JP2008069862A - Electric linear actuator - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車両の駆動部に使用される電動リニアアクチュエータ、特に電動モータの回転を、ボールねじ機構を介して直線運動に変換して用いる電動リニアアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an electric linear actuator used in a drive unit of a vehicle such as an automobile, and more particularly to an electric linear actuator used by converting rotation of an electric motor into linear motion via a ball screw mechanism.
自動車等の車両の各種駆動部に使用される電動リニアアクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。 In electric linear actuators used in various drive parts of vehicles such as automobiles, a gear mechanism such as a trapezoidal screw or a rack and pinion is generally used as a mechanism for converting the rotational movement of the electric motor into an axial linear movement. ing. Since these conversion mechanisms involve a sliding contact portion, the power loss is large, and it is necessary to increase the size of the electric motor and increase the power consumption. Therefore, a ball screw mechanism has been adopted as a more efficient actuator.
このボールねじ機構は、ハウジングに対して回転自在に支持されたナットと、ナットに挿嵌されて軸方向に移動可能なねじ軸と、ナット及びねじ軸に形成されたねじ溝に介在される多数のボールとからなる。そして、ナットが回転すると、ボールがねじ溝内を転動し、ねじ軸が軸方向に移動するという構造となっている。 This ball screw mechanism includes a nut rotatably supported with respect to a housing, a screw shaft that is fitted in the nut and is movable in the axial direction, and a plurality of screw grooves formed in the nut and the screw shaft. Made up of balls. When the nut rotates, the ball rolls in the thread groove and the screw shaft moves in the axial direction.
このボールねじ機構を利用したアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に固設された平歯車と、この平歯車に噛合する歯を形成したフランジを一体に有するナットと、このナットに多数のボールを介して内挿されたねじ軸と、このねじ軸の一端部に連結されたリニアクラッチを具備している。そして、それらを内設するハウジングは、ナットや平歯車を挟むように2分割されている。
従来のアクチュエータは、その減速比を大きくしたい場合には、ナット側の平歯車の歯数を増やし、モータ側の歯数を減らす必要がある。しかし、この場合、ナットのフランジ部の径が増大するので、装置が大型化してしまう。 When it is desired to increase the reduction ratio of the conventional actuator, it is necessary to increase the number of teeth of the spur gear on the nut side and decrease the number of teeth on the motor side. However, in this case, since the diameter of the flange portion of the nut increases, the apparatus becomes large.
そこで、ナット側の平歯車とモータ側の平歯車の間に中間歯車を配置し、歯車を2段構造とすることで大きな減速比を得る方法がある。しかしながら、装置をコンパクトにするため、モータ軸とねじ軸との芯間距離を小さくする必要があり、その場合には、中間歯車の支持軸受とナットの支持軸受が干渉してしまう。また、干渉しないようにモータ軸とねじ軸との芯間距離をやや大きくとった場合にも、中間歯車の軸受の取り付け穴が一部欠けてしまう、いわゆる欠円状態になり、軸受の取り付け誤差の増加やハウジングの変形、早期摩耗といった問題が発生する。さらに、ナット側支持軸受の型番を下げて干渉を防ぐ方法もあるが、負荷容量が不足し、早期破損のトラブルとなりうる。そこで、結局は、大きな減速比を得るために、モータ軸とねじ軸との芯間距離を大きくとるほかなかった。 Therefore, there is a method of obtaining a large reduction ratio by arranging an intermediate gear between a spur gear on the nut side and a spur gear on the motor side and making the gear a two-stage structure. However, in order to make the device compact, it is necessary to reduce the distance between the center of the motor shaft and the screw shaft. In this case, the support bearing of the intermediate gear interferes with the support bearing of the nut. Also, even if the distance between the center of the motor shaft and the screw shaft is made slightly large so as not to interfere, a part of the mounting hole of the bearing of the intermediate gear is missing, so that a so-called oval state is formed, and the mounting error of the bearing Problems such as an increase in temperature, deformation of the housing, and early wear. Furthermore, there is a method of preventing interference by lowering the model number of the nut-side support bearing, but the load capacity is insufficient, which may cause a problem of early breakage. In the end, in order to obtain a large reduction ratio, the distance between the center of the motor shaft and the screw shaft must be increased.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大きな減速比を得ることができると共に、装置のコンパクト化を図ることができる電動リニアアクチュエータを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric linear actuator capable of obtaining a large reduction ratio and reducing the size of the apparatus.
