JP4389253B2 - アクチュエータ機構 - Google Patents

Description

本発明は、電気モータと、ドライブトレインを介して電気モータに移動可能に連結されるミラー調整要素を含んでいるモータ車両用ウイングミラーにおけるミラー要素の角度位置を調整するアクチュエータ機構に関する。

自動車等のモータ車両は、一般的に知られるように、自動車の側部及び後側の状況を観察する補助具を備えている。このような補助具は、ウイングミラーとして設計されている。通常、ウイングミラーは、カップ形状のハウジングを含み、このハウジングは、モータ車両の前側側部に固定され、このハウジング内にミラー要素を収容している。このミラー要素は、ほぼプレート形状で、モータ車両の主軸に対して水平面と垂直面の両方に傾く。この水平方向と垂直方向への傾斜角度は、とりわけ、モータ車両の長さ及び運転者の好みによる。個々の運転者が所望の角度に設定できるように、ミラー要素は、ミラーハウジングに連結され、少なくとも１つの旋回軸、しばしば互いに直角となる２つの旋回軸回りに旋回できるようになっている。

運転者に好まれる角度は、車両の運転席からのみ調整できるが、運転者は、この位置から手動でミラー要素を調整できないので、ウイングミラー内のミラー要素の位置をアクチュエータ機構によって遠隔操作で調整することができることが望ましい。

好ましくは、アクチュエータ機構は、電気モータと、この電気モータにドライブトレインを介して移動可能に連結されたミラー調整要素とを含んでいる。電気モータを使用するために、アクチュエータ機構は、比較的コンパクトな設計で製作ことができるとともに、ドライブトレインを介して電気モータの出力軸を早く回転させることにより、調整要素の動きをゆっくりと移動させることができるので、ウイングミラーにおけるミラー要素の角度位置を正確に設定することができる。

ドライブトレインを介して電気モータとミラー調整要素との間の伝動を適当に減少させるために、以前は、ドライブトレインを歯車列として実現させていたが、これらのギアは、通常のインボリュート歯車を用いている。

このような歯車列を設けるアクチュエータ機構は、比較的低コストで製作することができるが、このようなインボリュート歯車列は、各ギアが周回りに沿って少なくとも６つの歯を有する場合にのみ、協働する２つのギア間の連続的なかみ合いが実現できるという欠点を有している。ミラーハウジング内のアクチュエータ機構が利用できる空間には制限があるが、この歯車列の利用に必要とされる電気モータの出力軸の回転速度を比較的大きく減速させるために、いくつかの変速ステップを設けて実現しなければならない。

これは、ドライブトレインの製造コストを増加させるのみならず、伝動効率を減少させる欠点を有しており、その結果、より重いかつより高価な電気モータを選択しなければならない。さらに、歯車列におけるいくつかの変速ステップの使用により、駆動上でより大きな遊びを導き、そのため使用時に、ミラー調整要素と連結するミラー要素の望ましくない振動を導くことになる。

上記の問題点により、ミラーのアクチュエータ機構は、電気モータの出力軸に取り付けられたウォームを含むドライブトレインを用い、ウォームがウォームホイールを駆動する構造で設計されている。このようなミラーのアクチュエータ機構は、特許文献１に記載されている。

このアクチュエータ機構において、ウォームホイールは、外ねじを有するスピンドルに螺合する内ねじを有する。このスピンドルは、ミラー調整要素を形成する。使用中、電気モータの出力軸に取り付けられたウォームによってウォームホイールを回転させ、ウォームホイールの内ねじがスピンドルの外ねじと螺合していることから、回転−並進運動変換器として機能し、その結果、スピンドルをウォームホイールの軸線に沿って前後に移動することができる。電気モータが故障した場合、ミラー要素の手動調整を可能にするために、内ねじが半径方向の弾性力を受けてウォームホイールと連結されており、内ねじと外ねじの間の連結を弾性変形によって一時的に分離することができる。その結果、ミラー調整要素は、ミラー要素がミラーハウジングに対して手動で旋回するとき、ぐいと動かすことにより軸方向に変位させることができる。

