JP2015519858A - 遊星歯車アセンブリの電気機械アクチュエータを制御及び／又は調整するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、遊星歯車アセンブリ（１）の電気機械アクチュエータを制御及び／又は調整するための装置に関し、電子回路基板として具現化され、前記遊星歯車アセンブリ（１）及び前記遊星歯車アセンブリを電気機械的に作動する手段とを受容するハウジング（１０）内の電気機械的な作動の電磁石ソレノイドリング（８）に直接的に配置されるコミュテーション電子アセンブリ（１４）を備える。電磁石ソレノイドリング（８）は、環状仕様にて配列され、かつコミュテーション電子アセンブリ（１４）によって電磁石ソレノイドリング（８）の周方向における回転ベースにて交互に駆動される複数の電磁石ソレノイド（７）から形成される。

Description

本発明は、遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための装置に関する。さらに、本発明は、遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための方法、並びに遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための装置を有する遊星歯車アセンブリに関する。

従来技術は、特にウォブル歯車装置（Wobble gear）、さらにカッぺルモータ（Kappel motor）として参照される遊星歯車装置のピエゾ電子作動を開示している。

遊星歯車装置の電気機械的な作動機構は円周周りに整列される複数の電磁石を有するステータリング（stator ring）を含む。従来、各電磁石を別々に制御するためには、例えば６個の電磁石がある場合、１２本の個々の供給ラインが必要である。これは、接触プロセスを困難にし、かつ供給ラインの直径を大きくし、かつ高コストにする。

独国特許出願公開第１０３ ０９ ０７６号明細書（DE 103 09 076 A1）から、複数の個々のソレノイドに同時にエネルギを供給することが周知である。

本発明の目的は、遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための従来の方法及び装置を改良する方法及び装置の提供を目的とし、さらに遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための改良された装置を有する遊星歯車アセンブリの提供を目的とする。

遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための装置についての前記目的は請求項１に開示された特徴の長所によって達成される。

遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための方法についての前記目的は請求項７に開示された特徴の長所によって達成される。

遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための装置を有する遊星歯車アセンブリについての前記目的は請求項１０に開示された特徴の長所によって達成される。

本発明に係る有利な他の発展は、従属請求項についての発明の主題である。

本発明に係る、遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループで制御するための装置は、電子回路基板として具現化され、遊星歯車アセンブリ及び前記遊星歯車アセンブリを電気機械的に作動する手段とを受容するハウジング内の電気機械的な作動の電磁石ソレノイドリングに直接的に配置されるコミュテーション電子アセンブリを備える。本発明に係る装置は、導線及び遊星歯車アセンブリ１の電気機械的な作動機構への接触端子の経費を著しく削減することができる。

さらに、別々のシート制御装置のための条件は、一体化されたコミュテーション電子アセンブリを用いるという長所によって簡素化される。

さらに、供給線の直径及び製造コストが好都合に削減される。

適切な方法にあって、電磁石ソレノイドリングは、環状仕様にて配列され、かつコミュテーション電子アセンブリによって電磁石ソレノイドリングの周方向における回転ベースにて交互に駆動される複数の電磁石ソレノイドから形成される。

電磁石ソレノイドリングの複数の電磁石ソレノイドはコミュテーション電子アセンブリの前記電子回路基板に、特別に介在する導線なしに、直接的に接触するのが特に好ましい。その結果として、電磁石ソレノイドリングにあって複数の電磁石ソレノイドと接触する処理は簡素化され、さらにコミュテーション電子アセンブリと複数の電磁石ソレノイドとの間の供給線の長さは最小化されるので、供給線は空間的に隙間のない仕様にて配置される。

コミュテーション電子アセンブリは好ましくは３本の供給線を含むバスシステムに接続されるのが好ましい。この仕様によれば、遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループ制御するための供給線の数は著しく削減される。

第１の実施形態の変形例にあって、遊星歯車アセンブリは個別のオープン遊星歯車として具現化される。

他の実施形態の変形例にあって、遊星歯車アセンブリは複数のオープン遊星歯車の組み合わせとして具現化される。その結果、低回転スピードの具体例の場合に、大きさが大きなトルクを特に発生することが可能である。複数の遊星歯車を有する遊星歯車配列によって構成される駆動ユニットは、特にコンパクトで費用対効果が高い。

遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループで制御するための方法にあって、電磁石ソレノイドリングに環状仕様にて配列される複数の電磁石ソレノイドは、バスシステムによって制御されるコミュテーション電子アセンブリによって電磁石ソレノイドリングの周方向にて回転ベースにて交互に駆動される。この仕様によれば、遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループ制御するための供給線の数は著しく削減される。

