JP7258033B2 - 電動駆動システム、ドアを作動するための駆動システムの使用、駆動システムの製造方法 - Google Patents

電動駆動システム、ドアを作動するための駆動システムの使用、駆動システムの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、請求項1の前文による、特にドアを作動させるための電動駆動システムに関する。本発明は、さらに、ドア、特に車両ドアを作動させるための駆動システムの使用、および駆動システムの製造方法に関する。
特に、例えばドア、特に車両ドアおよび車両フラップの電気機械的な制御のための駆動システムが、従来技術から知られている。電気モータの力は、例えばネジ状スピンドルを介して車両ドアに伝達される。さらに、駆動システムは、例えば、車両ドア、特に車両ドアへの駆動システムの接続要素を過負荷から保護するためのクラッチ、車両ドアを特定の位置に保持するためのブレーキ、伝達される力と速度を調整するためのトランスミッション、および/または、車両のドアから駆動システムに入力される力を吸収するためのベアリング、を含むことができる。
一般的な駆動システムは、例えば、文献EP1940012A1に記載されており、その教示によるとその設計は、特に段落[0002]~[0006]が参照されてここに含まれる。駆動システムのコンパクト構造と低ノイズの進展のために、EP1940012A1は、一般的な駆動システムにヒステリシスブレーキを使用することを、上述の段落で提案している。
別の一般的な駆動システムは、文献EP1664470B1に記載されており、その教示、特に段落[0002]~[0009]が、参照されてここに含まれる。EP1664470B1は、引用された段落において、一般的な駆動システムと、駆動システムのコンポーネントの、正確な取り付け、軸方向ガイドおよび位置合わせによって減少した全体積を開示する。
欧州特許出願公開第1940012号明細書(EP1940012A1) 欧州特許第1664470号明細書(EP1664470B1)
一般的な駆動システムの問題は、例えば、ユーザーによる力が、ドアの回転軸に対して、駆動システムよりもはるかに大きな梃子を有しているために、例えば駆動システムによって動作されるドアからの、非常に大きな力が、動作中に駆動システムへ導入されることである。これらの力は、駆動システムの敏感なコンポーネント、例えばモータやブレーキを損傷する可能性がある。同時に、特にコストと設置スペースの制約により、アセンブリが非常に大きく、および/または安定した状態になるように設計できないため、駆動システムが早期に故障するかもしれない。
したがって、本発明の目的は、特に車両ドアなどのドアを作動させるための駆動システム、および特に信頼性が高く、省スペースであると同時に安価な駆動システムの製造方法を創造することである。
本発明は、請求項1の特徴に従って本発明によりこの課題を解決する駆動システムを提供する。その目的は、請求項9の特徴による使用および請求項10の特徴による製造方法によっても達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
特にドア、例えば車両ドアを作動させるための、本発明による電動駆動システムは、スピンドル軸および駆動軸を有する少なくとも一つのギアアセンブリを備える。ギアアセンブリは、駆動軸回りの回転運動をスピンドル軸回りの回転運動に変換するように設計される。駆動システムは、特にドアを作動させるために、スピンドル軸回りを回転可能なネジ状スピンドルを備えた少なくとも一つのスピンドルアセンブリを備えることができ、ネジ状スピンドルはスピンドル軸回りを回転可能な伝達アセンブリの一部に機械的に接続される。本発明によれば、シャフトまたはVベルトまたは歯付きベルトなどの、他の力伝達デバイスに基づく、他の同等の力伝達グループも考えられる。駆動システムは、ネジ状スピンドルなどの力伝達デバイスを、駆動シャフトなどの補足的な力伝達デバイスとともに駆動するための少なくとも一つの駆動アセンブリを備える。駆動シャフトなどの補足的な動力伝達デバイスは、駆動軸回りを回転可能な伝達アセンブリの一部に、有利に機械的に接続される。以下では、本発明による力伝達デバイスおよび補足的な力伝達デバイスの実施形態は、ネジ状スピンドルまたは駆動シャフトの代表的な例によって説明される。
本発明の意味における「ドア」という用語は、少なくとも一つの部分、特に技術デバイスまたは建物のアクセス開口部を、可逆的に閉じる、または少なくとも部分的に覆う、遮光する、または覆うための任意のデバイスを包含する。人がアクセスするためのドアに加えて、「ドア」という用語は、例えば、積載および/または荷降ろし用のドアおよび/または換気用の開口、特に窓も含む。本発明の意味における「車両ドア」は、乗客が車両に出入りするためのドアに加えて、例えばトランクの蓋およびボンネット、または客車の荷物フラップなどの車両の他の開放可能な表面部分も含む。本発明の目的のために、「車両」という用語は、特に、陸、水および空での乗り物を包含する。
本発明の意味における「機械的に接続され」という表現は、機械的な力および/またはトルクを伝達するように設計されたあらゆる接続を包含する。このような接続は、例えば、運動エネルギーを伝達するための、物質的および/または物理的に接続された、特に堅固な、接続および/または磁気的な接続によって媒介され得る。
