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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Rotationsaktuator.
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Hintergrund der Erfindung
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Es ist üblicherweise bekannt, dass ein Rotationsaktuator zum Beispiel in einem Antriebsabschnitt eines Shift-by-wire-Systems Verwendung findet. Ein in Patent Dokument 1 (
Japanischen Patent Nr. 4560743 entsprechend
US 2009/0189468 ) offenbarter Rotationsaktuator hat einen Drehzahl-Untersetzungsabschnitt, welcher ein Innenzahnrad und ein Außenzahnrad aufweist. Das Innenzahnrad ist über eine Presspassung mit der Innenwand einer in einem Kunstharz-Gehäuse vorgesehenen, kreisringförmigen Platte verbunden. Einstückig mit einer Außenwand des Innenzahnrads vorgesehene Auskragungen sind in Ausnehmungen einer Innenwand des Gehäuses eingefügt. Das Gehäuse weist Anbringungslöcher auf, die sich in einer Umfangrichtung des Gehäuses an gleichen Positionen befinden, wie die Positionen der Ausnehmungen.
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Bei dem in Patent Dokument 1 offenbarten Rotationsaktuator gleichen die Ausnehmungen und Anbringungslöcher, welche beide Spannungskonzentrationen verursachen können, einander in ihren Positionen in der Umfangsrichtung. Eine auf das Gehäuse in der Presspassung des Innenzahnrads aufgebrachte Spannung konzentriert sich somit auf Stellen des Gehäuses, an welchen sich die Ausnehmungen und die Anbringungslöcher befinden. Daher kann Rissbildung an den Stellen des Gehäuses erzeugt werden, an welchen sich die Ausnehmungen und die Anbringungslöcher befinden. Wenn sich die Rissbildung weiter ausdehnt, kann darüber hinaus das Gehäuse brechen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen Rotationsaktuator bereit zu stellen, welcher ein Brechen eines Gehäuses von diesem einzuschränken vermag.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung gemäß hat ein Rotationsaktuator einen Motor, eine Rotationswelle, eine Rotations-Abtriebs-Sektion, einen Gehäuseabschnitt und ein Anbringungsteil. Die Rotationswelle wird durch den Motor rotierend angetrieben. Das Innenzahnrad, welches nicht zu rotieren vermag, ist in einer radialen Richtung der Rotationswelle an einer Außenseite der Rotationswelle vorgesehen. Die Rotations-Abtriebs-Sektion ist in der radialen Richtung zwischen der Rotationswelle und dem Innenzahnrad zum Reduzieren einer von der Rotationswelle abgegebene Drehzahl und zum Abgeben einer Leistung in Übereinstimmung mit dem Innenzahnrad vorgesehen. Der Gehäuseabschnitt weist eine zylindrische Form auf und ist mit dem Innenzahnrad fest verbunden, welche sich in der radialen Richtung an einer Innenseite des Gehäuseabschnitts befindet. Das Verbindungsteil ist mit einer Außenwand des Gehäuseabschnitts integriert. Das Innenzahnrad weist eine Auskragung auf, welche von einer Außenwand des Innenzahnrads auskragt, und der Gehäuseabschnitt weist eine Ausnehmung auf, in welche die Auskragung eingefügt wird. Das Anbringungsteil weist ein Anbringungsloch auf, welches sich von der Ausnehmung in einer Position in einer Umfangsrichtung des Gehäuseabschnitts unterscheidet.
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Die Ausnehmung und das Anbringungsloch, welche beide Spannungskonzentrationen verursachen können, sind in der Umfangsrichtung voneinander getrennt. Auf den Gehäuseabschnitt in der Fixierung des Innenzahnrads mit dem Gehäuseabschnitt eingebrachte Spannung kann daher in der Umfangsrichtung verteilt werden, ohne auf eine lokale Stelle des Gehäuseabschnitts zu fokussieren. Im Ergebnis kann Rissbildung des Gehäuseabschnitts infolge von Spannungskonzentration eingeschränkt werden und kann Brechen des Gehäuseabschnitts begrenzt werden. Der Gehäuseabschnitt kann robust gefertigt werden.
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Die Rotations-Abtriebs-Sektion kann eine exzentrische Welle, ein Außenzahnrad und ein Abtriebsteil beinhalten. Die exzentrische Welle kann, auf die Rotationsachse der Rotationswelle bezogen, exzentrisch vorgesehen sein, und kann einstückig mit der Rotationswelle rotieren. Das Außenzahnrad kann durch die exzentrische Welle rotierbar gelagert sein und das Außenzahnrad greift in das Innenzahnrad ein. Das Außenzahnrad kann sich, beim Rotieren auf einer Rotationsachse der exzentrischen Welle, um die Rotationsachse der Rotationswelle herum drehen, wenn die Rotationswelle rotiert. Das Abtriebsteil kann koaxial mit der Rotationswelle angeordnet sein, so dass die Rotation des Außenzahnrads zu dem Abtriebsteil übertragen wird.
