JPH02500928A - 無段階に制御可能な駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 無段階に制御可能な駆動装置 請求の範囲第１項の上位概念に従う無段階に制御可能な駆動装置は西ドイツ特許 公開筒２４１５８５９号公報から知られている。この周知の駆動装置ではモータ ーはアンギュラ減速装置を介して半径方向に向けられたかさ歯車を有する保持器 を駆動する。これらかさ歯車は２つのリング歯車と係合している。−。

方のリング歯車は被動輪と結合されている。サーボモーターはウオーム減速装置 を介して他のリング歯車を駆動する。ウオーム歯車装置は、どうにか自己制動的 である様に構成されている。駆動モーターの回転数が一定の場合、被動輪の回転 数はサーボモーターの回転数を変えることによって比較的僅かの出力消費で制御 される。勿論サーボモーターの出力消費は著しく回転数に依存しており、そして 静止状態まで又は全く回転方向を逆転するまでの回転数制御はマイク歯車で著し く減速してのみうまくいく、最大の被動輪回転数は従って駆動モーターの回転数 より本質的に少ない。

他方似た様な基礎の上に立って駆動モーターと被動輪との間に僅かの減速比しか 持たない様々な提案が成されている。これらの提案中はしかしながら被動輪の回 転数は定格回転数の周りで狭い範囲においてのみ制御可能である。

本発明は、初めに述べた種の駆動装置を発展させて、被動輪の回転数を回転数制 御可能な部材の出力を少なくし、広い範囲で制御出来る様にすることを課題とす るものである。この課題は請求の範囲第１項の特徴部分の様にして解決される。

通常のウオーム歯車装置の場合ウオーム歯車径に対するウオーム径の比はほぼ０ ．４以下である、というのはさもないと効率が非常に悪くなるからである０本発 明に従い適用する場合は、しかしながら大きなウオームを選択することは決定的 な長所をもたらす、即ちａ）ウオーム歯車装置の減速比がより小さくなり、それ によって回転数制御可能な部材を同じ回転数範囲にして、被動輪のより大きな回 転数範囲が得られる。ｂ）ウオーム歯車のトルクを一定にした場合、大きなウオ ーム径でのウオームのトルクは小さなウオーム径の場合よりもほんの僅かしか回 転数に依存していないことが驚いたことに分かった。

従って回転数制御可能な部材の出力が僅かでも大きな被動出力を制御しうる。

ウオームの歯のピッチ角度は、ウオームが回転している場合のウオーム歯車装置 が自己制動的でない様に選択されている０回転数制御可能な部材は従って主にブ レーキとして作用する。その際通常のウオーム歯車装置に対してこのウオーム歯 車装置は”正反対に”適用されている、即ちウオーム歯車が駆動側に、ウオーム が反対に被動側に位置している。この”正反対の”配置でウオーム歯車装置は非 常に悪い効率を有し、従って回転数制御可能な部材の制御すべきブレーキ出力は 駆動モーターの駆動出力のほんの僅かのパーセントにしかならない。

次に図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明することにする。第１図は第１ の実施例を略図で示したものであり、第２図は第２の実施例を示したものである 。

第１図による駆動装置は駆動モーター１と、２つの入力軸３．４と１つの被動歯 車５とを有する差動歯車２と、ウオーム７及び軸４と結合したウオーム歯車８を 有するウオーム歯車装置６と、調整器９によって制御されるサーボモーター１０ とから出来ている。差動歯車２は遊星歯車装置であり、軸３上に位置する太陽歯 車１５と、同軸で軸４と結合された内歯（歯車の環）１６と、周辺に渡り分配さ れた複数の遊星歯車１７とを有し、それらのうち１つだけが図示されており、太 陽歯車１５と内歯１６と噛み合っている。遊星歯車１７は遊星支持体１８上に回 転可能に支承されている。この遊星支持体１８は軸５としっかり結合されている 。

ウオーム７はサーボモーター１０の出力軸１９上に位置している。ウオーム７の 歯２０は約５°から９°の間のピッチ、特に有利には約７°のピッチと成ってい る。駆動モーター１は回転数発信器２５を持ち、サーボモーターは別の回転数発 信器２６を持っている。発信器２６の出力２７は調整器９に接続されている。発 信器２５の出力２８は妨害値として抵抗２９を介してポテンシオメータ−３０に 接続され、ポテンシオメータ−の他側は接地されている。

ポテンシオメータ−３０の保合部３１は目標値として調整器９に供給される０図 示の例では保合部３１は手動操作部材３２によって調整可能である。調整器９の 出力はサーボモーター１０と接続されている。

発信器２５を介した妨害値回路に付加的に又はその代わりに調整器９には別の発 信器３４の信号３３を入力させることも良く、この発信器は被動軸５と接続され ている。所望の調整の方法に応じて発信器３４は被動軸５の回転数又は回転角を 測定できる。

