DE112020003575T5

DE112020003575T5 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020003575T5
Application number: DE112020003575.1T
Authority: DE
Inventors: Akikazu Uchida; Takumi Sugiura; Akira Takagi; Masayuki Echizen
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: US11732765B2; US20220128102A1; CN114144593A; CN114144593B; WO2021020314A1

Abstract

Ein Primärantrieb (20) beinhaltet einen Stator (21), der an dem Gehäuse (12) fixiert ist, und einen Rotor (23), der relativ zu dem Stator (21) drehbar ist. Der Primärantrieb gibt ein Drehmoment aus, indem diesem eine elektrische Leistung zugeführt wird. Ein Drehzahluntersetzer (30) reduziert das Drehmoment des Primärantriebs (20) und gibt das reduzierte Drehmoment aus. Eine Drehtranslationseinheit (2) beinhaltet einen Drehabschnitt (40), der sich bei Aufnahme des Drehmoments ausgehend von dem Drehzahluntersetzer (30) relativ zu dem Gehäuse (12) dreht, und einen Translationsabschnitt (50), der sich relativ zu dem Gehäuse (12) in einer axialen Richtung bewegt. Eine Kupplung (70) lässt in einem in Eingriff stehenden Zustand eine Drehmoment-Übertragung zu, und unterbricht die Drehmoment-Übertragung in einem nicht in Eingriff stehenden Zustand. Eine Zustands-Veränderungseinheit (80) ist dazu in der Lage, den Zustand der Kupplung (70) zu verändern, indem diese ausgehend von dem Translationsabschnitt (50) eine Kraft entlang der axialen Richtung aufnimmt. Ein Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor (23) und dem Stator (21) erzeugt wird, ist auf eine derartige Größe eingestellt, dass der Rotor (23) relativ zu dem Stator (21) an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann.

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. 2020-038 857 , 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 aus, indem diesem eine elektrische Leistung zugeführt wird. Der Geschwindigkeitsreduzierer bzw. Drehzahluntersetzer reduziert das Drehmoment des Primärantriebs und gibt das reduzierte Drehmoment 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 kann ausgehend von der Kupplung durch die Zustands-Veränderungseinheit eine Kraft in der axialen Richtung auf die Drehtranslationseinheit wirken, wenn die Zufuhr von elektrischer Leistung zu dem Primärantrieb gestoppt wird, zum Beispiel wenn die Kupplung in dem in Eingriff stehenden Zustand vorliegt. Somit kann das Drehmoment ausgehend von der Drehtranslationseinheit durch den Drehzahluntersetzer auf den Primärantrieb übertragen werden. Daher kann sich der Primärantrieb drehen, und der Zustand der Kupplung kann nicht in dem in Eingriff stehenden Zustand beibehalten werden, und der Zustand kann ausgehend von dem in Eingriff stehenden Zustand zu dem nicht in Eingriff stehenden Zustand verändert werden.
Um zu verhindern, dass sich der Primärantrieb dreht, selbst wenn die Kraft ausgehend von der Kupplung durch die Zustands-Veränderungseinheit in der axialen Richtung auf die Drehtranslationseinheit wirkt, kann eine Rückwärts- bzw. Rücklaufeffizienz des Drehzahluntersetzers auf 0 oder weniger eingestellt werden. Allerdings kann in diesem Fall eine Größe des Primärantriebs erhöht werden und während eines Betriebs der Kupplungsvorrichtung eine große elektrische Leistung erforderlich sein, da sich eine Vorwärts- bzw. Vorlaufeffizienz ebenfalls verschlechtert.
Die Drehung des Primärantriebs kann eingeschränkt werden, um den Zustand der Kupplung beizubehalten, indem dem Primärantrieb kontinuierlich elektrische Leistung zugeführt wird. Allerdings kann sich in diesem Fall ein elektrischer Leistungsverbrauch des Primärantriebs erhöhen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kupplungsvorrichtung vorzusehen, die dazu in der Lage ist, einen Zustand einer Kupplung mit einer einfachen Konfiguration beizubehalten.
Eine Kupplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Gehäuse, einen Primärantrieb, einen Drehzahluntersetzer, eine Drehtranslationseinheit, eine Kupplung und eine Zustands-Veränderungseinheit. 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 vorgesehen, 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 eines 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.
Ein Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor und dem Stator erzeugt wird, ist auf eine derartige Größe eingestellt, dass der Rotor relativ zu dem Stator an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann. Daher kann die Drehung des Primärantriebs zum Beispiel dann eingeschränkt werden, wenn der Zustand der Kupplung der in Eingriff stehende Zustand ist, selbst falls das Drehmoment aufgrund eines Stopps einer Zufuhr elektrischer Leistung an den Primärantrieb ausgehend von der Drehtranslationseinheit durch den Drehzahluntersetzer auf den Primärantrieb übertragen wird. Entsprechend kann der Zustand der Kupplung in dem in Eingriff stehenden Zustand beibehalten werden, während der Leistungsverbrauch des Primärantriebs reduziert wird. Auf diese Weise kann die vorliegende Offenbarung den Zustand der Kupplung mit einer einfachen Konfiguration beibehalten.
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 Draufsicht, welche einen Primärantrieb der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 eine Perspektivansicht, welche einen Teil des Primärantriebs der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ein schematisches Diagramm, welches einen Teil eines Rollkörpernockens der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ein Diagramm, das eine Leistung veranschaulicht, die für einen Betrieb der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erforderlich ist,
10 ein Diagramm, das einen Durchschnittswert der Leistung veranschaulicht, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erforderlich ist;
11 ein Diagramm, das ein Betriebsbeispiel zu der Zeit eines Lernens der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
12 ein Diagramm, das einen Effekt auf Grundlage eines Lernens der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht; und
13 eine Querschnittsansicht, die eine Kupplungsvorrichtung gemäß einer zweiten 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 vorgesehen 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 einen „Primärantrieb“, einen Drehzahluntersetzer 30, einen Kugelnocken 2 als eine „Drehtranslationseinheit“, eine Kupplung 70, und eine Zustands-Veränderungseinheit 80.
Die Kupplungsvorrichtung 1 beinhaltet eine elektronische Steuereinheit 10 (die nachfolgend als „ECU“ bezeichnet wird) als eine „Steuereinheit“, eine Eingangswelle 61 als einen „ersten Übertragungsabschnitt“, eine Ausgangswelle 62 als einen „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 vorgesehen 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 vorgesehen. Entsprechend wird die Eingangswelle 61 durch den Fixierungsflansch 11 über das Kugellager 141 durch ein Lager gestützt.
Das Gehäuse 12 ist zwischen einer inneren peripheren Wand eines Endabschnitts des Fixierungsflansches 11 und der äußeren peripheren Wand der Eingangswelle 61 vorgesehen. 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 kreis-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 vorgesehen. 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.
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 kreis-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 kreis-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 beinhaltet einen Stator 21, eine Spule 22, einen Rotor 23 und dergleichen. Der Stator 21 ist in einer kranzförmigen Form zum Beispiel durch eine laminierte Stahlplatte ausgebildet, und ist an einer inneren Seite des äußeren Zylinderabschnitts 123 des Gehäuses fixiert. Die Spule 22 beinhaltet einen Spulenträger 221 und eine Wicklung 222. Eine Mehrzahl von Spulenträgern 221 ist in einer rohrförmigen Form zum Beispiel aus einem Harz ausgebildet, und diese sind mit gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Stators 21 vorgesehen. Die Wicklung 222 ist um den Spulenträger 221 gewickelt.
Der Rotor 23 beinhaltet einen Rotor-Zylinderabschnitt 231, einen Rotor-Plattenabschnitt 232, einen Rotor-Zylinderabschnitt 233 und einen Magneten 230. 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 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Magneten 230 ist derart mit gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Rotor-Zylinderabschnitts 231 vorgesehen, dass die magnetischen Pole abwechselnd arrangiert sind. Ein Kugellager 151 ist in Hinblick auf die Gehäuse-Stufenoberfläche 125 auf einer äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses auf einer Seite des Gehäuse-Plattenabschnitts 122 vorgesehen. Eine innere periphere Wand des Kugellagers 151 ist in die äußere periphere Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses eingepasst. Der Rotor 23 ist derart vorgesehen, dass eine innere periphere Wand des Rotor-Zylinderabschnitts 231 in eine äußere periphere Wand des Kugellagers 151 eingepasst ist. Entsprechend wird der Rotor 23 durch den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses über das Kugellager 151 drehbar gestützt.
