-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Resonanzstellantrieb, um eine
Ausgabewelle, die mit einer Last verbunden ist, durch eine elektromagnetische
Antriebskraft zumindest in einer axialen Richtung mit einer axialen
Resonanzfrequenz, die durch die Federkraft eines Federelementes
und die Masse eines bewegbaren Abschnitts bestimmt wird, oder in einer
Drehrichtung mit einer Umfangsresonanzfrequenz, die durch die Federkraft
und die Trägheit
des bewegbaren Abschnitts bestimmt wird, hin- und herzubewegen.
-
Ein
Stellantrieb, der als ein Antriebsabschnitt eines elektrischen Rasierers
oder einer elektrischen Zahnbürste
verwendet werden kann, bewegt einen bewegbaren Abschnitt in einer
axialen Richtung und einer Drehrichtung mit Hilfe einer elektromagnetischen
Antriebskraft hin und her. Dabei führt der bewegbare Abschnitt
eine Hin- und Herbewegung mit einer axialen Resonanzfrequenz, die
durch die Federkraft eines Federelements und die Masse des bewegbaren
Abschnitts bestimmt wird, und mit einer Umfangsresonanzfrequenz
aus, die durch die Federkraft und die Trägheit des bewegbaren Abschnitts
bestimmt wird.
-
8 zeigt
ein Beispiel eines solchen gewöhnlichen
Stellantriebs. Ein bewegbarer Abschnitt des Stellantriebs schließt eine
Ausgabewelle, die Antriebskraft ausgibt, und einen säulenförmigen Kolben ein,
der aus einem Magneten gebildet wird, der entlang des Umfangs unterschiedlich
magnetisiert ist. Der bewegbare Abschnitt wird durch zwei Lager,
die in zwei entsprechenden Lagerhalterungsteilen untergebracht sind,
die an dem ortsfesten Gehäuse
befestigt sind, so gehaltert, daß er in einer Drehrichtung und
in einer axialen Richtung mit Bezug auf ein ortsfestes Gehäuse hin-
und herbewegbar ist. Ein Kern, der Magnetpole bildet, deren Anzahl
gleich oder größer als
diejenige der Magnetpole des Magneten ist, und Spulen, die um den
Kern gewickelt sind, sind um die äußere Umfangsoberfläche des
Kolbens herum angebracht, wodurch sie einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt
bilden, der an der inneren Oberfläche des ortsfesten Gehäuses befestigt
ist. Die Magnetpole des ortsfesten elektromagnetischen Antriebsabschnitts
und die Magnetpole des Magnets des bewegbaren Abschnitts sind so
angeordnet, daß sie
eine Drehantriebskraft in der Umfangsrichtung erzeugen, wenn Strom
an die Spulen angelegt wird, und sind axial gegeneinander versetzt,
so daß sie eine
Antriebskraft in der axialen Richtung erzeugen. Eine Schraubenfeder
ist an einem Ende der Ausgabewelle zwischen einer bewegbaren Federaufnahme,
die an der Ausgabewelle befestigt ist, und einer ortsfesten Federaufnahme,
die an dem Gehäuse
befestigt ist, angebracht.
-
Wenn
Wechselstrom an die Spulen angelegt wird, zieht der elektromagnetische
Antriebsabschnitt axial den bewegbaren Magneten (und die Ausgabewelle,
die an dem bewegbaren Magneten befestigt ist) gegen die Rückstellkraft
der Schraubenfeder an, oder stößt den bewegbaren
Magneten in der umgekehrten Richtung ab, während der bewegbare Magnet
in einer vorbestimmten Umfangsdrehrichtung angezogen wird oder in
der umgekehrten Drehrichtung abgestoßen wird. Der Kolben führt somit
eine Hin- und Herbewegung in der axialen Richtung und in der Drehrichtung
aus.
-
Die
Schraubenfeder muß sicher
an ihren gegenüberliegenden
En den an den relativ zueinander bewegten Elementen, wie dem bewegbaren
Abschnitts und dem ortsfesten Abschnitt, befestigt sein. Jedoch
bereitet das sicherere Befestigen der Schraubenfeder gegen eine
axiale Kraft und eine Drehkraft Schwierigkeiten. Ein Problem der
Schraubenfeder ist auch ihre lange Länge. Da es schwierig ist, die Schraubenfeder
hochgradig koaxial einzusetzen, entsteht außerdem ein Verlust, wie der
Reibungsverlust eines Lagers, was es erschwert, Resonanz zu erhalten.
