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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen elektrischen Aktuator für einen Turbolader und ein Herstellungsverfahren für denselben.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Technologie, welche in Patentliteratur 1 vorgetragen ist, ist als ein Beispiel eines elektrischen Aktuators eines Turboladers bekannt.
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Die Patentliteratur 1 offenbart den elektrischen Aktuator, in welchem ein Elektromotor, eine Untersetzungsgetriebevorrichtung, ein Hebel, eine untere Abdeckung und eine obere Abdeckung an einem Gehäuse montiert sind, welches entworfen ist, um diese Komponenten aufzunehmen.
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In dem Fall des elektrischen Aktuators, welcher in der Patentliteratur 1 offenbart ist, ist eine Montagerichtung der Komponenten, welche an dem Gehäuse zu montieren sind, nicht konstant. Insbesondere gibt es in dem elektrischen Aktuator, welcher in der Patentliteratur 1 offenbart ist, viele Komponenten, welche an dem Gehäuse bei einem Umkehren der Orientierung des Gehäuses montiert werden.
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Demnach ist es notwendig, die Orientierung des Gehäuses einmal oder mehrere Male in der Mitte des Montierens des elektrischen Aktuators umzukehren.
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Gemäß der
DE 10 2011 120 245 A1 wird ein elektrischer Waste-Gate- Aktuator für einen Turbolader bereitgestellt, der eine Rückstellfeder zum Unterstützen einer Haltekraft eines Endabtriebszahnrads und einen Anschlag für das Einstellen eines Rotationswinkels des Endabtriebszahnrads umfasst, um dadurch einen Betrag an Strom zu reduzieren, der für das Halten des Endabtriebszahnrads in einer konstanten Position verbraucht wird. Der elektrische Waste-Gate-Aktuator für einen Turbolader umfasst Folgendes: ein Gehäuse, das einen Installationsraum aufweist, der durch einen Körper und einen Deckel gebildet wird; einen Antriebsmotor, der in dem Installationsraum installiert ist; einen Verzögerer, der Zahnradgetriebe umfasst, die mit einer Vielzahl von Zahnrädern derart versehen sind, dass der Verzögerer mit einem Hebel gekoppelt ist, der außerhalb des Gehäuses installiert ist, und eine Leistung des Antriebsmotors überträgt; und ein elastisches Element, das mit dem Antriebsmotor zusammenarbeitet, um einen Rotationswinkel eines Endabtriebszahnrads für die endgültige Übertragung einer Leistung zu dem Hebel in den Zahnradgetrieben aufrecht zu erhalten.
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Gemäß der
DE 11 2010 005 814 T5 ist der Grund eines Aktuatorgehäuses so angeordnet, dass er einer Seite eines Turbinengehäuses gegenüberliegt, und ein Motor ist an einem Motorstützpfosten befestigt, der zu der Oberseite des Aktuatorgehäuses hin hervorstehend vorgesehen ist, sodass der Motor in einem Abstand von dem Turbinengehäuse gehalten wird.
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Die
DE 10 2011 075 528 A1 offenbart eine Ventilansteuerungsvorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Ventils, welche eine Kurvenscheibe mit einer Kulisse, einen Folger, der beweglich in der Kulisse eingepasst ist, und einen Stab mit einem Gelenkstift, der den Folger drehbar stützt, umfasst. Der Stab weist einen ersten Endabschnitt auf, der über den Folger und den Gelenkstift mit der Kurvenscheibe verbunden ist, sowie einen zweiten Endabschnitt, der mit dem Ventil verbunden ist. Der Stab überträgt eine Kraft auf das Ventil in einer Lastübertragungsrichtung, die einer Achsrichtung des Stabes entspricht. Eine Mittenachse des Stabes ist senkrecht zu einer Tangente einer Kontaktfläche zwischen der Kurvenscheibe und dem Folger, wenn das Ventil vollständig geschlossen oder geöffnet ist.
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LISTE DER ZITATE
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PATENTLITERATUR
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PATENTLITERATUR 1:
JP 2002 -
349 641 A -
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung wird in Hinsicht auf den obigen Punkt getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen elektrischen Aktuator eines Turboladers vorzusehen, welcher konfiguriert ist, um das Montieren des elektrischen Aktuators zu erleichtern und ein Herstellungsverfahren solch eines elektrischen Aktuators.
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Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 6, 7, 12, 21 und 22 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.
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Um die obige Aufgabe zu erreichen, ist gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Herstellungsverfahren eines elektrischen Aktuators vorgesehen, welcher ein Gehäuse, einen Elektromotor, eine Untersetzungsgetriebevorrichtung eines Parallelwellentyps, eine Ausgangswelle, eine Abdeckung und einen Aktuatorhebel aufweist. Das Gehäuse hat einen Öffnungsabschnitt, welcher sich in eine Richtung öffnet. Der Elektromotor wird in dem Gehäuse installiert. Die Untersetzungsgetriebevorrichtung wird in dem Gehäuse installiert und verringert eine Drehzahl beziehungsweise Drehgeschwindigkeit einer Drehkraft, welche durch den Elektromotor erzeugt wird. Die Ausgangswelle ist in dem Gehäuse installiert und wird durch die Drehkraft angetrieben, deren Drehzahl durch die Untersetzungsgetriebevorrichtung verringert wird. Die Abdeckung wird an dem Gehäuse installiert. Die Abdeckung bildet einen Raum zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse, um den Elektromotor und die Untersetzungsgetriebevorrichtung in dem Raum aufzunehmen, und ein distaler Endteil der Ausgangswelle ist von der Abdeckung zu einer Außenseite der Abdeckung freiliegend. Der Aktuatorhebel wird an dem distalen Endteil der Ausgangswelle befestigt, welcher zu der Außenseite der Abdeckung freiliegend ist. Der Aktuatorhebel betreibt ein Ventil beziehungsweise steuert ein Ventil an, welches an einem Turbolader installiert ist. Das Herstellungsverfahren des elektrischen Aktuators weist einen Innenmontageschritt des Montierens des Elektromotors, der Untersetzungsgetriebevorrichtung und der Ausgangswelle in ein Inneres des Öffnungsabschnitts von einer oberen Seite auf, während eine Seite in einer Öffnungsrichtung der Öffnung als die obere Seite definiert ist; einen Abdeckungsmontageschritt des Montierens der Abdeckung an dem Gehäuse von der oberen Seite nach dem Innenmontageschritt; und einen Hebelmontageschritt des Befestigens des Aktuatorhebels an dem distalen Endteil der Ausgangswelle von der oberen Seite nach dem Abdeckungsmontageschritt. Durch ein Verwenden des Herstellungsverfahrens des elektrischen Aktuators der vorliegenden Offenbarung kann die Montage des elektrischen Aktuators des Turboladers werden ohne ein Umdrehen der Orientierung des Gehäuses durchgeführt. Demnach kann die Montage des elektrischen Aktuators erleichtert werden.
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Ferner sieht die vorliegende Offenbarung den elektrischen Aktuator vor, welcher mit dem obenstehend beschriebenen Herstellungsverfahren des elektrischen Aktuators hergestellt ist. Der elektrische Aktuator der vorliegenden Offenbarung ermöglicht eine Montage (unidirektionales Montage) der Komponenten in einer einzelnen Richtung relativ zu dem Gehäuse. Demnach ist es möglich, den elektrischen Aktuator des Turboladers vorzusehen, welcher konfiguriert ist, um die Montage des elektrischen Aktuators zu erleichtern.
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Ferner ist gemäß der vorliegenden Offenbarung ein elektrischer Aktuator vorgesehen, welcher ein Gehäuse, einen Elektromotor, eine Untersetzungsgetriebevorrichtung eines Parallelwellentyps, eine Ausgangswelle, eine Abdeckung und einen Aktuatorhebel aufweist. Das Gehäuse hat einen Öffnungsabschnitt, welcher sich in einer Richtung öffnet. Der Elektromotor ist in dem Gehäuse installiert. Die Untersetzungsgetriebevorrichtung ist in dem Gehäuse installiert und verringert eine Drehzahl einer Drehkraft, welche durch den Elektromotor erzeugt wird. Die Ausgangswelle ist in dem Gehäuse installiert und wird durch die Drehkraft angetrieben, deren Drehzahl durch die Untersetzungsgetriebevorrichtung verringert ist. Die Abdeckung ist an dem Gehäuse installiert. Die Abdeckung bildet einen Raum zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse, um den Elektromotor und die Untersetzungsgetriebevorrichtung in dem Raum aufzunehmen, und ein distaler Endteil der Ausgangswelle ist von der Abdeckung zu einer Außenseite der Abdeckung freiliegend. Der Aktuatorhebel ist an dem distalen Endteil der Ausgangswelle befestigt, welcher zu der Außenseite der Abdeckung freiliegend ist. Der Aktuatorhebel betreibt ein Ventil, welches an dem Turbolader installiert ist. Der Elektromotor, die Untersetzungsgetriebevorrichtung und die Ausgangswelle sind in dem Gehäuse in einer axialen Richtung der Ausgangswelle durch den Öffnungsabschnitt des Gehäuses installiert. Die Abdeckung verschließt den Öffnungsabschnitt des Gehäuses, in welchem der Elektromotor, die Untersetzungsgetriebevorrichtung und die Ausgangswelle installiert sind.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm eines Maschineneinlasses und Abgasystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine beschreibende Ansicht eines Turboladers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine Draufsicht auf einen elektrischen Aktuator gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist eine Seitenansicht des elektrischen Aktuators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 5 ist eine Bodenansicht beziehungsweise Ansicht von unten des elektrischen Aktuators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 6 ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Linie VI-VI in 3.
