本发明的一个实施方案，电机外壳优选为管形并且电路板优选实现为圆形穿孔板。
在根据本发明的驱动和转向单元中，电机外壳能够用作固定在电路板上的部件的散热器。根据本发明的一个实施方案，除了通风之外或可选的是，用于冷却布置在电路板上的电子部件的扇形螺旋桨可在一根或两根轴上。不必说，由力驱动的风扇也可以用于冷却目的。
根据本发明的另一个实施方案，用于驱动和转向电机的共同外壳具有用于电机供电的侧面***连接件以及用于驱动电机的所需转速数值信号以及转向电机的所需角度信号的输入件。优选的是，***连接件直接固定在电路板上。
在一开始已经提到，原则上驱动和转向电机具有用于分别检测实际转速和实际转动角度的传感器。根据本发明的另一个实施方案，用于检测电机温度的传感器和/或用于驱动电机的转速的传感器和/或用于转向电机的转子的旋转位置的传感器布置在电路板上。根据本发明的再一个实施方案，分别用于转速或角度的传感器能够直接与相应电机的指定轴立即协作。
由于安全原因，优选设有用于对两个电机进行电子控制的冗余连接的微处理器。
可以想到将用于两个电机的整个电子控制件容纳在一块电路板上。作为可选方案，根据本发明的一个实施方案，设有两块或几块共轴电路板，其中一块容纳着用于驱动电机的控制件，而另一块容纳有用于转向电机的控制件。但是，两块电路板的处理器可以实现为冗余的，即针对两个控制件编程。为此，传感器的信号与两个处理器相连。一方面是因为冗余度，另一方面是因为取决于两个电机的功能。例如，使转向电机的转向角速度依赖于驱动速度。另外，最大转向角受到预定驱动速度的限制。另外，驱动速度可以由转向角度限制。在转向角度发射器和转向轮之间的转向角度的齿轮比也可以根据驱动速度变化。
当使用两块电路板时，这些电路板同样可以直接布置在另一个顶部上，其中它们优选布置在驱动电机和转向电机之间。但是，也可以考虑将一块电路板布置在驱动电机和转向电机之间，并且同时将第二块电路板布置在转向电机和转向齿轮之间。后者例如为所谓的偏心齿轮或环齿轮。
还已知为用于地面传送带的轮子的驱动和转向单元的驱动电机配备制动器。根据本发明的一个实施方案，制动单元位于驱动电机的上端处，其中制动信号也可以通过***连接件传送。
通过下面的实施方案对本发明进行更详细的说明。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的驱动和转向单元的第一实施方案的侧视图。
图2在与在图1中的相同视图中示出根据本发明的驱动和转向单元的另一个实施方案。
图3在俯视图中示出根据图1和2的驱动和转向单元的两块电路板。
图4示出在根据图3的电路板上的可能的功能分布。
图5示出根据图3和4的电路板的功能方框图。
具体实施方式
在图1和2中，可以看到未示出的地面传送带的从动转向轮10，从动转向轮10支撑在转台12中的轴承中。齿轮14保持在转台12上，通过齿轮14来驱动轮子10的未示出轴(伞形齿轮)。转台12围绕着垂直轴线可转动地安装在未示出的地面传送带的框架中。在转台12上安放着管形外壳16，其中容纳有驱动电机18和转向电机20。驱动电机18具有穿过转向电机20延伸至齿轮14的轴(未示出)。转向电机20具有中空轴，该中空轴与转台12连接并且让驱动电机的轴从中延伸穿过。例如在DE19949351A1中披露了电机18、20和未示出的轴的这种共轴布置。电磁制动器20a被布置在驱动电机18上方的外壳16上。转向电机20借助偏心齿轮22通过其中空轴作用在转台12上。在图1中，两块共轴电路板24、26在驱动电机和转向电机20之间布置在外壳16中。在根据图2的实施方案中，只有电路板24布置在驱动电机18和转向电机20之间，而电路板26布置在转向电机和转向齿轮22之间。
在图3中，电路板24、26按照示意性的方式示出。电路板24、26的支撑件为圆形，并且与外壳16的内部直径匹配。在中央分别设有圆孔28或30，用来让驱动电机18的轴从中延伸穿过或驱动电机18和转向电机20的两根轴分别从中延伸穿过。电路板24具有***式连接件32，该连接件32可以通过外壳16和相应开口(未示出)接近。通过***式连接件32来进行电机18和20的供电。另外，用于驱动和转向的所需数值发射器以及制动信号发射器可以通过插头与***式连接件32连接。在端子36上，进行电池供电，该电能必须转变成用于三相交流电机的三相交变电流。为此，每块电路板24、26分别具有六个功率晶体管38或40，它们均匀地分布在电路板24、26上。在电路板24和26的位置1、2和3处分别连接有分别用于电机18和20的导线。在每块电路板24、26上还分别设有微处理器42或46以及用于测量驱动电机18的转速的传感器48和用于测量转向电机20的转速的传感器50。附加传感器54测量驱动电机18的温度，并且在电路板26上的传感器56测量转向电机20的温度。微处理器42和46按照冗余的方式实现，即它们用于按照同样的方式控制两个电机18、20，从而甚至能够将传感器48、50、54和56的信号施加给两个处理器。传感器48、50能够以这样一种方式实现，即它们通过作为例如霍耳传感器来这样实现而与指定轴协作。
