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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Aktor und insbesondere einen Aktor zur Verwendung in einem Spielkonsolen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein in Spielkonsolen verwendeter üblicher Aktor hat ein Getriebe. Das Getriebe hat ein Gehäuse, eine an dem Gehäuse montierte Stützplatte, eine feststehende Welle, die an der Stützplatte befestigt ist, und ein Zahnrad, das drehbar an der feststehenden Welle befestigt ist. Die feststehende Welle verläuft durch eine Öffnung in der Stützplatte. In dem Ende der feststehenden Welle ist eine Nietöffnung vorgeformt. Nachdem die Welle in der Öffnung positioniert wurde, wird die Nietöffnung durch ein Nietverfahren verformt, um die feststehende Welle an der Stützplatte zu sichern. Wegen der Nietöffnung und des Nietverfahrens sind die Kosten hoch.
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Bei einem anderen üblichen Aktor ist in der Stützplatte eine Gewindeöffnung gebildet. Eine Wellenaufnahme mit einem Außengewinde ist an der Gewindeöffnung fest montiert, um die feststehende Welle zu halten. Die Kosten hier sind wegen der Gewindeöffnung und der mit Gewinde versehenen Wellenaufnahme ebenfalls hoch.
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Es besteht daher der Wunsch, die Kosten für das Getriebe und/oder den Aktor zu senken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aktor angegeben, umfassend eine Stützplatte und einen Motor, der an der Stützplatte montiert ist und über einen Getriebezug eine Ausgangswelle antreibt, wobei der Getriebezug eine Anzahl von Doppelzahnrädern umfasst, die drehbar an jeweiligen feststehenden Wellen montiert sind, die an der Stützplatte montiert sind und sich im Wesentlichen senkrecht zur Stützplatte erstrecken.
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Vorzugsweise ist an einer Montageöffnung, die in der Stützplatte gebildet ist, ein Distanzhalter befestigt, in dem eine Öffnung definiert ist, wobei eine der feststehenden Wellen durch Einpressen in die Öffnung des Distanzhalters an dem Distanzhalter befestigt ist.
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Vorzugsweise beträgt der Außendurchmesser der feststehenden Welle 1,0 bis 2,0 mm.
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Vorzugsweise beträgt der Außendurchmesser des Distanzhalters 2,0 bis 4,0 mm.
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Vorzugsweise beträgt die Dicke der Stützplatte 0,8 bis 2,0 mm.
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Vorzugsweise ist ein hohler axialer Ansatz um die Montageöffnung herum gebildet, und der Distanzhalter ist in die Montageöffnung und in dem Ansatz eingepresst.
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Vorzugsweise beträgt die Dicke der Stützplatte einschließlich der axialen Höhe des Ansatzes 1,5 bis 2,5 mm.
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Vorzugsweise umfasst der Getriebezug ferner eine Kunststoffbüchse, die drehbar an einer der feststehenden Wellen angeordnet ist, und eines der Doppelzahnräder ist drehbar an der Büchse montiert.
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Vorzugsweise umfasst das an der Büchse montierte Doppelzahnrad ein angetriebenes Zahnrad und ein Ritzel, das axial von dem angetriebenen Zahnrad getrennt werden kann, wobei sowohl das angetriebene Zahnrad als auch das Ritzel sich axial erstreckende Zähne haben, die für einen gegenseitigen Eingriff angeordnet sind, um eine gemeinsame Drehung des angetriebenen Zahnrads und des Ritzels zu bewirken, und wobei eine Kompressionsfeder an der Büchse befestigt ist, um die Zähne in Eingriff miteinander zu drücken, wobei die Zähne derart ausgebildet sind, dass sie, wenn ein Drehmoment zwischen dem angetriebenen Zahnrad und dem Ritzel einen vorgegebenen Wert übersteigt, gegen die Druckkraft der Feder eine axiale Trennung zwischen dem angetriebenen Zahnrad und dem Ritzel bewirken, wodurch sich das angetriebene Zahnrad gegenüber dem Ritzel drehen kann.
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Vorzugsweise ist an einem Ende der Büchse ein Flansch gebildet, um die Feder oder das Doppelzahnrad zu stützen.
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Vorzugsweise ist eine Wellenaufnahme in einer Wellenöffnung angeordnet, die in der Stützplatte definiert ist, um eine der feststehenden Wellen zu stützen, wobei die Wellenaufnahme durch eine Schnappverbindung an der Stützplatte befestigt ist.
