(57)【要約】  電動ロールチューブ用の駆動アセンブリが提供され、モーターと、多数のギヤステージを有するギヤアセンブリとを含んでいる。駆動アセンブリのモーターは、ピーク効率モーター速度の５０％未満のモーター速度下に非効率的に運転され、環境音圧レベルが３８ｄＢＡである状況下に約４０〜４４ｄＢＡの間の音圧レベルを生じる。効率はピーク効率の半分未満であることが好ましい。ギヤアセンブリには平歯車が含まれ、ギヤ比は２０：１であることが好ましい。モーターは、約８５０ｒｐｍの速度で運転され、ピーク効率モーター速度でのトルク容量の少なくとも４倍の関連するトルク容量を有するＤＣモーターであることが好ましい。モーターは、極数が４又はそれ以下であり、約８５０ｒｐｍの速度で運転されるＡＣモーターでもあり得る。
2008535458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動ロールチューブシステムであって、
回転自在に支持されたロールチューブと、
ロールチューブと係合し、該ロールチューブに巻き受けされる可撓性部材と、
モーター速度で回転する出力軸を有するモーターと、
モーターの出力軸に連結したギヤアセンブリにして、モーターによって駆動され、モーター速度に関して減速された出力回転速度を発生するようになっている複数のギヤステージを含むギヤアセンブリと、
ギヤアセンブリの低い回転速度で回転するべくギヤアセンブリに連結したチューブ係合部材にして、ギヤアセンブリの出力回転速度でロールチューブを回転させるためにロールチューブと係合するようになっているチューブ係合部材と、
可撓性部材がその全閉位置と全開位置との間のある位置に移動する間、可撓性部材がロールチューブに関して巻き付き又は巻き解かれるようにモーターを制御するための、モーターに連結した制御体と、
を含み、
モーターが、可撓性部材の任意の動作中に、モーターにおいて可能とされる最大モーター速度の５０％未満の速度において制御体によって運転モーター速度で運転される電動ロールチューブシステム。
【請求項２】
可撓性部材の任意の動作中のモータートルク容量が、モーターの最大トルク容量の５０％以上である請求項１の電動ロールチューブシステム。
【請求項３】
モーターがＤＣモーターである請求項１の電動ロールチューブシステム。
【請求項４】
ギヤアセンブリの少なくとも１つのギヤステージが複数の平歯車を含んでいる請求項１の電動ロールチューブシステム。
【請求項５】
ギヤアセンブリが、プラネタリー平歯車を有する２つのギヤステージを含んでいる請求項４の電動ロールチューブシステム。
【請求項６】
ギヤアセンブリの総ギヤ比が約２０：１である請求項１の電動ロールチューブシステム。
【請求項７】
可撓性部材の任意の動作中における運転モーター速度が０〜約１５００ｒｐｍである請求項１の電動ロールチューブシステム。
【請求項８】
可撓性部材が全降下位置から移動する時のモーター速度が約８５０ｒｐｍである請求項７の電動ロールチューブシステム。
【請求項９】
ロールチューブの直径が約５ｃｍ未満であり、モーターが、最大モータートルク容量が１００〜１５０ｍ−ＮｍであるＤＣモーターである請求項１の電動ロールチューブシステム。
【請求項１０】
モーター、ギヤアセンブリ、チューブ係合部材、の各々が、ロールチューブの内側に受けられる請求項１の電動ロールチューブシステム。
【請求項１１】
電動ロールチューブシステムであって、
可撓性部材を巻き受けるための、回転自在に支持されたロールチューブにして、内側部分を画定するロールチューブと、
ロールチューブの内側部分に受けられたＤＣモーターと、
ロールチューブの内側部分に受けられたギヤアセンブリにして、プラネタリー平歯車を有し、総ギヤ比が約２０：１であるギヤアセンブリと、
を含み、
前記ＤＣモーターが、ギヤアセンブリに連結した出力軸を含み、約５００〜約１０００ｒｐｍの運転モーター速度で回転され、
環境音圧レベルが約３８ｄＢＡである時、ロールチューブの駆動端部から約１ｍ離れた位置での、可撓性部材を全下降位置から移動させる時の最大音圧レベルが４０〜４４ｄＢＡである電動ロールチューブシステム。
【請求項１２】
ギヤアセンブリがプラネタリー平歯車からなる２つのギヤステージを含んでいる請求項１１の電動ロールチューブシステム。
【請求項１３】
モーター速度が約８５０ｒｐｍであり、モーターの運転モーター速度時のトルク容量が、モーターの最大トルク容量の少なくとも５０％である請求項１１の電動ロールチューブシステム。
【請求項１４】
ロールチューブの直径が約５ｃｍ未満であり、モーターの最大モータートルク容量が１００〜１５０ｍ−Ｎｍの間である請求項１１の電動ロールチューブシステム。
【請求項１５】
電動ロールチューブシステムであって、
可撓性部材を巻き受けするための、回転自在に支持されたロールチューブと、
運転モーター速度で回転する出力軸を有するＤＣモーターと、
モーターによって駆動されるようにモーターの出力軸に連結したギヤアセンブリにして、モーター速度に関して低減された出力回転速度を発生するようになっている複数のギヤステージを含むギヤアセンブリと、
を含み、
モーターが、運転モーター速度によって変動する効率を有し、該効率が、ピーク効率運転速度に関連するピーク効率を含み、可撓性部材の任意の動作中における運転モーター速度に関連する効率が、ピーク効率の５０％未満である電動ロールチューブシステム。
【請求項１６】
ロールチューブの任意の動作中における運転モーター速度に関連する効率がピーク効率の２５％未満である請求項１５の電動ロールチューブシステム。
