JP2013221622A - 駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】より静かな駆動ユニットを提供すること。
【解決手段】遊星ギア列は、モータにより駆動される第１の太陽ギアと、第１のリングギアと、第１のキャリアと、第１のキャリアの一方側に配列されて第１の太陽ギア及び第１のリングギアと噛み合う複数の遊星ギアと、を含む。第１の太陽ギア、第１の遊星ギア、及び第１のリングギアは、噛み合い面が増大するようにヘリカルギアである。第１のリングギアの内面上に形成されたヘリカル歯は、第１の遊星ギアのヘリカル歯と噛み合う。従って、動作が安定し、ノイズが低下する。遊星ギアは、ノイズを更に低減するためにプラスチックで製作される。第１のリングギアは焼結粉末冶金により製作される。
【選択図】図１

Description

本発明は、全体的に駆動ユニットに関し、詳細には、遊星ギア列を備えた駆動ユニットに関する。

駆動ユニットは、電動草刈り機及び電動リフトゲートなど、多くの用途で広く使用されている。電動草刈り機において使用される駆動ユニットは、一般に、モータ及びギア減速ユニットを含む。ギア減速ユニットは、一般に、高速作動状態で大きなノイズを放出する。このようなノイズは、騒音公害とみなされる場合が多い。低作動速度を伴う他の用途では、ノイズはそれほど大きくはないが、乗用車における電動リフトゲートでの駆動ユニットにおけるような、静かな動作が望ましい場合には、依然として騒々し過ぎる可能性がある。

以上のことから、より静かな駆動ユニットに対する要求がある。

従って、その１つの態様において、本発明は、駆動ユニットを提供し、該駆動ユニットが、モータシャフトを有するモータと、出力部と、モータシャフトを出力部に接続する遊星ギア列と、を備え、遊星ギア列が、モータにより駆動される第１の太陽ギアと、第１のリングギアと、第１のキャリアと、第１のキャリアにより回転可能に支持され且つ第１のキャリアの一方側に配列されて第１の太陽ギア及び第１のリングギアと噛み合う複数の遊星ギアと、を含み、第１の太陽ギア及び第１の遊星ギアがヘリカル歯を有するヘリカルギアであり、該ヘリカル歯は、第１のリングギアの内面上に形成されて第１の遊星ギアのヘリカル歯と噛み合う。

好ましくは、第１のリングギアは、焼結粉体冶金によって製作される。

好ましくは、遊星ギア列は、第１のリングギアに接続された第２のリングギアを含み、モータの軸方向に延びる迅速位置合わせ構造が第１及び第２のリングギア間に形成される。

好ましくは、遊星ギア列をモータに固定するための接続要素が設けられる。

好ましくは、駆動ユニットは更に、軸受を保持するための取付要素と、取付要素、第２のリングギア、第１のリングギア、及び接続要素を貫通してこれらを共に締結する複数のファスナーと、を備える。

好ましくは、モータの軸方向に延びる別の迅速位置合わせ構造が、接続要素と第１のリングギアとの間に形成される。

好ましくは、第１のリングギアが、該第１のリングギアの軸方向両端部に形成されたノッチを含み、接続要素及び第２のリングギアが、ノッチと噛み合うボスを有する。

好ましくは、第１のリングギアの軸方向両端部に接続リングが形成され、該接続リングが、接続要素のフランジ部分及び第２のリングギアのフランジ部分を囲み、接続リング及びフランジ部分内に半径方向の嵌め込み孔が形成され、対応する嵌め込み孔内にファスナーがそれぞれ配置されて、第１のリングギアを接続要素及び第２のリングギアに締結するようにする。

好ましくは、第１のリングギアが、該第１のリングギアの一方の端部に形成された接続リングを含み、第２のリングギアが、接続リングによって囲まれるフランジを含み、接続リングの内面及びフランジ部分の一方に半径方向凸状の軸方向位置決め面が形成され、接続リングの内面及びフランジ部分の他方に半径方向凹状の軸方向位置決め面が形成されて凸状の軸方向位置決め面と嵌合する。

別の態様において、本発明は、草刈り機を提供し、該草刈り機が、主本体と、主本体の下部に構成される車輪及びカッティング工具と、主本体に取り付けられた駆動ユニットと、を備え、駆動ユニットの出力部が車輪の少なくとも１つに結合されて草刈り機を駆動する。