- 7 ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Linie VII-VII in 3.
- 8 ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Linie VIII-VIII in 3.
- 9 ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Linie IX-IX in 3.
- 10 (a) ist eine perspektivische Ansicht einer Ausgangswelle, an welcher eine Harzkomponente eines letzten Zahnrades befestigt ist.
- 10 (b) ist eine perspektivische Ansicht eines Magnetflusserzeugungsabschnittes, welcher in der Harzkomponente eingegossen ist.
- 10 (c) ist eine Ansicht der Ausgangswelle aufgenommen in einer axialen Richtung der Ausgangswelle.
- 11 ist eine beschreibende Ansicht für Abmessungen des elektrischen Aktuators gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hierin nachstehend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die folgende Ausführungsform offenbart lediglich ein Beispiel und es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht notwendigerweise auf die folgende Ausführungsform beschränkt ist.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 (c) beschrieben werden.
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Eine Maschine 1, welche an einem Fahrzeug installiert ist und das Fahrzeug antreibt, hat eine Einlasspassage beziehungsweise Ansaugpassage 2, welche Ansaugluft zu Zylindern der Maschine 1 führt, und eine Abgaspassage 3, welche Abgas, welches in den Zylindern erzeugt wird, zu der Atmosphäre abführt.
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Ein Ansaugluftkompressor 4 eines Turboladers T und ein Drosselventil 5 zum Anpassen der Menge von Ansaugluft, welche der Maschine 1 zugeführt wird, sind an der Mitte der Ansaugpassage 2 installiert.
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Eine Abgasturbine 6 des Turboladers T und ein Katalysator 7 zum Reinigen des Abgases sind an der Mitte der Abgaspassage 3 installiert. Der Katalysator 7 ist ein bekannter Drei-Wege-Katalysator, welcher eine monolithische Struktur hat. Der Katalysator 7 reinigt schädliche Komponenten, welche in dem Abgas enthalten sind, durch einen chemischen Oxidations- und Reduktions-Prozess bei einem Erhöhen der Temperatur des Katalysators 7 auf eine Aktivierungstemperatur.
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Die Abgasturbine 6 weist Folgendes auf: Ein Turbinenrad 6a, welches durch das Abgas, welches von der Maschine 1 abgeführt wird, gedreht wird; und ein Turbinengehäuse 6b, welches in eine Wirbelröhren-Form beziehungsweise Strudel-Form geformt ist und das Turbinenrad 6a aufnimmt.
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Der Ansaugluftkompressor 4 weist Folgendes auf: Ein Kompressorrad beziehungsweise Verdichterrad 4a, welches bei einem Aufnehmen einer Drehkraft von dem Turbinenrad 6a gedreht wird; und ein Kompressorgehäuse 4b, welches in eine Wirbelröhren-Form beziehungsweise Strudel-Form geformt ist und das Kompressorrad 4a aufnimmt.
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Eine Bypasspassage 8, welche das Abgas leitet, während es das Turbinengehäuse 6b umgeht, ist an dem Turbinengehäuse 6b gebildet.
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Die Bypasspassage 8 führt das Abgas, welches in das Turbinengehäuse 6b strömt, direkt zu einem Abgasauslass des Turbinengehäuses 6b. Diese Bypasspassage 8 ist konfiguriert, um durch ein Wastegate-Ventil 9 öffenbar und verschließbar zu sein.
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Das Wastegate-Ventil 9 ist ein Schwenkventil, welches drehbar in einem Inneren des Turbinengehäuses 6b abgestützt ist. Insbesondere wird das Wastegate-Ventil 9 durch eine Ventilwelle beziehungsweise einen Ventilschaft 10 gedreht, welche derart abgestützt ist, dass die Ventilwelle 10 relativ zu dem Turbinengehäuse 6b drehbar ist.
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Das Wastegate-Ventil 9 passt einen Öffnungsgrad der Bypasspassage 8 an, um einen Ladedruck, welcher durch den Turbolader T zu der Zeit des Betreibens der Maschine 1 bei beispielsweise einer hohen Drehzahl erzeugt wird, zu steuern.
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Ferner öffnet das Wastegateventil 9 die Bypasspassage 8 vollständig, um den Katalysator 7 zu erwärmen, wenn die Temperatur des Katalysators 7 die Aktivierungstemperatur noch nicht erreicht hat zu der Zeit beispielsweise unmittelbar nach einem Kaltstart der Maschine 1. Auf diesem Weg kann das Abgas mit hoher Temperatur, von welchem die Wärme nicht durch das Turbinenrad 6a genommen wird, zu dem Katalysator 7 geführt werden, so dass das schnelle Aufwärmen des Katalysators 7 ausgeführt werden kann.
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Der Turbolader T weist einen elektrischen Aktuator 11 als ein Mittel zum Drehen des Wastegate-Ventils 9 auf. Eine ECU 12, welche eine Maschinensteueroperation ausführt, steuert die Leistungsversorgung des elektrischen Aktuators 11.
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Der elektrische Aktuator 11 ist in dem Ansaugluftkompressor 4 installiert, welcher von der Abgasturbine 6 entfernt ist, für den Zweck des Vermeidens eines Einflusses der Wärme des Abgases. Wie obenstehend diskutiert ist, ist der elektrische Aktuator 11 an dem Ort installiert, welcher von dem Wastegate-Ventil 9 entfernt ist. Demnach hat der Turbolader T einen Verbindungsmechanismus, welcher eine Ausgabe des elektrischen Aktuators 11 zu dem Wastegate-Ventil 9 leitet.
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Der Verbindungsmechanismus ist eine sogenannte Vier-Stab-Verbindung und weist Folgendes auf: Einen Aktuatorhebel 13, welcher durch den elektrischen Aktuator 11 gedreht wird; einen Ventilhebel 14, welcher mit dem Ventilschaft 10 gekoppelt ist; und einen Stab 15, welcher ein Drehmoment, welches auf den Aktuatorhebel 13 ausgeübt wird, zu dem Ventilhebel 14 leitet.
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Nun wird der elektrische Aktuator 11 beschrieben werden.
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Der elektrische Aktuator 11 weist Folgendes auf: ein Gehäuse 20, welches an dem Ansaugluftkompressor 4 installiert ist; einen Elektromotor 21, welcher in dem Gehäuse 20 installiert ist; eine Untersetzungsgetriebevorrichtung 22; eine Ausgangswelle 23; eine Abdeckung 24; und den Aktuatorhebel 13, welcher an einem distalen Endteil der Ausgangswelle 23 befestigt ist.
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Das Gehäuse 20 hat einen Öffnungsabschnitt α, welcher sich in Richtung einer Seite öffnet.
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Hierin wird für den beschreibenden Zweck auf eine Richtung, in welcher der Öffnungsabschnitt α sich öffnet, Bezug genommen werden als „obere“ und auf eine entgegengesetzte Richtung wird Bezug genommen werden als „untere“. Diese Obere-zu-Untere-Richtung sollte eine Installationsrichtung nicht beschränken. Hier zeigt das Bezugszeichen 20a, welches in 3 gezeigt ist, Bolzeneinführlöcher an, welche zu der Zeit der Montage des elektrischen Aktuators 11 an dem Ansaugluftkompressor 4 verwendet werden.
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Das Gehäuse 20 ist ein Druckgussprodukt, welches aus beispielsweise Aluminium gefertigt ist und ist ein einstückiger Körper, welcher nahtlos und integral in einem Stück gebildet ist. Die Abdeckung 24 ist an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 20 installiert und verschließt den Öffnungsabschnitt α des Gehäuses 20.