【請求項１７】
ギヤアセンブリがプラネタリー平歯車を含む請求項１５の電動ロールチューブシステム。
【請求項１８】
可撓性部材の任意の動作中における運転モーター速度が０〜約１５００ｒｐｍである請求項１５の電動ロールチューブシステム。
【請求項１９】
ギヤアセンブリのギヤ比が約２０：１である請求項１７の電動ロールチューブシステム。
【請求項２０】
電動ロールチューブシステムであって、
可撓性部材を巻き受けするための、回転自在に支持されたロールチューブと、
モーター速度で回転する出力軸を有するＤＣモーターにして、トルク容量と、モーター速度によって変動する効率とを有するモーターと、
モーターによって駆動されるようにモーターの出力軸に連結したギヤアセンブリにして、モーター速度に関して減速された出力回転速度を生じるようになっている複数のギヤステージを含むギヤアセンブリと、
を含み、
モーターがピーク効率と、ピーク効率モーター速度時における関連するトルク容量とを有し、
ピーク効率モーター速度時のトルク容量の少なくとも４倍である関連するトルク容量を有する運転モーター速度でモーターが運転される電動ロールチューブシステム。
【請求項２１】
運転モーター速度でのモーター効率がピーク効率の２５％未満である請求項２０の電動ロールチューブシステム。
【請求項２２】
モーターがモーター速度コントローラーで制御され且つ概略７５０〜９５０ｒｐｍの運転モーター速度で運転されるように制御される請求項２０の電動ロールチューブシステム。
【請求項２３】
可撓性部材を巻き受けする回転自在に支持されたロールチューブにして、内側部分を画定するロールチューブと、
ロールチューブの内側部分内に受けられたＡＣモーターと、プラネタリー平歯車及び約２０：１の総ギヤ比を有するギヤアセンブリと、
ＡＣモーターコントローラーと、
を含む電動ロールチューブシステムであって、
ＡＣモーターが、ギヤアセンブリに連結した出力軸を含み、概略７５０〜９００ｒｐｍの運転モーター速度で回転され、
周囲の音圧レベルが約３８ｄＢＡである時にロールチューブの駆動端部から約１ｍ離れた位置での音圧レベルが４０〜４４ｄＢＡである電動ロールチューブシステム。
【請求項２４】
ＡＣモーターが４又はそれ未満の電極が巻装される請求項２３の電動ロールチューブシステム。
【請求項２５】
ギヤアセンブリが２つのプラネタリー平歯車ステージを含む請求項２３の電動ロールチューブシステム。
【請求項２６】
運転モーター速度が概略８５０ｒｐｍであり、運転モーター速度でのモータートルク容量がモーターの最大モータートルク容量の少なくとも５０％である請求項２３の電動ロールチューブシステム。
【請求項２７】
運転モーター速度でのモーターのモータートルク容量がモーターの最大モータートルク容量の少なくとも７５％である請求項２６の電動ロールチューブシステム。
【請求項２８】
ロールチューブの直径が５ｃｍ未満であり、モーターの最大モータートルク容量が概略１２０ｍ−Ｎｍ以上である請求項２３の電動ロールチューブシステム。
【請求項２９】
ＡＣモーターコントローラーが、制御可能な基本周波数を含む駆動信号をモーターに送る請求項２３の電動ロールチューブシステム。
【請求項３０】
制御可能な基本周波数が約３０Ｈｚ未満である請求項２９の電動ロールチューブシステム。
【請求項３１】
制御可能な基本周波数が約１５Ｈｚ未満である請求項２９の電動ロールチューブシステム。
【請求項３２】
ロールチューブの直径が約４．１ｃｍ未満であり、モーターが、最大モータートルク容量が５０ｍ−Ｎｍ〜７５ｍ−ＮｍのＤＣモーターである請求項１の電動ロールチューブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００５年４月１日に提出した米国特許出願番号第11/096,783号の関連出願であり且つ同出願の優先権を主張するものである。
本発明は、シェード、スクリーンその他のような可撓性部材を巻き付けるために使用する電動ロールチューブシステムに関し、詳しくは、電動ロールチューブシステム用の駆動アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照するに、従来の駆動アセンブリ１２を有する電動ロールチューブシステム１０が示される。システム１０は、回転自在に支持したロールチューブ１４と、このロールチューブ１４に巻き付けたウィンドウシェード布地のような可撓性部材１６とを含んでいる。可撓性部材１６は典型的には、その端部をローラーチューブ１４に固定してこのロールチューブ１４に係合させる。ロールチューブ１４に可撓性部材１６を固定する方法には様々なものが知られており、それらには、例えば、両面テープの使用、又は、クリップ部材をロールチューブ１４の外側に設けた錠止用溝内に可撓性部材１６越しに止めること等が含まれる。ロールチューブ１４は、このロールチューブ１４に関して可撓性部材１６を巻き付けそして巻き解くべく、駆動アセンブリ１２によって夫々反対方向に駆動される。従来の駆動アセンブリ１２は、細長のハウジング１８と、ハウジング１８の端部に隣り合って位置付けたパック２０とを含み、パック２０はロールチューブ１４の内面と係合し、駆動アセンブリ１２がこのパック２０を回転させるに従い、ロールチューブ１４を駆動する。
【０００３】
