DE102014226990A1

DE102014226990A1 - Drehantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102014226990A1
Application number: DE102014226990.3A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Kuroda Tomonobu; c/o DENSO CORPORATION Yamanaka Tetsuji; c/o DENSO CORPORATION Kouno Naoaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2015-07-02
Also published as: CN104747772B; JP6079618B2; US20150184584A1; CN104747772A; JP2015124876A; US9309806B2

Abstract

Ein erstes Innenzahnrad (46) eines Drehzahlminderers (40) weist einen Innenverzahnungsabschnitt (71) und einen Lagerabschnitt (72) auf und ist als ein einteiliges Element gebildet, das getrennt von einem ersten Gehäuse (15) gebildet ist. Der Innenverzahnungsabschnitt (71) bildet eine Innenverzahnung (74), die sich in Eingriff mit einer Außenverzahnung (47a) eines ersten Planetenrades (47) befindet. Der Lagerabschnitt (72) weist eine elfte zylindrische Oberfläche (76) auf, die eine Motorwelle (32) hält. Die Innenverzahnung (74) des ersten Innenzahnrades (46) ist koaxial mit der elften zylindrischen Oberfläche (76) angeordnet. Die Innenverzahnung (74) des ersten Innenzahnrades (46) und der Lagerabschnitt (72) sind als Abschnitte des einteiligen Elements gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehantriebsvorrichtung.
Bekannt ist eine Drehantriebsvorrichtung, die einen Elektromotor und einen Drehzahlminderer aufweist, die koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Drehantriebsvorrichtung bekannter Bauart mindert eine Drehzahl einer Rotation, die von einer Motorwelle des Elektromotors ausgegeben wird, durch den Drehzahlminderer, und die Drehantriebsvorrichtung bekannter Bauart gibt die Rotation reduzierter Drehzahl aus.
Die JP 2011-27254 A (entsprechend der US 2012/0100949 A1 ) offenbart beispielsweise einen Drehzahlminderer, der eine Planetenradvorrichtung aufweist. Ein Innenzahnrad der Planetenradvorrichtung ist einteilig mit einem Gehäuse ausgebildet. In der JP 2011-27254 A (entsprechend der 2012/0100949 A1) wird eine Motorwelle eines Elektromotors durch ein separates Element gehalten, das getrennt vom Innenzahnrad der Planetenradvorrichtung gebildet ist. Folglich ist eine Verbesserung der Koaxialität zwischen dem Innenzahnrad und der Motorwelle beschränkt.
Obgleich nicht in der JP 2011-27254 A (entsprechend der US 2012/0100949 A1 ) aufgezeigt, ist es vorstellbar, eine Haltevorrichtung zum Halten der Motorwelle in einem Abschnitt des Gehäuses zu bilden. Sollen das Innenzahnrad und die Haltevorrichtung jedoch präzise im Gehäuse gebildet werden, so nehmen die Anzahl von Fertigungsschritten und die Kosten in unvorteilhafter Weise zu. Ferner ist es schwierig, den Motor an solch einem Gehäuse zu montieren.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Nachteile geschaffen worden. Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehantriebsvorrichtung bereitzustellen, die eine Koaxialität zwischen einem Innenzahnrad eines Drehzahlminderers und einer Motorwelle eines Elektromotors verbessern kann.
Erfindungsgemäß wird eine Drehantriebsvorrichtung bereitgestellt, die ein erstes Gehäuse, einen Elektromotor, ein zweites Gehäuse, eine Abtriebswelle, eine Exzenterwelle, ein erstes Innenzahnrad, ein erstes Planetenrad und eine Rotationsübertragungsvorrichtung aufweist. Der Elektromotor ist im ersten Gehäuse aufgenommen. Das zweite Gehäuse ist an das erste Gehäuse angepasst und an dem ersten Gehäuse befestigt. Die Abtriebswelle ist koaxial mit einer Motorwelle des Elektromotors und wird durch das zweite Gehäuse drehbar gehalten. Die Exzenterwelle ist exzentrisch zur Motorwelle und als eine Einheit mit der Motorwelle drehbar. Das erste Innenzahnrad ist koaxial mit der Motorwelle und nicht-drehbar an das erste Gehäuse angepasst. Das erste Planetenrad befindet sich von einer radialen Innenseite des ersten Innenzahnrades in Eingriff mit dem ersten Innenzahnrad. Das erste Planetenrad wird durch die Exzenterwelle drehbar gehalten, um eine Rotation des ersten Planetenrades um die Exzenterwelle herum zu ermöglichen. Während einer Rotation der Motorwelle dreht sich das erste Planetenrad um die Motorwelle, während ein Eingriffsort des ersten Planetenrades, das sich in Eingriff mit dem ersten Innenzahnrad befindet, geändert wird, und das erste Planetenrad wird mit einer reduzierten Drehzahl, die von einer Drehzahl der Motorwelle reduziert ist, um die Exzenterwelle gedreht. Die Rotationsübertragungsvorrichtung überträgt eine Rotation des ersten Planetenrades, das um die Exzenterwelle gedreht wird, auf die Abtriebswelle. Das erste Innenzahnrad (46) ist ein einteiliges Element und getrennt vom ersten Gehäuse gebildet. Das erste Innenzahnrad weist einen Innenverzahnungsabschnitt, einen Lagerabschnitt und einen Flanschabschnitt auf. Der Innenverzahnungsabschnitt ist in einer Rohrform ausgebildet und an das erste Gehäuse angepasst. Der Innenverzahnungsabschnitt weist eine Innenverzahnung auf, die sich in Eingriff mit einer Außenverzahnung des ersten Planetenrades befindet. Der Lagerabschnitt ist in einer Rohrform ausgebildet und hält die Motorwelle. Der Flanschabschnitt stellt eine Verbindung zwischen dem Innenverzahnungsabschnitt und dem Lagerabschnitt her.
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Abbildung einer Wastegate-Ventil-Vorrichtung, auf die eine Drehantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
2 eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils II in der 1 zur Veranschaulichung der Wastegate-Ventil-Vorrichtung der ersten Ausführungsform;
3 eine Längsquerschnittsansicht der Drehantriebsvorrichtung aus der 1;
4 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in der 3;
5 eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils V in der 3 zur Veranschaulichung der Drehantriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform;
6 eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Drehzahlminderers und eines Bereichs um den Drehzahlminderer aus der 3;
7 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VII-VII in der 6;
8 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII in der 6;
9 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IX-IX in der 6;
10 eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils X in der 6 zur Veranschaulichung eines Ausgangselements und einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung aus der 6;
11 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausgangscharakteristik eines Hall-Elements aus der 3;
12 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausgangscharakteristik nach einer Korrektur durch eine Korrekturvorrichtung eines Hall-IC aus der 3;
13 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Teilmontage des Elektromotors und eines ersten Innenzahnrades aus der 3;
14 eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils XIV in der 13 zur Veranschaulichung des Elektromotors und des ersten Innenzahnrades aus der 13;
15 eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils XV in der 13 zur Veranschaulichung des Elektromotors und des ersten Innenzahnrades aus der 13;
16 eine Querschnittsansicht einer Drehantriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Durchflussmengencharakteristik des Wastegate-Ventils aus der 1;
18 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausgangscharakteristik nach einer Korrektur durch eine Korrekturvorrichtung eines Hall-IC aus der 16; und
19 eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht einer Drehantriebsvorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform.
Nachstehend sind verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Ausführungsformen sind ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und zur Vermeidung von Redundanz nicht wiederholt beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine Drehantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für eine in den 1 und 2 gezeigte Wastegate-Ventil-Vorrichtung verwendet. Die Wastegate-Ventil-Vorrichtung 100 ist eine Vorrichtung, die in einem Abgasbypass (Verzweigungsleitung) angeordnet ist, um einen Teil des Abgases eines aufgeladenen Verbrennungsmotors zu leiten, um eine Durchflussmenge des Abgases abzustimmen, das an eine Turbine 102 eines Turbolader 101 gegeben wird. Durch die Abstimmung der Durchflussmenge des Abgases, das dem Turbolader 101 zugeführt wird, wird eine Drehzahl des Turboladers 101 gesteuert, um so einen stabilen Ladedruck erhalten zu können.
Zunächst ist ein Aufbau der Wastegate-Ventil-Vorrichtung 100 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Die Wastegate-Ventil-Vorrichtung 100 weist ein Wastegate-Ventil 105, eine Drehantriebsvorrichtung 10 und einen Verbindungsmechanismus 107 auf. Das Wastegate-Ventil 105 ist in einem Turbinengehäuse 103 angeordnet. Die Drehantriebsvorrichtung 10 ist an einer Außenwand eines Kompressorgehäuses 106 befestigt. Der Verbindungsmechanismus 107 stellt eine Verbindung zwischen einer Abtriebswelle 35 der Drehantriebsvorrichtung 10 und dem Wastegate-Ventil 105 her. Das Turbinengehäuse 103 bildet eine Trennwand 104, die eine Trennung zwischen einem Einlass und einem Auslass des Abgases vornimmt. Das Wastegate-Ventil 105 öffnet oder schließt ein Bypassloch (nicht gezeigt) der Trennwand 104.
Der Verbindungsmechanismus 107 weist einen ersten Hebel 108, einen zweiten Hebel 109 und eine Stange 110 auf. Der erste Hebel 108 ist mit der Abtriebswelle 35 verbunden. Der zweite Hebel 109 ist mit einer drehbaren Welle des Wastegate-Ventils 105 verbunden. Die Stange 110 stellt eine Verbindung zwischen dem ersten Hebel 108 und dem zweiten Hebel 109 her. Der Verbindungsmechanismus 107 ist eine Vierstabverbindung, die einen Freiheitsgrad aufweist. Die Rotation der Abtriebswelle 35 wird durch den Verbindungsmechanismus 107 auf die drehbare Welle des Wastegate-Ventils 105 geleitet, und zwar nach einer Verringerung einer Drehzahl, die von der Abtriebswelle 35 ausgegeben wird, durch eine Wandlung einer Schwingbewegung des ersten Hebels 108 in eine Schwingbewegung des zweiten Hebels 109. Ein Verhältnis zwischen einer Länge des ersten Hebels 108 und einer Länge des zweiten Hebels 109 ist derart vorbestimmt, dass ein Gesamtdrehzahlminderungsverhältnis, das eine Summe eines Drehzahlminderungsverhältnisses des Verbindungsmechanismus 107 und eines Drehzahlminderungsverhältnisses eines Drehzahlminderers der Drehantriebsvorrichtung 10 beschreibt, einen vorbestimmten Wert annimmt.
