DE112014003429B4

DE112014003429B4 - Kupplung

Info

Publication number: DE112014003429B4
Application number: DE112014003429.0T
Authority: DE
Inventors: Hirotaka Sunada; Shintaro Nakano; Daisuke Kobayashi; Akifumi Oosugi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2022-11-24
Anticipated expiration: 2034-07-19
Also published as: JP6032368B2; WO2015012211A1; US20160169301A1; JPWO2015012211A1; CN105393013B; US9494202B2; CN105393013A; DE112014003429T5

Abstract

Eine Kupplung (100), die aufweist:eine Rotationswelle (210),ein Außenrad und ein Innenrad, wobei beide um eine Achse der Rotationswelle (210) drehbar sind, undein Eingriffselement, das zwischen dem Außenrad und dem Innenrad angeordnet ist, wobeieine Innenumfangsfläche des Außenrades und eine Außenumfangsfläche des Innenrades zueinander weisen,die Innenumfangsfläche des Außenrades eine ringförmige Nut (111) hat, die sich in Umfangsrichtung entlang des gesamten Umfangs der Innenumfangsfläche erstreckt,die Außenumfangsfläche des Innenrades eine Führungsnut hat, die sich in einer Richtung erstreckt, die eine Ebene schneidet, die senkrecht zur Achse der Rotationswelle (210) verläuft,ein Raum, der konfiguriert ist, um das Eingriffselement aufzunehmen, in einem Abschnitt vorgesehen ist, in dem die Führungsnut und die ringförmige Nut (111) zueinander weisen,das Eingriffselement in der Führungsnut und der ringförmigen Nut (111) bewegt wird, indem das Außenrad und das Innenrad in Bezug zueinander in Axialrichtung der Rotationswelle (210) bewegt werden,durch die Bewegung des Eingriffselementes zu einem Abschnitt, in dem ein Zwischenraum zwischen dem Außenrad und dem Innenrad kleiner als ein Durchmesser des Eingriffselementes ist, um das Eingriffselement zwischen dem Außenrad und dem Innenrad festzuklemmen, ein gekoppelter Zustand erreicht wird, in dem das Außenrad und das Innenrad miteinander gekoppelt sind, unddurch die Bewegung des Eingriffselementes zu einem Abschnitt, in dem der Zwischenraum zwischen dem Außenrad und dem Innenrad größer als der Durchmesser des Eingriffselementes ist, ein entkoppelter Zustand erreicht wird, in dem das Außenrad und das Innenrad voneinander entkoppelt sind, wobeidas Außenrad ein Antriebsseitenrotor (110) und das Innenrad ein Rotor (120) der getriebenen Seite ist,die Führungsnut eine gekrümmte Nut (129) ist, die sich in der Außenumfangsfläche des Innenrades in einer gekrümmten Weise erstreckt,die Führungsnut flacher in einem Abschnitt, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im gekoppelten Zustand ist, als in einem Abschnitt ist, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im entkoppelten Zustand ist, unddie Führungsnut konfiguriert ist, sodass, wenn der entkoppelte Zustand zum gekoppelten Zustand geschaltet wird, das Eingriffselement sich entlang der Führungsnut in einer Rotationsrichtung des Außenrades bewegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist eine Kupplung, die konfiguriert ist, um Zustände der Leistungsübertragung zwischen einem Außenrad und einem Innenrad zu schalten und die an der Innenseite des Außenrades angeordnet ist, bekannt (z.B. JP 2004 - 245 316 A ). In der Kupplung ist eine ringförmige Haltevorrichtung, die Rollen unterbringt, von denen jede als ein Eingriffselement dient, in dem Raum angeordnet, in dem das Außenrad und das Innenrad zueinander weisen. Flache Nockenflächen sind an einer Außenumfangsfläche des Innenrades vorgesehen. Die Nockenflächen sehen keilförmige Räume vor, von denen jeder allmählich schmaler zu den entgegengesetzten Umfangsseiten wird, und zwar zwischen den Nockenflächen und dem Außenrad.
Zum Koppeln des Innenrades und des Außenrades miteinander dreht die Kupplung die Haltevorrichtung zusammen mit dem Außenrad, um die Haltevorrichtung in Bezug auf das Innenrad zu schwenken, wodurch jede der Rollen, die in der Haltevorrichtung untergebracht sind, in einem schmaleren Raum in dem entsprechenden der vorstehend genannten keilförmigen Räume bewegt wird. Die Rollen werden somit zwischen dem Innenrad und dem Außenrad festgeklemmt, sodass das Innenrad und das Außenrad durch die Rollen miteinander gekoppelt sind. Als ein Ergebnis drehen sich das Innenrad und das Außenrad einstückig.
Im Gegensatz dazu werden zum Entkoppeln des Innen- und des Außenrades voneinander die Haltevorrichtung und das Außenrad voneinander entkoppelt. Dieses bewirkt, dass ein Spannelement, das mit dem Innenrad gekoppelt ist, die Haltevorrichtung drückt und zurückführt, um jede Rolle, die in der Haltevorrichtung untergebracht ist, von dem schmalen Raum in einen großen Raum in dem entsprechenden keilförmigen Raum zu bewegen. Dies bewirkt, dass die Rollen zwischen dem Innenrad und dem Außenrad rollen. Als ein Ergebnis gelangen das Innenrad und das Außenrad voneinander außer Eingriff und wird die Leistungsübertragung zwischen dem Innenrad und dem Außenrad aufgehoben.
Die JP 2013 - 57 293 A offenbart eine Wasserpumpe, die umfasst: eine Riemenscheibe; eine Gleitplatte, die die Leistung der Riemenscheibe überträgt; eine Spule, die die Gleitplatte von der Riemenscheibe in einer Trennungsrichtung bei der Leistungszufuhr antreibt; eine mehrere Federn, die die Gleitplatte in einer Richtung antreiben, die sich der Riemenscheibe nähert; und einen ersten Kraftübertragungsmechanismus, der ein eingreifender Kraftübertragungsmechanismus zum Unterbrechen der Kraft zwischen der Riemenscheibe und der Gleitplatte in einem leitenden Zustand der Spule und zum Aufbringen von Kraft zwischen der Riemenscheibe und der Gleitplatte in einem nicht leitenden Zustand der Spule ist.
Die DE 10 2011 085 839 A1 offenbart eine Kupplungsvorrichtung, die umfasst: ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil, die jeweils um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert sind und die im eingekuppelten Zustand mittels einer Schiebemuffe formschlüssig miteinander gekoppelt sind. Die Schiebemuffe ist drehfest und axial verschiebbar am ersten Kupplungsteil angebracht. Eine Umfangsfläche der Schiebemuffe ist mit mindestens einer ersten Stufe versehen, die eine erste Stufenflanke hat und sich mit einem ersten Stufenverlauf an der Umfangsfläche der Schiebemuffe erstreckt, wobei der erste Stufenverlauf zumindest abschnittsweise zumindest auch eine axiale Richtungskomponente in Richtung der Drehachse aufweist. Es ist ein radial zwischen einer Stellmittel-Kopplungsposition und einer ersten Stellmittel-Entkopplungsposition hin und her verschiebbares und ansonsten ortsfestes Stellmittel vorgesehen, wobei das Stellmittel während des Vorgangs zur Entkopplung der beiden Kupplungsteile in seiner ersten Stellmittel-Entkopplungsposition an der ersten Stufenflanke anliegt, so dass sich die Schiebemuffe bei einer Rotation des ersten Kupplungsteils axial vom zweiten Kupplungsteil weg in eine Muffen-Entkopplungsposition bewegt, in der das erste und das zweite Kupplungsteil mechanisch voneinander entkoppelt sind. Die Schiebemuffe ist mittels einer axial wirkenden Feder abgestützt ist, so dass eine Federkraft der Feder die Schiebemuffe in einer das erste und das zweite Kupplungsteil mechanisch miteinander koppelnden Muffen-Kopplungsposition hält oder in diese Muffen-Kopplungsposition schiebt, wenn sich das Stellmittel in seiner Stellmittel-Kopplungsposition befindet.
Die CH 673 139 A offenbart eine Freilaufkupplung, die Drehbewegungen in beiden Drehrichtungen überträgt, wenn diese an der Antriebswelle wirken. Wird die Abtriebswelle gedreht, erfolgt keine Übertragung auf die Antriebswelle. Eine oder mehrere Kugeln, die in einer kreisförmigen Nut mit asymmetrischem Querschnitt geführt werden und an einer Scheibe mit nichtkreisförmigem Querschnitt anliegen, werden beim Drehen der Antriebswelle an die Führungsfläche der Abtriebswelle angepresst und eingeklemmt.
Die DE 10 2009 025 330 A1 offenbart eine Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs zur Bereitstellung einer Kühlmittelströmung, wobei eine Antriebswelle der Kühlmittelpumpe von einer mit der Antriebswelle gekoppelten Antriebsscheibe, an der ein riemenartiges Antriebselement geführt ist, antreibbar ist. Die Antriebswelle weist ein mit der Antriebsscheibe fest verbundenes erstes Antriebswellensegment und ein mit einem Laufrad der Kühlmittelpumpe fest verbundenes zweites Antriebswellensegment auf, wobei zwischen das erste Antriebswellensegment und das zweite Antriebswellensegment ein in Axialrichtung der Antriebswelle verschiebbares Betätigungselement für Klemmkörper geschaltet ist und wobei abhängig von der axialen Relativposition zwischen dem axial verschiebbaren Betätigungselement und den beiden axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten eine Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten über die Klemmkörper hergestellt oder aufgelöst ist.
Die DE 10 2006 049 771 A1 offenbart eine schaltbare Freilaufkupplung, die umfasst: ein rotierbares Antriebselement, eine vom Antriebselement antreibbare Welle, ein Drehmomentaufnahmeelement, in welches ein Drehmoment vom Antriebselement über die Welle einleitbar ist, einen zwischen das Antriebselement und das Drehmomentaufnahmeelement geschalteten Freilauf, und eine zwischen das Antriebselement und das Drehmomentaufnahmeelement geschaltete schaltbare Kupplung, welche mehrere in Axialrichtung der Welle verlagerbare Wälzkörper umfasst, wobei in geschlossener Stellung der Kupplung die Wälzkörper zur Übertragung eines Drehmoments vorgesehen sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die die Erfindung lösen soll
Bei der in der JP 2004 - 245 316 A beschriebenen Kupplung ist die Haltevorrichtung zwischen dem Außenrad und dem Innenrad angeordnet. Die Räume zum Unterbringen der Rollen sind durch die äußere Umfangsfläche des Innenrades, die Innenumfangsfläche des Außenrades und Taschen der Haltevorrichtung definiert. Das heißt, dass die Räume zum Unterbringen der Rollen vorgesehen sind, in dem drei Komponenten kombiniert sind. Daher müssen zum Sicherstellen des geeigneten Schaltens der Übertragungszustände bzw. Getriebezustände die Toleranz kontrolliert werden, während Variationen bei den Abmessungen der drei Komponenten berücksichtigt werden, die das Innenrad, das Außenrad und die Haltevorrichtung sind. Dieses erfordert eine hohe Fertigungsgenauigkeit.
Dementsprechend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung zu schaffen, die in der Lage ist, Zustände der Leistungsübertragung zwischen einem Innenrad und einem Außenrad zu schalten, ohne dass eine Haltevorrichtung verwendet wird. Die Aufgabe wird durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gerichtet.
Mittel zur Lösung der Probleme
Erfindungsgemäß erstreckt sich die Führungsnut in der Richtung, in der die Ebene senkrecht zur Achse der Rotationswelle geschnitten wird. Die Führungsnut ist somit in Bezug auf oder senkrecht zur ringförmigen Nut geneigt. Das Eingriffselement ist in dem Raum in dem Abschnitt untergebracht, in dem die ringförmige Nut und die Führungsnut, die in Bezug auf oder senkrecht zur ringförmigen Nut geneigt ist, zueinander weisen. Daher werden durch das Bewegen des Außenrades und des Innenrades in Bezug auf die Axialrichtung der Rotationswelle die Positionen der Abschnitte der ringförmigen Nut und der Führungsnut, die zueinander weisen, geändert, um das Eingriffselement zwischen dem Außenrad und dem Innenrad zu bewegen.
