BEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGENREFERENCES TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität des US-Patents 62/277,758 , das am 12. Januar 2016 eingereicht wurde, dessen Offenbarung in ihrer Gesamtheit hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.This application claims the priority of U.S. Patent No. 62 / 277,758 filed Jan. 12, 2016, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Drehaktoraufbau und insbesondere einen Drehaktoraufbau eines Motorfahrzeugs.The invention generally relates to a rotary actuator assembly, and more particularly to a rotary actuator assembly of a motor vehicle.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Es existiert eine kontinuierliche Anstrengung in der Automobilindustrie, die Größe und das Gewicht von einzelnen Fahrzeugkomponenten zu reduzieren, um die gesamte Fahrzeugeffizienz zu verbessern.There is a continuing effort in the automotive industry to reduce the size and weight of individual vehicle components to improve overall vehicle efficiency.
Drehaktoren werden im Allgemeinen in Motorfahrzeugkomponenten verwendet, um eine Drehbewegung an einer Ausgabewelle wie in einer Drosselklappe oder einem HVAC-System zum Beispiel zu bewirken.Rotary actuators are generally used in motor vehicle components to effect rotational movement on an output shaft, such as in a throttle or HVAC system, for example.
Konventionelle Drehaktoren werden im Allgemeinen unter Verwendung eines Gleichstrom(DC)-Motors mit Bürsten gesteuert. Um die Drehung der Ausgabewelle ausreichend zu steuern, benötigt der Aktoraufbau typischerweise eine Reihe von Zahnraduntersetzungen zwischen dem Gleichstrommotor und der Leistungswelle. Zum Beispiel beinhaltet ein typischer Drehaktor eine erste Zahnraduntersetzung zwischen dem Motor und einem Zwischenzahnrad und eine zweite Zahnraduntersetzung zwischen dem Zwischenzahnrad und einem Antriebszahnrad der Leistungswelle.Conventional rotary actuators are generally controlled using a DC brushed motor. To adequately control the rotation of the output shaft, the actuator assembly typically requires a series of gear ratios between the DC motor and the power shaft. For example, a typical rotary actuator includes a first gear reduction between the motor and an intermediate gear and a second gear reduction between the intermediate gear and a drive gear of the power shaft.
Obwohl das effektiv ist, weist der Stand der Technik verschiedene Komplikationen auf. Zum Beispiel sind Gleichstrommotoren mit Bürsten relativ groß und insbesondere lang. Folglich, um das Zwischenzahnrad einzubauen, während die Gesamtgröße des Gehäuses minimiert wird, muss der Gleichstrommotor radial versetzt von der Leistungswelle sein, wobei ein Körper des Gleichstrommotors benachbart und parallel zu der Leistungswelle ist. Indem der Gleichstrommotor versetzt ist, um das Zwischenzahnrad zu enthalten muss das Gehäuse der Fahrzeugkomponente speziell gestalte sein, um einen Raum für den Gleichstrommotor zu beinhalten. Zum Beispiel, wenn der Drehaktor in einer elektrischen Drosselklappe verwendet wird, muss ein Gehäuse der elektrischen Drosselklappe speziell gestaltet werden, um den Gleichstrommotor zu enthalten. Zusätzlich verursacht die versetzte Konfiguration des Gleichstrommotors, dass dieser in dem Gehäuse getrennt von der Leistungswelle installiert wird, wodurch eine Komplexität und eine Aufbauzeit der elektronischen Drosselklappe erhöht wird. Ähnlich, wenn ein Drehaktoraufbau, der einen Gleichstrommotor aufweist, in anderen Fahrzeugkomponenten verwendet wird, müssen spezielle Gestaltungseinschränkungen für die Fahrzeugkomponenten beachtet werden, um die Gesamtgröße und das Gewicht zu minimieren.Although this is effective, the prior art has several complications. For example, DC motors with brushes are relatively large and, in particular, long. Thus, to install the intermediate gear while minimizing the overall size of the housing, the DC motor must be radially offset from the power shaft, with a body of the DC motor adjacent and parallel to the power shaft. With the DC motor offset to contain the idler gear, the housing of the vehicle component must be specially designed to accommodate a space for the DC motor. For example, when the rotary actuator is used in an electric throttle, an electrical throttle body needs to be specially designed to contain the DC motor. In addition, the offset configuration of the DC motor causes it to be installed in the housing separate from the power shaft, thereby increasing the complexity and buildup time of the electronic throttle. Similarly, if a rotary actuator assembly incorporating a DC motor is used in other vehicle components, special design constraints for the vehicle components must be considered to minimize the overall size and weight.
Entsprechend existiert ein Bedarf im Stand der Technik nach eine Verbesserung eines Drehaktoraufbaus, wobei die Größe und Komplexität des Drehaktors minimiert ist.Accordingly, there exists a need in the art for an improvement of a rotary actuator assembly while minimizing the size and complexity of the rotary actuator.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung wurde ein verbesserter Drehaktoraufbau, wobei die Größe und Komplexität des Drehaktors minimiert sind, überraschenderweise entdeckt.In accordance with the present disclosure, an improved rotary actuator structure wherein the size and complexity of the rotary actuator are minimized has surprisingly been discovered.
