JP2019113179A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気モータ、複数のギヤ段を備えるギヤ機構、出力軸、および少なくとも２つのハウジング半体を備える、ビークル上の空力フラップを調整するための駆動装置を提供する。【解決手段】ギヤ機構が複数の平歯車（７，１１，１４，１５）と少なくとも１つのセルフロッキングギヤ段（Ｓ）を備え、セルフロッキングギヤ段（Ｓ）がギヤ機構の最初のギヤ段も最後のギヤ段も形成しない、駆動装置。【選択図】図１

Description

本発明は、ビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ）上の空力フラップ（ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｆｌａｐ）を調整するための駆動装置（ｄｒｉｖｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）に関する。

モータビークルの効率を向上させる目的で、ビークルの空気力学を能動的に変えるためにますます努力がなされている。この目的のために、ビークル外表面の各部分（フラップ、スポイラ、ディフューザなど）は、ビークルの周囲の空気流に有利に影響を与えるために、移動速度に応じて電気的に調整される。

この調整に必要な駆動部の露出位置には水密ハウジングを必要とする。したがって、溶接して閉鎖されるハウジングが頻繁に使用される。

調整済みフラップを走行風に対してできるだけ効率的に保持できるようにするために、セルフロッキングギヤ機構（ｓｅｌｆ−ｌｏｃｋｉｎｇ ｇｅａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ）が使用されることが好ましい。この場合、駆動部は安全カップリング（ｓａｆｅｔｙ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を有することができ、安全カップリングは、出力駆動部に装着されたフラップを損傷から保護するために過荷重がかかると出力駆動部を切り離す。

この種の駆動部は、国際公開第２０１４２０５２１７号公報に記述されている。

この種の駆動装置における必要な高出力モーメントを達成するために、通常、多段ギヤ機構が少なくとも１つのセルフロッキング段（ｓｅｌｆ−ｌｏｃｋｉｎｇ ｓｔａｇｅ）と共に使用される。通常の設計は２段ウォームギヤ機構である。この設計の利点は構成要素の数が少ないことであるが、大きな欠点はギヤ効率が悪く、それに対応して電気モータが大型になることである。

出力軸は、好ましくは残りのギヤ機構から安全カップリングによって分離可能であることが既に知られている。しかしながら、この既知の装置の欠点は、カップリングには、大きな解放モーメントが要求される場合にかなりの設置スペースを必要とすることである。

本発明の目的は、上記の欠点を回避する、特に設置スペースをあまり必要としなのに効率が高い、モータビークル上の空力フラップを調整するための駆動装置を明細に述べることである。

この目的は、電気モータ、多段ギヤ機構、出力軸、および少なくとも２つのハウジング半体を備える、ビークル上の空力フラップを調整するための駆動装置であって、ギヤ機構が平歯車および少なくとも１つのセルフロッキングギヤ段を備え、セルフロッキングギヤ段がギヤ機構の最初のギヤ段も最後のギヤ段も形成しない、駆動装置によって達成される。

本発明によれば、モータビークル上の空力フラップを調整するための駆動部が設けられ、駆動部は、多段ギヤ機構、特に平歯車機構を有する電気モータを備え、したがって多段ギヤ機構は複数のギヤ段およびセルフロッキング段を形成する。この設計は効率を最大にすることができる。セルフロッキングギヤ段は、ギヤ機構の最初のギヤ段も最後のギヤ段も形成しない。ギヤ機構の複数の段にセルフロッキングギヤ段を取り付けることにより、必要なカップリングサイズとカップリングモーメント変動との間の最適比を達成することができる。

このようにして、安全カップリングがセルフロッキング段と多段ギヤ機構の最終段との間に収容され得る。この装置では、伝達されるべきカップリングモーメントは最後の歯数比分の１に低減される。したがって、カップリングは設置スペースをあまり必要とせず、出力ホイールおよび出力軸を容易にする。原則として、安全カップリングには、特にセルフロッキングギヤ段が駆動装置の最初のギヤ段であれば、モータにさらに近い歯車位置に配置することができ、これにより、カップリングのサイズをさらに縮小することができるが、その場合、カップリングモーメントの変動は、すべての下流側変換比で増幅されることになり、したがって出力駆動部でのカップリングモーメントは不正確になる。したがって本発明によれば、セルフロッキングギヤ段は、平歯車機構の最初の段も最後の段も形成しない。

