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Hintergrund
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Drehzahlverringerungsvorrichtung mit einem innen eingreifenden Planetengetriebemechanismus und betrifft auch einen Bremsaktuator, welcher die Drehzahlverringerungsvorrichtung enthält und eingerichtet ist, eine Drehung eines Rads zu stoppen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In den letzten Jahren wurde beispielsweise ein Bremsaktuator, wie er in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-109315 offenbart wurde, aktiv entwickelt. Der Bremsaktuator enthält einen elektrischen Motor als eine Antriebsquelle und ist eingerichtet, an ein Rad eine Bremskraft zu geben, deren Größe einer durch den elektrischen Motor erzeugten Kraft entspricht. Um einen Bremsaktuator zu erhalten, der in einer Größe kompakt ist, ist es wünschenswert, eine Drehzahlverringerungsvorrichtung zu verwenden, deren Verringerungsverhältnis relativ hoch ist, wie diejenige, die in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 5-321990 offenbart ist.
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Zusammenfassung
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Obwohl die in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 5-321990 offenbarte Drehzahlverringerungsvorrichtung ziemlich kompakt in einer Größe ist, enthält sie Lager, die ausschließlich für die Vorrichtung verwendet werden, was die Kosten der Vorrichtung in unerwünschter Weise in die Höhe treibt. Somit gibt es viel Raum für eine Verbesserung in der Drehzahlverringerungsvorrichtung, und manche Modifikationen ermöglichen das Erlangen einer Drehzahlverringerungsvorrichtung, welche einen hohen Nutzen hat. Dementsprechend ist ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf eine Drehzahlverringerungsvorrichtung gerichtet, welche einen hohen Nutzen hat. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf einen Bremsaktuator gerichtet, welcher einen hohen Nutzen aufgrund einer Verwendung der Drehzahlverringerungsvorrichtung hat.
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In einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Drehzahlverringerungsvorrichtung, welche (i) einen ersten innen eingreifenden Planetengetriebemechanismus, der aus einem ersten innenverzahnten Zahnrad und einem ersten außenverzahnten Zahnrad, das im Inneneingriff mit dem ersten innenverzahnten Zahnrad ist, gebildet ist, und (ii) einen zweiten innen eingreifenden Planetengetriebemechanismus, der aus einem zweiten innenverzahnten Zahnrad und einem zweiten außenverzahnten Zahnrad, das im Inneneingriff mit dem zweiten innenverzahnten Zahnrad ist, gebildet ist, aufweist: ein Gehäuse; eine Eingangswelle, die einen exzentrischen Wellenabschnitt, der in einer Axialrichtung dazwischenliegend ist, und einen ersten Wellenabschnitt und einen zweiten Wellenabschnitt, die in der Axialrichtung jeweils an gegenüberliegenden Seiten des exzentrischen Wellenabschnitts angeordnet sind, enthält, wobei die Eingangswelle von dem Gehäuse an dem ersten Wellenabschnitt durch ein erstes Lager drehbar gelagert ist; ein Planetengetriebeelement, welches von dem exzentrischen Wellenabschnitt der Eingangswelle durch ein zweites Lager drehbar gelagert ist, und an welchem eines aus dem ersten innenverzahnten Zahnrad und dem ersten außenverzahnten Zahnrad und eines aus dem zweiten innenverzahnten Zahnrad und dem zweiten außenverzahnten Zahnrad derart vorgesehen sind, dass sie in der Axialrichtung angeordnet sind; und eine Ausgangswelle, die von dem zweiten Wellenabschnitt der Eingangswelle durch ein drittes Lager drehbar gelagert ist, und an welcher das andere aus dem zweiten innenverzahnten Zahnrad und dem zweiten außenverzahnten Zahnrad vorgesehen ist, wobei das andere aus dem ersten innenverzahnten Zahnrad und dem ersten außenverzahnten Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei, wenn eine Position, an welcher die Eingangswelle durch das erste Lager gelagert ist, eine Position, an welcher das Planetengetriebeelement durch das zweite Lager gelagert ist, und eine Position, an welcher die Ausgangswelle durch das dritte Lager gelagert ist, jeweils als eine erste Lagerposition, eine zweite Lagerposition und eine dritte Lagerposition definiert werden, eine Distanz (nachfolgend gegebenenfalls als eine „eingangsseitige Lagerdistanz“ bezeichnet) in der Axialrichtung zwischen der ersten Lagerposition und der zweiten Lagerposition gleich einer Distanz (nachfolgend gegebenenfalls als eine „ausgangsseitige Lagerdistanz“ bezeichnet) in der Axialrichtung zwischen der zweiten Lagerposition und der dritten Lagerposition ist, und wobei eine Distanz (nachfolgend gegebenenfalls als eine „eingangsseitige Eingriffsdistanz bezeichnet) in der Axialrichtung zwischen der zweiten Lagerposition und einer Position, an welcher das erste innenverzahnte Zahnrad und das erste außenverzahnte Zahnrad miteinander in Eingriff sind (nachfolgend gegebenenfalls als eine „eingangsseitige Eingriffsposition“ bezeichnet), gleich einer Distanz (nachfolgend gegebenenfalls als eine „ausgangsseitige Eingriffsdistanz“ bezeichnet) in der Axialrichtung zwischen der zweiten Lagerposition und einer Position, an welcher das zweite innenverzahnte Zahnrad und das zweite außenverzahnte Zahnrad miteinander in Eingriff sind (nachfolgend gegebenenfalls als eine „ausgangsseitige Eingriffsposition“ bezeichnet), ist.
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In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält ein Bremsaktuator, welcher die Drehzahlverringerung gemäß dem ersten Aspekt enthält: einen elektrischen Motor, welcher eingerichtet ist, die Eingangswelle zu rotieren; einen Kolben, der eingerichtet ist, ein Reibelement auf einen rotierenden Körper zu drücken, der mit einem Rad rotiert; und einen Bewegungsumwandlungsmechanismus, welcher eingerichtet ist, eine rotierende Bewegung der Ausgangswelle in eine Vor- und Rückbewegung des Kolbens umzuwandeln.
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Die Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann als eine Differentialdrehzahlverringerungsvorrichtung bezeichnet werden, die innen eingreifende Planetengetriebemechanismen verwendet. Die vorliegende Drehzahlverringerungsvorrichtung ist relativ kompakt in einer Größe und hat ein hohes Verringerungsverhältnis. Das hohe Verringerungsverhältnis bedeutet, dass ein Verhältnis der Drehzahl der Ausgangswelle in Bezug auf die Drehzahl der Eingangswelle klein ist. Wie später im Detail erläutert werden wird, hat die Drehzahlverringerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung die folgenden Merkmale: (a) Die eingangsseitige Eingriffsdistanz und die ausgangsseitige Eingriffsdistanz sind gleich; (b) Die Ausgangswelle wird von der Eingangswelle gelagert; und (c) Die eingangsseitige Lagerdistanz und die ausgangsseitige Lagerdistanz sind gleich. Diese Merkmale ermöglichen, dass Lagerlasten in Bezug auf die Eingangswelle gut ausgewogen sind, was eine effiziente Verzögerung zur Folge hat. Außerdem hat die vorliegende Drehzahlverringerungsvorrichtung weniger Restriktionen im Hinblick auf die Lager und Universallager sind in der vorliegenden Drehzahlverringerungsvorrichtung vorhanden, wodurch eine Kostenerhöhung vermieden wird. Dementsprechend ist aufgrund dieser Vorteile die Drehzahlverringerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ausgezeichnet in einem Nutzen.