Der Rotor 23 ist so vorgesehen, um in Hinblick auf den Stator 21 auf der radial inneren Seite des Stators 21 relativ drehbar zu sein. 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 derart vorgesehen ist, dass dieser 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 eine 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 ist auf der äußeren peripheren Wand des inneren Zylinderabschnitts 121 des Gehäuses in der Nähe des Gehäuse-Plattenabschnitts 122 vorgesehen. 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 kreis-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 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 vorgesehen. 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 entlang der Umfangsrichtung des Sonnenrads 31 vorgesehen, 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 vorgesehen. Das Planetenzahnrad 32 weist einen Planetenzahnrad-Zahnabschnitt 321 als „Zahnabschnitte“ und „externe Zähne“ auf. Der Planetenzahnrad-Zahnabschnitt 321 ist auf einer äußeren peripheren Wand des Planetenzahnrads 32 ausgebildet, um so in den Sonnenrad-Zahnabschnitt 311 eingreifen zu können.
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 kreis-kranzförmigen Form ausgebildet, und ist in Hinblick auf das Sonnenrad 31 auf der radial äußeren Seite vorgesehen. 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 vorgesehen, 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 vorgesehen. 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 vorgesehen. 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 kreis-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 vorgesehen. 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 in einen axialen Endabschnitt des Planetenzahnrad-Zahnabschnitts 321 des Planetenzahnrads 32 eingreifen zu können.
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 weist eine andere Anzahl an Zähnen auf als der Zahnabschnitt 341 des ersten Hohlrads, und ist so vorgesehen, um integral mit dem Antriebsnocken 40 drehbar zu sein, der später beschrieben wird. Genauer gesagt ist das zweite Hohlrad 35 zum Beispiel aus Metall in einer im Wesentlichen kreis-kranzförmigen Form ausgebildet. Das zweite Hohlrad 35 ist koaxial zu dem Gehäuse 12, dem Rotor 23 und dem Sonnenrad 31 vorgesehen. 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 in den anderen axialen Endabschnitt des Planetenzahnrad-Zahnabschnitts 321 des Planetenzahnrads 32 eingreifen zu können. 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 dem Planetenzahnrad-Zahnabschnitt 321 der Planetenzahnräder 32 drehen, der in den Sonnenrad-Zahnabschnitt 311, den Zahnabschnitt 341 des ersten Hohlrads und den Zahnabschnitt 351 des zweiten Hohlrads eingreift. 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 durch den Drehzahluntersetzer 30 reduziert und ausgehend von dem zweiten Hohlrad 35 ausgegeben. Auf diese Weise kann der Drehzahluntersetzer 30 das Drehmoment des Motors 20 reduzieren und das reduzierte Drehmoment 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 reduziert das Drehmoment ausgehend von dem Motor 20 und gibt das reduzierte Drehmoment an den Antriebsnocken 40 aus. Das zweite Hohlrad 35 entspricht einem „Ausgabeabschnitt“ des Drehzahluntersetzers 30.
Der Kugelnocken 2 weist den Antriebsnocken 40 als einen „Drehabschnitt“, den Abtriebsnocken 50 als einen „Translationsabschnitt“ und eine Kugel 3 als einen „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 kreis-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 kreis-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 vorgesehen, 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 auf einer Seite gegenüber dem Stator 21 und innerhalb des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 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 vorgesehen, 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 durch den Drehzahluntersetzer 30 reduziert und ausgehend von dem zweiten Hohlrad 35 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 kreis-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 kreis-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 vorgesehen, 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 in Hinblick auf das Gehäuse 12 in der axialen Richtung beweglich.
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 vorgesehen. 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 kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist zwischen dem Antriebsnocken-Hauptkörper 41 und dem Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 vorgesehen. Die Halterung 4 weist einen Lochabschnitt mit einem Innendurchmesser auf, der etwas größer ist als ein Außendurchmesser der Kugel 3. Fünf Lochabschnitte sind mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung der Halterung 4 ausgebildet. Die Kugel 3 ist in jedem der fünf Lochabschnitte vorgesehen. Daher werden die Kugeln 3 durch die Halterung 4 gehalten, und Positionen der Kugeln 3 in der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 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 vorgesehen. Genauer gesagt sind die Kugeln 3 innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung des ersten Hohlrads 34 und des zweiten Hohlrads 35 vorgesehen.
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 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 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 vorgesehen. 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 kreis-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 kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist auf einer Endoberfläche des Plattenabschnitts 622 auf einer Seite des Zylinderabschnitts 623 vorgesehen. Die Reibungsplatte 624 ist in Hinblick auf den Plattenabschnitt 622 nicht relativ drehbar.
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 vorgesehen. Ein Kugellager 142 ist zwischen einer inneren peripheren Wand des Wellenabschnitts 621 und einer äußeren peripheren Wand des Endabschnitts der Eingangswelle 61 vorgesehen. Entsprechend wird die Ausgangswelle 62 durch die Eingangswelle 61 über das Kugellager 142 durch ein Lager gestützt. Die Eingangswelle 61 und die Ausgangswelle 62 sind in Hinblick auf das Gehäuse 12 relativ drehbar.
Die Kupplung 70 ist auf der inneren Seite des Zylinderabschnitts 623 der Ausgangswelle 62 zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 vorgesehen. Die Kupplung 70 beinhaltet eine innere Reibungsplatte 71, eine äußere Reibungsplatte 72 und einen Sperrabschnitt 701. Eine Mehrzahl von inneren Reibungsplatten 71 ist jeweils in einer im Wesentlichen kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet, und diese sind so vorgesehen, 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 vorgesehen, dass deren innere Randabschnitte durch Keil-Kopplung an die äußere periphere Wand der Eingangswelle 61 gekoppelt sind. Daher sind die inneren Reibungsplatten 71 nicht in Hinblick auf die Eingangswelle 61 relativ drehbar und sind in Hinblick auf die Eingangswelle 61 in der axialen Richtung beweglich.
Eine Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 ist jeweils in einer im Wesentlichen kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet, und diese sind so vorgesehen, 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 vorgesehen, 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 in Hinblick auf die Ausgangswelle 62 in der axialen Richtung beweglich. Aus der Mehrzahl von äußeren Reibungsplatten 72 ist die äußere Reibungsplatte 72, die sich am nächsten zu der Reibungsplatte 624 befindet, mit der Reibungsplatte 624 kontaktierbar.
Der Sperrabschnitt 701 ist in einer im Wesentlichen kreis-kranzförmigen Form ausgebildet und ist derart vorgesehen, 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 eine Scheibenfeder 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 vorgesehen.
Das Schublager 83 ist zwischen dem Abtriebsnocken-Zylinderabschnitt 52 und der Scheibenfeder 81 vorgesehen. 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 kreis-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 vorgesehen, 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 kreis-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 vorgesehen. 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 kann auf der äußeren peripheren Wand des Abtriebsnocken-Zylinderabschnitts 52 gleiten.
Die Walze 831 ist zwischen dem inneren Ringabschnitt 84 und dem äußeren Ringabschnitt 85 vorgesehen. Die Walze 831 ist zwischen dem Plattenabschnitt 841 des inneren Rings und dem Plattenabschnitt 851 des äußeren Rings rollbar. 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 ein Ende in der axialen Richtung der anderen Scheibenfeder 81 bei den zwei Scheibenfedern 81 und einen Endabschnitt des Zylinderabschnitts 852 des äußeren Rings sperren zu können. 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 einem Ende zu dem anderen Ende 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 stützt die Scheibenfeder 81 durch ein Lager, 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, nehmen die Scheibenfedern 81 der Zustands-Veränderungseinheit 80 ausgehend von dem Abtriebsnocken 50 eine Kraft in der axialen Richtung auf, und können 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 verändern.
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 Untersetzer 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 bzw. Belastung mehrere tausend bis mehrere zig tausende 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 Ansprechverhaltens 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.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 einen O-Ring 401 und einen O-Ring 402. Der O-Ring 401 und der O-Ring 402 sind jeweils unter Verwendung eines elastischen Materials wie beispielsweise Gummi in einer kranzförmigen bzw. ringförmigen Form ausgebildet. Der O-Ring 401 ist in einem kranzförmigen Nutabschnitt vorgesehen, 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. Der O-Ring 402 ist in einem kranzförmigen Nutabschnitt vorgesehen, der in der äußeren peripheren Wand des äußeren Zylinderabschnitts 44 des Antriebsnockens ausgebildet ist. Die innere periphere Wand des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 kann in Hinblick auf einen äußeren Randabschnitt des O-Rings 401 gleiten. Der O-Ring 401 dichtet den inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses und die innere periphere Wand des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 flüssigkeitsdicht ab. Die innere periphere Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 kann in Hinblick auf den äußeren Randabschnitt des O-Rings 402 gleiten. Der O-Ring 402 dichtet den äußeren Zylinderabschnitt 44 des Antriebsnockens und die innere periphere Wand des Fixierungs-Zylinderabschnitts 131 flüssigkeitsdicht ab. Entsprechend ist es möglich zu verhindern, dass Wasser, Öl, Staub und dergleichen in Hinblick auf den Antriebsnocken 40 auf einer Seite gegenüber dem Motor 20 in ein Inneres des Gehäuses 12 eintreten, in welchem der Motor 20, der Drehzahluntersetzer 30 und dergleichen über einen Raum zwischen dem Antriebsnocken 40 und dem inneren Zylinderabschnitt 121 des Gehäuses oder einen Raum zwischen dem Antriebsnocken 40 und dem Fixierungs-Zylinderabschnitt 131 untergebracht sind.
