JP5331125B2 - 少なくとも１つの伝達段を有する駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、高出力密度で駆動されるように、駆動素子、中間部材及び出力素子を備え、径方向に可動な複数の歯部を介して駆動素子と出力素子の間のギア比及び駆動トルクの伝達が行なわれる少なくとも１つの伝達段及び駆動素子を有する駆動装置に関する。

様々な形状及び形式の駆動装置が知られており入手できる。

従来の電動式モータには、特注で効率を重視した種々の変速機が連結されている。

しかし、装置を構成する空間が限られており、ハウジングが２つあるので製造コスト高となり、摩擦損失の原因となる軸受が多数必要となることが問題である。

更に、変速機の一部と電動式駆動装置の一部が融合して電動駆動機構の出力伝達系列一部が、直接に連結された変速機又は伝達段の動力伝達系列として形成されている駆動装置が知られている。このような変速機はその大きさの故に効率が制限される。

直接か又は変速機を介して回転トルク伝達する駆動装置としての発電機も知られている。

そのような駆動装置はその上位概念も含まれるべきである。

本発明の目的は、上述の従来の駆動装置問題点を解決する、長さ及び径を縮小して空間を最適に利用して高いトルクが得られる駆動装置を提供することである。更に、空間及び重量を減ずることにより、高出力密度化及び小型化することも目的としている。

請求項１並びにそれに続く請求項に記載の特徴を有する駆動装置により解決される。

更に、伝達段がある場合には、従来の技術から、本発明による装置は、電動式駆動機構からの駆動トルクが伝達段に伝達する駆動装置と考えるべきである。

更に、発電機を駆動させるために、伝達段又は伝達段内に組み込まれた駆動素子の変速機を介してトルクを伝達する逆の方法も可能であることは、駆動素子の上位概念の範囲内に入る。２つの実施例は、上位概念において本発明による駆動装置と考えられる。

トルクの伝達及び変速に供する従来の駆動装置の摸式平面図 トルクの伝達及び変速に供する従来の駆動装置の摸式平面図 本発明による駆動装置の模式断面図 図２に示す駆動装置の摸式縦断面図

本発明による駆動装置は、ハウジング内に固定子を配置するか又はハウジングが固定子として形成されていることが特徴である。

ハウジング又は固定子の内部に、駆動素子が同軸に回転可能に配置され、永久磁石又はコイルなどにより励磁可能な磁石などの固定子を介して駆動素子を回転駆動させる、径方向を外方に配列された複数の励磁子が備えられている。

この場合、極めて大きな回転トルクを駆動素子に伝達するのに供する電動式モータにより駆動装置の外径が定められる。

また、内部に配置された出力素子の外歯と噛合う径方向に可動な部材の歯部と、直接的又は間接的に当接する駆動素子の内郭が、同軸の変速機の駆動機構として供される。

このような駆動装置では、ハウジング又は固定子の径が大きいため、熱が外方へ簡単に排出される。また、径が大きいために、駆動素子とハウジングの間に形成された電動式駆動機構の回転トルクは、歯部の装着された固定された部材を介して変速され出力素子に効率よく伝達される。

本発明による、駆動装置の構造により、変速機又は電動式駆動機構内の伝達段又は変速機内の電動式駆動機構の完全な一体化が可能となり、そのため、従来のモータ−変速機の標準的な組み合わせと比較して寸法を極めて短く構成できる。

更に、径が大きいために、電動式駆動機構の出力密度が改善される。出力素子として管状軸を用いると、径を大きく形成でき、有意義である。

以下、本発明の利点、特徴及び詳細について、図面を用いて説明する。

図１ａには、少なくとも１つの変速機Ｇを備えたモータなどの従来の電動機Ｍｏが示されている。

この場合、所望の回転数及び回転トルク並びに出力段が得られるように、種々の変速機Ｇを種々の電動機Ｍｏ並びに種々の伝達段に組み込んでもよい。この場合、出力に対する重量、製品コスト及び寸法が最適化できないことが問題である。

更に、図１ｂに示すように、電動機Ｍｏの駆動側と変速機Ｇの駆動側とが融合された、モータなどの電動機及び変速機から構成される駆動装置も考えられる。

しかし、この場合でも出力に対する重量を減らす最適化はできない。

図２には、固定子２としてのハウジング１を備えた本発明による高出力密度の駆動装置Ｒを示す。ハウジング１、すなわち固定子２は円環状に形成され、内側に放射状に配列された励磁コイル３を備えている。

ハウジング１、すなわち固定子２内には、外周に複数の励磁子５すなわち永久磁石６又は励磁可能な磁石を備えた駆動素子４が回転可能に配置されている。励磁子５、すなわち永久磁石６は駆動素子４に装着されるか又は一体的に組み込まれてもよい。これにより本発明が制限されることはない。

