JP2017203546A

JP2017203546A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2017203546A
Application number: JP2017041369A
Authority: JP
Inventors: チンシクラウジェームズ; James Ching Sik Lau; ニンタジン; Jing Ning Ta; メイリチウ; Qiu Mei Li; ユウビン; Bin Yu
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric SA
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2017-11-16
Also published as: DE102017103548A1; US10443688B2; US20170254389A1; CN107152499A

Abstract

【課題】構造がより小型で及び／又は重量がより軽い駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、モータ及びギアボックスを含む。ギアボックスは、第１の太陽歯車と、第１の太陽歯車を取り囲みかつこれに係合する第１の遊星歯車と、第１の遊星歯車取り囲みかつこれに係合する第１の内歯車リングとを含む。第１の太陽歯車は、モータの回転軸に同軸的に固定される。第１の太陽歯車と第１の遊星歯車との噛合平面は、回転軸に対して傾斜している。各々の第１の遊星歯車は、外部から加わる第１の力を受け、回転軸に向かう横断分力を第１の太陽歯車に加える。駆動装置のモータ構造が簡単になり、それにより駆動装置の構造がより小型に、重量がより軽く、しかも費用がより安価になる。【選択図】図１

Description

[0001] 本発明は、駆動装置に、特にモータ及びギアボックスを含む駆動装置に関する。

[0002] ギアボックス、一般に、モータ出力を外部へ出力する前に速度を落とすために使用される。ギアボックス及びモータは、通常、駆動装置として一緒に取り付ける。構造がより小型で及び／又は重量がより軽い駆動装置に対する要望がある。

[0003] 従って、構造がより小型で及び／又は重量がより軽い駆動装置に対する要望がある。

[0004] モータ及びギアボックスを含む駆動装置が提供される。ギアボックスは、第１の太陽歯車と、第１の太陽歯車を取り囲みかつこれに係合する複数の第１の遊星歯車と、複数の第１の遊星歯車を取り囲みかつこれらに係合する第１の内歯車リングとを含む。第１の太陽歯車は、モータの回転軸に同軸的に固定されてこれと一緒に回転する。第１の太陽歯車と第１の遊星歯車との噛合平面は、回転軸に対して傾斜している。各々の第１の遊星歯車は、外部から加わる第１の力を受けて、回転軸に向かう横断分力を第１の太陽歯車に加える。

[0005] 第１の遊星歯車は、第１の太陽歯車の円周方向に等距離で離間し、第１の遊星歯車が回転軸に向かって第１の太陽歯車にそれぞれ加える横断分力は、大きさが等しいことが好ましい。

[0006] 各々の第１の遊星歯車が第１の太陽歯車に加える横断分力は、回転軸の軸線に向いていることが好ましい。

[0007] 第１の遊星歯車の数は３であることが好ましい。

第１の遊星歯車は、第１の遊星キャリアに回転可能に取り付け、第１の遊星キャリアは、第１の弾性部材がモータに向かって加える第２の力を受け、第１の遊星キャリアは、第１の力を第１の遊星歯車に加えることが好ましい。

[0009] 第１の弾性部材は圧縮ばねであり、圧縮ばねの少なくとも一端は転動ボールを用いて取り付けることが好ましい。

[0010] 各々の第１の遊星歯車と第１の遊星キャリアとの間に、第２の弾性部材が取り付けられ、第１の遊星歯車に作用する力を発生するように構成することが好ましい。

[0011] 第１の遊星歯車は、第１の遊星キャリアに回転可能に取り付けられ、各第１の遊星歯車と第１の遊星キャリアとの間に第２の弾性部材がさらに取り付けられ、第１の遊星歯車に作用する力を発生するように構成することが好ましい。

[0012] 回転軸は、軸受及び第１の太陽歯車のみによって支持され、軸受は、モータのうちギアボックスから遠い一端に取り付けることが好ましい。

[0013] 第１の太陽歯車の歯の厚さは、モータに近付く方向で次第に増加して、第１の太陽歯車の噛合平面は回転軸に対して傾斜していることが好ましい。第１の遊星歯車の歯の厚さは、モータに近付く方向で次第に減少する。内歯車リングの歯の厚さは、モータに近付く方向で次第に増加する。