Nachstehend ist der Aufbau der Drehantriebsvorrichtung 10 unter Bezugnahme auf die 3 bis 12 beschrieben.
Die Drehantriebsvorrichtung 10 weist, wie in 3 gezeigt, ein erstes Gehäuse 15, ein zweites Gehäuse 20, einen Verbinder 25, einen Elektromotor (nachstehend einfach als Motor bezeichnet) 30, die Abtriebswelle 35, den Drehzahlminderer 40 und eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung (auch als Rotationswinkelerfassungseinrichtung bezeichnet) 60 auf.
Nachstehend ist auf die 3 und 4 Bezug genommen. Das erste Gehäuse 15 ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung aufgebaut und in einer Becherform ausgebildet. Eine Innenwand des ersten Gehäuses 15 weist eine erste zylindrische Oberfläche 16, eine zweite zylindrische Oberfläche 17, eine dritte zylindrische Oberfläche 18 und eine vierte zylindrische Oberfläche 19 auf, die in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung von einer axialen Seite, die dem zweiten Gehäuse 20 gegenüberliegt, angeordnet sind. Ein Innendurchmesser der ersten zylindrischen Oberfläche 16, ein Innendurchmesser der zweiten zylindrischen Oberfläche 17, ein Innendurchmesser der dritten zylindrischen Oberfläche 18 und ein Innendurchmesser der vierten zylindrischen Oberfläche 19 nehmen in dieser Reihenfolge zu. Die vierte zylindrische Oberfläche 19 ist koaxial mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18.
Das zweite Gehäuse 20 ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung aufgebaut und in einer Becherform ausgebildet. Eine fünfte zylindrische Oberfläche 21, die eine Außenwandoberfläche eines Rohrabschnitts des zweiten Gehäuses 20 ist, befindet sich in Eingriff mit der vierten zylindrischen Oberfläche 19 des ersten Gehäuses 15. Eine sechste zylindrische Oberfläche 22, die eine Innenwandoberfläche eines Lochs ist, das sich durch einen Bodenabschnitt des zweiten Gehäuses 20 erstreckt, ist koaxial mit der fünften zylindrischen Oberfläche 21. Das erste Gehäuse 15 und das zweite Gehäuse 20 sind durch Schrauben 13 zu einer Einheit zusammengefügt.
Der Verbinder 25 ist, wie in den 3 und 5 gezeigt, an der Außenwand des ersten Gehäuses 15 montiert und mit Schrauben 14 am ersten Gehäuse 15 befestigt. Ferner weist der Verbinder 25 Leistungsanschlüsse 26 und Signalanschlüsse 27 auf. Die Leistungsanschlüsse 26 sind mit Motoranschlüssen 31 des Motors 30 verbunden, und die Signalanschlüsse 27 sind mit der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 verbunden.
Ein Hauptabschnitt des Motors 30 ist, wie in den 3 und 4 gezeigt, an einem entsprechend Ort aufgenommen, der sich auf einer radialen Innenseite der ersten zylindrischen Oberfläche 16 des ersten Gehäuses 15 befindet. Die Motorwelle 32 des Motors 30 ragt in eine Stelle hinein, die auf einer radialen Innenseite der zweiten zylindrischen Oberfläche 17 und der dritten zylindrischen Oberfläche 18 liegt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 30 ein Gleichstrommotor. Der Motor 30 ist, wie in den 3 bis 7 gezeigt, durch die Leistungsanschlüsse 26 elektrisch mit einer elektronischen Steuervorrichtung 111 verbunden. Die Motorwelle 32 wird gedreht, wenn dem Motor 30 durch die elektronische Steuervorrichtung 111 elektrische Energie zugeführt wird.
Die Abtriebswelle 35 wird, wie in den 3 und 4 gezeigt, durch das zweite Gehäuse 20 über ein Lager 36, das an die sechste zylindrische Oberfläche 22 angepasst ist, drehbar gehalten.
Der Drehzahlminderer 40 ist, wie in den 3, 4 und 6 gezeigt, eine Planetenradvorrichtung und weist eine Exzenterwelle 41, ein erstes Innenzahnrad 46, ein erstes Planetenrad 47, ein zweites Planetenrad 49 und ein Ausgangselement (das als ein Enddrehzahlminderungselement dient) 52 auf.
Die Exzenterwelle 41 weist, wie in den 3, 6 und 8 gezeigt, einen koaxialen Abschnitt 42 und einen exzentrischen Abschnitt 43 auf. Der koaxiale Abschnitt 42 ist an die Motorwelle 32 angepasst, und der exzentrische Abschnitt 43 ragt von einem Endteil des koaxialen Abschnitts 42, der sich auf einer Seite befindet, auf der der Motor 30 angeordnet ist, radial nach außen. Der koaxiale Abschnitt 42 weist eine siebte zylindrische Oberfläche 44 und eine achte zylindrische Oberfläche 45 auf. Die siebte zylindrische Oberfläche 44 ist an die Motorwelle 32 angepasst, und die achte zylindrische Oberfläche 45 ist eine Außenwandoberfläche des koaxialen Abschnitts 42. Die achte zylindrische Oberfläche 45 ist koaxial mit der siebten zylindrischen Oberfläche 44. Eine exzentrische Achse AX2, die eine Achse des exzentrischen Abschnitts 43 ist, ist exzentrisch zu einer Rotationsachse AX1 der Motorwelle 32. Die Exzenterwelle 41 ist als eine Einheit mit der Motorwelle 32 drehbar. In der vorliegenden Ausführungsform wird der koaxiale Abschnitt 42 der Exzenterwelle 41 durch Pressen sicher mit der Motorwelle 32 verbunden.
Das erste Innenzahnrad 46 ist, wie in den 3, 4 und 6 bis 8 gezeigt, koaxial mit der Motorwelle 32 und nicht-drehbar an das erste Gehäuse 15 angepasst. In der vorliegenden Ausführungsform wird das erste Innenzahnrad 46 durch Pressen sicher mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 des ersten Gehäuses 15 verbunden.
Das erste Planetenrad 47 ist, wie in den 3, 4, 6 und 8 gezeigt, ein Außenzahnrad, das koaxial mit dem exzentrischen Abschnitt 43 der Exzenterwelle 41 ist, und das erste Planetenrad 47 befindet sich von einer radialen Innenseite des ersten Innenzahnrades 46 in Eingriff mit dem ersten Innenzahnrad 46. Das erste Planetenrad 47 wird durch den exzentrischen Abschnitt 43 der Exzenterwelle 41 über ein Lager 48 derart drehbar gehalten, dass das erste Planetenrad 47 um die exzentrische Achse AX2 drehbar ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Zahn des ersten Innenzahnrades 46 und jeder Zahn des ersten Planetenrades 47, wie in 8 gezeigt, in einer Trochoidenzahnform ausgebildet. Die Anzahl von Zähnen der Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 beträgt 45 (fünfundvierzig), und die Anzahl von Zähnen der Außenverzahnung 47a des ersten Planetenrades 47 beträgt 44 (vierundvierzig). Eine Differenz zwischen der Anzahl von Zähnen der Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 und der Anzahl von Zähnen der Außenverzahnung 47a des ersten Planetenrades 47 beträgt 1 (eins).
Das erste Planetenrad 47 und das erste Innenzahnrad 46 bilden eine erste Drehzahlminderungsanordnung des Drehzahlminderers 40. Während einer Rotation der Motorwelle 32 rotiert das erste Planetenrad 47 um die Rotationsachse AX1 der Motorwelle 32, während einen Eingriffsort (in Eingriff stehende Zähne) des ersten Planetenrades 47, das sich in Eingriff mit dem ersten Innenzahnrad 46 befindet, geändert wird, und wird das erste Planetenrad 47 um die exzentrische Achse AX2 der Exzenterwelle 41 gedreht, und zwar mit einer reduzierten Drehzahl, die von einer Drehzahl der Motorwelle 32 reduziert ist.
Das zweite Planetenrad 49 ist, wie in den 3, 4, 6, 8 und 9 gezeigt, ein Außenzahnrad, das koaxial mit dem exzentrischen Abschnitt 43 der Exzenterwelle 41 ist, und das zweite Planetenrad 49 wird durch den exzentrischen Abschnitt 43 der Exzenterwelle 41 über das Lager 48 derart gehalten, dass das zweite Planetenrad 49 um die exzentrische Achse AX2 drehbar ist. Das zweite Planetenrad 49 ist als eine Einheit mit dem ersten Planetenrad 47 drehbar. In der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Planetenrad 47 und das zweite Planetenrad 49 einteilig und übergangslos als ein einteiliges Element gebildet und ist ein zylindrisches Rohrelement 51, das aus Metall aufgebaut und an einen Außenring des Lagers 48 angepasst ist, als eine Einheit mit dem ersten Planetenrad 47 und dem zweiten Planetenrad 49 geformt. Das erste Planetenrad 49 und das zweite Planetenrad 49 sind aus Fluorharz oder einem Material (einem Verbundmaterial), das das Fluorharz enthält, aufgebaut.
Das Ausgangselement 52 weist einen drehbaren Körper 53 und ein zweites Innenzahnrad 55 auf.
Der drehbare Körper 53 ist koaxial mit der Abtriebswelle 35 und wird durch die achte zylindrische Oberfläche 45 des koaxialen Abschnitts 42 der Exzenterwelle 41 über ein Lager 38 drehbar gehalten, so dass sich der drehbare Körper 53 als eine Einheit mit der Abtriebswelle 35 dreht. In der vorliegenden Ausführungsform ist der drehbare Körper 53 aus Metall aufgebaut und weist der drehbare Körper 53 einen Rohrabschnitt, der an einen Außenring des Lagers 38 angepasst ist, und einen Bodenabschnitt, der durch Pressen sicher mit der Abtriebswelle 35 verbunden ist, auf. Eine neunte zylindrische Oberfläche 54, die eine Innenwandoberfläche des Rohrabschnitts des drehbaren Körpers 53 ist, ist koaxial mit einer zehnten zylindrischen Oberfläche 37 der Abtriebswelle 35, an die das Lager 36 angepasst ist.