更に別の態様において、本発明は、車両のリフトゲート用の電動ストラットを提供し、該電動ストラットが、上述のような駆動ユニットと、駆動ユニットを収容するハウジングと、ストラットを車両に固定するマウントと、内部ネジ付き中心孔を有し、ハウジングに回転可能に取り付けられて駆動ユニットの出力によって駆動されるランナーと、ランナーの中心孔とネジ係合され且つマウントの１つに固定され、ランナーの回転によって後退位置と延伸位置との間でランナーを貫通して移動可能であるスピンドルと、延伸位置に向けてストラットを付勢するバネと、を備える。

本発明の１つの実施形態において、第１の太陽ギア、第１の遊星ギア、及び第１のリングギアは、噛み合い面が増大するようにヘリカルギアである。従って、動作が安定し、ノイズが低下する。遊星ギアは、ノイズを更に低減するためにプラスチックで製作される。第１のリングギアは、コスト節減及び製造容易性を高めるために焼結粉末冶金により製作される。

次に、添付図面を参照して本発明の種々の実施形態を例証として説明する。各図において、１つ以上の図面に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図面において同じ参照番号で表記される。図示された構成要素及び特徴要素の寸法は、一般的に、便宜上及び表現を明確にするために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りであるとは限らない。

本発明の第１の例示的な実施形態による駆動ユニットを示す図である。 図１に示す駆動ユニットの断面図である。 図１に示す駆動ユニットの遊星ギア列の拡大断面図である。 図３の遊星ギア列の第１のリングギアを示す図である。 別の方向から見た図４の第１のリングギアを示す図である。 図３の遊星ギア列の第２のリングギアを示す図である。 本発明の第１の例示的な実施形態による駆動ユニットを備えた草刈り機を概略的に示す図である。 本発明の第２の例示的な実施形態による駆動ユニットを示す図である。 図８の駆動ユニットの第１のリングギアを示す図である。 図８の駆動ユニットの第２のリングギアを示す図である。 図８の駆動ユニットの遊星ギア列の拡大断面図である。 異なる角度から見た図１１の遊星ギア列の別の断面図である。 乗用車の電動リフトゲート組立体の概略図である。 図１３のストラットの断面図である。

図１〜６を参照すると、本発明の第１の好ましい実施形態による駆動ユニットは、モータ１０と、減速遊星ギア列３０と、遊星ギア列３０をモータ１０に固定する接続要素５０とを備える。好ましくは、モータ１０は、ブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モータである。モータ１０が他のタイプのモータであってもよい点は企図される。

遊星ギア列３０は、第１のリングギア３２と、遊星ギア列３０のハウジングを形成する第２のリングギア３４と、第１のリングギア３２及び第２のリングギア３４内に受けられる複数の遊星ギアセット４２、４４、及び４６とを備える。第１段遊星ギアセット４２は、第１のリングギア３２内部に配列される。第２段遊星ギアセット４４及び第３段遊星ギアセット４６は、第２のリングギア３４内部に配列される。第１段遊星ギアセット４２は、第１の太陽ギア４２２と、該第１の太陽ギア４２２と噛み合う複数の第１の遊星ギア４２４とを含む。第１の遊星ギア４２４はそれぞれ、第１のキャリア４８２の一方の側から延びる第１の差込部４８１に回転可能に取り付けられる。第１の遊星ギア４２４は、第１のリングギア３２の内歯と噛み合うことにより、第１のリングギア３２の内壁に沿って回転することができる。第２段遊星ギアセット４４は、第２の太陽ギア４４２と、第２の太陽ギア４４２と噛み合う複数の第２の遊星ギア４４４とを含む。第２の遊星ギア４４４はそれぞれ、第２のキャリア４８４の一方の側から延びる第２の差込部４８３に回転可能に取り付けられる。第３段遊星ギアセット４６は、第３の太陽ギア４６２と、該第３の太陽ギア４６２と噛み合う複数の第３の遊星ギア４６４とを含む。第３の遊星ギア４６４はそれぞれ、第３のキャリア４８６の一方の側から延びる第３の差込部４８５に回転可能に取り付けられる。第２の遊星ギア４４４及び第３の遊星ギア４６４は、第２のリングギア３４の内歯と噛み合うことにより、第２のリングギア３４の内壁に沿って回転することができる。

