(57)【要約】      （修正有）【課題】相対的に駆動するスピンドル駆動機を、スペースを取らずに精確に取付けることが可能な構造を提供する。【解決手段】駆動ユニット（４６）と、スピンドル（１２）と、前記スピンドル（１２）とねじ係合するスピンドルナット（１８）と、を有し、前記スピンドルナット（１８）は駆動要素（３０）を介して前記駆動ユニット（４６）によって駆動され、前記スピンドルナット（１８）と前記スピンドルナット（１８）とねじ係合する前記スピンドル（１２）が前記駆動要素（３０）に対して旋回可能であるように前記スピンドルナット（１８）が前記駆動要素（３０）に取り付けられているスピンドル駆動機（１０）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ユニット（４６、１４６）と、
スピンドル（１２）と、
前記スピンドル（１２）とねじ係合するスピンドルナット（１８）と、を有し、
前記スピンドルナット（１８）は駆動要素（３０、１３０）を介して前記駆動ユニット（４６、１４６）によって駆動され、
前記スピンドルナット（１８）と前記スピンドルナット（１８）とねじ係合する前記スピンドル（１２）が、前記駆動要素（３０、１３０）に対して旋回可能であるように、前記スピンドルナット（１８）が前記駆動要素（３０、１３０）に取り付けられているスピンドル駆動機（１０、１１０）。
【請求項２】
前記スピンドルナット（１８）は前記駆動要素（３０、１３０）にジンバル構造で結合している請求項１に記載のスピンドル駆動機（１０、１１０）。
【請求項３】
前記駆動要素（３０）はその外周上に歯を有し、この歯は前記駆動ユニット（４６）によって駆動されるギアホイール（４４）と噛合する請求項１または２に記載のスピンドル駆動機（１０）。
【請求項４】
前記スピンドル（１２）の長手方向軸（Ａ）は、前記駆動要素（３０）の回転軸（Ａ）と平行または特に同軸の状態であり、前記駆動ユニット（４６）の被駆動シャフト（４８）の長手方向軸（Ｚ）と概ね平行な向きになっている請求項３に記載のスピンドル駆動機（１０）。
【請求項５】
前記駆動要素（１３０）は、前記駆動ユニット（１４６）によって駆動されるウォーム（１５８）と係合するウォームホイール（１５６）と接続された請求項１または２に記載のスピンドル駆動機（１１０）。
【請求項６】
前記スピンドル（１２）の長手方向軸（Ａ’）は前記駆動要素（１３０）の回転軸（Ａ’）と平行または特に同軸の状態であり、前記駆動ユニット（１４６）の被駆動シャフト（１４８）の長手方向軸（Ｂ）の概ね平行な向きになっている請求項５に記載のスピンドル駆動機（１１０）。
【請求項７】
前記駆動要素（１３０）と前記ウォームホイール（１５６）は一体的に形成されている請求項５または６に記載のスピンドル駆動機（１１０）。
【請求項８】
前記駆動要素（３０、１３０）は少なくとも一つの円錐形状の開口部（３６、３８）を有し、該開口部（３６、３８）はスピンドルナット（１８）から前記駆動要素（３０、１３０）の外部に向かって拡がり、前記スピンドル（１２）が該開口部（３６、３８）を通っている請求項１または７のいずれかに記載のスピンドル駆動機（１０、１１０）。
【請求項９】
前記スピンドルナット（１８）は概ね球形である請求項１または８のいずれかに記載のスピンドル駆動機（１０）。
【請求項１０】
ギア機構（５２、１５２）、特に遊星ギアが前記駆動要素（３０、１３０）と前記駆動ユニット（４６、１４６）の間に配置されている請求項１または９のいずれかに記載のスピンドル駆動機（１０、１１０）。
【請求項１１】
ブレーキ（５０、１５０）、特に摩擦ブレーキが前記駆動要素（３０、１３０）と前記駆動ユニット（４６、１４６）の間に配置されている請求項１または１０のいずれかに記載のスピンドル駆動機（１０、１１０）。
【請求項１２】
前記ブレーキ（５０、１５０）が前記駆動ユニット（４６、１４６）に隣接して配置されている請求項１１に記載のスピンドル駆動機（１０、１１０）。
【請求項１３】
