JP2017192299A - 回動駆動部のための安全回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転駆動部（１８）のための、特に車両のゲート部分のための、安全回路（２８）に関する。【解決手段】当該安全回路（２８）は、回転駆動部（１８）の非動作状態の場合及び外部からゲート部分に外力が加えられた場合に、制動作用を回転駆動部（１８）に生じさせ、回転駆動部（８）は、少なくとも１つの電気モータ（Ｍ１）を含み、電気モータ（Ｍ１）の巻線は、少なくとも１つのトライアック（Ｔ１）によって短絡可能であり、単一のトライアック（Ｔ１）が、巻線の複数の端子の間に設けられており、トライアック（Ｔ１）のゲートは、２つの逆並列的に直列接続されたツェナーダイオード（Ｄ１，Ｄ２）を介して複数の端子のうちの１つに接続されている。【選択図】図３

Description

本発明は、特に車両のゲート部分のための駆動装置に関しており、この駆動装置は、ベース部分又は可動構成部材に接続可能なハウジング管と、可動構成部材又はベース部分に接続可能な保護管と、ねじ込スピンドル及び当該ねじ込スピンドル上に配置されたスピンドルナットを有するスピンドル駆動部であって、当該スピンドル駆動部によりハウジング管及び保護管は軸方向で相互に可動であるスピンドル駆動部と、スピンドル駆動部を回転可能に駆動する、少なくとも１つの電気モータを含んだ回転駆動部とを備えている。

この種の駆動装置では、多くの変形例が公知である。それらは、特に自動車において、例えばエンジンボンネット、テールゲート、トランクリッド、ドアなどの旋回可能な要素の開閉のために使用される。冒頭に述べたような駆動装置は、例えば出願人の独国特許発明第１０２００７０５４４４８号明細書（ＤＥ１０２００７０５４４４８Ｂ３）に開示されている。この種の駆動装置の駆動ユニットは、通常は、モータアセンブリの他に、ギヤアセンブリも有しており、このギヤアセンブリは、モータアセンブリの回転運動を支援し、駆動装置の操作アセンブリに、例えばスピンドル駆動部に伝達する。しかしながら、これらの駆動部における欠点は、これらが手動モードにおいて、あるいは、オートモード中の手動介入操作によって、高い応力負荷にさらされることである。個別のケースでは、外部から導入された応力が、駆動システムにおける用途に起因する通常の応力を数倍も上回り、これによって、駆動装置の様々な構成要素が損なわれる可能性がある。

さらに独国実用新案第２０２００５００７１５５号明細書（ＤＥ２０２００５００７１５５Ｕ１）からは、電気モータとギヤとの間に挿入されたブレーキが、テールゲートへの手動操作力の作用によっても、電気モータの電動力によっても、解除可能な制動作用を可能にする、調整システムが公知である。このことは、電気モータから出力されるトルクが、ブレーキの僅かな摩擦を差し引いて、ギヤに伝達されることによって達成される。このことは、ブレーキが常時摩耗にさらされるという欠点を有している。

本発明に関連して最も近い従来技術は、出願人の独国特許発明第１０２００９０４２４５６号明細書（ＤＥ１０２００９０４２４５６Ｂ４）から明らかとなる。そこには既に、駆動装置を備えた回転駆動部が開示されており、この場合、この駆動装置は安全回路を含んでおり、この安全回路は、回転駆動部の非動作状態の場合、外部から駆動装置に外力が加えられた場合、限界回転数を上回った場合に、回転駆動部に対する制動作用を生じさせる。

駆動装置内の構造空間を節約し、かつ、取り付けを容易にさせるために、安全回路は、回転数及び回転方向センサシステムに対応付けられている、ハウジング管内の電子基板上に配置されていてもよく、この安全回路は、回転数及び回転方向センサシステム又はその電気信号に依存することなく動作する。

