JP4739323B2 - 車両座席内アジャスタ用駆動ユニット - Google Patents
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Description
そして、ギアステージ(gear stage)によって回転速度を下げるとともに出力トルクを増大するようになっている。
有利な改良は、従属する請求項の要旨である。
複数のモータを用いた場合には、このモータに関連する電子手段を用いることで、大きな余分な力を生じることなく回転速度または位置に関して相互に同期を取ることができるようになっている。
電子的に整流することにより、ロック状態の検出やロック力の最大許容量の電子的な規定や温度管理を達成できるため、ブラシを使用したモータと比較して高いエネルギー密度の電磁コンバータを実現でき、その結果、設置スペース及び総重量の低減を達成できるようになっている。
電子的な制御機器をモータに一体化することにより、ロック状態を検出することや、既設のセンサーを評価することや、例えば、モータ機能のパラメータを記録またはプログラムする際において電子機能と駆動部材との間の調和を図ることなどの効果を奏するようになっている。
ギアステージは、中空のローラ、及び/または、中実のローラを有する摩擦ホイール形式、または、歯車形式として設計しても良い。
これらの摩擦ホイール形式と歯車形式とを比較した場合には、摩擦ホイール形式の方が製造面で容易であり、そして、中空のローラを選択した場合には重量を低減できるとともにロータ用のベアリングとしても機能するようになっている。
単一のロータまたは複数のロータを如何なる遊びを設けることなくギアステージを用いて支持することにより、駆動騒音の発生を大幅に低減するようになっている。
ステータの円周方向において、全ての第2ステータポールが、隣接するステータポールに対して磁束回路を構成するコイルを保持しており、すなわち、円周方向に複数配置されたステータポールは、1つ置きに磁束回路を構成するコイルを保持している。
これらのステータとロータとを中心軸に対して半径方向に連続して配置する、または、軸方向に連続的に(ディスクアーマチュア)配置している。
異なる回転速度を生じさせるために、ステータとロータのポール数を例えば2ずつ異ならせても良い。
希土類族から採取した金属からなる永久磁石の使用と、低電流でも比較的大きなトルクを生させる巻線タイプと、極数の比率の組み合わせとが、必要とされる設置スペースを更に低減させるようになっている。
例えば、複数のモータが、共通のモータキャリヤに平行かつシンプルに形成された複数のモータスロットの内部にそれぞれ配置されており、また、複数のモータに対して共通の中間ギアが、マルチモータの出力手段として機能するようになっている。
モジュール出力定義の可能性により、すなわち、各構成部材の設定を変更することにより、高出力を短時間で呼び出せるようになっている。
例えば、マルチモータの内部に配置された複数のモータは、通常は直列接続されているが、特殊な状況に対応するために、並列接続されて高電圧をベースにして高性能を発揮するように設定しても良い。
ここで言うところの特殊な状況とは、例えば、車両の衝突事故の発生や衝突事故の発生の直前の状態のことである。
2つの異なる回転速度、及び/または、異なる回転方向は、モータを介してギアステージに伝達する、または、ギアステージ自体で生成することができ、そして、そのような回転速度によって1つの構成部材を固定することで他の構成部材の出力として運び出すことができるようになっている。
異なる外径を有する2つの中心ギア、または、異なる内径を有する2つの外側リング、または、異なる弾性率を有する2つの中心ギアまたは2つの外側リングが、回転速度の違いを生じさせるようになっている。
異なる弾性率と異なる外径とを有する2つの中心ギア、または、異なる内径を有する2つの中空ギアが、回転速度の違いを生じさせるようになっている。
例えば、異なる直径を有する2つの隣接したギア部材の一方をハウジングに取り付けるとともに、他方を出力手段に接続することにより、前述した回転速度の違いを取り除くことができるようになっている。
2つの外側リングを有した構成では、ハウジングに取り付けられた一方の部材が、ステータに接続されており、入力手段として機能する中心ギアが、モータのロータに回転自在な状態で強固に接続されている。
金属リング部分とエラストマーベッド部分とを収容して軸方向に固定する支持体部分が、中空シャフトとして設計された出力手段としてのベル状の部材に接合されている。
その結果、モータに必要とされる電子機器を単純化できるようになっている。
回転方向の切換えは、スイッチコイルで規定された電磁石を適切に設けることによって、容易な構造設計で達成できるようになっている。
前述した電磁石は、摩擦係合または積極的で確実な手段、例えば、凹凸係合でロックするために作用する2つの隣接するギア部材、及び、隣接配置されて相互に反発する永久磁石からなる2つの保持磁石と相互作用するようになっている。
スイッチギアを使用した場合には、2つの異なるギア比を採用しても良い。
そのため、車両座席内アジャスタ用駆動ユニットは、ロータを直接的に支持するアジャスタの負荷支持ギアに一体化されているのが好ましい。
このように設計されたアジャスタは、低効率ウォームギアなどの個別の伝動部材やロータ用の個別のベアリング部材などを車両座席内アジャスタ用駆動ユニットと負荷支持ギアとの間に別途に設ける必要がないという利点を有している。
