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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung.
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Unter
Bezug auf
9 umfasst eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung
100 des
bisherigen Stands der Technik einen ringförmigen Permanentmagneten
105 und
eine elektromagnetische Spule
106 (siehe zum Beispiel die
ungeprüfte japanische
Patentveröffentlichung Nr. S61-206827A , die auch
als eine
japanische
geprüfte Patentveröffentlichung Nr. H02-2007B veröffentlicht
ist). In dieser Antriebskraftübertragungsvorrichtung
100 ist
der ringförmige Permanentmagnet
105 zwischen eine
magnetische Platte
102 und eine magnetische Platte
13 geklemmt,
die von einem Rotor
101 gehalten werden. Der ringförmige
Permanentmagnet
105 erzeugt einen magnetischen Fluss (mit
einer fließt. Die elektromagnetische Spule
106 erzeugt
einen magnetischen Fluss (der mit einer gestrichelten Linie in
9 angezeigt
ist) in einer Vorwärtsrichtung, welche die gleiche wie
die Flussrichtung des Magnetflusses (mit der durchgezogenen Linie
in
9 angezeigt) ist, der von dem Permanentmagneten
105 erzeugt
wird, oder in einer entgegengesetzten Richtung welche entgegengesetzt
zu der Flussrichtung des von dem Permanentmagneten
105 erzeugten
magnetischen Flusses (mit der durchgezogenen Linie in
9 angezeigt)
ist.
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Die
Antriebskraftübertragungsvorrichtung 100, die
den Permanentmagneten 105 verwendet, erfordert normalerweise
keine elektrische Leistung, abgesehen von der Zeit des Umschaltens
zwischen dem Ein-Zustand der Kupplung (eingekuppelter Zustand, d.
h. gekoppelter Zustand) und dem Aus-Zustand der Kupplung (ausgekuppelter
Zustand, d. h. entkoppelter Zustand).
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Das
heißt, wenn in der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 100 die
elektromagnetische Kupplung 106 mit Energie versorgt wird,
um den magnetischen Fluss in der Vorwärtsrichtung zu erzeugen, welche
die gleiche wie die Richtung des Flusses des von dem Permanentmagneten 105 erzeugten
magnetischen Flusses ist, wird der Anker 104, der von dem
Rotor 101 um einen vorgegebenen spalt G mit einer vorgegebenen
Größe beabstandet ist, gegen eine Druckkraft einer
Blattfeder 107 an den Rotor 101 angezogen. Daher
werden der Rotor 101 und der Anker 104 (in dem
Ein-Zustand der Kupplung) miteinander gekoppelt. Selbst wenn die
Energieversorgung der elektromagnetischen Spule 106 danach
gestoppt wird, wird die Kupplung zwischen dem Rotor 101 und dem
Anker 104 aufgrund des magnetischen Flusses des Permanentmagneten 105 aufrecht
erhalten, um den Ein-Zustand der Kupplung zu erhalten.
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Wenn
außerdem die elektromagnetische Spule 106 mit
Energie versorgt wird, so dass der von der elektromagnetischen Spule 106 erzeugte
magnetische Fluss in die entgegengesetzte Richtung fließt, welche
entgegengesetzt zu der Richtung des Flusses des von dem Permanentmagneten 105 erzeugten
magnetischen Flusses ist, wird der magnetische Fluss des Permanentmagneten 105 verringert.
Dadurch wird der Anker 104 durch die Druckkraft der Blattfeder 107 weg
von dem Rotor 101 verschoben, und dabei wird der Spalt
G zwischen dem Anker 104 und dem Rotor 1 (Aus-Zustand
der Kupplung) wieder ausgebildet. Selbst wenn danach die Energieversorgung
der elektromagnetischen Spule 106 beendet wird, wird der
Anker 104 allein aufgrund des Vorhandenseins des Spalts
G nicht durch den magnetischen Fluss des Permanentmagneten 105 angezogen,
und dadurch wird der Aus-Zustand der Kupplung aufrecht erhalten.
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In
manchen Fällen kann eine Schwingung oder eine äußere
Kraft auf die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 100 angewendet
werden, so dass die vorgegebene Größe des Spalts
G nicht aufrecht erhalten werden kann und verringert werden kann.
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In
einem derartigen Fall fließt in der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 100 des
bisherigen Stands der Technik, selbst in dem Zustand, in dem die
Energieversorgung der elektromagnetischen Spule 106 ausgeschaltet
ist, der von dem Permanentmagneten 105 gebildete magnetische
Fluss wie in dem Fall, in dem der Ein-Zustand der Kupplung aufrecht
erhalten wird. Wenn daher die Größe des Spalts
G zum Beispiel aufgrund der Schwingung von der vorgegebenen Größe
verringert wird, kann der Anker 104 möglicherweise
durch die Größe des magnetischen Flusses, die
von dem Permanentmagneten 105 allein erzeugt wird, an den
Rotor 101 angezogen werden. Das heißt, in dem
Ein-Zustand der Kupplung, in dem die Energieversorgung der elektromagnetischen
Spule 106 ausgeschaltet ist, kann möglicherweise
die unbeabsichtigte fehlerhafte Betriebsbewegung auftreten, welche
das Schalten von dem Aus-Zustand der Kupplung in den Ein-Zustand der
Kupplung bewirkt.