In einer Ausführungsform beinhaltet ein Drehaktoraufbau eine gemeinsame Welle, einen Antrieb und einen Zahnradaufbau. Die gemeinsame Welle weist einen Körperabschnitt und einen Halsabschnitt auf und bildet eine erste Achse des Aktoraufbaus. Der Antrieb beinhaltet ein Ritzel, das eine Öffnung durch sich ausgebildet aufweist, wobei der Halsabschnitt der gemeinsamen Welle gleitend in der Öffnung aufgenommen ist. Der Zahnradaufbau beinhaltet ein Zwischenzahnrad und ein Antriebszahnrad. Das Antriebszahnrad ist an dem Körperabschnitt der gemeinsamen Welle drehfixiert. Das Zwischenzahnrad dreht sich um eine zweite Achse parallel zu der ersten Achse und ist dazu ausgestaltet, eine Drehbewegung von dem Ritzel zu dem Antriebszahnrad zu übertragen, wobei ein Hauptzahnrad des Zwischenzahnrads mit dem Ritzel in Eingriff ist und ein Unterzahnrad des Zwischenzahnrads mit dem Antriebszahnrad in Eingriff ist, wobei.In one embodiment, a rotary actuator assembly includes a common shaft, a drive, and a gear assembly. The common shaft has a body portion and a neck portion and forms a first axis of the actuator assembly. The drive includes a pinion having an opening formed therethrough, the neck portion of the common shaft being slidably received in the opening. The gear assembly includes an idler gear and a drive gear. The drive gear is rotationally fixed to the body portion of the common shaft. The idler gear rotates about a second axis parallel to the first axis and is configured to transmit rotational motion from the pinion to the drive gear, wherein a main gear of the idler gear engages the pinion and a lower gear of the idler gear engages the drive gear is, where.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Drehaktoraufbau eine gemeinsame Welle, die einen Körperabschnitt und einen Halsabschnitt aufweist. Ein Ritzel ist drehbar um einen Halsabschnitt der gemeinsamen Welle. Der Aufbau beinhaltet ferner ein Antriebszahnrad, das axial von dem Ritzel beabstandet ist, und an dem Körperabschnitt der gemeinsamen Welle drehfixiert ist. Ein Zwischenzahnrad ist drehbar um eine zweite Achse, die parallel zu der ersten Achse ist. Das Zwischenzahnrad ist ein abgestuftes Zahnrad und ist dazu ausgestaltet, mit jedem dem Ritzel und dem Antriebszahnrad in Eingriff zu kommen. Das Ritzel ist mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor gekoppelt, wobei eine Drehung des Motors zu dem Antriebszahnrad über jedes das Ritzel und das Zwischenzahnrad übertragen wird.In another embodiment, a rotary actuator assembly includes a common shaft having a body portion and a neck portion. A pinion is rotatable about a neck portion of the common shaft. The structure further includes a drive gear axially spaced from the pinion and rotationally fixed to the body portion of the common shaft. An intermediate gear is rotatable about a second axis that is parallel to the first axis. The intermediate gear is a stepped gear and is adapted to engage with each of the pinion and the drive gear. The pinion is coupled to a brushless DC motor, with rotation of the motor being transmitted to the drive gear via each of the pinion and idler gear.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Drehaktoraufbau ein Ritzel und ein Antriebszahnrad, das koaxial mit und axial beabstandet von dem Ritzel ausgerichtet ist. Das Antriebszahnrad ist parallel zu dem Ritzel. Ein Hauptzahnrad ist axial zwischen dem Ritzel und dem Antriebszahnrad angeordnet und ein äußerer Umfang des Hauptzahnrads greift in das Ritzel ein, wobei eine Drehung des Ritzels eine Drehung des Hauptzahnrads beeinflusst. Ein Unterzahnrad ist koaxial mit dem und an das Hauptzahnrad ausgerichtet und drehgekoppelt. Ein äußerer Umfang des Unterzahnrads greift in das Antriebszahnrad, wobei eine Drehung des Unterzahnrads eine Drehung des Antriebszahnrads beeinflusst. In another embodiment, the rotary actuator assembly includes a pinion and a drive gear that is coaxially aligned with and axially spaced from the pinion. The drive gear is parallel to the pinion. A main gear is disposed axially between the pinion and the drive gear and an outer circumference of the main gear engages the pinion, wherein rotation of the pinion affects rotation of the main gear. A lower gear is coaxial with and aligned with the main gear and rotationally coupled. An outer periphery of the lower gear meshes with the drive gear, and rotation of the lower gear affects rotation of the drive gear.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
1 ist eine perspektivische Aufsicht eines Drehaktoraufbaus entsprechend der vorliegenden Offenbarung; 1 FIG. 12 is a perspective view of a rotary actuator assembly according to the present disclosure; FIG.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Drehaktoraufbaus aus 1, die entlang Linie 2-2 aus 1 gemacht wurde; und 2 is a cross-sectional view of a Drehaktoraufbaus from 1 that go along line 2-2 1 have been done; and
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Drehaktoraufbaus aus 1, wobei der Drehaktoraufbau in einer elektronischen Drosselklappe eingebaut ist; und 3 is an exploded perspective view of a Drehaktoraufbaus 1 wherein the rotary actuator assembly is installed in an electronic throttle; and
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer alternativen Ausführungsform des Drehaktoraufbaus aus 1 bis 3, wobei ein Antriebszahnrad ein Segmentzahnrad ist. 4 is an exploded perspective view of an alternative embodiment of the Drehaktoraufbaus 1 to 3 wherein a drive gear is a segment gear.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die folgende detaillierte Beschreibung und beigefügten Figuren beschreiben verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und stellen diese dar. Die Beschreibung und Figuren dienen dazu, einem Fachmann zu ermöglichen die Erfindung zu verwenden, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken. Bezüglich offenbarten Verfahren sind die dargestellten Schritte lediglich beispielhafter Natur und folglich ist die Reihenfolge der Schritte nicht notwendig oder kritisch.The following detailed description and attached figures describe and illustrate various embodiments of the invention. The description and drawings are intended to enable one skilled in the art to utilize the invention and are not intended to limit the scope of the invention in any way. With respect to disclosed methods, the illustrated steps are merely exemplary in nature, and thus the order of the steps is not necessary or critical.
