(57)【要約】  減速機を有する電磁式アクチュエータは、ステーターと、ステーターに対して回転するように配置されたローターとを有する。駆動ギアがローターに固定されている。少なくとも３つの遊星ギアがステーターに取り付けられ、少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが駆動ギアによって係合されている。環状ギアが第１のステーターに回転可能に取り付けられており、環状ギアが少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれによって係合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速機を有する電磁式アクチュエータであって、
第１のステーターと、
前記第１のステーターに対して回転するように配置されたローターと、
前記ローターに固定された駆動ギアと、
前記第１のステーターに取り付けられた少なくとも３つの遊星ギアであって、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが前記駆動ギアによって係合されている、少なくとも３つの遊星ギアと、
前記第１のステーターに回転可能に取り付けられた環状ギアであって、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれによって係合される環状ギアとを備える、電磁式アクチュエータ。
【請求項２】
前記少なくとも３つの遊星ギアが、それぞれ、前記第１のステーターと同じモノリシック材料の一部として形成された少なくとも３つのポストのうちの１つに取り付けられている、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１のステーターが、互いに固定された２つのステーターのうちの１つであり、前記ローターが、前記２つのステーターの間に配置され、前記２つのステーターのそれぞれに対して回転運動する、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記環状ギアが、軸受によって前記第１のステーターに固定されている、請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記少なくとも３つの遊星ギアが、それぞれ、複数の歯を有し、前記歯のそれぞれが長さを有し、前記歯のそれぞれが、前記長さに沿ってテーパー状になっている、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、軸方向に予圧される、請求項１から５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれと前記第１のステーターとの間の対応する軸受に作用する対応するバネによって軸方向に予圧される、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、対応する磁石によって軸方向に予圧される、請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記少なくとも３つの遊星ギアに隣接する前記第１のステーターに固定的に取り付けられ、前記駆動ギア及び前記環状ギアに対する前記少なくとも３つの遊星ギアの軸方向の動きを提供する少なくとも３つの電磁コイルを更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記少なくとも３つの電磁コイルが、パルス幅変調制御通電により設定される第１の電流により作動される、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記第１のステーターが、第２の電流によって作動される複数の電磁コイルを備え、前記ローターが、複数の永久磁石を備え、前記少なくとも３つの電磁コイルが、前記第２の電流に比例する前記第１の電流によって作動される、請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記駆動ギアが、スピノーダル青銅を更に含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記環状ギアが、スピノーダル青銅を更に含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記ステーターが、作動中に前記アクチュエータを通る流体の流れを導く開口を更に含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、前記少なくとも３つの遊星ギアのうちの１つの内径と、前記少なくとも３つのポストのうちの１つの外径との間に位置する少なくとも３つの遊星軸受のうちの対応する１つによって前記少なくとも３つのポストのそれぞれに接続される、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