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 kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist derart vorgesehen, 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 vorgesehen. Das Schublager 161 stützt den Antriebsnocken 40 durch ein Lager, während dieses ausgehend von dem Antriebsnocken 40 eine Last in der 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 durch ein Lager gestützt werden.
Wie in 1 gezeigt wird, befindet sich der Antriebsnocken-Hauptkörper 41 in Hinblick auf Oberflächen des äußeren Zylinderabschnitts 44 des Antriebsnockens und des zweiten Hohlrads 35 auf der Seite gegenüber der Kupplung 70 auf einer Seite gegenüber der Kupplung 70. Der Abtriebsnocken-Hauptkörper 51 befindet sich 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 so angeordnet, um einander teilweise zu überlappen. Mit anderen Worten ist die Spule 22 derart vorgesehen, 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.
Als nächstes werden eine Konfiguration des Motors 20, eine Steuerung des Motors 20 durch die ECU 10 und dergleichen detailliert beschrieben werden.
Wie in den 6 und 7 gezeigt wird, beinhaltet der Stator 21 einen Statorkern 211, Zähne 212, Pseudo-Schlitze 213.
Der Stator 21 ist unter Verwendung eines magnetischen Materials wie einer laminierten Stahlplatte in einer kranzförmigen Form ausgebildet. Der Statorkern 211 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Eine Mehrzahl von Zähnen 212 ist mit vorgegebenen Intervallen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 vorgesehen, um so ausgehend von dem Statorkern 211 radial nach innen hervorzuragen. Genauer gesagt sind 15 Zähne 212 mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 vorgesehen (siehe 6).
Wie in den 6 und 7 gezeigt wird, sind die Pseudo-Schlitze 213 jeweils zwischen zwei benachbarten der Mehrzahl von Zähnen 212 vorgesehen, um so ausgehend von dem Statorkern 211 in einem spezifischen Bereich in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 radial nach innen hervorzuragen. Genauer gesagt sind die Pseudo-Schlitze 213 in einem spezifischen Bereich Rs in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 vorgesehen und jeder ist zwischen benachbarten Zähnen 212 vorgesehen (siehe 6). Sechs Pseudo-Schlitze 213 sind mit gleichen Intervallen in dem spezifischen Bereich Rs in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 vorgesehen.
Wie in 6 gezeigt wird, beinhaltet der Rotor 23 einen Rotorkern 234 und Magneten 230. Der Rotorkern 234 beinhaltet den Rotor-Zylinderabschnitt 231, den Rotor-Plattenabschnitt 232 und den Rotor-Zylinderabschnitt 233 (siehe 1).
Eine Mehrzahl von Magneten 230 ist mit vorgegebenen Intervallen in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 234 so vorgesehen, um den Zähnen 212 in einer radialen Richtung des Rotorkerns 234 zugewandt angeordnet sein zu können. Genauer gesagt sind 20 Magneten 230 mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 234 so vorgesehen, um an der äußeren peripheren Wand des Rotorkerns 234 fixiert zu sein (siehe 6).
Die Spule 22 ist auf jedem der Mehrzahl von Zähnen 212 des Stators 21 vorgesehen. Genauer gesagt sind 15 Spulen 22 mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 vorgesehen (siehe 6). Genauer gesagt ist der zylindrische Spulenträger 221 der Spule 22 auf jedem der Mehrzahl von Zähnen 212 vorgesehen, und die Wicklung 222 wird um jeden der Spulenträger 221 gewickelt (siehe die 6 und 7).
Die ECU 10 als die „Steuereinheit“ kann einen Betrieb des Motors 20 steuern, indem eine elektrische Leistung gesteuert wird, die dem Motor 20 zugeführt wird, und die relative Drehung des Rotors 23 in Hinblick auf den Stator 21 gesteuert wird. Genauer gesagt führt die ECU 10 den Wicklungen 222 der Spule 22 derart die elektrische Leistung zu, dass in dem Stator 21 ein drehendes bzw. umlaufendes magnetisches Feld erzeugt wird. Entsprechend dreht sich der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 relativ, und das Drehmoment wird ausgehend von dem Rotor 23 ausgegeben. Die ECU 10 kann den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass sich der Rotor 23 in einer Vorwärts- bzw. Vorlaufrichtung oder in einer Rückwärts- bzw. Rücklaufrichtung dreht, oder sich eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Rotors 23 verändert, indem die elektrische Leistung gesteuert wird, die der Spule 22 zugeführt wird.
Als nächstes wird ein Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, detailliert beschrieben werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Rastdrehmoment T_cog zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt. Das Rastdrehmoment T_cog ist so eingestellt, um die folgende Formel 1 zu erfüllen. $T_{cog} \geq P_{load} \cdot (η_{r}'/u) \cdot (η_{c}'/K) \cdot S_{F}$
In Formel 1 entspricht das Rastdrehmoment T_cog einer einzelnen Amplitude einer Rastdrehmoment-Wellenform. P_load entspricht einer Eingriffskraft der Kupplung 70. Die Eingriffskraft der Kupplung 70 entspricht einer Kraft, die in der axialen Richtung ausgehend von der Kupplung 70 auf den Abtriebsnocken 50 wirkt, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist. η_r' entspricht einer Rückwärtseffizienz des Drehzahluntersetzers 30. u entspricht einem Geschwindigkeits-Reduzierungs-Verhältnis. η_c' entspricht einer Rückwärtseffizienz des Kugelnockens 2. K entspricht einem Umwandlungsverhältnis zwischen Drehmoment und Schubkraft. S_F entspricht einem Sicherheitsfaktor.
Ein Drehmoment-Schub-Umwandlungsverhältnis K[N/Nm] wird durch die folgende Formel 2 ausgedrückt. $K = P/T = (2 {/D}_{pit} tan γ) \times 10^{3}$
In Formel 2 entspricht P einer Kraft, die den Abtriebsnocken 50 in der axialen Richtung drückt, das heißt einer Schubkraft. T entspricht einer Kraft zum Drehen des Antriebsnockens 40, das heißt einem Drehmoment. D_pit entspricht einem Durchmesser eines Kreises, der durch einen Nutboden der Antriebsnockennut 400 verläuft, das heißt eines Teilkreises, wenn der Antriebsnocken 40 ausgehend von der axialen Richtung betrachtet wird. γ entspricht einem Neigungswinkel des Nutbodens der Antriebsnockennut 400 in Hinblick auf eine Oberfläche des Antriebsnocken-Hauptkörpers 41 auf einer Seite des Abtriebsnocken-Hauptkörpers 51, das heißt einem Steigungswinkel (siehe 8).
Ein Bewegungsbetrag des Abtriebsnockens 50 in der axialen Richtung je Drehwinkel 1 [rad] des Antriebsnockens 40, das heißt ein Hubbetrag [mm/rad], wird durch die folgende Formel 3 ausgedrückt. $π D_{pit} tan γ/2π= D_{pit} tan γ/2$
Eine Effizienz η_c des Kugelnockens 2 wird durch die folgende Formel 4 ausgedrückt. $η_{c} = (1 - μ tan γ) / (1 + μ /tan γ)$
In Formel 4 ist eingestellt bzw. festgelegt, dass µ = 0,005.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Rastdrehmoment T_cog derart eingestellt, dass dieses größer gleich P_load·(η_r' / u)·(η_c' / K)·S_F ist, wie in Formel 1 gezeigt wird. Daher kann der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 an irgendeiner Drehposition gestoppt werden. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, auf eine derartige Größe eingestellt, dass der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann, selbst falls eine Kraft in der axialen Richtung ausgehend von der Kupplung 70 hin zu dem Abtriebsnocken 50 wirkt, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist. Entsprechend kann die Drehung des Motors 20 zum Beispiel dann eingeschränkt werden, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist, selbst falls ein Drehmoment aufgrund eines Stopps einer Zufuhr elektrischer Leistung an den Motor 20 ausgehend von dem Kugelnocken 2 über den Drehzahluntersetzer 30 auf den Motor 20 übertragen wird. Entsprechend kann der Zustand der Kupplung 70 in dem in Eingriff stehenden Zustand beibehalten werden, während der Leistungsverbrauch des Motors 20 reduziert wird.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 9 ein Betrieb und dergleichen der Kupplungsvorrichtung 1 beschrieben werden.