代替的に、安全回路は、駆動装置のリード導体又は駆動装置のリード導体のコネクタプラグに配置されていてもよい。

安全回路は、少なくとも１つのトライアックを含み、このトライアックによって、電気モータの巻線が、連続的に短絡可能であり、これによって、組み込まれている構成部品にも悪影響を及ぼす不快な振動が回避される。なぜなら、トライアックは、負荷電流、又は、電気モータによって生成された短絡電流がゼロに等しい場合にのみ、電流回路を中断するからである。

この従来技術によれば、本発明に係る安全回路を実現するために、かなりの数の構成要素（少なくとも２つのトライアック及び２つのツェナーダイオード、又は、１つのトライアック、１つのツェナーダイオード及び４つのダイオード）が必要であった。この安全回路は、既存のハウジング内、基板内又は配線及びワイヤハーネス内に配置されなければならないので、所要の構成要素の数の低減は大至急必要である。特にパワーエレクトロニクスの構成要素として特に多くのスペースと、場合によっては冷却装置も必要とするトライアックの使用はできるだけ１つのみにすべきである。

独国特許発明第１０２００７０５４４４８号明細書 独国実用新案第２０２００５００７１５５号明細書 独国特許発明第１０２００９０４２４５６号明細書

それ故、この従来技術を起点とする本発明の課題は、冒頭に述べたような安全回路を、次のように改善構成することである。すなわち、安全回路の機能性が、何らかの方法で制約されることなしに、安全回路の実現のために、最小数の電子的構成要素と、特に１つのみのトライアックしか必要にならないようにすることである。

本発明によれば、前記課題は、冒頭に述べたような安全回路において、単一のトライアックが、回転駆動部の巻線の複数の端子の間に設けられており、トライアックのゲートは、２つの逆並列的に直列接続されたツェナーダイオードを介して複数の端子のうちの１つに接続されていることによって解決される。

安全回路のトリガ点を、より正確に設定するために、付加的に１つの抵抗を、ツェナーダイオードに直列に接続させてもよい。この抵抗は、例えば、（ポテンショメータとして）設定可能であってもよいし、（ＰＴＣ又はＮＴＣ抵抗として）温度依存性であってもよい。

後者の方法では、安全回路のトリガ特性は、温度依存性に構成可能である。

以下では、本発明を、以下の図面に基づいてより詳細に説明する。

旋回可能に駆動されるテールゲートを備えた自動車の概略図。 駆動装置の断面図。 本発明の安全回路の一実施形態。 本発明に係る安全回路のさらなる実施形態。

図１は、ベース部分１としての車体と、当該ベース部分１の開口部２を開閉する、テールゲートとして実施される可動構成部分３とを備えた自動車の基本配置図を示す。

なお、ベース部分１に対する可動構成部分とは、エンジンフード又はボンネット、車両ドア又は対応する用途部分であってもよいことを述べておく。

可動構成部分３は、車両に対して横方向に伸びる水平な旋回軸線４において支承されている。この可動構成部分３の一方の側には、第１の駆動装置５が、そしてゲート部分３の対向する側には、第２の駆動装置６が配置されている。

図２は、電気機械式駆動装置の形態の２つの駆動装置のうちの１つの例示的な実施形態を示す。この実施形態は、以下の説明では簡単化の理由から、第１の駆動装置５に対応付ける。第２の駆動装置６も、同様に電気機械式駆動装置であってもよいが、あるいは図１に示されているようなガススプリングであってもよい。

第１の駆動装置５は、ハウジング管７を有しており、このハウジング管７の一方の端部は底部８によって閉鎖されている。この底部８は、ねじ込みピン９を有しており、このねじ込みピン９に接続要素１０がねじ込まれている。

ハウジング管７は、第１の部分１１、第２の部分１２及び第３の部分１３を有している。第１の部分１１は、外径は同じまま、第２の部分１２よりも大きい内径を有している。それに対して、第３の部分１３は、内径は同じまま、第２の部分１２よりも小さい外径を有している。

