JPH11513560A - トルクを調節できる駆動ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 モータ（１０）と、このモータによって駆動される被動シャフト（２）と、モータと出力シャフトとの間に結合され、１本の入力シャフト（２１）および２つの回転出力部材（２２）および（２３）を有する伝達装置（２０）を備え、入力シャフト（２１）から第１回転出力部材（２２）までの伝達比が、入力シャフト（２１）から第２回転出力部材（２３）までの伝達比と異なる駆動ユニット（１）である。第１回転出力部材（２２）は、スリップカップリング（３０）を介して、モータハウジング（１１）に結合されており、モータに対して同心状に配置された螺旋スプリング（６０）が、第１回転出力部材（２３）をモータハウジング（１１）に押圧し、螺旋スプリング（６０）が、圧力リング（５０）を介してモータハウジング（１１）に係合する。この圧力リング（５０）は、螺旋スプリング（６０）が嵌合される螺旋チャンネル（５２）を有する。圧力リング（５０）は、出力シャフト（２）に供給できるモーメントの最大値を設定できるように回転自在となっている。

Description

【発明の詳細な説明】 トルクを調節できる駆動ユニット 本発明は、モータと、このモータによって駆動される出力シャフトと、モータ と出力シャフトとの間に結合された伝達装置を備え、かつ出力シャフトに供給で きるモーメントが所定の最大値を有するスリップカップリングを含む駆動有する に関する。本発明の範囲内では、「駆動ユニット」なる用語は、モータと、伝達 装置と、出力シャフトとは一体的なユニットを形成するように組み立てられたユ ニットを意味するものである。 かかる駆動ユニットは自体は公知であり、モータは、例えば電動モータであり 、伝達装置は、出力シャフトの速度をモータの速度と異なるものとするために設 けられる。公知のように、各モータは特定の最大負荷に対して設計されており、 出力シャフトの瞬間的な負荷がモータによって発生できるトルクよりも大きくな るとすぐに、モータは低速とされ、最終的に停止状態となることもある。しかし 、モータの過負荷は、モータまたは伝達装置の異なる部品にとって、またはその 使用に関して有害である。 本発明の範囲内では、「スリップカップリング」とは、特定の力／モーメント を伝達するように結合された、少なくとも２つの部品を有する装置を意味するも のである。これらの部品に対する負荷が小さい場合、部品は、全体として剛性体 のように作動し、実質的に損失を生じることなく、力またはモーメントを伝達す る。負荷が所定の値に達すると、これらの部品は互いにスリップし始め、伝達す べき力またはモーメントは、所定の値以上に大きくなることができなくなる。こ の所定の値を、以下「限界値」または「スリップ値」と呼ぶ。 公知の駆動ユニットでは、モータと出力シャフトとの間の動力伝達路内にスリ ップカップリングが設けられ、このスリップカップリングの限界値は、モータの 最大動力よりも小さい。従って、出力シャフトに供給されるトルクは、モータが 停止状態となることなく、限界値によって定められる所定値を越えることができ ないようになっている。 米国特許第4,791,833号明細書には、圧力負荷スプリングが過負荷からの保護 を行う駆動装置について記載されている。この圧力負荷スプリングは、モータと 同心状に配置されているが、この駆動装置の軸方向の長さが比較的長くなるよう に、軸方向の異なる位置に配置されている。この圧力負荷スプリングの押圧力を 調節できる範囲は、比較的限られており、またこの公知の装置の構造では、異な る部品を互いに固定するために、締結部材例えばネジが必要であるので、比較的 複雑である。 