NL1013027C2

NL1013027C2 - Drive mechanism comprising motor and orbital gear system, especially for miniature motors, uses gear system as bearing for rotary part of motor

Info

Publication number: NL1013027C2
Application number: NL1013027A
Authority: NL
Inventors: Franklin Hagg; Kerst Jan Van Brink
Original assignee: Stork Prod Eng
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-13

Abstract

The motor (5) and gear system are integrated into the motor housing (1), the gear system also acting as a bearing for the rotary part (6) of the motor. An Independent claim is also included for a combination of the drive mechanism and a driven apparatus.

Description

Korte aanduiding: Aandrijfeenheid met in een motorhuis geïntegreerde elektromotor en planeetwiel-mechanisme.Short designation: Drive unit with electric motor integrated in a motor housing and planetary gear mechanism.

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfeenheid volgens de aanhef van conclusie 1.The invention relates to a drive unit according to the preamble of claim 1.

Motoren en planeetwielmechanismen kunnen volgens de stand van de techniek op diverse wijzen met elkaar worden 5 gekoppeld, teneinde een aandrijving van de motor via een gewenste overbrengingsverhouding te kunnen gebruiken voor het aandrijven van een apparaat. Het is bijvoorbeeld bekend om losse elektromotoren en bijpassende planeetwielmechanismen te leveren, die door middel van een speciaal koppe-10 lingselement met elkaar kunnen worden verbonden. Dit wordt bijvoorbeeld aangeboden door het Zwitserse bedrijf Minimotor SA. De motor is hierbij gehuisvest in een motorhuis. Een motoras van de motor is rechtstreeks in het motorhuis gelagerd door middel van kogellagers. Het planeetwielmechanisme 15 dat bestemd is om gekoppeld te worden met de motor betreft een tandwieloverbrenging en is gehuisvest in een eigen behuizing. Tijdens een assemblagehandeling dient het zonne-tandwiel van het mechanisme rotatievast te worden verbonden met de motoras. Vervolgens dient het zonnetandwiel tussen de 20 planeettandwielen te worden gemanoeuvreerd, en dient het mechanisme in axiale richting gekoppeld te worden met de motor. Hiertoe zijn het motorhuis en de behuizing voorzien van complementaire schroefdraadmiddelen die op elkaar vast-geschroefd kunnen worden. Het planeetwielmechanisme mondt 25 uit in een uitgaande aandrijfas die door middel van twee kogellagers gelagerd is in de behuizing.According to the prior art, motors and planetary gear mechanisms can be coupled together in various ways, in order to be able to use a drive of the motor via a desired gear ratio to drive a device. It is known, for example, to supply separate electric motors and matching planetary gear mechanisms, which can be connected to each other by means of a special coupling element. This is for example offered by the Swiss company Minimotor SA. The engine is housed in a motor housing. A motor shaft of the motor is mounted directly in the motor housing by means of ball bearings. The planetary gear mechanism 15 which is intended to be coupled to the motor is a gear transmission and is housed in its own housing. During an assembly operation, the solar gearwheel of the mechanism must be rotationally connected to the motor shaft. Then, the sun gear must be maneuvered between the 20 planet gears, and the mechanism must be coupled axially to the motor. For this purpose, the motor housing and the housing are provided with complementary screw thread means which can be screwed together. The planetary gear mechanism opens into an output drive shaft which is mounted in the housing by means of two ball bearings.

Nadelig bij deze bekende samengestelde aandrijfeenheid is dat deze bij een bepaald gewenst vermogen relatief veel ruimte benodigt en relatief duur is. Bovendien is de assem-30 blage, en in het bijzonder de koppeling van het mechanisme met de motor, een complexe handeling die een zeer nauwkeuri ge uitlijning van de motor ten opzichte van het mechanisme vereist. In de praktijk is gebleken dat de bekende aandrijf- 1013027 - 2 - eenheid veel trillingen produceert die in het hoorbare gebied kunnen liggen en aldus lawaai veroorzaken. Teneinde de trillingen te reduceren worden veelal kunststof tandwielen gebruikt of speciale smeervoorzieningen getroffen.A drawback of this known composite drive unit is that it requires a relatively large amount of space at a certain desired power and is relatively expensive. In addition, the assembly, and in particular the coupling of the mechanism to the motor, is a complex operation which requires very precise alignment of the motor with respect to the mechanism. In practice it has been found that the known drive 1013027-2 produces a lot of vibrations which may lie in the audible range and thus cause noise. In order to reduce the vibrations, plastic gears are often used or special lubrication provisions are made.

