JP2016161086A - Electric linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主に自動車に使用されるボールねじを採用した電動リニアアクチュエータであって、特に、アクチュエータを駆動する駆動力が失陥したときに、その駆動力を補助する作動補助機構を備えたものに関する。 The present invention is an electric linear actuator that employs a ball screw mainly used in an automobile, and particularly includes an operation assist mechanism that assists the driving force when the driving force that drives the actuator fails. About things.
電動リニアアクチュエータは、モータの回転力を、平歯車等のギアを用いた減速機構を介してボールねじに伝達し、このボールねじのナットの回転を駆動軸の軸方向の直線運動に変換する機能を有するものであり、自動車等の駆動部に広く用いられている。この電動リニアアクチュエータは、例えば特許文献1の図1に示すように、ハウジング、ハウジングに取り付けられた電動モータ、電動モータのモータ軸の回転力を伝達する減速機構、及び回転力を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構を主要な構成要素としている。 The electric linear actuator is a function that transmits the rotational force of the motor to the ball screw via a reduction mechanism using a gear such as a spur gear and converts the rotation of the nut of the ball screw into a linear motion in the axial direction of the drive shaft. And is widely used in driving parts of automobiles and the like. For example, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the electric linear actuator includes a housing, an electric motor attached to the housing, a speed reduction mechanism that transmits the rotational force of the motor shaft of the electric motor, and the rotational force as the shaft of the drive shaft. The ball screw mechanism that converts to linear motion in the direction is the main component.
ボールねじ機構は、駆動軸と同軸に設けられ、内周面にねじ溝が形成されたナットと、駆動軸と同軸に連設されナットに形成されたねじ溝と対応する位置にねじ溝が形成されたねじ軸と、ナット及びねじ軸に形成されたねじ溝に介在して設けられた複数のボールとを備えている。円筒状のハウジングには袋孔が形成されており、この袋孔に、軸方向に延びる凹溝を内周側に形成したスリーブが嵌め込まれている。また、ねじ軸には係止ピンが径方向外向きに突出して設けられており、この係止ピンが凹溝によってねじ軸の軸方向に案内されるようになっている。このように係止ピンが凹溝によって案内されることにより、ナットとねじ軸が共回りするのを防止して、ナットの回転に伴ってねじ軸(駆動軸)が軸方向に直線運動するようになっている。 The ball screw mechanism is provided coaxially with the drive shaft, and a screw groove is formed at a position corresponding to a nut formed with a screw groove on the inner peripheral surface and a screw groove formed coaxially with the drive shaft. And a plurality of balls provided in a thread groove formed in the nut and the screw shaft. A bag hole is formed in the cylindrical housing, and a sleeve in which a concave groove extending in the axial direction is formed on the inner peripheral side is fitted into the bag hole. Further, a locking pin is provided on the screw shaft so as to protrude outward in the radial direction, and the locking pin is guided in the axial direction of the screw shaft by a concave groove. Thus, the locking pin is guided by the concave groove to prevent the nut and the screw shaft from rotating together, and the screw shaft (drive shaft) linearly moves in the axial direction as the nut rotates. It has become.
このタイプの電動リニアアクチュエータは、例えば特許文献2の図2に示すように、バイワイヤ式の自動車用のブレーキシステムにも採用されている。 For example, as shown in FIG. 2 of Patent Document 2, this type of electric linear actuator is also employed in a brake system for a by-wire type automobile.
特許文献1に記載の電動リニアアクチュエータは、様々な環境の下での使用が想定されている。例えば、寒冷地で使用される場合には、モータを駆動するためのバッテリが上がってしまう等の不具合が生じやすく、アクチュエータの駆動軸がハウジング内に収納された状態から、このハウジングから突出した作動状態のままとなることも想定される。このように、駆動軸が作動状態のままとなると、例えばブレーキ解除ができなくなる等の不具合が生じる問題がある。 The electric linear actuator described in Patent Document 1 is assumed to be used under various environments. For example, when used in a cold region, problems such as the battery for driving the motor running up tend to occur, and the actuator drive shaft protrudes from the housing when it is housed in the housing. It is also assumed that the state will remain. As described above, when the drive shaft remains in an operating state, there is a problem in that, for example, problems such as the brake being unable to be released occur.