本発明の改良点は、従属請求項、本明細書および添付図面に与えられる。

好ましくは、セルフロッキングギヤ段は最後から２番目のギヤ段を形成し、特に好ましくは、やはり平歯車で構成される。

安全カップリングが好ましくはセルフロッキングギヤ段と出力軸との間に配置され、特にセルフロッキングギヤ段と出力軸に回転可能に固定される出力ホイールとの間に配置される。この種の安全カップリングは、出力駆動部に装着されたフラップを損傷から保護するために過荷重がかかると出力駆動部を切り離すことができる。

好ましくは、少なくとも１つのギヤ段が安全カップリングと出力軸との間に設けられ、特に安全カップリングと出力ホイールとの間に設けられる。

駆動装置は好ましくは二段歯車を備え、二段歯車は大歯車と大歯車に同軸の小歯車とを備え、安全カップリングは大歯車と小歯車との間に作用する。

特に、安全カップリングは２つの歯車からなることができ、２つの歯車は、ロッキング輪郭部を介して相互に連結され、スリーブ上に位置し、圧縮ばねによって互いに押し付けられる。スリーブは固定軸上で自由に回転することができる。

好ましくは、出力軸に回転可能に固定される出力ホイールがばね荷重式プレテンションホイールを備え、ばね荷重式プレテンションホイールは、最後のギヤ段の歯面を変動荷重に対する強い衝撃から保護する。

出力駆動部、特に出力軸または出力軸に回転可能に固定される出力ホイールの回転角は測定によって検出され得る。

特に好ましくは、出力軸の支持点は、ハウジング部品のうちの少なくとも１つのみによって完全に取り囲まれる。類似の駆動装置の問題は、ギヤ力（この場合、安全カップリングを切り離すときに生じるすべて強い力）が一体に溶接されるハウジング部品に導入され、力の流れが溶接シームを経由して走ることである。したがって、シームを破裂させ駆動部のシールを喪失する危険性がある、あるいは最悪の場合は駆動部が破損する危険性もある。したがって、出力軸は、ギヤ力がハウジング部品の接合ゾーンに吸収される必要のないようにハウジング部品のうちの１つによって完全に取り囲まれることが好ましい。

好ましくは、ギヤ段の少なくとも１つのギヤ軸が１つのハウジング半体内に押し込まれ、少なくとも軸に作用するすべての半径方向力がこのハウジング部品だけによって支持される。

ギヤ軸が押し込まれるハウジング半体は、出力軸を支持するものと同じであることが好ましい。

本発明は、図面を参照して例として以下に説明される。

本発明による駆動装置のギヤ機構の３次元の図である。 本発明による駆動装置の安全カップリングの、図２ｂによるセクションＡ−Ａを示す断面図である。 安全カップリングにおける図２ａのセクション平面Ａ−Ａの位置を示す図である。 図２ａおよび図２ｂによる安全カップリングの３次元分解図である。 本発明による駆動装置用の下部ハウジングを３次元的に示す図である。 図３による下部ハウジング内の本発明による駆動装置の各部品の取付けを３次元的に示す図である。 各部品および中間ハウジングが取り付けられた図３による下部ハウジングを３次元的に示す図である。 本発明による駆動装置における図６ｂのセクション平面Ｂ−Ｂの位置を示す図である。 本発明による駆動装置の、図６ａによるセクションＢ−Ｂを示す断面図である。

図１は本発明による駆動装置のギヤ機構を示す。

駆動モータ１の回転子は固定軸上で回転する。第１の歯部が回転子のハブ上に形成され、第１の歯車１４の歯部に連結される。第１の歯車１４は二段歯車であり、二段歯車は二段歯車の大平歯車において駆動され、二段歯車の同軸小平歯車を介してウォームギヤの平歯車１５を駆動するものであり、平歯車１５はウォームねじ１６上に取り付けられる。

ウォームねじ１６およびウォームねじ１６に係合するウォームギヤ、すなわち大歯車６は、セルフロッキングギヤ段Ｓを形成する。ウォームギヤ段の代わりに、別のセルフロッキング段、例えば偏心ギヤ機構または類似のものが使用されてもよい。