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Der Elektromotor 21 und die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 sind in einem Raum β platziert, welcher zwischen dem Gehäuse 20 und der Abdeckung 24 gebildet ist.
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Der Elektromotor 21 ist in dem Gehäuse 20 installiert. Insbesondere ist der Elektromotor 21 in eine Motoreinführkammer γ eingeführt, welche in einem Inneren eines Motoreinführabschnitts 20b des Gehäuses 20 gebildet ist, und danach wird der Elektromotor 21 an dem Gehäuse 20 mit beispielsweise Schrauben befestigt. Eine äußere Oberfläche des Gehäuses 20, welche den Motoreinführabschnitt 20b aufweist, ist direkt der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt, sodass die Wärme, welche von dem Elektromotor 21 erzeugt wird, effektiv zu der Atmosphäre freigesetzt werden kann. Der Elektromotor 21 ist nicht notwendigerweise auf einen beliebigen bestimmten einen beschränkt und kann beispielsweise ein bekannter Gleichstromelektromotor oder ein bekannter Schrittmotor sein.
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Die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 ist in das Gehäuse 20 installiert. Diese Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 ist ein Parallelwellentyp, welcher eine Drehzahl einer Drehkraft, welche durch den Elektromotor 21 erzeugt wird, verringert.
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Insbesondere weist die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 Folgendes auf: ein Ritzel 26, welches durch den Elektromotor 21 angetrieben wird; ein erstes Zwischenzahnrad 27, welches durch das Ritzel 26 gedreht wird; ein zweites Zwischenzahnrad 28, welches durch das erste Zwischenzahnrad 27 gedreht wird; und ein letztes Zahnrad 29, welches durch das zweite Zwischenzahnrad 28 gedreht wird. Eine Achse des Ritzels 26, eine Achse des ersten Zwischenzahnrades 27, eine Achse des zweiten Zwischenzahnrades 28 und eine Achse des letzten Zahnrades 29 sind parallel zueinander.
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Das Ritzel 26 ist ein externes Zahnrad, welches einen kleinen Durchmesser hat und an der drehbaren Welle des Elektromotors 21 befestigt ist.
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Das erste Zwischenzahnrad 27 ist ein Doppelzahnrad, welches ein erstes Zahnrad 27a eines großen Durchmessers und ein erstes Zahnrad 27b eines kleinen Durchmessers aufweist, welche koaxial sind. Das erste Zwischenzahnrad 27 ist drehbar durch eine erste Zwischenwelle 31 abgestützt, welche an dem Gehäuse 20 befestigt ist. Das erste Zahnrad 27a großen Durchmessers ist immer in Eingriff mit dem Ritzel.
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Ähnlich zu dem ersten Zwischenzahnrad 27 ist das zweite Zwischenzahnrad 28 ein Doppelzahnrad, welches ein zweites Zahnrad 28a großen Durchmessers und ein zweites Zahnrad 28b kleinen Durchmessers aufweist, welche koaxial sind. Das zweite Zwischenzahnrad 28 ist drehbar durch eine zweite Zwischenwelle 32 abgestützt, welche an dem Gehäuse 20 befestigt ist. Das zweite Zahnrad 28a großen Durchmessers ist immer in Eingriff mit dem ersten Zahnrad 27b kleinen Durchmessers, und das zweite Zahnrad 28b kleinen Durchmessers ist immer in Eingriff mit dem letzten Zahnrad 29.
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Das letzte Zahnrad 29 ist ein externes Zahnrad, welches einen großen Durchmesser hat und an der Ausgangswelle 23 befestigt ist. Das letzte Zahnrad 29 ist nur in einem vorbestimmten Drehbereich gebildet.
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Die Ausgangswelle 23 ist drehbar durch ein unteres Lager 33 abgestützt, welches an dem Gehäuse 20 installiert ist, und ein oberes Lager 34, welches an der Abdeckung 24 installiert ist.
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Der elektrische Aktuator 11 weist einen Drehwinkelsensor 35 auf. Der Drehwinkelsensor 35 tastet einen Antriebswinkel des Ausgangshebels 13 durch ein Abtasten eines Drehwinkels der Ausgangswelle 23 ab, und dadurch tastet der Drehwinkelsensor 35 einen Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils 9 ab.
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Der Drehwinkelsensor 35 ist ein kontaktlos-Typ und weist Folgendes auf: einen Magnetflusserzeugungsabschnitt 36, welcher integral mit der Ausgangswelle 23 gedreht wird; und eine Magnetabtastvorrichtung 37, welche an der Abdeckung 24 oder dem Gehäuse 20 installiert ist und einen magnetischen Fluss abtastet, welcher von dem Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 erzeugt wird. Der Drehwinkel der Ausgangswelle 23, welcher durch den Drehwinkelsensor 35 abgetastet wird, wird zu der ECU 12 ausgegeben. Details des Drehwinkelsensors 35 werden später beschrieben werden.
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Die ECU 12 ist eine Maschinensteuereinheit, welche einen Mikrocomputer hat, und weist ein Steuerprogramm zum Steuern einer Leistungsversorgung des elektrischen Aktuators 11 auf.
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Insbesondere berechnet die ECU 12 einen Zielöffnungsgrad des Wastegate-Ventils 9, welcher für einen Betriebszustand der Maschine 1 geeignet ist, basierend auf dem Betriebszustand der Maschine 1. Dann führt die ECU 12 eine Rückkopplungssteueroperation beziehungsweise Regelungsoperation des elektrischen Aktuators 11 derart durch, dass der abgetastete Öffnungsgrad, welcher durch den Drehwinkelsensor 35 abgetastet wird, mit dem berechneten Zielöffnungsgrad zusammenfällt. Diese Ladedrucksteueroperation ist nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung sollte nicht auf diese Ladedrucksteueroperation beschränkt werden.
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Ferner führt die ECU 12 das schnelle Aufwärmen des Katalysators 7 aus, wenn die aktuelle Temperatur oder die vorhergesagte Temperatur des Katalysators 7 die Aktivierungstemperatur zu der Zeit beispielsweise unmittelbar nach dem Kaltstart der Maschine noch nicht erreicht hat. Insbesondere stellt zu der Zeit des Ausführens des schnellen Aufwärmens des Katalysators 7 die ECU 12 den Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils 9 auf einen vorbestimmten Öffnungsgrad ein. Als ein Ergebnis ist es möglich, zu beschränken, dass die Wärme des Abgases durch das Wastegate-Ventil 9 weggenommen wird. Diese Schnellaufwärmsteueroperation des Katalysators 7 ist nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung sollte nicht auf diese Schnellaufwärmsteueroperation des Katalysators 7 beschränkt sein.
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(Erste charakteristische Technik)
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Ein Herstellungsverfahren des elektrischen Aktuators 11 wird nun beschrieben werden.
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Das Gehäuse 20 hat den Öffnungsabschnitt α, welcher sich in Richtung der oberen Seite öffnet. Außer der Motoreinführkammer γ ist ein Installationsraum zum Installieren der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 und der Ausgangswelle 23 im Inneren des Öffnungsabschnitt α vorgesehen. Alle der entsprechenden Komponenten, welche direkt an dem Gehäuse 20 installiert sind und den Elektromotor 21, die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22, die Ausgangswelle 23 und die Abdeckung 24 aufweisen, sind an dem Gehäuse 20 von der oberen Seite in Richtung der unteren Seite installiert.
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Dieser Punkt wird spezifisch beschrieben werden.
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Zu der Zeit des Montierens des elektrischen Aktuators 11 ist das Gehäuse 20 derart platziert, dass der Öffnungsabschnitt α in Richtung der oberen Seite gerichtet ist, und dann werden ein Innenmontageschritt, ein Abdeckungsmontageschritt und ein Hebelmontageschritt ausgeführt.
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Der Innenmontageschritt ist ein Schritt des Montierens des Elektromotors 21, der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 und der Ausgangswelle 23 in den Öffnungsabschnitt α von der oberen Seite. Mit diesem Schritt werden der Elektromotor 21, die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 und die Ausgangswelle 23 in dem Inneren des Gehäuses 20 in der axialen Richtung der Ausgangswelle 23 durch den Öffnungsabschnitt α des Gehäuses 20 montiert.
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Details des Innenmontageschritts werden nun beschrieben werden.
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Ein Federring 38 wird von der oberen Seite zu einem Boden der Motoreinführkammer y installiert. Der Federring 38 wird zwischen dem Boden der Motoreinführkammer y und dem Elektromotor 21 zusammengedrückt, um die Vibration des Elektromotors 21 zu begrenzen.
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Als Nächstes wird der Elektromotor 21 von der oberen Seite in die Motoreinführkammer y eingeführt.
