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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zweiwegekupplung, die
einerseits eine Drehkraft, die auf eine Drehantriebseinheit aufgebracht wird,
zu einer drehend angetriebenen Einheit überträgt, und die andererseits eine
Drehkraft, die auf die drehend angetriebene Einheit aufgebracht
wird, nicht zu der Drehantriebseinheit sondern zu einem Ring überträgt, der
ein fixiertes Element ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine Zweiwegekupplung, wobei eine drehend angetriebene Einheit
dieser Kupplung mit einer Umschaltvorrichtung für einen Fluiddurchgang direkt
oder über
ein Untersetzungsgetriebe betriebsfähig verbunden ist, wobei ein
Fluiddruckpulsieren in dem Fluiddurchgang erzeugt wird.
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Stand der Technik
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Bei
einem herkömmlichen
Gerät zum
Beispiel einer Umschaltvorrichtung für ein Drallsteuerventil ist
ein Umschaltelement in einem Fluiddurchgang (zum Beispiel einem
Einlassdurchgang, einem Auslassdurchgang, und so weiter) vorgesehen,
in dem ein Fluiddruckpulsieren erzeugt wird, und das Umschaltelement
wird durch einen Elektromotor über ein
Untersetzungsgetriebe betrieben.
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In
dem vorstehenden Gerät
ist jedoch eine elektrische Energie zum Erhalten eines Öffnungsgrads
des Umschaltelements selbst in dem Fall notwendig, in dem das Umschaltelement
durchgehend in seiner zuverlässigen
Umschaltposition (zum Beispiel in einer vollständig geöffneten oder einer vollständig geschlossenen
Position) gehalten wird. Das heißt, der Öffnungsgrad des Umschaltelements
wird durch den Elektromotor gehalten, zu dem die elektrische Energie
zugeführt
wird.
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Es
ist daher im Stand der Technik vorgeschlagen, die Zufuhr der elektrischen
Energie zu dem Elektromotor zu beenden, wenn das Umschaltelement
durchgehend in seiner zuverlässigen
Umschaltposition gehalten wird, mittels einer Zweiwegekupplung,
die einerseits eine Drehkraft, die auf eine Drehantriebseinheit
aufgebracht wird, zu einer drehend angetriebenen Einheit überträgt, und
die andererseits eine Drehkraft, die auf die drehend angetriebene
Einheit aufgebracht wird, nicht zu der Drehantriebseinheit sondern
zu einem Ring überträgt, der ein
fixiertes Element ist. Ein derartiger Stand der Technik ist zum
Beispiel in WO 00/08349, WO 00/08350 oder in JP-A-2001-214946 offenbart.
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Gemäß der WO
00/08349 oder der WO 00/08350 ist ein Ring an einem äußeren Umfang
einer drehend angetriebenen Einheit angeordnet. Gemäß der JP-A-2001-214946
ist ein Ring an einem inneren Umfang einer drehend angetriebenen
Einheit angeordnet.
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Eine
herkömmliche
Zweiwegekupplung ist mit Bezug auf 6 erläutert.
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Die
herkömmliche
Zweiwegekupplung weist eine Drehantriebseinheit J1, die durch einen
(nicht gezeigten) Elektromotor gedreht wird, und eine drehend angetriebene
Einheit J2 auf, die angetrieben wird, wenn sie mit der Drehantriebseinheit
J1 in einer Umfangsrichtung (Drehrichtung) in Kontakt gebracht ist.
Ein nicht drehbares Element (ein kranzförmiger Ring) J3 ist an einem äußeren Umfang
der Drehantriebseinheit J1 vorgesehen. Ein Wälzelement J4 ist in einem Raum
zwischen der drehend angetriebenen Einheit J2 und dem Ring J4 angeordnet.
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Eine äußere Umfangsfläche der
drehend angetriebenen Einheit J2 ist zu einer inneren Umfangsfläche des
Rings J3 gegenüberliegend,
so dass ein Abstand L1 eines großen Raumabschnitts zwischen der
drehend angetriebenen Einheit J2 und dem Ring J3 an einem mittleren
Punkt der äußeren Umfangsfläche größer als
ein Abstand L2 eines kleinen Raumabschnitts zwischen der drehend
angetriebenen Einheit J2 und dem Ring J3 an einem seitlichen Punkt der äußeren Umfangsfläche ist.
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Ein
Außendurchmesser
(eine Dimension in einer radialen Richtung) L3 des Wälzelements
J4 ist so ausgeführt,
um größer als
der Abstand L2 aber kleiner als der Abstand L1 zu sein.
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Ein
Vorsprung J5 ist an einem Umfangsseitenende der Drehantriebseinheit
J1 derart ausgebildet, dass der Vorsprung J5 das Wälzelement
J4 in Richtung des großen
Raumabschnitts L1 drängt,
wenn die Drehantriebseinheit J1 mit der drehend angetriebenen Einheit
J2 in Kontakt gebracht wird.
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Die
vorstehende Zweiwegekupplung arbeitet wie folgt.
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(Im Motorbetrieb)
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In
dem Fall, in dem der Elektromotor in seiner Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht wird, wird
die Drehantriebseinheit J1 durch die Drehkraft gedreht, die auf
die Drehantriebseinheit J1 aufgebracht wird, so dass der Vorsprung
J5 das Wälzelement
J4 zu dem großen
Raumabschnitt L1 drängt. Als
Ergebnis wird die Drehantriebseinheit J1 sowie die drehend angetriebene
Einheit J2 in einen Zustand gebracht, in dem die Einheiten J1 und
J2 bezüglich dem
Ring J3 frei drehbar sind. Dann wird die Drehantriebseinheit J1
in Kontakt mit der drehend angetriebenen Einheit J2 gebracht, so
dass die Drehkraft der Drehantriebseinheit J1 zu der drehend angetriebenen
Einheit J2 übertragen
wird, und die drehend angetriebene Einheit J2 wird gemeinsam mit
der Drehantriebseinheit J1 gedreht.