大歯車６および小歯車７は、図２ａ、図２ｂおよび図２ｃに詳細に示されている安全カップリングＫを介して互いに連結される。小歯車７は出力ホイール１１とかみ合う。出力ホイール１１において一定のモーメントを超えると、安全カップリングＫは分離し、出力ホイール１１および小歯車７は自由に回転することができる。

輪郭付き金属板（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ ｍｅｔａｌ ｐｌａｔｅ）１７が出力ホイール１１の表面上に押圧される。出力ホイール１１の回転運動で、この板１７は、回路板内に取り付けられたコイルの上を移動し、それによってコイルのインダクタンスを変化させる。このインダクタンス変化は、出力ホイール１１の回転角を決定するために使用することができる。

さらに、ばね荷重式プレテンションホイール１２が出力ホイール１１上に配置される。この種のプレテンションホイールの使用は、それ自体が騒音低減や振動低減などの目的で知られている。この場合のプレテンションホイール１２の目的は、最終段の歯面のノッキングを低減することである。過度の歯遊びおよび大きく変動する荷重は歯面の強い衝撃を引き起こす。最悪の場合、歯面の塑性変形が起こり、歯遊びがさらに増大し得る。自己増幅機構が動き出し、このことは迅速にギヤの破壊を引き起こし得る。

図２は、大歯車６と小歯車７との間の安全カップリングＫを図２ｃに３次元的に示し、図２ａに示されているように図２ｂに断面Ａ−Ａとして示す。

２つの歯車６および７は互いにかみ合うロッキング輪郭部８を有し、圧縮ばね１０によって互いに対して押し付けられる。カップリングの生産時、ばね１０は所望の寸法に圧縮され、スリーブ９は小歯車７の側面上に取り付けられる（リベット留めされる）。通常動作では、トルクは２つの歯車６および７の間でロック８を介して伝達することができ、カップリングＫは、ハウジング内に固定されたピン、すなわちカップリング軸２２（図４）上でスリーブ９と共に回転する。

過度のモーメントが出力駆動部に加えられると、大歯車６はウォームねじ１６によって回転を妨げられる。ロック８はこのとき、ロッキング輪郭部８がもはや互いにかみ合わなくなるまで大歯車６をばね１０に対して軸線方向に押しやる。小歯車７およびスリーブ９はこのとき自由に回転することができるが、大歯車６はカップリングＫが再係合するまで静止している。この設計の利点は、カップリング機構Ｋがさらなる歯遊びを作らないことである。類似のカップリング機構はキー溝付き軸上の一方のカップリング側を支持することが多く、この連結には、可動性を保証するために対応する遊びを与えられなければならない。

図３は下部ハウジング３の斜視図を示す。リブ１９、２０は、カップリングＫおよび出力ホイール１１が後で取り付けるために下部ハウジング３内に置かれ事前に配置され得るように、下部ハウジング３内に配置される。

図４は、下部ハウジング３および取付け中のギヤ部品を示す。駆動部のギヤ機構は、互いにボルト締めされる２つのハウジング部品、すなわち下部ハウジング３と中間ハウジング４との間にある。駆動部を密閉するためにカバー５が下部ハウジング３上に溶接される。図５および図６ｂも参照されたい。

ギヤ部品からカップリングＫの軸および出力軸２を除いたものが、下部ハウジング３内にリブ１９、２０によって事前に大まかに配置される。カップリング軸２２は外部から下部ハウジング３内に押し込まれる。出力軸２は、外部から下部ハウジング３内にかつ出力ホイール１１を通って押し込まれ、中間ハウジング４（図５）によって軸線方向に保持される。この設計では、例えば切り離すときに生じる高支持力が、ボルトまたは溶接シームに荷重をかけることなく下部ハウジング３のみによって支持される。

トルクは、出力ホイール１１から出力軸２の外周縁上の六角形輪郭部を介して出力軸２に伝達される。最高荷重を有する支持点１３はこのとき、精度および強度に関する対応する利点を伴って、下部ハウジング３のみによって完全に包含的に形成される。

図５は、カバーが除去された駆動部を示す。中間ハウジング４は、ボルト１８によって下部ハウジング３にボルト締めされる。すべてのハウジング部品およびモータ１は、下部ハウジング３および中間ハウジング４によって保持される。カバー５は、外縁部において下部ハウジング３に溶接されるものであり、単に駆動部を密封する働きをする。