第１段遊星ギアセット４２は、モータ１０（図１１を参照）のシャフト１２に接続される。具体的には、第１の太陽ギア４２２は、モータシャフト１２に固定されて、該モータシャフト１２と共に回転する。第２の太陽ギア４４２は、第１のキャリア４８２の他方の側に取り付けられ、第１のキャリア４８２と共に回転する。第３の太陽ギア４６２は、第２のキャリア４８４の他方の側に取り付けられ、第２のキャリア４８４と共に回転する。駆動ユニットは更に、出力シャフト７０を含む。出力シャフト７０の一方の端部は、第３のキャリア４８６に固定され、該第３のキャリアと共に回転し、出力シャフト７０の他方の端部は、負荷に接続される。従って、モータ１０の回転出力は、３つの遊星ギアセットによって出力シャフト７０に伝達され、その結果、出力シャフト７０により負荷が駆動される。

第１の太陽ギア４２２、第１のリングギア３２、及び第１の遊星ギア４２４はヘリカルギアである。ヘリカル歯３２２が第１のリングギア３２の内面上に形成され、遊星ギア４２４のヘリカル歯と噛み合うようになる。このヘリカル歯であることに起因して、第１の太陽ギア４２２と第１の遊星ギア４２４との間の接触面、並びに第１の遊星ギア４２４と第１のリングギア３２との間の接触面が増大する。従って、動作が安定し、ノイズが低下する。好ましくは、第１の遊星ギア４２４（高回転速度及び低トルク）は、ノイズを更に低減するためにプラスチックで製作される。通常、内面にヘリカル歯形を有するリングギアは、機械加工が困難であるが、第１のリングギア３２は焼結粉末冶金により製作されるので、製造が容易で且つ低コストである。

好ましくは、第２段遊星ギアセット４４、第３段遊星ギアセット４６、及び第２のリングギア３４は、直線状歯を有するスパーギアである。第２の遊星ギア４４４及び第３の遊星ギア４６４、キャリア４８２、４８４、及び４８６、並びに第２のリングギア３４は、焼結粉末冶金により製作される。第１の太陽ギア４２２は金属で製作される。第２の太陽ギア４４２及び第１のキャリア４８２は一体的に形成される。第３の太陽ギア４６２は、金属で製作され、第２のキャリアに取り付けられる。

モータの軸方向に延びる迅速位置合わせ構造が、第１のリングギア３２と第２のリングギア３４との間に構成される。具体的には、ノッチ３２４が、第２のリングギア３４に接続される端部内で第１のリングギア３２内に形成される。ボス３４２が、第１のリングギア３２に接続される端部において第２のリングギア３４上に形成される。組立中、第１のリングギア３２及び第２のリングギア３４は、ノッチ３２４をボス３４２と組み合わせることにより、互いに迅速に位置合わせすることができる。

更に、モータの軸方向に延びる迅速位置合わせ構造が、第１のリングギア３２と接続要素５０との間に形成される。具体的には、ノッチ３２６が、接続要素５０に近接する端部にて第１のリングギア３２内に形成される。ボス５２が、第１のリングギア３２に接続される端部において接続要素５０上に形成される。組立中、第１のリングギア３２及び接続要素５０は、ノッチ３２６をボス５２と組み合わせることにより、互いに迅速に位置合わせすることができる。

駆動ユニットは更に、二重又は組み合わせ軸受８２を保持するための取付要素８０を含む。ボルト又はネジなどの複数のファスナー８４は、取付要素８０、第２のリングギア３４、第１のリングギア３２、及び接続要素５０を軸方向で連続して貫通して、これらを共に締結する。出力シャフト７０は、組み合わせ軸受８２によって支持される。接続要素５０は、ネジ（図示せず）などの追加のファスナーによりモータ端部キャップに固定される。

図７は、第１の実施形態による駆動ユニットを備える草刈り機１００を下方から見て概略的に示している。草刈り機１００は、主本体１１０を備え、車輪１２０及びカッティング工具１３０が主本体１１０の下部に取り付けられる。駆動ユニットは、主本体１１０内に取り付けられる。駆動ユニットの出力シャフト７０は、車輪１２０の少なくとも１つに直接又は間接的に接続されて車輪１２０を駆動し、草刈り機１００が前方又は後方に移動できるようにする。

