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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung, die Kraftübertragungszustände zwischen einem Drehkörper einer Antriebsseite und einem Drehkörper einer angetriebenen Seite schaltet, indem wahlweise die Drehkörper miteinander gekuppelt und voneinander entkuppelt werden.
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Hintergrund des Standes der Technik
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Wie dies in Patentdokument 1 vorgeschlagen ist, kann eine Kupplung zwischen einer Kurbelwelle und einer Hilfsvorrichtung zum Verringern einer Reibung in Bezug auf einen Verbrennungsmotor angeordnet sein. Eine im Patentdokument 1 beschriebene Kupplung hat einen Drehkörper der Antriebsseite und einen Drehkörper der angetriebenen Seite. Der Drehkörper der Antriebsseite ist mit einer Kurbelwelle gekuppelt und wird somit gedreht. Der Drehkörper der angetriebenen Seite ist mit einer Hilfsvorrichtung gekuppelt und ist relativ zu dem Drehkörper der Antriebsseite drehbar. Die Drehkörper werden gegeneinander durch eine Magnetkraft gedrückt, die durch Magnete hergestellt wird. Dies hält die Kupplung in einem eingerückten Zustand. Die Kupplung wird ausgerückt, indem die in der Kupplung angeordnete Spule angeregt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das die vorstehend erwähnte Magnetkraft aufhebt.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Offenlegungsschrift des japanischen Patents JP 2010-203406
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Wie dies in Patentdokument 1 beschrieben ist, wird in dem Aufbau, bei dem die Kupplung eingerückt wird, indem der Drehkörper der Antriebsseite und der Drehkörper der angetriebenen Seite gegeneinander gedrückt werden, die für ein derartiges Drücken benötigte Kraft größer als das Moment, das durch die Kupplung übertragen werden muss, oder anders ausgedrückt das Moment wird größer, das durch die anhand des Drehkörpers der angetriebenen Seite angetriebene Hilfsvorrichtung benötigt wird. Um die Drückkraft zu erhöhen, müssen Magnete mit einer größeren Magnetkraft angewendet werden. Dies macht eine größere Spule erforderlich, um die Magnetkraft aufzuheben, und die Kupplung erhält eine hohe Baugröße.
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung zu schaffen, die Kraftübertragungszustände schalten kann, ohne im Hinblick auf die Baugröße zum Übertragen eines größeren Moments vergrößert zu werden.
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Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kupplung geschaffen, die einen Drehkörper der Antriebsseite, einen Drehkörper der angetriebenen Seite, ein Drängelement, eine Spiralnut und einen Stift aufweist. Der Drehkörper der angetriebenen Seite ist in einer axialen Richtung des Drehkörpers der Antriebsseite zwischen einer ersten Position, an der der Drehkörper der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper der Antriebsseite gekuppelt ist, und einer zweiten Position bewegbar, an der der Drehkörper der angetriebenen Seite von dem Drehkörper der Antriebsseite entkuppelt ist. Das Drängelement drängt den Drehkörper der angetriebenen Seite von der zweiten Position zu der ersten Position. Die Spiralnut ist in dem Drehkörper der angetriebenen Seite ausgebildet und erstreckt sich in einer Drängrichtung des Drängelementes. Der Stift kann in die Spiralnut eingeführt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Kupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines Gleitstückes der Kupplung von 1.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gleitstückes aus 2.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Nutabschnittes des Gleitstückes von 3.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gleitstückes mit einer Haltevorrichtung, die an dem Gleitstück fixiert ist.
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6A zeigt eine Darstellung der Kupplung in einem eingerückten Zustand.
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6B zeigt eine Darstellung der Kupplung in einem ausgerückten Zustand.
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7 zeigt eine Vorderansicht des Gleitstückes von 2, ein Solenoid und ein Stift.
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Die 8A und 8B zeigen Querschnittsansichten von jeweils dem in 7 gezeigten Solenoid.
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Die 9A, 9B, 9C, 9D, 9E und 9F zeigen Darstellungen von jeweils dem Betrieb der Kupplung.
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Modi zum Ausführen der Erfindung
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Eine Kupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist eine Kupplung, die für ein Fahrzeug angepasst ist, oder genauer gesagt eine Kupplung, die zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und dem Kompressor einer Klimaanlage angeordnet ist, um Kraftübertragungszustände zwischen der Kurbelwelle und dem Kompressor zu schalten.
