DE102012210706B4

DE102012210706B4 - Elektromagnetisches eingriffsgerät

Info

Publication number: DE102012210706B4
Application number: DE102012210706.1A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Ebuchi; Hideaki Komada; Hirotatsu Kitabatake; Hiroto Hashimoto; Minoru Onitake; Kenji KORENAGA
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: US20130001036A1; CN102852996A; DE102012210706A1; CN102852996B; JP5785002B2; JP2013011285A; US9145930B2

Abstract

Elektromagnetisches Eingriffsgerät, das folgendes hat: einen Nockenmechanismus (3), der ein Paar Nockenbauteile (9, 10) hat, die in einer Achsrichtung einander zugewandt angeordnet sind, und der einen Schub in der Achsrichtung gemäß einer Momentdifferenz zwischen den Nockenbauteilen (9, 10) erzeugt, falls die Momentdifferenz auftritt, um die Nockenbauteile (9, 10) in Richtungen entgegengesetzt zueinander zu drehen; und ein Anziehungsbauteil (6, 7), das die Momentdifferenz durch eine Reibungskraft erzeugt, die durch Anziehen wenigstens eines der Nockenbauteile (9, 10) in einen Kontakt mit dem Anziehungsbauteil (6, 7) durch eine magnetische Anziehungskraft erzeugt wird, und das gestaltet ist, um eine Eingriffskraft zu erhöhen, die die Nockenbauteile (9, 10) miteinander vereinigt durch Erhöhen der Momentdifferenz durch Verwenden des Schubs, der ein Nockenbauteil (9) der Nockenbauteile zu einer Seite des Anziehungsbauteils (6, 7) drückt, wobei das elektromagnetische Eingriffsgerät des Weiteren folgendes aufweist:ein angezogenes Bauteil (8), das an dem einen Nockenbauteil befestigt ist, um einstückig mit dem einen Nockenbauteil (9) zu drehen und in der Achsrichtung relativ bewegbar zu sein, und das durch das Anziehungsbauteil (6, 7) in einen Kontakt mit dem Anziehungsbauteil (6, 7) angezogen wird, so dass die Reibungskraft erzeugt wird;eine erste Rückstellfeder (4a), die eine elastische Kraft auf das angezogene Bauteil (8) in solch einer Richtung ausübt, um das angezogene Bauteil (8) von dem Anziehungsbauteil (6, 7) gegen die magnetische Anziehungskraft wegzubewegen; undeine zweite Rückstellfeder (4b), die eine elastische Kraft auf das eine Nockenbauteil (9) in solch einer Richtung ausübt, um das eine Nockenbauteil (9) von dem Anziehungsbauteil (6, 7) gegen den Schub wegzubewegen,dadurch gekennzeichnet, dassdie erste Rückstellfeder (4a) zwischen dem angezogenen Bauteil (8) und dem Anziehungsbauteil (6, 7) angeordnet und an diesen abgestützt ist und die zweite Rückstellfeder (4b) zwischen dem Nockenbauteil (9) und dem Anziehungsbauteil (6, 7) angeordnet und an diesen abgestützt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Eingriffsgerät, das durch Erzeugen eines Schubs auf der Basis einer Anziehungskraft durch Elektromagnetismus und einer Differentialdrehung in Eingriff kommt.
Beschreibung des Stands der Technik
In einem Leistungsübertragungssystem eines Fahrzeugs ist ein Kupplungsgerät, das die Übertragung einer Drehung und Leistung einer Maschine gestattet und verhindert, zwischen der Maschine und einem Schaltgetriebe vorgesehen. Es gibt verschiedene Arten von Kupplungsgeräten: beispielsweise eine Klauenkupplung, eine Reibungskupplung, eine Fluidkupplung, eine elektromagnetische Kupplung, etc. sind bekannt. Von diesen gestattet und verhindert das elektromagnetische Kupplungsgerät die Leistungsübertragung durch Verwendung einer elektromagnetischen Kraft. Elektromagnetische Kupplungsgeräte können in eine Druckeingriffsbauart, eine Klauenbauart, eine Spaltbauart, die Eisenpulver als ein Medium verwendet, etc. gemäß dem Aufbau unterteilt werden, der ein Moment überträgt.
Beispielsweise beschreibt die japanische Gebrauchsmusteranmeldungsveröffentlichung Nr. 5-62747 (JP H05-62747 U) eine elektromagnetische Bremse, in der geteilte Anker, die durch eine elektromagnetische Kraft magnetisch angezogen werden, verwendet werden und jeder Anker mit einer Bremsfeder ausgestattet ist. JP H05-62747 U beschreibt auch, dass die Federkraft der Bremsfeder, die eine Federkraft auf den ersten Anker vorsieht, um magnetisch angezogen oder gezogen zu werden, kleiner als die Federkraft von anderen Bremsfedern ist.
Darüber hinaus beschreibt die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 11-51089 ( JP H11-51089 A ) eine elektromagnetische Kupplung, die einen Ankerstapel, der durch zwei geteilte Lagen gebildet ist, und auch eine Druckfeder, die eine Federkraft auf den Anker ausübt, und ein Pufferbauteil hat, das zwischen den Lagen des Ankerstapels angeordnet ist.
Jedoch sind in den Aufbauten, die in JP H05-62747 U und JP H11-51089 A beschrieben sind, zwei Anker, die ein radial äußerer und ein radial innerer Anker sind, vorgesehen, und Rückstellfedern sind individuell für jeden Anker vorgesehen, und jeder Anker wird durch eine elektromagnetische Kraft angezogen. Deshalb muss in dem Aufbau, der in JP H05-62747 U beschrieben ist, die elektromagnetische Kraft zum Lösen der Kupplung größer als oder gleich wie die elastische Kraft der zuvor genannten Rückstellfedern sein, und ein großer Strom muss hindurch geführt werden, um die Kupplung zu lösen; somit gibt es einen Raum für eine Verbesserung im Hinblick auf ein Verbessern der Energieeffizienz.
Die JP 2011-122679 A offenbart ein elektromagnetisches Eingriffsgerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein weiteres elektromagnetisches Eingriffsgerät ist aus der US 5505285 A bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ist in Anbetracht des vorstehenden technischen Problems gemacht worden, und sieht ein elektromagnetisches Eingriffsgerät vor, das eine Energieeffizienz durch Verringern der elektromagnetischen Kraft verbessern kann, die erfordert ist, um den Eingriffszustand oder den gelösten Zustand einzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein elektromagnetisches Eingriffsgerät vorgesehen, das folgendes hat: einen Nockenmechanismus, der ein Paar Nockenbauteile hat, die in einer Achsrichtung einander zugewandt angeordnet sind, und der einen Schub in der Achsrichtung gemäß einer Momentdifferenz zwischen den Nockenbauteilen erzeugt, falls die Momentdifferenz auftritt, um die Nockenbauteile in Richtungen entgegengesetzt zueinander zu drehen; und ein Anziehungsbauteil, das die Momentdifferenz durch eine Reibungskraft erzeugt, die durch Anziehen von wenigstens einem von den Nockenbauteilen in Kontakt mit dem Anziehungsbauteil durch eine magnetische Anziehungskraft erzeugt wird, und das gestaltet ist, um eine Eingriffskraft zu erhöhen, die die Nockenbauteile miteinander vereinigt, durch Erhöhen der Momentdifferenz durch Verwenden des Schubs, der ein Nockenbauteil der Nockenbauteile zu einer Anziehungsbauteilseite drückt, wobei das elektromagnetische Eingriffsgerät des Weiteren folgendes hat: ein angezogenes Bauteil, das an dem einen Nockenbauteil befestigt ist, um einstückig mit dem einen Nockenbauteil zu drehen und um in der Achsrichtung relativ bewegbar zu sein, und das durch das Anziehungsbauteil in Kontakt mit dem Anziehungsbauteil angezogen wird, so dass die Reibungskraft erzeugt wird; eine erste Rückstellfeder, die eine elastische Kraft auf das angezogene Bauteil in solch einer Richtung ausübt, um das angezogene Bauteil weg von dem Anziehungsbauteil gegen die magnetische Anziehungskraft zu bewegen; und eine zweite Rückstellfeder, die eine elastische Kraft auf das eine Nockenbauteil in solch einer Richtung ausübt, um das eine Nockenbauteil weg von dem Anziehungsbauteil gegen den Schub zu bewegen. Die erste Rückstellfeder ist zwischen dem angezogenen Bauteil und dem Anziehungsbauteil angeordnet und an diesen abgestützt und die zweite Rückstellfeder ist zwischen dem Nockenbauteil und dem Anziehungsbauteil angeordnet und an diesen abgestützt.
In dem vorstehend beschriebenen elektromagnetischen Eingriffsgerät kann das Anziehungsbauteil ein Joch und eine elektromagnetische Spule haben, die in dem Joch angeordnet ist.
