DE112020003587T5

DE112020003587T5 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020003587T5
Application number: DE112020003587.5T
Authority: DE
Inventors: Takumi Sugiura; Akikazu Uchida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2022-04-21
Also published as: US11767890B2; WO2021020317A1; CN114144600A; US20220145941A1

Abstract

Ein Primärantrieb (20) beinhaltet einen Stator (21), der an einem Gehäuse (12) fixiert ist, und einen Rotor (23), der relativ zu dem Stator (21) relativ drehbar ist. Der Primärantrieb gibt ein Drehmoment ausgehend von dem Rotor (23) aus, indem diesem elektrische Leistung zugeführt wird. Ein Drehzahluntersetzer (30) reduziert das Drehmoment des Primärantriebs (20) und gibt das reduzierte Drehmoment aus. Ein Lagerabschnitt (151) stützt den Rotor (23) drehbar. Die Anzahl des Lagerabschnitts (151), der den Rotor (23) drehbar stützt, beträgt lediglich eins. Der Drehzahluntersetzer (30) beinhaltet einen Eingabeabschnitt (31), der koaxial zu dem Rotor (23) und integral mit diesem drehbar ist, und nimmt das Drehmoment ausgehend von dem Rotor (23) auf.

Description

Querverweis auf ähnliche Anmeldungen
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2019-138 331 , eingereicht am 26. Juli 2019, und der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2020-038 749 , eingereicht am 6. März 2020, welche hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen werden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kupplungsvorrichtung.
Hintergrund
Herkömmlich ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, die eine Übertragung eines Drehmoments zwischen einem ersten Übertragungsabschnitt und einem zweiten Übertragungsabschnitt zulässt oder unterbricht, indem ein Zustand einer Kupplung zu einem in Eingriff stehenden Zustand oder einem nicht in Eingriff stehenden Zustand verändert wird.
Eine Kupplungsvorrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben wird, beinhaltet zum Beispiel einen Primärantrieb, einen Drehzahluntersetzer, eine Drehtranslationseinheit, eine Kupplung und eine Zustands-Veränderungseinheit. Der Primärantrieb gibt ein Drehmoment ausgehend von dem Rotor aus, indem diesem eine elektrische Leistung zugeführt wird. Der Geschwindigkeitsreduzierer bzw. Drehzahluntersetzer gibt das Drehmoment des Primärantriebs mit einer reduzierten Geschwindigkeit aus. Das Drehmoment, das ausgehend von dem Drehzahluntersetzer ausgegeben wird, wird an die Drehtranslationseinheit abgegeben. Die Zustands-Veränderungseinheit ist dazu in der Lage, einen Zustand der Kupplung zu einem in Eingriff stehenden Zustand oder einem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu verändern, indem diese ausgehend von der Drehtranslationseinheit eine Kraft in einer axialen Richtung aufnimmt.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO 2015 / 068 822 A1
Kurzfassung der Erfindung
Bei der Kupplungsvorrichtung in Patentliteratur 1 ist der Drehzahluntersetzer ein sogenannter exzentrischer Zykloiden-Drehzahluntersetzer. Hierbei ist ein Eingabeabschnitt des Drehzahluntersetzers integral mit dem Rotor des Primärantriebs ausgebildet, um so in Hinblick auf eine Drehwelle des Rotors exzentrisch zu sein. Ein Endabschnitt des Rotors, der von dem Eingabeabschnitt abgewandt angeordnet ist, wird durch ein erstes Kugellager drehbar gestützt, und ein Endabschnitt des Rotors, der dem Eingabeabschnitt zugewandt angeordnet ist, wird durch ein zweites Kugellager drehbar gestützt.
Bei der Kupplungsvorrichtung verursacht ein Drehmoment, das ausgehend von dem Primärantrieb an den Eingabeabschnitt eingegeben bzw. abgegeben wird, eine exzentrische Bewegung des Eingabeabschnitts relativ zu dem Rotor und eine Schwingbewegung eines Zahnrads und anderer Komponenten, die radial außerhalb des Eingabeabschnitts angeordnet sind, da der Eingabeabschnitt des Drehzahluntersetzers in Hinblick auf den Rotor exzentrisch ist. Entsprechend wird ausgehend von dem Zahnrad und den anderen Komponenten eine relativ große radiale Last auf den Eingabeabschnitt ausgeübt. Falls das zweite Kugellager nicht vorgesehen ist, wirkt ein großes Biegemoment auf das erste Kugellager. Bei der Kupplungsvorrichtung in Patentliteratur 1 ist das zweite Kugellager als ein anderes Lager an einer Position vorgesehen, die in der axialen Richtung von dem ersten Kugellager getrennt ist, um das Biegemoment zu reduzieren, und ferner ist ein Bauteil zum Verbinden des zweiten Kugellagers mit einem fixierten Ende vorgesehen.
Daher wird bei der Kupplungsvorrichtung in Patentliteratur 1 eine axiale Länge des Primärantriebs erhöht, und die Größe der Kupplungsvorrichtung kann erhöht werden. Überdies sind zwei Lager erforderlich, um den Rotor drehbar zu stützen, was verglichen mit einem Fall, bei welchem der Rotor durch ein einziges Lager gestützt wird, in einer Erhöhung hinsichtlich der Anzahl an Teilen, einer komplizierten Konfiguration und einem Kostenanstieg resultieren kann.
Wie bei der Kupplungsvorrichtung in Patentliteratur 1 erhöht sich ein Durchmesser eines Kugellagers, das den Rotor lagert, zwangsläufig, falls eine Kupplungsvorrichtung eine Konfiguration aufweist, bei welcher eine Welle durch eine Innenseite eines zylindrischen Rotors verläuft. Daher ist ein Stückpreis eines derartigen Kugellagers höher als der eines kleinen Kugellagers, das für einen allgemeinen Feststoffmotor verwendet wird. Daher kann die Kupplungsvorrichtung in Patentliteratur 1, die zwei Kugellager für den Rotor erfordert, erheblich erhöhte Kosten aufweisen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kupplungsvorrichtung mit einer einfachen Konfiguration vorzusehen.
Eine Kupplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Gehäuse, einen Primärantrieb, einen Drehzahluntersetzer, eine Drehtranslationseinheit, eine Kupplung, eine Zustands-Veränderungseinheit und einen Lagerabschnitt. Der Primärantrieb beinhaltet einen Stator, der an dem Gehäuse fixiert ist, und einen Rotor, der relativ zu dem Stator drehbar ist. Der Primärantrieb gibt durch eine Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Primärantrieb ein Drehmoment ausgehend von dem Rotor aus. Der Geschwindigkeitsreduzierer bzw. Drehzahluntersetzer reduziert ein Drehmoment des Primärantriebs und gibt das reduzierte Drehmoment aus.
Die Drehtranslationseinheit beinhaltet einen Drehabschnitt, der sich bei Aufnahme einer Eingabe des Drehmoments, das ausgehend von dem Drehzahluntersetzer ausgegeben wird, relativ zu dem Gehäuse dreht, und einen Translationsabschnitt, der sich in Übereinstimmung mit einer Drehung des Drehabschnitts relativ zu dem Gehäuse relativ zu dem Gehäuse in einer axialen Richtung bewegt. Die Kupplung ist zwischen einem ersten Übertragungsabschnitt und einem zweiten Übertragungsabschnitt angeordnet, die relativ zu dem Gehäuse drehbar sind. Die Kupplung lässt in einem in Eingriff stehenden Zustand der Kupplung eine Übertragung eines Drehmoments zwischen dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt zu und unterbricht in einem nicht in Eingriff stehenden Zustand der Kupplung die Übertragung des Drehmoments zwischen dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt.
Die Zustands-Veränderungseinheit nimmt ausgehend von dem Translationsabschnitt eine Kraft entlang der axialen Richtung auf, und verändert gemäß einer Position des Translationsabschnitts in der axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse einen Zustand der Kupplung zu dem in Eingriff stehenden Zustand oder dem nicht in Eingriff stehenden Zustand. Der Lagerabschnitt stützt den Rotor drehbar. Die Anzahl des Lagerabschnitts, der den Rotor drehbar stützt, beträgt lediglich eins. Der Drehzahluntersetzer beinhaltet einen Eingabeabschnitt, der koaxial zu dem Rotor und integral mit diesem drehbar ist, und dazu konfiguriert ist, das Drehmoment ausgehend von dem Rotor aufzunehmen.
Bei der vorliegenden Offenbarung dreht sich der Eingabeabschnitt koaxial zu dem Rotor, wenn das Drehmoment ausgehend von dem Primärantrieb an den Eingabeabschnitt abgegeben wird. Somit kann eine radiale Last reduziert werden, die ausgehend von einem Zahnrad und anderen Komponenten, die radial außerhalb des Eingabeabschnitts angeordnet sind, auf den Eingabeabschnitt wirkt. Daher kann die Anzahl an Lagerabschnitten, die den Rotor drehbar stützen, auf eins reduziert werden. Folglich kann die Anzahl an Bauteilen reduziert werden, die Konfiguration der Kupplungsvorrichtung kann vereinfacht werden, und die Kosten können reduziert werden.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigt/es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht, die eine Kupplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine Querschnittsansicht, welche einen Teil der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein schematisches Diagramm eines Drehzahluntersetzers mit einem fremden Planetenzahnrad vom 2kh-Typ, und eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Eingabe- und Ausgabe-Muster, einem Trägheitsmoment und einem Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnis zeigt;
4 ein schematisches Diagramm eines Drehzahluntersetzers mit einem fremden Planetenzahnrad vom 3k-Typ, und eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Eingabe- und Ausgabe-Muster, einem Trägheitsmoment und einem Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnis zeigt;
5 ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Hub eines Translationsabschnitts und einer Last zeigt, die auf eine Kupplung wirkt;
6 eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Teil der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 eine Ansicht, die eine resultierende Kraft zeigt, die auf einen Eingabeabschnitt eines Drehzahluntersetzers wirkt;
8 eine Ansicht, die eine Drehmoment-Aufteilungsrate jedes Planetenzahnrads des Drehzahluntersetzers und eine resultierende Kraft zeigt, die auf den Eingabeabschnitt des Drehzahluntersetzers wirkt;
9 eine Querschnittsansicht, die eine Kupplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
10 eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
11 eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
12 eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
13 eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt;
14 eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt; und
15 eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden Kupplungsvorrichtungen gemäß einer Mehrzahl von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Bei diesen Ausführungsformen kann Elementen, die im Wesentlichen gleich sind, das gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden, und die überflüssige Erläuterung für die Elemente kann weggelassen werden.
Erste Ausführungsform
In den 1 und 2 wird eine Kupplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Eine Kupplungsvorrichtung 1 ist zum Beispiel zwischen einer Maschine mit interner Verbrennung und einem Getriebe eines Fahrzeugs angeordnet und wird dazu verwendet, eine Übertragung eines Drehmoments zwischen der Maschine mit interner Verbrennung und dem Getriebe zuzulassen oder zu unterbrechen.
Die Kupplungsvorrichtung 1 beinhaltet ein Gehäuse 12, einen Motor 20 als „Primärantrieb“, einen Drehzahluntersetzer 30, einen Kugelnocken 2 als „Drehtranslationseinheit“, eine Kupplung 70, eine Zustands-Veränderungseinheit 80, und einen Lagerabschnitt 151.
Die Kupplungsvorrichtung 1 beinhaltet eine elektronische Steuereinheit 10 (die nachfolgend als „ECU“ bezeichnet wird) als eine „Steuereinheit“, eine Eingangswelle 61 als „ersten Übertragungsabschnitt“, eine Ausgangswelle 62 als „zweiten Übertragungsabschnitt“, und einen Fixierungsabschnitt 130.
Die ECU 10 ist ein kleiner Computer, welcher eine CPU als ein Berechnungsmittel, einen ROM, einen RAM und dergleichen als Speichermedium, eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle als Eingabe- und Ausgabe-Mittel, und dergleichen beinhaltet. Die ECU 10 führt gemäß einem Programm, das in der ROM oder dergleichen gespeichert ist, auf Grundlage von Informationen wie beispielsweise Signalen von verschiedenen Sensoren, die in jedem Teil des Fahrzeugs angeordnet sind, eine Berechnung aus, und steuert Betriebe von verschiedenen Vorrichtungen und Maschinen des Fahrzeugs. Auf diese Weise führt die ECU 10 das Programm aus, das in einem nicht flüchtigen greifbaren Speichermedium gespeichert ist. Bei der Ausführung des Programms wird ein Verfahren ausgeführt, das dem Programm entspricht.
Die ECU 10 kann einen Betrieb der Maschine mit interner Verbrennung und dergleichen auf Grundlage der Informationen wie beispielsweise den Signalen von verschiedenen Sensoren steuern. Die ECU 10 kann zudem einen Betrieb des Motors 20 steuern, der später beschrieben werden soll.
Die Eingangswelle 61 ist zum Beispiel mit einer (nicht näher dargestellten) Antriebswelle der Maschine mit interner Verbrennung verbunden und ist zusammen mit der Antriebswelle drehbar. Das heißt, ausgehend von der Antriebswelle wird ein Drehmoment an die Eingangswelle 61 abgegeben.
Bei einem Fahrzeug, das mit der Maschine mit interner Verbrennung ausgestattet ist, ist ein Fixierungsflansch 11 vorgesehen (siehe 2). Der Fixierungsflansch 11 ist in einer rohrförmigen Form ausgebildet und zum Beispiel an einem Maschinenraum des Fahrzeugs fixiert. Ein Kugellager 141 ist zwischen einer inneren peripheren Wand des Fixierungsflansches 11 und einer äußeren peripheren Wand der Eingangswelle 61 angeordnet. Entsprechend wird die Eingangswelle 61 durch den Fixierungsflansch 11 über das Kugellager 141 gelagert.
Das Gehäuse 12 ist zwischen einer inneren peripheren Wand eines Endabschnitts des Fixierungsflansches 11 und der äußeren peripheren Wand der Eingangswelle 61 angeordnet. Das Gehäuse 12 beinhaltet einen inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses, einen Gehäuse-Plattenabschnitt 122, einen äußeren Zylinderabschnitt 123 des Gehäuses, einen Gehäuse-Flanschabschnitt 124, eine Gehäuse-Stufenoberfläche 125, einen Keil-Nutabschnitt 127 auf der Seite des Gehäuses und dergleichen.
Der innere Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Gehäuse-Plattenabschnitt 122 ist in einer kranzförmigen Plattenform ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Endabschnitt des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses radial nach außen zu erstrecken. Der äußere Zylinderabschnitt 123 des Gehäuses ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Gehäuse-Plattenabschnitts 122 zu der gleichen Seite wie der innere Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses zu erstrecken. Der Gehäuse-Flanschabschnitt 124 ist in einer kranzförmigen Plattenform ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Endabschnitt des äußeren Zylinderabschnitts 123 des Gehäuses gegenüber dem Gehäuse-Plattenabschnitt 122 radial nach außen zu erstrecken. Der innere Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses, der Gehäuse-Plattenabschnitt 122, der äußere Zylinderabschnitt 123 des Gehäuses und der Gehäuse-Flanschabschnitt 124 sind integral zum Beispiel aus Metall ausgebildet.
Die Gehäuse-Stufenoberfläche 125 ist in einer kranzförmigen ebenen Form so ausgebildet, um der Seite gegenüber dem Gehäuse-Plattenabschnitt 122 auf der radial äußeren Seite des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses zugewandt angeordnet zu sein. Der Keil-Nutabschnitt 127 auf der Seite des Gehäuses ist in einer äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses ausgebildet, um sich so in Hinblick auf die Gehäuse-Stufenoberfläche 125 in einer axialen Richtung auf einer Seite gegenüber dem Gehäuse-Plattenabschnitt 122 zu erstrecken. Eine Mehrzahl von Keil-Nutabschnitten 127 auf der Seite des Gehäuses ist in einer Umfangsrichtung des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses ausgebildet.
Das Gehäuse 12 ist derart an dem Fixierungsflansch 11 fixiert, dass ein Teil von Außenwänden des Gehäuse-Plattenabschnitts 122 und des äußeren Zylinderabschnitts 123 des Gehäuses mit einer Wandoberfläche des Fixierungsflansches 11 in Kontakt steht (siehe 2). Das Gehäuse 12 ist durch einen (nicht näher dargestellten) Bolzen oder dergleichen an dem Fixierungsflansch 11 fixiert. Das Gehäuse 12 ist koaxial zu dem Fixierungsflansch 11 und der Eingangswelle 61 angeordnet. Ein im Wesentlichen zylindrischer Raum ist zwischen der inneren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses und der äußeren peripheren Wand der Eingangswelle 61 ausgebildet.
Das Gehäuse 12 weist einen Unterbringungsraum 120 auf. Der Unterbringungsraum 120 wird durch den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses, den Gehäuse-Plattenabschnitt 122 und den äußeren Zylinderabschnitt 123 des Gehäuses definiert.
Der Fixierungsabschnitt 130 beinhaltet einen Fixierungs-Zylinderabschnitt 131, einen fixierenden kranzförmigen Abschnitt bzw. kranzförmigen Fixierungsabschnitt 132 und einen Fixierungsflanschabschnitt 133. Der Fixierungs-Zylinderabschnitt 131 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der kranzförmige Fixierungsabschnitt 132 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einer inneren peripheren Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 radial nach innen zu erstrecken. Der Fixierungsflanschabschnitt 133 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Endabschnitt des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 radial nach außen zu erstrecken. Der Fixierungs-Zylinderabschnitt 131, der kranzförmige Fixierungsabschnitt 132 und der Fixierungsflanschabschnitt 133 sind integral zum Beispiel aus Metall ausgebildet. Der Fixierungsabschnitt 130 ist derart an dem Gehäuse 12 fixiert, dass der Fixierungsflanschabschnitt 133 durch einen Bolzen 13 an dem Gehäuse-Flanschabschnitt 124 fixiert ist.