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Der Bremsaktuator gemäß der vorliegenden Offenbarung, welcher die Drehzahlverringerungsvorrichtung enthält, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist ausgezeichnet in einem Nutzen.
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In der Eingangswelle der vorliegenden Drehzahlverringerungsvorrichtung fallen die Achse des ersten Wellenabschnitts und die Achse des zweiten Wellenabschnitts mit der Achse der Eingangswelle zusammen, und die Achse des exzentrischen Wellenabschnitts ist von der Achse der Eingangswelle verschoben. In diesem Fall kann die Achse des ersten Wellenabschnitts betrachtet werden, dass sie der Mittelachse von ihrer Umfangsfläche entspricht, an welcher der erste Wellenabschnitt von dem Gehäuse gelagert ist, die Achse des zweiten Wellenabschnitts kann betrachtet werden, dass sie der Mittelachse von ihrer Umfangsfläche entspricht, die die Ausgangswelle lagert, und die Achse des exzentrischen Wellenabschnitts kann betrachtet werden, dass sie der Mittelachse von ihrer Umfangsfläche entspricht, die das Planetengetriebeelement lagert. In einem Fall, in welchem die Ausgangswelle von der Außenumfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts gelagert wird, ist die Achse des zweiten Wellenabschnitts die Mittelachse der Außenumfangsfläche. Auf der anderen Seite ist in einem Fall, in welchem der zweite Wellenabschnitt eine hohle Form hat und die Ausgangswelle von der Innenumfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts gelagert wird, die Achse des zweiten Wellenabschnitts die Mittelachse der Innenumfangsfläche. In diesem Fall wird die Achse des zweiten Wellenabschnitts nicht von der Außenumfangsfläche derselben definiert.
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Die Gestaltung des ersten innenverzahnten Zahnrads, des ersten außenverzahnten Zahnrads, des zweiten innenverzahnten Zahnrads und des zweiten außenverzahnten Zahnrads in der vorliegenden Drehzahlverringerungsvorrichtung ist nicht auf irgendeine bestimmte begrenzt. Zum Beispiel sind die folgenden vier Konfigurationen verwendbar: (A) eine Konfiguration, in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist; (B) eine Konfiguration, in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist; (C) eine Konfiguration, in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist; und (D) eine Konfiguration, in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist.
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Genauer gesagt kann die Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung wie folgt konfiguriert sein. Das heißt, das erste innenverzahnte Zahnrad wird von dem Gehäuse fest gelagert, das erste außenverzahnte Zahnrad und das zweite innenverzahnte Zahnrad sind an einem radial äußeren Abschnitt des Planetengetriebeelements ausgebildet, und das zweite außenverzahnte Zahnrad ist an einem Flansch der Ausgangswelle ausgebildet. In der so aufgebauten Drehzahlverringerungsvorrichtung unterschieden sich die eingangsseitige Eingriffsposition und die ausgangsseitige Eingriffsposition voneinander in einer Phase um 180° in der Umfangsrichtung, was ein gutes Gleichgewicht in den Lasten, die auf das Planetengetriebeelement wirken, zur Folge hat.
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Die Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann derart konfiguriert sein, dass jedes aus dem ersten innenverzahnten Zahnrad und dem zweiten innenverzahnten Zahnrad ein Kreisbogenzahnprofil aufweist, und dass jedes aus dem ersten außenverzahnten Zahnrad und dem zweiten außenverzahnten Zahnrad ein epitrochoides Parallelkurvenzahnprofil aufweist. Gemäß dieser Konfiguration fungiert die vorliegende Drehzahlverringerungsvorrichtung als ein so genannter Zykloid-Drehzahlverringerer, so dass eine sanfte Rotationsverzögerung erreicht wird.
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Die Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann derart konfiguriert sein, dass der erste Wellenabschnitt der Eingangswelle von dem Gehäuse auch durch ein viertes Lager an einer vierten Lagerposition gelagert ist, welche gegenüberliegend der zweiten Lagerposition in Bezug auf die erste Lagerposition in der Axialrichtung ist. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Eingangswelle sicher von dem Gehäuse in einem Zustand gelagert wird, in welchem die Lagerlast in der Radialrichtung im Wesentlichen nicht auf das vierte Lager wirkt.
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Der Bremsaktuator gemäß der vorliegenden Offenbarung kann derart konfiguriert sein, dass die Eingangswelle ein zylindrisches Element ist, welches als ein Rotor des elektrischen Motors fungiert, und dass die Ausgangswelle und der Bewegungsumwandlungsmechanismus in der Eingangswelle angeordnet sind. Diese Konfiguration verwirklicht den Bremsaktuator, der kompakter in einer Größe ist.
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Figurenliste
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Die Ziele, Merkmale, Vorteile, und die technische und gewerbliche Bedeutung der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden, indem die folgende detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform gelesen wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet wird, in welchen:
- 1 eine Ansicht einer elektrischen Bremsvorrichtung ist, die einen Bremsaktuator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält;
- 2 eine Querschnittsansicht des Bremsaktuators der Ausführungsform ist;
- 3A eine Ansicht zum Erklären eines Drehzahlverringerungsmechanismus ist, welcher den Bremsaktuator der Ausführungsform bildet, und 3B eine andere Ansicht zum Erklären des Drehzahlverringerungsmechanismus ist, welcher den Bremsaktuator der Ausführungsform bildet, wobei der Drehzahlverringerungsmechanismus ein Beispiel einer Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
- 4A bis 4C Ansichten sind, welche schematisch eine Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß einer Modifikation veranschaulichen.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform
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Bezugnehmend auf die Figuren werden nachfolgend im Detail eine Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und ein Bremsaktuator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, welcher die Drehzahlverringerungsvorrichtung enthält, erläutert. Es muss verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Details der folgenden Ausführungsform begrenzt ist, sondern mit anderen Änderungen und Modifikationen basierend auf dem Wissen der Fachleute verkörpert werden kann.
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Elektrische Bremsvorrichtung mit einem Bremsaktuator
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Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Bremsaktuator 10 (nachfolgend gegebenenfalls einfach als ein „Aktuator 10“ bezeichnet) gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer elektrischen Bremsvorrichtung als ein wesentliches Bauelement verwendet. Die elektrische Bremsvorrichtung enthält: einen Bremssattel 12 (nachfolgend gegebenenfalls einfach als ein „Sattel 12“ bezeichnet), welcher den Aktuator 10 hält; einen Scheibenrotor 14 als einen rotierenden Körper, der konfiguriert ist, mit einem Rad zu rotieren; ein Paar von Bremsklötzen 16a, 16b (nachfolgend gegebenenfalls einfach als „Klötze 16a, 16b“, „Klotz 16a“ oder „Klotz 16b bezeichnet); und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 18 als ein Steuergerät, welches im Detail erklärt wird.