係る目的を達成すべく、本発明は、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第1の歯車と、前記モータ軸に固設される第2の歯車との間に配置され、前記第1の歯車と噛合する第3の歯車と、前記第2の歯車と噛合する第4の歯車を有する中間歯車が、2つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されている構成を採用した。 In order to achieve such an object, the present invention provides an electric motor attached to a housing and a motor shaft of the electric motor, which is disposed in parallel to the housing and is supported so as to be rotatable and non-movable in the axial direction with respect to the housing. And a nut that is inserted into the nut via a large number of balls and is supported so as to be non-rotatable and freely movable in the axial direction, and converts the rotational motion of the electric motor into axial motion. A screw mechanism and a reduction gear disposed between the nut of the ball screw mechanism and the motor shaft, and an output shaft is connected coaxially with the screw shaft, and a linear portion is connected in the vicinity of the connecting portion of the output shaft. In the electric linear actuator provided with the clutch, the reduction gear is configured, and a first gear formed on a flange provided on an outer periphery of the nut, and a second gear fixed to the motor shaft. An intermediate gear disposed between the vehicle and having a third gear meshing with the first gear and a fourth gear meshing with the second gear is fixed to the housing via two bearings. Thus, a configuration is adopted in which one of the bearings is disposed in a separate bearing case fixed to the housing.
このように、第3の歯車と第4の歯車を有する中間歯車を減速機に設けることにより、歯車を2段構造とすることができるので、大きな減速比を得ることができる。また、中間歯車を支承する軸受の一方を軸受ケース内に配置することにより、従来のように軸受を取り付ける部分が欠円状態になることがなく、軸受を好適にハウジングに支承することができ、軸受の取り付け誤差の増加やハウジングの変形、早期摩耗といった問題を発生させずに、装置をコンパクトにできる。 Thus, by providing the reduction gear with the intermediate gear having the third gear and the fourth gear, the gear can have a two-stage structure, so that a large reduction ratio can be obtained. In addition, by arranging one of the bearings that supports the intermediate gear in the bearing case, the bearing mounting portion is not in a missing circle state as in the past, and the bearing can be suitably supported on the housing. The apparatus can be made compact without causing problems such as increased bearing mounting errors, housing deformation, and early wear.
また、本発明は、前記軸受ケースは一端が壁面で塞がれた円筒状をしており、該壁面の略中央部には孔が形成され、該孔を前記ハウジングに設けられた凸部に圧入して、前記軸受ケースを前記ハウジングに固定することもできる。これにより、軸受ケースはハウジングに簡単、且つ強固に固定されるので、軸受ケース内に配置される転がり軸受を好適に支承することができる。 Further, according to the present invention, the bearing case has a cylindrical shape whose one end is closed by a wall surface, a hole is formed in a substantially central portion of the wall surface, and the hole is formed in a convex portion provided in the housing. The bearing case can be fixed to the housing by press-fitting. Thereby, since a bearing case is fixed to a housing simply and firmly, the rolling bearing arrange | positioned in a bearing case can be supported suitably.
また、本発明は、前記中間歯車の端部に円筒状に刳り貫かれた座ぐり部が設けられており、該座ぐり部に前記軸受の一方が収められている構成とすることもできる。これにより、座ぐり部の内部に軸受を配置することができるので、装置をコンパクトにできる。 Further, the present invention may be configured such that a counterbore portion that is wound in a cylindrical shape is provided at an end portion of the intermediate gear, and one of the bearings is accommodated in the counterbore portion. Thereby, since a bearing can be arrange | positioned inside a counterbore part, an apparatus can be made compact.