従来型のロールチューブ駆動アセンブリ１２は、モーター２２と、ハウジング１８の内部に位置付けられてパック２０と連結させたギヤアセンブリ２４とを含む。モーター２２とギヤアセンブリ２４とは図２ではハウジング１８を省略した状態で示される。従来の駆動アセンブリ１２のモーター２２はＤＣモーターである。再度図１を参照するに、アセンブリ１２はロールチューブ１４の内側で受けられており、そのため、この形式のロールチューブ駆動アセンブリは“内蔵型”駆動アセンブリと称される。既知のその他の電動ロールチューブシステムには、ロールチューブの外側に駆動アセンブリを位置付けたものもある。
【０００４】
モーター２２は、本明細書では“モーター速度”と称する回転速度でモーターにより回転される出力軸２３を含む。従来の駆動アセンブリ１２では、モーターは約２０００ｒｐｍのモーター速度で運転される。モーター２２の出力軸に連結したギヤアセンブリ２４が、比較的高いこの２０００ｒｐｍの入力モーター速度を、ロールチューブ１４用の比較的遅い約２７ｒｐｍの出力回転速度に減速させる。従って、従来の駆動アセンブリ１２のギヤアセンブリ２４ではギヤ比は約７４：１（即ち、２０００/２７）である。
【０００５】
モーターのトルク容量はモーター速度次第で変化することから、電動ロールチューブシステムのモーターは、可撓性部材１６をロールチューブ１４上に巻き付けるに十分なトルク容量を運転モーター速度下に提供する必要がある。図３を参照するに、従来の駆動アセンブリ１２でのモーター２２の性能特性がグラフ表示されている。この形式のグラフは“モーター曲線”として参照される。モーター速度（Ｙ軸で示す）と、モーターのトルク容量（Ｘ軸で示す）との間の関係が線２６で示される。図示されるように、モーター２２の最大モーター速度は約３１５０ｒｐｍであり、最大モータートルク容量は約２８０ｍ−Ｎｍである。同じく図示されるように、ＤＣモーター２２のモーターのトルク容量は全モーター速度範囲に渡り直線的に変化する。言い換えると、モーターのトルク容量は、モーター速度が０に近づく程に低速となる場合でさえも、モーター速度の低下と共に増大する。図３では速度対トルクを表す線２６に沿ったモーターのトルク値は、動作中のモーターのトルクではなくむしろ、トルク容量を表す。言い換えると、モーター２２は、０（即ち、無負荷状況）及び、速度対トルクを表す線２６に沿った値との間の任意のトルク下に所定のモーター速度で運転させ得る。運転速度が２０００ｒｐｍであるときのモーター２２のトルク容量は約９９ｍ−Ｎｍである。
【０００６】
図３に効率曲線２８として示されるように、モーター２２の効率はモーター速度次第でも変化する。Ｙ軸上にモーター速度と共に示すモーター効率は、速度対トルクを表す線２６から効率曲線２８に垂直線を引いた位置の値を読み取って決定する。従って、モーターの運転速度が２０００ｒｐｍの時の従来の駆動アセンブリ１２のモーター２２の効率は約２５％である。図示されるように、２５％というモーター効率はモーター２２のピーク効率である。ピーク効率に関連するモーター速度はここではピーク効率モーター速度として参照する。ピーク効率モーター速度は最大モーター速度の約６５％（即ち２０００/３１００）である。
【０００７】
特定のモーター速度、トルク容量、モーター効率はＤＣモーターが異なれば変化するが、或る特性は全てのＤＣモーターで共通である。先ず、モーター速度やモータートルク容量は、０に近づく程の非常に低い速度を含む全範囲でのモーター速度を通して直線的に且つ反比例的に変化する。また、モーター効率は、軽負荷条件（即ち、モーター速度が最大モーター速度の５０％以上でトルク容量が比較的小さい場合）下では一般にピークＡ効率に達する。従来の駆動アセンブリのモーターは駆動アセンブリによって、軽負荷条件下にモーター速度のピーク効率付近で駆動されるようになっている。モーター製造業者は、以下に詳しく説明するようにそうした比較的軽い負荷条件下でのモーター運転を推奨している。
【０００８】
既知のロールチューブ駆動アセンブリのギヤアセンブリには、プラネタリー平歯車が含まれる。プラネタリー平歯車は、構造的に経済的でしかも、他のタイプのギヤと比べて動力伝達性が効率的であることが望ましいが、平歯車は、運転時に周囲部分の歯同士が相互に噛み合う時の騒音が他のタイプのギヤと比較して大きい。ギヤ歯合に関連するこうした接触音はしばしば、“ギヤ打ち”と称され、歯合するギヤの回転速度の増大と共に大きくなる。既知のギヤアセンブリには螺旋ギヤを持つギヤステージも含まれる。螺旋ギヤは別の螺旋ギヤのフライト部分と常に係合する細長い螺旋状のフライト部分を含む。しかしながら、螺旋ギヤは経済性及び効率が、共に平歯車のそれよりも低い。
従来型の駆動アセンブリ１２のギヤアセンブリ２４は、３つのギヤステージ３０、３２、３４を含むハイブリッド型のギヤシステムであり、第１ステージ３０が螺旋ギヤを、第２及び第３の各ステージ３２、３４が夫々プラネタリー平歯車を有している。第１ギヤステージ３０はモーター２２に最も接近して位置付けられるので、第１ギヤステージ３０の各ギヤは２０００ｒｐｍという比較的い高速度下に回転する。しかしながら、第２及び第３ギヤステージ３２、３４の各回転速度は２０００ｒｐｍのモーター速度からステップダウンされる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願番号第１０/７７４，９１９号
【特許文献１】米国特許第５，８４８，６３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