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(Wenn die Energiezufuhr
zu dem Motor abgeschaltet ist)
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Wenn
die Drehkraft auf die drehend angetriebene Einheit J2 während eines
Zustands aufgebracht wird, bei dem eine elektrische Energiezufuhr
zu dem elektrischen Motor abgeschaltet ist, wird das Wälzelement
J4 fest zwischen der drehend angetriebenen Einheit J2 und dem Ring
J3 als ein Ergebnis einer selbst kleinen Drehung der drehend angetriebenen Einheit
J2 mit Bezug auf den Ring J3 gehalten, so dass die drehend angetriebene
Einheit J2 mit dem Ring J3 mittels des Wälzelements J4 in Eingriff ist, wie
in 6 gezeigt ist. Demgemäß wird die
Drehung der drehend angetriebenen Einheit J2 verhindert.
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Die
Zweiwegekupplungen, die in den vorstehend erwähnten Patentveröffentlichungen
offenbart sind, werden im Allgemeinen für ein Fahrzeugfensterantriebssystem
verwendet. Wenn jedoch die vorstehende Kupplung bei einer Umschaltvorrichtung
für den
Durchgang (zum Beispiel den Einlassdurchgang, den Auslassdurchgang
oder dergleichen) verwendet wird, in dem das Fluiddruckpulsieren
erzeugt wird, kann die Kupplung der vorstehenden Bauart die Drehung
der Umschaltvorrichtung nicht ausreichend verhindern, wenn große Schwingungen,
große
Lasten und/oder ein großes
Pulsieren auf die Umschaltvorrichtung aufgebracht werden/wird.
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Demgemäß verringert
sich ein Verhalten zum Halten der Umschaltvorrichtung in ihrer zuverlässigen Umschaltposition.
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In
dem Fall, in dem die Umschaltposition durch eine Regelung betrieben
wird, erhöht
sich eine Anzahl von Betrieben zum Korrigieren der Umschaltposition
außerordentlich
und eine Haltbarkeit eines Untersetzungsgetriebes, von Lagern, des
Elektromotors und so weiter kann sich verschlechtern.
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Das
Problem der Zweiwegekupplung ist vorstehend erläutert, wenn sie auf einen Antriebsmechanismus
der Umschaltvorrichtung für
den Durchgang angewendet wird, in dem das Fluiddruckpulsieren erzeugt
wird. Jedoch kann das gleiche oder ein ähnliches Problem auftreten,
wenn die vorstehende Zweiwegekupplung zu einem anderen Zweck verwendet
wird. Insbesondere kann die drehend angetriebene Einheit aufgrund
der hohen Schwingung, der hohen Last und/oder des großen Pulsierens
bewegt werden (das heißt,
sie kann nicht in einer zuverlässigen
Position gehalten werden), wenn die Energiezufuhr zu dem Elektromotor
abgeschaltet ist.
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Darstellung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird in Anbetracht der vorstehenden Probleme
gemacht und hat die Aufgabe, eine Zweiwegekupplung vorzusehen, gemäß der eine
drehend angetriebene Einheit selbst in einem Zustand, bei dem die
hohe Schwingungen, die hohe Last und/oder das große Pulsieren
auftritt, nicht bewegt werden kann, wenn ein Betrieb einer Antriebsvorrichtung
(eines Elektromotors) für
eine Drehantriebseinheit beendet ist.
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Gemäß einem
der Merkmale der Erfindung weist eine Zweiwegekupplung eine Antriebseinheit 1, das
durch eine externe Antriebsvorrichtung (zum Beispiel einen Elektromotor)
gedreht werden kann, eine drehend angetriebene Einheit 2,
die mit der Drehantriebseinheit 1 in einer Umfangsrichtung
in Kontakt gebracht werden kann, und die mit der Drehantriebseinheit 1 gedreht
werden kann, einen nicht drehbaren Ring 3, der an einem äußeren Umfang
der drehend angetriebenen Einheit 2 angeordnet ist, und
ein Zwischenelement 4 auf, das zwischen der drehend angetriebenen
Einheit 2 und dem Ring 3 angeordnet ist.
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Bei
der vorstehenden Zweiwegekupplung ist ein großer Raumabschnitt L1 in einer
radialen Richtung der drehend angetriebenen Einheit 2 zwischen einer äußeren Umfangsfläche 7 der
drehend angetriebenen Einheit 2 und einer inneren Umfangsfläche 5 des
Rings 3 ausgebildet. Kleine Raumabschnitte L2 sind ferner
in der radialen Richtung der drehend angetriebenen Einheit 2 an
beiden Umfangsseiten des großen
Raumabschnitts L1 und zwischen der äußeren Umfangsfläche 7 der
drehend angetriebenen Einheit 2 und der inneren Umfangsfläche 5 des
Rings 3 ausgebildet. Ein Abstand der kleinen Raumabschnitte
L2 in der radialen Richtung der drehend angetriebenen Einheit 2 ist
kleiner als der des großen
Raumabschnitts L1. Eine äußere Länge des
Zwischenelements 4 in der radialen Richtung der drehend
angetriebenen Einheit 2 ist kleiner als der Abstand des großen Raumabschnitts
L1 aber größer als
der Abstand des kleinen Raumabschnitts L2.