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Die
vorliegende Erfindung spricht die vorstehenden Nachteile an. Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten einer
fehlerhaften Betriebsbewegung in einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung,
die einen Permanentmagneten verwendet, zu begrenzen.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung
bereitgestellt, die einen Permanentmagneten, eine Magnetpositionsänderungseinrichtung,
einen Rotor, einen Anker und ein elastisches Element umfasst. Der
Permanentmagnet ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten
Position verschiebbar. Die Magnetpositionsänderungseinrichtung
dient zum Verschieben des Permanentmagneten zwischen der ersten
Position und der zweiten Position. Der Rotor wird nach Aufnehmen
einer Rotationsantriebskraft von einer äußeren
Antriebsleistungsquelle gedreht. Der Rotor übt nach dem
Anordnen des Permanentmagneten in der ersten Position in Zusammenwirkung
mit dem Permanentmagneten eine erste Magnetanziehungskraft aus.
Der Rotor übt nach dem Anordnen des Permanentmagneten in
der zweiten Position in Zusammenwirkung mit dem Permanentmagneten
keine Magnetanziehungskraft oder eine zweite Magnetanziehungskraft
aus, die kleiner als die erste Magnetanziehungskraft ist. Der Anker
ist mit einer äußeren Vorrichtung auf der angetriebenen
Seite verbunden und ist mit dem Rotor koppelbar, um die Rotationsantriebskraft
von dem Rotor an die äußere Vorrichtung der angetriebenen
Seite zu übertragen. Der Anker ist in einem ungekoppelten
Zustand des Ankers, in dem der Anker von dem Rotor entkoppelt ist,
von dem Rotor um einen vorgegebenen Spalt beabstandet. Das elastische
Element hält den Anker derart, dass der vorgegebene Spalt
zwischen dem Rotor und dem Anker in dem entkoppelten Zustand des
Ankers aufrecht erhalten wird. Der Anker wird gegen eine Druckkraft des
elastischen Elements von der ersten Magnetanziehungskraft des Rotors
magnetisch an den Rotor angezogen und mit diesem gekoppelt, wenn
der Permanentmagnet in der ersten Position angeordnet ist. Der Anker
wird durch die Druckkraft des elastischen Elements von dem Rotor
weg gedrückt und von ihm entkoppelt, wenn der Permanentmagnet
in der zweiten Position angeordnet ist.
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Die
Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben,
Merkmalen und Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung,
den beigefügten Patentansprüchen und den begleitenden Zeichnungen
verstanden, wobei:
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1 eine
schematische Querschnittansicht einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
schematische Explosionsansicht ist, die eine Struktur der Antriebskraftübertragungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 eine
Axialansicht ist, die in einer Axialrichtung eines drehbaren Elements
der Antriebskraftübertragungsvorrichtung genommen ist,
welche die Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform in einem Ein-Zustand der Kupplung gehalten
zeigt;
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4 eine
Axialansicht ist, die in der Axialrichtung des drehbaren Elements
der Antriebskraftübertragungsvorrichtung genommen ist,
welche die Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform in einem Aus-Zustand der Kupplung gehalten
zeigt;
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5A eine
Teillängsquerschnittansicht der in dem Ein-Zustand der
Kupplung gehaltenen Antriebskraftübertragungsvorrichtung
ist, welche einen der Permanentmagnete und einen ersten Magnetkreis
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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5B eine
Teilaxialansicht der in 5A gezeigten
Antriebskraftübertragungsvorrichtung ist;
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6A eine
Teillängsquerschnittansicht der in dem Aus-Zustand der
Kupplung gehaltenen Antriebskraftübertragungsvorrichtung
ist, welche den Permanentmagnet und einen zweiten Magnetkreis gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
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6B eine
Teilaxialansicht der in 6A gezeigten
Antriebskraftübertragungsvorrichtung ist;
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7 eine
Axialansicht ist, die in einer Axialrichtung eines drehbaren Elements
einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genommen
ist, welche die Antriebskraftübertragungsvorrichtung in
einem Ein-Zustand der Kupplung gehalten zeigt;
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8 eine
zu 7 ähnliche Axialansicht ist, die eine
Modifikation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung von 7 zeigt;
und
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9 ein
Schemadiagramm ist, das eine Struktur einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung des
bisherigen Stands der Technik zeigt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
unter Bezug auf 1 bis 6B beschrieben.
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Die
Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 wird zum
Beispiel an einem Kältemittelkompressor C (einer Vorrichtung
der angetriebenen Seite; d. h. einer abhängigen Vorrichtung)
eines Fahrzeugklimatisierungssystems installiert, um die Übertragung
einer Rotationsantriebskraft einer nicht abgebildeten Brennkraftmaschine
(einer Antriebskraftquelle) an den Kältemittelkompressor
C zu ermöglichen und zu unterbinden. In 1 entspricht
die linke Seite der ersten Endseite der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1,
und die rechte Seite entspricht der zweiten Endseite der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1.
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Die
Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 umfasst
eine Vielzahl von Permanentmagneten 2, einen Stator 3,
einen Rotor 4, einen Anker 7 und ein elastisches
Element 8. Die Permanentmagneten 2 sind in dem
Stator 3 aufgenommen. Der Rotor 4 wird durch die
von dem Motor übertragene Rotationsantriebskraft gedreht.
Der Anker 7 ist aus einem magnetischen Material (z. B.
Eisen) gefertigt und ist mit dem Kältemittelkompressor
C verbunden, um diesen anzutreiben. Außerdem ist der Anker 7 axial
entgegengesetzt zu dem Rotor 4, so dass der Anker 7 in
einem entkoppelten Zustand, in dem der Anker 7 von dem Rotor 4 entkoppelt
ist, axial von dem Rotor 4 um einen vorgegebenen Spalt 6 beabstandet
ist. Das elastische Element 8 hält den Anker 7,
so dass in dem entkoppelten Zustand der Spalt 6 ausgebildet
wird und zwischen dem Rotor 4 und dem Anker 7 aufrecht erhalten
wird.