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Als Nächstes wird der Elektromotor 21 an dem Gehäuse 20 durch einen Gewindeeingriff, beispielsweise eine Mehrzahl von Schrauben an dem Gehäuse 20 befestigt.
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Die erste Zwischenwelle 21 und die zweite Zwischenwelle 32 werden von der oberen Seite in das Gehäuse 20 press-eingepasst. Insbesondere wird ein erstes Press-Fitting-Loch beziehungsweise Press-Einpass-Loch 39, in welches die erste Zwischenwelle 31 press-eingepasst wird, und ein zweites Press-Fitting-Loch beziehungsweise Press-Einpass-Loch 40, in welches die zweite Zwischenwelle 32 press-eingepasst wird, an einer unteren Oberfläche des Inneren des Öffnungsabschnitts α vorgeformt.
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Die erste Zwischenwelle 31 wird in das Press-Einpass-Loch 39 press-eingepasst, und die zweite Zwischenwelle 32 wird in das zweite Press-Einpass-Loch 40 press-eingepasst.
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Das untere Lager 33 wird von der oberen Seite in das Gehäuse 20 press-eingepasst. Insbesondere wird ein unteres Lagerloch 41, in welches das untere Lager 33 press-eingepasst wird, an dem Gehäuse 20 vorgeformt. Das untere Lager 33 wird in das untere Lagerloch 41 press-eingepasst.
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Die Ausgangswelle 23 wird in ein Inneres des unteren Lagers 33 press-eingepasst. Insbesondere werden das letzte Zahnrad 29 und der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 an der Ausgangswelle 23 installiert. Demnach werden, wenn die Ausgangswelle 23 in das Innere des unteren Lagers 33 press-eingepasst wird, das letzte Zahnrad 29 und der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 ebenso an dem Gehäuse 20 montiert.
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Als Nächstes wird das zweite Zwischenzahnrad 28 an der zweiten Zwischenwelle 32 montiert. Dann wird das erste Zwischenzahnrad 27 an der ersten Zwischenwelle 31 montiert.
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Dadurch ist der Innenmontageschritt vollendet.
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Als Nächstes wird der Abdeckungsmontageschritt ausgeführt.
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Der Abdeckungsmontageschritt ist ein Schritt des Montierens der Abdeckung 24 an dem Gehäuse 20.
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Insbesondere wird die Abdeckung 24 von der oberen Seite an dem Gehäuse 20 installiert. Zu dieser Zeit wird die Ausgangswelle 23 in ein Inneres des oberen Lagers 34 press-eingepasst, welches in die Abdeckung 24 press-eingepasst ist.
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Als Nächstes wird die Abdeckung 24 an dem Gehäuse 20 durch einen Gewindeeingriff einer Mehrzahl von Bolzen 42 von der oberen Seite an dem Gehäuse 20 befestigt.
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Ein Verbinder 43, welcher elektrische Verbindungen mit dem Elektromotor 21 und der Magnetabtastvorrichtung 37 bildet, wird an der Abdeckung 24 gebildet. Ebenso wird die Magnetabtastvorrichtung 37 an der Abdeckung 24 installiert. Demnach ist, wenn die Abdeckung 24 an dem Gehäuse 20 montiert wird, das Montieren des Verbinders 43 und der Magnetabtastvorrichtung 37 vollendet.
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Dadurch ist der Abdeckungsmontageschritt vollendet.
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Als Nächstes wird der Hebelmontageschritt ausgeführt.
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Der Hebelmontageschritt ist ein Schritt zum Befestigen des Aktuatorhebels 13 von einer oberen Seite an dem distalen Endteil der Ausgangswelle 23. Obwohl eine Befestigungstechnik zum Befestigen der Ausgangswelle 23 und des Aktuatorhebels 13 aneinander nicht auf eine beliebige eine beschränkt sein sollte, kann bördeln beziehungsweise falzen (crimping) oder schweißen verwendet werden, um eine Befestigung zwischen der Ausgangswelle 23 und dem Aktuatorhebel 13 zu bilden. Die Zeichnungen zeigen ein Beispiel, in dem der Aktuatorhebel 13 an der Ausgangswelle 23 durch ein Bördeln des distalen Endteils der Ausgangswelle 23 befestigt ist.
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Ein Stift 44, welcher parallel zu der Ausgangswelle 23 ist, wird an einem sich drehenden Enteil des Aktuatorhebels 13 installiert. Der Stift 44 ist eine Komponente, welche drehbar mit einem Endteil des Stabes 15 verbunden ist und leitet das Drehmoment des Aktuatorhebels 13 zu dem Stab 15. Der Stift 44 wird an dem Aktuatorhebel 13 im Voraus durch eine Verbindungstechnik wie beispielsweise bördeln oder schweißen befestigt.
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Dadurch ist der Hebelmontageschritt vollendet und das Montieren des elektrischen Aktuators 11 ist vollendet beziehungsweise berechnet.
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(Vorteile)
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In der vorliegenden Ausführungsform kann, wie obenstehend diskutiert ist, der elektrische Aktuator 11, welcher für den Turbolader T verwendet wird, ohne ein Umkehren der Orientierung des Gehäuses 20 montiert werden.
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Demnach kann das Montieren des elektrischen Aktuators 11 erleichtert werden und die Herstellungskosten des elektrischen Aktuators 11 können beschränkt werden.
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Ferner ist es, anders als bei der Technik des Standes der Technik möglich, die Komponenten zu beseitigen, welche bei einem Umdrehen der Orientierung des Gehäuses montiert werden. Demnach kann die Anzahl von Komponenten verringert werden. Auch mit der Verringerung der Anzahl von Komponenten ist es möglich, die Kosten des elektrischen Aktuators 11 zu beschränken.
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(Zweite charakteristische Technik)
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Wie obenstehend diskutiert ist, ist die Motoreinführkammer γ, in welche der Elektromotor 21 montiert wird, an dem Gehäuse 20 gebildet.
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Ein Loch 45 vergrößerten Durchmessers ist an einem oberen Ende der Motoreinführkammer γ gebildet und ist in eine Form geformt, welche durch ein Vergrößern eines Durchmessers einer Einführöffnung ya der Motoreinführkammer γ erzeugt wird. Das Loch 45 vergrößerten Durchmessers ist in einer Form eines kreisförmigen Loches, welches koaxial mit der Achse der Motoreinführkammer γ ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Positionieren des Elektromotors 21 relativ zu dem Gehäuse 20 durch ein Einpassen beziehungsweise Einbauen eines Motorflansches 46, welcher an dem Elektromotor 21 befestigt ist, in das Innere des Lochs 45 vergrößerten Durchmessers getätigt.
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(Vorteile)
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Ein Achse-zu-Achse-Abstand zwischen der Drehwelle des Elektromotors 21 und der ersten Zwischenwelle 31, ein Achse-zu-Achse-Abstand zwischen der ersten Zwischenwelle 31 und der zweiten Zwischenwelle 32 und ein Achse-zu-Achse-Abstand zwischen der zweiten Zwischenwelle 32 und der Ausgangswelle 23 sind alle durch das Gehäuse 20 definiert.
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Demnach kann die Zahnradeingriffsgenauigkeit der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 verbessert werden. Das heißt, die mechanische Genauigkeit des elektrischen Aktuators 11 kann verbessert werden. Hier sollte angemerkt werden, dass sich der Achse-zu-Achse-Abstand auf einen Abstand zwischen zwei Wellenmitten bezieht.
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(Dritte charakteristische Technik)
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Die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 weist Folgendes auf: das erste Zwischenzahnrad 27, an welchem das erste Zahnrad 27a großen Durchmessers und das erste Zahnrad 27b kleinen Durchmessers koaxial gebildet sind; und das zweite Zwischenzahnrad 28, an welchem das zweite Zahnrad 28a großen Durchmessers und das zweite Zahnrad 28b kleinen Durchmessers koaxial gebildet sind.
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In dem ersten Zwischenzahnrad 27 ist das erste Zahnrad 27b kleinen Durchmessers auf der unteren Seite des ersten Zahnrades 27a großen Durchmessers platziert. Ähnlich ist in dem zweiten Zwischenzahnrad 28 das zweite Zahnrad 28b kleinen Durchmessers auf der unteren Seite des zweiten Zahnrades 28a großen Durchmessers platziert.
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(Vorteile)
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Eine axiale Dimension H2 aller der Zahnräder der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 kann in einer axialen Dimension H1 des Elektromotors 21 platziert werden. Auf diesem Wege kann die axiale Dimension des elektrischen Aktuators 11 beschränkt werden.