Als ein Ergebnis ändert die Konfiguration die Position des Eingriffselementes, ohne dass eine Haltevorrichtung zum Unterbringen des Eingriffselementes zwischen dem Außenrad und dem Innenrad verwendet wird. Die Zustände der Leistungsübertragung zwischen dem Innenrad und dem Außenrad werden somit geschaltet, ohne dass die Haltevorrichtung verwendet wird.
In der vorstehend beschriebenen Kupplung ist das Außenrad ein Antriebsseiterotor und das Innenrad ein Rotor der getriebenen Seite, und die ringförmige Nut ist in der Innenumfangsfläche des Außenrades vorgesehen und die Führungsnut in der Außenumfangsfläche des Innenrades vorgesehen. Die Führungsnut ist in einem Abschnitt flacher, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im gekoppelten Zustand ist, im Vergleich zu einem Abschnitt, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn es im entkoppelten Zustand ist. Die Führungsnut ist konfiguriert, sodass, wenn der entkoppelte Zustand zum gekoppelten Zustand geschaltet wird, sich das Eingriffselement entlang der Führungsnut in einer Rotationsrichtung des Außenrades bewegt.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration nimmt, wenn sich das Außenrad, das der Antriebsseiterotor ist, dreht, das Eingriffselement eine Kraft auf, die wirkt, um das Eingriffselement in der Führungsnut in Rotationsrichtung des Außenrades zu bewegen. Daher wird mit zunehmender Antriebskraft, die vom Außenrad, das der Antriebsseiterotor ist, eingegeben wird, das Eingriffselement stärker zu einem flachen Abschnitt der Führungsnut angetrieben. Dieses erleichtert das Aufrechterhalten eines Zustandes, in dem das Eingriffselement zwischen dem Außenrad und dem Innenrad festgeklemmt wird, wodurch die Übertragung einer großen Antriebskraft gestattet wird.
In der vorstehend beschriebenen Kupplung ist vorzugsweise eine schraubenförmige Nut, die sich um die Achse der Rotationswelle erstreckt, in der Außenumfangsfläche des Innenrades zusätzlich zur Führungsnut vorgesehen. Die Kupplung weist vorzugsweise ein Verriegelungselement und ein Spannelement auf, das konfiguriert ist, um das Innenrad von einer Entkopplungsposition, in der das Innenrad von dem Außenrad entkoppelt ist, zu einer Kopplungsposition hin zu spannen, in der das Innenrad mit dem Außenrad gekoppelt ist. Das Eingriffselement ist vorzugsweise in die schraubenförmige Nut eingeführt und steht mit einer Seitenwand der schraubenförmigen Nut in Eingriff, um das Innenrad zur Entkopplungsposition entgegen einer Spannkraft des Spannelementes zu bewegen.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration spannt die Spannkraft des Spannelementes das Innenrad von der Entkopplungsposition zur Kopplungsposition. Wenn das Innenrad in der Kopplungsposition ist, sind das Außenrad und das Innenrad im gekoppelten Zustand. Wenn das Verriegelungselement in die schraubenförmige Nut des Innenrades eingeführt ist, das im gekoppelten Zustand ist und das sich zusammen mit dem Außenrad dreht, dreht sich das Innenrad mit der Seitenwand der schraubenförmigen Nut, die in Bezug auf die Axialrichtung der Rotationswelle geneigt ist, die mit dem Verriegelungselement in Eingriff steht. Dieses bewegt das Innenrad von der Kopplungsposition zur Entkopplungsposition entgegen der Spannkraft des Spannelementes, wodurch das Außenrad und das Innenrad voneinander entkoppelt werden. Das heißt, dass in der Konfiguration die Kraft, die zum Außereingriffbringen der Kupplung notwendig ist, aus der Rotationskraft des Innenrades erhalten wird. Als ein Ergebnis wird ein solches Außereingriffbringen durch eine kleine Kraft zustande gebracht.
Erfindungsgemäß ist die Führungsnut eine gekrümmte Nut, die sich in der Außenumfangsfläche des Innenrades in einer gekrümmten Weise erstreckt. In der vorstehend beschriebenen Kupplung, in der das Außenrad der Antriebsseiterotor und das Innenrad der Rotor der getriebenen Seite ist, ist die gekrümmte Nut vorzugsweise gekrümmt, sodass eine Neigung der gekrümmten Nut in Bezug auf die Rotationsrichtung des Außenrades von dem Abschnitt, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im entkoppelten Zustand ist, zu dem Abschnitt, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im gekoppelten Zustand ist, allmählich kleiner wird.
Wenn ein Schalten vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand bewirkt, dass das Eingriffselement zwischen dem Außenrad und dem Innenrad schnell festgeklemmt wird, um die Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit des Innenrades schnell zu erhöhen, nimmt die Kupplung eine große Stoßbeanspruchung aufgrund des Schaltbetriebes zum Eingriffszustand auf.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird, wenn das Außenrad und das Innenrad in Bezug zueinander in Axialrichtung der Rotationswelle bewegt werden, um vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand zu schalten, die Bewegungsgröße des Eingriffselementes, das sich entlang der gekrümmten Nut bewegt, in Rotationsrichtung des Außenrades zum gekoppelten Zustand hin größer.
Daher ist in einem frühen Stadium des Schaltens vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand die Bewegungsgröße des Eingriffselementes in Rotationsrichtung des Außenrades gering und wird das Eingriffselement nicht zwischen dem Außenrad und dem Innenrad festgeklemmt. Als ein Ergebnis bewirkt die Reibung, dass die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Außenrades und die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Innenrades nahe zueinander werden. Dann erhöht sich in einem späteren Stadium des Schaltens vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand die Bewegungsgröße des Eingriffselementes in Rotationsrichtung des Außenrades, um das Eingriffselement zwischen dem Innenrad und dem Außenrad festzuklemmen, wodurch das Außenrad und das Innenrad miteinander gekoppelt werden.
Das heißt, dass die Konfiguration eine langsame Progression des Koppelns zwischen dem Außenrad und dem Innenrad gestattet, wodurch die Stoßbeanspruchung reduziert wird, die verursacht wird, indem vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand geschaltet wird.
In der Kupplung kann das Eingriffselement eine Kugel sein.
Wenn das Eingriffselement eine Kugel ist, die weder eine Anisotropie noch Ecken hat, wird das Eingriffselement gleichmäßig bewegt, selbst wenn dieses zwischen der ringförmigen Nut und der Führungsnut angeordnet ist, die einander schneiden. Als ein Ergebnis wird das Schalten zwischen dem gekoppelten Zustand und dem entkoppelten Zustand gleichmäßig ausgeführt.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Kupplung entsprechend einem ersten, nicht erfindungsgemäßen, Ausführungsbeispiel zeigt,
2 ist eine Seitenansicht, die die Kupplung von 1 in einem Außereingriffszustand zeigt,
3 ist eine Seitenansicht, die die Kupplung von 1 in einem Eingriffszustand zeigt,
4 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer Betätigungseinrichtung zeigt, die ein Verriegelungselement der Kupplung von 1 in die schraubenförmige Nut und aus der schraubenförmigen Nut bewegt,
5 ist eine Seitenansicht, die einen Antriebsseitenrotor einer Kupplung entsprechend einem zweiten, erfindungsgemäßen, Ausführungsbeispiel zeigt,
6 ist eine Seitenansicht, die den Rotor der getriebenen Seite von 5 zeigt,
7 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Zeit zeigt, die notwendig ist, um von einem Außereingriffszustand zum Eingriffszustand zu schalten, und der Krümmung der gekrümmten Nut der Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt, und
8 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Stoßbeanspruchung zum Zeitpunkt des Schaltens vom Außereingriffszustand zum Eingriffszustand und die Krümmung der gekrümmten Nut der Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.

Erstes, nicht zur Erfindung gehörendes, Ausführungsbeispiel
Eine Kupplung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben. Die Kupplung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel schaltet Zustände der Leistungsübertragung von einer Kurbelwelle, die in einem Motor angeordnet ist, zu einer Wasserpumpe, die Motorkühlmittel umführt.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels in einem Unterbringungsabschnitt 310 untergebracht, der an einem Gehäuse 300 angeordnet ist. Ein rohrförmiges Stützelement 320 ist im Gehäuse 300 aufgenommen. Eine Abtriebswelle 210 der Kupplung 100, die eine Rotationswelle ist, ist durch das Stützelement 320 über ein erstes Lager 330, das sich radial einwärts vom Stützelement 320 befindet, zur Rotation gelagert.
Ein Pumpenrad 220 einer Pumpe 200 ist am distalen Endabschnitt (dem rechten Endabschnitt bei Betrachtung in 1) der Abtriebswelle 210 in einer einstückig drehenden Weise befestigt. Ein Antriebsseiterotor 110 wird durch den Basisendabschnitt (dem linken Endabschnitt bei Betrachtung in der Zeichnung) der Abtriebswelle 210 über ein zweites Lager 340 zur Rotation gelagert. Eine gerade Passfeder 212 ist in einer Außenumfangsfläche eines Abschnitts der Abtriebswelle 210 zwischen dem ersten Lager 330 und dem zweiten Lager 340 vorgesehen.
Eine becherförmige Scheibe 270 der getriebenen Seite, die die Kupplung 100 umgibt, die in dem Unterbringungsabschnitt 310 des Gehäuses 300 untergebracht ist, ist an dem Antriebsseiterotor 110 befestigt. Eine Antriebsseitescheibe 260 ist an einem Endabschnitt einer Kurbelwelle 250 in einer einstückig drehbaren Weise befestigt. Die Antriebsseitescheibe 260 und die Scheibe 270 der getriebenen Seite sind miteinander durch einen Ring 280 gekoppelt, der über die Antriebsseitescheibe 260 und die Scheibe 270 der getriebenen Seite gelegt ist.
Ein Rotor 120 der getriebenen Seite ist zwischen dem Gehäuse 300 und dem Antriebsseiterotor 110 angeordnet. Der Rotor 120 der getriebenen Seite hat einen Eingriffsabschnitt 121, der sich an der Innenumfangsfläche des Rotors 120 der getriebenen Seite befindet und durch die gerade Passfeder 212 aufgenommen ist. Dieses ermöglicht, dass sich der Rotor 120 der getriebenen Seite einstückig mit der Abtriebswelle 210 dreht und sich in Axialrichtung der Abtriebswelle 210 bewegt. Im ersten Ausführungsbeispiel sind die Abtriebswelle 210, der Antriebsseiterotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite koaxial, wie es durch die Linien mit langem Strich und kurzem Strich in den 1 bis 3 dargestellt ist. Nachfolgend wird sich auf die Erstreckungsrichtung der Achse als Axialrichtung bezogen. Wie es durch die Pfeile in den 2 und 3 gezeigt ist, dreht sich der Antriebsseiterotor 110 im Uhrzeigersinn bei der Betrachtung von der distalen Endseite (der rechten Endseite bei Betrachtung in den 2 und 3) der Abtriebswelle zum Antriebsseiterotor 110. Nachfolgend wird sich auf die Rotationsrichtung des Antriebsseiterotor 110 als Rotationsrichtung bezogen.
