JP7096463B2 - 小型ギアモータ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

［本発明の分野］
本発明の分野は、自動車内の流体循環の分野（例えば、空調フラップ、水サーモスタットバルブ、・・・）であり、また、外部から来る空気（例えば、エアスクリーンフラップ）の制御された循環に関する。より詳細には、本発明の分野は、電気モータおよび減速ギア列を囲むハウジングから作られた小型ギアモータに関する。

吸気フラップの場合、多くの現行車両は、エンジン室のグリル内に配置された１つ以上の外部の吸気フラップを有する。これらのフラップは、例えば、車両の空気力学を改善するために、またはエンジン室の熱制御を最適化するために、エンジン室を隔離するための閉じられた場所と、エンジン室内の空気が外部からの空気によって入れ替えられることを可能にするための開いた場所との間で移動することができる。

これらのフラップは、連結システムによってまたはピニオン駆動部によって、アクチュエータによって制御され、フラップの開度は、コンピュータによって制御される。

高速で運転する車両（例えば、高速道路の走行状態）では、フラップ上の圧力は、強力なアクチュエータを必要とする高い値に達することができるが、車両グリル内への慎重な一体化を可能にするために、サイズは小さいままである。

［従来技術］
従来技術は、グリルフラップ制御装置を装備するように意図された動力ユニットの既知の例を記載する特許出願ＷＯ２０１３１９１３３０号である。

車両フラップグリッド用の別のアクチュエータも、米国特許第９１６８８２８号から知られている。

欧州特許出願ＥＰ２６４０５９０号には、自動車のエンジン室の空気入口を調節するための調節装置の別の例が記載されている。

［従来技術による解決策の欠点］
従来技術の解決策は、ギアモータが、最小の空間要件で、約５００～７００の高い伝動比で、高い動力を提供しなければならないとき、あまり適合されていない。時には、ギアボックス機構に加わる応力が、早すぎる摩耗を引き起こし、いくつかの部品の故障を引き起こすことさえある。

さらに、吸気フラップは、強制的なフラップ移動に抵抗するために、電源がない場合に静止抵抗トルクを有さなければならない。従来技術の解決策のいくつかは、フラップを強制的に移動させる可逆的な伝動のために、またはギアモータの出力部材がフラップの強制的な移動中に用いられるトルクに抵抗しないために、この制約を満たさない。

従来技術の別の欠点は、ロータ軸の振動またはギアモータの部品のいくつかからの機械的な騒音に関連する。

最後に、従来技術のアクチュエータは、アクチュエータの端部における出力軸の位置決めのために、グリル内への一体化にあまり適していない形状の要素を有している。

［発明によって提供される解決策］
本発明の目的は、上述の問題を解決することである。より詳細には、本発明は、平行な軸を有する減速ギア列を駆動する電気モータ、少なくとも１つの中間ギアおよび出力ホイールを有する減速ギアボックスを囲むハウジングから作られ、
前記出力ホイールは、前記ハウジングによって各々にガイドされる円筒軸伸長部がその両側に伸長する歯状クラウンを有する単一の部分からなり、各々の前記伸長部の１つは、それぞれの端部に外部駆動素子との連結手段を有し、
前記出力ホイールは、１つの前記中間ギアを構成する歯状ホイールと同軸であり、前記歯状ホイールは、１つの前記軸伸長部に対して自由に回転することができることを特徴とするギアモータに関する。

好ましいが限定的ではない実施形態では、前記出力ホイールは、軸貫通空洞を有する。

外部部材への連結を制御することを可能にするために、少なくとも１つの前記連結手段は、凹状ソケット駆動部によって、または２つの同軸凹状ソケット駆動部によって形成されることができる。

有利な点として、一方にモータ、もう一方に少なくとも１つの前記中間ギアが、出力ステージの軸を通る断面の両側に配置される。

好ましくは、ハウジングは、出力ステージの前記軸伸長部をガイドするための２つの軸受を有する。

あるいは、前記モータは、ウォームスクリューを備えた出力シャフトを有していてもよい。図示されていなくても、好ましくはたとえ前記モータのロータ軸が前記出力の軸に平行であり、前記中間ギアの内、第１中間ギアを駆動する歯状ホイールを備えていても、実際には拍車ギアモータの使用の代わりである。