Darüber hinaus kann in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder größer als die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder sein. Des Weiteren können in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät Abmessungen und Spezifikationen des elektromagnetischen Eingriffsgeräts derart festgelegt sein, um eine Einrichtung eines ersten Eingriffszustands, in dem das Anziehungsbauteil und das angezogene Bauteil miteinander reibeingreifen, aber das Nockenbauteil und das Anziehungsbauteil nicht miteinander eingreifen, eines zweiten Eingriffszustands, in dem das Anziehungsbauteil und das angezogene Bauteil miteinander reibeingreifen und das angezogene Bauteil und das eine Nockenbauteil sich berühren und miteinander eingreifen, und eines Nichteingriffszustands zu gestatten, in dem das Anziehungsbauteil weder mit dem angezogenen Bauteil noch dem einen Nockenbauteil eingreift.
Darüber hinaus kann in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät ein elektrischer Strom, der durch die elektromagnetische Spule geführt wird, gesteuert werden, um ein Moment zu steuern, bis das eine Nockenbauteil im Eingriff ist, und wenigstens eines von Nockenwinkeln der zwei Nockenbauteile, einem Reibungskoeffizienten von jeder von Nockenflächen der zwei Nockenbauteile und einem Durchmesser einer Anordnung eines Rollkörpers, der zwischen den zwei Nockenbauteilen angeordnet ist, kann derart festgelegt sein, dass der Nockenmechanismus in einen selbstsperrenden Zustand kommt, wenn das eine Nockenbauteil im Eingriff ist.
Darüber hinaus kann in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät das angezogene Bauteil zwischen dem Nockenbauteil und dem Anziehungsbauteil angeordnet sein und kann derart gestaltet sein, so dass aufgrund des Schubs das eine Nockenbauteil das angezogene Bauteil durch Zusammenarbeiten mit dem Anziehungsbauteil klemmt.
Gemäß der Erfindung kann der Aufbau des elektromagnetischen Eingriffsgeräts vereinfacht werden, und da das angezogene Bauteil und ein bewegbares Nockenbauteil, d.h. eines der vorstehend genannten Nockenbauteile, mit elastischen Kräften von den verschiedenen Rückstellfedern versehen sind, kann ein Lösen von dem Eingriffszustand durch Verringern des zugeführten Stroms leicht erreicht werden. Da darüber hinaus die magnetische Anziehungskraft, durch die das Anziehungsbauteil das angezogene Bauteil in Richtung zu sich selbst magnetisch zieht, nur die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder überwinden muss, kann die elektrische Leistung verringert werden, die zu der Zeit des magnetischen Ziehens des angezogenen Bauteils verbraucht wird. Des Weiteren kann die Momentkapazität durch Steuern der Menge an zugeführtem elektrischen Strom gesteuert werden. Darüber hinaus ist es durch Ausnützen der elastischen Kraft der zweiten Rückstellfeder möglich, das bewegbare Nockenbauteil wegzubewegen und die Druckkraft zu dem bewegbaren Nockenbauteil zu hinterlassen.
Gemäß der Erfindung ist es ausreichend, dass die elastischen Kräfte der Rückstellfedern festgelegt sind, um sich in der Größe voneinander zu unterscheiden, so dass der Aufbau des elektromagnetischen Eingriffsgeräts vereinfacht werden kann. Da die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder relativ gering ist, kann der Verbrauch von elektrischer Leistung zu der Zeit der magnetischen Anziehung weiter verringert werden, so dass das Auftreten eines übermäßig großen Moments während der Anfangszeitspanne des Eingriffs beschränkt werden kann. Da die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder relativ groß ist, kann das Lösen von dem Eingriffszustand durch Verringerung des Stroms leichter erreicht werden. Darüber hinaus kann die Impulsbelastung auf die Reibungsfläche verringert werden, so dass es möglich wird, das Langzeitverhalten des elektromagnetischen Eingriffs zu verbessern und die Reibungskoeffizienten der Reibungsflächen aufrecht zu erhalten. Des Weiteren kann die Axialbewegung des bewegbaren Nockenbauteils, die durch Einleitung einer Winkelbeschleunigung verursacht wird, verhindert werden, und deshalb kann ein Risiko verringert werden. Es wird möglich, das angezogene Bauteil zu gestalten, um ein leichteres Gewicht als im Stand der Technik zu haben, und es in dem Aufbau der Erfindung zu umfassen. Selbst in dem Fall, bei dem aufgrund einer Einleitung einer Schwingung zu dem angezogenen Bauteil das angezogene Bauteil axial zu der Jochseite bewegt wird, verhindert die große elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder, dass sich das bewegbare Nockenbauteil axial bewegt. Selbst falls das angezogene Bauteil mit dem Joch zusammenstößt, kann deshalb die Momentkapazität nur auf eine sehr kurze Zeit begrenzt werden.
Darüber hinaus kann gemäß der Erfindung, aufgrund der Selbstsperrung des elektromagnetischen Eingriffsgeräts, ein Eingriffszustand unabhängig von einem elektrischen Strom aufrechterhalten werden, und der Verbrauch von elektrischer Leistung kann verringert werden. Darüber hinaus, während das elektromagnetische Eingriffsgerät einen Selbstsperrungsaufbau hat, hat das Gerät auch einen Bereich, in dem die Momentkapazität durch elektrischen Strom gesteuert werden kann, so dass der Betrieb des Geräts auch durch eine Steuerung eines Stroms gesteuert werden kann.
Darüber hinaus umfassen gemäß der Erfindung die Eingriffszustände des elektromagnetischen Eingriffsgeräts zwei verschiedene Eingriffszustände, d.h. einen Eingriffszustand, in dem das Anziehungsbauteil und das angezogene Bauteil miteinander in Reibeingriff sind, und einen Eingriffszustand, in dem das Nockenbauteil mit dem Anziehungsbauteil über das angezogene Bauteil im Eingriff ist, und das elektromagnetische Eingriffsgerät kann in einen von den zwei Eingriffszuständen in Eingriff gebracht werden und von diesem gelöst werden. Darüber hinaus kann der Stoß während einer frühen Zeitspanne des Eingriffs verringert werden, und die Steuerung einer Momentkapazität wird leicht.
Figurenliste
Die Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.

1 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen gelösten Zustand eines elektromagnetischen Eingriffsgeräts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittansicht, die einen ersten Eingriffszustand des elektromagnetischen Eingriffsgeräts der Ausführungsform zeigt;
3 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen zweiten Eingriffszustand des elektromagnetischen Eingriffsgeräts der Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Schnittansicht einer Nockenfläche eines Nockenmechanismus in der Ausführungsform aus Sicht von einer Radialrichtung;
5A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem elektrischen Strom und der Momentkapazität in einem Nichtselbstsperraufbau zeigt;
5B ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem elektrischen Strom und der Momentkapazität in einem Selbstsperraufbau zeigt;
6 ist ein Skizzendiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Hybridantriebsgeräts zeigt, das mit einem elektromagnetischen Eingriffsgerät gemäß der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;
7 ist ein Skizzendiagramm, das schematisch ein anderes Beispiel eines Hybridantriebsgeräts zeigt, das mit einem elektromagnetischen Eingriffsgerät gemäß der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist; und
8 ist ein Skizzendiagramm, das schematisch ein noch weiteres Beispiel eines Hybridantriebsgeräts zeigt, das mit einem elektromagnetischen Eingriffsgerät gemäß der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird ein elektromagnetisches Eingriffsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Schnittansicht eines gelösten Zustands eines elektromagnetischen Eingriffsgeräts 1 gemäß der Ausführungsform zeigt. Das elektromagnetische Eingriffsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, hat: ein Stellglied 2, das eine elektromagnetische Anziehungskraft durch Elektromagnetismus erzeugt; einen Nockenmechanismus 3, der einen Schub in der Richtung einer Achse aufgrund von Momenten erzeugt, die auf ein Paar Nockenbauteile in entgegengesetzte Richtungen wirken, d.h. aufgrund des Auftretens einer Momentdifferenz zwischen den zwei Nockenbauteilen; und Rückstellfedern 4, die zwischen dem Stellglied 2 und dem Nockenmechanismus 3 vorgesehen sind und die eine elastische Kraft zu dem Nockenmechanismus 3 vorsehen.