Das zweite Innenzahnrad 55 ist koaxial mit der Abtriebswelle 35 und als eine Einheit mit dem drehbaren Körper 53 drehbar. Insbesondere ist das zweite Innenzahnrad 55 aus Harz aufgebaut und weist das zweite Innenzahnrad 55 einen Innenverzahnungsabschnitt 56, eine Verbindung 57 und einen Vorsprung 58 auf. Der Innenverzahnungsabschnitt 56 ist in einer Rohrform aufgebaut und befindet sich von der radialen Außenseite des zweiten Planetenrades 49 in Eingriff mit dem zweiten Planetenrad 49. Insbesondere befindet sich die Innenverzahnung 56a des Innenverzahnungsabschnitts 56 in Eingriff mit der Außenverzahnung 49a des zweiten Planetenrades 49. Die Verbindung 57 ist aus dem Harz geformt, um die Außenwand des Rohrabschnitts des drehbaren Körpers 53 zu bedecken. Der Vorsprung 58 ist in einer Bogenform (einer Kreissektorform) aufgebaut und ragt von dem Innenverzahnungsabschnitt 56 und der Verbindung 57 radial nach außen. Der Vorsprung 58 weist eine Vertiefung (radiale Vertiefung) 59 auf, die sich radial nach außen öffnet und sich in einer Umfangsrichtung erstreckt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Zahn des zweiten Innenzahnrades 55 und jeder Zahn des zweiten Planetenrades 49 in einer Trochoidenzahnform ausgebildet. Ein Außendurchmesser des Innenverzahnungsabschnitts 56 ist geringer als ein Außendurchmesser des ersten Planetenrades 47. Ferner beträgt die Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 49a des zweiten Planetenrades 49 gleich 25 (fünfundzwanzig) und die Anzahl der Zähne der Innenverzahnung 56a des zweiten Innenzahnrades 55 gleich 26 (sechsundzwanzig). Eine Differenz zwischen der Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 49a des zweiten Planetenrades 49 und der Anzahl der Zähne der Innenverzahnung 56a des zweiten Innenzahnrades 55 beträgt 1 (eins).
Das zweite Planetenrad 49 und das zweite Innenzahnrad 55 (oder das Ausgangselement 52 mit dem zweiten Innenzahnrad 55 und dem drehbaren Körper 53) bilden eine zweite Drehzahlminderungsanordnung des Drehzahlminderers 40 und dienen als eine Rotationsübertragungsvorrichtung (Rotationsübertragungseinrichtung) 150 der vorliegenden Erfindung, die eine Rotation des ersten Planetenrades 47 um die Exzenterwelle 41 herum auf den drehbaren Körper 53 überträgt. Wenn das zweite Planetenrad 49 um die exzentrische Achse AX2 als eine Einheit mit dem ersten Planetenrad 47 gedreht wird und um die Rotationsachse AX1 gedreht wird, wird das zweite Innenzahnrad 55 mit einer Drehzahl, die von einer Drehzahl des zweiten Planetenrades 49 um die exzentrische Achse AX2 reduziert ist, um die Rotationsachse AX1 gedreht.
Das zweite Gehäuse 20 weist, wie in 9 gezeigt, einen Stopper 23 auf der Seite vollständiger Schließung und einen Stopper 24 auf der Seite vollständiger Öffnung auf. Das Ausgangselement 52 ist bezüglich des zweiten Gehäuses 20 drehbar, und zwar von einer Position, an der der Vorsprung 58 des zweiten Innenzahnrades 55 den Stopper 23 auf der Seite vollständiger Schließung kontaktiert, zu einer Position, an der der Vorsprung 58 des zweiten Innenzahnrades 55 den Stopper 24 auf der Seite vollständiger Öffnung kontaktiert. Nachstehend ist der Drehbereich des Ausgangselements 52 bezüglich des zweiten Gehäuses 20 als ein Bewegungsbereich (Drehbereich) des Ausgangselements 52 bezeichnet. Ferner ist die Position, an der das Ausgangselement 52 den Stopper 23 auf der Seite vollständiger Schließung kontaktiert, als eine Act-Position vollständiger Schließung bezeichnet, und die Position, an der das Ausgangselement 52 den Stopper 24 auf der Seite vollständiger Öffnung kontaktiert, als eine Act-Position vollständiger Öffnung bezeichnet.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 ist, wie in den 3, 6, 9 und 10 gezeigt, an einem Ort angeordnet, der axial mit einem Ort des Ausgangselements 52 übereinstimmt (genauer gesagt, ein Ort des zweiten Innenzahnrades 55) und radial von der Rotationsachse AX1 versetzt ist. Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 erfasst einen Rotationswinkel des Ausgangselements 52 (oder einen Rotationswinkel der Abtriebswelle 35). Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 weist einen ersten Magneten (erster Permanentmagnet) 61, einen zweiten Magneten (zweiter Permanentmagnet) 62, ein erstes Joch 63, ein zweites Joch 64 und eine Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung (eine Magnetflussdichteerfassungseinrichtung) 66 auf.
Der erste Magnet 61 ist in der Rotationsrichtung an einem Ende der Vertiefung 59 des Ausgangselements 52 angeordnet und in einer Richtung magnetisiert, die parallel zur axialen Richtung verläuft.
Der zweite Magnet 62 ist an dem anderen Ende der Vertiefung 59 des Ausgangselements 52 angeordnet, das dem einen Ende der Vertiefung 59 in der Rotationsrichtung gegenüberliegt. Der zweite Magnet 62 ist in einer entgegengesetzten Richtung, die parallel zur axialen Richtung und entgegengesetzten zu der einen Richtung (d. h. entgegengesetzten zu der Magnetisierungsrichtung des ersten Magneten 61) verläuft, magnetisiert.
Das erste Joch 63 ist in einer Bogenform ausgebildet und erstreckt sich in der Rotationsrichtung entlang einer Innenwandoberfläche der Vertiefung 59 des Ausgangselements 52, die sich auf einer axialen Seite befindet. Das erste Joch 63 stellt eine Verbindung zwischen einem Nordpol (N-Pol) des ersten Magneten 61 und einem Südpol (S-Pol) des zweiten Magneten 62 her.
Das zweite Joch 64 ist in einer Bogenform ausgebildet und erstreckt sich in der Rotationsrichtung entlang einer anderen Innenwandoberfläche der Vertiefung 59 des Ausgangselements 52, die sich auf der anderen axialen Seite befindet. Das zweite Joch 64 stellt eine Verbindung zwischen einem Nordpol (N-Pol) des zweiten Magneten 62 und einem Südpol (S-Pol) des ersten Magneten 61 her.
Der erste Magnet 61, der zweite Magnet 62, das erste Joch 63 und das zweite Joch 64 bilden einen geschlossenen Magnetkreis, der sich in radialer Richtung nach außen öffnet.
Magnetflüsse, die vom Nordpol des ersten Magneten 61 ausgegeben werden, umfassen einen magnetischen Rückfluss, einen Streumagnetfluss und einen direkt passierenden Magnetfluss. Der magnetische Rückfluss, der vom Nordpol des ersten Magneten 61 ausgegeben wird, fließt durch das erste Joch 63 zum Südpol des zweiten Magneten 62. Der Streumagnetfluss, der vom Nordpol des ersten Magneten 61 ausgegeben wird, fließt vom ersten Joch 63 durch einen Zwischenraum 65, der zwischen dem ersten Joch 63 und dem zweiten Joch 64 gebildet ist, zum zweiten Joch 64. Der direkt passierende Magnetfluss, der vom Nordpol des ersten Magneten 61 ausgegeben wird, fließt durch den Zwischenraum 65 zum Südpol des ersten Magneten 61, ohne das erste Joch 63 und das zweite Joch 64 zu passieren.
Magnetflüsse, die vom Nordpol des zweiten Magneten 62 ausgegeben werden, umfassen einen magnetischen Rückfluss, einen Streumagnetfluss und einen direkt passierenden Magnetfluss. Der magnetische Rückfluss, der vom Nordpol des zweiten Magneten 62 ausgegeben wird, fließt durch das zweite Joch 64 zum Südpol des ersten Magneten 61. Der Streumagnetfluss, der vom Nordpol des zweiten Magneten 62 ausgegeben wird, fließt vom zweiten Joch 64 durch den Zwischenraum 65 zum ersten Joch 63. Der direkt passierende Magnetfluss, der vom Nordpol des zweiten Magneten 62 ausgegeben wird, fließt durch den Zwischenraum 65 zum Südpol des zweiten Magneten 62, ohne das erste Joch 63 und das zweite Joch 64 zu passieren.
Die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 ist innerhalb des geschlossenen Magnetkreises angeordnet und weist einen Hall-IC 67 und ein geformtes Element 68 auf. Der Hall-IC 67 ist über die Signalanschlüsse 27 elektrisch mit der elektronischen Steuervorrichtung 111 verbunden. Der Hall-IC 67 dient als eine Magnetismuserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und weist ein Hall-Element(e) 69 und verschiedene Korrekturvorrichtungen (nicht gezeigt) auf. Das geformte Element 68 ist ein Harzelement, das geformt ist, um den Hall-IC 67 zu bedecken, und ist einteilig mit dem Verbinder 25 geformt.
Eine Dichte des Magnetflusses, der durch den Zwischenraum 65 zwischen dem ersten Joch 63 und dem zweiten Joch 64 führt, wird im Ansprechen auf eine Änderung in einem relativen Rotationswinkel des Ausgangselements 52 bezüglich der Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 erhöht oder verringert. Das Hall-Element 69 dient als ein Magnetflussdichteerfassungselement der vorliegenden Erfindung und gibt ein Signal aus, das einer Dichte des Magnetflusses entspricht, der durch eine Magnetismuserfassungsoberfläche des Hall-Elements 69 führt.
Ein Verhältnis zwischen einem Ausgangssignal V des Hall-Elements 69 und einem Rotationswinkel θ des Ausgangselements 52 weicht aufgrund eines Einflusses des direkt passierenden Magnetflusses, der vorstehend beschrieben ist, wie in 11 gezeigt, in einem Bereich um die Act-Position vollständiger Schließung und einem Bereich um die Act-Position vollständiger Öffnung von einem linearen Verhältnis ab.
Der Hall-IC 67 weist eine Korrekturvorrichtung auf, die ein Mehrpunktkorrekturverfahren anwendet, um das Ausgangssignal V des Hall-Elements 69 in dem Bewegungsbereich θfs gemäß der 11 in ein korrigiertes Ausgangssignal Vh gemäß der 12 zu korrigieren. Somit kann der Hall-IC 67 eine lineare Ausgangscharakteristik derart realisieren, dass die Änderung des Ausgangs des Hall-IC 67 bezüglich des Rotationswinkels θ des Ausgangselements 52 eine lineare Änderung wird. Auf diese Weise kann die Berechnung des Rotationswinkels θ auf einfache Weise auf der Grundlage des korrigierten Ausgangssignals Vh erfolgen.