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Der
Stator 3 ist zu einem im Allgemeinen zylindrischen Körper
aufgebaut und umfasst einen ringförmigen inneren Statorabschnitt 9,
einen ringförmigen äußeren Statorabschnitt 11 und
einen ringförmigen mittleren Statorabschnitt 12.
Der innere Statorabschnitt 9 bildet einen radial inneren
Abschnitt des Stators 3. Der äußere Statorabschnitt 11 bildet einen
radial äußeren Abschnitt des Stators 3.
Der mittlere Statorabschnitt 12 ist radial zwischen dem
inneren Statorabschnitt 9 und dem äußeren
Statorabschnitt 11 angeordnet. Der innere Statorabschnitt 9, der äußere
Statorabschnitt 11 und der mittlere Statorabschnitt 12 sind
integral befestigt und im Inneren des Rotors 4 angeordnet.
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Der
mittlere Statorabschnitt 12 ist aus einem nicht magnetischen
Material (z. B. Aluminium, Kupfer, Harz) gefertigt und ist zu einem
im Allgemeinen zylindrischen (ringförmigen) Körper
mit einem T-förmigen Querschnitt aufgebaut. Der innere
Statorabschnitt 9 und der äußere Statorabschnitt 11 sind
aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen) gefertigt und sind
jeweils zu einem im Allgemeinen zylindrischen (ringförmigen
Körper aufgebaut. Der innere Statorabschnitt 9 ist
an einem radial inneren Teil des mittleren Statorabschnitts 12 befestigt,
und der äußere Statorabschnitt 11 ist
an einem radial äußeren Teil des mittleren Statorabschnitts 12 befestigt.
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Der
Stator 3 hat eine Vielzahl (in dieser Ausführungsform
zwölf) von im Allgemeinen zylindrischen Aufnahmelöchern 13,
die eines nach dem anderen in im Allgemeinen gleichen Abständen
entlang eines imaginären Kreises angeordnet sind, der koaxial
mit der Mittelachse des Stators 3 ist. Die im Allgemeinen
zylindrischen Permanentmagnete sind jeweils in den Aufnahmelöchern 13 aufgenommen. Hier
befindet sich ein radial äußeres Ende jedes Aufnahmelochs 13 in
dem äußeren Statorabschnitt 11. Ein radial
inneres Ende des Aufnahmelochs 13 befindet sich in dem
inneren Statorabschnitt 9. Ein radial mittlerer Teil des
Aufnahmelochs 13, der radial zwischen dem radial äußeren
Ende und dem radial inneren Ende des Aufnahmelochs 13 angeordnet
ist, befindet sich in dem mittleren Statorabschnitt 12.
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Jeder
Permanentmagnet 2 ist radial magnetisiert, so dass eine
radiale Hälfte des Permanentmagneten 2 zu dem
N-Pol magnetisiert ist und die andere radiale Hälfte des
Permanentmagneten 2 zu dem S-Pol magnetisiert ist. Außerdem
ist jeder Permanentmagnet 2 in dem entsprechenden Aufnahmeloch 13 aufgenommen
und ist um eine Drehachse des Permanentmagneten 2 drehbar.
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Der
Rotor 4 ist aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen
oder Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt) gefertigt. Der Rotor 4 hat
eine ringförmige Rille 14, so dass der Rotor 4 einen
im Allgemeinen U-förmigen Querschnitt hat. Außerdem
ist der Stator 3 in der ringförmigen Rille 14 des
Rotors 4 aufgenommen, so dass eine Bodenwand 16 der
ringförmigen Rille 14 ein axiales Ende des Stators 3 bedeckt.
Ein winziger Spalt ist zwischen der inneren Umfangsoberfläche
des Stators 3 und einer entsprechenden entgegengesetzten
Oberfläche der ringförmigen Rille 14 ausgebildet,
und zwischen der Außenumfangsoberfläche des Stators 3 und
der entsprechenden entgegengesetzten Oberfläche der ringförmigen
Rille 14 ist ebenfalls ein winziger Spalt ausgebildet.
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Außerdem
wird der Rotor 4 von dem Gehäuse 18 des
Kältemittelkompressors C durch ein Kugellager 17,
das an der Innenumfangsseite des Rotors 4 installiert ist,
drehbar gehalten. Eine Riemenscheibe 19 ist entlang eines
Außenumfangsteils des Rotors 4 bereitgestellt.
Die Rotationsantriebskraft für den Motor wird durch einen
(nicht gezeigten) Riemen, der um die Riemenscheibe 19 herum
angeordnet ist, an den Rotor 4 übertragen.
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Der
Anker 7 ist zu einem im Allgemeinen ringförmigen
Körper aufgebaut und ist axial entgegengesetzt zu dem Rotor 4,
so dass in dem entkoppelten Zustand der Spalt 6 zwischen
dem Anker 7 und dem Rotor 4 ausgebildet wird.
Eine Nabe 22 ist durch das elastische Element 8 mit
dem Anker 7 verbunden, und diese Nabe 22 ist ihrerseits
mit der Welle 21 des Kältemittelkompressors C
verbunden. Das elastische Element 8 drückt den
Anker 7 in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Rotor 4 in
einer derartigen Weise, dass der Spalt 6 zwischen dem Anker 7 und
dem Rotor 4 gebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform
ist das elastische Element 8 aus Gummi gefertigt, der zwischen
der Nabe 22 und dem Anker 7 bereitgestellt ist.
Alternativ kann das elastische Element 8 aus einer Blattfeder,
Spiralfeder oder ähnlichem gefertigt sein.
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Die
Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 umfasst
ferner eine Magnetpositionsänderungsanordnung oder einen
Mechanismus (eine Magnetpositionsänderungseinrichtung) 50 zum Ändern
der Position jedes Permanentmagneten 2, d. h. zum Verschieben
des Permanentmagneten 2 zwischen einer ersten Position
und einer zweiten Position (die später detailliert beschrieben
wird).