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Ferner leitet die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 das Ausgangsdrehmoment beziehungsweise Ausgangsmoment des Elektromotors 21 in Richtung der unteren Seite. Demnach kann ein Ort des Schwerpunkts der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 näher zu einem Ort eines Schwerpunkts des Elektromotors 21 platziert werden. Auf diesem Weg kann eine Amplitude der Vibration des elektrischen Aktuators 11 beschränkt werden und dadurch kann die Vibrationswiderstandsfähigkeit des elektrischen Aktuators 11 verbessert werden.
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(Verwandte Technik der dritten charakteristischen Technik)
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In dieser Ausführungsform sind das erste Zwischenzahnrad 27, das zweite Zwischenzahnrad 28 und das letzte Zahnrad 29 aus Harz gefertigt.
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Auf diesem Wege kann das Gewicht der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 verringert werden und die Herstellungskosten der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 können beschränkt werden.
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Zusätzlich kann, da das Gewicht der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 verringert ist, das Gewicht des elektrischen Aktuators 11 ebenso verringert werden. Durch ein Verringern des Gewichts des elektrischen Aktuators 11 kann der Vibrationswiderstand des elektrischen Aktuators 11 weiter verbessert werden.
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(Vierte charakteristische Technik)
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Das Gehäuse 20 hat eine Wand 47, welche in eine Ringform geformt ist. Diese Wand 47 bildet einen Umfangsrand des Öffnungsabschnitts α und die Abdeckung 24 ist an einem oberen Endteil der Wand 47 montiert.
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(Vorteile)
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Die Wand 47, welche den Umfangsrand des Öffnungsabschnitts α bildet, fungiert als Verstärkungsrippe. Demnach kann die Wanddicke des Gehäuses 20 verringert werden, während eine benötigte Steifheit beziehungsweise Stärke des Gehäuses 20 aufrechterhalten wird.
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(Fünfte charakteristische Technik)
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Die Abdeckung 24 ist aus einem Harzmaterial gefertigt. Das Harzmaterial der Abdeckung 24 wird verwendet, um Motoranschlüsse 51 einzugießen beziehungsweise zu umgießen, welche dem Elektromotor 21 eine elektrische Leistung zuführen, und zwar durch Inserttechnik beziehungsweise Umspritzen, und das Harzmaterial der Abdeckung 24 bildet den Verbinder 43, um mit einer externen Vorrichtung verbunden zu sein.
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Insbesondere werden Relaisanschlüsse 52, welche mit Leistungsversorgungsanschlüssen 21b des Elektromotors 21 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung damit verbunden sind, die Magnetabtastvorrichtung 37, Sensoranschlüsse 53, welche elektrische mit der Magnetabtastvorrichtung 37 verbunden sind, eine Mehrzahl von Krägen (Collars) 54, welche aus Metall gefertigt sind und jeweils die Bolzen 42 aufnehmen, und ein Lagerhalter 55, welcher aus Metall gefertigt ist und das obere Lager 34 aufnimmt, an der Abdeckung 24 neben den Motoranschlüssen 51 umspritzt.
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Endteile der Motoranschlüsse 51 und Endteile der Sensoranschlüsse 53 sind in dem Inneren des Verbinders 43 freiliegend. Ein Abschnitt jedes der Relaisanschlüsse 52 ist zu einer hinteren Oberfläche der Abdeckung 24 freiliegend. Wenn die Abdeckung 24 an dem Gehäuse 20 montiert wird, werden die Relaisanschlüsse 52 elektrisch mit den Leistungsversorgungsanschlüssen des Elektromotors 21 verbunden.
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(Vorteile)
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Die verschiedenen elektrischen Komponenten, welche die Motoranschlüsse 51 aufweisen, sind in dem Harzmaterial der Abdeckung 24 umspritzt. Das Montieren der verschiedenen elektrischen Komponenten wird vollendet durch ein Montieren der Abdeckung 24 an dem Gehäuse 20. Demnach kann das Montieren des elektrischen Aktuators 11 erleichtert werden.
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Ferner ist der Verbinder 43 aus dem Harz gefertigt, welches das Material der Abdeckung 24 ist. Demnach kann die Anzahl von bildenden beziehungsweise konstituierenden Komponenten des elektrischen Aktuators 11 beschränkt werden.
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(Verwandte Technik der fünften charakteristischen Technik)
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Eine Dichtungsnut, in welche eine Dichtung 56 installiert ist, wird an der Abdeckung 24 zu der Zeit des Gießens der Abdeckung 24 gebildet. Die Dichtung 56 ist aus einem Gummimaterial gebildet, welches in eine Ringform geformt ist und dichtet einen Kontaktort zwischen dem Gehäuse 20 und der Abdeckung 24 ab.
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(Sechste charakteristische Technik)
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Die Krägen 54, welche aus dem Metall gefertigt sind und in eine röhrenförmige Form geformt sind, um die Bolzen 42 aufzunehmen, werden in dem Harzmaterial der Abdeckung 24 umspritzt.
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Der Verbinder 43 wird zwischen entsprechenden zwei der Krägen 54 platziert. Insbesondere ist der Verbinder 43 an einem Zwischenteil zwischen den benachbarten zwei Krägen 54 platziert.
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(Vorteile)
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Der Verbinder 43 ist an dem Ort zwischen den zwei Bolzen 42, welche schraubbar mit dem Gehäuse 20 in Eingriff stehen, abgestützt. Demnach kann die Begrenzung der Vibration des Verbinders 43 verbessert werden. Auf diesem Weg kann, auch wenn Fahrzeugvibration und Maschinenvibration auf den Verbinder 43 ausgeübt werden, eine Beschädigung von beispielsweise einem Basisteil des Verbinders 43 vermieden werden.
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(Siebte charakteristische Technik)
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Die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 weist eine erste Zwischenwelle 31 und die zweite Zwischenwelle 32 auf, welche parallel zu der Ausgangswelle 23 sind.
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Ein unterer Teil der ersten Zwischenwelle 31 ist an dem Gehäuse 20 durch Press-Einpassen befestigt. Ferner ist ein oberer Teil der ersten Zwischenwelle 31 in ein Inneres einer ersten Aussparung 61, welche an der Abdeckung 24 gebildet ist, eingebaut beziehungsweise eingepasst.
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Ähnlich ist ein unterer Teil der zweiten Zwischenwelle 32 an dem Gehäuse 20 durch Press-Einpassen befestigt. Ferner ist ein oberer Teil der zweiten Zwischenwelle in ein Inneres einer zweiten Aussparung 62 eingebaut beziehungsweise eingepasst.
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Die erste Aussparung 61 und die zweite Aussparung 62 sind Aussparungen, welche an einer unteren Oberfläche der Abdeckung 24 gebildet sind und in Richtung der unteren Seite geöffnet sind. Die erste Aussparung 61 und die zweite Aussparung 62 werden gleichzeitig zu der Zeit des Gießens der Abdeckung 24 gebildet.
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(Vorteile)
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Ein Neigen der ersten Zwischenwelle 31 kann durch die erste Aussparung 61 begrenzt werden. Ähnlich kann eine Neigung der zweiten Zwischenwelle 32 durch die zweite Aussparung 62 begrenzt werden. Insbesondere ist es auch in einem Zustand, in dem eine Last auf die Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 ausgeübt wird, möglich, die Achse-zu-Achse-Abstände der Drehwelle des Elektromotors 21, der ersten Zwischenwelle 31, der zweiten Zwischenwelle 32 und der Ausgangswelle 23 aufrechtzuerhalten. Auf diesem Weg kann auch in dem Zustand, in dem die Last ausgeübt wird, der geeignete Zahnradeingriff der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 aufrechterhalten werden.
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Ferner kann, da die Neigung der ersten Zwischenwelle 31 durch die erste Aussparung 61 begrenzt werden kann, die erste Zwischenwelle 61 als eine Welle ausgelegt werden, welche an zwei Enden der Welle abgestützt ist. Demnach kann der Durchmesser der ersten Zwischenwelle 31 verringert werden und dadurch kann die erste Zwischenwelle 31 zu der Größenverringerung und der Gewichtsverringerung des elektrischen Aktuators 11 beitragen.
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Ähnlich kann, da die Neigung der zweiten Zwischenwelle 32 durch die zweite Aussparung 62 begrenzt werden kann, die zweite Zwischenwelle 32 als eine Welle ausgelegt werden, welche an zwei Enden der Welle abgestützt ist. Demnach kann der Durchmesser der zweiten Zwischenwelle 32 verringert werden und dadurch kann die zweite Zwischenwelle 32 zu der Größenverringerung und der Gewichtsverringerung des elektrischen Aktuators 11 beitragen.