Das Stellglied 2 hat eine elektromagnetische Spule 6, die einen magnetischen Fluss erzeugt, wenn die elektromagnetische Spule 6 mit elektrischem Strom versorgt wird, d.h. erregt wird, und ein Joch 7, das die elektromagnetische Spule 6 beherbergt. Das Joch 7 zieht einen Anker 8 magnetisch an, der einen Abschnitt des Nockenmechanismus 3 bildet, so dass das Joch 7 den Anker 8 berührt und eine Reibungskraft erzeugt. Das Joch 7 ist an einer Außenumfangsseite einer Drehwelle 5 angeordnet und ist an einem Befestigungsbauteil wie einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) oder dergleichen fixiert. Das Joch 7 hat eine Ringform als ein Ganzes, und ein Bereich eines Umfangsabschnitts des Jochs 7 hat eine rechteckige U-Form, die in der Richtung der Achse offen ist. Die elektromagnetische Spule 6 ist in einen Raum gepasst, der in der zuvor genannten U-Schnittform des Jochs 7 definiert ist. Das Joch 7 ist dem Anker 8 zugewandt angeordnet und hat eine Reibungsfläche 7a, die mit dem Anker 8 reibeingreift. Die Reibungsfläche 7a des Jochs 7 hat eine Ringform oder eine rechteckige Rahmenform. Des Weiteren ist das Joch 7 mit einer magnetischen Charakteristik aus einer ferromagnetischen Substanz und auch mit Verbesserungen hinsichtlich der Festigkeit gegen einen Stoß und eine Reibung, der Haltbarkeit, etc. gestaltet.
Der Nockenmechanismus 3 ist aus einer Drehscheibe 10, die ein erstes Nockenbauteil ist, das mit der Drehwelle 5 zusammen vereinigt ist, einem zweiten Nockenbauteil, das koaxial zu der Drehscheibe 10 angeordnet ist und das relativ zu der Drehwelle 5 drehbar ist und auch in der Achsrichtung bewegbar ist, und kugelförmigen Nockenkugeln 11 gestaltet, von denen jede ein Rollkörper ist, der zwischen der Drehscheibe 10 und dem zweiten Nockenbauteil angeordnet ist. Das zweite Nockenbauteil ist in zwei Bauteile geteilt, die relativ zueinander in der Achsrichtung bewegbar sind und die ein bewegbares Nockenbauteil 9, das ein erstes bewegbares Nockenbauteil ist, das der Drehscheibe 10 zugewandt angeordnet ist und das die Nockenkugeln 11 gegen die Drehscheibe 10 hält, und der Anker 8 sind, der ein zweites bewegbares Nockenbauteil ist, das dem Joch 7 zugewandt angeordnet ist und das durch die magnetische Anziehungskraft des Jochs 7 angezogen wird. Deshalb dreht der Nockenmechanismus 3 zusammen mit der Drehwelle 5. Statt des vorstehenden Konzepts, dass der Nockenmechanismus 3 aus der Drehscheibe 10, dem zweiten Nockenbauteil, das aus dem bewegbaren Nockenbauteil 9, das das erste bewegbare Nockenbauteil ist, und dem Anker 8 gebildet ist, der das zweite bewegbare Nockenbauteil ist, und den Nockenkugeln 11 aufgebaut ist, ist es auch zulässig, ein Konzept zu verwenden, das den Nockenmechanismus 3 aus der Drehscheibe 10, die die Nockenfläche 10a hat, dem bewegbaren Nockenbauteil 9, das eine Nockenfläche 9a hat, und den Nockenkugeln 11 gestaltet ist, von denen jede ein Rollkörper ist, und dass der Anker 8, der keine Nockenfläche hat, als nicht zu dem Nockenmechanismus 3 zugehörig erachtet wird. In der Beschreibung der nachstehenden Ausführungsform wird das erstere Konzept als eine Basis zur Beschreibung angenommen.
Der Nockenmechanismus 3 ist an der Außenumfangsseite der Drehwelle 5 angeordnet und in der Achsrichtung sind der Anker 8 und das bewegbare Nockenbauteil 9, die das zweite Nockenbauteil bilden, zwischen der Drehwelle 10, die das erste Nockenbauteil ist, und dem Joch 7 angeordnet, das das Stellglied 2 bildet. Darüber hinaus ist in der Achsrichtung der Anker 8 zwischen dem Joch 7 und dem bewegbaren Nockenbauteil 9 angeordnet. Des Weiteren ist ein Abschnitt des bewegbaren Nockenbauteils 9 auch dem Joch 7 zugewandt angeordnet.
Der Anker 8 ist ein Drehbauteil, das magnetisiert wird und magnetisch in Richtung zu dem Joch 7 gezogen wird, wenn die elektromagnetische Spule 6 elektrisch erregt wird, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen, und das dann an dem Joch 7 magnetisch steckenbleibt, um mit dem Joch 7 reibeinzugreifen, wenn es mit dem Joch 7 in Kontakt kommt. Im Hinblick auf den Anker 8 ist, wie beispielhaft in 1 dargestellt ist, ein flacher Plattenabschnitt, dessen Schnittform eine Form hat, die zu der Schnittform einer flachen Platte korrespondiert, zwischen dem Joch 7 und dem bewegbaren Nockenbauteil 9 angeordnet, und ein Innenumfangsseitenabschnitt des Ankers 8 ist mit dem bewegbaren Nockenbauteil 9 verbunden, um in der Achsrichtung relativ zu dem bewegbaren Nockenbauteil 9 bewegbar zu sein. Beispielsweise ist der Innenumfangsseitenabschnitt des Ankers 8 mit einem Verbindungsabschnitt versehen, der mit dem bewegbaren Nockenbauteil 9 keilverbunden ist. Mit anderen Worten gesagt erstreckt sich der flache Plattenabschnitt radial nach außen, d.h. zu der Außenumfangsseite, von einem Abschnitt des Verbindungsabschnitts in der Achsrichtung. Zwischen dem Anker und dem Joch 7 ist eine erste Rückstellfeder 4a angeordnet. Ein Aufbau ist derart gemacht, dass die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder 4a auf eine Stelle in der Radialrichtung in oder nahe dem Verbindungsabschnitt ausgeübt wird, der dem Joch 7 zugewandt ist. Darüber hinaus ist an einer Fläche des flachen Plattenabschnitts, die dem Joch 7 zugewandt ist, eine Reibungsfläche 8a ausgebildet, die mit dem Joch 7 reibeingreift, um eine Reibungskraft zu erzeugen, und an einer Fläche von diesem, die dem bewegbaren Nockenbauteil 9 zugewandt ist, ist eine Druckfläche 8b ausgebildet, die das bewegbare Nockenbauteil 9 berührt und durch das bewegbare Nockenbauteil 9 gedrückt wird. Des Weiteren ist der Anker 8 aus einem magnetischen Material ausgebildet, das eine magnetische Charakteristik einer ferromagnetischen Substanz hat.
Das bewegbare Bauteil 9 ist ein Bauteil, das in der Achsrichtung durch den Schub in der Achsrichtung auf der Basis des Moments bewegt wird, das so wirkt, dass eine Differentialdrehung zwischen dem bewegbaren Nockenbauteil 9 und der Drehscheibe 10 auftritt, und das den Anker 8 drückt und mit dem Joch 7 eingreift, wobei der Anker 8 dazwischengeklemmt ist. Das bewegbare Nockenbauteil 9 ist ein ringförmiges Drehbauteil und ein Schnitt von diesem hat im Allgemeinen eine U-Form, wie in 1 dargestellt ist. Darüber hinaus ist das bewegbare Nockenbauteil 9 mit dem Anker 8 verbunden, um in der Achsrichtung relativ zu dem Anker 8 bewegbar zu sein. Beispielsweise ist an einem Innenumfangsseitenabschnitt eines Vorsprungs in der Achsrichtung, der an einem Innenumfangsseitenabschnitt des bewegbaren Nockenbauteils 9 vorgesehen ist, ein Nabenabschnitt ausgebildet. Der Anker 8 ist an dem Nabenabschnitt keilbefestigt. Ein Aufbau ist derart gemacht, dass die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b an einer Stelle ausgeübt wird, an der der Vorsprung und das Joch 7 einander zugewandt sind. Darüber hinaus ist an einem Vorsprung in der Achsrichtung, der in einem Außenumfangsseitenabschnitt des bewegbaren Nockenbauteils 9 ausgebildet ist, eine Druckfläche 9b ausgebildet, die dem Anker 8 zugewandt ist und die den Anker 8 zu der Seite des Jochs 7 drückt, wenn sie mit dem Anker 8 in Kontakt ist. Des Weiteren ist an einer Fläche des bewegbaren Nockenbauteils 9, die der Drehscheibe 10 zugewandt ist, eine Nockenfläche 9a ausgebildet, die später beschrieben wird. Die Nockenfläche 9a und die Drehscheibe 10 klemmen und halten somit die Nockenkugeln 11. Im Übrigen wird das bewegbare Nockenbauteil 9 nicht durch magnetische Anziehungskraft angezogen und wird deshalb nicht zu der Seite des Jochs 7 durch das Stellglied 2 bewegt.