第１の実施形態の変形例にあって、電磁石ソレノイドリングの各電磁石ソレノイドはコミュテーション電子アセンブリによって別々に開ループ及び／又は閉ループ制御される。その結果、各電磁石ソレノイドは、繊細でかつ効果的な仕様にて装置を別々に開ループ及び／又は閉ループ制御するように、開ループ及び／又は閉ループ制御されることが可能とされる。

第２の実施形態の変形例にあって、電磁石ソレノイドリングの複数の電磁石ソレノイドはコミュテーション電子アセンブリによって一緒に開ループ及び／又は閉ループ制御される。その結果、遊星歯車アセンブリの電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するためのデバイスに電気的に接触するプロセスはさらに簡素化される。

本発明は添付された概略的な図面を参照することによって説明される。

電気機械的に作動される遊星歯車アセンブリの斜視外観を概略的に示す斜視図である。 保持リングを有するステータリングとして具現化される電磁石ソレノイドリングの斜視分解外観を概略的に示す図である。 コミュテーション電子アセンブリを有する電気機械的に作動する遊星歯車アセンブリの斜視分解外観を概略的に示す図である。 電子回路基板として具現化されるコミュテーション電子アセンブリの斜視図である。 コミュテーション電子アセンブリの内部構造及び内部相互接続状態を示す図である。 本発明の方法に対応する方法を実行する装置のブロック図の概略を示す図である。

全ての図面について同一部には同一の符号を付す。

図１は電気機械的に作動される遊星歯車アセンブリ１の斜視外観の概略を示す。このような遊星歯車アセンブリ１は、少なくとも一つの外歯モータシャフトホィール２と、内歯駆動リング３と、ステータパケット（stator packet）４と、モータシャフト５及びハウジング１０を備える。

遊星歯車アセンブリ１は、例えばウォブル歯車のような、好ましくは単一のオープン遊星歯車として、又は複数のオープン遊星歯車の組み合わせとして具現化される。このタイプの単一のオープン遊星歯車は、一つの中央歯車ホィールと遊星歯車ホィールの非同芯回転接続シャフトのみを有するシンプルな遊星歯車である。中央歯車ホィールは、外側から形成される一つの可能な具現化例として、内歯フィッティングであり、さらに遊星歯車ホィールは内側にて、図示されない座席調整機構の外歯フィッティングである。

モータシャフト５は、偏芯シャフトとして通常の仕様にて具現化され、さらに好ましくは一端にて駆動ピニオン６を備える。

変形例にあって、図示されないが、モータシャフト５の一端にあって、他の部品との結合の目的で、通常のフィッティングキー又は楔シャフト（wedge-shaft）アレンジメントとしての具現化も可能である。

ステータパケット４は、複数の電磁石ソレノイド７を含む。複数の電磁石ソレノイド７は、環状仕様に配列され、かつ好ましくは電気ソレノイドとして具現化され、さらに磁気金属シート９によって囲まれる。

他の変形例にあって、ステータパケット４は、電磁石ソレノイドリング８として具現化される。

図２は電磁石ソレノイドリング８の斜視分解外観を概略的に示す。

電磁石ソレノイドリング８は好ましくは複数の電磁石ソレノイド７からなる。複数の電磁石ソレノイド７は、環状に配列され、さらに相互に対して保持され、具体的には保持リング２１によって位置決めされる。電磁石ソレノイドリング８の内周１１は駆動リング３と駆動リング３の、電磁石ソレノイドリング８によって作動される動きに対応して形成される。

電磁石ソレノイドリング８が、外側に配置された、内歯駆動リング３に、作用するのであれば、電磁石ソレノイドリング８は外側にて駆動リング３を囲むか、又は取り巻くことができる。

一実施形態の変形例にあって、図示されないが、電磁石ソレノイドリング８は、マルチステップ歯車モータの駆動リング３を囲むことができる。

他の実施形態の変形例にあって、図示されないが、電磁石ソレノイドリング８が、内側に配置された、外歯モータシャフト歯車ホィール２に、作用するのであれば、電磁石ソレノイドリング８は好ましくは遊星歯車アセンブリ１の端面にある。

別の実施形態の変形例にあって、図示されないが、電磁石ソレノイドリング８は、マルチステップの電気機械的に作動される、オープン遊星歯車１の複数の外歯モータシャフト歯車ホィール２に作用することができる。

この実施形態の変形例にあって、電気機械的に作動される遊星歯車アセンブリ１の歯車ステップは、電磁石ソレノイドリング８内の図１に示されたような配列とはされず、歯車ステップは電磁石ソレノイドリング８の端面にあって各場合に応じて配列される。

内歯駆動リング３は変位可能でかつ電磁石ソレノイドリング８にあって非回転仕様にて配列される。外歯モータシャフト歯車ホィール２は、外歯モータシャフト歯車ホィール２の外歯１２が従来の仕様にあって駆動リング３の内歯１３に沿って進むように、少なくとも部分的に又はあるセクションによって配列される。同じモジュールにおける外歯１２及び内歯１３は少なくとも一つの歯分異なる数の歯を含み、内歯１３の歯数は外歯１２の歯数よりも多い。