米国特許第3,646,375号明細書には、スタータコイルの中心に圧力負荷螺旋ス プリングが配置されており、この螺旋スプリングが、２つの回転出力部材を互い に押圧する押圧力を発生するようになっている、かなり複雑な駆動装置について 記載している。この螺旋スプリングの寸法は、必ず小さくしなければならないの で、発生できる力は限られている。また、この装置を収容し、保護するために、 モータおよび伝達部材の周りに延びるハウジングが必要である。 本発明の課題は、簡単に、従って比較的安価に製造して組み立てることができ 、上記限界値を、容易かつ連続的に調節できるコンパクトな駆動ユニットを提供 することにある。 本発明の別の課題は、出力シャフトに一定の負荷が加えられた場合に、スリッ プカップリングの限界値が変化しても、モータの軸方向の負荷が変化しないよう な駆動ユニットを提供することにある。 本発明の別の課題は、螺旋スプリングが比較的大きい構造であり、引っ張り力 を受け、この螺旋スプリングも、モータおよび伝達部材を保護するように作動す る駆動ユニットを提供することにある。 これらの課題のため、本発明の装置は、請求項１に記載の特徴事項を有する。 添付図面を参照し、本発明の駆動ユニットの好ましい実施例の次の説明を読め ば、本発明の上記およびそれ以外の様相、特徴および利点についてよく理解しう ると思う。 図１は、本発明の駆動ユニットの好ましい実施例の略断面図である。 図２は、本発明の駆動ユニットで使用するための伝達系の好ましい実施例の略 断面図である。 図３は、本発明の駆動ユニットの変形例の略図である。 図１は、駆動ユニットの好ましい実施例の構造を略示するものである。この駆 動ユニット全体は、符号１で示され、電動モータユニット１０によって駆動され る出力シャフト２を有する。この電動モータユニット１０は、モータハウジング １１と、モータハウジング１１内で回転するようにベアリングで取り付けられた 被動シャフト１２とを含む。被動シャフト１２の前端部１３は、モータハウジン グ１１の正面１４を貫通して前方に突出している。モータハウジング１１は、前 端部１４と反対側に背面１４を有し、この背面は全体として平らであるが、図示 のように、被動シャフト１２の後端部１５がこの背面１４を貫通できるようにな っている。 簡略にするために、モータ１０への給電用接続ワイヤは図示していない。 モータ１０の性質および構造は、本発明の要旨を構成するものではなく、本発 明を正しく理解する上で、関係者がこれらの知識を有する必要もないので、これ らについては、これ以上説明しない。 駆動ユニット１は、１本の入力シャフト２１と、２つの回転出力部材２２およ び２３（これらの部材は、出力シャフト２２および２３とも称される）を有する 伝達装置２０を含んでいる。出力シャフトは、図示の例では、互いに同心状であ り、モータ１０の側に第１出力シャフト２２が設けられている。この伝達装置２ ０は、遊星ギア装置から成ることが好ましい。この遊星ギアは、それ自体公知の ものであるので、図２を参照し、遊星ギアの作動について簡単に説明する。 図２は、遊星ギアとして設計された伝達装置２０の一例の断面図を略示してお り、第１回転出力部材２２は、内歯を有する第１ギアリング２６を含み、第２回 転出力部材２３は、内歯を有する第２ギアリング２７を含んでいる。出力シャフ ト２１には太陽ギア２４が形成されており、この太陽ギア２４は、少なくとも１ つの遊星ギア２５と噛合している。一般に、遊星ギア２５の数は２個以上であり 、適当な数は３個であるが、簡略にするために、図２では１つの遊星ギア２５し か示していない。 互いに同一の遊星ギア２５は、２つのギアリング２６および２７に互いに噛合 している。第１ギアリング２６の軸方向中心近くには、開口部が設けられており 、この開口部を入力シャフト２１が貫通している。この第２ギアリング２７は、 出力シャフト２を駆動し、図示のように、この出力シャフトと共に全体を形成し て いる。 