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Vorzugsweise sind mindestens zwei Rastöffnungen in der Stützplatte gebildet, und eine Montageplatte mit angeformten Fahnen ist integral mit der Wellenaufnahme ausgebildet, wobei an den Fahnen Haken gebildet sind, zum Einrasten und Verriegeln in den betreffenden Rastöffnungen.
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Vorzugsweise wird vor dem Festlegen der Wellenaufnahme an der Stützplatte mindestens eine Zwischenlegscheibe an der feststehenden Welle montiert, die durch die Wellenöffnung durch die Wellenaufnahme gehalten ist, um ein endgültiges Spiel des an der Welle befestigten Doppelzahnrads einzustellen.
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Vorzugsweise sind eine erste Zwischenlegscheibe und eine zweite Zwischenlegscheibe an einer der feststehenden Wellen montiert und zwischen der Stützplatte und dem Doppelzahnrad, das an der feststehenden Welle montiert ist, aufeinandergeschichtet, um für einen gewünschten Abstand des Doppelzahnrads von der Stützplatte zu sorgen.
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Vorzugsweise ist die erste Zwischenlegscheibe zwischen der zweiten Zwischenlegscheibe und dem Doppelzahnrad angeordnet, und der Außendurchmesser der ersten Zwischenlegscheibe ist größer als der Außendurchmesser der zweiten Zwischenlegscheibe.
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Vorzugsweise sind die erste Zwischenlegscheibe und die zweite Zwischenlegscheibe aus rostfreiem Stahl hergestellt.
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Vorzugsweise ist mindestens eine dritte Zwischenlegscheibe zwischen der zweiten Zwischenlegscheibe und dem Stützteil angeordnet, um die Position des Doppelzahnrads gegenüber der Stützplatte einzustellen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Spielkonsole mit einem Aktor der vorstehend beschriebenen Art angegeben, wobei die Ausgangswelle ein angetriebenes Element des Spielkonsolen antreibt.
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Vorzugsweise ist das angetriebene Element eine Kamera, die mit dem Spielkonsole elektrisch verbunden ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
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1 zeigt einen Aktor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt das Innere des Aktors von 1, einschließlich einer Stützplatte, eines Motors, feststehender Wellen, Doppelzahnrädern und einer Ausgangswelle;
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3 u. 4 zeigen die Stützplatte, den Motor und die feststehenden Wellen des Aktors;
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5 zeigt einen Querschnitt der Stützplatte, einer der feststehenden Wellen und ihres Distanzhalters;
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6 zeigt die Stützplatte, die feststehenden Wellen und eine Kunststoffbüchse an einer der feststehenden Wellen;
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7 zeigt die Kunststoffbüchse und ihr entsprechendes Doppelzahnrad und ihre entsprechende feststehende Welle;
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8 zeigt die Kunststoffbüchse;
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9 zeigt die Stützplatte, die feststehenden Wellen, eine Wellenöffnung und drei in der Stützplatte gebildete Rastöffnungen;
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10 zeigt eine Wellenaufnahme aus Kunststoff;
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11 u. 12 zeigen die Stützplatte, die feststehenden Wellen und aufeinandergeschichtete Zwischenlegscheiben zwischen der Stützplatte und einem vierten Doppelzahnrad; und
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13 ist eine Schnittansicht der Stützplatte und von zwei der feststehenden Wellen.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Aktor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist speziell für die Verwendung in einem Spielkonsolen ausgebildet. Zum Beispiel kann der Aktor für den Antrieb einer Kamera verwendet werden, die Signale erfasst und die Signale an den Spielkonsolen sendet.