[0014] ギアボックスは、第２の太陽歯車と、第２の太陽歯車を取り囲みかつこれに係合する複数の第２の遊星歯車と、第２の遊星歯車を取り囲みかつこれらに係合する第２の内歯車リングとを含み、第２の太陽歯車は、第１の遊星キャリアに回転可能に取り付け、第２の遊星歯車は、第２の遊星キャリアに回転可能に取り付け、ギアボックスの出力軸は、第２の遊星キャリアに同軸的に固定されることが好ましい。

[0015] 第１の弾性部材は圧縮ばねであり、第２の太陽歯車と出力軸及び第２の遊星キャリアの一方との間に取り付けることが好ましい。

[0016] 駆動装置は、回転軸の周りに固定して取り付けられてモータとギアボックスとの間に位置するファンをさらに備えることが好ましい。

[0017] ファンは、回転軸の周りに取り付けたハブと、ハブに連結された複数の羽根と、羽根に連結された壁板とを備えることが好ましい。壁板は、回転軸と実質的に垂直で、羽根とギアボックスとの間に位置することが好ましい。

[0018] ファンは、回転軸の周りに取り付けたハブと、ハブに連結された複数の羽根とを備えることが好ましい。回転軸はロータコアに取り付け、ロータコアとハブとは、突起−溝係合構造によって一緒に連結される。

[0019] 突起−溝係合構造は、ハブに形成された複数の突起と、ロータコアに定まる複数の溝部とによって形成されることが好ましい。

[0020] 駆動装置は、換気ハウジングをさらに備えることが好ましい。換気ハウジングは、ファンの外側を取り囲みかつギアボックスの外側ハウジングに固定され、換気ハウジングは換気開口部を定める。

[0021] ギアボックスの換気ハウジングと外側ハウジングとは、軸方向ピン又はねじによって一緒に固定することが好ましい。

[0022] ギアボックスの換気ハウジング及び外側ハウジングは、軸方向ピンによってモータに固定することが好ましい。

[0023] 換気ハウジングはその外周に形成されたリブを含み、ギアボックスの外側ハウジングもその外周に形成されたリブを含み、換気ハウジングのリブと外側ハウジングのリブとは互いに整列し、換気ハウジングのリブと外側ハウジングのリブとは、各々ピン又はねじが通って挿入される貫通穴を形成することが好ましい。

[0024] 第１の弾性部材によって加わる第２の力は、７．５Ｎから１８Ｎからの範囲にあることが好ましい。

[0025] 第１の太陽歯車の歯厚は３ｍｍから５ｍｍであり、噛合平面は、回転軸に対して３度から８度だけ傾斜していることが好ましい。

[0026] 本発明の好ましい実施形態は、先行技術と比較して次の長所を有し、すなわち第１の太陽歯車、第１の遊星歯車及び第１の内歯車リングの歯の構造を設計することによって、第１の太陽歯車と第１の遊星歯車との噛合平面が回転軸に対して傾斜して、第１の遊星歯車は、モータに向かう第１の力を受ける。従って、第１の遊星歯車は、それぞれ、回転軸に向かう横断分力を第１の太陽歯車に加え、それにより第１の遊星歯車と第１の太陽歯車との間の半径方向隙間を縮めて、太陽歯車及び回転軸を軸受のように支持する。そのため、回転軸の２つの端部は、第１の太陽歯車及び軸受によってそれぞれ支持することができる。この本発明のモータは、回転軸を支持するために２つの軸受が必要な従来のモータと比べて、モータ構造を簡単にすることができ、軸方向の大きさを縮めることができ、それにより駆動装置は、構造がより簡単に、重量がより軽く、そして費用がより安価になる。

