JP4931945B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、可動構造部品のための、特に車両のフラップのための駆動装置であって、定置の第１構造部品と結合できる第１締結エレメントを有し、この第１締結エレメントの反対側の端において軸方向に相対的に移動できると共にその第１締結エレメントの反対側の端で可動構造部品である第２構造部品と締結できる第２締結エレメントを有し、ねじ付きスピンドルとこのねじ付きスピンドルに嵌置されたスピンドルナットを備え、第１構造部品と第２構造部品を互いに相対して軸方向に移動できるように駆動可能なスピンドル動力機構、詳細には、回転駆動体から駆動できる駆動シャフトにより、ねじ付きスピンドルと同軸で延びる回転軸を中心として回転自在に駆動できるスピンドル動力機構を有し、また、第２構造部品の行程位置を検出する行程検出センサを有し、前記行程検出センサは、回転位置を検出する定置型センサエレメントと、検出すべき回転位置に応じて回転できるセンサエレメントと、を備えた連続式回転位置センサであり、回転可能なセンサエレメントがリダクションギヤを介して駆動シャフトにより回転自在に駆動可能である、駆動装置に関する。

この種の駆動装置においては、リニアポテンショメータにより行程位置を検出することが知られている。

この作りは、必要な構造スペースが大きく、組み立てに手間がかかる。その上、リニアポテンショメータは汚れ易いため、動作信頼性は限られたものである。

本発明の課題は、動作信頼性が高く、コンパクトかつ単純な構造を有する冒頭に挙げた種類の駆動装置を提供することである。

この課題は、本発明のように、行程検出センサが、回転位置を検出する定置型センサエレメントと、検出すべき回転位置に応じて回転できるセンサエレメントと、を備えた連続式回転位置センサであり、回転可能なセンサエレメントがリダクションギヤを介して駆動シャフトにより回転自在に駆動可能であることによって解決される。

ここで、回転可能なセンサエレメントは、直径方向で磁化された永久磁石を備え、これに対して径方向に磁場センサとして形成された定置型センサエレメントが配置されている。

連続式行程検出センサは、給電中断後も、駆動装置が現実に占めた行程位置を検出でき、その回転位置センサとしての作りにより小型化が可能となる。

大きい調整行程が可能である場合、一義的な位置検出のために、回転型センサエレメントの回転運動は、３６０゜より小さい回転運動しか実行しないように、リダクションギヤによって減じられる。

単純な作りでは、回転型センサエレメントは径方向で磁化された永久磁石リングである。

測定感度をより高くするために、永久磁石リングは、その径方向に周回する外被面に、中に磁場センサが突き入るリング溝を付けることができる。

同様に、測定感度をより高くするために、定置型センサエレメントが定置型のリングディスク状センサキャリヤの上に配置されている時、センサキャリヤが、自らのリング開口部により少なくとも永久磁石リングとほぼ同心で永久磁石リングのリング溝の中に配置された開放型リングディスクである時、センサキャリヤは永久磁石リングの内部に十分入った状態で配置されている。

磁場センサは、磁気抵抗型センサ又はホールセンサであってよい。

極めてコンパクトな作りでは、リダクションギヤは、駆動シャフトの偏心板により振動駆動できる回転不動のリングギヤを備える。このリングギヤの中に、リングギヤの内径より小さい直径のホイールが回転軸と同軸で配置されていて、リングギヤと噛み合っており、リングギヤにより回転自在に駆動できる。前記ホイールにより回転型センサエレメントが回転自在に駆動可能である。

偏心板により生じさせられた回転軸を中心とする円軌道運動をリングギヤに与え、同時に回転運動を回避できるようにするために、単純な仕方で、リングギヤは、軸方向に動かない円形横断面のピボットが中に入り込む複数の軸方向ボア穴を有していてよい。ここで、軸方向ボア穴の直径はピボットの直径より大きいものとする。

リダクションギヤは歯車装置であると好ましい。

リングギヤの歯数とホイールの歯数が近ければ近いほど、ひいては伝動比が高ければ高いほど、歯の形を変える必要があるだろう。伝動比がさらに高くなる場合には、リダクションギヤがフリクションギヤであると有利である。

いかなる種類であれ、他の適当なギヤ、例えばサイクロギヤ、ウェッジスライドギヤなどもリダクションギヤとして利用できるのは自明である。

行程検出センサとリダクションギヤが１つの構造ユニットをなす形で、内部を駆動シャフトが貫通するハウジングの中に配置されている時、この構造ユニットは前もって組み立てできるため、駆動装置の組み立ては単純化される。