5 Het doel van de onderhavige uitvinding is een compacte aandrijfeenheid te verschaffen met een eenvoudige en goedkope constructie, die bovendien geen verdere complexe assem-blagehandelingen vereist. Verder is het een doel een tril-lingsarme en spelingsvrije aandrijfeenheid te verschaffen 10 die eenvoudig te miniaturiseren is.The object of the present invention is to provide a compact drive unit with a simple and inexpensive construction, which furthermore does not require any further complex assembly operations. Furthermore, it is an object to provide a low-vibration and backlash-free drive unit 10 which is easy to miniaturize.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door een aandrijfeenheid volgens conclusie 1. De aandrijfeenheid omvat een motor en een planeetwielmechanisme die tezamen in een motorhuis zijn geïntegreerd. Het mechanisme sluit recht-15 streeks aan op het aandrij fbare motordeel van de motor en vormt een lager voor dit aandrijfbare motordeel ten opzichte van het statische motordeel. Een afzonderlijk kogellager tussen het planeetwielmechanisme en de motor is hierdoor niet langer nodig. Ten opzichte van de stand van de techniek 20 worden onderdelen uitgespaard, zoals een afzonderlijk koppe-lingselement, kogellagers en een afzonderlijke beschermende behuizing voor het planeetwielmechanisme. De aandrijfeenheid is hierdoor simpel van constructie en goedkoop te vervaardigen. Indien de aandrijfeenheid met geïntegreerde planeet-25 wielmechanismelagering gezien wordt als "black box", en vergeleken wordt met een originele motor met motorhuis en kogellager, dan is het nuttig vermogen van de "black box" aanzienlijk verbeterd, terwijl het gewicht en de afmetingen niet of nauwelijks zijn toegenomen.This object is achieved according to the invention by a drive unit according to claim 1. The drive unit comprises a motor and a planetary gear mechanism which are integrated together in a motor housing. The mechanism connects directly to the drivable motor part of the motor and forms a bearing for this drivable motor part relative to the static motor part. A separate ball bearing between the planetary gear and the motor is no longer necessary. Compared to the prior art 20, parts are saved, such as a separate coupling element, ball bearings and a separate protective housing for the planetary gear mechanism. The drive unit is therefore simple in construction and inexpensive to manufacture. If the drive unit with integrated planet-25 wheel mechanism bearing is seen as a "black box", and compared with an original motor with motor housing and ball bearing, the useful power of the "black box" is significantly improved, while the weight and dimensions are not or have hardly increased.

30 Het planeetwielmechanisme kan worden gevormd door een tandwieloverbrenging. De lagerfunctie van het mechanisme komt echter het beste tot zijn recht, in het bijzonder bij hogere snelheden, indien het planeetwielmechanisme een wrijvingsdrijfwerk is overeenkomstig conclusie 2. Door het 35 zonnewiel, de planeetwielen en het satellietwiel te voorzien van wrijvingsvlakken die met hoge nauwkeurigheid en goede elasticiteitsmodulus in de juiste richting vervaardigd zijn, wordt met voordeel bereikt dat de aandrijfeenheid zeer 1013027 - 3 - trillingsarm is. De rolweerstand van het mechanisme is vergelijkbaar met die van een kogellager. Ten opzichte van de tandwieloverbrenging kan de aandrijfeenheid volgens de uitvinding met geïntegreerd wrijvingsdrijfwerk een orde-5 grootte kleiner en lichter worden uitgevoerd voor het bereiken van dezelfde karakteristieken (koppel, vermogen, rendement) . De wielen van het wrijvingsdrijfwerk hebben geen speling ten opzichte van elkaar, hetgeen een zeer nauwkeurige overbrenging en aandrijving mogelijk maakt. Slip kan optre-10 den, hetgeen vaak geen probleem is, bijvoorbeeld indien de aandrijfeenheid wordt toegepast als aandrijving voor het uitvoeren van een op zichzelf gecontroleerde verplaatsing. Op zichzelf kan slip voordelig zijn om te gebruiken als momentbegrenzing.The planetary gear mechanism can be formed by a gear transmission. However, the bearing function of the mechanism is most effective, especially at higher speeds, if the planetary gear is a friction gear according to claim 2. By providing the sun gear, the planetary gears and the satellite wheel with friction surfaces that are of high precision and good elastic modulus are manufactured in the correct direction, it is advantageously achieved that the drive unit is very low in vibration. The rolling resistance of the mechanism is comparable to that of a ball bearing. Compared to the gear transmission, the drive unit according to the invention with integrated friction gear can be made an order of magnitude smaller and lighter in order to achieve the same characteristics (torque, power, efficiency). The wheels of the friction gear do not have any play relative to each other, which allows for very precise transmission and drive. Slip can occur, which is often not a problem, for example if the drive unit is used as a drive for performing a self-controlled displacement. On its own, slip can be beneficial to use as a moment limiter.

15 Opgemerkt wordt dat een planeetwielmechanisme met een wrijvingsdrijfwerk op zichzelf bekend is, bijvoorbeeld uit US-A-5 122 099.It is noted that a planetary gear mechanism with a friction gear is known per se, for example from US-A-5 122 099.