[0027] 本発明の利点及び特徴は、本発明の実施形態の以下の説明を、添付図面を参照して検討することによって明らかになる。図面は、説明を目的とするのみであり、限定とみなすべきでないことに注意されたい。

本発明の１つの実施形態による駆動装置を示す図である。図１の駆動装置で使用されるモータ組立品を示す図である。図２のモータ組立品の、ある角度から見た分解組立図である。図２のモータ組立品の、異なる角度から見た分解組立図である。図１の駆動装置で使用されるギアボックスを示す図である。図５のギアボックスの分解組立図である。図５のギアボックスの第１段の減速組立品を示す図である。遊星歯車列によって第１段の減速組立品の太陽歯車に加わる力を示す図である。図１の駆動装置の断面図である。本発明の別の実施形態による駆動装置の構造の一部を示す図である。

[0037] 図１を参照して、本発明の駆動装置２００は、モータ３０及びギアボックス９０を含む。ギアボックス９０は、モータ３０の出力端に取り付けてモータ３０の出力速度を落とし、次いで、出力軸１１６のようなギアボックスの出力端を通じて外部へ出力する。

[0038] 図１から図４を参照して、モータ３０はステータ及びロータを含む。ステータは、ステータコア３２と、ステータコア３２の一端に取り付けたエンドキャップ３８と、エンドキャップ３８の外部に取り付けた回路基板４１と、エンドキャップ３８に取り付けた端子４２とを含む。ステータコア３２は、環状のヨークと、ヨークから内方に延びる複数の歯とを含む。隣接する歯間に巻線スロットが形成される。ロータは、回転軸５１に固定されたロータコア５３と、ロータコア５３に取り付けた永久磁石５７とを含む。ロータコア５３及びステータコア３２は、それらの間に、ステータに対してロータが回転することを可能にする隙間を定める。

[0039] この実施形態では、回転軸５１にファン７５がさらに固定して取り付けられる。ファン７５は、モータ３０とギアボックス９０との間に位置する。ファン７５は、回転軸５１の周りに取り付けたハブ７６と、ハブ７６に連結された複数の羽根７８と、羽根７８に連結された壁板７７とを含む。壁板７７は、回転軸５１と実質的に垂直であり、羽根７８とギアボックス９０との間に位置する。ハブ７６とロータコア５３とは、突起−溝係合構造によって一緒に連結される。突起−溝係合構造は、ハブ７６上に形成された複数の突起７９と、ロータコア５３内に定めた複数の溝部５５とによって形成される。

[0040] 図５及び図６を参照して、ギアボックス９０は二段式遊星歯車列を含む。二段式遊星歯車列は、第１段の遊星歯車列及び第２段の遊星歯車列を含む。第１段の遊星歯車列は、第１の太陽歯車９６と、第１の太陽歯車９６を取り囲みかつこれに係合する複数の第１の遊星歯車９８と、複数の第１の遊星歯車９８を取り囲む第１の内歯車リング１０１とを含む。第１の太陽歯車９６は、モータ３０の回転軸５１に固定されてこれと一緒に同軸的に回転する。複数の第１の遊星歯車９８の各々は、第１の太陽歯車９６及び第１の内歯車リング１０１の両方と係合しているので、回転軸５１が回転するとき、第１の太陽歯車９６の周りに回ることができる。各第１の遊星歯車９８は、第１の遊星キャリア１０５に回転可能に取り付ける。従って、第１の遊星歯車９８は、第１の太陽歯車９６の周りに回るとき、第１の遊星キャリア１０５を回転させる。