さらに、ロータが、遊びを設けることなくギアステージ(gear stage)、すなわち、ギア段を介して連続的に負荷支持ギアに支持されているため、運転騒音の発生を大幅に低減できるようになっている。
大きいスペースを必要とすることなく負荷支持ギアに一体化される車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(モータ及びギアステージ)は、この負荷支持ギアの中心または中心付近に配置されており、すなわち、取り付け部材の全体または一部が駆動する平面(正確には層)のほぼ同一平面内に配置されている。
負荷支持ギアの中心に配置された車両座席内アジャスタ用駆動ユニットの直径は、取付け部材間に設けられたギア接続用歯部の直径よりも小さく、または、同じ長さで設定されている。
このように負荷支持ギアと車両座席内アジャスタ用駆動ユニットとを一体化したことにより、必要とされる設置スペース、特に、軸方向で必要とされる設置スペースを小さく抑えることができ、また、モータは、前述した平面に対して垂直に配置されているのが好ましい。
従来のアジャスタと比較して設置スペースを小さく抑えることにより、これにより生じたスペースを衝突事故の発生時における負荷を吸収するために利用することができるようになっている。
本発明を図面に示された実施例及び複数の変形例に基づいて、以下に詳細に説明する。
まず、モータ12について、図2に基づいて以下に説明する。
モータ12は、ステータ16を有する電気的に整流されたモータであり、ステータ16のステータポール18が、第1中心軸Aの周りに星状に、すなわち、放射状に配置されている。
図2に示す第1中心軸Aは、円筒座標で以下で使用される方向性を規定している。
コイル20が、全12本のステータポール18の第2ポールに対してそれぞれ巻き付けられており、すなわち、6本のコイル20が、円周方向に全12本配置されたステータポールに対して1本置きに巻きつけられており、このコイル20は、モータ12に一体化されたDC供給電子回路(図示しない)を介して一定間隔で交互に励磁されて空間的な回転磁界を発生させるようになっている。
内部ロータ22または外部ロータ24が、第1中心軸Aの周りを回転し、また、永久磁石26が、ステータ16に面した内部ロータ22または外部ロータ24の円周面に沿って配置されており、この永久磁石26が、円周方向に交互にポールを介して支持されている。
本発明で使用される永久磁石26の全てが、例えば希土類族からなる金属を含有することで、高度の透磁率を示すようになっているのが好ましい。
内部ロータ22の構成部材として配置される内側磁束リング28と、外部ロータ24の構成部材として配置される外側磁束リング30とが、磁束回路を形成している。
これらの内側磁束リング28と外側磁束リング30は、必要であれば、永久磁石26のキャリヤとして同時に作用するように設定しても良い。
外部ロータ24は、(内部ロータ22と比較して)大きな半径に亘って作用する磁力によって多量のトルクを発生させるようになっている。
モータ12は、中空シャフト状、すなわち、第1中心軸Aの周りの領域が空くように設計されているのが好ましい。
本実施例の場合、内部ロータ22が、10個の永久磁石26を備え、外部ロータ24が、14個の永久磁石26を備えている。
モータ12(二重ロータ式モータ)においては、内部ロータ22と外部ロータ24の永久磁石26の数量がそれぞれ異なるように設定されていることにより、内部ロータ22と外部ロータ24が、異なった回転速度(5:7)で反対の回転方向(図2における矢印の方向)にそれぞれ回転するようになっている。
なお、モータ12を前述したような半径方向構造(radial structure)で設計する代わりに軸方向構造(axial structure)で設計しても良く、すなわち、ロータ(ディスクアーマチュア)とステータ16とを軸方向に並列配置しても何ら構わない。
ギアステージ14は、モータ12の回転速度を下げると同時にモータ12のトルクを伝達するように設計されている。
ギアステージ14は、ディファレンシャルギアシステム(differential gear system)として設計されており、その多様なタイプを以下に説明する。
ギアステージ14の各タイプは、中心ギア32、すなわち、サンホイール(sun wheel)形状を呈した中空または中実の円筒状の滑らかなローラを有する摩擦ホイール遊星式のディファレンシャルギア(friction wheel planetary differential gear)、または、平らな歯付きの遊星ギア34’を有する歯車遊星式のディファレンシャルギア(toothed wheel planetary differential gear)のいずれかの形態を呈しているのが好ましい。
そして、前述した各タイプのギアステージ14は、いずれも第1中心軸Aの周りの領域を空けた状態の中空シャフト状に設計されているのが好ましい。
まず、この第1タイプのギアステージ14を図3Aに示す摩擦ホイール形式に基づいて以下に説明する。
ギアステージ14の中心軸が、モータ12の中心軸に軸合わせされている。
サンギアとしての中心ギア32が、第1中心軸Aの周りに配置されており、第1中空ギア36で囲まれた3つの内側遊星ローラ34が、中心ギア32の円周面に沿って移動するようになっている。