De aandrijfeenheid volgens de uitvinding wordt met voordeel toegepast bij zeer kleine motoren. In het bijzonder 20 indien een wrijvingsdrijfwerk is toegepast voor het planeetwielmechanisme kan de aandrijf eenheid zeer compact en klein worden uitgevoerd, en zelfs worden toegepast bij een micromotor en een motorhuis met een diameter van slechts enkele millimeters. Een dergelijke miniaandrijfeenheid is zeer 25 geschikt voor het aandrijven van een minipomp, een minidia-fragma, een minirobot, een doseerpomp voor medicijndosering, lucht- en ruimtevaarttoepassingen, etcetera. Voor dergelijke toepassingen is het wrijvingsdrijfwerk voordelig omdat speling nagenoeg ontbreekt, waardoor een nauwkeurig aanstu-30 ren kan worden bereikt.The drive unit according to the invention is advantageously used with very small motors. In particular, if a friction gear is used for the planetary gear mechanism, the drive unit can be very compact and small, and can even be used with a micromotor and a motor housing with a diameter of only a few millimeters. Such a mini-drive unit is very suitable for driving a mini-pump, a mini-diaphragm, a mini-robot, a dosing pump for drug dosing, aerospace applications, etc. The friction gear is advantageous for such applications because there is practically no play, so that precise steering can be achieved.

Verdere voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn vastgelegd in de onderconclusies.Further preferred embodiments of the invention are defined in the subclaims.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: 35 fig. 1 een zeer schematisch aanzicht is op sterk ver grote schaal in langsdoorsnede van een aandrijfeenheid volgens de uitvinding; fig. 2 een aanzicht is over de lijn II-II in fig. 1; 1013027 - 4 - fig. 3 een aanzicht is over de lijn III-III in fig. 1; fig. 4 een schematisch deelaanzicht is op sterk vergrote schaal in langsdoorsnede van een aandrij feenheid volgens de uitvinding met een elektromotor; 5 fig. 5 een aanzicht is overeenkomstig fig. 4 van een variant met een statische motoras; fig. 6 een aanzicht is overeenkomstig fig. 4 van een variant met een schijfankermotor; fig. 7 een zijaanzicht is van fig. 6 op verkleinde 10 schaal;The invention will be further elucidated with reference to the annexed drawing, in which: fig. 1 is a very schematic view on a very large scale in longitudinal section of a drive unit according to the invention; fig. 2 is a view on the line II-II in fig. 1; 1013027-4 - FIG. 3 is a view on line III-III in FIG. 1; Fig. 4 is a schematic partial view on a greatly enlarged scale in longitudinal section of a drive unit according to the invention with an electric motor; Fig. 5 is a view corresponding to Fig. 4 of a variant with a static motor shaft; Fig. 6 is a view corresponding to Fig. 4 of a variant with a disc anchor motor; FIG. 7 is a side view of FIG. 6 on a reduced scale;

De aandri j f eenheid in fig. 1-3 omvat een motorhuis 1. Binnenin het motorhuis 1 bevindt zich een motor 5 met een aandrij fbaar motordeel dat hier gevormd wordt door een motoras 6. Een statisch deel van de motor 5 wordt vastgehou-15 den door het motorhuis 1. De motor 5 is hier slechts zeer schematisch aangegeven met een rechthoek, en kan met voordeel worden gevormd door diverse typen op zichzelf bekende motoren, die in ieder geval gekenmerkt worden doordat deze een roteerbaar aandrij fbaar motordeel omvatten dat ten 20 opzichte van een statisch motordeel draaibaar gelagerd is.The drive unit in fig. 1-3 comprises a motor housing 1. Inside the motor housing 1 there is a motor 5 with a drivable motor part, which here is formed by a motor shaft 6. A static part of the motor 5 is retained by the motor housing 1. The motor 5 is here only very schematically indicated with a rectangle, and can advantageously be formed by various types of motors known per se, which are in any case characterized in that they comprise a rotatably drivable motor part which is relative to of a static motor part is rotatably mounted.

De motoras 6 is gekoppeld met een planeetwielmecha-nisme. Het planeetwielmechanisme omvat een zonnewiel 10, een groep planeetwielen 11, een satellietwiel 12, en een de groep planeetwielen 11 draaibaar ondersteunende en met 25 elkaar verbindende planeetwieldrager 13.The motor shaft 6 is coupled to a planetary gear mechanism. The planetary gear mechanism comprises a sun gear 10, a group of planetary gears 11, a satellite wheel 12, and a planetary gear carrier 13 rotatably supporting and interconnecting the group of planetary gears 11.

Het zonnewiel 10 is middels een klempassing of een andere verbinding rotatievast verbonden met de motoras 6. De groep planeetwielen 11, bijvoorbeeld drie of vier over de omtrek verdeelde wielen, liggen enerzijds aan tegen het 30 zonnewiel 10 en anderzijds tegen het satellietwiel 12. Het satellietwiel 12 wordt gevormd door een ringvormige omtreks-wand die middels een elastisch element 16 rotatievast verbonden is met het motorhuis 1. Elk planeetwiel 11 is vrij draaibaar gelagerd op een lagerpen 15, die op zijn beurt 35 verbonden is met de planeetwieldrager 13.The sun wheel 10 is connected rotationally to the motor shaft 6 by means of a clamping fit or other connection. The group of planet wheels 11, for example three or four circumferentially distributed wheels, abut the sun wheel 10 on the one hand and the satellite wheel 12 on the other hand. 12 is formed by an annular circumferential wall which is rotatably connected to the motor housing 1 by an elastic element 16. Each planet wheel 11 is mounted rotatably on a bearing pin 15, which in turn is connected to the planet wheel carrier 13.