そこで、この発明は、アクチュエータを駆動する駆動力が失陥したときに、その駆動力を補ってアクチュエータを復帰状態に戻すことを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to return the actuator to a return state by compensating for the driving force when the driving force for driving the actuator is lost.
この課題を解決するために、この発明においては、ハウジングと、前記ハウジングに設けられたモータと、前記モータによる回転の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、軸方向に進退可能に設けられた駆動軸と、前記駆動力伝達機構からの回転の駆動力を直線駆動力に変換して、前記駆動軸を軸方向に駆動するボールねじ機構と、前記駆動軸をその軸方向に力を付勢する付勢手段と、を備え、前記ボールねじ機構が、前記駆動軸と同軸に連設され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ軸と同軸に設けられ内周面に前記ねじ軸に形成されたねじ溝と対応する位置にねじ溝が形成されたナットと、前記ねじ軸及び前記ナットにそれぞれ形成された前記ねじ溝に介在して設けられたボールと、前記ねじ軸が前記ナットと共回りするのを防止する共回り防止機構と、を備えた電動リニアアクチュエータを構成した。 In order to solve this problem, in the present invention, a housing, a motor provided in the housing, a driving force transmission mechanism for transmitting a driving force of rotation by the motor, and an axially movable back and forth are provided. A drive shaft, a ball screw mechanism that converts the rotational drive force from the drive force transmission mechanism into a linear drive force and drives the drive shaft in the axial direction, and biases the drive shaft in the axial direction Biasing means, and the ball screw mechanism is provided coaxially with the drive shaft and has a screw shaft having a screw groove formed on the outer peripheral surface thereof, and is provided coaxially with the screw shaft on the inner peripheral surface. A nut having a thread groove formed at a position corresponding to a thread groove formed in the screw shaft, a ball provided in the thread groove formed in each of the screw shaft and the nut, and the screw shaft To rotate with the nut A corotation prevention mechanism for stopping, to constitute a electric linear actuator with a.
このように、駆動軸に付勢手段を設けることによって、例えば寒冷地において、制御システム上のトラブルやバッテリ上がりによってモータの制御が失陥し、駆動軸が作動したままの状態となったときに、付勢手段の付勢力によって、駆動軸を復帰状態に戻すことができる。このため、駆動軸が作動したままの状態となって、ブレーキを解除できなくなる等のトラブルを回避することができる。 In this way, by providing the drive shaft with the biasing means, for example, in a cold region, when the control of the motor is lost due to troubles on the control system or battery exhaustion, the drive shaft remains in operation. The drive shaft can be returned to the return state by the urging force of the urging means. For this reason, it is possible to avoid troubles such as the brake being unable to be released because the drive shaft remains in operation.
前記構成においては、前記共回り防止機構が、前記ねじ軸に設けられた案内突起と、前記ハウジングに対し軸周りに回転不能であって、前記案内突起を前記ねじ軸の軸方向に案内する案内溝と、を備えた構成とするのが好ましい。このように、案内突起を案内溝によって案内することによって、ねじ軸がナットと共回りするのを防止して、このねじ軸と同軸に連設された駆動軸を確実に軸方向に進退させることができる。 In the configuration, the co-rotation preventing mechanism is a guide projection provided on the screw shaft and a guide that is not rotatable about the shaft relative to the housing and guides the guide projection in the axial direction of the screw shaft. It is preferable to have a configuration including a groove. Thus, by guiding the guide projection by the guide groove, the screw shaft is prevented from rotating together with the nut, and the drive shaft connected coaxially with the screw shaft is reliably advanced and retracted in the axial direction. Can do.
案内溝を形成する構成においては、前記ハウジング内に形成された袋孔と、前記案内溝が形成され前記袋孔内に嵌め込まれたスリーブと、をさらに備えた構成とするのが好ましい。このように、スリーブに案内溝を形成すれば、この案内溝をハウジングに直接形成する場合と比較してその加工を容易に行うことができるとともに、案内溝の形状変更も容易に行うことができる。 In the configuration in which the guide groove is formed, it is preferable to further include a bag hole formed in the housing and a sleeve in which the guide groove is formed and fitted in the bag hole. Thus, if the guide groove is formed in the sleeve, it can be easily processed as compared with the case where the guide groove is directly formed in the housing, and the shape of the guide groove can be easily changed. .