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Zusätzlich ist
ein Vorsprung 10 an der Drehantriebseinheit 1 zum
Drängen
des Zwischenelements 4 in Richtung des großen Raumabschnitts
L1 ausgebildet, wenn die Drehantriebseinheit 1 mit der drehend
angetriebenen Einheit 2 in der Umfangsrichtung in Kontakt
gebracht wird, und eine Vertiefung 11 ist in der inneren
Umfangsfläche 5 so
ausgebildet, dass das Zwischenelement 4 mit der Vertiefung 11 in Eingriff
ist, wenn die drehend angetriebene Einheit 2 über das
Zwischenelement 4 mit dem Ring 3 gesperrt ist.
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Gemäß der vorstehenden
Struktur für
die Zweiwegekupplung wird ein gesperrter Zustand zwischen der drehend
angetriebenen Einheit 2 und dem Ring 3 mittels
des Zwischenelements (des Wälzelements) 4 nicht
einfach freigegeben. Daher wird die drehend angetriebene Einheit 2 stabil
in ihrer gesperrten Position gehalten, selbst wenn eine hohe Schwingung,
eine hohe Last und/oder ein großes Pulsieren
auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht werden/wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist ein erhöhter Flächenabschnitt 13 an
einem Punkt nahe der Vertiefung 11 in der inneren Umfangsfläche 5 des
Rings 3 ausgebildet, und die Vertiefung 11 weist eine
Umfangslänge
auf, so dass ein Kontaktpunkt C2 des Zwischenelements 4 in
der Vertiefung 11 angeordnet ist, wobei das Zwischenelement 4 vorübergehend
von der inneren Umfangsfläche 5 des
Rings 3 getrennt ist, und wieder mit der inneren Umfangsfläche 5 des
Rings 3 an dem Kontaktpunkt C2 in Kontakt gebracht wird,
wenn die drehend angetriebene Einheit 2 mit einer hohen
Drehzahl gedreht wird.
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Gemäß einer
derartigen Struktur wird eine Erzeugung eines anomalen Geräusches (das
heißt eines
Schlaggeräusches)
sowie eine Verschlechterung der Haltbarkeit für das Zwischenelement (Wälzelement) 4 und
den Ring 3 unterdrückt.
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Kurze Beschreibung
der Abbildungen
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Die
vorstehende Aufgabe, weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
sind aus der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.
In den Zeichnungen:
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1 eine
schematische Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt einer Zweiwegekupplung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
schematische Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt einer Zweiwegekupplung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
schematische Ansicht, die eine Gestaltung einer inneren Umfangsfläche eines
Rings des zweiten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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4 eine
schematische Ansicht, die eine Gestaltung einer inneren Umfangsfläche eines
Rings gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5A eine
schematische Ansicht für
die innere Umfangsfläche ähnlich 4,
die einen Kontaktpunkt C2 zeigt;
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5B eine
schematische Ansicht, die eine Gestaltung einer inneren Umfangsfläche eines
Rings gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
zeigt; und
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6 eine
schematische Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt einer Zweiwegekupplung
gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf 1 erläutert. Eine
Zweiwegekupplung eines ersten Ausführungsbeispiels wird bei einer
Antriebseinheit für
eine Umschaltvorrichtung (ein Umschaltventil) angewandt, die in
einem Durchgang (zum Beispiel einem Einlassdurchgang oder einem
Aus lassdurchgang eines Verbrennungsmotors) montiert ist, in dem
ein Fluiddruckpulsieren erzeugt wird. Die Antriebsvorrichtung weist
eine Antriebseinrichtung (zum Beispiel einen Elektromotor), der
in einer Vorwärts-
oder Rückwärtsrichtung
gedreht wird, wenn elektrische Energie zu diesem zugeführt wird,
ein Untersetzungsgetriebe zum Reduzieren einer Drehzahl und zum Übertragen der
Drehkraft zu der Umschaltvorrichtung, und eine Zweiwegekupplung
auf, die zwischen dem Elektromotor und dem Untersetzungsgetriebe
vorgesehen ist. Ein Betrieb des Elektromotors wird durch eine elektronische
Steuereinheit (ECU) gesteuert.
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Die
Zweiwegekupplung weist eine Drehantriebseinheit 1, die
durch den (nicht gezeigten) Elektromotor gedreht wird, und eine
drehend angetriebene Einheit 2 auf, die gedreht wird, wenn
sie mit der Drehantriebseinheit 1 in einer Umfangsrichtung (Drehrichtung)
in Kontakt gebracht wird. Ein nicht drehbares Element (ein kranzförmiger Ring) 3 ist
an einem äußeren Umfang
der Drehantriebseinheit 1 vorgesehen. Ein Wälzelement 4 (das
heißt
ein Zwischenelement ist) ist in einem Raum einer radialen Richtung
zwischen der drehend angetriebenen Einheit 2 und dem Ring 3 angeordnet.
Die vorstehenden Teile und/oder Elemente können aus Metall oder unnachgiebigen
Harz hergestellt sein.
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Der
Ring 3 des Ausführungsbeispiels
ist in einer Form eines ringförmigen
Körpers
ausgebildet, der an einem äußeren Umfang
der Drehantriebseinheit 1 und der drehend angetriebenen
Einheit 2 angeordnet ist und diese abdeckt. Eine innere
Umfangsfläche 5 des
Rings 3 wirkt als eine Fläche, die mit dem Wälzelement 4 in
Eingriff gebracht werden kann. Eine Wellenmitte der inneren Umfangsfläche 5 des Rings 3 stimmt
mit einer Drehmitte der Drehantriebseinheit 1 und der drehend angetriebenen
Einheit 2 überein.
