JP3106163B2 - ギアレス駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトルクを原動機から
綱車へギア装置を用いずに伝達するための装置、特に、
トルクをコンパクトな構造のモーターからエレベーター
駆動用の綱車に伝達するための装置を備えた駆動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の駆動装置は、たとえばＥＰ ０
４６８ １６８号公報により公知に属する。このＥＰ
０ ４６８ １６８号公報の技術思想によれば、モー
ターによって発生させられたトルクは先ず回転軸に伝達
され、次いでこの回転軸から綱車に伝達される。回転軸
は綱車の支持と荷重の受容との双方に利用され、換言す
れば、トルクの伝達と荷重の受容とが同一の回転軸を介
して行なわれることから、直径の非常に大きな回転軸が
使用されなければならないこととなる。さらに、エレベ
ーター技術の分野では非常に高度な安全性が求められる
ことからも、材料コストの非常に高い回転軸を使用する
ことが必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の駆動装置と比較して、駆動装置の実現に必要
な材料コストを低下させることを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項記載
の発明により達成される。まず、請求項１に記載した発
明は、従来の技術に比し、トルク伝達用装置が原動機と
綱車との間に介在する中空回転軸として構成されてい
る。この中空回転軸により、好ましい方法で、簡易なト
ルク伝達と所要材料の減少とを実現することができる。

【０００５】本発明の特に好ましい実施形態は、ａ）機
械台の軸受台に静止支持軸が支えられ、この静止支持軸
が機械台にかかる荷重を支え、ｂ）静止支持軸に綱車が
回転式に軸受けされ、ｃ）この綱車の側面にトルク伝達
用の中空回転軸がフランジ結合されている。本発明のこ
の実施形態により、綱車へのトルクの伝達と荷重の受容
とを好ましい形で構造的に相互に分離することがきわめ
て容易に行なえることとなる。本発明の特に簡易な構造
構成は、原動機がトランスバーサルフローマシーン（Ｔ
ＦＭ）であることによって実現可能となる。永久励磁に
よるトランスバーサルフローマシーンは高い力の密度と
高い効率とを有しており、基本的に、単一の線路を有し
た交番磁界マシーンと見做すことができる。複数の部分
マシーンの重ね合わせにより、トルク分布が均一な通例
の交番磁界マシーンの特性を達成することができる。ト
ランスバーサルフローマシーンは、駆動技術からは知ら
れている。

【０００６】本発明が極めて多様な荷重・速度条件に問
題なく適応し得ることは、本発明のその他の好ましい実
施形態がそれを具体的に示している。例えば、駆動装置
のケーシングが２本のトルク支柱によって支持され、綱
車が１つの自動調心軸受で軸受けされるような構成を実
現することが可能である。さらに、ブレーキを原動機と
一体化したユニットとして形成することにより、構造的
に特に簡易な実施形態を実現することができる。本発明
のその他の好ましい構成は、他の従属請求項に記載され
ている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ各種実施
形態を基に、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明
に基づくエレベーター用「ギアレス」駆動装置の特に好
ましい実施形態を示す。図１によれば、機械台２の軸受
台１に静止支持軸３の両端が支持され、この静止支持軸
３にけん引用の綱車４が簡易な方法で回転式に軸受けさ
れている。この綱車４の側面には、中空回転軸５がフラ
ンジ結合（この場合には、フレキシブルなブッシュ６に
より結合）されており、この中空回転軸には回転子７が
固定されている。回転子７は、原動機たるモーター１０
のケーシング８内部で回転し、このケーシング８は（こ
の場合、左に配置された）フランジ結合された１本のト
ルク支柱９によって機械台２に固定されている。図１に
おいて、モーター１０としてトランスバーサルフローマ
シーン（ＴＦＭ）が使用されていて、これにより綱車４
に伝達されるトルクと回転数とがギア装置を用いずに制
御可能となる。

【０００８】図１に示した本実施形態において、トルク
の伝達と荷重の受容は、好ましい方法で２つの機素、中
空回転軸５と静止支持軸３に配分される。トルクは、も
はや前述した従来技術のように綱車４の静止支持軸３も
しくは先ず綱車４の軸に伝達され次いで綱車４に伝達さ
れるのではなく、直接に中空回転軸５に伝達され、そこ
から側方の綱車４に伝達される。荷重の受容は、綱車４
の軸受１１を経て直接に静止支持軸３の軸受けにより
（又はこの静止支持軸によって）行なわれる。綱車４は
機械台２の軸受台１ａの近傍に位置していることから、
静止支持軸３における曲げモーメント・カーブは特に好
適である（つまり、曲げモーメントの一部は、この場
合、機械台２によって吸収される）。このような構成
は、綱車４が静止支持軸３の中央に配置されている従来
の構成よりも有利である。というのは、こうした配置が
行なわれている従来の構成においては、支持軸の中央に
大きな曲げモーメントが生ずるからである。図１に示し
た本実施形態に特有な長所は、綱車４へのトルク伝達と
綱車４のもたらす荷重の受容とが別個の機素に配分され
る点にある。また、駆動モーターとしてセレクトされ
た、特別な磁石配置に基づくＴＦＭマシーンの著しく小
型の構造がもう１の長所を形成する。

