DE102018128507A1

DE102018128507A1 - Elektromagnetisches Stellglied und Verbindungs-/Trennvorrichtung

Info

Publication number: DE102018128507A1
Application number: DE102018128507.8A
Authority: DE
Inventors: Yuji Tsuzuki; Hiroshi Takuno
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2019-05-16
Also published as: JP2019090512A; JP6933099B2; CN109826879A; US20190148045A1; US11049634B2; CN109826879B

Abstract

Ein elektromagnetisches Stellglied (10) enthält eine elektromagnetische Spule (5), ein Joch (6), das als ein Magnetpfad eines Magnetflusses der elektromagnetischen Spule dient, einen Anker (7), der gestaltet ist, um sich in einer Axialrichtung zu bewegen, während es durch das Joch (6) durch Erregung der elektromagnetischen Spule (5) angezogen wird, und ein Gehäuse (8), das den Anker (7) aufnimmt. Der Anker (7) und das Gehäuse (8) sind durch eine Eingriffsstruktur miteinander gekoppelt, bei der Vorsprünge, die an einem der Bauteile vorgesehen sind, mit Eingriffsnuten eingreifen, die in dem anderen der Bauteile ausgebildet sind. Mindestens ein Teil der Eingriffsnut ist bezüglich der Axialrichtung geneigt. Wenn sich der Anker (7) bewegt, während er durch das Joch (6) angezogen wird, gleiten die Vorsprünge des Ankers (7) entlang der Eingriffsnut des Gehäuses (8), und der Anker (7) dreht sich relativ zu dem Gehäuse (8) entlang der Neigung der Eingriffsnuten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Stellglied mit einem Bewegungsbauteil, das gestaltet ist, um sich durch Erregung einer elektromagnetischen Spule zu bewegen, und betrifft auch eine Verbindungs-/Trennvorrichtung mit dem elektrischen Stellglied.
Beschreibung des Standes der Technik
Bisher werden ein elektromagnetisches Stellglied mit einem Bewegungsbauteil, das gestaltet ist, um sich durch Erregung einer elektromagnetischen Spule zu bewegen, und eine Verbindungs-/Trennvorrichtung mit dem elektrischen Stellglied beispielsweise in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs verwendet (siehe zum Beispiel japanische Offenlegungsschrift Nr. 2017-133581 ( JP 2017 - 133581 A )).
Die in JP 2017-133581 A beschriebene Verbindungs-/Trennvorrichtung ist in einer Leistungsübertragungsvorrichtung vorgesehen, die ein Außengehäuse und ein Innengehäuse enthält, die koaxial angeordnet sind, um relativ zueinander drehbar zu sein. Die Verbindungs-/Trennvorrichtung verbindet oder trennt eine Leistungsübertragung zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse. Die Verbindungs-/Trennvorrichtung enthält ein Verbindungs-/Trennbauteil, eine elektromagnetische Spule, einen Kern, ein bewegliches Bauteil, ein Drängungsbauteil, ein Kopplungsbauteil und eine Rückstellfeder. Das Verbindungs-/Trennbauteil ist durch ein Loch eingesetzt, das sich in einer Axialrichtung durch einen Wandabschnitt des Außengehäuses erstreckt. Die elektromagnetische Spule ist außerhalb des Außengehäuses angeordnet. Der Kern hält die elektromagnetische Spule. Das bewegliche Bauteil bewegt sich in der Axialrichtung durch Erregung der elektromagnetischen Spule. Das Drängungsbauteil drängt das bewegliche Bauteil in eine Richtung, die der Bewegungsrichtung bei Erregung der elektromagnetischen Spule entgegengesetzt ist. Das Kopplungsbauteil ist an dem Verbindungs-/Trennbauteil fixiert und erhält eine Druckkraft von dem beweglichen Bauteil. Die Rückstellfeder ist zwischen dem Kopplungsbauteil und dem Außengehäuse angeordnet und drängt das Kopplungsbauteil in Richtung des Kerns.
