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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, dass sie zwischen einem eingekoppelten Zustand, in dem eine Leistung zwischen zwei Drehelementen übertragen wird, und einem entkoppelten Zustand, in dem eine Leistungsübertragung entkoppelt ist, schaltbar ist.
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Stand der Technik
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Als Kupplungseinrichtungen dieses Typs wurden gewöhnlicherweise verschiedene elektromagnetische Kupplungseinrichtungen bereitgestellt. Insbesondere sind sie so konfiguriert, dass ein Drehelement und das andere Drehelement in Kontakt und außer Kontakt gebracht werden, indem die Durchleitung eines elektrischen Stroms durch eine elektromagnetische Spule an- und ausgeschaltet wird, so dass eine Leistung zwischen den beiden Drehelementen über zwischen ihnen erzeugte Reibung übertragen wird wenn die Drehelemente miteinander in Kontakt sind (siehe z. B. Patentliteratur 1).
Patentliteratur 1:
Veröffentlichte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-36229 -
Darstellung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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In der oben beschriebenen Kupplungseinrichtung ist es jedoch nötig, einen elektrischen Strom der elektromagnetischen Spule durchgehend zuzuführen, um eine Leistung zwischen den beiden Drehelementen zu übertragen, welches nicht notwendigerweise vom Gesichtspunkt der Betriebskosten her wünschenswert ist. Ferner bringt das An- und Abschalten der Durchleitung des elektrischen Stroms durch die elektromagnetische Spule das eine Drehelement und das andere Drehelement in und außer Kontakt, was sich in einem Lärmproblem äußern kann.
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Im Hinblick auf die oben genannten Umstände zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Kupplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, die Betriebskosten zu reduzieren, während sie die Erzeugung von Lärm verhindert.
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Lösung des Problems
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Um das Problem zu lösen, ist die vorliegende Erfindung eine Kupplungseinrichtung, die zwischen einem ersten Drehelement und einem zweiten Drehelement bereitgestellt wird, um eine Leistungsübertragung zwischen den beiden Drehelementen einzukoppeln und zu entkoppeln, wobei das erste Drehelement so angeordnet ist, dass es um eine erste Achse drehbar ist, und es eine erste Drehversetzungsoberfläche aufweist, die versetzt wird, wenn sich das erste Drehelement um die erste Achse dreht, wobei das zweite Drehelement so angeordnet ist, dass es um eine zweite Achse drehbar ist und es eine zweite Drehversetzungsoberfläche aufweist, die versetzt wird, wenn sich das zweite Drehelement um die zweite Achse dreht, und wobei das zweite Drehelement so angeordnet ist, dass wenigstens ein Abschnitt der zweiten Drehversetzungsoberfläche zur ersten Drehversetzungsoberfläche zeigt. Die Kupplungseinrichtung weist ein Paar magnetischer Eingriffszahnreihen, wobei jede magnetische Eingriffszahnreihe des Paars mehrere magnetische Eingriffszähne aufweist, die auf der ersten Drehversetzungsoberfläche entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind, einen Dauermagneten, der zwischen dem Paar magnetischer Eingriffszahnreihen so angeordnet ist, dass die magnetischen Eingriffszähne auf einer der magnetischen Eingriffszahnreihen und die magnetischen Eingriffszähne auf der anderen der magnetischen Eingriffszahnreihen entgegengesetzte magnetische Pole haben, und ein Paar Eingriffszahnreihen auf, wobei jede Eingriffszahnreihe des Paars mehrere Eingriffszähne aufweist, die auf der zweiten Drehversetzungsoberfläche entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind und zu der entsprechenden magnetischen Eingriffszahnreihe auf dem Abschnitt, der zu der ersten Drehversetzungsoberfläche zeigt, zeigen. Das Paar magnetischer Eingriffszahnreihen und das Paar Eingriffszahnreihen sind so angeordnet, dass sie zueinander zwischen einer gegenüberliegenden Position, in der ein Paar magnetischer Eingriffszähne und ein Paar Eingriffszähne so positioniert sind, dass sie einander gegenüberliegen, um den Dauermagneten dazu zu bringen, einen magnetischen Kreis zwischen den magnetischen Eingriffszähnen und den Eingriffszähnen zu bilden, und einer nicht-gegenüberliegenden Position, in der die magnetischen Eingriffszähne und die Eingriffszähne so angeordnet sind, dass sie nicht einander gegenüberliegen, beweglich sind.
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In der Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind das erste Drehelement und das zweite Drehelement so angeordnet, dass sie um eine gemeinsame Achse drehbar sind, wobei die erste Drehversetzungsoberfläche und die zweite Drehversetzungsoberfläche um die gesamte Achse herum einander gegenüberliegen, und das Paar magnetischer Eingriffszahnreihen und das Paar Eingriffszahnreihen sind so angeordnet, dass die magnetischen Eingriffszahnreihen auf dem ersten Drehelement in einer Richtung der Achse voneinander beabstandet angeordnet sind und die Eingriffszahnreihen auf dem zweiten Drehelement voneinander in der Richtung der Achse beabstandet angeordnet sind und zwischen der gegenüberliegenden Position und der nicht-gegenüberliegenden Position bewegt werden, wenn das erste Drehelement und das zweite Drehelement zueinander entlang der Richtung der Achse bewegt werden.