Darüber hinaus haben die Flächen des bewegbaren Nockenbauteils 9 und der Drehscheibe 10, die über die Nockenkugeln 11 einander zugewandt sind, Nockenflächen 9a bzw. 10a als Nutabschnitte zum Halten der Nockenkugeln 11. Wie eben beispielhaft in 4 dargestellt ist, sind die Nockenflächen 9a und 10a jeweils wie in einer V-Form in einer Ansicht in der Radialrichtung geneigt. Der Nockenmechanismus 3 hat einen Aufbau, der die Drehschreibe 10 an der Seite des Eingangs von der Drehwelle 5, den Anker 8, der eine Reibungskraft erzeugt, das bewegbare Nockenbauteil 9, das an der Seite des Eingangs von dem Anker 8 vorgesehen ist, und die Nockenkugel 11 hat. Der Nockenmechanismus 3 erzeugt eine Momentnockenreaktionskraft aufgrund der erzeugten Momentdifferenz und erzeugt den drückenden Schub auf der Basis der Momentnockenreaktionskraft. Darüber hinaus wirkt der Schub, der durch den Nockenmechanismus 3 erzeugt wird, als eine Eingriffskraft, die die Komponenten des Nockenmechanismus 3 miteinander vereinigt, und kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Selbstsperrungsfunktion des Bildens eines gesperrten Zustands in einer selbstbindenden Weise durch Verwenden der Eingriffskraft festlegen. Beispielsweise umfassen verschiedene Parameter, die hier beteiligt sind, einen Reibungskoeffizienten jeder Nockenfläche (d.h. die Reibungskoeffizienten zwischen der Nockenfläche 9a des bewegbaren Nockenbauteils 9 und den Nockenkugeln 11 und zwischen der Nockenfläche 10a der Drehscheibe 10 und den Nockenkugeln 11), den Durchmesser der Anordnung der Nockenkugeln 11 (d.h. der Abstand von der Drehmittenachse des elektromagnetischen Eingriffsgeräts zu der Mitte jeder Nockenkugel), den wirksamen Radius einer Reibungsfläche der Drehscheibe 10, Nockenwinkel θ der Nockenflächen 9a und 10a der Nockenbauteile etc. Im Übrigen ist eine Nockenbetätigungskraft F in 4 gekennzeichnet. Dieser Nockenmechanismus 3 hat eine Selbstsperrfunktion des Einrichtens eines gesperrten Zustands in einer selbstbindenden Weise, falls die vorstehend genannten Parameter auf vorbestimmte Werte festgelegt sind, so dass eine Sperreinrichtungsbedingung festgelegt ist, und eine Nichtselbstsperrfunktion des Nichteinrichtens des gesperrten Zustands in der selbstbindenden Weise, falls die Parameter auf vorbestimmte Werte festgelegt sind, so dass eine Sperrnichteinrichtungsbedingung festgelegt ist.
Die Rückstellfedern 4 sind zwischen dem Joch 7 und Abschnitten des Ankers 8 und des bewegbaren Nockenbauteils 9, die dem Joch 7 zugewandt sind, angeordnet. Deshalb sind zwei Rückstellfedern 4 vorgesehen. Die Rückstellfedern 4 umfassen eine erste Rückstellfeder 4a, die zwischen dem Anker 8 und dem Joch 7 angeordnet ist und die eine elastische Kraft auf den Anker 8 in einer Richtung weg von dem Joch 7 ausübt, und eine zweite Rückstellfeder 4b, die zwischen dem bewegbaren Nockenbauteil 9 und dem Joch 7 angeordnet ist und die eine elastische Kraft auf das bewegbare Nockenbauteil 9 in einer Richtung weg von dem Joch 7 ausübt. Wie in 1 beispielhaft dargestellt ist, sind in dem gelösten Zustand der Anker 8 und das Joch 7 voneinander entfernt, und das bewegbare Nockenbauteil 9 und das Joch 7 sind voneinander entfernt. Im Übrigen sind die Rückstellfedern 4 jeweils über ein Drucklager (nicht gezeigt) abgestützt, das an einem von dem Joch 7 und dem zweiten Nockenbauteil befestigt ist. Des Weiteren ist eine Einstellung derart gemacht, dass die elastischen Kräfte der Rückstellfedern 4a und 4b sich in der Größe voneinander unterscheiden. In dem elektromagnetischen Eingriffsgerät 1 gemäß der Ausführungsform ist die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder 4a kleiner eingestellt als die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b.
Als nächstes werden Eingriffsvorgänge und Lösevorgänge des elektromagnetischen Eingriffsgeräts 1 beschrieben. In dem Zustand, in dem die elektromagnetische Spule 6 des Stellglieds 2 nicht elektrisch erregt ist, sind der Anker 8 und das bewegbare Nockenbauteil 9 von dem Joch 7 aufgrund der elastischen Kraft, die auf den Anker 8 durch die erste Rückstellfeder 4a ausgeübt wird, und der elastischen Kraft entfernt, die auf das bewegbare Nockenbauteil 9 durch die zweite Rückstellfeder 4b ausgeübt wird. Dieser gelöste Zustand ist ein Zustand, in dem, wie in 1 gezeigt ist, der Anker 8 und das Joch 7 nicht miteinander in Kontakt sind und die Druckfläche 8b des Ankers 8 und die Druckfläche 9b des bewegbaren Nockens 9 miteinander in Kontakt sind. Wenn elektrischer Strom durch die elektromagnetische Spule 6 während des gelösten Zustands hindurchgeführt wird, erzeugt die elektromagnetische Spule 6 einen magnetischen Fluss und der Anker 8 wird durch Elektromagnetismus magnetisiert und empfängt deshalb eine magnetische Kraft, durch die der Anker 8 zu der Seite des Jochs 7 magnetisch angezogen wird. Wenn die magnetische Anziehungskraft, die auf den Anker 8 zu der Seite des Jochs 7 ausgeübt wird, die elastische Kraft übersteigt, die die erste Rückstellfeder 4a in der Richtung weg von der Seite des Jochs 7 drängt, bewegt sich der Anker 8 in der Achsrichtung zu der Seite des Jochs 7, wodurch die elastische Kraft überwunden wird.
Der Anker 8, der magnetisch angezogen wird, um sich zu der Seite des Jochs 7 zu bewegen, kommt mit dem Joch 7 in Kontakt und kommt mit diesem in Reibeingriff, so dass eine Reibungskraft erzeugt wird und ein Reibungsmoment produziert wird. Dieser Eingriffszustand ist ein Zustand, wie er beispielhaft in 2 dargestellt ist, in der der Anker 8 und das Joch 7 miteinander in Reibeingriff sind, aber das bewegbare Nockenbauteil 9 und das Joch 7 nicht miteinander im Eingriff sind. Dieser Eingriffszustand wird der erste Eingriffszustand genannt. In dem ersten Eingriffszustand ist der Anker 8 in Reibeingriff mit dem Joch 7 aufgrund der magnetischen Anziehungskraft, die durch das Stellglied 2 bewirkt wird. Deshalb, solange die elektromagnetische Spule 6 elektrisch erregt wird, so dass die dadurch erzeugte magnetische Anziehungskraft stärker als die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder 4a ist, wird der erste Eingriffszustand aufrechterhalten. Wenn die elastische Kraft die magnetische Anziehungskraft übersteigt, hört der erste Eingriffszustand auf und ändert sich in den gelösten Zustand. Darüber hinaus wird während einer Anfangszeitspanne des Eingriffs in dem ersten Eingriffszustand, d.h. wenn der Anker 8 und das Joch 7 in Kontakt kommen, ein Eingriffszustand, in dem das Joch 7 die Drehung des Ankers 8 stoppt, nicht sofort erreicht, sondern der Anker 8 dreht relativ zu dem Joch 7 und hat einen Gleitkontakt mit diesen. Im Übrigen erzeugt in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät 1 dieser Ausführungsform, während das Joch 7 und der Anker 8, der dreht, eine relative Drehung haben und miteinander in Reibeingriff sind, die Reibung zwischen der Reibungsfläche 8a des Ankers 8 und der Reibungsfläche 7a des Jochs 7 eine Reibungskraft, die eine Erzeugung eines Reibungsmoments verursacht.
Dieses Reibungsmoment ist ein Bremsmoment, das den Anker 8 mit einer Bremskraft versieht und das deshalb die Drehwelle 5 mit einer Bremskraft versieht. Das Reibungsmoment während des ersten Eingriffszustands wird das Bremsmoment Tb1 genannt. Das Bremsmoment Tb1 ist durch eine Beziehung „Tb1 = µ x r x Fm“ ausgedrückt, wobei Fm die magnetische Anziehungskraft ist, µ der Reibungskoeffizient der Reibungsflächen ist, und r der Reibungsradius ist. Deshalb, falls die Menge eines Stroms, der durch die elektromagnetische Spule 6 hindurchgeführt wird, erhöht wird, erhöht sich die magnetische Anziehungskraft Fm, und deshalb erhöht sich die Momentkapazität des Bremsmoments Tb1. In dieser Beziehung erhöht sich die Momentkapazität des Bremsmoments Tb1 proportional zu einer Erhöhung des Erregungsstroms während des ersten Eingriffszustands, wie beispielhaft in 5 dargestellt ist.
