DE112013004677B4

DE112013004677B4 - Kupplung

Info

Publication number: DE112013004677B4
Application number: DE112013004677.6T
Authority: DE
Inventors: c/o Toyota Jidosha Kabushiki Sunada Hirotaka; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI Nakayama Masao; c/o Toyota Jidosha Kabushiki Kai Tsutsui Hideki; c/o Toyota Jidosha Kabushiki Nakano Shintaro; c/o Toyota Jidosha Kabushiki Kobayashi Daisuke
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2021-11-18
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: US20150247536A1; CN104662322A; DE112013004677T5; WO2014050869A1; CN104662321B; DE112013004676T5; WO2014050868A1; US20150247535A1; US20150252857A1; CN104685254A; DE112013004673T5; US9759272B2; WO2014050870A1; CN104662321A

Abstract

Kupplung (100) mit:einem Drehkörper (110) der Antriebsseite;einem Drehkörper (120) der angetriebenen Seite, der in einer axialen Richtung zwischen einer gekuppelten Position, an der der Drehkörper (120) der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper (110) der Antriebsseite gekuppelt ist, und einer entkuppelten Position bewegbar ist, an der der Drehkörper (120) der angetriebenen Seite von dem Drehkörper (110) der Antriebsseite entkuppelt ist;einer Nut (400), die an einer Außenumfangsfläche des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite ausgebildet ist, wobei die Nut (400) einen Spiralabschnitt (410), der sich um eine Achse des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite erstreckt, und einen ringartigen Abschnitt (420) hat, der fortlaufend von dem Spiralabschnitt (410) ausgebildet ist und sich über einen gesamten Umfang des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite und senkrecht zu der axialen Richtung erstreckt, wobei der ringartige Abschnitt (420) eine Tiefe hat, die größer als die Tiefe des Spiralabschnittes (410) ist;einem Drängelement (135) zum Drängen des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite von der entkuppelten Position zu der gekuppelten Position; undeinem Stift (141), der wahlweise in die Nut (400) eingeführt und aus der Nut (400) zurückversetzt werden kann, wobei der Stift (141) daran angepasst ist, dass er in den Spiralabschnitt (410) eingeführt wird, um den Drehkörper (120) der angetriebenen Seite zu der entkuppelten Position zu bewegen, wobeider Stift (141) einen distalen Endabschnitt, der in den Spiralabschnitt (410) eingeführt ist, und einen Vorsprung (142) hat, der an dem distalen Endabschnitt ausgebildet ist, undder Spiralabschnitt (410) eine Bodenfläche (414) hat, in der eine vertiefte Nut (415) so ausgebildet ist, dass sie den Vorsprung (142) unterbringt, wenn der distale Endabschnitt des Stiftes (141) in den Spiralabschnitt (410) eingeführt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung, die den Kraftübertragungszustand von einem Drehkörper der Antriebsseite zu einem Drehkörper der angetriebenen Seite schaltet durch Schalten des Kupplungszustandes des Drehkörpers der angetriebenen Seite relativ zu dem Drehkörper der Antriebsseite.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Ein Verbrennungsmotor ist bekannt, der eine mechanische Pumpe, die ein Kühlmittel zirkulieren lässt, mit der Kurbelwelle durch eine Kupplung kuppelt, um die Pumpe unter Verwendung einer Drehkraft der Kurbelwelle zu betreiben, und die Kupplung ausrückt, um den Betrieb der Pumpe anzuhalten. Kupplungen zum Schalten des Kupplungszustandes der Pumpe relativ zu der Kurbelwelle umfassen eine Kupplung, die einen Drehkörper der Antriebsseite, der mit der Kurbelwelle gekuppelt ist und einen Drehkörper der angetriebenen Seite hat, der relativ zu dem Drehkörper der Antriebsseite drehbar ist. Die Kupplung wird in dem eingerückten Zustand gehalten, indem die Drehkörper gegeneinander unter Verwendung einer Magnetkraft von Magneten gedrückt werden.
Derartige Kupplungen umfassen eine Kupplung, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist. Die in dem Patentdokument 1 beschriebene Kupplung umfasst eine Spule. Um die Kupplung auszurücken, wird eine Anregungssteuerung bei der Spule ausgeführt, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das die vorstehend erwähnte Magnetkraft aufhebt.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
Patentdokumente

Patentdokument 1: Offengelegtes japanisches Patent JP 2010-203 406 A
Patentdokument 2: US 4 244 455 A
Patentdokument 3: US 1 367 309 A

Die US 4 244 455 A offenbart eine Entkopplungsvorrichtung für eine Drehkraftübertragungswelle mit einem Antriebsbauteil, das axial mit einem angetriebenen Bauteil ausgerichtet ist und mit diesem anhand einer Vielzahl an Kraftübertragungselementen verkeilt ist, die an dem Antriebsbauteil und dem angetriebenen Bauteil durch ein axial verschiebbares Gleitelement gehalten werden. Das axial verschiebbare Gleitelement ist koaxial zu dem Antriebsbauteil und dem angetriebenen Bauteil und wird über ein Gewinde betätigt.
Die US 1 367 309 A offenbart eine Kombination aus einem Antriebselement, Antriebsrädern und einer Einrichtung zum Kuppeln der Antriebsräder mit dem Antriebselement.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei einem Aufbau, bei dem die Kupplung in dem eingerückten Zustand gehalten wird, indem der Drehkörper der Antriebsseite und der Drehkörper der angetriebenen Seite gegeneinander gedrückt werden, wie dies in Patentdokument 1 beschrieben ist, wird die für ein derartiges Drücken benötigte Kraft größer, wenn das Moment, das durch die Kupplung übertragen werden soll, oder anders ausgedrückt das Moment, das durch eine durch den Drehkörper der angetriebenen Seite angetriebene und gedrehte Hilfsvorrichtung benötigt wird, größer wird. Um die Drückkraft zu erhöhen, müssen Magnete mit einer größeren Magnetkraft angewendet werden. Dies macht eine größere Spule zum Aufheben der Magnetkraft erforderlich.
Die größere Spule vergrößert die Größe der Kupplung und erhöht den Energieverbrauch. Daher ist es erwünscht, dass die für das Ausrücken benötigte Kraft minimal gestaltet wird, während die Übertragung eines hohen Momentes sicher gestellt ist.
Dieses Problem ist nicht auf Kupplungen beschränkt, die eine Magnetkraft durch Magnete aufheben, indem ein Magnetfeld wie in dem vorstehend beschriebenen Fall erzeugt wird. Das gleiche Problem ergibt sich bei Kupplungen, die ausgerückt werden, indem eine Relativbewegung zwischen einem Drehkörper der Antriebsseite und einem Drehkörper der angetriebenen Seite mit einem Aktuator bewirkt wird, wie beispielsweise Kupplungen, die unter Verwendung eines Hydraulikdrucks ausrücken.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung zu schaffen, die durch eine geringe Kraft ausgerückt werden kann.
Lösung der Aufgabe
Um die vorstehend dargelegte Aufgabe zu lösen, wird gemäß Anspruch 1 eine Kupplung geschaffen, die einen Drehkörper der Antriebsseite, einen Drehkörper der angetriebenen Seite, eine Nut, ein Drängelement und einen Stift aufweist. Der Drehkörper der angetriebenen Seite ist in einer axialen Richtung zwischen einer gekuppelten Position, an der der Drehkörper der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper der Antriebsseite gekuppelt ist, und einer entkuppelten Position bewegbar, an der der Drehkörper der angetriebenen Seite von dem Drehkörper der Antriebsseite entkuppelt ist. Die Nut ist in einer Außenumfangsfläche des Drehkörpers der angetriebenen Seite ausgebildet. Die Nut hat einen Spiralabschnitt, der sich um eine Achse des Drehkörpers der angetriebenen Seite erstreckt, und einen ringartigen Abschnitt, der fortlaufend von dem Spiralabschnitt ausgebildet ist und sich über einen gesamten Umfang des Drehkörpers der angetriebenen Seite und senkrecht zu der axialen Richtung erstreckt, wobei der ringartige Abschnitt eine Tiefe hat, die größer als die Tiefe des Spiralabschnittes ist. Das Drängelement drängt den Drehkörper der angetriebenen Seite von der entkuppelten Position zu der gekuppelten Position. Der Stift kann wahlweise in die Nut eingeführt und aus der Nut herausgezogen werden. Der Stift ist daran angepasst, dass er in den Spiralabschnitt eingeführt wird, um den Drehkörper der angetriebenen Seite zu der entkuppelten Position zu bewegen. Der Stift hat einen distalen Endabschnitt, der in den Spiralabschnitt eingeführt wird, und einen Vorsprung, der an dem distalen Endabschnitt ausgebildet ist. Der Spiralabschnitt hat eine Bodenfläche, in der eine vertiefte Nut ausgebildet ist, um den Vorsprung unterzubringen, wenn der distale Endabschnitt des Stiftes in dem Spiralabschnitt eingeführt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Figurenliste

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Kupplung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Kupplung in einem ausgerückten Zustand.
3 zeigt eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Kupplung in einem eingerückten Zustand.
4 zeigt eine Querschnittsansicht der Beziehung zwischen einer Nut eines Drehkörpers der angetriebenen Seite und einem Stopperelement und den Aufbau eines Aktuators zum Betätigen des Stopperelementes.
5 zeigt eine Abwicklungsansicht einer Nut der Kupplung von 1.
6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 6-6 in 5
7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 7-7 in 5.
8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 8-8 in 5.
9 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 9-9 in 5.
10 zeigt eine Abwicklungsansicht einer Nut einer Kupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
11 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 11-11 in 10.
12 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 12-12 in 10.
13 zeigt eine Querschnittsansicht eines Stifts und einer Nut einer Kupplung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
14 zeigt eine Querschnittsansicht eines Stifts und einer Nut einer Abwandlung.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht der Form eines Stiftes einer anderen Abwandlung.

MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Erstes Ausführungsbeispiel
Eine Kupplung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben.
Eine Kupplung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel schaltet den Kraftübertragungszustand von einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor angeordnet ist, zu einer Wasserpumpe, die ein Kühlmittel des Verbrennungsmotors zirkulieren lässt.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist eine Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels in einem Unterbringungsabschnitt 310 untergebracht, der in einem Gehäuse 300 angeordnet ist. Ein im Wesentlichen zylindrisches Stützelement 320 sitzt in dem Gehäuse 300 (ist in diesem eingepasst). Eine Abgabewelle 210 der Kupplung 100 ist durch das Stützelement 320 durch ein erstes Lager 330 drehbar gestützt, das an einer Innenumfangsseite des Stützelementes 320 angeordnet ist.
Ein Laufrad 220 einer Pumpe 200 ist an einem distalen Endabschnitt (Endabschnitt an der rechten Seite unter Betrachtung in 1) der Abgabewelle 210 in einer Weise befestigt, dass es mit der Abgabewelle 210 einstückig drehbar ist. Ein Drehkörper 110 der Antriebsseite ist durch einen proximalen Endabschnitt (ein Endabschnitt an der linken Seite unter Betrachtung in der Zeichnung) der Abgabewelle 210 durch ein zweites Lager 340 drehbar gestützt. Ein gerader Keil 212 ist an einer Außenumfangsfläche eines Abschnittes der Abgabewelle 210 zwischen dem ersten Lager 330 und dem zweiten Lager 340 ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf 1 ist der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zwischen dem Gehäuse 300 und dem Drehkörper 110 der Antriebsseite angeordnet. Ein Eingriffsabschnitt 121, der mit dem geraden Keil 212 der Abgabewelle 210 in Eingriff steht, ist an einer Innenumfangsfläche des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite ausgebildet. Dieser Aufbau ermöglicht, dass der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich einstückig mit der Abgabewelle 210 dreht und sich in der axialen Richtung der Abgabewelle 210 bewegt. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind, wie dies in den 1 bis 3 anhand der Strichpunktlinien mit einem langen Strich und einem kurzen Strich gezeigt ist, die Abgabewelle 210, der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite koaxial zueinander angeordnet. Nachstehend ist die Erstreckungsrichtung der Achse dieser Bauteile als die axiale Richtung bezeichnet.
Der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite hat einen Umriss (Kontur), der zwei Säulen umfasst, die unterschiedliche Durchmesser haben und die miteinander koaxial verbunden sind. Der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite ist durch die Abgabewelle 210 in einer derartigen Ausrichtung gestützt, dass ein Abschnitt 122 mit großem Durchmesser an der Seite angeordnet ist, die nahe zu dem Drehkörper 110 der Antriebsseite ist (eine linke Seite unter Betrachtung in 1), und ein Abschnitt 123 mit kleinem Durchmesser ist an der Seite angeordnet, die nahe zu der Pumpe 200 ist (eine rechte Seite unter Betrachtung in dieser Zeichnung).
Eine Vertiefung 124 mit einer Öffnung, die der Pumpe 200 zugewandt ist, ist in dem Abschnitt 123 mit kleinem Durchmesser des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite ausgebildet. Eine Vielzahl an Unterbringungsvertiefungen 125 zum Unterbringen von Drängelementen 135 ist in einem Bodenabschnitt der Vertiefung 124 ausgebildet. Die Unterbringungsvertiefungen 125 sind in Umfangsrichtung in einer Weise angeordnet, dass sie die Abgabewelle 210 umgeben.
Jedes der Drängelemente 135 ist beispielsweise eine Schraubenfeder und ist in einer entsprechenden der Unterbringungsvertiefungen 125 untergebracht. Jedes Drängelement 135 hat ein distales Ende, das an einem Sicherungsvorsprung 211 gesichert ist, der von der Abgabewelle 210 vorragt. Die Drängelemente 135 sind in den entsprechenden Unterbringungsvertiefungen 125 jeweils in einem komprimierten (zusammengedrückten) Zustand untergebracht und drängen den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zu dem Drehkörper 110 der Antriebsseite (unter Betrachtung in 1 nach links).
Eine Vielzahl an Kugelunterbringungsnuten 127 jeweils zum Unterbringen einer entsprechenden Kugel von Kugeln 130 ist in dem Abschnitt 122 mit großem Durchmesser des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite ausgebildet und in Umfangsrichtung angeordnet. Eine gewölbte (bogenförmige) Nut 111, die sich über den gesamten Umfang einer Innenumfangsfläche des Drehkörpers 110 der Antriebsseite erstreckt, ist an der Innenumfangsfläche des Drehkörpers 110 der Antriebsseite ausgebildet. Unter Bezugnahme auf 1 hat die gewölbte Nut 111 einen gewölbten Querschnitt. Jede der Kugeln 130 ist in dem Raum untergebracht, der durch die eine entsprechende der Kugelunterbringungsnuten 127 und der gewölbten Nut 111 ausgebildet ist.
Wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der in 1 gezeigten Position angeordnet ist, nachdem er zu dem Drehkörper 110 der Antriebsseite durch die Drängkraft der Drängelemente 135 bewegt worden ist, sind der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite miteinander durch die Kugeln 130 gekuppelt.
Nachstehend ist von den axialen Positionen des sich axial entlang der Abgabewelle 210 bewegenden Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite die Position, an der der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite miteinander gekuppelt sind, wie dies in 1 gezeigt ist, als eine gekuppelte Position bezeichnet.
Eine becherartige Riemenscheibe 270 der angetriebenen Seite, die die Kupplung 110 umgibt, die in dem Unterbringungsabschnitt 310 des Gehäuses 300 untergebracht ist, ist an dem Drehkörper 110 der Antriebsseite befestigt. Eine Riemenscheibe 260 der Antriebsseite ist an einem Endabschnitt der Kurbelwelle 250 in einer Weise befestigt, dass sie mit der Kurbelwelle 250 einstückig drehbar ist. Die Riemenscheibe 260 der Antriebsseite und die Riemenscheibe 270 der angetriebenen Seite sind miteinander durch einen Riemen 280 gekuppelt, der über die Riemenscheibe 260 der Antriebsseite und die Riemenscheibe 270 der angetriebenen Seite als Schleife gelegt ist.
Als ein Ergebnis wird, wie dies in 1 gezeigt ist, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der gekuppelten Position angeordnet ist und der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite miteinander durch die Kugeln 130 gekuppelt sind, die Drehung der Kurbelwelle 250 zu dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und die Abgabewelle 210 über die Riemenscheibe 260 der Antriebsseite und den Riemen 280 übertragen. Dies bewirkt, dass das Laufrad 220, das sich mit der Abgabewelle 210 einstückig dreht, ein Kühlmittel aus der Pumpe 200 liefert. Wie dies anhand von Pfeilen in den 2 und 3 gezeigt ist, dreht sich der Drehkörper 110 der Antriebsseite in einer Richtung des Uhrzeigersinns unter Betrachtung von der Seite, die dem distalen Ende der Abgabewelle 210 entspricht (die Seite, die dem rechten Ende unter Betrachtung in den 2 und 3 entspricht), zu dem Drehkörper 110 der Antriebsseite.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erstreckt sich jede der Kugelunterbringungsnuten 127, die in dem Abschnitt 122 mit großem Durchmesser des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite ausgebildet sind, in der axialen Richtung von einer Endfläche des Abschnittes 122 mit großem Durchmesser, bevor sie gekrümmt ist, und erstreckt sind dann in der Drehrichtung des Drehkörpers 110 der Antriebsseite. Ein Abschlussende von jeder Kugelunterbringungsnut 127 bildet einen Halteabschnitt 128.
Die Tiefe jeder Kugelunterbringungsnut 127 wird in der Drehrichtung des Drehkörpers 110 der Antriebsseite derart geringer, dass die Tiefe des Halteabschnittes 128 minimal gestaltet ist.
Als ein Ergebnis ist, wie dies in 2 gezeigt ist, wenn jede Kugel 130 in dem axial sich erstreckenden Abschnitt der entsprechenden Kugelunterbringungsnut 127 untergebracht ist, ein Zwischenraum, in welchem die Kugel 130 sich zusammen mit dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite in Bezug auf den Drehkörper 110 der Antriebsseite drehen kann, zwischen der Kugelunterbringungsnut 127 und der gewölbten Nut 111 (sh. 1) des Drehkörpers 110 der Antriebsseite ausgebildet.
Im Gegensatz dazu ist, wie dies in 3 gezeigt ist, wenn jede Kugel 130 in dem entsprechenden Halteabschnitt 128 angeordnet ist, nachdem sie in der Kugelunterbringungsnut 127 bewegt worden ist, der Zwischenraum zwischen dem Halteabschnitt 128 und der gewölbten Nut 111 (sh. 1) des Drehkörpers 110 der Antriebsseite gering. Die Kugel 130 wird somit zwischen den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und dem Drehkörper 110 der Antriebsseite ergriffen. Dies schränkt eine Drehung der Kugel 130 zusammen mit dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite in Bezug auf den Drehkörper 110 der Antriebsseite ein.
In dieser Weise sind die Kugeln 130 nicht drehbar, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der in 3 gezeigten gekuppelten Position angeordnet ist. Dies ermöglicht, dass der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich zusammen mit dem Drehkörper 110 der Antriebsseite dreht. Das heißt wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der gekuppelten Position angeordnet ist, werden die Kugeln 130 durch den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und den Drehkörper 110 der Antriebsseite in einer nicht drehenden Weise ergriffen, womit der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper 110 der Antriebsseite gekuppelt werden.
Im Gegensatz dazu werden, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der in 2 gezeigten Position angeordnet ist, die Kugeln von den Halteabschnitten 128 freigegeben und in den axial sich erstreckenden Abschnitten der entsprechenden Kugelunterbringungsnuten 127 aufgenommen. Genauer gesagt ist im Wesentlichen eine Hälfte jeder Kugel 130 in der gewölbten Nut 111 des Drehkörpers 110 der Antriebsseite untergebracht. Dies schränkt die axiale Bewegung der Kugel 130 relativ zu dem Drehkörper 110 der Antriebsseite ein. Wenn jede Kugel 130 in dem axial sich ersteckenden Abschnitt aufgenommen ist, der eine Tiefe hat, die größer als die Tiefe von jedem Halteabschnitt 128 ist, wird, nachdem sie von dem Halteabschnitt 128 mit einer geringeren Tiefe freigegeben worden ist, die Kugel von dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und dem Drehkörper 110 der Antriebsseite freigegeben. Als ein Ergebnis wird ermöglicht, dass der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich relativ zueinander drehen. Das heißt, der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite ist von dem Drehkörper 110 der Antriebsseite entkuppelt.
Nachstehend ist von den axialen Positionen des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite, der sich axial entlang der Abgabewelle 210 bewegt, die Position, an der der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite voneinander entkuppelt sind, wie dies in 2 gezeigt ist, als eine entkuppelte Position bezeichnet.
Wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, ist eine Umfangsnut 400 an einer Außenumfangsfläche des Abschnittes 123 mit kleinem Durchmesser des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite ausgebildet. Die Nut 400 hat einen Spiralabschnitt (Helixabschnitt) 410, der sich um die Achse erstreckt, und einen ringartigen Abschnitt 420, der sich senkrecht zu der axialen Richtung erstreckt. Der Spiralabschnitt 410 erstreckt sich in einer Weise, dass er an der Außenumfangsfläche des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite im Wesentlichen um einen Zyklus umläuft und derart geneigt ist, dass eine Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 sich dem Drehkörper 110 der Antriebsseite zu dem Nachlaufende in der Drehrichtung des Drehkörpers 110 der Antriebsseite nähert. Der ringartige Abschnitt 420 ist von dem Spiralabschnitt 410 fortlaufend ausgebildet und erstreckt sich über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite.