Wie in einem oberen Teil von 9 durch eine durchgehende Linie angezeigt wird, bewegen sich der Abtriebsnocken 50 und die Zustands-Veränderungseinheit 80 hin zu der Kupplung 70, wenn sich der Motor 20 ab einem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t2 dreht, und eine Eingriffslast der Kupplung 70 erhöht sich. Zu dieser Zeit erhöht sich ein Betrag der Erregung, die dem Motor 20 zugeführt wird, wie in einem mittleren Teil von 9 durch die durchgehende Linie angezeigt wird.
Wie in dem oberen Teil von 9 durch die durchgehende Linie gezeigt wird, weist die Eingriffslast der Kupplung 70 einen maximalen Wert auf, wenn das Kupplungs-Übertragungs-Drehmoment zu dem Zeitpunkt t2 eine erforderliche Drehmoment-Kapazität der Kupplung erreicht. Selbst falls die ECU 10 zu dem Zeitpunkt t3 eine Erregung des Motors 20 stoppt, bewegt sich der Abtriebsnocken 50 nicht hin zu dem Antriebsnocken 40, da die relative Drehung des Rotors 23 in Hinblick auf den Stator 21 durch das Rastdrehmoment eingeschränkt wird, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, und die Eingriffslast der Kupplung 70 wird selbst nach dem Zeitpunkt t3 bei dem maximalen Wert beibehalten. Daher wird der Zustand der Kupplung 70 in dem in Eingriff stehenden Zustand beibehalten. Wie in dem mittleren Teil von 9 durch die durchgehende Linie angezeigt wird, wird die Zufuhrmenge der elektrischen Leistung, die dem Motor 20 zugeführt wird, nach dem Zeitpunkt t3 null.
Wie in dem mittleren Teil von 9 durch die durchgehende Linie angezeigt wird, dreht sich der Motor 20 in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der während einer Zeit ab dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 verläuft, wenn die ECU 10 zu einem Zeitpunkt t4 anfängt, den Motor 20 zu erregen, und der Abtriebsnocken 50 bewegt sich hin zu dem Antriebsnocken 40. Daher verringert sich die Eingriffslast der Kupplung 70 nach einem Zeitpunkt t5 und wird zu einem Zeitpunkt t6 0, wie in dem oberen Teil von 9 durch die durchgehende Linie angezeigt wird.
Als nächstes wird ein Betrieb einer herkömmlichen Kupplungsvorrichtung beschrieben werden.
Die herkömmliche Kupplungsvorrichtung ist eine hydraulisch gesteuerte Kupplungsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, einer Kupplung Hydrauliköl zuzuführen und einen Zustand der Kupplung zu einem in Eingriff stehenden Zustand oder einem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu verändern. Die herkömmliche Kupplungsvorrichtung beinhaltet eine Hydraulikpumpe, die der Kupplung das Hydrauliköl zuführt, einen Regler, der den Hydraulikdruck des Hydrauliköls, das der Kupplung ausgehend von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, konstant hält, ein Solenoid, das einen Öldurchlass zwischen der Hydraulikpumpe und der Kupplung umschaltet, und dergleichen.
Wie in dem mittleren Teil von 9 durch eine gestrichelte Linie angezeigt wird, werden die Hydraulikpumpe, der Regler und das Solenoid ab dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 betrieben, und wenn der Kupplung das Hydrauliköl zugeführt wird, erhöht sich die Eingriffslast der Kupplung. Zu dieser Zeit erhöht sich der Betrag der Erregung, die dem Solenoid zugeführt wird, wie in dem mittleren Teil von 9 durch die gestrichelte Linie angezeigt wird.
Wie in dem oberen Teil von 9 gezeigt wird, weist die Eingriffslast der Kupplung einen maximalen Wert auf, wenn das Kupplungs-Übertragungs-Drehmoment zu dem Zeitpunkt t2 die erforderliche Drehmoment-Kapazität der Kupplung erreicht. Bei der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung wird der Eingriff der Kupplung freigegeben, wenn eine Zufuhr des Hydrauliköls zu der Kupplung gestoppt wird, und daher ist es notwendig, der Kupplung weiter das Hydrauliköl zuzuführen, um den Zustand der Kupplung in dem in Eingriff stehenden Zustand beizubehalten. Daher ist es notwendig, die Hydraulikpumpe und das Solenoid kontinuierlich zu betreiben. Daher wird nach dem Zeitpunkt t2 der Betrag der Erregung, die dem Solenoid zugeführt wird, bei einem vorgegebenen Wert beibehalten, der größer als 0 ist, wie in dem mittleren Teil von 9 durch die gestrichelte Linie angezeigt wird.
Wie in dem oberen Teil von 9 gezeigt wird, verringert sich die Eingriffslast der Kupplung nach dem Zeitpunkt t5 und wird zu einem Zeitpunkt t6 0, wenn der Kupplung derart das Hydrauliköl zugeführt wird, dass der Zustand der Kupplung sich ausgehend von dem in Eingriff stehenden Zustand zu dem nicht in Eingriff stehenden Zustand verändert. Wie in dem mittleren Teil von 9 durch die gestrichelte Linie angezeigt wird, verringert sich nach dem Zeitpunkt t5 der Betrag der Erregung, die dem Solenoid zugeführt wird, und wird zu dem Zeitpunkt t6 0.
Als nächstes werden die Leistung, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erforderlich ist, und die Leistung, die für den Betrieb der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung erforderlich ist, verglichen.
Wie in den mittleren und unteren Teilen von 9 durch die durchgehenden Linien angezeigt wird, erhöht oder verringert sich die Leistung, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erforderlich ist, gemäß dem Betrag der Erregung, die dem Motor 20 zugeführt wird. Daher beträgt die Leistung, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung 1 erforderlich ist, während einer Zeit ab dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 0, wie in dem unteren Teil von 9 durch die durchgehende Linie angezeigt wird.
Wie in den mittleren und unteren Teilen von 9 durch gestrichelte Linien angezeigt wird, erhöht oder verringert sich die Leistung, die für den Betrieb der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung erforderlich ist, gemäß einer Summe der Leistung zu dem Solenoid und der Leistung der Hydraulikpumpe. Daher ist die Leistung, die für den Betrieb der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung erforderlich ist, während einer Zeit ab dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 größer als die der Kupplungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, behält während einer Zeit ab dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t5 einen vorgegebenen Wert bei, der größer als 0 ist, und ist während einer Zeit ab dem Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t6 größer als die der Kupplungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in dem unteren Teil von 9 durch die gestrichelte Linie angezeigt wird.
Daher ist ein Durchschnittswert der Leistung, die für den Betrieb der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung erforderlich ist, relativ groß, wenn eine Dauer des in Eingriff stehenden Zustands der Kupplung relativ lang ist oder dergleichen, wie in 10 durch die gestrichelte Linie angezeigt wird. Andererseits ist ein Durchschnittswert der Leistung, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erforderlich ist, erheblich kleiner als der der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung, wie in 10 durch die durchgehende Linie angezeigt wird. Wie vorstehend beschrieben, kann bei der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel dann, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist, die Leistung, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung 1 erforderlich ist, reduziert werden, wenn die Erregung des Motors 20 gestoppt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann eine Montierbarkeit auf Grundlage einer Funktionsaggregation verglichen mit einer herkömmlichen hydraulisch gesteuerten Kupplungsvorrichtung verbessert werden. Ein Leistungsverlust, wenn die Kupplungsvorrichtung 1 nicht in Betrieb ist, kann reduziert werden, und eine Kraftstoffeffizienz kann verbessert werden.
In einem Fall, bei welchem das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, nicht auf eine derartige Größe eingestellt ist, dass der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann, wenn die Erregung des Motors 20 gestoppt wird, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist, kann sich der Rotor 23 aufgrund einer Reaktionskraft oder dergleichen ausgehend von der Kupplung 70 in Hinblick auf den Stator 21 relativ drehen, und der in Eingriff stehende Zustand der Kupplung 70 kann freigegeben werden. Daher erhöht sich die Leistung, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung erforderlich ist, wenn das Rastdrehmoment auf diese Weise eingestellt wird.