Der Ring 3 ist mit einem Gehäuse der Drehvorrichtung einstückig ausgebildet
oder an dem Gehäuse
befestigt, so dass der Ring 3 nicht gedreht werden kann.
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Die
drehend angetriebene Einheit 2 ist mit einer Eingangswelle
für das
Untersetzungsgetriebe (eine Ausgangswelle, von der Zweiwegekupplung
aus betrachtet) verbunden und weist einen oder mehrere fächerförmige Abschnitte 6 auf,
der/die sich in einer Richtung von der Drehmitte radial nach außen erstreckt/erstrecken.
Ein flacher Flächenabschnitt 7 ist an
einer äußeren Umfangsfläche des
fächerförmigen Abschnitts 6 ausgebildet,
wobei der flache Flächenabschnitt 7 ausgebildet
ist, um zu einer tangentialen Linie der inneren Umfangsfläche 5 des
Rings 3 parallel zu sein.
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Demgemäß sind ein
großer
Raumabschnitt L1 und kleine Raumabschnitte L2 zwischen dem flachen
Flächenabschnitt 7 des
fächerförmigen Abschnitts 6 und
der inneren Umfangsfläche 5 des Rings 3 ausgebildet,
wobei ein Abstand L2 in der radialen Richtung des kleinen Raumabschnitts
L2 kleiner als der des großen
Raumabschnitts L1 ist. Die kleinen Raumabschnitte L2 sind an beiden
Seiten des großen
Raumabschnitts L1 in einer Umfangsrichtung ausgebildet.
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Das
Wälzelement 4 ist
als ein Zylinderkörper ausgebildet,
der in der radialen Richtung zwischen dem flachen Flächenabschnitt 7 des
fächerförmigen Abschnitts 6 und
der inneren Umfangsfläche 5 des Rings 3 angeordnet
ist. Ein Halteelement 8 ist in einem Raum zwischen dem
fächerförmigen Abschnitt 6 und
dem Ring 3 so angeordnet, dass beide Seiten des Wälzelements 4 durch
das Halteelement 8 in der Umfangsrichtung drehbar gestützt sind,
wobei das Halteelement 8 mit Bezug auf die Drehmitte der Drehantriebseinheit 1 und
der drehend angetriebenen Einheit 2 drehbar gestützt ist.
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Ein
Außendurchmesser
(eine Dimension in einer radialen Richtung) L3 des Wälzelements 4 ist so
ausgeführt,
um größer als
der Abstand L2 aber kleiner als der Abstand L1 zu sein. Als Ergebnis
des dimensionalen Verhältnisses
(L1 > L3 > L2) wird das Wälzelement 4 immer
in dem radialen Raum gehalten, der durch den fächerförmigen Abschnitt 6 und dem
Ring 3 definiert ist.
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Die
drehend angetriebene Einheit 2 kann sich relativ zu dem
Ring 3 drehen, wenn das Wälzelement 4 in einem
derartigen Abschnitt positioniert ist, in dem ein radialer Abstand
zwischen dem flachen Flächenabschnitt 7 und
der inneren Umfangsfläche 5 größer als
der Durchmesser L3 des Wälzelements 4 ist.
Das Wälzelement 4 wird
durch und zwischen den/dem Flächenabschnitt 7 und
die/der inneren Umfangsfläche 5 fest
gehalten, wenn das Wälzelement 4 in
einem derartigen Abschnitt positioniert ist, in dem ein radialer
Abstand zwischen dem flachen Fächerabschnitt 7 und
der inneren Umfangsfläche 5 gleich zu
(oder ein wenig kleiner als) der Durchmesser L3 des Wälzelements 4 ist.
Somit wird die drehend angetriebene Einheit 2 mittels des
Wälzelements 4 in
einen festen Eingriff (das heißt
einen gesperrten Zustand) mit dem Ring 3 gebracht. Die
Drehung der drehend angetriebenen Einheit 2 wird daher
durch den Ring 3 verhindert.
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Die
Drehantriebseinheit 1 ist mit einer Ausgangswelle des Elektromotors
(einer Eingangswelle, wenn sie von der Zweiwegekupplung betrachtet
wird) verbunden und weist einen oder mehrere fächerförmige Abschnitte 9 auf,
der/die in der Umfangsrichtung zwischen dem fächerförmigen Abschnitt 6 der drehend
angetriebenen Einheit 2 angeordnet ist/sind. Der fächerförmige Abschnitt 9 wird
mit dem fächerförmigen Abschnitt 6 in
Kontakt gebracht, wenn die Drehantriebseinheit 1 durch
den Elektromotor gedreht wird, so dass die Drehkraft der Drehantriebseinheit 1 zu
der drehend angetriebenen Einheit 2 übertragen wird.
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Vorsprünge 10 sind
an beiden Umfangsseitenenden des fächerförmigen Abschnitts 9 derart ausgebildet,
dass jeder der Vorsprünge 10 in
der Umfangsrichtung (Drehrichtung) vorspringt. Der Vorsprung 10 drängt das
Wälzelement 4 in
Richtung des großen
Raumabschnitts L1, wenn der fächerförmige Abschnitt 9 mit
dem fächerförmigen Abschnitt 6 in Kontakt
gebracht wird, so dass das Wälzelement 4 zu einer
derartigen Position bewegt wird, in der ein radialer Abstand zwischen
dem flachen Flächenabschnitt 7 und
der inneren Umfangsfläche 5 größer als
der Durchmesser L3 des Wälzelements 4 ist.