スピンドル軸と駆動軸は、互いに同軸にならないように配置できる。駆動アセンブリは、スピンドル軸の側方に配置できる。スピンドル軸および駆動軸の非同軸配置は、例えば、駆動システムによって作動されるドアから、スピンドル軸に沿って駆動システムに入力される力が駆動軸に沿って伝達されることを有利に妨げる。非同軸配置は、駆動アセンブリの、スピンドルアセンブリからの機械的な分離、または少なくとも部分的な分離をもたらし、したがって、スピンドルアセンブリは、スピンドル軸に沿ったスピンドルアセンブリを介した力から保護される。その結果、駆動軸に配置された駆動システムのアセンブリ、特に駆動アセンブリは、これらの力から保護される。さらに、駆動軸に配置されたモジュールは、スピンドル軸の側方に、特にスピンドル軸に沿って配置されたモジュールの隣に配置することができる。その結果、側方に配置されたアセンブリは、スピンドル軸に沿って導入される力からさらに保護される。型式、構造、体積、および/または形状の点で材料の機械的な耐荷重要件が低いため、特にスピンドル軸に沿った長さに関して、駆動システムを特にコンパクトにすることができ、同時に安価である。例えば、自動車などの車両で利用できるスペースが少ないため、コンパクトなデザインのおかげで、駆動システムは、車両のドアに特に適している。
スピンドル軸および駆動軸は、45°~90°、好ましくは60°~90°、特に好ましくは90°の角度を囲み得る。本発明によれば、「角度」は、それらの交点にある2つの角度のうちの小さい方であり、必要であれば、少なくとも一つの軸の平行移動した後の2つの軸の間である。角度が90°に近ければ近いほど、駆動軸回りの回転運動をより効率的にスピンドル軸回りの回転運動に変換できるため、駆動システムは特に効率的かつ確実に機能する。特に90°の角度では、安価で入手が容易な標準のギアコンポーネントを使用できる。
少なくとも一つの駆動アセンブリは、駆動軸回りを回転可能なモーターシャフトで、スピンドル軸回りのネジ状スピンドルの回転運動を駆動するための、少なくとも一つのモーターアセンブリを備え得る。モーターシャフトは、例えば、電気モータによって駆動することができる。モーターシャフトは、駆動シャフトによって取り囲まれ、および/または駆動シャフトに堅固に接続され得る。特に、モーターシャフトは、駆動シャフトの一部であるか、または駆動シャフトと同一であり得る。
少なくとも一つのギアアセンブリは、駆動軸回りの回転運動をスピンドル軸回りの回転運動に変換するためのウォームギアを含むことができる。ウォームギアには、特に静かな動作と特に高い負荷容量という利点があり、高いトルクでも確実に伝達できる。低ノイズの動作は、顧客に高い価値を与えるため、高価な車両の車両ドアでの使用に特に有利である。
ウォームギアは、駆動軸回りを回転可能で駆動軸に機械的に接続されたウォームシャフトと、スピンドル軸回りを回転可能でネジ状スピンドルに機械的に接続されたウォームホイールとを含むことができる。この構成により、特にコンパクトな設計のウォームギアで、駆動軸回りの駆動シャフトの回転運動を、スピンドル軸回りのネジ状スピンドルの回転運動に変換できる。本発明によれば、ウォームホイールとウォームシャフトを交換することもできる。
ウォームシャフトは、駆動シャフトによって取り囲まれ得る、および/または、駆動シャフトに堅固に接続され得る。特に、ウォームシャフトは、駆動シャフトの一部または駆動シャフトと同一にすることができる。
ウォームシャフトは、特に、モーターアセンブリのモーターシャフト、および/またはブレーキアセンブリのブレーキシャフトに、特に確実に、密着し、および/または同軸に、堅固に接続し得る。これにより、モーターシャフトやブレーキシャフトとウォームシャフトの間で、特に効率的で信頼性の高いトルク伝達が可能になる。例えば、モーターシャフトおよび/またはブレーキシャフトの部分は、駆動軸回りの回転に関してウォームシャフトの部分と積極的に相互に作用し得る。
少なくとも一つの駆動アセンブリは、駆動軸回りを回転可能であり、好ましくはベアリングを介してガイドされるブレーキシャフトで、スピンドル軸回りのネジ状スピンドルの回転運動を制動する、少なくとも一つのブレーキアセンブリを備えることができる。ブレーキアセンブリは、例えば、ユーザーが怪我をしたり、ドアを損傷したりする可能性のある、駆動システムによって動作するドアなどの急激な動きを防ぐことができる。特に、ドアは、ブレーキアセンブリによって特定の位置に保持することができ、その場合、ブレーキアセンブリなしでは、ドアは、例えばそれに作用する重力のためにとどまらない。これにより、ユーザーの怪我および/またはドアの損傷も防ぐ。
ブレーキアセンブリは、好ましくは、伝達アセンブリに面するモーターアセンブリの側方に、特に伝達アセンブリとモーターアセンブリとの間に配置される。伝達アセンブリと反対側のモーターアセンブリの側方のブレーキアセンブリの配置とは対照的に、利点は、ブレーキアセンブリおよび/または伝達アセンブリによって生成される磁場、熱および/または振動によって悪影響を受ける可能性のある制御コンポーネントおよび/またはセンサを、伝達アセンブリの反対側にモーターアセンブリの側方に安全に配置できることである。したがって、モーターアセンブリは、制御コンポーネントおよび/またはセンサを、磁場、熱、および/または振動から保護することができるため、個別の保護は不要であり、駆動システムの、特に費用効果が高いコンパクト構造が実現される。さらに、制御コンポーネントおよび/またはセンサは、例えば他のコンポーネントへの接続やメンテナンスのために、ギアモジュールに面している側よりも、ギアモジュールとは反対側にある方がより簡単にアクセスできる。
モーターアセンブリは、モーターアセンブリに対するモーターシャフトの角度位置を測定するための角度位置センサ、特にホールセンサを含むことができ、角度位置センサは、ブレーキアセンブリとは反対側のモーターアセンブリに配置されることが好ましい。角度位置センサ、特にホールセンサは、磁場によって簡単に乱される可能性があるため、ブレーキアセンブリとは反対側のモーターアセンブリ側への配置は、信頼性の高い測定のために特に有利である。角度位置センサは、ネジ状スピンドルの角度位置、したがって、駆動システムによって作動されるコンポーネントの位置、例えば、ドアの開放状態を、たとえばキャリブレーション機能を使用して、簡単に、単純に、正確に、かつ確実に測定するために有利に使用できる。