第1中空ギア36は、半径方向へ付勢されており、何らスリップを生じさせることなく内側遊星ローラ34を良好に回転させるようになっている。
環状の遊星キャリヤ38が、内側遊星ローラ34を軸方向に保持している。
遊星キャリヤ38は、車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10の出力手段54として機能している。
これらの中心ギア32と第1中空ギア36と遊星キャリヤ38の直径の寸法は、内部ロータ22及び外部ロータ24の回転速度やトルク力や回転方向などに対応して設計されている。
ギアステージ14の中心ギア32と内側遊星ローラ34と第1中空ギア36の軸方向への長さは、モータ12の内部ロータ22と外部ロータ24がギアステージ14を介してステータ16に軸支される程度に充分に長く設定されている。
図3Bに示す歯車形式のギアステージ14では、中心ギア32’と遊星ギア34’と第1中空ギア36’とは、それぞれ歯部分を有しており、図3Aに示す摩擦ホイール遊星式の場合と同様にモータ12に連結されており、図3Aに示す摩擦ホイール遊星式の場合と同様の相対運動を行い、そして、遊星キャリヤ38は、出力手段として機能している。
この第2タイプのギアステージ14は、ギアステージを多段形式で形成したディファレンシャルギアであり、以下の説明においては、径方向階層式の摩擦ホイール形式のディファレンシャルギアとして説明するが、歯車形式を採用しても何ら構わない。
第1中心軸Aの回りにおいて中実の構成部材と中空の構成部材のいずれを使用しても良い。
中心ギア32は、第1中心軸Aの周りに配置されており、この中心ギア32の外周面には、1組の内側遊星ローラ34が配置されている。
軸方向に並んだ状態で配置された第1外側遊星ローラ40と第2外側遊星ローラ42とは、各内側遊星ローラ34の間に生じた周方向の隙間に挿入されており、また、これら第1外側遊星ローラ40と第2外側遊星ローラ42は、内側遊星ローラ34の軸方向への長さの約半分の長さを有しており、そして、第2外側遊星ローラ42の直径は、第1外側遊星ローラ40の直径と比較して僅かに小さく設定されており、この寸法関係は、例えば、一方でメートル寸法を有する円筒ローラを使用するとともに他方でインチベースの寸法を有する円筒形状のローラを使用することで達成されるようになっている。
なお、円筒形状のローラの代わりに、他の形状を呈したローラを使用しても良い。
半径方向に階層列を呈する第1外側遊星ローラ40と第2外側遊星ローラ42とを前述したように付勢することで、全てのローラが相互に保持して同心の半径方向に対称的なスリップレス状態が生じるため、ギアステージ14の高度な効率化を達成できるようになっている。
遊星キャリヤ、すなわち、遊星ローラの内部ベアリングは、必ずしも必要ではないが、設けても何ら構わない。
軸方向の所定位置に遊星ローラを保持するために半径方向外部に突出するリムを中心ギア32に設けても良い。
このことは、他のタイプのギアステージ14の場合においても同様である。
第1外側リング44は、図6に示すように、弾性を備えた鋼製の金属リング部分48を有しており、この金属リング部分48は、半径方向の内周面で第1外側遊星ローラ40と接触しており、第1外側遊星ローラ40に対して中心方向へ向けた付勢力を発揮するために、環状に複数配置された第1外側遊星ローラ40で規定される仮想円の外径よりも小さな内径を有している。
金属リング部分48の半径方向の外周面及び軸方向の両側面には、第1外側リング44のエラストマーベッド部分50が配置されている。
プラスチックからなるエラストマーベッド部分50と金属リング部分48とが、協働して非常に均一な圧力付加を実現するようになっている。
エラストマーベッド部分50が、運転騒音を遮断するとともに一瞬の衝撃を吸収して軽減するようになっている。
なお、このような第1外側リング44の二部材構造を第1タイプのギアステージ14の第1中空ギア36、36’において採用しても良い。
第1外側リング44を半径方向に固定するために、金属リング部分48とエラストマーベッド部分50には支持体部分52が設けられており、その組立性の関係上、支持体部分52は、二部材構造であり、半径方向外側でエラストマーベッド部分50に、そして面の両端部では2つのフランジに係合しており、このような構造を他の2つのタイプのギアステージ14において採用しても良い。
ギアステージ14で発生する熱を発散するため、エラストマーベッド部分50が、良好な熱伝導率を有しているのが好ましく、この熱伝導率は、例えば、埋め込み用金属または他の熱伝導性ファイバーにより、または、中空スペース及び窪みに熱伝導性材料を充填することで達成されるようになっている。
金属リング部分48とエラストマーベッド部分50との間に、熱伝導性ペーストを設けても良い。
そして、このような回転速度の差を利用して、ギアステージ14がモータ12に接続された際に、ギアステージ14での大きな減速(例えば、200)が実現されるようになっている。
駆動ギア、すなわち、入力ギアとして機能する中心ギア32は、モータ12の内部ロータ22、または、モータ12の外部ロータ24、または、ギアステージ14の遊星キャリヤ38に接続されており、第2外側リング46は、車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10からアジャスタ80への出力手段54として機能している。