加えて、リングギヤとホイールと永久磁石リングが互いにサンドウィッチ状に配置された上でポット状に形成されたハウジングの中に嵌め込んであってよく、ハウジングがハウジングカバーで密閉できるハウジングポットを備えると好ましい。

回転駆動体は、その駆動シャフトによりスピンドル動力機構が回転自在に駆動できる電動モータであると好ましい。

回転駆動体をスピンドル駆動体との結合から外すために、スピンドル駆動体は、カップリング、特に過負荷カップリングを介して回転駆動体により回転自在に駆動可能であってよい。

回転数を減らし、トルクを高めるために、スピンドル動力機構は、歯車装置を介して回転駆動体により回転自在に駆動可能であってよい。

回転駆動体及び／又は歯車装置が、好ましくは回転軸と同軸で延びるハウジングパイプの中に不動で配置されている時、コンパクトな作りが達成される。

締結エレメントの一方又は両方がボールジョイントの球形頭又は球形キャップである時、回転軸に対して任意の回転位置で組み立て可能である単純な作りが得られる。

駆動装置の横断面図である。 図１に示した駆動装置のセンサ構造ユニットの範囲内にある切り取り部分の拡大図である。 図１に示した駆動装置のセンサ構造ユニット（センサキャリヤなし）の分解斜視図である。 図１に示した駆動装置のセンサ構造ユニット（センサキャリヤなし）の更なる分解斜視図である。 図３に示したセンサ構造ユニットのホールセンサを付けたセンサキャリヤの平面図である。 図３に示したセンサ構造ユニットのセンサキャリヤを付けた永久磁石リングの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面にそって詳細に説明する。

図に示される駆動装置は、内部に電動モータ２、この電動モータ２により駆動可能な歯車装置３、過負荷カップリング２７及びセンサアセンブリ４が一列に前後する形で配置されたハウジングパイプ１を備える。

定置の構造部品に相対して移動できる構造部品の行程位置の絶対値測定のために形成されたセンサアセンブリ４にはスピンドルアダプタ５が直列に接続されており、これが、回転自在に軸受けされたねじ付きスピンドル６と同軸で連結されている。

ねじ付きスピンドル６にはスピンドルナット７が回転しないように、ハウジングパイプ１と同軸で不動連結された案内管８の中を軸方向にシフトできるように嵌置されている。

スピンドルナット７は、その回り止めのために、径方向外向きに突出する支持ピボット９をもって案内管８の内壁にある軸方向スリット１０に食い込む。

ねじ付きスピンドル６は、その自由端に案内スリーブ１１を有し、これにより、ねじ付きスピンドル６はスピンドル管１２の中を軸方向にシフトできるように案内される。スピンドル管は、その一端でスピンドルナット７を支持し、ねじ付きスピンドル６の反対側の他端で締結エレメントを作る第１の球形キャップ１３を支持する。

第１の球形キャップ１３の側で、スピンドル管１２に覆い管１４がその一端で締結されており、該覆い管がスピンドル管１２を間隔をあけて同軸で包囲し、その他端部域をもってばねスリーブ２０に入り込み、そこで軸方向にシフトできるように案内される。ばねスリーブ２０は、その一端に内向きのカラー２１を有し、これによりばねスリーブはハウジングパイプ１に軸方向で接している。

ハウジングパイプ１の、第１の球形キャップ１３と向き合った側の端に、第２の締結エレメントを作る第２の球形キャップ１５と、電動モータ２の給電線ならびに信号線１６のための差込み形コネクタ１７が配置されている。ここで、信号線はハウジングパイプ１の中をセンサアセンブリ４から差込み形コネクタ１７に通じている。

一方でスピンドル管１２と覆い管１４との間隔ならびに案内管８とばねスリーブ２０との間隔により作られたリングスペース１８の中に圧縮コイルばね１９が配置されており、その一端がスピンドル管１２と覆い管１４の結合部域２２で支えられ、他端がカラー２１を介してばねスリーブ２０を軸方向でハウジングパイプ１に押し付けている。

球形キャップ１３及び１５を使って、駆動装置は、自動車の定置ボディ部分と、フラップとして形成された自動車可動構造部品とにヒンジ連結してあってよい。

センサアセンブリ４は、回転軸２９を中心として回転自在に軸受けされた駆動シャフト２３が軸方向に貫通しており、これが、歯車装置３と過負荷カップリング２７を介して電動モータ２により回転自在に駆動できる。これにより、その回転運動はスピンドルアダプタ５を介してねじ付きスピンドル６に伝達できるようになっている。