ブレーキアセンブリは、例えば機械式の摩擦ブレーキ、例えばディスクブレーキおよび/またはフェルトブレーキを含むことができる。機械式の摩擦ブレーキは、製造コストが低く、組み立てが簡単であるという利点がある。ブレーキアセンブリは、電磁ブレーキ、例えば切り替え可能な電磁石を備えたブレーキを含むことができる。電磁ブレーキには、例えば電磁石のオン/オフを切り替えることにより、その機能を電気的に制御できるという利点がある。
ベアリングは、例えば、プレーンベアリングおよび/またはローラーベアリング、特にボールベアリングを含むことができる。ベアリングは、有利には、ブレーキシャフトの回転軸に対して、例えば、ブレーキアセンブリおよび/または伝達アセンブリの機能を損ない得る放射方向の動きを妨げる。
ブレーキシャフトは、駆動シャフトによって取り囲まれ、および/または、駆動シャフトに堅固に接続され得る。特に、ブレーキシャフトは、駆動シャフトの一部であるか、または駆動シャフトと同一であり得る。
ブレーキシャフトは、モーターアセンブリのモーターシャフトに機械的に接続することができ、特に好ましくは、堅固に、および/または同軸に、接続することができる。堅固な、および/または、同軸での接続が、駆動システムの特にシンプルな構造と特に高いブレーキ効果を可能にする。例えば、モーターシャフトの一部分をブレーキシャフトの一部分に圧入できる。
ブレーキシャフトは、ネジ状スピンドルがモーターアセンブリによって駆動される間、例えば一方向クラッチ、および/または、モーターシャフトからブレーキシャフトを分離するための特に電気的に切り替え可能なクラッチによって、駆動デバイスの動作中にモーターシャフトに解放可能に接続できる。その結果、駆動システムはよりエネルギー効率の高い方法で動作でき、モーターアセンブリは、より強力でなく、より小さく、軽く、安価に設計できる。駆動デバイスの動作中に解放することができるブレーキシャフトへのモーターシャフトの接続は、例えば、文献DE102014212863A1に記載されているようなブレーキ装置として設計することができる。DE102014212863A1の対応する段落[0006]~[0013]および[0028]~[0044]は、参照して本明細書に組み込まれる。
ブレーキアセンブリは、特に、少なくとも一つのロータがブレーキシャフトに堅固に接続され、好ましくは接着および/または圧入されたヒステリシスブレーキと、ブレーキアセンブリのハウジングに固定的に配置された少なくとも一つのステータと、ステータを磁化するための少なくとも一つの永久磁石を含むロータと、を備え得る。あるいは、ステータは、ロータを磁化することができる少なくとも一つの永久磁石を含むことができる。ロータがブレーキシャフトに接着されている場合、ヒステリシスブレーキの製造は特に簡単である。ロータがブレーキシャフトに圧入されている場合、特に化学溶剤に関して長期にわたって特に安定した接続が得られ、ヒステリシスブレーキを特に厳しい許容誤差で製造できる。
ヒステリシスブレーキは、臭いや騒音なく働くという利点を有しており、特に駆動システムに関連する最大2000万回転まで、機械式摩擦ブレーキよりも耐摩耗性がある。さらに、ヒステリシスブレーキは駆動軸に沿う小さなスペースしか必要としない。さらに、ヒステリシスブレーキのブレーキトルクは、機械式摩擦ブレーキと比較して、特に駆動システムに関連する毎分0~3000回転の速度範囲では、ブレーキシャフトの速度に特に依存せず、特に、駆動システムに関連する温度範囲-30℃~+80℃で、ヒステリシスブレーキの周囲温度よりも低くなる。さらに、ヒステリシスブレーキのブレーキトルクは、機械式摩擦ブレーキのブレーキトルクよりも良好に予測でき、その結果、ブレーキトルクの小さな相対許容誤差を達成することができる。したがって、ヒステリシスブレーキを使用すると、機械式摩擦ブレーキを使用する場合よりも、駆動システムのそれぞれの適用分野に対して、より正確に、より低い安全マージンでブレーキトルクを設計できる。これにより、駆動システムは特に効率的かつ確実に機能する。
ヒステリシスブレーキは、例えば、文献EP2192675A1に記載されているように構成することができ、対応する段落[0006]~[0021]および[0024]~[0048]は、参照して本明細書に組み込まれる。
ロータおよび/またはステータは、本質的に円筒状および/またはブレーキシャフトと同軸に配置することができる。ロータおよび/またはステータは、駆動軸回りの回転に関して実際的な、ブレーキシャフトまたはブレーキアセンブリのハウジングとの接続のためのいくつかの凹部を備えることができる。
ヒステリシスブレーキは、特にロータとステータが円筒状の場合、同軸構成により特にコンパクトに構成できる。ロータは、ステータに特に有利に配置され、特にステータは、ブレーキシャフトに対して放射方向にロータを完全に覆う。完全な覆いは、ステータの外側の磁場の強さを最小限に抑える。その結果、ベアリングなどの別のコンポーネントの不要な磁化を低減したり、完全に防いだりできる。
ロータは、有利には、ブレーキシャフトに沿ってステータの中央に配置される。これにより、ブレーキシャフトに沿ってロータに作用する磁力が最小化され、ロータとブレーキシャフトの接続が緩む可能性がある。
ロータがステータ内に配置される場合、ロータが少なくとも一つの永久磁石を含み、それによってステータを磁化することができる場合に、特に有利である。ヒステリシスブレーキの動作時、永久的に磁化されたコンポーネントで熱が主に発生する。この部品が外部のステータである場合、この熱は、この部品が内部のロータである場合よりも容易に放散される。