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Der Sattel 12 wird durch eine (nicht gezeigte) Halterung gehalten, welche an einem (nicht gezeigten) Träger vorgesehen ist, der das Rad rotierbar hält, so dass der Sattel 12 in der Axialrichtung bewegbar ist, das heißt in der Rechts-Links-Richtung in 1, und so dass der Sattel 12 den Scheibenrotor 14 überspannt. Die Klötze 16a, 16b werden durch die Halterung derart gehalten, dass sie den Scheibenrotor 14 dazwischen in einem Zustand, in welchem die Klötze 16a, 16b in der Axialrichtung bewegbar sind, einklemmen. Jeder der Klötze 16a, 16b enthält: ein Reibelement 26, welches an einer Seite desselben, an welcher der Klotz 16a, 16b in Kontakt mit dem Scheibenrotor 14 kommt, angeordnet ist, und eine Stützplatte 28, welche das Reibelement 26 trägt. Das Reibelement 26 von jedem Klotz 16a, 16b ist eingerichtet, auf den Scheibenrotor 14 gedrückt zu werden.
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Der Einfachheit halber werden die linke Seite und die rechte Seite in 1 jeweils als Vorder- bzw. Rückseite definiert. Der Klotz 16a, welcher an der Vorderseite angeordnet ist, wird durch einen vorderen Endabschnitt (Greifabschnitt) 32 eines Sattelhauptkörpers 30 getragen. Der Aktuator 10 wird von einem rückseitigen Abschnitt des Sattelhauptkörpers 30 derart gehalten, dass ein Gehäuse 40 des Aktuators 10 an dem rückseitigen Abschnitt des Sattelhauptkörpers 30 befestigt ist. Der Aktuator 10 enthält einen Kolben 42, welcher konfiguriert ist, relativ zu dem Gehäuse 40 vor- und zurückzufahren. Wenn der Kolben 42 vorfährt, kommt ein vorderer Endabschnitt, insbesondere ein vorderes Ende, des Kolbens 42 in Eingriff mit dem Klotz 16b, welcher an der Rückseite angeordnet ist, insbesondere mit der Stützplatte 28 des rückseitigen Klotzes 16b. Wenn der Kolben 42 weiter vorfährt, während er in Eingriff mit der Stützplatte 28 des rückseitigen Klotzes 16b gehalten wird, klemmen die Klötze 16a, 16b den Scheibenrotor 14 dazwischen ein oder greifen ihn. In anderen Worten werden die Reibelemente 26 der Klötze 16a, 16b auf den Scheibenrotor 14 gedrückt. Aufgrund des Drückens durch die Klötze 16a, 16b wird eine Bremskraft zum Stoppen einer Rotation des Rads erzeugt, die von einer Reibkraft zwischen dem Scheibenrotor 14 und den Reibelementen 26 abhängt, in anderen Worten wird eine Bremskraft zum Verringern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder zum Stoppen des Fahrzeugs erzeugt.
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Grundstruktur eines Bremsaktuators
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Wie in 2 gezeigt ist, enthält der Aktuator 10 das Gehäuse 40, den Kolben 42, einen elektrischen Motor (bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor) 44 als eine Antriebsquelle, einen Drehzahlverringerungsmechanismus 46 zum Verzögern einer Rotation des elektrischen Motors 44, eine Rotationswelle 48, welche konfiguriert ist, durch die Rotation des elektrischen Motors 44, verzögert durch den Drehzahlverringerungsmechanismus 46, rotiert zu werden, und einen Bewegungsumwandlungsmechanismus 50, welcher konfiguriert ist, die Rotationsbewegung des Rotationswelle 48 in eine Vor- und Rückbewegung (Vorwärts- und Rückwärtsbewegung) des Kolbens 42 umzuwandeln. In der folgenden Beschreibung werden die linke Seite und die rechte Seite in 2 der Einfachheit halber jeweils als eine Vorderseite und eine Rückseite definiert. Es wird angemerkt, dass der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 ein Beispiel einer Drehzahlverringerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, und seine Struktur später im Detail erklärt wird.
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Das Gehäuse 40 ist aufgebaut aus: einem vorderseitigen Gehäuseteil 40a und einem rückseitigen Gehäuseteil 40b, welche jeweils im Allgemeinen eine zylindrische Form haben; einer Innenhülse 40c, welche an einem vorderen Endabschnitt derselben von dem vorderseitigen Gehäuseteil 40a getragen wird, und in welcher der Kolben 42 angeordnet ist; einer im Allgemeinen ringförmigen Trägerwand 40d, die radial innerhalb des vorderseitigen Gehäuseteils 40a angeordnet ist und von einem vorderen Ende des rückseitigen Gehäuseteils 40b getragen wird; und einer Trägerplatte 40e, die von einem hinteren Endabschnitt des rückseitigen Gehäuseteils 40b fest gehalten wird.
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Der Kolben 42 enthält einen Kolbenkopf 42a und einen hohlen Kolbenzylinder 42b. Der Aktuator 10 enthält eine zylindrisch geformte Hohlwelle 52. Ein vorderseitiger Abschnitt der Hohlwelle 52 fungiert als eine Motorwelle (Rotor), welche eine rotierende Antriebswelle des elektrischen Motors 44 ist, und ein rückseitiger Abschnitt der Hohlwelle 52 fungiert als eine Eingangswelle des Drehzahlverringerungsmechanismus 46, welcher später im Detail erklärt wird. In anderen Worten wird die zylindrisch geformte Hohlwelle 52 betrachtet, ausgebildet zu sein, indem die Motorwelle des elektrischen Motors 44 und die Eingangswelle des Drehzahlverringerungsmechanismus 46, die konfiguriert ist, durch den elektrischen Motor 44 rotiert zu werden, integriert werden. Kurz gesagt wird die Hohlwelle 52 selbst als die Eingangswelle des Drehzahlverringerungsmechanismus 46 angesehen, und die Hohlwelle 52 selbst wird als die Motorwelle des elektrischen Motors 44 angesehen. Der elektrische Motor 44 wird durch Spulen 44a, die durch das vorderseitige Gehäuseteil 40a des Gehäuses 40 derart gehalten werden, dass sie an einem Innenumfang des vorderseitigen Gehäuseteils 40a befestigt sind, und Magneten 44b, die an einem Außenumfang des vorderseitigen Abschnitts der Hohlwelle 52 derart vorgesehen sind, dass sie den Spulen 44a gegenüberliegen, gebildet.