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Wie dies in 1 gezeigt ist, hat die Kupplung eine Riemenscheibe 10 und ein Gleitstück 20. Die Riemenscheibe 10 entspricht einem Drehkörper der Antriebsseite und das Gleitstück 20 entspricht einem Drehkörper der angetriebenen Seite.
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Die Riemenscheibe ist im Wesentlichen in einer konischen Form mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der zu dem Basisende der Riemenscheibe 10 (zu dem rechten Ende hin unter Betrachtung in 1) hin zunimmt. Eine Vielzahl an Nuten 11, über die ein Riemen schleifenartig gelegt ist, ist in der Außenumfangsfläche des Basisendabschnittes der Riemenscheibe 10 ausgebildet. Der Riemen ist außerdem über die Kurbelwelle schleifenartig gelegt und ermöglicht somit eine synchrone Drehung der Kurbelwelle und der Riemenscheibe 10. Ein Vorsprung 12, der von der Innenumfangsfläche der Riemenscheibe 10 axial vorragt, ist an der Innenumfangsfläche der Riemenscheibe 10 ausgebildet. Der Vorsprung 12 hat eine ringartige Form und erstreckt sich um die Achse der Riemenscheibe 10. Die Riemenscheibe 10 ist durch eine Kompressorwelle 70 des Kompressors durch ein Lager 13, das an dem distalen Ende der Riemenscheibe 10 (das linke Ende unter Betrachtung von 1) angeordnet ist, in einer Weise gestützt, dass sie relativ zu der Kompressorwelle 70 drehbar ist.
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Die Kompressorwelle 70 ist durch einen Verbrennungsmotorkörper 72 durch ein Lager 71 in einer Weise gestützt, dass sie relativ zu einem Verbrennungsmotorkörper 72 drehbar ist. Wenn sich die Kompressorwelle 70 dreht, wird der Kompressor zum Komprimieren eines Kühlmittels angetrieben. Eine Ringplattenbaugruppe 73 ist an der Oberfläche des Verbrennungsmotorköpers 72 fixiert, die der Riemenscheibe 10 zugewandt ist.
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Ein gerader Keil 74 ist in der Außenumfangsfläche des Abschnittes der Kompressorwelle 70 zwischen den Lagern 13 und 17 ausgebildet. Das Gleitstück 20 steht mit dem geraden Keil 74 in Zahneingriff. Dadurch wird ermöglicht, dass das Gleitstück 20 sich einstückig mit der Kompressorwelle 70 dreht und sich axial relativ zu der Kompressorwelle 70 bewegt. Das Gleitstück wird durch eine Schraubenfeder 21, die zwischen dem Gleitstück 20 und dem Verbrennungsmotorkörper 72 angeordnet ist, zu der Riemenscheibe 10 hin (zu dem linken Ende unter Betrachtung in 1 hin) gedrängt. Die Feder 21 entspricht einem Drängelement. Eine Vielzahl an Kugeln 22 ist an der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 vorgesehen. Der Durchmesser Db von jeder der Kugeln 22 ist im Wesentlichen gleich dem Abstand von der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 zu dem Vorsprung 12 der Riemenscheibe 10. Die Kugeln 22 stehen somit in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 und der Innenumfangsfläche des Vorsprungs 12. Eine Haltevorrichtung 23, die die Bewegung der Kugeln 22 einschränkt, ist an der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 fixiert. Die Riemenscheibe 10, die Kompressorwelle 70 und das Gleitstück 20 sind koaxial angeordnet. Nachstehend ist die Erstreckungsrichtung der Achse dieser Bauteile als die axiale Richtung bezeichnet.
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Der Aufbau des Gleitstücks 20 ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 hat das Gleitstück 20 einen Halteabschnitt 24, der die Kugeln 22 an der Außenumfangsfläche hält, und einen Nutabschnitt 25, der nahe zu dem Verbrennungsmotorkörper 72 (an der rechten Seite unter Betrachtung in 2) in Bezug auf den Halteabschnitt 24 angeordnet ist.
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Der Halteabschnitt 24 hat einen säulenartigen Abschnitt 26 mit einem in Wesentlichen kreisartigen Querschnitt und einen hexagonalen Pfeilerabschnitt 27 mit einem regelmäßigen hexagonalen Querschnitt. Der hexagonale Pfeilerabschnitt 27 hat sechs Seiten 28 und sechs Kanten (Ecken) 29. Der Durchmesser des gedachten Kreises, der die Mittelpunkte 30 der Seiten 28 umfasst, ist gleich dem Außendurchmesser einer Endfläche 31 des säulenartigen Abschnittes 26. Im Gegensatz dazu ist der Durchmesser des gedachten Kreises, der die Ecken 29 umfasst, größer als der Außendurchmesser der Endfläche 31 des säulenartigen Abschnittes 26. Der Querschnitt des säulenartigen Abschnittes 26 ändert sich somit allmählich von der kreisartigen Form zu der hexagonalen Form zu dem hexagonalen Pfeilerabschnitt 27 hin.