センサアセンブリ４は、ハウジングカバー２４で密閉できるハウジングポット２５からなる円筒形ハウジングの中に前もって組み立てできる形で配置されている。

ハウジングポット２５のモータ側底部２６において、内歯車として形成されたリングギヤ２８が支えられていて、該リングギヤが同軸ボア穴３０をもって回転自在に駆動シャフト２３の偏心板３１の上に嵌置されており、そこで、駆動シャフト２３の回転時にハウジングポット２５が偏心運動を実行する。

リングギヤ２８が偏心運動時に回転しないよう、ハウジングポット２５の底部２６から軸方向に突出する円形横断面の４つのピボット３２が、リングギヤ２８の軸方向ボア穴３３に入り込む。ここで、軸方向ボア穴３３の直径は、ピボット３２の直径より偏心板３１の偏心量の２倍だけ大きい。

これにより、駆動シャフト２３の回転時、リングギヤ２８は偏心板３１により回転することなく振動運動に向けて駆動される。

リングギヤ２８の内部には、回転軸２９と同軸で、外歯車として形成された、リングギヤ２８の内径より小さい直径のホイール３４が配置されており、その周囲部域の歯がリングギヤ２８の歯と噛み合い、リングギヤ２８と共にリダクションギヤ３５を作る。その噛み合い範囲はリングギヤ２８の振動運動時に変移し、それで、駆動シャフト２３の回転運動を例えば１４：１に減速させることになる。

ホイール３４は、同軸ボア穴３０を備えるリングギヤ２８の円板部分３７に軸方向で支えられている。

ホイール３４は、リングギヤ２８の反対側に突出する円筒形同軸ショルダ３８を有し、これに、中心ボア穴３９をもって、直径方向で磁化された永久磁石リング４０が非噛み合い方式で嵌着されている。

永久磁石リング４０は、その径方向に周回する外被面にリング溝４１を備えている。

リング溝４１では、開放型リングディスクとして形成されたセンサキャリヤ４２が、径方向開口部３６を介して自らのリング開口部４３を永久磁石リング４０と同心の位置に据えて定置する形で配置されている。

センサキャリヤ４２の上にホールセンサ４４が配置されている。これが、永久磁石リング４０の磁場のその時々の向きを介してホイール３４のその時々の回転位置を検出し、これに対応する回転位置信号を信号線１６経由でプラグ形コネクタ１７に伝送する。

給電中断後も、直ぐに再び正しい回転位置信号が使用可能である。

ハウジングカバー２４は、その外周に沿って均一に分布する形で配置された、ハウジングポット２５に対して軸方向に突出する複数の掛止アーム４５を有する。ハウジングが組み立てられた状態にある時、該掛止アームがその自由端に配置されたフック４６をもってハウジングポット２５の底部２６の外縁をつかむようになっている。

更に、ハウジングカバー２４は、ハウジングポット２５に向かって同心で突出するソケット管４７を有する。これにより、中心ボア穴３９を備える永久磁石リング４０、同軸ボア穴４８を付けたホイール３４及び更なる同軸ボア穴４８を備える偏心板３１が回転自在に軸受けされている。

駆動シャフト２３は、ソケット管４７の直通開口部５０を貫通している。

１ ハウジングパイプ
２ 電動モータ
３ 歯車装置
４ センサアセンブリ
５ スピンドルアダプタ
６ ねじ付きスピンドル
７ スピンドルナット
８ 案内管
９ 支持ピボット
１０ 軸方向スリット
１１ 案内スリーブ
１２ スピンドル管
１３ 第１の球形キャップ
１４ 覆い管
１５ 第２の球形キャップ
１６ 信号線
１７ 差込み形コネクタ
１８ リングスペース
１９ 圧縮コイルばね
２０ ばねスリーブ
２１ カラー
２２ 結合部域
２３ 駆動シャフト
２４ ハウジングカバー
２５ ハウジングポット
２６ 底部
２７ 過負荷カップリング
２８ リングギヤ
２９ 回転軸
３０ 同軸ボア穴
３１ 偏心板
３２ ピボット
３３ 軸方向ボア穴
３４ ホイール
３５ リダクションギヤ
３６ 半径方向開口部
３７ 円板部分
３８ 同軸ショルダ
３９ 中心ボア穴
４０ 永久磁石リング
４１ リング溝
４２ センサキャリヤ
４３ リング開口部
４４ ホールセンサ
４５ 掛止アーム
４６ フック
４７ ソケット管
４８ 同軸ボア穴
４９ 更なる同軸ボア穴
５０ 直通開口部