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Die Hohlwelle 52 ist derart angeordnet, dass der vorderseitige Abschnitt derselben die Innenhülse 40c aufnimmt. Ferner wird die Hohlwelle 52 von dem Gehäuse 40 durch zwei Radialkugellager 58, 60 derart gelagert, dass sie um eine Achse L, welche eine Mittelachse des Aktuators 10 ist, rotierbar ist, und dass sie in einer Axialrichtung, welche eine Richtung einer Verlängerung der Achse L ist, unbeweglich ist. Insbesondere wird die Hohlwelle 52 an einem vorderen Endabschnitt derselben von dem vorderseitigen Gehäuseteil 40a durch das Radialkugellager 58 gelagert und wird an einem rückseitigen Abschnitt derselben von der Trägerwand 40d durch das Radialkugellager 60 gelagert. Genauer gesagt wird die Hohlwelle 52, welche als die Motorwelle fungiert, rotierbar an ihrer Außenumfangsfläche von dem Gehäuse 40 gelagert.
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Die Rotationswelle 48 wird gebildet aus vier integral geformten Abschnitten, das heißt einem Ausgangswellenabschnitt 48a, welcher als eine Ausgangswelle des Drehzahlverringerungsmechanismus 46 fungiert, einem Außengewindeabschnitt 48b, welcher an der Vorderseite des Ausgangswellenabschnitts 48a angeordnet ist und außen mit einem Gewinde versehen ist, einem Flanschabschnitt 48c, welcher an einem hinteren Ende des Ausgangswellenabschnitts 48a angeordnet ist, und einem äußeren zylindrischen Abschnitt 48d, welcher im Allgemeinen zylindrisch geformt ist und sich von einem Außenumfangsende des Flanschabschnitts 48c in der Axialrichtung erstreckt. Der äußere zylindrische Abschnitt 48d kann als ein Teil des Flanschabschnitts 48c angesehen werden. Die Rotationswelle 48 wird an dem Ausgangswellenabschnitt 48a derselben von einem Innenumfangsabschnitt der Hohlwelle 52 durch Rollen (die auch als Nadeln bezeichnet werden) 62 derart gelagert, dass die Rotationswelle 48 um die Achse L rotierbar ist. Das heißt, die Rotationswelle 48 wird rotierend an ihrer Außenumfangsfläche von einer Innenumfangsfläche der Hohlwelle 42 als Motorwelle durch Rollen 62 gelagert. Es wird angemerkt, dass die Rollen 62 ein Radiallager bilden.
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Zusätzlich zu der Hohlwelle 52, welche als die Eingangswelle fungiert, und der Rotationswelle 48, deren Ausgangswellenabschnitt 48a als die Ausgangswelle fungiert, enthält der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 ein Planetengetriebeelement 66, welches von einem Zwischenabschnitt der Hohlwelle 52 durch ein Radialkugellager 64 derart gelagert wird, dass es rotierbar und in der Axialrichtung unbeweglich ist. Der Zwischenabschnitt der Hohlwelle 52, die an ihrem Außenumfang das Planetengetriebeelement 66 durch das Radialkugellager 64 lagert, hat eine Achse L', welche durch ihre Außenumfangsfläche definiert wird, wobei die Achse L' exzentrisch in Bezug auf die Achse L ist, und zwar um einen exzentrischen Betrag ΔL. Dieser Zwischenabschnitt wird nachfolgend als ein exzentrischer Wellenabschnitt 52a bezeichnet, und die Achse L' wird nachfolgend als eine exzentrische Achse L' bezeichnet. In dieser Konfiguration ist das Planetengetriebeelement 66 konfiguriert, nicht nur um die exzentrische Achse L` zu rotieren, sondern auch um die Achse L in Verbindung mit einer Rotation der Hohlwelle 52 um die Achse L zu drehen.
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Die Hohlwelle 52 wird in der Axialrichtung in drei Abschnitte enthaltend den exzentrischen Wellenabschnitt 52a aufgeteilt. Insbesondere enthält die Hohlwelle 52 den exzentrischen Wellenabschnitt 52a, einen ersten Wellenabschnitt 52b, welcher an der Vorderseite des exzentrischen Wellenabschnitts 52a angeordnet ist und von dem Gehäuse 40 durch die zwei Radialkugellager 58, 60 gelagert ist, und einen zweiten Wellenabschnitt 52c, welcher an der Rückseite des exzentrischen Wellenabschnitts 52a angeordnet ist und an seiner Innenumfangsfläche die Rotationswelle 48 durch die Rollen 62 lagert. Die Innenumfangsfläche des exzentrischen Wellenabschnitts 52a und die Innenumfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 52c sind kontinuierlich zueinander ohne eine Stufe, und die Außenumfangsfläche des exzentrischen Wellenabschnitts 52a und die Außenumfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 52c sind kontinuierlich zueinander ohne eine Stufe. Im Hinblick auf ein Lagern des Planetengetriebeelements 66 und der Rotationswelle 48 kann jedoch berücksichtigt werden, dass der exzentrische Wellenabschnitt 52a ein Abschnitt ist, welcher exzentrisch in Bezug auf die Achse L ist, und dass der zweite Wellenabschnitt 52c ein Abschnitt ist, welcher nicht exzentrisch in Bezug auf die Achse L ist, nämlich ein Abschnitt, welcher koaxial mit der Achse L ist, genauso wie der erste Wellenabschnitt 52b.
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Der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 enthält ein Hohlradelement 68, das fest von der Trägerwand 40d des Gehäuses 40 getragen wird. Wie auch in 3A gezeigt ist, ist ein erstes innenverzahntes Zahnrad 70 an dem Hohlradelement 68 ausgebildet. Ferner ist ein erstes außenverzahntes Zahnrad 72, von welchem ein Teil in Eingriff mit einem Teil des ersten innenverzahnten Zahnrads 70 ist, an einem radial äußeren Abschnitt des Planetengetriebeelements 66 ausgebildet. Wie auch in 3B gezeigt ist, ist ein zweites innenverzahntes Zahnrad 74 an dem radial äußeren Abschnitt des Planetengetriebeelements 66 derart ausgebildet, dass es Seite an Seite mit dem ersten außenverzahnten Zahnrad 72 in der Axialrichtung angeordnet ist. Ferner ist ein zweites außenverzahntes Zahnrad 76, von welchem ein Teil in Eingriff mit einem Teil des zweiten innenverzahnten Zahnrads 74 ist, an einem radial äußeren Abschnitt an einem vorderen Ende des äußeren zylindrischen Abschnitts 48d der Rotationswelle 48 ausgebildet. In dieser Hinsicht kann, falls der äußere zylindrische Abschnitt 48d als ein Teil des Flanschabschnitts 48c angesehen wird, berücksichtigt werden, dass das zweite außenverzahnte Zahnrad 76 an einem radial äußeren Abschnitt eines Flansches der Rotationswelle 48 ausgebildet ist.