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Ein Loch 32, das sich in der axialen Richtung erstreckt und mit dem geraden Keil 74 der Kompressorwelle 70 in Zahneingriff steht, ist in einem mittleren Abschnitt des Halteabschnittes 24 ausgebildet.
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Der Aufbau des Nutabschnittes 25 des Gleitstücks 20 ist nachstehend beschrieben.
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Wie dies in den 2 und 4 gezeigt ist, hat der Nutabschnitt 25 eine Spiralnut 33 und eine ringartige Nut 34. Die Spiralnut 33 erstreckt sich in einer solchen Weise, dass sie um 540° im Uhrzeigersinn um die Achse des Gleitstücks 20 von einem Anfangspunkt 35 (0°), der der oberste Punkt der Spiralnut 33 unter Betrachtung in den 2 bis 4 ist, umläuft. Der Durchmesser der Spiralnut 33 wird in einer Richtung kleiner, die sich in Umfangsrichtung von dem Startpunkt 35 entfernt. Das heißt eine Erstreckungsfläche der Spiralnut 33, die dem hexagonalen Pfeilerabschnitt 27 des Halteabschnittes 24 zugewandt ist, die eine Seitenfläche (oder Seitenwand) 36 ist, gelangt näher zu der Riemenscheibe 10 in der Richtung, die sich in Umfangsrichtung von dem Startpunkt 35 entfernt. In der Spiralnut 33 ist der radial innere Rand einer Seitenfläche 361 eines ersten Zyklus mit dem radial äußeren Rand einer Seitenfläche 362 eines zweiten Zyklus über eine Umfangsfläche 37 verbunden. Als ein Ergebnis hat, wie dies in 2 gezeigt ist, die Spiralnut 33 einen absatzartigen Querschnitt.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Richtung, in der die Spiralnut 33 zu der Achse des Gleitstücks 20 hin konvergiert, die Erstreckungsrichtung der Spiralnut 33. Das heißt eine Richtung, die sich axial zu der Riemenscheibe 10 hin erstreckt, die anders ausgedrückt die Richtung ist, in der die Feder 21 das Gleitstück 20 drängt, ist die Erstreckungsrichtung der Spiralnut 33.
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Die ringartige Nut 34, die sich in Umfangsrichtung um die Achse des Gleitstücks 20 erstreckt, ist an einer Position von der Spiralnut 33 in der Drängrichtung der Feder 21 nach vorn (nach links unter Betrachtung in 2) angeordnet ist, und erstreckt sich entlang des gesamten Umfangs des Gleitstücks 20. Die Spiralnut 33 hat einen Endpunkt 38, der sich an der Umlaufposition von 540 Grad von dem Anfangspunkt 35 befindet. Die ringartige Nut 34 erstreckt sich fortlaufend von der Spiralnut 33 und beginnt von einem Anfangspunkt 40, der der Endpunkt 38 der Spiralnut 33 ist. Die ringartige Nut 34 ist derart ausgebildet, dass eine Erstreckungsfläche oder Seitenfläche (oder Seitenwand) 39 der ringartigen Nut 34 sich im Wesentlichen an einer konstanten axialen Position erstreckt. Die radiale Länge der Seitenfläche 39 wird in einer Richtung allmählich kleiner, die sich in Umfangsrichtung von dem Anfangspunkt 40 der Seitenfläche 39 entfernt. Demgemäß endet der Zyklus des Umlaufens (von 540° bis 900°), entlang dem sich die ringartige Nut 34 erstreckt, an dem Endpunkt 38 der Spiralnut 33.
