JP2006515917A - 調整装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、カムシャフトをずらすための変位装置を設けることなく、２つの部品（２、３）を互いに相対的にずらす装置に関するものである。本発明の目的は、簡単で円滑に操作でき、自動ロック式であり、２つの部品を高効率でほとんどバックラッシュなく、連続的に確実にずらす変位装置を作ることである。前記目的は、第１の部品（２）と、第２の部品（３）と、いくつかの歯（７、２７）を備える変位装置を提供することで達成される。第１の部品は、ウェブ（２．３、２２．３）を備えており、このウェブは、周方向に間隔をおいて配置されており、間にチャンバー（２．４）が作られている。第２の部品は、内歯車（３．２、１３．２）を備えている。複数の歯（７、２７）は、チャンバー（２．４）内で周方向に互いに少し離れて配置されており、偏心駆動部材（６）に当接する内側接触面（７．４）及び内歯車（３．２、１３．２）と係合する外側接触面（７．５）とを有する。入力軸（４）を回転させると、チャンバー（２．４）内に配置された歯（７、２７）により、部品（２、３）の回転軸（Ａ）に平行に延びる回転軸周りに回転運動を行うことができる。

Description

本発明は、請求項１の前文による、２つの部品の調整を行う調整装置に関するものである。このような調整装置は、とりわけ、丸い部品の調整のためや歯車減速装置として利用されている。

調整装置としては、とりわけステッピングモータを利用することができる。ステッピングモータは、自動ロック式で正確であるが、単に分離した、つまり非連続な調整が可能である。さらに、自動ロック及び高歯車減速を行うには、ウォームギア対を使用することができる。しかし、摩擦が比較的大きいことから、ウォームギア対は、効率が低く、耐摩耗性及び耐熱性のある材料を必要とする。

ＤＥ １９５ ０８ ３２８ Ａ１は、２つのブレーシング部品（留め金具）を互いに相対的に回すための自動ロック式調整装置を開示している。２つのブレーシング部品の一方は内歯車を備えており、この内歯車には、ロッキングバー又は歯を径方向に沿って真っ直ぐ挿入できる。この歯は、径方向内外の運動が正確に行えるように、他方のブレーシング部品のウェブ間のチャンバー内に案内される。歯は制御面で内向きに支持されている。この制御面は、卵形状をした制御部材の外面として形成されている。制御部材を回転させると、歯は周期的に径方向外方へ押され、歯のいくつかが歯溝と係合する。歯の外側先端部及び内歯車の凹部又は歯溝は外に向けて先細となっており、歯が、偏心により凹部に挿入されたときに、第２のブレーシング部品のウェブと第１のブレーシング部品の内歯車との間でトルクを伝達するようになっている。

しかし、この調整装置の欠点は、第１に、自動ロックが部分的にのみ行われるということである。内歯車を有するブレーシング部品にトルクが作用するとき、歯の係合状況によっては、内歯車の歯によって制御部材の偏心領域に対して押圧された、１つ又は２つの歯のみが自動ロック作用に寄与する。反対側の歯は、同様に、径方向外方位置にある、つまり凹部にポジティブフィット（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）している歯、及び、径方向内側位置にある、つまり内歯車の歯溝に係合していない歯のように自動ロックにあまり寄与しない。しかし、自動ロック作用に寄与すべき、場合によってはたった１つである歯は、内歯車の外側接触面の作用点と、制御部材に接触している内側接触面との間で、回転軸に向けられていない力を内歯車から制御部材へ伝えることができ、これによりトルクを伝達する。このようにして、特にたった数個の歯を利用するので、内歯車及びウェブの間にポジティブフィット連結ができず、そしてそれ故に、少なくとも歯の係合状態が不十分なので、自動ロックも完全にはできない。

さらに、このような調整装置が遊びのない構造であると問題がある。径方向に直線移動できる歯は、その側面で、第２ブレーシング部品のウェブの側面上をスライドする。しかし、ウェブ間に歯を遊びなく配置するのは実際には不可能である。ウェブ間で歯を小さな摩擦で案内するには、いくらかの余剰寸法が必要である。結局は、製造上必要な公差のために、制御面及び歯の間の遊びが、内歯車の凹部における径方向外側位置で歯がポジティブフィット係合していてさえも残る。