-
Um
die oben genannten Probleme zu lösen, ist
die Verwendung einer Blattfeder anstatt der Schraubenfeder bekannt. 9 zeigt einen weiteren gewöhnlichen
Stellantrieb, der Blattfedern verwendet (mit Bezug auf das japanische
Patent Nr. 3475949). Die Verwendung der ersten bis dritten Blattfeder
vereinfacht eine Verringerung der Masse der Federelemente und der
Gesamtlänge
des Stellantriebs.
-
Ein
bewegbarer Abschnitt schließt
einen säulenförmigen Kolben,
der aus einem magnetischen Werkstoff wie einem Eisenwerkstoff gebildet ist,
und eine Ausgabewelle ein, die eine Antriebskraft ausgibt. Eine
ringförmige
Spule ist an einer inneren Oberfläche eines Gehäuses so
befestigt, daß sie
den Kolben umgibt und als ein elektromagnetischer Antriebsabschnitt
dient. Zwei ringförmige
Magnete sind an den entsprechenden axial gegenüberliegenden Seiten der Spule
angebracht und mit Bezug auf die Spule symmetrisch magnetisiert.
Zwei Joche sind an den entsprechenden gegenüberliegenden Seiten von jedem
der Magnete angebracht. Eine erste Blattfeder ist zwischen dem Gehäuse und
einem Ende der Ausgabewelle angebracht; und eine zweite Blattfeder, eine
Amplitudensteuerungslast und eine dritte Blattfeder sind in der
gegebenen Reihenfolge zwischen dem anderen Ende der Ausgabewelle
und dem Gehäuse
angebracht.
-
Wenn
kein Strom an die Spule angelegt wird, bleibt der Kolben ortsfest
bei der veranschaulichten Position, in der eine magnetische Kraft,
die die Magnete auf den Kolben über
die Joche ausüben,
eine Federkraft der ersten bis dritten Blattfeder ausgleicht. Wenn
Strom an die Spule in eine Richtung angelegt wird, veranlaßt eine
magnetische Kraft, die durch den Magnetfluß, der in dem Kolben erzeugt
wird, und den Magnetfluß der
Magnete erzeugt wird, den Kolben, sich zu einem Magnet hin gegen
die Rückstellkraft der
ersten Blattfeder zu bewegen. Wenn Strom an die Spule in die umgekehrte
Richtung angelegt wird, bewegt sich der Kolben in die umgekehrte
Richtung gegen die Rückstellkraft
der ersten Blattfeder. Somit veranlaßt das Anlegen von Wechselstrom
an die Spule den Kolben, eine axiale Hin- und Herbewegung auszuführen.
-
Jedoch
können
die Blattfedern eine erwünschte
Federkraft für
die axiale Hin- und Herbewegung erzeugen, sie versagen aber, eine
erwünschte Federkraft
als Drehantriebskraft zu erzeugen, durch welche der bewegbare Abschnitt
in Umfangsrichtung mit Bezug auf den ortsfesten Abschnitt hin- und
herbewegt wird. Mit anderen Worten sind die Blattfedern, die in 9 als Beispiel angegeben
sind, nicht für
Anwendungen entworfen, in denen der bewegbare Abschnitt in der Umfangsrichtung
hin- und herbewegt wird.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Probleme
für gewöhnlich Stellantriebe
zu lösen,
und einen hin- und herbewegbaren Stellantrieb zu schaffen, der die
Verwendung von Blattfedern erlaubt, die durch Stanzen ge bildet werden,
um dadurch das Verringern der Länge
eines Resonanzmechanismusabschnitts und das hochgradig koaxiale
Einsetzen des Resonanzmechanismusabschnitts zu ermöglichen.