Bei der Drehantriebsvorrichtung 10, die auf die vorstehend beschriebene Weise aufgebaut ist, dreht dann, wenn die elektrische Energie von der elektronischen Steuervorrichtung 111 an den Motor 30 gegeben wird, der Motor 30 die Abtriebswelle 35 und wird das Signal, das dem Rotationswinkel des Ausgangselements 52 entspricht, von der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 an die elektronische Steuervorrichtung 111 ausgegeben. Die elektronische Steuervorrichtung 111 treibt den Motor 30 auf der Grundlage des Ausgangssignals der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 an und führt eine Regelung derart aus, dass der Rotationswinkel des Ausgangselements 52 mit einem Sollwert übereinstimmt.
Nachstehend ist der Aufbau des ersten Innenzahnrades 46 unter Bezugnahme auf die 6, 7 und 13 bis 15 näher beschrieben.
Das erste Innenzahnrad 46 ist einteilig und übergangslos als ein einteiliges Element gebildet, das einen Innenverzahnungsabschnitt 71, einen Lagerabschnitt 72 und einen Flanschabschnitt 73 aufweist und getrennt vom ersten Gehäuse 15 gebildet ist.
Der Innenverzahnungsabschnitt 71 ist in einer Rohrform ausgebildet und wird durch Pressen mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 des ersten Gehäuses 15 verbunden. Genauer gesagt, ein Außenumfangsteil des Innenverzahnungsabschnitts 71, der sich auf einer radialen Außenseite der Innenverzahnung 74 befindet, wird durch Pressen mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 des ersten Gehäuses 15 verbunden. Vorzugsweise ist ein Zwischenraum zwischen dem ersten Gehäuse 15 und einem Flanschabschnitt 81 des ersten Gehäuses 15 gebildet. D. h., das erste Gehäuse 15 ist vom Flanschabschnitt 81 beabstandet. Folglich ist der Rest des ersten Innenzahnrades 46, der sich vom Außenumfangsteil des Innenverzahnungsabschnitts 71 unterscheidet, der sich auf der radialen Außenseite der Innenverzahnung 74 befindet, vom ersten Gehäuse 15 beabstandet. Genauer gesagt, das erste Innenzahnrad 46 kontaktiert das erste Gehäuse 15 einzig am Außenumfangsteil des Innenverzahnungsabschnitts 71, der sich auf der radialen Außenseite der Innenverzahnung 74 befindet. Die Innenverzahnung 74, die sich in Eingriff mit der Außenverzahnung 47a des ersten Planetenrades 47 befindet, ist in einer Innenwand des Innenverzahnungsabschnitts 71 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird, in dem Zustand, in dem der Außendurchmesser des ersten Innenzahnrades 46 bei der Verbindung des Innenverzahnungsabschnitts 71 des ersten Innenzahnrades 46 durch Pressen mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 (Einpressen) verringert wird, ein idealer Eingriffszustand zwischen der Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 und der Außenverzahnung 47a des ersten Planetenrades 47 erzielt. D. h., die Innenverzahnung 74 ist derart aufgebaut, dass ein Umfangszwischenraum zwischen Spitzen von jeweils umlaufend benachbarten zwei Zähnen der Innenverzahnung 74 in einem Zustand vor der Verbindung des ersten Innenzahnrades 46 durch Pressen mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 (Einpressen) verglichen mit einem Zustand nach der Verbindung des ersten Innenzahnrades 46 durch Pressen mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 (Einpressen) größer ist.
Der Lagerabschnitt 72 ist in einer Rohrform ausgebildet und hält die Motorwelle 32 über ein Lager 75. Ferner ist der Lagerabschnitt 72 an einem Ort angeordnet, das axial vom Innenverzahnungsabschnitt 71 versetzt ist. Insbesondere ist der Lagerabschnitt 72 an dem Ort angeordnet, der sich auf einer radialen Innenseite der zweiten zylindrischen Oberfläche 17 des ersten Gehäuses 15 befindet. Die Innenverzahnung 74 ist bezüglich einer elften zylindrischen Oberfläche 76, die eine Innenwandoberfläche des Lagerabschnitts 72 ist, und einer zwölften zylindrischen Oberfläche 77, die eine Außenwandoberfläche des Innenverzahnungsabschnitts 71 ist, koaxial angeordnet.
Der Flanschabschnitt 73 ist in einer Becherform ausgebildet und stellt eine Verbindung zwischen dem Innenverzahnungsabschnitt 71 und dem Lagerabschnitt 72 her. Insbesondere weist der Flanschabschnitt 73 einen Rohrabschnitt 78, einen Bodenabschnitt 79 und den Flanschabschnitt 81 auf. Der Rohrabschnitt 78 befindet sich auf einer radialen Außenseite des Lagerabschnitts 72. Der Bodenabschnitt 79 stellt eine Verbindung zwischen einem Endteil des Rohrabschnitts 78, der dem Innenverzahnungsabschnitt 71 axial gegenüberliegt, und dem Lagerabschnitt 72 her. Der Flanschabschnitt 81 stellt eine Verbindung zwischen einem anderen Endteil des Rohrabschnitts 78, der sich axial auf einer Seite befindet, auf der der Innenverzahnungsabschnitt 71 angeordnet ist, und dem Innenverzahnungsabschnitt 71 her.
Der Rohrabschnitt 78 des Flanschabschnitts 73 weist primäre Durchgangslöcher 82 auf, die sich radial durch den Rohrabschnitt 78 erstrecken. Die primären Durchgangslöcher 82 öffnen sich axial in Richtung des Bodenabschnitts 79 des Flanschabschnitts 73. Ein minimaler Radius r2 jedes primären Durchgangslochs 82 ist, wie in 14 gezeigt, größer als ein maximaler Radius r1 einer Außenoberfläche (Außenumfangsoberfläche) eines Jochs 86 des Motors 30. Ferner ist ein maximaler Radius r3 jedes primären Durchgangslochs 82 geringer als ein Radius r4 eines Kopfkreises der Innenverzahnung 74.
Der Bodenabschnitt 79 des Flanschabschnitts 73 weist sekundäre Durchgangslöcher 83 auf, die sich axial durch den Bodenabschnitt 79 erstrecken und die Motoranschlüsse 31 des Motors 30 aufnehmen.
Hierin ist eine Richtung, die senkrecht zur Rotationsachse AX1 der Motorwelle 32 verläuft, als eine senkrechte Richtung definiert, und eine Richtung, die parallel zur senkrechten Richtung verläuft, als eine parallele Richtung definiert. Das erste Gehäuse 15 weist zwei tertiäre Durchgangslöcher 84 auf, die sich in der parallelen Richtung durch das erste Gehäuse 15 erstrecken und mit den primären Durchgangslöchern 82 des ersten Innenzahnrades 46 in Verbindung stehen. Das erste Gehäuse 15 weist ebenso ein quaternäres Durchgangsloch 85 auf, das sich auf einer radialen Außenseite des geschlossenen Magnetkreises befindet und sich in der senkrechten Richtung durch das erste Gehäuse 15 erstreckt.
Die Leistungsanschlüsse 26 erstrecken sich durch die tertiären Durchgangslöcher 84 und die primären Durchgangslöcher 82 und sind mit den Motoranschlüssen 31 verbunden. Die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 erstreckt sich durch das quaternäre Durchgangsloch 85 und weist den Hall-IC 67 auf, der im Zwischenraum 65 angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Leistungsanschlüsse 26, die Signalanschlüsse 27 und die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 per Insert-Molding in dem Verbinder 25 gebildet, der als ein einteiliges Element und aus Harz aufgebaut ist. Eine elektrische Verbindung der Leistungsanschlüsse 26, der Signalanschlüsse 27 und der Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 erfolgt, indem der Verbinder 25 in der senkrechten Richtung bezüglich des ersten Gehäuses 15 bewegt wird.
Der Bodenabschnitt 79 des Flanschabschnitts 73 weist quaternäre Durchgangslöcher 88 auf, die sich axial durch den Bodenabschnitt 79 erstrecken, und Befestigungskrallen 87 des Jochs 86 des Motors 30 sind jeweils durch die quaternären Durchgangslöcher 88 aufgenommen. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der quaternären Durchgangslöcher 88 gleich 4 (vier). Der Motor 30 wird am ersten Innenzahnrad 46 befestigt, indem beispielsweise die Befestigungskrallen 87, die jeweils durch die quaternären Durchgangslöcher 88 aufgenommen werden, gebogen werden. Der Motor 30 wird durch einen Federring 89 von einer Seite, die dem ersten Innenzahnrad 46 axial gegenüberliegt, gegen den Flanschabschnitt 73 gedrängt. Der Federring 89 dient als ein Drängungselement der vorliegenden Erfindung.
In der ersten Ausführungsform ist das erste Innenzahnrad 46 des Drehzahlminderers 40, wie vorstehend beschrieben, das einteilige Element, das den Innenverzahnungsabschnitt 71, den Lagerabschnitt 72 und den Flanschabschnitt 73 aufweist, und ist das erste Innenzahnrad 46 getrennt vom ersten Gehäuse 15 gebildet. Der Innenverzahnungsabschnitt 71 bildet die Innenverzahnung 74, die sich in Eingriff mit der Außenverzahnung 47a des ersten Planetenrades 47 befinden. Der Lagerabschnitt 72 weist die elfte zylindrische Oberfläche 76 auf, die die Motorwelle 32 hält. Die Innenverzahnung 74 ist koaxial mit der elften zylindrischen Oberfläche 76 angeordnet.
Die Innenverzahnung 74 und der Lagerabschnitt 72 des ersten Innenzahnrades 46 sind als die Abschnitte des einteiligen Elements gebildet, so dass es verhältnismäßig einfach ist, das Positionsverhältnis (vorbestimmtes Positionsverhältnis) zwischen der Innenverzahnung 74 und dem Lagerabschnitt 72 genau herzustellen. Die Koaxialität zwischen den Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 und der Motorwelle 32 des Motors 30 kann verbessert werden, indem das erste Innenzahnrad 46 genau gebildet wird.
