(57)【要約】【課題】永久磁石ブレーキを備え、構造が簡易かつ省スペースであり、信頼性の高い制動力を与える駆動装置を提供する。【解決手段】車両部品、特に、テールゲート２０を調節するための駆動装置３は、車両部品を駆動するための電気的駆動部３４であって、車両部品に調節力を伝達するための出力軸３４１を備える電気的駆動部３４と、出力軸３４１に操作可能に連結された第１の制動装置１であって、少なくとも１つの永久磁石エレメント１２，１４を有し、かつ車両部品を現在位置に拘束するための制動力を与えるように構成された第１の制動装置１とを備える。また、電気的駆動部３４を回生制動モードに切り替えて、駆動部によって回生発電された電力を少なくとも部分的に駆動部にフィードバックすることで、車両部品の移動を制動するために制動力を与えるように構成された第２の制動装置４も設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両部品、特に、テールゲート（２０）を調節するための駆動装置（３）であって、
−前記車両部品を駆動するための電気的駆動部（３４）であって、前記車両部品に調節力を伝達するための出力軸（３４１）を備える電気的駆動部（３４）と、
−前記出力軸（３４１）に操作可能に連結された第１の制動装置（１）であって、少なくとも１つの永久磁石エレメント（１２，１４）を有し、かつ前記車両部品を現在位置に拘束するための制動力を与えるように構成された第１の制動装置（１）と、
を備える駆動装置において、
前記電気的駆動部（３４）を回生制動モードに切り替えて、前記駆動部によって回生発電された電力を少なくとも部分的に前記駆動部にフィードバックすることで、前記車両部品の移動を制動するために制動力を与えるように構成された第２の制動装置（４）をさらに備えることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置（３）において、前記第１の制動装置（１）が、固定部（１０）と、前記固定部（１０）に対して回転不能な第１の永久磁石エレメント（１２）とを有することを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置（３）において、前記第１の制動装置（１）は、前記固定部（１０）に対して長手方向軸（Ｌ）を中心として回転可能な第２の永久磁石エレメント（１４）を有し、前記第２の永久磁石エレメントは、前記出力軸（３４１）が回転移動（Ｄ）する間に前記第２の永久磁石エレメント（１４）が前記固定部（１０）に対して回転するように前記出力軸（３４１）に操作可能に連結されていることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動装置（３）において、前記第１の永久磁石エレメント（１２）および前記第２の永久磁石エレメント（１４）はそれぞれ、前記長手方向軸（Ｌ）を中心とした周方向に沿って互いにオフセットされた２つの異なる磁極（Ｎ，Ｓ）をもつ少なくとも一対の磁極を有し、制動状態において、前記第１の永久磁石エレメント（１２）の前記磁極（Ｎ，Ｓ）が、磁気的に吸引するように、前記第２の永久磁石エレメント（１４）の前記磁極（Ｎ，Ｓ）に対向して、前記制動力を与えることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項５】
請求項３または４に記載の駆動装置（３）において、前記第１の永久磁石エレメント（２）および前記第２の永久磁石エレメント（１４）が、互いに軸方向または径方向に離間しており、互いに摩擦当接しないことを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一項に記載の駆動装置（３）において、前記出力軸（３４１）の回転移動（Ｄ）の間に前記永久磁石エレメント（１２，１４）の前記磁気吸引によって前記第１の制動装置（１）によって与えられる前記制動力の合計が、前記第２の永久磁石エレメント（１４）の１回転あたり０であることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項７】
請求項３から６のいずれか一項に記載の駆動装置（３）において、前記永久磁石エレメント（１２，１４）の間に、非着磁性材料からなる中間エレメント（１５）が設けられることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項８】
請求項３から７のいずれか一項に記載の駆動装置（３）において、少なくとも１つの永久磁石エレメント（１２，１４）が軟磁性材料からなる戻りエレメント（１１，１３）に連結されて、磁気戻り経路を提供することを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動装置（３）において、前記第１の制動装置（１）が、与えられる前記制動力を設定するために切替可能であることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の駆動装置（３）において、前記第２の制動装置（４）は、抵抗器（４１）を有する電気回路を有し、前記回路は、前記抵抗器（４１）によって、前記電気的駆動部（３４）の接続部（３４３，３４４）を短絡させるように構成されていることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１１】
請求項１０に記載の駆動装置（３）において、前記抵抗（４１）が可変であることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の駆動装置（３）において、前記第２の制動装置（４）は、前記回路を制御するように構成された電子制御部（４２）を有することを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の駆動装置（３）において、前記電子制御部（４２）は、特に、前記駆動部（３４）のトルク、前記駆動部（３４）の速度、モータ電流、または、例えば周囲温度といった、少なくとも１つの周囲条件に応じて、前記抵抗（４１）を変更するように構成されていることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の駆動装置（３）において、前記電子制御部（４２）は、前記電気的駆動部（３４）の前記接続部（３４３，３４４）間の端子電圧（Ｕ）を検出し、前記端子電圧（Ｕ）に応じて、前記接続部（３４３，３４４）を短絡するために前記電気回路を制御するように構成されていることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１５】