ウォームホイールの変速構造を備えている公知のアクチュエータ機構の欠点は、製造が比較的複雑であり、かつ低いギア効率であり、それゆえ、比較的大きくかつ高価な電気モータを選択しなければならない。
ドイツ国特許出願ＤＥ19912685号明細書

本発明の目的は、上記欠点を解消するために、請求項に記載の前提条件に記載の形式を有するアクチュエータ機構を提供することである。

この目的のために、本発明に従うアクチュエータ機構は、ドライブトレインがミラー調整要素により近いドライブトレイン内に含まれる主歯車と、この主歯車とかみ合うとともに前記電気モータにより近いドライブトレイン内に含まれるピニオンとを備え、主歯車とピニオンは、エボリュート歯部を介して協働することを特徴としている。

この構成において、駆動歯車としてのピニオンにおけるエボリュート歯部(evoloid toothing)は、ドイツ工業品標準規格のDIN3960で以下のように定められたものである。
−歯数Ｚは、６以下で、好ましくは２または３の歯数である。
−歯形角度βは、１５°以上である。
−ピニオンの歯形補正ｘ1は、０．５以上である。
−主歯車の歯形補正ｘ2は、０またはそれ以下である。
−主歯車の歯元のたけ(tooth root height)のファクターｈ_FfP2は、ピニオンの歯末のたけ（tooth head height)のファクターｈ_aP2に等しいかそれ以上である。
−主歯車の歯末のたけのファクターｈ_aP2は、ピニオンの歯元のたけのファクターｈ_FfP1にほぼ等しい。このエボリュート歯形の主歯車は、対応するピニオンの歯形を有する。

このようなエボリュート歯形は、インボリュート歯形の特別の変形例であり、「歯車技術−特殊なエボリュート歯形」に関する、ケー. ロース(K.Roth)氏のスプリンガー(Springer)出版ＩＳＢＮ3−540−64236−6に詳細に論じられている。特に、エボリュート歯形を用いることにより、ピニオンは、ピニオンの円周に沿う傾きを有して６つの歯よりも少ない数の歯車とすることができ、この歯形は、対応するエンボリュート歯形の主歯車と協働し、ピニオンの少なくとも１つの歯が常にかみ合うように形作られている。

従って、エボリュート歯形を用いることにより、歯車が５つか６つの歯を備えるときでも常に連続したかみ合いを達成することができる。６つの歯よりも少ない歯数、好ましくは２または３のエンボリュート歯形を有するピニオンによれば、単一のギア段で、十分高い変速比を実現することが可能である。

このようにドライブトレインにおける単一の歯車変速を用いることによって、駆動効率を高くすることができ、その結果、電気モータは、比較的小さくかつ安いものを選択することができる。さらに、ドライブトレインに対して制限された数の部品だけが必要とされ、その結果、歯車の遊びがより少なくなる。

本発明は、歯車を備えるドライブトレインの負荷が、ウイングミラーのためのアクチュエータ機構に対して生じるものとこれまであきらめていたが、公知のエボリュート歯形を用いることにより、これを克服できるという考えに基づいている。

さらに、エボリュート歯形の歯車変速を用いることにより実現できるものは、モータの長手軸線を主歯車の回転軸に対して平行に設けることができ、その結果、アクチュエータ機構をコンパクトに設計することができる。

更に、有利なことに、ドライブトレインは、セルフロック機能を有し、好ましくは、ピニオンがピニオンの中心線に関して同軸上に伸びる軸受円筒部を有し、この軸受円筒部の直径は歯形の直径より大きくなっている。これにより、ハウジングに対するミラー要素の角度位置の手動調整時に主歯車がピニオンを駆動するとき、ドライブトレインがセルフロックされることになる。簡潔な方法で軸受円筒部を用いることにより、すでに本来的にセルフロックを備えたエボリュート歯形の傾向は、単純な方法で測定でき、ミラーアクチュエータ機構における十分な作動上の信頼性を有するようにその機能を高めることができる。