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(Achte charakteristische Technik)
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Die Ausgangswelle 23 ist drehbar durch das untere Lager 33 abgestützt, welches an dem Gehäuse 20 installiert ist, und das obere Lager 34, welches an der Abdeckung 24 installiert ist.
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Wie in 9 gezeigt ist, wird ein Kugellager beziehungsweise Wälzlager 63 (ball bearing) als jedes des unteren Lagers 33 und des oberen Lagers 34 verwendet. Das Kugellager 63 weist einen inneren Laufring beziehungsweise eine innere Kugelschale 63a und einen äußeren Laufring 63b auf, zwischen welchen ein Dichtmaterial 63c, welches aus einem Gummimaterial gefertigt ist, zwischenliegend angeordnet ist, um eine Abdichtung zwischen dem inneren Laufring 63a und dem äußeren Laufring 63b zu bilden.
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Eine Außenumfangsoberfläche des unteren Lagers 33 ist in das Gehäuse 20 press-eingepasst. Ferner ist die Ausgangswelle 23 an einem inneren Umfangsteil des unteren Lagers press-eingepasst.
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Eine Außenumfangsoberfläche des oberen Lagers 34 ist an der Abdeckung 24 press-eingepasst. Insbesondere ist die Außenumfangsoberfläche des oberen Lagers 34 in den Lagerhalter 35 press-eingepasst, welcher in der Abdeckung 24 umspritzt ist. Ferner ist die Ausgangswelle 23 an dem inneren Umfangsteil des oberen Lagers 34 press-eingepasst.
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(Vorteile)
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Mit der obigen Konstruktion kann die Wasserwiderstandsfähigkeit des elektrischen Aktuators 11 sichergestellt werden. Insbesondere ist es, auch wenn Wasser auf das obere Lager 34 oder das untere Lager 33 aufgebracht wird, möglich, ein Eindringen des Wassers in das Innere des Aktuators durch das obere Lager 34 oder das unter Lager 33 zu vermeiden.
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(Neunte charakteristische Technik)
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Das untere Lagerloch 41 des Gehäuses 20, in welches das untere Lager 33 press-eingepasst ist, hat einen unteren Flansch 41a, welcher eine Bewegung des unteren Lagers 33 in Richtung der unteren Seite begrenzt.
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Der untere Flansch 41a ist ein abgestufter Teil, welcher durch ein Verringern eines Durchmessers eines unteren Endteils des unter Lagerlochs 41 gebildet wird, und der untere Flansch 41a wird integral mit dem Gehäuse 20 in einem Stück gebildet.
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Ähnlich hat das obere Lagerloch 64 der Abdeckung 24, in welches das obere Lager 34 press-eingepasst ist, einen oberen Flansch 64a, welcher die Bewegung des oberen Lagers 34 in Richtung der oberen Seite begrenzt.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Press-Einpassobjekt, in welches das obere Lager 34 press-eingepasst ist, der Lagerhalter 55, welcher in der Abdeckung umspritzt ist. Demnach ist in der vorliegenden Ausführungsform das obere Lagerloch 64 an dem Lagerhalter 55 gebildet. Der obere Flansch 64a ist ein abgestufter Teil, welcher durch ein Verringern eines Durchmessers eines oberen Endteils des oberen Lagerloches 64 gebildet wird, in welches das obere Lager 34 press-eingepasst ist, und der obere Flansch 64a wird integral mit dem Lagerhalter 55 in einem Stück gebildet.
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(Vorteile)
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Ein Positionieren des unteren Lagers 33 wird durch das Vorsehen des unteren Flansches 41a an dem Gehäuse 20 erleichtert.
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Ähnlich wird ein Positionieren des oberen Lagers 34 durch das Vorsehen des oberen Flansches 64a an dem Lagerhalter 55 erleichtert.
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Auf diesem Weg kann das Montieren des unteren Lagers 33 und des oberen Lagers 34 erleichtert werden.
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(Zehnte charakteristische Technik)
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Eine Mehrzahl von unteren gebördelten beziehungsweise gefalzten Abschnitten 41b, welche eine nach oben gerichtete Bewegung des unteren Lagers 33, welches in das Gehäuse 20 press-eingepasst ist, begrenzen, ist an einer Innenumfangsoberfläche des unteren Lagerlochs 41 gebildet.
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Ähnlich ist eine Mehrzahl von oberen gebördelten beziehungsweise gefalzten Abschnitten 64b, welche eine nach unten gerichtete Bewegung des oberen Lagers 34, welches in den Lagerhalter 55 press-eingepasst ist, begrenzen, an einer Innenumfangsoberfläche des oberen Lagerlochs 64 gebildet.
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Die unteren gefalzten Abschnitte 41b und die oberen gefalzten Abschnitte 64b werden durch eine Technik des Bildens von Vorsprüngen durch ein lokales plastisches Verformen entsprechend Abschnitten des Metalls des Gehäuses 20 oder des Lagerhalters 55 gefertigt.
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Das untere Lager 33, welches an dem Gehäuse 20 montiert ist, ist durch den unteren Flansch 41a und die unteren gefalzten Abschnitte 41b befestigt.
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Ähnlich ist das obere Lager 34, welches an der Abdeckung montiert ist, durch den oberen Flansch 64a und die oberen gefalzten Abschnitte 64b befestigt.
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Demnach kann, auch wenn eine Last auf die Ausgangswelle 23 in der axialen Richtung ausgeübt wird, eine axiale Abweichung des unteren Lagers 33 und des oberen Lagers 34 begrenzt werden, um eine axiale Positionsabweichung der Ausgangswelle 23 zu begrenzen.
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(Elfte charakteristische Technik)
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Das obere Lagerloch 64, welches für das obere Lager 34 ist und durch die Abdeckung 24 gebildet wird, ist mit dem Aktuatorhebel 13 bedeckt. Das heißt, dass das Innere des oberen Flansches 64a durch den Aktuatorhebel 13 geschützt ist.
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Insbesondere ist ein Durchgangsloch 13a, in welches die Ausgangswelle 23 eingeführt ist, an dem Aktuatorhebel 13 gebildet. Der Aktuatorhebel 13 hat einen Außenumfangsrand, welcher in eine Form eines Bogens geformt ist, welcher koaxial mit dem Durchgangsloch 13a ist. Ein Durchmesser dieses Bogens ist eingestellt, um größer zu sein als ein Innendurchmesser des oberen Flansches 64a.
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Mit der oben beschriebenen Konstruktion werden der obere Flansch 64a und das obere Lager 34 mit dem Aktuatorhebel 13 bedeckt. In anderen Worten gesagt, ist, wenn der elektrische Aktuator 11 von der oberen Seite betrachtet wird, ein Innenumfangsrand des oberen Flansches 64a mit dem Aktuatorhebel 13 bedeckt.
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(Vorteile)
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Es ist vorstellbar, dass Hochdruckwasser auf die obere Oberfläche des elektrischen Aktuators durch ein Hochdruckwaschen oder dergleichen auftrifft. In diesem Fall ist es, da der Aktuatorhebel 13 eine Eindringroute des Wassers schützt, möglich, eine Unannehmlichkeit des Eindringens des Wassers in das Innere des elektrischen Aktuators 11 zu vermeiden, auf wenn das Hochdruckwasser auf den elektrischen Aktuator 11 auftrifft.
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(Zwölfte charakteristische Technik)
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Der Stift 44, welcher parallel zu der Ausgangswelle 23 ist, ist an dem sich drehenden Endteil des Aktuatorhebels 13 installiert. Dieser Stift 44 erstreckt sich in Richtung der oberen Seite des Aktuatorhebels 13. Der Stift 44 und die Stange 15 sind miteinander auf der oberen Seite des Aktuatorhebels 13 gekoppelt.
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Hier wird auf einen Teil der oberen Oberfläche des Aktuatorhebels 13, an welchem der Stift 44 platziert ist, Bezug genommen werden als eine Stiftendoberfläche A. In dieser Ausführungsform ist die Stiftendoberfläche A auf der oberen Seite des oberen Endes B der Ausgangswelle 23 platziert.
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Insbesondere ist ein Stufenteil C an einem radialen Zwischenteil des Aktuatorhebels 13 gebildet, um die Stiftendoberfläche A auf der oberen Seite einer Basis des Aktuatorhebels 13 zu platzieren, welcher mit der Ausgangswelle 23 gekoppelt ist.