この場合、例えば中空シャフトとしての外部シャフトが、ベル状の末端片により第2外側リング46に、すなわち、支持体部分52に取り付けられている。
この場合、第2外側リング46が、中心ギア32と同じ方向に回転するようになっている。
第2タイプのギアステージ14用に選択される形状により、別途に用意したベアリングを中心ギア32に、すなわち、内部ロータ22(または外部ロータ24)に設ける必要はなく、そして、別途に用意したベアリングを第2外側リング46に、すなわち、出力手段54に設ける必要はないが、別途に用意したベアリングを設けても何ら構わない。
別途に用意したベアリングを設けた場合には、ギアステージ14の内部ロータ22または外部ロータ24のベアリングが、遊びのない状態で、そのため、騒音を生じることなく内部ロータ22または外部ロータ24を作動できるという利点を有している。
必要であるならば、第1外側リング44と第2外側リング46とをハウジング、すなわち、モータ12のステータ16に取り付けて、例えば、2つのポールシステム(two pawl system)または回路を介して、出力に変化をもたらすことで、出力手段54の回転方向を逆にすることが可能であり、一方で中心ギア32の回転方向は同じままであるように設計しても良い。
これにより、モータ12に必要な電子システムの設計を簡便化することができ、モータ12の製造を簡略化できるようになっている。
一般に、互いに軸方向後方に配置された1つ以上の中心ギアと、適切に軸方向に配置された同数の内側遊星ローラと、(出来れば)同期目的の1組の中間遊星ローラと、互いに軸方向後方に配置された1組以上の外側ローラと、適切に軸方向に配置された同数の外側リングとを設けても良い。
回転速度の小さな違いは、2つの隣接するギア部材間で前述した方法により取り去られる。
中心ギアと1組の遊星ローラの代わりに、外側の遊星ローラ組上で直接回転する適度に大きい直径の中心ギアを使用しても良く、及び/または、1組の外側遊星ローラと外側リングの代わりに、内側の遊星ローラ組上で直接回転する適度に小さい直径の外側リングを使用しても良い。
この第3タイプのギアステージ14は、ギアステージを単一段形式で形成したディファレンシャルギアであり、以下の説明においては、径方向階層式の摩擦ホイール形式のディファレンシャルギアとして説明するが、歯車形式を採用しても何ら構わない。
ギアステージ14は、モータ12の第1中心軸Aに軸合わせされている。
中心ギア32は、第1中心軸Aの周りに配置されており、3つの内側遊星ローラ34は、中心ギア32の外周面に沿って回転するようになっている。
段から外れた内側遊星ローラ34が、低弾性率を有した、すなわち、比較的硬い環状の第1中空ギア36によって軸方向のほぼ中程領域まで囲まれている。
これら3つの内側遊星ローラ34の軸方向の残りの半分領域では、第1中空ギア36より高い弾性率と小さな内周を有した第2中空ギア56によって囲まれている。
2つの要因により、第2中空ギア56が、内側遊星ローラ34との接触により生じた円形では無い三角形気味の形状を呈しており、この三角形は、図7では僅かに誇張されており、作動時には動的に変化するようになっている。
なお、適切な弾性率に関しては、適切な材料を選択することで得られるようになっている。
遊星キャリヤの代替部材としての中心ギア32によってもたらされた推力によって、第1中空ギア36と第2中空ギア56との中空ギアの内周比率は、変速比200に対して200/199である必要はなく、その代わり、より大きい比率、すなわち、許容公差に殆ど影響されない比率を選択することができるようになっている。
さらに、中心ギア32の代わりに、遊星ローラを支持する遊星キャリヤを第1タイプのギアステージ14の設計と同様に入力手段、すなわち、駆動手段として使用しても良く、または、遊星ローラを配置したベアリングケージを使用しても良い。
変形例として、軸方向に並んだ状態で配置された異なる弾性率の2つの中心ギアと中空ギアとを組み合わせても良く、または、連続または分離した異なる弾性率の中心ギアと中空ギアとを組み合わせても良い。
この遊星ローラは、段付けされていても良い。
このエラストマーベッド部分50を金属リングからなる第2中空ギア56の一部分として見なしても良い。
このエラストマーベッド部分50の代わりに、変形可能な壁を有するカップやダンパー部材としての穴あきディスクを介在させて、第2中空ギア56のための弾性スポークまたは軸方向または半径方向出力ピックオフを設けても良い。
第2中空ギア56の僅かに不均一な運動は、適切には補償されない、もしくは、少しも補償されないようになっている。
第2中空ギア56が、車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10からアジャスタ80への出力手段54として作用している。
この場合、例えば、中空シャフトとしての出力シャフトが、ベル状の端部片により第2中空ギア56、すなわち、支持体部分52に取り付けられている。
それぞれの直径は、直径の選択によって別の比率が可能になるように常時同じ大きさのオーダーとする必要がある。
中心ギア32と内側遊星ローラ34と第1中空ギア36の軸方向長さは、内部ロータ22と外部ロータ24とがギアステージ14によってステータ16に対して位置決めされる程度に充分な長さで設定するのが好ましい。