図６ｂは、図６ａに示されている出力軸２の軸線を通る、駆動部全体、すなわち駆動装置を通るセクションＢ−Ｂを示す。

出力軸２は、支持点１３において下部ハウジング３内に半径方向に取り付けられる。支持点１３はそれぞれシール２３を有する。中間ハウジング４のリブ２１は出力軸２の溝の中に突出し、したがって出力軸２を軸線方向に動かないようにする。カバー５は、外縁部において下部ハウジング３に溶接される。プレテンションホイール１２を有する出力ホイール１１は、中間ハウジング４の開口部を通って中間ハウジング４とカバー５との間のスペースに達する。角度測定および／または角度計算を行うために、回路板２４も中間ハウジング４とカバー５との間に配置される。特に、回路板２４において、出力ホイール１１または出力ホイール１１上に位置する輪郭付き金属板１７の回転角は測定によって検出され得る。

１ 電気モータ
２ 出力軸
３ 下部ハウジング
４ 中間ハウジング
５ カバー
６ 大歯車
７ 小歯車
８ ロッキング輪郭部
９ スリーブ
１０ 圧縮ばね
１１ 出力ホイール
１２ プレテンションホイール
１３ 支持点
１４ 第１の歯車
１５ ウォームギヤの平歯車
１６ ウォームねじ
１７ 輪郭付き金属板
１８ ボルト
１９ 出力ホイール用リブ
２０ 安全カップリング用リブ
２１ 中間ハウジング用リブ
２２ カップリング軸
２３ シール
２４ 回路板
Ｓ セルフロッキングギヤ段
Ｋ 安全カップリング

Claims (11)

1. 電気モータ（１）、多段ギヤ機構、出力軸（２）、および少なくとも２つのハウジング半体（３、４、５）を備える、ビークル上の空力フラップを調整するための駆動装置であって、前記ギヤ機構が平歯車（７、１１、１４、１５）および少なくとも１つのセルフロッキングギヤ段（Ｓ）を備えており、前記セルフロッキングギヤ段（Ｓ）が前記ギヤ機構の最初のギヤ段も最後のギヤ段も形成しないことを特徴とする、駆動装置。
2. 前記セルフロッキングギヤ段（Ｓ）が最後から２番目のギヤ段を形成することを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
3. 安全カップリング（Ｋ）が前記セルフロッキングギヤ段（Ｓ）と前記出力軸（２）との間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
4. 少なくとも１つのギヤ段が前記安全カップリング（Ｋ）と前記出力軸（２）との間に設けられることを特徴とする、請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記駆動装置が二段歯車（６、７）を備え、前記二段歯車（６、７）が大歯車（６）と、前記大歯車（６）と同軸の小歯車（７）とを備え、前記安全カップリング（Ｋ）が前記大歯車（６）と前記小歯車（７）との間に作用することを特徴とする、請求項３に記載の駆動装置。
6. 前記安全カップリング（Ｋ）が２つの歯車（６、７）からなり、前記２つの歯車（６、７）は、ロッキング輪郭部（８）を介して相互に連結され、スリーブ（９）上に位置し、かつ圧縮ばね（１０）によって互いに押し付けられ、前記スリーブ（９）が固定軸上で自由に回転することができることを特徴とする、請求項３に記載の駆動装置。
7. 前記出力軸（２）に回転可能に固定される出力ホイール（１１）がばね荷重式プレテンションホイール（１２）を備え、前記ばね荷重式プレテンションホイール（１２）が、前記最後のギヤ段の歯面を変動荷重に対する強い衝撃から保護することを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
8. 出力駆動部、特に前記出力軸（２）または前記出力軸（２）に回転可能に固定される出力ホイール（１１）の回転角が測定によって検出されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
9. 前記出力軸（２）の支持点（１３）が、前記ハウジング部品のうちの１つ（３）のみによって完全に取り囲まれることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
10. ギヤ段の少なくとも１つのギヤ軸が１つのハウジング半体（３）内に押し込まれ、前記軸に作用するすべての半径方向力が前記ハウジング部品（３）だけによって支持されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
11. 前記ギヤ軸が押し込まれる前記ハウジング半体（３）が、前記出力軸（２）を支持するものと同じであることを特徴とする、請求項９に記載の駆動装置。
    

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