ロータおよびステータは、例えばエアギャップによって互いに離間することができる。これは、有利には、ヒステリシスブレーキの動作中にロータとステータが互いに擦れ合い、その結果、騒音と熱の発生が増加し、摩耗が増加することを防ぐ。また、ロータとステータの隙間寸法を選択することにより、両者の磁気的相互作用の強さを設定でき、駆動系に適したヒステリシスブレーキのブレーキトルクを設定できる。駆動システムの典型的な用途のために、例えば、0.1mm~1mm、特に0.2mm~0.8mm、例えば0.5mmのギャップ寸法が、従来の製造方法の許容誤差で達成し得る高いブレーキトルクを生成するのに、特に有利であることが証明されている。
ロータとステータの間の磁気相互作用の強さ、つまりブレーキトルクは、ブレーキシャフトに沿ったロータおよび/またはステータの長さを選択することによって調整できる。異なるブレーキトルクを備えたヒステリシスブレーキの可能な限り簡単な製造のため、ブレーキトルクが、ステータ内に配置されたロータ長の選択によって設定される場合、特に有利である。その結果、基本的にステータによって決定されるヒステリシスブレーキに必要なスペースを変更することなく、単一のコンポーネント、つまりロータを変更することで、異なるブレーキトルクを実現できる。駆動システムの典型的な用途では、5mm~50mm、特に10mm~20mm、例えば13mmのステータ長が特に有利であることが判明しており、ロータ長は、好ましくはステータ長以下、例えばステータ長が13mmであるときロータ長は12.5mm、であると好ましい。
ロータはステータの中に配置でき、ブレーキシャフトに沿ってロータ長とブレーキシャフトに直交するロータ外径とを有することができ、ステータは、ブレーキシャフトに沿うステータ長とブレーキシャフトに直交するステータ内径とを有することができ、ここで言及された寸法は、互いに以下の関係にあり、好ましくは以下の値を有する。
a.5mm~50mm、特に10mm~20mm、例えば12.5mmのロータ長
b.5mm~50mm、特に10mm~20mm、例えば13.5mmのロータ外径
c.5mm~50mm、特に10mm~20mm、例えば13mmのステータ長
d.5mm~50mm、特に10mm~20mm、例えば14.5mmのステータ内径
ロータ長は、ステータ長以下になるように選択するか、および/またはギャップ寸法が0.1mm~1mm、特に0.2mm~0.8mm、例えば0.5mmであるようにロータ外径とステータ内径が選択される。
上記の比率または寸法により、駆動システムの従来の用途に適したブレーキトルクは、従来のステータとロータの材料で達成され、駆動システムは、従来の製造方法と製造公差を使用して安価に製造できる。もちろん、寸法はアプリケーション要件に応じて調整でき、これにより、特にギャップ寸法を一定に保つことができる。
スペーサは、好ましくはポリマーで作られ、ロータとブレーキシャフトの間に配置することができる。スペーサは、ブレーキシャフトの不要な磁化を低減できる。さらに、スペーサは、磁化されない他のコンポーネント、例えばベアリングの間隔を確保することもできる。
ロータは、例えば接着剤でブレーキシャフトに直接取り付けることができる。ブレーキアセンブリは直接締結することによって、特に安価に、とりわけスペーサを使用する場合よりも費用対効果を高くして、製造できる。ブレーキシャフトが磁化可能な材料、例えば鉄鋼材料で構成される場合で、ロータがそれに直接取り付けられているとき、ブレーキシャフトの磁化により、ステータとの磁気的相互作用が増加し、ひいてはブレーキトルクを増加させる、という追加の利点がある。
ロータは、ロック要素、例えばブレーキシャフト上のロックリングによって、ブレーキシャフトに沿った変位に対して、固定できる。
ブレーキアセンブリは、ロータまたはステータが磁化されたときに生成される熱を受け取るためのヒートシンクを含み得る。ヒートシンクは、駆動システムの熱に弱い部分が過熱するのを有利に防ぐことができる。ヒートシンクは、例えば、ステータ、特に放熱フィン、と熱伝導的に接続される金属ブロックを、特に備え得る。
ロータおよび/またはステータは、ブレーキシャフトに沿って前後に配置された多数のモジュールで構成できる。その結果、ロータとステータとの間の磁気的相互作用であるブレーキアセンブリのブレーキトルクは、駆動システムのさまざまな用途に使用されるいくつかのモジュールを介して、有利に設定することができる。
ブレーキアセンブリは、永久磁石の磁場を強くする、および/または、弱めるためのコイルを備えることができる。ロータとステータの間の磁気的相互作用であるブレーキアセンブリのブレーキトルクは、特に駆動システムの動作中に、コイルを流れる電流を介して有利に設定することができる。例えば、モータがネジ状スピンドルを駆動している間、ブレーキトルクを低減して、駆動システムをより効率的に動作させることができる。
永久磁石は、希土類合金、例えばネオジム-鉄-ホウ素合金で構成することができ、ロータまたはステータは、アルミニウム-ニッケル-コバルト合金で構成することができる。ネオジム-鉄-ホウ素合金は、高い磁化を有する永久磁石の製造に特に適している。一方、アルミニウム-ニッケル-コバルト合金は保磁力が低いため、永久磁石によって特に良好に磁化できる。永久磁石は、有利には、少なくとも一つの防食コーティング、例えば、ニッケル、ニッケル銅および/またはプラスチックコーティング、特にエポキシ樹脂コーティングを有することができる。特に永久磁石が一般に脆い希土類合金で構成されている場合、プラスチックコーティングは、機械的負荷から永久磁石を保護できるという追加の利点を有する。