【０００９】図１の実施形態において、中空回転軸５
は、さらに綱車４との接続領域が同時にブレーキドラム
として利用される（中空回転軸部分１２）。停動トルク
は、一方で、綱車４を通じてその２つの軸受１１と静止
支持軸３に伝達され、他方で、（ここでは）モーターケ
ーシング８の左側のセンタリング・フランジ１３によっ
て吸収される。荷重の受容は、綱車４については、２つ
の綱車４の軸受１１によって行なわれ、他方、センタリ
ング・フランジ１３は基本的にモーター１０の自重を受
容する。

【００１０】図２の実施形態において、モーターケーシ
ング８は２本のトルク支柱９ａと９ｂにより機械台２に
固定されている。そこで、綱車４には１つの軸受（自動
調心軸受）１１’が必要とされるにすぎない。綱車のフ
ランジと中空回転軸のフランジとの間には固定剛性結合
６’が行なわれているが、他方、図１に示す実施形態に
おいては、撓み継手（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ．Ｖｅｒｂｉ
ｎｄｕｎｇ）を使用することも可能である。ブレーキ１
２’は、この場合にも中空回転軸５の領域に配置され、
モーター１０と一体化したユニットとして形成されるこ
とから、ブレーキ１２’を含めたモーター１０は単一の
統合された機素として製造・供給することが可能であ
る。こうした場合には、組み立てにあたって綱車４が軸
３に取り付けられさえすればよい。綱車４の軸受けを自
動調心軸受けとし、それを静止支持軸３の一方の端（図
中においては右端）に配置し、綱車４とは反対側の静止
支持軸３の他端側（ここでは左端側）にＴＦＭモーター
１０のトルク支柱９ａ，９ｂを配置することにより曲げ
モーメント又は静止支持軸３の荷重が相対的に小さくな
ることから、軸中心部の荷重は大幅に軽減される。その
結果として、静止支持軸３の寸法を相対的に細く又は小
さく設計することができ、さらなるコストを節約するこ
とができる。要約すれば、図２の実施形態において、モ
ーター１０はブレーキ装置１２’と一体をなすユニット
として設計されている。したがって、右端に自動調心軸
受１１’を備えた綱車システムが、静止支持軸３に取付
けられさえすればよいこととなる。これにより、図２の
実施形態において、２つの支点がトルク支柱９ａ，９ｂ
に位置し、１つの支点が自動調心軸受１１’に配置（こ
の場合、右端）されている３点支持が生ずる。

【００１１】図３は、本発明のさらに簡易化された実施
形態を示しており、この実施形態においてモーターケー
シングは釣り合い装置１４に単に支えられているにすぎ
ず、したがって、自由浮動している。綱車４は、中空回
転軸５と共に静止支持軸３のブッシュの自動調心軸受１
１’に軸受けされている。支持釣り合い装置１４により
もはや機械台２を精密フレーム台として形成することは
不要であり、機械台２はモーター１０のケーシング８を
支え、釣り合い装置を構成する半球状の支持部１４がそ
の上に配置される簡易な溶接構造物であれば十分であ
る。

【００１２】図４は、さらに別途な、特に省スペース可
能な実施形態を示しており、この実施形態においてＴＦ
Ｍモーター１０は２体式の支持ケーシング８の内部に配
置され、直接に中空回転軸５に軸受けされている。中空
回転軸の一方の側（右）には、ブレーキ作動装置１２ａ
およびブレーキディスク１２ｂを備えたディスクブレー
キ１２’がフランジ結合され、他方の側（左）には、綱
車４が収容されている。この方式は本発明の特に簡易な
実施形態を示し、中空回転軸５を介して綱車４の荷重の
伝搬ならびにトルク伝達が行なわれる。従来技術とは異
なり、この場合には材料が節約された中空回転軸のみが
使用され、高価な中実軸または中実回転軸は使用されな
い。ここに示した構造は、（荷重の伝搬とトルク伝達と
が共に中空回転軸を介して行なわれることから）過大な
曲げモーメントが回転軸に伝達されることのない小型装
置に特に適している。