Dieser Aufbau der Nut 400 ist nachstehend detailliert beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 hat die Kupplung 100 ein Arretierelement 140 und einen Aktuator 150 zum wahlweisen Einführen und Zurückversetzen eines Stiftes 141, der an dem distalen Ende des Arretierelementes 140 angeordnet ist, in Bezug auf die Nut 400.
Die axiale Position des Arretierelementes 140 ist beschränkt (begrenzt). Wie dies in 3 gezeigt ist, ist die axiale Position des Arretierelementes 140 derart festgelegt, dass der Stift 141 in einen Abschnitt des Spiralabschnittes 410 der Nut 400 in der Nähe eines Anfangsendes 411 eingeführt ist, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der gekuppelten Position angeordnet ist. Wenn das Arretierelement 140 durch den Aktuator 150 so betätigt wird, dass es sich zu dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite bewegt, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der gekuppelten Position angeordnet ist, wird der Stift 141 in den Abschnitt des Spiralabschnittes 410 in der Nähe des Anfangsendes 411 eingeführt. Nachdem er in den Spiralabschnitt 410 eingeführt worden ist, gelangt der Stift 141 mit einer Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff, womit der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite entgegen der Drängkraft der Drängelemente 135 arretiert wird.
Wie dies in 3 gezeigt ist, wird, wenn der Stift 141 des Arretierelementes 140 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper 110 antriebsseitig gekuppelt ist, der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite mit dem Stift 141 gedreht, der mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff steht. Dann bewegt sich, während der Stift 141 an der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 gleitet, der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite axial von der gekuppelten Position zu der entkuppelten Position. Wenn der Stift 141 ein Schlussende 412 des Spiralabschnittes 410 erreicht, wird der Stift 141 in den ringartigen Abschnitt 420 eingeführt, und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite wird von der gekuppelten Position zu der entkuppelten Position geschaltet. Wie dies beschrieben ist, ist die Kupplung 100 derart aufgebaut, dass, indem der Stift 141 des Arretierelementes 140 in die Nut 400 eingeführt wird, um den Stift 141 mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff zu bringen, der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zu der entkuppelten Position entgegen der Drängkraft der Drängelemente 135 bewegt wird.
Wenn der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite voneinander entkuppelt sind, wird die Momentübertragung von dem Drehkörper 110 der Antriebsseite zu dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite angehalten. Jedoch wird unmittelbar nach einem derartigen Entkuppeln der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite durch die Trägheitskraft fortlaufend (kontinuierlich) gedreht. Insbesondere wird, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der entkuppelten Position angeordnet ist, der Stift 141 in dem ringartigen Abschnitt 420 eingeführt. Der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite wird somit vor einer axialen Verschiebung bewahrt. In diesem Zustand nimmt, da die Momentübertragung von dem Drehkörper 110 der Antriebsseite zu dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite angehalten ist, die Drehzahl des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite allmählich ab, und eine derartige Drehung hält schließlich an (wird schließlich beendet).
Der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite wird zu der gekuppelten Position durch die Drängkraft der Drängelemente 135 gedrängt. Demgemäß muss zum Halten des entkuppelten Zustandes der Stift 141 des Arretierelementes 140 in einem Zustand gehalten werden, bei dem er in dem ringartigen Abschnitt 420 des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite eingeführt ist. Um den Drehkörper 110 der Antriebsseite und den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zueinander zu entkuppeln, wird der Stift 141 aus dem ringartigen Abschnitt 420 der Nut 400 mittels des Aktuators 150 heraus versetzt. Nachdem der Stift 141 in dieser Weise heraus versetzt worden ist, gelangt der Stift 141 von dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite außer Eingriff, und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite wird zu der gekuppelten Position durch die Drängkraft der Drängelemente 135 bewegt. Als ein Ergebnis kehren der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zu dem gekuppelten Zustand zurück.
Wie dies in 4 gezeigt ist, ist in der Nut 400, die in der Außenumfangsfläche des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite ausgebildet ist, die Tiefe des ringartigen Abschnittes 420 größer als die Tiefe des Spiralabschnittes 410. Anders ausgedrückt ist eine Bodenfläche des ringartigen Abschnittes 420 radial nach innen von einer Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 angeordnet. Diese Anordnung bildet einen Absatz an einem Abschnitt, an dem der Spiralabschnitt 410 und der ringartige Abschnitt 420 miteinander verbunden sind, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist. Eine Seitenwand 421 des Absatzes schränkt die Rückkehr des Stiftes 141, der von dem Spiralabschnitt 410 zu dem ringartigen Abschnitt 420 bewegt worden ist, von dem ringartigen Abschnitt 420 zu dem Spiralabschnitt 410 ein.
Jedoch muss zum Schalten des Stiftes 141 von dem Spiralabschnitt 410 zu dem ringartigen Abschnitt 420, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich dreht, der Stift 141 in den ringartigen Abschnitt 420, der die größere Tiefe hat, derart eingeführt werden, dass der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes zwischen dem Spiralabschnitt 410 und dem ringartigen Abschnitt 420 in Eingriff gelangt. Der Betrag, um den der Stift 141 eingeführt wird, muss somit vergrößert sein. Um den Einführbetrag des Stiftes 141 zum Einrücken des Stiftes 141 zu erhöhen, damit der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes in Eingriff gelangt, ist eine bestimmte Zeit erforderlich. Wenn die Drehzahl des Drehkörpers 110 der Antriebsseite hoch ist, kann es in einigen Fällen sein, dass die Zeitspanne, die benötigt wird, damit der Stift 141 erneut in eine Phase gelangt, die den Spiralabschnitt 410 umfasst, nachdem das Schlussende 412 des Spiralabschnittes 410 passiert worden ist, geringer als die Zeitspanne ist, die benötigt wird, damit der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes in Eingriff gelangt. In diesen Fällen kann der Stift 141 nicht zu dem ringartigen Abschnitt 420 bewegt werden, und ein ausgerückter Zustand kann nicht in geeigneter Weise gehalten werden. Wenn der Aktuator 150 zum Betätigen des Stiftes 141 eine große Größe hat, wird der Einführbetrag des Stiftes 141 erhöht, und die Zeitspanne, die benötigt wird, damit der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes ein Eingriff gelangt, wird verringert. Jedoch wird die Kupplung größer.
In dieser Hinsicht hat, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, die Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels den Vorsprung 142, der von dem distalen Ende des Stiftes 141 vorragt, und die vertiefte Nut 415 zum Unterbringen des Vorsprungs 142, die in der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 ausgebildet ist. Genauer gesagt sind in dem ersten Ausführungsbeispiel die Bodenfläche der vertieften Nut 415 und die Bodenfläche des ringartigen Abschnittes 420 bei gleichen Tiefen (die gleiche radiale Position) angeordnet. Außerdem ist in dem ersten Ausführungsbeispiel der Vorsprung 142 so ausgebildet, dass er sich entlang der Oberfläche des Stiftes 141 erstreckt, der mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff gelangt.
Der Aufbau des Aktuators 150 ist nachstehend beschrieben.
Wie dies in 4 gezeigt ist, ist der Aktuator 150 des ersten Ausführungsbeispiels ein elektromagnetischer Aktuator, der durch die Wirkung eines Magnetfeldes betätigt wird, das erzeugt wird durch Anregen einer Spule 153, die in einem ersten Gehäuse 152 untergebracht ist.
Das erste Gehäuse 152 hat eine zylindrische Form mit einem Bodenabschnitt und ein fixierter Kern 154 ist an dem Bodenabschnitt fixiert. Die Spule (Wicklung) 153 ist in dem ersten Gehäuse 152 so angeordnet, dass sie den fixierten Kern 154 umgibt. Das heißt in dem Aktuator 150 bilden der fixierte Kern 154 und die Spule 153 einen Elektromagneten. Ein beweglicher Kern 155 ist in der Spule 153 des ersten Gehäuses 152 an einer Position beweglich untergebracht, die dem fixierten Kern 154 zugewandt ist. Der fixierte Kern 154 und der bewegliche Kern 155 des ersten Ausführungsbeispiels sind jeweils Eisenkerne.
Ein zylindrisches zweites Gehäuse 158 ist an einem distalen Endabschnitt (ein rechter Endabschnitt unter Betrachtung in 4) des ersten Gehäuses 152 fixiert. Ein Dauermagnet 159 ist an einem Endabschnitt des zweiten Gehäuses 158, das an dem ersten Gehäuse 152 fixiert ist, in einer derartigen Weise fixiert, dass er den beweglichen Kern 155 umgibt. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der bewegliche Kern 155 in dem ersten Gehäuse 152 derart untergebracht, dass eine proximale Endzone (eine linke Endzone unter Betrachtung in 4) des beweglichen Kerns 155 dem fixierten Kern 154 zugewandt ist. Eine distale Endzone (eine rechte Endzone unter Betrachtung der Zeichnung) ragt von dem zweiten Gehäuse 158 nach außen vor.
Ein Ringelement 160 ist an dem Abschnitt des beweglichen Kerns 155 angebracht, der in dem zweiten Gehäuse 158 untergebracht ist. Eine Schraubenfeder 161, die ein Ende, das an dem zweiten Gehäuse 158 gesichert ist, und ein entgegengesetztes Ende hat, das an dem Ringelement 160 gesichert ist, ist in dem zweiten Gehäuse 158 in einem zusammengedrückten Zustand untergebracht.
Die Schraubenfeder 161 drängt den beweglichen Kern 155 in die Richtung, in der der bewegliche Kern 155 von dem zweiten Gehäuse 158 vorragt (nach rechts unter Betrachtung in 4). Der Abschnitt des beweglichen Kerns 155, der von dem zweiten Gehäuse 158 vorragt, ist mit dem Arretierelement 140 durch einen Fixierstift 162 gekuppelt.
Das Arretierelement 140 ist mit dem beweglichen Kern 155 an dem proximalen Ende des Arretierelementes 140 drehbar gekuppelt und durch eine Drehwelle 156 drehbar gestützt. Dies ermöglicht, dass das Arretierelement 140 sich um die Drehwelle 154, die ein Stützpunkt der Drehung ist, dreht, wenn sich der bewegliche Kern 155 bewegt. Als ein Ergebnis wird, wie dies anhand der durchgehenden Linien in 4 gezeigt ist, wenn das Vorragemaß des beweglichen Kerns 155 von dem zweiten Gehäuse 158 durch die Drängkraft der Schraubenfeder 161 zunimmt, der Stift 141 des Arretierelementes 140 aufeinander folgend in den Spiralabschnitt 410 und den ringartigen Abschnitt 420 des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite eingeführt.
Wenn die Spule 153 in diesem Zustand angeregt wird, wird ein Magnetfeld durch eine derartige Anregung erzeugt, um den fixierten Kern 154 und den beweglichen Kern 155 zu magnetisieren. Der bewegliche Kern 155 wird somit zu dem fixierten Kern 154 entgegen der Drängkraft der Schraubenfeder 161 angezogen. Die Richtung des in dieser Stufe durch die Spule 153 erzeugten Magnetfeldes stimmt mit der Richtung des Magnetfeldes überein, das durch den Dauermagnet 159 erzeugt wird.
Wenn der bewegliche Kern 155 zu dem fixierten Kern 154 (nach links unter Betrachtung von 4) angezogen und bewegt wird, wird das Arretierelement 140 in Richtung des Uhrzeigersinns unter Betrachtung von 4 gedreht, um den Stift 141 des Arretierelementes 140 aus der Nut 400 zurückzuversetzen, wie dies anhand von Strichpunktlinien mit einem langen und einem kurzen Strich in 4 gezeigt ist. Das heißt der Aktuator 150 versetzt den Stift 141 des Arretierelementes 140 aus der Nut 400 zurück, indem der bewegliche Kern 155 unter Verwendung einer Magnetkraft angezogen wird, die durch die Anregung der Spule 153 erzeugt wird.
Nachdem der bewegliche Kern 155 zu einer Kontaktposition angezogen und bewegt worden ist, an der der bewegliche Kern 155 mit dem fixierten Kern 154 in Kontakt gelangt (die Position, die anhand von Strichpunktlinien mit einem langen und zwei kurzen Strichen in 4 gezeigt ist), wird der bewegliche Kern 155 mit dem fixierten Kern 154 durch die Magnetkraft des Dauermagneten 159 sogar dann in Kontakt gehalten, wenn die Anregung danach angehalten wird.