また、本発明は、前記ナットを固定する軸受の一方が前記ハウジングに設けられた円形の穴に収められており、該軸受が、前記軸受ケースの壁面よりも奥側に配置されている構成とすることが好ましい。これにより、ナットを固定する軸受が軸受ケースと干渉することがなく、装置をコンパクトにできる。 Further, the present invention is configured such that one of the bearings for fixing the nut is housed in a circular hole provided in the housing, and the bearing is disposed on the back side of the wall surface of the bearing case. It is preferable to do. Thereby, the bearing which fixes a nut does not interfere with a bearing case, and a device can be made compact.
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第1の歯車と、前記モータ軸に固設される第2の歯車との間に配置され、前記第1の歯車と噛合する第3の歯車と、前記第2の歯車と噛合する第4の歯車を有する中間歯車が、2つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されているので、歯車を2段構造とすることができ、大きな減速比を得ることができる。また、中間歯車を支承する軸受の一方を軸受ケース内に配置することにより、従来の欠円状態になることはなく、軸受を好適にハウジングに支承することができ、装置をコンパクトにできる。 An electric linear actuator according to the present invention includes an electric motor attached to a housing, and a nut that is arranged in parallel to the motor shaft of the electric motor and is rotatably supported with respect to the housing and not axially movable. A ball screw mechanism that has a screw shaft that is inserted into the nut via a large number of balls and that is non-rotatable and supported so as to be axially movable, and that converts the rotational motion of the electric motor into axial motion And a reduction gear disposed between the nut of the ball screw mechanism and the motor shaft, an output shaft is connected coaxially with the screw shaft, and a linear clutch is provided near the connecting portion of the output shaft. In the arranged electric linear actuator, the reduction gear is configured and fixed to the motor shaft and a first gear formed on a flange provided on an outer periphery of the nut. An intermediate gear that is disposed between the second gear and has a third gear that meshes with the first gear and a fourth gear that meshes with the second gear. Since it is fixed to the housing and one of the bearings is disposed in a separate bearing case fixed to the housing, the gear can be a two-stage structure and a large reduction ratio can be obtained. . Further, by disposing one of the bearings for supporting the intermediate gear in the bearing case, the conventional broken circle state is not caused, and the bearing can be favorably supported on the housing, and the device can be made compact.
ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第1の歯車と、前記モータ軸に固設される第2の歯車との間に配置され、前記第1の歯車と噛合する第3の歯車と、前記第2の歯車と噛合する第4の歯車を有する中間歯車が、2つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されている。 An electric motor attached to the housing, a nut that is arranged in parallel to the motor shaft of the electric motor, is supported so as to be rotatable with respect to the housing and not movable in the axial direction, and a number of balls are attached to the nut. A ball screw mechanism having a screw shaft that is inserted through the shaft and supported so as to be non-rotatable and movable in the axial direction, and that converts the rotational motion of the electric motor into axial motion, and a nut of the ball screw mechanism; An electric linear actuator comprising a speed reducer disposed between the motor shaft, an output shaft connected coaxially with the screw shaft, and a linear clutch disposed near a connecting portion of the output shaft. The first reduction gear is disposed between a first gear formed on a flange provided on an outer periphery of the nut and a second gear fixed to the motor shaft, and An intermediate gear having a third gear meshing with a vehicle and a fourth gear meshing with the second gear is fixed to the housing via two bearings, and one of the bearings is fixed to the housing. It is arranged in a separate bearing case to be fixed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る電動リニアアクチュエータの実施の形態を示す縦断面図である。図2は、図1の要部拡大図である。図3は、ハウジングと軸受ケースの分解斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the housing and the bearing case.