【００１３】図５に示す実施形態において、モーター１
０は綱車４と共に、軸受台として形成されている支持ケ
ーシング８’に片持ち支持されている。図４に示した実
施形態との相違点は、モーター１０が支持ケーシング
８’内ではなく、このケーシング８’の側方に収容され
ている点である。この場合にも、荷重の伝搬とトルク伝
達はブレーキ部１２’を備えた中空回転軸５を介して行
なわれる。従って、図５は、コンパクトな構造の小型駆
動ユニット用の実施形態を表わす。これに適合したモー
ターの出力としては、５〜１０ＫＷとすることができ
る。

【００１４】図６に示す本発明の実施形態により、より
大きな荷重も受容または伝搬することが可能てある。こ
のため、静止支持軸３は（特に安定的に設計された）機
械台２にその両端が支えられている。主荷重は、基本的
に、支持軸支点の近くに配置され、綱車４に近接してい
る（この場合、左の）軸受に伝達される。モーターケー
シング８は、ここでもトルク支柱９を介して反対側（右
側）の軸受台に固定されている。トルク支柱９は、同時
に、モーター１０（標準ＴＦＭモーター）を右側の軸受
台１に固定するモーターフランジを形成している。綱車
４はモータースペースに覆いかぶさっており、これによ
りコンパクトな構造または短い軸３が実現される。ブレ
ーキ（ブレーキドラム）１２’は（この場合、右側で）
綱車４にフランジ結合されており、その際、ブレーキ面
はエレベーター・ロープ（図示されていない）の巻き付
け直径とほぼ同じ直径の円周上にあり、これによりトル
ク伝達と制動モーメント伝達との間に付加的な差が生じ
ないようになっている。

【００１５】図７の実施形態に示す駆動装置は、綱車４
が省スペース可能に回転子７の外端に直接フランジ結合
されており、構造全体が綱車幅との関連で相対的にスリ
ムであると共に相対的に大きな直径を有していることか
ら、高トルク／高速用に適している。回転子７は中空回
転軸５に支えられており、この回転軸自身は２つの自動
調心軸受１１’を介して左右対称的に支えられている。
支持ケーシング８のケーシング構造は、中心軸に対して
シンメトリックに配置された２つのセミケーシング８
ａ、８ｂにより構成されており、これらの副ケーシング
は一方でその下部が基台１５に固定されていると共に他
方で固定装置Ｂによって支持保持されている。この固定
装置Ｂは、たとえば、中空回転軸５を貫通することも、
または綱車の上部をまたぐブリッジとして形成すること
もできる。この場合、独立したモーターケーシングは設
けられず、固定子コイルは直接、支持ケーシング内に配
置され、支持ケーシングは固定子ケーシングとしても利
用される（固定子１６）。本実施形態の構成は、回転子
７の中心を通る中心面に対して広範に左右対称的な構造
を有している。副ケーシング８ａおよび８ｂはラビリン
スシール１７により相互にシーリングされている。

【００１６】図８に示した実施形態は、２基のＴＦＭモ
ーター１０ａ、１０ｂを備えており、これらモーター間
の中央で綱車４が支えられている。本発明のこの実施形
態により、特に高いトルクを達成することができる。図
８に示す実施形態の構造は、図１に比較して、荷重の逃
がしと荷重の程度の点で好ましくないが、それは図８に
あっては綱車４が構造の中央部で支えられているからで
ある。図８の実施形態の長所は、装置の幅が多少大きく
なることを甘受した上で、在来のモーターおよび別のタ
イプのモーターを使用できる点にある。これに対して図
１の実施形態においては、綱車が支持軸支点の近くで支
えられている点が有利である。

【００１７】図８におけるＴＦＭモーターの使用の長所
を要約すれば、独立した別個の軸または回転軸を必要と
せずにモーターが中空回転軸５を介して側方の機械台２
の支点（サポート）に支えられ、他方、中空回転軸５が
綱車４にフランジ結合されている点にある。これに代え
て、第二のバージョンの場合には、中空回転軸５を貫い
て差し込み軸を差し入れ、この差し込み軸の両端が両側
のサポートに支持されるようにすることができる。その
際、モーター１０の中空回転軸５は、これには綱車４が
固定されているが、差し込み軸に軸受けされている。差
し込み軸として通し中空回転軸５を使用し、この中空回
転軸５を介してラジアル荷重の高まりを吸収することが
できる。