かくして、従来のハイブリッド型駆動アセンブリ１２では、比較的高速の第１ギヤステージ３０で螺旋ギヤを使用することによる高静粛性、低効率性、高コストが、プラネタリー平歯車を比較的低速の第２及び第３ギヤステージ３２、３４で用いることによって得られる、高効率性且つ低コストではあるが大きな騒音によって相殺される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、モーターと、多数のギヤステージを有するギヤアセンブリとを含む、電動ロールチューブシステム用の静穏な駆動アセンブリが提供される。駆動アセンブリは、モーターが比較的低いモーター速度下に非効率的に駆動されるような形態とされる。モーターの運転速度は最大モーター速度の５０％未満であることが好ましい。運転速度時のモーターのトルク容量はピーク効率モーター速度時のそれの４倍以上であることも好ましい。
【００１２】
本発明の１実施例では、モーターはＤＣモーターであり、ギヤアセンブリの１つ以上のギヤステージにプラネタリー平歯車が含まれる。静穏の駆動アセンブリは、周囲音圧レベルが約３８ｄＢＡである時、ロールチューブの被駆動端部から約９０ｃｍ（３ｆｔ）の位置で測定したロールチューブの動作時の音圧レベルが、好ましい約４０〜４４ｄＢＡである。この音圧レベルは快適で且つ邪魔にならないレベルであると考えられる。
【００１３】
１実施例では、ギヤアセンブリのギヤ比は２０：１であり、モーターは０〜１５００ｒｐｍの範囲のモーター速度で駆動される。モーター速度は約８５０ｒｐｍであるのが最も好ましい。
本発明の１実施例では、モーターはＡＣモーターであり、このＡＣモーターは電極数が４又はそれ未満であるのが好ましい。ＡＣモーターは、約７５０〜９００ｒｐｍの運転速度で回転する出力軸を含む。
本発明の１実施例では、駆動アセンブリは直径約５ｃｍ（２ｉｎ）未満のロールチューブの内部に受けられ、モーターの最大モータートルク容量は約１２０ｍ−Ｎｍ以上である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
同じ参照番号は同じ要素を表す図面を参照するに、図４から図６には本発明に従うロールチューブ駆動アセンブリ４０が示され、細長のハウジング４１に収納された、モーター４２と、ギヤアセンブリ４４とを含んでいる。駆動アセンブリ４０は図１に示すロールチューブ１４のようなロールチューブ内に受けられ、ロールチューブの内面と係合してロールチューブを回転させ、ウィンドウシェードのような可撓性部材を巻き付け又は巻き解くようになっている。駆動アセンブリ４０がロールチューブ内に受けられ、ロールチューブの内面と係合する構成は従来の駆動アセンブリ１２に関して説明したそれと類似のものである。しかしながら、以下に詳しく説明するように、本発明の駆動アセンブリ４０は、所定の負荷を駆動するためのロールチューブ径を低減させる、又は言い換えれば、所定径のロールチューブを大きな負荷で駆動させる新規な様式において形態付けられる。この新規な形態ではロールチューブの発する動作音は比較的静かであり、他方、ギヤアセンブリ４４全体に平歯車伝達機構が望ましく利用される。
【００１５】
駆動アセンブリ４０のモーター４２はＤＣモーターであることが好ましい。モーター４２はモーター速度及びモータートルク下での機械的動力を伝達する出力軸４３を有する。ＤＣモーターは信頼性が高く、比較的安価で且つ大抵のロールチューブ用途における十分に小さいサイズでもトルク容量は適正である。ＤＣモーターにはブラシ型とブラシレス型とがあり、それらのトルク/速度曲線は類似している。しかし、ブラシレス型のものでは、ブラシ型の場合とは逆に、巻き線したステータが永久磁石ローターを取り巻く配置となっている。ブラシレス型モーターはその構成上、ブラシ型モーターの、巻き線ローターへの電流流れを可能にするモーターブラシは不要なのである。ブラシレス型モーターのステータ巻き線は電子的に整流され、電流流れを制御するための制御用エレクトロニクスが必要である。ブラシ付きＤＣモーターは現在多様なものを入手可能であり、従って、経済的理由から現在好ましいものである。
【００１６】
モーター４２により生じる駆動アセンブリ４０の騒音の大半はギヤアセンブリ４４におけるものである。これらの騒音発生要素を図５に示すが、図５ではこの要素は、図２の従来の駆動アセンブリ１２の相当する各要素との比較を容易化するべく、駆動アセンブリ４０のその他の部分を省いた状態で示される。駆動アセンブリ４０のギヤアセンブリ４４は、モーター４２の回転速度を、駆動アセンブリ４０を受けるロールチューブを回転させるための所望の回転速度に落とすための第１及び第２の各ギヤステージ４６、４８を含む。第１及び第２の各ギヤステージ４６、４８の各ギヤはプラネタリー平歯車である。上述したように、プラネタリー平歯車をギヤアセンブリ４４の全てのギヤステージを通して用いるのは、平歯車が経済的であり且つ、第１ギヤステージに螺旋ギヤの如きその他の形式のギヤを使用する従来の駆動アセンブリ１２のそれと比較してギヤの伝達効率が高まることから望ましい。ギヤアセンブリ４４のプラネタリー平歯車はプラスチック製であることが好ましい。
【００１７】
図７を参照するに、モーター４２のモーター曲線が示される。モーター２２のモーター曲線である図３のそれと同様に、図７ではモーター速度、モータートルク容量、モーター効率を含むモーター４２の色々な性能特性がグラフで表される。線５１で示すように、モーター４２のモーター速度及びモータートルク容量は、モーター２２のそれと同様に０に近づく程の非常に低い速度を含む全範囲でのモーター速度を通して直線的に且つ反比例的に変化する。モーター４２の最大モーター速度は約４２００ｒｐｍであり、最大モータートルク容量は約１２２ｍ−Ｎｍである。効率曲線５３が示す如く、モーター４２のモーター効率は、モーターを約３７００ｒｐｍの速度で運転した場合に約７５％のピーク値に達する。