De planeetwieldrager 13 is draaibaar en mondt uit in een uitgaande aandrijfas 20. De aandrijfas 20 is aan de rechterzijde in het motorhuis 1 gelagerd middels een kogel- 1013027 - 5 - lager 21, en steekt enigszins uit tot buiten het motorhuis 1. De aandrijfas 20 kan worden gebruikt voor het aandrijven van zeer verschillende inrichtingen.The planetary gear carrier 13 is rotatable and opens into an output drive shaft 20. The drive shaft 20 is mounted on the right-hand side in the motor housing 1 by means of a ball 1013027 - 5 - bearing 21, and protrudes slightly beyond the motor housing 1. The drive shaft 20 can be used to drive very different devices.

Zoals duidelijk te zien in fig. 2 vormt het planeet-5 wielmechanisme een geïntegreerd lager binnenin het motorhuis 1. Hierdoor wordt een extra lager tussen de motoras 6 en het planeetwielmechanisme uitgespaard. Doordat het zonnewiel 10 rechtstreeks is aangebracht op de motoras 6 is een afzonderlijk koppelelement tussen de motor en het planeetwielmecha-10 nisme overbodig. Het planeetwielmechanisme en de motor zijn binnenin het motorhuis 1 afgeschermd tegen vuil en beschadigingen. Aldus is een zeer compacte aandrijfeenheid volgens de uitvinding verkregen met een minimum aantal onderdelen.As can be clearly seen in Fig. 2, the planet-5 wheel mechanism forms an integrated bearing within the motor housing 1. This saves an additional bearing between the motor shaft 6 and the planet wheel mechanism. Since the sun wheel 10 is mounted directly on the motor shaft 6, a separate coupling element between the motor and the planetary gear mechanism is unnecessary. The planetary gear mechanism and the motor are shielded inside the motor housing 1 against dirt and damage. A very compact drive unit according to the invention is thus obtained with a minimum number of parts.

Bij de getoonde uitvoeringsvorm omvatten het zonnewiel 15 10, de planeetwielen 11 en het satellietwiel 12 tegen elkaar aanliggende wrijvingsvlakken. De wielen worden in axiale richting onder voorspanning tegen elkaar gedrukt teneinde een voldoende hoge wrijvingskracht te verkrijgen. De voorspanning wordt bijvoorbeeld bereikt door het elastisch 20 element 16 dat de ringvormige omtrekswand van het satellietwiel in de richting van de planeetwielen 11 drukt. Een elastisch element kan ook in de andere wielen zitten, en dient er dan tevens toe de wielen met een bepaalde voorspanning tegen elkaar te drukken, zodat een wrijvingsdrijfwerk wordt 25 verkregen. De voorspanning kan bijvoorbeeld ook worden bereikt doordat de ringvormige omtrekswand van het satel lietwiel 12 met voorspanning over het samenstel van planeetwielen 11 en zonnewiel 10 geplaatst is. Met voordeel belast een dergelijke voorgespannen ringvormige omtrekswand niet de 30 lagering van de wielen maar slechts de contactvlakken daartussen. De rollende wrijvingscontacten tussen de wielen veroorzaken zeer weinig trillingen, hetgeen van belang kan zijn in bepaalde trillingsarme toepassingen (micro-g). In een variant wordt de voorspanning bereikt door de wielen 35 enigszins kegelstompvormig uit te voeren, en in axiale richting in meer of mindere mate in elkaar te schuiven.In the illustrated embodiment, the sun wheel 15, the planet wheels 11 and the satellite wheel 12 comprise abutting friction surfaces. The wheels are pressed together in the axial direction under pretension in order to obtain a sufficiently high frictional force. The bias is achieved, for example, by the elastic element 16 which presses the annular circumferential wall of the satellite wheel in the direction of the planet wheels 11. An elastic element can also be in the other wheels, and then also serves to press the wheels together with a certain pre-tension, so that a friction gear is obtained. The prestressing can also be achieved, for example, in that the annular circumferential wall of the satellite wheel 12 is placed with prestressing over the planetary gear 11 and sun gear 10 assembly. Advantageously, such a prestressed annular circumferential wall does not burden the bearing of the wheels, but only the contact surfaces between them. The rolling frictional contacts between the wheels cause very little vibration, which may be important in certain low-vibration applications (micro-g). In a variant, the prestressing is achieved by making the wheels 35 somewhat conical in shape, and sliding them together to a greater or lesser extent in the axial direction.