さらに、本発明の実施形態では、滑りカップリングが、ドライブトレインにおける主歯車とミラー調整要素の間に設けられる。これにより、ミラー要素の手動調整器時に電気モータの回転軸が駆動されないことになる。

さらに、本発明の有利な実施形態が従属請求項に示されている。本発明は、更に、図面に示されている例示的な実施形態に基づいて説明される。

図面は、本発明の好ましい実施形態の単に概略的な説明である。この図面において、同一及び同様の構成は、同一の参照符号で示される。

図１は、モータ車両用のウイングミラーを示す。このウイングミラー１は、ほぼカップ形状のミラーハウジング２と、このハウジングに対して少なくとも１つの旋回軸回りに旋回可能に配置されたミラー要素３とを備えている。このミラー要素３は、ミラープレート４とキャリア５を含む。

ミラーハウジングは、アクチュエータ機構を備え、このアクチュエータ機構は、直流電気モータ８、ドライブトレイン９、及びキャリア５に隣接するミラー要素３と連結したミラー調整要素７を含んでいる。

このようなウイングミラーの構成及びその中に設けられた１つまたはそれ以上のアクチュエータ機構との組合せは、当業者に良く知られており、ここで更なる説明はしないことにする。

図２において、アクチュエータ機構６のドライブトレイン９が示されており、これには、直流電気モータ８の出力軸に設けられたウォーム１５を備えている。ウォーム１５は、回転軸９’に沿って同軸に伸びているピニオン１０を有するウォームホイール１６を駆動する。

ピニオンは、その円周上に沿ってエボリュート歯１１を有している。この歯１１は、主歯車１２の円周上に沿うエボリュート歯１３とかみ合う。主歯車は、例えば、２１の歯を有しており、その結果、電気モータの回転軸９’と主歯車１２の回転軸１７との間に減速比は、２／21となる。
ピニオンの回転軸９’と主歯車１２の回転軸１７は、平行に配置されている。

ピニオン１０は、ピニオン１０の歯１１によって形成される直径Ｄ'よりも大きい直径Ｄを有する軸受円筒部１４を備えている。その結果、ドライブトレイン９は、ミラープレート４が手動で旋回するとき、セルフロックされる。明瞭にするために、ドライブトレインの支持点は、図面に示されていない。

主歯車１２は、二重の矢印Ｐ１の方向において、ミラー調整要素７と連結している。この目的のために、主歯車１２は、出力軸１７と同軸的に伸びているボア１９を備え、このボア内にピニオン２０が受け入れられる。ピニオン２０の歯部２１Ａは、ミラー調整要素７の歯部２１Ｂとかみ合う。ミラー調整要素７の歯部は、湾曲した歯トラック２１を形成するインボリュート歯形の内歯を備えるギア部分として設計されている。

電気モータの出力軸の回転により、ドライブトレインを介してミラー調整要素７を二重矢印Ｐ１の方向に前後移動することができる。その結果、ミラー要素３は、図１の二重矢印Ｐ２に示すように旋回軸Ａの回りに旋回することができる。

主歯車１２のボア１９とピニオン２０との間の連結は、摩擦に基づいており、スリップによって一時的にその連結が外れる。その結果、ボア１９とピニオン２０は、滑りカップリングを形成し、ミラ調整要素７は、ドライブトレイン２にダメージを与えることなく手動調整が可能である。

図４において、ボア１９は段差構造を有し、主歯車が、ボア１９内に伸びるクランプリング２２を担持する。このクランプリング２２は、ピニオン２０の拡径部２０Ａを受け入れる。モータ駆動の調整中、クランプリング２２は、ピニオン２０上に十分大きな摩擦モーメントを与える。その結果、ピニオンとクランプリングは、使用時に、連結されることになる。手動調整時、ピニオン２０と主歯車１２の間のクランプリングを介して伝達される最大摩擦モーメントよりも大きいモーメントが、ピニオンを介してクランプリング２２に伝達される。電気モータ側に配置されたドライブライン９の部分における回転に対する抵抗の結果として、ピニオン２０は、主歯車１２に対してスリップし、ドライブトレイン９の損傷が避けられ、スムーズな手動調整が可能になる。