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Der Aufbau der Haltevorrichtung 23, die an der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 fixiert ist, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf 5 ist die Haltevorrichtung 23 wie ein Rohr geformt und hat ein Innenloch 41 mit einer Form, die im Wesentlichen identisch zu dem Querschnitt des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 des Halteabschnittes 24 ist, der die regelmäßige hexagonale Form hat. Der Halteabschnitt 24 des Gleitstücks 20 ist in das Innenloch 41 eingeführt, um die Haltevorrichtung 23 an dem hexagonalen Pfeilerabschnitt 27 des Gleitstücks 20 zu fixieren. Die Haltevorrichtung 23 dreht sich somit einstückig mit dem Gleitstück 20. Haltelöcher 42, von denen sich jedes um einen zugehörigen der Mittelpunkte 30 des Halteabschnittes 24 erstreckt, sind in den jeweiligen Abschnitten der Haltevorrichtung 23 entsprechend den Mittelpunkten 30 ausgebildet. Jedes Halteloch 42 ist so geformt, dass die Umfangslänge des Haltelochs 42 in einer Richtung, die sich dem säulenartigen Abschnitt 26 des Halteabschnittes 24 nähert, kleiner wird. Die Kugeln 22 sind in den zugehörigen Haltelöchern 42 angeordnet und werden somit an vorbestimmten Positionen an der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 gehalten. Es ist den Kugeln 22 gestattet, dass sie sich zu der Außenumfangsfläche des säulenartigen Abschnittes 26 und der Außenumfangsfläche des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 bewegen. Außerdem ist, wenn sie an der Außenumfangsfläche des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 angeordnet sind, den Kugeln 22 gestattet, sich in Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Bereich zu bewegen.
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Die Art und Weise, in der die Kupplung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau die Kraftübertragungszustände schaltet, ist nachstehend beschrieben.
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6A zeigt die Kugeln 22 jeweils in einem Zustand, indem sie an dem Außenumfang des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 des Halteabschnittes 24 des Gleitstücks 20 angeordnet sind. Von dem Mittelpunkt 30 jeder Seite 28 zu der zugehörigen Ecke 29 wird der Abstand zwischen der Außenfläche von jeder der Seiten 28 des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 und dem Vorsprung 12 der Riemenscheibe 10 geringer im Hinblick auf den Durchmesser Db jeder Kugel 22. Demgemäß werden, wenn sich die Riemenscheibe 10 beispielsweise im Uhrzeigersinn unter Betrachtung von 6A dreht, die Kugeln 22, die mit der Innenumfangsfläche des Vorsprungs 12 in Kontakt stehen, im Uhrzeigersinn bewegt und in den Abschnitten ergriffen, die dem kleineren Abstand entsprechen, so dass sie in einen Nichtdrehzustand gelangen. Dadurch wird die Riemenscheibe 10 und das Gleitstück 20 miteinander gekuppelt, oder anders ausgedrückt wird die Kupplung eingerückt. Die Drehkraft der Riemenscheibe 10 wird somit zu dem Gleitstück 20 übertragen. Dadurch wird die Kompressorwelle 70 gedreht, wodurch der Kompressor zu dem Betriebszustand geschaltet wird.
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Wenn im Gegensatz dazu die Kugeln 22 an dem Außenumfang des säulenartigen Abschnittes 26 des Gleitstücks 20 angeordnet sind, wie dies in 6B gezeigt ist, wird der Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche des säulenartigen Abschnittes 26 und dem Vorsprung 12 im Wesentlichen gleich dem Durchmesser Db jeder Kugel 22 über den gesamten Umfang gehalten. Wenn demgemäß die Riemenscheibe 10 sich unter Betrachtung in 6B in diesem Zustand beispielsweise im Uhrzeigersinn dreht, wird ermöglicht, dass die Kugeln 22 sich zwischen dem Gleitstück 20 und dem Vorsprung 12 drehen. Die Riemenscheibe 10 und das Gleitstück 20 sind somit in einem entkuppelten Zustand oder anders ausgedrückt ist die Kupplung ausgerückt. Dadurch wird eine Übertragung einer Drehkraft der Riemenscheibe 10 zu dem Gleitstück 20 verhindert. Die Drehung der Kompressorwelle 70 wird somit aufgehoben, und der Kompressor ist in einem Nichtbetriebszustand.
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Wie dies in 7 gezeigt ist, hat die Plattenbaugruppe 73 einen Solenoid 50, der radial an der Außenseite des Gleitstücks 20 angeordnet ist, und einen Stift 60, der mit dem Solenoid 50 gekuppelt ist. Der Stift 60 hat ein Langloch 61, das an einem Ende ausgebildet ist, und einen Einführabschnitt 62, der an dem entgegengesetzten Ende des Stiftes 60 ausgebildet ist und in den Nutabschnitt 25 des Gleitstücks 20 eingeführt werden kann. Die Plattenbaugruppe 73 hat außerdem eine Welle 63, die zwischen den Endabschnitten des Stifts 60 angeordnet ist, um den Stift 60 in einer Weise zu stützen, dass er drehbar und in der axialen Richtung der Riemenscheibe 10 unbeweglich ist. In 1 ist die Darstellung des Solenoids 50 und des Stifts 60 weggelassen worden.