Andererseits ist das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, bei der vorliegenden Ausführungsform auf eine derartige Größe eingestellt, dass der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann. Daher dreht sich der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 nicht relativ, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist, selbst falls die Erregung des Motors 20 gestoppt wird, und der Zustand der Kupplung 70 kann in dem in Eingriff stehenden Zustand beibehalten werden. Daher wird ein Stopp der Erregung des Motors 20 zugelassen, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist, und die Leistung, die für den Betrieb der Kupplungsvorrichtung 1 erforderlich ist, kann reduziert werden, wie vorstehend beschrieben.
Als nächstes werden Funktionen und dergleichen der ECU 10 detailliert beschrieben werden.
Wie vorstehend beschrieben kann die ECU 10 einen Drehwinkel des Rotors 23 in Hinblick auf den Stator 21 auf Grundlage eines Signals ausgehend von dem Drehwinkelsensor 104 erfassen. Der Drehwinkelsensor 104 und die ECU 10 entsprechen einer „Drehwinkel-Erfassungseinheit“.
Wie in 1 gezeigt wird, beinhaltet die Kupplungsvorrichtung 1 einen Hubsensor 105. Der Hubsensor 105 ist auf der Ausgangswelle 62 vorgesehen, um so zum Beispiel auf der radial äußeren Seite der Zustands-Veränderungseinheit 80 positioniert zu sein, und gibt ein Signal, das einer relativen Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 in der axialen Richtung in Hinblick auf das Gehäuse 12 entspricht, an die ECU 10 aus. Entsprechend kann die ECU 10 auf Grundlage des Signals ausgehend von dem Hubsensor 105 eine axiale Position erfassen, welche die relative Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 in der axialen Richtung in Hinblick auf das Gehäuse 12 ist. Der Hubsensor 105 und die ECU 10 entsprechen einer „Erfassungseinheit der axialen Position“.
Die ECU 10 kann eine Größe des Spalts Sp1 zwischen der Scheibenfeder 81 der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 steuern, indem der Betrieb des Motors 20 gesteuert wird. Der Spalt Sp1 entspricht einem „Zwischen-Kupplungs-Spalt“.
Wie in 1 gezeigt wird, beinhaltet die ECU 10 eine Lerneinheit 5 und eine Eingriffs-Vorhersageeinheit 6 als konzeptionelle Funktionseinheiten.
Die Lerneinheit 5 lernt einen Berührungspunkt, welcher eine Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 in Hinblick auf das Gehäuse 12 ist, wenn die Zustands-Veränderungseinheit 80 und die Kupplung 70 miteinander in Kontakt stehen. Genauer gesagt wird die ECU 10 zum Beispiel dann aktiviert, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs angeschaltet wird, und die Lerneinheit 5 erregt den Motor 20. Entsprechend dreht sich der Motor 20, der Abtriebsnocken 50 und die Zustands-Veränderungseinheit 80 bewegen sich hin zu der Kupplung 70, und der Spalt Sp1 zwischen der Scheibenfeder 81 der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 verringert sich allmählich.
Wenn die Lerneinheit 5 den Motor 20 weiter erregt, kommt die Scheibenfeder 81 der Zustands-Veränderungseinheit 80 mit der Kupplung 70 in Kontakt. Wenn die Lerneinheit 5 den Motor 20 ferner weiter erregt, erhöht sich die Last des Motors 20, und ein Stromwert zu dem Motor 20, der proportional zu der Last ist, erhöht sich ebenfalls. Die Lerneinheit 5 speichert, das heißt lernt, einen Drehwinkel des Rotors 23 in Hinblick auf den Stator 21 und eine axiale Position der Zustands-Veränderungseinheit 80, wenn der Stromwert zu dem Motor 20 anfängt, sich zu erhöhen, das heißt, wenn sich eine Neigung verändert, welche eine Veränderungsrate des Stromwerts ist, als den „Berührungspunkt“.
Auf Grundlage des Berührungspunkts, der durch die Lerneinheit 5 gelernt wird, steuert die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart, dass der Spalt Sp1 zwischen der Scheibenfeder 81 der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 eine Größe aufweist, bei welcher kein Schleppen zwischen der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 auftritt.
Danach stoppt die ECU 10 die Erregung des Motors 20. Zu dieser Zeit befindet sich die Kugel 3 an einer Position, welche eine andere ist als ein Ende der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500, das heißt zwischen der geneigten Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, auf eine derartige Größe eingestellt, dass der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann. Daher kann verhindert werden, dass sich die relativen Positionen des Abtriebsnockens 50 und der Zustands-Veränderungseinheit 80 in der axialen Richtung in Hinblick auf das Gehäuse 12 verändern, selbst falls die Erregung des Motors 20 gestoppt wird. Entsprechend kann eine Variation hinsichtlich der Größe des Spalts Sp1 reduziert werden.
Ein Betriebsbeispiel zu der Zeit, zu welcher durch die Lerneinheit 5 der Berührungspunkt gelernt wird, wird in 11 gezeigt. Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs angeschaltet ist, befindet sich die Kugel 3 an einem Ende der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500. Zu dieser Zeit ist die axiale Position, welche die relative Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 in der axialen Richtung in Hinblick auf das Gehäuse 12 ist, St0. Der Spalt Sp1 (der Zwischen-Kupplungs-Spalt) zwischen der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 weist eine maximale Größe auf.
Wenn die Lerneinheit 5 anfängt, den Motor 20 zu erregen, dreht sich der Motor 20 und die axiale Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 verändert sich. So wie sich die axiale Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 verändert, verändert sich auch der Stromwert des Motors 20 proportional zu der Last des Motors 20.
Wenn die axiale Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 St1 erreicht, verändert sich eine Steigung des Stromwerts des Motors 20. Daher lernt die Lerneinheit 5 die axiale Position St1 der Zustands-Veränderungseinheit 80 zu dieser Zeit als den „Berührungspunkt“.
Auf Grundlage des Berührungspunkts (St1), der durch die Lerneinheit 5 gelernt wird, steuert die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart, dass der Spalt Sp1 zwischen der Scheibenfeder 81 der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 eine Größe aufweist, bei welcher kein Schleppen zwischen der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 auftritt. Entsprechend wird die axiale Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 St2.
Als nächstes wird ein Effekt des Lernens des Berührungspunkts durch die Lerneinheit 5 beschrieben werden.
(A) in 12 zeigt ein Betriebsbeispiel der Kupplungsvorrichtung 1, wenn der Zustand der Kupplung 70 von dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu dem in Eingriff stehenden Zustand verändert wird, in einem Fall, bei welchem die Lerneinheit 5 den Berührungspunkt nicht lernt. (B) in 12 zeigt ein Betriebsbeispiel der Kupplungsvorrichtung 1 in einem Fall, bei welchem die Lerneinheit 5 den Berührungspunkt lernt. Eine anfängliche bzw. Ausgangsposition (axiale Position) der Zustands-Veränderungseinheit 80, wenn die Lerneinheit 5 kein Lernen durchführt, ist St0, was in 11 gezeigt wird. Eine anfängliche bzw. Ausgangsposition (axiale Position) der Zustands-Veränderungseinheit 80, wenn die Lerneinheit 5 Lernen durchführt, ist St2, was in 11 gezeigt wird.
Wie in (A) in 12 gezeigt wird, dauert es eine Zeit T01 (= t02 - t01), dass sich die Zustands-Veränderungseinheit 80 ausgehend von einer Ausgangsposition (St0) zu einer Position (St1) bewegt, an welcher die Zustands-Veränderungseinheit 80 mit der Kupplung 70 in Kontakt steht, wenn die Lerneinheit 5 kein Lernen durchführt. Eine Eingriffs-Steuerungszeit zum Verhindern eines Schaltrucks dauert eine Zeit T02 (= t02 - t03).
Andererseits dauert es eine Zeit T11 (= t12 - t11), dass sich die Zustands-Veränderungseinheit 80 ausgehend von der Ausgangsposition (St2) zu der Position (St1) bewegt, an welcher die Zustands-Veränderungseinheit 80 mit der Kupplung 70 in Kontakt steht, wenn die Lerneinheit 5 Lernen durchführt, wie in (B) in 12 gezeigt wird. Die Eingriff-Steuerungszeit zum Verhindern des Schaltrucks dauert eine Zeit T12 (= t12 - t13).