Der Motor 20 ist in dem Unterbringungsraum 120 untergebracht. Der Motor 20 beinhaltet einen Stator 21, eine Spule 22, einen Rotor 23 und dergleichen. Der Stator 21 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form zum Beispiel durch eine laminierte Stahlplatte ausgebildet, und ist an einer Innenseite des äußeren Zylinderabschnitts 123 des Gehäuses fixiert. Die Spule 22 beinhaltet einen Spulenträger 221 und eine Wicklung 222. Der Spulenträger 221 ist zum Beispiel aus einem Harz in einer zylindrischen Form ausgebildet, und ist in eine Mehrzahl von ausgeprägten Polen des Stators 21 eingepasst. Die Wicklung 222 ist um den Spulenträger 221 gewickelt.
Der Rotor 23 beinhaltet einen Rotor-Zylinderabschnitt 231, einen Rotor-Plattenabschnitt 232 und einen Rotor-Zylinderabschnitt 233. Der Motor 20 beinhaltet einen Magneten 230 als einen „Dauermagneten“. Der Rotor-Zylinderabschnitt 231 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Rotor-Plattenabschnitt 232 ist in einer kranzförmigen Plattenform ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Endabschnitt des Rotor-Zylinderabschnitts 231 radial nach innen zu erstrecken. Der Rotor-Zylinderabschnitt 233 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem inneren Randabschnitt des Rotor-Plattenabschnitts 232 hin zu einer Seite gegenüber dem Rotor-Zylinderabschnitt 231 zu erstrecken. Der Rotor-Zylinderabschnitt 231, der Rotor-Plattenabschnitt 232 und der Rotor-Zylinderabschnitt 233 sind integral zum Beispiel aus einem Metall auf Eisenbasis ausgebildet.
Der Magnet 230 ist auf einer äußeren peripheren Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 angeordnet. Eine Mehrzahl von Magneten 230 ist derart mit gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Rotor-Zylinderabschnitts 231 angeordnet, dass die magnetischen Pole abwechselnd arrangiert sind.
Der Lagerabschnitt 151 ist in Hinblick auf die Gehäuse-Stufenoberfläche 125 des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses auf einer äußeren peripheren Wand auf der Seite des Gehäuse-Plattenabschnitts 122 angeordnet. Eine innere periphere Wand des Lagerabschnitts 151 ist in eine äußere periphere Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses eingepasst. Der Rotor 23 ist derart angeordnet, dass eine innere periphere Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 in eine äußere periphere Wand des Lagerabschnitts 151 eingepasst ist. Entsprechend wird der Rotor 23 durch den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses über den Lagerabschnitt 151 drehbar gestützt. Daher ist der Lagerabschnitt 151 in dem Unterbringungsraum 120 angeordnet und stützt den Rotor 23 drehbar.
Der Rotor 23 ist in Hinblick auf den Stator 21 auf der radial inneren Seite des Stators 21 relativ drehbar. Der Motor 20 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem inneren Rotor bzw. Innenrotor.
Die ECU 10 kann den Betrieb des Motors 20 steuern, indem eine elektrische Leistung gesteuert wird, die der Wicklung 222 der Spule 22 zugeführt wird. Wenn der Spule 22 die elektrische Leistung zugeführt wird, wird in dem Stator 21 ein drehendes bzw. umlaufendes magnetisches Feld erzeugt, und der Rotor 23 dreht sich. Entsprechend wird das Drehmoment ausgehend von dem Rotor 23 ausgegeben. Wie vorstehend beschrieben beinhaltet der Motor 20 den Stator 21 und den Rotor 23, der in Hinblick auf den Stator 21 relativ drehbar ist, und ist dazu in der Lage, das Drehmoment ausgehend von dem Rotor 23 auszugeben, indem diesem elektrische Leistung zugeführt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 ein Substrat 101, eine Platte 102, einen Sensormagneten 103 und einen Drehwinkelsensor 104. Das Substrat 101, die Platte 102, der Sensormagnet 103 und der Drehwinkelsensor 104 sind in dem Unterbringungsraum 120 angeordnet. Das Substrat 101 ist auf der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses in der Nähe des Gehäuse-Plattenabschnitts 122 angeordnet. Die Platte 102 ist zum Beispiel in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Eine innere periphere Wand an einem Ende der Platte 102 ist in eine äußere periphere Wand eines Endabschnitts des Rotor-Zylinderabschnitts 231 gegenüber dem Rotor-Plattenabschnitt 232 eingepasst, um so integral mit dem Rotor 23 drehbar zu sein. Der Sensormagnet 103 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet, und eine innere periphere Wand des Sensormagneten 103 ist in eine äußere periphere Wand des anderen Endes der Platte 102 eingepasst, um so integral mit der Platte 102 und dem Rotor 23 drehbar zu sein. Der Sensormagnet 103 erzeugt einen magnetischen Fluss.
Der Drehwinkelsensor 104 ist auf dem Substrat 101 montiert, um so einer Oberfläche des Sensormagneten 103 gegenüber dem Rotor 23 zugewandt angeordnet zu sein. Der Drehwinkelsensor 104 erfasst einen magnetischen Fluss, der ausgehend von dem Sensormagneten 103 erzeugt wird, und gibt ein Signal aus, das dem erfassten magnetischen Fluss zu der ECU 10 entspricht. Entsprechend kann die ECU 10 einen Drehwinkel, eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl und dergleichen des Rotors 23 auf Grundlage des Signals ausgehend von dem Drehwinkelsensor 104 erfassen. Die ECU 10 kann auf Grundlage des Drehwinkels, der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl und dergleichen des Rotors 23 einen relativen Drehwinkel eines Antriebsnockens 40 in Hinblick auf das Gehäuse 12 und einen Abtriebsnockens 50, die später beschrieben werden, in Hinblick auf das Gehäuse 12 und den Antriebsnocken 40 und dergleichen relative Positionen des Abtriebsnockens 50 und der Zustands-Veränderungseinheit 80 in der axialen Richtung berechnen.
Der Drehzahluntersetzer 30 ist in dem Unterbringungsraum 120 untergebracht. Der Drehzahluntersetzer 30 beinhaltet ein Sonnenrad 31, Planetenzahnräder 32, einen Träger 33, ein erstes Hohlrad 34, ein zweites Hohlrad 35 und dergleichen.
Das Sonnenrad 31 ist koaxial zu dem Rotor 23 und integral mit diesem drehbar angeordnet. Genauer gesagt ist das Sonnenrad 31 zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, und ist derart an dem Rotor 23 fixiert, dass eine äußere periphere Wand eines Endabschnitts des Sonnenrads 31 in eine innere periphere Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 233 eingepasst ist. Das Sonnenrad 31 weist einen Sonnenrad-Zahnabschnitt 311 als „Zahnabschnitt“ und „externe Zähne“ auf. Der Sonnenrad-Zahnabschnitt 311 ist auf der äußeren peripheren Wand des anderen Endabschnitts des Sonnenrads 31 ausgebildet. Das Drehmoment des Motors 20 wird an das Sonnenrad 31 abgegeben. Das Sonnenrad 31 entspricht einem „Eingabeabschnitt“ des Drehzahluntersetzers 30.
Eine Mehrzahl von Planetenzahnrädern 32 ist in der Umfangsrichtung des Sonnenrads 31 angeordnet, und diese sind jeweils dazu in der Lage, drehend in der Umfangsrichtung des Sonnenrads 31 umzulaufen, während diese sich in einem Zustand drehen, in welchem diese in das Sonnenrad 31 eingreifen. Genauer gesagt sind die Planetenzahnräder 32 jeweils zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, und vier Planetenzahnräder 32 sind mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Sonnenrads 31 auf der radial äußeren Seite des Sonnenrads 31 angeordnet. Das Planetenzahnrad 32 weist einen Planetenzahnrad-Zahnabschnitt 321 als „Zahnabschnitt“ und „externe Zähne“ auf. Der Planetenzahnrad-Zahnabschnitt 321 ist auf einer äußeren peripheren Wand des Planetenzahnrads 32 ausgebildet, um so dazu in der Lage zu sein, in den Sonnenrad-Zahnabschnitt 311 einzugreifen.
Der Träger 33 stützt die Planetenzahnräder 32 drehbar und ist in Hinblick auf das Sonnenrad 31 relativ drehbar. Genauer gesagt ist der Träger 33 zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet, und ist in Hinblick auf das Sonnenrad 31 auf der radial äußeren Seite angeordnet. Der Träger 33 ist in Hinblick auf den Rotor 23 und das Sonnenrad 31 relativ drehbar.
Der Träger 33 ist mit einem Stift 331, einem Nadellager 332 und einer Träger-Beilagscheibe 333 vorgesehen. Der Stift 331 ist zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen säulenförmigen Form ausgebildet, und ist auf dem Träger 33 angeordnet, um so durch die Innenseite bzw. das Innere des Planetenzahnrads 32 durchzutreten bzw. zu verlaufen. Das Nadellager 332 ist zwischen einer äußeren peripheren Wand des Stifts 331 und einer inneren peripheren Wand des Planetenzahnrads 32 angeordnet. Entsprechend wird das Planetenzahnrad 32 durch den Stift 331 über das Nadellager 332 drehbar gestützt. Die Träger-Beilagscheibe 333 ist zum Beispiel aus Metall in einer kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist zwischen einem Endabschnitt des Planetenzahnrads 32 und dem Träger 33 auf der radial äußeren Seite des Stifts 331 angeordnet. Entsprechend können sich die Planetenzahnräder 32 in Hinblick auf den Träger 33 störungsfrei relativ drehen.
Das erste Hohlrad 34 weist einen Zahnabschnitt 341 des ersten Hohlrads auf, welcher ein Zahnabschnitt ist, der dazu in der Lage ist, in das Planetenzahnrad 32 einzugreifen, und an dem Gehäuse 12 fixiert ist. Genauer gesagt ist das erste Hohlrad 34 zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet. Das erste Hohlrad 34 ist integral auf einem inneren Randabschnitt des kranzförmigen Fixierungsabschnitts 132 des Fixierungsabschnitts 130 ausgebildet. Das heißt, das erste Hohlrad 34 ist über den Fixierungsabschnitt 130 an dem Gehäuse 12 fixiert. Das erste Hohlrad 34 ist koaxial zu dem Gehäuse 12, dem Rotor 23 und dem Sonnenrad 31 angeordnet. Der Zahnabschnitt 341 des ersten Hohlrads als der „Zahnabschnitt“ und die „internen Zähne“ ist auf dem inneren Randabschnitt des ersten Hohlrads 34 ausgebildet, um so dazu in der Lage zu sein, in einen axialen Endabschnitt des Planetenzahnrad-Zahnabschnitts 321 des Planetenzahnrads 32 einzugreifen.
Das zweite Hohlrad 35 weist einen Zahnabschnitt 351 des zweiten Hohlrads auf, welcher ein Zahnabschnitt ist, der dazu in der Lage ist, in das Planetenzahnrad 32 einzugreifen, und eine andere Anzahl an Zähnen aufweist als der Zahnabschnitt 341 des ersten Hohlrads, und ist so angeordnet, dass dieses integral mit dem Antriebsnocken 40 drehbar ist, der später beschrieben wird. Genauer gesagt ist das zweite Hohlrad 35 zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet. Das zweite Hohlrad 35 ist koaxial zu dem Gehäuse 12, dem Rotor 23 und dem Sonnenrad 31 angeordnet. Der Zahnabschnitt 351 des zweiten Hohlrads als der „Zahnabschnitt“ und die „internen Zähne“ ist auf dem inneren Randabschnitt des zweiten Hohlrads 35 ausgebildet, um so dazu in der Lage zu sein, in den anderen axialen Endabschnitt des Planetenzahnrad-Zahnabschnitts 321 des Planetenzahnrads 32 einzugreifen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl an Zähnen des Zahnabschnitts 351 des zweiten Hohlrads größer als die Anzahl an Zähnen des Zahnabschnitts 341 des ersten Hohlrads. Genauer gesagt ist die Anzahl an Zähnen des Zahnabschnitts 351 des zweiten Hohlrads um die Anzahl, die erhalten bzw. ermittelt wird, indem 4, was die Anzahl der Planetenzahnräder 32 ist, mit einer Ganzzahl multipliziert wird, größer als die Anzahl an Zähnen des Zahnabschnitts 341 des ersten Hohlrads.
Da erforderlich ist, dass die Planetenzahnräder 32 ohne Störung normal in das erste Hohlrad 34 und das zweite Hohlrad 35 eingreifen, die an dem gleichen Abschnitt zwei unterschiedliche Spezifikationen aufweisen, sind die Planetenzahnräder 32 derart ausgestaltet, dass eines oder beide aus dem ersten Hohlrad 34 und dem zweiten Hohlrad 35 derart versetzt sind, dass diese einen Mittelpunktsabstand jedes Zahnradpaars konstant halten.
Bei der vorstehenden Konfiguration dreht sich das Sonnenrad 31, wenn sich der Rotor 23 des Motors 20 dreht, und die Planetenzahnräder 32 laufen drehend in der Umfangsrichtung des Sonnenrads 31 um, während diese sich mit den Planetenzahnrad-Zahnabschnitten 321 der Planetenzahnräder 32 drehen, die in den Sonnenrad-Zahnabschnitt 311, den Zahnabschnitt 341 des ersten Hohlrads und den Zahnabschnitt 351 des zweiten Hohlrads eingreifen. Da die Anzahl an Zähnen des Zahnabschnitts 351 des zweiten Hohlrads größer ist als die Anzahl an Zähnen des Zahnabschnitts 341 des ersten Hohlrads, dreht sich das zweite Hohlrad 35 in Hinblick auf das erste Hohlrad 34 relativ. Daher wird eine winzige differenzielle Rotation bzw. Drehung zwischen dem ersten Hohlrad 34 und dem zweiten Hohlrad 35, die einer Differenz hinsichtlich der Anzahl an Zähnen zwischen dem Zahnabschnitt 341 des ersten Hohlrads und dem Zahnabschnitt 351 des zweiten Hohlrads entspricht, als die Drehung des zweiten Hohlrads 35 ausgegeben. Entsprechend wird das Drehmoment ausgehend von dem Motor 20 ausgehend von dem zweiten Hohlrad 35 mit einer Geschwindigkeit ausgegeben, die durch den Drehzahluntersetzer 30 reduziert wird. Auf diese Weise kann der Drehzahluntersetzer 30 das Drehmoment des Motors 20 mit einer reduzierten Geschwindigkeit ausgeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet der Drehzahluntersetzer 30 einen Drehzahluntersetzer bzw. -untersetzungsgetriebe mit einem fremden Planetenzahnrad bzw. -getriebe vom 3k-Typ aus.
Das zweite Hohlrad 35 ist integral mit dem Antriebsnocken 40 ausgebildet, der später beschrieben wird. Das zweite Hohlrad 35 gibt das Drehmoment des Motors 20 mit einer reduzierten Geschwindigkeit an den Antriebsnocken 40 aus. Das zweite Hohlrad 35 entspricht einem „Ausgabeabschnitt“ des Drehzahluntersetzers 30.
Der Kugelnocken 2 weist den Antriebsnocken 40 als „Drehabschnitt“, den Abtriebsnocken 50 als „Translationsabschnitt“ und Kugeln 3 als „Rollkörper“ auf.
Der Antriebsnocken 40 beinhaltet einen Antriebsnocken-Hauptkörper 41, einen inneren Zylinderabschnitt 42 des Antriebsnockens, einen Antriebsnocken-Plattenabschnitt 43, einen äußeren Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens, Antriebsnockennuten 400 und dergleichen. Der Antriebsnocken-Hauptkörper 41 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet. Der innere Zylinderabschnitt 42 des Antriebsnockens ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 in der axialen Richtung zu erstrecken. Der Antriebsnocken-Plattenabschnitt 43 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Endabschnitt des inneren Zylinderabschnitts 42 des Antriebsnockens gegenüber dem Antriebsnocken-Hauptkörper 41 radial nach außen zu erstrecken. Der äußere Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Antriebsnocken-Plattenabschnitts 43 zu der gleichen Seite wie der innere Zylinderabschnitt 42 des Antriebsnockens zu erstrecken. Der Antriebsnocken-Hauptkörper 41, der innere Zylinderabschnitt 42 des Antriebsnockens, der Antriebsnocken-Plattenabschnitt 43 und der äußere Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens sind integral zum Beispiel aus Metall ausgebildet.
Die Antriebsnockennut 400 ist so ausgebildet, um sich in der Umfangsrichtung zu erstrecken, während diese ausgehend von einer Oberfläche des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 auf einer Seite des inneren Zylinderabschnitts 42 des Antriebsnockens ausgespart ist. Fünf Antriebsnockennuten 400 sind mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 ausgebildet. Die Antriebsnockennut 400 ist derart ausgebildet, dass ein Nutboden derart in Hinblick auf die Oberfläche des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 auf der Seite des inneren Zylinderabschnitts 42 des Antriebsnockens geneigt ist, dass sich eine Tiefe ausgehend von einem Ende hin zu dem anderen Ende in der Umfangsrichtung des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 verringert.
Der Antriebsnocken 40 ist derart innerhalb des Fixierungsabschnitts 130 angeordnet, dass sich der Antriebsnocken-Hauptkörper 41 zwischen der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses und der inneren peripheren Wand des Sonnenrads 31 befindet, sich der Antriebsnocken-Plattenabschnitt 43 in Hinblick auf den Träger 33 auf einer Seite gegenüber dem Rotor 23 befindet, und sich der äußere Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens in Hinblick auf den kranzförmigen Fixierungsabschnitt 132 und innerhalb des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 auf einer Seite gegenüber dem Stator 21 befindet. Der Antriebsnocken 40 ist in Hinblick auf das Gehäuse 12 und den Fixierungsabschnitt 130 relativ drehbar.
Das zweite Hohlrad 35 ist integral mit dem inneren Randabschnitt des äußeren Zylinderabschnitts 44 des Antriebsnockens ausgebildet. Das heißt, das zweite Hohlrad 35 ist so angeordnet, um integral mit dem Antriebsnocken 40 drehbar zu sein, der als der „Drehabschnitt“ dient. Daher dreht sich der Antriebsnocken 40 in Hinblick auf das Gehäuse 12 und den Fixierungsabschnitt 130 relativ, wenn das Drehmoment ausgehend von dem Motor 20 ausgehend von dem zweiten Hohlrad 35 mit einer Geschwindigkeit, die durch den Drehzahluntersetzer 30 reduziert wird, ausgegeben wird. Das heißt, der Antriebsnocken 40 dreht sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ, wenn das Drehmoment aufgenommen wird, das ausgehend von dem Drehzahluntersetzer 30 ausgegeben wird.