[0041] 第２段の遊星歯車列は、第２の太陽歯車１０８と、第２の太陽歯車１０８を取り囲みかつこれに係合する複数の第２の遊星歯車１１０と、複数の第２の遊星歯車１１０を取り囲む第２の内歯車リング１１２とを含む。第２の太陽歯車１０８は、第１の遊星キャリア１０５に固定されてこれと一緒に同軸的に回転する。複数の第２の遊星歯車１１０の各々は、第２の太陽歯車１０８及び第２の内歯車リング１１２の両方と係合しているので、第１の遊星キャリア１０５が回転するとき、第２の太陽歯車１０８の周りに回ることができる。各第２の遊星歯車１１０は、第２の遊星キャリア１１４に回転可能に取り付ける。従って、第２の遊星歯車１１０は、第２の太陽歯車１０８の周りに回るとき、第２の遊星キャリア１１４を回転させる。ギアボックス９０の出力軸１１６は、第２の遊星キャリア１１４に固定されてこれと一緒に同軸的に回転する。

[0042] 二段式遊星歯車列は、ギアボックス９０の外側ハウジング９２内に収容される。外側ハウジング９２は、底部分（図９参照）を備えたほぼ中空筒状体である。ギアボックス９０の出力軸１１６は、外側ハウジング９２の底部分を通って外側ハウジング９２の外側まで延びている。外側ハウジング９２の内側面に、２つの軸方向位置決め溝９４が定まる。第２の内歯車リング１１２の外周面に、２つの軸方向の位置決め突起１１３が形成される。位置決め突起１１３は位置決め溝９４に係合することができ、その結果第２の内歯車リング１１２は、外側ハウジング９２に都合良く取り付けて、第２の内歯車リング１１２の回転を防ぐことができる。第１の内歯車リング１０１の外周に、２つの軸方向の位置決め突起１０２が形成される。位置決め突起１０２は、位置決め溝９４に係合することができ、その結果第１の内歯車リング１０１は、外側ハウジング９２に都合良く取り付けて、第１の内歯車リング１０１の回転を防ぐことができる。

[0043] 図７及び図８を参照して、第１の太陽歯車９６の歯９７の厚さは、各々モータ３０に近付く方向で次第に増加し、その結果第１の太陽歯車９６の噛合平面が回転軸５１に対して傾斜している。第１の遊星歯車９８の歯９９の厚さは、各々モータ３０に近付く方向で次第に減少する。内歯車リング１０１の歯１０３の厚さは、各々モータ３０に近付く方向で次第に増加する。この構造では、第１の太陽歯車９６と第１の遊星歯車９８との噛合途中で、第１の遊星歯車９８が第１の太陽歯車９６に加える力は、各々、回転軸５１に向かう横断分力（横断分力は回転軸の軸方向と垂直である）と、モータに向かう軸方向分力とに分けられる。横断分力により、第１の太陽歯車９６が半径方向に支持され、軸方向分力により、第１の太陽歯車９６と遊星歯車９８との間の安定した噛合が確実になる。従って、この実施形態では、回転軸５１は第１の太陽歯車９６によって支持できるので、従来の軸受は不要である。第１の太陽歯車９６の歯厚は、３ｍｍから５ｍｍの範囲にあり、第１の太陽歯車９６の噛合平面は、回転軸５１に対して３度から８度だけ傾斜することが好ましい。第１の太陽歯車９６、第１の遊星歯車９８及び第１の内歯車リング１０１は、順次噛み合うので、それらの歯厚及び噛合平面の傾斜角度は同じである。

[0044] 第１の遊星歯車列の数は３であることが好ましい。複数の第１の遊星歯車９８は、第１の太陽歯車９６の円周方向に沿って等距離で配置される。複数の第１の遊星歯車９８が第１の太陽歯車９６にそれぞれ加える横断分力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３（図８に示す）は、大きさが等しく、各横断分力は回転軸の軸線に向いている。