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Alternativ kann die Rotations-Abtriebs-Sektion ein Sonnenrad, ein Planetenrad und einen Planetenträger beinhalten. Das Sonnenrad kann mit der Rotationswelle einstückig rotieren und das Planetenrad greift in das Innenzahnrad und das Sonnenrad ein. Wenn die Rotationswelle rotiert, kann das Planetenrad unter Rotieren um eine Rotationsachse der Rotationswelle umlaufen. Der Planetenträger kann koaxial mit der Rotationswelle angeordnet sein und der Planetenträger kann das Planetenrad rotierend lagern, so dass der Umlauf des Planetenrads auf den Planetenträger übertragen wird.
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Der Rotationsaktuator kann eine an einer Innenwand des Anbringungslochs fixierte metallische Hülse beinhalten.
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Das Anbringungsloch kann an drei Positionen des Gehäuseabschnitts vorgesehen sein und kann in regelmäßigen Abständen in der der Umfangsrichtung angeordnet sein.
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Das Innenzahnrad kann eine Vielzahl an Auskragungen aufweisen, welche von der Außenwand des Innenzahnrads auskragen, und der Gehäuseabschnitt kann eine Vielzahl an Ausnehmungen aufweisen, in welche die Vielzahl an Auskragungen jeweils hinein eingeführt ist. Die Anbringungslöcher können sich von der Vielzahl an Ausnehmungen in einer Position in der Umfangrichtung des Gehäuseabschnitts unterscheiden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Offenbarung, zusammen mit den zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von diesen, wird am besten aus der folgenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen verständlich, in welchen:
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1 eine Schnittdarstellung ist, die einen Rotationsaktuator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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2 eine Ansicht ist, die ein vorderes Gehäuse und ein Hohlrad des Rotationsaktuators, aus der Richtung eines Pfeils II in 1 her gesehen, zeigt;
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3 eine Ansicht ist, die das in 2 gezeigte, vordere Gehäuse zeigt;
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4 eine Ansicht ist, die das in 2 gezeigte Hohlrad zeigt;
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5 eine entlang einer Linie V-V aus 4 aufgenommene Schnittdarstellung des Hohlrads ist; und
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6 ein Schaubild ist, das ein vorderes Gehäuse und ein Hohlrad, von einem hinteren Gehäuse eines Rotationsaktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung her gesehen zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann ein Teil, das einem in einer voran stehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, das gleiche Bezugszeichen zugewiesen haben, und können redundante Erklärungen des Teils ausgelassen sein. Wenn in einer Ausführungsform nur ein Teil einer Konfiguration beschrieben ist, kann eine andere, voranstehende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration Anwendung finden. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn nicht ausdrücklich beschrieben sein sollte, dass diese Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können, unter der Voraussetzung, dass bei dieser Kombination keine Schädigung vorgenommen wird, teilweise kombiniert werden, selbst wenn nicht ausdrücklich beschrieben sein sollte, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein Rotationsaktuator 10 einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Der Rotationsaktuator 10 wird zum Beispiel für einen Antriebsabschnitt eines Shift-by-wire-Systems verwendet. Der Rotationsaktuator 10 hat ein Gehäuse 20, einen Motor 40, einen Drehzahl-Untersetzungsabschnitt 60, ein Abtriebsteil 70 sowie eine Rotations-Kodiereinrichtung 77.
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Das Gehäuse 20 hat ein hinteres Gehäuse 21 und ein vorderes Gehäuse 30. Das hintere Gehäuse 21 ist aus Kunstharz gefertigt und das hintere Gehäuse 21 hat einen zylindrischen Abschnitt 22, einen Bodenabschnitt 23, einen Verbinderabschnitt 24 und drei Anbringungsabschnitte 25. Der zylindrische Abschnitt 22 und der Bodenabschnitt 23 bergen eine metallische Platte 81, welche eine zylindrische Form mit einem Boden aufweist, so dass sich die Platte 81 in den zylindrischen Abschnitt 22 und den Bodenabschnitt 23 hinein erstreckt, wie in 1 gezeigt. Der Verbinderabschnitt 24 birgt darin einen Signal-Stift 26 für die Rotations-Kodiereinrichtung 77 und einen nicht gezeigten Leistungs-Stift für den Motor 40. Die Anbringungsabschnitte 25 sind einstückig mit einer Außenwand des zylindrischen Abschnitts 22 ausgebildet. Jeder der Anbringungsabschnitte 25 birgt darin eine aus Metall gefertigte Einfügungs-Mutter 27.
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Das vordere Gehäuse 30 ist aus Kunstharz gefertigt, und das vordere Gehäuse 30 hat einen zylindrischen Abschnitt 31, einen Bodenabschnitt 32, einen Abtriebsabschnitt 33 und drei Anbringungsabschnitt 34. Der zylindrische Abschnitt 31 ist koaxial mit dem zylindrischen Abschnitt 22 des hinteren Gehäuses 21 angeordnet, und der zylindrische Abschnitt 31 birgt darin eine metallische Platte 82, so dass sich die metallische Platte 82 in den zylindrischen Abschnitt 31 hinein erstreckt. Der Bodenabschnitt 32 schließt einen Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 31 an seiner zu dem hinteren Gehäuse 21 entgegengesetzten Seite. Der Abtriebsabschnitt 33 weist eine zylindrische Form auf und kragt von einer mittleren Position des Bodenabschnitts 32 in eine zu dem hinteren Gehäuse 21 entgegengesetzte Richtung aus. Der Abtriebsabschnitt 33 kann in ein Gehäuse eines nicht gezeigten automatischen Getriebes eingefügt werden.