Das bewegliche Bauteil ist an einer Innenseite der elektromagnetischen Spule angeordnet. Wenn sich das bewegliche Bauteil in der Axialrichtung durch eine Drängungskraft des Drängungsbauteils bewegt, grenzt das bewegliche Bauteil an den Kern und eine weitere Bewegung des beweglichen Bauteils wird beschränkt. Ein Ende des Verbindungs-/Trennbauteils ist in dem Loch des Wandabschnitts des Außengehäuses angeordnet und ein Verbindungs-/Trennabschnitt ist an dem anderen Ende ausgebildet. Wenn die elektromagnetische Spule nicht erregt ist, erhält das Verbindungs-/Trennbauteil die Drängungskraft des Drängungsbauteils über das bewegliche Bauteil und das Kopplungsbauteil und der Verbindungs-/Trennabschnitt kämmt mit dem Innengehäuse. Somit sind das Außengehäuse und das Innengehäuse durch das Verbindungs-/Trennbauteil gekoppelt, um nicht relativ zueinander drehbar zu sein. Wenn die elektromagnetische Spule erregt ist, bewegt sich das bewegliche Bauteil durch eine Magnetkraft weg von dem Verbindungs-/Trennbauteil und das Verbindungs-/Trennbauteil wird von dem Innengehäuse durch eine Kraft der Rückstellfeder ausgerückt. Somit werden das Außengehäuse und das Innengehäuse voneinander entkoppelt.
In der in JP 2017-133581 A beschriebenen Verbindungs-/Trennvorrichtung schlägt beim Stoppen der Erregung der elektromagnetischen Spule das bewegliche Bauteil gegen den Kern, um ein Anschlagsgeräusch zu erzeugen. Ein Fahrer oder ein Mitfahrer des Fahrzeugs kann das Anschlagsgeräusch als ungewöhnliches Geräusch wahrnehmen, was ihm Unbehagen bereitet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisches Stellglied bereitzustellen, bei dem eine Erzeugung eines ungewöhnlichen Geräuschs unterdrückt werden kann, und auch eine Verbindungs-/Trennvorrichtung bereitzustellen, die das elektrische Stellglied enthält.
Ein elektromagnetisches Stellglied gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält:

eine elektromagnetische Spule;
ein Joch, das als ein Magnetpfad eines Magnetflusses der elektromagnetischen Spule dient;
ein Bewegungsbauteil, das gestaltet ist, um sich in einer Axialrichtung zu bewegen, während es durch das Joch durch Erregung der elektromagnetischen Spule angezogen wird; und
ein Gehäusebauteil, das das Bewegungsbauteil aufnimmt.

Das Bewegungsbauteil und das Gehäusebauteil sind durch eine Eingriffsstruktur miteinander gekoppelt, bei der ein Vorsprung, der an einem von dem Bewegungsbauteil und dem Gehäusebauteil vorgesehen ist, mit einer Eingriffsnut eingreift, die in dem anderen von dem Bewegungsbauteil und dem Gehäusebauteil ausgebildet ist. Mindestens ein Teil der Eingriffsnut ist bezüglich der Axialrichtung geneigt. Wenn sich das Bewegungsbauteil bewegt, während es durch das Joch angezogen wird, gleitet der Vorsprung entlang der Eingriffsnut, und das Bewegungsbauteil dreht sich relativ zu dem Gehäusebauteil entlang einer Neigung der Eingriffsnut.
Eine Verbindungs-/Trennvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gestaltet, um zwischen einem gekoppelten Zustand, bei dem ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil gekoppelt sind, um nicht relativ zueinander drehbar zu sein, und einem freigegebenen Zustand, bei dem das erste Bauteil und das zweite Bauteil relativ zueinander drehbar sind, zu schalten. Die Verbindungs-/Trennvorrichtung enthält:

das elektromagnetische Stellglied des oben beschriebenen Aspekts;
ein Kämmbauteil, das an das zweite Bauteil gekoppelt ist, um axial beweglich aber nicht drehbar relativ zu dem zweiten Bauteil zu sein, und gestaltet ist, um sich in der Axialrichtung zusammen mit dem Bewegungsbauteil zu bewegen; und
ein Drängungsbauteil, das gestaltet ist, um das Kämmbauteil und das Bewegungsbauteil in eine Richtung zu drängen, die einer Bewegungsrichtung bei einer Erregung der elektromagnetischen Spule entgegengesetzt ist.