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Nun
wird die Struktur der Magnetpositionsänderungsanordnung 50 beschrieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform dreht die Magnetpositionsänderungsanordnung 50 jeden Permanentmagneten 2 um
seine Drehachse, um die Drehposition des Permanentmagneten 2 zu ändern. Die
Magnetpositionsänderungsanordnung 50 umfasst ein
drehbares Element 23, eine rotierende Vorrichtung (die
als eine Rotationseinrichtung) 24 dient, und einen Verbindungsmechanismus 26.
Das drehbare Element 23 ist um die Achse des Stators 3 drehbar.
Die Rotationsvorrichtung 24 dreht das drehbare Element 23.
Der Verbindungsmechanismus 26 dreht den Permanentmagneten 2 synchron
mit der Rotation des drehbaren Elements 23.
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Das
drehbare Element 23 ist zu einem drehbaren kreisförmigen
Scheibenkörper aufgebaut, der um die Achse des Stators 3 drehbar
ist. Das drehbare Element 23 ist zwischen dem Stator 3 und
dem Gehäuse 18 in einer derartigen Weise angeordnet,
dass das drehbare Element 23 axial entgegengesetzt zu dem
Stator 3 und den Permanentmagneten 2 ist.
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Die
Rotationsvorrichtung 24 hat ein Schneckengetriebe, das
eine Schnecke 28, die von einem Elektromotor 27 angetrieben
wird, und ein Schneckenrad 29 umfasst, das an dem Außenumfangsteil des
drehbaren Elements 23 bereitgestellt ist.
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Das
heißt, das Schneckenrad 29 ist an einem Abschnitt
des Außenumfangsteils des drehbaren Elements 23 bereitgestellt,
und die Schnecke 28 greift mit dem Schneckenrad 29 ineinander.
Wenn die Schnecke 28 von dem Motor 27 gedreht
wird, wird das Schneckenrad 29, das mit der Schnecke 28 ineinander
greift, um die Achse des Stators 3 gedreht, um das drehbare
Element 23 um die Achse des Stators 3 zu drehen.
Das Schneckenrad 29 kann entlang dem gesamten Außenumfangsteil
des drehbaren Elements 23 (der sich entlang dem gesamten Außenumfangsrad
des drehbaren Elements 23 erstreckt) gedreht werden.
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Der
Verbindungsmechanismus 26 umfasst Stifte 31, die
jeweils an den Permanentmagneten 2 bereitgestellt sind,
und längliche Löcher (Langlöcher) 33,
die an dem drehbaren Element 23 bereitgestellt sind. Jeder
Stift 31 ist an dem entsprechenden Permanentmagneten 2 an
einer Stelle bereitgestellt, die exzentrisch zu der Drehachse des
Permanentmagneten 2 ist. Außerdem ist jeder Stift 31 durch
das entsprechende längliche Loch 33 des drehbaren
Elements 23 aufgenommen. Mit diesem Aufbau bildet der Verbindungsmechanismus 26 einen
Kurbelmechanismus zwischen dem drehbaren Element 23 und den
Permanentmagneten 2.
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Insbesondere
ist der Stift 31 integral mit einer kreisförmigen
Scheibenplatte 32 ausgebildet, die an dem anderen axialen
Ende des Permanentmagneten 2, die entgegengesetzt zu dem
drehbaren Element 23 ist, in einer derartigen Weise befestigt
ist, dass der Stift 31 exzentrisch zu der Drehachse des
Permanentmagneten 2 ist. Der Stift 31 und die
Platte 32 sind aus einem nicht magnetischen Material, wie etwa
rostfreiem Stahl, gefertigt.
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Außerdem
sind die länglichen Löcher 33 in dem
drehbaren Element 23 ausgebildet, um jeweils den Stiften 31 in
einer derartigen Weise zu entsprechen, dass die Anzahl (zwölf
in dieser Ausführungsform) der länglichen Löcher 33 gleich
der Anzahl der Permanentmagnete 2 ist und die Stifte 31 jeweils durch
die länglichen Löcher 33 aufgenommen
sind.
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Wenn
das drehbare Element 33 gedreht wird, werden die länglichen
Löcher 33 nicht bewegt, d. h. werden zusammen
mit dem drehbaren Element 23 gedreht. Zu diesem Zeitpunkt
wird der Stift 31 jedes Permanentmagneten 2 entlang
des länglichen Lochs 33 bewegt, um die Kurbelwirkung
zu implementieren, so dass der Permanentmagnet 2 innerhalb
des entsprechenden Aufnahmelochs 13 des Stators 3 gedreht
wird.
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Der
N-Pol und der S-Pol des Permanentmagneten 2 werden in einer
Weise magnetisiert, die eine vorgegebene Winkelbeziehung des N-Pols
und des S-Pols relativ zu dem Stift 31 implementiert. Wenn
das drehbare Element 23 gedreht wird, wird die Position
des Permanentmagneten 2 zwischen der ersten Position, in
der ein erster (später beschriebener) Magnetkreis ausgebildet
wird, und der zweiten Position, in der ein zweiter (später
beschriebenen) Magnetkreis ausgebildet wird, umgeschaltet.
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Nun
wird der Betrieb der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform unter Bezug auf 3 bis 6B beschrieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird die Drehposition
jedes Permanentmagneten 2 zwischen der ersten Position
und der zweiten Position geändert, um den Kreis zwischen
dem ersten Magnetkreis und dem zweiten Magnetkreis umzuschalten,
und dadurch die Übertragung der Rotationsantriebskraft
von der Motorseite an die Seite des Kältemittelkompressors
C zu ermöglichen und zu unterbinden. Hier fließt
der magnetische Fluss in dem ersten Magnetkreis durch den Rotor 4 und
den Anker 7 d. h. wird durch diese übertragen.