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Die Anbringungsabschnitte 34 sind jeweils an Positionen, welche den Anbringungsabschnitten 25 entsprechen, angeordnet, und sind mit einer Außenwand des zylindrischen Abschnitts 31 einstückig ausgeführt. Jeder der Anbringungsabschnitte 34 weist ein Anbringungsloch 35 auf, welches sich in einer Axialrichtung des zylindrischen Abschnitts 31 durch den Anbringungsabschnitt 34 hindurch erstreckt. Die Anbringungslöcher 35 befinden sich in regelmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 31, wie in 2 und 3 gezeigt. Eine Stelle einer Innenwand des Anbringungslochs 35 an einer innersten Seite in einer Radialrichtung des zylindrischen Abschnitts 31 befindet sich zusätzlich an einer Innenseite einer Außenfläche bzw. Außenwand des zylindrischen Abschnitts 31 in der Radialrichtung des zylindrischen Abschnitts 31, wie in 2 und 3 gezeigt. Eine aus Metall gefertigte Einfügungs-Hülse 37 ist an der Innenwand des Anbringungslochs 35 fixiert.
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Das vordere Gehäuse 30 ist an dem hinteren Gehäuse 21 unter Verwendung einer Schraube 85 befestigt. Die Schraube 85 ist durch die Einfügungs-Hülse 37 hindurch eingefügt, um an der Einfügungs-Mutter 27 fixiert zu werden. Ein Inneres des Gehäuses 20 ist von einem Äußeren durch ein Dichtungsteil 86 abgedichtet, welches zwischen einer Öffnungsstirnfläche des vorderen Gehäuses 30 und einer Öffnungsstirnfläche des hinteren Gehäuses 21 vorgesehen ist.
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Der Motor 40 ist ein 3-phasiger, bürstenloser Motor und hat einen Stator 41 und einen Rotor 48. Der Stator 41 hat einen Stator-Kern 42 und mehrere Spulen 45. Der Stator-Kern 42 hat einen Ringabschnitt 43, welcher an einer radial inneren Wand der Platte 81 fixiert ist, und mehrere Zahnabschnitte 44, welche von dem Ringabschnitt 43 radial inwärts auskragen. Die Zahnabschnitte 44 sind in regelmäßigen Abschnitten in einer Umfangs-Richtung des Ringabschnitts 43 vorgesehen, und die Anzahl der Zahnabschnitte 44 beträgt zum Beispiel zwölf. In dem Stator-Kern 42 sind mehrere kreisringförmige Platten in Richtung ihrer Dicke gestapelt.
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Die Spulen 45 haben vier U-Phase-Spulen, vier V-Phase-Spulen und vier W-Phase-Spulen, und diese Spulen sind aus leitfähigen Drähten gefertigt, welche um die Zahnabschnitte 44 herum gewunden sind. Diese drei Arten von Spulen sind in einer Reihenfolge in der Umfangsrichtung des Ringabschnitts 43 angeordnet: die U-Phase-Spule, die V-Phase-Spule und die W-Phase-Spule, so dass zwei von der gleichen Art von Spule nicht zueinander benachbart sind.
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Die Spulen 45 sind mit einer Bus-Leiste 57 elektrisch verbunden, welche an einer Innenwand des Bodenabschnitts 23 des hinteren Gehäuses 21 vorgesehen ist. Die Bus-Leiste 57 hat eine dünne metallische Platte und ist mit dem Leistungs-Stift für den Motor 40 elektrisch verbunden. Der Stator 41 erzeugt ein magnetisches Feld, welches in einer Umfangsrichtung des Stators 41 umläuft, indem eine Erregung der U-Phase-Spulen, der V-Phase-Spulen und der W-Phase-Spulen geschaltet wird. Das erzeugte magnetische Feld veranlasst den Rotor 48 zu rotieren.
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Der Rotor 48 befindet sich an einer radial inneren Seite des Stators 41, und der Rotor 48 hat eine Rotor-Welle 49 und einen Rotor-Kern 54. Die Rotor-Welle 49 hat einen Endabschnitt 50 an ihrer einen Seite in ihrer Axialrichtung, und der eine Endabschnitt 50 ist durch ein hinteres Lager 59 rotierbar gelagert. Die Rotorwelle 49 hat darüber hinaus einen anderen Endabschnitt 51 an der anderen Seite in ihrer Axialrichtung, und der andere Endabschnitt 51 ist durch ein vorderes Lager 58 rotierbar gelagert. Der eine Endabschnitt 50 der Rotorwelle 49 befindet sich in dem hinteren Gehäuse 21, und der andere Endabschnitt 51 der Rotorwelle 49 befindet sich in dem vorderen Gehäuse 30.