In der Verbindungs-/Trennvorrichtung kämmt das Kämmbauteil mit dem ersten Bauteil, wenn sich das Bewegungsbauteil zu einer Seite in der Axialrichtung bewegt, um den gekoppelten Zustand zu erreichen. Wenn sich das Bewegungsbauteil zu der anderen Seite in der Axialrichtung bewegt, wird das Kämmbauteil von dem ersten Bauteil ausgerückt.

Gemäß dem elektromagnetischen Stellglied und der Verbindungs-/Trennvorrichtung der oben beschriebenen Aspekte, kann die Erzeugung eines ungewöhnlichen Geräuschs unterdrückt werden.
Figurenliste
Das vorstehende und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Zahlen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:

1 eine Querschnittsansicht ist, die ein elektromagnetisches Stellglied und eine Verbindungs-/Trennvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Anker veranschaulicht;
3 eine perspektivische lokale Schnittansicht eines Gehäuses ist, das teilweise in einem Querschnitt entlang einer Linie A-A von 1 ausgeschnitten ist;
4 eine erläuternde Zeichnung ist, die einen Umfangsschnitt veranschaulicht, der Kämmabschnitte zwischen Keilzähnen des Ankers und Keilzähnen des Gehäuses anzeigt;
5 ein Graph ist, der ein Verhältnis zwischen kinetischer Energie des Ankers und einem Abstand zwischen dem Anker und einem Joch veranschaulicht;
6 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil einer Verbindungs-/Trennvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht; und
7 eine schematische Ansicht ist, die eine Eingriffsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisches Stellglied und eine Verbindungs-/Trennvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 1 veranschaulicht ein Beispiel einer Struktur, bei der die Verbindungs-/Trennvorrichtung an einer Differentialvorrichtung eines Allradfahrzeugs montiert ist, das Hauptantriebsräder und Hilfsantriebsräder enthält, und für ein Unterbrechen einer Übertragung einer Antriebskraft auf Antriebswellen der Hilfsantriebsräder verwendet wird.
Eine Differentialvorrichtung 9 enthält ein Gehäuse 90, ein Differentialgehäuse 91, eine Ritzelwelle 92, ein Ritzelradpaar 93, ein Seitenzahnradpaar 94 und ein Kugellager 95. Das Gehäuse 90 ist an einer Fahrzeugkarosserie fixiert. Das Differentialgehäuse 91 ist in dem Gehäuse 90 aufgenommen. Die Ritzelwelle 92 ist am Differentialgehäuse 91 fixiert. Die Ritzelräder 93 sind durch die Ritzelwelle 92 drehbar gestützt. Die Seitenzahnräder 94 kämmen mit den Ritzelrädern 93, wobei deren Zahnradachsen orthogonal zueinander festgelegt sind. Das Kugellager 95 stützt das Differentialgehäuse 91, so dass das Differentialgehäuse 91 relativ zu dem Gehäuse 90 drehbar ist. 1 veranschaulicht ein Seitenzahnrad 94 aus dem Seitenzahnradpaar 94.
Eine Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 enthält eine Eingangswelle 2 und eine Ausgangswelle 3. Die Eingangswelle 2 ist an das eine Seitenzahnrad 94 gekoppelt, um nicht relativ zu dem einen Seitenzahnrad 94 drehbar zu sein. Die Ausgangswelle 3 ist angeordnet, um relativ zu der Eingangswelle 2 koaxial drehbar zu sein. Die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 teilen sich eine Rotationsachse O. Eine zu der Rotationsachse O parallele Richtung wird nachfolgend als eine Axialrichtung bezeichnet.