Unter Bezugnahme auf 1 hat der Rotor 120 der getriebenen Seite eine Kontur, die ausgebildet wird, indem ein Paar von Stützen mit unterschiedlichen Durchmessern koaxial verbunden werden. Der Rotor 120 der getriebenen Seite wird durch die Abtriebswelle 210 in einer solchen Ausrichtung gestützt, dass ein Abschnitt 122 mit gro-ßem Durchmesser und ein Abschnitt 123 mit kleinem Durchmesser jeweils an der Seite mehr zum Antriebsseiterotor 110 (der linken Seite bei Betrachtung von 1), und an der Seite näher zur Pumpe 200 (der rechten Seite bei Betrachtung in der Zeichnung) angeordnet sind. Der Abschnitt 122 mit großem Durchmesser des Rotors 120 der getriebenen Seite ist an der Innenseite des Antriebsseiterotors 110 angeordnet, sodass die Außenumfangsfläche des Abschnitts 122 mit großem Durchmesser zur Innenumfangsfläche des Antriebsseiterotors 110 weist. Das heißt, dass im ersten Ausführungsbeispiel der Antriebsseiterotor 110 ein Außenrad darstellt und der Rotor 120 der getriebenen Seite ein Innenrad darstellt. Die Innenumfangsfläche des Antriebsseitenrotors 110 und die Außenumfangsfläche des Abschnitts 122 mit großem Durchmesser des Rotors 120 der getriebenen Seite sind gegenüberliegende Flächen, die zueinander weisen.
Eine Aussparung 124, die sich zur Pumpe 200 öffnet, ist im Abschnitt 123 mit kleinem Durchmesser des Rotors 120 der getriebenen Seite vorgesehen. Unterbringungsaussparungen 125, die Spannelemente 135 unterbringen, sind in Umfangsrichtung im Bodenabschnitt der Aussparung 124 in einer Weise vorgesehen, dass die Abtriebswelle 210 umgeben ist.
Jedes der Spannelemente 135 ist zum Beispiel eine spulenförmige Feder und in dem entsprechenden der Unterbringungsaussparung 125 des Rotors 120 der getriebenen Seite untergebracht. Ein distales Ende vom Spannelement 135 ist durch einen Verriegelungsvorsprung 211 verriegelt, der in der Abtriebswelle 210 vorgesehen ist. Die Spannelemente 135 sind in den entsprechenden Unterbringungsaussparungen 125, jedes in einem komprimierten Zustand untergebracht, wodurch der Rotor 120 der getriebenen Seite zum Antriebsseiterotor 110 (nach links in 1) gespannt wird.
Wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, hat der Rotor 120 der getriebenen Seite Führungsnuten oder anders ausgedrückt lineare Nuten 127, die in der Außenumfangsfläche des Abschnitts 122 mit großem Durchmesser vorgesehen sind und die sich in einer Richtung erstrecken, die eine Ebene senkrecht zur Achse schneidet. Die linearen Nuten 127 sind in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ist eine ringförmige Nut 111, die sich in Umfangsrichtung entlang des gesamten Umfangs des Antriebsseiterotors 110 erstreckt, in der Innenumfangsfläche des Antriebsseiterotors 110 vorgesehen. Das heißt, dass die ringförmige Nut 111 eine Nut ist, die sich entlang der Ebene senkrecht zur Achse erstreckt. Die ringförmige Nut 111 hat einen bogenförmigen Querschnitt, wie es in 1 dargestellt ist. Die Räume, die durch die Linearnuten 127 und die ringförmige Nut 111 definiert sind, bringen Kugeln 130 unter, von denen jede ein Eingriffselement ist. Unter Bezugnahme auf 3 ist der Durchmesser d1 von jeder der Kugeln 130 geringfügig größer als sowohl die Breite d2 von jeder Linearnut 127 als auch die Breite d3 der ringförmigen Nut 111. Als ein Ergebnis ist jede Kugel 130 in den Räumen zwischen den Linearnuten 127 und der ringförmigen Nut 111 in der Erstreckungsrichtung der entsprechenden Linearnut 127 beweglich, jedoch in der Breitenrichtung der Linearnut 127 im Wesentlichen unbeweglich.
Wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, ist jede Linearnut 127 in Bezug auf die ringförmige Nut 111 geneigt. Genauer gesagt ist die Linearnut 127 geneigt, sodass das vordere Ende in Rotationsrichtung (der obere Endabschnitt in der Linearnut 127, der sich näher an den Blattflächen der 2 und 3 befindet) an einer Position angeordnet ist, die vom hinteren Ende in Rotationsrichtung und zum Abschnitt 123 mit kleinem Durchmesser des Rotors 120 der getriebenen Seite versetzt ist (die Position, die sich bei der Betrachtung in den 2 und 3 rechtsgerichtet befindet). Der Winkel zwischen der Erstreckungsrichtung von jeder Linearnut 127 und der Erstreckungsrichtung der ringförmigen Nut 111 beträgt 45°. Das heißt, dass die Linearnut 127 die Ebene senkrecht zu der Achse schneidet, während eine Neigung um 45° in Bezug auf die Ebene vorliegt. Das vordere Ende von jeder Linearnut 127, das sich an der vorderen Seite in Rotationsrichtung befindet, bildet einen Halteabschnitt 128, der flacher als der andere Abschnitt der Linearnut 127 ist. Genauer gesagt ist jede Linearnut 127 im Halteabschnitt 128 am flachsten, der sich an der vorderen Seite in Rotationsrichtung befindet, und wird zum hinteren Ende in Rotationsrichtung hin allmählich tiefer.
Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite zum Antriebsseitenrotor 110 durch die Standkraft der Spannelemente 135 bewegt wird und an der Position, die in 3 gezeigt ist, angeordnet ist, befinden sich die Kugeln 130 in den Halteabschnitten 128 der entsprechenden Linearnuten 127. Da jeder Halteabschnitt 128 wie bereits beschrieben flach ist, ist der Zwischenraum zwischen der Linearnut 127 und der ringförmigen Nut 111 (siehe 1) im Halteabschnitt 128 klein. Die Kugeln 130 sind somit zwischen dem Rotor 120 der getriebenen Seite und dem Antriebsseitenrotor 110 festgeklemmt und es wird verhindert, dass sich diese zusammen mit dem Rotor 120 der getriebenen Seite in Bezug auf den Antriebsseitenrotor 110 drehen. Auf diese Weise sind der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite durch die Kugeln 130 miteinander gekoppelt.
Nachfolgend wird sich in Bezug auf Axialpositionen des Rotors 120 der getriebenen Seite, der sich entlang der Abtriebswelle 210 axial bewegt, auf die Position, in der der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite miteinander gekoppelt sind, wie es in den 1 und 3 gezeigt ist, als eine Kopplungsposition bezogen.
Daher wird unter Bezugnahme auf 1, wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite an der Kopplungsposition angeordnet ist und der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite miteinander durch die Kugeln 130 gekoppelt sind, die Rotation der Kurbelwelle 250 zum Rotor 120 der getriebenen Seite und der Abtriebswelle 210 über die Antriebsseitenscheibe 260 und den Ring 280 übertragen. Dieses bewirkt, dass das Pumpenrad 220, das sich einstückig mit der Abtriebswelle 210 dreht, Kühlmittel aus der Pumpe 200 pumpt.
Wie es beschrieben wurde, wird jede Linearnut 127 zum hinteren Ende in Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 hin tiefer. Als ein Ergebnis ist, wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite die in 2 gezeigte Position erreicht, jeder Kugel 130 in einem Abschnitt der entsprechenden Linearnut 127 angeordnet, der tiefer als der Halteabschnitt 128 ist. Genauer gesagt wird diese Anordnung durch die Tatsache zustande gebracht, dass im Wesentlichen die Hälfte jeder Kugel 130 in der ringförmigen Nut 111 des Antriebsseitenrotors 110 untergebracht ist und die Axialbewegung der Kugel 130 in Bezug auf den Antriebsseitenrotor 110 somit beschränkt ist. Wenn die Kugel 130 von dem flachen Halteabschnitt 128 freigegeben ist und in den Abschnitt der Linearnut 127 eintritt, der tiefer als der Halteabschnitt 128 ist, wird gestattet, dass sich die Kugel 130 zusammen mit dem Rotor 120 der getriebenen Seite in Bezug auf den Antriebsseitenrotor 110 dreht. Dieses ermöglicht ein Schwenken des Antriebsseitenrotors 110 und des Rotors 120 der getriebenen Seite in Bezug zueinander, wodurch zu einem Zustand geschaltet wird, in dem der Rotor 120 der getriebenen Seite vom Antriebsseitenrotor 110 entkoppelt ist.
Nachfolgend wird sich in Bezug auf die Axialpositionen des Rotors 120 der getriebenen Seite, der sich axial entlang der Abtriebswelle 210 bewegt, auf die Position, in der der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite voneinander entkoppelt sind, wie es in 2 gezeigt ist, als Entkopplungsposition bezogen.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist aus dem unten beschriebenen Grund jede Linearnut 127 in Bezug auf die Ebene senkrecht zur Achse um 45° geneigt. Das heißt, dass, wenn die Tiefenänderungsgröße je Längeneinheit der Linearnut 127 unverändert bleibt, die Länge der Linearnut 127, die zum Schalten zwischen dem gekoppelten Zustand und dem entkoppelten Zustand notwendig ist, die gleiche bleibt. Daher wird in diesem Fall, wenn der Winkel zwischen der Linearnut 127 und der Ebene senkrecht zu der Achse größer wird oder anders ausgedrückt, wenn die Erstreckungsrichtung der Linearnut 127 in Bezug auf die Axialrichtung weniger geneigt wird, die Axiallänge des Rotors 120 der getriebenen Seite, in dem die Linearnuten 127 ausgebildet sind, größer. Als ein Ergebnis wird, wenn der Winkel zwischen jeder Linearnut 127 und der Ebene senkrecht zu der Achse größer wird, die Axiallänge des Rotors 120 der getriebenen Seite größer und wird die Größe der Kupplung 100 größer. Andererseits muss, wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite zu der Entkopplungsposition bewegt wird, um vom gekoppelten Zustand zum entkoppelten Zustand zu schalten, jede Kugel 130, die in dem flachen Abschnitt der entsprechenden Linearnut 127 angeordnet ist, der sich an der vorderen Seite in Rotationsrichtung befindet, zum hinteren Ende in Rotationsrichtung der zwei Rotoren 110, 120 bewegt werden. Wenn der Winkel zwischen jeder Linearnut 127 und der Ebene senkrecht zu der Achse kleiner wird, wird die Größe der Bewegung jeder Kugel 130 zum hinteren Ende in Rotationsrichtung zurück in Bezug auf die Rotationsrichtung der zwei Rotoren 110, 120 größer. Dieses erhöht die Kraft, die benötigt wird, um zum entkoppelten Zustand zu schalten. Dementsprechend sind die Linearnuten 127 in Bezug auf die Ebene senkrecht zu der Achse um 45° geneigt, sodass die Erhöhung der Größe des Rotors 120 der getriebenen Seite eingeschränkt ist und ebenfalls die Erhöhung der Kraft eingeschränkt ist, die benötigt wird, um zum entkoppelten Zustand zu schalten.
Die Konfiguration zum Bewegen des Rotors 120 der getriebenen Seite zwischen der Entkopplungsposition und der Kopplungsposition wird nachstehend beschrieben.
Wie es in 2 dargestellt ist, ist eine Verriegelungsnut 400, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, in einer Außenumfangsfläche des Abschnitts 123 mit kleinem Durchmesser des Rotors 120 der getriebenen Seite vorgesehen. Die Verriegelungsnut 400 hat eine schraubenförmige Nut 410, die in Bezug auf die Axialrichtung geneigt ist und die sich in einer schraubenförmigen Weise um die Achse erstreckt, und eine senkrechte Nut 420, die sich senkrecht zur Axialrichtung erstreckt.
Genauer gesagt erstreckt sich die schraubenförmige Nut 410 entlang des gesamten Umfangs der Außenumfangsfläche des Rotors 120 der getriebenen Seite und ist diese geneigt, um näher zum Antriebsseitenrotor 110 an der hinteren Seite in Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 zu kommen. Die Breite der schraubenförmigen Nut 410 wird von einem Startende 411 zu einem abschließenden Ende 412 kleiner.