この電動リニアアクチュエータ1は、ハウジング2に取付けられた電動モータ3と、この電動モータ3のモータ軸3aに固設された平歯車4と、この平歯車4の歯4aに噛合する歯車5aが形成された中間歯車5と、中間歯車5に形成された歯車5bに噛合する歯車6aが設けられたフランジ6bを一体に有するナット6と、このナット6に多数のボール7を介して内挿されたねじ軸8と、このねじ軸8の一端部に連結されたリニアクラッチ9とを備えている。
The electric linear actuator 1 includes an
電動モータ3のモータ軸3aの先端は、転がり軸受10を介して、ハウジング2bに回転自在に支承されている。
The tip of the
中間歯車5の外周面には、図2にも示すように、図の右方に小さな歯車5b、図の左方に大きな歯車5aが形成されている。中間歯車5の図の右方の端部は、転がり軸受11を介して、ハウジング2bに回転自在に支承されている。
As shown in FIG. 2, a
中間歯車5の図の左方の端部には、円筒状に刳り貫かれた座ぐり部5cが形成されている。座ぐり部5cは、歯車5aの内側となる位置に配設されている。座ぐり部5cの中央には、刳り貫かれずに残っている軸端部5dが設けられている。軸端部5dには、転がり軸受12が嵌合されている。転がり軸受12は、座ぐり部5c内に配置されている。転がり軸受12は、図の左方の一端が壁面で塞がれた円筒状をした軸受ケース13内に配置されている。軸受ケース13の外周面は、座ぐり部5cと接することなく、一定の距離が設けられている。
A
軸受ケース13の壁面の一部は、ハウジング2aの内面に当接している。軸受ケース13の壁面の略中央には、孔13aが穿設されている。孔13aは、ハウジング2aに設けられた凸部2cに圧入されている。ここで、軸受ケース13の壁面の一部は、ハウジング2aの内面に当接していないが、軸受ケース13はハウジング2aの凸部2cに固定されているので、軸受ケース13はハウジング内で強固に固定されるので、その一部がハウジング2aの内面に当接していなくても、好適に転がり軸受12を支承することができる。なお、この例では、孔13aを凸部2cに圧入させて固定する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、軸方向へのねじ止め等を用いた方法で固定してもよい。
A part of the wall surface of the bearing
ナット6は一対の転がり軸受20、21を介してハウジング2に対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承され、内周には螺旋状のねじ溝6cが形成されている。一方、ねじ軸8の外周にはこのねじ溝6cに対応する螺旋状のねじ溝8aが形成され、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。そして、これらのねじ溝6c、8a間に多数のボール7を転動自在に収容してボールねじ機構を構成している。ここで、転がり軸受20は、軸受ケース13の壁面よりも奥側に配置されているので、転がり軸受20と軸受ケース13が干渉することがない。
The
電動モータ3に通電すると、モータ軸3aの回転に伴って平歯車4を介して中間歯車5が回転する。中間歯車5が回転すると、ナット6が回転し、このナット6の回転によりねじ軸8が軸方向(図中左右方向)に移動される。すなわち、このボールねじ機構により、モータ軸3aの回転運動がボールねじ機構を介してねじ軸8の軸方向運動に変換される。
When the
ここで、ねじ軸8の一端部には伝達ピン22を介してリニアクラッチ9が連結されている。このリニアクラッチ9は、ハウジング2bに嵌合され、円筒状の内周面を有する外輪23と、ねじ軸8の一端部に形成された円筒状の保持部24にスライド自在に内挿された出力軸25と、この出力軸25の外周に形成され、両端部が内方に傾斜する係合面25aと、外輪23の内周面23aとの間に収容された複数の係合子(ボール)26とを備えている。この出力軸25の係合面25aと外輪23の内周面23aとの間には環状の楔形空間27が形成され、保持部24に穿設されたポケット24a内に弾性部材28を介して複数の係合子26が円周等配に、かつ軸方向の中立位置に保持されている。なお、ここでは、係合子26として単列のボールを例示したが、これに限らず、複列のボールであっても良い、また、係合子26としてころを使用することもできる。
Here, a
ねじ軸8の一端部に形成された保持部24には出力軸25が内挿され、保持部24と出力軸25の径方向に伝達ピン22が挿入されているが、出力軸25にこの伝達ピン22の外径よりも所定の寸法だけ大径になるようピン挿入孔29が形成され、ねじ軸8に対してこの出力軸25は軸方向に所定量相対移動することができる。
An
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、自動車等の車両の後輪操舵機構や動力伝達制御用の摩擦クラッチ機構等のアクチュエータとして適用できる。 The electric linear actuator according to the present invention can be applied as an actuator such as a rear wheel steering mechanism of a vehicle such as an automobile or a friction clutch mechanism for power transmission control.