代わりの実施形態では、本発明に係るギアモータは、ギアモータの振動および不可逆性を最小限に抑えることを可能にするために、乾燥摩擦パッドを備えた前記モータのロータを有していてもよい。この目的のために、ギアモータは、歯状ホイールと、軸の周りで回転するようにロータをガイドするフランジと、バネおよびカウンタ軸受とを含むロータを有することができるため、バネは、摩擦推力を及ぼすために、回転軸のカウンタ軸受をプレスする。

好ましくは、前記モータのステータは、Ｎ個の放射状に伸びる歯を有し、Ｎが６～１２の間であり、少なくとも２つの前記歯が屈曲しているシート束によって構成される。

さらに好ましくは、前記第１中間ギアは、出力ステージと同軸の第２中間ギアを駆動する。

有利な点としては、少なくとも１つの屈曲した歯は、一方は出力クラインによって、もう一方は前記中間ギアの内の１つのクラウンによって画定された空間内に伸長する。

図示されていない代わりの実施形態では、軸モータが考えられ、出力シャフトに平行な方向に、少なくとも１つの屈曲した歯は、一方の出力クラウンの表面と、もう一方のクラウンの上面との間に収容される。

さらに、コンパクト化の観点から、有利な点としては、出力ホイールと同軸の前記ギアは、異なる断面を有する２つの同軸の歯状ホイールを有する部分からなる追加の中間ギアを駆動する。

ステータを変形させることなくプリント回路を駆動することができるようにするために、本発明の目的はまた、前記コイルを担持する磁極に隣接する歯の端を支持するショルダーを有するコイルボディの作用によって無感応性にすることが可能であり、前記コイルボディは、前記ショルダーの軸受面に垂直な方向に圧力嵌めすることによってプリント回路を相互に接続することができるコネクタを有する。

また、本発明の目的は、ハウジングの底部のモータの回転軸に平行に伸びるピンによってガイドされる圧縮バネによってステータが電気的に接地することを可能にすることであり、前記バネの長さは、ステータの厚さよりも大きく、前記圧縮バネは、ステータのシートパッケージの端の非絶縁表面およびステータに重ね合わされた前記プリント回路によって圧縮されたときにプリント回路の非絶縁表面と機械的かつ電気的な接触に関係する。

本発明で取り組むことができる特定の例として、自動車のエンジン室の吸気スクリーンの調節、または熱調節弁も言及すべきであり、これらの機能に限定されない。

［本発明に係る１つのアクチュエータの１つの実施形態の非限定的な例の詳細な説明］
本発明は、添付の図面を参照しながら、非限定的例示的実施形態に関する以下の説明を読むことによって最もよく理解されるであろう。

図１ａ、１ｂ、および１ｃは、それぞれ、好ましい実施形態におけるアクチュエータの上面図、底面図、および正面斜視図であり、
図２は、図１ａ～１ｃのモータの開いた上面図（カバーまたはカバーガスケットなし）を示し、
図３は、両端に開いた出力、同軸ギアおよびロータパッドの概念を示すための、出力ホイールの軸を通過する図１ａ～１ｃのロータの断面図を示し、
図４は、ホイールシーケンスを示すための平行軸ギア列の図を示し、
図５は、垂直軸に沿った２つのギア間のステータコイルを示すための、ステータおよび平行軸ギア列の図を示し、
図６は、プリント回路が駆動されるときの屈曲を回避するための、シート金属束上のコイル本体の支持体を示すためのステータの図を示し、
図７は、ステータ接地およびロータパッドの概念を示すためのモータの断面図を示す。

［アクチュエータの概要］
本発明に係るアクチュエータは、連結手段を通すための開口部を、その２つの主面に有するハウジング１からなる。

図１ａは、ハウジング１の上部の主面の図を示す。上述の例において、連結手段は、両端に開口する中央チャンネル４を有する単一の円筒状出力部３である。

制御される部材（例えば、フラップ）と電気アクチュエータとの間の機械的なインターフェースは、一般に、フラップ側の雄シャフトによって提供され、この雄シャフトは、アクチュエータ側の雌出力ホイールに挿入される。機械的なインターフェースは、アクチュエータによって生成されたトルクを伝動することができなければならない。

フラップがグリル上に見えるいくつかの用途では、アクチュエータは、異なるフラップシステムと互換性があるようにするために、アクチュエータの各側に出力インターフェースを有していなければならない。

第１のフラップシステムは、約６Ｎｍのトルクを必要とし、１つの出力インターフェースのみを使用し、
第２のフラップシステムは、約４Ｎｍのトルクを必要とし、アクチュエータの両側で両方の出力インターフェースを使用する。