駆動時にはモーターｌはほぼ一定ではあるが制御不能な回転数で回転する。軸４ が止まっている限り、被動軸５は、太陽歯車１５、内歯１６及び遊星歯車１７の 直径によって決まる減速比で駆動される。駆動トルクは軸４、従ってウオーム歯 車８へのトルクを軸３の回転方向とは反対に引き起こす、ウオーム７が、そのウ オームに作用するトルクの方向に軸４が回転するという風に回転されると、被動 軸５の回転数は減少される。

ウオーム歯車装置６は殆ど自己制動的だから、その際非常に僅かのトルクだけが 駆動方向でウオーム７に伝達される。サーボモーター１０は専らブレーキとして 働く。調整器９はサーボモーター１０を介してウオーム７の回転数を部材３２に 入力された目標値に調整する。軸５における被動トルクが大きくなると、直接モ ーター１によって取り出されるトルクも大きくなる。

このモーター１は制御されないので、その為軸３′の回転数も下がる０発信器２ ５によってこの変化が検出され、そしてポテンシオメータ−３０及び保合部３１ を介して調整器９に入力され、従ってウオーム７もよりゆっくりと回る。被動輪 ５０回転数が被動トルクの大きさに無関係である様に妨害値回路が構成されてい る。太陽歯車１５と内歯１６とが同じ周速度となる様な速さでサーボモーター１ ０が回転すると、軸５は止まる。

内歯１６がより早く回転すると、軸５は逆方向へ回る。このことは勿論サーボモ ーター１０が同じ低い出力で、被動トルクが同じ元の回転方向に作用する時にの み可能である。その様な適用の例はクレーン、ウィンチ又はエレベータ−である 。この様な適用例では駆動モーター１及びサーボモーター１０を停止モーターと して形成するのが目的に叶っている。

その様な停止モーターはブレーキを有し、ブレーキは電流の供給が止まった時モ ーター軸を止める。電流を切った際まず被動軸５の回転数がＯに落とされ、駆動 モーター１が切られ、その際調整器９がサーボモーター１０を軸３の回転数降下 と同期してゆっくりさせ、その結果軸５が停止する。電流供給がされると、逆に 先ず調整器９はサーボモーター１０を駆動させ、次にモーター１を投入する。妨 害値回路によってサーボモーター９は軸３と同期して高速回転する。

被動軸５の回転数範囲を大きくする為に、ウオーム７の直径をウオーム歯車８の 直径の少なくとも半分の大きさ、特に有利には直径と同じ大きさとする。

それによってウオーム歯車装置に対する極めて小さな変速比が得られる。サーボ モーター１０の所定の最大回転数のため従って軸４の高い回転数が得られる。被 動軸５の回転数を静止状態まで制御しようとすると、軸３と軸５との間の減速比 を軸１９と軸５との間の減速比と同じに選定するのがより目的に叶っている。モ ーター１及び１０はその時同一定格回転数を有している。

上記の駆動装置は非常に高い力学構造を持っている。何故ならば軸５の回転数変 化に対して軸４、ウオーム歯車装置６及びサーボモーター１０の回転数のみが変 化されねばならず、これらは比較的低い慣性モーメントを持っているからである 。出力サーボモーターとは反対に、軸３上にフライホイール４０が付設されると 、加速能力は更に改良される。

上記駆動装置では入力軸３におけるトルクは被動軸５のトルクに比例しその回転 数には無関係である。

被動トルクは従って直接モーター１の電流によって測定される。このことは特に クレーン及びエレベータ−に使用した場合、過負荷防止のために有効である。被 動軸５の回転数が下がると共に効率も低下する。被動軸５が止まると出力は値Ｏ となる。このことは出力サーボモーターの時もそうである。これらサーボモータ ーと相違して過剰な出力は電子機器によって加熱されず、その出力は歯車装置オ イルを加熱するように作用する。この余熱はこの理由から簡単で駆動確実に且つ 安価に、例えばオイル冷却器によって取り出すことが出来る。出力電子機器にお ける除熱はこれに対して高出力サーボモーターでの無段階式駆動装置のかなりの 問題となり、取り分は安全性に対する危機にもなる。

被動軸５のトルクを両方向に働かせようとする場合、駆動モーター１及びサーボ モーター１０を逆転可能に形成するのが目的に叶っている。また択一的に、モー ターｌと軸３との間に又は軸５の後に可逆駆動装置を設けることも可能である。