本発明は、簡単、円滑に操作できるように、２つの部品の自動ロック及び少なくとも実質的に遊びのない連続的な調整を確実にする調整装置を提供する、という目的に基づくものである。都合よくは、高度の歯車減速が得られるべきである。

この目的は、請求項１に記載の調整装置によって達成される。従属項には、好ましい改良が記載されている。

本発明によれば、歯は調整運動の間に回転運動を行う。一般にこのような歯の運動は、径方向内外に向いた直線運動と、部品の回転軸に平行な回転軸回りの回転運動とを重ね合わせた運動となりうる。とりわけ好ましい方法では、歯は、それぞれ内側での駆動部材との接触から外側での内歯車との接触まで円弧経路を動き、別の円弧経路で戻る。

本発明による歯の回転運動により、歯の一部が自動ロック式に係合できるようにする運動のコースに歯及びウェブ並びに内歯車の形状を適合させることができる。これにより、とりわけ、動いている歯と内歯車との間の伝達角度がより好ましくなり、動いている歯から内歯車への力の伝動が、より効率が高くなるように小さな径方向部分で実現される。さらに、特に歯が２つの隣り合うウェブに所定の接触をすることができ、これにより遊びが小さくなる。

このようにして、歯の径方向最も外側の位置では、この位置でも隣り合うウェブと所定の接触が保証されるように、内歯車との接触がないと都合がよい。このため、歯の内歯車に対する連結は、好ましくは斜めである歯面で実現され、少なくとも１つの歯が、回転方向における歯の前面又は後面に接触する。

好ましくは、偏心機構が、歯を調整する駆動部材として設けられている。この目的のために、偏心して取り付けられた円板が入力軸に直接取り付けられている。歯は、この円板の外側の面に歯の内側接触面で接触する。もっとも、都合よくは延長部として、偏心リングが、偏心板及び歯の内側接触面の間に設けられる。ここで、偏心リングは、実質的に回転することなく揺動運動を行い、この結果、歯の内側接触面を偏心リングと摩擦結合させることなく歯を駆動することが可能になっている。歯は、偏心リング上を小さな回転摩擦で回転するだけであり、この結果、より効率が高くなる。

歯の駆動部材に対する所定の接触を達成するために、歯は、都合よくは径方向に付勢される。このことは、１つの方法では、回転軸に向けた付勢により実現される。この付勢は、例えば、付勢をかけた弾性Ｏ−リング、例えばゴムリングによって加える。ここで、Ｏ−リングは、歯の径方向の突出部又は領域を囲むことができ、また、例えば、歯の凹部に通して取り付けることもできる。さらに、付勢は外向きに行ってもよい。このような付勢は、例えば付勢ばね部材を使って行うことができる。この付勢ばね部材は、軸におかれており、偏心板を径方向外方に押圧する。ここで、ばね部材は、純粋に弾性的に変形でき、又は、部分的に塑性変形させて調整装置に取り付けることができる。さらに、径方向外方へ付勢することも、例えば余剰寸法により可能である。しかし、原則として、付勢することは必要なものではない。

歯の回転運動は、都合よくは、下死点として作用する歯の径方向内側反転位置にある制御面により開始することができる。制御面は、歯の内側接触面と、歯が径方向内側の位置にあるときに接触する。このようにして、とりわけ、歯の運動の下死点で歯が動かなくなって（挟まって）しまうということを回避できる。制御面は、特に、第２部品に回転に関して固定された又はこの部品と一体に実現された制御歯車の制御歯領域とすることができる。特に、外歯車を制御歯車として使用することができる。ここで、歯の内側接触面は、第２部品の外歯車の歯溝又は凹部と噛み合う。外歯車の代わりに、内歯車をそれに応じて設けることもできる。