Der Abtriebsnocken 50 weist einen Abtriebsnocken-Hauptkörper 51, einen Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52, eine Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53, einen Keil-Nutabschnitt 54 auf der Seite des Nockens, Abtriebsnockennuten 500 und dergleichen auf. Der Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet. Der Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 in der axialen Richtung zu erstrecken. Der Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 und der Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 sind integral zum Beispiel aus Metall ausgebildet.
Die Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 ist in einer kranzförmigen ebenen Form auf der radial äußeren Seite des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 ausgebildet, um so einer Seite gegenüber dem Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 zugewandt angeordnet zu sein. Der Keil-Nutabschnitt 54 auf der Seite des Nockens ist in einer inneren peripheren Wand des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 ausgebildet, um sich so in der axialen Richtung zu erstrecken. Eine Mehrzahl von Keil-Nutabschnitten 54 auf der Seite des Nockens ist in der Umfangsrichtung des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 ausgebildet.
Der Abtriebsnocken 50 ist derart angeordnet, dass sich der Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 in Hinblick auf den Antriebsnocken-Hauptkörper 41 auf einer Seite gegenüber der Gehäuse-Stufenoberfläche 125 und auf einer inneren Seite des inneren Zylinderabschnitts 42 des Antriebsnockens befindet, und der Keil-Nutabschnitt 54 auf der Seite des Nockens ist durch Keil-Kopplung an den Keil-Nutabschnitt 127 auf der Seite des Gehäuses gekoppelt. Entsprechend ist der Abtriebsnocken 50 in Hinblick auf das Gehäuse 12 nicht relativ drehbar, und ist dazu in der Lage, sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 in der axialen Richtung relativ zu bewegen.
Die Abtriebsnockennut 500 ist so ausgebildet, um sich in der Umfangsrichtung zu erstrecken, während diese ausgehend von einer Oberfläche des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 auf einer Seite gegenüber dem Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 ausgespart ist. Fünf Abtriebsnockennuten 500 sind mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 ausgebildet. Die Abtriebsnockennut 500 ist derart ausgebildet, dass ein Nutboden derart in Hinblick auf eine Oberfläche des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 gegenüber dem Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 geneigt ist, dass sich eine Tiefe der Abtriebsnockennut 500 ausgehend von einem Ende zu dem anderen Ende in der Umfangsrichtung des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 verringert.
Die Antriebsnockennut 400 und die Abtriebsnockennut 500 sind derart ausgebildet, dass diese die gleiche Form aufweisen, wenn diese ausgehend von einer Oberflächenseite bzw. Seite der Oberfläche des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 auf der Seite des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 oder einer Oberflächenseite bzw. Seite der Oberfläche des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 auf der Seite des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 betrachtet werden.
Die Kugel 3 ist in einer Kugelform zum Beispiel aus Metall ausgebildet. Die Kugeln 3 sind jeweils rollbar zwischen fünf Antriebsnockennuten 400 und fünf Abtriebsnockennuten 500 angeordnet. Das heißt, es sind insgesamt fünf Kugeln 3 vorgesehen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 eine Halterung 4. Die Halterung 4 ist zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist zwischen dem Antriebsnocken-Hauptkörper 41 und dem Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 angeordnet. Die Halterung 4 weist Lochabschnitte mit einem Innendurchmesser auf, der etwas größer ist als ein Außendurchmesser der Kugeln 3. Fünf Lochabschnitte sind mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung der Halterung 4 ausgebildet. Die Kugeln 3 sind in jedem der fünf Lochabschnitte angeordnet. Daher werden die Kugeln 3 durch die Halterung 4 gehalten, und Positionen der Kugeln 3 in den Antriebsnockennuten 400 und den Abtriebsnockennuten 500 werden stabilisiert.
Wie vorstehend beschrieben bilden der Antriebsnocken 40, der Abtriebsnocken 50 und die Kugeln 3 den Kugelnocken 2 als den „Rollkörpernocken“ aus. Wenn sich der Antriebsnocken 40 in Hinblick auf das Gehäuse 12 und den Abtriebsnocken 50 relativ dreht, rollen die Kugeln 3 jeweils entlang der Nutböden der Antriebsnockennuten 400 und der Abtriebsnockennuten 500.
Wie in 1 gezeigt wird, sind die Kugeln 3 auf der radial inneren Seite des ersten Hohlrads 34 und des zweiten Hohlrads 35 angeordnet. Genauer gesagt sind die Kugeln 3 innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung des ersten Hohlrads 34 und des zweiten Hohlrads 35 angeordnet.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Antriebsnockennut 400 derart ausgebildet, dass deren Nutboden ausgehend von einem Ende zu dem anderen Ende geneigt angeordnet ist. Die Abtriebsnockennut 500 ist derart ausgebildet, dass deren Nutboden ausgehend von einem Ende zu dem anderen Ende geneigt angeordnet ist. Wenn sich der Antriebsnocken 40 aufgrund der Drehmomentausgabe ausgehend von dem Drehzahluntersetzer 30 in Hinblick auf das Gehäuse 12 und den Abtriebsnocken 50 relativ dreht, rollen die Kugeln 3 daher in den Antriebsnockennuten 400 und den Abtriebsnockennuten 500, und der Abtriebsnocken 50 bewegt sich relativ in Hinblick auf den Antriebsnocken 40 und das Gehäuse 12 in der axialen Richtung, das heißt in einer Hubrichtung.
Wenn sich der Antriebsnocken 40 in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ dreht, bewegt sich der Abtriebsnocken 50 in Hinblick auf den Antriebsnocken 40 und das Gehäuse 12 relativ in der axialen Richtung. Der Abtriebsnocken 50 dreht sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 nicht relativ, da der Keil-Nutabschnitt 54 auf der Seite des Nockens durch Keil-Kopplung an den Keil-Nutabschnitt 127 auf der Seite des Gehäuses gekoppelt ist. Der Antriebsnocken 40 dreht sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ, aber bewegt sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 nicht relativ in der axialen Richtung.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 eine Rückstellfeder 55, eine Rückstellfeder-Beilagscheibe 56 und einen C-Ring 57. Die Rückstellfeder 55 ist zum Beispiel eine Wellenfeder und ist zwischen einer äußeren peripheren Wand eines Endabschnitts des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses gegenüber dem Gehäuse-Plattenabschnitt 122 und einer inneren peripheren Wand des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 angeordnet. Ein Ende der Rückstellfeder 55 steht mit einem inneren Randabschnitt einer Oberfläche des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51 auf einer Seite des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 in Kontakt.
Die Rückstellfeder-Beilagscheibe 56 ist zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet, und steht auf der radial äußeren Seite des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses mit dem anderen Ende der Rückstellfeder 55 in Kontakt. Der C-Ring 57 ist an der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses fixiert, um so eine Oberfläche der Rückstellfeder-Beilagscheibe 56 gegenüber der Rückstellfeder 55 zu sperren.
Die Rückstellfeder 55 weist eine Kraft auf, die sich in der axialen Richtung erstreckt. Daher wird der Abtriebsnocken 50 in einem Zustand, in welchem die Kugeln 3 sandwichartig zwischen dem Abtriebsnocken 50 und dem Antriebsnocken 40 eingefügt sind, durch die Rückstellfeder 55 hin zu dem Antriebsnocken-Hauptkörper 41 vorgespannt.
Die Ausgangswelle 62 beinhaltet einen Wellenabschnitt 621, einen Plattenabschnitt 622, einen Zylinderabschnitt 623 und eine Reibungsplatte 624 (siehe 2). Der Wellenabschnitt 621 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Plattenabschnitt 622 ist integral mit dem Wellenabschnitt 621 ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Ende des Wellenabschnitts 621 in einer kranzförmigen Plattenform radial nach außen zu erstrecken. Der Zylinderabschnitt 623 ist integral mit dem Plattenabschnitt 622 ausgebildet, um sich so in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Plattenabschnitts 622 hin zu einer Seite gegenüber dem Wellenabschnitt 621 zu erstrecken. Die Reibungsplatte 624 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist auf einer Endoberfläche des Plattenabschnitts 622 auf einer Seite des Zylinderabschnitts 623 angeordnet. Die Reibungsplatte 624 ist in Hinblick auf den Plattenabschnitt 622 nicht relativ drehbar. Ein Kupplungsraum 620 ist innerhalb des Zylinderabschnitts 623 ausgebildet.
Ein Endabschnitt der Eingangswelle 61 tritt durch die Innenseite des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses durch und befindet sich in Hinblick auf den Abtriebsnocken 50 auf einer Seite gegenüber dem Antriebsnocken 40. Die Ausgangswelle 62 ist in Hinblick auf das Gehäuse 12 auf einer Seite gegenüber dem Fixierungsflansch 11, das heißt in Hinblick auf den Abtriebsnocken 50 auf einer Seite gegenüber dem Antriebsnocken 40, koaxial zu der Eingangswelle 61 angeordnet. Ein Kugellager 142 ist zwischen einer inneren peripheren Wand des Wellenabschnitts 621 und einer äußeren peripheren Wand des Endabschnitts der Eingangswelle 61 angeordnet. Entsprechend wird die Ausgangswelle 62 durch die Eingangswelle 61 über das Kugellager 142 gelagert. Die Eingangswelle 61 und die Ausgangswelle 62 sind in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ drehbar.
Die Kupplung 70 ist in dem Kupplungsraum 620 zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 angeordnet. Die Kupplung 70 beinhaltet innere Reibungsplatten 71, äußere Reibungsplatten 72 und einen Sperrabschnitt 701. Eine Mehrzahl von inneren Reibungsplatten 71 ist jeweils in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet, und diese sind so angeordnet, um in der axialen Richtung zwischen der Eingangswelle 61 und dem Zylinderabschnitt 623 der Ausgangswelle 62 ausgerichtet zu sein. Die inneren Reibungsplatten 71 sind derart angeordnet, dass deren innere Randabschnitte durch Keil-Kopplung an die äußere periphere Wand der Eingangswelle 61 gekoppelt sind. Daher sind die inneren Reibungsplatten 71 in Hinblick auf die Eingangswelle 61 nicht relativ drehbar, und sind dazu in der Lage, sich in Hinblick auf die Eingangswelle 61 relativ in der axialen Richtung zu bewegen.
Eine Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 ist jeweils in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet, und diese sind so angeordnet, um in der axialen Richtung zwischen der Eingangswelle 61 und dem Zylinderabschnitt 623 der Ausgangswelle 62 ausgerichtet zu sein. Die inneren Reibungsplatten 71 und die äußeren Reibungsplatten 72 sind in der axialen Richtung der Eingangswelle 61 abwechselnd arrangiert. Die äußeren Reibungsplatten 72 sind derart angeordnet, dass deren äußere Randabschnitte durch Keil-Kopplung an eine innere periphere Wand des Zylinderabschnitts 623 der Ausgangswelle 62 gekoppelt sind. Daher sind die äußeren Reibungsplatten 72 in Hinblick auf die Ausgangswelle 62 nicht relativ drehbar, und sind dazu in der Lage, sich in Hinblick auf die Ausgangswelle 62 relativ in der axialen Richtung zu bewegen. Aus der Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 kann die äußere Reibungsplatte 72, die sich am nächsten zu der Reibungsplatte 624 befindet, mit der Reibungsplatte 624 in Kontakt kommen.
Der Sperrabschnitt 701 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet und ist derart angeordnet, dass ein äußerer Randabschnitt in die innere periphere Wand des Zylinderabschnitts 623 der Ausgangswelle 62 eingepasst ist. Der Sperrabschnitt 701 kann einen äußeren Randabschnitt der äußeren Reibungsplatte 72 sperren, die sich aus der Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 am nächsten an dem Abtriebsnocken 50 befindet. Daher wird verhindert, dass sich die Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 und die Mehrzahl von inneren Reibungsplatten 71 von der Innenseite des Zylinderabschnitts 623 lösen. Ein Abstand zwischen dem Sperrabschnitt 701 und der Reibungsplatte 624 ist größer als eine Summe von Plattendicken der Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 und der Mehrzahl von inneren Reibungsplatten 71.
In einem in Eingriff stehenden Zustand, in welchem die Mehrzahl von inneren Reibungsplatten 71 und die Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 miteinander in Kontakt stehen, das heißt miteinander in Eingriff stehen, wird eine Reibungskraft zwischen den inneren Reibungsplatten 71 und den äußeren Reibungsplatten 72 erzeugt, und eine relative Drehung zwischen den inneren Reibungsplatten 71 und den äußeren Reibungsplatten 72 wird gemäß einer Größe der Reibungskraft eingeschränkt.
Andererseits wird in einem nicht in Eingriff stehenden Zustand, in welchem die Mehrzahl von inneren Reibungsplatten 71 und die Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 voneinander getrennt sind, das heißt nicht miteinander in Eingriff stehen, keine Reibungskraft zwischen den inneren Reibungsplatten 71 und den äußeren Reibungsplatten 72 erzeugt, und die relative Drehung zwischen den inneren Reibungsplatten 71 und den äußeren Reibungsplatten 72 wird nicht eingeschränkt.
Wenn die Kupplung 70 in dem in Eingriff stehenden Zustand vorliegt, wird das Drehmoment, das an die Eingangswelle 61 abgegeben wird, über die Kupplung 70 auf die Ausgangswelle 62 übertragen. Wenn die Kupplung 70 andererseits in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand vorliegt, wird das Drehmoment, das an die Eingangswelle 61 abgegeben wird, nicht auf die Ausgangswelle 62 übertragen.
Auf diese Weise überträgt die Kupplung 70 das Drehmoment zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62. Die Kupplung 70 ermöglicht in dem in Eingriff stehenden Zustand, in welchem die Kupplung 70 in Eingriff steht, eine Übertragung des Drehmoments zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62, und unterbricht in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand, in welchem die Kupplung 70 nicht in Eingriff steht, die Übertragung des Drehmoments zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kupplungsvorrichtung 1 eine sogenannte normalerweise geöffnete Kupplungsvorrichtung, die normalerweise in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand vorliegt.
Die Zustands-Veränderungseinheit 80 beinhaltet Scheibenfedern 81 als einen „elastischen Verformungsabschnitt“, einen C-Ring 82 und ein Schublager 83. Die Zustands-Veränderungseinheit 80 beinhaltet zwei Scheibenfedern 81. Die zwei Scheibenfedern 81 sind in Hinblick auf die Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 in einem Zustand, in welchem die Scheibenfedern 81 einander in der axialen Richtung überlappen, auf der radial äußeren Seite des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 und auf einer Seite gegenüber dem Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 angeordnet.
Das Schublager 83 ist zwischen dem Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 und der Scheibenfeder 81 angeordnet. Das Schublager 83 beinhaltet eine Walze 831, einen inneren Ringabschnitt 84 und einen äußeren Ringabschnitt 85. Der innere Ringabschnitt 84 beinhaltet einen Plattenabschnitt 841 des inneren Rings und einen Zylinderabschnitt 842 des inneren Rings. Der Plattenabschnitt 841 des inneren Rings ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet. Der Zylinderabschnitt 842 des inneren Rings ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem inneren Randabschnitt des Plattenabschnitts 841 des inneren Rings hin zu einer Seite in der axialen Richtung zu erstrecken. Der Plattenabschnitt 841 des inneren Rings und der Zylinderabschnitt 842 des inneren Rings sind integral zum Beispiel aus Metall ausgebildet. Der innere Ringabschnitt 84 ist derart angeordnet, dass der Plattenabschnitt 841 des inneren Rings mit der Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 in Kontakt steht, und eine innere periphere Wand des Zylinderabschnitts 842 des inneren Rings mit einer äußeren peripheren Wand des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 in Kontakt steht.
Der äußere Ringabschnitt 85 beinhaltet einen Plattenabschnitt 851 des äußeren Rings, einen Zylinderabschnitt 852 des äußeren Rings und einen Zylinderabschnitt 853 des äußeren Rings. Der Plattenabschnitt 851 des äußeren Rings ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet. Der Zylinderabschnitt 852 des äußeren Rings ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem inneren Randabschnitt des Plattenabschnitts 851 des äußeren Rings zu einer Seite in der axialen Richtung zu erstrecken. Der Zylinderabschnitt 853 des äußeren Rings ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Plattenabschnitts 851 des äußeren Rings zu der anderen Seite in der axialen Richtung zu erstrecken. Der Plattenabschnitt 851 des äußeren Rings, der Zylinderabschnitt 852 des äußeren Rings und der Zylinderabschnitt 853 des äußeren Rings sind integral zum Beispiel aus Metall ausgebildet. Der äußere Ringabschnitt 85 ist in Hinblick auf den inneren Ringabschnitt 84 auf der radial äußeren Seite des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 auf einer Seite gegenüber der Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 angeordnet. Die zwei Scheibenfedern 81 befinden sich auf der radial äußeren Seite des Zylinderabschnitts 852 des äußeren Rings. Die innere periphere Wand des Zylinderabschnitts 852 des äußeren Rings ist dazu in der Lage, auf der äußeren peripheren Wand des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 zu gleiten.
Die Walze 831 ist zwischen dem inneren Ringabschnitt 84 und dem äußeren Ringabschnitt 85 angeordnet. Die Walze 831 ist dazu in der Lage, zwischen dem Plattenabschnitt 841 des inneren Rings und dem Plattenabschnitt 851 des äußeren Rings zu rollen. Entsprechend sind der innere Ringabschnitt 84 und der äußere Ringabschnitt 85 in Hinblick aufeinander relativ drehbar.