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Die Rotorwelle 49 hat darüber hinaus einen Kern-Fixierungsabschnitt 52 und einen exzentrischen Abschnitt 53 zwischen dem einen Endabschnitt 50 und dem anderen Endabschnitt 51. Der Kern-Fixierungsabschnitt 52 ist zu dem einen Endabschnitt 50 benachbart, und der exzentrische Abschnitt 53 ist dem anderen Endabschnitt 51 benachbart. Der eine Endabschnitt 50, der Kern-Fixierungsabschnitt 52 und der andere Endabschnitt 51 sind koaxial zueinander auf einer ersten Wellenmitte Φ1 angeordnet, wie in 1 gezeigt. Der exzentrische Wellenabschnitt 53 ist auf einer zweiten Wellenmitte Φ2, welche von der ersten Wellenmitte Φ1 versetzt ist, angeordnet. Der eine Endabschnitt 50, der Kern-Fixierungsabschnitt 52 und der andere Endabschnitt 51 können als ein Beispiel einer durch den Motor 40 rotierend angetriebenen Rotationswelle verwendet werden. Der exzentrische Abschnitt 53 kann als ein Beispiel einer exzentrischen Welle, welche bezogen auf die Rotationswelle exzentrisch vorgesehen ist, um einstückig mit der Rotationswelle zu rotieren, verwendet werden.
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Der Rotor-Kern 54 hat einen Nabenabschnitt 55, welcher an einer radial äußeren Wand der Rotorwelle 49, beispielsweise durch eine Press-Passung, fixiert ist, und Auskragungsabschnitte 56, welche von dem Nabenabschnitt 55 radial nach außen auskragen. Die Anzahl der Auskragungsabschnitte 56 beträgt zum Beispiel acht, und die Auskragungsabschnitte 56 sind in regelmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung des Rotor-Kerns 54 angeordnet. In dem Rotor-Kern 54 sind mehrere kreisringförmige Platten in Richtung ihrer Dicke gestapelt.
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Der Drehzahl-Untersetzungsabschnitt 60 ist eine Art einer Planetenradsatz-Vorrichtung, und der Drehzahl-Untersetzungsabschnitt 60 hat ein Hohlrad 61 und ein Außenzahnrad 67. Das Hohlrad 61 befindet sich an einer radial äußeren Seite des exzentrischen Abschnitts 53 der Rotor-Welle 49, und das Hohlrad 61 ist zu dem Kern-Fixierungsabschnitt 52 der Rotorwelle 49 koaxial. Das Hohlrad 61 ist über eine Press-Passung mit einer radial inneren Wand der Platte 82 verbunden, welche sich in den zylindrischen Abschnitt 31 des vorderen Gehäuses 30 hinein erstreckt und von diesem gehalten wird.
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Das Außenzahnrad 67 befindet sich an einer radial inneren Seite des Hohlrads 61, um in das Hohlrad 61 einzugreifen. Das Außenzahnrad 67 ist mit dem exzentrischen Abschnitt 53 der Rotorwelle 49 koaxial angeordnet, und wird durch ein Mitten-Lager 69 rotierbar gelagert, welches an eine radial äußere Wand des exzentrischen Abschnitts 53 fixiert ist.
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Das Außenzahnrad 67 weist mehrere Drehmoment-Übertragungs-Vorsprünge 68 auf, welche zu einer gegenüber dem Rotor-Kern 54 liegenden Seite hin auskragen. Die Drehmoment-Übertragungs-Vorsprünge 68 sind in regelmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung des Außenzahnrads 67 angeordnet. Die Drehmoment-Übertragungs-Vorsprünge 68 und Drehmoment übertragende Löcher 73, welche später beschrieben werden, funktionieren als ein Rotations-Übertragungsabschnitt, welcher Rotation des Außenzahnrads 67 zu dem Abtriebsteil 70 überträgt.
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Das Abtriebsteil 70 hat einen Wellenabschnitt 71 und einen Flanschabschnitt 72. Der Wellenabschnitt 71 ist mit dem anderen Endabschnitt 51 der Rotor-Welle 49 koaxial angeordnet, und wird durch eine Buchse 74 rotierbar gelagert. Die Buchse 74 ist an eine radial innere Wand des Abtriebsabschnitts 33 des vorderen Gehäuses 30 fixiert.
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Das vordere Lager 58 ist an einer radial inneren Wand des Wellenabschnitts 71 vorgesehen, um zu dem anderen Endabschnitt 51 der Rotor-Welle 49 benachbart zu sein. Die radial innere Wand des Wellenabschnitts 71 weist Innenzähne auf, welche sich in einer Axialrichtung des Wellenabschnitts 71 erstrecken. Die Innenzähne befinden sich an einer Außenseite des vorderen Lagers 58 in der Axialrichtung des Wellenabschnitts 71, zum Eingreifen mit einem Außenteil, zu welchem Leistung des Rotationsaktuators 1 übertragen werden soll. Die Innenzähne vermögen das Abtriebsteil 70 und das Außenteil zu verbinden, so dass zwischen diesen rotierende Bewegung übertragen werden kann.