【００１８】
図７に示すモーター曲線には、陰影領域５５として示す、モーター製造業者による推奨運転範囲が含まれる。図示の如く、モーター４２におけるこの推奨運転範囲には比較的高い負荷条件（即ち、比較的高速で且つ比較的モータートルクが小さい）に相当するモーター速度が含まれる。製造業者の推奨運転範囲にはモーター速度が３７００ｒｐｍでのピーク効率が含まれているが、これは驚くには当たらない。先に議論したように、従来のロールチューブ駆動アセンブリではモーターは製造業者の推奨に従う軽負荷条件で運転される。詳しくは、製造業者はモーター４２を約３２００ｒｐｍ以上のモーター速度で運転する、つまり、モーター４２の最大モーター速度である４２００ｒｐｍの約７６〜１００％の間で運転することを推奨しているのである。モーター４２の推奨運転範囲には、モーター１８におけると同様に、モーター速度が３７００ｒｐｍでのピーク効率が含まれる。
【００１９】
斯界の慣行に従ってロールチューブ駆動アセンブリのモーターを製造業者の推奨運転範囲内で運転するのは直感的には好ましく思える。先に議論したように、推奨運転範囲にはピーク効率モーター速度が含まれることから、推奨運転範囲ではモーターは効率的に運転される他、この推奨範囲に関連する負荷条件は比較的軽い（即ち比較的低トルク）ので、重負荷でモーターを運転した場合に生じ得るオーバーヒートによるダメージが制限され、かくしてモーター寿命も延びる。
しかしながら駆動アセンブリ４０は、モーター４２を慣行通りに製造業者の推奨運転範囲内で運転する形態を有さず、図７に斜線陰影領域５７で表す好ましいモーター速度範囲で、重負荷（即ち、比較的高いトルク）で好ましく運転される。好ましい運転範囲である斜線陰影領域５７には、図示されるように０〜約１５００ｒｐｍのモーター速度が含まれる。上限速度１５００ｒｐｍは、モーター４２の最大モーター速度である４２００ｒｐｍの約３６％の速度である。駆動アセンブリ４０では、モーター４２を、最大モーター速度の約２０％であるに過ぎない約８５０ｒｐｍの速度で運転することが最も好ましい。図７に線５１で示すように、モーター４２を８５０ｒｐｍの速度で運転した場合のモーター４２のトルク容量は９８ｍ−Ｎｍであり、モーター効率は曲線５３で示すように約１９％である。このモーター効率はモーター４２のピーク効率のおよそ１/４（即ち１９/７５）であるに過ぎない。本発明の駆動アセンブリ４０は、モーター４２を、推奨運転範囲よりもずっと外側の、モーターにとっては非常に非効率的なモーター速度で運転するような形態とされる。
【００２０】
８５０ｒｐｍでの運転時のモーター４２の９８ｍ−Ｎｍと言うトルク容量は従来の駆動アセンブリ１２のモーター２２を２０００ｒｐｍの速度で運転した場合に得られる９９ｍ−Ｎｍというトルク容量に概略等しいものであるが、モーター２２は直径が約４．１ｃｍ（１．６５ｉｎ）であるのに対し、モーター４２の直径は約３．１ｃｍ（１．２２ｉｎ）であるに過ぎない。従って、本発明は、モーターを推奨運転範囲外の速度で非効率的に運転することにより、類似の適用負荷を駆動するための類似のトルク容量を提供し、他方、モーターの直径を低減させ得るのである。モーターの直径が減少するとロールチューブの必要直径も相当分低減する。ロールチューブ径の低減は、設置外観を嵩張らせないために審美的に望ましい。本発明は、モーター直径を減少させる代わりにトルク容量を増大させて、モーターの被駆動負荷を増大させるために使用することもできる。
【００２１】
従来の駆動アセンブリ１２は長さが約６．８ｃｍ（２．７ｉｎ）であり、モーター２２のアスペクト比（即ち長さ対直径）は約１．６４（即ち、２．７/１．６５）である。このアスペクト比は標準的なトルクモーターでは代表な値である。本発明の駆動アセンブリ４０のモーター４２も長さは約６．８ｃｍ（２．７ｉｎ）であるが、モーター４２のアスペクト比は約２．２１（即ち、２．７/１．２２）となる。モーター４２におけるアスペクト比増大の効果が図２及び図５に示される。モーターのトルク容量が、Ｂを磁気フラックス、Ｉを電流、Ｄ及びＬを夫々モーターの直径及び長さとした場合にＢＩＤ2Ｌに比例して変化することは既知であり、かくして、モータートルク容量はＢ、Ｉ、Ｄ、Ｌの何れか一つを大きくすると増大する。モーター４２のアスペクト比が標準型のトルクモーターに関連するそれよりも大きくなっていることから、モーター４２は“高”トルクモーターであると考えられる。アスペクト比増大（即ち、長さの増大）により得られるトルク容量増大が、モーター４２の直径の小ささに関連するトルク容量の減少が部分的に相殺されるのである。直径Ｄは先の関係（即ち、ＢＩＤ2Ｌ）では２乗されるので、直径減少がトルク容量に与える影響は長さの増大による同影響よりもずっと大きくなる。
従って、本発明によれば、上述した好ましい運転範囲である斜線陰影領域５７に関連する重負荷条件で小直径モーターを運転する場合でもトルク容量が増大する。
【００２２】
先に言及した如く、８５０ｒｐｍのモーター速度で運転するモーター４２により提供されるトルク容量値９８ｍ−Ｎｍは、従来の駆動アセンブリ１２を２０００ｒｐｍのモーター速度で運転した場合に得られるトルク容量値である９９ｍ−Ｎｍにおよそ等しいものであるが、本発明は任意の特定のトルク容量に限定されるものではない。従って、駆動システムを、もっと直径の小さいロールチューブ内で使用するべく、モーター４２と比較してトルク容量を小さくした、直径のずっと小さいモーターを含むような形態のものとすることができる。例えば、最大トルク容量値が５０ｍ−Ｎｍ〜７５ｍ−Ｎｍの間であるモーターを使用して、直径が約４．１ｃｍ（１．６２５ｉｎ）のロールチューブを駆動させることが可能である。