1 bis 3 stellen einen Drehaktoraufbau 10 in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Der Drehaktoraufbau 10 beinhaltet eine gemeinsame Welle 12, einen Antriebsaufbau 14, einen Zahnradaufbau 16 und eine Leiterplatte (PCB) 18, die alle zumindest teilweise in einem Gehäuse 20 aufgenommen sind. 1 to 3 make a rotary actuator construction 10 in accordance with a first embodiment of the present disclosure. The rotary actuator assembly 10 involves a common wave 12 , a drive assembly 14 , a gear construction 16 and a printed circuit board (PCB) 18 all at least partially in a housing 20 are included.
Die gemeinsame Welle 12 des Drehaktoraufbaus 10 beinhaltete einen Körperabschnitt 20 und einen Halsabschnitt 24, und bildet eine erste Drehachse A des Drehaktoraufbaus 10. Wie gezeigt, sind jeder der Körperabschnitt 22 und der Halsabschnitt 24 in einer zylindrischen Form und der Halsabschnitt 24 erstreckt sich axial von einem distalen Ende des Körperabschnitts 22. Jedoch können in alternativen Ausführungsformen sowohl einer als auch beide der Körperabschnitt 22 und der Halsabschnitt 24 einen ungleichmäßigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen. Die gemeinsame Welle 12 kann aus einem oder mehr aus einem Metall, Polymer oder einem Kompositmaterial ausgebildet sein.The common wave 12 of the rotary actuator structure 10 included a body section 20 and a neck section 24 , and forms a first axis of rotation A of the Drehaktoraufbaus 10 , As shown, each is the body section 22 and the neck section 24 in a cylindrical shape and the neck section 24 extends axially from a distal end of the body portion 22 , However, in alternative embodiments, both one and both of the body portion 22 and the neck section 24 have a non-uniform or polygonal cross-section. The common wave 12 may be formed of one or more of a metal, polymer or composite material.
In der dargestellten Ausführungsform ist ein Durchmesser oder eine Querschnittsfläche des Halsabschnitts 24 weniger als ein Durchmesser oder eine Querschnittsfläche des Körperabschnitts 22, wobei die gemeinsame Welle 12 abgestuft ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Durchmesser oder die Querschnittsfläche des Halsabschnitts 24 größer als die des Körperabschnitts 22 sein. In einer anderen Ausführungsform kann die gemeinsame Welle 12 kontinuierlich ausgebildet sein, wobei der Durchmesser oder die Querschnittsflächen des Halsabschnitts 24 und des Körperabschnitts 22 gleich sind.In the illustrated embodiment, a diameter or cross-sectional area of the neck portion 24 less than a diameter or cross-sectional area of the body portion 22 , where the common wave 12 graded. In another embodiment, the diameter or cross-sectional area of the neck portion 24 larger than that of the body section 22 be. In another embodiment, the common shaft 12 be formed continuously, wherein the diameter or the cross-sectional areas of the neck portion 24 and the body part 22 are the same.
Der Körperabschnitt 22 kann ferner ein Befestigungsmittel 26 beinhalten das dazu ausgestaltet ist, mit einem Ausgang 28 des Drehaktoraufbaus 10 in Eingriff zu kommen. Zum Beispiel kann das Befestigungsmittel 26 dazu ausgestaltet sein, den Ausgang 28 fixiert an die gemeinsame Welle 12 zu koppeln.The body section 22 may further include a fastener 26 which is designed to have an output 28 of the rotary actuator structure 10 to get in touch. For example, the fastener 26 be designed to the output 28 fixed to the common shaft 12 to pair.
Der Antriebsaufbau 14 der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Motor 30 und ein Ritzel 32. Das Ritzel 32 des Antriebsaufbaus 14 ist drehbar mit einem Rotor 34 des Motors 30 gekoppelt, wobei eine Drehleistung des Motors 30 direkt an das Ritzel 32 übertragen wird. Wie gezeigt, ist ein Wellenabschnitt des Ritzels in dem Rotor 34 aufgenommen. Jedoch können andere Mittel zum Koppeln des Ritzels 32 an den Motor 30 durch den Fachmann gewürdigt werden.The drive structure 14 The present disclosure includes an engine 30 and a pinion 32 , The pinion 32 the drive structure 14 is rotatable with a rotor 34 of the motor 30 coupled, with a rotational power of the engine 30 directly to the pinion 32 is transmitted. As shown, a shaft portion of the pinion is in the rotor 34 added. However, other means of coupling the pinion may be used 32 to the engine 30 appreciated by the skilled person.