歯は、一実施形態によれば、第１部品に定義された回転点回りに回転され、この第１部品では、歯のタブが他の部品のウェブの間のチャンバーにおける対応する案内部に係合する。案内部は、径方向内側に向かって先が細くなっている。これは、歯の径方向内側の位置に所定の回転位置を保証し、径方向外側の位置において、内側に向けられた円弧経路並びに外側に向けられた円弧経路の両方を可能にするためである。これらの経路では、歯の側面がウェブの側面上の所定の道をスライドする。

あるいは、歯及びウェブは、肩領域を有することもできる。この肩領域は、ウェブ上の歯のスライド運動のための所定の回転運動を確実にするものである。

さらに、ここでは、歯の内側接触面と摩擦連結する制御面を備えた制御板であって、入力軸又は駆動部材に例えば回転に関して固定されたものをさらに設けることもできる。

本発明による調整装置は、頑丈であり、信頼性のある自動ロッキングで大きなトルクの力を伝動でき、精密な位置調整を保証できる。動く歯と内歯車との間が好ましい伝達角度であることにより効率が高くなる。高速稼働で、サイズが小さく、かつ、コスト効率がよいモータであって、出力トルクが小さいものが使えるように、高度な歯車減速であることが都合よい。

本発明による調整装置は、とりわけ、ロボットの円形部品のような円形部品の調整に使用するものであり、これにより、好ましくは円形部品又はロボットアーム部品におけるモータ及び／又は調整装置が使用できるロボットヒンジを実現するようにする。他の用途は、例えば、窓の昇降用モータ又はサンルーフのようなリンク装置のロープドラムの調整、例えば溶接時に板を合わせるように保持するためにクランプアームを低く保持するクランプ装置における調整、及び、モータ又はノズルにおける歯車減速装置である。

本発明は、図面を参照しつつ、いくつかの典型的な実施形態を用いて詳細に説明されている。

図１によれば、調整装置１は、第１の部品として第１のフランジ部品２を有しており、この第１のフランジ部品２は、装置全体の他の部品に取付孔２．１を介して連結可能である。第１のフランジ部品２は、センターホール２．２と、ウェブ（Ｓｔｅｇｅ）２．３とを有している。ウェブ２．３は、周方向に互いに間隔をおいて配置されて、軸方向に突出しており、間にチャンバー（Ｋａｍｍｅｒｎ）２．４が画定されている。第２の部品として働く第２のフランジ部品３は、取付孔３．１を装置全体の他の部品に取り付けるために有しており、また、内歯車３．２を有している。この内歯車３．２は、歯３．３と、歯３．３の間に形成された凹部３．４と、を有する。入力軸４は、四角形領域４．１を有する。この四角形領域４．１の互いに反対側にある２つの側面には間隔維持部材４．４が取り付けられており、別の１つの側面には弾性があり（場合によってはさらに予め反らせて塑性変形させてもある）、張力がかかっている付勢ばね部材４．３が取り付けられている。四角いセンターホール４．５付きの円板４．２が間隔維持部材４．４及び付勢ばね部材４．３の上に配置されている。円板４．２は、付勢ばね部材４．３によって径方向外方へ押され、中心から外れた位置で偏心板４．２として作用する。間隔維持部材４．４は、四角形領域４．１及び／又は偏心板４．２上で滑り動く。

偏心リング６が偏心板４．２の周りに取り付けられ、入力軸４が回転すると揺れ運動をする。歯７が、内側接触面７．４で偏心リング６に接触し、かつ、回転軸Ａから反対に延びるように周方向に分散して配置されている。歯７の外側接触面７．５は、入力軸４が回転すると、第２部品３の内歯車３．２と噛み合う。付勢ばね部材４．３の付勢力により、歯７は、内歯車３．２に押し込まれる。Ｏ−リング８が歯７の軸方向に延びる突出部７．１の周りに付勢するようにかけられ、各歯７をその内側接触面７．４で偏心リング６の外面に接触させている。原理的には、２つの付勢手段の一方で足りるので、Ｏ−リング８又は付勢ばね部材４．３（及び突出部７．１）による付勢はなくすことができる。付勢リング１０は、部品を軸方向に押圧するのに使用されている。