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In der Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist das zweite Drehelement ein Paar selbsthaltende Vorsprünge auf, die einzeln kontinuierliche, ringförmige Umfangsoberflächen aufweisen, die zu vorderseitigen Oberflächen der magnetischen Eingriffszahnreihen zeigen, wenn das zweite Drehelement in der nicht-gegenüberliegenden Position bezüglich dem ersten Drehelement positioniert ist.
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In der Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine ringförmige Nut um die gesamte vorderseitige Oberfläche des selbsthaltenden Vorsprungs definiert.
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In der Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die magnetischen Eingriffszähne auf einer von dem Paar magnetischer Eingriffszahnreihen und die magnetischen Eingriffszähne auf der anderen von dem Paar so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung außer Phase sind, und das zweite Drehelement weist ein Paar selbsthaltende Vorsprünge auf, die einzeln kontinuierliche, ringförmige Umfangsoberflächen aufweisen, die zu vorderseitigen Oberflächen der magnetischen Eingriffszahnreihen zeigen, wenn das zweite Drehelement in der nicht-gegenüberliegenden Position bezüglich dem ersten Drehelement positioniert ist.
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Die Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner eine magnetische Platte, auf der verschiedene magnetische Pole entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind, die ringförmig um die Drehachse ist und auf einem Abschnitt des ersten Drehelements, an dem das erste Drehelement zu dem zweiten Drehelement zeigt, oder auf dem Abschnitt des zweiten Drehelements angeordnet ist, und ein leitendes Element, das ringförmig um die Drehachse ist und auf dem jeweils anderen des ersten Drehelements und des zweiten Drehelements angeordnet ist, um zur magnetischen Platte zu zeigen, auf. Wenn das Paar magnetischer Eingriffszahnreihen und das Paar Eingriffszahnreihen in der gegenüberliegenden Position positioniert sind, sind die magnetische Platte und das leitende Element nahe beieinander angeordnet, während, wenn das Paar magnetischer Eingriffszahnreihen und das Paar Eingriffszahnreihen in der nicht-gegenüberliegenden Position positioniert sind, sind die magnetische Platte und das leitende Element voneinander beabstandet angeordnet.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn vorderseitige Oberflächen der magnetischen Eingriffszähne, die auf einem der Drehelemente vorgesehen sind, zu vorderseitigen Oberflächen der magnetischen Eingriffszähne, die auf dem anderen der Drehelemente vorgesehen sind, gegenüberliegen, ein magnetischer Eingriff zwischen den magnetischen Eingriffszähnen und den Eingriffszähnen hergestellt, welcher es ermöglicht, dass Leistung dazwischen übertragen wird. Der magnetische Eingriff zwischen den magnetischen Eingriffszähnen und den Eingriffszähnen wird durch die Magnetkraft, die durch einen Dauermagneten erzeugt wird, hergestellt. Insofern wird ein Vorteil im Hinblick auf die Betriebskosten erzielt da eine elektrische Leistung nicht verbraucht wird, um einen Zustand aufrechtzuerhalten, in dem eine Leistung zwischen den beiden Drehelementen übertragbar ist. Ferner führt der magnetische Eingriff zwischen den magnetischen Eingriffszähnen und den Eingriffszähnen nicht zu einem Kontakt zwischen diesen. Insofern gibt es keine Möglichkeit des Auftretens eines Lärmproblems selbst wenn die zwei Drehelemente eingekoppelt und entkoppelt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer Situation, in der eine Kupplungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem eingekoppelten Zustand ist.
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2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer Situation, in der die Kupplungseinrichtung, die in 1 dargestellt ist, in einem entkoppelten Zustand ist.
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3 ist ein Diagramm, das schematisch einen Dauermagneten und magnetische Eingriffsringe darstellt, die magnetische Eingriffszähne zur Benutzung in einer Kupplungseinrichtung, wie sie in 1 dargestellt sind, aufweisen.
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4 ist eine vergrößerte Teilansicht einer Gestaltung der magnetischen Eingriffszähne und der Eingriffszähne in der Kupplungseinrichtung, die in 1 dargestellt ist.
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5 ist eine teilweise perspektivische Ansicht, die eine Situation darstellt, in der die magnetischen Eingriffsringe und der Dauermagnet, die in 3 dargestellt sind, miteinander verbunden sind.
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6 ist ein Diagramm, das schematisch eine Befestigungsplatte und eine magnetische Platte zur Benutzung in der Kupplungseinrichtung, die in 1 dargestellt wird, darstellt.