Der Antriebsaufbau 14 beinhaltet eine Öffnung 36, die dadurch ausgebildet ist, wobei die Öffnung 36 dazu ausgestaltet ist, einen Abschnitt der gemeinsamen Welle 12 darin aufzunehmen. Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist die Öffnung 36 zentral zumindest teilweise durch jedes der Ritzel 32 ausgebildet, wobei der Motor 30 und das Ritzel 32 jeweils dazu ausgestaltet sind den Halsabschnitt 24 der gemeinsamen Welle 12 darin gleitend aufzunehmen. Ein Durchmesser der Öffnung 36 ist dazu ausgestaltet, einem gleitenden Passungszustand zwischen dem Halsabschnitt 24 der gemeinsamen Welle 12 und dem Antriebsaufbau 14 bereitzustellen, welcher dazu ausgestaltet ist, eine Drehbewegung des Rotors 34 und des Ritzels 32 relativ zu dem Halsabschnitt 24 zu ermöglichen, während eine Radiale Bewegung des Halsabschnitts 24 in dem Rotor 34 minimiert wird. Die gleitende Passung zwischen dem Antriebsaufbau 14 und dem Halsabschnitt 24 der gemeinsamen Welle 12 ermöglicht vorteilhafter Weise der gemeinsamen Welle 12 und dem Antriebszahnrad 38 sich unabhängig von dem Motor 30 und dem Ritzel 32 zu drehen, während eine axiale Ausrichtung des Motors 30 und des Ritzels 32 mit der gemeinsamen Welle 12 erhalten bleiben. Zum Beispiel kann die gleitende Passung als eine einer laufenden Passung und einer schiebenden Passung, wie durch ANSI B4.1 definiert, verstanden werden. Der exakte gleitende Passungszustand wird basierend auf der gewünschten Betätigungsgeschwindigkeit und Last des Drehaktoraufbaus 10 gewählt.The drive structure 14 includes an opening 36 formed thereby, wherein the opening 36 is configured to a portion of the common shaft 12 to record in it. As in 1 to 3 shown is the opening 36 centrally at least partially through each of the pinions 32 formed, the engine 30 and the pinion 32 each designed to the neck portion 24 the common wave 12 sliding into it. A diameter of the opening 36 is designed to provide a sliding fit between the neck portion 24 the common wave 12 and the drive assembly 14 to provide, which is adapted to a rotational movement of the rotor 34 and the pinion 32 relative to the neck portion 24 to allow while a radial movement of the neck section 24 in the rotor 34 is minimized. The sliding fit between the drive assembly 14 and the neck section 24 the common wave 12 advantageously allows the common shaft 12 and the drive gear 38 independent of the engine 30 and the pinion 32 to rotate while an axial alignment of the motor 30 and the pinion 32 with the common wave 12 remain. For example, the sliding fit may be one of a running fit and a sliding fit, as by ANSI B4.1 defined, understood. The exact sliding fit condition will be based on the desired operating speed and load of the rotary actuator assembly 10 selected.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Motor 30 ein bürstenloser Gleichstrommotor 30. Durch Verwenden eines bürstenlosen Gleichstrommotors 30 entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist die gesamte Größe, Gewicht und Komplexität des Drehaktoraufbaus 10 in vorteilhafter Weise im Vergleich zu elektronischen Drosselklappen des Stands der Technik reduziert. Bürstenlose Gleichstrommotoren stellen ein reduziertes Profil im Vergleich zu Motoren mit Bürsten bereit, wodurch ermöglicht wird, dass der Motor 30 koaxial mit der gemeinsamen Welle 12 montiert ist, ohne einen Drehaktoraufbau 10 wesentlich zu vergrößern. Obwohl ein bürstenloser Gleichstrommotor 30 in der dargestellten Ausführungsform beinhaltet ist, wird der Fachmann erkennen, dass andere Typen elektrischer Motoren, die ein minimales Profil aufweisen, wie Wechselstrommotoren (AC), Induktionsmotoren oder DC-Motoren mit Bürsten verwendet werden können.In the illustrated embodiment, the engine is 30 a brushless DC motor 30 , By using a brushless DC motor 30 in accordance with the present disclosure, the overall size, weight, and complexity of the rotary actuator assembly 10 reduced in an advantageous manner compared to prior art electronic throttle. Brushless DC motors provide a reduced profile compared to brushed motors, thereby allowing the motor 30 coaxial with the common shaft 12 is mounted without a Drehaktoraufbau 10 to increase significantly. Although a brushless DC motor 30 In the illustrated embodiment, those skilled in the art will recognize that other types of electric motors having a minimum profile, such as AC motors, induction motors, or DC motors with brushes, may be used.