請求項１４に記載の駆動装置（３）において、前記電子制御部（４２）は、前記端子電圧（Ｕ）が所定の閾値よりも低いとき、前記抵抗器（４１）を介して前記接続部（３４３，３４４）を短絡させ、前記端子電圧（Ｕ）が前記所定の閾値よりも大きいとき、前記抵抗器（４１）を介して短絡された前記接続部を開放するように構成されていることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１６】
請求項１５に記載の駆動装置（３）において、前記電子制御部（４２）は、特に、例えば前記周囲温度といった、少なくとも１つの周囲条件に応じて、前記閾値を設定するように構成されていることを特徴とする駆動装置（３）。
【請求項１７】
車両部品、特に、テールゲート（２０）を調節するための駆動装置（３）の操作方法であって、
−電気的駆動部（３４）が前記車両部品を駆動し、前記駆動部（３４）の出力軸（３４１）が前記車両部品に調節力を伝達することと、
−前記出力軸（３４１）に操作可能に連結された第１の制動装置（１）が、少なくとも１つの永久磁石エレメント（１２，１４）を有し、前記車両部品を現在位置に拘束するための制動力を与えることと、
を備える方法において、
前記車両部品の移動の間に、第２の制動装置（４）が、前記車両部品の移動を制動するための制動力を与え、前記電気的駆動部（３４）が回生制動モードに切り替えられることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に係る車両部品調節用の駆動装置、および駆動装置の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような駆動装置は、車両部品を駆動するための電気的駆動部を備える。この電気的駆動部は、車両部品に調節力を伝達するための出力軸を有する。この出力軸に第１の制動装置が連結され、この第１の制動装置は、少なくとも１つの永久磁石エレメントを有し、車両部品を、現在採用されている位置（以下、現在位置）に拘束するために制動力を与えるように構成されている。
【０００３】
特許文献１から公知の駆動装置において、いわゆるヒステリシスブレーキの形態をした制動装置は、出力軸に回転不能に連結された円盤状のキャリアーエレメントを有し、この出力軸に、例えば軟磁性材料で形成されたリング状のヒステリシスエレメントが取り付けられている。ヒステリシスエレメントは、固定子上の２つの永久磁石に対向している。ヒステリシスブレーキは、停止時およびテールゲートの移動時の両方において制動力を与え、またヒステリシスブレーキは、例えばテールゲートを手動で移動させる際に、制動力を低下させるように切替可能である。
【０００４】
特許文献２から、車両部品を調節するための駆動部が公知である。この駆動部は、設定位置で車両部品を保持するための制動装置を有する。
【０００５】
特許文献３から公知の、車体に設けられたフラップを旋回するための駆動装置において、制動エレメントが制動を行う軸上にブレーキディスクが設けられた制動装置が提供される。
【０００６】
特許文献４から、磁気制動によって作動されるスプリングクラッチが公知であり、このスプリングクラッチには、ロータディスクに対向する位置に磁石が配置されている。この文献に記載された制動装置において、制動力は、渦電流を誘導することで生成される。
【０００７】
さらに先行技術から、ブレーキポット内に配置されたラップスプリングを使用するいわゆるラップスプリングブレーキがさらに知られている。駆動部側の力を加える際、ラップスプリングに負荷を加えてブレーキポットとの当接を解除することによって、ラップスプリングの大きな制動効果が加わることなく、出力軸を駆動することができる。一方、駆動部側の力が出力軸に加えられる場合、ラップスプリングに、ブレーキポットとの当接方向に負荷が加えられることで、出力軸を制動し、出力軸を調節することなく出力側の力を消失させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１９４００１２号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第２８１８３０４号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００５０３００５３号明細書
【特許文献４】欧州特許第１５３４９７１号明細書
【０００９】
このラップスプリングタイプの従来の制動装置は高価であり、大きな設置スペースを必要とする。また、制動に摩擦を利用する制動装置は摩滅しやすく、熱に弱いことも考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、永久磁石ブレーキを備え、構造が簡易かつ省スペースであり、信頼性の高い制動力を与えうる駆動装置を提供することである。また、他の目的は、そうした駆動装置を好都合に動作させることができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、請求項１の構成を有する主題によって解決される。
【００１２】
したがって、当該駆動装置は、電気的駆動部を回生制動モードに切り替えて、駆動部によって回生発電された電力を少なくとも部分的に駆動部にフィードバックすることで、車両部品の移動を制動するための制動力を与えるように構成された第２の制動装置を有する。
【００１３】
したがって、この接続装置（または駆動装置）は２つの制動装置を有する。永久磁石エレメントを有し、永久磁石ブレーキとして設計されている第１の制動装置は、特に、車両部品の停止時に制動力を提供し、これによりこの第１の制動装置は、特に、パーキングブレーキとして動作する。一方で、第２の制動装置は回生ブレーキとして設計されており、特に、車両部品の移動時に制動力を与える。第２の制動装置は、駆動部が回生制動モードへ切り替えられたとき、駆動装置または駆動部によって提供される制動力を利用する。
【００１４】
永久磁石ブレーキとして設計された前記第１の制動装置は、駆動部に一体化させて小型化することが可能であるので、必要とする設置スペースが小さい。一方、第２の制動装置は駆動部の電気的な配線によって実現することができるので、第２の制動装置が必要とするのも、幾つかの付加的な構成品と小さな付加的な設置スペースのみである。
【００１５】