Wenn im Gegensatz dazu die Spule 153 durch einen elektrischen Strom angeregt wird, der in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung des elektrischen Stroms zum Anziehen des beweglichen Kerns 155 fließt, wenn der bewegliche Kern 155 an der Kontaktposition angeordnet ist, die durch die Strichpunktlinien mit einem langen und zwei kurzen Strichen in 4 gezeigt ist, wird ein Magnetfeld in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung des Magnetfeldes des Dauermagneten 159 erzeugt. Dies dämpft die Anzugskraft des Dauermagneten 159, und der bewegliche Kern 155 wird von dem fixierten Kern 154 durch die Drängkraft der Schraubenfeder 161 getrennt. Der bewegliche Kern 155 bewegt sich dann zu der vorragenden Position, die durch die durchgehenden Linien in 4 gezeigt ist. Wenn der bewegliche Kern 155 von der Kontaktposition zu der vorragenden Position bewegt wird, wird das Arretierelement 140 in Richtung des Gegenuhrzeigersinns unter Betrachtung von 4 gedreht, und der Stift 141 des Arretierelementes 140 wird in die Nut 400 eingeführt.
Wenn der bewegliche Kern 155 an der vorragenden Position angeordnet ist, an dem der bewegliche Kern 155 von dem fixierten Kern 154 getrennt ist, überschreitet die Drängkraft der Schraubenfeder 161 die Anzugskraft des Dauermagneten 159. Als ein Ergebnis wird, wenn die Spule 153 angeregt wird, um den beweglichen Kern 155 von dem fixierten Kern 154 zu trennen, der bewegliche Kern 155 an der vorragenden Position sogar nach dem danach erfolgenden Anhalten der Anregung gehalten.
Das heißt der Aktuator 150 des ersten Ausführungsbeispiels ist ein Solenoid der Selbsthalteart, der den Einrückzustand der Kupplung 100 schaltet durch Anwenden von elektrischen Gleichströmen in verschiedenen Richtungen und somit ein Bewegen des beweglichen Kerns 155, und benötigt nicht die Anregung zum Halten der Kupplung 100 in entweder dem eingerückten Zustand oder dem ausgerückten Zustand.
Der Betrieb der Kupplung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 beschrieben. Genauer gesagt zeigt 5 eine Abwicklungsansicht der Nut 400, die die Neigung und Breite des Spiralabschnittes 410 in übertriebener Weise aus Gründen der Veranschaulichung zeigt. Des Weiteren sind in 5 die Zustände der Relativbewegung des Stiftes 141 des Arretierelementes 140 in der Nut 400, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich dreht, dargestellt anhand des Stiftes 141 an verschiedenen Positionen, die durch Strichpunktlinien mit einem langen und zwei kurzen Strichen gezeigt sind. Die 5 bis 9 zeigen die Grenze zwischen dem Spiralabschnitt 410 und dem ringartigen Abschnitt 420 anhand von Strichpunktlinien mit einem langen und zwei kurzen Strichen. Die Strichpunktlinien mit einem langen und zwei kurzen Strichen, die die Grenze zeigen, stimmen mit der verlängerten Linie der Seitenwand 421 des Absatzes zwischen dem Spiralabschnitt 410 und dem ringartigen Abschnitt 420 überein.
Wenn, wie dies vorstehend beschrieben ist, der bewegliche Kern 155 des Aktuators 150 an der Kontaktposition angeordnet ist, ist der Stift 141 des Arretierelementes 140 an der Außenseite der Nut 400 angeordnet. In dieser Stufe wird der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an der gekuppelten Position durch die Drängkraft der Drängelemente 135 derart gehalten, dass die Kupplung 100 in dem eingerückten Zustand ist. Das heißt die Kupplung 100 überträgt eine Drehung des Drehkörpers 110 der Antriebsseite zu der Abgabewelle 210. In diesem Zustand wird, indem die Spule 153 des Aktuators 150 angeregt wird zum Erzeugen eines Magnetfeldes in der Richtung, die zu der Richtung des Magnetfeldes des Dauermagneten 159 entgegengesetzt ist, der bewegliche Kern 155 von der Kontaktposition zu dem vorragenden Abschnitt durch die Drängkraft der Schraubenfeder 161 bewegt. Der Stift 141 des Arretierelementes 140 wird somit in einen Abschnitt der Nut 400 des Drehkörpers der angetriebenen Seite in der Nähe des Anfangsendes 411 des Spiralabschnittes 410 eingeführt.
Wie dies anhand des linken Pfeils in 5 gezeigt ist, wird die Drängkraft der Drängelemente 135 konstant auf den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite aufgebracht. Demgemäß sind, wenn der Stift 141 in dem Abschnitt des Spiralabschnittes 410 in der Nähe des Anfangsendes 411 beispielsweise dann eingeführt wird, wenn der Stift 141 an der Position A angeordnet ist, der Stift 141 und die Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 miteinander in Eingriff, wie dies in 6 gezeigt ist. Außerdem werden der distale Endabschnitt des Stiftes 141 und die Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 miteinander in Kontakt gehalten. Des Weiteren ist der Vorsprung 142, der von dem distalen Endabschnitt des Stiftes 141 vorragt, in der vertieften Nut 415 untergebracht, die an der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 ausgebildet ist. Das heißt wenn der Stift 141 in dem Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, wird der Vorsprung 142 des Stifts 141 tiefer eingeführt als die Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410, bevor er mit der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt gelangt. Genauer gesagt wird, wenn der Stift 141 mit der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt gelangt, der Vorsprung 142 des Stiftes 141 von der Bodenfläche des vertieften Abschnittes 415 getrennt (ist er separat von dieser).
Wenn sich der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite dreht, während der Stift 141 und die Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in einem eingerückten Zustand in der vorstehend beschriebenen Weise gehalten sind, gleitet der Stift 141 an der Seitenwand 413 in dem Spiralabschnitt 410. Wie dies beschrieben ist, ist die axiale Position des Arretierelementes 140 begrenzt. Daher bewegt sich, wenn die Position des Stiftes 141 sich in dem Spiralabschnitt 410 ändert, der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite von der gekuppelten Position zu der entkuppelten Position in der axialen Richtung.
Wie dies in 5 gezeigt ist, wird die Breite des Spiralabschnittes 410 allmählich geringer in der Richtung der Relativbewegung des Stiftes 141 zu dem Schlussende 412 in dem Spiralabschnitt 410. Das heißt in der Richtung der Relativbewegung des Stiftes 141 in dem Spiralabschnitt 410 kommt die vertiefte Nut 415, die in dem Spiralabschnitt 410 ausgebildet ist, näher zu dem ringartigen Abschnitt 420 derart, dass, wie dies in 7 gezeigt ist, die Dicke der Wand zwischen dem ringartigen Abschnitt 420 und der vertieften Nut 415 geringer wird. Genauer gesagt zeigt 7 den Zustand des Stiftes 141, der sich relativ zu einer Position B bewegt hat, die in 5 gezeigt ist.
Der Stift 141 bewegt sich kontinuierlich relativ in dem Spiralabschnitt 410 zu dem Schlussende 412 und erreicht eine Position C, die in 5 gezeigt ist, bei der die Wand zwischen dem ringartigen Abschnitt 420 und der vertieften Nut 415 endet, wie dies in 8 gezeigt ist. Der Stift 141 gelangt somit an den Verbindungsabschnitt 430, an dem der ringartige Abschnitt 420 und die vertiefte Nut 415 miteinander verbunden sind. In dieser Stufe wird, wie dies in 8 gezeigt ist, der Stift 141 von der Bodenfläche der Nut 400 getrennt und wird in einem aufschwimmenden Zustand lediglich für einen Moment gehalten. Jedoch fällt unmittelbar nach diesem Moment der Stift 141, wie dies durch den Pfeil in 8 gezeigt ist, während er mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff steht, bis der Stift 141 mit der Bodenfläche der vertieften Nut 415 des Verbindungsabschnittes 430 in Kontakt gelangt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, sind die vertiefte Nut 415 und der ringartige Abschnitt 420 bei gleichen Tiefen angeordnet. Daher erreicht, nachdem er zu der Bodenfläche der vertieften Nut 415 in dem Verbindungsabschnitt 430 gefallen ist, der Stift 141 das Schlussende 412 des Spiralabschnittes 410, um zu dem ringartigen Abschnitt 420 zu gelangen. Der Stift 141 gelangt somit sanft zu dem ringartigen Abschnitt 420, ohne zu fallen.
In dieser Weise bewegt sich, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich zusammen mit dem Drehkörper 110 der Antriebsseite dreht, wobei der Stift 141 mit dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite in Eingriff steht, der Stift 141 relativ in dem Spiralabschnitt 410. Außerdem bewegt sich der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite von der gekuppelten Position zu der entkuppelten Position.
Dann erreicht, wenn der Stift 141 zu dem ringartigen Abschnitt 420 gelangt, der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite die entkuppelte Position. Dies hält die Übertragung der Drehung des Drehkörpers 110 der Antriebsseite zu dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite an, womit die Kupplung 100 ausgerückt ist.
Unmittelbar nachdem der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und der Drehkörper 110 der Antriebsseite voneinander außer Eingriff gelangt sind, wird der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite durch die Trägheitskraft kontinuierlich gedreht (weiter gedreht), während er eine Wirkung einer Reibungskraft empfängt, die zwischen dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und dem Stift 141, der in dem ringartigen Abschnitt 420 eingeführt ist, erzeugt wird. Dies bewirkt eine Relativbewegung des Stiftes 141, der zu dem ringartigen Abschnitt 420 gelangt ist, in dem ringartigen Abschnitt 420 von einer Position E zu einer Position F und dann einer Position G, wie dies in 5 gezeigt ist.
Genauer gesagt gelangt, wenn der Stift 141 in den ringartigen Abschnitt 420 eingeführt ist und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich wie vorstehend beschrieben dreht, der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes an der Grenze zwischen dem Spiralabschnitt 410 und dem ringartigen Abschnitt 420 in Eingriff, wie dies in 9 gezeigt ist. Daher wird, wenn der Stift 141 nicht so verschoben wird, dass er von dem ringartigen Abschnitt 420 zurück versetzt wird und dann an dem Absatz vorbei bewegt, verhindert, dass der Stift 141 zu dem Spiralabschnitt 410 versetzt/verschoben wird. Das Verschieben des Stiftes 141 von dem ringartigen Abschnitt 420 zu dem Spiralabschnitt 410 wird somit verhindert. Genauer gesagt zeigt 9 den Zustand des Stiftes 141, der an der Position E in 5 angeordnet ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite durch die Trägheitskraft weiter gedreht, wobei der Stift 141 in dem ringartigen Abschnitt 420 eingeführt ist. Jedoch wirkt die Reibungskraft, die zwischen dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und dem Stift 141 erzeugt wird, so, dass die Drehgeschwindigkeit des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite allmählich abnimmt. Als ein Ergebnis wird der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite schließlich angehalten.
Solange der Stift 141 in dem ringartigen Abschnitt 420 in der vorstehend beschriebenen Weise eingeführt ist, bleibt die Kupplung 100 ausgerückt.
Zum Schalten der Kupplung 100 aus dem ausgerückten Zustand in den eingerückten Zustand wird die Spule 153 des Aktuators 150 angeregt, um ein Magnetfeld in der gleichen Richtung wie die Richtung des Magnetfeldes des Dauermagneten 159 zu erzeugen. Der bewegliche Kern 155 wird somit zu dem fixierten Kern 154 durch eine Magnetkraft angezogen, die durch die Anregung erzeugt wird. Dadurch wird das Arretierelement 140 gedreht, womit der Stift 141 des Arretierelementes 140 gänzlich aus der Nut 400 zurückversetzt (herausgezogen) wird.
Nachdem er von dem Arretierelement 140 freigegeben worden ist, bewegt sich der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zu der gekuppelten Position durch die Drängkraft der Drängelemente 135. Der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und der Drehkörper 110 der Antriebsseite werden somit miteinander gekuppelt, wodurch die Kupplung 110 in den eingerückten Zustand geschaltet ist.
Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.