また、案内溝を形成する構成においては、前記付勢手段が、前記案内溝内に設けられた構成とするのが好ましい。このように、付勢手段を案内溝内に設けることにより、付勢手段の軸方向に対するねじれやたわみの力が作用しても、そのねじれやたわみが案内溝の内壁との当接によって阻止され、付勢手段の剛性を確保することができる。このため、駆動軸(ねじ軸)を付勢手段によって確実に軸方向に付勢することができる。 Moreover, in the structure which forms a guide groove, it is preferable that the said biasing means is set as the structure provided in the said guide groove. As described above, by providing the biasing means in the guide groove, even if a twisting or bending force is applied in the axial direction of the biasing means, the twisting or bending is prevented by contact with the inner wall of the guide groove. The rigidity of the urging means can be ensured. For this reason, the drive shaft (screw shaft) can be reliably urged in the axial direction by the urging means.
さらに、案内溝を形成する構成においては、前記付勢手段が、その断面を矩形状とした矩形ばねであって、その矩形状部分の一辺が前記案内溝の内壁面に沿うように配置された構成とするのが好ましい。このように、矩形ばねを採用することにより、断面円形状の場合と比較して、内壁面との間の大きな接触面積を確保することができる。このため、付勢手段の剛性が増大し、この付勢手段にねじれやたわみの力が作用したときに、ねじれやたわみを阻止して、駆動軸(ねじ軸)をより確実に軸方向に付勢することができるとともに、付勢手段の耐久性向上も図ることができる。 Furthermore, in the configuration for forming the guide groove, the biasing means is a rectangular spring having a rectangular cross section, and is arranged so that one side of the rectangular portion is along the inner wall surface of the guide groove. A configuration is preferable. Thus, by adopting the rectangular spring, it is possible to ensure a large contact area with the inner wall surface as compared with the case of a circular cross section. For this reason, the rigidity of the urging means increases, and when a force of twisting or bending acts on the urging means, the twisting or bending is prevented and the drive shaft (screw shaft) is more reliably applied in the axial direction. In addition, the durability of the urging means can be improved.
この発明においては、電動リニアアクチュエータの駆動軸に、この駆動軸をその軸方向に付勢する付勢手段を設ける構成を採用した。この付勢手段を設けることにより、例えば寒冷地においてモータの制御が失陥し、駆動軸が作動したままの状態となったときに、付勢手段の付勢力によって、駆動軸を復帰状態に戻すことができる。このため、例えば、作動状態の駆動軸によって、ブレーキが作動したままの状態になる等のトラブルを回避することができる。 In this invention, the structure which provided the urging means which urges | biases this drive shaft to the axial direction was employ | adopted for the drive shaft of the electric linear actuator. By providing the urging means, for example, when the motor control is lost in a cold region and the drive shaft remains in operation, the urging force of the urging means returns the drive shaft to the return state. be able to. For this reason, for example, it is possible to avoid troubles such as the brake still being operated by the drive shaft in the operating state.
この発明に係る電動リニアアクチュエータの実施形態を図1及び図2に示す。図1はアクチュエータが作動した状態(駆動軸がハウジングから突出した状態)、図2はアクチュエータが復帰した状態(駆動軸がハウジング内に退去した状態)をそれぞれ示している。図2に示す状態が、この電動リニアアクチュエータの初期状態の位置である。この電動リニアアクチュエータは、例えば、自動車のブレーキ制御用として用いられる。 1 and 2 show an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention. FIG. 1 shows a state where the actuator is operated (a state where the drive shaft protrudes from the housing), and FIG. 2 shows a state where the actuator is returned (a state where the drive shaft is retracted into the housing). The state shown in FIG. 2 is the initial position of the electric linear actuator. This electric linear actuator is used, for example, for automobile brake control.