Een aandrijving van de motoras 6 zorgt voor een rotatie van het zonnewiel 10, die op zijn beurt resulteert in een 1013027 - 6 - verdraaiing van de planeetwielen 11. De planeetwielen draaien hierbij zowel om hun eigen lagerpen 15 als in hun geheel rondom het zonnewiel 10. Dit laatste wordt bewerkstelligd doordat het satellietwiel 12 vast wordt gehouden en derhalve 5 niet mee kan gaan draaien. De verdraaiing van de planeetwielen 11 rondom het zonnewiel 10 zorgt voor een verdraaiing van de planeetwieldrager 13 en daarmee een rotatie van de uitgaande aandrijfas 20. Aldus wordt de aandrijving van de motoras 6 via een bepaalde overbrengingsverhouding omgezet 10 in een rotatie van de aandrijfas 20.A drive of the motor shaft 6 rotates the sun wheel 10, which in turn results in a rotation of the planet wheels 11. The planet wheels rotate both around their own bearing pin 15 and entirely around the sun wheel 10. The latter is accomplished in that the satellite wheel 12 is held and therefore cannot rotate. The rotation of the planet wheels 11 around the sun wheel 10 causes the planet wheel carrier 13 to rotate and thus a rotation of the output drive shaft 20. Thus, the drive of the motor shaft 6 is converted into a rotation of the drive shaft 20 via a determined transmission ratio.

Het zonnewiel 10 is rotatievast gekoppeld met de aangedreven motoras 6, terwijl de planeetwieldrager 13 uitmondt in de uitgaande aandrijfas 20 van de aandrijfeenheid. Hierdoor vormt het planeetwielmechanisme een vertragingsover-15 brenging. Door de afmetingen van de wielen ten opzichte van elkaar te kiezen kunnen diverse gewenste overbrengver-houdingen worden verkregen. In een variant is de motoras rechtstreeks verbonden met de planeetwieldrager, en is een uitgaande aandrijfas van de aandrijfeenheid verbonden met 20 het zonnewiel. Het planeetwielmechanisme is dan als het ware omgekeerd en zorgt voor een versnelling.The sun wheel 10 is rotationally coupled to the driven motor shaft 6, while the planetary gear carrier 13 opens into the output drive shaft 20 of the drive unit. As a result, the planetary gear mechanism forms a reduction gear. By choosing the dimensions of the wheels relative to each other, various desired transmission ratios can be obtained. In a variant, the motor shaft is directly connected to the planetary gear carrier, and an output drive shaft of the drive unit is connected to the sun gear. The planetary gear mechanism is then, as it were, reversed and provides an acceleration.

De loopvlakken van het zonnewiel 10 en de planeetwielen 11 zijn in verband met slijtagebestendigheid bij voorkeur vervaardigd uit een hard materiaal, bijvoorbeeld gehard 25 staal, keramiek, diamant, saffier, etc. De wielen kunnen met hoge nauwkeurigheid worden vervaardigd, ook bij zeer kleine afmetingen, hetgeen van kritisch belang is voor de assemblage van de aandrijfeenheid volgens de uitvinding, het voorkomen van trillingen en het verlagen van de kostprijs.The treads of the sun wheel 10 and the planet wheels 11 are, for reasons of wear resistance, preferably made of a hard material, for example hardened steel, ceramic, diamond, sapphire, etc. The wheels can be manufactured with high precision, even with very small dimensions. , which is of critical importance for the assembly of the drive unit according to the invention, the prevention of vibrations and the reduction of the cost price.

30 In fig. 4 is een variant getoond met een motorhuis 25 dat aan een zijde gesloten is en aan het andere einde uitmondt in een flens 26. Binnenin het motorhuis bevindt zich een elektromotor met een stator (statisch motordeel) en een rotor (aandrijfbaar motordeel). De rotor omvat een aandrijf-35 bare motoras 27 met daarop een magneet drager 28 en een (elektro-)magneet 29. De stator omvat een pakket motorwik-kelingen 32 dat vast verbonden is met het motorhuis 25. De motoras 27 vormt met zijn ene vrije einde een zonnewiel 35 1013027 - 7 - van een planeetwielmechanisme. Teneinde slijtage te minimaliseren is het loopvlak van de motoras vervaardigd uit een hard materiaal. Het andere einde van de motoras 27 is gelagerd met een kogellager 36. Het planeetwielmechanisme omvat 5 verder een groep planeetwielen 37 die met elkaar zijn verbonden door een planeetwieldrager 38. De planeetwielen 37 worden omhuld door een satellietwiel 40. Het satellietwiel 40 wordt hier gevormd door een slijtvaste ring 41 die onder tussenkomst van een elastisch element 42 rotatievast is 10 verbonden met het motorhuis 25.Fig. 4 shows a variant with a motor housing 25 which is closed on one side and opens into a flange 26 at the other end. Inside the motor housing is an electric motor with a stator (static motor part) and a rotor (drivable motor part ). The rotor comprises a drivable motor shaft 27 with a magnet carrier 28 and an (electro) magnet 29 thereon. The stator comprises a package of motor windings 32 which is fixedly connected to the motor housing 25. The motor shaft 27 forms with one free end a sun gear 35 1013027 - 7 - of a planetary gear. To minimize wear, the motor shaft tread is made of a hard material. The other end of the motor shaft 27 is mounted with a ball bearing 36. The planetary gear mechanism further comprises a group of planetary gears 37 which are connected to each other by a planetary gear carrier 38. The planetary gears 37 are enclosed by a satellite wheel 40. The satellite wheel 40 is formed by a wear-resistant ring 41 which is rotatably connected to the motor housing 25 via an elastic element 42.