Die senkrechte Nut 420 ist von der schraubenförmigen Nut 410 kontinuierlich und erstreckt sich entlang des gesamten Umfangs der Außenumfangsfläche des Rotors 120 der getriebenen Seite. Die senkrechte Nut 420 ist tiefer als die schraubenförmige Nut 410 und ist mit der schraubenförmigen Nut 410 in einer gestuften Weise gekoppelt.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 weist die Kupplung 100 ein Verriegelungselement 140 und eine Betätigungseinrichtung 150 auf, die einen Stift 141 einführt und zurückzieht, der sich an dem distalen Ende des Verriegelungselementes 140 verbindet, und zwar in Bezug auf die Verriegelungsnut 400. Die Axialposition des Verriegelungselementes 140 ist begrenzt. Unter Bezugnahme auf 3 ist die Axialposition des Verriegelungselementes 140 eingestellt, sodass, wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite an der Kopplungsposition angeordnet ist, der Stift 141 in die schraubenförmige Nut 410 der Verriegelungsnut 400 an einer Position in der Nähe des Startendes 411 eingeführt ist. Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite sich an der Kopplungsposition befindet und das Verriegelungselement 140 zum Rotor 120 der getriebenen Seite durch die Betätigungseinrichtung 150 bewegt wird, wird der Stift 141 in die schraubenförmige Nut 410 an der Position in der Nähe des Startendes 411 eingeführt. Nach dem Eingeführtwerden in die schraubenförmige Nut 410 gelangt der Stift 141 in Eingriff mit einer Seitenwand 413 der schraubenförmigen Nut 410, um den Rotor 120 der getriebenen Seite entgegen der Spannkraft der Spannelemente 135 zu stoppen.
Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite mit dem Antriebsseitenrotor 110 gekoppelt ist und der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 in die schraubenförmige Nut 410 eingeführt ist, dreht sich der Rotor 120 der getriebenen Seite mit dem Stift 141, der mit der Seitenwand 413 der schraubenförmigen Nut 410 in Eingriff steht. Dann bewegt sich bei an der Seitenwand 413 der schraubenförmigen Nut 410 gleitendem Stift 141 der Rotor 120 der getriebenen Seite axial von der Kopplungsposition zur Entkopplungsposition hin. Wenn die Einführposition des Stiftes 141 das abschließende Ende 412 der schraubenförmigen Nut 410 durch Rotation des Rotors 120 der getriebenen Seite erreicht, wird der Stift 141 durch die Seitenwand 413 der schraubenförmigen Nut 410 gedrückt und somit in die senkrechte Nut 420 eingeführt, die tiefer als die schraubenförmige Nut 410 ist. Auf diese Weise wird der Rotor 120 der getriebenen Seite von der Kopplungsposition zur Entkopplungsposition bewegt. Das heißt, dass durch das Einführen des Stiftes 141 des Verriegelungselementes 140 in die Verriegelungsnut 400 zum Eingriff des Stiftes 141 mit der Seitenwand 413 der schraubenförmigen Nut 410 die Kupplung 100 den Rotor 120 der getriebenen Seite zur Entkopplungsposition entgegen der Spannkraft der Spannelemente 135 bewegt.
Obwohl eine Drehmomentübertragung vom Antriebsseitenrotor 110 zum Rotor 120 der getriebenen Seite blockiert ist, nachdem der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite voneinander entkoppelt sind, wird der Rotor 120 der getriebenen Seite durch Trägheitskraft in einer Periode unmittelbar nach einem solchen Entkoppeln kontinuierlich gedreht. Jedoch ist, solange wie der Rotor 120 der getriebenen Seite sich an der Entkopplungsposition befindet, der Stift 141 in die senkrechte Nut 420 eingeführt, die sich entlang des gesamten Umfangs der Außenumfangsfläche des Rotors 120 der getriebenen Seite erstreckt. Der Stift 141 steht somit mit der Seitenwand 423 der senkrechten Nut 420 in Eingriff, um die Axialbewegung des Rotors 120 der getriebenen Seite zu stoppen. Ferner wird in diesem Zustand das Drehmoment nicht von dem Antriebsseitenrotor 110 zum Rotor 120 der getriebenen Seite übertragen. Die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite verringert sich somit allmählich, bis der Rotor 120 der getriebenen Seite die Rotation stoppt.
Der Rotor 120 der getriebenen Seite wird zur Kopplungsposition durch die Spannkraft der Spannelemente 135 gespannt. Daher muss zum Aufrechterhalten des entkoppelten Zustandes der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 in einem Zustand gehalten werden, in dem dieser in die senkrechte Nut 420 des Rotors 120 der getriebenen Seite eingeführt ist. Zum erneuten Koppeln des Antriebsseitenrotors 110 und des Rotors 120 der getriebenen Seite miteinander wird der Stift 141 aus der senkrechten Nut 420 der Verriegelungsnut 400 durch die Betätigungseinrichtung 150 zurückgezogen. Dieses führt zu einem Außereingriffgeraten des Regelungselementes 140 und des Rotors 120 der getriebenen Seite voneinander, wodurch verursacht wird, dass die Spannkraft der Spannelemente 135 den Rotor 120 der getriebenen Seite zur Kopplungsposition bewegt. Als ein Ergebnis werden der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite zu einem erneuten Kopplungszustand geschaltet.
Die Konfiguration der Betätigungseinrichtung 150 wird nun detailliert beschrieben.
Wie es in 4 dargestellt ist, ist die Betätigungseinrichtung 150 des ersten Ausführungsbeispiels eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung, die unter Verwendung der Wirkung eines Magnetfeldes, das erzeugt wird, indem eine Spule 153 elektrisch betätigt wird, die in einem ersten Gehäuse 152 untergebracht ist, betätigt wird.
Das erste Gehäuse 152 ist wie ein Rohr mit einem Boden ausgebildet und ein befestigter Kern 154 ist am Boden des ersten Gehäuses 152 befestigt. Die Spule 153 ist im ersten Gehäuse 152 angeordnet, um den befestigten Kern 154 zu umgeben. Das heißt, dass in der Betätigungseinrichtung 150 der befestigte Kern 154 und die Spule 153 einen Elektromagneten bilden. Ein beweglicher Kern 155 ist in der Spule 153 des ersten Gehäuses 152 in einer Position beweglich aufgenommen, die zum befestigten Kern 154 weist. Im ersten Ausführungsbeispiel sind sowohl der befestigte Kern 154 als auch der bewegliche Kern 155 Eisenkerne.
Ein rohrförmiges zweites Gehäuse 158 ist an einem distalen Endabschnitt (dem Rechenendabschnitt bei Betrachtung in 4) des ersten Gehäuses 152 befestigt. Ein Dauermagnet 159 ist am Endabschnitt des zweiten Gehäuses 158, das am ersten Gehäuse 152 befestigt ist, befestigt, um den beweglichen Kern 155 zu umgeben. Der bewegliche Kern 155 ist in dem ersten Gehäuse 152 untergebracht, sodass ein Basisendbereich (der linke Endbereich bei Betrachtung in 4) des beweglichen Kerns 155 zum befestigten Kern 154 weist, wie beschrieben wurde. Andererseits steht ein distaler Endbereich (der rechte Endbereich bei Betrachtung in der Zeichnung) von dem zweiten Gehäuse 158 nach außen vor.
Ein Ringelement 160 ist an dem Abschnitt des beweglichen Kernes 155, der in dem zweiten Gehäuse 158 untergebracht ist, befestigt. Das zweite Gehäuse 158 beherbergt in einem komprimierten Zustand eine Schraubenfeder 161, dessen eines Ende mit einem zweiten Gehäuse 158 in Eingriff steht und dessen entgegengesetztes Ende mit dem Ringelement 160 in Eingriff steht.
Die Schraubenfeder 161 spannt den beweglichen Kern 155 in eine solche Richtung, dass der bewegliche Kern 155 aus dem zweiten Gehäuse 158 vorsteht (in 4 nach rechts). Der Abschnitt des beweglichen Kerns 155, der von dem zweiten Gehäuse 158 vorsteht, ist mit dem Verriegelungselement 140 durch einen Befestigungsstift 162 gekoppelt.
Das Verriegelungselement 140 ist mit dem beweglichen Kern 155 schwenkbar an dem Basisende des Verriegelungselementes 140 gekoppelt und durch eine Schwenkwelle 158 schwenkbar gelagert. Dieses schwenkt das Verriegelungselement 140 um die Schwenkwelle 156, die als Schwenkstützpunkt dient, wenn sich der bewegliche Kern 155 bewegt. Daher wird, wie es durch die Volllinie in 4 dargestellt ist, wenn sich das Ausmaß des Vorstehens des beweglichen Kerns 155 von dem zweiten Gehäuse 158, das durch die Spannkraft der Schraubenfeder 161 verursacht wird, erhöht, der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 aufeinander folgend in die schraubenförmige Nut 410 und die senkrechte Nut 420 des Rotors 120 der getriebenen Seite eingeführt.
Wenn in diesem Zustand die Spule 153 elektrisch betätigt wird, wird ein Magnetfeld durch eine solche elektrische Betätigung erzeugt, damit der befestigte Kern 154 und der bewegliche Kern 155 magnetisiert werden. Der bewegliche Kern 155 wird somit zum befestigten Kern 154 entgegen der Spannkraft der Schraubenfeder 161 angezogen. Die Ausrichtung des durch die Spule 153 erzeugten Magnetfeldes fällt mit der Ausrichtung des Magnetfeldes des Dauermagneten 159 zusammen.
Wenn der bewegliche Kern 155 angezogen und zum befestigten Kern 154 hin bewegt wird (bei der Betrachtung in 4 nach links), schwenkt das Verriegelungselement 140 in Uhrzeigerrichtung, bei Betrachtung in der Zeichnung, um das distale Ende des Verriegelungselementes 140 von der Verriegelungsnut 400 zurückzuziehen. Das heißt, dass durch das Anziehen des beweglichen Kerns 155 unter Verwendung der Magnetkraft, die durch elektrische Betätigung der Spule 153 erzeugt wird, die Betätigungseinrichtung 150 das Verriegelungselement 140 aus der Verriegelungsnut 400 zurückzieht.
Durch das Angezogenwerden wird der bewegliche Kern 155 zur Kontaktposition bewegt, in der der bewegliche Kern 155 den befestigten Kern 154 kontaktiert (die Position, die durch die Linie mit langem Strich und zwei kurzen Strichen in 4 dargestellt ist) kontaktiert. Danach hält, selbst wenn die elektrische Betätigung gestoppt ist, die Magnetkraft des Dauermagneten 159 den beweglichen Kern 155 und den befestigten Kern 154 in einem Kontaktzustand.
Wenn der bewegliche Kern 155 an der Kontaktposition gehalten wird, die durch die Linien mit langem Strich und zwei kurzen Strichen in 4 dargestellt sind, gehalten wird und ein elektrischer Strom in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung des elektrischen Stroms zum Anziehen des beweglichen Kerns 155 der Spule 153 zugeführt wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, das entgegengesetzt zur Ausrichtung des Magnetfeldes des Dauermagneten 159 gerichtet ist. Dieses schwächt die Anziehungskraft des Dauermagneten 159 ab, wodurch verursacht wird, dass die Spannkraft der Schraubenfeder 161 den beweglichen Kern 155 von dem befestigten Kern 154 trennt und den beweglichen Kern 155 zur Vorstehposition bewegt, die durch die Volllinien in 4 dargestellt sind. Wenn der bewegliche Kern 155 sich von der Kontaktposition zur Vorstehposition bewegt, schwenkt das Verriegelungselement 140 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie es in der Zeichnung zu sehen ist, und wird der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 somit in die Verriegelungsnut 400 eingeführt.
Wenn sich der bewegliche Kern 155 an der Vorstehposition befindet, die von dem befestigten Kern 154 getrennt ist, überschreitet die Spannkraft der Schraubenfeder 161 die Anziehungskraft des Dauermagneten 159. Daher wird, wenn der bewegliche Kern 155 von dem befestigten Kern 154 durch elektrische Betätigung der Spule 153 getrennt ist, der bewegliche Kern 155 an der Vorstehposition gehalten, selbst wenn anschließend die elektrische Betätigung gestoppt wird.