遊星ギア２５から第１ギアリング２６に対する伝達比は、その遊星ギア２５か ら第２ギアリング２７に対する伝達比とは異なっている。このことは、例えば第 １ギアリング２６の歯数を、第２ギアリング２７の歯数と異ならせることによっ て可能である。歯数の差を小さくし、例えば１に等しくすることも可能である。 このような差があるため、入力シャフト２１が出力シャフト２２および２３に対 して回転する際に、第１ギアリング２６の回転速度と第１ギアリング２７の回転 速度との間に常に差が生じることとなる。 これに関連し、２つの極端な例を考え付くことができる。第１の極端なケース では、第１ギアリング２６を基準点、例えば「地球」に対して固定しておく。こ の場合に、入力シャフト２１が回転すると、第２ギアリング２７および第２回転 出力部材２３は、その基準点に対して回転する。第２の極端なケースでは、第２ ギアリング２７を、基準点に対して固定した状態となる。この場合、入力シャフ ト２１が回転すると、第１ギアリング２６従って第１回転出力部材２２は、この 基準点に対して回転する。 簡略のため、図１では、好ましい遊星ギア２０の細部を除き、かつモータ１０ に伝達装置２０を取り付けた状態を示している。モータ１０の被動シャフト１２ には、入力シャフト２１が接続されており、モータハウジング１１の正面１４に は、スリップカップリング３０によって第１回転出力部材２２が接続されている 。 基本的には、この第１回転出力部材２２はモータハウジング１１に直接当接で きる。しかし、信頼できる態様で標準モータを使用できるようにするためには、 第１回転出力部材２２とモータハウジング１１との間に、スリップ部材３１を設 けることが好ましく、このスリップ部材３１の片側を、例えば成形嵌合によりモ ータハウジング１１に強固に接続し、反対側の表面３２には、このスリップ部材 ３１の表面とスリップカップリング３０の一部を形成する第１回転出力部材２２ の表面との間に摩擦力が生じた状態で、第１回転出力部材２２の表面２８が当接 するようになっている。 駆動ユニット１は、更に第１圧力リング４０と、第２圧力リング５０と、螺旋 スプリング６０とを有する。 第１圧力リング４０は、第１回転出力部材２２に噛合し、第２回転出力部材２ ３および出力シャフト２の回転を可能にしたままである。 第２圧力リング５０は、モータのハウジング１１と噛合する。基本的にはこの 第２圧力リング５０はモータハウジング１１が適当であれば、任意の軸方向の位 置に位置できる。しかし、標準的なモータを使用できることが好ましいので、こ の第２圧力リング５０は、モータハウジング１１の背面１６に当接することが好 ましい。第２圧力リング５０は、ディスク状の外観となるように閉じることがで きるが、このような場合、被動シャフト１２の後端部１５を受けるための軸方向 に配置されたチャンバ５１を設けることが好ましい。この後端部は、モータハウ ジング１１の背面１６から突出してもよいし、突出しなくてもよい。 螺旋スプリング６０は、中立位置に対して伸長した状態であり、第１圧力リン グ４０と噛合する第１端部６１および第２圧力リング５０と噛合する第２端部６ ２を有する。このように、螺旋スプリング６０は、内側を向く力を、２つの圧力 リング４０および５０に加え、従って駆動ユニット１の部品１０、２０、３０、 ４０、５０は共に保持される。 第１圧力リング４０は、基本的には第１スプリングの端部６１に固定状態で接 続できるが、簡単にするために、第１圧力リング４０の形状を螺旋スプリング６ ０のネジの形状に適合させ、かつ螺旋スプリング６０のコイル、好ましくは螺旋 スプリング６０の端部コイルが、モータ１０と反対を向いた第１圧力リング４０ の表面４１に当接した状態で、圧力リング４０をこの螺旋スプリング６０に挿入 することが好ましい。 第１圧力リング４０に対する螺旋スプリング６０の回転を防止するための手段 を設けることが好ましい。