(1) Wenn in dem ersten Ausführungsbeispiel der Stift 141 in dem Spiralabschnitt 410 des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite eingeführt ist, der sich zusammen mit dem Drehkörper 110 der Antriebsseite dreht, dreht sich der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite, wobei der Stift 141 mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff steht. Der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite wird somit von der gekuppelten Position zu der entkuppelten Position entgegen der Drängkraft der Drängelemente 135 bewegt. Als ein Ergebnis werden der Drehkörper 110 der Antriebsseite und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite voneinander entkuppelt. Das heißt die Kraft, die benötigt wird, um die Kupplung 110 auszurücken, wird aus der Drehkraft des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite erlangt. Das Ausrücken wird somit durch eine geringe Kraft erzielt.
(2) In dem ersten Ausführungsbeispiel ragt der Vorsprung 142 von dem distalen Ende des Stiftes 141 vor. Die vertiefte Nut 415, in der der Vorsprung 142 untergebracht ist, ist an der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 ausgebildet. Demgemäß wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt wird, der Vorsprung 142 des Stiftes 141 tiefer eingeführt als die Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 vor einem Kontakt mit der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410. In dieser Weise gelangt, ohne dass der Einführbetrag des Stiftes 141 erhöht wird, wenn der Stift 141 das Schlussende 412 des Spiralabschnittes 410 erreicht, der Vorsprung 142 in Eingriff mit der Seitenwand 421 des Absatzes an der Grenze zwischen dem Spiralabschnitt 410 und dem ringartigen Abschnitt 420. Demgemäß kann sogar dann, wenn die Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) des Drehkörpers 110 der Antriebsseite hoch ist, der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes in Eingriff gelangen. Dies verhindert eine Rückkehr des Stiftes 141 von dem ringartigen Abschnitt 420 zu dem Spiralabschnitt 410, während eine Größenzunahme der Kupplung verhindert wird.
(3) In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung 142 des Stiftes 141 so ausgebildet, dass er sich entlang der Fläche (die Eingriffsfläche) des Stiftes 141 erstreckt, die mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff gelangt. Dadurch nimmt die Größe der Fläche des Stiftes 141, die mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt gelangt, auf eine größere Größe zu inklusive der entsprechenden Seitenfläche des Vorsprungs 142. Die Flächen, durch die der Stift 141 und die Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 aneinander gleiten, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich dreht, erhalten ebenfalls eine Größenzunahme. Als ein Ergebnis wird der Kontaktflächendruck zwischen dem Stift 141 und der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 verringert, und der Verschleiß des Stiftes 141 wird eingeschränkt.