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Ein beweglicher Eisenkern 51 des Solenoid 50 ist mit dem Langloch 61 des Stifts 60 durch ein Kupplungselement 64 verbunden. Wenn der bewegliche Eisenkern 51 von dem Solenoid 50 vorragt, wie dies anhand von entsprechenden durchgehenden Linien in 7 gezeigt ist, wird der Stift 60 und die Welle 63 gedreht, um den Einführabschnitt 62 des Stiftes 60 in den Nutabschnitt 25 einzuführen. Wenn im Gegensatz dazu der bewegliche Eisenkern 51 in den Solenoid 50 zurück versetzt wird wie dies anhand von einer Strich-Punkt-Linie mit einem langen und zwei kurzen Strichen in 7 gezeigt ist, wird der Stift 60 um den Wellenabschnitt 63 gedreht, um den Einführabschnitt 62 von dem Nutabschnitt 25 zurück zu versetzen.
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Der Aufbau des Solenoids 50 ist nachstehend beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf 8A hat der Solenoid 50 den beweglichen Eisenkern 51, ein Joch 52, das den beweglichen Eisenkern 51 hält, eine Spule 53, die in dem Joch 52 angeordnet ist, einen Aufnahmeabschnitt (einen fixierten Eisenkern) 58, und einen Magneten 54. Ein Loch 55 ist in einem distalen Endabschnitt des beweglichen Eisenkerns 51 ausgebildet. Das vorstehend erwähnte Kupplungselement 64 ist an dem Loch 55 angebracht und wird in das Langloch 61 des Stifts 60 eingeführt (siehe 7). Ein Ringelement 56 ist an dem Außenumfang des beweglichen Eisenkerns 51 befestigt. Eine Feder 57 ist zwischen dem Ringelement 56 und dem Joch 52 vorgesehen. Die Feder 57 erzeugt eine Drängkraft, die in einer Richtung wirkt, in der der bewegliche Eisenkern 51 von dem Joch 52 vorragt (in der nach rechts weisenden Richtung unter Betrachtung von 8A).
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Wenn der bewegliche Eisenkern 51 in einem vorragenden Zustand ist, wie dies in 8 gezeigt ist, und die Spule 53 angeregt wird, versetzt die durch die Spule 53 erzeugte Magnetkraft den beweglichen Eisenkern 51 in das Joch 52 zurück. Dann überschreitet, wenn der bewegliche Eisenkern 51 mit dem Aufnahmeabschnitt 58 in Kontakt gelangt, die Anzugskraft (die Magnetkraft), durch die der Magnet 54 den beweglichen Eisenkern 51 anzieht, die elastische Kraft der Feder 57. Wenn die Spule 53 in diesem Zustand entregt wird, hält die Anzugskraft des Magneten 54, die die elastische Kraft der Feder 57 überschreitet, den beweglichen Eisenkern 51 in einem zurückversetzten Zustand, wie dies in 8B gezeigt ist.
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Wenn im Gegensatz dazu die Spule 53 angeregt wird und der bewegliche Eisenkern 51 in dem zurückversetzten Zustand derart gehalten wird, dass ein umgekehrtes Feld erzeugt wird, um die Magnetkraft des Magneten 54 aufzuheben, nimmt die Magnetkraft des Magneten 54 ab, und die elastische Kraft der Feder 57 überschreitet die Anzugskraft. Dadurch ragt der bewegliche Eisenkern 51 zu einer derartigen Position vor, an der das Ringelement 56 mit dem Joch 52 in Kontakt gelangt. Wenn der bewegliche Eisenkern 51 in einem Zustand ist, bei dem er vorragt und von dem Aufnahmeabschnitt 58 in dieser Weise getrennt ist, überschreitet die elastische Kraft der Feder 57 die Anzugskraft des Magneten 54. Demgemäß hält, wenn die Spule 53 einmal angeregt ist, um den beweglichen Eisenkern 51 von dem Aufnahmeabschnitt 58 zu trennen, die elastische Kraft der Feder 57 den beweglichen Eisenkern 51 in dem vorragenden Zustand, wie dies in 8A gezeigt ist, selbst nachdem die Spule 50 entregt ist.