図を簡単にするために、かかる回転制限手段は図示し ていない。例えば、これら回転制限手段は、第１圧力リング４０に形成されたチ ャンバ内に嵌合するか、または第１圧力リング４０に形成された突起に当接する 螺旋スプリング６０の内側に曲げられた端部によって形成できる。 第２圧力リング５０には、螺旋チャンネル５２が設けられ、このチャンネル５ ２には螺旋スプリング６０のコイルの少なくとも一部が嵌合するようになってい る。螺旋スプリング６０のコイルの約３６０度分が、螺旋チャンネル５２に嵌 合することが好ましい。 この螺旋６０は、駆動ユニット１の部品１０、２０、３０、４０および５０を 共に保持するように作動するだけでなく、スリップ部材３１の表面３２および第 １回転出力部材２２の表面２８を共に押圧する押圧力も発生する。この押圧力の 大きさにより、スリップカップリング３０の上記スリップ値が決定される。 本発明の重要な特徴によれば、モータハウジング１１および螺旋スプリング６ ０に対して、第２圧力リング５０を回転できるので、可能である押圧力を設定で きるという点で、駆動ユニット１を組み立てた後に、そのスリップ値を設定する ことも可能となっている。実際には、第２圧力リング５０を回転させると、この 圧力リングは、螺旋スプリング６０の内外に螺合する。第２圧力リング５０は、 軸方向に移動できないので、第２圧力リング５０の回転の結果、螺旋スプリング ６０は更に伸長するかまたは緩み、押圧力は増減する。 第２圧力リング５０のこのような回転は、特殊な工具によって行うことができ る。これを行うために、第２圧力リング５０に特別に形成したリセスを設けても よい。簡単な例として、所望により、ユーザーが第２圧力リング５０を手動で回 転できるようにさせる係合突起５３を第２圧力リング５０に設ける。 螺旋スプリング６０によって生じた押圧力は、第１押圧リング４０−第１回転 出力部材２２−スリップ部材３１−モータハウジング１１−第２圧力リング５０ の経路を通って伝達される。被動モータシャフト１２には軸方向の負荷は加わら ない。更に伝達系２０の部品は、互いに軸方向の負荷を受けない。このことは、 螺旋スプリング６０の押圧力が変化しても、これら部品に加わる軸方向の負荷は 変化しないことを意味する。 使用中、駆動ユニット１のモータハウジング１１は、部品例えば実際の応用例 のサブフレームのような一部品に、直接または間接的に取り付けることができる 。 図３は、異なった態様で取り付けることができる、駆動ユニット１の変形例を 示す。図３に示す変形例と図１に示す実施例との差は、第１圧力リング４０の形 状にある。図３に示す変形例では、このリングは、伝達系２０の上に延び、開口 部４２を有するキャップの形状を有し、出力シャフト２は、開口部４２を通って 、動力伝達部材例えばギアホイールまたはギアラックに係合できる。第１圧力リ ン グ４０は、更に締結部材４３例えば駆動ユニット１を、部品例えば実際の応用例 のサブフレームに対して取り付けるためのタップが形成された孔を有する。この 利点としては、通常の作動状態において、反作用力はモータハウジング１１を通 過せず、第１回転出力部材２２および第１圧力リング４０を通過することが挙げ られる。 通常の作動状態では、第１圧力リング４０は、第１回転出力部材４２およびモ ータ１０に対して固定された状態にあり、出力シャフト２２は、第１圧力リング ４０に対して回転する。例えば、出力シャフト２が実際の応用例に対して固定さ れた状態に保持され、よって第１圧力リング４０に対して固定された状態に保持 されている時に過負荷が生じると、第１回転出力部材４２は、スリップ部材３１ および第１圧力リング４０に対して回転する。従って、スリップカップリング３ ０のスリップ値は、第１回転出力部材２２とスリップ部材３１との間の摩擦モー メントにより、また第１回転出力部材２２と第１圧力リング４０との間の摩擦モ ーメントにより決まる。 