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Insbesondere
drängt,
da die beiden Umfangsflächen
des Wälzelements 4 durch
das Halteelement 8 gestützt
sind, wie vorstehend erläutert
ist, der Vorsprung 10 das Halteelement 8 in der
Umfangsrichtung. Als Ergebnis wird das Wälzelement 4 zu dem
großen
Raumabschnitt L1 bewegt, an dem es dem Wälzelement 4 ermöglicht wird,
sich in dem Raum zwischen dem fächerförmigen Abschnitt 6 und dem
Ring 3 zu drehen.
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Ein
Grundbetrieb der vorstehenden Zweiwegekupplung ist nachstehend erläutert.
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(Ein Betrieb einer Energiezufuhr
zu dem Elektromotor)
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Eine
elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromotor ist durch die ECU
gesteuert, um den Elektromotor in der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung zu
drehen. Der Vorsprung 10 drängt und bewegt das Wälzelement 4 in
Richtung des großen
Raumabschnitts L1 durch die Drehkraft, die auf die Drehantriebseinheit 1 aufgebracht
wird. Somit löst
sich die Drehantriebseinheit 1 sowie die drehend angetriebene
Einheit 2 von dem Ring 3 (insbesondere wird die drehend
angetriebene Einheit 2 von dem gesperrten Zustand mit dem
Ring 3 freigegeben). Die drehend angetriebene Einheit 2 wird
gemeinsam mit der Drehantriebseinheit 1 gedreht, wenn die
Drehantriebseinheit 1 mit der drehend angetriebenen Einheit 2 in Kontakt
gebracht wird, und die Drehkraft wird von der Drehantriebseinheit 1 zu
der drehend angetriebenen Einheit 2 übertragen. Die Drehkraft der
drehend angetriebenen Einheit 2 wird durch das Untersetzungsgetriebe
drehzahlreduziert und auf die Umschaltvorrichtung aufgebracht, die
in dem Durchgang vorgesehen ist, in dem das Fluiddruckpulsieren
erzeugt wird, so dass die Umschaltposition der Umschaltvorrichtung
gesteuert wird.
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(Ein Betrieb, wenn die
Energiezufuhr zu dem Elektromotor abgeschaltet ist)
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Die
elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromotor wird durch die ECU
abgeschaltet, wenn der Öffnungsgrad
des Umschaltelements seine Zielposition erreicht hat. Wenn eine
externe Drehkraft auf das Umschaltelement und dann auf die drehend
angetriebene Einheit 2 während eines Zustands aufgebracht wird,
in dem die elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromotor abgeschaltet
ist, wird das Wälzelement 4 durch
und zwischen die/der drehend angetriebene/n Einheit 2 und
den/dem Ring 3 als ein Ergebnis einer selbst kleinen Drehung
der drehend angetriebenen Einheit 2 fest gehalten. Die
drehend angetriebene Einheit 2 ist mittels des Wälzelements 4 mit dem
Ring 3 in Eingriff, so dass die Drehung der drehend angetriebenen
Einheit 2 verhindert wird. Als Ergebnis wird die Drehung
des Umschaltelements blockiert.
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Jedoch
wird während
des Betriebs des Verbrennungsmotors die hohe Schwingung, die hohe Last
und/oder das große
Pulsieren auf das Umschaltelement und dann auf die drehend angetriebene
Einheit 2 tatsächlich
aufgebracht, wenn die elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromotor
abgeschaltet ist, wobei das Umschaltelement in dem Fluiddurchgang (zum
Beispiel in dem Einlassdurchgang, dem Abgasdurchgang oder dergleichen)
vorgesehen ist. In einer derartigen Situation kann das Wälzelement 4 relativ zu
dem Ring 3 aufgrund der vorstehenden hohen Schwingung,
der hohen Last und/oder des großen Pulsierens
bewegt werden, die/das auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht
werden/wird. Dann kann die drehend angetriebene Einheit 2 mit Bezug
auf den Ring 3 gedreht werden. Demgemäß kann die Drehung des Umschaltelements
nicht blockiert werden. In dem Fall, in dem die Umschaltposition
des Umschaltelements durch eine Regelung betrieben wird, erhöht sich
eine Anzahl von Betrieben zum Korrigieren der Umschaltposition außerordentlich,
und eine Haltbarkeit des Untersetzungsgetriebes, der Lager, des
elektrischen Motors und so weiter kann sich verschlechtern, wie
bereits vorstehend erwähnt
ist.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel wird
daher das vorstehende Problem wie folgt gelöst.
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Eine
Vertiefung 11 ist an der inneren Umfangsfläche 5 des
Rings 3 so ausgebildet, dass das Wälzelement 4 mit der
Vertiefung 3 in Eingriff ist und in diesen gedrängt wird.
Demgemäß kann das
Wälzelement 4 nicht
einfach durch die kleine Schwingungsbewegung der drehend angetriebenen
Einheit 2 bewegt oder gedreht werden. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die Vertiefung als eine muldenförmige Nut 11 ausgebildet,
mit der das Wälzelement 4 in
Eingriff ist, wobei eine Achse der Nut 11 parallel zu der
Achse des Wälzelements 4 ist.
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Die
Form der Nut 11 kann in einer gekrümmten Fläche ausgebildet sein, die im
Wesentlichen mit der gekrümmten
Fläche
des Wälzelements 4 übereinstimmt,
wie in 1 gezeigt ist. Die gekrümmte Fläche kann eine größere Krümmung als
die des Wälzelements 4 aufweisen.
Die Nut 11 kann in weiteren Formen ausgebildet sein, wie
zum Beispiel als eine rechteckige Nut, eine dreieckige Nut und so
weiter. Mehrere Nuten 11 können an der inneren Umfangsfläche 5 in
einem vorbestimmten Abstand oder hintereinander ausgebildet sein.