De werking van de aandrij feenheid in fig. 4 komt in hoofdzaak overeen met die van fig. 1-3. Ook hier vormt het planeetwielmechanisme zowel een overbrenging als een lage-ring van het aandrijfbare motordeel in dezelfde behuizing 15 waarin ook het statische motordeel is ondergebracht, zonder tussenkomst van afzonderlijke koppelstukken of lagers.The operation of the drive unit in FIG. 4 substantially corresponds to that of FIGS. 1-3. Here too, the planetary gear mechanism forms both a transmission and a low ring of the drivable motor part in the same housing 15, which also houses the static motor part, without the intervention of separate coupling pieces or bearings.

Met voordeel verschaft het planeetwielmechanisme enige bewegingsvrijheid in een richting loodrecht op de rotatie-as van de eenheid. De uitgaande aandrijfas kan hierdoor in 20 meerdere richtingen belast worden zonder daarbij meteen het aandrijfbare motordeel mee te belasten en mogelijk te ontwrichten. Het planeetwielmechanisme vervult hierdoor naast de lagerings- en overbrengingsfunctie ook nog eens de functie van koppeling en kan daardoor in veel gevallen 25 rechtstreeks, dat wil zeggen zonder tussenkomst van een in enige mate flexibel koppelstuk, met een aan te drijven apparaat worden gekoppeld.Advantageously, the planetary gear mechanism provides some freedom of movement in a direction perpendicular to the axis of rotation of the unit. The output drive shaft can hereby be loaded in several directions without thereby immediately loading and possibly disrupting the drivable motor part. In addition to the bearing and transmission function, the planetary gear mechanism also fulfills the function of coupling and can therefore in many cases be coupled directly, that is to say without the intervention of a somewhat flexible coupling piece, to a device to be driven.

In fig. 5 is een variant getoond die in grote lijnen overeenkomt met de variant in fig. 4. De functies van rotor 30 en stator van de elektromotor zijn als het ware omgedraaid. De motoras 50 strekt zich aan de linkerzijde uit tot buiten de behuizing 51 en is daar rotatievast verbonden met een eindflens 52. Op de motoras 50 bevindt zich een magneet-• drager 53 met daarop motorwikkelingen 54. Het samenstel van 35 motoras 50, magneetdrager 53 en motorwikkelingen 54 vormt hier de stator. De rotor omvat magneten 55 die vast verbonden zijn met het motorhuis 51. De motoras 50 vormt met zijn ene vrije einde een statisch zonnewiel 58 voor een lOlSüiv - 8 - planeetwielmechanisme. Rondom het statische zonnewiel 58 kan een groep planeetwielen 59 rondlopen en aldus een planeet-wieldrager 60 aandrijven. De planeetwielen 59 worden wederom omhuld door een satellietwiel 61. Het satellietwiel 61 wordt 5 gevormd door een slijtvaste ring 62 die onder tussenkomst van een elastisch element 63 rotatievast is verbonden met het motorhuis 51.Fig. 5 shows a variant which broadly corresponds to the variant in Fig. 4. The functions of rotor 30 and stator of the electric motor have been reversed, as it were. The motor shaft 50 extends on the left-hand side outside the housing 51 and there is connected rotatably to an end flange 52. On the motor shaft 50 there is a magnetic support 53 with motor windings 54 thereon. The assembly of motor shaft 50, magnetic support 53 and motor windings 54 form the stator here. The rotor includes magnets 55 fixedly connected to the motor housing 51. The motor shaft 50 with one free end forms a static sun gear 58 for a 10Suiv-8 planetary gear mechanism. A group of planet wheels 59 can circulate around the static sun wheel 58 and thus drive a planet wheel carrier 60. The planet wheels 59 are again enclosed by a satellite wheel 61. The satellite wheel 61 is formed by a wear-resistant ring 62, which is rotatably connected to the motor housing 51 via an elastic element 63.

Indien de elektromotor bekrachtigd wordt, zal het motorhuis 51 rondom de motoras 50 gaan draaien. Het motor-10 huis 51 is hierbij enerzijds gelagerd op een kogellager 65 en anderzijds op het planeetwielmechanisme. Tegelijk met het motorhuis 51 zal ook het daarmee verbonden satellietwiel 61 gaan roteren. Hierdoor zullen de planeetwielen 59 worden aangedreven en zullen deze om hun eigen as en rondom het 15 zonnewiel 58 gaan ronddraaien. Aldus wordt de planeetwiel- drager 60 aangedreven. Naast het gebruik van de planeetwiel-drager 60 als uitgaande aandrijfas, kan bij deze uitvoeringsvorm ook het motorhuis 51 worden gebruikt als aandrijving. Dit kan met name voordelig zijn bij toepassingen waar-20 bij twee verschillende toerentallen gewenst zijn.When the electric motor is energized, the motor housing 51 will rotate around the motor shaft 50. The motor housing 51 is here supported on the one hand on a ball bearing 65 and on the other hand on the planetary gear mechanism. Simultaneously with the motor housing 51, the associated satellite wheel 61 will also rotate. As a result, the planet wheels 59 will be driven and they will rotate about their own axis and around the sun wheel 58. Thus, the planetary gear carrier 60 is driven. In addition to using the planetary gear carrier 60 as an output drive shaft, the motor housing 51 can also be used as a drive in this embodiment. This can be particularly advantageous in applications where two different speeds are desired.