Somit ist die Betätigungseinrichtung 150 des ersten Ausführungsbeispiels ein Selbsthalteelektromagnet, der sich von dem Eingriffszustand der Kupplung 100 durch Zuführen eines Gleichstroms in unterschiedliche Richtungen schaltet, um den beweglichen Kern 155 zu bewegen, der jedoch keine elektrische Betätigung benötigt, wenn entweder der gekoppelte Zustand oder der entkoppelte Zustand aufrechterhalten wird.
Es wird nun der Betrieb der Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wenn der bewegliche Kern 155 der Betätigungseinrichtung 150 an der Kontaktposition angeordnet ist, wie es durch die Linien mit langem Strich und zwei kurzen Strichen in 4 dargestellt ist, ist der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 von der Verriegelungsnut 400 freigelegt. In diesem Zustand wird der Rotor 120 der getriebenen Seite an der Kopplungsposition durch die Spannkraft der Spannelemente 135 gehalten und ist die Kupplung 100 im gekoppelten Zustand. Das heißt, dass die Kupplung 100 die Rotation des Antriebsseitenrotors 110 zur Abtriebswelle 210 überträgt.
Wenn in diesem Zustand die Spule 153 der Betätigungseinrichtung 150 elektrisch betätigt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das entgegengesetzt zur Ausrichtung des Magnetfeldes des Dauermagneten 159 ausgerichtet ist, bewegt die Spannkraft der Schraubenfeder 161 den beweglichen Kern 155 von der Kontaktposition zur Vorstehposition, die durch die Volllinien in 4 dargestellt sind. Dadurch wird das Verriegelungselement 140 entgegen dem Uhrzeigersinn bei der Betrachtung der Zeichnung geschwenkt, damit der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 in die schraubenförmige Nut 410 der Verriegelungsnut 400 des Rotors der getriebenen Seite eingeführt wird, und zwar an einer Position in der Nähe des Startendes 411. Der Rotor 120 der getriebenen Seite ist somit in dem in 3 dargestellten Zustand verriegelt und wird dort gehalten.
Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite durch den Stift 141 verriegelt ist und in diesem Zustand zusammen mit dem Antriebsseitenrotor 110 rotiert, um eine Relativbewegung des Stiftes 141 in der schraubenförmigen Nut 410 zu bewirken, bewegt sich der Rotor 120 der getriebenen Seite von der Kopplungsposition zur Entkopplungsposition und schaltet dieser von dem in 3 gezeigten Zustand zu dem in 2 dargestellten Zustand. Auf diese Weise wird der Stift 141 in die senkrechte Nut 420 eingeführt und erreicht der Rotor 120 der getriebenen Seite die Entkopplungsposition. Jede der Kugeln ist somit in dem Raum zwischen dem Tiefenabschnitt der entsprechenden der linearen Nuten 127 und der ringförmigen Nut 111 angeordnet und jeder von diesen wird die Rotation gestartet. Dieses blockiert die Übertragung der Rotation des Antriebsseitenrotors 110 zum Rotor 120 der getriebenen Seite, wodurch die Kupplung 100 zum Au-ßereingriffszustand geschaltet wird. Der Durchmesser d1 von jeder Kugel 130 ist geringfügig größer als sowohl die Breite d2 von jeder Linearnut 127 als auch die Breite d3 der ringförmigen Nut 111. Daher wird, selbst wenn die Bewegung des Rotors 120 der getriebenen Seite zur Entkopplungsposition jede Kugel 130 in der entsprechenden Linearnut 127 von dem Halteabschnitt 128 zum Tiefenabschnitt bewegt, die Bewegung der Kugel in der Breitenrichtung der Linearnut 127 eingeschränkt und eine gleichmäßige Bewegung der Kugel 130 in der Erstreckungsrichtung der Linearnut 127 gestattet.
In einer Periode unmittelbar nach dem Voneinanderentkoppeln des Rotors 120 der getriebenen Seite und des Antriebsseitenrotors 110 nimmt der Rotor 120 der getriebenen Seite die Wirkung der Reibungskraft auf, die zwischen dem Rotor 120 der getriebenen Seite und dem Stift 141 des Verriegelungselements 140 erzeugt wird, wobei der Stift 141 in die senkrechte Nut 420 eingeführt ist, wie es in 2 dargestellt ist. Währenddessen wird der Rotor 120 der getriebenen Seite kontinuierlich durch Trägheitskraft gedreht. Die Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 120 der getriebenen Seite verringert sich allmählich, bis dass anschließend der Rotor 120 der getriebenen Seite die Rotation stoppt. Im Gegensatz dazu wird zum Schalten der Kupplung 100 von dem Außereingriffszustand zum Eingriffszustand die Spule 153 der Betätigungseinrichtung 150 elektrisch betätigt, um ein magnetisches Feld zu erzeugen, das in der gleichen Weise wie die Orientierung des magnetischen Feldes des Dauermagneten 159 ausgerichtet ist. Dann zieht die durch eine solche elektrische Betätigung erzeugte Magnetkraft den beweglichen Kern 155 zum befestigten Kern 154, wodurch der bewegliche Kern 155 von der Vorstehposition, die durch die Volllinien in 4 dargestellt ist, zur Berührungsposition, die durch die Linien mit langem Strich und kurzem Doppelstrich in der Zeichnung dargestellt ist. Dadurch wird das Verriegelungselement 140 im Uhrzeigersinn geschwenkt, wie es in 4 dargestellt ist, wodurch der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 vollständig aus der Verriegelungsnut 400 zurückgezogen wird.
Nach der Freigabe von dem Verriegelungselement 140 wird der Rotor 120 der getriebenen Seite zur Kopplungsposition durch die Spannkraft der Spannelemente 135 bewegt. Der Rotor 120 der getriebenen Seite und der Antriebsseitenrotor 110 werden somit miteinander gekoppelt. Wenn sich der Antriebsseitenrotor 110 dreht, nimmt jede Kugel 130 die Kraft auf, die wirkt, um die Kugel 130 in der entsprechenden Linearnut 127 zum vorderen Ende in der Rotationsrichtung zu bewegen. Daher wird bei zunehmender Antriebskraft, die von dem Antriebsseitenrotor 110 eingegeben wird, die Kugel 130 stärker zum entsprechenden flachen Halteabschnitt 128 in der Linearnut 127 bewegt. Dieses erleichtert das Aufrechterhalten der Kugel 130 in der Position zwischen dem Halteabschnitt 128 der Linearnut 127 und der ringförmigen Nut 111 in dem Zustand des Festklemmens zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite, wodurch die Übertragung einer großen Antriebskraft gestattet wird. Der Durchmesser d1 von jeder Kugel 130 ist geringfügig größer als sowohl die Breite d2 von jeder Linearnut 127 als auch die Breite d3 der ringförmigen Nut 111. Als ein Ergebnis ist, wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite zu der Kopplungsposition sich bewegt und somit jede Kugel 130 sich von dem Tiefenabschnitt der entsprechenden Linearnut 127 zum Halteabschnitt 128 hin bewegt, die Bewegung der Kugel 130 in der Breitenrichtung der Linearnut 127 eingeschränkt und ist eine gleichmäßige Bewegung der Kugel 130 in der Erstreckungsrichtung der Linearnut 127 gestattet.
Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel sieht die folgenden Vorteile vor.
(1) Im ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich jede Linearnut 127, die als Führungsnut dient, in einer Weise, dass eine Neigung in Bezug auf die ringförmige Nut 111 vorliegt. Jede Kugel 130 ist in dem Raum in dem Abschnitt untergebracht, in dem die ringförmige Nut 111 und die entsprechende Linearnut 127, die in Bezug auf die ringförmige Nut 111 geneigt ist, zueinander weisen. Daher werden durch das axiale Bewegen des Antriebsseitenrotors 110 und des Rotors 120 der getriebenen Seite in Bezug zueinander die Positionen der Abschnitte der ringförmigen Nut 111 und der Linearnut 127, die zueinander weisen, geändert. Die Kugel 130 wird somit zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite bewegt. Daher wird die Position von jeder Kugel 130 geändert, ohne dass eine Haltevorrichtung für das Unterbringen der Kugel 130 zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite verwendet wird. Als ein Ergebnis werden die Zustände der Leistungsübertragung zwischen dem Rotor 120 der getriebenen Seite und dem Antriebsseitenrotor geschaltet, ohne dass eine Haltevorrichtung verwendet wird.
(2) Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Endabschnitt von jeder Linearnut 127 am vorderen Ende in Rotationsrichtung der Halteabschnitt 128, der flacher als der andere Abschnitt der Linearnut 127 ist. Wenn sich der Antriebsseitenrotor 110 dreht, nimmt jede Kugel 130 eine Kraft auf, die wirkt, um die Kugel in der entsprechenden Linearnut 127 in der Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 zu bewegen, oder anders ausgedrückt zum vorderen Ende in der Rotationsrichtung. Daher wird im ersten Ausführungsbeispiel, wenn die Antriebskraft, die vom Antriebsseitenrotor 110 eingegeben wird, größer wird, jede Kugel 130 stärker zum flachen Halteabschnitt 128 der entsprechenden Linearnut 127 angetrieben. Dieses erleichtert das Aufrechterhalten der Kugel 130 in einem Zustand, in dem ein Klemmen zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite stattfindet, wodurch eine Übertragung einer großen Antriebskraft gestattet ist.
(3) Im ersten Ausführungsbeispiel wird der Rotor 120 der getriebenen Seite zur Kopplungsposition durch die Spannkraft der Spannelemente 135 gespannt. Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite an der Kopplungsposition angeordnet ist, sind der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite in dem gekoppelten Zustand. Wenn der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 in die schraubenförmige Nut 410 des Rotors 120 der getriebenen Seite eingeführt ist, der in der gekoppelten Position ist und sich zusammen mit dem Antriebsseitenrotor 110 dreht, dreht sich der Rotor 120 der getriebenen Seite mit der Seitenwand 413 der schraubenförmigen Nut 410, die sich um die Achse erstreckt und in Bezug auf die Axialrichtung geneigt ist, wobei ein Eingriff mit dem Verriegelungselement 140 stattfindet. Dieses bewegt den Rotor 120 der getriebenen Seite von der Kopplungsposition zur Entkopplungsposition entgegen der Spannkraft der Spannelemente 135, wodurch der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite voneinander entkoppelt werden. Auf diese Weise wird die Kraft, die benötigt wird, um die Kupplung 100 außer Eingriff zu bringen, von der Rotationskraft des Rotors 120 der getriebenen Seite erhalten. Ein solches Außereingriffbringen wird somit mit einer geringen Kraft vorgenommen.
(4) Im ersten Ausführungsbeispiel ist jede Linearnut 127 um 45° in Bezug auf die ringförmige Nut 111 geneigt. Das heißt, dass die Linearnuten 127 die Ebene senkrecht zur Achse schneiden, wobei jede um 45° geneigt ist. Dieses schränkt die Erhöhung der Größe des Rotors 120 der getriebenen Seite, die die Linearnuten 127 hat, ein und schränkt ebenfalls die Erhöhung der Kraft ein, die notwendig ist, um zum Außereingriffszustand zu schalten.
(5) Im ersten Ausführungsbeispiel sind die Eingriffselemente die Kugeln 130. Jede Kugel 130 hat weder eine Anisotropie noch Ecken. Die Kugel 130 wird somit gleichmäßig bewegt, selbst in einem Zustand eines Festgeklemmtwerdens zwischen der ringförmigen Nut 111 und der entsprechenden Linearnut 127, die in Bezug zueinander geneigt sind. Dieses gestattet ein gleichmäßiges Schalten der Kupplung 100 zwischen dem Eingriffszustand und dem Außereingriffszustand.