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Der Flanschabschnitt 72 ist mit einem Endabschnitt des Wellenabschnitts 71 verbunden, um dem Außenzahnrad 67 benachbart zu sein. Der Flanschabschnitt 72 weist die Vielzahl an Drehmoment-Übertragungs-Löchern 73 auf, mit welchen die Drehmoment-Übertragungs-Vorsprünge 68 des Außenzahnrads 67 frei zusammengepasst sind. Die Drehmoment-Übertragungs-Löcher 73 sind in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung des Abtriebsteils 70 angeordnet. In der ersten Ausführungsform können zumindest der exzentrische Abschnitt 53 der Rotor-Welle 49, das Außenzahnrad 67 und das Abtriebsteil 70 als ein Beispiel für eine später beschriebene Rotations-Abtriebs-Sektion verwendet werden. Das Abtriebsteil 70 kann koaxial zu der Rotationswelle angeordnet sein, so dass die Rotation des Außenzahnrads 67 zu dem Abtriebsteil 70 übertragen wird.
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Die Rotations-Kodiereinrichtung 77 hat einen Magneten 78, einen Hall-IC 79, einen nicht gezeigten Hall-IC und ein Substrat 80. Wenn der Hall-IC 79 und der nicht gezeigte Hall-IC nicht voneinander unterschieden werden, werden diese im Folgenden der Einfachheit halber als „Hall-IC” beschrieben.
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Der Magnet 78 weist eine kreisringförmige Form auf und ist ein mehrpoliger Magnet, welcher so magnetisiert wurde, dass N-Pole und S-Pole einander abwechselnd in seiner Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Magnet 78 ist koaxial zu dem Rotor-Kern 54 angeordnet, und er ist an einem Endabschnitt des Rotor-Kerns 54 an seiner dem Bodenabschnitt 23 des hinteren Gehäuses 21 benachbarten Seite angeordnet.
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Das Substrat 80 ist an eine Innenwand des Bodenabschnitts 23 des hinteren Gehäuses 21 fixiert. Der Hall-IC ist an dem Substrat 80 montiert. Der Hall-IC 79 ist angeordnet, um von dem nicht gezeigten Hall-IC in der Umfangsrichtung des Magneten 78 um einen vorher festgelegten Winkel versetzt zu sein.
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Der Hall-IC hat ein Hall-Element und eine Signal-Umwandlungs-Schaltung. Das Hall-Element ist ein Umwandlungs-Element, welches durch Verwendung des Hall-Effekts Elektrizität und Magnetismus ineinander wandelt. Das Hall-Element gibt ein elektrisches Signal aus, welches sich proportional zu einer magnetischen Flussdichte eines Magnetfelds, welches durch den Magneten 78 erzeugt wird, verändert. Die Signal-Umwandlungs-Schaltung wandelt das Ausgabe-Signal des Hall-Elements in ein digitales Signal um. Der Hall-IC gibt ein Puls-Signal aus, welches mit der Rotation des Rotor-Kerns 54 übereinstimmt.
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Ein von dem Hall-IC 79 ausgegebenes Puls-Signal (Phase A) unterscheidet sich von einem von dem nicht gezeigten Hall-IC ausgegebenen Puls-Signal (Phase B) zum Beispiel um ein Viertel einer Periode. Diese zwei Puls-Signale werden von dem Signal-Stift 26 des Verbinderabschnitts 24 an, zum Beispiel, eine Kodiereinrichtung oder eine elektronische Steuervorrichtung, welche die Funktion einer Kodiereinrichtung aufweist, ausgegeben, so dass die zwei Puls-Signale für ein Erfassen eines Rotationswinkels und einer Rotationsrichtung des Rotor-Kerns 54 verwendet werden.
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In dem oben beschriebenen Rotationsaktuator 10 rotiert der Rotor 48 in eine Richtung seiner Umfangsrichtung, wenn die Erregung der Spule 45 in diese Reihenfolge, die U-Phase-Spule, die V-Phase-Spule und die W-Phase-Spule, geschaltet wird. Der Rotor 48 rotiert in die andere Richtung in seiner Umfangsrichtung, wenn die Erregung der Spule 45 in diese Reihenfolge, die W-Phase-Spule, die V-Phase-Spule und die U-Phase-Spule, geschaltet wird. Der Rotor 48 rotiert um 45° bei jedem Schaltungs-Zyklus der Erregung der drei Arten an Spulen.
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Wenn der Rotor 48 rotiert, rotiert das Außenzahnrad 67 auf einer Rotationsachse des exzentrischen Abschnitts 53 der Rotor-Welle 49 und bewegt sich dieses entlang der Innenzähne des Hohlrads 61, während das Außenzahnrad 67 um eine Rotationsachse des Kern-Fixierungsabschnitts 52 umläuft. Eine Drehzahl des Außenzahnrads 67 ist durch den Drehzahl-Untersetzungsabschnitt 60 eingestellt, um kleiner als eine Drehzahl der Rotor-Welle 49 zu sein. Wenn das Außenzahnrad 67 rotiert, übertragen die Drehmoment-Übertragungs-Vorsprünge 68 und die Drehmoment-Übertragungs-Löcher 73 die Rotationsbewegung des Außenzahnrads 67 zu dem Abtriebsteil 70. Mit anderen Worten, die Rotations-Abtriebs-Sektion reduziert eine von der Rotor-Welle 49 abgegebene Drehzahl und gibt in Übereinstimmung mit dem Hohlrad 61 eine Leistung ab.