実際の応用例としては、例えば自動車のウィングミラーを調節するためのミラ ー調節装置が適当である。通常、第１回転出力部材２２は、スリップカップリン グ３０を介してモータハウジング１１に対して固定され、ウィングミラーを調節 するように、出力シャフト２２はモータハウジング１１に対して回転する。例え ば、ミラーハウジングが端部位置に到達するか、または障害物に衝突して、出力 シャフト２２に加わる負荷が高くなり過ぎると、出力シャフト２は、モータハウ ジング１１に対して静止状態のままになり、第１回転出力部材２２は、モータハ ウジング１１に対して回転する。モータ１０をスイッチオフしない場合でも、モ ータ１０に加わる負荷は、スリップカップリング３０の上記スリップ値によって 決定される値よりも大きくなることはない。 更に、被動部品（例えばミラーハウジング）に外力が加わると、伝達系２０は 、全体として剛性体のように作動し、この剛性体は、モータハウジング１１に対 して回転し、第１回転出力部材２２は、スリップカップリング３０を介してモー タハウジング１１に対して（かつ圧力リング４０に対して）スリップするので、 伝達系２０の部品に加わる負荷は限度以内となる。 本発明の駆動ユニットは、特に実際の応用例の位置で過負荷保護を較正できる という利点を有する。許容可能な最大負荷の値は、同一部品を利用して、比較的 広い範囲にわたって変えることができ、かつ、例えば太さの違う、異なるタイプ の螺旋スプリングを使用することにより、他の設定レンジを選択することが可能 である。 駆動ユニットのすべての部品は、軸方向に共に押圧されるので、軸方向の遊び は実質的にゼロとなる。 例えば、スチール巻線から製造できる螺旋スプリングは、駆動ユニットの他の 部品に対する保護手段としても働くことができる。 標準的に入手可能なモータの多くは異なる容量で供給でき、外観に関し、互い に異なる容量のモータタイプは長さが異なるという点のみしか、互いに違ってい ない。この場合、駆動ユニットは、より長い螺旋スプリングを使用することによ り、より強力なモータに適応できる。この点に関し、伝達系は、外部の寸法を同 じにしながら、伝達比の異なるこれら伝達系を製造できるので、遊星ギアを使用 することは有利である。 当業者であれば、本発明の概念すなわち保護範囲から逸脱することなく、本発 明の装置の図示した実施例を変更または変形できることは理解できると思う。例 えば螺旋スプリング６０を円筒形状としてもよいし、螺旋スプリング６０を、テ ーパ状としてもよい。 伝達系２０を遊星ギアにする必要はなく、いわゆるハーモニックドライブを使 用することも可能である。 螺旋スプリング６０の周りに延び、例えば圧力リング４０および５０に係合で きるゴム製の可撓性カバー内にゴミが侵入しないように、駆動ユニット全体を閉 じ込めることも可能である。 圧力リング４０の少なくとも一部が、第２リング５０の方向に第２出力シャフ ト２３から延びる円筒形状を有し、この円筒体の表面の第２圧力リング５０の近 くにずれた位置に、圧力リング４０の接触面４１を形成し、スプリング６０をよ り短く、かつ強固にすることも可能である。 摩擦カップリング３０は、任意の適当な形状とすることも可能である。図示の 例では、スリップ部材３１の表面３２は、中心軸線に対して垂直な平らな表面と してあるが、スリップ部材３１の表面３２を円筒形表面とすることも可能である 。また、当業者であれば理解できるように、スリップ部材３１に摩擦プレートの パックを含ませることもできる。 第２圧力リング５０に関し、螺旋チャンネル５２は、３６０度分よりも長い長 さ、例えば７２０度分よりも長い長さとすることもできる。好ましくは、第１圧 力リング４０は、スプリング６０の螺旋に適合する螺旋チャンネルの形状も有す る接触面４１を有する。