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7 ist ein Konzeptdiagramm, das schematisch eine gegenüberliegende Position und eine nicht-gegenüberliegende Position der Kupplungseinrichtung, die in 1 dargestellt werden, darstellt.
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8 ist ein Konzeptdiagramm, das schematisch eine gegenüberliegende Position und eine nicht-gegenüberliegende Position einer Modifikation der Kupplungseinrichtung, die in 1 dargestellt wird, darstellt.
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9 ist ein Konzeptdiagramm, das schematisch eine gegenüberliegende Position und eine nicht-gegenüberliegende Position einer anderen Modifikation der Kupplungseinrichtung, die in 1 dargestellt wird, darstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schaftelement
- 11
- Jochbehälter
- 15
- Mittleres Jochelement
- 20
- Riemenscheibe
- 21
- Inneres Jochelement
- 22
- Äußeres Jochelement
- 23
- Magnetische Platte
- 25
- Eingriffszahnreihe
- 25a
- Eingriffszähne
- 26
- Selbsthaltender Vorsprung
- 26a
- Ringförmige Nuten
- 151
- Magnetischer Eingriffsring
- 151b
- Magnetische Eingriffszähne
- 152
- Magnetelement
- 153
- Befestigungsplatte
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Beispielhafte Ausführungsformen einer Kupplungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 und 2 stellen eine Kupplungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die hierin dargestellte Kupplungseinrichtung ist zwischen einem vorderseitigen Abschnitt eines Schaftelements (Drehelement) 10 und einer Riemenscheibe (Drehelement) 20 zum Einkoppeln und Entkoppeln einer Leistungsübertragung zwischen dem Schaftelement 10 und der Riemenscheibe 20 vorgesehen. Die Riemenscheibe 20 stützt das Schaftelement 10 durch eine Riemenscheibenlagerung 30 so ab, dass die Riemenscheibe 20 bezüglich dem Schaftelement 10 in einem Abschnitt, der radial außerhalb des Schaftelements 10 ist, um eine Achse des Schaftelements 10 drehbar ist.
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Diese Kupplungseinrichtung beinhaltet einen Jochbehälter 11, der radial außerhalb des Schaftelements 10 ist. Der Jochbehälter 11 weist einen zylindrischen Schaftgehäuseabschnitt 11a, einen Scheibenplattenabschnitt 11b, der sich radial nach außen von einer äußeren Umfangsoberfläche des Schaftgehäuseabschnitts 11a erstreckt, und einen ringförmigen Befestigungsabschnitt 11c, der sich von einem äußeren Umfangsabschnitt des Plattenabschnitts 11b entlang einer Achse des Schaftgehäuseabschnitts 11a erstreckt, auf. Der Jochbehälter 11 ist auf einem äußeren Umfangsabschnitt des Schaftelements 10 durch den Schaftgehäuseabschnitt 11a angeordnet. Ein Keil 11d ist auf einem inneren Umfangsabschnitt des Schaftgehäuseabschnitts 11a des Jochbehälters 11 definiert. Der Keil 11d greift in ein Keilelement 12, das auf dem Schaftelement 10 vorgesehen ist, ein, um es dem Jochbehälter 11 zu ermöglichen, sich entlang der Achse des Schaftelements 10 zu bewegen, während er die Drehung des Jochbehälters 11 bezüglich dem Schaftelement 10 entlang der Achse einschränkt. Außerdem bezeichnet das Bezugszeichen 13 in der Zeichnung eine Anschlagplatte, die in Kontakt mit einer Endoberfläche des Schaftgehäuseabschnitts 11a kommt, wenn der Jochbehälter 11 zu dem vorderseitigen Ende des Schaftelements 10 geschoben wird, um somit die Bewegung des Jochbehälters 11 zu beschränken.
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Ein Verschiebelement 14 und ein mittleres Jochelement 15 sind auf dem Jochbehälter 11 vorgesehen. Das Verschiebelement 14 ist ein zylindrisches Element, das auf einem äußeren Umfang eines unteren Endabschnitts des Schaftgehäuseabschnitts 11a durch ein Schrägkugellager 16 angebracht ist und radial außerhalb des Schaftgehäuseabschnitts 11a und des Schaftelements 10 so angeordnet ist, dass das Verschiebelement 14 sowohl bezüglich des Schaftgehäuseabschnitts 11a als auch des Schaftelements 10 drehbar ist.
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Das mittlere Jochelement 15 ist ein zylindrisches Element, das an dem Anbringungsabschnitt 11c des Jochbehälters 11 angebracht ist und ein Paar magnetischer Eingriffsringe (magnetische Eingriffszahnreihen) 151 aufweist. Wie in 3 dargestellt, sind die magnetischen Eingriffsringe 151 des Paars identisch geformte ringförmige Elemente, welche jede sowohl auf einer äußeren Umfangsoberfläche als auch einer inneren Umfangsoberfläche eines ringförmigen Grundabschnitts 151a mehrere magnetische Eingriffszähne 151b aufweisen und die aus einem magnetischen Material, wie z. B. Stahl, hergestellt sind. Wie in 1 und 2 dargestellt sind diese magnetischen Eingriffsringe 151 auf dem Anbringungsabschnitt 11c mit einem Magnetelement (Dauermagnetelement) 152 dazwischen übereinander gelegt und mit mehreren Befestigungsbolzen 154 durch eine Befestigungsplatte 153 befestigt, so dass sie auf dem Befestigungsabschnitt 11c des Jochbehälters 11 so angebracht sind, dass die Achsen der magnetischen Eingriffsringe 151 auf einer Linie ausgerichtet sind.