Die Kupplung ist nicht auf den im ersten Ausführungsbeispiel gezeigten Aufbau beschränkt. Die Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels kann beispielsweise wie nachstehend beschrieben abgewandelt werden.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 5 die Länge L2 des Vorsprungs 142 in einer Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung ist, geringer als die Länge L1 des Verbindungsabschnittes 430 zwischen der vertieften Nut 415 und dem ringartigen Abschnitt 420. Jedoch kann die Länge L2 des Vorsprungs 142 größer als die Länge L1 des Verbindungsabschnittes 430 sein.
Wenn der Stift 141 in dem ringartigen Abschnitt 120 ist, passiert der Stift 141 den Verbindungsabschnitt 430, wenn sich der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite dreht. In dem Verbindungsabschnitt 430 sind die vertiefte Nut 415 und der ringartige Abschnitt 420 nicht voneinander getrennt. Daher kann, wenn der Stift 141 den Verbindungsabschnitt 430 passiert, die Drängkraft der Drängelemente 135 bewirken, dass der Vorsprung 142 des Stiftes 141, der in den ringartigen Abschnitt 420 eingeführt ist, aus dem ringartigen Abschnitt 420 zurück zu dem Spiralabschnitt 410 entweicht.
Wenn jedoch die Länge L2 des Vorsprungs 142 größer als die Länge L1 des Verbindungsabschnittes 430 ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es schwierig, dass der Vorsprung 142 zu dem Spiralabschnitt 410 von dem Verbindungsabschnitt 430 gelangt, wenn der Stift 141 den Verbindungsabschnitt 430 passiert. Dies verhindert ein Schalten (Verschieben) der Einführposition des Stiftes 141 von dem ringartigen Abschnitt 420 zu dem Spiralabschnitt 410. Als ein Ergebnis wird das Schalten zu dem gekuppelten Zustand des Drehkörpers 110 der Antriebsseite und des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite trotz des Umstandes, dass der Stift 141 in der Nut 400 gehalten ist, verhindert.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Kupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 beschrieben.
In der Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Tiefe der vertieften Nut 415 geringer als das entsprechende Maß der Kupplung des ersten Ausführungsbeispiels. Der restliche Aufbau ist der gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Somit werden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen für jene Bauteile verwendet, die gleich oder ähnlich wie die entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels sind, und eine detaillierte Erläuterung von ihnen unterbleibt. Die nachstehend dargelegte Beschreibung ist somit auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen fokussiert.
10 zeigt eine Abwicklungsansicht der Nut 400 der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels. Wie in 5 ist die Neigung und die Breite des Spiralabschnittes 410 in übertriebener Weise in 10 gezeigt. Außerdem sind die Zustände der Relativbewegung des Stiftes 141 des Arretierelementes 140 in der Nut 400, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich dreht, durch den Stift 141 an verschiedenen Position gezeigt, die anhand von Strichpunktlinien mit einem langen und zwei kurzen Strichen gezeigt sind. 10 umfasst eine Position D und eine Position H zusätzlich zu den Positionen A, B, C, E, F und G, die unter Bezugnahme auf 5 beschrieben sind. Die Position D ist eine Position zwischen der Position C und der Position E. Die Position H ist die Position, die dem Zustand entspricht, in welchem der Stift 141 an der Position G vorbei bewegt worden ist und den Verbindungsabschnitt 430 erreicht.
Die Tiefe der vertieften Nut 415 des zweiten Ausführungsbeispiels ist geringfügig geringer als die Tiefe der vertieften Nut 415 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Tiefe der vertieften Nut 415 ist somit geringer als die Tiefe des ringartigen Abschnittes 420, wie dies in den 11 und 12 gezeigt ist. Dadurch ist ein Absatzabschnitt 426 in dem Verbindungsabschnitt 430 ausgebildet, an dem der vertiefte Abschnitt 415 und der ringartige Abschnitt 420 miteinander verbunden sind.
Der Betrieb der Kupplung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben.
In der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, der distale Endabschnitt des Stiftes 141 und die Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt miteinander gebracht, und der Vorsprung 142, der von dem distalen Endabschnitt des Stiftes 141 vorragt, wird in der vertieften Nut 415 untergebracht, die an der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 ausgebildet ist. Das heißt wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, wird der Vorsprung 142 des Stiftes 141 tiefer eingeführt als die Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 vor einem Kontakt mit der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410.
Dann gleitet, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite sich dreht und der Stift 141 in einem Zustand gehalten wird, bei dem er mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in der vorstehend beschriebenen Weise in Eingriff steht, der Stift 141 an der Seitenwand 413 in den Spiralabschnitt 410 und bewegt sich relativ von der Position A zu der Position B und dann zu der Position C. Genauer gesagt nähert sich in der Richtung der Relativbewegung des Stiftes 141 in dem Spiralabschnitt 410 die vertiefte Nut 415, die in dem Spiralabschnitt 410 ausgebildet ist, dem ringartigen Abschnitt 420, und die Dicke der Wand zwischen dem ringartigen Abschnitt 420 und der vertieften Nut 15 wird geringer.
Der Stift 141 bewegt sich weiter relativ in dem Spiralabschnitt 410 zu dem Schlussende 412 und passiert die Position C, an der die Wand zwischen dem ringartigen Abschnitt 420 und der vertieften Nut 415 endet. Der Stift 141 gelangt somit an den Verbindungsabschnitt 430, durch den der ringartige Abschnitt 420 und die vertiefte Nut 415 miteinander verbunden sind. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist in der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels die Tiefe der vertieften Nut 415 geringer als die Tiefe des ringartigen Abschnittes 420. Demgemäß ist, wenn der Stift 141 an den Verbindungsabschnitt 430 gelangt und die Position erreicht, an der keine Wand zwischen dem ringartigen Abschnitt 420 und der vertieften Nut 415 vorhanden ist, der Stift 141 in Kontakt mit der Bodenfläche der vertieften Nut 415, wie dies in 11 gezeigt ist. Genauer gesagt zeigt 11 den Zustand des Stiftes 141, bei dem er sich relativ zu der Position D bewegt hat, wobei dies der Zustand ist, unmittelbar bevor der Stift 141 das Schlussende 412 des Spiralabschnittes 410 passiert.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die Tiefe der vertieften Nut 415 geringer als die Tiefe des ringartigen Abschnittes 420. Daher passiert, nachdem er zu der Bodenfläche der vertieften Nut 415 in dem Verbindungsabschnitt 430 gefallen ist, der Stift 141 das Schlussende 412 des Spiralabschnittes 410. Dann fällt, um zu dem ringartigen Abschnitt 420 zu gelangen, der Stift 141 um einen Abstand, der der Differenz zwischen der Tiefe der vertieften Nut 415 und der Tiefe des ringartigen Abschnittes 420 entspricht. Der Stift 141 gelangt dann an den ringartigen Abschnitt 420.
Nachdem der Stift 141 in den ringartigen Abschnitt 420 gelangt ist, erreicht der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite die entkuppelte Position. Dadurch wird die Übertragung der Drehung des Drehkörpers 110 der Antriebsseite zu dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite beendet. Die Kupplung 100 wird somit zu dem ausgerückten Zustand geschaltet.
In einer Zeitspanne unmittelbar nachdem der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und der Drehkörper 110 der Antriebsseite voneinander entkuppelt worden sind, wird der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite durch eine Trägheitskraft weitergedreht, während eine Wirkung einer Reibungskraft empfangen wird, die zwischen dem Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und dem Stift 141 erzeugt wird. Dies bewirkt eine Relativbewegung des Stiftes 141, der zu dem ringartigen Abschnitt 420 gelangt ist, von der Position E zu der Position F, der Position G und dann der Position H in dem ringartigen Abschnitt 420, wie dies in 10 gezeigt ist.
Genauer gesagt gelangt, wenn der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite gedreht wird, wobei der Stift 141 in den ringartigen Abschnitt 420 eingeführt ist, der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes an der Grenze zwischen dem Spiralabschnitt 410 und dem ringartigen Abschnitt 420 in Eingriff. Demgemäß wird, sofern nicht der Stift 141 so verschoben wird, dass er aus dem ringartigen Abschnitt 420 zurückversetzt wird und dann an dem Absatz vorbei sich bewegt, verhindert, dass der Stift 141 zu dem Spiralabschnitt 410 verschoben wird. Das Verschieben des Stiftes 141 von dem ringartigen Abschnitt 420 zu dem Spiralabschnitt 410 wird somit verhindert.
Des Weiteren ist, wie dies in 12 gezeigt ist, der Absatz 426 an der Grenze zwischen dem ringartigen Abschnitt 420 und der vertieften Nut 415 ausgebildet. Daher gelangt, wenn der Stift 141, der in dem ringartigen Abschnitt 420 eingeführt ist, den Verbindungsabschnitt 430 passiert, der Vorsprung 142 mit dem Absatzabschnitt 426 in Eingriff.
Das vorstehend beschriebene zweite Ausführungsbeispiel erzielt den folgenden Vorteil (4) und auch die Vorteile, die den Vorteilen (1) bis (3) des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind.