少なくとも一つのモーターアセンブリは、少なくとも一つのブレーキアセンブリから離間することができる。これにより、これらの2つのアセンブリの機能が、例えば熱や振動の伝達によって互いに干渉しないことが保証される。特に、そうでなければ、ブレーキアセンブリの永久磁石が、モーターアセンブリによって放出された熱によってそのキュリー温度を超えて加熱され、それによってその磁化が失われ、ブレーキアセンブリのブレーキ効果を損なう可能性がある。この危険は、特に、80℃の範囲の比較的低いキュリー温度を有するネオジム-鉄-ホウ素磁石で存在する。
例えば、少なくとも一つの伝達アセンブリおよび/または断熱手段は、モーターアセンブリとブレーキアセンブリとの間に配置されることができ、および/またはモーターアセンブリおよびブレーキアセンブリは、スピンドル軸の反対側に配置されることができる。
駆動システムは、スピンドル軸回りのネジ状スピンドルの回転運動を、駆動軸回りの駆動シャフトの回転運動から切り離すための少なくとも一つのクラッチアセンブリを備えることができる。クラッチアセンブリは、特に、駆動システムによって作動されるドアおよび/または駆動システムのドアへの接続デバイス、例えばボールピンを過負荷から保護するために、過負荷クラッチを含むことができることが好ましい。
駆動システムは、ドア、接続要素、および駆動システムがいずれの場合に損傷を与えることなく吸収できる最大負荷未満の負荷で過負荷クラッチが作動するように、特に有利に設計することができる。さらに、駆動システムは、その最大負荷がドアおよび接続要素のそれぞれの最大負荷よりも小さくなるように有利に設計される。これにより、故障や誤動作が発生した場合でも、ドアや接続要素が損傷するのではなく、通常は交換が容易な駆動システムのみが損傷することが保証される。
スピンドルアセンブリは、ガイド用のガイドブッシュおよび/またはネジ状スピンドルを支持するためのスピンドルベアリングを備えることができる。ガイドブッシュおよび/またはスピンドルベアリングは、例えば、ネジ状スピンドルに接続されているカップリングや歯車の機能が損なわれる可能性のある、ネジ状スピンドルの望ましくない並進運動を防ぐことができるため、駆動システムが確実に動作する。
本発明は、ドア、特に車両ドアを作動させるための本発明による駆動システムの使用を含む。本発明によれば、駆動システムは、他の物体を動かすこと、例えばテーブルの高さを調整することにも使用できる。
特にドア、例えば車両ドアを作動させるための、特に本発明による駆動システムのための、本発明による製造方法は、少なくとも以下のステップを含む。
a.駆動システム用のヒステリシスブレーキのためのブレーキシャフト、および/または、ロータに接着剤を塗布するステップ
b.ロータをブレーキシャフトに直接取り付けるステップ
c.接着剤でロータをブレーキシャフトへ密着して接続するステップ
ロータをブレーキシャフトに直接取り付けることにより、ヒステリシスブレーキの特にコンパクトな構造、つまり駆動システムが実現される。一体型接続により、ロータをブレーキシャフトに安定して永久的に取り付けることができる。接着剤は、特に、ロータとブレーキシャフトとの間に恒久的な弾性接続が形成されるように選択することができ、その結果、ロータを損傷する可能性のあるブレーキシャフトの起こり得る振動は、減衰した方法で後者にのみ伝達される。
あるいは、特に本発明による駆動システムの製造方法は、以下のステップを含むことができる。
a.駆動システムのヒステリシスブレーキのブレーキシャフトにスペーサを適用するステップ
b.スペーサにロータを取り付けるステップ
c.ブレーキシャフトとロータにスペーサを圧入するステップ
ブレーキシャフトおよびロータに対する、特に信頼性が高く、長期間安定したスペーサの接続は、圧入によって実現できる。特に、粘度や乾燥挙動が温度や湿度などの環境パラメーターに依存するため、プロセス技術の観点から制御が難しい接着剤は不要である。加えて、接着剤は、エージングプロセスによって少なくとも部分的にその接着促進効果を部分的に失う可能性があり、それにより接着接続の長期安定性を危険に曝す。
ロータが永久磁石、特に例えばネオジム-鉄-ホウ素合金で作られた希土類磁石を含む場合、ロータは一般に脆すぎて直接ブレーキシャフトに圧入できない。この問題は、特にポリマーで作られたスペーサがブレーキシャフトとロータとの間に適用されるという点で、本発明に従って解決される。スペーサは、例えば塑性変形によって、圧入中に発生する力を少なくとも部分的に吸収することができ、その結果、ロータは、ロータを損傷する可能性のあるいかなる応力にも曝されない。
駆動システムの特に単純な構造と、ブレーキシャフトへのロータの特に信頼性の高い接続のために、スペーサは、例えばブレーキシャフト回りに、特にそれに接触して円筒状に取り付けられ、および/またはロータは、スペーサ回りに、特にスペーサと接触して円筒状に取り付けられる。
圧入は、例えば、ブレーキシャフトの放射方向の拡張を含むことができ、その結果、ブレーキシャフトから放射方向外向きに向けられた力が、それらを互いに、ブレーキシャフトに圧入するために、スペーサおよびロータに作用する。圧入には、例えば、スペーサに軸力を加えることが含まれ、これは、例えば、ブレーキシャフトに適用されるブッシングとして設計することができ、その結果、スペーサがブレーキシャフトとロータとの間の空間に圧入される。
製造方法は、固定要素、特に固定リングをブレーキシャフトに適用して、ブレーキシャフトに沿った変位に対してロータを固定することを含むことができる。
本発明のさらなる利点、目標、および特性は、本発明による駆動システムが例として示されている以下の説明および添付の図面に基づいて説明される。それらの機能に関して少なくとも本質的に対応する図中の駆動システムのコンポーネントは、同じ参照番号で識別することができ、これらのコンポーネントは、すべての図中で番号を付けて説明する必要はない。