-
Es
soll auch ein Stellantrieb geschaffen werden, der eine beliebige
Federkonstante nicht nur für das
axiale Hin – und
Herbewegen, sondern auch für das
Hin- und Herdrehen bereitstellen kann und die wechselseitige Auslöschung von
Ungleichgewichten der Verschiebung ermöglicht, die ansonsten ein Versagen
bei der Herstellung eines koaxialen Zustands verursachen könnten.
-
Ein
erfindungsgemäßer Resonanzstellantrieb
umfaßt
ein Gehäuse;
einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt, der im Inneren des
Gehäuses
gehaltert ist; einen Kolben, der zumindest in einer Drehrichtung
oder in einer axialen Richtung von dem elektromagnetischen Antriebsabschnitt
hin- und herbewegbar ist; eine Ausgabewelle, an der der Kolben befestigt
ist; und eine Feder, die zwischen der Ausgabewelle und dem Gehäuse wirkt.
Der Stellantrieb bewegt eine Last, die an einem Ende der Ausgabewelle befestigt
ist, resonant hin und her. Die Feder ist eine Blattfeder, in der
ein an die innere Oberfläche
des Gehäuses
anliegendes Teil, das fest an der inneren Oberfläche des Gehäuses anliegt, eine an die Ausgabewelle
anliegendes Teil, das fest an der äußeren Oberfläche der
Ausgabewelle anliegt, und ein Verbindungsteil, das die Gestalt eines
Streifens hat, und das an die Ausgabewelle anliegende Teil und das
an die innere Oberfläche
des Gehäuses
anliegende Teil verbindet, integriert sind. Die Blattfeder ist sowohl
an der inneren Oberfläche
des Gehäuses
als auch an der Ausgabewelle befestigt.
-
Da
die vorliegende Erfindung Blattfedern verwendet, die durch Stanzen
gebildet wurden, kann die Länge
(Größe) eines
Resonanzmechanismusabschnitts verringert werden, und wird das hochgradig koaxiale
Einsetzen des Resonanzmechanismusabschnitts erleichtert. Dementsprechend
ist es unwahrscheinlich, daß Reibungsverluste
eines Lagers auftreten, und das Erreichen von Resonanz wird erleichtert.
-
Erfindungsgemäß kann eine
beliebige Federkonstante durch kombinierte Verwendung von Blattfedern
mit unterschiedlichen Dicken oder durch Veränderung der Anzahl der Blattfedern,
die verwendet werden sollen, erhalten werden, und die Blattfedern
können
durch Verwendung einer Stanzform gebildet werden.
-
Erfindungsgemäß bewirkt
die kombinierte Verwendung von Blattfedern, die zu gegenüberliegenden
Richtungen ausgerichtet sind oder in unterschiedlichen Umfangswinkeln
angeordnet sind, die gegenseitige Auslöschung der ungleichen Verschiebungen,
die ansonsten ein Versagen bei der Herstellung eines koaxialen Zustands
verursachen könnten.
-
Im
folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
Schnittansicht, die eine erste Ausführungsform eines Stellantriebs
zeigt;
-
2 eine
perspektivische Explosionsansicht des Stellantriebs aus 1;
-
3 eine
Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform eines Stellantriebs
zeigt;
-
4 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht, die eine erste beispielhafte Blattfeder zeigt, wie sie
für Stellantriebe aus 1 und 3 verwendbar ist;
-
5A eine
vergrößerte perspektivische Ansicht,
die eine zweite beispielhafte Blattfeder zeigt, die eine andere
Form als die Blattfeder aus 4 hat;
-
5B eine
vergrößerte perspektivische Ansicht,
die eine dritte beispielhafte Blattfeder zeigt, die eine andere
Form als die Blattfeder aus 4 hat;
-
6A eine
vergrößerte ebene
Ansicht, die eine vierte beispielhafte Blattfeder zeigt;
-
6B eine
vergrößerte ebene
Ansicht, die eine fünfte
beispielhafte Blattfeder zeigt;
-
7 eine
Ansicht, um die Wirkungsweise von sechs Blattfedern zu erklären, die
so angeordnet sind, daß ihre
Umfangswinkel wie in 2 versetzt sind;
-
8 eine
Ansicht, die einen gewöhnlichen Stellantrieb
zeigt; und
-
9 eine
Ansicht, die einen weiteren gewöhnlichen
Stellantrieb zeigt, der Blattfedern verwendet.