ハウジング管７の第３の部分１３の上には、保護管１４が配置されており、この保護管１４の外径は、実質的にハウジング管７の第２の部分１２の外径に相当している。この保護管１４は、そのハウジング管７とは反対側の端部が底部１５によって閉鎖されている。この底部１５は、ねじ込みピン１６を有しており、このねじ込みピン１６に接続要素１７がねじ込まれている。これらの接続要素１０及び１７により、第１の駆動装置５は、自動車の固定的な車体構成部分又はベース部分１、及び、自動車のゲート部分として構成された可動構成部分３と、節点接続可能である。

ハウジング管７の内部では、第１の部分１１の領域に、回転駆動部１８が配置されている。この回転駆動部１８は、電気モータ１９と、センサハウジング２０内に設けられたセンサ装置と、ギヤハウジング２１内に設けられたギヤ２２とを含んでいる。電気モータ１９は、センサハウジング２０を介して、底部８によって閉鎖されたハウジング管７の端部に支持されている。アダプタ要素２３を介して、ギヤハウジング２１は、電気モータ１９に支持されている。ギヤハウジング２１内に配置されたギヤ２２は、モータ駆動軸２４によって駆動される。このモータ駆動軸２４は、その他にギヤハウジング２１に対向する側でセンサハウジング２０内へ突出している。センサハウジング２０からは、図示されていないエネルギー供給及び制御線路を含んだ接続線路が、底部８を通ってハウジング管７から延在しており、これらの接続線路を介して電気モータ１９は、図示されていないエネルギー源、特に自動車バッテリ又は制御装置に接続可能である。

センサハウジング２０内へ突出するモータ駆動軸２４は、永久磁石２６を支持しており、この永久磁石２６は、軸方向で、モータ駆動軸２４の自由端部近傍にてセンサハウジング２０か又は代替的にハウジング管７に固定的に取り付けられた電子基板２７に対向している。この電子基板２７は、永久磁石２６に面する側に、回転数及び回転方向センサシステムの少なくとも１つのホール素子２７ａを有している。電子基板２７の永久磁石２６とは反対側には、本発明に係る安全回路２８が配置されている。

ギヤハウジング２１は、電気モータ１９に対向する側がハウジングカバー２９によって閉鎖されており、このハウジングカバー２９を通ってギヤ軸３０が延在している。ギヤ軸３０の端部は、スピンドル駆動部に接続されている。そのためにこのギヤ軸３０の端部には、アダプタ差込部３１が存在しており、このアダプタ差込部３１にはスピンドルアダプタ３２が配置されている。これらのアダプタ差込部３１及びスピンドルアダプタ３２によって、ねじ込みスピンドル３３がギヤ軸３０に接続される。

スピンドルアダプタ３２は、軸受３４に支承されている。この軸受３４も、軸受スリーブ３５内に配置されており、この軸受スリーブ３５は、一方ではギヤハウジング２１又はハウジングカバー２９に支持され、他方では段部３６に当接している。この段部３６は、部分１１及び１２の異なる内径によって形成される。それにより、回転駆動部１８は、ねじ込みスピンドル３３の軸受３４と共に、軸方向でハウジング管７の第１の部分１１の内部に固定されている。ねじ３７又は止め金具を用いて、回転駆動部１８の部材は、ハウジング管７と次のように接続可能である。すなわち、これらがハウジング管７に対して回動不能となるように接続可能である。

軸受３４又は軸受スリーブ３５に、実質的に第２の部分１２においてハウジング管７の内壁に当接するようにバネスリーブ３８が支持されている。このバネスリーブ３８の内部では、孔部４０を備えた壁部３９が形成され、この壁部３９を通ってねじ込みスピンドル３３が貫通している。バネスリーブ３８は、ハウジング管７の第２の部分１２を起点として第３の部分１３の方向へ、ガイド管４１を通って、ハウジング管７の端部まで延在する。このバネスリーブ３８は、ガイド管４１近傍の自身の端部に切欠き４２を有しており、この切欠き４２内へガイド管４１のバネスリーブ３８近傍端部に形成された突起４３が係合し、それによって、バネスリーブ３８とガイド管４１とが相互に回転可能になることを防止している。ガイド管４１は、さらに軸方向に延在するスリットとして形成された少なくとも１つのガイド装置４４を有しており、このスリット内へ、スピンドルナット４５に形成された突起４６が突入する。