Ferner ist, in der ersten Ausführungsform, die elfte zylindrische Oberfläche 76 des ersten Innenzahnrades 46, die die Motorwelle 32 hält, koaxial mit der zwölften zylindrischen Oberfläche 77 des ersten Innenzahnrades 46, die durch Pressen mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 des ersten Gehäuses 15 verbunden wird. Ferner ist die dritte zylindrische Oberfläche 18 des ersten Gehäuses 15 koaxial mit der vierten zylindrischen Oberfläche 19 des ersten Gehäuses 15, das an die fünfte zylindrische Oberfläche 21 des zweiten Gehäuses 20 angepasst ist. Darüber hinaus ist die fünfte zylindrische Oberfläche 21 des zweiten Gehäuses 20 koaxial mit der sechsten zylindrischen Oberfläche 22 des zweiten Gehäuses 20, die die zehnte zylindrische Oberfläche 37 der Abtriebswelle 35 hält. Die zehnte zylindrische Oberfläche 37 der Abtriebswelle 35 ist koaxial mit der neunten zylindrischen Oberfläche 54 des drehbaren Körpers 53, die die achte zylindrische Oberfläche 45 des koaxialen Abschnitts 42 der Exzenterwelle 41 hält. Ferner ist die achte zylindrische Oberfläche 45 des koaxialen Abschnitts 42 der Exzenterwelle 41 koaxial mit der siebten zylindrischen Oberfläche 44 der Exzenterwelle 41, mit der die Motorwelle 32 durch Pressen verbunden wird.
Folglich kann die Positionierungsgenauigkeit von jeder entsprechenden Komponente bezüglich der Motorwelle 32 durch die Koaxialität von jeder entsprechenden zylindrischen Oberfläche bestimmt werden. Die Koaxialität von jeder entsprechenden zylindrischen Oberfläche kann beispielsweise anhand eines Drehbearbeitungsprozesses auf eine verhältnismäßig einfache Weise genau hergestellt werden. Dementsprechend wird die Positionsgenauigkeit von jeder entsprechenden Komponente bezüglich der Motorwelle 32 verbessert und kann so der Drehzahlminderer, der den hohen Übertragungsgrad aufweist, konstruiert werden.
Ferner bilden, in der ersten Ausführungsform, das zweite Planetenrad 49 und das zweite Innenzahnrad 55 die zweite Drehzahlminderungsanordnung des Drehzahlminderers 40. Während einer Rotation des zweiten Planetenrades 49 einteilig mit dem ersten Planetenrad 47 um die Exzenterwelle 41 herum, dreht sich das zweite Innenzahnrad 55, während das zweite Planetenrad 49 um die Motorwelle 32 herum gedreht wird, mit einer reduzierten Drehzahl, die von einer Drehzahl des zweiten Planetenrades 49 verringert ist, das um die Exzenterwelle 41 herum gedreht wird, um die Motorwelle 32.
Folglich wird die Rotation, die die reduzierte Drehzahl aufweist, die durch die erste Drehzahlminderungsanordnung mit dem ersten Innenzahnrad 46 und dem ersten Planetenrad 47 reduziert wird, vom Drehzahlminderer 40 ausgegeben, nachdem die Drehzahl der Rotation, die von der ersten Drehzahlminderungsanordnung ausgegeben wird, durch die zweite Drehzahlminderungsanordnung mit dem zweiten Planetenrad 49 und dem zweiten Innenzahnrad 55 weiter verringert wurde. Folglich kann ein hoher Drehzahlminderungsgrad erzielt werden, indem ein Drehzahlminderungsverhältnis der ersten Drehzahlminderungsanordnung und ein Drehzahlminderungsverhältnis der zweiten Drehzahlminderungsanordnung abgestimmt wird.
Ferner ist, in der ersten Ausführungsform, jeder Zahn des ersten Innenzahnrades 46, jeder Zahn des ersten Planetenrades 47, jeder Zahn des zweiten Innenzahnrades 55 und jeder Zahn des zweiten Planetenrades in einer Trochoidenzahnform ausgebildet.
Folglich kann, verglichen mit Getrieben bzw. Zahnrädern mit einer Evolventenform, die Anzahl von sich in Eingriff befindlichen Zähnen jedes Zahnrades erhöht werden. Dementsprechend kann eine Belastung, die auf eine Flanke des Zahns jedes Zahnrades ausgeübt wird, verringert werden. Ferner kann, verglichen mit den Getrieben bzw. Zahnrädern mit der Evolventenzahnform, eine Trochoideninterferenz und/oder eine Evolventeninterferenz auf einfachere Weise vermieden werden und so ein Freiheitsgrad bezüglich einer Wahl der Anzahl von Zähnen jedes Zahnrades erhöht werden.
Ferner ist, in der ersten Ausführungsform, die Differenz zwischen der Anzahl der Zähne der Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 und der Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 47a des ersten Planetenrades 47 gleich 1 (eins).
Dementsprechend kann der hohe Drehzahlminderungsgrad des Drehzahlminderers 40 erzielt werden, während die Größe des Drehzahlminderers 40 reduziert oder minimiert wird.
Ferner ist, in der ersten Ausführungsform, das zweite Planetenrad 49 durch das einteilige Element gebildet, das ebenso das erste Planetenrad 47 bildet, und sind das zweite Planetenrad 49 und das erste Planetenrad 47 aus dem Fluorharz oder dem Material, das Fluorharz enthält, gebildet.
Folglich können die Eingriffsabschnitte der Zahnräder bzw. Getriebe des Drehzahlminderers 40 in geeigneter Weise geschmiert werden, indem das erste Planetenrad 47 und das zweite Planetenrad 49 aus dem Fluorharz oder dem Material, das Fluorharz enthält, gefertigt werden. D. h., es ist nicht erforderlich, die Schmiermaßnahmen auf die mehreren Elemente anzuwenden.
Darüber hinaus ist, in der ersten Ausführungsform, der Innenverzahnungsabschnitt 71 des ersten Innenzahnrades 46 axial vom Lagerabschnitt 72 versetzt. Der Flanschabschnitt 73 des ersten Innenzahnrades 46 weist den Rohrabschnitt 78 und den Bodenabschnitt 79 auf. Der Rohrabschnitt 78 ist auf der radialen Außenseite des Lagerabschnitts 72 angeordnet und mit dem Innenverzahnungsabschnitt 71 verbunden. Der Bodenabschnitt 79 stellt eine Verbindung zwischen dem Endteil des Rohrabschnitts 78, der dem Innenverzahnungsabschnitt 71 axial gegenüberliegt, und dem Lagerabschnitt 72 her. Der Rohrabschnitt 78 des Flanschabschnitts 73 weist die primären Durchgangslöcher 82 auf, die sich radial durch den Rohrabschnitt 78 erstrecken. Der Bodenabschnitt 79 des Flanschabschnitts 73 weist die sekundäre Durchgangslöcher 83 auf, die sich axial durch den Bodenabschnitt 79 erstrecken und die Motoranschlüsse 31 des Motors 30 aufnehmen.
Folglich wird der axiale Raum, der bereitgestellt wird, um die Motorwelle 32 zu halten, effektiv verwendet, um die elektrischen Verbindungen des Motors 30 herzustellen. Dementsprechend kann die axiale Größe der Drehantriebsvorrichtung 10 verringert oder minimiert werden.
Ferner weist, in der ersten Ausführungsform, das erste Gehäuse 15 die tertiären Durchgangslöcher 84 auf, die sich in der parallelen Richtung durch das erste Gehäuse 15 erstrecken und mit den primären Durchgangslöchern 82 des ersten Innenzahnrades 46 in Verbindung stehen. Die Leistungsanschlüsse 26 des Verbinders 25 sind durch die tertiären Durchgangslöcher 84 und die primären Durchgangslöcher 82 eingefügt und mit den Motoranschlüssen 31 verbunden.
Auf diese Weise wird der Vorgang zum Verbinden der Leistungsanschlüsse 26 mit den Motoranschlüssen 31 durch das Einfügen der Leistungsanschlüsse 26 in der parallelen Richtung abgeschlossen. Dementsprechend können die elektrischen Verbindungen des Motors 30 vereinfacht und können die Anzahl der Komponenten und die Anzahl von Schritten reduziert werden.
Ferner sind, in der ersten Ausführungsform, die primären Durchgangslöcher 82 des ersten Innenzahnrades 46 axial in Richtung des Bodenabschnitts 79 des Flanschabschnitts 73 des ersten Innenzahnrades 46 offen.
Folglich können die primären Durchgangslöcher 82 gebildet werden, ohne dass bei der Fertigung des ersten Innenzahnrades 46 beispielsweise anhand eines Metallsinterns unter Verwendung einer Modellform ein Schiebebohrkern (slide core) verwendet wird. Dementsprechend können die Durchgangslöcher zur Herstellung der elektrischen Verbindungen des Motors gebildet werden, ohne dass eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich ist, so dass die Fertigungskosten verringert werden können.
Ferner befinden sich, in der ersten Ausführungsform, die primären Durchgangslöcher 82 des ersten Innenzahnrades 46 auf der radialen Innenseite der Spitzen der Innenverzahnung 74.
Folglich können, während einer Fertigung des ersten Innenzahnrades 46 durch eine Pressarbeit, die primären Durchgangslöcher 82 gebildet werden, ohne den Schiebebohrkern zu verwenden, indem ein Ziehprozess oder ein Prozess zum Bilden der Innenverzahnung auf einer Vorform ausgeführt werden, in der Löcher entsprechend den primären Durchgangslöchern 82 gebildet sind. Dementsprechend können die Durchgangslöcher zur Herstellung der elektrischen Verbindungen des Motors gebildet werden, ohne dass eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich ist, so dass die Fertigungskosten verringert werden können.
Darüber hinaus ist, in der ersten Ausführungsform, die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 an dem Ort angeordnet, der axial mit dem Ort des Ausgangselements 52 übereinstimmt und radial von der Rotationsachse AX1 versetzt ist.
Folglich kann die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 in dem axialen Raum zum Anordnen des Ausgangselements 52 vorgesehen werden. Dementsprechend kann die axiale Größe der Drehantriebsvorrichtung 10 reduziert oder minimiert werden.
Ferner bildet, in der ersten Ausführungsform, die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 den geschlossenen Magnetkreis, der radial nach außen öffnet, unter Verwendung des ersten Magneten 61, des zweiten Magneten 62, des ersten Jochs 63 und des zweiten Jochs 64.
Auf diese Weise wird die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 innerhalb des geschlossenen Magnetkreises angeordnet, indem die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 in radialer Richtung in das Ausgangselement 52 eingefügt wird. Folglich kann, in der ersten Ausführungsform, die axiale Größe der Drehantriebsvorrichtung 10 verglichen mit einem Fall, in dem die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 beispielsweise in axialer Richtung in das Ausgangselement eingefügt wird, verringert oder minimiert werden. Ferner kann eine Quelle eines Störmagnetfeldes entfernt von der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 60 angeordnet werden.