前記少なくとも３つの遊星軸受のそれぞれが、前記少なくとも３つのポストのそれぞれの外径と一体の内側溝と、前記少なくとも３つの遊星軸受のそれぞれの内径と一体の外側溝とに位置する玉軸受の列を備える、請求項１５に記載のアクチュエータ。
【請求項１７】
前記少なくとも３つの遊星軸受のそれぞれが、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれに対して半径方向に少量の動きを可能にするように配置されている、請求項１５に記載のアクチュエータ。
【請求項１８】
ギアアセンブリであって、
第１及び第２のギアを備え、前記第１及び第２のギアのそれぞれが、複数の歯を有し、前記複数の歯のそれぞれが、長さと、各歯の前記長さに沿って画定される歯先とを有し、各歯が、その長さに沿ってテーパー状になっており、前記歯先が、各歯の前記長さに沿ってテーパーに関連して変化し、
前記第１のギアの正のシフト面が前記第２のギアの負のシフト面と係合すると、前記第１のギア及び前記第２のギアが係合位置に嵌合する、ギアアセンブリ。
【請求項１９】
各歯の前記長さに沿った前記歯先のシフトが、前記歯の長さに沿った前記テーパーと線形的に相関がある、請求項１８に記載のギアアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１及び第２のギアが、互いに接触するように軸方向に予圧される、請求項１８に記載のギアアセンブリ。
【請求項２１】
前記第１及び第２のギアのうちの少なくとも１つが、それぞれの予圧されたギアに隣接して配置された電磁コイルを使用して軸方向に予圧される、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のギアアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
減速機を有する電磁式アクチュエータ
【０００２】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１７年５月３１日に出願された「トルク増幅器」という名称の米国仮特許出願第６２／５１３，４３１号から優先権を主張する非仮出願である。本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
従来のギア同士をしっかりと予圧すると、熱膨張中にそれらを結合させる可能性があるとともに、バネ同士のギアのロードは常に最大トルクの予圧を必要とし、低負荷状態では高い摩擦及び摩耗につながることから、ギアボックスからのバックラッシュをなくすことは、非常に困難である。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態では、高レベルの逆駆動性と高比率ギアボックスよりも高速出力とを可能にするため、ロボット又はモーション制御の用途に有益でとすることができる、高トルクモーターと組み合わせた低比率減速機が開示されている。例えば国際公開第２０１７／０２４４０９号及び関連出願に開示されているＬｉｖｅＤｒｉｖｅ（商標）モーターなどの高トルクモーターと対にすると、それはまた、高トルク対慣性比を有する非常に高トルクを提供することもできる。
【０００５】
実施形態では、高トルク中であっても常にバックラッシュがゼロであり、低負荷状態中に高い逆駆動性及び低摩擦を提供するギア減速装置が開示されている。
【０００６】
実施形態では、ステーターの背面に１つ以上の遊星ギア及び環帯出力ギアを回転可能に固定する２つのステーターの間に挟持された軸方向磁束ローターがある。このステーターに固体材料を使用すると、ステーターと一体として遊星軸（又は遊星軸孔）を有するステーターを製造することができる。これは、トルク、精度及びコスト削減の点で利点を有する。遊星ギアは、一般的な遊星ギアボックスのように公転しない。代わりに、遊星ギア軸は、ステーターに対して固定されており、太陽ギア入力と環状リングギア出力との間のアイドラプーリーとして機能する。これは、回転する遊星キャリアの必要性、それに関連するコスト、複雑さ、及びロストモーションの可能性をなくす。
【０００７】
実施形態では、減速機を有する電磁式アクチュエータがある。第１のステーターと、第１のステーターに対して回転運動するように配置されたローターとがある。駆動ギアがローターに固定されている。少なくとも３つの遊星ギアが第１のステーターに取り付けられており、少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが駆動ギアによって係合されている。環状ギアが第１のステーターに回転可能に取り付けられており、環状ギアが少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれによって係合される。
【０００８】