Die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 enthält ein Mitnehmerbauteil 4, ein elektromagnetisches Stellglied 10 und eine Schraubenfeder 11. Das Mitnehmerbauteil 4 ist mit der Ausgangswelle 3 gekoppelt, um axial beweglich aber nicht drehbar relativ zu der Ausgangswelle 3 zu sein. Das elektromagnetische Stellglied 10 bewegt das Mitnehmerbauteil 4 zu einer Seite in der Axialrichtung. Die Schraubenfeder 11 drängt das Mitnehmerbauteil 4 zu der anderen Seite in der Axialrichtung. Die Eingangswelle 2 ist eine Ausbildung eines ersten Bauteils der vorliegenden Erfindung. Die Ausgangswelle 3 ist eine Ausbildung eines zweiten Bauteils der vorliegenden Erfindung. Das Mitnehmerbauteil 4 ist eine Ausbildung eines Kämmbauteils der vorliegenden Erfindung. Die Schraubenfeder 11 ist eine Ausbildung eines Drängungsbauteils der vorliegenden Erfindung.
Die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 ist gestaltet, um zwischen einem gekoppelten Zustand und einem freigegebenen Zustand zu schalten. In dem gekoppelten Zustand sind die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 durch das Mitnehmerbauteil 4 gekoppelt, um nicht relativ zueinander drehbar zu sein. In dem freigegebenen Zustand sind die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 relativ zueinander drehbar. Wenn die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 miteinander gekoppelt sind, wird die Antriebskraft von dem einen Seitenzahnrad 94 auf die Antriebswelle des Hilfsantriebsrads über die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 übertragen. Wenn die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 voneinander entkoppelt sind, ist die Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebswelle des Hilfsantriebsrads unterbrochen.
Die Eingangswelle 2 hat einstückig einen Wellenabschnitt 21, einen Scheibenabschnitts 22 und einen kurzen Zylinderabschnitt 23. Der Wellenabschnitt 21 hat einen Passabschnitt 211 an seinem einem Ende. Der Passabschnitt 211 ist an das eine Seitenzahnrad 94 gepasst. Der Scheibenabschnitt 22 steht von dem anderen Ende des Wellenabschnitts 21 radial nach außen vor. Der Zylinderabschnitt 23 steht in Richtung der Ausgangswelle 3 von dem Scheibenabschnitt 22 vor. Der Passabschnitt 211 des Wellenabschnitts 21 ist an einem Passloch 941 des Seitenzahnrads 94 kerbverzahnt. Eine Vielzahl von Mitnehmerzähne (kämmende Zähne) 221 sind an dem Außenumfangsrand des Scheibenabschnitts 22 vorgesehen. Der Wellenabschnitt 21 ist durch ein Einsatzloch 910 des Differentialgehäuses 91 eingesetzt. Ein Gleitlager 12 ist zwischen der Außenumfangsfläche des Wellenabschnitts 21 und der Innenumfangsfläche des Einsatzlochs 910 angeordnet. Ein Nadelrollenlager 13 ist zwischen dem Gehäuse 90 und der Endfläche des Scheibenabschnitts 22 an der Seite des Wellenabschnitts 21 angeordnet.
Die Ausgangswelle 3 hat einstückig einen Wellenabschnitt 31 und einen Flanschabschnitt 32. Der Wellenabschnitt 31 ist neben dem Wellenabschnitt 21 der Eingangswelle 2 in der Axialrichtung angeordnet. Die Antriebswelle ist an dem Flanschabschnitt 32 befestigt. Ein Wulstabschnitt 311 ist an dem distalen Ende des Wellenabschnitts 31 vorgesehen, das dem Flanschabschnitt 32 entgegengesetzt ist. Ein Kugellager 14 ist zwischen dem Wulstabschnitt 311 und dem Zylinderabschnitt 23 der Eingangswelle 2 angeordnet. Eine Vielzahl von Keilvorsprüngen 312, die sich in Axialrichtung erstrecken, ist an der Außenumfangsfläche des Wellenabschnitts 31 vorgesehen. Ein Sicherungsring 15 ist an die Außenumfangsfläche des Wellenabschnitts 31 gepasst.