前記駆動要素（３０、１３０）はベース要素（２８、１２８）とカバー要素（３２、１３２）と、を有し、前記ベース要素（２８、１２８）は２つのフォロワ（２４）を収容し、該フォロワ（２４）の中にはケージ要素（２０）が第１軸（Ｙ）の周りを回転可能に取り付けられ、該ケージ要素（２０）の中には前記スピンドルナット（１８）が第２軸（Ｘ）の周りを旋回可能に取り付けられ、前記第２軸（Ｘ）は前記第１軸（Ｙ）と互いに直角であり、前記カバー要素（３２、１３２）は前記２つのフォロワ（２４）を前記ベース要素（２８、１２８）内に動かないように固定する請求項１または１２のいずれかに記載のスピンドル駆動機（１０、１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は駆動ユニットと、スピンドルと、前記スピンドルとねじ係合するスピンドルナットと、を含むスピンドル駆動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピンドル駆動機はモーター駆動により一つの要素を他の要素に対して相対的に動かす様々な分野で用いられる。スピンドル駆動機が多く用いられる用途の一つの分野は、ドアやテールゲートといった車両のハッチの自動化された動作である。このような車両ボデーに取り付けられたハッチの旋回動作をするため、ハッチを車両のボデーに対して相対的に駆動するスピンドル駆動機はハッチのすべての動作に追従できるように、スピンドル駆動機の一方はハッチに他方は車両ボデーに精確に取り付けられなければならない。
【０００３】
スピンドル駆動機をこのように精確に取り付けるには、十分なスペースが必要である。さらに、このスピンドル駆動機の取り付けには特に費用がかかり、特別な注意が必要である。
【０００４】
明確な説明をするため、車両ボデーおよび車両ドアを参照して本願発明を説明する。しかしながら、本願発明の技術的範囲は、これから説明する実施例に限定されるものではない。
【０００５】
ドイツ特許出願公開第１０２０１７２０４９１４号公報はスピンドルを駆動するスピンドル駆動機を説明する。接続要素がスピンドルナットとねじ係合して旋回可能になっていて、例えば、前記したようなハッチとの接続が形成されている。しかし、この公知技術に記載された構造は、スピンドルナットと駆動される要素の間に接続要素が必要であり、その接続要素のために必要なスペースが拡大してしまうという不利な点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本願発明の課題は車両ドアのような被駆動要素の車両ボデーに対する旋回動作に追従することが可能であり、さらに単純な構造を有するスピンドル駆動機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明によるスピンドル駆動機は、駆動ユニットと、スピンドルと、前記スピンドルと係合し、前記駆動ユニットにより駆動要素を介して駆動されるスピンドルナットと、を有し、前記スピンドルナットと前記スピンドルナットとねじ係合するスピンドルとが前記駆動要素に対して旋回可能なように前記スピンドルナットが前記駆動要素に取り付けられているスピンドル駆動機であり、前記した課題を達成するものである。
【０００８】
前記スピンドルナットが回転すると、その回転によって前記スピンドルが前記スピンドルナットに対して直線方向に変位するように、前記駆動ユニットは前記駆動要素を駆動する。前記スピンドルナットは前記駆動要素内に取り付けられていることにより、前記スピンドルナットは前記スピンドルとともに前記駆動要素に対して旋回して、前記スピンドル駆動機の一方側部分が取り付けられているドアを、前記スピンドル駆動機の他方側部分が取り付けられている車両ボデーに対して、簡単に動かすことができる。このドアの動きは所定の一方向のみで可能なわけではなく、例えば駆動要素の回転軸に平行な方向でも可能である。
【０００９】
スピンドルナットが駆動要素内に取り付けられていることにより、スピンドル駆動機の２つの取り付け側部分が旋回可能なので、スピンドル駆動機のドアまたは車両ボデーに対するインタフェースまたは取り付け部を簡単に設計することができ、例えば単純な玉継ぎ手による取り付けの形態に設計することができる。本願発明の構成によれば、スピンドル駆動機が占める空間を小さくすることができ、その結果、そのスピンドル駆動機を用いるドアユニットの生産コストを低下させることができる利点が生じる。スピンドルナットとこのスピンドルナットとねじ係合しているスピンドルは駆動ユニットに対して旋回可能に取り付けられる。