他の実施形態では、第１のギア及び第２のギアを有するギアアセンブリがあり、第１及び第２のギアのそれぞれは、複数の歯を有し、複数の歯のそれぞれは、長さと各歯の長さに沿った歯先とを有する。各歯は、その長さに沿ってテーパー状になっており、各歯の長さに沿ったテーパーに対して歯先が変化する。第１のギアの正のシフト面が第２のギアの負のシフト面と係合すると、第１のギア及び第２のギアは、係合位置に嵌合する。
【０００９】
ここで、同様の参照文字が同様の要素を示す図面を参照して、減速機を有する電磁式アクチュエータの実施形態を、例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】環帯ギアを有する電磁式アクチュエータのギアを示す破断図である。
【図２】電磁式アクチュエータの遊星ギア及び環状ギアの等角側面図である。
【図３】テーパー状のギア本体の断面図である。
【図４】一定の直径ピッチを有するテーパー状のギア本体のギア歯形の等角図である。
【図５】図４の断面５−５を通るギア歯の断面図である。
【図６】図４の断面６−６を通るギア歯の断面図である。
【図７】図４の断面７−７を通るギア歯の断面図である。
【図８】バネ付勢遊星ギアの部分破断図である。
【図９】遊星ギアを予圧するための磁石を有するアクチュエータの断面図である。
【図１０】冷却を可能にするための開口を有するアクチュエータの部分破断図である。
【図１１】テーパー状のギアの等角図である。
【図１２】テーパー状のギアの等角正面図である。
【図１３】ギアの歯の正の歯先シフトプロファイルの代表的なスケッチである。
【図１４】歯の後部の歯先プロファイルを示すテーパー状のギアの等角正面図である。
【図１５】歯の中央の歯先プロファイルを示すテーパー状のギアの等角正面図である。
【図１６】歯の前部の歯先プロファイルを示すテーパー状のギアの等角正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２に示すように、減速機を有する電磁式アクチュエータ１０は、少なくとも第１のステーター１２と、第１のステーター１２に対して回転するように配置されたローター１４とを含む。図示のように、第１のステーター１２は、互いに固定された２つのステーター１２、１６のうちの１つであってよく、ローター１４は、２つのステーターの間に配置され、２つのステーターのそれぞれに対して回転運動する。ローター１４及びステーター１６は、軸受３８に取り付けられることができる。図１には、両方のステーターが示されているが、単一のステーターのみを使用することも可能である。「第１のステーター」という用語は、環状ギア、又は環帯ギア２８を支持するステーターを記載するために使用される。特許請求の範囲において、「第１のステーター」という用語は、単一のステーターのみが存在する可能性を排除するものではない。駆動ギア１８又は太陽ギアは、ローターのシャフト４６に固定されている。３つの遊星ギア２０、２２、２４は、第１のステーター１２に取り付けられており、３つの遊星ギアのそれぞれは、駆動ギア１８によって係合されている。他の実施形態では、４つ以上を含む他の数の遊星ギアを使用することができる。環状ギア２８は、第１のステーター１２に回転可能に取り付けられている。環状ギア２８は、３つの遊星ギア２０、２２、２４のそれぞれによって係合されている。３つの遊星ギア２０、２２、２４は、それぞれ、第１のステーター１２と同じモノリシック材料の一部として形成された３つのポスト５２、５４、５６のうちの１つに取り付けられている。環状ギア２８は、軸受３０によって第１のステーター１２に固定されている。駆動ギア１８は、キャップ４４の下に隠れていてもよい。
【００１２】
３つの遊星ギア２０、２２、２４は、それぞれ、環状ギア２８及び駆動ギア１８上の対応する歯と係合する複数の歯を有する。歯５０（図４）のそれぞれは、長さを有し、歯のそれぞれは、図４に示すように、その長さに沿ってテーパー状になっている。３つの遊星ギアのそれぞれは、軸方向に予圧されることができる。
【００１３】
図８に示すように、３つの遊星ギア２０、２２、２４は、それぞれ、３つの遊星ギア２０と第１のステーター１２との間の対応する軸受３２に作用するバネ６０などの対応するバネによって軸方向に予圧されることができる。
【００１４】
図９に示すように、遊星ギア２０などの３つの遊星ギアは、対応する磁石６６によって軸方向に予圧されることができる。
【００１５】
図１を参照すると、磁気コイル４２などの３つの電磁コイルがステーター１２に固定的に取り付けられ、駆動ギア１８及び環状ギア２８に対する３つの遊星ギア２０、２２、２４の軸方向の移動を提供することができる。遊星ギア２０に対する電磁コイル４２の位置は、遊星ギア２２及び２４に対する他の２つの電磁コイルの位置と同じである。３つの電磁コイル４２は、パルス幅変調制御通電により設定される第１の電流により作動されることができる。ステーター１２及びローター１４は、複数の電磁コイル及び永久磁石によって作動される軸方向磁束モーターを形成する。例えば、第１のステーター１２は、第２の電流によって作動される複数の電磁コイルを含むことができ、ローター１４は、複数の永久磁石を含むことができる。３つの電磁コイル４２は、第２の電流に比例する第１の電流によって作動されることができる。駆動ギア１８は、スピノーダル青銅又は他の適切な材料から作製されることができる。環状ギア２８もまた、スピノーダル青銅又は他の適切な材料から作製されることができる。