Eine Drehleistung des Antriebaufbaus 14 wird zu der gemeinsamen Welle 12 via dem Zahnradaufbau 16 übertragen. In einer ersten Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet der Zahnradaufbau 16 ein Antriebszahnrad 38 und ein Zwischenzahnrad 40.A rotary power of the drive structure 14 becomes the common wave 12 via the gear construction 16 transfer. In a first embodiment of the disclosure, the gear assembly includes 16 a drive gear 38 and an idler gear 40 ,
Das Antriebszahnrad 38 ist drehbar an dem Körperabschnitt 22 der gemeinsamen Welle 12 fixiert. Entsprechend sind das Antriebszahnrad 38 und das Ritzel 32 koaxial entlang der ersten Achse A des Drehaktoraufbaus 10 ausgerichtet, wobei ein Abstand zwischen dem Antriebszahnrad 38 und dem Ritzel 32 ausgebildet ist. Das Antriebszahnrad 38 kann drehbar an der gemeinsamen Welle 12 durch ein mechanisches Mittel wie einer Befestigung, einer Keilnut oder einem Reibschluss zum Beispiel fixiert sein. Das Antriebszahnrad 38 kann auch durch einen Haftvermittler an der gemeinsamen Welle 12 fixiert sein. Das Antriebszahnrad 38 ist axial zwischen dem Ritzel 32 des Antriebs 32 und dem Gehäuse 20 angeordnet.The drive gear 38 is rotatable on the body portion 22 the common wave 12 fixed. Accordingly, the drive gear 38 and the pinion 32 coaxially along the first axis A of the Drehaktoraufbaus 10 aligned, with a distance between the drive gear 38 and the pinion 32 is trained. The drive gear 38 can rotate on the common shaft 12 be fixed by a mechanical means such as a fastening, a keyway or a frictional connection, for example. The drive gear 38 can also by a bonding agent on the common shaft 12 be fixed. The drive gear 38 is axially between the pinion 32 of the drive 32 and the housing 20 arranged.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Antriebszahnrad 38 kontinuierlich ausgebildet, wobei das Antriebszahnrad 38 dazu ausgestaltet ist, die gemeinsame Welle 12 kontinuierlich um mehr als 360° zu drehen. Jedoch kann in alternativen Ausführungsformen das Antriebszahnrad 38 so ausgestaltet sein, sodass es eine Teildrehung der gemeinsamen Welle 12 um die erste Achse A bereitstellt. Zum Beispiel kann das Antriebszahnrad 38 ein Segmentzahnrad sein, das Zähne aufweist, die teilweise um einen äußeren Umfang davon, wie in 4 gezeigt, ausgebildet sind.In the illustrated embodiment, the drive gear is 38 continuously formed, wherein the drive gear 38 designed to be the common wave 12 continuously to rotate more than 360 °. However, in alternative embodiments, the drive gear 38 be designed so that it is a partial rotation of the common shaft 12 around the first axis A provides. For example, the drive gear 38 a segment gear having teeth partially around an outer periphery thereof, as in FIG 4 shown, are formed.
Das Zwischenzahnrad 40 ist drehbar um eine zweite Achse B des Drehaktoraufbaus 10. Die zweite Achse B ist parallel zu der ersten Achse A, wobei jedes das Ritzel 32, das Zwischenzahnrad 40 und das Antriebszahnrad 38 parallel zueinander sind. In der dargestellten Ausführungsform ist das Zwischenzahnrad 40 mit einer Achse 42 gekoppelt, die sich von dem Gehäuse 20 erstreckt und die zweite Achse B bildet.The intermediate gear 40 is rotatable about a second axis B of the Drehaktoraufbaus 10 , The second axis B is parallel to the first axis A, each of which is the pinion 32 , the intermediate gear 40 and the drive gear 38 are parallel to each other. In the illustrated embodiment, the idler gear is 40 with an axis 42 coupled, extending from the housing 20 extends and the second axis B forms.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist das Zwischenzahnrad 40 dazu ausgestaltet, eine Drehbewegung von dem Ritzel 32 des Antriebsaufbaus 14 zu dem Antriebszahnrad 38 zu übertragen. Wie gezeigt ist das Zwischenzahnrad 40 ein abgestuftes Zahnrad und beinhaltet ein Hauptzahnrad 44 und ein Unterzahnrad 46, die koaxial ausgerichtet und bezüglich einer Rotation zueinander fixiert sind. Das Zwischenzahnrad 40 kann einstückig ausgebildet sein, wobei das Unterzahnrad 46 und das Hauptzahnrad 44 aus einem einzelnen Körper ausgebildet sind, oder kann als zusammengesetztes Zahnrad ausgebildet sein, wobei das Unterzahnrad 46 getrennt von und mechanisch gekoppelt an das Hauptzahnrad 44 ist.As in 1 and 2 shown is the intermediate gear 40 configured to rotate the pinion 32 the drive structure 14 to the drive gear 38 transferred to. As shown, the intermediate gear 40 a stepped gear and includes a main gear 44 and a lower gear 46 which are coaxially aligned and fixed relative to each other for rotation. The intermediate gear 40 may be integrally formed, wherein the lower gear 46 and the main gear 44 are formed from a single body, or may be formed as a composite gear, wherein the lower gear 46 separated from and mechanically coupled to the main gear 44 is.