図２に詳細には示されていないが、駆動素子４は、噛合いにより中心軸Ｍの周りをハウジング１に対して回転可能に装着されている。駆動素子４は、内面の輪郭を形成している内郭７を備えている。

駆動素子４の内郭７は、多角形状に形成されてもよい。

駆動素子４の内部には、個々の歯部１０が径方向の案内部９に沿って案内されて装着されるように、部材８がハウジング１、すなわち固定子２に回転しないように連結されて装着されている。

歯部１０は、外方へ向いた基部１１及び内方へ向いたフランク１２を備えている。

個々の歯部１０が、径方向に沿って内方又は外方へと動くように、基部１１は、駆動素子４の内郭７に直接か又は間接的に接触しており、駆動素子４の内郭７の動きに対応して、該基部が径方向に沿って内方又は外方へと動かされる。

基部１１と駆動素子４の内郭７の間に、内郭７の動きを個々の歯部１０に伝達する中間部材１３を備えることが好ましい。

内郭７により個々の歯部１０を径方向に沿って内方又は外方に動かすために、中間部材１３は、例えば可撓性のリング、分割された軸受けリング及び／又はローラベアリングなどを用いてもよい。

駆動素子４の内郭７に対応して歯部１０が内方又は外方へと動かされるので、部材８の内部に同軸に配置された出力素子１４と、この歯部とが噛合わされる。出力素子１４は外歯１５を備え、その外歯と歯部１０のフランク１２とが噛合ってギア比が決められる。外歯１５を備えた出力素子１４は、管状軸として形成されることが好ましい。しかし、出力トルクを伝達するには、従来の軸でもよい。

ハウジング１内に、大径の電動式の原動機が同軸に配置されていることが本発明の特徴である。そのため、駆動装置Ｒの長さは極めて短くても高い駆動トルクが得られ、複数の歯部を介して出力素子１４に伝達される。

外側に配置されたハウジング１、すなわち固定子２及び内部に同軸に配置された、励磁子５を備えた駆動素子４を通って、熱が好適に外方に排出されるため、駆動装置Ｒの出力が明らかに向上する。

更に、本発明では駆動装置Ｒの構成部材を装置内空間に最適に配置することにより、出力密度が最適化される。更に、出力素子１４が大きな径の管状軸で形成されるので、例えば高効率の同軸の変速機を有する円環状の駆動装置を生出することができる。

図３には、図２の同軸の変速機の縦断面図が示されている。

この図から、固定子２としてのハウジング１が用いられ、そのハウジング１内に円環状の励磁コイル３が配置されていることは明らかである。

内郭７を有する電動式の駆動素子４は、共通の面Ｅに同軸に装着されて、好適な実施例では該駆動素子の外周面に複数の励磁子５、すなわち永久磁石６を配置することが好ましい。

内郭７は少なくとも１つの中間部材１３を介して部材８内の案内部９に装着された歯部１０に当接して、該歯部が出力素子１４の外歯１５と噛合う。

個々の部材は同軸に配置されている。

この場合、好適な実施例では、個々の歯部１０が径方向に配列されるように、部材８がハウジング１と強固に連結されてハウジングに固定されている。このハウジング内において、外歯１５の側面並びに歯部１０の側面に近接してハウジングに支えられた軸受１６．１、１６．２に出力素子１４が装着されている。この出力素子は大径の管状軸か又は任意の軸であってもよい。

図には示されていないが、出力素子１４とハウジング１の間にパッキングが装着されている。

本発明では、固定子２の励磁コイル３により駆動される電動式の駆動素子４が、励磁コイル３が生成する磁場により円周方向と同時に径方向にも確実に装着されていることが際立った特徴である。

電動式の駆動素子４の両側面に、部材８の側面のフランジ１８で支えられるスラスト軸受として形成された軸受１７．１、１７．２を装着してもよい。

別のフランジ１９は駆動素子４を側面から支えている。

配列及び中心軸のずれを僅かにするか又は軸方向の遊びが限定されるように、軸受１７．１、１７．２は、単にすべり軸受として形成することが好ましい。これも、本発明の範囲内である。

例えば、電動式の駆動素子４の個々のローラベアリングとして、スラスト軸受及びラジアル軸受を用いなくてもよいので、摩擦が軽減でき、空間が生成され、駆動装置の長さ及び径を小さくできる。

本発明によって、円環状に形成された駆動素子４により極めて高いトルクを伝達段Ｕへと伝達できるように、極めて小型で、短い空間に駆動装置（Ｒ）としての駆動部及び伝達段（Ｕ）を備えた駆動装置Ｒが生出される。本発明では、同時に電動式の駆動素子４の構成部材は、駆動装置Ｒの駆動段Ｕの電動式の駆動装置の出力部としての機能も有している。