Da zwischen Schaltwellen (der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62) bei T01 + T02 oder T11 + T12 kein Drehgeschwindigkeits-Unterschied bzw. -Differenz vorliegt, sind T01 + T02 und T11 + T12 als eine Schaltzeit eingestellt. Die Eingriffs-Steuerungszeit zum Verhindern des Schaltrucks ist ungeachtet des Vorhandenseins oder Fehlens eines Lernens durch die Lerneinheit 5 gleich, und somit T02 = T12. Ein Abstand zwischen der Ausgangsposition (St2) der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Position (St1), an welcher die Zustands-Veränderungseinheit 80 mit der Kupplung 70 in Kontakt steht, wenn die Lerneinheit 5 Lernen durchführt, ist kleiner als ein Abstand zwischen der Ausgangsposition (St0) der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Position (St1), an welcher die Zustands-Veränderungseinheit 80 mit der Kupplung 70 in Kontakt steht, wenn die Lerneinheit 5 kein Lernen durchführt. Daher T01 > T11. Daher T01 + T02 > T11 + T12.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Schaltzeit verglichen mit dem Fall, bei welchem Lerneinheit 5 den Berührungspunkt nicht lernt, verkürzt werden, wenn die Lerneinheit 5 den Berührungspunkt lernt und die Ausgangsposition der Zustands-Veränderungseinheit 80 derart auf eine Position nahe der Kupplung 70 eingestellt ist, dass zwischen der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 kein Schleppen auftritt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass sich die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts (Spalt Sp1) gemäß einer Umgebungstemperatur verändert.
Genauer gesagt kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) eine vorgegebene Größe aufweist, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur, und kann den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) kleiner ist als die vorgegebene Größe, wenn die Umgebungstemperatur gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher ist.
Die Eingriffs-Vorhersageeinheit 6 kann vorhersagen, ob die Kupplung 70 ausgehend von dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu dem in Eingriff stehenden Zustand verändert wird. Genauer gesagt kann die Eingriffs-Vorhersageeinheit 6 zum Beispiel auf Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Veränderung hinsichtlich eines Drehmoments einer Maschine oder einer Achse und dergleichen vorhersagen, ob die Kupplung 70 ausgehend von dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu dem in Eingriff stehenden Zustand verändert wird.
Wenn die Eingriffs-Vorhersageeinheit 6 vorhersagt, dass die Kupplung 70 zu dem in Eingriff stehenden Zustand verändert wurde, kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) hinsichtlich der Größe kleiner ist als der, wenn die Kupplung 70 in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand vorliegt.
Wenn die Differenz der relativen Drehung zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 kleiner gleich einem vorgegebenen Wert ist, kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) die vorgegebene Größe aufweist. Wenn die Differenz der relativen Drehung größer ist als der vorgegebene Wert, kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) größer ist als die vorgegebene Größe.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, bei der vorliegenden Ausführungsform auf eine derartige Größe eingestellt, dass der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann. Das heißt, das Rastdrehmoment ist auf eine derartige Größe eingestellt, dass die relative Drehung des Rotors 23 in Hinblick auf den Stator 21 eingeschränkt werden kann, selbst falls die Kraft in der axialen Richtung ausgehend von der Kupplung 70 hin zu dem Abtriebsnocken 50 wirkt, wenn die Kupplung 70 in dem in Eingriff stehenden Zustand vorliegt. Daher kann die Drehung des Motors 20 zum Beispiel dann eingeschränkt werden, wenn der Zustand der Kupplung 70 der in Eingriff stehende Zustand ist, selbst falls ein Drehmoment aufgrund eines Stopps der Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Motor 20 ausgehend von einer Seite des Kugelnockens 2 über den Drehzahluntersetzer 30 auf den Motor 20 übertragen wird. Entsprechend kann der Zustand der Kupplung 70 in dem in Eingriff stehenden Zustand beibehalten werden, während der Leistungsverbrauch des Motors 20 reduziert wird. Auf diese Weise kann der Zustand der Kupplung 70 bei der vorliegenden Ausführungsform mit einer einfachen Konfiguration beibehalten 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 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 an dem Gehäuse 12 fixiert und kann in die Planetenzahnräder 32 eingreifen. Das zweite Hohlrad 35 ist so ausgebildet, um dazu in der Lage zu sein, in die Planetenzahnräder 32 einzugreifen, und derart, 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 aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Drehzahluntersetzer 30 einer Konfiguration mit einer Anzahl an Untersetzern 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 den vorliegenden Ausführungsformen ist der Rotor 23 so vorgesehen, um sich integral mit dem Sonnenrad 31 auf der radial inneren Seite des Stators 21 zu drehen. Daher kann ein Trägheitsmoment um das Sonnenrad 31, das so vorgesehen ist, um integral mit dem Rotor 23 drehbar zu sein, reduziert werden, und eine Reaktion bzw. ein Ansprechen der Kupplungsvorrichtung 1 kann erhöht bzw. verstärkt 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 einer Oberfläche ausgebildet sind. Der „Translationsabschnitt“ ist der Abtriebsnocken 50, der die Mehrzahl von Abtriebsnockennuten 500 aufweist, die in der axialen Richtung auf einer Oberfläche ausgebildet sind. Die „Drehtranslationseinheit“ ist der Kugelnocken 2, der den Antriebsnocken 40, den Abtriebsnocken 50 und die Kugeln 3 beinhaltet, die jeweils so vorgesehen sind, um zwischen der Antriebsnockennut 400 und der Abtriebsnockennut 500 rollbar zu sein.
Daher kann die Effizienz der „Drehtranslationseinheit“ verglichen mit einem Fall, bei welchem die „Drehtranslationseinheit“ zum Beispiel durch eine „Gleitschraube“ konfiguriert ist, verbessert werden. Verglichen mit einem Fall, bei welchem die „Drehtranslationseinheit“ zum Beispiel durch eine „Kugelschraube“ konfiguriert ist, 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 beinhaltet die Zustands-Veränderungseinheit 80 die Scheibenfeder 81 als einen elastischen Verformungsabschnitt, der in der axialen Richtung elastisch verformbar ist. 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.
Die vorliegende Ausführungsform beinhaltet ferner eine „Drehwinkel-Erfassungseinheit“. Der Drehwinkelsensor 104 und die ECU 10 als die „Drehwinkel-Erfassungseinheit“ können den Drehwinkel des Rotors 23 in Hinblick auf den Stator 21 erfassen. Daher kann der Motor 20 mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, und der Zustand der Kupplung 70 kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Die vorliegende Ausführungsform beinhaltet ferner eine „Erfassungseinheit der axialen Position“. Der Hubsensor 105 und die ECU 10 als die „Erfassungseinheit der axialen Position“ können die axiale Position erfassen, welche die relative Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 in der axialen Richtung in Hinblick auf das Gehäuse 12 ist. Daher kann die axiale Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, und der Zustand der Kupplung 70 kann mit höherer Genauigkeit gesteuert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Stator 21 aus einem magnetischen Material ausgebildet und beinhaltet den zylindrischen Statorkern 211, die Mehrzahl von Zähnen 212, die mit vorgegebenen Intervallen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 vorgesehen sind, um so ausgehend von dem Statorkern 211 radial nach innen hervorzuragen, und die Pseudo-Schlitze 213, die zwischen der Mehrzahl von Zähnen 212 vorgesehen sind, um so ausgehend von dem Statorkern 211 in einem spezifischen Bereich in der Umfangsrichtung des Statorkerns 211 radial nach innen hervorzuragen.
Der Rotor 23 beinhaltet den Rotorkern 234, der auf der inneren Seite des Statorkerns 211 vorgesehen ist, und die Mehrzahl von Magneten 230, die mit vorgegebenen Intervallen in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 234 so vorgesehen ist, um den Zähnen 212 in der radialen Richtung des Rotorkerns 234 zugewandt angeordnet sein zu können.
Der Motor 20 beinhaltet die Spulen 22, die auf der Mehrzahl von Zähnen 212 vorgesehen sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, für die Größe des Motors 20 erhöht werden, da der Stator 21 insbesondere die Pseudo-Schlitze 213 beinhaltet. Daher kann die Größe der Kupplungsvorrichtung 1 reduziert werden, und der Rotor 23 kann in Hinblick auf den Stator 21 selbst in einem Zustand, in welchem die Erregung des Motors 20 gestoppt wird, zuverlässig an irgendeiner Drehposition gestoppt werden.
Die vorliegende Ausführungsform beinhaltet die ECU 10 als die „Steuereinheit“. Die ECU 10 kann den Betrieb des Motors 20 steuern, indem die elektrische Leistung gesteuert wird, die dem Motor 20 zugeführt wird, und die relative Drehung des Rotors 23 in Hinblick auf den Stator 21 gesteuert wird.