この電動リニアアクチュエータは、ハウジング10、モータ20、駆動力伝達機構30、駆動軸40、ボールねじ機構50、及び付勢手段60を主要な構成要素としている。
The electric linear actuator includes a
ハウジング10は、軸方向に二分割した第一分割ハウジング11及び第二分割ハウジング12の二つを組み合わせることによって構成される。両分割ハウジング11、12は、ボルト13によって一体化される。第一分割ハウジング11の内部には、駆動軸40の軸方向に貫通する貫通孔11aが形成され、この貫通孔11aの開口部には、電動リニアアクチュエータに接続する接続装置を取り付けるための受け部11bが形成されるとともに、モータ20を取り付けるための凹部11cが形成されている。第二分割ハウジング12には、第一分割ハウジング11に形成した貫通孔11aと同軸延長線上に、有底の袋孔12aが形成されている。さらに、両分割ハウジング11、12には、駆動力伝達機構30等を構成する各部品の形状に合わせて凹部が形成されており、両分割ハウジング11、12を一体化したときに、ハウジング10の内部に駆動力伝達機構30等を収納するためのスペースが確保される。
The
モータ20は、第一分割ハウジング11に形成した凹部11cに取り付けられており、このモータ20の出力軸21は、第一分割ハウジング11を貫通して、その先端は、第二分割ハウジング12に形成された凹部に、軸受22を介して軸周りに回転自在に嵌め込まれている。
The
駆動力伝達機構30は、平歯車である第一ギア31、第二ギア32、及び第三ギア33を備え、各ギア31、32、33が順次噛み合った構成となっている。この駆動力伝達機構30は、モータ20の出力軸21の回転を減速して駆動軸40側に伝達する減速機構として作用する。第一ギア31はモータ20の出力軸21に同軸に嵌め込まれている。また、第二ギア32は、両分割ハウジング11、12に跨って設けられた軸体34及びこの軸体34に同軸に設けられた軸受35によって回転自在に設けられ、第一ギア31と噛み合うように配置されている。さらに、第三ギア33は、後述するボールねじ機構50のナット52の外周側に、キー部材36を介してこのナット52と一体に、かつ第二ギア32と噛み合うように配置されている。
The driving force transmission mechanism 30 includes a
駆動軸40は、第一分割ハウジング11に形成した貫通孔11a内に、この貫通孔11aと同軸に配置され、ボールねじ機構50によってその軸方向に進退可能となっている。アクチュエータを作動させると、駆動軸40はハウジング10から突出し、アクチュエータを復帰させると、駆動軸40はハウジング10内に退去した状態となる。
The
ボールねじ機構50は、駆動軸40と同軸に連設されたねじ軸51、ねじ軸51と同軸に設けられるナット52、複数のボール、共回り防止機構53を備えている。ねじ軸51の外周面には、螺旋状にねじ溝が形成されている。また、ナット52の内周面には、ねじ軸51に形成されたねじ溝と対応する位置に、螺旋状のねじ溝が形成されている。なお、図1及び図2においては、ボール、並びにねじ軸51及びナット52に形成されたねじ溝の記載は省略している。
The
ナット52の外周面には、キー部材36を介して第三ギア33が嵌め込まれており、ナット52は第三ギア33とともにねじ軸の軸周りに回転するようになっている。また、ナット52の軸方向両端部の外周面には軸受37、37が設けられており、この軸受37、37によって、ハウジング10に対してナット52がスムーズに軸周りに回転するように構成されている。ボールは、ねじ軸51及びナット52にそれぞれ形成されたねじ溝に介在して設けられている。
A
共回り防止機構53は、ねじ軸51の後端部(駆動軸40を連設した側と反対側の端部)に、このねじ軸51の軸心から径方向外向きに起立して形成された二本の案内突起54、54と、この案内突起54、54をねじ軸51の軸方向にそれぞれ案内する二本の案内溝55、55とを備えている。案内突起54には、後述するコイルばね(付勢手段60)のフックを引っ掛けるための係止孔(図示せず)が形成されている。二本の案内溝55、55は、第二分割ハウジング12に形成された袋孔12aに回転不能に嵌め込まれた円筒状のスリーブ56の内周面の互いに対向する位置に形成されている。スリーブ56の端部(袋孔12aの底部側)には、エンドキャップ57が嵌め込まれている。このように、案内突起54を複数形成することによって、ねじ軸51がナット52と共回りするのを確実に防止して、駆動軸40をスムーズに軸方向に進退できるとともに、共回り防止機構53の剛性を高めて、その耐久性の向上を図ることができる。
The
なお、案内突起54及び案内溝55の形成位置や本数は、図1及び図2に示す実施形態に限定されず、駆動軸40をスムーズに進退できる限りにおいて、共回り防止機構53を構成する素材、負荷される回転力等を考慮した上で、適宜変更することができる。この案内突起54は、ねじ軸51と一体に構成してもよいし、別部材をねじ軸51の周面側から挿し込むように構成してもよい。
The formation positions and number of the
付勢手段60は、コイルばねであって、その両端にはフックが形成されている。一端側のフックは案内突起54に形成された係止孔に、他端側のフックはスリーブ56の端部とエンドキャップ57との嵌合部に、それぞれ係止されている。この付勢手段60は、駆動軸40(ねじ軸51)をハウジング10内に退去するように付勢している。この付勢手段60は、案内溝55内に設けられている。この案内溝55内に付勢手段60を設けることにより、この付勢手段60を設けるためのスペースを別途設ける必要がなく、共回り防止機構53のコンパクト化を図ることができる。