本発明に係るアクチュエータの電気モータおよびギア列の寸法決めによって、約６Ｎｍのトルクを管理することが可能である。出力インターフェースは、雌ソケットがアクチュエータ全体を貫通しているので、中空のシャフトアクチュエータの両側で開く出力部材である。

この非網羅的な例では、中間チャンネル４の少なくとも末端部分は歯状領域５を有する。第１ソケットに対応するこの領域５は、回転トルクの伝動を可能にする他の既知の構成、例えば、多角形または楕円形の内側部分を有することができる。特に、この部分は、２つの正方形によって形成された８点星形を有することができる。

この例では、この領域５は、第２ソケットに対応する第２同軸歯状領域６によって囲まれている。

ソケット５は、可能な限り効率的に約４Ｎｍの力を伝動するための溝を組み込んでいる。第２ソケット６は、第１ソケットの周りに備えられている。直径が大きく、歯数が多いため、第２ソケット６は、６Ｎｍの典型的なトルクを伝動することができる。アクチュエータの密閉性を確保するために、ショルダーが出力ホイールの両側に一体化されている。それらによって、異なる直径の２つのシール材１１、１２の挿入が可能である。最後に、２つの軸受２３、２４は、それぞれハウジングおよびカバーにおいてガイドを提供するために存在している。

カバーの反対側の面は、別の駆動部材を連結するためのソケットも有する。

これにより、例えばハウジング１の両側のフラップのために、アクチュエータを変更することなく、異なるシャフトを連結すること、または２つの出力シャフトを駆動することができる。

ハウジングは、電気接続システムを囲むコネクタ７と、固定ラグ８～１０とを有する。

図２および図６に示すように、ハウジング１は、プリント回路２１に電気的および機械的に接続された電気モータ２０を有する。

電気モータ２０は、特許ＥＰ２１７１８３１号に記載の構造を有する。実際、このエンジンの特定の形状因子は、本発明の要素をより良好に一体化することを可能にする。

電気モータ２０は、６つの幅広の歯５０および６つの幅狭の歯６０を有するカットシートの束によって形成されたステータ４０と、Ｎ対の（好ましくは放射状またはフェストーン）磁極を交互の方向に有する、図５に見られるロータ１００とを含む。

コイル７０は、モータのアンペア－１回転当たりの最大トルクを得るために、３つの幅広の歯５０周りに配置される。

ロータ１００は、典型的には、１８ｍｍの直径を有し、ＮｄＦｅＢタイプの永久磁石（典型的な残留磁気は０．７５Ｔ）を有する。

図４および図５に示すように、一連の平行軸ギアは、モータ２０のロータ１００の動作を出力ホイール６００に伝動する。

この平行軸ギア列は、上述した例では成形されたプラスチック材料で作られた単一部品で構成されている出力ホイール６００の両側に分配された５つのステージからなる。出力ホイール６００は、伝動歯状クラウン６０１を有する中空円筒形貫通部材によって形成される。ギアの中間ホイール３００の１つは、出力ホイール６００と同心である。減速ギアは、一連のホイール１００、２００、３００、４００、５００、６００を含む。伝動比は、典型的には５５０：１である。

出力ホイール６００は、モータ２０と中間ホイール４００および５００と間に縦に配置される。有利な点として、ステータコイル７０ａは垂直な軸に沿って２つのギア２００と６００との間に配置される。図４は、概略的にこれら２つのギア６００と２００との間に存在可能な空間を図示しており、ここではモータは図示されていない。

ハウジング１は軸受２３を含み、その内径は出力ホイール６００をガイドするために使用され、その外径は同心可動ホイール３００をガイドするために使用される。これにより、ゆとりをより正確に管理することができ、軸受摩耗を制御することができる。

第１減速ステージは、ステータを通る軸２０３に取り付けられた歯状ホイール２０１を駆動する、ロータ軸１００に取り付けられた歯状ピニオン１０１からなる。歯状ホイール２０１は、ピニオン２０２に連結され、この連結は、単一のプラスチック部品を形成するように成形することによって作られることができる。

第２減速ステージは、中空シャフト出力部材６００と同軸の歯状ホイール３０１を駆動するピニオン２０２からなる。この歯状ホイール３０１は、ピニオン３０２に連結されて単一の部品３００を形成する。

