(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-28
(45)【発行日】2022-07-06
(54)【発明の名称】小型ギアモータ
(51)【国際特許分類】
H02K 7/116 20060101AFI20220629BHJP
F16H 1/06 20060101ALI20220629BHJP
F16H 1/16 20060101ALI20220629BHJP
【FI】
H02K7/116
F16H1/06
F16H1/16 Z
(21)【出願番号】P 2019520788
(86)(22)【出願日】2017-10-19
(86)【国際出願番号】 EP2017076733
(87)【国際公開番号】W WO2018073354
(87)【国際公開日】2018-04-26
【審査請求日】2020-09-24
(32)【優先日】2016-10-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(73)【特許権者】
【識別番号】520430848
【氏名又は名称】ソンセボ オートモティブ エスエー
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
(72)【発明者】
【氏名】ワトリン,マシュー
(72)【発明者】
【氏名】アドラー,クリストフ
(72)【発明者】
【氏名】ブロッサード,フィリップ
【審査官】中島 亮
(56)【参考文献】
【文献】実開平02-029345(JP,U)
【文献】特開2001-218421(JP,A)
【文献】特開2001-224149(JP,A)
【文献】特開昭60-200740(JP,A)
【文献】特開2004-159486(JP,A)
【文献】特開2015-064062(JP,A)
【文献】特開2014-136975(JP,A)
【文献】特開2015-017700(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 7/00- 7/20
F16H 1/00- 1/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
[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。
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
[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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
[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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
[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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
[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。
【0028】
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。
【0029】
[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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
[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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
2つの同心円筒形軸受の機能によってガイドをする。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【図面の簡単な説明】
【0067】
【
図1】
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2】
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。
【
図3】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。
【
図4】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。
【
図5】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。
【
図6】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。
【
図7】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。