The urging means 60 is a coil spring, and hooks are formed at both ends thereof. The hook on one end side is locked in a locking hole formed in the
付勢手段60としてコイルばねを採用する場合、図3(a)(b)に示すように、その断面形状が矩形である矩形ばね60a(本図(a)参照)、又は断面形状が円形である円形ばね60b(本図(b)参照)のいずれも採用することができる。なお、本図においては、コイルばねのフック部分の図示を省略している。
When a coil spring is employed as the urging means 60, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a
矩形ばね60aを採用する場合、その矩形状部分の一辺が案内溝の内壁面に沿うようにこの矩形ばね60aを配置するのが好ましい。このように配置すると、内壁面との当接に伴う接触面積が、断面円形状の場合と比較して増加する。このため、矩形ばね60aの剛性が増大し、この矩形ばね60aにねじれやたわみの力が作用したときに、ねじれやたわみを阻止して、駆動軸40(ねじ軸51)をこの矩形ばね60aで、より確実に軸方向に付勢することができるとともに、矩形ばね60aの耐久性向上も図ることができる。
When the
付勢手段60自体が、ねじれやたわみに対して十分な剛性を備えている場合、付勢手段60を複数並列させつつ、ねじ軸51とスリーブ56のエンドキャップ57側の端部との間に介在させることによって、案内突起54及び案内溝55を形成しない構成とすることもできる。この付勢部材60を複数並列させることによって、ねじ軸51の回転が抑制され、ねじ軸51とナット52の共回り防止作用が発揮されるためである。
When the urging means 60 itself has sufficient rigidity against torsion and deflection, a plurality of the urging means 60 are arranged in parallel and between the screw shaft 51 and the end of the
電動リニアアクチュエータの初期状態においては、上述したように、ハウジング10内に駆動軸40が退去した状態(図2参照)となっている。この初期状態から、モータ20を作動させて出力軸21を一方向に回転させると駆動力伝達機構30及び共回り防止機構53の作用によって、付勢部材60の付勢力に抗して、駆動軸40がハウジング10から突出した状態(図1参照)となる。この状態において、出力軸21を逆方向に回転させると、駆動軸40が再びハウジング10内に収納された状態(図2参照)となる。
In the initial state of the electric linear actuator, as described above, the
駆動軸40がハウジング10から突出した状態で、何らかの原因でモータ20が失陥した場合、モータ20の作動によって駆動軸40を初期状態の位置に戻すことはできない。この場合、付勢手段60の付勢力によって、ねじ軸51を付勢手段60側に引き込むことによって、このねじ軸51に回転力を伝達する駆動力伝達機構30を強制的に逆回転させて、ハウジング10内に駆動軸40が退去した状態(図2参照)に戻すことができる。
When the
このように、付勢手段60を設けることによって、モータ20の失陥等のように想定外のトラブルが生じたときでも、電動リニアアクチュエータを初期状態に戻すことができ、例えば、作動状態の駆動軸40によって、ブレーキが作動したままの状態になる等のトラブルを回避することができる。また、例えば、高温時においてモータ20の制御が失陥して、駆動軸40が勢いよく初期状態に戻ろうとした場合においても、付勢手段60の緩衝作用によって、電動リニアアクチュエータの構成部品が破損する等のトラブルを防止することもできる。
Thus, by providing the urging means 60, the electric linear actuator can be returned to the initial state even when an unexpected trouble such as a failure of the
上記各実施形態に係る電動リニアアクチュエータはあくまでも一例であって、アクチュエータを駆動する駆動力が失陥したときに、その駆動力を補ってアクチュエータを復帰状態に戻す、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状や配置を適宜変更することが許容される。 The electric linear actuator according to each of the embodiments described above is merely an example, and when the driving force for driving the actuator is lost, the problem of the present invention in which the driving force is compensated to return the actuator to the return state is solved. As long as it is obtained, it is allowed to appropriately change the shape and arrangement of each member.