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Das Zentrum des ersten innenverzahnten Zahnrads 70 liegt auf der Achse L, während das Zentrum des ersten außenverzahnten Zahnrads 72 auf der exzentrischen Achse L' liegt. Das Zentrum des zweiten innenverzahnten Zahnrads 74 liegt auf der exzentrischen Achse L', während das Zentrum des zweiten außenverzahnten Zahnrads 76 auf der Achse L liegt. Die Eingriffsposition des ersten innenverzahnten Zahnrads 70 und des ersten außenverzahnten Zahnrads 72 ist gegenüber der Eingriffsposition des zweiten innenverzahnten Zahnrads 74 und des zweiten außenverzahnten Zahnrads 76 in Bezug auf die Achse L oder die exzentrische Achse L' angeordnet. Das heißt, diese Eingriffspositionen unterscheiden sich voneinander in einer Phase um 180° in der Umfangsrichtung. In anderen Worten ist der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 eine Differentialdrehzahlverringerungsvorrichtung, welche enthält: einen ersten innen eingreifenden Planetengetriebemechanismus, welcher durch das erste innenverzahnte Zahnrad 70 und das erste außenverzahnte Zahnrad 72, das im Inneneingriff mit dem ersten innenverzahnten Zahnrad 70 ist, gebildet wird; und einen zweiten innen eingreifenden Planetengetriebemechanismus, welcher durch das zweite innenverzahnte Zahnrad 74 und das zweite außenverzahnte Zahnrad 76, das im Inneneingriff mit dem zweiten innenverzahnten Zahnrad 74 ist, gebildet wird.
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Das erste innenverzahnte Zahnrad 70 hat ein Kreisbogenzahnprofil, und das erste außenverzahnte Zahnrad 72 hat ein epitrochoides Parallelkurvenzahnprofil. In ähnlicher Weise hat das zweite innenverzahnte Zahnrad 74 ein Kreisbogenzahnprofil, und das zweite außenverzahnte Zahnrad 76 hat ein epitrochoides Parallelkurvenzahnprofil. Somit ist der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 als ein Zykloid-Drehzahlverringerer gebaut. Der so gebaute Drehzahlverringerungsmechanismus 46 verwirklicht einen Mechanismus, in welchem sich die Anzahl von Zähnen des ersten innenverzahnten Zahnrads 70 und die Anzahl von Zähnen des ersten außenverzahnten Zahnrads voneinander nur um eins unterscheidet, und sich die Anzahl von Zähnen des zweiten innenverzahnten Zahnrads 74 und die Anzahl von Zähnen des zweiten außenverzahnten Zahnrads 76 nur um eins unterscheidet. Dementsprechend ist der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 als ein Drehzahlverringerungsmechanismus gebaut, welcher ein hohes Verringerungsverhältnis/ Untersetzungsverhältnis hat (das heißt ein ziemlich kleines Verhältnis der Drehzahl der Rotationswelle 48 als Ausgangswelle zur Drehzahl der Hohlwelle 52 als Eingangswelle) und welcher fähig ist, eine sanfte Verzögerung durchzuführen.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist der Bewegungsumwandlungsmechanismus 50 aus der Rotationswelle 48, insbesondere dem Außengewindeabschnitt 48b der Rotationswelle 48, und einer Mutter 78, die mit dem Außengewindeabschnitt 48b in einem Gewindeeingriff ist und als ein bewegbares Element fungiert, ausgebildet. Jedes aus dem Außengewinde des Außengewindeabschnitts 48b und einem Innengewinde der Mutter 78 ist ein Trapezgewinde und ist ein Mehrfachgewinde, insbesondere ein Dreifachgewinde, in dem vorliegenden Aktuator 10. Zwei Vorsprünge 80, welche jeweils als eine Passfeder fungieren, sind an einem Außenumfang der Mutter 78 ausgebildet. Die zwei Vorsprünge 80 sind jeweils in Eingriff mit zwei Schlitzen 82 gehalten, welche an der Innenhülse 40c des Gehäuses 40 ausgebildet sind, so dass sie sich in die Axialrichtung erstrecken. Aufgrund des Eingriffs der Vorsprünge 80 und der Schlitze 82, ist die Mutter 78 in der Axialrichtung bewegbar, während unterbunden wird, dass sie um die Achse L rotiert. In dieser Hinsicht kann ein Innengewinde an der Rotationswelle 48 ausgebildet sein, und es kann ein bewegbares Element vorgesehen sein, welches ein Außengewinde hat, das im Gewindeeingriff mit dem Innengewinde ist, und welches konfiguriert ist, durch die Rotation der Rotationswelle 48 vor- und zurückzufahren.
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Ein vorderseitiger Abschnitt der Mutter 78 als bewegbares Element ist an einem rückseitigen Abschnitt des Kolbenzylinders 42b des Kolbens 42 angeordnet, und es wird durch einen Anschlagring 84 unterbunden, dass der Kolben 42 von der Mutter 78 abgezogen wird. Eine distale Endfläche 86 der Mutter 78 wird in Kontakt mit einer Kontaktfläche 88 gehalten, welche in dem Kolbenzylinder 42b ausgebildet ist. Eine Vorwärtskraft der Mutter 78 wird als eine Vorwärtskraft des Kolbens 42 über die distale Endfläche 86 und Kontaktfläche 88, die sich gegenseitig kontaktieren, übertragen. Die Vorwärtskraft des Kolbens 42 fungiert als eine Kraft, durch welche der Kolben 42 die Reibelemente 26 der Bremsklötze 16a, 16b auf den Scheibenrotor 14 drückt, das heißt als eine drückende Kraft. Eine Kraft, welche bewirkt, dass der Kolben 42 in der Radialrichtung geneigt wird, kann auf den Kolben 42 wirken, wenn der Kolben 42 die Reibelemente 26 drückt, aufgrund von ungleichmäßiger Abnutzung der Reibelemente 26 der Bremsklötze 16a, 16b, einer Neigung des Scheibenrotors 14 beim Wenden des Fahrzeugs, oder dergleichen. In einem solchen Fall wird es der distalen Endfläche 86 und der Kontaktfläche 88 erlaubt, relativ zueinander in der Radialrichtung verschoben oder bewegt zu werden, so dass es dem Kolben 42 erlaubt ist, in gewissem Maße geneigt zu werden.
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Die Rotationswelle 48 wird an dem Flanschabschnitt 48c, welcher an ihrem hinteren Ende ausgebildet ist, von dem Gehäuse 40 durch ein Axiallager, nämlich ein Axialkugellager 90 gelagert. Insbesondere ist ein Druckkraftsensor 92 zwischen dem Axialkugellager 90 und der Trägerplatte 40e zum Erfassen der Druckkraft (Axialkraft) angeordnet. Die Rotationswelle 48 wird von der Trägerplatte 40e des Gehäuses 40 auch durch den Druckkraftsensor 92 gelagert. In dieser Hinsicht sind die Struktur des Druckkraftsensors 92 und die tragende Struktur durch den Druckkraftsensor 92 nicht in 2 veranschaulicht. Ein Innenring 96, welcher eine Aufbaukomponente eines Vorspannmechanismus 94 ist, ist zwischen dem Axialkugellager 90 und dem Flanschabschnitt 48c der Rotationswelle 48 angeordnet, und ein leichtes Spiel ist zwischen dem Innenring 96 und dem Flanschabschnitt 48c ausgebildet. (Das Spiel ist in 2 übertrieben dargestellt.) Wenn der Kolben 42 vorfährt und das Reibelement 26 auf den Scheibenrotor 14 drückt, wird die Rotationswelle 48 durch eine Reaktionskraft der Druckkraft zurückgefahren, und das Spiel wird durch einen Kontakt des Flanschabschnitts 48c und des Innenrings 96 beseitigt, so dass die Rotationswelle 48 an ihrem hinteren Ende, nämlich an dem Flanschabschnitt 48c, welcher an dem hinteren Ende ausgebildet ist, von dem Gehäuse 40 durch die Axialkugellager 90 gelagert ist.