Ook bij deze variant vormt het planeetwielmechanisme zowel een overbrenging als een lagering van het aandrijfbare motordeel in dezelfde behuizing waarin ook de motor is ondergebracht, en zonder tussenkomst van afzonderlijke 25 koppelstukken of lagers. Het planeetwielmechanisme werkt hier als versnellingsoverbrenging.In this variant too, the planetary gear mechanism forms both a transmission and a bearing of the drivable motor part in the same housing in which the motor is also housed, and without the intervention of separate coupling pieces or bearings. The planetary gear mechanism works here as a gear transmission.

Fig. 6 toont een uitvoeringsvorm met een schijfankermo-tor. De schijfankermotor is ondergebracht in een motorhuis 70 en omvat op bekende wijze een rondom een lagerpen 71 vrij 30 draaibaar gelagerde rotorschijf 72. De rotorschijf 72 strekt zich met zijn omtreksranddeel uit tussen magneten 73. De magneten 73 maken deel uit van de stator en zijn rotatievast verbonden met het motorhuis 70. De. rotorschijf 72 zet zich aan de rechterzijde voort in een zonnewiel 75. Het loopvlak 35 van het zonnewiel 75 wordt gevormd door een slijtvaste ring 77. Zoals duidelijk te zien in fig. 7 zijn rondom het zonnewiel 75 drie groepen planeetwielen 80, 81, 82 voorzien. De groepen planeetwielen 80, 81, 82 zijn in radiale richting 1013027 - 9 - van binnen naar buiten gepositioneerd, waarbij de buitenste groep planeetwielen 82 aanligt tegen een slijtvaste ring van een satellietwiel 85. De slijtvaste ring is wederom aangebracht op een elastisch element 86 dat zorgt voor een ge-5 schikte voorspanning voor het tegen elkaar aandrukken van de wri jvingsvlakken van de diverse wielen. Elk van de zes wielen van de buitenste groep planeetwielen 82 is vrij draaibaar gelagerd rondom een lagerpen 90, die op hun beurt zijn verbonden met een planeetwieldrager 91.Fig. 6 shows an embodiment with a disk armature motor. The disc armature motor is housed in a motor housing 70 and in a known manner comprises a rotor disc 72 rotatably mounted around a bearing pin 71. The rotor disc 72 extends with its peripheral edge part between magnets 73. The magnets 73 form part of the stator and are rotatable connected to the motor housing 70. The. rotor disc 72 continues on the right side in a sun wheel 75. The tread 35 of the sun wheel 75 is formed by a wear-resistant ring 77. As can be clearly seen in Fig. 7, three groups of planet wheels 80, 81, 82 are provided around the sun wheel 75. . The sets of planet gears 80, 81, 82 are positioned radially 1013027-9 from the inside out, the outer group of planet wheels 82 abutting a wear-resistant ring of a satellite wheel 85. The wear-resistant ring is again mounted on an elastic element 86 which provides a suitable bias for pressing the friction surfaces of the various wheels against each other. Each of the six wheels of the outer set of planet wheels 82 is mounted for free rotation about a bearing pin 90, which in turn is connected to a planet wheel carrier 91.

10 Indien de elektromotor in bedrijf is, zorgt een ver draaiing van de rotorschijf 72, via het zonnewiel 75 en de meerdere groepen planeetwielen 80, 81, 82 voor een aandrij ving van de planeetwieldrager 91. De planeetwieldrager 91 mondt uit in een uitgaande aandrijfas, die gebruikt kan 15 worden voor het aandrijven van een apparaat.When the electric motor is in operation, a rotation of the rotor disc 72, via the sun wheel 75 and the multiple groups of planet wheels 80, 81, 82, drives the planet wheel carrier 91. The planet wheel carrier 91 opens into an output drive shaft, which can be used to power a device.

De uitvoeringsvorm met de schij fankermotor is relatief plat en heeft een relatief grote motorhuisdiameter. Hierdoor is het mogelijk om meerdere groepen planeetwielen toe te passen, hetgeen het met voordeel mogelijk maakt om grote 20 overbrengingsverhoudingen te bewerkstelligen.The disk drive motor embodiment is relatively flat and has a relatively large motor housing diameter. This makes it possible to use multiple groups of planet gears, which advantageously makes it possible to achieve large gear ratios.