Ein Ende in der axialen Richtung einer Scheibenfeder 81 bei den zwei Scheibenfedern 81, das heißt ein innerer Randabschnitt, steht mit dem Plattenabschnitt 851 des äußeren Rings in Kontakt. Der C-Ring 82 ist an der äußeren peripheren Wand des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 fixiert, um so dazu in der Lage zu sein, ein Ende in der axialen Richtung der anderen Scheibenfeder 81 bei den zwei Scheibenfedern 81 und einen Endabschnitt des Zylinderabschnitts 852 des äußeren Rings zu sperren. Daher wird durch den C-Ring 82 verhindert, dass sich die zwei Scheibenfedern 81 und das Schublager 83 von dem Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 lösen. Die Scheibenfeder 81 ist in der axialen Richtung elastisch verformbar.
Wenn sich die Kugel 3 an einem Ende der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500 befindet, ist ein Abstand zwischen dem Antriebsnocken 40 und dem Abtriebsnocken 50 relativ klein, und zwischen der Kupplung 70 und dem anderen Ende in der axialen Richtung der anderen Scheibenfeder 81 bei den zwei Scheibenfedern 81, das heißt dem äußeren Randabschnitt, ist ein Spalt Sp1 ausgebildet (siehe 1). Daher liegt die Kupplung 70 in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand vor und eine Übertragung eines Drehmoments zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 ist unterbrochen.
Wenn der Spule 22 des Motors 20 bei der Steuerung der ECU 10 elektrische Leistung zugeführt wird, dreht sich der Motor 20, ausgehend von dem Drehzahluntersetzer 30 wird das Drehmoment ausgegeben, und der Antriebsnocken 40 dreht sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ. Entsprechend rollt die Kugel 3 ausgehend von einer Endseite zu der anderen Endseite der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500. Daher bewegt sich der Abtriebsnocken 50 in Hinblick auf den Antriebsnocken 40 in der axialen Richtung, das heißt, dieser bewegt sich relativ hin zu der Kupplung 70, während die Rückstellfeder 55 zusammengedrückt wird. Entsprechend bewegen sich die Scheibenfedern 81 hin zu der Kupplung 70.
Wenn sich die Scheibenfedern 81 aufgrund der Bewegung des Abtriebsnockens 50 in der axialen Richtung hin zu der Kupplung 70 bewegen, reduziert sich der Spalt Sp1, und das andere Ende in der axialen Richtung der anderen Scheibenfeder 81 bei den zwei Scheibenfedern 81 kommt mit der äußeren Reibungsplatte 72 der Kupplung 70 in Kontakt. Wenn sich der Abtriebsnocken 50 weiter in der axialen Richtung bewegt, nachdem die Scheibenfeder 81 mit der Kupplung 70 in Kontakt kommt, drückt die Scheibenfeder 81 die äußere Reibungsplatte 72 hin zu einer Seite der Reibungsplatte 624, während diese in der axialen Richtung elastisch verformt wird. Entsprechend steht die Mehrzahl von inneren Reibungsplatten 71 und die Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 miteinander in Eingriff, und die Kupplung 70 wird in den in Eingriff stehenden Zustand versetzt. Die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 wird zugelassen bzw. ermöglicht.
Zu dieser Zeit drehen sich die zwei Scheibenfedern 81 in Hinblick auf den Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 zusammen mit dem äußeren Ringabschnitt 85 des Schublagers 83 relativ. Zu dieser Zeit rollt die Walze 831 zwischen dem Plattenabschnitt 841 des inneren Rings und dem Plattenabschnitt 851 des äußeren Rings, während diese ausgehend von der Scheibenfeder 81 eine Last in einer Schubrichtung aufnimmt. Das Schublager 83 lagert die Scheibenfeder 81, während dieses ausgehend von der Scheibenfeder 81 die Last in der Schubrichtung aufnimmt.
Wenn ein Kupplungs-Übertragungs-Drehmoment eine erforderliche Drehmoment-Kapazität bzw. Drehmoment-Vermögen der Kupplung erreicht, stoppt die ECU 10 die Drehung des Motors 20. Entsprechend liegt die Kupplung 70 in einem Eingriffs-Beibehaltungszustand vor, in welchem das Kupplungs-Übertragungs-Drehmoment bei der erforderlichen Drehmoment-Kapazität der Kupplung beibehalten wird. Wie vorstehend beschrieben, sind die Scheibenfedern 81 der Zustands-Veränderungseinheit 80 dazu in der Lage, den Zustand der Kupplung 70 gemäß einer relativen Position des Abtriebsnockens 50 in der axialen Richtung in Hinblick auf das Gehäuse 12 und den Antriebsnocken 40 zu dem in Eingriff stehenden Zustand oder dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu verändern, indem diese ausgehend von dem Abtriebsnocken 50 in der axialen Richtung eine Kraft aufnehmen.
Bei der Ausgangswelle 62 ist ein Endabschnitt des Wellenabschnitts 621 gegenüber dem Plattenabschnitt 622 mit einer Eingangswelle eines (nicht näher dargestellten) Getriebes verbunden, und die Ausgangswelle 62 ist zusammen mit der Eingangswelle drehbar. Das heißt, das Drehmoment, das ausgehend von der Ausgangswelle 62 ausgegeben wird, wird an die Eingangswelle des Getriebes abgegeben. Eine Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Drehmoments, das an das Getriebe abgegeben wird, wird durch das Getriebe verändert, und wird als ein Antriebsmoment an Antriebsräder des Fahrzeugs ausgegeben. Entsprechend fährt das Fahrzeug.
Als nächstes wird ein Drehzahluntersetzer mit einem fremden Planetenzahnrad vom 3k-Typ, der durch den Drehzahluntersetzer 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, beschrieben werden.
Bei einer elektrischen Kupplungsvorrichtung, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, ist es erforderlich, eine Zeit zu verkürzen, die für eine anfängliche Reaktion erforderlich ist, um einen anfänglichen Spalt (der dem Spalt Sp1 entspricht) zwischen der Kupplung und einem Aktuator zu reduzieren. Aus einer Gleichung einer Drehbewegung ist ersichtlich, dass es ausreichend ist, ein Trägheitsmoment um die Eingangswelle zu reduzieren, um die anfängliche Reaktion zu beschleunigen. Das Trägheitsmoment erhöht sich in einem Fall, bei welchem die Eingangswelle ein festes zylindrisches Bauteil ist, verglichen mit einer konstanten Länge und Dichte im Verhältnis zu einer vierten Potenz eines Außendurchmessers. Bei der Kupplungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Sonnenrad 31, das hier der „Eingangswelle“ entspricht, ein hohles zylindrisches Bauteil, wohingegen sich eine Tendenz bzw. Neigung nicht verändert.
Ein oberer Teil in 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines Drehzahluntersetzers mit einem fremden Planetenzahnrad vom 2kh-Typ. Ein oberer Teil in 4 zeigt ein schematisches Diagramm des Drehzahluntersetzers mit einem fremden Planetenzahnrad vom 3k-Typ. Das Sonnenrad wird durch A angegeben. Das Planetenzahnrad wird durch B angegeben. Das erste Hohlrad wird durch C angegeben. Das zweite Hohlrad wird durch D angegeben. Der Träger wird durch S angegeben. Vergleicht man den 2kh-Typ und den 3k-Typ, weist der 3k-Typ eine Konfiguration auf, bei welcher das Sonnenrad A zu dem 2kh-Typ hinzugefügt ist.
In dem Fall des 2kh-Typs ist das Trägheitsmoment um die Eingangswelle am kleinsten, wenn der Träger S, der sich von Bestandteilselementen auf einer radial innersten Seite befindet, als ein Eingabeelement verwendet wird (siehe eine Tabelle in einem unteren Teil von 3).
Andererseits ist in dem Fall des 3kh-Typs das Trägheitsmoment um die Eingangswelle am kleinsten, wenn das Sonnenrad A, das sich von den Bestandteilselementen auf der radial innersten Seite befindet, als das Eingabeelement verwendet wird (siehe eine Tabelle in einem unteren Teil von 4).
Eine Größe des Trägheitsmoments ist in dem Fall, bei welchem der Träger S als das Eingabeelement bei dem 2kh-Typ verwendet wird, größer als in dem Fall, bei welchem das Sonnenrad A als das Eingabeelement bei dem 3kh-Typ verwendet wird. Daher ist es bei der elektrischen Kupplungsvorrichtung, bei welcher die Geschwindigkeit der anfänglichen Reaktion erforderlich ist, wenn ein Drehzahluntersetzer mit fremdem Planetenzahnrad als der Drehzahluntersetzer übernommen wird, wünschenswert, den 3k-Typ zu verwenden und das Sonnenrad A als das Eingabeelement zu verwenden.
Ferner ist bei der elektrischen Kupplungsvorrichtung die erforderliche Last mehrere tausend bis mehr als zehntausend N groß, und um sowohl ein gutes Ansprechverhalten als auch eine hohe Last zu erzielen, ist es notwendig, ein Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnis des Drehzahluntersetzers zu erhöhen. Wenn bei der gleichen Zahnrad-Spezifikation maximale Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnisse des 2kh-Typs und des 3k-Typs verglichen werden, ist das maximale Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnis des 3k-Typs größer und beträgt ungefähr das Zweifache des maximalen Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnisses des 2kh-Typs. In dem Fall des 3k-Typs kann ein großes Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnis erhalten werden, wenn das Sonnenrad A mit dem kleinsten Trägheitsmoment als ein Eingabeelement verwendet wird (siehe die Tabelle in dem unteren Teil von 4). Daher ist festzustellen, dass eine optimale Konfiguration zum Erzielen von sowohl einem guten Ansprechverhalten als auch einer hohen Last eine Konfiguration ist, bei welcher der 3k-Typ verwendet wird und das Sonnenrad A als das Eingabeelement verwendet wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Drehzahluntersetzer 30 ein Drehzahluntersetzer mit einem fremden Planetenzahnrad vom 3k-Typ, der das Sonnenrad 31 (A) als das Eingabeelement, das zweite Hohlrad 35 (D) als ein Ausgabeelement und das erste Hohlrad 34 (C) als ein Fixierungselement aufweist. Daher kann das Trägheitsmoment um das Sonnenrad 31 reduziert werden, und das Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnis des Drehzahluntersetzers 30 kann erhöht werden. Es ist möglich, bei der Kupplungsvorrichtung 1 sowohl ein gutes Ansprechverhalten als auch eine hohe Last zu erzielen.
Als nächstes wird ein Effekt der Zustands-Veränderungseinheit 80 mit der Scheibenfeder 81 als der elastische Verformungsabschnitt beschrieben werden.
Wie in 5 gezeigt wird, ist es in Hinblick auf eine Beziehung zwischen der Bewegung des Abtriebsnockens 50 in der axialen Richtung, das heißt einem Hub, und einer Last, die auf die Kupplung 70 wirkt, beim Vergleich einer Konfiguration, bei welcher die Kupplung 70 durch einen starren Körper gedrückt wird, der in der axialen Richtung schwer elastisch zu verformen ist (siehe eine Strich-Strichlinie in 5), und einer Konfiguration, bei welcher die Kupplung 70 durch die Scheibenfeder 81 gedrückt wird, die in der axialen Richtung elastisch verformbar ist, wie bei der vorliegenden Ausführungsform (siehe die durchgehende Linie in 5), ersichtlich, dass eine Variation hinsichtlich der Last, die auf die Kupplung 70 wirkt, bei der Konfiguration, bei welcher die Kupplung 70 durch die Scheibenfeder 81 gedrückt wird, kleiner ist als bei der Konfiguration, bei welcher die Kupplung 70 durch den starren Körper gedrückt wird, wenn die Variationen hinsichtlich des Hubs die gleichen sind. Dies kommt daher, dass eine kombinierte Federkonstante verglichen mit der Konfiguration, bei welcher die Kupplung 70 durch den starren Körper gedrückt wird, unter Verwendung der Scheibenfeder 81 reduziert werden kann, sodass die Variation hinsichtlich der Last in Hinblick auf die Variation hinsichtlich des Hubs des Abtriebsnockens 50, die durch den Aktuator verursacht wird, reduziert werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Variation hinsichtlich der Last in Hinblick auf die Variation hinsichtlich des Hubs des Abtriebsnockens 50 reduziert werden, und eine Soll-Last kann in einfacher Weise auf die Kupplung 70 ausgeübt werden, da die Zustands-Veränderungseinheit 80 die Scheibenfeder 81 als den elastischen Verformungsabschnitt beinhaltet.
Nachfolgend wird die Konfiguration jedes Abschnitts gemäß der vorliegenden Ausführungsform detaillierter beschrieben werden.
Wie in 6 gezeigt wird, beinhaltet der Lagerabschnitt 151 einen inneren Ring 171, einen äußeren Ring 172 und Kugeln 173.
Der innere Ring 171 ist zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der äußere Ring 172 ist zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Ein Innendurchmesser des äußeren Rings 172 ist größer als ein Außendurchmesser des inneren Rings 171.
Ein kranzförmiger Nutabschnitt 175 des inneren Rings, der radial nach innen ausgespart ist, ist in einer äußeren peripheren Wand des inneren Rings 171 ausgebildet. Ein kranzförmiger Nutabschnitt 176 des äußeren Rings, der radial nach außen ausgespart ist, ist in einer inneren peripheren Wand des äußeren Rings 172 ausgebildet.
Eine Mehrzahl von Kugeln 173 ist dazu in der Lage, zwischen dem Nutabschnitt 175 des inneren Rings 171 und dem Nutabschnitt 176 des äußeren Rings 172 zu rollen. Entsprechend sind der innere Ring 171 und der äußere Ring 172 dazu in der Lage, sich störungsfrei in Hinblick aufeinander relativ zu drehen.
Die innere periphere Wand des Lagerabschnitts 151, das heißt eine innere periphere Wand des inneren Rings 171, ist in die äußere periphere Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses eingepasst. Der Rotor 23 ist derart angeordnet, dass die innere periphere Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 in die äußere periphere Wand des Lagerabschnitts 151, das heißt eine äußere periphere Wand des äußeren Rings 172 eingepasst ist. Entsprechend wird der Rotor 23 durch den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses über den Lagerabschnitt 151 drehbar gestützt. Das heißt, der Lagerabschnitt 151 stützt den Rotor 23 drehbar.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei der vorliegenden Ausführungsform lediglich ein Lagerabschnitt 151 vorgesehen, der den Rotor 23 drehbar stützt.
Der Drehzahluntersetzer 30 beinhaltet ein Sonnenrad 31 als „Eingabeabschnitt“, das koaxial zu dem Rotor 23 angeordnet und integral mit diesem drehbar ist, und das ein Drehmoment ausgehend von dem Rotor 23 aufnimmt. Wie vorstehend beschrieben, ist der Drehzahluntersetzer 30 bei der vorliegenden Ausführungsform ein nicht-exzentrischer Planeten-Drehzahluntersetzer, der keine exzentrischen Abschnitte aufweist, die in Hinblick auf den Rotor 23 exzentrisch sind.
Der Lagerabschnitt 151 ist ein Kugellager. Genauer gesagt ist der Lagerabschnitt 151 ein „einreihiges Kugellager“, bei welchem die Kugeln 173 in einer axialen Richtung des inneren Rings 171 und des äußeren Rings 172 in einer Reihe arrangiert sind (siehe 6).
Der Lagerabschnitt 151 ist in einer axialen Richtung des Lagerabschnitts 151 von dem Sonnenrad 31 getrennt (siehe 6).
Genauer gesagt ist eine Position eines Mittelpunkts des Lagerabschnitts 151 in der axialen Richtung des Lagerabschnitts 151 um einen Abstand d1 von einer Last-Wirkposition des Sonnenrads getrennt, an welcher eine Last auf das Sonnenrad 31 wirkt, welche eine Position eines Mittelpunkts des Sonnenrad-Zahnabschnitts 311 des Sonnenrads 31 ist (siehe 6).
Als nächstes werden Effekte und dergleichen des Drehzahluntersetzers 30 und des Lagerabschnitts 151 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration beschrieben.
Wie in 7 gezeigt wird, sind vier Planetenzahnräder 32 mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Sonnenrads 31 auf einer radial äußeren Seite des Sonnenrads 31 angeordnet. Zur Erläuterung werden die vier Planetenzahnräder 32 in einer Reihenfolge im Gegenuhrzeigersinn jeweils als Planetenzahnräder Gp1, Gp2, Gp3 und Gp4 bezeichnet.
Bei einer idealen Zahnradform sind Drehmoment-Aufteilungsraten der Planetenzahnräder 32 (Gp1 bis Gp4) konstant. Daher heben Zahnoberflächen-Wirkkräfte, die ausgehend von den Planetenzahnrädern 32 (Gp1 bis Gp4) auf das Sonnenrad 31 wirken, einander auf, und eine resultierende Kraft ist null (siehe 7).
8 zeigt ein Beispiel, bei welchem die Drehmoment-Aufteilungsraten der Planetenzahnräder 32 (Gp1 bis Gp4) uneinheitlich sind. Wenn vier Planetenzahnräder 32 vorgesehen sind, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, beträgt eine durchschnittliche Drehmoment-Aufteilungsrate 25 %. Wie in 8 gezeigt wird, ist eine resultierende Kraft der Zahnoberflächen-Wirkkräfte, die auf das Sonnenrad 31 wirken, nicht null, wenn die Drehmoment-Aufteilungsrate des Planetenzahnrads Gp1 allein höher ist als 25 % und die Drehmoment-Aufteilungsraten der Planetenzahnräder Gp2 bis Gp4 konstante Werte betragen, die niedriger als 25 % sind.
Daher weist der Träger 33 bei der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, bei welcher dessen innere periphere Wand nicht mit einer äußeren peripheren Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 233 in Kontakt steht, das heißt ein schwebender Typ. Im Ergebnis kann eine Drehmoment-Verteilungsrate jedes der Planetenzahnräder 32 (Gp1 bis Gp4) theoretisch an einen konstanten Wert angenähert werden.
Daher ist die resultierende Kraft der Zahnoberflächen-Wirkkräfte, die auf das Sonnenrad 31 wirken, das heißt eine resultierende Kraft des Sonnenrads, klein. Entsprechend wird ein Biegemoment, das ein Produkt einer Armlänge (d1) und der resultierenden Kraft des Sonnenrads ist, minimiert, obwohl die Position des Mittelpunkts des Lagerabschnitts 151 und die Last-Wirkposition des Sonnenrads in der axialen Richtung des Lagerabschnitts 151 um den Abstand d1 getrennt sind (siehe 6). Das heißt, bei dem Drehzahluntersetzer 30, welcher ein nicht-exzentrischer Planeten-Drehzahluntersetzer ohne exzentrische Abschnitte ist, ist eine Last der Zahnoberfläche, die bei einem Drehmoment-Übertragungsabschnitt erzeugt wird, in einer radialen Richtung null oder extrem klein bzw. gering.