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Das vordere Gehäuse 30 und das Hohlrad 61 werden im Folgenden beschrieben. Eine Innenwand des zylindrischen Abschnitts 31 des vorderen Gehäuses 30 weist sechs Ausnehmungen 36 auf, welche in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 31 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 36 sind an einer radial inneren Seite der Platte 82, wie in 1 gezeigt, positioniert und befinden sich in der Umfangsrichtung des vorderen Gehäuses 30 an Positionen, welche sich von den Positionen der Anbringungslöcher 35 unterscheiden, wie in 2 und 3 gezeigt.
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Die, von dem zylindrischen Abschnitt 31 gehaltene, kreisringförmige Platte 82 weist sechs Ausnehmungen 83 auf, welche sich an Positionen befinden, die den Positionen der Ausnehmungen 36 des vorderen Gehäuses 31 in der Umfangsrichtung entsprechen. In gleicher Weise wie die Ausnehmungen 36 des vorderen Gehäuses 31 unterscheiden sich die Ausnehmungen 83 der Platte 82 von den Anbringungslöchern 35 des Anbringungsabschnitts 34 in Positionen in der Umfangsrichtung.
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Das Hohlrad 61 hat einen zylindrischen Abschnitt 62, einen Innenzahnabschnitt 63 und Auskragungen 64, wie in 2 und 4 gezeigt. Der zylindrische Abschnitt 62 weist eine zylindrische Form auf, und weist sechs Fixierungs-Außenflächen 65 auf, welche an einer radial äußeren Peripherie des zylindrischen Abschnitts 62 vorgesehen sind, um in der Umfangsrichtung des Hohlrads 61 voneinander getrennt zu sein. Die Fixierungs-Außenflächen 65 befinden sich auf einer imaginären zylindrischen Fläche, die durch Verwenden der Wellenmitte Φ1 als eine Mitte gezeichnet wird. Drei der Fixierungs-Außenflächen 65, welche in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, gleichen näherungsweise den drei Anbringungsabschnitten 34 in den Positionen in der Umfangsrichtung.
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Der Innenzahnabschnitt 63 erstreckt sich von einem Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 62 radial einwärts, wie in 5 gezeigt, und weist mehrere Innenzähne, welche auf die Wellenmitte Φ1 bezogen kreisartig an einer radial inneren End-Stelle des Innenzahnabschnitts 63 angeordnet sind, auf. Der zylindrische Abschnitt 62 und der Innenzahnabschnitt 63 des Hohlrads 61 können als ein Beispiel eines Innenzahnrads verwendet werden. Das Innenzahnrad vermag nicht zu rotieren und ist an einer Außenseite der Rotationswelle in einer Radialrichtung der Rotationswelle vorgesehen.
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Wie in 2, 4 und 5 gezeigt, befinden sich die Auskragungen 64 an Positionen, welche sich von den Positionen der Fixierungs-Außenflächen 65 in der Umfangsrichtung des Hohlrads 61 unterscheiden, um mit dem zylindrischen Abschnitt 62 einstückig ausgeführt zu sein. Mit anderen Worten, die Auskragungen 64 erstrecken sich von dem zylindrischen Abschnitt 62 radial nach außen, und sie befinden sich in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung. Die Anzahl an Auskragungen 64 beträgt sechs. Die Fixierungs-Außenfläche 65 des zylindrischen Abschnitts 62 des Hohlrads 61 ist über eine Press-Passung mit einer Fixierungs-Innenfläche 84 der Platte 82 verbunden, so dass die Auskragungen 64 in die Ausnehmungen 36, 38 eingefügt sind. Die Auskragungen 64 können mit einer Außenwand des Innenzahnrads aus einem Stück sein. Der zylindrische Abschnitt 31 und die Metallplatte 82 können als ein Beispiel eines Gehäuseabschnitts, an welchen das Innenzahnrad fixiert ist, verwendet werden. Der Gehäuseabschnitt kann eine zylindrische Form aufweisen, und er kann die Ausnehmungen 36, in welche die Auskragungen 64 eingefügt werden, aufweisen. Die Anbringungsabschnitte 34 können als ein Beispiel eines mit einer Außenwand des Gehäuseabschnitts einstückigen Anbringungsteils verwendet werden. Das Anbringungsteil kann das Anbringungs-Loch 35, welches sich von der Ausnehmung 36 in einer Position in Umfangsrichtung des Gehäuseabschnitts unterscheidet, aufweisen. Das Außenzahnrad 67 kann von der exzentrischen Welle rotierbar gelagert sein, und das Außenzahnrad 67 greift in das Innenzahnrad zum Umlaufen um eine Rotationsachse der Rotationswelle, beim Rotieren auf einer Rotationsachse der exzentrischen Welle, wenn die Rotationswelle rotiert, ein.