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Demgemäß wird, indem die Spule 53 des Solenoid 50 angeregt wird, der bewegliche Eisenkern 51 so bewegt, dass der Stift 60 wahlweise zwischen einem eingeführten Zustand, bei dem der Stift 60 in die Spiralnut 33 eingeführt ist, und einem zurückversetzten Zustand geschaltet wird, bei dem der Stift 60 von der Spiralnut 33 zurückversetzt ist. Des Weiteren wird, selbst nachdem die Spule 53 entregt ist, der Stift 60 in einem Zustand gehalten, bei dem der Stift 60 geschaltet worden ist.
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Der Betrieb der Kupplung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
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9A zeigt einen Zustand, bei dem das Gleitstück 20 durch die Drängkraft der Feder 21 gedrängt wird und am nächsten zu der Riemenscheibe 10 in der axialen Richtung ist. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung sind, wenn das Gleitstück 20 am nächsten zu der Riemenscheibe 10 ist, die Kugeln 22 an dem Außenumfang des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 des Gleitstücks 20 angeordnet. Wenn sich die Riemenscheibe 10 in diesem Zustand dreht, werden die Kugeln 22 zwischen dem Vorsprung 12 der Riemenscheibe 10 und dem Gleitstück 20 in einem Nichtdrehzustand ergriffen, womit die Riemenscheibe 10 und das Gleitstück 20 miteinander in einer Weise gekuppelt werden, bei dem eine Kraftübertragung ermöglicht ist. Dadurch wird die Kupplung zu einem eingerückten Zustand derart geschaltet, dass das Gleitstück 20 und die Kompressorwelle 70 sich einstückig mit der Riemenscheibe 10 drehen, um den Kompressor zu betreiben. Die Position, an der das Gleitstück 20 angeordnet ist, wenn die Kupplung eingerückt ist, entspricht einer ersten Position.
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Wenn die Kupplung 53 in diesem Zustand angeregt wird, wird der Einführabschnitt 62 des Stiftes 60 in die Spiralnut 33 des Gleitstücks 20 eingeführt, der in einem Drehzustand ist, wie dies in 9B gezeigt ist. Dadurch wird bewirkt, dass der Stift 60 an der Seitenfläche 36 der Spiralnut 33 gleitet, um etwas (einen Teil) von der Drehkraft des Gleitstücks 20 in eine axiale Kraft umzuwandeln. Als ein Ergebnis wird, wie dies in 9C gezeigt ist, das Gleitstück 20 in der axialen Richtung nach rechts bewegt, oder anders ausgedrückt, in der Richtung, in der es sich von der Riemenscheibe 10 entfernt. In dieser Stufe bewegen sich, wenn das Gleitstück 20 sich in der axialen Richtung bewegt, die Kugeln 22, die an dem Außenumfang des Gleitstücks 20 angeordnet sind, von den Positionen an der Außenumfangsfläche des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 zu den Positionen an der Außenumfangsfläche des säulenartigen Abschnittes 26.
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Dann werden unter Bezugnahme auf 9D, wenn der Stift 60 an der Seitenfläche 36 der Spiralnut 33 gleitet und der Axialbewegungsbetrag des Gleitstücks 20 zunimmt, die Kugeln 22 durch die entsprechenden Haltelöcher 42 der Haltevorrichtung 23 geführt und zu dem Außenumfang des säulenartigen Abschnittes 26 bewegt. Wenn die Kugeln 22 an dem Außenumfang des säulenartigen Abschnittes 26 angeordnet sind, sind die Kugeln 22 in einem Zustand, bei dem gestattet ist, dass sie zwischen dem Gleitstück 20 und dem Vorsprung 12 drehen. Das Gleitstück 20 und der Vorsprung 12 sind somit voneinander entkuppelt. Dadurch wird die Kupplung in einen ausgerückten Zustand geschaltet, womit der Betrieb des Kompressors angehalten wird. Die Position, an der das Gleitstück 20 angeordnet ist, wenn die Kupplung ausgerückt ist, entspricht einer zweiten Position.
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Selbst nachdem die Riemenscheibe 10 und das Gleitstück 20 voneinander entkuppelt sind, kann das Gleitstück 20 einen drehenden Zustand aufgrund der Trägheitskraft in einigen Fällen beibehalten. Wenn jedoch der Stift 60 an der Seitenfläche 39 der ringartigen Nut 34 gleitet, wie dies in 9D gezeigt ist, wird verhindert, dass die Drehkraft des Gleitstücks 20 in die axiale Kraft umgewandelt wird. Dadurch wird eine axiale Bewegung des Gleitstücks 20 begrenzt, nachdem das Gleitstück 20 und die Riemenscheibe 10 voneinander entkuppelt sind.