Der Motor 20 beinhaltet die Magneten 230 als die „Dauermagneten“, die an dem Rotor 23 vorgesehen sind (siehe 6). Die Magneten 230 sind auf der äußeren peripheren Wand des Rotors 23 angeordnet. Das heißt, der Motor 20 ist ein Motor mit einem Oberflächenmagneten (SPM).
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 einen (nicht näher dargestellten) Ölzufuhrabschnitt. Der Ölzufuhrabschnitt ist derart in einer Durchlassform in der Ausgangswelle 62 ausgebildet, dass ein Ende des Ölzufuhrabschnitts zu dem Kupplungsraum 620 freigelegt ist. Das andere Ende des Ölzufuhrabschnitts ist mit einer (nicht näher dargestellten) Ölzufuhrquelle verbunden. Entsprechend wird der Kupplung 70 in dem Kupplungsraum 620 ausgehend von einem Ende des Ölzufuhrabschnitts Öl zugeführt.
Die ECU 10 steuert eine Menge von Öl, das der Kupplung 70 ausgehend von dem Ölzufuhrabschnitt zugeführt werden soll. Das Öl, das der Kupplung 70 zugeführt wird, kann die Kupplung 70 schmieren und kühlen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kupplung 70 eine Nasskupplung und kann durch Öl gekühlt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet der Kugelnocken 2 als die „Drehtranslationseinheit“ zwischen dem Antriebsnocken 40 als dem „Drehabschnitt“ und dem Gehäuse 12 den Unterbringungsraum 120 aus. Der Unterbringungsraum 120 ist in Hinblick auf den Antriebsnocken 40 innerhalb des Gehäuses 12 auf einer Seite gegenüber der Kupplung 70 ausgebildet. Der Motor 20 und der Drehzahluntersetzer 30 sind in dem Unterbringungsraum 120 angeordnet.
Die Kupplung 70 ist in dem Kupplungsraum 620 angeordnet, welcher in Hinblick auf Antriebsnocken 40 ein Raum gegenüber dem Unterbringungsraum 120 ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 ein inneres Dichtungsbauteil 401 und ein äußeres Dichtungsbauteil 402 als „Dichtungsbauteile“. Das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 sind unter Verwendung eines elastischen Materials wie beispielsweise Gummi in einer kranzförmigen Form ausgebildet.
Das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 sind sogenannte O-Ringe. Ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser des inneren Dichtungsbauteils 401 sind kleiner als ein Innendurchmesser und ein Außendurchmesser des äußeren Dichtungsbauteils 402.
Das innere Dichtungsbauteil 401 ist in einem kranzförmigen Dichtungs-Nutabschnitt 128 angeordnet, der in der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses zwischen dem Keil-Nutabschnitt 127 auf der Seite des Gehäuses und der Gehäuse-Stufenoberfläche 125 ausgebildet ist. Das äußere Dichtungsbauteil 402 ist in einem kranzförmigen Dichtungs-Nutabschnitt 441 angeordnet, der in der äußeren peripheren Wand des äußeren Zylinderabschnitts 44 des Antriebsnockens ausgebildet ist. Das heißt, das äußere Dichtungsbauteil 402 ist so angeordnet, um auf der radial äußeren Seite des Antriebsnockens 40 als der „Drehabschnitt“ mit dem Antriebsnocken 40 in Kontakt zu stehen.
Die innere periphere Wand des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 ist dazu in der Lage, auf einem äußeren Randabschnitt des inneren Dichtungsbauteils 401 zu gleiten. Das heißt, das innere Dichtungsbauteil 401 ist so angeordnet, um auf der radial inneren Seite des Antriebsnockens 40 als der „Drehabschnitt“ mit dem Antriebsnocken 40 in Kontakt zu stehen. Das innere Dichtungsbauteil 401 dichtet den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses und die innere periphere Wand des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 auf eine luftdichte oder flüssigkeitsdichte Weise ab, während dieses in der radialen Richtung elastisch verformt wird.
Das äußere Dichtungsbauteil 402 befindet sich auf der radial äußeren Seite des inneren Dichtungsbauteils 401, wenn dieses in der axialen Richtung des inneren Dichtungsbauteils 401 betrachtet wird (siehe die 1 und 2).
Die innere periphere Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 ist dazu in der Lage, auf einem äußeren Randabschnitt des äußeren Dichtungsbauteils 402 zu gleiten. Das heißt, das äußere Dichtungsbauteil 402 ist so angeordnet, um mit dem Fixierungs-Zylinderabschnitt 131 des Fixierungsabschnitts 130 in Kontakt zu stehen. Das äußere Dichtungsbauteil 402 dichtet den äußeren Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens und die innere periphere Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 auf eine luftdichte oder flüssigkeitsdichte Weise ab, während dieses in der radialen Richtung elastisch verformt wird.
Durch das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402, die wie vorstehend beschrieben angeordnet sind, kann zwischen dem Unterbringungsraum 120, in welchem der Motor 20 und der Drehzahluntersetzer 30 untergebracht sind, und dem Kupplungsraum 620, in welchem die Kupplung 70 angeordnet ist, ein luftdichter oder flüssigkeitsdichter Zustand beibehalten werden. Entsprechend kann zum Beispiel verhindert werden, dass der Fremdstoff ausgehend von dem Kupplungsraum 620 in den Unterbringungsraum 120 eintritt, selbst falls in der Kupplung 70 ein Fremdstoff wie beispielsweise das Abriebspulver erzeugt wird. Daher kann ein Betriebsversagen des Motors 20 oder des Drehzahluntersetzers 30, das durch den Fremdstoff verursacht wird, verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann verhindert werden, dass das Öl, das den Fremdstoff enthält, ausgehend von dem Kupplungsraum 620 in den Unterbringungsraum 120 strömt, da der luftdichte oder flüssigkeitsdichte Zustand zwischen dem Unterbringungsraum 120 und dem Kupplungsraum 620 durch das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 beibehalten wird, selbst falls der Fremdstoff, wie beispielsweise ein Abriebspulver, in dem Öl enthalten ist, das der Kupplung 70 zugeführt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse 12 ausgehend von einem Abschnitt, welcher der radial äußeren Seite des äußeren Dichtungsbauteils 402 entspricht, zu einem Abschnitt, welcher der radial inneren Seite des inneren Dichtungsbauteils 401 entspricht, in einer geschlossenen Form ausgebildet (siehe die 1 und 2).
Bei der vorliegenden Ausführungsform dreht sich der Antriebsnocken 40, der den Unterbringungsraum 120 mit dem Gehäuse 12 ausbildet, in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ, aber bewegt sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 nicht relativ in der axialen Richtung. Daher kann während des Betriebs der Kupplungsvorrichtung 1 eine Erzeugung eines Unterdrucks in dem Unterbringungsraum 120, die durch eine Veränderung hinsichtlich eines Volumens des Unterbringungsraums 120 verursacht wird, verhindert werden. Entsprechend kann verhindert werden, dass Öl oder dergleichen, das den Fremdstoff enthält, ausgehend von der Seite des Kupplungsraums 620 in den Unterbringungsraum 120 gesaugt wird.
Das innere Dichtungsbauteil 401, das mit dem inneren Randabschnitt des Antriebsnockens 40 in Kontakt steht, gleitet auf dem Antriebsnocken 40 in der Umfangsrichtung, gleitet aber nicht in der axialen Richtung. Das äußere Dichtungsbauteil 402, das mit der inneren peripheren Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 des Fixierungsabschnitts 130 in Kontakt steht, gleitet in der Umfangsrichtung auf dem Fixierungsabschnitt 130, gleitet aber nicht in der axialen Richtung.
Wie in 1 gezeigt wird, befindet sich der Antriebsnocken-Hauptkörper 41 in Hinblick auf eine Oberfläche des äußeren Zylinderabschnitts 44 des Antriebsnockens auf einer Seite gegenüber der Kupplung 70 auf einer Seite gegenüber der Kupplung 70. Das heißt, der Antriebsnocken 40 als der „Drehabschnitt“ ist in der axialen Richtung gebogen, um so derart ausgebildet zu sein, dass der Antriebsnocken-Hauptkörper 41, welcher der innere Randabschnitt des Antriebsnockens 40 ist, und der äußere Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens, welcher der äußere Randabschnitt des Antriebsnockens 40 ist, in der axialen Richtung an unterschiedlichen Positionen ausgebildet sind.
Der Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 befindet sich auf einer Seite der Kupplung 70 des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 und auf der radial inneren Seite des inneren Zylinderabschnitts 42 des Antriebsnockens. Das heißt, der Antriebsnocken 40 und der Abtriebsnocken 50 sind in der axialen Richtung auf eine verschachtelte Weise angeordnet.
Genauer gesagt befindet sich der Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 auf der radial inneren Seite des äußeren Zylinderabschnitts 44 des Antriebsnockens, des zweiten Hohlrads 35, und des inneren Zylinderabschnitts 42 des Antriebsnockens. Der Sonnenrad-Zahnabschnitt 311 des Sonnenrads 31, der Träger 33 und die Planetenzahnräder 32 befinden sich auf der radial äußeren Seite des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 und des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51. Entsprechend kann eine Größe in der axialen Richtung der Kupplungsvorrichtung 1, die den Drehzahluntersetzer 30 und den Kugelnocken 2 beinhaltet, erheblich reduziert werden.
Wie in 1 gezeigt wird, sind der Antriebsnocken-Hauptkörper 41, das Sonnenrad 31, der Träger 33, sowie der Spulenträger 221 und die Wicklung 222 der Spule 22 in der axialen Richtung des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 bei der vorliegenden Ausführungsform so angeordnet, um einander teilweise zu überlappen. Mit anderen Worten ist die Spule 22 derart angeordnet, dass sich ein Teil der Spule 22 in der axialen Richtung auf der radial äußeren Seite eines Teils des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41, des Sonnenrads 31 und des Trägers 33 befindet. Entsprechend kann die Größe der Kupplungsvorrichtung 1 in der axialen Richtung weiter reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 ein Schublager 161 und eine Schublager-Beilagscheibe 162. Die Schublager-Beilagscheibe 162 ist zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist derart angeordnet, dass deren eine Oberfläche mit der Gehäuse-Stufenoberfläche 125 in Kontakt steht. Das Schublager 161 ist zwischen der anderen Oberfläche der Schublager-Beilagscheibe 162 und einer Oberfläche des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 gegenüber dem Abtriebsnocken 50 angeordnet. Das Schublager 161 lagert den Antriebsnocken 40, während dieses ausgehend von dem Antriebsnocken 40 eine Last in einer Schubrichtung aufnimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wirkt die Last in der Schubrichtung, die ausgehend von der Seite der Kupplung 70 über den Abtriebsnocken 50 auf den Antriebsnocken 40 wirkt, über das Schublager 161 und die Schublager-Beilagscheibe 162 auf die Gehäuse-Stufenoberfläche 125. Daher kann der Antriebsnocken 40 durch die Gehäuse-Stufenoberfläche 125 stabil gelagert werden.
Wie vorstehend beschrieben, stützt bei der vorliegenden Ausführungsform der Lagerabschnitt 151 den Rotor 23 drehbar. Es ist lediglich ein Lagerabschnitt 151 vorgesehen, der den Rotor 23 drehbar stützt. Der Drehzahluntersetzer 30 beinhaltet das Sonnenrad 31, das koaxial zu dem Rotor 23 angeordnet und integral mit diesem drehbar ist, und das das Drehmoment ausgehend von dem Rotor 23 aufnimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform dreht sich das Sonnenrad 31 koaxial zu dem Rotor 23, wenn das Drehmoment ausgehend von dem Motor 20 an das Sonnenrad 31 abgegeben wird. Somit kann eine radiale Last, die ausgehend von einem Zahnrad oder dergleichen, das auf der radial äußeren Seite des Sonnenrads 31 angeordnet ist, auf das Sonnenrad 31 wirkt, reduziert werden. Daher kann die Anzahl an Lagerabschnitten 151, die den Rotor 23 drehbar stützen, auf eins reduziert werden. Folglich kann die Anzahl an Bauteilen reduziert werden, die Konfiguration der Kupplungsvorrichtung 1 kann vereinfacht werden, und die Kosten können reduziert werden.
Insbesondere bei einer Kupplungsvorrichtung, die eine Konfiguration aufweist, bei welcher eine Welle wie beispielsweise eine Eingangswelle durch eine Innenseite eines zylindrischen Rotors verläuft, wie bei der Kupplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, erhöht sich ein Durchmesser eines Kugellagers, das den Rotor lagert, zwangsläufig. Daher weist das Kugellager einen höheren Stückpreis auf als ein kleines Kugellager für einen allgemeinen Feststoffmotor. Daher weist ein Reduzieren der Anzahl an Lagerabschnitten 151 als Kugellager auf eines, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, einen erheblichen Kostenreduzierungseffekt auf.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Lagerabschnitt 151 ein Kugellager. Daher können eine Haltbarkeit und eine Lager-Genauigkeit des Lagerabschnitts 151 verbessert werden. Ferner ist der Lagerabschnitt 151 ein einreihiges Kugellager. Daher kann eine Größe des Lagerabschnitts 151 in der axialen Richtung reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Lagerabschnitt 151 in der axialen Richtung des Lagerabschnitts 151 von dem Sonnenrad 31 getrennt. Daher kann ein Freiheitsgrad hinsichtlich einer Gestaltung des Drehzahluntersetzers 30 und des Kugelnockens 2 sichergestellt werden, zum Beispiel kann ein großer Raum sichergestellt werden, indem ein Teil des Drehzahluntersetzers 30 und ein Teil des Kugelnockens 2 auf eine verschachtelte Weise arrangiert werden.
Bei dem Drehzahluntersetzer 30, welcher ein nicht-exzentrischer Planeten-Drehzahluntersetzer ohne exzentrische Abschnitte ist, ist die Last der Zahnoberfläche, die bei dem Drehmoment-Übertragungsabschnitt erzeugt wird, in der radialen Richtung null oder extrem klein bzw. gering. Daher kann der Rotor 23 auf eine geeignete Weise durch den Lagerabschnitt 151 drehbar gestützt werden, ohne dass in der radialen Richtung eine große Last auf das Sonnenrad 31 ausgeübt wird, obwohl der Lagerabschnitt 151 und das Sonnenrad 31 in der axialen Richtung des Lagerabschnitts 151 voneinander getrennt sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Motor 20 die Magneten 230, die an dem Rotor 23 vorgesehen sind. Das heißt, der Motor 20 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der die Magneten 230 als den „Dauermagneten“ verwendet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform können das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 einen flüssigkeitsdichten Zustand zwischen dem Unterbringungsraum 120 und dem Kupplungsraum 620 beibehalten. Entsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Öl, das die magnetischen Partikel enthält, ausgehend von dem Kupplungsraum 620 in den Unterbringungsraum 120 strömt, selbst falls magnetische Partikel wie beispielsweise Eisenpulver in dem Öl enthalten sind, das der Kupplung 70 zugeführt wird, um die Kupplung 70 zu kühlen. Daher kann verhindert werden, dass die magnetischen Partikel zu den Magneten 230 des Motors 20 absorbiert werden, und die Verringerung hinsichtlich der Drehperformance des Motors 20 und das Betriebsversagen können verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Drehzahluntersetzer 30 das Sonnenrad 31, die Planetenzahnräder 32, den Träger 33, das erste Hohlrad 34 und das zweite Hohlrad 35. Das Drehmoment des Motors 20 wird an das Sonnenrad 31 als der „Eingabeabschnitt“ abgegeben. Die Planetenzahnräder 32 können jeweils in der Umfangsrichtung des Sonnenrads 31 drehend umlaufen, während diese sich in einem Zustand drehen, in welchem diese in das Sonnenrad 31 eingreifen.
Der Träger 33 stützt die Planetenzahnräder 32 drehbar und ist in Hinblick auf das Sonnenrad 31 relativ drehbar. Das erste Hohlrad 34 ist dazu in der Lage, in die Planetenzahnräder 32 einzugreifen. Das zweite Hohlrad 35 ist dazu in der Lage, in die Planetenzahnräder 32 einzugreifen, derart ausgebildet, dass sich die Anzahl an Zähnen des Zahnabschnitts des zweiten Hohlrads 35 von der des ersten Hohlrads 34 unterscheidet, und gibt ein Drehmoment an den Antriebsnocken 40 des Kugelnockens 2 aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Drehzahluntersetzer 30 einer Konfiguration mit einer Anzahl an Drehzahluntersetzern mit fremdem Planetenzahnrad und einer Konfiguration mit einem besten Ansprechverhalten und einer höchsten Last von den Eingabe- und Ausgabe-Mustern. Daher können sowohl ein gutes Ansprechverhalten als auch eine hohe Last des Drehzahluntersetzers 30 erzielt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform können das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 einen flüssigkeitsdichten Zustand zwischen dem Unterbringungsraum 120 und dem Kupplungsraum 620 beibehalten, wie vorstehend beschrieben. Entsprechend ist es möglich, den Einfluss von Öl, das feines Eisenpulver enthält, auf den Drehzahluntersetzer 30 als den „Drehzahluntersetzer mit fremdem Planetenzahnrad“, der viele Eingriffsabschnitte aufweist, zum Beispiel Beschädigung, Verschleiß, eine Verringerung hinsichtlich einer grundsätzlichen Effizienz und dergleichen zu reduzieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Hohlrad 34 an dem Gehäuse 12 fixiert. Das zweite Hohlrad 35 ist integral mit dem Antriebsnocken 40 drehbar.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann ein Ansprechverhalten der Kupplungsvorrichtung 1 verbessert werden, indem die Komponenten verbunden werden, wie vorstehend beschrieben, sodass das Trägheitsmoment eines Hochgeschwindigkeits-Drehabschnitts bzw. Drehabschnitts mit hoher Drehzahl des Drehzahluntersetzers 30 als der „Drehzahluntersetzer mit fremdem Planetenzahnrad“ reduziert wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Antriebsnocken 40 integral mit dem zweiten Hohlrad 35 ausgebildet. Daher kann die Anzahl an Bauteilen und die Anzahl an Zusammenbauschritten reduziert werden, und ferner kann eine Kostensenkung erzielt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der „Drehabschnitt“ der „Drehtranslationseinheit“ der Antriebsnocken 40, der die Mehrzahl von Antriebsnockennuten 400 aufweist, die in der axialen Richtung auf dessen einer Oberfläche ausgebildet sind. Der „Translationsabschnitt“ ist der Abtriebsnocken 50, der die Mehrzahl von Abtriebsnockennuten 500 aufweist, die in der axialen Richtung auf dessen einer Oberfläche ausgebildet sind. Die „Drehtranslationseinheit“ ist der Kugelnocken 2, der den Antriebsnocken 40, den Abtriebsnocken 50 und die Kugeln 3 beinhaltet, die j eweils dazu in der Lage sind, zwischen den Antriebsnockennuten 400 und den Abtriebsnockennuten 500 zu rollen.