第１の制動装置は、例えば、固定部と、前記固定部に対して回転不能な第１の永久磁石エレメントとを有していてもよい。１つの実施形態において、前記固定部に対して長手方向軸を中心として回転可能な第２の永久磁石エレメントがさらに設けられ、この第２の永久磁石エレメントは、出力軸が回転移動する間に前記第２の永久磁石エレメントが固定部に対して回転するように出力軸に操作可能に連結されている。前記固定部は、例えば、前記第２の制動装置のハウジングによって実現することができる。例えば前記ハウジングである前記固定部に対して固定された前記第１の永久磁石エレメントと、前記出力軸が前記第１の永久磁石エレメントに対して回転移動する間に回転する前記第２の永久磁石エレメントは、磁気的に相互作用して、これにより制動力を与える。
【００１６】
本願における制動力は、特に、前記車両部品の停止時、また、これにより前記出力軸の停止時に、前記第２の永久磁石エレメントが第１の永久磁石エレメントに対して定位置に保持されて、前記第１の制動装置が、前記出力軸、および、これにより前記出力軸によって駆動される前記車両部品を調節するための拘束力を与えるものであってもよい。
【００１７】
前記第１の永久磁石エレメントおよび前記第２の永久磁石エレメントは、それぞれ、前記長手方向軸を中心とした周方向に沿って互いに対してオフセットされる磁極を有する多極設計であることが好ましい。各永久磁石エレメントは、前記周方向に沿って互いにオフセットされる２つの異なる磁極をもつ少なくとも一対の磁極を有し、制動状態において、前記第１の永久磁石エレメントの前記磁極は、磁気的に吸引するように、前記第２の永久磁石エレメントの前記磁極に対向する。これにより、磁気吸引によって前記永久磁石エレメントは互いに定位置に保持され、拘束のための制動力が前記出力軸に加えられる。
【００１８】
原則、各永久磁石エレメントにおいて１対の磁極で十分である。しかしながら、与えられる（最大）制動力は極対数を選択することで設定することができ、極対数が多いほど（最大）制動力が大きくなる。例えば、前記永久磁石エレメントは、３対、４対、または５対の磁極を有していてもよい。
【００１９】
複数の前記永久磁石エレメントは磁極が同一構造である。具体的に述べると、前記永久磁石エレメントは同数の磁極を有しており、制動状態において、前記第２の永久磁石エレメントの１つのＮ極のみが前記第１の永久磁石エレメントの１つのＳ極に面する（また、その逆も然り）ことで、磁気吸引によって前記永久磁石エレメント間に保持力が作用する。
【００２０】
前記第１の制動装置は、前記永久磁石エレメント間に作用する磁力によってのみ作動することが好ましい。したがって、前記第１の制動装置によって与えられる前記制動力は、複数の前記永久磁石エレメントの互いに対する摩擦によってではなく、前記永久磁石エレメント間の磁気吸引によって生じる。よって、前記第１の永久磁石エレメントおよび前記第２の永久磁石エレメントは互いに離間していてもよく、これにより、前記第１の永久磁石エレメントに対する前記第２の永久磁石エレメントの回転移動の間に、（大きな）摩擦力が発生しない。
【００２１】
原則、複数の前記永久磁石エレメントを互いに異なる位置に設けることも可能である。
【００２２】
例えば、前記永久磁石エレメントはそれぞれ、円板のように円盤形状に設計することが可能であり、その前側で互いに軸方向に対向する。この場合、前記永久磁石エレメントは、互いに軸方向に離間していることが好ましい。
【００２３】
代替的な態様において、前記永久磁石エレメントは円筒状に設計され、互いに同心状に配置することが可能である。この場合、前記第１の永久磁石エレメントは、例えば、前記第２の永久磁石エレメントの径方向外側に配置され、前記永久磁石エレメントが互いに径方向に離間していることが好ましい。
【００２４】
前記永久磁石エレメントがそれぞれ、周方向に沿って互いにオフセットされる複数の磁極を有する多極設計であるとき、前記出力軸の回転移動の間に与えられる全制動トルクが０であることが好ましい。したがって、前記第１の制動装置は、前記出力軸の停止時においてのみ（大きな）制動力を与え、この制動力は前記出力軸に拘束効果を与える。一方、前記出力軸が回転移動する場合には、前記第２の永久磁石エレメントの回転によって前記制動装置において発生する全制動力は相殺されることとなり、特に、より速い回転移動の間、前記制動装置はこれ以上の制動力を与えず、前記車両部品の移動を阻害しない。
【００２５】
これにより、前記第１の制動装置は、前記永久磁石エレメント間の磁気吸引力によって決定される所定の制限トルクまで前記出力軸を拘束する。この制限トルクを超えた場合、前記第２の永久磁石エレメントが前記第１の永久磁石エレメントに対して回転することで、前記永久磁石ブレーキの拘束効果が打ち消される。前記出力軸に作用する前記トルクが再び前記制限トルクよりも小さくなった場合にのみ、前記永久磁石エレメントは、前記永久磁石エレメントが互いに定位置に磁気的に保持されて、前記出力軸が拘束される、互いに対する制動位置に入る。
【００２６】
前記永久磁石エレメントの間に、例えば、非着磁性材料からなる中間エレメントを設けてもよい。この中間エレメントは前記永久磁石エレメントを互いに分離し、例えば、前記永久磁石エレメント間を所定距離とすることが可能である。本発明において、前記永久磁石エレメントを前記中間エレメントに対して摩擦当接させることも可能である。しかしながら、前記制動装置が摩擦的に作用せず、前記永久磁石エレメント間の磁気吸引のみによって調節力を与える場合、少なくとも１つの前記永久磁石エレメントが前記中間エレメントから離間していることが好ましい。
【００２７】
他方の永久磁石エレメントのそれぞれから離れる方向を向く側部において磁束を伝導するために、したがって前記制動装置の外側において過大な磁場拡大を避けるために、特に、前記永久磁石エレメントが多極設計である場合、前記永久磁石エレメントの一方または両方に戻りエレメントが設けられていることが好ましい。本発明における前記戻りエレメントは、関連付けられた永久磁石エレメントの背面、すなわち、前記他方の永久磁石エレメントから離れる方向を向く前記永久磁石エレメントの側部に配置されており、例えば、スチールなどといった軟磁性材料で形成されている。
【００２８】
１つの実施形態において、前記第１の制動装置は、与えられる制動力を設定するために切替可能である。例えば、前記永久磁石エレメント間の前記軸方向または径方向距離を変更することで、前記永久磁石エレメント間に作用する磁力によって与えられる制動力を変化させることが可能である。前記制動装置は、例えば、前記永久磁石エレメントが互いに近付けられる第１の状態と、前記永久磁石エレメントが互いに離間している第２の状態との間で切り替えて、前記第１の状態において制動効果を増大させ、前記第２の状態において制動効果を減少させることができる。