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Wie in den Figuren dargestellt ist, umfasst der Aktor ein Gehäuse 21 mit einer Abdeckung 22 und einer Stützplatte 25. In dem Gehäuse sind ein Motor 27 und eine Ausgangswelle 23 untergebracht, die über ein Reduktionsgetriebe mit dem Motor 23 verbunden ist. Die Ausgangswelle 23 ist derart angeordnet, dass sie im Benutzungsfall ein externes angetriebenes Element (nicht dargestellt) wie beispielsweise eine Kamera antreibt. Der Motor 27 ist auf der Stützplatte 25 montiert. Vier feststehende Wellen 31, 41, 51 und 61 sind an der Stützplatte und an der Abdeckung 22 im Wesentlichen senkrecht zur Stützplatte befestigt. Die Abdeckung 22 dient als obere Platte, um die oberen Enden der feststehenden Wellen zu stützen. Die feststehenden Wellen stützen Zahnräder des Getriebezugs, wobei ein Zahnrad der ersten Welle 31 mit einer Schnecke 28 im Eingriff ist, die an der Welle des Motors 27 montiert oder in dieser Welle gebildet ist, und wobei ein Zahnrad der vierten feststehenden Welle 61 mit einem Zahnrad der Ausgangswelle 23 im Eingriff ist. Ein erstes Doppelzahnrad 33 und 34 ist drehbar an der ersten feststehenden Welle 31 montiert. Ein zweites Doppelzahnrad 43 und 44 ist drehbar an der zweiten feststehenden Welle 41 montiert. Ein drittes Doppelzahnrad 53 und 54 ist drehbar an der dritten feststehenden Welle 51 montiert. Ein viertes Doppelzahnrad 63 und 64 ist drehbar an der vierten feststehenden Welle 61 montiert. Die Ausgangswelle 23 ist im Wesentlichen parallel zur Stützplatte 25 drehbar an dem Gehäuse 21 montiert.
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Der komplette Getriebezug ist in 2 gezeigt. Die Schnecke 28 des Motors 27 treibt das angetriebene Zahnrad 33 des ersten Doppelzahnrads an. Das Ritzel 34 des ersten Doppelzahnrads dreht sich koaxial mit dem angetriebenen Zahnrad 33 und treibt das angetriebene Zahnrad 43 des zweiten Doppelzahnrads an. Das Ritzel 44 des zweiten Doppelzahnrads dreht sich koaxial mit dem angetriebenen Zahnrad 43 und treibt das angetriebene Zahnrad 53 des dritten Doppelzahnrads an. Das Ritzel 54 des dritten Doppelzahnrads dreht sich koaxial mit dem angetriebenen Zahnrad 53 und treibt das angetriebene Zahnrad 63 des vierten Doppelzahnrads an. Das Ritzel 64 des vierten Doppelzahnrads dreht sich koaxial mit dem angetriebenen Zahnrad 63 und treibt die Ausgangswelle 23 an. In dieser Ausführungsform ist ein Zahnrad 24 an der Ausgangswelle 23 befestigt und steht mit dem Ritzel 64 in Eingriff. Sowohl das Ritzel 64 als auch das Zahnrad 24 sind Kegelräder, die eine Änderung der Orientierung der Drehachse um 90 Grad erlauben, d. h. von der Vertikalen in die Horizontale bei der in 2 gezeigten Orientierung.
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Die Stützplatte 25 hat eine erste Montageöffnung zum Festlegen der ersten feststehenden Welle 31, eine zweite Montageöffnung zum Festlegen der zweiten feststehenden Welle 41 und eine dritte Montageöffnung zum Festlegen der dritten feststehenden Welle 51. Ein erster Distanzhalter 35 ist in die erste Montageöffnung eingepresst, und die erste feststehende Welle 31 ist in den ersten Distanzhalter 35 eingepresst. Ein zweiter Distanzhalter 45 ist in die zweite Montageöffnung eingepresst, und die zweite feststehende Welle 41 ist den zweiten Distanzhalter 45 eingepresst. Ein dritter Distanzhalter 55 ist in die dritte Montageöffnung eingepresst, und die dritte feststehende Welle 51 ist in den dritten Distanzhalter 55 eingepresst. Vorzugsweise sind die Distanzhalter 35, 45, 55 aus gesintertem Metall hergestellt. Die Kosten werden reduziert, da die üblichen Nietöffnungen und Nietverfahren vermieden werden. Ebenso wird der Montagevorgang vereinfacht.
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Als eine bevorzugte Ausführungsform sind die Montageöffnungen in der Stützplatte als gezogene Öffnung ausgebildet, wodurch an betreffenden Montageöffnungen hohle axiale Ansätze 36, 46 und 56 gebildet sind. Die Ansätze bilden eine Öffnung mit einer Tiefe, die größer ist als die Dicke des Bleches, das die Stützplatte 25 bildet. Jeder Distanzhalter sitzt fest und sicher in seiner jeweiligen Montageöffnung und in seinem Ansatz. Die Fläche der Schnittstelle zwischen dem Distanzhalter und der Stützplatte wird durch den Ansatz vergrößert, wodurch eine festere Verbindung zwischen der feststehenden Welle und der Stützplatte geschaffen wird.