Daher kann die Effizienz der „Drehtranslationseinheit“ verglichen mit einem Fall, bei welchem die „Drehtranslationseinheit“ zum Beispiel eine „Gleitschraube“ beinhaltet, verbessert werden. Verglichen mit einem Fall, bei welchem die „Drehtranslationseinheit“ zum Beispiel eine „Kugelschraube“ beinhaltet, ist es möglich, die Kosten zu reduzieren, die Größe der „Drehtranslationseinheit“ in der axialen Richtung zu reduzieren, und ferner die Größe der Kupplungsvorrichtung zu reduzieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Antriebsnocken 40 als der „Drehabschnitt“ derart ausgebildet, dass sich der Antriebsnocken-Hauptkörper 41, welcher der innere Randabschnitt ist, und der äußere Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens, welcher der äußere Randabschnitt ist, in der axialen Richtung an unterschiedlichen Positionen befinden.
Daher können der Antriebsnocken 40, der Abtriebsnocken 50 als der „Translationsabschnitt“ und der Drehzahluntersetzer 30 auf eine verschachtelte Weise in der axialen Richtung angeordnet sein, und die Größe der Kupplungsvorrichtung 1 in der axialen Richtung kann reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Motor 20 und der Drehzahluntersetzer 30 in dem Unterbringungsraum 120 angeordnet, der in Hinblick auf den Antriebsnocken 40 innerhalb des Gehäuses 12 auf der Seite gegenüber der Kupplung 70 ausgebildet ist. Die Kupplung 70 ist in dem Kupplungsraum 620 angeordnet, welcher in Hinblick auf Antriebsnocken 40 ein Raum gegenüber dem Unterbringungsraum 120 ist.
Das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 als das „Dichtungsbauteil“ sind jeweils in einer kranzförmigen Form ausgebildet, stehen mit dem Antriebsnocken 40 als dem „Drehabschnitt“ in Kontakt, und können einen luftdichten oder flüssigkeitsdichten Zustand zwischen dem Unterbringungsraum 120 und dem Kupplungsraum 620 beibehalten.
Entsprechend kann zum Beispiel verhindert werden, dass der Fremdstoff ausgehend von dem Kupplungsraum 620 in den Unterbringungsraum 120 eintritt, selbst falls in der Kupplung 70 ein Fremdstoff wie beispielsweise das Abriebspulver erzeugt wird. Daher kann ein Betriebsversagen des Motors 20 oder des Drehzahluntersetzers 30, das durch den Fremdstoff verursacht wird, verhindert werden. Daher kann das Betriebsversagen der Kupplungsvorrichtung 1, das durch den Fremdstoff verursacht wird, verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 als das „Dichtungsbauteil“ so angeordnet, um mit dem Antriebsnocken 40 als dem „Drehabschnitt“ in Kontakt zu stehen, und behalten den luftdichten oder flüssigkeitsdichten Zustand zwischen dem Unterbringungsraum 120 und dem Kupplungsraum 620 bei. Daher kann verhindert werden, dass Öl oder dergleichen, das ein feines Eisenpulver oder dergleichen enthält, in den Unterbringungsraum 120 eintritt, der den Motor 20 und den Drehzahluntersetzer 30 unterbringt bzw. aufnimmt, und eine gute Performance der Kupplungsvorrichtung 1 kann eine lange Zeit lang beibehalten werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stehen das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 mit dem Antriebsnocken 40 in Kontakt, welcher eine Komponente ist, nachdem das Drehmoment durch den Drehzahluntersetzer 30 zu einem großen Antriebsmoment verstärkt wird. Daher reduziert sich ein Verhältnis eines Verlust-Drehmoments, das mit der Dichtung in Zusammenhang steht, die durch das „Dichtungsbauteil“ durchgeführt wird, zu dem ganzen Drehmoment, was hinsichtlich der Effizienz vorteilhaft ist. Wenn das „Dichtungsbauteil“ mit dem Rotor 23 in Kontakt steht, welcher eine Komponente auf der Eingabeseite des Drehzahluntersetzers 30 ist, geht das Verlust-Drehmoment aufgrund des „Dichtungsbauteils“ in Hinblick auf ein geringes Antriebsmoment verloren, und somit kann die Effizienz erheblich reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine stromaufwärtige Seite des Antriebsnockens 40 in einem Strömungspfad einer Leistung als der Unterbringungsraum 120 eingestellt, und der Unterbringungsraum 120 wird durch das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 abgedichtet. Das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 drehen sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 zusammen mit dem Antriebsnocken 40 relativ, aber diese bewegen sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 nicht relativ in der axialen Richtung. Daher verändert sich das Volumen des Unterbringungsraums 120 nicht, selbst wenn sich der Antriebsnocken 40 dreht. Entsprechend besteht kein Einfluss bei der Veränderung hinsichtlich eines räumlichen Volumens, die durch eine Translationsbewegung des Abtriebsnockens 50 als der „Translationsabschnitt“ verursacht wird, und ein spezielles Volumen-Veränderungs-Absorbiermittel wie beispielsweise ein balgförmiges Dichtungsbauteil, das zum Beispiel in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung mit der Nr. 2015 / 0 144 453 beschrieben wird, ist nicht notwendig.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 als das „Dichtungsbauteil“ O-Ringe.
Daher kann die Konfiguration der Kupplungsvorrichtung 1 vereinfacht und deren Kosten reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Zustands-Veränderungseinheit 80 die Scheibenfedern 81 als den „elastischen Verformungsabschnitt“, die in der axialen Richtung des Abtriebsnockens 50 als der „Translationsabschnitt“ elastisch verformbar sind.
Indem eine Drehwinkelposition des Motors 20 gesteuert wird, kann auf Grundlage der Verschiebung und der Lasteigenschaften der Scheibenfedern 81 mit hoher Genauigkeit eine Schubsteuerung der Kupplung 70 durchgeführt werden. Daher kann die Variation hinsichtlich der Last, die auf die Kupplung 70 wirkt, in Hinblick auf die Variation hinsichtlich des Hubs des Abtriebsnockens 50 reduziert werden. Entsprechend kann die Laststeuerung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, und die Kupplungsvorrichtung 1 kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Zweite Ausführungsform
In 9 wird eine Kupplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfigurationen der Kupplung und der Zustands-Veränderungseinheit und dergleichen von der ersten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwischen der inneren peripheren Wand des Fixierungsflansches 11 und der äußeren peripheren Wand der Eingangswelle 61 Kugellager 141 und 143 angeordnet. Entsprechend wird die Eingangswelle 61 durch den Fixierungsflansch 11 über die Kugellager 141 und 143 gelagert.
Das Gehäuse 12 ist derart an dem Fixierungsflansch 11 fixiert, dass ein Teil der Außenwand des Gehäuse-Plattenabschnitts 122 mit der Wandoberfläche des Fixierungsflansches 11 in Kontakt steht, und die innere periphere Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses mit der äußeren peripheren Wand des Fixierungsflansches 11 in Kontakt steht. Das Gehäuse 12 ist durch einen (nicht näher dargestellten) Bolzen oder dergleichen an dem Fixierungsflansch 11 fixiert. Das Gehäuse 12 ist koaxial zu dem Fixierungsflansch 11 und der Eingangswelle 61 angeordnet.
Die Anordnung des Motors 20, des Drehzahluntersetzers 30, des Kugelnockens 2 und dergleichen in Hinblick auf das Gehäuse 12 ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Ausgangswelle 62 den Wellenabschnitt 621, den Plattenabschnitt 622, den Zylinderabschnitt 623 und eine Abdeckung 625. Der Wellenabschnitt 621 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Plattenabschnitt 622 ist integral mit dem Wellenabschnitt 621 ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Ende des Wellenabschnitts 621 in einer kranzförmigen Plattenform radial nach außen zu erstrecken. Der Zylinderabschnitt 623 ist integral mit dem Plattenabschnitt 622 ausgebildet, um sich so in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Plattenabschnitts 622 hin zu einer Seite gegenüber dem Wellenabschnitt 621 zu erstrecken. Die Ausgangswelle 62 wird durch die Eingangswelle 61 über das Kugellager 142 gelagert. Ein Kupplungsraum 620 ist innerhalb des Zylinderabschnitts 623 ausgebildet.
Die Kupplung 70 ist in dem Kupplungsraum 620 zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 angeordnet. Die Kupplung 70 beinhaltet einen Stützabschnitt 73, eine Reibungsplatte 74, eine Reibungsplatte 75, und eine Druckplatte 76. Der Stützabschnitt 73 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet, um sich so ausgehend von einer äußeren peripheren Wand eines Endabschnitts der Eingangswelle 61 in Hinblick auf den Plattenabschnitt 622 der Ausgangswelle 62 auf einer Seite des Abtriebsnockens 50 radial nach außen zu erstrecken.
Die Reibungsplatte 74 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist auf einem äußeren Randabschnitt des Stützabschnitts 73 auf einer Seite des Plattenabschnitts 622 der Ausgangswelle 62 angeordnet. Die Reibungsplatte 74 ist an dem Stützabschnitt 73 fixiert. Die Reibungsplatte 74 kann mit dem Plattenabschnitt 622 in Kontakt kommen, wenn sich der äußere Randabschnitt des Stützabschnitts 73 hin zu dem Plattenabschnitt 622 verformt.
Die Reibungsplatte 75 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist auf dem äußeren Randabschnitt des Stützabschnitts 73 auf einer Seite gegenüber dem Plattenabschnitt 622 der Ausgangswelle 62 angeordnet. Die Reibungsplatte 75 ist an dem Stützabschnitt 73 fixiert.
Die Druckplatte 76 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist in Hinblick auf die Reibungsplatte 75 auf der Seite des Abtriebsnockens 50 angeordnet.
In einem in Eingriff stehenden Zustand, in welchem die Reibungsplatte 74 und der Plattenabschnitt 622 miteinander in Kontakt stehen, das heißt miteinander in Eingriff stehen, wird eine Reibungskraft zwischen der Reibungsplatte 74 und dem Plattenabschnitt 622 erzeugt, und eine relative Drehung zwischen der Reibungsplatte 74 und dem Plattenabschnitt 622 wird gemäß einer Größe der Reibungskraft eingeschränkt. Andererseits wird in einem nicht in Eingriff stehenden Zustand, in welchem die Reibungsplatte 74 und der Plattenabschnitt 622 voneinander getrennt sind, das heißt nicht miteinander in Eingriff stehen, zwischen der Reibungsplatte 74 und dem Plattenabschnitt 622 keine Reibungskraft erzeugt, und die relative Drehung zwischen der Reibungsplatte 74 und dem Plattenabschnitt 622 wird nicht eingeschränkt.
Wenn die Kupplung 70 in dem in Eingriff stehenden Zustand vorliegt, wird das Drehmoment, das an die Eingangswelle 61 abgegeben wird, über die Kupplung 70 auf die Ausgangswelle 62 übertragen. Wenn die Kupplung 70 andererseits in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand vorliegt, wird das Drehmoment, das an die Eingangswelle 61 abgegeben wird, nicht auf die Ausgangswelle 62 übertragen.
Die Abdeckung 625 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet und ist auf dem Zylinderabschnitt 623 der Ausgangswelle 62 angeordnet, um die Druckplatte 76 so ausgehend von einer Seite gegenüber der Reibungsplatte 75 abzudecken.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 anstelle der Zustands-Veränderungseinheit 80, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird, eine Zustands-Veränderungseinheit 90. Die Zustands-Veränderungseinheit 90 beinhaltet eine Membranfeder 91 als „elastischen Verformungsabschnitt“, eine Rückstellfeder 92, ein Freigabelager 93 und dergleichen.
Die Membranfeder 91 ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Scheibenfeder-Form ausgebildet und ist derart auf der Abdeckung 625 angeordnet, dass ein Ende in der axialen Richtung, das heißt ein äußerer Randabschnitt, mit der Druckplatte 76 in Kontakt steht. Die Membranfeder 91 ist derart ausgebildet, dass sich der äußere Randabschnitt in Hinblick auf den inneren Randabschnitt auf der Seite der Kupplung 70 befindet, und ein Abschnitt zwischen dem inneren Randabschnitt und dem äußeren Randabschnitt wird durch die Abdeckung 625 gestützt. Die Membranfeder 91 ist in der axialen Richtung elastisch verformbar. Entsprechend spannt die Membranfeder 91 die Druckplatte 76 durch ein Ende in der axialen Richtung, das heißt den äußeren Randabschnitt, hin zu der Reibungsplatte 75 vor. Die Druckplatte 76 wird gegen die Reibungsplatte 75 gedrückt. Die Reibungsplatte 74 wird gegen den Plattenabschnitt 622 gedrückt. Das heißt, die Kupplung 70 liegt normalerweise in dem in Eingriff stehenden Zustand vor.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kupplungsvorrichtung 1 eine sogenannte normalerweise geschlossene Kupplungsvorrichtung, die normalerweise in dem in Eingriff stehenden Zustand vorliegt.
Die Rückstellfeder 92 ist zum Beispiel eine Schraubenfeder, und ist in Hinblick auf die Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 derart auf einer Seite gegenüber dem Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 angeordnet, dass ein Ende der Rückstellfeder 92 mit der Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 in Kontakt steht.
Ein Freigabelager 93 ist zwischen dem anderen Ende der Rückstellfeder 92 und dem inneren Randabschnitt der Membranfeder 91 angeordnet. Die Rückstellfeder 92 spannt das Freigabelager 93 hin zu der Membranfeder 91 vor. Das Freigabelager 93 lagert die Membranfeder 91, während dieses ausgehend von der Membranfeder 91 eine Last in einer Schubrichtung aufnimmt. Eine Vorspannkraft der Rückstellfeder 92 ist kleiner als eine Vorspannkraft der Membranfeder 91.
Wie in 9 gezeigt wird, ist ein Abstand zwischen dem Antriebsnocken 40 und dem Abtriebsnocken 50 relativ klein, wenn sich die Kugel 3 an einem Ende der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500 befindet, und zwischen dem Freigabelager 93 und der Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 des Abtriebsnockens 50 ist ein Spalt Sp2 ausgebildet. Daher wird die Reibungsplatte 74 durch die Vorspannkraft der Membranfeder 91 gegen den Plattenabschnitt 622 gedrückt, die Kupplung 70 liegt in dem in Eingriff stehenden Zustand vor, und eine Übertragung eines Drehmoments zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 wird zugelassen.
Wenn der Spule 22 des Motors 20 bei der Steuerung der ECU 10 elektrische Leistung zugeführt wird, dreht sich der Motor 20, ausgehend von dem Drehzahluntersetzer 30 wird das Drehmoment ausgegeben, und der Antriebsnocken 40 dreht sich in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ. Entsprechend rollt die Kugel 3 ausgehend von einer Endseite zu der anderen Endseite der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500. Daher bewegt sich der Abtriebsnocken 50 in Hinblick auf das Gehäuse 12 und den Antriebsnocken 40 relativ in der axialen Richtung, das heißt, dieser bewegt sich hin zu der Kupplung 70. Somit wird der Spalt Sp2 zwischen dem Freigabelager 93 und der Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 des Abtriebsnockens 50 reduziert, und die Rückstellfeder 92 wird in der axialen Richtung zwischen dem Abtriebsnocken 50 und dem Freigabelager 93 zusammengedrückt.
Wenn sich der Abtriebsnocken 50 weiter hin zu der Kupplung 70 bewegt, wird die Rückstellfeder 92 maximal zusammengedrückt, und das Freigabelager 93 wird durch den Abtriebsnocken 50 hin zu der Kupplung 70 gedrückt. Entsprechend bewegt sich das Freigabelager 93 entgegen einer Reaktionskraft ausgehend von der Membranfeder 91 hin zu der Kupplung 70, während der innere Randabschnitt der Membranfeder 91 gedrückt wird.
Wenn sich das Freigabelager 93 hin zu der Kupplung 70 bewegt, während dieses den inneren Randabschnitt der Membranfeder 91 drückt, bewegt sich der innere Randabschnitt der Membranfeder 91 hin zu der Kupplung 70, und der äußere Randabschnitt der Membranfeder 91 bewegt sich hin zu einer gegenüberliegenden Seite der Kupplung 70. Entsprechend ist die Reibungsplatte 74 von dem Plattenabschnitt 622 getrennt, und der Zustand der Kupplung 70 wird ausgehend von dem in Eingriff stehenden Zustand zu dem nicht in Eingriff stehenden Zustand verändert. Im Ergebnis wird eine Übertragung eines Drehmoments zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 unterbrochen.