Das Mitnehmerbauteil 4 hat einstückig einen ringförmigen Passabschnitt 41, einen Kämmabschnitt 42 und einen Körper 43. Eine Vielzahl von Keilvorsprüngen 411 ist an der Innenumfangsfläche des Passabschnitts 41 vorgesehen. Die Keilvorsprünge 411 kämmen mit den Keilvorsprüngen 312 der Ausgangswelle 3. Der Kämmabschnitt 42 ist mit einer Vielzahl von Mitnehmerzähnen 421 versehen, die mit den Mitnehmerzähnen 221 der Eingangswelle 2 kämmen. Der Körper 43 ist zwischen dem Passabschnitt 41 und dem Kämmabschnitt 42 vorgesehen. Die Keilvorsprünge 411 kämmen mit den Keilvorsprüngen 312 der Ausgangswelle 3 derart, dass das Mitnehmerbauteil 4 axial beweglich aber nicht drehbar relativ zu der Ausgangswelle 3 ist. Das Mitnehmerbauteil 4 ist mit einem gestuften Abschnitt 431 an dem Innenumfang des Körpers 43 versehen. Die Schraubenfeder 11 ist zwischen dem gestuften Abschnitt 431 und dem Sicherungsring 15 in der Axialrichtung zusammengedrückt angeordnet.
Das elektromagnetische Stellglied 10 enthält eine elektromagnetische Spule 5, ein Joch 6, einen Anker 7 und ein Gehäuse 8. Das Joch 6 dient als einen Magnetpfad eines Magnetflusses der elektromagnetischen Spule 5. Der Anker 7 ist ein weichmagnetischer Körper, der gestaltet ist, um sich in der Axialrichtung zu bewegen, während er durch das Joch 6 durch eine Erregung der elektromagnetischen Spule 5 angezogen wird. Das Gehäuse 8 nimmt den Anker 7 auf. Der Anker 7 ist eine Ausbildung eines Bewegungsbauteils der vorliegenden Erfindung. Das Gehäuse 8 ist eine Ausbildung eines Gehäusebauteils der vorliegenden Erfindung.
Die elektromagnetische Spule 5 wird durch Ausbilden einer Wicklung 52 um einen Spulenkern 51 erhalten. Der Spulenkern 51 wird durch das Joch 6 gehalten. Ein Strom wird der Wicklung 52 von einer Steuerungseinheit (nicht veranschaulicht) über einen Leitungsdraht 53 zugeführt. Das Joch 6 hat eine ringförmige Vertiefung 60, die in der Axialrichtung offen ist. Die elektromagnetische Spule 5 ist in der Vertiefung 60 aufgenommen. Das Joch 6 ist ein ringförmiger weichmagnetischer Körper und ist im Inneren des Gehäuses 8 durch ein rohrförmiges Stützbauteil 54 gestützt, das aus einem geschichteten Dämpfungsstahlblech ausgebildet ist. Der Passabschnitt 41 des Mitnehmerbauteils 4 ist an einer Innenseite des Jochs 6 angeordnet und der Kämmabschnitt 42 des Mitnehmerbauteils 4 ist neben dem Joch 6 in der Axialrichtung angeordnet.