第3タイプのギアステージ14用に選択される形状により、中心ギア32に、すなわち、内部ロータ22(または外部ロータ24)に、第2中空ギア56に、すなわち、出力手段54に対して個別のベアリングを設ける必要はないが、設けても良い。
ギアステージ14は、図9及び図10に示すようなスイッチギアとして設計しても良く、そのスイッチギアにより出力手段54の2つの異なった回転方向をモータ12の唯一の永久回転方向を保持しながら選択することが可能であり、すなわち、スイッチギアを用いてモータ12からの駆動力の回転方向を変更することなく出力手段54の回転方向を変更することができ、このギアステージ14を第2タイプのギアステージ14に基づいて以下に詳細に説明する。
前述した第2タイプのギアステージ14に関する記述において説明したように、1組の内側遊星ローラ34が、中心ギア32の外周に配置されており、また、1組の第1外側遊星ローラ40が、内側遊星ローラ34の上面に配置されているとともに軸方向にオフセットされた第1外側リング44を介して付勢されて所定位置に保持されており、そして、1組の第2外側遊星ローラ42が、第2外側リング46を介して付勢されて所定位置に保持されている。
第2外側リング46は、車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10からアジャスタ80への出力手段54の一部を構成している。
第3外側リング58が、第2外側リング46の軸方向反対側で第1外側リング44の近傍に配置されているとともに、内側遊星ローラ34の軸方向長さは、付勢された第3外側リング58が内側遊星ローラ34を取り囲むように設定されている。
第1外側リング44及び第3外側リング58の外径は、ほぼ一致している。
まず、巻線スプリング60が、その中間領域を介してハウジングに取り付けられており、または、巻線スプリング60の幾つかの巻線が、第1外側リング44に巻き付けられ、それ以外の巻線が、第3外側リング58に巻き付けられている。
各々の場合、保持磁石61としての永久磁石が、巻線スプリング60の両自由端に配置されており、2つの保持磁石61の相互の対面極が互いに反発し合うようになっている。
この保持磁石61は、例えば希土類族からなる金属を含有しているため、高い透磁率を適切に保有している。
任意の極を励磁する切換えコイル63を巻付けた軟鉄からなるコア62が、2つの保持磁石61の間に配置されている。
その結果、第1外側リング44と第3外側リング58とギアステージ14とが、結果として所定位置に保持されている。
モータ12のステータ16のコイルを励磁した場合、切換えコイル63も励磁されるようになっている。
2つの保持磁石61のうちの一方が、電流方向に引き付けられ、他方が反発するようになっている。
その結果、電流方向に反発した保持磁石61が巻線スプリング60の側方を開くため、第1外側リング44と第3外側リング58を解除するようになっている。
通常、回転速度の違いを生じる第1外側リング44と第3外側リング58の小さな違いのために、第2外側リング46、すなわち、出力手段54の回転方向が規定され、その結果、第1外側リング44または第3外側リング58がロックされ、一方、モータ12、すなわち、中心ギア32の回転方向が一定のままであり、出力の2つの可能な回転方向が相互に対向している(一方向モータ)。
例えば、図12に示すように、保持磁石61が、それぞれ切換え可能に歯付き外側リングをロックする歯付き爪部材64に配置されている。
この機能は、前述した機能と同様である。
このロック手段は、休止状態の出力手段54によってもたらされるトルク力をロックするために使用しても良い。
このようなロック作用は、ギアステージ14内で発生させる必要はなく、モータ12とギアステージ14との間で作用するように設定しても良い。
休止状態では、スプリングを介して付勢された2つの歯付き爪部材64が、中間ギア67でほぼ確実に係合して、特に、出力側からもたらされたトルク力に対して中間ギア67の駆動をロックするようになっている。
モータ12が回転を開始した場合、ディスクカム68が、モータ12と共に回転し、図13Bに示すように、カム突起68’が、歯付き爪部材64の制御外周部分64’に接触して歯付き爪部材64を上げることで、歯付き爪部材64と中間ギア67との係合を解除するようになっている。
この際、中間ギア67は、何ら阻害されることなく駆動されて、ディスクカム68との摩擦接触を適切に解消するようになっている。
本実施例の変形例において、ディスクカム68は、回転軸との摩擦接触で支持されることなく、モータ12の非回転部に回転自在にしっかりと接続されており、このモータ12は、ハウジングに対して小さな角度範囲により回転自在に支持されている。
このようにして支持されたモータピニオン66とディスクカム68との間に生じるトルクのために、モータ12の電源をオンにして、歯付き爪部材64が自動的に係合解除すると、ディスクカム68が、直ちに自動的に回転するようになっている。
このタイプのモータ整流は、このロック手段には重要でない。
摩擦係合を用いてロック作用を実現するように設計しても良い。
ある性能要件の場合、例えば、異なった要件に対して一時的に適応させるために複数のモータ12を組み合わせても良い。
モータキャリヤ70は、図14に示すように、共通の中間ギア67の中心ベアリングの周りに配置された複数のモータスロット部分71を有している。