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Gemäß der vorstehenden
Struktur ist das Wälzelement 4 mit
dem Ring 3 fest in Eingriff, selbst wenn die hohe Schwingung,
die hohe Last und/oder das große
Pulsieren auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht
werden/wird. Das Wälzelement 4 kann
nicht einfach aus der Nut 11 bewegt werden, so dass die
Drehung der drehend angetriebenen Einheit 2 relativ zu
dem Ring 3 verhindert wird. Die Verhinderung der Drehung
des Wälzelements 4 wird nicht
nur durch eine Reibungskraft zwischen dem Wälzelement 4 und dem
Ring 3 sondern auch durch den Eingriff zwischen dem Wälzelement 4 und
der Nut 11 realisiert. Somit kann die Veränderung
der Öffnungsposition
des Umschaltelements verhindert werden.
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Wenn
der Elektromotor betrieben wird, wird die Drehantriebseinheit 1 in
der Vorwärts-
oder der Rückwärtsrichtung
gedreht, so dass der Vorsprung 10 das Wälzelement 4 in Richtung
des großen
Raumabschnitts L1 drängt.
Demgemäß wird das
Wälzelement 4 aus
dem Eingriff von der Nut 11 gebracht. Wenn die Drehantriebseinheit 1 weiter
gedreht wird, wird die drehend angetriebene Einheit 2 in
Kontakt mit ihr gebracht. Dann dreht sich die drehend angetriebene
Einheit 2 gemeinsam mit der Drehantriebseinheit 1,
so dass die Öffnungsposition
des Umschaltelements zu einer weiteren Zielposition gesteuert wird.
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Wie
vorstehend erläutert
ist, wird gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
die Drehung der drehend angetriebenen Einheit 2 verhindert,
selbst wenn die hohe Schwingung, die hohe Last und/oder das große Pulsieren
auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht werden/wird.
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Demgemäß kann die
elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromotor abgeschaltet werden, wenn
das Umschaltelement in der konstanten Öffnungsposition ist. Die elektrische
Energie kann somit gespart werden. Die Öffnungsposition des Umschaltelements
verändert
sich nicht, selbst wenn die hohe Schwingung, die hohe Last und/oder
das große
Pulsieren auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht
werden/wird. Daher wird die Haltegenauigkeit der Öffnungsposition
des Umschaltelements verbessert.
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In
dem Fall, in dem die Umschaltposition des Umschaltelements durch
die Regelung betrieben wird, erhöht
sich eine Anzahl von Betrieben zum Korrigieren der Umschaltposition
nicht außerordentlich, so
dass eine Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes, der Lager, des
Elektromotors und so weiter verlängert
werden kann.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
ist mit Bezug auf 2 und 3 erläutert. Die
gleichen Bezugszeichen sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet, um
die gleichen oder im Wesentlichen gleichen Abschnitte des ersten
Ausführungsbeispiels
zu bezeichnen.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist die innere Umfangsfläche 5 in
einer deformierten Kreisform 12 ausgebildet.
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In 3 zeigt β einen perfekten
Kreis an, der einen Radius A1 aufweist, wohingegen γ einen perfekten
Kreis anzeigt, der einen Radius A2 aufweist, wobei der Radius A1
größer als
der Radius A2 ist. Eine durchgezogene Linie, die durch α angezeigt
ist, die zu der inneren Umfangsfläche 5 des Rings 3 korrespondiert,
ist in der deformierten Kreisform 12 ausgebildet, wobei
die durchgezogene Linie α zwischen den
Kreisen β und γ windet (pendelt
bzw. hin- und herbewegt). Wie in 3 gezeigt
ist, ist die deformierte Kreisform 12 durch einen ersten
Bogenabschnitt a1 und einen zweiten Bogenabschnitt a2 ausgebildet.
In dem ersten Bogenabschnitt a1 verringert sich der Radius von A1
zu A2 allmählich,
wohingegen in dem zweiten Bogenabschnitt a2 erhöht sich der Radius von A2 zu
A1 allmählich.
Die ersten und die zweiten Bogenabschnitte sind alternierend verbunden,
um die deformierte Kreisform 12 auszubilden. In dem zweiten
Ausführungsbeispiel
weist jeder Abschnitt der ersten und zweiten Bogenabschnitte a1 und
a2 einen vorbestimmten Winkel A° auf.
Ein Abschnitt b1 der inneren Umfangsfläche 5 ist ein Abschnitt,
bei dem der Radius ein Maximum ist, wohingegen ein Abschnitt b2
der inneren Umfangsfläche 5 ein
Abschnitt ist, bei dem der Radius ein Minimum ist. Der Abschnitt
b1 korrespondiert zu der Vertiefung der Erfindung, wobei die Vertiefung
b1 durch die ersten und zweiten Bogenabschnitte a1 und a2 ausgebildet ist,
die mit Bezug auf den perfekten Kreis ein wenig geneigt (abweichend)
sind.
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Gemäß der vorstehenden
Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels
wird das Wälzelement 4 durch
und zwischen die/der drehend angetriebene/n Einheit 2 und
die/der innere/n Umfangsfläche 5 der deformierten
Kreisform 12 fest gehalten, wenn die elektrische Energie
zu dem Elektromotor abgeschaltet ist. Daher wird die Drehung des
Wälzelements 4 (das
heißt
die relative Bewegung des Wälzelements 4 zu
dem Ring 3) sicher verhindert, selbst wenn die hohe Schwingung,
die hohe Last und/oder das große Pulsieren
auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht werden/wird.