(6) Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser d1 von jeder Kugel 130 geringfügig größer als sowohl die Breite d2 von jeder Linearnut 127 als auch die Breite d3 der ringförmigen Nut 111. Daher sind, wenn sich jede Kugel 130 in der Erstreckungsrichtung der entsprechenden Linearnut 127 bewegt, um die Kupplung 100 zwischen dem Eingriffszustand und dem Außereingriffszustand zu schalten, eine unnötige Bewegung der Kugel 130 in der Breitenrichtung der Linearnut 127 und eine anschließende Erhöhung der Vibration eingeschränkt. Ferner sind, wenn die Kupplung 100 von dem Außereingriffszustand zum Eingriffszustand geschaltet wird, ein instabiles Positionieren von jeder Kugel 130 und die anschließende Verlängerung der Zeit, die von der Kugel 130 verbraucht wird, um den Halteabschnitt 128 zu erreichen, damit die Leistungsübertragungszustände geschaltet werden, eingeschränkt.
Die Konfiguration von jeder Komponente im ersten Ausführungsbeispiel ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt, sondern kann, wie es nachstehend gezeigt ist, modifiziert werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich jede Linearnut in einer Weise geneigt um 45° in Bezug auf die ringförmige Nut. Jedoch ist der Winkel zwischen der Erstreckungsrichtung von jeder Linearnut und der ringförmigen Nut nicht auf diesen Winkel beschränkt. Die Linearnuten können in Bezug auf die ringförmige Nut geneigt sein, wobei jeder einen Winkel entweder größer oder kleiner als 45° hat. Alternativ dazu können sich die Linearnuten in der Axialrichtung erstrecken. Ferner können die Linearnuten geneigt sein, sodass jede Kugel in der entsprechenden Linearnut an einer Position an der hinteren Seite in Rotationsrichtung angeordnet ist, wenn sich die Kupplung im Eingriffszustand befindet, und an einer Position an der vorderen Seite in Rotationsrichtung, wenn die Kupplung im Außereingriffszustand ist. In diesem Fall kann der flache Halteabschnitt in jeder Linearnut an einer Position an der hinteren Seite in Rotationsrichtung angeordnet sein. Obwohl diese Anordnung nicht die Wirkung der Rotationskraft des Antriebsseitenrotors unterstützt, um die Kugel zur Halteposition in der Linearnut zu bewegen, wird die Kupplung zum Eingriffszustand selbst in diesem Fall geschaltet, in dem die Spannkraft der Spannelemente erhöht wird.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser jeder Kugel geringfügig größer als sowohl die Breite der ringförmigen Nut als auch die Breite jeder Linearnut. Jedoch kann zum Beispiel der Durchmesser der Kugel im Wesentlichen gleich sowohl der Breite der ringförmigen Nut als auch der Breite der Linearnut sein. Das heißt, dass der Durchmesser der Kugel gleich der Breite der ringförmigen Nut und der Breite der Linearnut sein kann. Alternativ dazu können sowohl die Breite der ringförmigen Nut als auch die Breite der Linearnut geringfügig größer als der Durchmesser der Kugel sein. Selbst in diesen Fällen ist jede Kugel im Wesentlichen unbeweglich in der Breitenrichtung, wodurch die Beweglichkeit der Kugel in der Erstreckungsrichtung der ringförmigen Nut oder Linearnut abgesichert wird, während eine unnötige Bewegung der Kugel in der Breitenrichtung eingeschränkt ist. Ferner sind die Beziehungen des Durchmessers von jeder Kugel zur Breite der ringförmigen Nut und der Breite der Linearnut nicht auf die dargestellten Beziehungen beschränkt. Das heißt, dass, solange jede Kugel in dem Raum in dem Abschnitt untergebracht ist, in dem die entsprechende Linearnut und die ringförmige Nut zueinander weisen, und in diesem Raum bewegt wird, um zwischen dem gekoppelten Zustand und dem entkoppelten Zustand zu schalten, jede geeignete Konfiguration verwendet werden kann.
Zweites, erfindungsgemäßes, Ausführungsbeispiel
Eine Kupplung entsprechend einem zweiten, erfindungsgemäßen, Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben.
Wie die Kupplung des ersten Ausführungsbeispiels schaltet die Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels die Zustände der Energieübertragung von einer Motorkurbelwelle zu einer Wasserpumpe, die Motorkühlmittel umführt.
In der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels ist eine Führungsnut des Rotors 120 der getriebenen Seite von der Führungsnut der Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels verschieden geformt. Genauer gesagt ist, wie es in 5 dargestellt ist, die Führungsnut im Rotor 120 der getriebenen Seite der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels eine gekrümmte Nut 129, die sich in der Außenumfangsfläche des Rotors 120 der getriebenen Seite in einer gekrümmten Weise erstreckt.
Die anderen Komponenten sind identisch mit den entsprechenden Komponenten der Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels konfiguriert. Daher werden identische Bezugszeichen identisch konfigurierten Komponenten gegeben, um die Beschreibung von diesen zu unterlassen. Die nachstehende Beschreibung ist somit auf Unterschiede zwischen der Kupplung 100 des ersten Ausführungsbeispiels und der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels fokussiert.
Unter Bezugnahme auf 5 hat der Rotor 120 der getriebenen Seite der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels Führungsnuten oder anders ausgedrückt gekrümmte Nuten 129, von denen jede in der Außenumfangsfläche des Abschnitts 122 mit großem Durchmesser ist und sich in einer Richtung erstreckt, die die Ebene senkrecht zur Achse schneidet. Die gekrümmten Nuten 129 sind in Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet. Jede der Kugeln 130, die ein Eingriffselement ist, ist in dem Raum, der durch die ringförmige Nut 111, der in der Innenumfangsfläche des Antriebsseitenrotors 110 ist, und die entsprechende der gekrümmten Nuten 129 definiert.
Der Durchmesser jeder Kugel 130 ist 6,0 mm und die Breite von jeder gekrümmten Nut 129 und die Breite der ringförmigen Nut 111 sind beide 6,1 mm. Als ein Ergebnis ist in den Räumen zwischen den gekrümmten Nuten 129 und der ringförmigen Nut 111 jede Kugel 130 in der Erstreckungsrichtung der entsprechenden gekrümmten Nut 129 beweglich, jedoch im Wesentlichen unbeweglich in der Breitenrichtung der gekrümmten Nut 129.
Unter Bezugnahme auf 5 ist die Krümmung der Mittellinie von jeder gekrümmten Nut 129 R8. Das heißt, dass die gekrümmte Nut 129 gekrümmt ist, sodass die Mudline bzw. Mittellinie der gekrümmten Nut 129 einen Bogen definiert, der einen Radius von 8 mm hat.
Auch ist in Bezug auf 5 jede gekrümmte Linie 129 geneigt, sodass der Endabschnitt an der vorderen Seite in Rotationsrichtung (der obere Endabschnitt der gekrümmten Nut 129, der sich nahe der Bogenoberfläche von 5 befindet, sich an einer Position befindet, die vom Endabschnitt an der hinteren Seite in Rotationsrichtung und zum Abschnitt 123 mit kleinem Durchmesser des Rotors 120 der getriebenen Seite versetzt ist (der rechten Position bei Betrachtung in 5). In jeder gekrümmten Nut 129 sieht der Endabschnitt an der vorderen Seite in Rotationsrichtung den Halteabschnitt 128 vor, der flacher als andere Abschnitte ist. Genauer gesagt ist die gekrümmte Nut 129 in dem Halteabschnitt 128 am flachsten, der an der vorderen Seite in Rotationsrichtung angeordnet ist, und wird zum hinteren Ende in Rotationsrichtung allmählich tiefer.
Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite zum Antriebsseitenrotor 110 durch die Spannkraft der Spannelemente 135 bewegt wird und somit an der Kopplungsposition angeordnet ist, befindet sich jede Kugel 130 in dem Halteabschnitt 128 der entsprechenden gekrümmten Nut 129, wie es durch den vorliegenden Kreis in 6 dargestellt ist. Wie bereits beschrieben, ist der Halteabschnitt 128 flach. Daher ist in diesem Fall der Zwischenraum zwischen jeder gekrümmten Nut 129 und der ringförmigen Nut 111 des Antriebsseitenrotors 110 klein. Die Kugeln 130 werden somit zwischen dem Rotor 120 der getriebenen Seite und dem Antriebsseitenrotor 110 festgeklemmt und an der Drehung gehindert. Dieses bringt einen gekoppelten Zustand zustande, in dem der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite miteinander durch die Kugeln 130 gekoppelt sind.
Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite an der Kopplungsposition angeordnet ist und der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite miteinander durch die Kugeln 130 gekoppelt sind, wird die Rotation der Kurbelwelle 250 zum Rotor 120 der getriebenen Seite und der Abtriebswelle 210 über die Antriebsseitenscheibe 260 und den Ring 280 übertragen. Als ein Ergebnis pumpt das Pumpenrad 220, das sich einstückig mit der Abtriebswelle 210 dreht, Kühlmittel aus der Pumpe 200.
Auch wird, wie es beschrieben wurde, jede gekrümmte Nut 129 zum hinteren Ende in Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 tiefer. Daher ist, wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite sich an der Entkopplungsposition befindet, jede Kugel 130 in einem Abschnitt der entsprechenden gekrümmten Nut 129 angeordnet, der tiefer als der Halteabschnitt 128 ist, wie es durch den Kreis mit kurzen und langen Strichen in 6 dargestellt ist. Genauer gesagt wird diese Anordnung durch die Tatsache zustande gebracht, dass eine wesentliche Hälfte der Kugel 130 in der ringförmigen Nut 111 des Antriebsseitenrotors 110 untergebracht ist und die Axialbewegung der Kugel 130 in Bezug auf den Antriebsseitenrotor 110 eingeschränkt ist. Wenn die Kugel 130 von dem flachen Halteabschnitt 128 freigegeben ist und in einen Abschnitt der gekrümmten Nut 129 eintritt, der tiefer als der Halteabschnitt 128 ist, wird eine Rotation der Kugel 130 gestattet. Dieses gestattet eine Rotation des Antriebsseitenrotors 110 und des Rotors 120 der getriebenen Seite in Bezug zueinander, wodurch zu einem entkoppelten Zustand geschaltet wird, in dem der Rotor 120 der getriebenen Seite von dem Antriebsseitenrotor 110 entkoppelt ist.
Wenn die Schaltbetätigung von dem entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand bewirkt, dass die Kugeln 130 zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite schnell festgeklemmt werden und somit die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite sich schnell erhöht, nimmt die Kupplung 100 eine große Stoßbeanspruchung aufgrund der Schaltbetätigung zum gekoppelten Zustand auf.
Jedoch ist in der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels jede gekrümmte Nut 129 des Rotors 120 der getriebenen Seite gekrümmt, wie es beschrieben wurde.
Wie es in 6 dargestellt ist, ist jede gekrümmte Nut 129 gekrümmt, sodass die Neigung der gekrümmten Nut 129 in Bezug auf die Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 von dem Abschnitt der gekrümmten Nut 129, in dem die Kugel 130 angeordnet ist, wenn der entkoppelte Zustand vorliegt, zu dem Abschnitt, in dem die Kugel 130 angeordnet ist, wenn der gekoppelte Zustand vorliegt, allmählich kleiner wird. Anders ausgedrückt ist die gekrümmte Nut 129 gekrümmt, sodass die gekrümmte Nut 129 allmählich zum vorderen Ende in Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 von dem Abschnitt der gekrümmten Nut 129, in dem die Kugel 130 angeordnet ist, wenn der entkoppelte Zustand vorliegt, zu dem Abschnitt, in dem die Kugel 130 angeordnet ist, wenn der gekoppelte Zustand vorliegt, verschoben wird.
In dieser Konfiguration wird, wenn der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite in Bezug zueinander axial bewegt werden, um vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand zu schalten, die Bewegungsgröße jeder Kugel 130, die sich entlang der entsprechenden gekrümmten Nut 129 bewegt, in der gekrümmten Nut 129 in Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 zum gekoppelten Zustand hin größer.