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Wie in 3 und 4 dargestellt sind die magnetischen Eingriffszähne 151b Vorsprünge, die radial von der äußeren Umfangsoberfläche und von der inneren Umfangsoberfläche des Grundabschnitts 151a hervorragen, um die magnetische Eingriffszahnreihe sowohl auf der inneren Umfangsoberfläche (Drehversetzungsoberfläche) als auch auch der äußeren Umfangsoberfläche (Drehversetzungsoberfläche) des mittleren Jochelements 15 zu bilden. Die magnetischen Eingriffszähne 151b (im Folgenden als „äußere magnetische Eingriffszähne” in einigen Fällen zu Unterscheidungszwecken bezeichnet), die auf den äußeren Umfangsoberflächen der magnetischen Eingriffsringe 151 vorgesehen sind, sind in den Abmessungen identisch und sind in regelmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung vorgesehen. Sie sind so konfiguriert, dass ein äußerer Umfang der magnetischen Eingriffsringe 151, der durch vorderseitige Oberflächen der mehreren äußeren magnetischen Eingriffszähne 151b definiert ist, im Wesentlichen identisch zu denjenigen des Befestigungsabschnitts 11c des Jochbehälters 11 ist. Die magnetischen Eingriffszähne 151b (im Folgenden in einigen Fällen zu Unterscheidungszwecken als „innere magnetische Eingriffszähne” bezeichnet), die auf der inneren Umfangsoberfläche des magnetischen Eingriffsrings 151 vorgesehen sind, sind in den Abmessungen identisch und sind in regelmäßigen Abständen entlang einer Umfangsrichtung vorgesehen. Dieser ist so konfiguriert, dass ein innerer Umfang des magnetischen Eingriffsrings 151, der durch die vorderseitigen Oberflächen der mehreren inneren magnetischen Eingriffszähne 151b definiert ist, im Wesentlichen identisch zu demjenigen des Befestigungsabschnitts 11c des Jochbehälters 11 ist.
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Wie in 3 und 5 beschrieben ist das Magnetelement 152 ein ringförmiger Dauermagnet, dessen innerer Durchmesser und äußerer Durchmesser im Wesentlichen identisch zu denjenigen des Grundabschnitts 151a der magnetischen Eingriffsringe 151 ist. Das Magnetelement 152 ist so konfiguriert, dass es den Nordpol an einer Endoberfläche und den Südpol an der anderen Endoberfläche hat. In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 4 und 5 dargestellt ist, ist das Paar magnetischer Eingriffsringe an den gegenüberliegenden Endoberflächen des Magnetelements 152 so angeordnet, dass die magnetischen Eingriffszähne 151b an der einen Endoberfläche des Magnetelements 152 und die magnetischen Eingriffszähne 151b an der anderen Endoberfläche des Magnetelements 152 in der Umfangsrichtung außer Phase sind. Insbesondere sind die magnetischen Eingriffszähne 151b auf dem Befestigungsabschnitt 11c des Jochbehälters 11 so in der Umfangsrichtung außer Phase angeordnet, dass jeder der magnetischen Eingriffszähne 151b, der auf einem der magnetischen Eingriffsringe 151 vorgesehen ist, zwischen benachbarten magnetischen Eingriffszähnen der magnetischen Eingriffszähne 151b, die auf dem anderen der magnetischen Eingriffsringe 151 vorgesehen sind, vorgesehen ist.
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Die Befestigungsplatte 153 hat eine ringförmige Gestalt, deren innerer Durchmesser und äußerer Durchmesser im Wesentlichen gleich denjenigen des Magnetelements 152 sind, und ist aus einem leitenden Element wie z. B. Aluminium hergestellt.
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Außerdem ist die Riemenscheibe 20 so konfiguriert, dass sie ein inneres Jochelement 21 und ein äußeres Jochelement 22 aufweist. Das innere Jochelement 21 ist ein Abschnitt, der auf dem Schaftelement 10 durch die Riemenscheibenlagerung 30, die oben beschrieben wurde, abgestützt ist. Das innere Jochelement 21 ist so konfiguriert, dass es einen äußeren Umfang aufweist, der geringfügig kleiner als ein innerer Durchmesser des mittleren Jochelements 15 des Jochbehälters 11 ist, und der so angeordnet ist, dass eine äußere Umfangsoberfläche des inneren Jochelements 21 zu einer inneren Umfangsoberfläche des mittleren Jochelements 15 zeigt.