サーボモーター１０の代わりに電気的、機械的、空力的又は油圧的に制御可能な ブレーキを適用することも出来る。

第２図による実施例の場合、同一部分には同じ参照番号が使われており、従って 歯車装置２及びウオーム歯車装Ｗ６の詳細な説明は省く０回転数制御可能な部材 １０′はここでは平行で半径方向に相互にずれて回転可能な２枚のディスク５０ ．５１と、１つの摩擦車５２とを含む摩擦車駆動装置として形成されている。摩 擦車５２は両方のディスク５０．５１上を転がり、バー５３上に支承されている 。このバー５３はディスク５０．５１の両方の軸５４，５５に直角に向いている 。このバーは往復動部材５６を用いその軸に沿って摺動可能である。ディスク５ ０は歯車５７及び歯付きベルト５８を介して駆動軸３と結合されている。ディス ク５１は２つのかさ歯車５９．６０を介してウオーム７の軸１９と結合されてい る。バー５３が摺動することによって摩擦車駆動装置１０′の変速が無段階で制 御出来る。最も簡単な場合にはバー５３の移動は手で行い、その際往復動部材５ ６は例えばナツトを有するクランクを持ち、バー５３はウオームバーとして形成 されており、ナツト内に係合している。

図示の例では往復動部材５６はこれに対して調整器６１により制御される電気的 、油圧的又は空力的に操作されるサーボモーターである。調整器６１は目標値人 力６２を有する。現在値３３はこれまた発信器３４によって供給されるが、この 発信器は被動軸５の角度及び／又は角速度を測定する。

摩擦車駆動装置５０．５１．５２の代わりに別の無段階に制御可能で機械的な例 えばバリエイターの如き歯車装置でも良い。

運転時には第２図による実施例は第１図の実施例と同様に作動する。ここでも無 段階な歯車装置１０′を介して非常に僅かの出力しか伝達されず、従ってこの歯 車装置は容易に且つ安価に製造でき、高い力学構造を備えている。モーター１は ここでも内燃機関又は蒸気−あるいはガスタービンとすることが出来る。

両方の図示した実施例の場合駆動モーター１、回転数制御可能な部材１０．１０ ’及び駆動軸一定格回転数に応じて軸３，４及び５０機能は相互に交換すること が出来る。

ヘー 国際調査報告 国際調査報告 ＣＨ８８００１４９ ＳＡ　２３Ｂ５５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）駆動モーター（１）と、第１及び第２の入力軸（３，４）及び被動軸（５ ）を有する差動歯車装置（２）と、ウォーム（７）及びウォーム歯車（８）を有 するウォーム歯車装置（６）と、回転数制御可能な部材（１０）とを有しており 、駆動モーター（１）が第１の入力軸（３）と、ウォーム歯車（８）が第２の入 力軸（４）と、そしてウォーム（７）が回転数制御可能な部材（１０）の出力軸 （１９）と結合されている様な、無段階に制御可能な駆動装置において、ウォー ム（７）の直径が少なくともウォーム歯車（８）の直径の半分であり、ウォーム 歯車装置（６）はウォーム（７）が回転している場合丁度自己制動的でない程度 にウォームの歯（２０）のピッチ角度が選定されていることを特徴とする駆動装 置。 （２）ウォーム（７）がウォーム歯車（８）より大きな直径を有し、ウォームの 歯のピッチ角度が５°から９°までの値となっていることを特徴とする請求の範 囲１に記載の駆動装置。 （３）差動歯車装置（２）が遊星歯車装置として形成されていることを特徴とす る請求の範囲第１項または第２項に記載の駆動装置。 （４）第１の入力軸（３）とウォーム（７）の回転方向が逆にしうることを特徴 とする請求の範囲第１項から第３項のうちの１項に記載の駆動装置。 （５）回転数制御可能な部材（１０）がサーボモーターであることを特徴とする 請求の範囲第１項から第４項のうちの１項に記載の駆動装置。 （６）駆動モーター（１）とサーボモーター（１０）が停止モーターとして形成 されていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の駆動装置。 （７）回転数制御可能な部材（１０′）が無段階に調整可能な機械的歯車装置（ ５０，５１，５２）を含み、この歯車装置が一方では第１の入力軸（３）と、そ して他方ではウォーム（７）と結合されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項から第４項のうちの１項に記載の駆動装置。 （８）第１の入力軸（３）にフライホイール（４０）が連結されていることを特 徴とする請求の範囲第１項から第７項のうちの１項に記載の駆動装置。 （９）回転数制御可能な部材（１０）を制御する調整器（９）の入力が、導入値 用の入力（３２）と、第１の入力軸（３）に連結した回転数測定器（２５）とに 接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のうちの１項に記 載の駆動装置。 （１０）被動軸（５）に角度及び／又は角速度を測定するための発信器（３４） が連結されており、その出力（３３）が回転数制御可能な部材（１０）を制御す る調整器（９，６１）と接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項から 第９項のうちの１項に記載の駆動装置。