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(Vorteile)
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Mit dieser Konstruktion beeinträchtigt der Stab 15 die Ausgangswelle 23 nicht. Das heißt, es wird unabhängig von der Richtung, in der der Stab 15 hinsichtlich des Stifts 44 angeordnet ist, keine unvorteilhafte Anlage des Stabes 15 an der Ausgangswelle 23 geben.
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Demnach kann die Installierbarkeit des elektrischen Aktuators 11 relativ zu dem Turbolader T verbessert werden.
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(Dreizehnte charakteristische Technik)
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Der elektrische Aktuator 11 weist den Drehwinkelsensor 35 auf, welcher den Drehwinkel der Ausgangswelle 23 abtastet.
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Der Drehwinkelsensor 35 weist Folgendes auf: den Magnetflusserzeugungsabschnitt 36, welcher integral mit der Ausgangswelle 23 gedreht wird; und die Magnetabtastvorrichtung 37, welche an der Abdeckung 24 oder dem Gehäuse 20 installiert ist und den magnetischen Fluss, welcher von dem Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 erzeugt wird, abtastet. In dieser Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, in dem die Magnetabtastvorrichtung 37 an der Abdeckung 24 installiert ist.
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(Vierzehnte charakteristische Technik)
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Ein Zahnradbereich Θ1, in welchem das letzte Zahnrad 29 der Untersetzungsgetriebevorrichtung 22 platziert ist, und ein Abtastbereich Θ2, in welchem der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 platziert ist, existieren getrennt voneinander um die Ausgangswelle 23 herum.
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Der Getriebebereich Θ1 und der Abtastbereich Θ2 sind jeweils an unterschiedlichen Bereichen in der radialen Richtung um die Ausgangswelle 23 herum platziert. Das heißt, dass der Zahnradbereich Θ1 und der Abtastbereich Θ2 derart platziert sind, dass der Zahnradbereich Θ1 und der Abtastbereich Θ2 miteinander in der radialen Richtung nicht überlappen.
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(Vorteile)
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In den vergangenen Jahren wird es, nachdem die Abgasregulierungen verschärft werden, nötig, einen Öffnungsgrad von jeweiligen Ventilen, welche für den Turbolader T verwendet werden, zu überwachen. Insbesondere wurde es gefordert, den Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils 9 der vorliegenden Ausführungsform und Betriebszustände von einer Turbinenschaufel variabler Kapazität (variable capacity type nozzle vane) und eines Umschaltventils (change valve), welche unterschiedlich von der vorliegenden Ausführungsform sind, zu überwachen. Demnach wurde es gefordert, den Drehwinkelsensor 35 an dem elektrischen Aktuator zu installieren.
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Der Drehwinkelsensor 35 ist jedoch nicht an dem elektrischen Aktuator, welcher in der Patentliteratur 1 offenbart ist, installiert. Demnach wird, wenn der Drehwinkelsensor 35 an dem elektrischen Aktuator, welcher in der Patentliteratur 1 offenbart ist, installiert wird, dies zu einer Zunahme der Größe des elektrischen Aktuators 11 führen.
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Im Gegensatz dazu ist in dem elektrischen Aktuator 11 der vorliegenden Ausführungsform der Drehwinkelsensor 35 an einem Ort platziert, welcher von der Achse der Ausgangswelle 23 versetzt ist. Auf diesem Wege ist es nicht notwendig, den Drehwinkelsensor 35 an einem Wellenende der Ausgangswelle 23 zu platzieren. Demnach wird es, auch wenn der Drehwinkelsensor 35 an dem elektrischen Aktuator 11 installiert wird, nicht zu einer Zunahme in der Größe des elektrischen Aktuators 11 in der axialen Richtung führen.
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Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Drehraum, in welchem das letzte Zahnrad 29 nicht gebildet ist, genutzt, um den Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 zu platzieren. Auf diesem Weg kann der Drehwinkelsensor 35 an dem elektrischen Aktuator 11 installiert werden ohne zu einer Zunahme in der Größe des elektrischen Aktuators 11 zu führen.
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(Fünfzehnte charakteristische Technik)
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Eine Größe des Abtastbereichs Θ2, welche in der radialen Richtung gemessen wird, ist eingestellt, um größer zu sein als eine Größe des Zahnradbereiches Θ1, welche in der radialen Richtung gemessen wird.
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Der Abtastbereich Θ2 ist ein Bereich, in dem ein Signal, welches von der Magnetabtastvorrichtung 37 in Antwort auf den magnetischen Fluss, welcher von dem Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 erzeugt wird, ausgegeben wird, in Antwort auf eine Änderung in dem Winkel der Ausgangswelle 23 monoton zunimmt oder abnimmt.
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(Vorteile)
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Der Zahnradbereich Θ1 wird gemäß einem benötigten Betriebswinkel des Wastegate-Ventils 9 eingestellt. Demnach ist der Betriebsbereich des Wastegate-Ventils 9 auf den Zahnradbereich Θ1 beschränkt.
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Demnach kann der gesamte Bereich des Betriebswinkels des Wastegate-Ventils 9 zuverlässig mit dem Drehwinkelsensor 35 durch ein Einstellen, dass der Abtastbereich Θ2 größer ist als der Zahnradbereich Θ1, abgetastet werden.
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(Sechzehnte charakteristische Technik)
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Auf eine Erstreckungsrichtung der Achse der Ausgangswelle 23 wird Bezug genommen werden als eine axiale Richtung.
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Auf eine Dicke des Magnetflusserzeugungsabschnitts 36, welche in der axialen Richtung gemessen wird, wird Bezug genommen werden als eine Magnetflussabschnittsdicke H3.
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Auf eine Dicke des letzten Zahnrades 29, welche in der axialen Richtung gemessen wird, wird Bezug genommen werden als eine Letztstufendicke H4.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Magnetflussabschnittsdicke H3 innerhalb des Bereichs der Letztstufendicke H4 eingestellt.
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(Vorteile)
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Dadurch verursacht der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 keine nachteilige Zunahme in der axialen Abmessung des elektrischen Aktuators 11. Insbesondere kann der Drehwinkelsensor 5 an dem elektrischen Aktuator 11 installiert werden, ohne eine Zunahme in der Größe des elektrischen Aktuators 11 zu verursachen.
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(Siebzehnte charakteristische Technik)
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Eine Mitte H3C der Magnetflussabschnittdicke H3, welche in der axialen Richtung zentriert ist, ist auf einer unteren Seite einer Mitte H4C der Letztstufendicke H4 platziert, welche in der axialen Richtung zentriert ist.
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(Vorteile)
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Auf diesem Weg kann der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 näher zu einer Bodenoberfläche beziehungsweise unteren Oberfläche des Öffnungsabschnitts α des Gehäuses 20 gebracht werden. Das heißt, dass der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 näher zu einem unteren Seitenabstützabschnitt der Ausgangswelle 23 gebracht werden kann.
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Demnach ist es, auch wenn die Ausgangswelle 23 in einer solchen Art und Weise vibriert, dass ein Ursprung der Vibration an einer Mitte des unteren Lagers 33 platziert ist, möglich, die Vibration des Magnetflusserzeugungsabschnitts 36 zu begrenzen. Demnach kann die Winkelabtastgenauigkeit des Drehwinkelsensors 35 verbessert werden und dadurch kann die Zuverlässigkeit verbessert werden.
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(Achtzehnte charakteristische Technik)
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Die Mitte H4C der Letztstufendicke H4 ist auf der unteren Seite einer Mitte H5C eines Abstandes H5 platziert, welcher zwischen dem unteren Lager 33 und dem oberen Lager 34 in der axialen Richtung gemessen wird.
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(Vorteile)
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Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann das letzte Zahnrad (Ausgangszahnrad) 29 näher zu der unteren Oberfläche des Öffnungsabschnitts α des Gehäuses 20 gebracht werden. Das heißt, dass das letzte Zahnrad 29 näher zu dem unteren Lager 33 gebracht werden kann.
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Dadurch kann ein Durchbiegen beziehungsweise eine Biegeermüdung der Ausgangswelle 23, welche durch das Moment beziehungsweise Drehmoment verursacht wird, welches auf das letzte Zahnrad 29 ausgeübt wird, beschränkt werden. Durch ein Beschränken des Durchbiegens der Ausgangswelle 23 kann die Vibration des Magnetflusserzeugungsabschnitts 36, welche durch das Durchbiegen der Ausgangswelle 23 erzeugt wird, beschränkt werden. Demnach kann die Winkelabtastgenauigkeit des Drehwinkelsensors 35 verbessert werden und dadurch kann die Zuverlässigkeit verbessert werden.