Falls während des ersten Eingriffszustands das Bremsmoment Tb1, das ein Reibungsmoment ist, erzeugt wird, arbeitet der Nockenmechanismus 3 aufgrund der Differentialdrehung, die von diesem Reibungsmoment resultiert. Diese Differentialdrehung tritt auf, wenn solch eine Momentdifferenz auftritt, um das erste Nockenbauteil und das zweite Nockenbauteil in entgegengesetzte Richtungen zu drehen. Deshalb wird ein Schub gemäß der Momentdifferenz erzeugt, die auftritt. Während eines Betriebs des Nockenmechanismus 3 drehen die Drehscheibe 10, die das erste Nockenbauteil ist, und der Anker 8 und das bewegbare Nockenbauteil 9, die die zweiten Nockenbauteile sind, unterschiedlich voneinander, so dass eine Momentnockenreaktionskraft erzeugt wird. Konkret bewegen sich aufgrund der Differentialdrehung die Nockenkugeln 11 auf den Nockenflächen 9a und 10a, und deshalb tritt eine Momentnockenreaktionskraft in solch einer Richtung auf, um das bewegbare Nockenbauteil 9 und die Drehscheibe 10 zu drücken und sie voneinander wegzubewegen. Falls die Momentnockenreaktionskraft an dem bewegbaren Nockenbauteil 9 die elastische Kraft übersteigt, die durch die zweite Rückstellfeder 4b auf dieses ausgeübt wird, bewegt sich das bewegbare Nockenbauteil 9 in der Achsrichtung zu der Seite des Jochs 7 gegen die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder. Falls sich die Reibungskraft zwischen dem Anker 8 und dem Joch 7 erhöht und sich deshalb die Differentialdrehung erhöht, wird das Reibungsmoment von dem Anker 8 zu dem bewegbaren Nockenbauteil 9 eingeleitet, so dass sich die Momentnockenreaktionskraft erhöht. Somit wird die Momentnockenreaktionskraft durch die Differentialdrehung in dem Nockenmechanismus 3 erzeugt, d.h. wird durch das Reibungsmoment erzeugt, das von der Reibungskraft resultiert, die durch einen Reibeingriff erzeugt wird. Die Momentnockenreaktionskraft wirkt als Schub, der das bewegbare Nockenbauteil in der Achsrichtung bewegt, während des Übergangs von dem ersten Eingriffszustand zu dem zweiten Eingriffszustand, wie beispielhaft in 3 dargestellt ist.
Wenn die Momentnockenreaktionskraft empfangen wird, wird das bewegbare Nockenbauteil 9 in der Achsrichtung zu der Seite des Jochs 7 bewegt, um den Anker 8 zu berühren, der mit dem Joch 7 in Reibeingriff gewesen ist. Deshalb kommen die Druckfläche 8a des Ankers 8 und die Druckfläche 9a des bewegbaren Nockenbauteils 9, die voneinander entfernt gewesen sind, miteinander in Kontakt. Dieser Zustand ist beispielhaft in 3 dargestellt, in der die Reibungsfläche 7a des Jochs 7 und die Reibungsfläche 8a des Ankers miteinander in Kontakt sind und die Druckfläche 8b des Ankers 8 und die Druckfläche 9b des bewegbaren Nockenbauteils 9 miteinander in Kontakt sind. Dieser Zustand wird der zweite Eingriffszustand genannt. Der zweite Eingriffszustand ist ein Zustand, in dem der Anker 8 und das Joch 7e miteinander in Reibeingriff sind und das bewegbare Nockenbauteil 9, das die Momentnockenreaktionskraft empfängt, das Joch 7 drückt und mit diesem über den Anker 8 eingreift. Somit drückt das bewegbare Nockenbauteil 9 das Joch 7 und den Anker 8 und greift mit diesen ein aufgrund der Momentnockenreaktionskraft, und der zweite Eingriffszustand wird so lange aufrecht erhalten, wie die Momentnockenreaktionskraft stärker als die resultierende Kraft aus der elastischen Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b und einer Kraft ist, die durch Subtrahieren der magnetischen Anziehungskraft von der elastischen Kraft der ersten Rückstellfeder 4a erhalten wird. Falls diese resultierende Kraft oder die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b die Momentnockenreaktionskraft übersteigt, hört der zweite Eingriffszustand auf und ändert sich in den ersten Eingriffszustand oder den gelösten Zustand.
Beispielsweise ist während einer Anfangszeitspanne des Eingriffs in dem zweiten Eingriffszustand der Anker 8 mit dem Joch 7 durch die elektromagnetische Anziehungskraft in Reibeingriff, die durch den magnetischen Fluss bewirkt wird, der durch elektrische Erregung der elektromagnetischen Spule 6 erzeugt wird, und das bewegbare Nockenbauteil 9 empfängt nicht über den Anker 8 die Kraft, die durch Subtrahieren der magnetischen Anziehungskraft von der elastischen Kraft der ersten Rückstellfeder 4a erhalten wird. Deshalb bleibt das bewegbare Nockenbauteil 9 in dem zweiten Eingriffszustand solange die Momentnockenreaktionskraft stärker als die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b ist. Andererseits, falls der Strom, der durch die elektromagnetische Spule 6 geführt worden ist, gestoppt wird und die elektromagnetische Anziehungskraft, die den Anker 8 in Kontakt mit dem Joch 7 angezogen hat, verschwindet, wird das bewegbare Nockenbauteil 9 in solch eine Richtung, um sich von dem Joch 7 wegzubewegen, durch die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder 4a über den Anker 8 gedrängt. In diesem Fall führt, solange die Momentnockenreaktionskraft stärker als die resultierende Kraft aus den elastischen Kräften der Rückstellfedern 4 ist, das bewegbare Nockenbauteil 9 ein Drücken des Jochs 7 fort, so dass der zweite Eingriffszustand aufrecht erhalten wird. Im Übrigen wird durch die magnetischen Charakteristiken der ferromagnetischen Materialien, die das Joch 7 und den Anker 8 bilden, bestimmt, ob die magnetische Anziehungskraft augenblicklich oder langsam verschwindet, wenn der Strom, der durch die elektromagnetische Spule hindurchgeführt worden ist, gestoppt wird.
Darüber hinaus wird während einer Anfangszeitspanne des Eingriffs in dem zweiten Eingriffszustand, d.h. wenn der Kontakt hergestellt ist, ein Eingriffszustand, in dem das Joch 7 die Drehung des bewegbaren Nockenbauteils 9 stoppt, nicht augenblicklich erreicht, sondern der Anker 8 dreht relativ zu dem Joch 7 und hat einen Gleitkontakt mit diesem. Während einer Zeitspanne, während der das Joch 7 und der Anker 8, der dreht, in Reibeingriff sind, sowie während der Anfangszeitspanne des Eingriffs, wird eine Reibungskraft durch die Reibungsfläche 8a des Ankers 8 und die Reibungsfläche 7a des Jochs 7 erzeugt, was eine Erzeugung eines Reibungsmoments bewirkt.
Das Reibungsmoment ist ein Bremsmoment, das den Anker 8 mit einer Bremskraft versieht und das deshalb die Drehwelle 5 mit einer Bremskraft versieht. Das Reibungsmoment während des zweiten Eingriffszustands wird das Bremsmoment Tb2 genannt. Das Bremsmoment Tb2 wird durch eine Beziehung „Tb2 = µ × r × (Fm + Fc)“ ausgedrückt, wobei Fm die magnetische Anziehungskraft ist, Fc die Momentnockenreaktionskraft ist, µ der Reibungskoeffizient der Reibungsflächen ist, und r der Reibungsradius ist. Deshalb, falls die Gesamteingriffskraft (Fm + Fc), die durch Addieren der Momentnockenreaktionskraft Fc und der magnetischen Anziehungskraft Fm während der Anfangszeitspanne des Eingriffs in dem zweiten Eingriffszustand erhalten wird, erhöht wird, erhöht sich die Momentkapazität des Bremsmoments Tb2. Deshalb erhöht sich selbst in dem Fall, in dem sich die magnetische Anziehungskraft Fm verringert, die Momentkapazität, falls sich die Momentnockenreaktionskraft erhöht, so dass sich die Eingriffskraft relativ erhöht. Die Momentnockenreaktionskraft wirkt als eine Eingriffskraft, die das zweite Nockenbauteil mit dem Joch 7 in Eingriff bringt, solange der zweite Eingriffszustand aufrechterhalten wird. Im Übrigen erhöht sich die Momentnockenreaktionskraft während des zweiten Eingriffszustands mit einer Erhöhung des Reibungsmoments.