Demgemäß kann der
gleiche Effekt (Wirkung) wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
ist mit Bezug auf 4 erläutert.
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Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
ist eine Weite der Nut 11 der Umfangsrichtung länger als die
in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Ein Paar erhöhter
Flächenabschnitte 13 ist
an beiden Seiten der Nut 11 ausgebildet.
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Gemäß der vorstehenden
Struktur des dritten Ausführungsbeispiels
wird das Wälzelement 4 durch
und zwischen die/der drehend angetriebene/n Einheit 2 und
die/der Nut 11 der inneren Umfangsfläche 5 festgehalten,
wenn die elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromotor abgeschaltet
ist. Daher wird die Drehung des Wälzelements 4 (das
heißt
die relative Bewegung des Wälzelements 4 zu
dem Ring 3) sicher verhindert, selbst wenn die hohe Schwingung,
die hohe Last und/oder das große
Pulsieren auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht werden/wird.
Demgemäß kann der
gleiche Effekt (Wirkung) wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
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Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel sind
die Vertiefung 11 und der erhöhte Flächenabschnitt 13 an
der inneren Umfangsfläche
des Rings 3 ausgebildet.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Vertiefung 11 eine gekrümmte Fläche, die sich in einer radialen
Richtung einer Außenseite
von einem perfekten Kreis erstreckt, der durch die innere Umfangsfläche des
Rings 3 ausgebildet ist, wohingegen der erhöhte Flächenabschnitt 13 eine
gekrümmte
Fläche ist,
die sich in der radialen Richtung in Richtung einer Innenseite von
dem perfekten Kreis erstreckt, der durch die innere Umfangsfläche des
Rings 3 ausgebildet ist. In 4 zeigt
B1 einen Abschnitt der Vertiefung (der Nut) 11 an, und
B2 zeigt einen Abschnitt für
den erhöhten
Flächenabschnitt 13 an.
Die Vertiefung 11 und die erhöhten Flächenabschnitte 13 sind durch
eine durchgehende gekrümmte
Fläche
miteinander verbunden.
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Gemäß der vorstehenden
Struktur (insbesondere die sich nach außen erstreckende Vertiefung 11,
die sich nach innen erstreckenden erhöhten Flächenabschnitte, und die durchgehend
gekrümmten
Flächen
zwischen ihnen) kann ein Betriebsgeräusch reduziert werden, wenn
das Wälzelement 4 aus
der Nut 11 gedrängt
wird, in dem Fall, in dem die elektrische Energie zu dem Elektromotor
zugeführt wird
und die drehend angetriebene Einheit 2 durch die Drehantriebseinheit 1 gedreht
wird.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel
ist mit Bezug auf 5A und 5B erläutert. Wie
bereits in dem ersten Ausführungsbeispiel
erläutert
ist, wird das Wälzelement 4 durch
den Vorsprung 10 gedrängt,
um sich in Richtung des großen
Raumabschnittes L1 zu bewegen, wenn die elektrische Energie zu dem
Elektromotor zugeführt
wird, um diesen in der Vorwärts- oder
der Rückwärtsrichtung
zu drehen, so dass der gesperrte Zustand zwischen der drehend angetriebenen
Einheit 2 und dem Ring 3 freigegeben wird. Dann wird
die Drehkraft der drehend angetriebenen Einheit 1 zu der Drehantriebseinheit 2 so übertragen,
dass die drehend angetriebene Einheit 2 und das Wälzelement 4 gedreht
werden.
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Wenn
das Wälzelement 4 sowie
die drehend angetriebene Einheit 2 gemeinsam mit der Drehantriebseinheit 1 bei
einer hohen Drehzahl gedreht werden, wird das Wälzelement 4 vorübergehend
von der inneren Umfangsfläche
des Rings 3 (von dem erhöhten Flächenabschnitt 13)
beim Durchqueren der Nut 11 getrennt und das Wälzelement 4 wird
wieder mit der inneren Umfangsfläche
des Rings 3 in Kontakt gebracht. In 5A zeigt
ein Bezugszeichen C1 einen Trennpunkt an, bei dem das Wälzelement 4 vorübergehend
von der inneren Umfangsfläche
des Rings 3 (von dem erhöhten Flächenabschnitt 13)
getrennt wird, wohingegen ein Bezugszeichen C2 einen Kontaktpunkt
anzeigt, bei dem das Wälzelement 4 wieder
mit der inneren Umfangsfläche
des Rings 3 in Kontakt gebracht wird.
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In
dem Fall, in dem der Kontaktpunkt C2 an dem erhöhten Flächenabschnitt 13 angeordnet
ist, wie in 5A gezeigt ist, ist ein Aufsetzwinkel
des Wälzelements 4 mit
Bezug auf die innere Umfangsfläche
(den erhöhten
Flächenabschnitt 13)
des Rings 3 ein steiler Winkel. Als Ergebnis kann eine
große
Impulskraft bei dem Aufsetzen erzeugt werden. Es ist daher ein Problem,
dass die Haltbarkeit des Wälzelements 4 sowie
des Rings 3 verschlechtert werden kann und ein Schlaggeräusch größer wird.
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Gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
ist eine Umfangslänge
(das heißt
eine Weite) der Nut 11 so gestaltet, dass der Kontaktpunkt
C2 an einem derartigen Punkt der gekrümmten Fläche der Nut 11 angeordnet
ist. Insbesondere ist, wie in 5B gezeigt ist,
die Länge
der Nut 11 um einen Abstand D länger als die Länge der
Nut 11, die in 5A gezeigt
ist.