ねじ込みスピンドル３３を部分的に取り囲むバネ要素４７は、壁部３９の軸受３４とは反対側から、ハウジング管７の第３の部分１３の方向に延在し、特に、第１の駆動装置５が押し込まれた場合に、すなわち、ゲート部分３がそのほぼ完全に閉められた位置にある場合に、ねじ込みスピンドル３３上を移動するスピンドルナット４５に当接する。このバネ要素４７は、ゲート部分３がその完全に閉められた位置から開けられるときに、スピンドルナット４５を壁部３９から離隔することを試み、それによって回転駆動部１８を、少なくともゲート部分開放移動の最初の数センチの間、支援する。

スピンドルナット４５によって、スピンドル管４８は、ガイド管４１内を軸方向に可動に案内され、この場合、スピンドル管４８は、一方の端部がスピンドルナット４５に支持され、他方の端部は保護管１４の底部１５に取り付けられている。ねじ込みスピンドル３３は、その底部１５近傍端部に、スピンドル管４８内に配置されたガイドリング４９を有しており、これによって、ねじ込みスピンドル３３の径方向の振動が回避される。

スピンドル管４８とハウジング管７の接続要素１７近傍端部との間には、さらなるガイドリング５０が配置されており、このさらなるガイドリング５０も同様に、入れ子式に拡張可能な構成部材の径方向の振動を防止し、安定した曲げ保護を形成する。

図３は、本発明に係る安全回路２８の第１の実施形態の回路図を示す。電気モータＭ１の巻線は、端子節点５１及び５２に接続されている。これらの２つの端子は、例えば電気モータＭ１を駆動制御し、電流を供給する適切な制御装置に接続されていてもよい。このモータＭ１の巻線にはトライアックＴ１が並列に接続されている。このトライアックＴ１のゲートは、２つの逆並列的に直列接続されたツェナーダイオードＤ１及びＤ２を介して、端子５１又は５２の一方に接続されている。

本発明はこの場合、２つの電流方向に作用し、制御電流によって２つの方向に切り替えることができるトライアックの特性を利用している。逆並列的に前後に接続されたツェナーダイオードＤ１及びＤ２により、トライアックＴ１のゲートへの電流供給が各電流方向において遮断される。電圧がツェナーダイオードの降伏電圧を上回った場合にのみ、電流方向に依存することなく、ひいてはモータＭ１の巻線から外的負荷によって生成された電流の極性に依存することなく、そのつどの電流方向で阻止方向に印加されたツェナーダイオードが導通され、一方導通方向に印加されたツェナーダイオードは、いずれにせよ既に導通していることによって、トライアックＴ１が導通接続される。トライアックＴ１が導通されると直ちに、モータＭ１の巻線が短絡し、これによってこのモータは、ゲート部分の停止状態までモータブレーキとして作用する。なぜなら、一度点弧されたトライアックは、電流がトライアックを通って流れなくなるまで、導通状態のままだからである。その後で初めてトライアックは再び遮断され、それによって電気モータはその制動動作を終了する。このようにしてゲート部分は、外力による移動の後及び限界速度の超過の後で、制動作用がなくなる前に、そして、ゲート部分が電気モータＭ１によって再び能動的に移動可能になる前に、完全な停止状態になることが保証される。

図３から明らかなように、本発明に係るモータＭ１の巻線の配線構成は、所要構成素子の数に関して最適化される。従来技術とは対照的に、単一のトライアックと２つのツェナーダイオードとが必要になるだけである。それにより製造の際の著しいコストの削減が達成されるが、特にそのつどの取り付け箇所におけるスペースも節約される。

図４は、本発明のさらなる実施形態を示す。ここでは２つの逆並列的なツェナーダイオードＤ１及びＤ２に対して付加的にさらに抵抗Ｒ１が直列に接続されている。この抵抗Ｒ１は、簡単なオーム抵抗であってもよいが、好ましくは可変抵抗器（ポテンショメータ）Ｒ１が選択されてもよいし、あるいは、正又は負の温度係数を有する抵抗であってもよい。このようにして、安全回路に対するトリガ力を正確に設定することができ、又は、温度依存性に構成することができる。このことは、安全回路の設計においてさらなる格段の自由度を可能にする。