偏心板４．２が回転すると歯７が連続した異なる噛み合い位置になるので、ウェブ２．３の間のチャンバー２．４における歯７の案内のされ方を特に図２並びに図８及び９に示した。図２の最も下にある歯７は、その径方向で最も内側の位置にあり、この位置では、その外側接触面７．５で内歯車３．２の歯の頂点３．３に接触する。ここでは、歯７は、真っ直ぐ径方向に伸びている。図２において最も上にある歯７は、その径方向で最も外側の位置にあり、この位置では、内歯車３．２の凹部３．４（歯溝）と噛み合っている。この歯７及び図７に示したほぼ下半分の他の歯には、外歯車５．２を介してトルクがかかる。外歯車５．２は、歯の内外運動の下死点として作用する最も内側の位置で歯に所定の反転をさせる。最も内側の位置と最も外側の位置の間では、歯７は円弧上の経路を移動する。歯７は、図５によれば、内側接触面７．４から外側接触面７．５へと先が細くなっている。この部分は、示されているように平坦であっても、湾曲していてもよい。歯の側面７．６は、凹状の側面領域７．７を有すると都合よい。歯７は、図８によれば、実質的には凹状側面領域７．７がウェブ２．３上にある状態で側面７．６でもって滑るように動く。ウェブ２．３は、回転軸Ａに向けて先細となっており、実質的に三角形又はくさび形状に形成されており、同じように凹状側面領域２．６を有していると都合がよい。

チャンバー２．４には、さらに案内部２．７が凹部として設けられており、この案内部２．７には、歯１７の軸方向に突出しているタブ７．９が係合している。タブ７．９は、おおよそ歯７の中央に配置されており、歯７の底部に配置されている突出部７．１とは反対の軸方向に延びている。案内部２．７は、回転軸Ａに向けて先細となっており、この結果、タブ７．９は、歯７の最も内側の位置では実質的に遊びなく保持され、歯７にとっての所定の回転中心を形成する。歯７の外内への円弧形状の運動は、案内部７．７が外方へ膨らんでいることで可能になっている。

外歯車５は、回転に関して固定して、又は一体に第２フランジ部品３に実現されている。図２及び７の表示では、外歯車５及び偏心リング６が重ねて書き込まれている。外歯車５の外歯車領域５．２は、歯５．３及びその間の形成された凹部５．４（歯溝）を有し、制御面として使われている。外歯車５の歯溝５．４の数は、例えば、歯７の数より１つ多くてもよく、そして、歯７の数はさらにウェブ２．３の数と等しく、第２フランジ部品３の内歯車３．２の歯３．３の数より１つ少なくてもよい。歯７の内側の接触面７．４は、その径方向内側の位置の近くで、すなわち、図２の下部の歯又は図７に示した歯７で外歯車５の歯５．３の側面と接触する。

歯７の内側接触面７．４を外歯車５でポジティブフィット（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ）保持することにより、下死点に対応する内側位置で歯７が所定の回転をする。あるいは、例えば入力軸４に回転に関して固定されて連結された制御板に歯７を摩擦連結（ｒｅｉｂｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ）接触させることも可能である。この結果、歯７が駆動部材として作用している偏心リング６に絶えず支持される。この偏心リング６により、駆動作用と、歯を回転又は反転させる制御面とが機能的に分離される。

図１２に示した実施形態では、主要な部品が第１実施形態の主要な部品に対応しており、それ故に詳細は説明しない。調整装置は、横肩領域２７．１付きの歯２７と、横肩領域２２．４付きのウェブ２２．３とを有している。横肩領域２７．１及び横肩領域２２．４は、歯２７が滑り運動をするときに互いに接触する。肩領域付きで形成することにより、歯の動きが十分に定まり、この結果、図１から１１の実施形態とは異なり、スロット−ペグ（Ｓｃｈｌｉｔｚ−Ｚａｐｈｅｎ）案内をなくすことができる。これにより、案内と力の伝達が全て平面内で起こり、例えば、この平面外から歯に反転運動が作用することが防止できる。この実施形態の場合も、外歯車１５が制御歯車として設けられている。この外歯車は、その外歯１５．２で歯２７の底部領域に係合する。