Darüber hinaus weist, in der ersten Ausführungsform, das erste Gehäuse 15 das quaternäre Durchgangsloch 85 auf, das sich auf einer radialen Außenseite des geschlossenen Magnetkreises befindet und sich in der senkrechten Richtung durch das erste Gehäuse 15 erstreckt. Die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 wird von außen nach innen des ersten Gehäuses 15 in das quaternäre Durchgangsloch 85 eingefügt.
Folglich können, während des Bildens der tertiären Durchgangslöcher 84 zur Herstellung der elektrischen Verbindungen des Motors 30 und des quaternären Durchgangslochs 85 zum Einfügen der Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 in das erste Gehäuse 15, diese Durchgangslöcher 84, 85 in der gleichen Richtung im ersten Gehäuse 15 gebildet werden. Dementsprechend können für den Fall, dass die tertiären Durchgangslöcher 84 und das quaternäre Durchgangsloch 85 durch einen Bearbeitungsverfahren gebildet werden, diese Durchgangslöcher 84, 85 in einem Schritt (Einzelschritt) gebildet werden. Ferner können für den Fall, dass die tertiären Durchgangslöcher 84 und das quaternäre Durchgangsloch 85 während der Formung des ersten Gehäuses 15 gleichzeitig gebildet werden, diese Durchgangslöcher 84, 85 auf einfache Weise in einem Entformungsprozess im ersten Gehäuse 15 gebildet werden.
Darüber hinaus werden, in der ersten Ausführungsform, die Leistungsanschlüsse 26, die Signalanschlüsse 27 und die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 durch Insert-Molding in den Verbinder 25 eingefügt, der das einteilige Element und aus Harz aufgebaut ist.
Folglich können die Befestigung der Leistungsanschlüsse 26, der Signalanschlüsse 27 und der Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung 66 und die Versiegelung der tertiären Durchgangslöcher 84 und des quaternären Durchgangslochs 85 gleichzeitig ausgeführt werden, indem der Verbinder 25 am ersten Gehäuse 15 montiert wird. Dementsprechend können die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Fertigungsschritte verringert werden.
Ferner wird, in der ersten Ausführungsform, der Motor 30 am Flanschabschnitt 73 des ersten Innenzahnrades 46 befestigt. Der Innenverzahnungsabschnitt 71 des ersten Innenzahnrades 46 wird durch Pressen bzw. Einpressen mit dem ersten Gehäuse 15 verbunden bzw. an dem ersten Gehäuse 15 befestigt.
Auf diese Weise werden der Motor 30 und das erste Innenzahnrad 46 am ersten Gehäuse 15 befestigt, und zwar durch die Presskraft, die durch das Einpressen des Innenverzahnungsabschnitts 71 des ersten Innenzahnrades 46 in das erste Gehäuse 15 ausgeübt wird. Folglich ist es nicht erforderlich, ein separates zweckbestimmtes Element vorzusehen, das den Motor 30 am ersten Gehäuse 15 befestigt. Dementsprechend können die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Montageschritte verringert werden.
In der ersten Ausführungsform ist die Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 derart aufgebaut, dass der ideale Eingriffszustand zwischen der Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 und der Außenverzahnung 47a des ersten Planetenrades 47 in dem Zustand erzielt wird, in dem der Außendurchmesser des ersten Innenzahnrades 46 bei der Verbindung des Innenverzahnungsabschnitts 71 des ersten Innenzahnrades 46 durch Pressen (Einpressen) mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 des ersten Gehäuses 15 verringert wird. Genauer gesagt, um den reduzierten Außendurchmesser des ersten Innenzahnrades 46 in stabiler Weise zu erhalten, wird das Außenumfangsteil des Innenverzahnungsabschnitts 71, das sich auf der radialen Außenseite der Innenverzahnung 74 befindet, durch Pressen (Einpressen) mit der dritten zylindrischen Oberfläche 18 des ersten Gehäuses 15 verbunden.
Folglich können die Trochoideninterferenz und die Evolventeninterferenz vermieden werden, die durch die Deformation der Zähne, die wiederum durch das Presseinfügen (Einpressen) induziert wird, verursacht werden würde.
Ferner wird, in der ersten Ausführungsform, der Motor 30 durch den Federring 89 gegen den Flanschabschnitt 73 des ersten Innenzahnrades 46 gedrängt.
Folglich wird der Motor 30 an zwei axialen Seiten des Motors 30 gehalten und können Vibrationen des Motors 30 durch den Federring 89 absorbiert werden. Dementsprechend kann die Beschädigung des Motors 30 durch die Vibrationen beschränkt werden.
Hier ist es, um das Wastegate-Ventil 105 zu öffnen oder zu schließen, einzig erforderlich, eine Betriebskraft bereitzustellen, die über einem Mittelwert von pulsierenden Kräften liegt, die durch die Abgaspulsation auf das Wastegate-Ventil 105 ausgeübt werden. Demgegenüber ist es, um das Wastegate-Ventil 105 vollständig zu schließen, erforderlich, eine Betriebskraft bereitzustellen, die über einem Spitzenwert der pulsierenden Kräfte liegt. Wenn die Betriebskraft kleiner oder gleich dem Spitzenwert ist, tritt ein Gasaustritt aus dem Wastegate-Ventil 105 auf, der in einer Verringerung des Verstärkungsgrades des Turboladers 101 resultiert.
Demgegenüber ist, gemäß der ersten Ausführungsform, der Drehzahlminderer 40 aufgebaut, um die Drehzahl während einer Übertragung der Rotation vom Motor 30 auf die Abtriebswelle 35 zu verringern. Folglich wird eine Rückwärtseffizienz geringer als eine Vorwärtseffizienz. Hierin ist die Vorwärtseffizienz als eine Effizienz zur Übertragung der Energie vom Motor 30 auf die Abtriebswelle 35 definiert und ist die Rückwärtseffizienz als eine Effizienz zur Übertragung der Energie von der Abtriebswelle 35 auf den Motor 30 definiert.
Folglich kann, gemäß der ersten Ausführungsform, das erforderliche Drehmoment, das ein Drehmoment ist, das während eines vollständigen Schließens des Wastegate-Ventils 105 ausgegeben werden muss, d. h. ein Drehmoment, das erforderlich ist, um das Wastegate-Ventil 105 an der Position vollständiger Schließung zu halten, verglichen mit beispielsweise einem Vergleichsfall, bei dem ein Drehzahlminderer für eine parallele Welle (auch als ein Parallelwellengetriebeminderer bezeichnet), bei dem die Vorwärtseffizienz und die Rückwärtseffizienz zueinander gleich sind, in der Drehantriebsvorrichtung verwendet wird, kleiner sein. Dementsprechend kann der elektrische Energieverbrauch während des vollständigen Schließens des Wastegate-Ventils 105 verringert werden. Genauer gesagt, die Größe des Drehzahlminderers 40 kann für den Fall, dass die Drehantriebsvorrichtung dazu ausgelegt ist, den elektrischen Energieverbrauch aufzuweisen, der gleich demjenigen des Vergleichsfall während des vollständigen Schließens des Wastegate-Ventils 105 ist, verringert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Drehantriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 11 und 16 bis 18 beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform weist ein Hall-IC 91 der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 90 aus der 16 eine Korrekturvorrichtung auf, die ein Mehrpunktkorrekturverfahren anwendet, um das Ausgangssignal V des Hall-Elements 92 aus der 11 in ein korrigiertes Ausgangssignal Vh zu korrigieren, das in der 18 gezeigt ist, und zwar auf der Grundlage einer Durchflussmengencharakteristik des Wastegate-Ventils 105 aus der 17, so dass eine Ausgangscharakteristik erzielt werden kann, von der eine Änderung im Ausgang des Hall-IC 91 bezüglich des Rotationswinkels θ des Ausgangselements 52 nicht-linear wird.
Insbesondere zeigt die Durchflussmengencharakteristik des Abgases, das das Wastegate-Ventil 105 passiert, Änderungen gemäß der 17. D. h., wenn ein Ventilöffnungsgrad θv des Wastegate-Ventils 105 verhältnismäßig gering ist, ändert sich eine Durchflussmenge Q schnell. Demgegenüber ändert sich die Durchflussmenge Q dann, wenn der Ventilöffnungsgrad θv des Wastegate-Ventils 105 verhältnismäßig groß ist, langsam. Genauer gesagt, eine Änderungsrate der Durchflussmenge Q auf einer Seite geringen Ventilöffnungsgrades, die unter einem Durchflussmengenkrümmungspunkt Pvc liegt, unterscheidet sich von einer Änderungsrate der Durchflussmenge Q auf einer Seite hohen Ventilöffnungsgrades, die über dem Durchflussmengenkrümmungspunkt Pvc liegt. Der Durchflussmengenkrümmungspunkt Pvc ist ein Schnittpunkt zwischen einer Annäherungsgeraden QL1 auf der Seite geringen Ventilöffnungsgrades des Wastegate-Ventils 105 und einer Annäherungsgeraden QL2 auf der Seite hohen Ventilöffnungsgrades. Nachstehend ist der Ventilöffnungsgrad des Wastegate-Ventils 105 am Durchflussmengenkrümmungspunkt Pvc als ein vorbestimmter Ventilöffnungsgrad θvc bezeichnet.
Gemäß der vorstehend diskutierten Durchflussmengencharakteristik korrigiert die Korrekturvorrichtung des Hall-IC 91, die das Mehrpunktkorrekturverfahren anwendet, das Ausgangssignal V des Hall-Elements 69 derart, dass im Bereich geringen Ventilöffnungsgrades (Seite geringen Ventilöffnungsgrades) des Wastegate-Ventils 105, in dem der Rotationswinkel θ des Wastegate-Ventils 105 (oder der Rotationswinkel des Ausgangselements 52) unter einem vorbestimmten Rotationswinkel θc liegt, der dem vorbestimmten Ventilöffnungsgrad (θvc) aus der 17 entspricht, die Änderung (Änderungsrate) des korrigierten Ausgangssignals Vh verhältnismäßig groß (größer als ein vorbestimmter Wert) ist, wie durch die gerade Kennlinie VL1 in der 18 gezeigt. Ferner korrigiert die Korrekturvorrichtung des Hall-IC 91, die das Mehrpunktkorrekturverfahren anwendet, das Ausgangssignal V des Hall-Elements 69 derart, dass im Bereich hohen Ventilöffnungsgrades (Seite hohen Ventilöffnungsgrades) des Wastegate-Ventils 105, in dem der Rotationswinkel θ des Wastegate-Ventils 105 (oder der Rotationswinkel des Ausgangselements 52) über dem vorbestimmten Rotationswinkel θc liegt, die Änderung (Änderungsrate bzw. Änderungsgrad) des korrigierten Ausgangssignals Vh verhältnismäßig gering (geringer als der vorbestimmte Wert) ist, wie durch die gerade Kennlinie VL2 in der 18 gezeigt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform können die gerade Kennlinie VL1 der Seite geringen Ventilöffnungsgrades, die auf der unteren Seite des vorbestimmten Rotationswinkels θc aus der 18 liegt, und die gerade Kennlinie VL2 der Seite hohen Ventilöffnungsgrades, die auf der oberen Seite des vorbestimmten Rotationswinkels θc aus der 18 liegt, bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit des korrigierten Ausgangssignals Vh bezüglich des Rotationswinkels θ auf der Seite geringen Ventilöffnungsgrades, auf der die Änderungsrate der Durchflussmenge Q verhältnismäßig groß ist, erhöht werden, so dass die Steuerbarkeit des Ladedrucks auf der Seite geringen Ventilöffnungsgrades verbessert werden kann.