【００１０】
駆動要素は金属製、特に鋼製、または樹脂製、特にポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製、ポリアミド（ＰＡ）製、またはガラス繊維強化材料製にすることができるし、もちろん他の材料製にすることもできる。用いる材料の選択により、駆動要素を射出成形プロセス、鍛造プロセス、鋳造プロセスまたは機械加工プロセスを用いて製造できる。
【００１１】
スピンドルナットが駆動要素にジンバル構造で取り付けることができるのは有利な点である。スピンドルナットの駆動要素内へのジンバル構造で取り付けることによって、スピンドルを駆動要素に対してどの方向にも旋回させることができる。
【００１２】
一般的に知られているように、ジンバル構造による支持部は、交差する互いに直角な回転用の軸受けによる支持部、または交差する互いに直角な回転軸を有する支持部を意味すると理解される。
【００１３】
本願発明の発展した実施形態では、駆動要素はその外周に歯を有し、この歯を駆動ユニットによって駆動されるギアホイールと噛合させることが提案されている。駆動ユニットによって駆動されるギアホイールは、その外周上に歯を有し、この歯が駆動要素の歯と噛合しているので、ギアホイールが駆動されて回転すると、駆動要素が回転し、さらにスピンドルナットも回転する。このような歯は平歯車歯と呼ばれる。駆動されるギアホイールと駆動要素の間のギア比は、例えば、駆動されるギアホイールと駆動要素のそれぞれの歯を有する表面の異なる直径に基づき与えられる。この場合、ギアホイールによって駆動される駆動ユニットと駆動要素との回転軸は概ね平行になるように合わせられる。
【００１４】
特に、駆動要素の回転軸と平行、特に同軸であるスピンドルの長手方向軸は、駆動ユニットの被駆動シャフトの長手方向軸と概ね平行な向きにすることができる。この構成のため、本願発明によるスピンドル駆動機の全体形状を細長くすることができる。特に、スピンドル駆動機を薄くすることが必要なスピンドル駆動機の構成では、スピンドルに対する駆動ユニットの前記したような配置はスペースに関する利点がある。
【００１５】
本願発明によるスピンドル駆動機の一つの実施形態では、駆動要素は、平歯車歯の代わりに、駆動ユニットによって駆動されるウォームに係合するウォームホイールに接続することができる。このウォームのウォームホイールへの係合、特にねじ係合により、ウォームが回転することによって、ウォームホイールが回転する。ウォームとウォームホイールの間のギア比は、例えば、ウォームとウォームホイールのウォーム歯を有する表面の異なる直径と歯の数に基づいて与えられる。ウォーム歯が立てる音は平歯車歯に比べて小さい。駆動ユニットによって駆動されるウォームホイールの回転軸と駆動要素の回転軸は互いに概ね直角の向きである。
【００１６】
特に、スピンドルの長手方向軸は、その回転軸と平行、特に同軸の状態であり、駆動ユニットの被駆動シャフトの長手方向軸と直角方向を向いている。この構成により、本願発明にかかるスピンドル駆動機の全体の形は、短くて幅広、または平歯車歯を用いた構造を縮めたものにすることができる。特に、スピンドル駆動機の長さを短くする必要があるスピンドル駆動機の構成では、スピンドルに対するこのような構成の駆動ユニットはスペースの点で有利である。
【００１７】
もちろん、当然考えつくことであるが、ウォームホイールの回転軸と駆動要素の回転軸がなす角度は９０°でなくてもよく、その場合、ウォームはウォームホイールに対して傾いている。
【００１８】
駆動要素とウォームホイールを一つの部品として作製してもよく、このようにすれば有利である。駆動要素とウォームホイールを一つの部品とする設計にすれば、これらの部品が必要とするスペースを小さくすることができる。さらに、この一つの部品とする設計により、例えば駆動要素からウォームホイールが外れたり、ウォームホイールの駆動要素への係合が緩くなったりすることを防ぐことができるので、スピンドル駆動機が故障する可能性が少なくなる。また、このような構造にすれば、組み立てコストが下がる。