Hier werden die Eingriffszustände in dem Fall, in dem die Parameter des Nockenmechanismus 3 für die Sperrnichteinrichtungsbedingung festgelegt sind, und dem Fall beschrieben, in dem die Parameter für die Sperreinrichtungsbedingung festgelegt sind. In dem Fall, in dem die Parameter des Nockenmechanismus 3 für die Sperrnichteinrichtungsbedingung festgelegt sind, hat das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 eine Nichtselbstsperrfunktion des Verhinderns eines Einrichtens eines selbstbindenden Sperrzustands. Andererseits, in dem Fall, in dem die Parameter für die Sperreinrichtungsbedingung festgelegt sind, hat das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 eine Selbstsperrfunktion des Einrichtens des selbstbindenden Sperrzustands.
In dem Fall, in dem das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 die Nichtselbstsperrfunktion hat, kann der zweite Eingriffszustand nicht aufrechterhalten werden, wenn nicht ein Strom kontinuierlich durch die elektromagnetische Spule 6 hindurchgeführt wird, d.h. wenn nicht der Anker 8 in Kontakt mit dem Joch 7 durch eine magnetische Anziehungskraft angezogen wird. Mit anderen Worten gesagt, falls die Momentnockenreaktionskraft des Nockenmechanismus 3 stärker als die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b ist, kann das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 den zweiten Eingriffszustand aufrechterhalten, so dass es die Momentkapazität durch den Erregungsstrom, der zu dem Stellglied 2 zugeführt wird, sowohl während des ersten Eingriffszustands als auch während des zweiten Eingriffszustands steuern kann. 5A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem elektrischen Strom und der Momentkapazität in einem Nichtselbstsperraufbau zeigt, d.h. ein Aufbau, der eine Momentsteuerung durch einen elektrischen Strom gestattet. Wie beispielhaft in 5A dargestellt ist, erhöht sich die Momentkapazität proportional zu einer Erhöhung des Erregungsstroms sowohl während des ersten Eingriffszustands als auch während des zweiten Eingriffszustands. Die Steigung, die eine Erhöhung der Momentkapazität kennzeichnet, ist proportional zu der Eingriffskraft, die während des Eingriffszustands auftritt, und die Eingriffskraft während des ersten Eingriffszustands basiert auf der magnetischen Anziehungskraft, und die Eingriffskraft während des zweiten Eingriffszustands basiert auf der magnetischen Anziehungskraft und der Momentnockenreaktionskraft. Deshalb, da sich die magnetische Anziehungskraft mit einer Erhöhung eines Betrags des Erregungsstroms durch die elektromagnetische Spule erhöht und die Eingriffskraft während des zweiten Eingriffszustands die hinzugefügte Momentnockenreaktionskraft umfasst, ist die Steigung während des zweiten Eingriffszustands größer als die Steigung während des ersten Eingriffszustands.
Andererseits, in dem Fall, in dem das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 die Selbstsperrfunktion hat, selbst falls während des zweiten Eingriffszustands der Strom, der durch die elektromagnetische Spule 6 hindurchgeführt worden ist, gestoppt wird, d.h. die magnetische Anziehungskraft verschwindet, kann der zweite Eingriffszustand aufrechterhalten werden. Deshalb kann während des zweiten Eingriffszustands die Momentkapazität durch den Erregungsstrom, der zu dem Stellglied 2 zugeführt wird, nicht gesteuert werden. Falls jedoch ein Selbstsperrzustand erreicht wird, tritt eine Zirkulation wiederholt oder zyklisch auf, in der sich die durch das Joch 7 vorgesehene Reibungskraft erhöht und sich das Reibungsmoment, das von der erhöhten Reibungskraft resultiert, erhöht und eine Einleitung durch die Differentialdrehung auf der Basis des erhöhten Reibungsmoments so gemacht ist, dass sich die Momentnockenreaktionskraft erhöht. 5B ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem elektrischen Strom und der Momentkapazität in einem Selbstsperraufbau zeigt. Wie beispielhaft in 5B dargestellt ist, erhöht sich die Momentkapazität proportional zu einer Erhöhung des Erregungsstroms während des ersten Eingriffszustands. Während des zweiten Eingriffszustands trägt andererseits eine Erhöhung des Erregungsstroms nicht zu einer Erhöhung der Momentkapazität bei. Deshalb ist in dem Selbstsperraufbau die Momentsteuerung durch den Erregungsstrom, der in das Stellglied 2 geführt wird, während des ersten Eingriffszustands möglich. Während des zweiten Eingriffszustands, da der Selbstsperrzustand eingerichtet ist und die Momentzirkulation auftritt, um die selbstbindende Eingriffskraft zu erhöhen, kann die Momentkapazität unabhängig von dem Erregungsstrom erhöht werden. Im Übrigen ist die Selbstsperrfunktion dazu da, die Eingriffskraft zu erhöhen, die die Komponenten des Nockenmechanismus 3 miteinander vereinigt.
Das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 ist ein Gerät, in dem die Momentnockenreaktionskraft durch Differentialdrehung in dem Nockenmechanismus 3 erzeugt wird. Beispielsweise wird selbst während des gelösten Zustands, der beispielhaft in 1 dargestellt ist, eine Momentnockenreaktionskraft erzeugt, falls es eine Differentialdrehung zwischen dem ersten Nockenbauteil und dem zweiten Nockenbauteil gibt. Jedoch ist in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät 1, um zu verhindern, dass ein unbeabsichtigter gesperrter Zustand (irrtümliches Sperren) durch einen Betrieb des Nockenmechanismus 3 verursacht wird, eine vorbestimmte Sperreinrichtungsbedingung festgelegt und die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b ist erhöht. Beispiele der Sperreinrichtungsbedingung zum Bewirken des Selbstsperrzustands und zum Verhindern des irrtümlichen Sperrens umfassen beispielsweise eine Bedingung, dass der Nockenwinkel auf einen geeigneten Winkel festgelegt ist, eine Bedingung, dass ein Nockenreibungskoeffizient, der zu der Reibungskraft zwischen den Nockenflächen 9a und 10a und den Nockenkugeln 11 beiträgt, auf einen geeigneten vorbestimmten Wert festgelegt ist, eine Bedingung, dass die Nockenkugeln 11 so angeordnet sind, dass der Anordnungsdurchmesser von diesen ein geeigneter Wert ist, etc. Falls die vorbestimmte Sperreinrichtungsbedingung festgelegt ist, führt der Nockenmechanismus 3 die Selbstsperrfunktion durch und verhindert ein irrtümliches Sperren. Darüber hinaus ist ein Fall denkbar, in dem der Anker 8 zu der Seite des Jochs 7 durch Einleitung einer Schwingung zu dem Anker 8 bewegt wird. Zur Risikoverringerung in diesem Fall kann der Anker 7 gestaltet sein, um ein verringertes Gewicht zu haben. Des Weiteren, falls das bewegbare Nockenbauteil 9 bei der Position des gelösten Zustands gehalten wird und nur der Anker 8 mit dem Joch 7 aufgrund einer Schwingung zusammentrifft, kann die Momentkapazität auf nur eine sehr kurze Zeit des Zusammenstoßes begrenzt werden.
Darüber hinaus hört in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät 1, falls die elastische Kraft der Rückstellfeder die Eingriffskraft während des Eingriffszustands übersteigt, der Eingriffszustand auf und ändert sich in den gelösten Zustand.
Falls beispielsweise während des ersten Eingriffszustands die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder 4a die magnetische Anziehungskraft übersteigt, wird der Anker 8 in der Richtung weg von dem Joch 7 bewegt, und der erste Eingriffszustand hört auf und ändert sich in den gelösten Zustand. Darüber hinaus, falls während des zweiten Eingriffszustands des Nockenmechanismus 3 des Nichtselbstsperraufbaus der Strom, der durch die elektromagnetische Spule 6 hindurchgeführt wird, gestoppt wird und deshalb die magnetische Anziehungskraft verschwindet, so dass die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder 4b die Eingriffskraft übersteigt, wird das bewegbare Nockenbauteil 9 in der Richtung weg von dem Joch 7 durch die zweite Rückstellfeder 4b bewegt, so dass der zweite Eingriffszustand aufhört und sich in den gelösten Zustand ändert. Des Weiteren, falls während des zweiten Eingriffszustand des Nockenmechanismus 3 des Selbstsperraufbaus die resultierende Kraft aus den elastischen Kräften der ersten Rückstellfeder 4a und der zweiten Rückstellfeder 4b die Momentnockenreaktionskraft übersteigt, werden der Anker 8 und das bewegbare Nockenbauteil 9 durch die erste Rückstellfeder 4a bzw. die zweite Rückstellfeder 4b in der Richtung weg von dem Joch 7 bewegt, so dass der zweite Eingriffszustand aufhört und sich in den gelösten Zustand ändert.