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Ein Scheibenabschnitt 21a ist auf dem inneren Jochelement 21 einstückig damit vorgesehen. Der Scheibenabschnitt 21a ist ein Flanschabschnitt, der sich radial nach außen von einem Endabschnitt des inneren Jochelements 21 in der Nähe der Befestigungsplatte 153 des Jochbehälters 11 aus erstreckt und der so konfiguriert ist, dass er einen äußeren Durchmesser hat, der hinreichend größer als derjenige der magnetischen Eingriffsringe 151, die auf dem Jochbehälter 11 angebracht sind, ist. Eine magnetische Platte 23 ist auf dem Scheibenabschnitt 21a an einem Abschnitt, der zu einer Endoberfläche der Befestigungsplatte 153 zeigt, vorgesehen. Wie in 6 dargestellt ist die magnetische Platte 23 ein ringförmiges Element, dessen äußerer Durchmesser und innerer Durchmesser im Wesentlichen identisch zu denjenigen der Befestigungsplatte 153 sind. Diese magnetische Platte 23 ist so magnetisiert, dass die Nordpole und die Südpole abwechselnd entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Wie in 1 und 2 dargestellt ist der Scheibenabschnitt 21a des inneren Jochelements 21 so konfiguriert, dass selbst wenn der Jochbehälter 11 bezüglich dem Schaftelement 10 verschoben wird, um die Endoberfläche des Schaftgehäuseabschnitts 11a in Kontakt mit der Anschlagplatte 13 zu bringen (im Folgenden wird diese Gestaltung in Bezug auf den Jochbehälter 11 als die „AN-Position” bezeichnet), anders ausgedrückt, selbst wenn die Befestigungsplatte 153 des mittleren Jochelements 15 unmittelbar benachbart zu der magnetischen Platte 23 positioniert ist, ist ein Abstand durchgängig zwischen der Endoberfläche der magnetischen Platte 23 und der Endoberfläche der Befestigungsplatte 153 vorhanden.
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Das äußere Jochelement 22 ist ein zylindrisches Element, dessen innerer Durchmesser geringfügig größer als ein äußerer Durchmesser des mittleren Jochelements 15 ist. Dieses äußere Jochelement 22 wird auf einer Endoberfläche des Scheibenabschnitts 21a mit einer inneren Umfangsoberfläche des äußeren Jochelements 22, die zu der äußeren Umfangsoberfläche des mittleren Jochelements 15 zeigt, vorgehalten.
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Ein Paar Eingriffszahnreihen 25 ist so angeordnet, dass eine der Eingriffszahnreihen 25 auf der äußeren Umfangsoberfläche (Drehversetzungsoberfläche) des inneren Jochelements 21 vorgesehen ist und die andere auf der inneren Umfangsoberfläche (Drehversetzungsoberfläche) der äußeren Jochelements 22 vorgesehen ist. Die Eingriffszahnreihen 25 weisen mehrere Eingriffszähne 25a auf, die sich radial nach außen erstrecken und die entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Eingriffszahnreihen 25 sind an Positionen vorgesehen, die voneinander durch den gleichen Abstand beabstandet sind wie ein Abstand zwischen dem Paar magnetischer Eingriffsringe 151, die auf dem mittleren Jochelement 15 vorgesehen sind.
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Wie in 4 dargestellt sind die Eingriffszähne 25a (im Folgenden als „äußere Eingriffszähne” in einigen Fällen zu Unterscheidungszwecken bezeichnet), die auf der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Jochelements 21 vorhanden sind, so konfiguriert, dass sie Abmessungen und Zahnabstand haben, welche im Wesentlichen identisch zu denjenigen der inneren magnetischen Eingriffszähne 151b sind, die auf den inneren Umfangsoberflächen der magnetischen Eingriffsringe 151 vorgesehen sind. Die äußeren Eingriffszähne 25a auf einer der Eingriffszahnreihen 25 und die äußeren Eingriffszähne 25a auf der anderen der Eingriffszahnreihen 25 sind in der Umfangsrichtung außer Phase. Insbesondere sind die äußeren Eingriffszähne 25a und die äußeren Eingriffszähne 25a in der Umfangsrichtung so außer Phase angeordnet, dass, wenn die äußeren Eingriffszähne 25a auf einer der Eingriffszahnreihen 25 zu den inneren magnetischen Eingriffszähnen 151b auf einem der magnetischen Eingriffsringe 151 zeigen, die äußeren Eingriffszähne 25a auf der anderen der Eingriffszahnreihen 25 zu den inneren magnetischen Eingriffszähnen 151b auf dem anderen der magnetischen Eingriffsringe 151 zeigen.