本発明による駆動システムの概略図である。 本発明によるさらなる駆動システムの概略図を示す。 本発明による駆動アセンブリの概略断面図を示す。 本発明によるさらなる駆動アセンブリの概略断面図を示す。 本発明によるさらなる駆動アセンブリの概略断面図を示す。 本発明によるブレーキアセンブリの概略断面図を示す。 本発明によるさらなる駆動システムの概略断面図を示す。 ブレーキシャフト上の本発明によるロータの概略図である。 本発明によるステータの概略図である。 本発明による方法の概略図である。
図1は、本発明による駆動システム100の概略図を、側面図(図1a)および図1aにおいてマークされた平面B-Bでの断面(図1b)として示す。駆動システム100は、ギアアセンブリ220によって互いに接続されるスピンドルアセンブリ110および駆動アセンブリ200を備える。スピンドルアセンブリ110は、スピンドル軸SA回りを回転できるネジ状スピンドル(図示せず)を備える。駆動アセンブリ200は、駆動軸AA回りを回転できる駆動シャフト201を備える。ネジ状スピンドルと駆動シャフト201は、例えば、ギアアセンブリ200を介して互いに機械的に接続され、ギアアセンブリ220は、駆動軸AA回りの回転運動をスピンドル軸SA回りの回転運動に変換するように設計される。
図示された駆動アセンブリ200は、スピンドル軸SA回りにネジ状スピンドルの回転運動を駆動するためのモーターアセンブリ210と、スピンドル軸SA回りにネジ状スピンドルの回転運動を制動するための、ギアアセンブリ220に面するモーターアセンブリ210側に配置されたブレーキアセンブリ230と、を含む。伝達アセンブリ220は、例えば、モーターアセンブリ210とブレーキアセンブリ230との間に配置される。
図示された例では、駆動軸AAとスピンドル軸SAは同軸に配置されておらず、例えば90°の角度αをなす。供給ライン130は、特に駆動システム100にエネルギーおよび/または制御信号を供給するために、例えば、駆動アセンブリ200上に配置される。接続デバイス120は、例えば、スピンドル軸SAに沿って駆動システム100の端部に配置される。接続デバイス120は、それぞれボールスタッドを備えることができ、例えば、駆動システム100を車両(図示せず)および車両の車両ドア(図示せず)に接続し、その作動のために駆動システム100が提供されるように、設計され得る。
図2は、図1Bのような断面として、本発明によるさらなる駆動システム100を示す。図1に示される駆動システム100とは対照的に、図2に示される駆動システム100において、ブレーキアセンブリ230は、モーターアセンブリ210と伝達アセンブリ220との間に配置される。
図3は、本発明による駆動アセンブリ200の概略断面図を示す。図示された駆動アセンブリ200は、駆動軸AA回りに回転可能なモーターシャフト211で、スピンドル軸SA回りに、ネジ状スピンドル(図示せず)の回転運動を駆動するための、モーターアセンブリ210を備える。
図示された駆動アセンブリ200は、ブレーキシャフト231でスピンドル軸SA回りのネジ状スピンドルの回転運動を制動するための、駆動軸AA回りを回転することができ、例えばベアリング235によってガイドされる、ブレーキアセンブリ230を備える。ブレーキアセンブリ230は、例えば、ヒステリシスブレーキ237を含む。ブレーキシャフト231は、例えば、伝達アセンブリ220のウォームシャフト222を介して、モーターシャフト211に特に堅固に接続され、ブレーキシャフト231、ウォームシャフト222およびモーターシャフト211は、有利には、互いに同軸に配置されるか、および/または、駆動アセンブリ200の駆動シャフト201をともに形成する。
図示された例では、モーターアセンブリ210およびブレーキアセンブリ230は、スピンドル軸SAおよび伝達アセンブリ220の反対側に、互いに配置されている。
図示されたモーターアセンブリ210は、モーターアセンブリ210に対するモーターシャフト211の角度位置を測定するための角度位置センサ213、特にホールセンサを備え、角度位置センサ213は、例えば、ブレーキアセンブリ230とは反対側に、モーターアセンブリ210の側方に配置されている。
図4は、本発明によるさらなる駆動アセンブリ200の概略断面図を示す。図示された駆動アセンブリ200は、ブレーキアセンブリ230がモーターアセンブリ210と伝達アセンブリ220との間に配置されている点で、図3に示された駆動アセンブリ200と異なる。
図5は、本発明によるさらなる駆動アセンブリ200の概略断面図を示す。図示された駆動アセンブリ200は、図4に示される駆動アセンブリ200と同様に、駆動軸AAおよび角度位置センサ213回りを回転可能なモーターシャフト211を有するモーターアセンブリ210を備える。エネルギーおよび/または制御信号をモーターアセンブリ210に供給するための供給ライン130も示される。
図示された例では、モーターシャフト211は、角度位置センサ213とは反対側のモーターアセンブリ210の側方で、駆動軸AA回りを回転可能なブレーキアセンブリ230のブレーキシャフト231に直接かつ堅固に接続され、例えば、モーターシャフト211がブレーキシャフト231の凹部212に同軸に挿入され、それに圧入される。特に、円筒状のロータ232が図示されたブレーキシャフト231に取り付けられ、例えば、ブレーキシャフト231と同軸にある。図示されたロータ232は、例えば永久磁石を含み、特に、例えば、ロータ232によって磁化することができる円筒状のステータ233と同軸に配置されている。ロータ232とステータ233は共にヒステリシスブレーキを形成する。