In 1 ist ein aktivierter Zustand des elektromagnetischen Stellglieds 10 oberhalb der Rotationsachse O und ein deaktivierter Zustand des elektromagnetischen Stellglieds 10 unterhalb der Rotationsachse O veranschaulicht. In dem aktivierten Zustand des elektromagnetischen Stellglieds 10 wird der Wicklung 52 der elektromagnetischen Spule 5 Strom zugeführt. In dem deaktivierten Zustand des elektromagnetischen Stellglieds 10 ist der Anker 7 von dem Joch 6 in der Axialrichtung durch eine Drängungskraft der Schraubenfeder 11 beabstandet.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Anker 7 veranschaulicht. Der Anker 7 hat einstückig einen scheibenförmigen Körper 71 und Keilzähne 72. Ein Durchgangsloch 70 ist an der Mitte des Körpers 71 ausgebildet. Die Ausgangswelle 3 ist durch das Durchgangsloch 70 eingesetzt. Die Keilzähne 72 dienen als eine Vielzahl von Vorsprüngen, die an einer radial äußeren Seite des Körpers 71 vorgesehen sind. Die Keilzähne 72 sind schraubenförmige Keile, die über die gesamte Außenumfangsfläche des Anker 7 ausgebildet sind. Die Flankenlinien der schraubenförmigen Keile sind bezüglich der Axialrichtung geneigt. Der Neigungswinkel der Flankenlinien der Keilzähne 72 ist beispielsweise 1° oder mehr und ist vorzugsweise 5° oder mehr und 10° oder weniger.
Ein Nadelrollenlager 16 ist zwischen einer axialen Endfläche 71a des Innenumfangsrands des Körpers 71 und einer axialen Endfläche 43a des Körpers 43 des Mitnehmerbauteils 4 an dem Ende an der Seite des Passabschnitts 41 angeordnet. Das Mitnehmerbauteil 4 ist durch das Nadelrollenlager 16 relativ zu dem Anker 7 sanft drehbar und bewegt sich zusammen mit dem Anker 7 in der Axialrichtung.
Das Gehäuse 8 hat einstückig einen Flanschabschnitt 81, einen Zylinderabschnitt 82, Keilzähne 83, einen Wandabschnitt 84 und einen kurzen Zylinderabschnitt 85. Der Flanschabschnitt 81 ist an dem Gehäuse 90 mit Schrauben 96 fixiert. Das Joch 6 und der Anker 7 sind im Inneren des Zylinderabschnitts 82 angeordnet. Die Keilzähne 83 dienen als eine Vielzahl von Vorsprüngen, die an dem Innenumfang des Zylinderabschnitts 82 vorgesehen sind. Der Wandabschnitt 84 erstreckt sich von einem axialen Ende des Zylinderabschnitts 82 radial nach innen. Der Zylinderabschnitt 85 steht in der Axialrichtung von dem Innenumfangsrand des Wandabschnitts 84 vor. Der Flanschabschnitte 81 ist an dem Gehäuse 90 mit der Vielzahl von Schrauben 96 fixiert. 1 veranschaulicht eine der Schrauben 96.
Der Zylinderabschnitt 82 hat ein Hinausführungsloch 820, durch das der Leitungsdraht 53 hinausgeführt ist. Eine Tülle 171 ist an das Hinausführungsloch 820 gepasst. Die Tülle 171 hält den Leitungsdraht 53. Das Stützbauteil 54 ist in den Zylinderabschnitt 82 pressgepasst. Ein Dichtungsbauteil 172 und ein Kugellager 18 sind zwischen dem Zylinderabschnitt 85 und dem Wellenabschnitt 31 der Ausgangswelle 3 angeordnet.
3 ist eine perspektivische lokale Schnittansicht des Gehäuses 8, die in einem Querschnitt entlang einer in 1 veranschaulichten Linie A-A ausgeschnitten ist. Die Keilzähne 83 sind schraubenförmige Keile, die über die gesamte Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 82 des Gehäuses 8 ausgebildet sind. Die Flankenlinien der schraubenförmigen Keile sind um denselben Neigungswinkel wie der der Keilzähne 72 des Ankers 7 geneigt. Der Anker 7 und das Gehäuse 8 sind durch eine Eingriffsstruktur miteinander gekoppelt, bei der die Keilzähne 72 des Ankers 7 mit Zahnlücken 830, die jeweils zwischen den Keilzähnen 83 des Gehäuses 8 ausgebildet sind, eingreifen und die Keilzähne 83 des Gehäuses 8 mit Zahnlücken 720, die jeweils zwischen den Keilzähnen 72 des Ankers 7 ausgebildet sind, eingreifen.