【００１９】
本願発明の一つの発展した実施形態では、駆動要素はスピンドルナットから駆動要素の外部に拡がる円錐形の開口部を少なくとも一つ有し、この開口部をスピンドルが通っている。円錐形の開口によって、スピンドル、すなわちスピンドルの周りの外表面が、そのあらかじめ決まっている旋回範囲の端に来ると、この開口部の平滑な面に確実に当たる。スピンドルが端部に当たるのと対照的に、この構成ではスピンドルの損傷および／または傾くことが避けられる。円錐形の開口の開口角度によって、スピンドルの駆動要素に対する最大旋回範囲を簡単に決めることができ、その結果スピンドルナットの最大旋回範囲を決めることができる。このような円錐形の開口をスピンドルの駆動要素からの両方の出口に設けるのがさらに有利である。
【００２０】
スペンドルナットは概ね球形にして、スピンドルナットが駆動要素内で妨げられることなく旋回できるようにすることができる。スピンドルナットが概ね環状の部分によって繋がった二つの球形表面を有するようにすることも考えられる。
【００２１】
本願発明の一つの発展した実施形態では、ギア機構部、特に遊星ギアを駆動要素と駆動ユニットの間に配置することができる。このことは、駆動ユニットの回転速度または駆動ユニットの被駆動シャフトの回転速度がこのギア機構部を介して伝達されるので、例えば前記した被駆動ギアホイールまたは前記したウォームが所定のギア比で駆動されることを意味する。
【００２２】
本願発明のさらに別な実施形態では、駆動要素と駆動ユニットの間にブレーキ、特に摩擦ブレーキを配置することができる。このようなブレーキは、例えば傾いた状態の車両のドアの重量によってスピンドルにかかる荷重を受け、その荷重によってスピンドル駆動機が動かされて、スピンドルがスピンドルナットに対して直線方向に変位するのを防ぐことができる。すなわち、平歯車歯を用いた構造に比べて、上位の構造体のスピンドル駆動機の両端であって、その両端のそれぞれにスピンドル駆動機が結合したスピンドル駆動機の両端の距離が変化するのをふせぐことができる。このブレーキにより、例として述べた車両のドアが、スピンドル駆動機によって駆動されることなく、所望の位置から勝手に動くことを防ぐことができる。
【００２３】
駆動ユニット用のブレーキは隣接して配置するのが好ましい。このブレーキを外すユニットにこのブレーキの制動力がかかるのでなければ、このブレーキの制動力はスピンドル駆動機を起動することによって打ち勝てなければいけないので、ブレーキを駆動ユニットのできるだけ近く、すなわち駆動ユニット側から見てギアメカニズムまたは変速機の前に配置するのが有利である。こうすることによって、駆動ユニットが打ち勝たなければならない力をできるだけ小さくし、および／または例えば、前記した車両のドアからかかる力のような、外部からスピンドル駆動機にかかる力であって、駆動ユニットからの駆動力なしでスピンドルナットに対してスピンドルを変位させるのに必要なスピンドル駆動機にかかる力をできるだけ大きくすることができる。
【００２４】
駆動要素はベース要素とカバー要素を有し、該ベース要素内に２個のフォロワが収容され、該フォロワの中にはケージ要素が第１軸の周りを旋回できるように取り付けられていて、該ケージ要素の中にはスピンドルナットが前記第１軸と垂直な第２軸の周りを旋回可能に取り付けられており、前記カバー要素は前記２個のフォロワを前記ベース要素のなかで動かないように固定するものでよい。駆動要素のこのような構造によって、駆動要素、具体的に言えば、駆動要素とスピンドルナットの組み立てを特に容易にできるようにする。
【００２５】
まず、スピンドルナットはケージ要素と接続され、例えば、前記スピンドルナットと一緒になった前記ケージ要素がその向かい合う２つの側でピン留めされて、前記スピンドルナットの前記ケージ要素に対するピボット軸が形成される。次に、前記スピンドルナットの前記ケージ要素に対する前記ピボット軸と垂直な軸を互いに共有する２個のピン形状の突起に２個のフォロワを配置するので、これによって前記ケージ要素がこれらのフォロワに対して旋回可能になる。前記スピンドルナットと、前記ケージ要素と、前記２個のフォロワとからなるユニットは、前記ベース要素内に挿入され、これによって前記２個のフォロワが前記ベース要素の対応する穴部に入る。前記フォロワを前記ベース要素に固定するため、前記カバー要素が、例えば、ねじ留めによって、最後に前記ベース要素に接続される。もちろん、考えつくことであるが、前記カバー要素は各フォロワを前記ベース要素にそれぞれ固定する複数の別体の要素を有するものでもよい。