すなわち、本発明によれば、安全回路は、当該安全回路が既存のモータ基板上に加えて、モータに接するように若しくはモータ内部に、又は、プラグコネクタに接するように若しくはプラグコネクタ内部に配置可能であり、場所に応じてまだ構造空間が利用可能である限り、簡素化及び小型化が可能である。

１ ベース部分
２ 開口部
３ ゲート部分
４ 旋回軸線
５ 第１の駆動装置
６ 第２の駆動装置
７ ハウジング管
８ 底部
９ ねじ込みピン
１０ 接続要素
１１ 第１の部分
１２ 第２の部分
１３ 第３の部分
１４ 保護管
１５ 底部
１６ ねじ込みピン
１７ 接続要素
１８ 回転駆動部
１９ Ｍ１；電気モータ
２０ センサハウジング
２１ ギヤハウジング
２２ ギヤ
２３ アダプタ要素
２４ モータ駆動軸
２６ 永久磁石
２７ 電子基板
２７ａ ホール素子
２８ 安全回路
２９ ハウジングカバー
３０ ギヤ軸
３１ アダプタ差込部
３２ スピンドルアダプタ
３３ ねじ込みスピンドル
３４ 軸受
３５ 軸受スリーブ
３６ 段部
３７ ねじ
３８ バネスリーブ
３９ 壁部
４０ 孔部
４１ ガイド管
４２ 切欠き
４３ 突起
４４ ガイド装置
４５ スピンドルナット
４６ 突起
４７ バネ要素
４８ スピンドル管
４９ ガイドリング
５０ ガイドリング
５１ 第１の端子接点
５２ 第２の端子接点
Ｔ１ トライアック
Ｒ１ 抵抗
Ｄ１ ツェナーダイオード
Ｄ２ ツェナーダイオード

Claims (8)

1. 回転駆動部（１８）のための、特に車両のゲート部分のための、安全回路（２８）であって、
   前記安全回路（２８）は、前記回転駆動部（１８）の非動作状態の場合及び外部から前記ゲート部分に外力が加えられた場合に、前記回転駆動部（１８）に対する制動作用を生じさせ、
   前記回転駆動部（１８）は、少なくとも１つの電気モータ（Ｍ１）を含み、前記電気モータ（Ｍ１）の巻線は、少なくとも１つのトライアック（Ｔ１）によって短絡可能である、安全回路において、
   単一のトライアック（Ｔ１）が、前記巻線の複数の端子の間に設けられており、
   前記トライアック（Ｔ１）のゲートは、２つの逆並列的に直列接続されたツェナーダイオード（Ｄ１，Ｄ２）を介して前記複数の端子のうちの１つに接続されていることを特徴とする安全回路（２８）。
2. 付加的に１つの抵抗（Ｒ１）が、前記ツェナーダイオード（Ｄ１，Ｄ２）に直列に接続されている、請求項１に記載の安全回路（２８）。
3. 前記抵抗（Ｒ１）は、設定可能な抵抗値を有している、請求項２に記載の安全回路（２８）。
4. 前記安全回路（２８）は、回転数及び回転方向センサシステムに対応付けられている、ハウジング管（７）内の電子基板（２７）上に配置されており、前記安全回路（２８）は、前記回転数及び回転方向センサシステム又はその電気信号に依存することなく動作する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の安全回路（２８）。
5. 前記安全回路（２８）は、駆動装置（５）のリード導体に配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の安全回路（２８）。
6. 前記安全回路（２８）は、前記駆動装置（５）のリード導体のコネクタプラグに配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の安全回路（２８）。
7. 前記安全回路（２８）は、既存のモータ基板上に配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の安全回路（２８）。
8. 前記安全回路は、モータ（１９）内に配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の安全回路（２８）。