図８〜図１２は、本発明の第２の好ましい実施形態による駆動ユニットを示す。第２の実施形態による駆動ユニットは、第１のリングギア３２の軸方向両端部に円弧状ノッチ３２４が形成され、接続要素５０及び第２のリングギア３４においてノッチ３２４に適合する円弧状ボス５２、３４２が形成される点で、第１の実施形態による駆動ユニットとは異なる。組立中、第１のリングギア３２は、ノッチ３２４とボス５２、３４２を突き合わせることにより接続要素５０及び第２のリングギア３４と迅速に位置合わせすることができる。ノッチ３２４は、第１のリングギア３２を型から取り出し易いように円弧状の形状にされている。２つの接続リング３２６が第１のリングギア３２の軸方向端部にそれぞれ形成される。２つの接続リング３２６は、接続要素５０のフランジ部分５４及び第２のリングギア３４のフランジ部分３４６それぞれを囲む。接続リング３２６及びフランジ部分５４、３４６には半径方向に延びる嵌め込み孔３２７、５４７及び３２７、３４７が形成される。締結ピン６０が嵌め込み孔に半径方向に圧入され、第１のリングギア３２を取付要素５０及び第２のリングギア３４に締結する。取付要素８０に接続される端部にて第２のリングギア３４内に別の接続リング３４５が形成される。接続リング３４５は、取付要素８０のフランジ部分８６を囲み、半径方向締結ピン６０により取付要素８０のフランジ部分に固定される。

また、モータの軸方向に延びる迅速位置合わせ構造が、第２のリングギア３４と接続要素８０との間に形成される（図８及び１０を参照）。具体的には、ノッチ３４４が、接続要素８０に接続される第２のリングギア３４の端部に形成される。ボス（図８を参照）が、第２のリングギア３４に近接した端部において接続要素８０に形成される。組立中、第２のリングギア３４及び接続要素８０は、ノッチ３４４を接続要素８０のボスと組み合わせることにより、互いに迅速に位置合わせすることができる。

好ましくは、第１のリングギア３２は、第２のリングギア３４に接続された接続リング３２６の内面に形成される軸方向位置決め面３２８を含む。位置決め面３２８は、接続リング３２６の内面から半径方向及び軸方向に延びる。同様に、第２のリングギア３４は、第１のリングギア３２に接続された接続リング３４６内に形成される軸方向位置決め面３４８を含む。位置決め面３２８は半径方向に凸状であり、位置決め面３４８は半径方向に凹状で位置決め面３２８と嵌合し、第１のリングギア３２及び第２のリングギア３４を確実に同軸になるようにする。

前述の実施形態による駆動ユニットは、車両における電動リフトゲートでの使用に特に好適である。

図１３は、車両の電動リフトゲートを示している。車両２０は、リフトゲート２１として知られる、垂直方向に開放する後部ドアを有する。リフトゲートは、電動ストラット２２によって開閉される。ストラット２２は、その軸方向長さを延伸及び後退させることによって、リフトゲートを開閉するよう電気的に作動する。

ストラットは、図１４においてより詳細に示されている。ストラット２２は、本発明による駆動ユニットを収容したハウジング２６を有する。ストラット２２は、マウント２７により車両に接続される。駆動ユニットは、モータ１０を有し、ギア減速ユニット３０を介して出力シャフト７０を駆動する。出力シャフトは、軸受２５により支持されたランナー２４を駆動する。ランナーは、内部ネジ付き中心孔を有し、該孔がマウント２７の１つに固定されるネジ付きスピンドル２３を受け入れる。バネ２８は、ストラットを完全延伸位置に向けて付勢し、リフトゲート２１の重量を支持するのを助ける。使用時には、モータが作動すると、ランナー２４を転回させる。スピンドルは、マウント２７に接続されているため回転することができないので、ランナーとの間のネジ接続によって該ランナーの内外に移動し、従って、ストラット２２を後退又は延伸させ、リフトゲート２１を昇降させるようになる。
１つ又はそれ以上の好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、様々な修正形態が実施可能である点は当業者には理解されるはずである。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することにより決定されるものとする。