Wenn das Kupplungs-Übertragungs-Drehmoment null ist, stoppt die ECU 10 die Drehung des Motors 20. Entsprechend wird der Zustand der Kupplung 70 in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand beibehalten. Wie vorstehend beschrieben, ist die Membranfeder 91 der Zustands-Veränderungseinheit 90 dazu in der Lage, den Zustand der Kupplung 70 gemäß einer relativen Position des Abtriebsnockens 50 in der axialen Richtung in Hinblick auf den Antriebsnocken 40 zu dem in Eingriff stehenden Zustand oder dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu verändern, indem diese ausgehend von dem Abtriebsnocken 50 in der axialen Richtung eine Kraft aufnimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform können das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 402 als die „Dichtungsbauteile“ auch einen luftdichten oder flüssigkeitsdichten Zustand zwischen dem Unterbringungsraum 120 und dem Kupplungsraum 620 beibehalten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 nicht den Ölzufuhrabschnitt, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kupplung 70 eine Trockenkupplung.
Wie vorstehend beschrieben, ist die vorliegende Offenbarung auch auf eine normalerweise geschlossene Kupplungsvorrichtung anwendbar, welche die Trockenkupplung beinhaltet.
Wie vorstehend beschrieben beinhaltet die Zustands-Veränderungseinheit 90 bei der vorliegenden Ausführungsform die Membranfeder 91 als den „elastischen Verformungsabschnitt“, der in der axialen Richtung des Abtriebsnockens 50 als der „Translationsabschnitt“ elastisch verformbar ist.
Indem die Drehwinkelposition des Motors 20 gesteuert wird, kann auf Grundlage der Verschiebung und der Lasteigenschaften der Membranfeder 91 mit hoher Genauigkeit eine Schubsteuerung der Kupplung 70 durchgeführt werden. Daher kann die Variation hinsichtlich der Last, die auf die Kupplung 70 wirkt, in Hinblick auf die Variation hinsichtlich des Hubs des Abtriebsnockens 50 reduziert werden. Entsprechend kann, wie bei der ersten Ausführungsform, die Laststeuerung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, und die Kupplungsvorrichtung 1 kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Dritte Ausführungsform
In 10 wird ein Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration des Lagerabschnitts und dergleichen von der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Ausführungsform beinhaltet einen Lagerabschnitt 152, der den Rotor 23 drehbar stützt. Der Lagerabschnitt 152 beinhaltet einen Stützkörper 181, Stütz-Aussparungsabschnitte 182 und Walzen 183.
Der Stützkörper 181 ist zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Die Stütz-Aussparungsabschnitte 182 sind so ausgebildet, um ausgehend von einer inneren peripheren Wand des Stützkörpers 181 radial nach außen ausgespart zu sein. Die Walzen 183 sind zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen säulenförmigen Form ausgebildet und sind derart in den Stütz-Aussparungsabschnitten 182 angeordnet, dass eine Achse jeder Walze 183 im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Stützkörpers 181 verläuft. Die Walzen 183 sind um deren Achsen in den Stütz-Aussparungsabschnitten 182 drehbar.
Der Lagerabschnitt 152 ist derart angeordnet, dass eine äußere periphere Wand des Stützkörpers 181 in die innere periphere Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 des Rotors 23 eingepasst ist, und die Walzen 183 mit der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses in Kontakt stehen. Entsprechend wird der Rotor 23 durch den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses über den Lagerabschnitt 152 drehbar gestützt. Das heißt, der Lagerabschnitt 152 stützt den Rotor 23 drehbar.
Wenn sich der Rotor 23 in Hinblick auf den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses relativ dreht, drehen sich die Walzen 183 in den Stütz-Aussparungsabschnitten 182.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei der vorliegenden Ausführungsform lediglich ein Lagerabschnitt 152 vorgesehen, der den Rotor 23 drehbar stützt.
Ein Außendurchmesser des Lagerabschnitts 152, das heißt ein Außendurchmesser des Stützkörpers 181, ist kleiner als ein Außendurchmesser des Lagerabschnitts 151, das heißt ein Außendurchmesser des äußeren Rings 172, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Lagerabschnitt 152 ein „Walzlager“. Genauer gesagt ist der Lagerabschnitt 152 ein „einreihiges Walzlager“, bei welchem die Walzen 183 in einer axialen Richtung des Stützkörpers 181 in einer Reihe arrangiert sind (siehe 10).
Daher können die Größe und die Kosten des Lagerabschnitts 152 verglichen mit dem Lagerabschnitt 151 als das „Kugellager“, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird, reduziert werden.
Vierte Ausführungsform
In 11 wird ein Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform gezeigt. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration des Lagerabschnitts und dergleichen von der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Ausführungsform beinhaltet einen Lagerabschnitt 153, der den Rotor 23 drehbar stützt.
Der Lagerabschnitt 153 ist zum Beispiel aus Harz in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Lagerabschnitt 153 ist zwischen der inneren peripheren Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 des Rotors 23 und der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses angeordnet. Der Lagerabschnitt 153 ist in Hinblick auf den Rotor 23 und den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses relativ drehbar, während eine äußere periphere Wand des Lagerabschnitts 153 auf der inneren peripheren Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 gleitet und eine innere periphere Wand des Lagerabschnitts 153 auf der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses gleitet. Entsprechend fungiert der Lagerabschnitt 153 als ein „Gleitlager“ zwischen dem Rotor 23 und dem Gehäuse 12.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei der vorliegenden Ausführungsform lediglich ein Lagerabschnitt 153 vorgesehen, der den Rotor 23 drehbar stützt.
Ein Außendurchmesser des Lagerabschnitts 153 ist kleiner als der Außendurchmesser des Lagerabschnitts 151, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird, das heißt der Außendurchmesser des äußeren Rings 172, und der Außendurchmesser des Lagerabschnitts 152, der bei der dritten Ausführungsform beschrieben wird, das heißt der Außendurchmesser des Stützkörpers 181.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Lagerabschnitt 153 ein „Gleitlager“. Genauer gesagt ist der Lagerabschnitt 153 ein „nicht geschmiertes Gleitlager“, das kein Schmiermittel wie beispielsweise Schmierfett verwendet.
Daher kann das Ansprechverhalten bei einer niedrigen Temperatur verglichen mit einem „geschmierten Gleitlager“, das ein Schmiermittel wie beispielsweise Schmierfett verwendet, dessen Viskosität sich bei einer niedrigen Temperatur erhöht, verbessert werden.
Die Größe und die Kosten des Lagerabschnitts 153 können verglichen mit dem Lagerabschnitt 151 als das „Kugellager“, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird, und dem Lagerabschnitt 152 als dem „Walzlager“, der bei der dritten Ausführungsform beschrieben wird, reduziert werden.
Fünfte Ausführungsform
In 12 wird ein Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform gezeigt. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration des Lagerabschnitts und dergleichen von der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Ausführungsform beinhaltet einen Lagerabschnitt 154, der den Rotor 23 drehbar stützt.
Der Lagerabschnitt 154 ist zum Beispiel aus Harz in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Lagerabschnitt 154 ist zwischen der inneren peripheren Wand des Sonnenrads 31 und einer äußeren peripheren Wand des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 angeordnet. Der Lagerabschnitt 154 ist in Hinblick auf das Sonnenrad 31 und den Antriebsnocken 40 relativ drehbar, während eine äußere periphere Wand des Lagerabschnitts 154 auf der inneren peripheren Wand des Sonnenrads 31 gleitet und eine innere periphere Wand des Lagerabschnitts 154 auf der äußeren peripheren Wand des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 gleitet. Entsprechend fungiert der Lagerabschnitt 154 als ein „Gleitlager“ zwischen dem Sonnenrad 31 und dem Antriebsnocken 40.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei der vorliegenden Ausführungsform lediglich ein Lagerabschnitt 154 vorgesehen, der den Rotor 23 drehbar stützt.
Ein Außendurchmesser des Lagerabschnitts 154 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Lagerabschnitts 151, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wird, das heißt ein Innendurchmesser des inneren Rings 171.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Lagerabschnitt 154 auf einer radial inneren Seite des Sonnenrads 31 angeordnet, um den Rotor 23 drehbar zu stützen. Genauer gesagt stützt der Lagerabschnitt 154 den Rotor 23 über das Sonnenrad 31, das integral mit dem Rotor 23 vorgesehen ist, drehbar.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann, verglichen mit der ersten Ausführungsform, bei welcher der Lagerabschnitt 151 auf einer radial inneren Seite des Rotor-Zylinderabschnitts 231 angeordnet ist, ein Raum S1 in einer radialen Richtung des Motors 20 sichergestellt werden, indem der Lagerabschnitt 154 auf der radial inneren Seite des Sonnenrads 31 vorgesehen wird. Entsprechend kann ein Freiheitsgrad hinsichtlich einer Gestaltung des Motors 20 verbessert werden.
Sechste Ausführungsform
In 13 wird ein Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform gezeigt. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration des Motors 20 und dergleichen von der fünften Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Außendurchmesser des Rotor-Zylinderabschnitts 231 kleiner als ein Außendurchmesser des Rotor-Zylinderabschnitts 231 bei der fünften Ausführungsform. Die Magneten 230 sind nicht auf der äußeren peripheren Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231, sondern auf einer inneren Seite der äußeren peripheren Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 angeordnet. Das heißt, der Motor 20 ist ein Motor mit einem inneren Dauermagneten (engl. interior permanent magnet; IPM).
Ein Außendurchmesser des Stators 21 ist der gleiche wie ein Außendurchmesser des Stators 21 bei der fünften Ausführungsform. Eine Länge des Stators 21 in der radialen Richtung ist größer als eine Länge des Stators 21 in der radialen Richtung bei der fünften Ausführungsform. Daher wird ein Freiheitsgrad hinsichtlich einer Gestaltung des Wicklungsdrahts 222 der Spule 22 verglichen mit der fünften Ausführungsform verbessert. Zum Beispiel um eine Drehmomentkonstante zu erhöhen, um einen Strom zu reduzieren, ist es notwendig, die Anzahl an Windungen zu erhöhen, um so in einem Fall, bei welchem ein Raum in einer radialen Richtung klein ist, eine Dicke in einer axialen Richtung zu erhöhen, aber es ist möglich, die Anzahl an Windungen zu erhöhen, ohne in einem Fall, bei welchem der Raum in der radialen Richtung groß ist, eine axiale Länge zu erhöhen. Amperewindungen können erhöht werden, ohne dass die axiale Länge erhöht wird, und das Drehmoment kann erhöht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Raum in der radialen Richtung des Motors 20 sichergestellt, indem der Lagerabschnitt 154 auf der radial inneren Seite des Sonnenrads 31 vorgesehen wird, und verglichen mit der fünften Ausführungsform wird ein Außendurchmesser des Rotors 23 reduziert, während die Länge des Stators 21 in der radialen Richtung erhöht wird, und die Anzahl an Windungen der Wicklung 222 wird erhöht, ohne dass eine axiale Länge erhöht wird. Entsprechend kann die Drehmomentkonstante erhöht werden, und der Strom kann reduziert werden. Amperewindungen können erhöht werden, ohne dass die axiale Länge erhöht wird, und es kann ein Motor mit einer hohen Ausgabe bzw. Ausgabeleistung und einem hohem Drehmoment verwirklicht werden.
Da der Motor 20 ein Motor mit innerem Dauermagneten (IPM) ist, kann der Bearbeitungsaufwand der Magneten (Dauermagneten) reduziert werden, und die Kosten der gesamten Kupplungsvorrichtung 1 können reduziert werden.
Siebte Ausführungsform
In 14 wird ein Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform gezeigt. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration des Dichtungsbauteils und dergleichen von der ersten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das „Dichtungsbauteil“ das innere Dichtungsbauteil 401 (in 14 nicht näher dargestellt) und ein äußeres Dichtungsbauteil 404. Auf ähnliche Weise sind das innere Dichtungsbauteil 401 und das äußere Dichtungsbauteil 404 unter Verwendung eines elastischen Materials wie beispielsweise Gummi in einer kranzförmigen Form ausgebildet. Genauer gesagt beinhaltet das äußere Dichtungsbauteil 404 einen kranzförmigen Abschnitt 940 der Dichtung bzw. kranzförmigen Dichtungsabschnitt, einen ersten äußeren Lippenabschnitt 941, einen zweiten äußeren Lippenabschnitt 942, einen ersten inneren Lippenabschnitt 943 und einen zweiten inneren Lippenabschnitt 944. Der kranzförmige Abschnitt 940 der Dichtung, der erste äußere Lippenabschnitt 941, der zweite äußere Lippenabschnitt 942, der erste innere Lippenabschnitt 943 und der zweite innere Lippenabschnitt 944 sind integral ausgebildet.
Der kranzförmige Abschnitt 940 der Dichtung ist in einer im Wesentlichen kranzförmigen Form ausgebildet. Der erste äußere Lippenabschnitt 941 ist über den gesamten Bereich in der Umfangsrichtung des kranzförmigen Abschnitts 940 der Dichtung in einer kranzförmigen Form ausgebildet, um sich so derart ausgehend von dem kranzförmigen Abschnitt 940 der Dichtung zu erstrecken, dass dieser in der axialen Richtung radial nach außen und hin zu einer Seite geneigt angeordnet ist. Der zweite äußere Lippenabschnitt 942 ist über den gesamten Bereich in der Umfangsrichtung des kranzförmigen Abschnitts 940 der Dichtung in einer kranzförmigen Form ausgebildet, um sich so derart ausgehend von dem kranzförmigen Abschnitt 940 der Dichtung zu erstrecken, dass dieser in der axialen Richtung radial nach außen und hin zu der anderen Seite geneigt angeordnet ist. Der erste innere Lippenabschnitt 943 ist über den gesamten Bereich in der Umfangsrichtung des kranzförmigen Abschnitts 940 der Dichtung in einer kranzförmigen Form ausgebildet, um sich so derart ausgehend von dem kranzförmigen Abschnitt 940 der Dichtung zu erstrecken, dass dieser in der axialen Richtung radial nach innen und hin zu einer Seite geneigt angeordnet ist. Der zweite innere Lippenabschnitt 944 ist über den gesamten Bereich in der Umfangsrichtung des kranzförmigen Abschnitts 940 der Dichtung in einer kranzförmigen Form ausgebildet, um sich so derart ausgehend von dem kranzförmigen Abschnitt 940 der Dichtung zu erstrecken, dass dieser in der axialen Richtung radial nach innen und hin zu der anderen Seite geneigt angeordnet ist. Entsprechend ist das äußere Dichtungsbauteil 404 derart ausgebildet, dass dieses in einem Querschnitt, der entlang einer virtuellen Ebene vorgenommen ist, die alle Achsen beinhaltet, eine X-Form aufweist (siehe 14).
Wie in 14 gezeigt wird, ist das äußere Dichtungsbauteil 404 in einem kranzförmigen Dichtungs-Nutabschnitt 441 angeordnet, der in der äußeren peripheren Wand des äußeren Zylinderabschnitts 44 des Antriebsnockens ausgebildet ist. Spitzenabschnitte des ersten inneren Lippenabschnitts 943 und des zweiten inneren Lippenabschnitts 944 stehen mit dem Dichtungs-Nutabschnitt 441 in Kontakt. Das heißt, das äußere Dichtungsbauteil 404 steht auf der radial äußeren Seite des Antriebsnockens 40 als der „Drehabschnitt“ mit dem Antriebsnocken 40 in Kontakt.
Spitzenabschnitte des ersten äußeren Lippenabschnitts 941 und des zweiten äußeren Lippenabschnitts 942 stehen mit der inneren peripheren Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 des Fixierungsabschnitts 130 in Kontakt. Daher ist eine Kontaktfläche zwischen dem äußeren Dichtungsbauteil 404 und dem Fixierungsabschnitt 130 kleiner als eine Kontaktfläche zwischen dem äußeren Dichtungsbauteil 402 und dem Fixierungsabschnitt 130 bei der ersten Ausführungsform. Entsprechend kann ein Gleitwiderstand, der während der Drehung des Antriebsnockens 40 auf das äußere Dichtungsbauteil 404 wirkt, reduziert werden.
Der erste äußere Lippenabschnitt 941 und der zweite äußere Lippenabschnitt 942 des äußeren Dichtungsbauteils 404 dichten den äußeren Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens und die innere periphere Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 auf eine luftdichte oder flüssigkeitsdichte Weise ab, während diese in der radialen Richtung elastisch verformt werden. Das äußere Dichtungsbauteil 404 ist eine sogenannte Lippendichtung.
Die vorliegende Ausführungsform weist abgesehen von den vorstehend beschriebenen Punkten die gleiche Konfiguration auf wie die bei der ersten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, ist das äußere Dichtungsbauteil 404 als das „Dichtungsbauteil“ bei der vorliegenden Ausführungsform eine Lippendichtung.
Daher kann die Kontaktfläche zwischen dem äußeren Dichtungsbauteil 404 und dem Fixierungsabschnitt 130 reduziert werden. Entsprechend kann der Gleitwiderstand, der während der Drehung des Antriebsnockens 40 auf das äußere Dichtungsbauteil 404 wirkt, reduziert werden. Daher kann eine Verringerung hinsichtlich einer Effizienz während eines Betriebs der Kupplungsvorrichtung 1 reduziert werden.
Achte Ausführungsform
In 15 wird ein Teil einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform gezeigt. Die achte Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration des Dichtungsbauteils und dergleichen von der ersten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das „Dichtungsbauteil“ das innere Dichtungsbauteil 401 (in 15 nicht näher dargestellt) und ein äußeres Dichtungsbauteil 405. Das äußere Dichtungsbauteil 405 beinhaltet einen Dichtungs-Hauptkörper 95 und einen Metallring 96. Der Dichtungs-Hauptkörper 95 ist in einer kranzförmigen Form unter Verwendung eines elastischen Materials wie beispielsweise Gummi ausgebildet. Der Metallring 96 ist aus Metall in einer kranzförmigen bzw. ringförmigen Form ausgebildet.
Genauer gesagt beinhaltet der Dichtungs-Hauptkörper 95 einen inneren Zylinderabschnitt 951 der Dichtung, einen Dichtungs-Plattenabschnitt 952, einen äußeren Zylinderabschnitt 953 der Dichtung, und einen Dichtungs-Lippenabschnitt 954. Der innere Zylinderabschnitt 951 der Dichtung, der Dichtungs-Plattenabschnitt 952, der äußere Zylinderabschnitt 953 der Dichtung und der Dichtungs-Lippenabschnitt 954 sind integral ausgebildet.