In dem zweiten Magnetkreis ist der magnetische Fluss, der an den Rotor 4 und
den Anker 7 übertragbar ist, kleiner, d. h. schwächer
als der des ersten Magnetkreises.
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Zuerst
werden die ersten und zweiten Positionen der Permanentmagnete 2 ebenso
wie die ersten und zweiten Magnetkreise, die jeweils in den ersten
und zweiten Positionen der Permanentmagnete 2 ausgebildet
werden, beschrieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Magnetkreis
unter Bezug auf 3, 5A und 5B ausgebildet,
wenn jeder Permanentmagnet 2 in der ersten Position angeordnet
ist, in der eine Magnetisierungsrichtung des Permanentmagnet 2 im
Allgemeinen mit einer Radialrichtung des Stators 3 zusammenfällt,
d. h. an der eine Grenzlinie zwischen dem S-Pol und dem N-Pol des
Permanentmagneten 3 tangential zu einem imaginären Kreis
ist, der koaxial mit dem Stator 3 ist. Mit anderen Worten
sind der N-Pol und der S-Pol des Permanentmagneten 2 im
Allgemeinen in einer Radialrichtung des Stators 3 entgegengesetzt
zueinander. In dieser Position berührt einer (z. B. der
S-Pol) der Magnetpole jedes Permanentmagneten 2 den inneren
Statorabschnitt 9, und der andere (z. B. der N-Pol) der Magnetpole
des Permanentmagneten 2 berührt den äußeren
Statorabschnitt 11. Zu diesem Zeitpunkt übt der
Rotor 4 aufgrund des magnetischen Flusses, der von den
Permanentmagneten 2 erzeugt wird und durch den Stator 3 an
den Rotor 4 übertragen wird, eine beträchtliche
Magnetanziehungskraft aus, so dass der Anker 7 gegen die
Druckkraft des elastischen Elements 8 magnetisch an den
Rotor 4 angezogen und mit diesem gekoppelt wird.
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In
diesem Zustand umgeht der magnetische Fluss des Permanentmagneten 2 das
längliche gebogene Loch 36 des Rotors 4 und
das längliche gebogene Loch 37 des Ankers 7 und
fließt dadurch hauptsächlich durch den N-Pol des
Permanentmagneten 2, den Rotor 4, den Anker 7,
den Rotor 4, den Anker 7, den Rotor 4 und
den S-Pol des Permanentmagneten 2 in dieser Reihenfolge
(siehe den Pfeil in 5A). Daher wird die große
Magnetanziehungskraft zwischen dem Rotor 4 und dem Anker 7 erzeugt.
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Außerdem
wird unter Bezug auf 4, 6A und 6B der
zweite Magnetkreis ausgebildet, wenn jeder Permanentmagnet 2 in
der zweiten Position angeordnet ist, in der die Magnetisierungsrichtung
des Permanentmagneten 2 tangential zu dem imaginären
Kreis ist, der koaxial mit dem Stator 3 ist, d. h. an dem
die Grenzlinie zwischen dem S-Pol und dem N-Pol des Permanentmagneten 2 im
Allgemeinen mit der Radialrichtung des Stators 3 zusammenfällt.
Mit anderen Worten sind der N-Pol und der S-Pol des Permanentmagneten 2 in
der Umfangsrichtung des Stators 3 entgegengesetzt zueinander. In
diesem Zustand berührt jeder der Magnetpole (N-Pol und
S-Pol) des Permanentmagneten 2 sowohl den inneren Statorabschnitt 9 als
auch den äußeren Statorabschnitt 11.
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In
diesem Zustand fließt der magnetische Fluss, der von dem
Permanentmagneten 2 erzeugt wird, hauptsächlich
durch den N-Pol des Permanentmagneten 2, den inneren Statorabschnitt 9 und
den S-Pol des Permanentmagneten 2 in dieser Reihenfolge
und fließt auch durch den N-Pol des Permanentmagneten 2,
den äußeren Statorabschnitt 11 und den
S-Pol des Permanentmagneten 2 in dieser Reihenfolge (siehe
die Pfeile in 6A und 6B). Das
heißt, der Magnetkreis wird durch den inneren Statorabschnitt 9 und
den äußeren Statorabschnitt 11 kurzgeschlossen,
so dass der magnetische Fluss im Wesentlichen nicht durch den Rotor 4 und
den Anker 7 fließt. Auf diese Weise übt
der Rotor 4 keine Magnetanziehungskraft aus oder übt
eine Magnetanziehungskraft aus, die kleiner, d. h. schwächer
als die des ersten Magnetkreises ist. Dadurch wird der Anker 7 weg
gedrückt und wird durch die Druckkraft des elastischen
Elements 8 von dem Rotor 4 entkoppelt.
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Hier
kann der magnetische Fluss, der von dem Permanentmagneten 2 leckt,
selbst in der zweiten Position des Permanentmagneten 2 möglicherweise
durch den Rotor 4 und den Anker 7 fließen.
Jedoch ist der in einem derartigen Fall erzeugte magnetische Fluss
schwächer und ist viel kleiner als der magnetische Fluss,
der durch den Rotor 4 und den Anker 7 des ersten
Magnetkreises fließt. Daher ist der zweite Magnetkreis
nicht der Kreis, der den magnetischen Fluss aktiv durch den Rotor 4 und
den Anker 7 leitet. Folglich ist der magnetische Fluss,
der in dem zweiten Magnetkreis gebildet wird und durch den Rotor 4 und
den Anker 7 übertragen wird, kleiner, d. h. schwächer
als der magnetische Fluss, der in dem ersten Magnetkreis gebildet
wird.