(4) Wenn der Stift 141, der in den ringartigen Abschnitt 420 gelangt ist, den Verbindungsabschnitt 430 passiert, gelangt der Vorsprung 142 des Stiftes 141 mit dem Absatzabschnitt 426 zwischen dem ringartigen Abschnitt 420 und der vertieften Nut 415 in Eingriff. Somit wird verhindert, dass der Stift 141 zu dem Spiralabschnitt 410 zurückkehrt, wenn der Verbindungsabschnitt 430 passiert worden ist.

Drittes Ausführungsbeispiel
Eine Kupplung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
Wie dies in 13 gezeigt ist, unterscheidet sich eine Kupplung 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die Form des Vorsprungs 142 des Stiftes 141 und die Form der vertieften Nut 415 der Nut 400. Der restliche Aufbau ist der gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Somit sind gleiche oder ähnliche Bezugszeichen für jene Bauteile verwendet worden, die die gleichen oder ähnlichen wie die entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels sind, und deren detaillierte Erläuterung unterbleibt. Wenn der Stift 141, der die Form des in 6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels hat, in den Spiralabschnitt 410 eingeführt wird, kann das distale Ende des Vorsprungs 142 mit der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt gelangen. Dies kann ein sanftes Einführen des Vorsprungs 142 des Stiftes 141 in die vertiefte Nut 415 hemmen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 13 eine abgeschrägte Fläche 142a, die derart geneigt ist, dass die Größe des Vorsprungs 142 zu dem distalen Ende hin abnimmt, an dem Vorsprung 142 des Stiftes 141 ausgebildet. Die abgeschrägte Fläche 142a ist an der Fläche (der Kontaktfläche) des Vorsprungs 142 ausgebildet, die mit einer Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 in Kontakt gelangt.
Außerdem ist in dem dritten Ausführungsbeispiel die Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 durch eine abgeschrägte Fläche ausgebildet, die parallel zu der abgeschrägten Fläche 142a des Vorsprungs 142 ist.
Das heißt der Neigungswinkel der Seitenwand 415a in Bezug auf die Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 ist gleich dem Neigungswinkel der abgeschrägten Fläche 142a des Vorsprungs 142 in Bezug auf die Eingriffsfläche des Stiftes 141 (die Fläche, an der der Stift 141 mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Eingriff gelangt).
Der Betrieb der Kupplung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben.
Wenn der Stift 141 in dem Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, nähert sich der Vorsprung 142 des Stiftes 141 der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410, wenn der Stift 141 voranschreitet. Wenn in dieser Stufe die Position des Stiftes 141 in Bezug auf den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite in der axialen Richtung nach links unter Betrachtung in 13 versetzt ist, gelangen die abgeschrägte Fläche 142a des Vorsprungs 142 des Stiftes 141 zuerst mit der Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt.
Wie dies in 13 gezeigt ist, sind die abgeschrägte Fläche 142a des Vorsprungs 142 und die Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 unter gleichen Winkeln geneigt. Die abgeschrägte Fläche 142a des Vorsprungs 142 und die Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 werden somit in einem engen Kontakt miteinander gehalten. Als ein Ergebnis bewegt sich, nachdem der Stift 141 zu dem Spiralabschnitt 410 zu der Bodenfläche 414 hin gelangt ist, der Vorsprung 142 zu der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410, wobei er der Neigung der Seitenwand 415a folgt, während die abgeschrägte Fläche 142a des Vorsprungs 142 in einem engen Kontaktzustand mit der Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 gehalten wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, erzielt den folgenden Vorteil (5) außer den Vorteilen die äquivalent zu den Vorteilen (1) bis (3) des ersten Ausführungsbeispiels sind.