【００１６】
図１０に示すように、第１のステーター１２は、作動中にアクチュエータ１０を通して空気流を導く開口６８を更に備える。
【００１７】
３つの遊星ギア２０、２２、２４は、３つの遊星ギアのそれぞれの内径と３つのポストのそれぞれの外径との間に位置する３つの遊星軸受３２、３４、３６によって３つのポスト５２、５４、５６のそれぞれに接続される。３つの遊星軸受３２、３４、３６は、それぞれ、少なくとも３つのポストのそれぞれの外径と一体の内側溝と、少なくとも３つの遊星軸受のそれぞれの内径と一体の外側溝とに位置する玉軸受の列を備える。玉軸受の列はまた、３つの遊星ギア２０、２２、２４及び３つのポスト５２、５４、５６のスリーブの間に配置されることもできる。
【００１８】
３つの遊星軸受３２、３４、３６は、少なくとも３つの遊星ギア２０、２２、２４のそれぞれに対して半径方向に少量の動きを可能にするように配置される。
【００１９】
環状リングギア２８は、ＯＤ及び／又はＩＤの周りの軸受３０によりステーター１２に回転可能に取り付けられている。ローター１４の回転は、ローター構造１２に固定された太陽ギア１８を回転させる。太陽ギア１８の回転は、アイドラ遊星ギア２０、２２、２４を回転させ、これにより環状ギア、又は環帯ギア２８を回転させる。
【００２０】
このギア駆動系では、直線又は螺旋カットギアを使用することができる。バックラッシュを低減又は排除するために、様々な既知のギアインターフェースの予圧構成を使用することができる。ここに開示されているのは、駆動部を介して伝達されるトルク負荷に応じて予圧が調整されることができる、独自のギア予圧構成である。
【００２１】
実施形態では、太陽、遊星及び環帯の歯先及び歯元は、アスペクト比を変更することなくテーパー状の歯の効果が達成されるように調整される。この詳細は、以下のように及び図３から図７に示されるように説明される。テーパーの上部及びテーパーの下部の太陽、遊星、及び環帯の歯元及び歯先は、規定のテーパー角及びギア本体の厚さに必要な直径の変化を使用して決定された。図５は、歯５０の前部の断面を示している。図６は、歯５０の中央の断面を示している。図７は、歯５０の後部の断面を示している。歯及び予圧は、ともに機能してバックラッシュを排除する。バネ、磁石若しくは電磁気又は他の付勢手段によって形成されたかどうかにかかわらず、予圧は、対応する歯のテーパーが係合接触するように歯を引っ張る。予圧は、対応するテーパーの向きに応じて、遊星ギアをステーター及び他のギアから遠ざけるように押圧したり、遊星ギアをステーター及び他のギアに向かうように引っ張ったりすることができる。組み立ての目的で、ステーターに向かって引っ張られる遊星ギアを有することが望ましい。
【００２２】
本体のテーパー角は、テーパー角が可能な最高の軸方向荷重を確保するが、自己ロックと見なされる領域の外側に留まるように、ギアを構成する材料と協調して選択された。
【００２３】
太陽、遊星、及び環帯ギアのピッチ直径は、それぞれ、ギア本体の厚さにわたって一定であった。歯のプロファイルの結果としてゼロのバックラッシュが発生することを保証するために、純粋な数学的インボリュートがギアのそれぞれの歯に使用された。
【００２４】
太陽、遊星、及び環帯ギアのそれぞれについて、ギア本体のテーパーによる歯先及び歯元の変化は、数学的インボリュートの異なるセクションが使用されたため、歯のプロファイルの変化をもたらした。
【００２５】
図２及び図３に示す構成では、遊星２０、２２、２４に対する軸方向の力は、テーパー状のギアインターフェース上の軸方向予圧を増加させ、装置からのバックラッシュを除去する。
【００２６】
図８に示すように、この予圧は、軸受に作用するバネによって提供されることができる。
【００２７】
図９に示すように、この予圧は、遊星に作用する永久磁石によって提供されることができる。これは、鉄系遊星材料と、ハウジングに取り付けられた固定永久磁石によるものとすることができる。それはまた、ハウジング又は他の部材の鉄材料に引き付けられるギアに埋め込まれた永久磁石によっても達成されることができる。
【００２８】
環帯２８及び太陽１８は、好ましくは、軸方向に固定されているが、いくつかの構成では軸方向に移動可能とすることができる。
【００２９】
図１に示すように、好ましい実施形態では、磁気コイル４２を使用して、遊星ギア２０、２２、２４を軸方向に引っ張る。この実施形態では、ギアのテーパー角は、太陽ギアによって提供される最大トルクが、吸引コイル４２と遊星との間の最大電磁力よりも小さい軸方向の力を遊星２０、２２、２４にもたらすようなものである。テーパー角が小さいほど、必要な磁力は小さくなる。しかしながら、テーパー角が小さすぎる場合、遊星の軸方向の位置を一定に維持するには、精度が高すぎる必要があり得る。