Mit der zweiten Achse B von der ersten Achse A, wie oben beschrieben, versetzt, ist das Hauptzahnrad 44 dazu ausgestaltet, mit dem Ritzel 22 in Eingriff zu kommen. Folglich wird eine Drehleistung des Motors 30 zu dem Hauptzahnrad 44 durch das Ritzel 32 übertragen, was eine Gegendrehbewegung des Hauptzahnrads 44 und des Unterzahnrads 46 bezüglich des Ritzels 32 verursacht. Wie gezeigt ist das Hauptzahnrad 44 axial mit dem Ritzel 32 ausgerichtet, wobei mehrere Zähne an dem äußeren Umfang des Hauptzahnrads 44 mit mehreren Zähnen, die an einem äußeren Umfang des Unterzahnrads 46 ausgebildet sind, in Eingriff kommen. Das Unterzahnrad 46 des Zwischenzahnrads 40 ist dazu ausgestaltet in das Antriebszahnrad 38 in einer ähnlichen Weise einzugreifen, wobei eine Gegendrehbewegung des Unterzahnrads 46 an das Antriebszahnrad 38 übertragen wird. Entsprechend wird das Antriebszahnrad 38 dazu gebracht, sich in derselben Richtung wie das Ritzel 32 zu drehen.With the second axis B offset from the first axis A as described above, the main gear is 44 designed with the pinion 22 to get in touch. Consequently, a rotational power of the engine 30 to the main gear 44 through the pinion 32 transferred, causing a counter-rotation of the main gear 44 and the lower gear 46 concerning the pinion 32 caused. As shown, the main gear is 44 axially with the pinion 32 aligned, with multiple teeth on the outer circumference of the main gear 44 with multiple teeth attached to an outer circumference of the lower gear 46 are trained to engage. The lower gear 46 of the intermediate gear 40 is designed for this purpose in the drive gear 38 engage in a similar manner, wherein a counter-rotational movement of the lower gear 46 to the drive gear 38 is transmitted. Accordingly, the drive gear becomes 38 brought in the same direction as the pinion 32 to turn.
In der dargestellten Ausführungsform des Drehaktoraufbaus 10 ist jedes das Ritzel 32, das Hauptzahnrad 44, das Unterzahnrad 46 und das Antriebszahnrad 38 als ein Kammrad oder ein Zahnkranz ausgebildet, wobei mehrere Zähne von jedem der Zahnräder mit mehreren der Zähne eines korrespondierenden einen der anderen der Zahnräder in Eingriff kommen, um eine Dreh- und Gegendrehbewegung davon zu verursachen. Durchmesser von jedem des Ritzels 32, des Hauptzahnrads 44, des Unterzahnrads 46 und des Antriebszahnrads 38 werden in Abhängigkeit von einem gewünschten Ausgabedrehmoment und/oder Geschwindigkeit des Drehaktoraufbaus 10 gewählt. Die Drehbewegung kann von dem Antriebsaufbau 14 zu dem Antriebszahnrad 38 durch andere Mittel wie zum Beispiel eine Reibkupplung, Riemen, Ketten und Fluidkopplung übertragen werden. Der Zahnradaufbau 16 kann auch als ein Schneckenantrieb ausgebildet sein, wobei ein Schneckenrad zwischen dem Zwischenzahnrad 40 und dem Antriebszahnrad 38 angeordnet ist, um eine Drehbewegung des Antriebszahnrads 38 zu verursachen. In the illustrated embodiment of the Drehaktoraufbaus 10 each is the pinion 32 , the main gear 44 , the lower gear 46 and the drive gear 38 formed as a comb wheel or a ring gear, wherein a plurality of teeth of each of the gears with a plurality of the teeth of a corresponding one of the other of the gears engage to cause a rotational and counter-rotating movement thereof. Diameter of each of the pinion 32 , the main gear 44 , the lower gear 46 and the drive gear 38 become dependent on a desired output torque and / or speed of the Drehaktoraufbaus 10 selected. The rotational movement may be from the drive assembly 14 to the drive gear 38 be transmitted by other means such as a friction clutch, belts, chains and fluid coupling. The gear construction 16 may also be designed as a worm drive, wherein a worm wheel between the intermediate gear 40 and the drive gear 38 is arranged to rotate the drive gear 38 to cause.
Die Leiterplatte 18 ist elektrisch mit dem Motor 30 und mindestens einem Sensor an dem Antriebszahnrad 38 verbunden und dient dazu, Eingaben an den Motor 30 und die Sensoren zu senden und Ausgaben von dem Motor 30 und den Sensoren zu empfangen, um eine Betätigung der elektrischen Drosselklappe 10 zu steuern.The circuit board 18 is electric with the engine 30 and at least one sensor on the drive gear 38 connected and serves to inputs to the engine 30 and send the sensors and outputs from the engine 30 and the sensors to receive an actuation of the electrical throttle 10 to control.