-
1 ist
eine Schnittansicht, die eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellantriebs
zeigt. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des
Stellantriebs aus 1. Wie in den 1 und 2 gezeigt
schließt
ein bewegbarer Abschnitt des Stellantriebs eine Ausgabewelle ein,
die eine Antriebskraft ausgibt, und einen säulenförmigen Kolben, der an der Ausgabewelle
befestigt ist und aus einem Magnet besteht, der entlang des Umfangs unterschiedlich
magnetisiert ist. Eine Last (nicht gezeigt) ist an einem Ende der
Ausgabewelle befestigt und wird resonant mit einer axialen Resonanzfrequenz,
die durch die Federkraft eines Federelements und die Masse des bewegbaren
Abschnitts bestimmt wird, und mit einer Drehresonanzfrequenz angetrieben,
die durch die Feder kraft und die Trägheit des bewegbaren Abschnitts
bestimmt wird. Wenn beispielsweise ein Zahnbürstenkopf als Last an dem Ende
der Ausgabewelle angebracht wird, wird eine elektrische Zahnbürste gebildet.
Der bewegbare Abschnitt wird durch zwei Lager gehaltert, die in
zwei entsprechenden Lagerhalterungsteilen untergebracht sind, die
an einem Gehäuse
befestigt sind und voneinander getrennt sind, so daß er in
der Drehrichtung und in der axialen Richtung relativ zu den Gehäuse hin-
und herbewegbar ist. Ein Kern der Magnetpole bildet, deren Anzahl
gleich oder größer derjenigen
der Magnetpole des Magnets ist, und Spulen, die um den Kern gewickelt
sind, sind um die äußere Umfangsoberfläche des
Magneten herum angebracht, wodurch ein elektromagnetischer Antriebsabschnitt
gebildet wird, der an der inneren Oberfläche des Gehäuses befestigt ist. Die Magnetpole
des elektromagnetischen Antriebsabschnitts, der an dem Gehäuse befestigt
ist, und die Magnetpole des Magneten des bewegbaren Abschnitts sind
in Umfangsrichtung zueinander versetzt, so daß eine Drehantriebskraft in
der Umfangsrichtung erzeugt wird, wenn Strom an die Spulen angelegt
wird. Die Magnetpole des elektromagnetischen Antriebsabschnitts
und die Magnetpole des Magneten sind auch axial von einander versetzt,
so daß eine
Antriebskraft in der axialen Richtung erzeugt wird. In 1 sind
die Magnetpole, die durch den Kern und die Spulen gebildet werden, leicht
von den Magnetpolen des Magneten nach links versetzt. An einem Ende
der Ausgabewelle sind mehrere Blattfedern (sechs in 1),
die einen besonderen Aufbau haben und später im Detail beschrieben werden,
zwischen der inneren Oberfläche des
Gehäuses
und der äußeren Oberfläche der
Ausgabewelle nebeneinander angeordnet. Die Blattfedern sind so an
der Ausgabewelle befestigt, daß ihre Drehbewegung
an der Ausgabewelle durch Verwendung eines Keils verhindert wird,
und daß ihre
axiale Bewegung an der Ausgabewelle durch Verwendung von zwei Befestigungsplatten
(Rotorbürsten)
verhindert wird, die kraftschlüssig
fest an der Ausgabewelle befestigt sind, so daß die Blattfedern dazwischen
eingeklemmt sind. Außerdem
ist eine Einrichtung zum Befestigen der Blattfedern an der inneren
Oberfläche des
Gehäuses
vorgesehen, um die Bewegung der Blattfedern mit Bezug auf das Gehäuse zu verhindern,
und wird später
im Detail beschrieben werden.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform
dient der Magnet als der Kolben und der Kern und die Spulen stellen
den elektromagnetischen Antriebsabschnitt dar. Da der Aufbau des
Antriebsmechanismusses kein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, wird
eine weitere Beschreibung davon jedoch ausgelassen. Zusätzlich zu
dem Antriebsmechanismus der vorliegenden Erfindung können verschiedene
aus dem Stand der Technik bekannte Antriebsmechanismen verwendet
werden.