Die ECU 10 kann die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts (des Spalts Sp1), welcher der Spalt zwischen der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 ist, steuern, indem der Betrieb des Motors 20 gesteuert wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bewegt sich die Zustands-Veränderungseinheit 80 in Hinblick auf das Gehäuse 12 zusammen mit dem Abtriebsnocken 50 relativ so in der axialen Richtung, um mit der Kupplung 70 in Kontakt zu stehen oder von der Kupplung 70 getrennt zu sein.
Die ECU 10 beinhaltet die Lerneinheit 5, die den Berührungspunkt lernt, welcher eine Position der Zustands-Veränderungseinheit 80 in Hinblick auf das Gehäuse 12 ist, wenn die Zustands-Veränderungseinheit 80 und die Kupplung 70 miteinander in Kontakt stehen.
Auf Grundlage des Berührungspunkts, der durch die Lerneinheit 5 gelernt wird, kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) eine Größe aufweist, bei welcher kein Schleppen zwischen der Zustands-Veränderungseinheit 80 und der Kupplung 70 auftritt. Daher kann die Schaltzeit verkürzt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass sich die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts (Spalt Sp1) gemäß einer Umgebungstemperatur verändert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) eine vorgegebene Größe aufweist, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur, und kann den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) kleiner ist als die vorgegebene Größe, wenn die Umgebungstemperatur gleich der vorgegebenen Temperatur oder höher ist.
Allgemeint erhöht sich ein Schleppdrehmoment der Kupplung 70, wenn die Umgebungstemperatur, das heißt, eine ATF-Temperatur niedrig ist, und wenn die Temperatur hoch ist, verringert sich das Schleppdrehmoment der Kupplung 70. Daher kann das Schleppdrehmoment durch die ECU 10 reduziert werden, welche die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts (des Spalts Sp1) auf Grundlage der Umgebungstemperatur steuert, wie vorstehend beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die ECU 10 die Eingriffs-Vorhersageeinheit 6, die dazu in der Lage ist vorherzusagen, ob die Kupplung 70 ausgehend von dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu dem in Eingriff stehenden Zustand verändert wird.
Wenn die Eingriffs-Vorhersageeinheit 6 vorhersagt, dass die Kupplung 70 zu dem in Eingriff stehenden Zustand verändert wurde, kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) hinsichtlich der Größe kleiner ist als der, wenn die Kupplung 70 in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand vorliegt.
Daher kann die Schaltzeit weiter reduziert werden, und die Fahreigenschaften können verbessert werden.
Wenn die Differenz der relativen Drehung zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 kleiner gleich einem vorgegebenen Wert ist, kann die ECU 10 bei der vorliegenden Ausführungsform den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) die vorgegebene Größe aufweist. Wenn die Differenz der relativen Drehung größer ist als der vorgegebene Wert, kann die ECU 10 den Betrieb des Motors 20 derart steuern, dass der Zwischen-Kupplungs-Spalt (der Spalt Sp1) größer ist als die vorgegebene Größe.
Allgemein erhöht sich das Schleppdrehmoment der Kupplung 70, so wie sich die Differenz der relativen Drehung zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 erhöht. Daher kann das Schleppdrehmoment durch die ECU 10 reduziert werden, welche die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts (des Spalts Sp1) auf Grundlage der Differenz der relativen Drehung zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 steuert, wie vorstehend beschrieben.
Zweite Ausführungsform
In 13 wird eine Kupplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Konfigurationen der Kupplung und der Zustands-Veränderungseinheit 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 vorgesehen. Entsprechend wird die Eingangswelle 61 durch den Fixierungsflansch 11 über die Kugellager 141 und 143 durch ein Lager gestützt.
Das Gehäuse 12 ist derart an dem Fixierungsflansch 11 fixiert, dass ein Teil einer 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 einer 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 vorgesehen.
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 durch ein Lager gestützt.
Die Kupplung 70 ist auf der inneren Seite des Zylinderabschnitts 623 der Ausgangswelle 62 zwischen der Eingangswelle 61 und der Ausgangswelle 62 vorgesehen. 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 kreis-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 kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist auf einem äußeren Randabschnitt des Stützabschnitts 73 auf einer Seite des Plattenabschnitts 622 der Ausgangswelle 62 vorgesehen. Die Reibungsplatte 74 ist an dem Stützabschnitt 73 fixiert. Die Reibungsplatte 74 kann mit dem Plattenabschnitt 622 in Kontakt kommen, indem sich der äußere Randabschnitt des Stützabschnitts 73 hin zu dem Plattenabschnitt 622 verformt.
Die Reibungsplatte 75 ist in einer im Wesentlichen kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist auf dem äußeren Randabschnitt des Stützabschnitts 73 auf einer Seite gegenüber dem Plattenabschnitt 622 der Ausgangswelle 62 vorgesehen. Die Reibungsplatte 75 ist an dem Stützabschnitt 73 fixiert.
Die Druckplatte 76 ist in einer im Wesentlichen kreis-kranzförmigen Plattenform ausgebildet und ist in Hinblick auf die Reibungsplatte 75 auf der Seite des Abtriebsnockens 50 vorgesehen.
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 nicht die 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 kreis-kranzförmigen Form ausgebildet und ist auf dem Zylinderabschnitt 623 der Ausgangswelle 62 vorgesehen, 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 einen „elastischen Verformungsabschnitt“, eine Rückstellfeder 92, ein Freigabelager 93 und dergleichen.
Die Membranfeder 91 ist in einer im Wesentlichen kreis-kranzförmigen Scheibenfeder-Form ausgebildet und ist derart auf der Abdeckung 625 vorgesehen, 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 vorgesehen, dass ein Ende der Rückstellfeder 92 mit der Abtriebsnocken-Stufenoberfläche 53 in Kontakt steht.
Das Freigabelager 93 ist zwischen dem anderen Ende der Rückstellfeder 92 und dem inneren Randabschnitt der Membranfeder 91 vorgesehen. Die Rückstellfeder 92 spannt das Freigabelager 93 hin zu der Membranfeder 91 vor. Das Freigabelager 93 stützt die Membranfeder 91 durch ein Lager, 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 13 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 einem Ende zu dem anderen Ende 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. Die ECU 10 stoppt eine Erregung des Motors 20. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 21 erzeugt wird, auf eine derartige Größe eingestellt, dass der Rotor 23 in Hinblick auf den Stator 21 an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann, selbst falls eine Kraft in der axialen Richtung ausgehend von der Kupplung 70 hin zu dem Abtriebsnocken 50 wirkt, wenn der Zustand der Kupplung 70 der nicht in Eingriff stehende Zustand ist. Daher kann die Drehung des Motors 20 eingeschränkt werden, wenn der Zustand der Kupplung 70 der nicht in Eingriff stehende Zustand ist, selbst falls ein Drehmoment aufgrund eines Stopps der Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Motor 20 ausgehend von dem Kugelnocken 2 über den Drehzahluntersetzer 30 hin zu dem Motor 20 übertragen wird. Entsprechend kann der Zustand der Kupplung 70 in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand beibehalten werden, während der Leistungsverbrauch des Motors 20 reduziert wird. Auf diese Weise kann der Zustand der Kupplung 70 bei der vorliegenden Ausführungsform mit einer einfachen Konfiguration beibehalten werden.
Die Membranfeder 91 der Zustands-Veränderungseinheit 90 nimmt ausgehend von dem Abtriebsnocken 50 eine Kraft in der axialen Richtung auf, und kann 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 verändern.
Wie vorstehend beschrieben, ist die vorliegende Offenbarung auch auf eine normalerweise geschlossene Kupplungsvorrichtung anwendbar.
Andere Ausführungsformen
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor und dem Stator erzeugt wird, auf irgendeine Größe eingestellt werden, solange der Rotor in Hinblick auf den Stator an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann, das heißt, es kann eingeschränkt werden, dass sich der Rotor in Hinblick auf den Stator relativ dreht.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde der Motor 20 mit innerem Rotor bzw. Innenrotor beschrieben, bei welchem der Rotor 23 auf der radial inneren Seite des Stators 21 vorgesehen ist. Allerdings 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 vorgesehen ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel gezeigt, bei welchem die Drehtranslationseinheit ein Rollkörpernocken bzw. Walzkörpernocken ist, der einen Antriebsnocken, einen Abtriebsnocken und ein Rollelement bzw. Walzelement beinhaltet. Andererseits kann die Drehtranslationseinheit bei einer anderen Ausführungsform zum Beispiel eine „Gleitschraube“ oder eine „Kugelschraube“ beinhalten, solange die Drehtranslationseinheit einen Drehabschnitt, der sich in Hinblick auf das Gehäuse relativ dreht, und einen Translationsabschnitt, der sich in Hinblick auf den Drehabschnitt und das Gehäuse in der axialen Richtung bewegt, wenn sich der Drehabschnitt in Hinblick auf das Gehäuse 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 lediglich durch einen starren Körper konfiguriert sein.