Der innere Zylinderabschnitt 951 der Dichtung ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Dichtungs-Plattenabschnitt 952 ist in einer kranzförmigen Plattenform ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Endabschnitt des inneren Zylinderabschnitts 951 der Dichtung radial nach außen zu erstrecken. Der äußere Zylinderabschnitt 953 der Dichtung ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, um sich so ausgehend von einem äußeren Randabschnitt des Dichtungs-Plattenabschnitts 952 zu der gleichen Seite wie der innere Zylinderabschnitt 951 der Dichtung zu erstrecken. Ein Endabschnitt des äußeren Zylinderabschnitts 953 der Dichtung gegenüber dem Dichtungs-Plattenabschnitt 952 befindet sich näher an dem Dichtungs-Plattenabschnitt 952 als ein Endabschnitt des inneren Zylinderabschnitts 951 der Dichtung gegenüber dem Dichtungs-Plattenabschnitt 952. Der Dichtungs-Lippenabschnitt 954 ist in einer kranzförmigen Form ausgebildet, um so ausgehend von dem Endabschnitt des äußeren Zylinderabschnitts 953 der Dichtung gegenüber dem Dichtungs-Plattenabschnitt 952 radial nach außen hervorzuragen. Der Dichtungs-Lippenabschnitt 954 ist derart ausgebildet, dass eine Form von dessen Spitzenabschnitt, welcher dessen äußerer Randabschnitt ist, in einem Querschnitt, der entlang einer virtuellen Ebene vorgenommen ist, die alle Achsen beinhaltet, im Wesentlichen ein rechter Winkel ist (siehe 15).
Der Metallring 96 beinhaltet einen Metall-Zylinderabschnitt 961 und einen Metall-Plattenabschnitt 962. Der Metall-Zylinderabschnitt 961 und der Metall-Plattenabschnitt 962 sind integral ausgebildet.
Der Metall-Zylinderabschnitt 961 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Metall-Plattenabschnitt 962 ist in einer kranzförmigen Plattenform ausgebildet, um sich so ausgehend von einem Endabschnitt des Metall-Zylinderabschnitts 961 radial nach außen zu erstrecken. Entsprechend ist der Metallring 96 derart ausgebildet, dass dieser in einem Querschnitt, der entlang einer virtuellen Ebene vorgenommen ist, die alle Achsen beinhaltet, eine L-Form aufweist (siehe 15).
Der Metallring 96 ist derart integral mit dem Dichtungs-Hauptkörper 95 ausgebildet, dass eine innere periphere Wand des Metall-Zylinderabschnitts 961 mit einer äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 951 der Dichtung in Kontakt steht, und eine Oberfläche des Metall-Plattenabschnitts 962 gegenüber dem Metall-Zylinderabschnitt 961 mit einer Oberfläche des Dichtungs-Plattenabschnitts 952 auf einer Seite des inneren Zylinderabschnitts 951 der Dichtung in Kontakt steht. „Integral ausgebildet“ bedeutet zum Beispiel, dass eine Mehrzahl von Bauteilen durch Einsatzformen oder dergleichen integral ausgebildet werden (das gleiche gilt nachfolgend).
Wie in 15 gezeigt wird, ist das äußere Dichtungsbauteil 405 in einem kranzförmigen Dichtungs-Nutabschnitt 431 angeordnet, der in einer äußeren peripheren Wand des Antriebsnocken-Plattenabschnitts 43 ausgebildet ist. Der Dichtungs-Nutabschnitt 431 ist so ausgebildet, um sich ausgehend von einer Endoberfläche des Antriebsnocken-Plattenabschnitts 43 gegenüber dem äußeren Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens hin zu dem äußeren Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens zu erstrecken.
Bei dem äußeren Dichtungsbauteil 405 steht eine innere periphere Wand des inneren Zylinderabschnitts 951 der Dichtung mit dem Dichtungs-Nutabschnitt 431 in Kontakt. Das heißt, das äußere Dichtungsbauteil 405 steht auf der radial äußeren Seite des Antriebsnockens 40 als der „Drehabschnitt“ mit dem Antriebsnocken 40 in Kontakt.
Ein Spitzenabschnitt des Dichtungs-Lippenabschnitts 954, welcher ein äußerer Randabschnitt des Dichtungs-Lippenabschnitts 954 ist, steht mit der inneren peripheren Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 des Fixierungsabschnitts 130 in Kontakt. Daher ist eine Kontaktfläche zwischen dem äußeren Dichtungsbauteil 405 und dem Fixierungsabschnitt 130 verglichen mit einer Kontaktfläche zwischen dem äußeren Dichtungsbauteil 402 und dem Fixierungsabschnitt 130 bei der ersten Ausführungsform erheblich reduziert. Entsprechend kann ein Gleitwiderstand, der während einer Drehung des Antriebsnockens 40 auf das äußere Dichtungsbauteil 405 wirkt, erheblich reduziert werden.
Der Dichtungs-Lippenabschnitt 954 des äußeren Dichtungsbauteils 405 dichtet den Antriebsnocken-Plattenabschnitt 43 und die innere periphere Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 auf eine luftdichte oder flüssigkeitsdichte Weise ab, während dieses in der radialen Richtung elastisch verformt wird. Das äußere Dichtungsbauteil 405 ist eine sogenannte Öldichtung.
Der Metallring 96 stabilisiert eine Form des äußeren Dichtungsbauteils 405, insbesondere eine Form des inneren Zylinderabschnitts 951 der Dichtung und des Dichtungs-Plattenabschnitts 952. Da der Dichtungs-Lippenabschnitt 954 an dem Endabschnitt des äußeren Zylinderabschnitts 953 der Dichtung gegenüber dem Dichtungs-Plattenabschnitt 952 ausgebildet ist, kann der Spitzenabschnitt des Dichtungs-Lippenabschnitts 954 flexibel der inneren peripheren Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 folgen, indem der Endabschnitt des äußeren Zylinderabschnitts 953 der Dichtung in der radialen Richtung elastisch verformt wird.
Die vorliegende Ausführungsform weist abgesehen von den vorstehend beschriebenen Punkten die gleiche Konfiguration auf wie die bei der ersten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, ist das äußere Dichtungsbauteil 405 als das „Dichtungsbauteil“ bei der vorliegenden Ausführungsform eine Öldichtung.
Daher kann die Kontaktfläche zwischen dem äußeren Dichtungsbauteil 405 und dem Fixierungsabschnitt 130 reduziert werden. Entsprechend kann der Gleitwiderstand, der während der Drehung des Antriebsnockens 40 auf das äußere Dichtungsbauteil 405 wirkt, reduziert werden. Daher kann eine Verringerung hinsichtlich einer Effizienz während eines Betriebs der Kupplungsvorrichtung 1 reduziert werden.
Andere Ausführungsformen
Die erste Ausführungsform zeigte ein Beispiel, bei welchem der Lagerabschnitt das „einreihige Kugellager“ ist. Andererseits kann der Lagerabschnitt bei einer anderen Ausführungsform das „mehrreihige Kugellager“ sein, bei welchem in der axialen Richtung des inneren Rings und des äußeren Rings Kugeln in einer Mehrzahl von Reihen arrangiert sind.
Die dritte Ausführungsform zeigte ein Beispiel, bei welchem der Lagerabschnitt das „einreihige Walzlager“ ist. Andererseits kann der Lagerabschnitt bei einer anderen Ausführungsform das „mehrreihige Walzlager“ sein, bei welchem in der axialen Richtung des Stützkörpers Walzen in einer Mehrzahl von Reihen arrangiert sind.
Die vierte Ausführungsform zeigte ein Beispiel, bei welchem der Lagerabschnitt das „nicht geschmierte Gleitlager“ ist. Andererseits kann der Lagerabschnitt bei einer anderen Ausführungsform das „geschmierte Gleitlager“ sein, das ein Schmiermittel wie beispielsweise Schmierfett verwendet.
Die fünfte und sechste Ausführungsform zeigten Beispiele, bei welchen der Lagerabschnitt auf der radial inneren Seite des Eingabeabschnitts des Drehzahluntersetzers angeordnet ist. Andererseits kann der Lagerabschnitt bei einer anderen Ausführungsform auf der radial äußeren Seite des Eingabeabschnitts angeordnet sein, um den Rotor drehbar zu stützen.
Bei einer anderen Ausführungsform muss der Motor 20 nicht den Magneten 230 als den „Dauermagneten“ beinhalten.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Antriebsnocken 40 als der „Drehabschnitt“ getrennt von dem zweiten Hohlrad 35 des Drehzahluntersetzers 30 ausgebildet sein.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Antriebsnocken 40 als der „Drehabschnitt“ derart ausgebildet sein, dass der innere Randabschnitt und der äußere Randabschnitt in der axialen Richtung an der gleichen Position angeordnet sind.
Bei einer anderen Ausführungsform muss das Dichtungsbauteil zum Beibehalten eines luftdichten oder flüssigkeitsdichten Zustands zwischen dem Unterbringungsraum und dem Kupplungsraum nicht vorgesehen sein.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zeigten den Motor 20 mit innerem Rotor bzw. Innenrotor, bei welchem der Rotor 23 auf der radial inneren Seite des Stators 21 angeordnet ist. Andererseits kann der Motor 20 bei einer anderen Ausführungsform ein Motor mit äußerem Rotor sein, bei welchem der Rotor 23 auf der radial äußeren Seite des Stators 21 angeordnet ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zeigten ein Beispiel, bei welchem die Drehtranslationseinheit ein Rollkörpernocken ist, der einen Antriebsnocken, einen Abtriebsnocken und ein Rollelement beinhaltet. Andererseits kann die Drehtranslationseinheit bei einer anderen Ausführungsform zum Beispiel durch eine „Gleitschraube“ oder eine „Kugelschraube“ konfiguriert sein, solange die Drehtranslationseinheit einen Drehabschnitt, der sich in Hinblick auf das Gehäuse relativ dreht, und einen Translationsabschnitt, der sich in Hinblick auf das Gehäuse relativ in der axialen Richtung bewegt, wenn sich der Drehabschnitt in Hinblick auf das Gehäuse relativ dreht, beinhaltet.
Bei einer anderen Ausführungsform kann ein elastischer Verformungsabschnitt der Zustands-Veränderungseinheit zum Beispiel eine Schraubenfeder, Gummi oder dergleichen sein, solange der elastische Verformungsabschnitt in der axialen Richtung elastisch verformbar ist. Bei einer anderen Ausführungsform muss die Zustands-Veränderungseinheit nicht den elastischen Verformungsabschnitt beinhalten, und kann allein durch einen starren Körper konfiguriert sein.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Anzahl der Antriebsnockennuten 400 und die Anzahl der Abtriebsnockennuten 500 nicht auf fünf beschränkt und es kann irgendeine Anzahl an Nuten ausgebildet sein, solange die Anzahl der Antriebsnockennuten 400 und Anzahl der Abtriebsnockennuten 500 drei oder mehr betragen. Es kann gemäß der Anzahl der Antriebsnockennuten 400 und der Abtriebsnockennuten 500 irgendeine Anzahl an Kugeln 3 vorgesehen werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, das durch ein Antriebsmoment ausgehend von einer Maschine mit interner Verbrennung fährt, sondern kann auf ein elektrisches Fahrzeug bzw. Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder dergleichen angewendet werden, das durch ein Antriebsmoment ausgehend von einem Motor fährt.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Drehmoment ausgehend von dem zweiten Übertragungsabschnitt eingegeben bzw. abgegeben werden, und über die Kupplung ausgehend von dem ersten Übertragungsabschnitt ausgegeben werden. Wenn zum Beispiel einer aus dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt nicht drehbar fixiert ist, kann die Drehung des anderen aus dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt gestoppt werden, indem dieser mit der Kupplung in Eingriff steht. In diesem Fall kann die Kupplungsvorrichtung als eine Bremsvorrichtung verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen Ausführungsformen umgesetzt werden, ohne sich von dem Umfang des Gegenstands zu entfernen.
Zwar wurde die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Ausführungsformen beschrieben, allerdings darf dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Offenbarung sich auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Dagegen soll die vorliegende Offenbarung vielmehr auch verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich sind die verschiedenen Elemente, die bei verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt werden, welche beispielhaft sind, sowie andere Kombinationen und Konfigurationen, die weitere, weniger oder nur ein einziges Element beinhalten, ebenfalls in Idee und Umfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019138331 [0001]
JP 2020038749 [0001]
WO 2015/068822 A1 [0005]

Claims

Kupplungsvorrichtung, aufweisend: ein Gehäuse (12); einen Primärantrieb (20), der einen Stator (21) beinhaltet, der an dem Gehäuse fixiert ist, und einen Rotor (23), der relativ zu dem Stator drehbar ist, wobei der Primärantrieb (20) dazu in der Lage ist, durch eine Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Primärantrieb ein Drehmoment ausgehend von dem Rotor auszugeben; einen Drehzahluntersetzer (30), der dazu konfiguriert ist, ein Drehmoment des Primärantriebs zu reduzieren und das reduzierte Drehmoment auszugeben; eine Drehtranslationseinheit (2), die einen Drehabschnitt (40), der dazu konfiguriert ist, sich bei Aufnahme einer Eingabe des Drehmoments, das ausgehend von dem Drehzahluntersetzer ausgegeben wird, relativ zu dem Gehäuse zu drehen, und einen Translationsabschnitt (50), der dazu konfiguriert ist, sich in Übereinstimmung mit einer Drehung des Drehabschnitts relativ zu dem Gehäuse relativ zu dem Gehäuse in einer axialen Richtung zu bewegen, beinhaltet; eine Kupplung (70), die zwischen einem ersten Übertragungsabschnitt (61) und einem zweiten Übertragungsabschnitt (62) angeordnet ist, die relativ zu dem Gehäuse drehbar sind, wobei die Kupplung (70) dazu konfiguriert ist, in einem in Eingriff stehenden Zustand der Kupplung eine Übertragung eines Drehmoments zwischen dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt zuzulassen und in einem nicht in Eingriff stehenden Zustand der Kupplung die Übertragung des Drehmoments zwischen dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt zu unterbrechen; eine Zustands-Veränderungseinheit (80, 90), die dazu konfiguriert ist, ausgehend von dem Translationsabschnitt eine Kraft entlang der axialen Richtung aufzunehmen, und gemäß einer Position des Translationsabschnitts in der axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse einen Zustand der Kupplung zu dem in Eingriff stehenden Zustand oder dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu verändern; und einen Lagerabschnitt (151, 152, 153, 154), der den Rotor drehbar stützt, wobei der Drehzahluntersetzer einen Eingabeabschnitt (31) beinhaltet, der koaxial zu dem Rotor und integral mit diesem drehbar ist, und dazu konfiguriert ist, das Drehmoment ausgehend von dem Rotor aufzunehmen.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lagerabschnitt ein Kugellager, ein Walzlager oder ein Gleitlager ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lagerabschnitt in einer axialen Richtung des Lagerabschnitts von dem Eingabeabschnitt getrennt ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lagerabschnitt radial innerhalb oder außerhalb des Eingabeabschnitts angeordnet ist, um den Rotor drehbar zu stützen.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Primärantrieb einen Dauermagneten (230) beinhaltet, der an dem Rotor vorgesehen ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Drehzahluntersetzer ferner Folgendes beinhaltet ein Planetenzahnrad (32), das dazu konfiguriert ist, drehend in einer Umfangsrichtung des Eingabeabschnitts umzulaufen, während dieses sich in einem Zustand dreht, in welchem dieses in den Eingabeabschnitt eingreift, einen Träger (33) mit einer kranzförmigen Form, der das Planetenzahnrad drehbar stützt und relativ zu dem Eingabeabschnitt drehbar ist, ein erstes Hohlrad (34), das dazu in der Lage ist, in das Planetenzahnrad einzugreifen, und ein zweites Hohlrad (35), das dazu in der Lage ist, in das Planetenzahnrad einzugreifen und das Drehmoment an die Drehtranslationseinheit auszugeben, wobei sich das zweite Hohlrad hinsichtlich einer Anzahl an Zähnen eines Zahnabschnitts von dem ersten Hohlrad unterscheidet.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste Hohlrad an dem Gehäuse fixiert ist, und das zweite Hohlrad integral mit dem Drehabschnitt drehbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Drehabschnitt integral mit dem zweiten Hohlrad ausgebildet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Drehabschnitt ein Antriebsnocken (40) ist, der Antriebsnockennuten (400) aufweist, die auf einer Oberfläche des Drehabschnitts ausgebildet sind, der Translationsabschnitt ein Abtriebsnocken (50) ist, der Abtriebsnockennuten (500) aufweist, die auf einer Oberfläche des Translationsabschnitts ausgebildet sind, und die Drehtranslationseinheit ein Rollkörpernocken (2) ist, der den Antriebsnocken, den Abtriebsnocken und Rollkörper (3), die zwischen den Antriebsnockennuten und den Abtriebsnockennuten rollbar sind, beinhaltet.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Drehabschnitt einen inneren Randabschnitt (41) und einen äußeren Randabschnitt (44) aufweist, die sich in der axialen Richtung an unterschiedlichen Positionen befinden.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Primärantrieb und der Drehzahluntersetzer in einem Unterbringungsraum (120) vorgesehen sind, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, wobei der Drehabschnitt zwischen dem Unterbringungsraum und der Kupplung positioniert ist, die Kupplung in einem Kupplungsraum (620) angeordnet ist, wobei der Drehabschnitt zwischen dem Unterbringungsraum und dem Kupplungsraum positioniert ist, und die Kupplungsvorrichtung ferner ein kranzförmiges Dichtungsbauteil (401, 402, 404, 405) aufweist, das mit dem Drehabschnitt in Kontakt steht und einen luftdichten oder flüssigkeitsdichten Zustand zwischen dem Unterbringungsraum und dem Kupplungsraum beibehält.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Dichtungsbauteil ein O-Ring, eine Lippendichtung oder eine Öldichtung ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Zustands-Veränderungseinheit einen elastischen Verformungsabschnitt (81, 91) beinhaltet, der in der axialen Richtung des Translationsabschnitts elastisch verformbar ist.