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Um die Kupplung von dem ausgerückten Zustand zurück in den eingerückten Zustand zu schalten, wird die Spule 53 angeregt, um den Einführabschnitt 62 des Stiftes 60 aus der ringartigen Nut 34 zurück zu versetzen, wie dies in 9E gezeigt ist. Nachdem der Stift 60 aus der ringartigen Nut 34 heraus zurückversetzt worden ist, wird das Gleitstück 20 durch die Drängkraft der Feder 21 gedrückt. Dadurch wird das Gleitstück 20 nach links in der axialen Richtung bewegt, die die Richtung ist, in der es sich zu der Riemenscheibe 10 nähert. Eine derartige Bewegung des Gleitstücks 20 bewegt die Kugeln 22 von den Positionen an der Außenumfangsfläche des säulenartigen Abschnitts 26 zu den Positionen an der Außenumfangsfläche des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27. Dann werden, wenn das Gleitstück 20 zu einer derartigen Position gedrückt wird, an der das Gleitstück 20 zu der Riemenscheibe 10 am nächsten gelangt, sh. 9F, die Kugeln 22 an dem Außenumfang des hexagonalen Pfeilerabschnittes 27 angeordnet. Als ein Ergebnis werden die Kugeln 22 zwischen der Riemenscheibe 10 und dem Gleitstück 20 ergriffen, womit die Kupplung einrückt.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
- (1) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zum Ausrücken der Kupplung der Stift 60 in die Spiralnut 33 des Gleitstücks 20 eingeführt, das in einem Drehzustand ist. Dadurch wird etwas von der Drehkraft des Gleitstücks 20 in die axiale Kraft umgewandelt, die das Gleitstück 20 zu der zweiten Position bewegt. Die Kraft, die zum Ausrücken der Kupplung benötigt wird, wird somit aus der Drehkraft des Gleitstücks 20 erzeugt. Als ein Ergebnis muss selbst zum Übertragen eines relativ großen Momentes die Kupplung nicht groß gestaltet werden, um zum Schalten von Kraftübertragungszuständen in der Lage zu sein.
- (2) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Spiralnut 33 in einer Absatzform unter Betrachtung entlang eines axialen Querschnitts ausgebildet. Die axiale Länge des Abschnittes, der der Spiralnut 33 entspricht, wird somit verringert, und eine Vergrößerung der Größe der Kupplung wird verhindert, was sehr erwünscht ist.
- (3) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Stift 60 dazu gebracht, dass er an der ringartigen Nut 34 gleitet, um eine axiale Bewegung des Gleitstücks 20 zu beschränken, nachdem die Riemenscheibe 10 und das Gleitstück 20 voneinander entkuppelt sind. Die axiale Länge der Kupplung kann somit verringert werden, um die Größe des Raumes zu verringern, der zum Einbauen der Kupplung benötigt wird.
- (4) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Kupplung die Kugeln 22. Wenn das Gleitstück 20 an der ersten Position angeordnet ist, werden die Kugeln 22 zwischen dem Gleitstück 20 und der Riemenscheibe 10 in einer nichtdrehenden Weise ergriffen, um das Gleitstück 20 an der Riemenscheibe 10 zu kuppeln. Wenn das Gleitstück 20 an der zweiten Position angeordnet ist, werden die Kugeln 22 von dem Gleitstück 20 und der Riemenscheibe 10 freigegeben, um das Gleitstück 20 und die Riemenscheibe 10 voneinander zu entkuppeln. Als ein Ergebnis ist anders als bei beispielsweise der Kupplung der Pressart die Kupplung dazu in der Lage, ein größeres Moment ohne eine Vergrößerung der Kupplungsgröße zu Übertragen.
- (5) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Solenoid 50 der Selbsthalteart als der Solenoid 50 angewendet. Somit muss die Spule 53 lediglich dann angeregt werden, wenn die Kraftübertragungszustände der Kupplung geschaltet werden müssen. Dadurch wird die durch den Solenoid verbrauchte Energie verringert.
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Obwohl in den vorstehend gezeigten Ausführungsbeispielen der Solenoid 50 der Selbsthalteart als der Solenoid 50 angewendet ist, kann ein Solenoid angewendet werden, der den Stift 60 in die Spiralnut 33 lediglich dann einführt, wenn er angeregt wird. In diesem Aufbau wird die Kupplung lediglich dann ausgerückt, wenn die Spule 53 angeregt ist. Daher wird die Kupplung in dem eingerückten Zustand gehalten, wenn der Solenoid nicht die Spule anregt (wenn er versagt). Als ein Ergebnis wird der Kompressor unabhängig von einem derartigen Fehlverhalten des Solenoids 50 betrieben.