【００３０】
バネ又は磁気予圧を使用して、電力が供給されていないときにバックラッシュがゼロの動作を維持し、吸引コイルに必要な電力及び磁力を減らすことができる。
【００３１】
ギアのうちの１つ以上へのスピノーダル青銅の使用は、潤滑の必要性をなくすことが望ましい。スピノーダル青銅は、摩擦及び摩耗を減らす半固体潤滑剤によって接合面をコーティングするという独自の特性を有する。太陽ギア及び場合によっては環帯ギアにスピノーダル青銅を使用することにより（これは、より高価になるが）、無潤滑ギアボックス用の固体潤滑剤によって鋼製遊星ギアをコーティングすることを可能にすることができる。
【００３２】
本装置は、バックラッシュを吸収するために遊星ギアが軸方向に動くことを可能にされる必要がある。これらのギアの軸方向に摺動する機構は、トルクが反転したときにロストモーションにつながる負荷経路にクリアランスを導入するため、これは困難を生み出す。装置の実施形態は、遊星ギア２０、２２、２４及びそれらの軸受３２、３４、３６の軸方向の動きを可能にしつつ、負荷経路におけるいかなる遊びも排除する転動要素軸受構成を使用する。この軸受構成はまた、太陽ギア及び環状リングギアに対する遊星ギアの歯の一貫した予圧を提供するために必要な遊星ギアの少量の半径方向の動きも可能にする。この軸受構成では、遊星軸受シャフトの接線方向両側の軸受溝は、溝と遊星ギアの内側軸受レース（又は軸受レース内のスリーブ）のＩＤとの間を転動する玉軸受の列を有する。遊星シャフトの円周側だけに球面転動要素を使用すると、遊星ギアが太陽ギアから軸方向に且つ少量の半径方向外側に移動することを可能にする。転動要素を使用することにより、全ての遊びがこのインターフェースから取り出されるように、これらの軸受に予圧をかけることができる。ギアＩＤに圧入されることができる遊星ギアカートリッジ軸受はまた、全ての遊びがカートリッジ軸受から周方向に取り出されるが、（太陽ギアに対して）半径方向には取り出されないように、２つの場所（太陽ギア軸に対して周方向に）に外側に強制されることができる内側レースの弾性変形によって予圧されることもできる。これは、カートリッジ軸受及び２組の周方向に配置された軸受の両方が周方向の遊びを減少又は排除し、リングギアへの遊星及び遊星軸受を介して太陽ギアからの負荷経路におけるバックラッシュ及びロストモーションをゼロにする状況を提供する。同時に、カートリッジ軸受及び２組の周方向に配置された軸受は、遊星ギアが適切な半径方向位置に落ち着くことを可能にする（太陽ギアに対して）半径方向における少量の動きを可能にするため、（バネや磁力などの任意の手段によって提供される）遊星における軸方向の力は、負荷の全範囲にわたる太陽ギア及びリングギアとの遊星の相互作用から全てのバックラッシュを取り除く。
【００３３】
電磁遊星ギアの予圧によって上記装置を作動させるために、所定の電磁力及び対応する電流（ＰＷＭ制御通電により設定可能）が遊星予圧コイル４２に送られる。この予圧電流は、モーターに送られる電流レベルに比例するため、バックラッシュを防止するための遊星の軸方向予圧は、常に、ギアボックスを介して伝達されるトルクに起因する遊星の逆方向の軸方向の動きを引き起こす軸方向の力よりも高くなる（ただし、僅かに高いことが好ましい）。このようにして、例えば高トルク負荷で摩擦の増加をもたらす遊星の軸方向の予圧は、高トルクがそれらから必要な場合にのみギアが軸方向に高度に予圧されることから、低トルク負荷で非常に低い摩擦レベルまで低減し、摩耗が低減された高度に逆駆動可能なギアボックスを達成することができる。
【００３４】
アセンブリ内で熱を放散させるために、空気などの流体を部品によって囲まれた領域内を移動させ、磁気コイル上に導くことができる。いくつかの実施形態では、セパレータプレート４０又は一連のセパレータプレートを使用して、アセンブリ内及びアセンブリを通る流れを導くことができる。必要に応じて、冷却流体の流れは、アセンブリに押し込まれたり又は引かれたりすることができ、各シナリオにおいてオリフィス開口６８（図８）の特定の構成を適用し、アセンブリ内の流れ方向及び静圧に基づいて空気流をマニホールドすることができる。オリフィス開口は、任意の冷却領域４８（図１）において冷却が発生することを可能にすることができる。冷却領域の任意の配置は、電磁コイルに隣接し、ローターシャフト４６に隣接し且つステーター１２とセパレータプレート４０との間に含むことができる。
【００３５】
図１１から図１６は、テーパー状のギア歯のプロファイルの実施形態及び設計を示している。示されているギアの設計は、図１に示されているアクチュエータによって又は他の用途において使用されることができる。
【００３６】