第３減速ステージは、ピニオン４０２に連結されて部品４００を共に形成する歯状ホイール４０１を駆動するピニオン３０２からなる。

第４減速ステージは、小ホイール５０２に連結されて部品５００を共に形成する大ホイール５０１を駆動するピニオン４０２からなる。

第５減速ステージは、最終的に、中空シャフト出力部材６００に一体化された、部品３００と同心の歯状クラウン６０１を駆動するピニオン５０２からなる。

［モータの取り付け］
巻線７０は、ロータ軸１００に平行に伸びる差込接続ピン８０（「プレスフィット」コネクタ）を有する。

組み立て中、プリント回路２１は、モータの横断面に垂直に伸びるピンに押し付けられ、ピンは、プリント回路２１の金属化された横孔に嵌め込まれる。

これらのピン８０は、固いピン（挿入中にねじれない）または適合可能なピン（挿入中に圧縮または機械的に「適合」する）とすることができる。

プリント回路２１を押し込むときのステータの変形を低減するために、コイルボティ７１は、コイル７０の横方向の両側に２つのショルダー８１、８２を有する。これらのショルダー８１、８２は、挿入力（典型的には２００Ｎ）を３つの点に分配することを可能にし、この力は、中心極でステータ４０によって吸収され、中心極を取り囲む横極で２つの支持体によって吸収される。ステータ４０に分配されたこの力は、プリント回路２１がコイル７０に挿入されたときに伝動される。

ロータ１００は、わずかな摩擦を導入することによって、動作中の振動を制限することができる機能を有する。

この機能は、カウンタ軸受１０４の挿入後に取り付けられた追加のフランジ１０２と、前記パッド１０４を介してロータ１００の回転軸１０５にその力を加えるバネ１０３とを使用することによって可能になる。

図３および図７に示すロータ１００上のこのフランジ１０２は、以下の利点を有する。

２つの同心円筒形軸受の機能によってガイドをする。

放射状の磁力（ステータに向かう回転体の引力による）が、モータを使用するとき、パッド１０４によって生成される力よりも大きい場合、フランジ１０２は、回転体１００のティルティングを制限するため、騒音を制限する。

グリースリザーバの構成
このフランジは、カウンタ軸受１０４がそのハウジングから離れないことを確実にするので、特に内燃エンジンの動作による高振動する場合に、カウンタ軸受１０４およびバネ１０３の損失のリスクを排除する。

ギアモータを使用して、自動車のエンジン室の吸気画面を作動させ、車両が動いていない（電源が供給されていない）ときに、フラップブレード上の圧力によって吸気フラップを開くことができないことを確実にする場合、パッド１０４による摩擦の導入は、エンジンの残留トルクを増大させ、機械的不可逆性を確実にすることを可能にする。

ギアモータはまた、ステータの（電気的）接地機能を含む。この目的のために、それは、ハウジングの底部にあり、ハウジング１と一体に形成された、モータ２０の回転軸に平行に伸びるピン９１によってガイドされる圧縮バネ９０を備える。前記バネ９０の空きの長さは、ステータ４０の厚さよりも大きく、前記圧縮バネ９０は、ステータ４０に挿入された前記プリント回路２１によって圧縮されるとき、ステータシートパッケージの縁９２の非絶縁表面およびプリント回路２１の非絶縁表面と機械的かつ電気的な接触に関係している。

図１ａ、１ｂ、および１ｃは、それぞれ、好ましい実施形態におけるアクチュエータの上面図、底面図、および正面斜視図である。 図１ａ～１ｃのモータの開いた上面図（カバーまたはカバーガスケットなし）を示す。 両端に開いた出力、同軸ギアおよびロータパッドの概念を示すための、出力ホイールの軸を通過する図１ａ～１ｃのロータの断面図を示す。 ホイールシーケンスを示すための平行軸ギア列の図を示す。 垂直軸に沿った２つのギア間のステータコイルを示すための、ステータおよび平行軸ギア列の図を示す。 プリント回路が駆動されるときの屈曲を回避するための、シート金属束上のコイル本体の支持体を示すためのステータの図を示す。 ステータ接地およびロータパッドの概念を示すためのモータの断面図を示す。

Claims (19)