【００２９】
前記第１の制動装置が、例えば前記駆動装置の前記駆動部に、付加的なユニットとして設けられるのに対して、前記第２の制動装置は、簡易な方法で、抵抗器を有する電気回路によって実現することができる。この抵抗器（例えば１００オーム未満の比較的小さい抵抗値を有する抵抗器）によって、前記電気的駆動部の接続部を短絡させることが可能であり、これにより、前記駆動部を回生制動モードに切り替えることが可能である。前記出力側の前記出力軸にトルクが加えられて、結果として前記出力軸の回転移動が生じるとき、前記駆動部はこの回転移動を回生してこれに対抗し、前記出力軸の前記回転移動を制動する。
【００３０】
前記第２の制動装置は、制御用の電子制御部を有することが好ましい。この電子制御部を用いて前記電気回路を制御し、前記抵抗器を介して前記駆動部の前記接続部を選択的に短絡させる、または短絡させないようにする。したがって、前記電子制御部を用いることにより、前記車両部品の移動を制動するかどうかを制御することができる。例えば、前記車両部品を移動させるためにユーザが前記車両部品を手で把持していると判断されたとき、前記電子制御部は前記駆動部の前記接続部を開放して、回生による反力を生じさせずに、前記車両部品をスムーズに移動させることが可能である。
【００３１】
前記回路の制御は、トルクまたは前記駆動部の速度に応じて行うことが可能である。しかしながら、例えば、状況または周囲条件に応じた制御とすることも可能である。例えば、手動による移動を検出したとき、前記短絡接続部を開放して、前記車両部品をスムーズに移動させることが可能である。
【００３２】
１つの実施形態において、抵抗は可変である。例えば、この抵抗を温度依存性のものとして、温度と共に変化させてもよく、例えば調節される構成品を不活性にするなど、システム内の温度関連の変化に対応することができる。
【００３３】
１つの実施形態において、この抵抗は、前記電子制御部によっても変更することができ、すなわち、制御可能である。前記電子制御部は、特に、トルク、速度もしくはモータ電流に応じて、または、少なくとも１つの周囲条件に応じて（例えば、周囲温度に応じて）抵抗を制御するように構成することができる。例えば、低温下において、前記車両部品を調節するために必要な調節力がより大きくなる可能性がある。例えば温度依存性の構成品を用いて、抵抗を増大させることにより、前記第２の制動装置によって与えられる制動力を減少させて、前記調節力の増大に対応することが可能である。逆の状況において、温度が上昇する場合に、抵抗値を低下させることが可能である。
【００３４】
１つの具体的な態様において、前記電子制御部は、前記電気的駆動部の前記接続部の間の端子電圧を検出して、前記端子電圧に応じて前記接続部を短絡させるために前記電気回路を制御または調整するように構成することができる。前記端子電圧に基づいて、前記駆動部を短絡するかどうかを監視することが可能である。前記端子電圧が、例えば、所定の閾値よりも小さい場合、前記駆動部は前記抵抗器を介して短絡される。一方、前記端子電圧が前記所定の閾値よりも大きい場合、前記短絡接続部は開放されるので、前記駆動部に回生制動力が付与されない。
【００３５】
前記車両部品が手動で調節される場合、前記第２の制動装置は、調節移動に対して回生してこれに対抗し、前記駆動部が回生モードに切り替えられたときに、この調節移動を制動する。調節速度の増大と共に前記接続部間の端子電圧が上昇する。これにより、前記閾値を超えたとき、前記駆動部の前記接続部間の前記短絡接続部が開放されて、制動力がオフに切り替えられることにより、車両部品のさらなる調節をスムーズに実行することができる。また、前記閾値電圧に到達しない場合には、前記短絡接続部が閉鎖され、第２の制動装置が制動効果を与える。
【００３６】
したがって、前記端子電圧を監視することにより、前記制動装置の速度依存制御または調整が可能である。前記電子制御部は、例えば、少なくとも１つの周囲条件（例えば、周囲温度）に応じて前記閾値を変更するように構成することができる。例えば、低い周囲温度においては閾値を小さく設定し、高い周囲温度においては、閾値を比較的大きく設定することができる。これにより、前記第２の制動装置は、環境に応じて制御され、制動力を提供することが可能である。
【００３７】
本発明における閾値は、電気モータの作動時、すなわち、電気モータに通電して前記車両部品を調節するときに発生する前記端子電圧よりも（明らかに）低い値であってもよい。これにより、前記駆動部の前記接続部間の前記短絡接続部は、前記駆動部の電気モードにおいて、すなわち、前記駆動部の操作電圧で開放され、抵抗器に電流が流れない。
【００３８】
本発明の課題は、また、車両部品、特に、テールゲートを調節するために駆動装置を操作する方法によって解決される。この方法において、電気的駆動部が車両部品を駆動して、前記駆動部の出力軸が前記車両部品に調節力を伝達する。少なくとも１つの永久磁石エレメントを有する第１の制動装置は、前記出力軸に操作可能に連結されており、前記車両部品を現在位置に拘束するために制動力を与える。また、前記車両部品が移動される間、第２の制動装置が前記車両部品の移動を制動するための制動力を与え、前記電気的駆動部は回生制動モードに切り替えられる。
【００３９】
本願の駆動装置に対して上記で説明した利点および好都合な態様は、同様に本願の方法に対しても適用されるので、上記の説明を参照されたい。
【００４０】
以下において、本発明の根底にある発案を、図面に示された例示的な実施形態を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】永久磁石ブレーキを備える駆動装置の全体図である。
【図２】テールゲートを調節するための駆動装置を備える車両の模式図である。
【図３Ａ】プッシュロッドの伸張位置における、スピンドルドライブ型の駆動装置の例示的な実施形態の模式図である。
【図３Ｂ】プッシュロッドが格納された駆動装置の模式図である。
【図４Ａ】永久磁石ブレーキの例示的な実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】永久磁石ブレーキの他の例示的な実施形態を示す図である。
【図５】表面に磁極を有する、永久磁石ブレーキの２つの永久磁石エレメントの模式図である。