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Der Vorspannmechanismus 94 wird aus dem oben erläuterten Innenring 96 und einer Torsionsschraubenfeder 98, welche in dem rückseitigen Gehäuseteil 40b des Gehäuses 40 angeordnet ist, gebildet. Ein Ende 100 der Torsionsschraubenfeder 98 wird durch das rückseitige Gehäuseteil 40b gehalten, während das andere Ende derselben (nicht gezeigt) durch den Innenring 96 gehalten wird. Wenn der Kolben 42 vorfährt und das Reibelement 26 auf den Scheibenrotor 14 drückt, in anderen Worten, wenn die Bremskraft erzeugt wird, wird das Spiel beseitigt, so dass der Innenring 96 anfängt, zusammen mit der Rotationswelle 48 zu rotieren. Mit einer Erhöhung in der Bremskraft, nämlich mit einer weiteren Rotation der Rotationswelle 48 wird der Innenring 96 weiter rotiert, um zu bewirken, dass die Torsionsschraubenfeder 98 verdreht wird. Eine elastische Reaktionskraft der Torsionsschraubenfeder 98 wirkt auf die Rotationswelle 48 als eine Rotationsvorspannkraft in eine Richtung, in welcher der Kolben 42 zurückgefahren wird. Selbst in einem Fall, in welchem es dem elektrischen Motor 44 misslingt, die rotierende Antriebskraft zu erzeugen, wenn die Bremskraft gerade erzeugt wird, wird der Kolben 42 durch die Rotationsvorspannkraft auf eine eingestellte hintere Position zurückgefahren, nämlich im Wesentlichen auf die Position des Kolbens 42, welche in 2 gezeigt ist, um so ein Phänomen zu vermeiden, in welchem der Scheibenrotor 14 mit den Reibelementen 26, die auf den Scheibenrotor 14 gedrückt sind, weiter rotiert, das heißt das sogenannte Schleppkraftphänomen.
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Während er nicht im Detail veranschaulicht ist, ist der Druckkraftsensor 92 hauptsächlich aus einer Wägezelle ausgebildet. Der Aktuator 10 enthält einen Rotationswinkelsensor 102 zum Erfassen eines Rotationswinkels (Rotationsphase) der Hohlwelle 52 als Motorwelle, zusätzlich zu dem Druckkraftsensor 92. Der Rotationswinkelsensor 102 ist ein Resolver.
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Wie in 1 gezeigt ist, enthält die ECU 18 als das Steuergerät einen Computer 110, welcher aus einer CPU, einem RAM, einem ROM, etc. gebildet ist, und einen Inverter 112, welcher ein Antriebskreis (Treiber) des elektrischen Motors 44 ist. Die Druckkraft FS, welche durch den Druckkraftsensor 92 erfasst wird, und der Rotationswinkel θ der Hohlwelle 52, welcher durch den Rotationswinkelsensor 102 erfasst wird, werden an den Computer 110 und den Inverter 112 übertragen. Die Steuerung des Aktuators wird kurz erläutert. Der Computer 110 bestimmt eine erforderliche Bremskraft, welche eine Bremskraft ist, die von der elektrischen Bremsvorrichtung erzeugt werden muss, basierend auf einem Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements wie etwa eines Bremspedals, und bestimmt basierend auf der erforderlichen Bremskraft eine Solldruckkraft, welche ein Soll der Druckkraft FS ist. Der Computer bestimmt dann einen Sollversorgungsstrom, welcher ein elektrischer Strom I ist, der dem elektrischen Motor 44 bereitgestellt werden muss, so dass die Druckkraft FS, welche durch den Druckkraftsensor 92 erfasst wird, gleich der Solldruckkraft wird. Der Inverter 112 steuert den elektrischen Motor 44 basierend auf dem erfassten Rotationswinkel θ gemäß dem Sollversorgungsstrom .
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In dem Aktuator 10 sind die Rotationswelle 48, der Kolben 42 und der elektrische Motor 44 ungefähr koaxial angeordnet, so dass sie in dieser Reihenfolge von dem Zentrum hin zu der radialen Außenseite angeordnet sind. Somit hat der Aktuator 10 ein reduziertes axiales Maß. Dementsprechend ist der Aktuator 10 kompakt in einer Größe, und die elektrische Bremsvorrichtung, welche den Aktuator 10 verwendet, ist auch kompakt in einer Größe.
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Charakteristische Struktur eines Bremsaktuators
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Der Aktuator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist durch die Struktur des Drehzahlverringerungsmechanismus 46 als Drehzahlverringerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung gekennzeichnet. Zum besseren Verständnis der charakteristischen Struktur wird eine Modifikation des Drehzahlverringerungsmechanismus 46, nämlich ein typisches Beispiel der Drehzahlverringerungsvorrichtung, erläutert.
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Eine Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 gemäß der Modifikation, welche schematisch in 4A veranschaulicht ist, enthält ein Gehäuse 130, eine Eingangswelle 132, eine Ausgangswelle 134, ein Planetengetriebeelement 136, und ein Hohlradelement 138. Die Eingangswelle 132 ist in der Axialrichtung, in welche sich die Achse L erstreckt, in einen exzentrischen Wellenabschnitt 132a, einen ersten Wellenabschnitt 132b und einen zweiten Wellenabschnitt 132c aufgeteilt. Die ersten und zweiten Wellenabschnitte 132b, 132c sind jeweils an gegenüberliegenden Seiten des exzentrischen Wellenabschnitts 132a in der Axialrichtung angeordnet. Die Mittelachse des exzentrischen Wellenabschnitts 132a, welche durch ihre Außenumfangsfläche definiert wird, ist exzentrisch in Bezug auf die Achse L um einen exzentrischen Betrag ΔL. Die Mittelachse des exzentrischen Wellenabschnitts 132a wird nachfolgend als eine exzentrische Achse L' bezeichnet. In dieser Konfiguration ist das Planetengetriebeelement 136 konfiguriert, nicht nur um die exzentrische Achse L' zu rotieren, sondern auch um die Achse L in Verbindung mit der Rotation der Eingangswelle 132 um die Achse L zu drehen. Die Ausgangswelle 134 enthält einen Flanschabschnitt 134a und einen Außenumfangsabschnitt 134b.