このような特徴によると、スプリング６０はその円周面 にわたって支持され、その力を均一に伝達し、円周方向に分散させるので、スプ リング６０によって生じる力は、スプリングが多少延びていても、最適な態様で 軸方向に向けられる。 本発明によれば、螺旋スプリング６０は、その螺旋部を介して圧力リング４０ および５０に係合するので、螺旋スプリング６０の製造時に、螺旋スプリングの 両端を仕上げ加工する必要はない。通常、圧力負荷螺旋スプリングは、その端面 を介して押圧力を発生する。圧力スプリングの円周部にわたって最終的に分散す るような対称的な軸方向を向く押圧力の分布を得るためには、スプリングの最終 螺旋部の端部部分を折り曲げ、その端部をグラインドしなければならない。かか る作業は比較的高価につく。 最後に、第２圧力リング５０は、スプリング６０の、可能な場合には使用され ない端部を受けるように、後方に延長させてよい。第２圧力リング５０は、スプ リング６０の使用されない端部をカバーする円筒形の外側表面を有していてもよ いので、従来と同じように、スプリング６０が使用されていない端部に対して、 収納チャンバが構成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．モータハウジング（１１）および被動シャフト（１２）を備えるモータ（ １０）と、 モータ（１０）によって駆動される出力シャフト（２）と、 入力シャフト（２１）および２つの回転出力部材（２２）および（２３）を有 するタイプ、好ましくは遊星ギアタイプであり、入力シャフト（２１）から第１ 回転出力部材（２２）までの伝達比が、入力シャフト（２１）から第２回転出力 部材（２３）までの伝達比とは異なる、モータ（１０）と出力シャフト（２）と の間に結合される伝達装置（２０）とを備え、 第１回転出力部材（２２）とモータハウジング（１１）の軸方向正面（１４） との間にスリップカップリング（３０）が結合され、第２回転出力部材（２３） が出力シャフト（２）に接続され、 第１回転出力部材（２２）およびモータハウジング（１１）に軸方向に向いた 押圧力を加え、第１回転出力部材（２２）とモータハウジング（１１）とを互い に接近するように押圧するための圧力手段（６０）が設けられ、該圧力手段（６ ０）が、モータ（１０）にほぼ同心状に位置し、モータハウジング（１１）の周 りを延長する伸長した螺旋スプリング（６０）を含み、 スリップカップリング（３０）のスリップ値を設定するよう、圧力手段（６０ ）の押圧力を変えるための手段が設けられた駆動ユニット（１）。 ２．前記第１回転出力部材（２２）とモータハウジング（１１）の前記軸方向 正面（１４）との間に、スリップ部材（３１）が設けられた、請求項１記載の駆 動ユニット。 ３．螺旋スプリング（６０）が片側で第１回転出力部材（２２）に作用し、反 対側で設定部材（５０）を介してモータハウジング（１１）に係合するようにし た、請求項２記載の駆動ユニット。 ４．螺旋スプリング（６０）が、第１圧力リング（４０）を介して第１回転出 力部材（２２）に係合するようにした、請求項３記載の駆動ユニット。 ５．第１圧力リング（４０）が伝達系（２０）上に延びるキャップの形状を有 し、前記キャップに開口部（４２）が設けられ、この開口部を出力シャフト（２ ） が貫通し、動力伝達部材に係合でき、更に前記キャップには、締結部材（４３） 例えばタップの形成された孔が設けられている、請求項４記載の駆動ユニット。 ６．螺旋スプリング（６０）が、モータハウジング（１１）の軸方向背面（１ ６）に係合し、螺旋スプリング（６０）の少なくとも一部、好ましくは約３６０ 度が嵌合する螺旋チャンネル（５２）を備える第２圧力リング（５０）として設 定部材（５０）が設けられ、かつこの設定部材（５０）が、モータハウジング（ １１）および螺旋スプリング（６０）に対して回転自在である、請求項３〜５の いずれかに記載の駆動ユニット。