図6は、本発明によるブレーキアセンブリ230の概略断面図を示す。図示されたブレーキアセンブリ230は、駆動軸AA回りを回転可能であり、ベアリング235によってガイドされるブレーキシャフト231を備える。図示されたブレーキシャフト231は、ギアアセンブリ(図示せず)のウォームシャフト222に堅固に接続され、例えば、それと一体に形成される。図示されたブレーキアセンブリ230は、共にヒステリシスブレーキを形成し、図3に示されるように配置および構成され得るロータ232およびステータ233を含み、図3は、ロータ232がスペーサ234によってブレーキシャフト231から離間している図4と異なっている。スペーサ234は、例えばポリマーでできており、図示された例では、スペーサ234がブレーキシャフト231およびベアリング235からロータ232を離間するように形作られている。図示されたブレーキアセンブリ230は、例えば2つのプラスチック製のハーフシェルから構成されるハウジング236によって囲まれている。
図7は、本発明によるさらなる駆動システム100の概略断面図を示す。図1にすでに示されているコンポーネントには、同じ参照番号が付けられており、再度説明しない。図示されたスピンドルアセンブリ110は、ネジ状スピンドル(図示せず)をガイドするためのガイドブッシュ112を備える。図示された例では、ネジ状スピンドルは、スピンドル軸SA回りを回転することができ、例えば過負荷クラッチを備えたクラッチアセンブリ240を介して、ウォームギア221のウォームホイール223に機械的に接続される。図示されたウォームホイール223は、ウォームギア221のウォームシャフト(図示せず)に機械的に接続されており、ウォームシャフトは、駆動軸AA回りを回転可能であり、特に、堅固および/または同軸をなすように、モーターアセンブリ210のモーターシャフト211に接続されている。ネジ状スピンドルとウォームシャフトの両方をそれぞれ少なくとも一つのベアリング235に取り付けることができる。図示された例では、スピンドル軸SAと駆動軸AAによって囲まれる角度αは、約75°である。
図8は、駆動軸AAに沿った断面(図8a)および斜視図(図8b)としてブレーキシャフト231上での本発明によるロータ232の概略図を示す。ロータ232は、例えば、ブレーキシャフト231に直接接着される。図示されたロータ232は円筒状であり、例えば、12.5mmのロータ長RL、5.95mmのロータ内径RID、および/または13.5mmのロータ外径RADを有する。ロータ232は、例えば、特に、ニッケル-銅コーティングを備えたネオジム-鉄-ホウ素合金から構成され得る。
ブレーキシャフト231は、例えば、駆動軸AA回りの回転に関して確実な接続を有するギアアセンブリ(図示せず)のウォームシャフトと接続するための部分239を有する。部分239は、たとえば歯車として設計されている。
ブレーキシャフト231は、少なくとも部分的に中空であり得、その結果、モーターアセンブリ(図示せず)のモーターシャフトおよび/または伝達アセンブリ(図示せず)のウォームシャフトは、例えば、少なくとも部分的にブレーキシャフトに挿入され、それを圧入し得る。
図9は、駆動軸AAに沿った断面(図9a)および斜視図(図9b)として、本発明によるステータ233の概略図を示す。図示のステータ233は本質的に円筒状であり、例えば、ステータ長SLが13mm、ステータ内径SIDが14.5mm、および/またはステータ外径が23mmである。ステータ233は、例えば、アルミニウム-ニッケル-銅合金からなる構成され得る。
図示されたステータ233は、駆動軸AA回りの回転に対して確実にステータ233をブレーキアセンブリ(図示せず)のハウジングに接続するための、いくつかの、例えば2つの、凹部229を有する。
図10は、駆動システム100のための本発明による製造方法300の概略図を示す。製造方法300は、最初に、駆動システム用のヒステリシスブレーキ237のためのブレーキシャフト231および/またはロータ232への接着剤の塗布310を備える。例えば、次のステップは、例えば、ロータ232をブレーキシャフト231上に同軸に押すことにより、ロータ232を直接ブレーキシャフト231への取付け320である。例えば、次のステップでは、接着剤を使用してロータ232をブレーキシャフト231への密着した接続330がある。ヒステリシスブレーキおよび駆動システムのさらなる製造は、例えば、通常の製造方法を使用して行うことができる。
出願書類に開示されているすべての特徴は、それらが個々に又は組み合わせて、従来技術よりも新規なものであるという条件で、本発明にとって必要であると主張される。
100 駆動システム
110 スピンドルアセンブリ
112 ガイドブッシュ
120 接続デバイス
130 供給ライン
200 駆動アセンブリ
201 駆動シャフト
210 モーターアセンブリ
211 モーターシャフト
212 凹部
213 角度位置センサ
220 ギアアセンブリ
221 ウォームギア
222 ウォームシャフト
223 ウォームホイール
229 凹部
230 ブレーキアセンブリ
231 ブレーキシャフト
232 ロータ
233 ステータ
234 スペーサ
235 ベアリング
236 ハウジング
237 ヒステリシスブレーキ
239 部分
240 クラッチアセンブリ
300 製造方法
310 塗布
320 取付け
330 接続
RAD ロータ外径
RID ロータ内径
RL ロータ長
SAD ステータ外径
SID ステータ内径
SLステータ長
AA 駆動軸
SA スピンドル軸
α 角

Claims (9)

  1. ドアを作動させるための、電動駆動システム(100)において、前記駆動システム(100)は、
    a.スピンドル軸(SA)と駆動軸(AA)を備えた少なくとも一つの伝達アセンブリ(220)であって、前記伝達アセンブリ(220)は、前記駆動軸(AA)回りの回転運動を前記スピンドル軸(SA)回りの回転運動に変換するように設計されており、