【図６Ａ】磁極が対向して磁気吸引する制動状態における永久磁石エレメントを展開された状態で示した図である。
【図６Ｂ】（僅かに）偏位した永久磁石エレメントを示す図である。
【図６Ｃ】周期的に配置された磁極の周期幅によって永久磁石エレメントが相対的に移動される間の永久磁石エレメントを示す図である。
【図６Ｄ】角度に対して、永久磁石エレメント間の磁気吸引によって作用する保持モーメントを表したグラフである。
【図７】駆動装置の駆動部と協働する制御装置の模式図である。
【００４２】
図１は、電気的駆動部３４および永久磁石ブレーキ１を有する駆動装置３の斜視図である。電気的駆動部３４は電気モータとして設計されており、ハウジング３４０内に、ハウジング３４０に対して固定された固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを有する。この回転子は長手方向軸Ｌを中心として回転可能であり、車両部品を調節するための下流側のトランスミッション３５（図３Ａおよび図３Ｂを参照）を駆動するためにピニオンエレメント３４２が配置された出力軸３４１を駆動する。
【００４３】
図２に示されているように、この型の駆動装置３は、例えば、車両２のテールゲート２０を調節することができる。駆動装置３は、それ自体は公知の方法で、車両２のテールゲート２０と車体２１との間に作用する。
【００４４】
しかしながら、原則として、本願明細書に記載する駆動装置３は、全く異なる形式の車両部品を調節するために用いることも可能である。
【００４５】
駆動装置３は、例えば、図３Ａおよび図３Ｂの例示的な実施形態に示されているようにスピンドルドライブとして構成することができる。
【００４６】
図３Ａおよび図３Ｂに示されているようなスピンドルドライブ型の駆動装置３の具体的かつ例示的な実施形態において、駆動装置３は、長手方向軸Ｌに沿って伸び、ハウジング３０上に回転可能に配置され、かつ電気モータの形式である電気的駆動部３４に連結されたスピンドル２２を有する。
【００４７】
スピンドル３２は、その外周面に、スピンドルナット３１０のボア３１３の雌ねじと係合する雄ねじを有する。スピンドルナット３１０はプッシュロッド３１の（内側）チューブに回転不能に保持されており、プッシュロッドは、スピンドルナット３１０から離れる方向を向く前側３１４を介して外装チューブ３１２内に取り付けられている。外装チューブ３１２は、長手方向軸Ｌに沿ってハウジング３０上に移動自在（かつ回転不能）に取り付けられており、外装チューブ３１２を介して、チューブ３１１がハウジング３０上で案内される。
【００４８】
プッシュロッド３１の前側３１４において、例えばテールゲート２０に（例えば図２を参照）プッシュロッド３１を（旋回可能に）結合するための結合点３０１が設けられる。一方、ハウジング３０は、プッシュロッド３１から離れる方向を向く端部に結合点３００を有し、この結合点により、ハウジング３０は、例えば車体２１に（旋回可能に）結合される。
【００４９】
電気モータの形式である電気的駆動部３４は、トランスミッション３５を介してスピンドル３２に連結されている。電気的駆動部３４は、出力ピニオン３４２を介してトランスミッション３５を駆動して、トランスミッション３５を介してスピンドル３２に、回転速度などを例えば段階的に低下するように、トルクを伝達する。トランスミッション３５は、例えば、遊星変速機として構成することが可能であり、原則として、全く異なる形式のトランスミッションであってもよい。
【００５０】
駆動装置３の作動時において、電気モータ３４は、長手方向軸Ｌを中心としてスピンドル３２を回転移動させる。スピンドルナット３１０とスピンドル３２とのねじ係合、およびスピンドルナット３１０とプッシュロッド３１との強固な連結によって、スピンドルナット３１０はスピンドル３２上を回転して移動する（独語のrollt）。これにより、スピンドルナット３１０がスピンドル３２に対して長手方向軸Ｌに沿って例えば位置が調節され、チューブ３１１および外装チューブ３１２がスピンドルナット３１０と共に移動されることで、プッシュロッド３１全体が移動する。
【００５１】
図３Ａには、トランスミッション３５から離れる方向を向くスピンドル３２の端部にスピンドルナット３１０が移動された伸張位置における駆動装置３が示されている。一方、図３Ｂには、電気モータ３４に面するスピンドル３２の端部にスピンドルナット３１０が近付けられた（先述の位置から引っ込めた、または、格納した）格納位置における駆動装置３が示されている。
【００５２】
プッシュロッド３１は、圧縮ばねの形式のばね３３によってハウジング３０に対して予張力が付与されており、これにより、ハウジング３０上の支持体３６に支持されている。図示された実施例において、予張力は、図３Ａに示すような伸張位置の方向に付勢されているので、プッシュロッド３１の格納時に、ばね３３は、図３Ｂに示されているような、調節方向Ｖに対する圧力下で緊張状態にある。ばね３３を用いることにより、テールゲート２０の手動調節を、例えば開放位置の方向に支援することが可能である。しかしながら、不要であればこうしたばね３３を省略することもできる。
【００５３】
図１に示されているように、駆動装置３は、また、ハウジング部１００，１０１からなるハウジング１０を有する永久磁石ブレーキ１を備える。永久磁石ブレーキ１は、駆動部３４の出力軸３４１に作用し、特に、駆動装置３によって駆動される車両部品を拘束するために（本実施例においてはテールゲート２０を拘束するために）作用する制動力を与える。
【００５４】
図４Ａは、ハウジング１０に内蔵された永久磁石ブレーキ１のアセンブリの例示的な実施形態の斜視図である。このアセンブリは、第１の戻りエレメント１１と、第１の永久磁石エレメント１２と、第２の戻りエレメント１３と、第２の永久磁石エレメント１４と、中間エレメント１５とを備え、これらは永久磁石ブレーキ１の動作時において協働して制動を行う。
【００５５】
第１の戻りエレメント１１および第１の永久磁石エレメント１２は、共に第１の制動エレメントを形成し、互いに強固に、特に回転不能に連結されている。例えば、第１の永久磁石エレメント１２は、第１の戻りエレメント１１に嵌合、圧入および／または接着により（formschlussig, kraftschlussig und/oder stoffschlussig）連結することができ、第１の永久磁石エレメント１２は、例えば適切な溝−ばね連結によって、第１の戻りエレメント１１に回転可能に嵌合固定されるか、または接着剤等を用いて第１の戻りエレメント１１に接着により連結されている。