このモータスロット部分71内に挿入されるモータ12、例えば、3つのモータ12は、この中間ギア67でモータピニオン66と係合し、この中間ギア67は、前述したように出力側からもたらされた全てのトルク力をロックするようになっている。
マルチモータ72は、中間ギア67を介してギアステージ14に連結され、例えば、ギアステージ14の中心ギア32に連結しても良い。
このタイプのモータ整流は、この関係から重要でない。
図16では2つのモータ12を用いて示しており、その原理は、複数のモータ12を備えた公知方法を適用しても良い。
電子等価回路としてのリレー74が、2つのモータ12の間に設けられている。
通常、直列接続のため、動作電圧がモータ12の中でほぼ不均一に分布されている。
車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10が、車両に使用される場合、前述した特殊な状況とは、例えば衝突事故の発生である。
車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10を用いて駆動される装置は、車両使用者の安全性を向上させるために、特定の設定や状態をできうる限り素早く取ることのできるように設計されている。
この場合、車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10の継続的使用性については考慮しなくても良い。
その他の特殊な状況とは、広範囲に亘る車両座席のアジャスタ80の迅速な設定、例えば、車両使用者が後部座席へ容易にアクセスするために長手方向調整を行うこと、及び、この長手方向調整を行うとともに背もたれを前方に向けて折り畳むこと(旋回自在)などである。
高精度に交互に切換えることができる場合に、第1外側リング44または第2外側リング46、もしくは、第1中空ギア36または第2中空ギア56をロックするように設計されてスイッチギア内に設けられたロック手段を用いることで、異なる速度、すなわち、異なるギア比を出力側で発生させることができるようになっている。
モータ12の回転方向が一定である場合、出力手段54の回転方向が、一方向モータのための前述した状況に関連した状態を変化させるようになっている。
出力手段54の一定の回転方向は、ロック手段の切換え以外では、モータ12の回転方向を変えることによっても実現できるようになっている。
印可電圧を上げると、全体として、短時間そして従動する装置が適切な設定や状態を達成するまで、単一のモータ12及びマルチモータ72の出力消費が増大するようになっている。
短い作動時間であるため、熱力学的効果は重要な問題ではない。
衝突発生の場合、車両用の電子システムに設けられた衝突センサーが、差し迫った衝突に対して信号を発信して実際の衝突が発生する前にリレー74を始動させるようになっている。
すなわち、前述した問題解決は、危険防止のために用いられる。
特殊な状況の発生時には、モータ12の2つのロータのうちの1つが、ロック手段によって機械的にロックされるようになっている。
それから下流のギアステージ14が、高いギア比(低減速)を有するディファレンシャルギアとして作用するようになっている。
スイッチが、中間タップに作られた後、他方のロータが、低抵抗により高い出力消費で作動し、このことが最終的には、出力手段54で適切な出力の増大を生じさせるようになっている。
本発明に係る車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10は、他用途でも使用できるが、本実施例では車両内のアジャスタ80を駆動させるために用いられている。
アジャスタ80は、一般に相互に回転する2つの構成部材を備えており、これら2つの構成部材の間で、車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10が出力手段54を介してアジャスタ80に対してトルクを出力するようになっている。
出力手段54の低回転速度は、大量のトルクを生じるようになっている。
出力手段54の回転運動をアジャスタ80の直線運動に変換する手段を設けても良い。
アジャスタ80の各調整方向のために、別個の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10を設けても良い。
アジャスタ80の使用態様例は、車両座席の場合、背もたれ傾斜のアジャスタ、特に、セルフロック式のギア取り付け具の傾斜アジャスタや、四節リンク機構の2つのギア部材の間で作用する座席高さアジャスタや、座席クッションの先端を回転させる座席傾斜アジャスタや、または、レール上の車両座席を長手方向に調節する長手方向座席アジャスタなどである。
例えば、車両座席の両側にアジャスタ80がそれぞれ設けられ、公知方法では、この一対のアジャスタ80は、回転自在な伝動ロッドによって相互に連結されて同期が取られるようになっている。
本発明による車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10は、非常に狭い設置スペースしか必要としないため、一対のアジャスタ80に対してそれぞれ個別に設けることができるように設計されている。
複数の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10は、例えば、モータ12の電子整流用として用いられる電子手段を介して同期が取られるようになっており、車両座席に用いる場合、車両座席の構造物の剛性を介して同期が取られるようになっている。