１ ハウジング
２ 固定子
３ 励磁コイル
４ 駆動素子
５ 励磁子
６ 永久磁石
７ 内郭
８ 部材
９ 案内部
１０ 歯部
１１ 基部
１２ フランク
１３ 中間部材
１４ 出力素子
１５ 外歯
１６ 軸受
１７ 軸受
Ｒ 駆動装置
Ｍ 中心軸
Ｕ 伝達段
Ｅ 面
Ｇ 変速機
Ｍｏ 電動機

Claims (17)

1. 高出力密度で駆動されるように、駆動素子（４）、部材（８）及び出力素子（１４）を備え、駆動素子（４）は内郭（７）を備え、該内郭（７）の動きに対応して径方向に動かされる複数の歯部（１０）を介して駆動素子（４）と出力素子（１４）の間のギア比及び駆動トルクの伝達が行なわれる少なくとも１つの伝達段（Ｕ）及び駆動素子（４）を有する駆動装置であって、
   駆動素子（４）が伝達段（Ｕ）の電動式駆動機構として形成されていることを特徴とする駆動装置。
2. 高出力密度で駆動されるように、駆動素子（４）、部材（８）及び出力素子（１４）を備え、駆動素子（４）は内郭（７）を備え、該内郭（７）の動きに対応して径方向に動かされる複数の歯部（１０）を介して駆動素子（４）と出力素子（１４）の間のギア比及び駆動トルクの伝達が行なわれる少なくとも１つの伝達段（Ｕ）及び駆動素子（１４）を有する駆動装置であって、
   駆動素子（４）が少なくとも１つの伝達段（Ｕ）の電動式駆動機構として供されると共に電動式駆動機構の出力機構として形成されていることを特徴とする駆動装置。
3. 高出力密度で駆動されるように、駆動素子（４）、部材（８）及び出力素子（１４）を備え、駆動素子（４）は内郭（７）を備え、該内郭（７）の動きに対応して径方向に動かされる複数の歯部（１０）を介して駆動素子（４）と出力素子（１４）の間のギア比及び駆動トルクの伝達が行なわれる少なくとも１つの伝達段（Ｕ）及び駆動素子（１４）を有する駆動装置であって、
   駆動素子（４）及び少なくとも１つの伝達段（Ｕ）が同軸に配置されると共に共通の面（Ｅ）に装着されていることを特徴とする駆動装置。
4. 駆動素子（４）は電気的に駆動される回転素子として形成され、固定子（２）として形成されているハウジング（１）内に同軸に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 駆動素子（４）の内郭（７）は多角形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の特徴とする駆動装置。
6. 案内部（９）に案内されて径方向に可動な複数の歯部（１０）を有する部材（８）が、駆動素子（４）内部に同軸に挿入されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置。
7. 部材（８）の歯部（１０）の内部に同軸に配置された出力素子（１４）に駆動力を伝達するために、歯部（１０）は直接的か又は中間部材（１３）を介して間接的に駆動素子（４）の内郭（７）に当接していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の駆動装置。
8. 出力素子（１４）に外歯（１５）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の駆動装置。
9. 駆動力が伝達されるように、歯部（１０）が出力素子（１４）の外歯（１５）と噛合っていることを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
10. 出力素子（１４）は、外歯（１５）を有する軸又は管状軸として形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の駆動装置。
11. 中間軸受リングとしての中間部材（１３）は、分割されたローラベアリング又は滑り軸受として形成されていることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の駆動装置。
12. 伝達段の駆動素子（４）は、径方向に沿って外方に配列された複数の励磁子（５）を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
13. 複数の励磁子（５）を備えた駆動素子（４）が中心軸（Ｍ）の周りに回転されるように、ハウジング（１）は固定子（２）として形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
14. 駆動素子（４）は、軸受（１６．１、１６．２）を介して出力素子（１４）と部材（８）の間に装着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
15. 径方向に沿って配列された励磁子（５）又は永久磁石（６）を有する駆動素子（４）は、励磁コイル（３）によって生成された磁場により、中心軸（Ｍ）に対して径方向及び／又は軸方向に装着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の駆動装置。
16. 駆動素子（４）が部材（８）及びハウジング（１）により径方向及び／又は軸方向に装着されるように、駆動素子（４）のそれぞれの側面に軸受（１７．１、１７．２）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の駆動装置。
17. 駆動素子（４）が径方向及び／又は軸方向に装着されるように、円環状の滑り軸受けとしての軸受（１７．１、１７．２）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の駆動装置。

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