本発明によれば、外歯車５又は１５は、駆動軸から外して、例えば自由に回転するように支持することもできる。このような仕組みでは、歯７又は２７は、内側に動いた際に回転自由な外歯車５を駆動し、この外歯車によって回転させられる。

図１は、本発明の実施形態による調整装置の分解図である。 図２は、図１による調整装置の断面図である。 図３は、図１による調整装置の縦断面図である。 図４は、組み立てられた調整装置の斜視図である。 図５ａ及び図５ｂは、調整装置で用いられる本発明による歯の正面図及び側面図である。 図６は、内歯車と噛み合っている歯を特に図示した断面図である。 図７は、特に外歯車と噛み合った歯の断面図又は多重図である。 図８ａ〜図８ｄは、隣り合うウェブの間の歯の動きを示した図である。 図９ａ〜図９ｄは、内歯車及び外歯車の間の歯の動きを示した図である。 図１０ａ〜図１０ｃは、第２部品の正面図、側面図、及び背面図である。 図１１ａ〜図１１ｃは、第１部品の正面図、側面図、及び背面図である。 図１２は、他の実施形態による調整装置の断面図である。

Claims (24)

1. カムシャフトのバルブタイミングを調整する装置を除く、２つの部品（２、３）を互いに相対的に調整する調整装置において、
   入力軸（４）と、
   前記入力軸で駆動できる偏心駆動部材（４．２、６）と、
   ウェブ（２．３、２２．３）を有する第１部品（２）であって、前記ウェブが周方向に間隔をおいて配置されており、前記ウェブの間にチャンバー（２．４）が形成されている第１部品と、
   内歯車（３．２、１３．２）を有する第２部品（３）と、
   周方向に互いに間隔をおいて前記チャンバー（２．４）内に配置された数個の歯（７、２７）であって、それぞれ、前記駆動部材（６）と接触する内側接触面（７．４）と、前記内歯車（３．２、１３．２）と係合する外側接触面（７．５）と、を有し、前記入力軸（４）が回転する場合に径方向に調整できる歯と、
   を備え、
   前記入力軸（４）が回転するとき、前記部品（２、３）は、前記歯（７、２７）が前記ウェブ（２２．３）及び前記内歯車（３．２）と噛み合うことにより自動ロック式に互いに相対的に回転でき、
   前記入力軸（４）が回転するとき、前記チャンバー（２．４）内の前記歯（７、２７）は、前記部品（２、３）の回転軸（Ａ）に平行な回転軸回りに回転運動を行うことができることを特徴とする調整装置。
2. 前記入力軸（４）が回転するとき、各歯（７、２７）は、径方向内側に第１の円弧経路に沿って案内でき、次に、径方向外側に第２の円弧経路に沿って案内可能であることを特徴とする請求項１に記載の調整装置。
3. 前記歯（７、２７）に係合する制御面（５．２）が設けられており、回転運動を行うために前記制御面（５．２）で前記歯（７）にトルクをかけることができることを特徴とする請求項１又は２に記載の調整装置。
4. 前記歯（７、２７）は、前記駆動部材（６）によって径方向内方に支持されており、前記制御面（５．２）は、前記歯（７、２７）の径方向内側位置でのみ歯（７、２７）の内の１つと内側接触面（７．４）と係合させられることを特徴とする請求項３に記載の調整装置。
5. 前記制御面は、好ましくは外歯車である制御歯車（５、１５）の制御歯領域（５．２、１５．２）であることを特徴とする請求項３又は４に記載の調整装置。
6. 前記制御歯領域は、前記第２部品（１３）に回転について固定されている外歯車（５、１５）の外歯車領域（５．２、１５．２）であることを特徴とする請求項５に記載の調整装置。
7. 前記制御歯車（５、１５）は、前記部品の前記回転軸（Ａ）の回りに回転自在に支持されていることを特徴とする請求項５に記載の調整装置。
8. 軸方向に突出しているタブ（７．９）が前記歯（７、２７）に形成されており、前記第１部品（２）の案内部（２．７）に保持されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の調整装置。
9. 前記案内部は、前記第１部品（２）において前記ウェブ（２２．３）の間に形成された凹部（２．７）であることを特徴とする請求項８に記載の調整装置。
10. 前記案内部（２．７）は、前記回転軸に向けて先が細くなっていることを特徴とする請求項８又は９に記載の調整装置。