Nachstehend sind Modifikationen der obigen Ausführungsform(en) beschrieben.
In der ersten Ausführungsform weist der Drehzahlminderer die erste Drehzahlminderungsanordnung, die das erste Innenzahnrad und das erste Planetenrad aufweist, und die zweite Drehzahlminderungsanordnung, die das zweite Innenzahnrad und das zweite Planetenrad aufweist, auf. Alternativ kann, gemäß einer Modifikation der obigen Ausführungsform(en), anstelle der zweiten Drehzahlminderungsanordnung eine Rotationsübertragungsvorrichtung bereitgestellt sein, die die Rotation des ersten Planetenrades, das um die Exzenterachse rotiert, auf die Abtriebswelle überträgt, ohne die Drehzahl des ersten Planetenrades zu ändern.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann der axiale Ort des Innenverzahnungsabschnitts des ersten Innenzahnrades mit dem axialen Ort des Lagerabschnitts übereinstimmen. In solch einem Fall kann der Flanschabschnitt in Form eines kreisrunden Scheibenkörper aufgebaut sein, der eine Verbindung zwischen einem Teil des Innenverzahnungsabschnitts und einem Endteil des Lagerabschnitts herstellt.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann das erste Innenzahnrad über beispielsweise ein Befestigungselement am ersten Gehäuse befestigt werden, anstelle das erste Innenzahnrad an das erste Gehäuse anzupassen bzw. einzupassen.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann jeder Zahn des ersten Innenzahnrades, jeder Zahn des ersten Planetenrades, jeder Zahn des zweiten Innenzahnrades und jeder Zahn des zweiten Planetenrades eine andere Zahnform aufweisen, die sich von der Trochoidenzahnform unterscheidet. Jeder Zahn des ersten Innenzahnrades, jeder Zahn des ersten Planetenrades, jeder Zahn des zweiten Innenzahnrades und jeder Zahn des zweiten Planetenrades kann beispielsweise eine Evolventenzahnform aufweisen.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) können die Differenz zwischen der Anzahl der Zähne der Innenverzahnung des ersten Innenzahnrades und der Anzahl der Zähne der Außenverzahnung des ersten Planetenrades und die Differenz zwischen der Anzahl der Zähne der Innenverzahnung des zweiten Innenzahnrades und der Anzahl der Zähne der Außenverzahnung des zweiten Planetenrades gleich 2 (zwei) oder größer als 2 (zwei) sein.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann das zweite Planetenrad aus einem anderen Element gebildet sein, das getrennt vom ersten Planetenrad gebildet ist. Ferner können das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad aus einem Material aufgebaut sein, das das Fluorharz nicht enthält.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) können die primären Durchgangslöcher und die sekundären Durchgangslöcher aus dem ersten Innenzahnrad eliminiert sein. Ferner können die Motoranschlüsse des Motors außerhalb des Flanschabschnitts des ersten Innenzahnrades mit den Leistungsanschlüssen verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann der geschlossene Magnetkreis, der aus den Magneten und den Jochen der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung gebildet ist, in einer anderen Richtung (wie beispielsweise einer axialen Richtung), die sich von der radialen Richtung unterscheidet, geöffnet sein. Ferner kann die Magnetflussdichteerfassungsvorrichtung der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung in der axialen Richtung in den geschlossenen Magnetkreis eingefügt sein.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) können die Leistungsanschlüsse in einem anderen Verbinder, der ein anderes Element ist, das sich von dem Verbinder mit den Signalanschlüssen unterscheidet, integriert gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann der Federring aus dem Endabschnitt des Motors eliminiert sein.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) ist die Anzahl der Hall-ICs nicht auf eins beschränkt. D. h., die Anzahl der Hall-ICs kann bei größer oder gleich zwei liegen.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) können das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse durch ein anderes Mittel, das sich von der/den Schraube(n) unterscheidet, miteinander verbunden sein. Das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse können beispielsweise durch Presseinfügen (Verbinden durch Pressen) oder Einsetzen bzw. Verformen (plastische Verformung von einem des ersten und des zweiten Gehäuses gegenüber dem anderen des ersten und des zweiten Gehäuses) miteinander verbunden werden.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann, anstelle des Verbindungsmechanismus eine andere Art von Übertragungsmechanismus vorgesehen sein. D. h., es ist einzig erforderlich, dass der Übertragungsmechanismus die Rotation der Abtriebswelle der Drehantriebsvorrichtung auf das Wastegate-Ventil übertragen kann.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann der Verbindungsmechanismus die Drehzahl der Rotation, die durch den Verbindungsmechanismus übertragen wird, nicht reduzieren.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) können die Motorwelle 32 und die Exzenterwelle 41 einteilig und übergangslos als ein einteiliges Element aus beispielsweise Metall (oder Harz) gebildet sein, so wie es in der 19 gezeigt ist, die eine Modifikation der Drehantriebsvorrichtung 10 aus der 6 der ersten Ausführungsform zeigt.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann die Verbindung zwischen der Motorwelle und der Exzenterwelle anhand eines anderen Verfahrens, wie beispielsweise einer Keilmontage, hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) ist der Motor nicht auf den Gleichstrommotor beschränkt, sondern kann als eine andere Art von Elektromotor verschieden vom Gleichstrommotor gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) kann die Wastegate-Ventil-Vorrichtung, in der die Drehantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, getrennt vom Turbolader gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Modifikation der obigen Ausführungsform(en) ist die Drehantriebsvorrichtung nicht darauf beschränkt, auf die Wastegate-Ventil-Vorrichtung angewandt zu werden, sondern kann auf eine andere Vorrichtung angewandt werden, wie beispielsweise eine Steuervorrichtung für eine variable Schaufel eines Turboladers mit einem variablen Volumenstrom, eine Ventilansteuervorrichtung einer Abluftdrossel oder eines Abluftwahlventils, oder eine Ventilansteuervorrichtung eines variablen Einlassmechanismus.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen und Modifikationen hiervon beschränkt. D. h., die obigen Ausführungsformen und Modifikationen hiervon können auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Vorstehend ist eine Drehantriebsvorrichtung beschrieben.
Ein erstes Innenzahnrad 46 eines Drehzahlminderers 40 weist einen Innenverzahnungsabschnitt 71 und einen Lagerabschnitt 72 auf und ist als ein einteiliges Element gebildet, das getrennt von einem ersten Gehäuse 15 gebildet ist. Der Innenverzahnungsabschnitt 71 bildet eine Innenverzahnung 74, die sich in Eingriff mit einer Außenverzahnung 47a eines ersten Planetenrades 47 befindet. Der Lagerabschnitt 72 weist eine elfte zylindrische Oberfläche 76 auf, die eine Motorwelle 32 hält. Die Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 ist koaxial mit der elften zylindrischen Oberfläche 76 angeordnet. Die Innenverzahnung 74 des ersten Innenzahnrades 46 und der Lagerabschnitt 72 sind als Abschnitte des einteiligen Elements gebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-27254 A [0003, 0004]
US 2012/0100949 A1 [0003, 0004]

Claims

Drehantriebsvorrichtung mit: – einem ersten Gehäuse (15); – einem Elektromotor (30), der im ersten Gehäuse (15) aufgenommen ist; – einem zweiten Gehäuse (20), das an das erste Gehäuse (15) angepasst und an dem ersten Gehäuse (15) befestigt ist; – einer Abtriebswelle (35), die koaxial mit einer Motorwelle (32) des Elektromotors (30) ist und durch das zweite Gehäuse (20) drehbar gehalten wird; – einer Exzenterwelle (41), die exzentrisch zur Motorwelle (32) und als eine Einheit mit der Motorwelle (32) drehbar ist; – einem ersten Innenzahnrad (46), das koaxial mit der Motorwelle (32) ist und nichtdrehbar an das erste Gehäuse (15) angepasst ist; – einem ersten Planetenrad (47), das sich von einer radialen Innenseite des ersten Innenzahnrades (46) in Eingriff mit dem ersten Innenzahnrad (46) befindet, wobei das erste Planetenrad (47) durch die Exzenterwelle (41) drehbar gehalten wird, um eine Rotation des ersten Planetenrades (47) um die Exzenterwelle (41) herum zu ermöglichen, und sich das erste Planetenrad (47), während einer Rotation der Motorwelle (32), um die Motorwelle (32) dreht, während ein Eingriffsort des ersten Planetenrades (47), das sich in Eingriff mit dem ersten Innenzahnrad (46) befindet, geändert wird, und das erste Planetenrad (47) mit einer reduzierten Drehzahl, die von einer Drehzahl der Motorwelle (32) reduziert ist, um die Exzenterwelle (41) gedreht wird; und – einer Rotationsübertragungsvorrichtung (150), die eine Rotation des ersten Planetenrades (47), das um die Exzenterwelle (41) gedreht wird, auf die Abtriebswelle (35) überträgt, wobei – das erste Innenzahnrad (46) ein einteiliges Element und getrennt vom ersten Gehäuse (15) gebildet ist, wobei das erste Innenzahnrad (46) aufweist: – einen Innenverzahnungsabschnitt (71), der in einer Rohrform ausgebildet und an das erste Gehäuse (15) angepasst ist, wobei der Innenverzahnungsabschnitt (71) eine Innenverzahnung (74) aufweist, die sich in Eingriff mit einer Außenverzahnung (47a) des ersten Planetenrades (47) befindet, – einen Lagerabschnitt (72), der in einer Rohrform ausgebildet ist und die Motorwelle (32) hält, und – einen Flanschabschnitt (73), der eine Verbindung zwischen dem Innenverzahnungsabschnitt (71) und dem Lagerabschnitt (72) herstellt.