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Die Eingangswelle 132 ist an dem ersten Wellenabschnitt 132b derselben von dem Gehäuse 130 durch ein erstes Lager 140, welches ein Radiallager ist, rotierend gelagert. Das Planetengetriebeelement 136 ist von dem exzentrischen Wellenabschnitt 132a der Eingangswelle 132 durch ein zweites Lager 142, welches ein Radiallager ist, rotierend gelagert. Die Ausgangswelle 134 ist an der Innenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Abschnitts 134b derselben von dem zweiten Wellenabschnitt 132c der Eingangswelle 132 durch ein drittes Lager 144, welches ein Radiallager ist, rotierend gelagert. Es wird angemerkt, dass die Eingangswelle 132 auch an einer Position gelagert ist, welche sich von der Position unterscheidet, an welcher die Eingangswelle 132 von dem ersten Lager 140 gelagert ist. Insbesondere ist die Eingangswelle 132 rotierbar von dem Gehäuse 130 durch ein viertes Lager 146, welches ein Radiallager ist, an einer Position gelagert, welche von der Position, welche von dem ersten Lager 140 gelagert ist, in einer Richtung weg von dem exzentrischen Wellenabschnitt 132a entfernt ist.
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Wie in dem Drehzahlverringerungsmechanismus 46 ist in der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 ein erstes innenverzahntes Zahnrad 150 auf dem Hohlradelement 138 ausgebildet, welches fest durch das Gehäuse 130 getragen wird, und ist ein erstes außenverzahntes Zahnrad 152, von welchem ein Teil in Eingriff mit einem Teil des ersten innenverzahnten Zahnrads 150 ist, an einem radial äußeren Abschnitt des Planetengetriebeelements 136 ausgebildet. Ferner ist ein zweites innenverzahntes Zahnrad 154 an dem radial äußeren Abschnitt des Planetengetriebeelements 136 derart ausgebildet, dass es Seite an Seite mit dem ersten außenverzahnten Zahnrad 152 in der Axialrichtung angeordnet ist, und ist ein zweites außenverzahntes Zahnrad 156, von welchem ein Teil in Eingriff mit einem Teil des zweiten innenverzahnten Zahnrads 154 ist, an einem radial äußeren Abschnitt des vorderen Endes des äußeren zylindrischen Abschnitts 134b der Ausgangswelle 134 ausgebildet.
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Wie in dem Drehzahlverringerungsmechanismus 46 liegt in der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 das Zentrum des ersten innenverzahnten Zahnrads 150 auf der Achse L, während das Zentrum des ersten außenverzahnten Zahnrads 152 auf der exzentrischen Achse L' liegt. Das Zentrum des zweiten innenverzahnten Zahnrads 154 liegt auf der exzentrischen Achse L', während das Zentrum des zweiten außenverzahnten Zahnrads 156 auf der Achse L liegt. Die Eingriffsposition des ersten innenverzahnten Zahnrads 150 und des ersten außenverzahnten Zahnrads 152 ist gegenüberliegend der Eingriffsposition des zweiten innenverzahnten Zahnrads 154 und des zweiten außenverzahnten Zahnrads 156 in Bezug auf die Achse L oder die exzentrische Achse L' angeordnet, in anderen Worten unterscheiden sich diese Eingriffspositionen voneinander in einer Phase um 180° in der Umfangsrichtung. Wie der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 ist die Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 als eine Differentialdrehzahlverringerungsvorrichtung aufgebaut, umfassend: einen ersten innen eingreifenden Planetengetriebemechanismus, welcher aus dem ersten innenverzahnten Zahnrad 150 und dem ersten außenverzahnten Zahnrad 152, das im Inneneingriff mit dem ersten innenverzahnten Zahnrad 150 ist, gebildet ist; und einen zweiten innen eingreifenden Planetengetriebemechanismus, welcher aus dem zweiten innenverzahnten Zahnrad 154 und dem zweiten außenverzahnten Zahnrad 156, welches im Inneneingriff mit dem zweiten innenverzahnten Zahnrad 154 ist, gebildet ist. Ferner hat wie in dem Drehzahlverringerungsmechanismus 46 das erste innenverzahnte Zahnrad 150 ein Kreisbogenzahnprofil, das erste außenverzahnte Zahnrad 152 hat ein epitrochoides Parallelkurvenzahnprofil, das zweite innenverzahnte Zahnrad 154 hat ein Kreisbogenzahnprofil, und das zweite außenverzahnte Zahnrad 156 hat ein epitrochoides Parallelkurvenzahnprofil. Somit arbeitet die Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 in derselben Weise wie der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 im Hinblick auf eine Verzögerung der Rotation.
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Hier ist die Position in der Axialrichtung, an welcher die Eingangswelle 132 durch das erste Lager 140 gelagert ist, als eine erste Lagerposition P1 definiert, die Position in der Axialrichtung, an welcher das Planetengetriebeelement 136 durch das zweite Lager 142 gelagert ist, ist als eine zweite Lagerposition P2 definiert, die Position in der Axialrichtung, an welcher die Ausgangswelle 134 durch das dritte Lager 144 gelagert ist, ist als eine dritte Lagerposition P3 definiert, und die Position in der Axialrichtung, an welcher die Eingangswelle 132 durch das vierte Lager 146 gelagert ist, ist als eine vierte Lagerposition P4 definiert. In der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 ist eine Distanz zwischen der ersten Lagerposition P1 und der zweiten Lagerposition P2, das heißt eine eingangsseitige Lagerdistanz Di, gleich einer Distanz zwischen der zweiten Lagerposition P2 und der dritten Lagerposition P3, das heißt einer ausgangsseitigen Lagerdistanz Do. Ferner ist die Position in der Axialrichtung, an welcher das erste innenverzahnte Zahnrad 150 und das erste außenverzahnte Zahnrad 152 in Eingriff miteinander sind, als eine eingangsseitige Eingriffsposition Gi definiert, und die Position in der Axialrichtung, an welcher das zweite innenverzahnte Zahnrad 154 und das zweite außenverzahnte Zahnrad 156 in Eingriff miteinander sind, ist als eine ausgangsseitige Eingriffsposition Go definiert. In der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 ist eine Distanz zwischen der zweiten Lagerposition P2 und der eingangsseitigen Eingriffsposition Gi, das heißt eine eingangsseitige Eingriffsdistanz Hi, gleich einer Distanz zwischen der zweiten Lagerposition P2 und der ausgangsseitigen Eingriffsposition Go, das heißt einer ausgangsseitigen Eingriffsdistanz Ho. Es wird angemerkt, dass die Lagerung durch jedes Lager und das Eingreifen der Zahnräder jeweils in einem bestimmten Bereich in der Axialrichtung festgelegt wird (welches ein Konzept ist, das eine Distanz, eine Breite oder dergleichen beinhaltet). Dementsprechend wird das Zentrum des Bereichs in der vorliegenden Offenbarung als jede Lagerposition oder jede Eingriffsposition der Einfachheit halber betrachtet. Jedoch können jede Lagerposition und jede Eingriffsposition geeignet innerhalb des Bereichs in der tatsächlichen Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 eingestellt werden.