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Wie voran stehend beschrieben unterscheiden sich bei dem Rotationsaktuator 10 der ersten Ausführungsform die Positionen der Ausnehmungen 36 des zylindrischen Abschnitts 31 des vorderen Gehäuses 30 von den Positionen der Anbringungslöcher 35 der Anbringungsabschnitte 34 in der Umfangsrichtung des vorderen Gehäuses 30. Mit anderen Worten sind die Ausnehmungen 36 und die Anbringungslöcher 35, welche beide eine Spannungskonzentration verursachen können, voneinander in der Umfangsrichtung getrennt. Somit kann eine auf das vordere Gehäuse 30 in der Press-Passung des Hohlrads 61 aufgebrachte Spannung in der Umfangsrichtung verteilt werden, ohne auf einen lokalen Teil des vorderen Gehäuses 30 zu fokussieren. Im Ergebnis kann Rissbildung des vorderen Gehäuses 30 in Folge von Spannungs-Konzentration eingeschränkt werden, und Brechen des vorderen Gehäuses 30 begrenzt werden. Das vordere Gehäuse 30 kann robust gefertigt werden.
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Weil die Ausnehmungen 36 und die Anbringungslöcher 35 voneinander beabstandet sind, vermag überdies geschmolzenes Kunstharz beim Pressen des vorderen Gehäuses 30 um die Ausnehmungen 36 und die Anbringungslöcher 35 herum in eine Form geschmeidig fließen. In Folge davon kann eine Fugenfestigkeit eines Schweißteils des vorderen Gehäuses 30 erhöht werden.
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In der ersten Ausführungsform sind die drei Fixierungs-Außenflächen 65 des Hohlrads 61 in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet, und befinden sich diese an in der Umfangsrichtung näherungsweise gleichen Positionen wie die Positionen der Anbringungsabschnitte 34, welche eine relativ große Dicke aufweisen. Das Hohlrad 61 kann daher in seiner Umfangsrichtung bei dem Press-Passen des Hohlrads 61 mit dem vorderen Gehäuse 30 gleichmäßig verformt werden, und eine Maß-Genauigkeit des Hohlrads 61 kann dadurch verbessert werden. Daher können eine Effizienz und eine Rückhaltekraft des Hohlrads 61 erhöht werden.
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In der ersten Ausführungsform ist die metallische Einfügungs-Hülse 37 an der Innenwand des Anbringungslochs 35 des Anbringungsabschnitts 34 fixiert. Selbst in diesem Fall können Teile des vorderen Gehäuses 30, welche sich an einer radial inneren Seite der Einfügungs-Hülsen 37 befinden, dick sein, weil die Ausnehmungen 36 und die Anbringungslöcher 35 in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Daher kann Brechen des vorderen Gehäuses 30 eingeschränkt sein.
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In der ersten Ausführungsform sind die drei Anbringungslöcher 35 in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung vorgesehen. Daher kann eine auf das vordere Gehäuse 30 in der Press-Passung des Hohlrads 61 mit dem vorderen Gehäuse 30 aufgebrachte Spannung in der Umfangsrichtung verteilt werden
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(Zweite Ausführungsform)
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Ein Rotationsaktuator 90 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Wie in 6 gezeigt, unterscheidet sich eine Rotations-Abtriebs-Sektion des Rotationsaktuators 90 von der Rotations-Abtriebs-Sektion des Rotationsaktuators 10 der ersten Ausführungsform. Die Rotations-Abtriebs-Sektion des Rotationsaktuators 90 hat ein Sonnenrad 92, ein Planetenrad 93 sowie einen Planetenträger 94.
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Das Sonnenrad 92 rotiert einstückig mit einer Rotor-Welle 95. Das Planetenrad 93 greift in ein Hohlrad 61 und das Sonnenrad 92 ein. Wenn die Rotor-Welle 95 rotiert, läuft das Planetenrad 93, bei Rotation, um eine Rotationsachse der Rotor-Welle 95 um. Der Planetenträger 94 ist koaxial mit der Rotor-Welle 95 zum rotierbaren Lagern des Planetenrads 93. Die Umlaufbewegung des Planetenrads 93 wird zu dem Planetenträger 94 übertragen, so dass der Planetenträger 94 rotiert. Die Rotor-Welle 95 kann als ein Beispiel der Rotationswelle verwendet werden.