アジャスタ80は、中空ギアとして設計されて歯付きリム部分81aを有する第1取り付け部材81と、第1取り付け部材81にギア接続されたギア部分82aを有する第2取り付け部材82とを備えており、これら第1取り付け部材81と第2取り付け部材82とが、負荷支持ギアを構成している。
第2取り付け部材82に形成されたギア部分82aの直径は、第1取り付け部材81に形成された歯付きリム部分81aの直径より約1歯丈分だけ小さく設計され、ギア部分82aの歯数は、歯付きリム部分81aの歯数より少なく設計されている。
以下に説明する方法で車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10を介して駆動した場合、歯付きリム部分81a上でのギア部分82a部分の相対的な回転運動が可能であり、この回転運動は、第1取り付け部材81と第2取り付け部材82の相対的回転として重ね合わせた回転運動で示される。
車両座席内アジャスタ用駆動ユニット10を介して駆動した場合、ギア部分82aと歯付きリム部分81aとが相対的に回転し、すなわち、第1取り付け部材81と第2取り付け部材82とが相互に重なり合った状態で相対的に回転するようになっている。
第2カラー部分82bの直径は、第1カラー部分81bの直径より大きく設計されている。
外側磁束リング30を有するモータ12のステータ16が、第2取り付け部材82の第2カラー部分82b内に、第1取り付け部材81から見て軸方向の反対側に面する半分領域で圧入嵌合されており、また、電子手段(詳細には説明しない)が、第2カラー部分82b内に、第1取り付け部材81から見て軸方向の反対側に面する側で、配置されている。
ギアステージ14の複数の内側遊星ローラ34が、ギアステージ14の中心ギア32の周りに半径方向に一列で配置されており、また、ギアステージ14の複数の第1外側遊星ローラ40と第2外側遊星ローラ42とが、ギアステージ14の内側遊星ローラ34の周りに複列で配置されている。
ギアステージ14の第1外側リング44と第2外側リング46とは、付勢された状態で内側遊星ローラ34と第1外側遊星ローラ40と第2外側遊星ローラ42とを保持しているとともに、モータ12が内部ロータ22の遊びの無い状態で支持された状態を補償している。
ギアステージ14の第1外側リング44が、第2取り付け部材82の第2カラー部分82b内に圧入嵌合され、すなわち、モータ12のステータ16のように、ギアステージ14の第1外側リング44が、ハウジングに取り付けられ、または、第2取り付け部材82の第2カラー部分82bが、第1外側リング44として機能している。
円周方向の約1/4に亘って延在するとともに軸方向に突出した駆動セグメント85が、ギアステージ14の第2外側リング46に形成されている。
この駆動セグメント85は、剛性状態で回転自在にギアステージ14の第2外側リング46に取り付けられ、または、この駆動セグメント85を別個に形成されたリングに対して配置しても良い。
第1取り付け部材81の第1カラー部分81bに対して係合する2つの湾曲したウェッジセグメント86が、駆動セグメント85の同一平面上に配置されており、また、駆動セグメント85は、2つのウェッジセグメント86の薄く成形された端部の間で遊びを有した状態で係合している。
相互に対向した2つのウェッジセグメント86の厚く成形された端部の間に係合するスプリング87は、円周方向に2つの駆動セグメント86を強制的に離間させるようになっている。
駆動セグメント85とウェッジセグメント86とが、偏心手段88を構成している。
第2取り付け部材82に沿って摺動する偏心手段88の全回転のために、第1取り付け部材81の歯付きリム部分81aが、第2取り付け部材82のギア部分82aの1つの歯で更に回転し、その結果、第2中心軸Bが、第1中心軸Aの周りを同程度にゆっくりと動くようになっている。
このようにして、重なり合った状態での回転運動を伴う相対的な回転、すなわち、背もたれの傾斜調整が達成されるようになっている。
この回転運動によるトルクの変動をモータ12を整流するために用いられる電子機器を介して、例えば、回転角度及び/または時間に依存する回転速度を利用して補償している。
強固に固定されて付勢された摩擦ホイール形式を選択していることにより、または、回転する小さい質量の内部ロータ22が大質量のアジャスタ80に対して遊びの無い状態で接触していることにより、モータ12の内部ロータ22の固体伝送音振動が十分に伝えられる一方で、加速される大質量のためにモータ12の内部ロータ22の固体伝送音振動が低振幅のみに達するようになっている。
モータ12のステータ16とアジャスタ80の負荷支持ギアとの間で生じる接触により、大質量のアジャスタ80も熱力学的利点を有している。
12 ・・・ モータ
14 ・・・ ギアステージ
16 ・・・ ステータ
18 ・・・ ステータポール
20 ・・・ コイル
22 ・・・ 内部ロータ
24 ・・・ 外部ロータ
26 ・・・ 永久磁石
28 ・・・ 内側磁束リング
30 ・・・ 外側磁束リング
32,32’ ・・・ 中心ギア
34 ・・・ 内側遊星ローラ
34’ ・・・ 遊星ギア
36,36’ ・・・ 第1中空ギア
38 ・・・ 遊星キャリヤ
40 ・・・ 第1外側遊星ローラ
42 ・・・ 第2外側遊星ローラ
44 ・・・ 第1外側リング
46 ・・・ 第2外側リング
48 ・・・ 金属リング部分