Das Gehäuse 20 des Drehaktoraufbaus 10 beinhaltet eine Vertiefung 48, die dazu ausgestaltet ist, mindestens einen Abschnitt des Antriebs 32 und der Leiterplatte 18 darin aufzunehmen. Die Vertiefung kann mindestens teilweise durch eine Lippe 50 gebildet sein, welche eine Umgebung des Gehäuses 20 begrenzt. Das Gehäuse 20 kann ferner einen Führungsrahmen 52 beinhalten, der an einem Flansch ausgebildet ist, und dazu ausgestaltet ist, eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 18 und einer externen Steuerung (nicht dargestellt) bereitzustellen. Eine Abdeckung 54 schließt die Vertiefung 48. Die Konfiguration des Gehäuses 20, um den Motor 30 und die Leiterplatte 18 zu empfangen, minimiert vorteilhaft die gesamte Größe der elektronische Drosselklappe 1.The housing 20 of the rotary actuator structure 10 includes a recess 48 , which is designed to at least a portion of the drive 32 and the circuit board 18 to record in it. The depression may be at least partially through a lip 50 be formed, which is an environment of the housing 20 limited. The housing 20 may further include a guide frame 52 included, which is formed on a flange, and is adapted to an electrical connection between the circuit board 18 and an external controller (not shown). A cover 54 closes the recess 48 , The configuration of the housing 20 to the engine 30 and the circuit board 18 to advantageously minimize the overall size of the electronic throttle 1 ,
In der dargestellten Ausführungsform sind eine vorwärtige und rückwärtige Drehung durch den Antriebsaufbau 14 bereitgestellt, wobei der Motor 30 in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung betätigt werden kann. Jedoch kann in alternativen Ausführungsformen eine umgekehrte Drehung durch einen Federaufbau (nicht dargestellt) bereitgestellt oder unterstützt sein. Zum Beispiel kann der Federaufbau eine Feder beinhalten, die mit der gemeinsamen Welle 12 gekoppelt ist, wobei eine Federkraft gegen die Drehleistung der gemeinsamen Welle 12 aufgebracht wird, wodurch die gemeinsame Welle 12 zu ihrer Ursprungsposition beaufschlagt wird. Die Feder kann eine Torsionsfeder, eine Spannungsfeder oder eine Kompressionsfeder sein. Der Federaufbau kann ferner eine Kopplung wie einen Arm beinhalten, der sich radial von der gemeinsamen Welle 12 oder dem Antriebszahnrad 38 erstreckt, das dazu ausgestaltet ist, mit der Feder zusammenzuwirken, um die gemeinsame Welle 12 zu der Ursprungsposition zu beaufschlagen.In the illustrated embodiment, forward and backward rotation is through the drive assembly 14 provided, the engine 30 can be operated in a forward and backward direction. However, in alternative embodiments, reverse rotation may be provided or assisted by a spring assembly (not shown). For example, the spring assembly may include a spring connected to the common shaft 12 coupled, wherein a spring force against the rotational power of the common shaft 12 is applied, causing the common shaft 12 to its original position. The spring may be a torsion spring, a tension spring or a compression spring. The spring assembly may further include a coupling, such as an arm, extending radially from the common shaft 12 or the drive gear 38 which is adapted to cooperate with the spring to the common shaft 12 to the original position.
Wie oben diskutiert enthält die vorliegende Offenbarung vorteilhafterweise einen bürstenlosen Gleichstrommotor 30, in dem die gemeinsame Welle 12 dazu ausgestaltet ist, gleitend in dem Antriebsaufbau 14 aufgenommen zu sein. Die Konfiguration minimiert auch die Gesamtgröße und das Gewicht des Drehaktoraufbaus 10 im Vergleich mit dem Stand der Technik, während gleichzeitig eine Leistung verbessert wird.As discussed above, the present disclosure advantageously includes a brushless DC motor 30 in which the common wave 12 configured to slidably in the drive assembly 14 to be included. The configuration also minimizes the overall size and weight of the rotary actuator assembly 10 in comparison with the prior art while at the same time improving performance.
Beim Betätigen werden Eingangssignale entsprechend einer gewünschten Position der Ausgabe 38 zu dem PCB einer externen Steuerung bereitgestellt. Als Antwort kommuniziert die PCB 18 einen Befehl zu dem Motor 30, welcher einer gewünschte Drehposition der Ausgabe 28 entspricht, und der Motor 30 dreht sich auf eine vorbestimmte Drehposition. Die Drehbewegung des Motors 30 wird zu dem Hauptzahnrad 44 des Zwischenzahnrads 40 durch das Ritzel 32 übertragen, wodurch das Zwischenzahnrad 40 dazu gebracht wird, sich zu drehen. Gleichzeitig überträgt das Unterzahnrad 46 des Zwischenzahnrads 40 die Drehbewegung an das Antriebszahnrads 38. Das Antriebszahnrad 38, das an dem Körperabschnitt 22 der gemeinsamen Welle 12 drehfixiert ist, bringt die gemeinsame Welle 12 dazu, sich zu drehen. Eine Drehung der gemeinsamen Welle 12 dreht folglich den Ausgang 28 zu der gewünschten Position, während der Halsabschnitt 24 der gemeinsamen Welle 12 sich frei in dem Motor 30 und Ritzel 32 dreht.When pressed, input signals corresponding to a desired position of the output 38 provided to the PCB of an external controller. In response, the PCB communicates 18 a command to the engine 30 , which is a desired rotational position of the output 28 corresponds, and the engine 30 turns to a predetermined rotational position. The rotational movement of the engine 30 becomes the main gear 44 of the intermediate gear 40 through the pinion 32 transferred, whereby the intermediate gear 40 is made to turn. At the same time transmits the lower gear 46 of the intermediate gear 40 the rotational movement of the drive gear 38 , The drive gear 38 on the body part 22 the common wave 12 drehfixiert, brings the common wave 12 to turn. A rotation of the common shaft 12 thus turns the exit 28 to the desired position, while the neck portion 24 the common wave 12 Free in the engine 30 and pinion 32 rotates.