先に議論したように、プラネタリー平歯車はその経済性や、ギヤ効果の点でギヤ形式として好ましいものであるが、従来型の駆動アセンブリに関連する比較的高回転のモーター速度で駆動すると望ましからざる程に騒々しくもある。しかし本発明では、モーター速度を約８５０ｒｐｍに落とすことで、第１ギヤステージ４６でのギヤ打ちによる過剰な騒音を伴うこともなく、こうした平歯車をギヤアセンブリ４４の各ステージで望ましく使用することができる。上述したように、モーター速度を８５０ｒｐｍに落とすとギヤアセンブリ４４の必要ギヤ比も約２０：１に落ちる。その結果、ギヤステージ数を３から２に減らすことが可能である。ギヤステージ数が減少すると、ギヤアセンブリの総ギヤ数が減少し、ギヤアセンブリから発生する騒音は更に低減する。
【００２３】
電動ロールチューブシステムの駆動アセンブリは駆動アセンブリモーターのモーター速度を可変制御可能であることが望ましい。そうした可変速度制御は、有効巻き付け半径が変化することを考えれば、ロールチューブ上に巻き付けられる可撓性部材の動きを実質的に一定化するために望ましいものである。可撓性部材は、ロールチューブ状に巻き付けられるにつれて層（又は“巻き付き”）を形成し、可撓性部材の巻き付け又は巻き解きによって有効巻き付け半径が変化する。かくして、ロールチューブを一定の回転速度で駆動すると、可撓性部材の移動速度（しばしば“直線速度”または“繊維速度”）は有効巻き付け半径が変化することで変動する。繊維速度を一定に維持するには、可撓性部材がロールチューブ上に巻き付けられるに従い回転速度を落としてゆく必要がある。従って、回転速度は、可撓性部材がロールチューブから完全に巻き解かれる（即ち、“全降下”または“全閉”位置）時又はその近傍で最大となる。可撓性部材が全降下位置にある時はロールチューブへの可撓性材料の巻き付け量は最小であり、可撓性材料によるロールチューブの音量減衰量は最小となる。従って、電動ロールチューブシステムの出す音圧レベルは、可撓性材料が全降下位置又はその付近にある時に駆動アセンブリがロールチューブを駆動する場合に最大となる。
【００２４】
本発明によれば、ギヤアセンブリ４４の各ギヤステージに平歯車を望ましく含み、他方、駆動アセンブリの発生する騒音が抑えられる駆動アセンブリ４０が提供される。電動ロールチューブシステムには、直径約４．１ｃｍ（１．６２５ｉｎ）のロールチューブ内に収納した駆動アセンブリ４０が含まれ、この駆動アセンブリ４０が、約０．９１Ｎｍ（約８．１ｉｎ−ｌｂ:即ち、１０ポンドの可撓性部材を半径０．８１インチに付加）の負荷を駆動するために使用される。電動ロールチューブシステムの発生する音量レベルを、ロールチューブの駆動端から約１ｍ（３ｆｔ）離れた位置で音圧計を用いて測定した。可撓性部材が全降下位置又はその付近の位置にある時に駆動アセンブリ４０がロールチューブを駆動する際に発生する音圧レベル（即ち、電動シェードアセンブリから生じる最大音量レベル）は、周囲音圧レベルが３８ｄＢＡである環境下で約４３ｄＢＡであった。３８ｄＢＡと言う周囲音量レベルは、例えば、ドアを閉めたプライベートオフィスのような、比較的静かなオフィス環境での音圧レベルである。前記設定で電動ロールチューブシステムの発生する音圧レベルは、約４０〜４４ｄＢＡであれば邪魔にならず且つ快適なものであると考えられる。平歯車をモーター製造業者の推奨運転範囲に関連する速度よりもずっと低い回転速度で駆動する本発明の駆動アセンブリから発生される音圧レベルは、平歯車をそうした推奨運転範囲よりも高い回転速度で駆動する従来の電動ロールチューブシステムのそれと比較して好ましいものだった。従来の電動ロールチューブシステムには、周囲音圧レベルが３８ｄＢＡの環境に、ロールチューブの駆動端から約１ｍ（３ｆｔ）離れた位置での音圧レベルが５０ｄＢＡを越えるシステムが含まれる。そうした周囲音圧環境では５０ｄＢＡを上回る音圧は邪魔であり且つ不快であると考えられる。
【００２５】
上述したギヤアセンブリ４４には２つのギヤステージ４６、４８が含まれるが、ギヤステージ数は臨界的なものではない。従って、本発明に従う駆動アセンブリは、これまで説明した実施例に示す２つのギヤステージ以上のギヤステージを含み得る。しかしながら、先に議論したように、ギヤステージ数を減らすとギヤアセンブリ内の合計ギヤ数が減少してギヤ打ち騒音も減少する。
議論したように、駆動アセンブリ４０によるモーター４２の運転効率が重負荷条件で悪化するのは直感に反するものである。モーターの運転効率が悪いのに加え、好ましい運転範囲である斜線陰影領域５７に関連する重負荷トルク条件下でのモーターの運転が維持されることで、モーターはオーバーヒートし、おそらくはその寿命が短縮されるダメージを受ける。しかしながら、電動ロールチューブシステムのモーターは通常は連続運転されることはない。典型的な電動ロールチューブシステム、例えばウィンドーシェードのシェード繊維は、朝は巻き上げられ、夜になれば巻き下げられ、そして一日の間に何度かは幾つかのその他の位置に調節される。従って、殆どの特殊状況を除けば、モーター４２はその寿命までに、非効率的な運転による明らかな影響を受けることはないだろう。しかしながら、モーター４２を保護するために、駆動アセンブリ４０をモーター４２の実働時間を追跡する形態とすることが可能である。この場合、モーター４２は、所定期間中に、仮にモーターをそのまま運転させ続けたとしたらモーターに悪影響が生じたであろう過剰な動作が発生すると停止される。あるいは、モーターのコンディションを、モーター又は関連する部品の温度に基づいて、又は熱電対、サーミスタ、温度センサその他の好適な検出装置を用いて監視することができる。