図１１及び図１２に示すように、複数の歯１０２を有するギア１００がある。歯は、各歯の後端１０６が各歯の前端１０４よりも更にギアの中心軸から半径方向外側に延びるようにテーパー状になっている。同様に、各歯間の間隙１０８は、テーパー状になっている。各間隙の後端１１０は、各間隙の前端１１２よりも更にギアの中心軸から半径方向外側に延びている。その側面１１４及び１１６によって画定される各歯の歯先は、図１４から図１６により詳細に示されるように、テーパーに応じてシフトされる。
【００３７】
図１３は、正の歯先シフトプロファイルと、歯先、ピッチ、基部及び歯元の直径を含むラベル付けされた注目すべき直径の例示的なスケッチを示している。
【００３８】
図１４から図１６は、歯の長さに沿った３点でのギア歯のプロファイルを示している。図１４は、各歯の後部１０６を通る線Ａ及びＢによって画定される歯先の形状を示している。図１５は、各歯１０２の中央を通る線Ａ及びＢによって画定される歯先の形状を示している。図１６は、各歯の前部１０４を通る線Ａ及びＢによって画定される歯先の形状を示している。中間面は、その標準構成における歯のプロファイルを定義するために使用される。ギアの軸方向の両端において、歯先のシフトが完了し、ギア歯が上方向又は下方向にシフトする。これらの３つの平面間には、ギア歯の線形補間がある。
【００３９】
通常、ギアの長さ全体にわたって歯先のシフトが完了する。歯の長さにわたって歯先のシフトを変化させ、ギア歯体の円錐形のテーパーを組み合わせることにより、テーパー状のギアが形成される。同じ歯先のシフトを使用して、第２のテーパー状のギアと組み合わせると、２つのギアは、１つのギアの正のシフト面が他のギアの負のシフト面と交差したときに噛合する。
【００４０】
テーパー状のギアは、ギアに軸方向負荷をかけることで予圧することができる。これは、ギア間のバックラッシュを排除する効果を有する。更に、それは、ギアがより容易に射出成形されることを可能にする。
【００４１】
先の説明は本発明の好ましい実施形態に関して行われてきたが、多くの変形及び改変が可能であることは、当業者によって理解されるであろう。これらの変形のいくつかは上で考察してきたものであり、他の変形は当業者にとって明らかであろう。例えば、様々なコンポーネントが特定の他のコンポーネントに固定される又は取り付けられる又は固定的に取り付けられると本明細書において記載される場合、それらのコンポーネントは、記載されたコンポーネントに直接的に又は間接的に固定されることができることが理解されよう。コンポーネント間にも固定される介在接続部品の追加は、元の２つのコンポーネントが互いに固定されていると見なされるかどうかを変化させない。例えば、図１に示すように、遊星ギア２０、２２及び２４は、セパレータプレート４０に固定されて示されているが、それにもかかわらず、遊星ギアは、セパレータプレート４０がそれ自体ステーターに固定されており且つステーターの一部であるかのように機能するため、ステーターに取り付けられていると記載される。
【００４２】
特許請求の範囲では、「含む（comprising）」という用語は、その包含的意味で使用されており、他の要素が存在する可能性を排除するものではない。請求項の特徴の前にある不定冠詞「１つ（a/an）」は、１つのみの要素が意図されていることが文脈から明らかでない限り、２つ以上のこの特徴が存在することを排除するものではない。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月26日(2019.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速装置を備えた電磁アクチュエータであって、第１のステーターと、
前記第１のステーターに対して回転運動するように配置されたローターと、
ローターに固定された駆動ギアと、
前記第１のステーターに取り付けられた少なくとも３つの遊星ギアであって、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、前記駆動ギアによって係合される、少なくとも３つの遊星ギアと、前記第１のステーターに回転可能に取り付けられた環状ギアであって、前記環状ギアが、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれによって係合される、環状ギアと、を備え、前記少なくとも３つの遊星ギアは、それぞれ、前記第１のステーターと同じモノリシック材料の一部として形成される少なくとも３つのポストのうちの１つに取り付けられる、電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１のステーターが、互いに固定された２つのステーターのうちの１つであり、前記ローターが、前記２つのステーターの間に配置され、前記２つのステーターのそれぞれに対して回転運動する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記環状ギアが