Wie in 3 gezeigt und oben erklärt wurde, kann der Drehaktoraufbau der vorliegenden Offenbarung in eine elektronische Drosselklappe eingebaut werden. Jedoch wird erkannt, dass der offenbarte Drehaktoraufbau 10 vorteilhafterweise in einer beliebigen Anwendung in einem Motorfahrzeug 30 verwendet werden kann, das eine Drehbewegung benötigt. Zum Beispiel kann der Drehaktoraufbau 10, der hier offenbart ist, in einem oder mehr von der folgenden verwendet werden: einem Abgasrückführungsventil; einem Abgasgegendruckventil; Luftschlitzen, Klappen und Verschlüssen in einem Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagensystems; Druckventilaktoren; Wasser-, Kühlmittel- und Ölventilen; Kühlmittelventilen, Aktoren für elektronische Bremsen, Tachometer und als allgemeine Aktoren.As in 3 As shown and explained above, the rotary actuator assembly of the present disclosure may be incorporated into an electronic throttle. However, it is recognized that the disclosed rotary actuator assembly 10 advantageously in any application in a motor vehicle 30 can be used, which requires a rotational movement. For example, the Drehaktoraufbau 10 disclosed herein may be used in one or more of the following: an exhaust gas recirculation valve; an exhaust back pressure valve; Louvers, flaps and closures in a heating, ventilating and air conditioning system; Pressure valve actuators; Water, coolant and oil valves; Coolant valves, actuators for electronic brakes, tachometers and as general actuators.
Indem der Drehaktoraufbau 10, der entsprechend der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist, kann die gesamte Größe, Gewicht und Komplexität des Drehaktoraufbaus 10 vorteilhaft reduziert im Vergleich elektronischen Drosselklappen des Stands der Technik reduziert werden, während gleichzeitig eine Effizienz verbessert wird. Zum Beispiel wurde herausgefunden, dass ein Drehaktoraufbau entsprechend der vorliegenden Offenbarung 20% Reduktion in Gewicht und 30% Erhöhung der Antwortzeit im Vergleich zu einem Drehaktor des Stands der Technik bereitstellt. By the Drehaktoraufbau 10 Configured in accordance with the present disclosure, the overall size, weight and complexity of the rotary actuator assembly 10 Advantageously reduced in comparison with prior art electronic throttle valves while at the same time improving efficiency. For example, it has been found that a rotary actuator assembly according to the present disclosure provides 20% reduction in weight and 30% increase in response time as compared to a prior art rotary actuator.
Darüber hinaus können durch ein Verkleinern der gesamten Größe des Drehaktoraufbaus 10 Fahrzeugkomponenten modular gestaltet werden, wobei eine gemeinsame Drehaktoraufbaugestaltung 10 in verschiedenen der vorgenannten Anwendungen verwendet werden kann, ohne dass ein Bedarf besteht, die Gestaltung des Drehaktoraufbaus 10 zu ändern. Die Gestaltung der Fahrzeugkomponenten kann ähnlich vereinfacht werden, da es nicht länger notwendig ist, den Motor 30 des Drehaktoraufbaus 10 in der Fahrzeugkomponente selbst aufzunehmen. Entsprechend können Gestaltung und Beschaffung vereinfacht werden.In addition, by reducing the overall size of the Drehaktoraufbaus 10 Vehicle components are modular, with a common rotary actuator body design 10 can be used in various of the aforementioned applications without the need for the design of the Drehaktoraufbaus 10 to change. The design of the vehicle components can similarly be simplified since it is no longer necessary to use the engine 30 of the rotary actuator structure 10 in the vehicle component itself. Accordingly, design and procurement can be simplified.
Aus der vorhergehenden Beschreibung kann ein Fachmann einfach die wesentlichen Charakteristika der Erfindung ermitteln und ohne von der Idee und dem Umfang davon abzuweichen, verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung durchführen, um diese an verschiedene Anwendungen und Bedingungen anzupassen. Insbesondere können alle Merkmale von allen Ausführungsformen und alle Ansprüche miteinander kombiniert werden, solange sie sich nicht widersprechen.From the foregoing description, one skilled in the art can readily ascertain the essential characteristics of the invention and, without departing from the spirit and scope thereof, make various changes and modifications to the invention to adapt it to various applications and conditions. In particular, all features of all embodiments and all claims can be combined with each other as long as they do not contradict each other.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 62/277758 [0001] US 62/277758 [0001]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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ANSI B4.1 [0022] ANSI B4.1 [0022]