【００２６】
図４を参照して、駆動アセンブリ４０の構造上の詳細を更に説明する。細長のハウジング４１はチューブ状を有し、駆動モーター４２と、ギヤアセンブリ４４とを格納する内側部分を画定する。駆動アセンブリ４０は駆動モーター４２の運転を制御するための電子ユニット（“ＥＤＵコントローラー”）５０を含んでいるのが好ましい。ＥＤＵコントローラー５０はその制御回路（図示せず）を搭載するための印刷回路基板５２を含み、上述した様式でモーター４２の実行時間を追跡する形態を有し得、所定機関内にモーター４２が過剰使用されてモーターがダメージを受けそうな場合はモーターの運転を停止させる。ＥＤＵコントローラー５０は支承体スリーブ５４及び支承体マンドレル５６をハウジング４１の端部に隣り合う位置に含む。電動ロールチューブシステム用の電子駆動ユニットは既知であり、ここでは説明されない。
【００２７】
駆動アセンブリ４０は、ハウジングの、前記支承体スリーブ５４及び支承体マンドレル５６を取り付けた側と反対側の端部に隣り合って位置付けた駆動パック５８を含み、この駆動パック５８は、駆動アセンブリ４０のハウジング４１に駆動支承体６２を介して回転自在に支持させたパック軸６０に連結される。パック軸６０は、駆動モーター４２が駆動パック５８を駆動上対で回転させるようにして、駆動アセンブリ４０のギヤアセンブリ４４に連結される。駆動パック５８はその外側周囲部分に長手方向溝を有し、この長手方向溝が、駆動アセンブリをロールチューブ内に受けさせた場合の、駆動パック５８の外側表面と、ロールチューブの内側表面との係合を助成する。駆動アセンブリ４０は、ＥＤＵコントローラー５０用の支承体スリーブ５４と支承体マンドレル５６とがロールチューブの端部に隣り合わせて位置付けられるようにして、ロールチューブの内側部分に受けられるようになっている。駆動アセンブリ４０は、ブレーキ入口６６と、ブレーキ出口６８と、ブレーキマンドレル７０とを有するブレーキ６４をも含む。ブレーキ６４はパック軸６０を受ける内側部分を画定し、また、駆動モーター４２と駆動パック５８とが相対回転しないようにパック軸６０と係合するようになっている。この係合により、既に巻き解かれた可撓性部材部分や、この可撓性部材に担持させた縁棒材の負荷がロールチューブに加わるので、可撓性部材が巻き解かれるのが防止され、かくして可撓性部材は選択位置に保持される。ロールチューブ駆動アセンブリ用のブレーキは既知であり、これ以上の説明はなされない。
【００２８】
図６を参照するに、駆動アセンブリ４０の駆動モーター４２及びギヤアセンブリ４４の１実施例の詳細が示され、ギヤアセンブリ４４が、リングギヤカバー７４の内側に受けられたリングギヤ７２を含んでいる。モーター４２とリングギヤカバー７４との間にはモーターアダプタ７６が位置付けられる。モーターアダプタ７６はリングギヤカバー７４と係合する。リングギヤカバー７４は、モーターアダプタ７６の相当形状の切り欠き８０に受けられるタブ７８を含み、このタブ７８が、モーターアダプタ７６とリングギヤカバー７４との相対化移転を制限する。リングギヤカバー７４はブレーキマンドレル７０によって受けられる端部フィッティング８２をも含む。
ギヤアセンブリ４４は、出力軸４３と共に回転するようにして駆動モーター４２の出力軸４３に取り付けたサンギヤ４５を含む。サンギヤ４５は、出力軸４３上に押し付けられることが好ましい。ギヤアセンブリ４４の第１及び第２の各ギヤステージ４６、４８は、リングギヤ７２の内側表面に形成した長手方向ギヤ歯９６と歯合する３つの平歯車９６を含む。サンギヤ４５は第１ギヤステージ４６の平歯車と歯合し、第１ギヤステージ４６の平歯車はモーター速度でサンギヤ４５によって回転される。第１ギヤステージ４６の各平歯車はサンキャリヤ８８の各ピン９０上に回転自在に受けられ、第２ギヤステージ４８の各平歯車は六角キャリヤ９２の各ピン９４上に回転自在に受けられる。サンギヤ９８はピン９０の反対側でサンキャリヤ８８に固定されるとともに、第２ギヤステージ４８の各平歯車と歯合して、サンキャリヤ８８が第１ギヤステージ４６によって駆動されると第２ギヤステージの各ギヤを回転させる。ピン９４とは反対側で六角ソケット１００が六角キャリア９２に固定される。ギヤアセンブリ４４は第２ギヤステージアダプター１０２をも含み、このアダプター１０２は、六角キャリヤ９２の六角ソケット１００によって受けられる六角ヘッド１０４と、六角ヘッド１０４の反対側で駆動パック軸６０の端部を受けるソケット１０６を含んでいる。第２ギヤステージアダプター１０２は、六角キャリヤ９２が第２ギヤステージ４８によって駆動される時の六角キャリヤ９２の回転を駆動パック５８に伝達する。
【００２９】