Als nächstes werden Betriebe eines Hybridfahrzeugs, in dem ein elektromagnetisches Eingriffsgerät gemäß der Erfindung montiert ist, mit Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist ein Skizzendiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Getriebezugs eines Hybridfahrzeugs zeigt, in dem das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 der Ausführungsform montiert ist. Das in 6 gezeigte Beispiel ist ein sogenanntes Hybridantriebsgerät der Zweimotorbauart, das so gestaltet ist, dass die Bewegungsleistung, die die Maschine 40 ausgibt, durch einen Leistungsverzweigungsmechanismus 41 zu einer Seite einer Ausgangswelle 42 und einer Seite eines ersten Motorgenerators 43 aufgeteilt wird. Die Maschine 40 ist ein Brennkraftmechanismus wie eine Benzinmaschine, eine Dieselmaschine etc., deren Ausgangselemente, wie die Kurbelwelle und dergleichen, mit dem Leistungsverzweigungsmechanismus 41 verbunden sind. Der Leistungsverzweigungsmechanismus 41 ist in dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, aus einem einritzelseitigen Planetengetriebemechanismus gebildet, in dem ein Sonnenrad 44 und ein Hohlrad 45 konzentrisch angeordnet sind, und Ritzel, die mit dem Sonnenrad 44 und dem Hohlrad kämmen, werden durch einen Träger 46 gehalten, so dass sie um ihre eigenen Achsen drehen können und um eine Mittelachse des Sonnenrads 44 und des Hohlrads 45 umlaufen können. Die Maschine 40 ist mit dem Träger 46 verbunden, und deshalb ist der Träger 46 ein Eingangselement. Darüber hinaus ist ein erster Motorgenerator 43 mit dem Sonnenrad 44 verbunden, und deshalb ist das Sonnenrad 44 ein Reaktionselement. Des Weiteren ist das Hohlrad 45 mit einer Ausgangswelle 42 verbunden, und deshalb ist das Hohlrad 45 ein Ausgangselement.
Darüber hinaus ist ein zweiter Motorgenerator 47 mit der Ausgangswelle 42 über einen Geschwindigkeitsänderungsabschnitt 48 verbunden. Der Geschwindigkeitsänderungsabschnitt 48 ist aus einem Geschwindigkeitsänderungsmechanismus gebildet, der ein Moment von dem zweiten Motorgenerator 47 zu der Ausgangswelle 42 überträgt, während er das Moment erhöht oder verringert. Das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis des Geschwindigkeitsänderungsabschnitts 48 kann auf einen vorbestimmten Wert festgelegt sein, oder es kann ein solcher Aufbau vorgesehen sein, dass das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis von einem zu einem anderen von einer Vielzahl von Werten geändert werden kann.
Jeder der Motorgeneratoren 43 und 47 ist aus beispielsweise einem elektrischen Synchronmotor der Permanentmagnetbauart aufgebaut, um als ein Motor zu funktionieren, um ein Moment auszugeben, wenn Spulen elektrisch erregt werden, und um als ein Elektrizitätsgenerator zu funktionieren, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, wenn ein Rotor durch eine externe Kraft zum Drehen gezwungen wird. Ein Aufbau ist derart, dass jeder der Motorgeneratoren 43 und 47 mit einer Elektrizitätsspeichervorrichtung wie einer Batterie oder dergleichen über einen Inverter (nicht gezeigt) elektrisch verbunden ist und elektrische Leistung, die durch einen der Motorgeneratoren erzeugt wird, zu dem anderen Motorgenerator zugeführt werden kann. Dann ist eine elektronische Steuerungseinheit (nicht gezeigt), die hauptsächlich aus einem Mikroprozessor aufgebaut ist, mit dem Inverter verbunden. Die elektronische Steuerungseinheit steuert die Drehzahl, das Moment und den Betrag einer Elektrizitätserzeugung von jedem der Motorgeneratoren 43 und 47. Im Übrigen ist die Maschine 40 so aufgebaut, dass die Einlassluftmenge, die Kraftstoffzufuhrmenge, die Zündungszeitabstimmung etc. elektrisch gesteuert werden, und demzufolge das Moment und die Drehzahl der Maschine 40 elektrisch gesteuert werden.
In einem sogenannten normalen Hybridmodus, in dem die Bewegungsleistung, die die Maschine 40 abgibt, zu der Seite der Ausgangswelle 42 und zu der Seite des ersten Motorgenerators 43 aufgeteilt wird, wird bewirkt, dass der erste Motorgenerator 43 als ein elektrischer Generator funktioniert, so dass das Moment, das bei der Elektrizitätserzeugung beteiligt ist, auf das Sonnenrad 44 als sogenanntes Reaktionsmoment wirkt. Deshalb tritt ein Moment, das von dem Maschinenmoment verstärkt ist, an dem Hohlrad 45 auf, das das Ausgangselement ist. Darüber hinaus wird die elektrische Leistung, die durch den ersten Motorgenerator 43 erzeugt wird, verwendet, um zu bewirken, dass der zweite Motorgenerator 47 als ein Motor funktioniert, und das Ausgangsmoment des zweiten Motorgenerators 47 wird über den Geschwindigkeitsänderungsabschnitt 48 zu der Ausgangswelle 42 übertragen. Das heißt, ein Teil der Bewegungsleistung, die die Maschine 40 ausgibt, wird zu der Ausgangswelle 42 über den Leistungsverzweigungsmechanismus 41 übertragen, und der andere Teil der Bewegungsleistung wird in elektrische Leistung umgewandelt, die dann in mechanische Leistung umgewandelt wird, die dann zu der Ausgangswelle 42 übertragen wird.
Falls sich eine Maschinenlast allmählich verringert, verringert sich die Drehzahl des Sonnenrads 44, d.h. die Drehzahl des ersten Motorgenerators 43. Dies ist eine Folge des Steuerns der Drehzahl der Maschine 40 auf eine Drehzahl, die eine gute Kraftstoffwirtschaftlichkeit erreicht. Schließlich wird ein Fahrzustand erreicht, in dem die Drehzahl des Sonnenrads 44 Null ist. In diesem Fall wird anstelle des ersten Motorgenerators 43, der verwendet wird, um ein Reaktionsmoment zu erzeugen, das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 in Eingriff gebracht, um ein Reaktionsmoment zu erzeugen, das das Sonnenrad 44 fixiert, d.h. das verhindert, dass das Sonnenrad 44 dreht. Dies beseitigt die Notwendigkeit, das Moment des ersten Motorgenerators 43 zu steuern, so dass ein Energieverlust beschränkt werden kann.
Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, das mit dem Hybridantriebsgerät ausgestattet ist, weiter ansteigt und die Maschinenlast relativ klein ist, wird bewirkt, dass der erste Motorgenerator 43 als ein Motor funktioniert, um das Sonnenrad 44 in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Maschine 40 zu drehen. In diesem Fall wird bewirkt, dass der zweite Motorgenerator 47 als ein Elektrizitätsgenerator funktioniert, um eine Energieregeneration (Energierückgewinnung) durchzuführen, und die dadurch erzeugte elektrische Leistung wird zu dem ersten Motorgenerator 43 zugeführt.
Wenn das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 gemäß der Erfindung als eine Bremse in einem Hybridantriebsgerät verwendet wird, ist das Hybridantriebsgerät nicht auf das Hybridantriebsgerät begrenzt, das wie vorstehend mit Bezug auf 6 beschrieben aufgebaut ist. Beispielsweise kann das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 auch in einem Hybridantriebsgerät verwendet werden, das wie in 7 gezeigt aufgebaut ist. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist ein Leistungsverzweigungsmechanismus 41 aus einem sogenannten Planetengetriebemechanismus der kombinierten Bauart aufgebaut, der aus einem Planetengetriebemechanismus der Einritzelbauart und einem Planetengetriebemechanismus der Doppelritzelbauart gebildet ist. Ein Träger 46 des einritzelseitigen Planetengetriebemechanismus, mit dem die Maschine 40 verbunden ist, ist mit einem Hohlrad 51 des Planetengetriebemechanismus der Doppelritzelbauart verbunden, und ein Hohlrad 45 des Planetengetriebemechanismus der Einritzelbauart, das mit einer Ausgangswelle 42 verbunden ist, ist mit einem Träger 52 des Planetengetriebemechanismus der Doppelritzelbauart verbunden. Ein Sonnenrad 53 des Planetengetriebemechanismus der Doppelritzelbauart ist mit dem elektromagnetischen Eingriffsgerät 1 verbunden. Andere Aufbauten und Komponenten des in 7 gezeigten Beispiels sind im Wesentlichen die Gleichen wie diejenigen, die beispielhaft in 6 gezeigt sind, und sind in 7 mit den gleichen Bezugszeichen wie denjenigen in 6 bezeichnet.
In dem Hybridantriebsgerät, das wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, wird auch durch Eingreifen des elektromagnetischen Eingriffsgeräts 1 bewirkt, dass das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 das Moment trägt, das ansonsten von dem ersten Motorgenerator 43 getragen wird, so dass die elektrische Energiebeaufschlagung des ersten Motorgenerators 43 oder die Elektrizitätserzeugung durch den ersten Motorgenerator 43 gestoppt werden kann.