【００５６】
第１の戻りエレメント１１および第１の永久磁石エレメント１２は、ハウジング１０内で回転不能に、かつ出力軸３４１に対して回転可能に保持されている。したがって、出力軸３４１は、第１の戻りエレメント１１および第１の永久磁石エレメント１２によって形成された第１の制動エレメントに対して回転可能であり、第１の制動エレメントはハウジング１０に対して静止状態を保つので、出力軸３４１と共に回転しない。
【００５７】
第２の戻りエレメント１３および第２の永久磁石エレメント１４は第２の制動エレメントを形成する。第２の戻りエレメント１３および第２の永久磁石エレメント１４は出力軸３４１上に回転不能に設けられており、したがって、出力軸３４１が長手方向軸Ｌを中心として回転するとき（図中の回転移動または回転動作Ｄ）、出力軸３４１と共に回転する。
【００５８】
例えば、永久磁石エレメント１４は、出力軸３４１に回転不能に連結することができ、永久磁石エレメント１４は、出力軸３４１に押圧されるか、または出力軸３４１に嵌合している。一方、戻りエレメント１３は、永久磁石エレメント１４に回転不能に、例えば嵌合、圧入および／または接着により連結することができる。
【００５９】
戻りエレメント１１，１３は、永久磁石エレメント１２，１４によって与えられる磁束を伝達するための磁気戻り経路として作用し、このため、好都合にも、例えばスチールといった軟磁性材料で形成される。以下において説明するように、永久磁石エレメント１２，１４はそれぞれ、互いに周方向にオフセットされる磁極Ｎ，Ｓを有する多極設計のものである。軟磁性材料で形成された戻りエレメント１１，１３により、永久磁石エレメント１２，１４の背面の隣り合う磁極Ｓ間で磁束が伝導される。
【００６０】
一方、永久磁石エレメント１２，１４は、永久磁石特性を有する材料（例えば、ネオジム材料）の焼結部品として形成することができる。しかしながら、この点について、永久磁石エレメント１２，１４をプラスチック部品として、例えば、射出形成されたプラスチック部品として形成することも可能であり、この場合、プラスチック材料に永久磁石粒子が埋め込まれる。
【００６１】
永久磁石エレメント１２，１４の間に、非着磁性材料からなる（例えばうすいプラスチックフィルムの形状の）中間エレメント１５が設けられ、中間エレメントは、特に、制動エレメントが腐食によって永久磁石エレメント１２，１４が連結することを防止する。中間エレメント１５の厚さは、長手方向軸Ｌに沿った軸方向からみて、例えば１００分の１ミリメートルから１００分の１０ミリメートルの間、例えば、１００分の５ミリメートルであってもよい。
【００６２】
永久磁石エレメント１２，１４は、制動エレメント１１，１２および１３，１４の間に磁気吸引によって制動効果を生じさせる。この制動効果は、特に、駆動装置３によって駆動される車両部品、図２の例示的な実施形態においてはテールゲート２０を、現在位置に拘束し、テールゲート２０の意図しない移動を防止する。したがって、テールゲート２０の停止時において、永久磁石ブレーキ１はテールゲート２０を拘束する。一方、ユーザがテールゲート２０を移動させるためにテールゲート２０を把持したとき、永久磁石ブレーキ１は、制限トルクを超えると、テールゲート２０を移動させる。
【００６３】
こうした拘束効果を与えるために、図５に模式的に示されているように、永久磁石エレメント１２，１４はそれぞれ多極設計のものであり、周期的に配置された磁極Ｎ，Ｓを有する。これらの磁極は、長手方向軸Ｌを中心とした周方向からみて、互いにオフセットされるように配置されており、Ｎ極Ｎの次にＳ極Ｓが続き、そしてこのＳ極Ｓの後にＮ極Ｎが続いている。永久磁石エレメント１２，１４上の磁極Ｎ，Ｓの配置は互いに同一構造である。特に、永久磁石エレメント１２，１４の極対数は同じである（図示された例示的な実施形態において磁極は４対あり、他の極対数としては、例えば、５，６，７または８対の磁極もとすることも可能である）。
【００６４】
制動状態において、永久磁石エレメント１２，１４の磁極Ｎ，Ｓは、図６Ａに模式的に示されているように、互いに磁気吸引するように対向している。したがって、永久磁石エレメント１４は、ハウジングに固定された永久磁石エレメント１２に対して定位置に保持されており、永久磁石エレメント１４および、これにより出力軸３４１は、永久磁石ブレーキ１のハウジング１０に対して拘束されている。
【００６５】
図６Ａにおいて（また、同様に、以下で説明する図６Ｂおよび図６Ｃにおいて）、永久磁石エレメント１２，１４は展開された状態で示されており、すなわち実際は円形の永久磁石エレメント１２，１４が、線状に図示されている（円周の１点で切断して線状に展開されたものに相当する）。図６Ａに係る制動状態において、永久磁石エレメント１２，１４のうちの一方のＮ極は、永久磁石エレメント１４，１２のうちの他方のＳ極Ｓに正確に対向する。これは負荷のかかっていない状態に対応する。作動時に、例えば、テールゲート２０に負荷が加えられた結果として、出力軸３４１にトルクが加えられた場合、永久磁石エレメント１２，１４は、図６Ｂに示されているように、角度βで互いに（僅かに）偏位することができる。したがって、永久磁石エレメント１２，１４のＮ極ＮおよびＳ極Ｓは、対となった極が互いに離れるように移動するので、永久磁石エレメント１２，１４間に磁気復元力が作用し、出力軸３４１においてテールゲート２０に作用する負荷を補償するまたは相殺する復元トルクが与えられる。したがって、制限トルクよりも負荷が低い制動状態においては、出力軸３４１の回転が防止され、出力側に加えられる負荷が阻害される。
【００６６】
しかしながら、出力軸３４１に作用する負荷が、永久磁石エレメント１２，１４間の磁気吸引力によって定められる所定の制限トルクを超えた場合、磁気保持モーメントは、作用している負荷を抑えることができないので、永久磁石エレメント１４は、ハウジングに固定された永久磁石エレメント１２からずれる。ずれは、負荷モーメントが制限トルクよりも低くなるまで発生する。この場合、永久磁石エレメント１２，１４は、互いに対して、永久磁石エレメント１２，１４のうちの一方のＮ極Ｎが、磁気吸引するように永久磁石エレメント１４，１２のうちの他方のＳ極Ｓに対向し（また、その逆も然り）、永久磁石エレメント１２，１４間に拘束をなす磁気結合が生じる位置を取る。
【００６７】