[0045] 図９を参照して、この実施形態では、第２の太陽歯車１０８は、第１の弾性部材１２１がモータ３０へ向かって加える力を受ける。第２の太陽歯車１０８を第１の遊星キャリア１０５に固定して取り付けるので、第１の遊星キャリア１０５は、力を間接的に受けて、モータ３０へ向かう力を第１の遊星歯車９８に加える。噛合途中で、第１の遊星キャリア１０５が加える力により、回転軸５１へ向かう上記横断分力が第１の遊星歯車９８に加わり、モータへ向かう上記軸方向分力が第１の太陽歯車９６に加わる。第１の弾性部材１２１は、第２の太陽歯車１０８と出力軸１１６との間に取り付けた圧縮ばねである。
出力軸１１６及び第２の遊星キャリア１１４が固定されて一体の本体を形成するので、第１の弾性部材１２１は、第２の太陽歯車１０８と第２の遊星キャリア１１４との間に取り付けたと考えることができる。第１の弾性部材１２１によって加わる弾力は、７．５Ｎから１８Ｎの範囲にあることが好ましい。

[0046] 図７を参照して、各第１の遊星歯車９８と第１の遊星キャリア１０５との間に、第２の弾性部材１２３をさらに取り付けることができる。第２の弾性部材１２３は、モータ３０へ向かう力を第１の遊星歯車９８に加える圧縮ばね１２３であり、それによって第１の遊星歯車９８と第１の太陽歯車９６との間の噛合途中に、確実に、モータ３０へ向かう軸方向分力が各第１の遊星歯車９８に加わり、回転軸５１へ向かう横断分力が第１の太陽歯車９６に加わる。この実施形態では、回転軸５１は、軸受４０（図９に示す）及び第１の太陽歯車９６のみによって支持され、軸受４０は、モータ３０のうちギアボックス９０から遠い一端に取り付ける。従って、１つの、従来のデザインよりも少ない軸受が使用される。これにより、１つの、従来のデザインよりも少ないエンドキャップ（それは、モータ３０のうちギアボックス５０に対向する一端に取り付ける）が使用されることにもなる。１つのより少ない軸受及び１つのより少ないエンドキャップを使用するので、駆動装置の軸方向の大きさが効果的に縮まり、駆動装置がより小型になる。

[0047] 図１及び図９を参照して、駆動装置に追加ファン７５を取り付けるので、それに応じて換気ハウジング７２が形成でき又は追加できる。換気ハウジング７２は、ファン７５の外側を取り囲み、ギアボックス９０の外側ハウジング９２に固定される。換気ハウジング７２は換気開口部７４を含む。換気ハウジング７２とギアボックス９０の外側ハウジング９２とは、軸方向ピンを用いて一緒に固定される。例えば、換気ハウジング７２とギアボックス９０の外側ハウジング９２とは、軸方向ピンを用いてモータ３０に固定される。具体的には、モータ３０のステータコア３２は、内部に貫通穴が定まる２つのリブ３３を含む。換気ハウジング７２も、内部に貫通穴が定まる２つのリブ７３を含む。ギアボックス９０の外側ハウジング９２も、内部に貫通穴が定まる２つのリブ９３を含む。リブ３３、７３、９３が軸方向に整列し、換気ハウジング７２、外側ハウジング９２及びステータコア３２は、軸方向ピン又は他の連結部材を用いて一緒に固定できるようになっている。

[0048] 代わりに、ファン７５及び換気ハウジング７２は、駆動装置の構造をより小型にするために省略することができる。

[0049] 図９を参照して、第１の弾性部材１２１の２つの端部に当接する部分間には回転速度差があることを理解されたい。従って、第１の弾性部材１２１の端部分は、滑り摩擦によって摩耗することがある。図１０を参照して、別の実施形態では、第１の弾性部材１２１は圧縮ばねであり、圧縮ばねの一端は、第１のばね部材１２１の端部分上の摩耗を減らすために、転動ボール１２５を用いて取り付けることができる。

[0050] １つの実施形態では、第１の弾性部材１２１及び第２の弾性部材１２３は、両方とも設けることができる。他の実施形態では、第１の弾性部材１２１又は第２の弾性部材１２３の何れかを設けることができる。

本発明が１つ又はそれよりも多い実施形態を参照して説明されるが、実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実行又は使用可能とするためだけに用いる。当業者であれば、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であることを理解されたい。本明細書に例示された実施形態は、本発明の限定として解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することによって決まる。