外歯モータシャフト歯車ホィール２は、その部品がハウジング１０における回転可能な仕様にて配列されるために、モータシャフト５上に非回転仕様にて取り付けられる。

図３はコミュテーション電子アセンブリ１４を有する電気機械的に作動される遊星歯車アセンブリ１の斜視分解外観を概略的に示す。

コミュテーション電子アセンブリ１４は、通常の電子回路基板として具現化される。図４は、電子回路基板として具現化されるコミュテーション電子アセンブリ１４の概略的な斜視外観を示す。特に、電磁石ソレノイドリング８にあって、遊星歯車アセンブリ１を電気機械的に作動する手段は、コミュテーション電子アセンブリ１４によって開ループ及び／又は閉ループ制御される。

特に好ましい実施形態の変形例にあって、電磁石ソレノイドリング８の複数の電磁石ソレノイド７は、コミュテーション電子アセンブリ１４の電子回路基板に直接的に、つまり介在する導線を不要として接触する。コミュテーション電子アセンブリ１４は電磁石ソレノイドリング８上に直接的に配置される。

さらに好ましい実施形態にあって、コミュテーション電子アセンブリ１４は、ハウジング１０内に配置される。ハウジング１０は、遊星歯車アセンブリ１及び通常の電気モータの仕様にあって遊星歯車機構１を電気機械的に作動するための手段を受容する。

この方法によれば、電磁石ソレノイドリング８にあって複数の電磁石ソレノイド７と接触する処理は簡素化され、さらにコミュテーション電子アセンブリ１４と複数の電磁石ソレノイド７との間の供給線の長さは最小化されるので、供給線は空間的に隙間のない仕様にて配置される。

第１の実施形態の変形例にあって、各電磁石ソレノイド７はコミュテーション電子アセンブリ１４によって開ループ及び／又は閉ループ制御される。

代替的な変形実施例にあって、第２の例として、複数の電磁石ソレノイド７は、コミュテーション電子アセンブリ１４の電子回路基板によって開ループ及び／又は閉ループ制御される。

コミュテーション電子アセンブリ１４は、３本の供給線を好ましくは備える通常のバスシステム１７によって制御される。バスシステム１７は、好ましくはＣＡＭ（Controller Area Network）又はＬＩＮ（Local Interconnect Network）バスとして具現化される。

ハウジング１０は、好ましくは中程度に隙間のない通常の仕様にて具現化される。さらにそのようなハウジングは電気機械的に作動される遊星歯車アセンブリ１の、特に電磁石ソレノイドリング８及びコミュテーション電子アセンブリ１４のような、部品を囲む。ハウジング１０は、好ましくは歯車ハウジングセクション１５とカバー１６という二つの部品から形成される。カバー１６は、歯車ハウジングセクション上の端面に配置される。

図５はコミュテーション電子アセンブリ１４の内部構造及び内部相互接続状態の具体例を概略的に示す。

コミュテーション電子アセンブリ１４は通常の、特に統合された制御ユニットのような制御ユニットとして具現化される。制御ユニットは、遊星歯車アセンブリ１の電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループにて制御するための個別の機能がマイクロプロセッサ１８上のプログラムシーケンスとして実行される。

コミュテーション電子アセンブリ１４はバスシステム１７によって位置詳細又は移動ルート及び移動方向を示すような制御信号を受信し、そのような制御信号はコミュテーション電子アセンブリ１４によって、電磁石ソレノイドリング８の複数の電磁石ソレノイド７用の対応するコミュテーション信号に変換される。

この目的のため、本発明の方法を実行する手段がコミュテーション電子アセンブリ１４にて統合される。そのような手段は、制御プログラム及び／又は検出及び分析プログラムとして実行される、例えば開ループ制御、閉ループ制御、評価及び／又は分析モジュールである。

詳細な仕様は示されないが、例えば位置又は場所センサによるセンサ信号は、コミュテーション電子アセンブリ１４に供給され、さらに前記センサ信号は、制御信号及び／又は出力信号の目的のためのモジュールの少なくとも一つによって処理される。

位置フィードバックは複数の電磁石ソレノイド７のパルスによって好ましくは提供される。複数の電磁石ソレノイド７はコミュテーション電子アセンブリ１４によって、別々のセンサを提供する必要が無いように測定される。

複数の電磁石ソレノイド７を制御する目的のためのマイクロプロセッサ１８の出力は、電力トランジスタによって具現化される、出力半導体１９に対応して割り当てられる。出力半導体１９は、マイクロプロセッサ１８の出力信号を通常の仕様にて増幅し、さらに電気的に電磁石ソレノイド７に結合される。