Naast de getoonde uitvoeringsvormen zijn vele varianten denkbaar. Zo kan de motor ook worden gevormd door een andere geschikte aandrijving met een statisch en een aandrijfbaar motordeel, bijvoorbeeld een brandstofmotor. In plaats van 25 een afzonderlijk ringvormige omtrekswand kan het satellietwiel ook rechtstreeks worden gevormd door een binnenomtreks-wanddeel van het motorhuis. Dit laatste geldt natuurlijk alleen voor die uitvoeringsvormen waarbij het satellietwiel statisch is of meedraait met het motorhuis.In addition to the embodiments shown, many variants are conceivable. The engine can thus also be formed by another suitable drive with a static and a drivable engine part, for instance a fuel engine. Instead of a separate annular circumferential wall, the satellite wheel can also be formed directly by an inner circumferential wall part of the motor housing. The latter, of course, only applies to those embodiments in which the satellite wheel is static or rotates with the motor housing.

30 Aldus is volgens de uitvinding een zeer compacte, betrouwbare en goedkoop te vervaardigen aandrijfeenheid verkregen, waarbij een planeetwielmechanisme enerzijds als geïntegreerd lager functioneert en anderzijds als overbrengingsmechanisme voor het veranderen c.q. verbeteren van de 35 motorkarakteristieken. De aandrijfeenheid is zeer trillings-arm in het gebruik en met name geschikt voor zeer kleine toepassingen met een motorhuisdiameter van slechts enkele millimeters, in het bijzonder kleiner dan 10 mm.Thus, according to the invention, a very compact, reliable and inexpensively manufactured drive unit is obtained, wherein a planetary gear mechanism functions on the one hand as an integrated bearing and on the other hand as a transmission mechanism for changing or improving the motor characteristics. The drive unit is very low-vibration in use and particularly suitable for very small applications with a motor housing diameter of only a few millimeters, in particular smaller than 10 mm.

10130271013027

Claims

Drive unit, comprising: a motor housing (1) housing a motor (5) with a drivable motor part (6) pivotally mounted relative to a static motor part; and 5 - a planet wheel mechanism with a sun wheel (10), at least one group of planet wheels (11), a satellite wheel (12), and a planet wheel carrier (13) rotatably supporting the group of planet wheels (11); wherein the planetary gear mechanism connects on the one hand to the drivable motor part (6) and on the other hand opens into an output drive shaft (20) of the drive unit, thus forming a transmission between the drivable motor part (6) and the drive shaft (20); characterized in that the planetary gear mechanism and the motor (5) are integrated and housed together in the motor housing (1), the planetary gear mechanism in addition to the transmission function forming a bearing in the motor housing (1) with respect to the static motor part the drivable motor part (6) of the motor (5).

Drive unit according to claim 1, wherein the planetary gear mechanism is a friction gear, for which the sun gear (10), the planetary gears (11) and the satellite gear 25 (12) comprise abutting friction surfaces, and in which biasing means are provided for radially lowering biasing the wheels together.

Drive unit according to claim 2, wherein the satellite wheel (12) is biased over the planet gear (11) and sun gear (10) assembly.

Drive unit according to claim 2, wherein one or more wheels of the planetary gear mechanism are provided with an elastic part for biasing the wheels in radial direction under 1013027-11.

Drive unit according to any one of the preceding claims, wherein the satellite wheel (12) is formed by an annular circumferential wall which is rotationally connected to or forms part of the motor housing (1).

Drive unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the motor comprises a centrally located motor shaft (6) with which the sun gear (10) of the planetary gear mechanism is rotatably coupled.

Drive unit according to any one of claims 1-5, wherein the motor comprises a centrally located motor shaft (27) which, with a longitudinal part, forms the sun gear (35) of the planetary gear mechanism.

Drive unit according to claim 5 and 6 or 5 and 7, wherein the motor shaft (27) forms the drivable motor part which can drive the sun wheel (35) directly, the motor housing (25) is fixedly connected to the static motor part ( 32) and thereby also holds the satellite wheel (41), and wherein the planetary gear carrier (38) opens into the output drive shaft of the drive unit. 25

Drive unit according to claims 5 and 6 or 5 and 7, wherein the motor shaft (50) forms the static motor part, which thereby also holds the sun wheel (58), the motor housing (51) is fixedly connected to the drivable motor part (55) and thus can directly drive the satellite wheel (61), and wherein the planetary gear carrier (60) opens into the output drive shaft of the drive unit.

Drive unit according to claim 6 or 7, wherein the motor shaft forms the drivable motor part which can drive the sun wheel directly, the motor housing is fixedly connected to the static motor part, the planetary gear carrier is held, and wherein the satellite wheel is formed 101SG £ ri - 12 - through an annular circumferential wall that rotates freely with respect to the motor housing and opens into the output drive shaft of the drive unit.

Drive unit according to any of the preceding claims, wherein the motor (5) is a micro motor, and the motor housing (1) has a diameter of less than 10 mm.

Drive unit according to any one of the preceding claims, wherein the motor is an electric motor.

Drive unit according to any of the preceding claims, wherein the motor is a disk armature motor.

Drive unit according to any one of the preceding claims, wherein the planetary gear mechanism comprises a plurality of groups of planetary gears (80, 81, 82) positioned relative to each other radially from the inside out. 20

The drive unit assembly of any one of claims 1 to 14 having a drive device, wherein the output drive shaft of the drive unit is directly coupled to the drive device, and the planetary wheel mechanism forms a clutch between the drivable motor part of the motor and the device to be driven. 1013027