当然，也可以想到将一个或两个电机的一部分电子控制件例如布置在电机外壳的外部上、外壳的冷却肋上。
在图4中，在电路板24、26上的功能分布作为一个示例示出。在60和62处显示出CAN总线的进出段，另一个进出段设置在64处。从在图4中未示出的传感器向转速传感器提供信号示出在66处，并且向转向电机20的转子的转向角度提供信号示出在68处，并且向转台12相对于框架所占据的角度提供信号示出在70处。转速表示为nF，并且第一转角表示为并且第二转角表示为如前面所述一样，通过***式连接件32输入所需的转角
Figure GSB00000115285300053
如前面已经指出的一样，甚至是制动器20a的制动信号也通过***式连接件32输入。用于制动器20a的电路板24、26的输出端用72表示。
在根据图5的功能方框图中，还表示出电机18、20以及转向齿轮22。另外，也能够识别出驱动电机18的轴74和转向电机20的中空轴76，以及转向齿轮22的输出轴78。看到传感器48和50每一个分别同时分配给一个电机轴。附加传感器分配给输出轴78，并且用来检测实际转向角度，即在驱动轮10和框架之间的角度。该传感器用80表示。
传输通道K1至K6指的是：
K1 CAN总线
K2 所需数值驱动速度
K3 所需数值转向角度
K4 CAN总线
K5 其它的输入和输出
K6 转向角度(K3的后备)

Claims (11)

1.一种用于地面传送带的轮子的驱动和转向单元，其中驱动电机和转向电机一个在另一个下方地共轴设置，并且分别通过驱动齿轮和转向齿轮分别与轮子的轴和轮子的转台装置连接，其中驱动电机的轴和转向电机的轴中的一个轴作为中空轴延伸，驱动电机的轴和转向电机的轴中的另一个轴延伸穿过所述中空轴，并且设有用于驱动电机和转向电机的电子控制件，该电子控制件与用于转速和转向角度的所需数值发射器连接，其特征在于，所述电子控制件具有与驱动电机和转向电机同轴布置的第一和第二电路板(24，26)，其中所述第一电路板(24)容纳用于驱动电机(18)的控制件，所述第二电路板(26)容纳用于转向电机(20)的控制件，所述第一和第二电路板(24，26)一个直接在另一个顶部上地布置在驱动电机(18)和转向电机(20)之间，或者第一电路板(24)布置在驱动电机(18)和转向电机(20)之间，以及第二电路板(26)布置在转向电机(20)和转向齿轮(22)之间。
2.如权利要求1所述的驱动和转向单元，其特征在于，所述第一和第二电路板(24，26)均具有大致位于其中央部分中的孔(28，30)，所述驱动电机的轴和所述转向电机的轴中的一个轴引导穿过该孔或所述驱动电机的轴和所述转向电机的轴分别引导穿过该孔。
3.如权利要求1或2所述的驱动和转向单元，其特征在于，设有用于所述两个电机(18，20)的一个管形外壳(16)，并且所述第一和第二电路板(24，26)被形成为圆形穿孔盘。
4.如权利要求1或2所述的驱动和转向单元，其特征在于，用于冷却固定在所述第一和第二电路板(24，26)上的电子部件的扇形螺旋桨位于所述驱动电机的轴和所述转向电机的轴中的一个轴上。
5.如权利要求3所述的驱动和转向单元，其特征在于，所述外壳设有用于被动冷却的冷却肋。
6.如权利要求3所述的驱动和转向单元，其特征在于，用于所述驱动电机(18)和转向电机(20)的所述外壳(16)具有用于向所述两个电机(18，20)供电的侧面***式连接件以及用于输入驱动电机(18)的所需转速数值信号以及用于输入转向电机(20)的所需转向信号的输入件。
7.如权利要求1或2所述的驱动和转向单元，其特征在于，用于检测所述驱动电机(18)的温度的第一传感器(54)和/或用于驱动电机(18)的转速的第二传感器(48)布置在第一电路板(24)上，用于检测转向电机(20)的温度的第三传感器(56)和/或用于转向电机(20)的转子的旋转位置的第四传感器(50)布置在所述第二电路板(26)上。
8.如权利要求1或2所述的驱动和转向单元，其特征在于，设有进行电子控制的两个冗余连接的微处理器(42，46)。
9.如权利要求1所述的驱动和转向单元，其特征在于，所述第一和第二电路板(24，26)作为一组布置在驱动电机(18)和转向电机(20)之间。
10.如权利要求6所述的驱动和转向单元，其特征在于，在驱动电机(18)的上端上布置有制动器(20a)，并且所述侧面***式连接件(32)还具有用于制动信号的输入件。
11.如权利要求7所述的驱动和转向单元，其特征在于，所述传感器(48，50，80)分别与驱动电机(18)的轴、转向电机(20)的轴和转向齿轮(22)的轴协作。
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