1・・・・・・・・・・・・・・・・・電動リニアアクチュエータ
2、2a、2b・・・・・・・・・・・ハウジング
2c・・・・・・・・・・・・・・・・凸部
3・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
3a・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
4・・・・・・・・・・・・・・・・・平歯車
4a・・・・・・・・・・・・・・・・歯
5・・・・・・・・・・・・・・・・・中間歯車
5a、5b、6a・・・・・・・・・・歯車
5c・・・・・・・・・・・・・・・・座ぐり部
5d・・・・・・・・・・・・・・・・軸端部
6・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
6b・・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
6c、8a・・・・・・・・・・・・・ねじ溝
7・・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
8・・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
9・・・・・・・・・・・・・・・・・リニアクラッチ
10、11、12、20、21・・・・転がり軸受
13・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ケース
13a・・・・・・・・・・・・・・・孔
22・・・・・・・・・・・・・・・・伝達ピン
23・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
23a・・・・・・・・・・・・・・・内周面
24・・・・・・・・・・・・・・・・保持部
24a・・・・・・・・・・・・・・・ポケット
25・・・・・・・・・・・・・・・・出力軸
25a・・・・・・・・・・・・・・・係合面
26・・・・・・・・・・・・・・・・係合子
27・・・・・・・・・・・・・・・・楔形空間
28・・・・・・・・・・・・・・・・弾性部材
29・・・・・・・・・・・・・・・・ピン挿入孔
1 .... Electric
Claims (4)
この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構と、
このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、
前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、
前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第1の歯車と、前記モータ軸に固設される第2の歯車との間に配置され、前記第1の歯車と噛合する第3の歯車と、前記第2の歯車と噛合する第4の歯車を有する中間歯車が、2つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。 An electric motor attached to the housing;
A nut that is arranged in parallel to the motor shaft of the electric motor, is rotatably supported with respect to the housing and is supported so as not to move in the axial direction, and is inserted into the nut via a large number of balls so as not to rotate. A ball screw mechanism having a screw shaft supported so as to be movable in the axial direction, and converting the rotational motion of the electric motor into axial motion;
A speed reducer disposed between the nut of the ball screw mechanism and the motor shaft;
In the electric linear actuator in which the output shaft is connected coaxially with the screw shaft, and the linear clutch is disposed in the vicinity of the connecting portion of the output shaft,
The first gear is disposed between a first gear that constitutes the speed reducer and is formed on a flange provided on an outer periphery of the nut, and a second gear that is fixed to the motor shaft. An intermediate gear having a third gear meshing with the second gear and a fourth gear meshing with the second gear is fixed to the housing via two bearings, and one of the bearings is fixed to the housing An electric linear actuator, wherein the electric linear actuator is disposed in a separate bearing case.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012241812A (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Nsk Ltd | Continuously variable transmission and actuator |
RU2614462C1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-03-28 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Electric drive |
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Cited By (2)
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JP2012241812A (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Nsk Ltd | Continuously variable transmission and actuator |
RU2614462C1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-03-28 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Electric drive |
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