３０モータ
３２ステータコア
３３リブ
３８エンドキャップ
４１回路基板
４２端子
５１回転軸
７２換気ハウジング
７３リブ
７４換気開口部
７５ファン
９０ギアボックス
９２外側ハウジング
９３リブ
９６第１の太陽歯車
９８第１の遊星歯車
１０１第１の内歯車リング
１０５第１の遊星キャリア
１１６出力軸
２００駆動装置

Claims

駆動装置であって、
回転軸を備えるモータと、
ギアボックスとを備え、前記ギアボックスは、
前記回転軸に同軸的に固定された第１の太陽歯車と、
前記第１の太陽歯車を取り囲みかつこれに係合する複数の第１の遊星歯車であって、第１の遊星キャリアに回転可能に取り付けられ、前記第１の太陽歯車と前記第１の遊星歯車との噛合平面が前記回転軸に対して傾斜し、各々の前記第１の遊星歯車は外部から加わる第１の力を受けて、前記回転軸に向かう横断分力を前記第１の太陽歯車に加える第１の遊星歯車と、
前記複数の第１の遊星歯車を取り囲みかつこれらに係合する第１の内歯車リングとを含むこと、を特徴とする駆動装置。
前記第１の遊星キャリアは、第１の弾性部材が前記モータに向かって加える第２の力を受け、前記第１の遊星キャリアは、前記第１の遊星歯車に前記第１の力を加える、請求項１に記載の駆動装置。
前記ギアボックスは、第２の太陽歯車と、前記第２の太陽歯車を取り囲みかつこれに係合する複数の第２の遊星歯車と、前記第２の遊星歯車を取り囲みかつこれらに係合する第２の内歯車リングとを備え、前記第２の太陽歯車は、前記第１の遊星キャリアに同軸的に固定され、前記第２の遊星歯車は、第２の遊星キャリアに回転可能に取り付けられ、前記ギアボックスの出力軸は、前記第２の遊星キャリアに同軸的に固定される、請求項２に記載の駆動装置。
前記第１の弾性部材は、圧縮ばねであり、前記第２の太陽歯車と前記出力軸及び前記第２の遊星キャリアの一方との間に取り付ける、請求項３に記載の駆動装置。
各々の前記第１の遊星歯車と前記第１の遊星キャリアとの間に、第２の弾性部材が取り付けられ、前記第１の遊星歯車に作用する力を発生するように構成される、請求項１から４の何れか１つに記載の駆動装置。
前記回転軸は、軸受及び前記第１の太陽歯車によってのみ支持され、前記軸受は、前記モータのうち前記ギアボックスから遠い端部に取り付ける、請求項１から５の何れか１つに記載の駆動装置。
前記第１の太陽歯車の歯の厚さは、前記モータに近付く方向で次第に増加して、前記第１の太陽歯車の前記噛合平面を前記回転軸に対して傾斜させ、前記第１の遊星歯車の歯の厚さは、前記モータに近付く方向で次第に減少し、前記内歯車リングの歯の厚さは、前記モータに近付く方向で次第に増加する、請求項１から６の何れか１つに記載の駆動装置。
前記第１の太陽歯車の歯厚は、３ｍｍから５ｍｍであり、前記第１の太陽歯車の前記噛合平面は、前記回転軸に対して３度から８度だけ傾斜している、請求項１から７の何れか１つに記載の駆動装置。
前記回転軸の周りにファンがさらに固定して取り付けられ、前記モータと前記ギアボックスとの間に位置する、請求項１から８の何れか１つに記載の駆動装置。
前記第１の遊星歯車は、前記第１の太陽歯車の円周方向に沿って等距離で配置され、前記第１の遊星歯車が前記第１の太陽歯車に前記回転軸に向かってそれぞれ加える横断分力は、大きさが等しく、各々の前記第１の遊星歯車が前記第１の太陽歯車に加える横断分力は、前記回転軸の軸線に向いている、請求項１から９の何れか１つに記載の駆動装置。