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Die feststehenden Wellen 31, 41, 51 und 61 sind Wellen mit kleinem Durchmesser. Vorzugsweise beträgt der Außendurchmesser D1 der feststehenden Welle 31 0,1 bis 2,0 mm. Der Außendurchmesser D2 der ersten Zwischenlegscheibe 35 beträgt 2,0 bis 4,0 mm. Die Dicke H1 der Stützplatte 25 beträgt 0,8 bis 2,0 mm. Die Dicke H2 der Stützplatte 25 an dem Ansatz 36 beträgt 1,5 bis 2,5 mm.
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Eine Kunststoffbüchse 47, die deutlicher in 8 dargestellt ist, ist drehbar an der zweiten feststehenden Welle 41 montiert. Das angetriebene Zahnrad 43 und das Ritzel 44 des zweiten Doppelzahnrads sind drehbar auf der Büchse 47 montiert. Die Büchse 47 ist aus technischem Kunststoff wie POM (Polyformaldehyd) hergestellt. Die Büchse 47 ist durch ein Spritzgussverfahren preiswert herstellbar.
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In dieser Ausführungsform wirkt das zweite Doppelzahnrad als eine Kupplung. Das angetriebene Zahnrad 43 und das Ritzel 44 sind entlang der Büchse 47 voneinander beabstandet. Axiale Zähne 43a sind integral in dem angetriebenen Zahnrad 43 ausgebildet, und axiale Zähne 44a sind integral in dem Ritzel 44 ausgebildet und derart angeordnet, dass sie mit den axialen Zähnen 43a in Eingriff stehen. In einem normalen Zustand drehen sich das angetriebene Zahnrad 43 und das Ritzel 44 durch den Eingriff der axialen Zähne 43a und 44a zusammen. Durch ihre Form sind die Zähne jedoch derart ausgelegt, dass sie, wenn das Drehmoment zwischen dem angetriebenen Zahnrad und dem Ritzel einen vorgegebenen Wert übersteigt, gegen die Kraft der Feder eine axiale Trennung zwischen dem angetriebenen Zahnrad (43) und dem Ritzel (44) bewirken, wodurch sich die Zähne außer Eingriff bewegen können und das angetriebene Zahnrad sich gegenüber dem Ritzel drehen kann. Dies verhindert eine zu hohe Belastung der Zahnräder, was anderenfalls zu einem Schaden an dem Getriebezug führen kann, zum Beispiel zu abgeriebenen Zähnen.
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Ein Flansch 47a ist an einem Ende der Büchse 47 gebildet, um eine Kompressionsfeder 48 zu stützen. Eine umfangsseitige Nut 47b ist an dem anderen Ende der Büchse 47 gebildet, um einen Sicherungsring wie einen C-Ring 49 zu stützen. Das Ritzel 44 wird auf der Büchse 47 gehalten und durch den C-Ring gestützt. Die Feder 48 lastet auf dem Flansch 47a und dem angetriebenen Zahnrad 43, um das angetriebene Zahnrad 43 axial an der Büchse entlang in Richtung auf das Ritzel 44 zu drücken, um den Eingriff der axialen Zähne 43a und 44a aufrecht zu erhalten. Vorzugsweise ist ein Federsitz in Form einer Scheibe 50 zwischen dem Flansch 47a und der Feder 48 angeordnet, um den Flansch zu schützen. Vorzugsweise hat der Flansch 47a eine kegelige Oberfläche, so dass der radiale Außendurchmesser des Flansches 47a entlang der Richtung hin zu dem zweiten Doppelzahnrad allmählich zunimmt, um den Kontaktbereich mit der Abdeckung 22 zu reduzieren. Alternativ ist die Feder 48 zwischen dem C-Ring 49 und dem Ritzel 44 angeordnet.