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Wenn die Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 arbeitet, erhält das Planetengetriebeelement 136 an der Eingriffsposition des ersten innenverzahnten Zahnrads 150 und des ersten außenverzahnten Zahnrads 152 eine Kraft (welche als eine Kontaktkraft bezeichnet werden kann) Fi von dem Hohlradelement 138, welches von dem Gehäuse 130 gelagert ist, während das Hohlradelement 138 an der Eingriffsposition dieselbe Größe der Kraft Fi als Reaktion von dem Planetengetriebeelement 136 erhält, wie in 4 gezeigt ist. In ähnlicher Weise erhält das Planetengetriebeelement 136 an der Eingriffsposition des zweiten innenverzahnten Zahnrads 154 und des zweiten außenverzahnten Zahnrads 156 eine Kraft (welche als eine Kontaktkraft bezeichnet werden kann) Fo von der Ausgangswelle 134, während die Ausgangswelle 134 an der Eingriffsposition dieselbe Größe der Kraft Fo als Reaktion von dem Planetengetriebeelement 136 erhält. Obwohl jede aus der Kraft Fi und der Kraft Fo, welche das Planetengetriebeelement 136 erhält, als eine Kraft in der Radialrichtung in 4A der Einfachheit halber dargestellt ist, wirken die Kraft Fi und die Kraft Fo tatsächlich in der Umfangsrichtung, wie in 4B veranschaulicht ist. Es kann berücksichtigt werden, dass die Kraft Fi und die Kraft Fo, welche das Planetengetriebeelement 136 erhält, im Wesentlichen identisch zueinander in einer Richtung und einer Größe sind. Die Kraft Fi und die Kraft Fo wirken auf die Eingangswelle 132 von dem Planetengetriebeelement 136. Da die eingangsseitige Eingriffsdistanz Hi und die ausgangsseitige Eingriffsdistanz Ho einander gleich sind in der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120, wirkt ein Moment M, welches in 4A gezeigt ist, nämlich ein Moment M, welches bewirkt, dass die Eingangswelle 132 rotiert, kaum auf die Eingangswelle 132.
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Da das Moment M nicht berücksichtigt werden muss, können eine Kraft F2, welche auf die Eingangswelle 132 an der zweiten Lagerposition P2 wirkt, und eine Kraft F3, welche auf die Eingangswelle 132 an der dritten Lagerposition P3 wirkt, wie folgt dargestellt werden, wie aus 4A und 4B erkennbar ist: F2=-Fi-Fo, F3=Fo
Wenn eine Kraft F1, welche auf die Eingangswelle 132 an der ersten Lagerposition P1 wirkt, und eine Kraft F4, welche auf die Eingangswelle 132 an der vierten Lagerposition P4 wirkt, berücksichtigt werden, sind die Kräfte, welche auf die Eingangswelle 132 wirken, in einem Gleichgewichtszustand, wie wie folgt dargestellt wird:
F1+F2+F3+F4=0
Eine Substitution von F2, welche durch die obige Gleichung dargestellt ist, und von F3, welche durch die obige Gleichung dargestellt ist, hebt die Kraft Fo auf und der Gleichgewichtszustand wird entsprechend wie folgt dargestellt:
F1-Fi-Fo+Fo+F4=F1-Fi+F4=0
Gemäß der obigen Gleichung ist F4 gleich 0 (F4=0), wenn F1 gleich Fi ist (F1=Fi). Da die eingangsseitige Lagerdistanz Di gleich der ausgangsseitigen Lagerdistanz Do (Di=Do) in der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 ist, ist F4 beinahe gleich 0 (F4≈0). Somit sind die Momente, die jeweils von der Kraft F1, der Kraft F2 und der Kraft F3 abhängen, im Gleichgewicht. Die Kräfte F1, F2, F3, F4 können als die Lagerlasten der entsprechenden Lager 140, 142, 144, 146 angesehen werden, um die Eingangswelle 132 zu lagern. Die Lagerlasten sind nahezu minimal.
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Wie von der obigen Beschreibung verstanden wird, sind die Lagerlasten, um die Eingangswelle 132 zu lagern, in der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 gut ausbalanciert, was eine effiziente Verzögerung ermöglicht. Ferner hat die vorliegende Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 weniger Restriktionen im Hinblick auf die Lager, und Universallager sind in der vorliegenden Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 vorhanden, wodurch eine Kostenerhöhung vermieden wird. In anderen Worten ist die vorliegende Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 ausgezeichnet in einem Nutzen.
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Die Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 hat die Konfiguration (A), in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist. Die Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 kann die folgenden Konfigurationen (B)-(D) jeweils als eine Modifikation haben: (B) eine Konfiguration, in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist; (C) eine Konfiguration, in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist; und (D) eine Konfiguration, in welcher das erste innenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist, das erste außenverzahnte Zahnrad an dem Gehäuse vorgesehen ist, das zweite innenverzahnte Zahnrad an der Ausgangswelle vorgesehen ist, und das zweite außenverzahnte Zahnrad an dem Planetengetriebeelement vorgesehen ist. Obwohl die Kraft Fi und die Kraft Fo, wie in 4C veranschaulicht ist, auf das Planetengetriebeelement in der Drehzahlverringerungsvorrichtung, welche die Konfiguration (B) oder (C) verwendet, wirken, kann die Drehzahlverringerungsvorrichtung die oben beschriebenen Vorteile genießen, dass die Lagerlasten nahezu minimal gemacht werden können.
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Strukturelle Unterschiede zwischen dem Drehzahlverringerungsmechanismus 46 und der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 werden erläutert. In dem Drehzahlverringerungsmechanismus 46 fungiert die Hohlwelle 52 als die Eingangswelle, und die Rotationswelle 48, welche als die Ausgangswelle fungiert, ist derart angeordnet, dass sie die Hohlwelle 52 durchdringt. Der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 unterscheidet sich von der Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 darin, dass die Innenumfangsfläche der Hohlwelle 52 die Rotationswelle 48 an ihrer Außenumfangsfläche durch die Rollen 62 als Radiallager lagert. Es wird angemerkt, dass das Radialkugellager 60, das Radialkugellager 64, die Rollen 62 und das Radialkugellager 58 jeweils dem ersten Lager, dem zweiten Lager, dem dritten Lager und dem vierten Lager entsprechen.
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Trotz der oben beschriebenen Unterschiede sind die Drehzahlverringerungsvorrichtung 120 und der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 basierend auf demselben Konzept ausgebildet und haben dieselben Eigenschaften. Insbesondere ist, wie in 2 gezeigt ist, die eingangsseitige Eingriffsdistanz Hi gleich der ausgangsseitigen Eingriffsdistanz Ho, die Rotationswelle 48 als Ausgangswelle wird von der Hohlwelle 52 als Eingangswelle derart gelagert, dass sie rotierbar ist, und die eingangsseitige Lagerdistanz Di ist gleich der ausgangsseitigen Lagerdistanz Do. Somit genießt der Drehzahlverringerungsmechanismus 46, welcher in dem Aktuator 10 der veranschaulichten Ausführungsform verwendet wird, auch die Vorteile, dass die Lagerlasten nahezu minimal gemacht werden können, und dass eine effiziente Verzögerung durchgeführt werden kann. Ferner hat der Drehzahlverringerungsmechanismus 46 weniger Restriktionen im Hinblick auf die Lager, und Universallager sind in ihm vorhanden, wodurch eine Kostenerhöhung vermieden wird. Als ein Ergebnis ist der Aktuator 10 der veranschaulichten Ausführungsform auch ausgezeichnet in einem Nutzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014109315 [0002]
- JP 5321990 [0002, 0003]