1. 少なくとも１つの中間ギア（２００、３００、４００、５００）および出力ホイール（６００）を有する、平行軸を有する減速ギア列を駆動する電気モータ（２０）を囲むハウジング（１）から作られ、
   前記出力ホイール（６００）は、前記ハウジング（１）によって各々にガイドされる円筒軸伸長部がその両側において伸長する歯状クラウン（６０１）を有する単一の部品から作られ、各々の前記伸長部の１つは、それぞれの端部に外部駆動素子との連結手段を有し、
   前記出力ホイール（６００）は、１つの前記中間ギアを構成する歯状ホイール（３００）と同軸であり、前記歯状ホイール（３００）は、１つの前記軸伸長部に対して自由に回転することができることを特徴とする、ギアモータ。
2. 前記出力ホイール（６００）は軸貫通空洞（４）を有することを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
3. 少なくとも１つの前記連結手段は、凹状ソケット駆動部によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
4. 少なくとも１つの前記連結手段は、２つの同軸駆動凹部によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
5. 一方に前記モータ、もう一方に少なくとも１つの前記中間ギア（２００、３００、４００、５００）が、前記出力ホイール（６００）の軸を通る断面の両側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
6. 前記ハウジングは、出力ステージの前記軸伸長部をガイドするための２つの軸受（２３、２４）を有することを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
7. 前記モータは、ウォームスクリューを備えた出力シャフトを有することを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
8. 前記モータ（２０）のロータ（１００）の軸は、前記出力ホイール（６００）の軸に平行であり、前記中間ギア（２００、３００、４００、５００）の内、第１中間ギア（２００）を駆動する歯状ホイール（１０１）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
9. 前記モータの前記ロータは、乾燥摩擦パッド（１０４）を備えていることを特徴とする、請求項８に記載のギアモータ。
10. 歯状ホイール（１０１）と、軸（１０５）の周りで回転するようにロータをガイドするフランジ（１０２）と、摩擦推力を及ぼすために、バネ（１０３）が回転軸（１０５）のカウンタ軸受（１０４）をプレスするように、バネ（１０３）およびカウンタ軸受（１０４）とを含むロータ（１００）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
11. 前記モータのステータ（４０）は、Ｎ個の放射状に伸びる歯を有し、Ｎが６から１２の間であり、少なくとも２つの前記歯が屈曲しているシート束によって構成されることを特徴とする、請求項８に記載のギアモータ。
12. 前記第１中間ギア（２００）は、前記出力ホイール（６００）と同軸の第２中間ギア（３００）を駆動することを特徴とする、請求項８に記載のギアモータ。
13. 少なくとも１つの屈曲した歯（５０）は、一方は前記出力ホイール（６００）によって、もう一方は前記中間ギア（２００、３００、４００、５００）の内の１つのホイールによって画定された空間に伸長することを特徴とする、請求項１１に記載のギアモータ。
14. 少なくとも１つの前記屈曲した歯（５０）は、出力シャフトに平行な方向に、一方の前記出力ホイール（６００）の表面と、もう一方の前記中間ギア（２００、３００、４００、５００）のうちの１つのホイールの上面との間に収容されることを特徴とする、請求項１３に記載のギアモータ。
15. 前記出力ホイール（６００）と同軸の前記歯状ホイール（３００）は、異なる断面を有する２つの同軸の歯状ホイール／ピニオンを有する部分からなる追加の中間ギア（４００）を駆動することを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。
16. コイル（７０）は、前記コイル（７０）を担持する磁極に隣接する前記歯の端に載置しているショルダー（８１、８２）を有するコイルボティ（７１）によって支持され、前記コイルボティ（７１）は、前記ショルダー（８１、８２）の軸受面に垂直な方向に、圧力嵌めによってプリント回路（２１）を相互に接続するように適合された接続ピン（８０）を有することを特徴とする、請求項１１に記載のギアモータ。
17. 前記ハウジング（１）の底部に、前記モータ（２０）の回転軸に平行に伸びるピン（９１）によってガイドされる圧縮バネ（９０）を含み、前記バネ（９０）の長さは、前記ステータ（４０）の厚さよりも大きく、前記圧縮バネは、前記ステータのシートパッケージの端（９２）の非絶縁表面および前記ステータ（４０）に重ね合わされたプリント回路（２１）によって圧縮されたときの前記プリント回路（２１）の非絶縁表面と機械的かつ電気的に接触することを特徴とする、請求項１１に記載のギアモータ。
18. 自動車のエンジン室の吸気スクリーンを調節するために使用されることを特徴とする、請求項１～１７のいずれか１項に記載のギアモータ。
19. 前記ハウジング（１）は、内径が前記出力ホイール（６００）をガイドするために使用され、外径が前記歯状ホイール（３００）をガイドするために使用される軸受（２３）を有することを特徴とする、請求項１に記載のギアモータ。

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