In dem in 8 gezeigten Beispiel hat sich die Anordnung von Komponenten des in 7 gezeigten Hybridantriebsgeräts geändert, um für ein vorderradangetriebenes Fahrzeug mit Frontmaschine geeignet zu sein. Da Komponenten in dem in 8 gezeigten Beispiel im Wesentlichen die gleichen sind, wie diejenigen, die in 6 gezeigt sind, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und Beschreibungen von diesen sind nachstehend weggelassen. In dem in 8 gezeigten Beispiel ist der Geschwindigkeitsänderungsabschnitt 48 aus einem Planetengetriebemechanismus 55 der Einritzelbauart aufgebaut, in dem der Träger fixiert ist. Darüber hinaus ist ein Gegenradpaar 56 statt der Ausgangswelle 42 vorgesehen. Über das Gegenradpaar 56 wird eine Bewegungsleistung zu einem vorderen Differential 57 ausgegeben.
Das elektromagnetische Eingriffsgerät gemäß der Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern kann ein elektromagnetisches Eingriffsgerät sein, das als eine Kupplung statt als eine Bremse verwendet wird, und kann auch auf ein Antriebsgerät angewendet werden, das anders als die vorstehend beschriebenen Hybridantriebsgeräte ist. Darüber hinaus sollte es klar sein, dass die Erfindung nicht auf das elektromagnetische Eingriffsgerät 1 beschränkt ist, das lediglich eine Ausführungsform ist, und dass andere Ausführungsformen angewendet werden können.
Obwohl beispielsweise in den vorstehenden Ausführungsformen das Joch 7 an dem Fixierungsabschnitt fixiert ist und eine Bremskraft zu der Drehwelle 5 gegeben wird, ist es auch zulässig, einen Aufbau anzuwenden, in dem das Joch 7 ein Moment empfängt, das durch die Drehwelle 5 übertragen wird, und ein Moment zu einem anderen Komponentenbauteil des Leistungsübertragungssystems überträgt.
Obwohl das, was die elektromagnetische Spule 6 erzeugt, wenn sie elektrisch erregt wird, vorstehend als magnetischer Fluss beschrieben ist, ist dies lediglich eine Art eines Ausdrucks, und beschränkt die Erfindung nicht. Beispielsweise kann das, was die elektromagnetische Spule 6 erzeugt, wenn sie elektrisch erregt wird, auch das sein, was als magnetische Kraftlinien, ein Magnetfeld, etc. ausgedrückt wird. Deshalb kann der Fluss des magnetischen Flusses in der vorstehenden Beschreibung auch das sein, was als magnetischer Kreis, ein magnetischer Pfad, etc. ausgedrückt ist.
Darüber hinaus ist in dem elektromagnetischen Eingriffsgerät 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das zweite Nockenbauteil in das erste bewegbare Nockenbauteil und das zweite bewegbare Nockenbauteil geteilt, und das erste bewegbare Nockenbauteil ist durch das bewegbare Nockenbauteil 9 gebildet, und das zweite bewegbare Nockenbauteil ist durch das Stellglied (Anker 8) gebildet. Dies ist ein Beispiel von Ausdrücken zum Beschreiben der Erfindung. Deshalb ist es auch zulässig, einen Aufbau anzuwenden, in dem das zweite Nockenbauteil ein vereinigter Satz von Komponentenbauteilen ist, und das zweite Nockenbauteil als ein bewegbarer Nockenabschnitt vorgesehen ist, mit dem der Anker, der einen Abschnitt des Stellglieds bildet, verbunden ist, um in der Achsrichtung relativ bewegbar zu sein und mit dem bewegbaren Nockenabschnitt zusammen einstückig zu drehen. Das heißt, ob der Anker als ein Bauteil anzusehen ist, das das Stellglied bildet, oder als ein Bauteil, das den Nockenmechanismus bildet, macht lediglich im Ausdruck einen Unterschied, und die Aufbauten, die durch solche verschiedenen Ausdrücke beschrieben sind, sind in der Erfindung umfasst.

Claims

Elektromagnetisches Eingriffsgerät, das folgendes hat: einen Nockenmechanismus (3), der ein Paar Nockenbauteile (9, 10) hat, die in einer Achsrichtung einander zugewandt angeordnet sind, und der einen Schub in der Achsrichtung gemäß einer Momentdifferenz zwischen den Nockenbauteilen (9, 10) erzeugt, falls die Momentdifferenz auftritt, um die Nockenbauteile (9, 10) in Richtungen entgegengesetzt zueinander zu drehen; und ein Anziehungsbauteil (6, 7), das die Momentdifferenz durch eine Reibungskraft erzeugt, die durch Anziehen wenigstens eines der Nockenbauteile (9, 10) in einen Kontakt mit dem Anziehungsbauteil (6, 7) durch eine magnetische Anziehungskraft erzeugt wird, und das gestaltet ist, um eine Eingriffskraft zu erhöhen, die die Nockenbauteile (9, 10) miteinander vereinigt durch Erhöhen der Momentdifferenz durch Verwenden des Schubs, der ein Nockenbauteil (9) der Nockenbauteile zu einer Seite des Anziehungsbauteils (6, 7) drückt, wobei das elektromagnetische Eingriffsgerät des Weiteren folgendes aufweist: ein angezogenes Bauteil (8), das an dem einen Nockenbauteil befestigt ist, um einstückig mit dem einen Nockenbauteil (9) zu drehen und in der Achsrichtung relativ bewegbar zu sein, und das durch das Anziehungsbauteil (6, 7) in einen Kontakt mit dem Anziehungsbauteil (6, 7) angezogen wird, so dass die Reibungskraft erzeugt wird; eine erste Rückstellfeder (4a), die eine elastische Kraft auf das angezogene Bauteil (8) in solch einer Richtung ausübt, um das angezogene Bauteil (8) von dem Anziehungsbauteil (6, 7) gegen die magnetische Anziehungskraft wegzubewegen; und eine zweite Rückstellfeder (4b), die eine elastische Kraft auf das eine Nockenbauteil (9) in solch einer Richtung ausübt, um das eine Nockenbauteil (9) von dem Anziehungsbauteil (6, 7) gegen den Schub wegzubewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rückstellfeder (4a) zwischen dem angezogenen Bauteil (8) und dem Anziehungsbauteil (6, 7) angeordnet und an diesen abgestützt ist und die zweite Rückstellfeder (4b) zwischen dem Nockenbauteil (9) und dem Anziehungsbauteil (6, 7) angeordnet und an diesen abgestützt ist.
Elektromagnetisches Eingriffsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anziehungsbauteil (6, 7) ein Joch (7) und eine elektromagnetische Spule (6) hat, die in dem Joch (7) angeordnet ist.
Elektromagnetisches Eingriffsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kraft der zweiten Rückstellfeder (4b) größer als die elastische Kraft der ersten Rückstellfeder (4a) ist.
Elektromagnetisches Eingriffsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Abmessungen und Spezifikationen des elektromagnetischen Eingriffsgeräts festgelegt sind, um ein Einrichten eines ersten Eingriffszustands, in dem das Anziehungsbauteil (6, 7) und das angezogene Bauteil (8) miteinander in Reibeingriff sind, aber das Nockenbauteil (9) und das Anziehungsbauteil (6, 7) nicht miteinander in Eingriff sind, eines zweiten Eingriffszustands, in dem das Anziehungsbauteil (6, 7) und das angezogene Bauteil (8) miteinander in Reibeingriff sind und das angezogene Bauteil (8) und das eine Nockenbauteil (9) sich berühren und miteinander in Eingriff sind, und eines Nichteingriffszustands zu gestatten, in dem das Anziehungsbauteil (6, 7) weder mit dem angezogenen Bauteil (8) noch dem einen Nockenbauteil (9) im Eingriff ist.
Elektromagnetisches Eingriffsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Strom, der durch die elektromagnetische Spule (6) hindurchgeführt wird, gesteuert wird, um ein Moment zu steuern, bis das eine Nockenbauteil (9) in Eingriff ist, und wenigstens eines von Nockenwinkeln der zwei Nockenbauteile (9, 10), einem Reibungskoeffizienten von jeder der Nockenflächen (9a, 10a) der zwei Nockenbauteile (9, 10) und einem Durchmesser einer Anordnung eines Rollkörpers (11), der zwischen den zwei Nockenbauteilen (9, 10) angeordnet ist, derart festgelegt ist, dass der Nockenmechanismus (3) in einen selbstsperrenden Zustand kommt, wenn das eine Nockenbauteil (9) in Eingriff ist.
Elektromagnetisches Eingriffsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das angezogene Bauteil (8) zwischen dem Nockenbauteil (9) und dem Anziehungsbauteil (6, 7) angeordnet ist und so gestaltet ist, dass aufgrund des Schubs das eine Nockenbauteil (9) das angezogene Bauteil (8) durch Zusammenarbeiten mit dem Anziehungsbauteil (6, 7) klemmt.