角度（または位相差）βに対して、永久磁石エレメント１２，１４間に磁気吸引力によって生じるモーメントＭの推移が図６Ｄに示されている。このモーメントＭは、永久磁石エレメント１２，１４における磁極Ｎ，Ｓの周期幅α（図５を参照）に対応する周期幅αを有する正弦曲線を有する。図６Ｂに示されているように、僅かな偏位によって、保持モーメントはまず最大値Ｍｍａｘに到達するまで上昇する。その後、保持モーメントは低下し、角度β軸である０のライン（零ライン）を通過する。この零ラインは、永久磁石エレメント１２，１４の同極（すなわち、１つのＮ極Ｎと他のＮ極Ｎ、および１つのＳ極Ｓと他のＳ極Ｓ）が互いに対向する永久磁石エレメント１２，１４の互いに対する位置に対応する。零ラインを通過した後、保持モーメントは負になり、永久磁石エレメント１２，１４の互いに対する更なる移動は、異極Ｎ，Ｓが磁気吸引するように互いに対向する位置に到達するまで、磁力によって支援される（図６Ｄを参照）。
【００６８】
制限トルクは最大保持モーメントＭｍａｘに対応する。出力側で出力軸３４１に作用する負荷モーメントがこの制限トルクＭｍａｘよりも大きい場合、磁気吸引力は、永久磁石エレメント１４を永久磁石エレメント１２に対して磁気的に回転不能に保持するために十分ではないので、永久磁石エレメント１４は永久磁石エレメント１２に対して移動される。
【００６９】
永久磁石エレメント１２，１４間の制動効果は、純粋に磁気的に達成可能であり、永久磁石エレメント１２，１４間に（僅かな）軸方向距離を設けてもよい。しかしながら、これに加え、中間エレメント１５を介在させた永久磁石エレメント１２，１４は、互いに摩擦接触していてもよく、磁気吸引力に加えて、付加的な摩擦力が重畳する。
【００７０】
永久磁石ブレーキ１は、駆動装置３によって駆動される車両部品（本願の場合はテールゲート２０）の停止時にパーキングブレーキとして動作する。テールゲート２０が移動されることで、出力軸３４１が長手方向軸Ｌを中心として回転するとき、永久磁石エレメント１２，１４も互いに対して回転する。永久磁石エレメント１２，１４間に作用する保持モーメントＭの正弦曲線（図６Ｄを参照）により、モーメント曲線の積分は０であるので、回転中に作用する結果的なモーメントは１回転あたり０である。したがって、出力軸３４１に作用する負荷によって制限トルクを超過し、それに従って、出力軸３４１が回転移動Ｄを行うと、永久磁石ブレーキ１は大きな力で回転に対抗することなく、更なる回転がスムーズに行われる。
【００７１】
図４Ａに係る例示的な実施形態において、永久磁石エレメント１２，１４の前側は、中間エレメント１５を介在させて互いに軸方向に対向し、長手方向軸Ｌに対して横断的に、互いに平行に円盤状に広がる。一方、図４Ｂに示された他の例示的な実施形態において、永久磁石エレメント１２，１４は、互いに同心に配置されている。円筒状の第１の永久磁石エレメント１２は、軟磁性材料からなる円筒状の戻りエレメント１１の上に配置されており、これにより、永久磁石ブレーキ１のハウジング１０に回転不能に連結されている。したがって、永久磁石エレメント１２は戻りエレメント１１を介してハウジングに固定的に保持されている。一方、第２の永久磁石エレメント１４は、出力軸３４１上に配置されており、出力軸３４１に回転不能に連結されているので、長手方向軸Ｌを中心とした出力軸３４１の回転移動Ｄの間、永久磁石エレメント１４は出力軸３４１と共に回転する。永久磁石エレメント１２，１４の間には、非着磁性材料からなる円筒状の中間エレメント１５が配置されており、この中間エレメント１５は、永久磁石エレメント１２，１４のそれぞれに対して径方向に離間していてもよく、または永久磁石エレメント１２，１４と当接していてもよい。
【００７２】
また、図４Ｂに係る例示的な実施形態において、永久磁石エレメント１２，１４はそれぞれ、長手方向軸Ｌを中心とした周方向に沿って互いにオフセットされた磁極Ｎ，Ｓを有する多極設計のものである。この実施形態において、永久磁石エレメント１２，１４の磁極Ｎ，Ｓの数は同一であり、制動状態において、永久磁石エレメント１２，１４のうちの一方の磁極Ｎ，Ｓは、永久磁石エレメント１４，１２のうちの他方の異なる磁極Ｓ，Ｎに対向し、これにより、磁気保持力によって出力軸３４１を拘束するための制動力が与えられる。
【００７３】
この例示的な実施形態における永久磁石ブレーキ１の作動モードは、それ以外の点では、図４Ａに係る例示的な実施形態に対して上記したものと同一であるので、上記の説明を参照されたい。
【００７４】
駆動装置３の永久磁石ブレーキ１は、テールゲート２０の停止時に出力軸３４１を定位置に保持するための拘束効果を有する。テールゲート２０が移動する際、およびその結果生じる出力軸３４１の回転移動の間において、永久磁石ブレーキ１の結果的な制動力は、対照的に、無視できる程度であり、永久磁石ブレーキ１はテールゲート２０の移動に対して大きな抵抗力を与えない。
【００７５】
したがって、テールゲート２０の移動を制動するために、図７に模式的に示された第２の制動装置４が設けられる。第２の制動装置４は発電機として作用し、駆動部３４はその接続部３４３，３４４を介して抵抗器４１によって短絡される。出力軸３４１、およびこれにより駆動部３４の回転子が短絡接続部３４３，３４４と共に回転するとき、接続部３４３，３４４間の電圧が誘導され、結果として、電流が抵抗器４１を流れて、駆動部３４へとフィードバックされ、制動効果を生じさせる。
【００７６】
したがって、第２の制動装置４は、テールゲート２０の移動を阻害するために適している。本発明の第２の制動装置４の制動効果は、（出力軸３４１の停止時には、駆動部３４に電圧が誘導されないので）停止時においては無視できる程度である。よって、制動装置１，４は、テールゲート２０の停止時においては第１の制動装置１が、また、テールゲート２０の移動時においては第２の制動装置４が制動力を与えるという点で互いに補完し合うものである。
【００７７】
第２の制動装置４は、切替装置４０を介して接続部３４３，３４４の間で抵抗器４１を選択的に切り替え、または接続部３４３，３４４の間で抵抗器４１によって形成される短絡接続部を開放する制御装置４２を介して制御される。この制御は、トルク、速度、モータ電流に応じて、または、状況や周囲条件（例えば、周囲温度）に応じて行うことが可能である。
【００７８】
制御のため、制御装置４２は、例えば、接続部３４３，３４４間の端子電圧に対応する、抵抗器４１で得られる電圧Ｕを監視することが可能である。速度の増大と共に、駆動部３４で誘導される電圧、およびその結果として抵抗器４１を通る電流が増大するので、この電圧Ｕは速度の増大と共に上昇する。
【００７９】