図５における複数の電磁石ソレノイド７は、例示としてのみ示されており、特にその数は、１２個の電磁石ソレノイド７がコミュテーション電子アセンブリ１４によって制御されるように増加されることになる。

図６は本発明に係る方法を実行するための装置２０のブロック図を概略的に示す。

本発明に係る方法を実行すると、制御信号はバスシステム１７によってコミュテーション電子アセンブリ１４に送信される。これらの制御信号は、マイクロプロセッサ１８によって、コミュテーション電子アセンブリ１４内にて、電磁石ソレノイドリング８の複数の電磁石ソレノイド７用の対応するコミュテーション信号に変換される。コミュテーション信号は出力半導体１９によって増幅され、電磁石ソレノイド７に供給される。

これらのコミュテーション信号は、電磁石ソレノイドリング８の周方向での回転ベースにて複数の電磁石ソレノイド７を交互に起動するために用いられる。前記電磁石ソレノイド７の各磁界が内歯駆動リング３に作用し、かつ内歯駆動リング３を周運動するように動かす。

電磁石ソレノイドリング８の周方向に近接し、かつ重なっている電磁石ソレノイド７が改善されたトルク特性を作り出すように作動されるのが特に好ましい。近接する複数の電磁石ソレノイド７を効率及び／又はトルク特性のレベルに依存して同時に起動することも可能である。

駆動リング３の周運動及び駆動リング３の内歯１３は、外歯モータシャフト歯車ホィール２の外歯１２を駆動リング３の内歯１３に沿って進ませるので、その結果、外歯モータシャフト歯車ホィール２及び、外歯モータシャフト歯車ホィール２に結合されるモータシャフト５の回転動作、さらには駆動ピニオン６の回転動作を作り出す。

本発明に係る装置及び方法は、導線及び遊星歯車アセンブリ１の電気機械的な作動機構への接触端子の経費を著しく削減することができる。

１ 遊星歯車アセンブリ
２ 外歯モータシャフト歯車ホィール
３ 内歯駆動リング３
４ ステータパケット
５ モータシャフト
６ 駆動ピニオン
７ 電磁石ソレノイド
８ 電磁石ソレノイドリング
９ 磁気金属シート
１０ ハウジング
１１ 内周
１２ 外歯
１３ 内歯
１４ コミュテーション電子アセンブリ
１５ 歯車ハウジングセクション
１６ カバー
１７ バスシステム
１８ マイクロプロセッサ
１９ 出力半導体
２０ 装置
２１ 保持リング

Claims (10)

1. 遊星歯車アセンブリ（１）の電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループで制御するための装置であって、
   電子回路基板として具現化され、遊星歯車アセンブリ（１）及び前記遊星歯車アセンブリを電気機械的に作動する手段とを受容するハウジング（１０）内で電気機械的に作動する電磁石ソレノイドリング（８）に直接的に配置されるコミュテーション電子アセンブリ（１４）を備え、
   電磁石ソレノイドリング（８）は、環状仕様にて配列され、かつコミュテーション電子アセンブリ（１４）によって電磁石ソレノイドリング（８）の周方向における回転に基づいて交互に駆動される複数の電磁石ソレノイド（７）から形成されることを特徴とする装置。
2. 電磁石ソレノイドリング（８）の複数の電磁石ソレノイド（７）はコミュテーション電子アセンブリ（１４）の前記電子回路基板に、特別に介在する導線なしに、直接的に接触することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. コミュテーション電子アセンブリ（１４）はバスシステム（１７）に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. バスシステム（１７）は３本の供給線を含むことを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 前記遊星歯車アセンブリ（１）は個別のオープン遊星歯車として具現化されることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項記載の装置。
6. 前記遊星歯車アセンブリ（１）は複数のオープン遊星歯車の組み合わせとして具現化されることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項記載の装置。
7. 遊星歯車アセンブリ（１）の電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループで制御するための方法であって、
   電磁石ソレノイドリング（８）に環状仕様にて配列される複数の電磁石ソレノイド（７）は、バスシステム（１７）によって制御されるコミュテーション電子アセンブリ（１４）によって電磁石ソレノイドリング（８）の周方向で回転ベースにて交互に駆動されることを特徴とする方法。
8. 電磁石ソレノイドリング（８）の複数の電磁石ソレノイド（７）はコミュテーション電子アセンブリ（１４）によって別々に開ループ及び／又は閉ループ制御されることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 電磁石ソレノイドリング（８）の複数の電磁石ソレノイド（７）はコミュテーション電子アセンブリ（１４）によって一緒に開ループ及び／又は閉ループ制御されることを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 請求項１〜６のうちのいずれか一項記載の遊星歯車アセンブリ（１）の電気機械的な作動を開ループ及び／又は閉ループ制御するための装置を有する遊星歯車アセンブリ（１）。

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