本出願の明細書及び特許請求の範囲において、動詞「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｃｏｎｔａｉｎ」、及び「ｈａｖｅ」の各々及びその変形は、包含的な意味で使用され、記述される項目の存在を指定するが、追加の項目の存在を除外するものではない。

１０ モータ
３０ 減速遊星ギア列
５０ 接続要素
７０ 出力シャフト
８０ 取付要素

Claims (11)

1. モータシャフトを有するモータと、
   出力部と、
   前記モータシャフトを前記出力部に接続する遊星ギア列と、
   を備えた駆動ユニットであって、前記遊星ギア列が、
   前記モータにより駆動される第１の太陽ギアと、
   第１のリングギアと、
   第１のキャリアと、
   前記第１のキャリアにより回転可能に支持され且つ前記第１のキャリアの一方側に配列されて前記第１の太陽ギア及び前記第１のリングギアと噛み合う複数の遊星ギアと、
   を含み、前記第１の太陽ギア及び前記第１の遊星ギアがヘリカル歯を有するヘリカルギアであり、該ヘリカル歯は、前記第１のリングギアの内面上に形成されて前記第１の遊星ギアのヘリカル歯と噛み合う、駆動ユニット。
2. 前記第１のリングギアが、焼結粉体冶金によって製作される、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記遊星ギア列が、前記第１のリングギアに接続された第２のリングギアを含み、前記モータの軸方向に延びる迅速位置合わせ構造が前記第１及び第２のリングギア間に形成される、請求項１又は２に記載の駆動ユニット。
4. 前記遊星ギア列を前記モータに固定するための接続要素を更に備える、請求項３に記載の駆動ユニット。
5. 軸受を保持するための取付要素と、
   前記取付要素、前記第２のリングギア、前記第１のリングギア、及び前記接続要素を貫通してこれらを共に締結する複数のファスナーと、
   を更に備える、請求項４に記載の駆動ユニット。
6. 前記モータの軸方向に延びる別の迅速位置合わせ構造が前記接続要素と前記第１のリングギアとの間に形成される、請求項４又は５に記載の駆動ユニット。
7. 前記第１のリングギアが、該第１のリングギアの軸方向両端部に形成されたノッチを含み、前記接続要素及び前記第２のリングギアが前記ノッチと噛み合うボスを有する、請求項４又は５に記載の駆動ユニット。
8. 前記第１のリングギアの軸方向両端部に接続リングが形成され、該接続リングが、前記接続要素のフランジ部分及び前記第２のリングギアのフランジ部分を囲み、前記接続リング及び前記フランジ部分内に半径方向の嵌め込み孔が形成され、対応する嵌め込み孔内にファスナーがそれぞれ配置されて、前記第１のリングギアを前記接続要素及び前記第２のリングギアに締結するようにする、請求項４〜７の何れか１項に記載の駆動ユニット。
9. 前記第１のリングギアが、該第１のリングギアの一方の端部に形成された接続リングを含み、前記第２のリングギアが、前記接続リングによって囲まれるフランジを含み、前記接続リングの内面及び前記フランジ部分の一方に半径方向凸状の軸方向位置決め面が形成され、前記接続リングの内面及び前記フランジ部分の他方に半径方向凹状の軸方向位置決め面が形成されて前記凸状の軸方向位置決め面と嵌合する、請求項３〜７の何れか１項に記載の駆動ユニット。
10. 草刈り機であって、
    主本体と、
    主本体の下部に構成される車輪及びカッティング工具と、
    前記主本体に取り付けられた、請求項１〜９の何れか１項に記載の駆動ユニットと、
    を備え、前記駆動ユニットの出力部が車輪の少なくとも１つに結合されて前記草刈り機を駆動する、草刈り機。
11. 車両のリフトゲート用の電動ストラットであって、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の駆動ユニットと、
    前記駆動ユニットを収容するハウジングと、
    前記ストラットを前記車両に固定するマウントと、
    内部ネジ付き中心孔を有し、前記ハウジングに回転可能に取り付けられて前記駆動ユニットの出力によって駆動されるランナーと、
    前記ランナーの中心孔とネジ係合され且つ前記マウントの１つに固定され、前記ランナーの回転によって後退位置と延伸位置との間で前記ランナーを貫通して移動可能であるスピンドルと、
    前記延伸位置に向けて前記ストラットを付勢するバネと、
    を備える、電動ストラット。

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