(5) Wenn die abgeschrägte Fläche 142a des Vorsprungs 142 mit der Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 in Eingriff steht, wird die Kraft, die in der Richtung wirkt, in der der Stift 141 zu der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 gedrängt wird, auf den Stift 141 durch die Kraft aufgebracht, die in der Richtung wirkt, in der der Stift 141 eingeführt ist. Dies stellt einen engen Kontakt zwischen dem Vorsprung 142 des Stiftes 141 und der Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 und einen engen Kontakt zwischen dem Stift 141 und der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 sicher.

Die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in den nachstehend beschriebenen Formen ausgeführt werden, die bedarfsweise gegenüber den Ausführungsbeispielen abgewandelt sind.
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist die abgeschrägte Fläche 142a an der Fläche des Stifts 141 angeordnet, die mit der Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 in Kontakt gelangt. Jedoch kann, solange der Vorsprung 142 des Stiftes 141 in die Nut 400 sanft eingeführt wird, der Vorsprung 142 des Stiftes 141 in einer beliebigen geeigneten Form ausgebildet sein. Beispielsweise kann, wie dies in 14 gezeigt ist, der Vorsprung 142 so aufgebaut sein, dass er nicht nur die abgeschrägte Fläche 142a hat, die an dem distalen Ende der Fläche (die Kontaktfläche) ausgebildet ist, die mit der Seitenwand 415a der vertieften Nut 415 in Kontakt gelangt, sondern auch eine abgeschrägte Fläche 142b hat, die an dem distalen Ende der Fläche (die Kontaktfläche) ausgebildet ist, die mit der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt gelangt.
In diesem Fall gleiten selbst dann, wenn die relativen axialen Positionen des Stiftes 141 und des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite voneinander versetzt sind und das distale Ende des Vorsprungs 142 mit der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 in Kontakt steht, wenn der Stift 141 in dem Spiralabschnitt eingeführt wird ist, der Stift 141 und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite aneinander durch die abschrägte Fläche 142a. Dies ändert die Beziehung zwischen der Position des Stiftes 141 und der Position des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite in der axialen Richtung. Außerdem gleiten, wie dies in 14 gezeigt ist, selbst wenn die relativen axialen Positionen des Stiftes 141 und des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite voneinander versetzt sind und das distale Ende des Vorsprungs 142 mit der Außenumfangsfläche des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite in Kontakt steht, wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, der Stift 141 und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite aneinander durch die abgeschrägte Fläche 142b. Dies ändert die Beziehung zwischen der Position des Stiftes 141 und der Position des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite in der axialen Richtung. Die axial versetzten Positionen des Stiftes 141 und des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite werden somit so korrigiert, dass der Vorsprung 142 in den Spiralabschnitt 410 hineingeführt wird.
Alternativ kann lediglich die abgeschrägte Fläche 142b ausgebildet sein, ohne dass die abgeschrägte Fläche 142a ausgebildet ist. Auch in diesem Fall gleiten, selbst wenn die relativen axialen Positionen des Stiftes 141 und des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite voneinander versetzt sind, und das distale Ende des Vorsprungs 142 mit der Außenumfangsfläche des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite in Kontakt gelangt, wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt wird, der Stift 141 und der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite aneinander durch die abgeschrägte Fläche 142b. Dies ändert die Beziehung zwischen der Position des Stiftes 141 und der Position des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite in der axialen Richtung. Die axial versetzten Positionen des Stiftes 141 und des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite werden somit derart korrigiert, dass die Vorsprung 142 in den Spiralabschnitt 410 hineingeführt wird.
Ein ähnlicher Vorteil kann erlangt werden, indem zumindest das distale Ende des Vorsprungs 142 zu einer halbkugelartigen Form oder einer konischen Form ausgebildet wird, um das distale Ende abzuschrägen.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist die vertiefte Nut 415 lediglich in dem Spiralabschnitt 410 ausgebildet. Jedoch kann eine vertiefte Nut auch in dem ringartigen Abschnitt 420 ausgebildet sein. In diesem Fall wird der Vorsprung 142 des Stiftes 141 in einem Zustand gehalten, bei dem er in der vertieften Nut untergebracht ist, die in dem ringartigen Abschnitt 420 ausgebildet ist, auch wenn der Stift 141 sich relativ in dem ringartigen Abschnitt 420 bewegt und den Verbindungsabschnitt 430 passiert. Dies stellt den Vorteil sicher, dass die Rückkehr des Stiftes 141 zu dem Spiralabschnitt 410, wenn der Stift 141 den Verbindungsabschnitt 430 passiert, vermieden wird, zusätzlich zu den Vorteilen, die gleich den Vorteilen (1) bis (3) sind.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist der Vorsprung 142 des Stiftes 141 so ausgebildet, dass er sich entlang der Fläche des Stiftes 141 erstreckt, die mit dem Spiralabschnitt 410 in Eingriff gelangt. Jedoch muss, solange der Vorsprung 142 des Stiftes 141 tiefer als die Bodenfläche 414 eingeführt ist, wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, der Vorsprung 142 nicht unbedingt an der vorstehend erwähnten Position ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Vorsprung 142 an einer mittleren Position an dem Stift 141 derart ausgebildet sein, dass die Abstände von entgegengesetzten Seitenflächen des Stiftes 141 zu dem Vorsprung 142 gleich werden. Wenn der Vorsprung 142 an einer derartigen Position ausgebildet ist, kann die vertiefte Nut 415 des Spiralabschnittes 410 an einer Position zwischen der Seitenwand 413 des Spiralabschnittes 410 und der Seitenwand 421 des Absatzes angeordnet sein, um den Vorsprung 142 unterzubringen.
Wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt ist, kann lediglich ein Kontakt zwischen dem distalen Ende des Vorsprungs 142 des Stifts 141 und der Bodenfläche der vertieften Nut 415 mit sich gebracht werden, ohne einen Kontakt zwischen der Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410 und dem Stift 141 zu bewirken. Auch in diesem Aufbau wird, wenn der Stift 141 in den Spiralabschnitt 410 eingeführt wird und mit der Seitenwand 413 in Eingriff gelangt, der Vorsprung 142 des Stiftes 141 tiefer eingeführt als die Bodenfläche 414 des Spiralabschnittes 410. Als ein Ergebnis gelangt wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Vorsprung 142 mit der Seitenwand 421 des Absatzes zwischen dem Spiralabschnitt 410 und dem ringartigen Abschnitt 420 in Eingriff, sogar ohne den Einführbetrag des Stiftes 141 zu erhöhen, wenn der Stift 141 das Schlussende 412 des Spiralabschnittes 410 erreicht. Demgemäß gelangt selbst dann, wenn die Drehzahl des Drehkörpers 110 der Antriebsseite hoch ist, der Stift 141 mit der Seitenwand 421 des Absatzes in Eingriff. Dies verhindert eine Rückkehr des Stiftes 141 von dem ringartigen Abschnitt 420 zu dem Spiralabschnitt 410, ohne die Größe der Kupplung zunehmen zu lassen.
Die Form des Stiftes 141 kann nach Bedarf abgewandelt werden. Beispielsweise kann, wie dies in 15 gezeigt ist, ein Abschnitt des Stiftes 141, der einen kreisartigen Querschnitt hat, so vorragen, dass er den Vorsprung 142 ausbildet.
Die Anzahl an Drängelementen 135 kann nach Bedarf geändert werden. Beispielsweise kann der Drehkörper der angetriebenen Seite durch ein einzelnes Drängelement 135 gedrängt werden.
Jedes Drängelement 135 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Kompressionsschraubenfeder (zusammendrückbare Schraubenfeder) beschränkt, solange das Drängelement 135 den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zu der gekuppelten Position drängt. Beispielsweise kann eine Spannfeder, die den Drehkörper 120 der angetriebenen Seite zu der gekuppelten Position zieht, als das Drängelement angewendet werden.
Der Aktuator 150 ist nicht auf den Solenoid der Selbsthalteart beschränkt, sondern kann beispielsweise ein Solenoid sein, der den Stift 141 des Arretierelementes 140 in die Nut 400 lediglich dann einführt, wenn eine Spule angeregt wird. In diesem Aufbau rückt die Kupplung 100 lediglich dann aus, wenn die Spule entregt ist. Die Kupplung 100 wird somit in dem eingerückten Zustand gehalten, wenn die Spule nicht angeregt werden kann. Als ein Ergebnis ist die Pumpe 200 sogar dann betreibbar, wenn der Aktuator 150 nicht normal arbeitet (wenn er versagt).
Der Aktuator 150 ist nicht auf den Solenoid beschränkt, sondern kann ein beliebiger geeigneter anderer Aktuator außer einem Solenoid sein, wie beispielsweise ein Aktuator der hydraulischen Art, der den Stift 141 wahlweise einführt und zurückversetzt. Auch in diesem Fall wird die Kupplung 100 ausgerückt durch einen Eingriff zwischen der Nut 400 des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite und dem Stift 141 des Arretierelementes 140. Die zum Ausrücken der Kupplung 100 benötigte Kraft wird somit aus der Drehkraft des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite erhalten. Als ein Ergebnis wird ein Ausrücken mit einer geringen Kraft erzielt.
Die Kupplung 100 ist nicht auf den Aufbau beschränkt, bei dem die Antriebskraft durch die Kugeln 130 übertragen wird. Die Kupplung 100 kann eine Kupplung der Drückart sein.
Beispielsweise können gegenüberliegenden Flächen des Drehkörpers 110 der Antriebsseite und des Drehkörpers 120 der angetriebenen Seite parallele abgeschrägte Flächen sein, die jeweils in Bezug auf die axiale Richtung geneigt sind. Die abgeschrägten Flächen dienen als Drückflächen. Indem der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite in der axialen Richtung bewegt wird und die Drückflächen gegeneinander gedrückt werden, werden der Drehkörper 120 der angetriebenen Seite und der Drehkörper 110 der Antriebsseite miteinander gekuppelt.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele schaltet die Kupplung den Kraftübertragungszustand von der Kurbelwelle 240 zu der Pumpe 200. Jedoch kann die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Kupplung angewendet werden, die zwischen anderen Hilfsvorrichtungen wie beispielsweise einem Kompressor oder eine Ölpumpe und der Kurbelwelle 250 angeordnet ist. Außerdem ist die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Kupplung zum Schalten des Kraftübertragungszustandes von der Kurbelwelle 250 beschränkt, sondern kann als eine Kupplung zum Schalten des Kraftübertragungszustandes von anderen Antriebsquellen angewendet werden.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele wird die axiale Position des Arretierelementes 140 begrenzt. Jedoch kann eine axiale Bewegung des Arretierelementes 140 gestattet werden, solange die Kupplung 100 zu der Ausrückposition bewegt wird, indem der Stift 141 des Arretierelementes 140 mit der Nut 400 in Eingriff gelangt.
Die Kupplung ist mit dem Drehkörper der Antriebseite und dem Drehkörper der angetriebenen Seite versehen, die sich in der axialen Richtung zwischen einer gekuppelten Position, bei der der Drehkörper der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper der Antriebsseite gekuppelt ist, und einer entkuppelten Position bewegen können, an der der Drehkörper der angetriebenen Seite von dem Drehkörper der Antriebsseite entkuppelt ist. Der Drehkörper der angetriebenen Seite hat eine Nut mit einem Spiralabschnitt und einem ringartigen Abschnitt, der tiefer als der Spiralabschnitt ist. Der Drehkörper der angetriebenen Seite wird zu der gekuppelten Position durch ein Drängelement gedrängt. Der Drehkörper der angetriebenen Seite wird zu der entkuppelten Position entgegen der Drängkraft des Drängelementes bewegt, indem ein Stift in den Spiralabschnitt eingeführt wird. Ein Vorsprung ist an dem Endstück des Stiftes vorgesehen, und eine vertiefte Nut zum Unterbringen des Vorsprungs, wenn der Stift in den Spiralabschnitt eingeführt ist, ist an der Bodenfläche des Spiralabschnittes vorgesehen.

Claims

Kupplung (100) mit: einem Drehkörper (110) der Antriebsseite; einem Drehkörper (120) der angetriebenen Seite, der in einer axialen Richtung zwischen einer gekuppelten Position, an der der Drehkörper (120) der angetriebenen Seite mit dem Drehkörper (110) der Antriebsseite gekuppelt ist, und einer entkuppelten Position bewegbar ist, an der der Drehkörper (120) der angetriebenen Seite von dem Drehkörper (110) der Antriebsseite entkuppelt ist; einer Nut (400), die an einer Außenumfangsfläche des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite ausgebildet ist, wobei die Nut (400) einen Spiralabschnitt (410), der sich um eine Achse des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite erstreckt, und einen ringartigen Abschnitt (420) hat, der fortlaufend von dem Spiralabschnitt (410) ausgebildet ist und sich über einen gesamten Umfang des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite und senkrecht zu der axialen Richtung erstreckt, wobei der ringartige Abschnitt (420) eine Tiefe hat, die größer als die Tiefe des Spiralabschnittes (410) ist; einem Drängelement (135) zum Drängen des Drehkörpers (120) der angetriebenen Seite von der entkuppelten Position zu der gekuppelten Position; und einem Stift (141), der wahlweise in die Nut (400) eingeführt und aus der Nut (400) zurückversetzt werden kann, wobei der Stift (141) daran angepasst ist, dass er in den Spiralabschnitt (410) eingeführt wird, um den Drehkörper (120) der angetriebenen Seite zu der entkuppelten Position zu bewegen, wobei der Stift (141) einen distalen Endabschnitt, der in den Spiralabschnitt (410) eingeführt ist, und einen Vorsprung (142) hat, der an dem distalen Endabschnitt ausgebildet ist, und der Spiralabschnitt (410) eine Bodenfläche (414) hat, in der eine vertiefte Nut (415) so ausgebildet ist, dass sie den Vorsprung (142) unterbringt, wenn der distale Endabschnitt des Stiftes (141) in den Spiralabschnitt (410) eingeführt ist.
Kupplung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Stift (141) eine Eingriffsfläche hat, die dazu in der Lage ist, mit einer Seitenwand (413) des Spiralabschnittes (410) in Eingriff zu gelangen, und der Vorsprung (142) entlang der Eingriffsfläche ausgebildet ist.
Kupplung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Vorsprung (142) eine abgeschrägte Fläche (142a) zumindest an einem distalen Ende des Vorsprungs (142) hat, und der Vorsprung (142) zu dem distalen Ende hin abgeschrägt ist.
Kupplung (100) gemäß Anspruch 3, wobei der Vorsprung (142) eine Kontaktfläche hat, die dazu in der Lage ist, mit einer Seitenwand (415a) der vertieften Nut (415) in Kontakt zu gelangen, und der Vorsprung (142) die abgeschrägte Fläche (142a) zumindest an einem distalen Ende der Kontaktfläche hat.
Kupplung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Seitenwand (415a) der vertieften Nut (415), die mit der abgeschrägten Fläche (142a) in Kontakt gelangt, um einen Winkel geneigt ist, der gleich dem Winkel der abgeschrägten Fläche (142a) ist.
Kupplung (100) gemäß Anspruch 3, wobei der Vorsprung (142) eine Kontaktfläche hat, die dazu in der Lage ist, mit einer Seitenwand (413) des Spiralabschnittes (410) in Kontakt zu gelangen, und der Vorsprung (142) die abgeschrägte Fläche (142a) zumindest an einem distalen Ende der Kontaktfläche hat.
Kupplung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die vertiefte Nut (415) und der ringartige Abschnitt (420) miteinander an einem Verbindungsabschnitt (430) verbunden sind, und die Länge des Vorsprungs (142) größer als die Länge des Verbindungsabschnittes (430) in einer Richtung ist, die senkrecht zu der axialen Richtung ist.