-
Wenn
Strom an die Spulen in eine Richtung angelegt wird, zieht der elektromagnetische
Antriebsabschnitt axial den bewegbaren Magneten (und die Ausgabewelle,
die an den bewegbaren Magneten befestigt ist) gegen die Rückstellkräfte der
der Blattfedern an, während
der bewegbare Magnet in einer vorbestimmten Umfangsdrehrichtung
angezogen wird. Wenn Strom an die Spulen in der umgekehrten Richtung
angelegt wird, stößt der elektromagnetische
Abschnitt axial den bewegbaren Magneten in der umgekehrten Richtung
ab, während
der bewegbar Magnet in der umgekehrten Umfangsdrehrichtung abgestoßen wird.
Somit veranlaßt
das Anlegen von Wechselstrom an die Spulen den Kolben axial und
entlang des Umfangs Hin- und Herbewegungen auszuführen.
-
Die
vorliegende Erfindung verwendet Blattfedern und zwei Lager. Jedoch
kann das Lager auf der Seite zu den Blattfedern hin entfernt werden.
In diesem Fall wird die Ausgabewelle durch das Gehäuse über die
Blattfedern an ihrer einen Seite und über das Lager an ihrer anderen
Seite gehaltert. Außerdem können die
Blattfedern wie in 3 beide Lager ersetzen.
-
3 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Stellantriebs.
Die zweite Ausführungsform
weicht von der ersten Ausführungsform
dadurch ab, daß mehrere
Blattfedern jedes der zwei Lager der ersten Ausführungsform ersetzen, um so
die Ausgabewelle an gegenüberliegenden
Seiten (gegenüberliegenden
Enden) des Gehäuses
zu haltern. Die Blattfedern sind an der äußeren Oberfläche der
Ausgabewelle und an der inneren Oberfläche des Gehäuses auf ähnliche Weise wie für die erste
Ausführungsform
befestigt. Da die Ausgabewelle durch Verwendung von Blattfedern
an gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses
gehaltert wird, wird die Verwendung der Lager, die für den Stellantrieb
aus 1 verwendet werden, unnötig. Selbst für so einen
Aufbau kann das Anlegen von Wechselstrom an die Spulen den Kolben
veranlassen, axial und entlang des Umfangs Hin- und Herbewegungen
wie im Fall der ersten Ausführungsform auszuführen.
-
4 zeigt
eine erste beispielhafte Blattfeder, die für die oben beschriebenen Stellantriebe
verwendbar ist. Solch eine Blattfeder kann durch Stanzen aus einem
Blatt gebildet werden, das Federeigenschaften hat wie ein rostfreier
Stahlstreifen zur Verwendung für
Federn (z.B. SUS304 oder SUS301). Die Blattfeder aus 4 schließt als integrale
Bestandteile einen an die innere Oberfläche des Gehäuses anliegenden Teil, in die
innere Oberfläche
des Gehäuses
ein greifende Teile, ein an die Ausgabewelle anliegendes Teil, das
Keilnuten hat, und zwei streifenartige Verbindungsteile ein, die
das an die Ausgabewelle anliegende Teil und das an die innere Oberfläche des
Gehäuses
anliegende Teil verbinden. Das an die innere Oberfläche des
Gehäuses anliegende
Teil liegt fest an der inneren Oberfläche des Gehäuses an. Im Fall, daß die innere
Oberfläche des
Gehäuses
einen kreisförmigen
Querschnitt hat, hat das an der inneren Oberfläche des Gehäuses anliegende Teil einen
kreisförmigen
Umriß wie
in 4 gezeigt. Die in die innere Oberfläche des
Gehäuses eingreifenden
Teile (Vorsprünge)
sind in die entsprechenden Rillen (Aussparungen) eingepaßt, die
an der inneren Oberfläche
des Gehäuses
ausgebildet sind.
-
Die
Blattfeder wird an dem Gehäuse
mit Hilfe des Eingreifens der Vorsprünge der Blattfedern in die Aussparungen,
die an dem Gehäuse
ausgebildet sind, formschlüssig
oder durch Umschlag befestigt. Die Aussparungen und die Vorsprünge dienen
als Befestigungsmittel, um die axiale Bewegung der Blattfeder und
die Bewegung der Blattfeder entlang des Umfangs, die an die innere
Oberfläche
des Gehäuses
anliegt, zu verhindern.