11. 前記歯（７、２７）は、径方向内側の位置で前記タブ（７．９）が定める回転軸回りに回転できることを特徴とする請求項１０に記載の調整装置。
12. スライド面として作用する前記歯及び前記ウェブの側面には、前記歯（２７）及びウェブ（２２）が肩領域（２２．４、２７．１）を有し、この肩領域は、互いに接触させられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の調整装置。
13. 前記ウェブ（２．３、２２．３）は、前記回転軸に向けて先が細くなっていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の調整装置。
14. 制御面（１５．２、５．２）が制御板（５、１５）に形成されており、前記制御板は、前記入力軸（４）により、好ましくは、前記制御面（５．２、１５．２）と、径方向内側の位置における前記歯の径方向内側接触面（７．４）との間の摩擦連結により回転可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の調整装置。
15. 前記制御板（５）は、前記制御面（５．２）でのみ前記歯（７、２７）の内側接触面（７．４）と係合させられることを特徴とする請求項１４に記載の調整装置。
16. 前記制御板（６）は、前記駆動軸（４）に、好ましくは前記駆動軸（４）の固定用タブによって不動に固定されており、前記固定用タブは、前記制御板（５）の固定用凹部によって案内されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の調整装置。
17. 前記ウェブ（２．３、２２．３）は、径方向中央の領域（２．６）に凹形側面（２．５）のテーパ部を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の調整装置。
18. 前記歯（７、２７）は、それぞれ、内側接触面（７．４）を有する径方向内側領域（７．２）と、外側接触面（７．５）を有する径方向外側領域（７．３）との間に、前記領域（７．２、７．３）を連結する中央領域（７．６）を有し、前記中央領域（７．６）は少なくとも部分的に凹部の側面（７．７）を、前記ウェブ（２．４）とスライド及び／又は転がり接触するために有していることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の調整装置。
19. 前記駆動部材は、偏心リング（６）であり、前記駆動軸（４）の偏心板（４．２）上でスライド可能に案内されていることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の調整装置。
20. 前記偏心リング（６）は揺れ運動を、好ましくは実質的に回転せずに行い、前記歯（７、２７）の内側接触面が前記偏心リング（６）上を転がることを特徴とする請求項１９に記載の調整装置。
21. 前記歯（７、１７、２７）は径方向に付勢されていることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の車用座席。
22. 前記歯（７、１７、２７）は、前記回転軸に向けて付勢されており、軸方向に伸びた突出部（７、１、１７．１）又は領域を有し、前記突出部又は領域の周りには弾性リング（８、１８）がセットされており、前記弾性リングは、前記回転軸の方へ付勢されていることを特徴とする請求項２１に記載の車用座席。
23. 前記歯（７、１７、２７）は径方向外側に付勢されており、偏心板（４．２、１４．２）と前記入力軸（４、１４）との間に付勢ばね部材（４．３）が配置されており、前記付勢ばね部材は前記偏心板（４．２、１４．２）を前記入力軸（４、１４）から離れるように径方向外方へ付勢することを特徴とする請求項２１に記載の車用座席。
24. 前記付勢ばね部材（４．３）は、前記入力軸（４）、好ましくは前記入力軸（４）の平坦化された領域（４．１）と、前記偏心板（４．２、１４．２）との間に、少なくとも部分的に塑性変形させて取り付けられていることを特徴とする請求項２３に記載の車用座席。

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