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Gemäß der vorstehenden
Struktur wird verhindert, dass das Wälzelement 4 den erhöhten Flächenabschnitt 13 in
einem Betriebsdrehzahlbereich der Drehantriebseinheit 1 trifft.
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Die
Flächendruckkraft,
die an der inneren Umfangsfläche
des Rings 3 (der gekrümmten
Fläche der
Nut 11) erzeugt wird, kann somit reduziert werden, selbst
wenn das Wälzelement 4 seinen
Betrieb eines Trennens und Berührens
während
einer hohen Drehzahl der Drehantriebseinheit 1 wiederholt.
Die Erzeugung des abnormalen Geräusches
(das heißt des
Schlaggeräusches)
sowie die Verschlechterung der Haltbarkeit des Wälzelements 4 und des
Rings 3 wird unterdrückt
(verhindert).
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Außerdem kann,
da die sich nach außen
erstreckende Vertiefung 11 (die Nut 11), die sich
nach innen erstreckenden erhöhten
Flächenabschnitte 13 und
die durchgehend gekrümmten
Flächen
zwischen ihnen gleich wie in dem dritten Ausführungsbeispiel (4)
ausgebildet sind, das Betriebsgeräusch reduziert werden, wenn
das Wälzelement 4 aus
der Nut 11 gedrängt
wird; in diesem Fall, in dem die elektrische Energie zu dem Elektromotor
zugeführt
wird und die drehend angetriebene Einheit 2 durch die Drehantriebseinheit 1 gedreht
wird.
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(Modifikationen)
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird
das Wälzelement 4 durch
das Halteelement 8 gestützt.
Jedoch ist das Halteelement 8 nicht immer erforderlich.
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen kann
das Wälzelement 4 durch
eine Kugel oder ein anderes Wälzelement
ersetzt werden. Die äußere Gestaltung
des Wälzelements
muss nicht immer als ein perfekter Kreis ausgebildet sein, sondern
kann eine ovale Form aufweisen. Das Wälzelement 4 kann weiter
durch ein Gleitelement ersetzt werden, das zwischen der drehend
angetriebenen Einheit 2 und dem Ring 3 gleiten
kann.
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist
der Ring 3 an der äußeren Umfangsseite
der Drehantriebseinheit 1 und der drehend angetriebenen
Einheit 2 angeordnet. Jedoch kann der Ring 3 an einer
inneren Umfangsseite der Drehantriebseinheit 1 und der
drehend angetriebenen Einheit 2 angeordnet sein. In einem
derartigen Fall wirkt eine äußere Umfangsfläche des
Rings 3 als eine Fläche,
an der das Wälzelement
betriebsbereit in Kontakt gebracht wird. Daher ist die Vertiefung
an der äußeren Umfangsfläche des
Rings 3 ausgebildet.
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Die
Zweiwegekupplung gemäß den vorstehenden
Ausführungsbeispielen
wird üblicherweise
in einem derartigen Fall angewendet, bei dem die hohe Schwingung,
die hohe Last und/oder das große
Pulsieren auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht
werden/wird. Die vorliegende Erfindung kann ferner bei der Zweiwegekupplung
angewandt werden, bei der die hohe Schwingung, die hohe Last und/oder
das große
Pulsieren nicht immer auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht
werden/wird. Die vorliegende Erfindung kann ferner bei der Zweiwegekupplung
angewandt werden, bei der nur die geringe Last auf die drehend angetriebene Einheit 2 aufgebracht
wird.
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird
die Zweiwegekupplung bei der Antriebsvorrichtung für das Umschaltelement
angewandt, das in dem Durchgang angeordnet ist, in dem das Fluiddruckpulsieren
erzeugt wird. Die Zweiwegekupplung kann bei einer beliebigen weiteren
Antriebsvorrichtung angewandt werden, bei der eine Ausgangswelle der
Antriebsvorrichtung in beiden Drehrichtungen (Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung)
gedreht wird. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung bei einem
Gelenkabschnitt eines Roboterarms, einer Öffnungs-/Schließvorrichtung
für eine
Tür, einen
Vorhang, einen Bildschirm, eine Leinwand und so weiter angewandt
werden.
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist
der Elektromotor als die Antriebsvorrichtung verwendet. Die Antriebsvorrichtung
kann jedoch durch einen Fluidmotor, der durch Windkraft oder Hydraulikenergie
angetrieben wird, oder durch irgendeine weitere Antriebseinrichtung
ersetzt werden. Eine Zweiwegekupplung weist eine Drehantriebseinheit (1),
eine drehend angetriebene Einheit (2) und ein Wälzelement
(4) auf, das zwischen der drehend angetriebenen Einheit
(2) und einem Ring (3) angeordnet ist, der ein
fixiertes Element ist und nicht drehbar ist. Eine Vertiefung (11)
ist in einer inneren Umfangsfläche
(5) des Rings (3) so ausgebildet, dass das Wälzelement
(4) mit der Vertiefung (11) in Eingriff ist. Als
Ergebnis wird ein gesperrter Zustand zwischen der drehend angetriebenen
Einheit (2) und dem Ring (3) mittels des Wälzelements
(4) nicht einfach freigegeben. Daher wird die drehend angetriebene
Einheit (2) stabil in ihrer gesperrten Position gehalten,
selbst wenn eine hohe Schwingung, eine hohe Last und/oder ein großes Pulsieren
auf die drehend angetriebene Einheit (2) aufgebracht werden/wird.
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- Weg(e) zur Ausführung
der Erfindung
- Gewerbliche Anwendbarkeit
- Freier Text des Sequenzprotokolls