-
Das
an die Ausgabewelle anliegende Teil ist im allgemeinen ein kreisförmiges Teil
und liegt an der äußeren Oberfläche der
Ausgabewelle an, die gewöhnlich
einen kreisförmigen
Querschnitt hat. Das an der Ausgabewelle anliegende Teil hat ein
mittleres Loch, das der Querschnittsgestalt der Ausgabewelle entspricht,
und eine oder mehrere Keilnuten, die zusammen mit dem mittleren
Loch ausgebildet sind. Um eine Winkelverschiebung zu korrigieren,
sind in 4 drei Keilnuten vorgesehen,
die später
im Detail beschrieben werden. Ein Keil ist in eine Keilnut (siehe 2),
die an der Ausgabewelle vorgese hen ist, und in eine der drei Keilnuten
eingepaßt,
die sich gegenüber
der Keilnut der Ausgabewelle befindet, wodurch die Umfangsbewegung
der Blattfeder an der Ausgabewelle verhindert wird.
-
Wie
oben erwähnt,
hat die Blattfeder aus 4 die zwei streifenförmigen Verbindungsteile,
um das an die innere Oberfläche
des Gehäuses
anliegende Teil, das eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt hat, und das
an die Ausgabewelle anliegende Teil, das eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt hat,
zu verbinden. Die zwei streifenförmigen
Verbindungsteile sind die Hauptteile der Blattfeder und wirken als
eine Feder, um eine erwünschte
Federkraft zu erhalten, weist jedes der zwei streifenförmige Verbindungsteile
einen nichtlineare Gestalt, insbesondere eine veranschaulichte gebogene
Gestalt auf, um so die zwei streifenförmige Verbindungsteile zu verlängern, um
die effektive Länge
der Feder zu vergrößern. Die
so aufgebauten zwei streifenförmigen
Verbindungsteile sind symmetrisch angeordnet. Solch eine Blattfeder
ist in den Stellantrieb eingebaut. Wenn der an die Ausgabewelle
anliegende Teil in Bezug auf das an die innere Oberfläche des
Gehäuses anliegende
Teil in Drehung versetzt wird, werden die zwei symmetrisch angeordneten
streifenförmigen Verbindungsteile
wie beim Aufrollen hochgradig koaxial verdreht. Auch wird ein Werkstoff
für die
Blattfedern, die Breite und Dicke des streifenförmigen Verbindungsteils und
die Anzahl der Blattfedern, die kombiniert werden sollen, so ausgewählt, daß sie auch
für eine
erwünschte
Federkonstante beim axialen Hin- und
Herbewegen sorgen.
-
5A zeigt
eine zweite beispielhafte Blattfeder, die eine Gestalt hat, die
von der aus 4 abweicht, und 5B zeigt
eine dritte beispielhafte Blattfeder, die eine Gestalt hat, die
von der aus 4 abweicht. Wie im Fall der
Blattfeder aus 4 schließt die Blattfeder, die in jeder
der 4 und 5 gezeigt ist,
als integrale Bestandteile ein an die innere Oberfläche des
Gehäuses
anliegendes Teil, in die innere Oberfläche des Gehäuses eingreifende Teile, ein
an die Ausgabewelle anliegendes Teil, das eine Keilrille hat, und
ein streifenförmiges
Verbindungsteil(e) ein, das das an die Ausgabewelle anliegende Teil
und das an die innere Oberfläche
des Gehäuses anliegende
Teil verbindet und durch Stanzen gebildet wird. Die Blattfeder aus 5A weicht
von der aus 4 nur dadurch ab, daß die zwei
in die innere Oberfläche
des Gehäuses
eingreifende Teile vorgesehen sind und das nur eine Keilnut vorgesehen
ist. Die Blattfeder aus 5B hat
nur ein streifenförmiges
Verbindungsteil, das eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt hat und mit dem
an der Innenseite des Gehäuses
anliegenden Teil und dem an die Ausgabewelle anliegenden Teil über entsprechende
sich radial erstreckende gerade Teile verbunden ist. Die Blattfeder
aus 5B weicht von denen aus 4 und 5A nur
dadurch ab, daß ein
Verbindungsteil vorgesehen ist. Das Verbindungsteil, das in 5B gezeigt
ist, hat keine vollständig
symmetrische Gestalt in der Umfangsrichtung, hat aber eine im wesentlichen
kreisförmige
Gestalt, die das an die Ausgabewelle anliegende Teil umgibt, wodurch
die effektive Länge
der Feder verlängert
wird.