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Wenn
jeder Permanentmagnet 2 daher in der zweiten Position angeordnet
ist, in der der zweite Magnetkreis gebildet wird, würde
der magnetische Fluss, der durch den Rotor 4 und den Anker 7 fließt, schwach.
Selbst wenn folglich die Magnetanziehungskraft zwischen dem Rotor 4 und
dem Anker 7 erzeugt wird, ist diese Magnetanziehungskraft
kleiner als die des ersten Magnetkreises und ist kleiner als die
Druckkraft des elastischen Elements 8.
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Als
nächstes wird der Positionsänderungsbetrieb zum Ändern
der Drehpositionen der Permanentmagneten beschrieben.
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Die
Drehpositionen des Permanentmagneten 2 werden von der Magnetpositionsänderungsanordnung 50 geändert.
Insbesondere wenn die Schnecke 28 von dem Motor 27 gedreht
wird, wird das drehbare Element 23, welches das Schneckenrad 29 hat,
welches mit der Schnecke 28 ineinander greift, um die Achse
des Stators 3 gedreht. Wenn das drehbare Element 23 gedreht
wird, werden die länglichen Löcher 33,
die in dem drehbaren Element 23 ausgebildet sind, bewegt,
d. h. zusammen mit dem drehbaren Element 23 gedreht, so
dass der innere Umfangsrand jedes länglichen Lochs 33 den
entsprechenden Stift 31 drückt, um den Stift 31 entlang
des länglichen Lochs 33 zu bewegen, um die Kurbelwirkung
zu implementieren. Daher wird der der Permanentmagnet 2 innerhalb
des aufnehmenden Lochs 13 gedreht, um seine Position zwischen
der ersten Position zum Ausbilden des ersten Magnetkreises und der
zweiten Position zum Ausbilden des zweiten Magnetkreises zu ändern.
Wenn dann die Position des Permanentmagneten 2 in die entsprechende
der ersten Position und der zweiten Position geändert wird,
wird die Drehung des Motors 27 beendet.
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Schließlich
wird das Umschalten zwischen dem Ein-Zustand der Kupplung (eingekuppelter
Zustand, d. h. gekoppelter Zustand) und dem Aus-Zustand der Kupplung
(ausgekuppelter Zustand, d. h. entkoppelter Zustand), die durch
Positionsänderungen der Permanentmagnete 2 implementiert
werden, beschrieben.
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Zuerst
wird die Schnecke 28 von dem Motor 27 angetrieben,
um das drehbare Element 23 anzutreiben, um jeden Permanentmagnete 2 in
der ersten Position anzuordnen. Dann wird der Anker 7 durch die
zwischen dem Rotor 4 und dem Anker 7 erzeuge Magnetanziehungskraft
an den Rotor 4 angezogen, so dass der Rotor 4 mit
dem Anker 7 gekoppelt wird, um die Rotationsantriebskraft
von dem Rotor 4 an den Anker 7 zu übertragen
(der Ein-Zustand der Kupplung). Hier wird der Permanentmagnet 2 in
der ersten Position gehalten, so dass der Ein-Zustand der Kupplung
aufrecht erhalten wird.
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Das
Halten der Position des Permanentmagneten 2 kann erreicht
werden, indem einfach die Drehung des Motors 27 gestoppt
wird. Dies liegt an dem folgenden Grund. Das heißt, die
Drehung des drehbaren Elements 23 wird nicht auf die Seite
der Schnecke 28 übertragen. Wenn die Drehung der Schnecke 28 gestoppt
wird, wird daher die Position des drehbaren Elements 23 aufrecht
erhalten.
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Als
nächstes wird die Schnecke 28 von dem Motor 27 angetrieben,
um das drehbare Element 23 zu drehen, um jeden Permanentmagneten 2 in
der zweiten Position anzuordnen. In diesem Zustand fließt
der magnetische Fluss im Wesentlichen nicht zwischen dem Rotor 4 und
dem Anker 7 (oder fließt bei dem schwachen Pegel
kaum zwischen dem Rotor 4 und dem Anker 7), so
dass die Magnetanziehungskraft zwischen dem Rotor 4 und
dem Anker 7 verringert oder beseitigt wird. Daher wird
der Anker 7 durch die Druckkraft des elastischen Elements 8 weg
von dem Rotor 4 gedrückt, um den Spalt 6 zwischen
dem Rotor 4 und dem Anker 7 zu bilden. Auf diese
Weise wird die Übertragung der Rotationsantriebskraft von dem
Motor an den Kältemittelkompressor C unterbunden (in dem
Aus-Zustand der Kupplung). Hier wird der Permanentmagnet 2 in
der zweiten Position gehalten, so dass der Aus-Zustand der Kupplung
aufrecht erhalten wird.
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Nun
werden die Vorteile der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Die
Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 der ersten
Ausführungsform hat die Magnetpositionsänderungsanordnung 50,
die die Position jedes Permanentmagneten 2 zwischen der
ersten Position und der zweiten Position ändert, um den
Kreis zwischen dem ersten Magnetkreis, in dem der magnetische Fluss
durch den Rotor 4 und den Anker 7 fließt,
und dem zweiten Magnetkreis, in dem der magnetische Fluss, der möglicherweise
durch den Rotor 4 und den Anker 7 fließt,
kleiner, d. h. schwächer, als der des ersten Magnetkreises
ist, zu ändern. Auf diese Weise wird das Umschalten zwischen
dem Ein-Zustand der Kupplung und dem Aus-Zustand der Kupplung implementiert.
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Wenn
auf diese Weise jeder Permanentmagnet 2 in der ersten Position
angeordnet wird, wird der Anker 7 aufgrund des von dem
ersten Magnetkreis erzeugten magnetischen Flusses zu dem Rotor 4 angezogen,
um den Ein-Zustand der Kupplung zu erzeugen. Wenn der Permanentmagnet 2 in
der ersten Position gehalten wird, wird der Ein-Zustand der Kupplung
aufrecht erhalten.