Der Wandabschnitt 84 des Gehäuses 8 ist mit einem ringförmigen Vorsprungabschnitt 841 versehen. Der Vorsprungabschnitt 841 steht in der Axialrichtung von einer Fläche 84a des Wandabschnitts 84 vor, die dem Anker 7 zugewandt ist. Eine Beilagscheibe 19 mit einer Form einer Ringplatte ist durch Passen an eine Innenseite des Vorsprungabschnitts 841 fixiert. Wenn die elektromagnetische Spule 5 nicht erregt ist, grenzt der Anker 7 an die Beilagscheibe 19 durch die Drängungskraft der Schraubenfeder 11. Die Beilagscheibe 19 grenzt an die axiale Endfläche des Ankers 7, die dem Joch 6 entgegengesetzt ist, wodurch der Bewegungsbetrag des Ankers 7 von dem Joch 6 weg durch die Drängungskraft der Schraubenfeder 11 reguliert wird.
In der wie oben beschrieben aufgebauten Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 wird, wenn die elektromagnetische Spule 5 erregt ist, ein Magnetfluss in einem Magnetpfad M erzeugt, der durch eine gestrichelte Linie in 1 angezeigt ist. Der Anker 7 bewegt sich in der Axialrichtung, während er in Richtung des Jochs 6 durch eine Magnetkraft der elektromagnetischen Spule 5 angezogen wird. Der Anker 7 grenzt (schlägt) an eine axiale Endfläche 6a des Jochs 6. Die axiale Endfläche 6a des Jochs 6 ist die offene Endfläche der Vertiefung 60. Zusammen mit der Axialbewegung des Ankers 7, wird das Mitnehmerbauteil 4 durch den Anker 7 über das Nadelrollenlager 16 gedrückt, um sich in Richtung der Eingangswelle 2 zu bewegen, und die Mitnehmerzähne 421 des Mitnehmerbauteils 4 kämmen mit den Mitnehmerzähnen 221 der Eingangswelle 2. Dieser Vorgang erreicht den gekoppelten Zustand, bei dem die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 über das Mitnehmerbauteil 4 gekoppelt sind, um nicht relativ zueinander drehbar zu sein.
Beim Stoppen der Erregung der elektromagnetischen Spule 5 in diesem Zustand, wird das Mitnehmerbauteil 4 und der Anker 7 durch die Drängungskraft der Schraubenfeder 11 in eine Richtung bewegt, die der Richtung bei Erregung der elektromagnetischen Spule 5 entgegengesetzt ist. Die Mitnehmerzähne 421 des Mitnehmerbauteils 4 werden von den Mitnehmerzähnen 221 der Eingangswelle 2 ausgerückt, und somit sind die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 relativ zueinander drehbar. Die Schraubenfeder 11 drängt das Mitnehmerbauteil 4 und den Anker 7 in die der Bewegungsrichtung bei Erregung der elektromagnetischen Spule 5 entgegengesetzten Richtung.
Wenn die elektromagnetische Spule 5 nicht erregt ist, grenzt der Anker 7 an die Beilagscheibe 19 durch die Drängungskraft der Schraubenfeder 11. Das heißt der Anker 7 bewegt sich in der Axialrichtung zwischen einer Ausgangsposition, in der der Anker 7 an die Beilagscheibe 19 grenzt, und einer Bewegungsendposition, in der der Anker 7 an das Joch 6 grenzt. Der Bewegungsabstand (Hub) zwischen der Ausgangsposition und der Bewegungsendposition ist beispielsweise 2 mm und wird durch die Dicke der Beilagscheibe 19 eingestellt.