、軸受によって前記第１のステーターに固定されている、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記少なくとも３つの遊星ギアが、それぞれ、複数の歯を有し、前記歯のそれぞれが長さを有し、前記歯のそれぞれが、前記長さに沿ってテーパー状になっている、請求項１から３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、軸方向に予圧される、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれと前記第１のステーターとの間の対応する軸受に作用する対応するバネによって軸方向に予圧される、請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、対応する磁石によって軸方向に予圧される、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記少なくとも３つの遊星ギアに隣接する前記第１のステーターに固定的に取り付けられ、前記駆動ギア及び前記環状ギアに対する前記少なくとも３つの遊星ギアの軸方向の動きを提供する少なくとも３つの電磁コイルを更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記少なくとも３つの電磁コイルが、パルス幅変調制御通電により設定される第１の電流により作動される、請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１のステーターが、第２の電流によって作動される複数の電磁コイルを備え、前記ローターが、複数の永久磁石を備え、前記少なくとも３つの電磁コイルが、前記第２の電流に比例する前記第１の電流によって作動される、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記駆動ギアが、スピノーダル青銅を更に含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記環状ギアが、スピノーダル青銅を更に含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記ステーターが、作動中に前記アクチュエータを通る流体の流れを導く開口を更に含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれが、前記少なくとも３つの遊星ギアのうちの１つの内径と、前記少なくとも３つのポストのうちの１つの外径との間に位置する少なくとも３つの遊星軸受のうちの対応する１つによって前記少なくとも３つのポストのそれぞれに接続される、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
前記少なくとも３つの遊星軸受のそれぞれが、前記少なくとも３つのポストのそれぞれの外径と一体の内側溝と、前記少なくとも３つの遊星軸受のそれぞれの内径と一体の外側溝とに位置する玉軸受の列を備える、請求項１４に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
前記少なくとも３つの遊星軸受のそれぞれが、前記少なくとも３つの遊星ギアのそれぞれに対して半径方向に少量の動きを可能にするように配置されている、請求項１４に記載のアクチュエータ。
【請求項１７】
ギアアセンブリであって、
第１及び第２のギアを備え、前記第１及び第２のギアのそれぞれが、複数の歯を有し、前記複数の歯のそれぞれが、長さと、各歯の前記長さに沿って画定される歯先とを有し、各歯が、その長さに沿ってテーパー状になっており、前記歯先が、各歯の前記長さに沿ってテーパーに関連して変化し、
前記第１のギアの正のシフト面が前記第２のギアの負のシフト面と係合すると、前記第１のギア及び前記第２のギアが係合位置に嵌合する、ギアアセンブリ。
【請求項１８】
各歯の前記長さに沿った前記歯先のシフトが、前記歯の長さに沿った前記テーパーと線形的に相関がある、請求項１７に記載のギアアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１及び第２のギアが、互いに接触するように軸方向に予圧される、請求項１７に記載のギアアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１及び第２のギアのうちの少なくとも１つが、それぞれの予圧されたギアに隣接して配置された電磁コイルを使用して軸方向に予圧される、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のギアアセンブリ。
【国際調査報告】
2020521927.tif 000019
2020521927.tif 000020
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