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Die Eingriffszähne 25a (im Folgenden in einigen Fällen aus Unterscheidungsgründen als „innere Eingriffszähne” bezeichnet), die auf der inneren Umfangsoberfläche des inneren Jochelements 21 vorgesehen sind, sind so konfiguriert, dass sie Abmessungen und Zahnabstand haben, welche im Wesentlichen die gleichen wie diejenigen der äußeren magnetischen Eingriffszähne 151b sind, die auf den äußeren Umfangsoberflächen der magnetischen Eingriffsringe 151 vorgesehen sind. Die inneren Eingriffszähne 25a auf einer der Eingriffszahnreihen 25 und die inneren Eingriffszähne 25a auf der anderen der Eingriffszahnreihen 25 sind in der Umfangsrichtung außer Phase. Insbesondere sind die inneren Eingriffszähne 25a und die inneren Eingriffszähne 25a außer Phase in der Umfangsrichtung, so dass, wenn die inneren Eingriffszähne 25a auf einer der Eingriffszahnreihen 25 zu den äußeren magnetischen Eingriffszähnen 151b auf einem der magnetischen Eingriffsringe 151 zeigen, die inneren Eingriffszähne 25a auf der anderen der Eingriffszahnreihen 25 zu den äußeren magnetischen Eingriffszähnen 151b auf dem anderen der magnetischen Eingriffsringe 151 zeigen.
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Wie in 1 und 2 zu erkennen ist, sind die Eingriffszahnreihen 25, die auf der Riemenscheibe 20 vorgesehen sind, so konfiguriert, dass, wenn der Jochbehälter 11 in der AN-Position positioniert ist, die Eingriffszahnreihen 25 zu jedem von dem Paar magnetischer Eingriffsringe 151, die auf dem mittleren Jochelement 15 vorgesehen sind, zeigen, wohingegen, wenn der Jochbehälter 11 entlang der Achse des Schaftelements 10 verschoben ist, um die Endoberfläche des Schaftgehäuseabschnitts 11a von der Anschlagplatte 13 weg zu bewegen, die Eingriffszahnreihen 25 keinem der magnetischen Eingriffsringe 151 gegenüberliegen (im Folgenden wird diese Gestaltung in Bezug auf den Jochbehälter 11 als die „AUS-Position” bezeichnet).
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Ein Paar selbsthaltender Vorsprünge 26 ist auf dem inneren Jochelement 21 vorgesehen. Jeder der selbsthaltenden Vorsprünge 26 ist ein ringförmiger Vorsprung, der radial nach außen von der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Jochelements 21 hervorragt und der so konfiguriert ist, dass er eine konstante Höhe um den gesamten Umfang herum hat. Die Höhe des selbsthaltenden Vorsprungs 26 an seinem Spitzenabschnitt ist die gleiche wie die Höhe der Eingriffszähne 25a an deren Spitzenabschnitten. Diese selbsthaltenden Vorsprünge 26 sind an Positionen angeordnet, an denen die selbsthaltenden Vorsprünge 26 den magnetischen Eingriffszähnen 151b auf den magnetischen Eingriffsringen 151 gegenüberliegen, wenn der Jochbehälter in der AUS-Position positioniert ist.
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Zwei ringförmige Nuten 26a sind auf jedem der selbsthaltenden Vorsprünge 26 definiert. Die ringförmigen Nuten 26a sind um eine vorderseitige Oberfläche des selbsthaltenden Vorsprungs 26 vollständig herum ausgebildet, um einen vorderseitigen Abschnitt des selbsthaltenden Vorsprungs 26 in drei Teile aufzuteilen.
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In der Kupplungseinrichtung, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, zeigen, wenn der Jochbehälter 11 in der AN-Position wie (a) der 7 dargestellten Position ist, die magnetischen Eingriffsringe 151, die auf dem mittleren Jochelement 15 vorgesehen sind, zu den Eingriffszahnreihen 25 auf dem inneren Jochelement 21 und den Eingriffszahnreihen 25 auf dem äußeren Jochelement 22 (gegenüberliegende Position). Wenn in diesem Zustand die magnetischen Eingriffszähne 151b auf den magnetischen Eingriffsringen 151 und die Eingriffszähne 25a auf den Eingriffszahnreihen 25 in einen Zustand gebracht werden, in dem die vorderseitigen Oberflächen der magnetischen Eingriffszähne 151b und diejenigen der Eingriffszähne 25a zueinander zeigen, wie in der Zeichnung dargestellt, erzeugt das Magnetelement 152, das zwischen den magnetischen Eingriffszähnen 151b angeordnet ist, einen magnetischen Kreis zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem äußeren Jochelement 22 und dem inneren Jochelement 21. In dieser Situation werden Drehmomente zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem äußeren Jochelement 22 und dem inneren Jochelement 21 erzeugt, da die magnetischen Eingriffszähne 151b, die auf den magnetischen Eingriffsringen 151 vorgesehen sind und da die Eingriffszähne 25a auf den Eingriffszahnreihen 25 vorgesehen sind. Außerdem sind die magnetische Platte 23, die auf dem Scheibenabschnitt 21a vorgesehen ist, und die Befestigungsplatte 153 so positioniert, dass sie nahe beieinander sind, was, wenn es einen Unterschied in der Drehzahl der magnetischen Platte 23 und derjenigen der Befestigungsplatte 153 gibt, einen Wirbelstrom durch die Befestigungsplatte 153 erzeugt, was somit ein Hilfsdrehmoment erzeugt, das zu einer synchronen Drehung der magnetischen Platte 23 und der Befestigungsplatte 153 führt.