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Wenn
außerdem jeder Permanentmagnet 2 in der zweiten
Position 2 angeordnet wird, wird der Anker 7 von
dem Rotor 4 weg verschoben, um den Aus-Zustand der Kupplung
zu implementieren. Wenn der Permanentmagnet 2 in der zweiten
Position gehalten wird, wird der Aus-Zustand der Kupplung aufrecht
erhalten.
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Hier
kann in dem Aus-Zustand der Kupplung zum Beispiel zur Zeit des Anwendens
der Schwingung oder der äußeren Kraft der Spalt 6 zwischen dem
Rotor 4 und dem Anker 7 möglicherweise
in manchen Fällen verringert werden. Jedoch fließt
in der zweiten Position des Permanentmagneten 2 der magnetische
Fluss im Wesentlichen nicht zwischen dem Rotor 4 und dem
Anker 7 (oder fließt kaum zwischen dem Rotor 4 und
dem Anker 7 mit dem schwachen Pegel), so dass die Magnetanziehungskraft zwischen
dem Rotor 4 und dem Anker 7 verringert oder beseitigt
wird. Selbst wenn der Spalt 6 zwischen dem Rotor 4 und
dem Anker 7 zum Beispiel aufgrund der Schwingung oder äußeren
Kraft verkleinert wird, wird daher der Anker 7 nicht an
den Rotor 4 angezogen. Folglich ist es möglich,
die unbeabsichtigte fehlerhafte Kopplung zwischen dem Rotor 4 und
dem Anker 7 zu begrenzen.
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Außerdem
wird das Umschalten zwischen dem Ein-Zustand der Kupplung und dem
Aus-Zustand der Kupplung ausgeführt, indem die Positionen der
Permanentmagnete 2 geändert werden. Außerdem
wird nach dem Umschalten von dem Aus-Zustand der Kupplung auf den
Ein-Zustand der Kupplung der gekoppelte Zustand des Rotors 4 und
des Ankers 7 nur durch den von den Permanentmagneten 2 erzeugten
magnetischen Fluss aufrecht erhalten. Daher wird im Gegensatz zur
bisherigen Technik die elektromagnetische Spule, die den magnetischen Fluss
erzeugt, nicht benötigt.
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Außerdem
dreht die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform die Permanentmagneten 2,
die in dem Stator 3 aufgenommen werden, durch die Verwendung
des drehbaren Elements 23, der Rotationsvorrichtung (die
Rotationseinrichtung) 24 zum Drehen des drehbaren Elements 23 und
des Verbindungsmechanismus 26 zum Drehen der Permanentmagnete 2 synchron
mit der Drehung des drehbaren Elements 23.
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Mit
dem vorstehenden Aufbau können die Permanentmagnete 2 im
Vergleich zu dem Fall, in dem die Permanentmagnete 2 direkt
einzeln gedreht werden, wirksamer gedreht werden.
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Außerdem
wird das drehbare Element 23 in der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform durch das Schneckengetriebe gedreht,
welches die Schnecke 28, die von dem Motor 27 gedreht
wird, und das Schneckenrad 29 umfasst, das an dem Außenumfangsteil
des drehbaren Elements 23 bereitgestellt ist.
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Auf
diese Weise wird die Drehung des drehbaren Elements 23 nicht
auf die Seite der Schnecke 28 übertragen. Daher
kann die Drehung des drehbaren Elements 23 an der vorgegebenen
Position gestoppt werden, indem einfach die Drehung der Schnecke 28 gestoppt
wird, und die Position jedes Permanentmagneten 2 kann aufrecht
erhalten werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine
Struktur einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
unter Bezug auf 7 in Bezug auf Unterschiede
beschrieben, welche von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
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In
der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 der
zweiten Ausführungsform umfasst die Rotationsvorrichtung 24 eine
lineare Solenoidspule 41 anstelle des Motors 27 der
ersten Ausführungsform. Das drehbare Element 23 wird
synchron mit der Verschiebung eines Kolbens 42 gedreht.
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Insbesondere
wird die lineare Solenoidspule 41 derart angeordnet, dass
die Verschiebungsrichtung (Bewegungsrichtung) des Kolbens 42 im
Allgemeinen mit einer Tangentialrichtung an einen imaginären
Kreis der koaxial mit der Achse des drehbaren Elements 23 ist,
zusammenfällt. Außerdem ist ein Eingreifabschnitt 43 an
dem Außenumfangsteil des drehbaren Elements 23 bereitgestellt,
um radial nach außen vorzustehen. Ein Stift 46 ist
an dem Kolben 42 bereitgestellt und wird durch ein längliches
Loch 44 des Eingreifabschnitts 43 aufgenommen,
welches sich in der Axialrichtung durch den Eingreifabschnitt 43 erstreckt.
Wenn der Kolben 42 auf diese Weise durch die Energieversorgung
der linearen Solenoidspule 41 verschoben wird, wird das
drehbare Element 23 von dem Kurbelabschnitt gedreht. Dann, wenn
das drehbare Element 23 gedreht wird, werden die Permanentmagnete 2 durch
den Mechanismus gedreht, der ähnlich dem in der ersten
Ausführungsform diskutierten ist.
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Hier
kann eine (nicht gezeigte) Feder in der linearen Solenoidspule 41 bereitgestellt
werden, um den Kolben 42 in Richtung einer Endseite (der Ein-Zustandsseite
der Kupplung) in der Verschiebungsrichtung zu verschieben.