この制御は、電圧Ｕが閾値未満である限り、接続部３４３，３４４が抵抗器４１を介して短絡されるように行うことが可能である。したがって、テールゲート２０が手動で調節される場合にテールゲート２０の調節速度が比較的低いとき、制動効果は第２の制動装置４によって与えられる。しかしながら、電圧Ｕが閾値よりも高くなると、切替装置４０によって短絡接続部が開放され、駆動部３４が回生制動モードでなくなるので、テールゲート２０の更なる調節をスムーズに行うことができる。テールゲート２０の調節速度が大きいとき、制動装置４は制動効果を与えないので、テールゲート２０はユーザによって手動でスムーズに移動可能である。そして、電圧Ｕが閾値よりも低くなると、接続部３４３，３４４が短絡されて、制動装置４が制動を行う。
【００８０】
切替装置４０は、例えば、機械式のリレーとして、または、例えばトランジスタなどの電子部品としても構成することができる。
【００８１】
第２の制動装置によって与えられる制動力は調整することも可能であり、例えば、制動力は、切替装置４０をパルス状の指令に対応して切り替えることによるパルス幅変調（ＰＷＭ）によって設定することができる。
【００８２】
閾値は、駆動部３４の電気モードで生じる操作電圧よりも（明らかに）低くなるように選択されることが好ましい。テールゲート２０を調節するために駆動部３４が通電されると、短絡接続部が開放されるので、抵抗器４１に電流が流れない。
【００８３】
本発明の制御装置４２は、例えば、周囲温度に応じた閾値を有するように構成することができる。こうしたことから、低い周囲温度において、閾値は、例えば低下させることが可能であり、一方で、高い周囲温度においては、閾値はより大きく設定される。
【００８４】
代替的または付加的に、この制御は、状況に応じて行うことも可能である。例えば、適宜のセンサ（例えば、キーセンサや容量型センサ等）によって、ユーザがテールゲート２０を手動で調節するために把持したと検出されたとき、短絡接続部を開放させて、テールゲート２０をスムーズに調節することができる。
【００８５】
抵抗器４１は可変であり、例えば、制御装置４２によって抵抗値を制御することができる。例えば、温度に応じて抵抗値を変更することができ、例えば、高い周囲温度において抵抗値を減少、または低い周囲温度において抵抗値を増大させることができる。これにより、テールゲート２０を調節するために必要な調節力の変更に対応することができる。
【００８６】
制動装置１，４は、実質的に摩耗が生じないものであってもよい。特に、第１の制動装置１は、永久磁石エレメント１２，１４が互いに擦り合わされず、磁気的にのみ相互に関連する場合、大きな摩耗が生じる部品を有していない。第２の制動装置４も完全に電気的に構成することができるので、この第２の制動装置４においても、少なくとも機械的な摩耗は生じない。
【００８７】
第１の制動装置１は、駆動部３４に一体化させることが可能であるので、必要となる付加的な設置スペースが小さい。第２の制動装置４は少数の電気部品で実現することができるので、第２の制動装置４に必要な設置スペースも最小限である。
【００８８】
本発明の根底にある発案は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではなく、原則として、全く異なる実施形態で実施することも可能である。
【００８９】
特に、本明細書に記載された駆動装置は、車両における他の調節装置に使用することもできる。また、本願の駆動装置は、スピンドルドライブに限定されるものではなく、全く異なるように構成することも可能である。
【００９０】
本明細書に記載された駆動装置は、全く異なる車両部品、例えば、車両のフラップやドアを調節するために用いることもできる。この限りにおいて、本願の駆動装置は、テールゲート用の用途に限定されない。
【符号の説明】
【００９１】
１            制動装置（永久磁石ブレーキ）
１０          ハウジング
１００，１０１       ハウジング部
１１          戻りエレメント
１２          永久磁石エレメント
１３          戻りエレメント
１４          永久磁石エレメント
１５          中間エレメント
１５１，１５２       側部
２            車両
２０          テールゲート
２１          車体
３            駆動装置
３０          ハウジング
３００        結合点
３０１        結合点
３１          プッシュロッド
３１０        スピンドルナット
３１１        チューブ
３１２        外装チューブ
３１３        ボア
３１４        前側
３２          スピンドル
３３          圧縮ばね
３４          駆動装置（モータ）
３４０        ハウジング
３４１        出力軸
３４２        出力ピニオン
３４３，３４４       モータ接続部
３５          トランスミッション
３６          支持体
４            制動装置
４０          切替装置
４１          抵抗器
４２          電子制御部
α，β        角度
Ｌ            長手方向軸
Ｍ            トルク
Ｍｍａｘ             最大トルク
Ｕ            電圧
Ｖ            調節方向
【図１】
2018535881.tif 000003
【図２】
2018535881.tif 000004
【図３Ａ】
2018535881.tif 000005
【図３Ｂ】
2018535881.tif 000006
【図４Ａ】
2018535881.tif 000007
【図４Ｂ】
2018535881.tif 000008
【図５】
2018535881.tif 000009
【図６Ａ】
2018535881.tif 000010
【図６Ｂ】
2018535881.tif 000011
【図６Ｃ】
2018535881.tif 000012
【図６Ｄ】
2018535881.tif 000013
【図７】
2018535881.tif 000014
【国際調査報告】
2018535881.tif 000015
2018535881.tif 000016
2018535881.tif 000017
2018535881.tif 000018
2018535881.tif 000019
2018535881.tif 000020