    b.スピンドル軸(SA)回りを回転可能なネジ状スピンドルを備えた少なくとも一つのスピンドルアセンブリ(110)であって、前記ネジ状スピンドルは、前記スピンドル軸(SA)回りを回転可能な前記伝達アセンブリ(220)の一部に機械的に接続され、
    c.駆動シャフト(201)で前記ネジ状スピンドルを駆動するための少なくとも一つの駆動アセンブリ(200)であって、前記駆動シャフト(201)は、前記駆動軸(AA)回りを回転可能な前記伝達アセンブリ(220)の一部に機械的に接続され、
    を備えており、
    前記少なくとも一つの駆動アセンブリ(200)は、
    d.前記駆動軸(AA)回りを回転可能な、前記駆動シャフト(201)に堅固に接続された、モーターシャフト(211)で、前記スピンドル軸(SA)回りの前記ネジ状スピンドルの回転運動を駆動するための、少なくとも一つのモーターアセンブリ(210)と、
    e.前記駆動軸(AA)回りを回転可能な、前記モーターシャフト(211)に堅固に接続されている、ブレーキシャフト(231)で前記スピンドル軸(SA)回りの前記ネジ状スピンドルの回転運動を制動するための、前記伝達アセンブリ(220)に面する前記モーターアセンブリ(210)の側方に配置された少なくとも一つのブレーキアセンブリ(230)であって、前記ブレーキアセンブリ(230)はヒステリシスブレーキ(237)を含む、ブレーキアセンブリ(230)と、
    を備えており、
    f.前記モーターアセンブリ(210)は、前記モーターアセンブリ(210)に対する前記モーターシャフト(211)の角度位置を測定するための角度位置センサ(213)を含み、前記角度位置センサ(213)は、前記ブレーキアセンブリ(230)とは反対側の前記モータアセンブリ(210)の側方に配置されており、
    g.前記スピンドル軸(SA)と前記駆動軸(AA)は同軸に配置されておらず、前記駆動アセンブリ(200)は前記スピンドル軸(SA)の側方に配置されており、前記スピンドル軸(SA)と前記駆動軸(AA)との間に、45°~90°の角度(α)を形成する
    ことを特徴とする、電動駆動システム(100)。
  2. 前記スピンドル軸(SA)と前記駆動軸(AA)との間に、60°~90°の角度(α)を形成することを特徴とする、請求項1に記載の駆動システム(100)。
  3. 前記角度位置センサ(213)はホールセンサを備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の駆動システム(100)。
  4. 少なくとも一つの伝達アセンブリ(220)は、前記駆動軸(AA)回りの回転運動を前記スピンドル軸(SA)回りの回転運動に変換するためのウォームギア(221)を含み、前記ウォームギア(221)は、
    a.前記駆動軸(AA)回りを回転可能であり、前記駆動シャフト(201)に機械的に接続されたウォームシャフト(222)と、
    b.前記スピンドル軸(SA)回りを回転可能であり、前記ネジ状スピンドルに機械的に接続されたウォームホイール(223)と、を備える
    ことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の駆動システム(100)。
  5. 前記ヒステリシスブレーキ(237)は、前記ブレーキシャフト(231)に堅固に接続された少なくとも一つのロータ(232)と、前記ブレーキアセンブリ(230)のハウジング(236)に固定して配置された少なくとも一つのステータ(233)を備え、前記ロータ(232)は、前記ステータ(233)を磁化するか、又はその逆のための少なくとも一つの永久磁石を含むことを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の駆動システム(100)。
  6. 前記永久磁石は、ネオジム-鉄-ホウ素合金で作られ、前記ロータ(232)または前記ステータ(233)は、アルミニウム-ニッケル-コバルト合金で作られることを特徴とする、請求項5に記載の駆動システム(100)。
  7. 前記スピンドル軸(SA)の周りの前記ネジ状スピンドルの回転運動を、前記駆動軸(AA)の周りの駆動シャフト(201)の回転運動から切り離すための少なくとも一つのクラッチアセンブリ(240)と、前記クラッチアセンブリ(240)は、前記駆動システム(100)によって作動されるドア、および/または、前記駆動システム(100)の前記ドアへの接続デバイス(120)を過負荷から保護するための過負荷クラッチ(241)を含む、
    ことを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の駆動システム(100)。
  8. ドアを作動させるための、請求項1~7のいずれか一項に記載の駆動システム(100)の使用。
  9. 請求項1~7のいずれか一項に記載の駆動システム(100)の、製造方法(300)であって、前記製造方法(300)は、少なくとも以下のステップ、
    a.前記駆動システム(100)用のヒステリシスブレーキ(237)のためのブレーキシャフト(231)、および/または、ロータ(232)に接着剤を塗布する(310)ステップ、
    b.前記ロータ(232)を前記ブレーキシャフト(231)に直接取り付ける(320)ステップ、および
    c.前記接着剤で前記ロータ(232)を前記ブレーキシャフト(231)へ密着して接続する(330)ステップ、
    を有する製造方法(300)。
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