50 ・・・ エラストマーベッド部分
52 ・・・ 支持体部分
54 ・・・ 出力手段
56 ・・・ 第2中空ギア
58 ・・・ 第3外側リング
60 ・・・ 巻線スプリング
61 ・・・ 保持磁石
62 ・・・ コア
63 ・・・ 切換えコイル
64 ・・・ 歯付き爪部材
64’ ・・・ 制御外周部分
66 ・・・ モータピニオン
67 ・・・ 中間ギア
68 ・・・ ディスクカム
68’ ・・・ カム突起
70 ・・・ モータキャリヤ
71 ・・・ モータスロット部分
72 ・・・ マルチモータ
74 ・・・ リレー
80 ・・・ アジャスタ
81 ・・・ 第1取り付け部材
81a ・・・ 歯付きリム部分
81b ・・・ 第1カラー部分
82 ・・・ 第2取り付け部材
82a ・・・ ギア部分
82b ・・・ 第2カラー部分
85 ・・・ 駆動セグメント
86 ・・・ ウェッジセグメント
87 ・・・ スプリング
88 ・・・ 偏心手段
A ・・・ 第1中心軸
B ・・・ 第2中心軸
Claims (14)
- 電子整流されたモータ(12)と、該モータ(12)の出力側に設けられてモータ(12)のステータ(16)及び第1中心軸(A)の周りで回転してステータ(16)と磁気的に相互作用するロータ(22,24)を有したギアステージ(14)とを備えて、アジャスタ(80)に用いられる車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)において、 前記ギアステージ(14)が、相互に異なる方向にそれぞれ回転する2つの前記ロータ(22,24)を直接的に支持していることを特徴とする車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ロータ(22,24)が、前記ギアステージ(14)を介して遊びを有することなく支持されていることを特徴とする請求項1記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ロータ(22,24)の回転速度が、前記ステータ(16)の磁界の回転速度からずれるように設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記2つのロータ(22,24)が、異なる本数のポール(26)をそれぞれ有していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ロータ(22,24)のポール(26)の本数が、前記ステータ(16)のステータポール(18)の本数とは異なるように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ステータポール(18)の本数とロータ(22,24)のポール(26)の本数との比率が、2:3あるいは3:2とは異なるように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ロータ(22,24)が、ポールとして永久磁石(26)を保持していることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記永久磁石(26)が、希土類族からなる金属を含有していることを特徴とする請求項7記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ステータポール(18)が、前記ステータ(16)の円周方向に1本おきにコイル(20)を保持していることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ステータ(16)とロータ(22,24)とが、前記第1中心軸(A)を中心として半径方向に連続して配置されている、または、前記第1中心軸(A)で規定される軸方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ステータ(16)の半径方向内側に配置された内部ロータ(22)、及び/又は、前記ステータ(16)の半径方向外側に配置された外部ロータ(24)が、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項10記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記内部ロータ(22)のポール(26)の本数が、前記ステータポール(18)の本数より2本だけ少なく設定されているとともに、前記外部ロータ(24)のポール(26)の本数が、前記ステータポール(18)の本数より2本だけ多く設定されていることを特徴とする請求項4、請求項5、及び請求項11のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記モータ(12)、及び/又は、ギアステージ(14)が、中空シャフト状に設計されていることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
- 前記ギアステージ(14)が、中空ローラまたは中実ローラを有する摩擦ホイール形式で設計されていることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれかに記載の車両座席内アジャスタ用駆動ユニット(10)。
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