クランプリング２２は、リング面から離れて配置された１つまたはそれ以上の予曲げ部材２３を設けると都合が良い。この部材２３は、主歯車１２と関連する回転に対してクランプリングを固定するために、主歯車の凹部２４に受け入れられる。クランプリング２２の内径は、ピニオン２０の拡径部２０Ａの外径よりも幾分小さく選択される。その結果、クランプリング２２は、ピニオン２０の拡径部２０Ａにクランプ圧入で受け入れられる。有利なことに、ピニオン２０の肉厚部２０Ａには環状溝が設けられている。 クランプリング２２の外側は、凹部２４内に予曲げ部材２３を組み入れた後、好ましくは、段差ボア１９の内部に正確に配置される。

上述した滑りカップリングとクランプリングは、他の応用、特に、アクチュエータ機構において、エボリュート歯のギア変速が用いられる場合に使用すると有益である。

図３において、エボリュート歯のピニオン１０と主歯車１２が詳細に示されている。

本発明は、ここに示した例に限定されるものではない。本発明のウイングミラーは、2つのアクチュエータ機構を設けるように設計することもできる。また、ミラー要素は、２つの旋回軸に対して旋回可能なように、ミラーハウジング内に設けることができる。好ましくは、これらの旋回軸は、互いに直交する場合も含む。さらに、ドライブトレインにおいて、リニア回転−並進用のコンバータを含むこともできる。さらに、電気モータの出力軸は、直接エボリュートピニオンを担持することができる。

したがって、ドライブトレインは、ウォームホイール変速を用いない構造とすることもできる。更に、ドライブトレインは、エボリュートギアの多段変速機構として設計することができ、いくつかのエボリュートピニオンを１つのエボリュート主歯車を駆動することもできる。また、ドライブトレインは、従来のインボリュート歯形を有する付加的なギア段を設けることもできる。更に、滑りカップリングは、多くの異なる方法で設計することができる。

このような変形例は、当業者であれば明らかとなり、また各請求項に記載の本発明の範囲内に含まれることが理解されるであろう。

図１は、本発明に従うアクチュエータ機構を有するウイングミラーの断面を示す概略平面図である。 図２は、図１のアクチュエータ機構のドライブトレインを示す概略斜視図である。 図３は、図２のドライブトレインの主歯車およびピニオンを示す概略斜視図である。 図４は、図２のアクチュエータ機構における主歯車の概略断面図である。

符号の説明

１ ウイングミラー
２ ミラーハウジング
３ ミラー要素
６ アクチュエータ機構
７ ミラー調整要素
８ 電気モータ
９ ドライブトレイン
１０ ピニオン
１２ 主歯車
１３ エボリュート歯

Claims (2)

1. 電気モータと、ドライブトレインを介して前記電気モータと移動可能に連結されるミラー調整要素とを含み、
   前記ドライブトレインは、前記ミラー調整要素により近い前記ドライブトレイン内に含まれる主歯車と、この主歯車とかみ合うとともに前記電気モータにより近いドライブトレイン内に含まれるピニオンとを備え、
   前記主歯車とピニオンは、エボリュート歯部を介して協働し、かつ前記ピニオンは、６つ以下の歯、好ましくは２つまたは３つの歯からなり、さらに、
   前記ピニオンは、ピニオンの中心線に対して同軸上に伸びる軸受円筒部を備え、この軸受円筒部の直径は、ピニオンの歯の直径よりも大きいことを特徴とするアクチュエータ機構。
2. 前記ドライブトレイン内の前記主歯車とミラー調整要素との間には、スリップカップリングが含まれていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ機構。
   
   

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