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Die Stützplatte 25 hat eine Wellenöffnung 26, durch welche die vierte feststehende Welle 66 hindurchgeführt ist, und drei Rastöffnungen 29 sind um die Wellenöffnung 26 angeordnet, wie das in 9 gezeigt ist. Eine Wellenaufnahme 65, die in 10 gezeigt ist, ist in der Wellenöffnung 26 vorgesehen, um die vierte feststehende Welle 61 zu halten. Eine Montageplatte 66 mit drei angeformten Fahnen 67 ist integral an einem Ende der Wellenaufnahme 65 gebildet. Haken sind an den freien Enden der Fahnen 67 gebildet, zum Einrasten und Verriegeln in den jeweiligen Rastöffnungen 29. In dieser Ausführungsform ist die Wellenaufnahme in die Wellenöffnung 26 eingepresst, und die vierte feststehende Welle 61 ist in der Wellenaufnahme 65 befestigt. Das andere Ende der vierten feststehenden Welle 61 ist an der Abdeckung 22 befestigt. Der Wellensitz 65 ist durch ein Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. Die Kosten sind gering, da das übliche Gewinde vermieden wird.
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Wie vorstehend erwähnt, ist das Ritzel 64 des vierten Doppelzahnrads ein Kegelrad. Das korrespondierende Kegelrad 24 ist an dem Ausgangselement 23 befestigt, so dass es mit dem Ritzel 64 ineinandergreift. Das angetriebene Zahnrad 63 des vierten Doppelzahnrads ist zwischen dem Ritzel 64 und der Stützplatte 25 angeordnet. Mindestens zwei Zwischenlegscheiben 68 und 69 sind zwischen der Stützplatte 25 und dem angetriebenen Zahnrad 63 axial aufeinandergeschichtet, um den Abstand zwischen der Stützplatte 25 und dem angetriebenen Zahnrad 63 einzustellen und das Spiel zwischen dem vierten Doppelzahnrad und dem Kegelrad 24 zu steuern. Speziell die erste Zwischenlegscheibe 68 ist zwischen dem vierten Doppelzahnrad und der zweiten Zwischenlegscheibe 69 angeordnet. Der Außendurchmesser der ersten Zwischenlegescheibe 68 ist kleiner als der Außendurchmesser des angetriebenen Zahnrads 63 des vierten Doppelzahnrads, um zu vermeiden, dass sich die erste Zwischenlegscheibe 68 und das Ritzel 54 des dritten Doppelzahnrad gegenseitig stören. Der Außendurchmesser der zweiten Zwischenlegscheibe 69 ist kleiner als der Außendurchmesser der ersten Zwischenlegscheibe 68, um zu vermeiden, dass sich die zweite Zwischenlegscheibe 69 und das angetriebene Zahnrad 53 des zweiten Doppelzahnrads gegenseitig stören. Die erste und die zweite Zwischenlegscheibe sorgen tatsächlich für einen gewünschten Abstand der Doppelzahnräder von der Stützplatte, so dass deren Eingriff mit dem Ritzel 54 der stromaufwärts gelegenen feststehenden Welle 51 korrekt erfolgt.
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Weitere Zwischenlegscheiben, zum Beispiel eine dritte Zwischenlegscheibe 70, können verwendet werden, um das Spiel weiter zu verringern. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser der Wellenöffnung 26 (9) größer als der Außendurchmesser der ersten Zwischenlegscheibe 68 und der weiteren Zwischenlegscheibe. Während des Zusammenbaus, wenn die feststehenden Wellen an der Stützplatte 25 oder an der Abdeckung 22 befestigt wurden und die Stützplatte 25 an dem Gehäuse 21 montiert ist, werden vor dem Einrasten des Wellensitzes 65 in der Stützplatte 25 eine oder mehrere Zwischenlegscheiben 68, 69, 70 auf der vierten feststehenden Welle 61 angebracht, um das axiale Spiel weiter zu steuern. Ferner ist zwischen der Abdeckung 22 und dem Ritzel 64 eine Kompressionsfeder 71 angeordnet, um zwischen dem Ritzel 64 und dem Kegelrad 24 einen gewünschten Spalt für ein wirksames Ineinandergreifen der Kegelräder zu sichern. Vorzugsweise sind die Zwischenlegscheiben 68, 69, 70 aus rostfreiem Stahl hergestellt.
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In dieser Ausführungsform ist die Ausgangswelle 23 eine drehbare Welle. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass an der Ausgangswelle zusätzliche Komponenten angeordnet werden könnten, um die Leistung zu variieren. Es könnte zum Beispiel ein Ausgangselement senkrecht zur Ausgangswelle 23 befestigt werden, um eine Kippbewegung des angetriebenen Elements zu bewirken.
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Der Aktor gemäß vorliegender Erfindung findet insbesondere Anwendung in Verkaufsautomaten, Türschließsystemen von Fahrzeugen, Spiegeleinstellern von Fahrzeugen etc.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
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Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