Claims (17)

1. 定置の第１構造部品と結合できる第１締結エレメントを有し、この第１締結エレメントの反対側の端においてこれに相対して軸方向に移動でき、前記第１締結エレメントの反対側の端で可動構造部品である第２構造部品と締結できる第２締結エレメントを有し、ねじ付きスピンドルとこのねじ付きスピンドルに嵌置されたスピンドルナットを備え、前記第１構造部品と第２構造部品を互いに相対して軸方向に移動可能に駆動できるスピンドル動力機構、詳細には、回転駆動体から駆動できる駆動シャフトにより前記ねじ付きスピンドルと同軸で延びる回転軸を中心として回転自在に駆動できるスピンドル動力機構を有し、前記第２構造部品の行程位置を検出する行程検出センサを有する、可動構造部品のための、特に車両のフラップのための駆動装置であって、
   前記行程検出センサが、回転位置を検出する定置型センサエレメントと、検出すべき回転位置に応じて回転できるセンサエレメントと、を備えた連続式回転位置センサであり、前記回転可能なセンサエレメントがリダクションギヤを介して前記駆動シャフトにより回転自在に駆動可能であり、
   前記回転可能なセンサエレメントが径方向に磁化された永久磁石（４０）であり、これに対して径方向に磁場センサとして形成された定置型センサエレメントが配置されており、
   前記永久磁石（４０）が、その径方向に周回する外被面にリング溝（４１）を有し、この中に前記磁場センサが突き入ることを特徴とする駆動装置。
2. 前記定置型センサエレメントが、定置型のリングディスク状センサキャリヤ（４２）上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記センサキャリヤ（４２）が、自らのリング開口部（４３）により少なくともリング状の前記永久磁石（４０）と略同心で前記リング溝（４１）の中に配置された開放型リングディスクであることを特徴とする、請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記磁場センサが磁気抵抗型センサであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 前記磁場センサがホールセンサ（４４）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置。
6. 前記リダクションギヤが、前記駆動シャフト（２３）の偏心板（３１）により振動駆動できる回転不動のリングギヤ（２８）を備え、このリングギヤ（２８）の中に、該リングギヤ（２８）の内径より小さい直径のホイール（３４）が前記回転軸（２９）と同軸で配置されていて、前記リングギヤ（２８）と噛み合っており、該リングギヤ（２８）により回転自在に駆動でき、前記ホイール（３４）により前記回転型センサエレメントが回転自在に駆動可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動装置。
7. 前記リングギヤ（２８）は、軸方向に動かない円形横断面のピボット（３２）が中に入り込む複数の軸方向ボア穴（３３）を備え、この軸方向ボア穴（３３）の直径が前記ピボット（３２）の直径より大きいことを特徴とする、請求項６に記載の駆動装置。
8. 前記リダクションギヤ（３５）が歯車装置であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動装置。
9. 前記リダクションギヤがフリクションギヤであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動装置。
10. 前記行程検出センサとリダクションギヤが１つの構造ユニットを形成し、内部を前記駆動シャフト（２３）が貫通するハウジングの中に配置されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の駆動装置。
11. 前記リングギヤ（２８）とホイール（３４）と永久磁石リング（４０）が互いにサンドウィッチ状に配置された上でポット状に形成された前記ハウジングの中に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項１０に記載の駆動装置。
12. 前記ハウジングが、ハウジングカバー（２４）で密閉可能なハウジングポット（２５）を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の駆動装置。
13. 前記回転駆動体は、前記駆動シャフトによりスピンドル動力機構が回転自在に駆動できる電動モータ（２）であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
14. 前記スピンドル動力機構が、カップリング、特に過負荷カップリング（２７）を介して前記回転駆動体により回転自在に駆動可能であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
15. 前記スピンドル動力機構が、歯車装置（３）を介して前記回転駆動体により回転自在に駆動可能であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の駆動装置。
16. 前記回転駆動体及び／又は歯車装置（３）がハウジングパイプ（１）の中に不動で配置されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の駆動装置。
17. 前記締結エレメントの一方又は両方がボールジョイントの球形頭又は球形キャップ（１３、１５）であることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の駆動装置。

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