Daher ist in einem frühen Zustand der Schaltbetätigung vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand die Bewegungsgröße von jeder Kugel 130 in der gekrümmten Nut in der vorstehend genannten Rotationsrichtung gering und wird die Kugel 130 somit nicht zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite festgeklemmt. Somit bewirkt Reibung, dass die Drehzahl des Antriebsseitenrotors 110 und die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite nahe zueinander werden. Dann wird in einem späteren Stadium der Schaltbetätigung vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand die Bewegungsgröße von jeder Kugel 130 in der gekrümmten Nut 129 in Rotationsrichtung erhöht und die Kugel 130 zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite festgeklemmt. Dieses koppelt den Antriebsseitenrotor 110 und den Rotor 120 der getriebenen Seite miteinander.
Das heißt, dass in der vorstehend beschriebenen Konfiguration das Koppeln zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite langsam voranschreitet, wodurch die Stoßbeanspruchung verringert wird, die durch die Schaltbetätigung vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand verursacht wird.
7 ist eine grafische Darstellung, die eine Änderung der Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite darstellt, die durch das Schalten vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand verursacht wird. In der grafischen Darstellung stellt die Volllinie die Änderung der Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels dar. Die gestrichelte Linie stellt die Änderung der Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite in einem Fall dar, in dem lineare Führungsnuten vorhanden sind. Die Linie mit langem und kurzem Strich stellt eine Änderung der Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite in einem Fall dar, in dem Führungsnuten gekrümmte Nuten sind, von denen jede eine Mittellinie mit einer Krümmung R14 hat.
In dem Fall, in dem die Führungsnuten Linearnuten sind, wie es durch die gestrichelte Linie in 7 dargestellt ist, beginnt die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite mit der schnellen Erhöhung zu einem Zeitpunkt t10, an dem die Schaltbetätigung vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand gestartet wird, und der Rotor 120 der getriebenen Seite von der entkoppelten Position zur gekoppelten Position bewegt wird. Die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite erreicht r10 zu einem Zeitpunkt t11 und das Schalten zum gekoppelten Zustand ist abgeschlossen.
Im Gegensatz dazu beginnt bei der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels, wie es durch die Volllinie in 7 dargestellt ist, zum Zeitpunkt t10, an dem die Schaltbetätigung vom entkoppelten Zustand zum gekoppelten Zustand gestartet wird und der Rotor 120 der getriebenen Seite von der Entkopplungsposition zur Kopplungsposition bewegt wird, der Rotor 120 der getriebenen Seite mit der Rotation, jedoch erhöht sich die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite langsamer an in dem Fall mit den Linearnuten, was durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Dann erreicht zu einem Zeitpunkt t12 die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite r10 und das Schalten zum gekoppelten Zustand ist beendet.
Wie es in 7 mit der Linie mit langen Strichen dargestellt ist, erhöht sich in dem Fall mit gekrümmten Nuten, von denen jede die Mittellinie mit der Krümmung R14 hat, die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite langsamer als der Fall mit den Linearnuten, die durch die gestrichelte Linie dargestellt sind, jedoch schneller als der Fall der Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels, das durch die Volllinie dargestellt ist.
Wie beschrieben gestattet die Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels einen langsameren Fortschritt des Kuppelns zwischen dem Antriebsseitenrotor und dem Rotor 120 der getriebenen Seite im Vergleich zu entweder dem Fall, in dem die Führungsnuten die gekrümmten Nuten sind, von denen jede die Mittellinie mit der Krümmung R14 hat, oder dem Fall mit den Linearnuten.
8 ist eine grafische Darstellung, die die Stoßbeanspruchung darstellt, die durch das Schalten vom Kopplungszustand zum Entkopplungszustand verursacht wird. Wie es auf der rechten Seite der grafischen Darstellung dargestellt ist, verursacht der Fall mit den gekrümmten Nuten 129, von denen jede die Mittellinie mit der Krümmung R8 hat, wie in der Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels eine kleine Stoßbeanspruchung im Vergleich zu dem Fall, in dem die Führungsnuten die gekrümmten Nuten sind, von denen jede die Mittellinie mit der Krümmung R14 hat, oder dem Fall mit den Linearnuten. 8 zeigt ebenfalls, dass, solange wie die Führungsnuten gekrümmte Nuten sind, selbst der Fall, in dem die Krümmung der Mittellinie von jeder gekrümmten Nut R14 ist, eine kleine Stoßbeanspruchung im Vergleich zu dem Fall verursacht, in dem die Führungsnuten Linearnuten sind.
Wie beschrieben verringert die Kupplung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels die Stoßbeanspruchung, die durch die Schaltbetätigung vom Entkopplungszustand zum Kopplungszustand verursacht wird im Vergleich zu entweder dem Fall, in dem die Führungsnuten die gekrümmten Nuten sind, von denen jede die Mittellinie mit der Krümmung R14 hat, oder dem Fall, in dem die Führungsnuten Linearnuten sind.
Das vorstehend beschriebene zweite Ausführungsbeispiel sieht die folgenden Vorteile vor.
Auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die gekrümmten Nuten 129, die die Führungsnuten sind, in Bezug auf die ringförmige Nut 111 geneigt. Jede der Kugeln 130 ist in dem Raum in dem Abschnitt untergebracht, in dem die ringförmige Nut 111 und die entsprechende der gekrümmten Nuten 129, die in Bezug auf die ringförmige Nut 111 geneigt sind, zueinander weisen. Daher werden durch das axiale Bewegen des Antriebsseitenrotors 110 und des Rotors 120 der getriebenen Seite in Bezug zueinander die Positionen der Abschnitte der ringförmigen Nut 111 und jeder gekrümmten Nut 129, die zueinander weisen, geändert und werden die Kugeln 130 zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite bewegt. Als ein Ergebnis wird die Position von jeder Kugel 130 geändert, ohne dass eine Haltevorrichtung zum Unterbringen der Kugel 130 zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite verwendet wird. Die Zustände der Leistungsübertragung zwischen dem Rotor 120 der getriebenen Seite und dem Antriebsseitenrotor werden somit geschaltet, ohne dass die Haltevorrichtung verwendet wird.
(2) Auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Endabschnitt jeder gekrümmten Nut 129, die eine Führungsnut ist, an der Führungsseite in Rotationsrichtung der Halteabschnitt 128, der flacher als die anderen Abschnitte der gekrümmten Nut 129 ist. Wenn sich der Antriebsseitenrotor 110 dreht, nimmt jede Kugel 130 eine Kraft auf, um die Kugel 130 in der entsprechenden gekrümmten Nut 129 in der Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors 110 zu bewegen, oder anders ausgedrückt zum vorderen Ende in Rotationsrichtung. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird mit zunehmender Antriebskraft, die vom Antriebsseitenrotor 110 eingegeben wird, jede Kugel 130 stärker zum flachen Halteabschnitt 128 der entsprechenden gekrümmten Nut 129 angetrieben. Dieses erleichtert das Aufrechterhalten der Kugel 130 in einem Zustand des Festklemmens zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite. Dieses gestattet die Übertragung einer großen Antriebskraft.
(3) Im zweiten Ausführungsbeispiel wird der Rotor 120 der getriebenen Seite zur Kopplungsposition durch die Spannkraft der Spannelemente 135 gespannt. Wenn der Rotor 120 der getriebenen Seite in der Kopplungsposition angeordnet ist, sind der Rotor 110 der getriebenen Seite und der Antriebsseitenrotor 120 in gekoppeltem Zustand. Wenn der Stift 141 des Verriegelungselementes 140 in die schraubenförmige Nut 410 des Rotors 120 der getriebenen Seite eingeführt ist, der in dem gekoppelten Zustand ist und sich zusammen mit dem Antriebsseitenrotor 110 dreht, dreht sich der Rotor 120 der getriebenen Seite mit der Seitenwand 413 der schraubenförmigen Nut 410, die sich um die Achse erstreckt und in Bezug auf die Axialrichtung geneigt ist, wobei ein Eingriff mit dem Verriegelungselement 140 vorliegt. Als ein Ergebnis wird der Rotor 120 der getriebenen Seite von der Kopplungsposition zur Entkopplungsposition entgegen der Spannkraft der Spannelemente 135 bewegt, wodurch der Antriebsseitenrotor 110 und der Rotor 120 der getriebenen Seite voneinander entkoppelt werden. Auf diese Weise wird die Kraft, die für ein Außereingriffbringen der Kupplung notwendig ist, aus der Rotationskraft des Rotors 120 der getriebenen Seite erhalten. Ein solches Außereingriffbringen wird somit mit geringer Kraft ausgeführt.
(4) Wenn die Schaltbetätigung vom Entkopplungszustand zum Kopplungszustand bewirkt, dass die Kugeln 130 zwischen dem Antriebsseitenrotor und dem Rotor 120 der getriebenen Seite schnell festgeklemmt werden und diese schnell die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite sich erhöht, nimmt die Kupplung 100 eine große Stoßbeanspruchung aufgrund der Schaltbetätigung zu dem Eingriffszustand auf.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist zu einem frühen Stadium der Schaltbetätigung vom Entkopplungszustand zum Kopplungszustand die Bewegungsgröße jeder Kugel in der entsprechenden gekrümmten Nut 129 in der vorstehenden Rotationsrichtung gering und die Kugel 130 wird nicht zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite festgeklemmt. Dementsprechend bewirkt die Reibung, dass die Drehzahl des Antriebsseitenrotors 110 und die Drehzahl des Rotors 120 der getriebenen Seite nahe zueinander werden. Dann erhöht sich in einem späten Stadium der Schaltbetätigung vom Entkopplungszustand zum Kopplungszustand die Bewegungsgröße von jeder Kugel 130 in der gekrümmten Nut 129 in Rotationsrichtung und wird die Kugel 130 zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite festgeklemmt. Dieses koppelt den Antriebsseitenrotor 110 und den Rotor 120 der getriebenen Seite miteinander.
Das heißt, dass in der Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels das Koppeln zwischen dem Antriebsseitenrotor 110 und dem Rotor 120 der getriebenen Seite sich langsam fortsetzt, wodurch die Stoßbeanspruchung verringert wird, die durch die Schaltbetätigung vom Entkopplungszustand zum Kopplungszustand verursacht wird.
(5) Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Eingriffselemente die Kugeln 130. Jede Kugel 130 hat weder eine Anisotropie noch Ecken. Die Kugel 130 wird somit gleichmäßig selbst in einem Zustand bewegt, in dem ein Festklemmen zwischen der ringförmigen Nut 111 und der entsprechenden gekrümmten Nut 129 vorliegt, die in Bezug zueinander geneigt sind. Dieses gestattet ein gleichmäßiges Schalten der Kupplung 200 zwischen dem Eingriffszustand und dem Außereingriffszustand.
(6) Im zweiten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Breite von jeder gekrümmten Nut 129 als auch die Breite der ringförmigen Nut 111 geringfügig größer als der Durchmesser von jeder Kugel 130. Die Kugeln 130 sind somit in den entsprechenden gekrümmten Nuten 129 untergebracht, jeweils in einem Zustand im Wesentlichen unbeweglich in Breitenrichtung der gekrümmten Nut 129. Daher wird, selbst wenn sich jede Kugel 130 in Erstreckungsrichtung der entsprechenden gekrümmten Nut 129 bewegt, um die Kupplung 100 zwischen dem Eingriffszustand und dem Außereingriffszustand zu schalten, eine unnötige Bewegung der Kugel 130 in Breitenrichtung der gekrümmten Nut 129 und die folgende Erhöhung der Vibration eingeschränkt. Ferner werden, wenn die Kupplung 100 vom Außereingriffszustand zum Eingriffszustand geschaltet wird, eine instabile Positionierung jeder Kugel 130 und die folgende Verlängerung der Zeit, die durch die Kugel benötigt wird, um den Halteabschnitt 128 zu erreichen, damit die Leistungsübertragungszustände geschaltet werden, eingeschränkt.