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In
einem derartigen Fall wird das Umschalten von dem Ein-Zustand der
Kupplung in den Aus-Zustand der Kupplung durch die Energieversorgung
der linearen Solenoidspule 41 ausgeführt, um den
Kolben 42 gegen die Druckkraft der Feder in Richtung der
anderen Endseite in der Verschiebungsrichtung zu verschieben, so
dass jeder Permanentmagnet 2 von der ersten Position in
die zweite Position verschoben wird.
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Hier
kann die zweite Position des Permanentmagneten 2 (in welcher
der S-Pol und der N-Pol durch den inneren Statorabschnitt 9 und
den äußeren Statorabschnitt 11 kurzgeschlossen
sind) leicht aufrecht erhalten werden, wenn die zweite Position
des Permanentmagneten 2 einmal implementiert ist. Außerdem
erfordert das Verschieben des Permanentmagneten 2 von der
zweiten Position in die erste Position das große Drehmoment.
In der ersten Position des Permanentmagneten 2 (in der
die Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten 2 im
Allgemeinen mit der Radialrichtung des Stators 3 übereinstimmt)
ist das Umschalten des Permanentmagneten 2 von der ersten
Position in die zweite Position leichter als das Umschalten des
Permanentmagneten 2 von der zweiten Position in die erste
Position.
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Selbst
wenn das die Energieversorgung der linearen Solenoidspule 41 in
dem Zustand, in dem der Permanentmagnet 2 in der zweiten
Position angeordnet ist, gestoppt wird, hält der Permanentmagnet 2 die
zweite Position aufrecht, um den Aus-Zustand der Kupplung aufrecht
zu erhalten.
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Wenn
außerdem zur Zeit des Umschaltens von dem Aus-Zustand der
Kupplung in den Ein-Zustand der Kupplung der Kolben 42 aufgrund
der Energieversorgung der linearen Solenoidspule 41 in Richtung
der einen Endseite verschoben wird, stellt die Feder die Unterstützungskraft
bereit, so dass die Druckkraft des Kolbens 42 zum Drücken
des drehbaren Elements 23 erhöht wird. Auf diese
Weise wird das Umschalten des Permanentmagneten 2 von der zweiten
Position in die erste Position, das das große Drehmoment
erfordert, vorgenommen.
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Außerdem
kann in dem Fall, in dem die eine Endseite des Kolbens 42 in
der Verschiebungsrichtung die Aus-Zustandsseite der Kupplung ist
und die andere Endseite des Kolbens 42 in der Verschiebungsrichtung
die Ein-Zustandsseite der Kupplung ist, das Ergebnis, das ähnlich
dem vorstehend diskutierten ist, erhalten werden, indem der Kolben 42 mit der
Feder in Richtung der anderen Endseite in der Verschiebungsrichtung
gedrückt wird.
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Nun
werden Modifikationen der vorstehenden Ausführungsformen
beschrieben.
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In
der ersten Ausführungsform wird in der Rotationsvorrichtung
(der Rotationseinrichtung) 24 der Motor 27 verwendet.
Außerdem wird in der zweiten Ausführungsform in
der Rotationsvorrichtung 24 die lineare Solenoidspule 41 verwendet.
Alternativ kann die Antriebsquelle der Rotationsvorrichtung 24 eine
hydraulische Druckquelle (z. B. hydraulische Öldruckquelle),
eine pneumatische Druckquelle oder eine interne Druckquelle des
Kältemittelkompressors C sein. Wie zum Beispiel in 8 gezeigt,
kann die Rotationsvorrichtung (die Rotationseinrichtung) 24 einen
Aktuator (z. B. einen hydraulischen Aktuator, einen pneumatischen
Aktuator) 51 umfassen, der von einem Druck angetrieben
wird, der von einer Druckquelle (z. B. einer hydraulischen Öldruckquelle, einer
pneumatischen Druckquelle, einer Kältemitteldruckquelle) 53 geliefert
wird. Der Aktuator 51 kann ein herkömmlicher Zylinderaktuator
mit einem (nicht gezeigten) Kolben sein, der in einem (nicht gezeigten)
geschlossenen Zylinder hin und her bewegt wird und mit einem Kolben 52 verbunden
ist, um den Kolben 52 und den damit verbundenen Eingreifabschnitt 43 in
die Richtung von links nach rechts in
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8 zu
bewegen, um das drehbare Element 23 in einer ähnlichen
Weise anzutreiben wie der der zweiten Ausführungsform.
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Insbesondere
in dem Fall, in dem die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 für
eine Rotationsmaschine des Fahrzeugs verwendet wird, kann der hydraulische
Druck der hydraulischen Ölpumpe (die als die Druckquelle 53 dient)
oder der pneumatische Druck der pneumatischen Pumpe (die als die Druckquelle 53 dient),
der an den Motor des Fahrzeugs bereitgestellt wird, als die Antriebsquelle
der Rotationsvorrichtung (der Rotationseinrichtung) verwendet werden.
Auf diese Weise ist es möglich, den Energieverbrauch zu
verringern.
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Außerdem
wird in dem Fall, in dem die innere Druckquelle (die als die Druckquelle 53 dient)
des Kältemittelkompressors C verwendet wird, um die Rotationsvorrichtung 24 anzutreiben,
wird der Kältemitteldruck als die Antriebsquelle der Rotationsvorrichtung 24 verwendet.
Daher ist es nicht erforderlich, eine neue Antriebsquelle für
die Rotationsvorrichtung 24 bereitzustellen, so dass es
möglich ist, den Energieverbrauch zu verringern.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten der Technik ohne weiteres
einfallen. Die Erfindung in ihrem weiteren Sinne ist daher nicht auf
die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung
und Veranschaulichungsbeispiele, die gezeigt und beschrieben sind,
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 61-206827
A [0002]
- - JP 02-2007 B [0002]