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Die Rotations-Abtriebs-Sektion der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Rotations-Abtriebs-Sektion der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, aber das Hohlrad 61 und das vordere Gehäuse 30 gleichen sich zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform. Daher können mit der zweiten Ausführungsform ähnlich Effekte wie mit der ersten Ausführungsform erreicht werden.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung vollständig in Verbindung mit deren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, soll angemerkt sein, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen, wie im Folgenden beschrieben, dem Fachmann deutlich werden. Das Hohlrad 61 kann an die Innenwand des vorderen Gehäuses 30 durch eine andere Methode als das Press-Passen fixiert werden. Die Platte 82 kann nicht vorgesehen sein und kann sich in den zylindrischen Abschnitt 31 des vorderen Gehäuses 30 hinein erstrecken und in diesem Fall kann das Hohlrad 61 über eine Press-Passung mit dem zylindrischen Abschnitt 31 des vorderen Gehäuses 30 direkt verbunden sein. Die Einfügungs-Hülsen 37 können nicht vorgesehen sein und können sich in die Anbringungs-Löcher 35 der Anbringungsabschnitte 34 des vorderen Gehäuses 30 hinein erstrecken.
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Das vordere Gehäuse 30 kann aus einem anderen Material als Kunstharz gefertigt sein. Zum Beispiel kann das vordere Gehäuse 30 aus Aluminium gefertigt sein. Die Anzahl der einstückig mit der Außenwand des Hohlrads 61 vorgesehenen Auskragungen ist nicht auf sechs beschränkt, und kann mehr oder weniger als sechs betragen. Die Auskragungen 64 können auch nicht in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sein. Die Anzahl an Ausnehmungen 36 der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 31 des vorderen Gehäuses 30 ist nicht auf sechs beschränkt, und kann mehr oder weniger als sechs betragen. Die Ausnehmungen 36 können auch nicht in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sein.
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Die Anzahl an Anbringungs-Löchern 35 der Anbringungsabschnitte 34 des vorderen Gehäuses 30 ist nicht auf drei beschränkt, und kann mehr oder weniger als drei betragen. Die Anbringungs-Löcher 35 können auch nicht in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sein. Der Anbringungsabschnitt 34 des vorderen Gehäuses kann in einer flansch-artigen Form geformt sein und kann mehrere Anbringungs-Löcher aufweisen.
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Anstelle der Planetenradsatz-Vorrichtung, welche das Hohlrad 61 und die Rotations-Abtriebs-Sektion hat, kann eine andere Planetenradsatz-Vorrichtung, welche das Hohlrad 61 hat, vorgesehen sein. In der ersten und der zweiten Ausführungsform hat das Hohlrad 61 den Innenzahnabschnitt 63, welcher sich von dem Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 62 radial einwärts erstreckt und die eine Vielzahl an Innenzähnen an dem radial inneren End-Teil des Innenzahnabschnitts 63 aufweist. Alternativ können die Innenzähne einstückig mit der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 62 ausgeführt sein.
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Ein anderer, ganzer Teil der radial äußeren Peripherie des zylindrischen Abschnitts 62 als ein Teil, in welchem die Auskragungen 64 vorgesehen sind, kann als die Fixierungs-Außenfläche 65 verwendet werden. Die Anzahl an Fixierungs-Außen-Flächen 65 des Hohlrads 61, welche zwischen benachbarten zwei Auskragungen 64 vorgesehen ist, kann notwendigerweise auch nicht eins betragen. Das vordere Gehäuse 30 kann in drei oder mehr Teile in seiner Axialrichtung geteilt sein.
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Anstelle des Motors 40 kann ein anderer Motor-Typ, welcher als eine Leistungsquelle, die ein Drehmoment abgibt, funktioniert, verwendet werden. Der Rotationsaktuator kann in einer anderen Vorrichtung als einem Shift-by-wire-System eines Fahrzeugs verwendet werden. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die voran stehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, und ist in verschiedenen Ausführungsformen denkbar, ohne den Bereich der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann in einfacher Weise zugänglich. Die Offenbarung ist in ihrer breiteren Bedeutung daher nicht auf die spezifischen Details, darstellenden Vorrichtungen und illustrierenden Beispiele wie gezeigt und beschrieben, beschränkt.
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Ein Rotationsaktuator hat eine Rotationswelle (50, 51, 52, 95), die durch einen Motor (40) rotierbar angetrieben wird, ein Innenzahnrad (62, 63), das an einer Außenseite der Rotationswelle in einer Radialrichtung der Rotationswelle vorgesehen ist, eine Rotations-Abtriebs-Sektion, die zwischen der Rotationswelle und dem Innenzahnrad in der Radialrichtung zum Reduzieren einer von der Rotationswelle abgegebenen Drehzahl und zum Abgeben einer Leistung in Übereinstimmung mit dem Innenzahnrad vorgesehen ist, einen an dem Innenzahnrad fixierten zylindrischen Gehäuseabschnitt (31, 82), und ein Anbringungsteil (34), das mit einer Außenwand des Gehäuseabschnitts einstückig verbunden ist. Das Innenzahnrad weist eine von einer Außenwand des Innenzahnrads auskragende Auskragung (64) auf, und der Gehäuseabschnitt hat eine Ausnehmung (36), in welche die Auskragung eingefügt ist. Das Anbringungsteil weist ein Anbringungs-Loch (35) auf, das sich von der Ausnehmung in der Position in einer Umfangsrichtung des Gehäuseabschnitts unterscheidet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4560743 [0002]
- US 2009/0189468 [0002]