Die Konfiguration jeder Komponente im zweiten Ausführungsbeispiel ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt, sondern kann wie nachstehend dargestellt, modifiziert werden.
Obwohl das zweite Ausführungsbeispiel ein Beispiel darstellt, in dem die Mittellinie jeder gekrümmten Nut die Krümmung R8 hat, kann die Krümmung der gekrümmten Nut nach Bedürfnis geändert werden.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jede gekrümmte Nut durch eine gleichmäßige Krümmung entlang der gesamten Länge der gekrümmten Nut gekrümmt. Jedoch ist die gekrümmte Nut nicht auf diese Form beschränkt und die Krümmung der gekrümmten Nut kann an einer bestimmten Position der gekrümmten Nut mit einer Änderung beginnen. Jedoch muss die gekrümmte Nut nicht notwendigerweise gekrümmt sein, sodass die Neigung der gekrümmten Nut in Bezug auf die Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors von dem Abschnitt, in dem die entsprechende Kugel angeordnet ist, wenn diese im entkoppelten Zustand ist, zu dem Abschnitt, in dem die Kugel angeordnet ist, wenn diese im gekoppelten Zustand ist, allmählich kleiner wird. Jedoch ist es zum Gestatten der langsamen Fortschreitung des Koppelns zwischen dem Antriebsseitenrotor und dem Rotor der getriebenen Seite und zum Verringern der Stoßbeanspruchung, die durch die Schaltbetätigung vom Entkopplungszustand zum Kopplungszustand verursacht wird, zu bevorzugen, dass jede gekrümmte Nut gekrümmt ist, sodass die Neigung der gekrümmten Nut in Bezug auf die Rotationsrichtung des Antriebsseitenrotors allmählich kleiner wird, wie im zweiten Ausführungsbeispiel.
Im zweiten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Breite der ringförmigen Nut als auch die Breite von jeder der gekrümmten Nuten, die als Führungsnuten dienen, geringfügig größer als der Durchmesser jeder Kugel. Jedoch kann zum Beispiel die Breite der ringförmigen Nut oder die Breite jeder gekrümmten Nut im Wesentlichen gleich dem Durchmesser jeder Kugel sein. Das heißt, dass die Breite der ringförmigen Nut oder die Breite jeder gekrümmten Nut jeweils gleich oder geringfügig kleiner als der Durchmesser jeder Kugel sein kann. Selbst in diesen Fällen ist die Kugel im Wesentlichen unbeweglich in der Breitenrichtung der entsprechenden gekrümmten Nut. Dieses sichert eine Beweglichkeit der Kugel in der Erstreckungsrichtung der ringförmigen Nut oder der gekrümmten Nut, während eine unnötige Bewegung der Kugel in der Breitenrichtung beschränkt wird. Ferner sind die Beziehungen des Durchmessers jeder Kugel mit der Breite der ringförmigen Nut und der Breite jeder gekrümmten Nut nicht auf die dargestellten Beziehungen beschränkt. Das heißt, solange wie jede Kugel in dem Raum in dem Abschnitt untergebracht ist, in dem die entsprechende gekrümmte Nut und die ringförmige Nut zueinander weisen und diese sich in diesem Raum bewegt, um zwischen dem gekoppelten Zustand und dem entkoppelten Zustand zu schalten, jede geeignete Konfiguration verwendet werden kann.
Die Kupplung zur Lösung des vorstehend genannten Problems ist nicht auf die Konfigurationen der dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in Formen ausgeführt sein, die von diesen Konfigurationen nach Bedürfnis abgewandelt sind, einschließlich der nachstehend beschriebenen Formen.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele sind die Eingriffselemente Kugeln. Jedoch sind die Eingriffselemente nicht auf die Kugeln begrenzt, sondern können Komponenten sein, die jede andere beliebige Form haben, als Kugeln, wie zum Beispiel stützen- bzw. säulenförmige Rollen. Das heißt, dass beliebige geeignete Eingriffselemente verwendet werden können, solange jedes Eingriffselement geformt ist, sodass durch die Axialbewegung des Antriebsseitenrotors und des Rotors der getriebenen Seite in Bezug zueinander das Eingriffselement in dem Raum in dem Abschnitt bewegt wird, in dem die entsprechende Führungsnut und die ringförmige Nut zueinander weisen, und in der Lage ist, die Kupplung zum Eingriffszustand oder Außereingriffszustand durch das Bewegen in dem Raum zu schalten.
In jedem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Spannelemente zum Spannen des Rotors der getriebenen Seite zur Entkopplungsposition nach Bedürfnis geändert werden. Zum Beispiel kann der Rotor der getriebenen Seite durch ein einzelnes Spannelement gespannt werden.
Solange wie die Spannelemente den Rotor der getriebenen Seite zur Kopplungsposition spannen, sind die Spannelemente nicht auf die vorstehend beschriebenen Kompressionsschraubenfedern beschränkt. Beispielsweise kann eine Spannfeder, die den Rotor der getriebenen Seite zur Kopplungsposition zieht, als Spannelement verwendet werden.
Die Betätigungseinrichtung ist nicht auf den selbsthaltenden Elektromagneten beschränkt, sondern kann zum Beispiel jeder beliebige geeignete Elektromagnet sein, in dem ein Stift eines Verriegelungselementes in eine Verriegelungsnut nur dann eingeführt wird, wenn eine Spule elektrisch betätigt wird. In dieser Konfiguration wird die Kupplung nur entkoppelt, wenn die Spule elektrisch betätigt wird. Die Kupplung wird somit in dem gekoppelten Zustand gehalten, wenn die Spule nicht elektrisch betätigt werden kann. Als ein Ergebnis kann, selbst wenn die Betätigungseinrichtung einen Fehler in Bezug auf den Normalbetrieb hat, die Pumpe betätigt werden.
Die Betätigungseinrichtung ist nicht auf einen Elektromagneten beschränkt. Das heißt, dass eine beliebige andere geeignete Betätigungseinrichtung als der Elektromagnet, wie zum Beispiel eine hydraulische Betätigungseinrichtung, verwendet werden kann, um das Verriegelungselement auswählend einzuführen und zurückzuziehen.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele stellen die Kupplungen für das Schalten der Zustände der Leistungsübertragung von der Kurbelwelle zur Pumpe dar. Jedoch kann die Konfiguration der Kupplung in einer Kupplung verwendet werden, die zwischen einer beliebigen anderen geeigneten Hilfsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Kompressor oder einer Ölpumpe, und der Kurbelwelle montiert ist. Auch ist die Konfiguration der Kupplung nicht auf die Kupplung zum Schalten der Zustände der Leistungsübertragung von der Kurbelwelle beschränkt, sondern kann eine Kupplung zum Schalten der Zustände der Leistungsübertragung von einer beliebigen anderen geeigneten Antriebsquelle sein.
Bezugszeichenliste

100: Kupplung
110: Antriebsseitenrotor
111: ringförmige Nut
120: Rotor der getriebenen Seite
121: Eingriffsabschnitt
122: Abschnitt mit großem Durchmesser
123: Abschnitt mit kleinem Durchmesser
124: Aussparung
125: Unterbringungsaussparung
127: Linearnut
128: Halteabschnitt
129: gekrümmte Nut
130: Kugel
135: Spannelement
140: Verriegelungselement
141: Stift
150: Betätigungseinrichtung
152: erstes Gehäuse
153: Spule
154: befestigter Kern
155: beweglicher Kern
156: Schwenkwelle
158: zweites Gehäuse
159: Dauermagnet
160: Ringelement
161: Schraubenfeder
162: Befestigungsstift
200: Pumpe
210: Abtriebswelle
211: Verriegelungsvorsprung
212: gerader Passstift
220: Pumpenrad
250: Kurbelwelle
260: Antriebsseitenscheibe
270: Scheibe der getriebenen Seite
280: Ring
300: Gehäuse
310: Unterbringungsabschnitt
320: Stützelement
330: erstes Lager
340: zweites Lager
400: Verriegelungsnut
410: schraubenförmige Nut
413: Seitenwand
420: senkrechte Nut

Claims

Eine Kupplung (100), die aufweist: eine Rotationswelle (210), ein Außenrad und ein Innenrad, wobei beide um eine Achse der Rotationswelle (210) drehbar sind, und ein Eingriffselement, das zwischen dem Außenrad und dem Innenrad angeordnet ist, wobei eine Innenumfangsfläche des Außenrades und eine Außenumfangsfläche des Innenrades zueinander weisen, die Innenumfangsfläche des Außenrades eine ringförmige Nut (111) hat, die sich in Umfangsrichtung entlang des gesamten Umfangs der Innenumfangsfläche erstreckt, die Außenumfangsfläche des Innenrades eine Führungsnut hat, die sich in einer Richtung erstreckt, die eine Ebene schneidet, die senkrecht zur Achse der Rotationswelle (210) verläuft, ein Raum, der konfiguriert ist, um das Eingriffselement aufzunehmen, in einem Abschnitt vorgesehen ist, in dem die Führungsnut und die ringförmige Nut (111) zueinander weisen, das Eingriffselement in der Führungsnut und der ringförmigen Nut (111) bewegt wird, indem das Außenrad und das Innenrad in Bezug zueinander in Axialrichtung der Rotationswelle (210) bewegt werden, durch die Bewegung des Eingriffselementes zu einem Abschnitt, in dem ein Zwischenraum zwischen dem Außenrad und dem Innenrad kleiner als ein Durchmesser des Eingriffselementes ist, um das Eingriffselement zwischen dem Außenrad und dem Innenrad festzuklemmen, ein gekoppelter Zustand erreicht wird, in dem das Außenrad und das Innenrad miteinander gekoppelt sind, und durch die Bewegung des Eingriffselementes zu einem Abschnitt, in dem der Zwischenraum zwischen dem Außenrad und dem Innenrad größer als der Durchmesser des Eingriffselementes ist, ein entkoppelter Zustand erreicht wird, in dem das Außenrad und das Innenrad voneinander entkoppelt sind, wobei das Außenrad ein Antriebsseitenrotor (110) und das Innenrad ein Rotor (120) der getriebenen Seite ist, die Führungsnut eine gekrümmte Nut (129) ist, die sich in der Außenumfangsfläche des Innenrades in einer gekrümmten Weise erstreckt, die Führungsnut flacher in einem Abschnitt, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im gekoppelten Zustand ist, als in einem Abschnitt ist, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im entkoppelten Zustand ist, und die Führungsnut konfiguriert ist, sodass, wenn der entkoppelte Zustand zum gekoppelten Zustand geschaltet wird, das Eingriffselement sich entlang der Führungsnut in einer Rotationsrichtung des Außenrades bewegt.
Die Kupplung (100) nach Anspruch 1, wobei zusätzlich zur Führungsnut eine schraubenförmige Nut (410), die sich um die Achse der Rotationswelle (210) erstreckt, in der Außenumfangsfläche des Innenrades vorgesehen ist, die Kupplung (100) ferner ein Verriegelungselement (140) und ein Spannelement (135) aufweist, das konfiguriert ist, um das Innenrad von einer Entkopplungsposition, in der das Innenrad von dem Außenrad entkoppelt ist, zu einer Kopplungsposition, in der das Innenrad mit dem Außenrad gekoppelt ist, zu spannen, und das Eingriffselement in die schraubenförmige Nut (410) eingeführt wird und mit einer Seitenwand der schraubenförmigen Nut (410) in Eingriff steht, um das Innenrad zur Entkopplungsposition entgegen der Spannkraft des Spannelementes (135) zu bewegen.
Die Kupplung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gekrümmte Nut (129) gekrümmt ist, sodass eine Neigung der gekrümmten Nut (129) in Bezug auf die Rotationsrichtung des Außenrades von dem Abschnitt, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im entkoppelten Zustand ist, zu dem Abschnitt, in dem das Eingriffselement angeordnet ist, wenn dieses im gekoppelten Zustand ist, allmählich kleiner wird.
Die Kupplung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Eingriffselement eine Kugel (130) ist.