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsübertragungsvorrichtung (150) aufweist: – ein zweites Planetenrad (49), das durch die Exzenterwelle (41) drehbar gehalten wird, um eine Rotation des zweiten Planetenrades (49) um die Exzenterwelle (41) zu ermöglichen, wobei das zweite Planetenrad (49) einteilig und übergangslos mit dem ersten Planetenrad (47) ausgebildet ist; und – ein zweites Innenzahnrad (55), das koaxial mit der Abtriebswelle (35) ist und sich von einer radialen Außenseite des zweiten Planetenrades (49) in Eingriff mit dem zweiten Planetenrad (49) befindet, wobei das zweite Innenzahnrad (55) als eine Einheit mit der Abtriebswelle (35) drehbar ist, und das zweite Innenzahnrad (55), während einer Rotation des zweiten Planetenrades (49) einteilig mit dem ersten Planetenrad (47) um die Exzenterwelle (41) herum, während das zweite Planetenrades (49) um die Motorwelle (32) gedreht wird, mit einer reduzierten Drehzahl, die von einer Drehzahl des zweiten Planetenrades (49), das um die Exzenterwelle (41) gedreht wird, reduziert ist, um die Motorwelle (32) rotiert.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahn des ersten Innenzahnrades (46), jeder Zahn des ersten Planetenrades (47), jeder Zahn des zweiten Innenzahnrades (55) und jeder Zahn des zweiten Planetenrades (49) in einer Trochoidenzahnform ausgebildet ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen einer Anzahl der Zähne der Innenverzahnung (74) des ersten Innenzahnrades (46) und einer Anzahl der Zähne der Außenverzahnung (47a) des ersten Planetenrades (47) einen Wert von eins aufweist.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Planetenrad (49) einteilig und übergangslos mit dem ersten Planetenrad (47) als ein einteiliges Element aus Fluorharz oder einem Material, das Fluorharz enthält, ausgebildet ist.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – der Innenverzahnungsabschnitt (71) axial vom Lagerabschnitt (72) versetzt ist; – der Flanschabschnitt (73) auf einer radialen Außenseite des Lagerabschnitts (72) angeordnet ist und aufweist: – einen Rohrabschnitt (78), der mit dem Innenverzahnungsabschnitt (71) verbunden ist; und – einen Bodenabschnitt (79), der eine Verbindung zwischen einem Endteil des Rohrabschnitts (78), der dem Innenverzahnungsabschnitt (71) des Rohrabschnitts (78) gegenüberliegt, und dem Lagerabschnitt (72) herstellt; – der Rohrabschnitt (78) des Flanschabschnitts (73) ein primäres Durchgangsloch (82) aufweist, das sich radial durch den Rohrabschnitt (78) erstreckt; und – der Bodenabschnitt (79) des Flanschabschnitts (73) ein sekundäres Durchgangsloch (83) aufweist, das sich axial durch den Bodenabschnitt (79) erstreckt und einen Motoranschluss (31) des Elektromotors (30) aufnimmt.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Richtung, die senkrecht zu einer Rotationsachse (AX1) der Motorwelle (32) verläuft, als eine senkrechte Richtung definiert ist; – eine Richtung, die parallel zur senkrechten Richtung verläuft, als eine parallele Richtung definiert ist; – das erste Gehäuse (15) ein tertiäres Durchgangsloch (84) aufweist, das sich in der senkrechten Richtung oder der parallelen Richtung durch das erste Gehäuse (15) erstreckt und mit dem primären Durchgangsloch (82) des ersten Innenzahnrades (46) in Verbindung steht; und – die Drehantriebsvorrichtung ferner einen Verbinder (25) aufweist, der einen Leistungsanschluss (26) aufweist, der sich durch das tertiäre Durchgangsloch (84) und das primäre Durchgangsloch (82) erstreckt und mit dem Motoranschluss (31) verbunden ist, während der Verbinder (25) am ersten Gehäuse (15) befestigt ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das primäre Durchgangsloch (82) axial in Richtung des Bodenabschnitts (79) des Flanschabschnitts (73) des ersten Innenzahnrades (46) öffnet.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das primäre Durchgangsloch (82) des ersten Innenzahnrades (46) auf einer radialen Innenseite von Spitzen der Innenverzahnung (74) des ersten Innenzahnrades (46) befindet.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung (60, 90) aufweist, die an einem Ort angeordnet ist, der axial mit einem Ort der Rotationsübertragungsvorrichtung (150) übereinstimmt und radial von der Rotationsachse (AX1) versetzt ist, wobei die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung (60, 90) einen Rotationswinkel der Abtriebswelle (35) erfasst.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung (60, 90) aufweist: – einen ersten Magneten (61), der in einer Richtung magnetisiert ist, die parallel zu einer axialen Richtung der Abtriebswelle (35) verläuft; – einen zweiten Magneten (62), der in einer entgegengesetzten Richtung magnetisiert ist, die parallel zur axialen Richtung der Abtriebswelle (35) und entgegengesetzt zu der einen Richtung verläuft, wobei sich der zweite Magneten (62) an einem Ort befindet, der in einer Rotationsrichtung der Abtriebswelle (35) vom ersten Magneten (61) beabstandet ist; – ein erstes Joch (63), das in einer Bogenform ausgebildet ist und sich in der Rotationsrichtung der Abtriebswelle (35) erstreckt, wobei das erste Joch (63) eine Verbindung zwischen einem Nordpol des ersten Magneten (61) und einem Südpol des zweiten Magneten (62) herstellt; – ein zweites Joch (64), das in einer Bogenform ausgebildet ist und sich in der Rotationsrichtung der Abtriebswelle (35) erstreckt, wobei das zweite Joch (64) eine Verbindung zwischen einem Nordpol des zweiten Magneten (62) und einem Südpol des ersten Magneten (61) herstellt, und wobei das zweite Joch (64) mit dem ersten Magneten (61), dem zweiten Magneten (62) und dem ersten Joch (63) zusammenarbeitet, um einen geschlossenen Magnetkreis zu bilden, der sich in radialer Richtung öffnet; und – eine Magnetismuserfassungsvorrichtung (67, 91), die innerhalb des geschlossenen Magnetkreises angeordnet ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetismuserfassungsvorrichtung (67, 91) ein Magnetflussdichteerfassungselement (69, 92) aufweist, das ein Signal entsprechend einer Dichte eines Magnetflusses ausgibt, der durch das Magnetflussdichteerfassungselement (69, 92) führt.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Gehäuse (15) ein quaternäres Durchgangsloch (85) aufweist, das auf einer radialen Außenseite des geschlossenen Magnetkreises angeordnet ist und sich in der senkrechten Richtung durch das erste Gehäuse (15) erstreckt, wobei das quaternäre Durchgangsloch (85) die Magnetismuserfassungsvorrichtung (67, 91) aufnimmt, die von einer Außenseite in eine Innenseite des ersten Gehäuses (15) in das quaternäre Durchgangsloch (85) eingefügt wird; und – der Verbinder ferner einen Signalanschluss (27) aufweist, der mit der Magnetismuserfassungsvorrichtung (67, 91) verbunden ist.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass – der Elektromotor (30) am Flanschabschnitt (73) des ersten Innenzahnrades (46) befestigt ist; und – der Innenverzahnungsabschnitt (71) des ersten Innenzahnrades (46) durch Pressen mit dem ersten Gehäuse (15) verbunden ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Innenzahnrad (46) das erste Gehäuse (15) einzig durch einen Außenumfangsteil des Innenverzahnungsabschnitts (71) kontaktiert, der sich auf einer radialen Außenseite der Innenverzahnung (74) befindet; und – der Rest des ersten Innenzahnrades (46), der sich vom Außenumfangsteil des Innenverzahnungsabschnitts (71) unterscheidet, der sich auf der radialen Außenseite der Innenverzahnung (74) befindet, vom ersten Gehäuse (15) beabstandet ist.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Drängungselement (89) aufweist, das den Elektromotor (30) gegen den Flanschabschnitt (73) des ersten Innenzahnrades (46) drängt.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (32) und die Exzenterwelle (41) einteilig und übergangslos als ein einteiliges Element ausgebildet sind.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehantriebsvorrichtung eine Antriebsquelle einer Wastegate-Ventil-Vorrichtung (100) ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – in einer Kennlinie, die ein Verhältnis zwischen einem Ventilöffnungsgrad (θv) eines Wastegate-Ventils (105) der Wastegate-Ventil-Vorrichtung (100) und einer Durchflussmenge (Q) von Abgas, das durch das Wastegate-Ventil (105) der Wastegate-Ventil-Vorrichtung (100) geleitet wird, anzeigt, ein Schnittpunkt zwischen einer Annäherungsgeraden (QL1) der Kennlinie auf einer Seite geringen Ventilöffnungsgrades des Wastegate-Ventils (105) und einer Annäherungsgeraden (QL2) der Kennlinie auf einer Seite hohen Ventilöffnungsgrades des Wastegate-Ventils (105) als ein Durchflussmengenknickpunkt (Pvc) definiert ist, und ein Ventilöffnungsgrad (θv) des Wastegate-Ventils (105) der Wastegate-Ventil-Vorrichtung (100) an dem Durchflussmengenknickpunkt (Pvc) als ein vorbestimmter Ventilöffnungsgrad (θvc) definiert ist; – dann, wenn ein Rotationswinkel (θ) eines Enddrehzahlminderungselements (52), das in der Rotationsübertragungsvorrichtung (150) vorgesehen ist, unter einem vorbestimmten Rotationswinkel (θc) des Enddrehzahlminderungselements (52) liegt, der dem vorbestimmten Ventilöffnungsgrad (θvc) des Wastegate-Ventils (105) der Wastegate-Ventil-Vorrichtung (100) entspricht, die Magnetismuserfassungsvorrichtung (67, 91) ein Ausgangssignal (V) des Magnetflussdichteerfassungselements (69, 92) derart korrigiert, dass eine Änderung im Ausgangssignal (V) des Magnetflussdichteerfassungselements (69, 92) verhältnismäßig groß ist, was größer als ein vorbestimmter Wert ist; und – dann, wenn der Rotationswinkel (θ) des Enddrehzahlminderungselements (52) über dem vorbestimmten Rotationswinkel (θc) des Enddrehzahlminderungselements (52) liegt, die Magnetismuserfassungsvorrichtung (67, 91) das Ausgangssignal (V) des Magnetflussdichteerfassungselements (69, 92) derart korrigiert, dass eine Änderung im Ausgangssignal (V) des Magnetflussdichteerfassungselements (69, 92) verhältnismäßig gering ist, was geringer als der vorbestimmte Wert ist.