10 ハウジング
11 第一分割ハウジング
11a 貫通孔
11b 受け部
11c 凹部
12 第二分割ハウジング
12a 袋孔
20 モータ
21 出力軸
22 軸受
30 駆動力伝達機構
31 第一ギア
32 第二ギア
33 第三ギア
34 軸体
35 軸受
36 キー部材
40 駆動軸
50 ボールねじ機構
51 ねじ軸
52 ナット
53 共回り防止機構
54 案内突起
55 案内溝
56 スリーブ
57 エンドキャップ
60 付勢手段
60a 矩形ばね
60b 円形ばね
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ハウジング(10)に設けられたモータ(20)と、
前記モータ(20)による回転の駆動力を伝達する駆動力伝達機構(30)と、
軸方向に進退可能に設けられた駆動軸(40)と、
前記駆動力伝達機構(30)からの回転の駆動力を直線駆動力に変換して、前記駆動軸(40)を軸方向に駆動するボールねじ機構(50)と、
前記駆動軸(40)をその軸方向に力を付勢する付勢手段(60)と、
を備え、前記ボールねじ機構(50)が、前記駆動軸(40)と同軸に連設され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸(51)と、前記ねじ軸(51)と同軸に設けられ内周面に前記ねじ軸(51)に形成されたねじ溝と対応する位置にねじ溝が形成されたナット(52)と、前記ねじ軸(51)及び前記ナット(52)にそれぞれ形成された前記ねじ溝に介在して設けられたボールと、前記ねじ軸(51)が前記ナット(52)と共回りするのを防止する共回り防止機構(53)と、
を備えた電動リニアアクチュエータ。 A housing (10);
A motor (20) provided in the housing (10);
A driving force transmission mechanism (30) for transmitting the rotational driving force of the motor (20);
A drive shaft (40) provided to be movable back and forth in the axial direction;
A ball screw mechanism (50) that converts the rotational driving force from the driving force transmission mechanism (30) into a linear driving force to drive the driving shaft (40) in the axial direction;
Biasing means (60) for biasing the drive shaft (40) in the axial direction thereof;
The ball screw mechanism (50) is provided coaxially with the drive shaft (40), and has a screw shaft (51) having a screw groove formed on the outer peripheral surface thereof, and is coaxial with the screw shaft (51). A nut (52) provided with a thread groove at a position corresponding to a thread groove formed in the screw shaft (51) on the inner peripheral surface, and formed on the screw shaft (51) and the nut (52), respectively. A ball provided in the thread groove, and a co-rotation prevention mechanism (53) for preventing the screw shaft (51) from co-rotating with the nut (52);
Electric linear actuator with
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Cited By (1)
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CN110259903A (en) * | 2019-07-12 | 2019-09-20 | 惠州市汉泰科传动系统有限公司 | Transmission device |
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2015
- 2015-03-04 JP JP2015042010A patent/JP2016161086A/en active Pending
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CN110259903A (en) * | 2019-07-12 | 2019-09-20 | 惠州市汉泰科传动系统有限公司 | Transmission device |
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