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In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel schaltet der Solenoid den Stift 60 wahlweise zwischen dem eingeführten Zustand und dem zurückversetzten Zustand. Jedoch können die Zustände des Stiftes 60 unter Verwendung eines beliebigen anderen geeigneten Aktuators außer dem Solenoid geschaltet werden, wie beispielsweise ein Aktuator der Hydraulikart.
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In dem vorstehend gezeigten Ausführungsbeispiel werden das Gleitstück 20 und die Riemenscheibe 10 mittels der Kugeln 22 wahlweise miteinander gekuppelt und voneinander entkuppelt. Jedoch kann eine Kupplung der Pressart angewendet werden, die eine Pressfläche hat, die an einem Abschnitt der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 ausgebildet ist. Die Kupplung schaltet in den eingerückten Zustand, indem die Pressfläche gegen die Riemenscheibe 10 gedrückt wird.
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In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist der Nutabschnitt 25 an der Außenumfangsfläche des Gleitstücks 20 ausgebildet. Jedoch kann der Nutabschnitt 25 an der Innenumfangsfläche des Gleitstücks 20 ausgebildet sein.
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Obwohl das vorstehend gezeigte Ausführungsbeispiel die Spiralnut 33 anwendet, die den absatzartigen Querschnitt hat, dessen Durchmesser in der axialen Richtung zu der Riemenscheibe 10 hin abnimmt, kann ein derartiger Aufbau abgewandelt werden.
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Obwohl das vorstehend aufgezeigte Ausführungsbeispiel die ringartige Nut 34 hat, kann die ringartige Nut 34 weggelassen werden.
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In dem vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spiralnut so geformt, dass sie sich in einer Weise erstreckt, dass sie um 540 Grad von dem Anfangspunkt 35 (0°) umläuft. Jedoch kann der Bereich, in der sich die Spiralnut 33 in einer umlaufenden Weise erstreckt, auf einen beliebigen anderen geeigneten Bereich eingestellt sein wie beispielsweise ein Bereich, der 180° oder 720° entspricht. Das heißt ein beliebiger geeigneter Bereich kann angewendet werden, solange das Gleitstück 20 zu der zweiten Position bewegt werden kann, indem der Stift 60 an der Spiralnut 33 gleitet.
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Obwohl die Schraubenfeder 21 als das Drängelement in dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel angewendet wird, kann ein beliebiges anderes geeignetes Element wie beispielsweise eine Feder oder ein Gummielement mit einer beliebigen anderen Form außer der schraubenartigen Form als das Drängelement angewendet werden.
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In dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung zwischen der Kurbelwelle und dem Kompressor angeordnet, um die Kraftübertragungszustände zwischen der Kurbelwelle und dem Kompressor zu schalten. Jedoch kann die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Kupplung angewendet werden, die zwischen einer beliebigen anderen geeigneten Hilfsvorrichtung wie beispielsweise eine Wasserpumpe oder eine Ölpumpe und der Kurbelwelle vorgesehen ist. Des Weiteren ist die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine Kupplung zum Schalten von Kraftübertragungszuständen von einer Kurbelwelle beschränkt, sondern kann als eine Kupplung zum Schalten von Kraftübertragungszuständen von einer beliebigen anderen geeigneten Antriebsquelle angewendet werden.
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In dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel ist die axiale Position des Stifts 60 beschränkt. Jedoch kann, solange das Gleitstück 20 zu der zweiten Position bewegt werden kann, indem der Stift 60 mit dem Nutabschnitt 25 in Eingriff steht, dem Stift 60 gestattet werden, dass er sich in der axialen Richtung bewegt.
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Die Kupplung ist mit einem Drehkörper einer Antriebsseite, einem Drehkörper einer angetriebenen Seite und einem Drängelement versehen. Der Drehkörper der angetriebenen Seite ist in der axialen Richtung des Drehkörpers der Antriebsseite zwischen einer ersten Position, an der der Drehkörper der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper der Antriebsseite gekuppelt ist, und einer zweiten Position bewegbar, an der der Drehkörper der angetriebenen Seite von dem Drehkörper der Antriebsseite entkuppelt ist. Das Drängelement drängt den Drehkörper der angetriebenen Seite von der zweiten Position zu der ersten Position. Der Drehkörper der angetriebenen Seite hat eine Spiralnut, die sich in der Drängrichtung des Drängelementes erstreckt. Die Kupplung ist des Weiteren mit einem Stift versehen, der in die Spiralnut eingeführt werden kann.