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(Neunzehnte charakteristische Technik)
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Ein Sensorradius r1, welcher eine Abmessung des Magnetflusserzeugungsabschnitts 36 gemessen in der radialen Richtung ist, ist eingestellt um gleich oder kleiner als ein Zahnradradius r2 zu sein, welcher eine Abmessung des letzten Zahnrades 29 gemessen in der radialen Richtung ist. Das heißt, es ist eine Beziehung von r1≤r2 erfüllt.
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(Vorteile)
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Wie in der vorliegenden Ausführungsform angezeigt, kann in dem Fall, in dem der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 um die Ausgangswelle 23 herum platziert ist, die Positionsabtastgenauigkeit der Magnetabtastvorrichtung 37 durch ein Erhöhen des Sensorradius r1 erhöht werden. Wenn jedoch der Sensorradius r1 über den Zahnradradius r2 hinaus erhöht wird, wird die Größe des elektrischen Aktuators 11 nachteilhaft erhöht.
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Im Gegensatz dazu ist es, wenn der Sensorradius r1 eingestellt ist, um gleich zu sein oder kleiner als der Zahnradradius r2 möglich, die Zunahme in der Größe des elektrischen Aktuators 11 zu vermeiden. Insbesondere kann der Drehwinkelsensor 35 an dem elektrischen Aktuator 11 installiert werden, ohne eine Zunahme in der Größe des elektrischen Aktuators 11 zu verursachen.
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Insbesondere ist, wenn der Sensorradius r1 eingestellt ist, um gleich dem Zahnradradius r2 zu sein, die Abtastgenauigkeit der Magnetabtastvorrichtung 37 maximiert, während die Größe des elektrischen Aktuators 11 minimiert wird.
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(Zwanzigste charakteristische Technik)
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Der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 ist in der Harzkomponente, welche das letzte Zahnrad bildet, umspritzt. Der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 weist zwei Permanentmagnete 71 und zwei Joche 72 auf, welche aus magnetischem Metall gefertigt sind, und diese Permanentmagnete 71 und die Joche 72 sind kombiniert, um einen geschlossenen magnetischen Kreis zu bilden. Die zwei Joche 72 sind jeweils in Bogenformen geformt, welche unterschiedliche Biegungsradien beziehungsweise Kurvenradien haben, und diese zwei Joche 72 sind kombiniert.
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Der Typ von Permanentmagnet 71 ist nicht notwendigerweise auf einen bestimmten einen begrenzt und kann beispielsweise ein Seltenerdmagnet oder ein Ferritmagnet sein.
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Die zwei Joche 72 sind jeweils in die Bogenformen geformt, welche die unterschiedlichen Kurvenradien haben, und jedes der zwei Joche 72 ist durch ein Press-Formen von beispielsweise einer dünnen Eisenplatte gebildet. Eine Endteile der zwei Joche 72 klemmen einen der Permanentmagnete 71 fest und die anderen Endteile der zwei Joche 72 klemmen einen anderen einen der Permanentmagnete 71 fest.
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Ein gebogener Spalt δ, in welchen die Magnetabtastvorrichtung 37 eingeführt ist, ist zwischen den zwei Jochen 72 gebildet. Der bogenförmige Spalt δ bildet einen Bogen, welcher koaxial mit der Mittelachse der Ausgangswelle 23 ist. Eine Spaltbreite zwischen den zwei Jochen 72 ist eingestellt, um in der radialen Richtung konstant zu sein. Der bogenförmige Spalt δ ist eingestellt derart, dass, auch wenn der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 in Antwort auf die Drehung der Ausgangswelle 23 gedreht wird, der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 einen Nicht-Kontaktzustand relativ zu der Magnetabtastvorrichtung 37 aufrechterhält.
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Die zwei Permanentmagnete 71 sind derart angeordnet, dass Polaritäten der zwei Permanentmagnete 71 entgegengesetzt zueinander sind. Insbesondere hat unter den zwei Permanentmagneten 71 ein Permanentmagnet 71 den Südpol beziehungsweise S-Pol, welcher der Ausgangswelle 23 zugewandt ist. Ferner hat unter den zwei Permanentmagneten 71 der andere Permanentmagnet 71 den Nordpol beziehungsweise N-Pol, welcher der Ausgangswelle 23 zugewandt ist. Mit der oben beschriebenen Konstruktion ist der geschlossene magnetische Kreis gebildet, in welcher der Magnetfluss durch den einen Permanentmagneten 71, das Außenseitenjoch 72, den anderen Permanentmagneten 71 und das Innenseitenjoch 72 in dieser Reihenfolge fließt.
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Ein Abschnitt des magnetischen Flusses, welcher an dem Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 erzeugt wird, tritt durch die Magnetabtastvorrichtung 37 hindurch, welche in den bogenförmigen Spalt δ eingeführt ist. Insbesondere fließt ein Abschnitt des magnetischen Flusses eines der Joche 72 in das andere eine der Joche 72 durch die Magnetabtastvorrichtung 37. Die Magnetabtastvorrichtung 37 weist eine Hall-IC auf, welche ein Signal erzeugt, welches dem magnetischen Fluss entspricht, welcher durch die Hall-IC hindurchtritt. Demnach ändert sich, wenn der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36 in Antwort auf die Drehung der Ausgangswelle 23 gedreht wird, der Betrag des magnetischen Flusses, welcher durch die Hall-IC hindurchtritt, und dadurch ändert sich das Ausgangssignal der Magnetabtastvorrichtung 37. Die ECU 12 liest einen Winkel der Ausgangswelle 23, das heißt einen Antriebswinkel des Aktuatorhebels 13 von dem Signal, welches von der Magnetabtastvorrichtung 37 zugeführt wird.
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(Vorteile)
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Wenn der Magnetflusserzeugungsabschnitt 36, welcher den geschlossenen magnetischen Kreis bildet, verwendet wird, ist es möglich, ihn weniger anfällig für externe magnetische Einflüsse zu machen wie beispielsweise magnetisches Rauschen, welches von der Außenseite ausgeübt wird. Dadurch kann die Abtastgenauigkeit des Drehwinkelsensors 35 zum Abtasten des Drehwinkels der Ausgangswelle 23 verbessert werden.
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(Einundzwanzigste charakteristische Technik)
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Der elektrische Aktuator 11 der vorliegenden Ausführungsform ist mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt. Das heißt, dass der elektrische Aktuator 11, welcher mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt ist, eine Montage (eindirektionale Montage) der Komponenten in einer einzelnen Richtung relativ zu dem Gehäuse 20 ermöglicht, und dadurch können die Herstellungskosten minimiert werden.
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Ferner ist es, da der elektrische Aktuator 11 die erste bis einundzwanzigste charakteristische Technik hat, möglich, den preisgünstigen, kompakten, hochleistungsfähigen Aktuator 11 vorzusehen.
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(Andere Ausführungsform)
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In der obigen Ausführungsform ist der elektrische Aktuator 11 zum Betreiben des Wastegate-Ventils 9 beispielhaft dargestellt. Das Antriebsobjekt des elektrischen Aktuators 11 ist jedoch nicht notwendigerweise auf das Wastegate-Ventil 9 begrenzt.
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Ein spezifisches Beispiel ist wie folgt. Das heißt, dass der elektrische Aktuator 11 ein Umschaltventil (change valve) antreiben kann, welches eine zweite Abgasschnecke (exhaust gas scroll) öffnet und verschließt, welche an dem Turbinengehäuse 6b vorgesehen ist. Es sollte verstanden werden, dass der elektrische Aktuator 11 verwendet werden kann, um sowohl das Wastegate-Ventil 9 als auch das Umschaltventil anzutreiben beziehungsweise zu betreiben.
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Alternativ kann die vorliegende Offenbarung auf einen elektrischen Aktuator 11 angewandt werden, welcher verwendet wird, um ein Turbinenschaufel (nozzle vane; ein Beispiel eines Ventils) des Turboladers T zu betreiben, welcher einen variablen Schaufelmechanismus (variable nozzle mechanism) nutzt.
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Weiterhin alternativ kann die vorliegende Offenbarung auf einen elektrischen Aktuator 11 angewandt werden, welcher zwischen zwei Turboladern T an einem Zwei-Stufen-Turbolader umschaltet, welcher die zwei Turbolader T nutzt.
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In der obigen Ausführungsform ist das Beispiel diskutiert, in welchem das erste Zwischenzahnrad 27 und das zweite Zwischenzahnrad 28 zwischen dem Ritzel 26 und dem letzten Zahnrad 29 platziert sind. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht notwendigerweise auf dieses Beispiel beschränkt. Das heißt, dass ein einzelnes Zwischenzahnrad oder drei oder mehr Zwischenzahnräder zwischen dem Ritzel 26 und dem letzten Zahnrad 29 platziert sein können.