【００２６】
前記スピンドルナットに当たっている前記２個のピン形状の突起は、前記スピンドルナットと一体に形成されているか、または別体の要素により前記スピンドルナットに接続されているかのいずれでもよい。前記２個のピン形状の突起は、前記スピンドルナットの中に直接挿入されていてもよいし、中間要素を用いて挿入されていてもよい。この中間要素はピン形状の突起の一つを前記スピンドルナットに接続する一つのソケットの形態のものでよい。
【００２７】
オプションになるが、前記スピンドルは前記駆動ユニットの前記した組み立て体の前または後ろのいずれの側の前記スピンドルナットと接続されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
２種類の実施形態を用い、添付した図面を参照して、以下本願発明をさらに詳細に説明する。
【００２９】
【図１】図１は本願発明にしたがうスピンドル駆動機の第一実施形態の側断面を示す。
【図２】図２は本願発明にしたがうスピンドル駆動機の第二実施形態の４分の３の部分の断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１において、本願発明にしたがうスピンドル駆動機が符号１０によって全般的に特定される。
【００３１】
スピンドル駆動機１０はスピンドル１２を有する。スピンドル１２はその一端に車両ドアのような上位の構造体（図示せず）が接続される接続ユニット１４を有し、他端にはスピンドル１２の直線方向の変位を制限するように機能するストッパ１６を有する。
【００３２】
スピンドル１２が前記上位の構造体と回転可能に接続された状態で、スピンドルナット１８が回転することによって、スピンドル１２がスピンドルナット１８に対して直線方向に変位するように、スピンドル１２はスピンドルナット１８とねじ係合している。
【００３３】
スピンドルナット１８はケージ要素２０内に入っていて、スピンドルナット１８がケージ要素２０に対してピボット軸Ｘの周りに旋回できるよう取り付けられている。ここでピボット軸Ｘはスピンドルナット１８をケージ要素２０に接続する２本の対向するピンによって形成されている。
【００３４】
この実施形態のケージ要素２０は２つのピンの形をした突起部２２を有しており、これらの突起部２２がピボット軸Ｙを画定する。フォロワ２４が２つのピンの形をした突起部２２のそれぞれに接して取り付けられ、２つのフォロワ２４とケージ要素２０はピボット軸Ｙの周りに旋回可能なように取り付けられている。
【００３５】
２つのフォロワ２４のそれぞれは、本願発明にしたがうスピンドル駆動機１０の駆動要素３０のベース要素２８の対応する穴部２６内に入っている。これらフォロワ２４は穴部２６の中にあって、ベース要素２８に対して回転変位しないように固定されている。ベース要素２８内でフォロワ２４が直線方向に変位しないように固定するため、駆動要素３０のカバー要素３２がベース要素２８と接続されていて、図示された実施形態では、ベース要素２８とカバー要素３２はボルト３４によって駆動要素３０に接続されている。ベース要素２８に接続されたカバー要素３２は、カバー要素３２自身とベース要素２８の間で２つのフォロワ２４を締め付ける。
【００３６】
スピンドルナット１８、もっと具体的に言えば、ケージ要素２０と一緒になっているスピンドル１８が前記した駆動要素３０内に取り付けられているので、スピンドルナット１８が旋回可能であり、したがってスピンドル１２が駆動要素３０に対して任意の方向に旋回ができる。
【００３７】
スピンドル１２の駆動要素３０に対する旋回範囲を制限するため、ベース要素２８とカバー要素３２はともにテーパー形状の開口部３６、３８を有しており、スピンドル１２が所定の旋回範囲の端に到達するとスピンドル１２がこれらの開口部３６、３８の壁に当たるようになっている。