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Somit kann z. B. das Drehen eines Steuerriemens, der um das äußere Jochelement 22 gelegt ist, um eine Achse dazu führen, dass das mittlere Jochelement 15 sich auch um diese Achse dreht, was dazu führt, dass sich das Schaftelement 10, das mit dem Jochbehälter 11 durch den Keil 11d gekoppelt ist, auch um die Achse dreht (eingekoppelter Zustand).
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In der Kupplungseinrichtung wie oben beschrieben wird der eingekoppelte Zustand durch den Magnetkreis, der durch das Magnetelement 152 erzeugt wird, aufrechterhalten. Insofern wird ein beträchtlich großer Vorteil in Hinblick auf die Betriebskosten erzielt, da im Gegensatz zu einem gewöhnlichen elektromagnetischen Kupplungsgerät eine elektrische Leistung nicht verbraucht wird, um den eingekoppelten Zustand aufrechtzuerhalten.
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Im Gegensatz dazu zeigen, wenn der Jochbehälter bezüglich dem Schaftelement 10 durch das Verschiebelement 14 verschoben ist, um den Jochbehälter 11 in der AUS-Position zu positionieren, wie dies in (b) der 7 dargestellt ist, die magnetischen Eingriffsringe 151, die auf dem mittleren Jochelement 15 vorgesehen sind, nicht zu den Eingriffszahnreihen 25 auf dem inneren Jochelement 21 und den Eingriffszahnreihen 25 auf dem äußeren Jochelement 22, während die magnetischen Eingriffsringe 151 und die selbsthaltenden Vorsprünge 26 zueinander zeigen, was das Magnetelement 152 dazu bringt, einen Magnetkreis zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem inneren Jochelement 21 zu erzeugen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist (nicht-gegenüberliegende Position). Jedoch wird ein Drehmoment nicht zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem inneren Jochelement 21 erzeugt, da, wie oben beschrieben, die selbsthaltenden Vorsprünge 26 so konfiguriert sind, dass sie eine konstante Höhe an ihrem Spitzenabschnitt haben und daher keinen Eingriffszahn aufweisen. Zusätzlich wird, selbst wenn es eine Relativbewegung zwischen der magnetischen Platte 23, die auf dem Scheibenabschnitt 21 vorgesehen ist, und der Befestigungsplatte 153 gibt, nur ein geringer Wirbelstrom erzeugt, da die magnetische Platte 23 und die Befestigungsplatte 153 voneinander beabstandet angeordnet sind. Somit wird, selbst wenn das äußere Jochelement 22 um die Achse gedreht wird, weder das mittlere Jochelement 15 noch das Schaftelement 10 gedreht, was zu einem Zustand führt, in dem eine Leistungsübertragung zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem Schaftelement 10 entkoppelt ist.
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In diesem entkoppelten Zustand wird das mittlere Jochelement 15 in Hinblick auf die Position bezüglich dem Schaftelement 10 stabilisiert, da, wie oben beschrieben, die magnetischen Eingriffsringe 151 so konfiguriert sind, dass sie den selbsthaltenden Vorsprüngen 26 in der nicht-gegenüberliegenden Position gegenüberliegen. Ferner sind die magnetischen Eingriffszähne 151b auf einem der magnetischen Eingriffsringe 151 und die magnetischen Eingriffszähne 151b auf dem anderen magnetischen Eingriffsring 151 in der Umfangsrichtung außer Phase. Dies führt dazu, dass ein sehr geringes Restübertragungsdrehmoment (Drehmoment ohne Belastung) zwischen den Eingriffszähnen 25a und dem inneren Jochelement 21, welche zwischen den magnetischen Eingriffszähnen 151b positioniert sind, ausgeglichen wird, was somit zu einer Verringerung des Drehmoments ohne Belastung führt. Ferner führen die ringförmigen Nuten 26a, die in den selbsthaltenden Vorsprüngen 26 ausgebildet sind, auch dazu, eine Induktion des Wirbelstroms zu verhindern, welche somit weiter das Drehmoment ohne Belastung reduzieren, das durch die Relativdrehung zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem inneren Jochelement 21 erzeugt werden kann.