【００１８】図９（ａ），（ｂ）に示した実施形態は、
図８に示した実施形態の改変例である。なお、この装置
は左右対象な構造なので、一部のみを詳細な断面図とし
て図示する。いずれの実施形態においても、綱車４に大
きな駆動トルクを伝達することができる。図９（ａ）で
は、モーター１０ａと綱車４はいずれも中空回転軸５に
よって支持される。綱車４は中空回転軸５によってのみ
支持される。この中空回転軸５の端部は軸受台１によっ
て支持される。又、この中空回転軸５とフランジ結合さ
れた綱車４が駆動されるように構成される。この構造に
より、ギアレス駆動装置は、簡単に製造でき、重量を軽
減できる。図９（ｂ）では、中空回転軸５は、更に別の
中空回転軸（又はハブ）１８上に回転可能に支持される
綱車４を駆動するために使用される。別の中空回転軸１
８の両端は軸受台１によって適当なベアリングにより支
持されている。この構造により、綱車４からの大きな荷
重を受けることができる駆動装置を提供することができ
る。さらに、綱車４は、両側部に配置されたモーター１
０ａから大きな駆動トルクを伝達できる。なお、ハブ１
８を軸受台１に固定して取付けても良い。綱車４は、ハ
ブ１８上に軸受により回転可能に支持され、その結果、
綱車４とハブ１８との間のしっかりとした軸受構造を得
ることができる。

【００１９】図８に関連して、従来技術としては、同じ
く複数のモーターが並列配置され、２つの軸受台の間で
支えられているＥＰ ０ ５６５ ８９３号公報を挙げ
ておく。ただし、この場合には貫通型の駆動軸が使用さ
れていて、その結果、綱車の荷重伝搬が駆動軸を介して
行なわれると共にトルクも駆動軸に伝達される。ＥＰ
０ ５６５ ８９３号公報の全体構造は、さらに、共通
の軸への振動障害伝達を回避するため、非常にコストが
高いものとなっている。またさらに標準モーターサイズ
はより大きな所要スペースを必要としている。

【００２０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の部分断面図

【図２】本発明の別実施形態の部分断面図

【図３】本発明の更に別実施形態の部分断面図

【図４】本発明の更に別実施形態の部分断面図

【図５】本発明の更に別実施形態の部分断面図

【図６】本発明の更に別実施形態の部分断面図

【図７】本発明の更に別実施形態の部分断面図

【図８】本発明の更に別実施形態の部分断面図

【図９】図８の実施形態の改変例を示す部分断面図

【符号の説明】

１，１’ 軸受台 ２ 機械台 ３ 静止支持軸 ４ 綱車 ５ 中空回転軸 ６ 継手 ７ 回転子 ８ 原動機ケーシング ８ａ，８ｂ 副ケーシング ９ トルク支柱 ９ａ，９ｂ トルク支柱 １０ 原動機 １０ａ，１０ｂ ＴＦＭモーター １１ 軸受 １１’ 自動調心軸受 １２、１２’ 中空回転軸部、ブレーキドラム １２ａ ブレーキ作動装置 １２ｂ ブレーキディスク １３ センタリング・フランジ １４ 釣り合い装置 １５ 基台 １６ 固定子 １７ ラビリンスシール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 500351402 ＲＯＨＲＢＡＣＨＳＴＲＡＳＳＥ 28, Ｄ‐85259 ＷＩＥＤＥＮＺＨＡＵＳ ＥＮ， ＢＵＮＤＥＳＲＥＰＵＢＬＩＫ ＤＥＵＴＳＣＨＬＡＮＤ (72)発明者 フーベルト・フィッシャー ドイツ連邦共和国 デー‐80637 ミュ ンヘン パッシュシュトラーセ 46 ／312 (56)参考文献 特開 平１−187187（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−62394（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−511758（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B66B 11/08