【００３８】
ここでスピンドルナット１８は球形の形状になっており、スピンドルナット１８が駆動要素３０の中で妨げられることなく変位できるように、ケージ要素２０から突出している少なくとも複数の表面に接している。
【００３９】
スピンドル駆動機１０の筐体内に、駆動要素３０はフォロワ２４、ケージ要素２０およびスピンドルナット１８と一緒に、例えばボール軸受のような軸受４０を介して回転可能に取り付けられている。
【００４０】
駆動要素３０のベース要素２８はその外周にギアホイール４４と噛合する歯４２を有する。ギアホイール４２の回転軸は図１に示されているスピンドル１２の向きであるスピンドル１２の長手方向軸Ａと概ね平行である。ギアホイール４４は駆動ユニット４６により駆動され、駆動ユニット４６の被駆動シャフト４８は回転軸Ｚと一致する中心軸を有する。
【００４１】
駆動ユニット４６とギアホイール４４の間に、摩擦ブレーキ５０が配置されている。この摩擦ブレーキ５０はそのブレーキ力によって、例えば接続ユニット１４にかかる押圧力または引張力が、駆動ユニット４６が起動していない状態で駆動エレメント３０を回転させるのを防ぐ。
【００４２】
さらに、遊星ギア５２が駆動ユニット４６とギアホイール４４の間に配置されている。この遊星ギア５２によって、駆動ユニット４６の被駆動シャフト４８の回転速度とトルクのギアホイール４４の回転速度とトルクに対する比が決まる。
【００４３】
前記したように、駆動ユニット４６を起動することによって、ギアホイール４４が回転し、ギアホイール４４が回転すると、平歯車の噛合になっているベース要素２８とギアホイール４４との噛合によって駆動要素３０が回転し始める。駆動要素３０の回転はスピンドルナットにフォロワ２４とケージ要素２０を介して伝達される。スピンドルナット１８とスピンドル１２がねじ係合しているので、スピンドルナット１８が回転することによって、その回転方向にしたがってスピンドル１２がスピンドルナット１８に対して直線方向に変位する。
【００４４】
図２は本願発明の第２の実施形態にかかるスピンドル駆動機１１０を示す。スピンドル駆動機１１０が図１に示すスピンドル駆動機１０と相違する点は、ギアホイール４４とベース要素２８の間に平歯車ではなくウォーム歯車が用いられていることである。そのため、スピンドル駆動機１１０の部品でスピンドル駆動機１０の部品と同じものは、スピンドル駆動機１０の部品の番号に１００を足した番号が付いている。スピンドル駆動機１１０の部品および説明については、スピンドル駆動機１０に関連する説明を参照する。
【００４５】
スピンドル駆動機１１０は、カバー要素１３２とベース要素１２８を有する駆動要素１３０を有する。ウォームホイール１５６はベース要素１２８と接続され、ベース要素１２８はウォームホイール１５６と一体に形成されている。ウォームホイール１５６はベース要素１２８と同軸の回転軸Ａ’を有している。図２に示す代表的な実施形態では、ウォームホイール１５６の外径はベース要素１２８よりも小さい。
【００４６】
ウォーム１５８はウォームホイール１５６と係合しており、そのためウォーム１５８が回転することによってウォームホイール１５６が回転する。
【００４７】
ウォーム１５８の回転軸Ｂは回転軸Ａ’と概ね直角になっている。ウォーム１５８には少なくとも一つの駆動ユニット１４６さらに摩擦ブレーキ１５０および遊星ギア１５２を接続することができる。駆動ユニット１４６に取り付けられる駆動シャフト１４８の長手方向軸は軸Ｂと平行とすることができる、特に同軸としてもよい。
【００４８】
スピンドル１１０の前記以外の多くの部品、特徴および機能に関しては、スピンドル１０の説明をここでもう一度参照する。
【００４９】
中間要素１６０を用いてスピンドルナット１１８の中にピン形状の突起１２２が挿入されていることが図２からさらにわかる。ピン形状の突起１２２は中間要素１６０と一緒にスピンドルナット１１８の中に押し入れられている。
【図１】
2020037999.tif 000003
【図２】
2020037999.tif 000004
【外国語明細書】
2020037999000001.pdf