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Wie oben beschrieben tritt in der oben beschriebenen Kupplungseinrichtung, wenn die magnetischen Eingriffszähne 151b und die Eingriffszähne 25a einander gegenüberliegen, ein magnetischer Eingriff zwischen den magnetischen Eingriffszähnen 151b und den Eingriffszähnen 25a, auf, was eine Leistungsübertragung zwischen diesen ermöglicht. Der magnetische Eingriff zwischen den magnetischen Eingriffszähnen 151b und den Eingriffszähnen 25a wird durch die Magnetkraft erzeugt, die durch das Magnetelement 152 erzeugt wird. Somit wird ein Vorteil in Hinblick auf die Betriebskosten erzeugt, da eine elektrische Leistung nicht verbraucht wird, um einen Zustand aufrechtzuerhalten, in dem eine Leistung zwischen der Riemenscheibe 20 und dem Schaftelement 10 übertragen werden kann. Ferner beinhaltet der magnetische Eingriff zwischen den magnetischen Eingriffszähnen 151b und den Eingriffszähnen 25a keinen Kontakt zwischen diesen. Insofern ist es nicht möglich, dass ein Lärmproblem auftritt, auch wenn eine Leistungsübertragung eingekoppelt und entkoppelt wird.
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Die Ausführungsform wurde mit Hinblick auf ein Beispiel beschrieben, in der die Kupplungseinrichtung eine Leistungsübertragung zwischen dem Schaftelement 10 und der Riemenscheibe 20 verbindet und die Verbindung trennt. Beispiele der Drehelemente sind jedoch nicht notwendigerweise auf das Schaftelement 10 und die Riemenscheibe 20 begrenzt und können andere Elemente beinhalten, solange sich die Elemente um eine Achse drehen. Insbesondere ist die Drehung um eine gemeinsame Achse nicht notwendigerweise eine Voraussetzung für die zwei Drehelemente, eine Anwendung auf zwei Drehelemente, die sich um verschiedene Achsen drehen, ist auch möglich. Die Ausführungsform wurde mit Hinblick auf das Beispiel beschrieben, wo die Riemenscheibe 20 einer antreibenden Seite und das Schaftelement 10 einer angetriebenen Seite im Einkoppeln und Entkoppeln der Leistungsübertragung zwischen dem Schaftelement 10 und der Riemenscheibe 20 entspricht, es kann jedoch selbstverständlich eine andere Konfiguration eingesetzt werde, in der ihre Aufgaben vertauscht sind.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die magnetischen Eingriffszähne 151b und die Eingriffszähne 25a zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem äußeren Jochelement 22 und zwischen dem mittleren Jochelement 15 und dem inneren Jochelement 21 vorgesehen, es kann jedoch eine andere Konfiguration benutzt werden, in der das äußere Jochelement 22 und/oder das innere Jochelement 21 zu dem mittleren Jochelement 15 zeigt.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die magnetischen Eingriffszähne 151 auf dem Paar magnetischer Eingriffszahnreihen (151) außer Phase in der Umfangsrichtung angeordnet und die ringförmigen Nuten 26a sind in den selbsthaltenden Vorsprüngen 26 definiert, es ist jedoch nicht nötig, dass diese beide vorgesehen sind. Z. B. in der Modifikation, wie sie in 8 dargestellt ist, in der die magnetischen Eingriffszähne 151b auf dem Paar magnetischer Eingriffszahnreihen (151) in der Umfangsrichtung außer Phase angeordnet sind, können die ringförmigen Nuten 26a in den selbsthaltenden Vorsprüngen 26 ausgelassen werden. Im Gegenteil können in einer Konfiguration, in der die ringförmigen Nuten 26a in den selbsthaltenden Vorsprüngen 26 definiert sind, die magnetischen Eingriffszähne 151b auf dem Paar magnetischer Eingriffszahnreihen (151) so positioniert werden, dass sie einander gegenüberliegen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das mittlere Jochelement 15 in Hinblick auf die Position bezüglich dem Schaftelement 10 in der nicht gegenüberliegenden Position stabilisiert, da die selbsthaltenden Vorsprünge 26 vorgesehen sind, es können jedoch als weitere Alternative die selbsthaltenden Vorsprünge 26 wie in 9 beschrieben ausgelassen werden.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Kupplungseinrichtung zwischen der Umfangsoberfläche eines der Drehelemente und der Umfangsoberfläche des anderen der Drehelemente vorgesehen, jedoch ist die Kupplungseinrichtung nicht notwendigerweise zwischen den Umfangsoberflächen angeordnet. Z. B. ist es möglich, eine Kupplungseinrichtung zwischen Flanschen zu konfigurieren, von denen Oberflächen, die zueinander zeigen, als Drehversetzungsoberflächen dienen, die einzeln auf dem einen Drehelement und dem anderen Drehelement ausgebildet sind. In diesem Fall ist sowohl das Paar magnetischer Eingriffszahnreihen (151) als auch das Paar Eingriffszähne konzentrisch angeordnet. Das Bewegen dieser Zahnreihen zueinander in der radialen Richtung führt dazu, dass ein Wechsel zwischen einer gegenüberliegenden Position und einer nicht-gegenüberliegenden Position stattfindet.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wird auch ein Wirbelstrom, der zwischen der Befestigungsplatte 153 und der magnetischen Platte 23 induziert wird, eingesetzt, die magnetische Platte 23 wird jedoch nicht notwendigerweise benötigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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