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルクを原動機（１０）から綱車（４）
   へギア装置を用いずに伝達するためのトルク伝達用装置
   を備え、前記綱車（４）が回転式に支持される静止支持
   軸（３）を備えたギアレス駆動装置において、前記 トルク伝達用装置が前記原動機（１０）と前記綱車
   （４）との間に介在する中空回転軸（５）であり、 前記原動機のケーシング（８）が、トルク支柱（９）に
   よって前記機械台（２）に固定されて、前記静支持軸
   （３）へのトーションモーメントの荷重（ねじり力）が
   防止され、 回転子（７）を固定した前記中空回転軸（５）が、固定
   子を固定した前記原動機のケーシング（８）に対して直
   接的に支持されている ことを特徴とするギアレス駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記静止支持軸が（３）が、前記原動機
   （１０）を支持する機械台（２）の軸受台（１）に支え
   られると共に前記機械台（２）にかかる荷重を支えるも
   のであり、、前記静止支持軸（３）に前記綱車（４）が
   軸受（１１）により回転式に軸受けされており、前記綱
   車（４）の側面にトルク伝達用の前記中空回転軸（５）
   がフランジ結合されている請求項１記載のギアレス駆動
   装置。
3. 【請求項３】 前記原動機ケーシング（８）がフランジ
   （１３）によって前記静止支持軸（３）にセンタリング
   されている請求項２記載のギアレス駆動装置。
4. 【請求項４】 前記原動機（１０）が、トランスバーサ
   ルフローマシーン（ＴＦＭ）である請求項１〜３のいず
   れか１項記載のギアレス駆動装置。
5. 【請求項５】 前記駆動装置（１０）のケーシング
   （８）が２本のトルク支柱（９ａ，９ｂ）によって支え
   られていて、前記綱車（４）が単一の自動調心軸受（１
   １’）だけを備えている請求項１〜４のいずれか１項記
   載のギアレス駆動装置。
6. 【請求項６】 前記綱車（４）のフランジと前記中空回
   転軸（５）のフランジとの間が固定結合（６’）されて
   いると共に、ブレーキ（１２’）が前記原動機（１０）
   と一体のユニットとして形成されている請求項１〜５の
   いずれか１項記載のギアレス駆動装置。
7. 【請求項７】 前記原動機（１０）のケーシング（８）
   が自由浮動式に釣り合い装置に支えられていて、前記綱
   車（４）が前記中空回転軸（５）と共に静止支持軸
   （３）の端部で１つの自動調心軸受（１１’）によって
   軸受けされている請求項１〜６のいずれか１項記載のギ
   アレス駆動装置。
8. 【請求項８】 機械台（２）が溶接構造物として形成さ
   れている請求項１〜７のいずれか１項記載のギアレス駆
   動装置。
9. 【請求項９】 前記原動機（１０）が二体式の副ケーシ
   ング（８ａ、８ｂ）の内部に配置され、直接的に前記中
   空回転軸（５）に軸受けされている請求項１〜８のいず
   れか１項記載のギアレス駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記原動機（１０）が、前記綱車
    （４）と共に二体式ケーシング（８）内で浮動軸受けさ
    れている請求項１〜９のいずれか１項記載のギアレス駆
    動装置。
11. 【請求項１１】 前記原動機（１０）を支持する機械台
    （２）にかかる荷重を支える静止支持軸（３）の両端
    が、前記機械台（２）の軸受台（１、１’）を介して支
    持されている請求項１〜１０のいずれか１項記載のギア
    レス駆動装置。
12. 【請求項１２】 前記綱車（４）が原動機の回転子
    （７）の外端に直接フランジ結合されていて、前記回転
    子（７）が前記中空回転軸（５）に軸受けされていると
    共に、前記中空回転軸（５）は２つの自動調心軸受け
    （１１’）を介して左右対称的に支えられており、 前記原動機のケーシング（８）の構造が中心軸に対して
    左右対称的に配置された２つの副ケーシング（８ａ、８
    ｂ）で構成されていて、前記２つの副ケーシング（８
    ａ、８ｂ）が基台（１５）に直接支えられると共に固定
    装置（Ｂ）によって支持・保持され、前記固定装置
    （Ｂ）が前記中空回転軸（５）を貫通するか又は前記綱
    車（４）をまたぐブリッジとして形成されており、前 記原動機を構成する固定子コイル（１６）が直接的に
    前記原動機ケーシング（８）内に配置されている請求項
    １〜１１のいずれか１項記載のギアレス駆動装置。
13. 【請求項１３】 前記原動機（１０）が２基のＴＦＭモ
    ーター（１０ａ、１０ｂ）からなり、前記綱車（４）が
    これらモーター間の中央で支えられている請求項１〜１
    ２のいずれか１項記載のギアレス駆動装置。
14. 【請求項１４】 前記原動機（１０）の回転子（７）が
    前記中空回転軸（５）に固定されていて、前記中空回転
    軸（５）がトルクを伝達すると共に、前記原動機（１
    ０）の位置を特定するか、または前記回転子（７）がト
    ルクを直接的にその周端で伝達し、前記中空回転軸
    （５）が軸荷重を受容するようになっている請求項１〜
    １３のいずれか１項記載のギアレス駆動装置。