駆動アセンブリ４０のＥＤＵコントローラー５０は、モーター４２の速度を可変速度制御することが好ましい。そうした可変速度制御は、ロールチューブ駆動アセンブリにおいては、可撓性部材のロールチューブ上への巻き付き動作（“直線速度”又は“繊維速度”）が実質的に一定となるように速度を調節する上で望ましいものである。そうした制御システムの一例は“Control System for Uniform Movement of Multiple Roller Shades”と題する、２００４年２月９日に提出された米国特許出願番号第１０/７７４，９１９号に開示される。可撓性部材がロールチューブ上に巻き付けられて行くに従い、可撓性部材の材料から成る層（又は“巻き付き”）が形成される。この繊維層が、繊維をロールチューブに受けさせる、又は巻き解かせるところの半径を変化させるので、仮にロールチューブを一定の回転速度で駆動すると可撓性部材の移動速度はロールチューブ上に巻き付かれるに従って速くなる。ＤＣモーターの速度を、パルス幅変調方式を使用したモーター電圧制御を用いて制御することが知られている。パルス幅変調方式でモーター速度を可変制御する電動ロールチューブシステムの一例は米国特許第５，８４８，６３４号に記載される。
【００３０】
上述した駆動アセンブリの駆動モーター４２はＤＣモーターであるが、ブラシ型ＤＣモーターであることが好ましい。特に、モーターの被駆動負荷が比較的大きく、ＤＣモーターよりはＡＣモーターを使用する方が好ましい用途があり得る。そうした状況は、例えば、端部を連ねるように配置した多数のロールチューブを単一のモーターで駆動する場合に生じ得る。ＡＣ誘導モーターを使用する可変速度制御ではモーターへの電圧だけでなく、周波数も変調される。ＡＣ誘導モーターは代表的には、各々が１つのＡＣ電圧波形で駆動される一組のステータ巻き線が巻き付けられる。典型的には、モーターステータの周囲部分に沿って３つの別個の巻き線が間隔を置いて配置され、３相のＡＣ電圧波形で駆動される。駆動電圧波形の位相変位によりモーターの回転セクションに回転磁場が発生し、ローターに誘起された磁場と、ステータの磁場とが反発して、ローターにおける正味のトルクが発生する。ローターの旋回速度は駆動波形の周波数と、ステータの巻き線構造によって生じる電極数とに関連する。この関係は式：ｎ＝１２０×Ｆ/Ｐによって表される。ｎはローターのｒｐｍ速度であり、Ｆはヘルツでの駆動電圧周波数であり、Ｐは電極数である。
【００３１】
市販入手可能なＡＣ誘導モーターの電極数は代表的には２又は４つである。この形態であればステータ巻き線の製造は容易である。電極数が２及び４のＡＣ誘導モーターは、代表的には、６０Ｈｚの駆動電圧波形で駆動した場合、夫々３６００ｒｐｍ及び１８００ｒｐｍの公称速度で動作する。こうした形式のモーターを約７５０から９００ｒｐｍの速度で運転させるには運転周波数を引き下げる必要があるが、これは周波数制御インバーター回路を使用すれば可能である。例えば、４極のＡＣ誘導モーターを７５０ｒｐｍの速度で運転するには駆動周波数を約２５Ｈｚにする必要がある。
上述したように、本発明の駆動アセンブリ４０は、図１に示したロールチューブ１４のような、回転自在に支持したロールチューブ内に受けられるようになっている。しかしながら、本発明は円筒状のチューブ内で使用することに限定されるものではなく、回転自在に支持されるチューブには、回転自在に支持され且つ可撓性部材を巻き付け状態で受けるようになっている任意の細長部材が含まれ得る。従って、ロールチューブは断面が円形ではない、例えば六角形又は八角形のものであり得る。非円形断面は、例えば楕円の様な非対称形状でもあり得る。
【００３２】
本発明の駆動アセンブリを組み込んだロールチューブシステムに巻き付ける可撓性部材には、シェード、スクリーン、カーテンその他の、遮光、又は反射、又は部分遮光、又は部分反射性のものであり得る。可撓性部材は、紙、布、又は任意の種類の繊維、から形成され得る。可撓性部材の例には、ウィンドーシェード、ウィンドースクリーン、テレビプロジェクターを含むプロジェクター用のスクリーン、全遮光、又は部分遮光、又は反射性のカーテンや、物品を隠す又は保護するために使用するカーテンが含まれる。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
付随する請求項で“可撓性部材”とは、光を遮る又は反射させる、又は部分的に遮る又は部分的に反射させる、巻き付け可能な任意の部材を含む如く広く解釈されるべきである。可撓性部材の非限定例にはシェード、スクリーン、カーテンが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の駆動アセンブリを含む電動ロールチューブシステムの部分破除した斜視図である。
【図２】図１の従来型駆動システムのモーター及びギヤアセンブリを示す斜視図である。
【図３】図２のモーターのモーター曲線のグラフである。
【図４】本発明に従う電動ロールチューブシステム用の駆動アセンブリの斜視図である。
【図５】図４のモーター及びギヤアセンブリのギヤステージの、その他の駆動アセンブリ部分を省いた状態で示す斜視図である。
【図６】図４のモーター及びギヤアセンブリの分解斜視図である。
【図７】図４及び図５のモーターのモーター曲線のグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
４０  ロールチューブ駆動アセンブリ
４１  ハウジング
４２  モーター
４３  出力軸
４４  ギヤアセンブリ
４６  第１ギヤステージ
４８  第２ギヤステージ
５３  効率曲線
５５  陰影領域
５７  斜線陰影領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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