Bei einer anderen Ausführungsform muss die Drehwinkel-Erfassungseinheit, die dazu in der Lage ist, den Drehwinkel des Rotors in Hinblick auf den Stator zu erfassen, nicht vorgesehen sein.
Bei einer anderen Ausführungsform muss die Erfassungseinheit der axialen Position, die dazu in der Lage ist, die axiale Position zu erfassen, welche die relative Position der Zustands-Veränderungseinheit in der axialen Richtung in Hinblick auf das Gehäuse ist, nicht vorgesehen sein.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, bei welchem der Stator in einem spezifischen Bereich in der Umfangsrichtung des Statorkerns sechs Pseudo-Schlitze aufweist. Andererseits kann der Stator bei einer anderen Ausführungsform in dem spezifischen Bereich in der Umfangsrichtung des Statorkerns irgendeine Anzahl an Pseudo-Schlitzen aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform muss der Stator keinen Pseudo-Schlitz aufweisen.
Bei einer anderen Ausführungsform muss die Steuereinheit (die ECU 10) nicht die Lerneinheit 5 beinhalten. Bei einer anderen Ausführungsform muss die Steuereinheit (die ECU 10) nicht die Eingriffs-Vorhersageeinheit 6 beinhalten. Bei einer anderen Ausführungsform muss die Steuereinheit (die ECU 10) nicht vorgesehen 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.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, bei welchem der Drehabschnitt und der Translationsabschnitt der Drehtranslationseinheit voneinander getrennt ausgebildet sind, und der Drehabschnitt und der Translationsabschnitt können sich in Hinblick auf das Gehäuse jeweils relativ drehen und bewegen sich in Hinblick auf das Gehäuse relativ in der axialen Richtung. Andererseits kann bei einer anderen Ausführungsform eine Drehtranslationseinheit verwendet werden, bei welcher ein Drehabschnitt und ein Translationsabschnitt integral ausgebildet sind und welche sich in Hinblick auf ein Gehäuse relativ dreht und sich in Hinblick auf das Gehäuse relativ in einer axialen Richtung bewegt, wie in Patentliteratur 1 ( WO 2015/068822 ) beschrieben wird.
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 2020038857 [0001]
WO 2015/068822 A1 [0005]
WO 2015/068822 [0217]

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 sich bei Aufnahme einer Eingabe des Drehmoments, das ausgehend von dem Drehzahluntersetzer ausgegeben wird, relativ zu dem Gehäuse dreht, und einen Translationsabschnitt (50), der sich in Übereinstimmung mit einer Drehung des Drehabschnitts relativ zu dem Gehäuse relativ zu dem Gehäuse in einer axialen Richtung bewegt, beinhaltet; eine Kupplung (70), die zwischen einem ersten Übertragungsabschnitt (61) und einem zweiten Übertragungsabschnitt (62) vorgesehen 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 eines Drehmoments zwischen dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt zu unterbrechen; und 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, wobei ein Rastdrehmoment, das zwischen dem Rotor und dem Stator erzeugt wird, auf eine derartige Größe eingestellt ist, dass der Rotor relativ zu dem Stator an irgendeiner Drehposition gestoppt werden kann.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drehzahluntersetzer Folgendes beinhaltet ein Sonnenrad (31), an welches das Drehmoment des Primärantriebs abgegeben wird, ein Planetenzahnrad (32), das dazu konfiguriert ist, drehend in einer Umfangsrichtung des Sonnenrads umzulaufen, während dieses sich in einem Zustand dreht, in welchem dieses in das Sonnenrad eingreift, einen Träger (33), der das Planetenzahnrad drehbar stützt und relativ zu dem Sonnenrad drehbar ist, ein erstes Hohlrad (34), das an dem Gehäuse fixiert ist und 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 den Drehabschnitt auszugeben, wobei sich das zweite Hohlrad hinsichtlich einer Anzahl an Zähnen eines Zahnabschnitts von dem ersten Hohlrad unterscheidet.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Rotor radial innerhalb des Stators vorgesehen ist und zusammen mit dem Sonnenrad integral drehbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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) beinhaltet, wobei die Rollkörper zwischen den Antriebsnockennuten und den Abtriebsnockennuten rollbar sind.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zustands-Veränderungseinheit einen elastischen Verformungsabschnitt (81, 91) beinhaltet, der in der axialen Richtung elastisch verformbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner eine Drehwinkel-Erfassungseinheit (10, 104) zur Erfassung eines Drehwinkels des Rotors relativ zu dem Stator aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner eine Erfassungseinheit (10, 105) der axialen Position zur Erfassung einer axialen Position aufweist, die eine Position der Zustands-Veränderungseinheit in der axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Stator einen zylindrischen Statorkern (211), der aus einem magnetischen Material ausgebildet ist, Zähne (212), die mit vorgegebenen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Statorkerns vorgesehen sind, um so ausgehend von dem Statorkern radial nach innen hervorzuragen, und einen Pseudo-Schlitz (213), der innerhalb eines spezifischen Bereichs in der Umfangsrichtung des Statorkerns zwischen Zähnen vorgesehen ist, um so ausgehend von dem Statorkern radial nach innen hervorzuragen, beinhaltet, der Rotor einen Rotorkern (234), der innerhalb des Statorkerns vorgesehen ist, und Magneten (230), die mit vorgegebenen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns so vorgesehen sind, um den Zähnen in einer radialen Richtung des Rotorkerns zugewandt angeordnet zu sein, beinhaltet, und der Primärantrieb eine Spule (22) beinhaltet, die auf den Zähnen vorgesehen ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: eine Steuereinheit (10), die dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung, die dem Primärantrieb zugeführt werden soll, eine Drehung des Rotors relativ zu dem Stator, und einen Betrieb des Primärantriebs zu steuern, wobei die Steuereinheit eine Größe eines Zwischen-Kupplungs-Spalts (Sp1) steuert, welcher ein Spalt zwischen der Zustands-Veränderungseinheit und der Kupplung ist, indem der Betrieb des Primärantriebs gesteuert wird.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Zustands-Veränderungseinheit sich relativ zu dem Gehäuse zusammen mit dem Translationsabschnitt so in der axialen Richtung bewegt, um mit der Kupplung in Kontakt zu stehen oder von der Kupplung getrennt zu sein, die Steuereinheit eine Lerneinheit (5) beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, einen Berührungspunkt zu lernen, welcher eine Position der Zustands-Veränderungseinheit relativ zu dem Gehäuse ist, an welcher die Zustands-Veränderungseinheit und die Kupplung miteinander in Kontakt stehen, und die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den Betrieb des Primärantriebs auf Grundlage des Berührungspunkts, der durch die Lerneinheit gelernt wird, derart zu steuern, dass die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts eine Größe annimmt, die kein Schleppen zwischen der Zustands-Veränderungseinheit und der Kupplung verursacht.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den Betrieb des Primärantriebs derart zu steuern, dass sich die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts gemäß einer Umgebungstemperatur verändert.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist den Betrieb des Primärantriebs zu steuern, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur, sodass die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts eine vorgegebene Größe annimmt, und den Betrieb des Primärantriebs zu steuern, wenn die Umgebungstemperatur größer gleich der vorgegebenen Temperatur ist, sodass die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts kleiner als die vorgegebene Größe wird.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Steuereinheit eine Eingriffs-Vorhersageeinheit (6) beinhaltet, die dazu konfiguriert ist vorherzusagen, ob die Kupplung ausgehend von dem nicht in Eingriff stehenden Zustand zu dem in Eingriff stehenden Zustand verändert wird, und die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den Betrieb des Primärantriebs als Reaktion auf eine Vorhersage einer Veränderung der Kupplung zu dem in Eingriff stehenden Zustand durch die Eingriffs-Vorhersageeinheit derart zu steuern, dass die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts kleiner wird als die, wenn die Kupplung in dem nicht in Eingriff stehenden Zustand vorliegt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist den Betrieb des Primärantriebs zu steuern, wenn eine Differenz der relativen Drehung zwischen dem ersten Übertragungsabschnitt und dem zweiten Übertragungsabschnitt kleiner gleich einem vorgegebenen Wert ist, sodass die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts eine vorgegebene Größe annimmt, und den Betrieb des Primärantriebs zu steuern, wenn die Differenz der relativen Drehung größer als der vorgegebene Wert ist, sodass die Größe des Zwischen-Kupplungs-Spalts größer als die vorgegebene Größe wird.