-
6A zeigt
eine vierte beispielhafte Blattfeder, und 6B zeigt
eine fünfte
beispielhafte Blattfeder. Ähnlich
schließt
jede der Blattfedern aus 6A und 6B als
integrale Bestandteile ein an die innere Oberfläche des Gehäuses anliegendes Teil, in die
innere Oberfläche
des Gehäuses
eingreifende Teile, ein an die Ausgabewelle anliegendes Teil, das
ein Loch in Form eines ausgeschnittenen D, in das die Ausgabewelle
eingreift, und streifenförmige
Verbindungsteile ein, um das an die Ausgabewelle anliegende Teil
und das an die innere Oberfläche
des Gehäuses
anliegende Teil zu verbinden. Die Ausgabewelle in Form eines ausgeschnittenen
D hat ein Teil, das so ausgeschnitten ist, daß es einen Querschnitt hat,
der an den Buchstaben D erinnert. Dem mittleren Loch der Blattfeder
ist eine Gestalt gegeben worden, die an den Buchstaben D erinnert
und dem Teil in Form eines ausgeschnittenen D der Ausgabewelle in
Form eines ausgeschnittenen D entspricht, wodurch das Eingriffsloch
der Ausgabewelle in Form eines ausgeschnittenen D gebildet wird.
Wenn die Blattfeder an der Ausgabewelle angebracht wird, wirkt das
Merkmal in Formen eines ausgeschnittenen D als Schleuderstopmittel,
um das Schleudern der Blattfeder zu verhindern. Die Blattfedern
der 6A und 6B verwenden
das Schleuderstopmittel anstelle des Befestigungsmittels, das einen
Keil verwendet und in den Blattfedern der 4, 5A und 5B verwendet
wird. Die gebogenen Verbindungsteile, die in 6A und 6B gezeigt
sind, sind symmetrisch ausgebildet und jedes hat die gleiche Gestalt,
wie sie von jeder Seite der Blattfeder gesehen wird. Somit muß beim Zusammenbau
die Orientierung der Blattfedern nicht berücksichtigt werden. In 6A sind
die gebogenen Verbindungsteile symmetrisch angeordnet und sind mit
dem an die innere Oberfläche
des Gehäuses
anliegenden Teil und mit dem an die Ausgabewelle anliegenden Teil über entsprechende
sich radial erstreckende gerade Teile verbunden. In 6B sind
gebogene Verbindungsteile symmetrisch und konzentrisch angeordnet
und mit dem an die innere Oberfläche
des Gehäuses
anliegenden Teil und dem an die Ausgabewelle anliegenden Teil über entsprechende
sich radial erstreckende gerade Teile verbunden. Außerdem sind
die inneren gebogenen Verbindungsteile und die äußeren gebogenen Verbindungsteile über ein
sich radial erstreckendes gerades Teil verbunden. Das gerade Teil
bedeutet ein Teil zur radialen Verbindung. Sowohl in 6A als
auch 6B nimmt das Hauptteil, das als Feder wirkt, eine
gebogene Gestalt an. Wie vorher erwähnt verlängert die Verwendung einer
gebogenen Gestalt die effektive Länge der Feder.
-
7 ist
eine Ansicht, um die Wirkungsweise von sechs Blattfedern zu erklären, die
so angeordnet sind, daß ihre
Umfangswinkel wie in 2 versetzt sind. Unter den sechs
Blattfedern aus 7 ist jedes Paar der Blattfedern
(1) und (2), (3) und (4), und
(5) und (6) so angeordnet, daß die Blattfedern in entgegengesetzte
Richtungen weisen und den gleichen Umfangswinkel haben. Außerdem sind
die Blattfedern (1) bis (6) so angeordnet, daß das dazwischen
angeordnete Paar Blattfedern (3) und (4) eine Winkelverschiebung
von 120 Grad bezüglich
des Winkels des ersten Paars Blattfedern hat, und daß das letzte
Paar Blattfedern eine Winkelverschiebung von 240 Grad vom Winkel
des ersten Paars Blattfedern (1) und (2) hat.
Um diese Winkelverschiebung herzustellen, hat jede der Blattfedern
(1) bis (6) drei Keilnuten, die verwendet werden,
um die Ausgabewelle zu befestigen.
-
Wie
in 7 gezeigt nehmen die streifenförmigen Verbindungsteile der
Blattfedern eine gebogene Gestalt an, so daß die Blattfedern unterschiedliche
Federkonstanten aufweisen für
Drehungen im und gegen den Uhrzeigersinn. Der Unterschied der Federkonstanten,
der auf die Drehrichtungen beruht, kann wie folgt korrigiert werden:
zwei Blattfedern mit der gleichen Gestalt werden zusammen so verwendet,
daß sie
in entgegengesetzte Richtungen weisen. Bei der Verformung entlang
der Drehrichtung wird jede der Blattfedern, die in 7 gezeigt
ist, in einem im wesentlichen koaxialen Zustand verformt, aber eine
geringe Abweichung von dem koaxialen Zustand liegt vor. Solch eine
Abweichung von dem koaxialen Zustand kann durch das Kombinieren
mehrerer Blattfedern mit unterschiedlichen Umfangswinkeln korrigiert
werden. Dementsprechend können
erzeugte ungleiche Verschiebungen einzelner Blattfedern, die auf
der Asymmetrie der Gestalt in der Umfangsrichtung beruhen, durch
die gemeinsame Verwendung von zwei Blattfedern, die in die gegenüberliegende
Richtungen weisen, oder die gemeinsame Verwendung von Blattfedern
mit unterschiedlichen Umfangswinkeln gegenseitig ausgelöscht werden.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf einen Stellantrieb beschrieben,
der gleichzeitig Hin- und Herbewegungen in der Drehrichtung und der
axialen Richtung ausführt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise
kann die vorliegende Erfindung für
einen Stellantrieb verwendet werden, der Hin- und Herbewegungen
entweder in der Drehrichtung oder in der axialen Richtung ausführt.
-
- 1
- bis 6 Kombination
der Blattfedern
- 10
- Ausgabewelle
- 11
- Kolben
(Magnet)
- 12
- Gehäuse
- 13
- Lagerhalterung
- 14
- Lagerhalterung
- 15
- Lager
- 16
- Lager
- 20
- Kern
- 21
- Spule
- 22
- Blattfeder
- 23
- Keil
- 24
- Befestigungsplatte
- 26
- Keilnut
- 27
- Magnet
- 28
- Befestigungsplatte
- 30
- an
die innere Oberfläche
des Gehäuses
anliegendes Teil
- 31
- in
die innere Oberfläche
des Gehäuses
eingreifendes Teil
- 32
- Keilnut
- 34
- Verbindungsteil
- 36
- an
die Ausgabewelle anliegendes Teil
- 37
- mittleres
Loch
- 38
- gerades
Teil
- 39
- gebogenes
Verbindungsteil
- 40
- Eingriffsloch
der Ausgabewelle
-
- in
Form eines ausgeschnittenen D
- 50
- Ausgabewelle
- 51
- Kolben
(Magnet)
- 52
- Gehäuse
- 53
- Lagerhalterung
- 54
- Lagerhalterung
- 55
- Lager
- 56
- Lager
- 60
- Kern
- 61
- Spule
- 62
- bewegbare
Federaufnahme
- 63
- ortsfeste
Federaufnahme
- 64
- Schraubenfeder
- 65
- dritte
Blattfeder
- 66
- zweite
Blattfeder
- 67
- erste
Blattfeder
- 68
- Magnet
- 69
- Magnet
- 70
- magnetischer
Werkstoff
- 71
- Amplitudensteuerungsgewicht