Der Anker 7 bewegt sich in der Axialrichtung relativ zu dem Gehäuse 8, während der Eingriffszustand in der oben beschriebenen Eingriffsstruktur erhalten bleibt. Zu diesem Zeitpunkt funktionieren die Zahnlücken 830, die jeweils zwischen den Keilzähnen 83 des Gehäuses 8 ausgebildet sind, als Eingriffsnuten, in die die Keilzähne 72 des Ankers 7 eingreifen. Die Zahnlücken 720, die jeweils zwischen den Keilzähnen 72 des Ankers 7 ausgebildet sind, funktionieren als Eingriffsnuten, in die die Keilzähne 83 des Gehäuses 8 eingreifen. Die Zahnlücken 720 und 830 sind bezüglich der Axialrichtung geneigt. Wenn sich der Anker 7 bei Anziehung durch das Joch 6 bewegt, dreht sich deshalb der Anker 7 bezüglich des Gehäuses 8 entlang der Neigung der Zahnlücken 720 und 830. Die Keilzähne 72 des Ankers 7 gleiten entlang der Zahnlücken 830 an der Seite des Gehäuses 8 und die Keilzähne 83 des Gehäuses 8 gleiten entlang der Zahnlücken 720 an der Seite des Ankers 7.
4 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Umfangsschnitt veranschaulicht, der Kämmabschnitte zwischen den Keilzähnen 72 des Ankers 7 und den Keilzähnen 83 des Gehäuses 8 anzeigt. 4 veranschaulicht einen Querschnitt einschließlich Kontaktabschnitte zwischen Zahnflanken 72a der Keilzähne 72 des Ankers 7 und Zahnflanken 83a der Keilzähne 83 des Gehäuses 8. In 4 stellt F die Magnetkraft der elektromagnetischen Spule 5, die durch den Anker 7 erhalten wird, wenn sich der Anker 7 bewegt, F₁ eine Kraftkomponente der Magnetkraft in einer Flankenlinienrichtung und F₂ eine Kraftkomponente der Magnetkraft in einer zu der Flankenlinie senkrechten Richtung dar.
Wenn die elektromagnetische Spule 5 erregt ist, bewegt sich der Anker 7 in die Flankenlinienrichtung aufgrund der Kraftkomponente F₁ in der Flankenlinienrichtung und die Keilzähne 72 des Ankers 7 erhalten eine Reibungswiderstandskraft von den Keilzähnen 83 des Gehäuses 8 aufgrund der Kraftkomponente F₂ in der zu der Flankenlinie senkrechten Richtung. Mit der Reibungswiderstandskraft nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 7 ab. Als ein Beispiel veranschaulicht 4 einen Fall, in dem ein Neigungswinkel θ der Flankenlinien der Keilzähne 72 und 83 10° ist.
5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen kinetischer Energie des Ankers 7 und einem Abstand zwischen dem Anker 7 und dem Joch 6 veranschaulicht, wenn sich der Anker 7 von der Ausgangsposition zu der Bewegungsendposition bewegt. In 5 zeigt eine durchgängige Linie eine Änderung der kinetischen Energie in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform und eine gestrichelte Linie eine Änderung der kinetischen Energie in einem Fall eines Vergleichsbeispiels, in dem die Keilzähne 72 und 83 nicht an dem Anker 7 bzw. dem Gehäuse 8 ausgebildet sind. An der Horizontalachse dieses Graphen stellt D einen Abstand zwischen dem Anker 7 und dem Joch 6 dar, wenn der Anker 7 an der Ausgangsposition gelegen ist.
Wie in 5 veranschaulicht, nimmt in der vorliegenden Ausführungsform die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 7 ab, weil die Keilzähne 72 des Ankers 7 die Reibungswiderstandskraft von den Keilzähnen 83 des Gehäuses 8 erhalten. Wenn der Ankers 7 an das Joch 6 grenzt (wenn der Abstand zwischen dem Anker 7 und dem Joch 6 Null ist), ist deshalb die kinetische Energie kleiner als die in dem Vergleichsbeispiel. Somit wird ein Anschlagsgeräusch, das verursacht wird, wenn der Anker 7 an das Joch 6 grenzt, reduziert, wodurch das Auftreten eines Falls reduziert wird, in dem ein Fahrer oder ein Mitfahrer des Fahrzeugs das Anschlagsgeräusch als ungewöhnliches Geräusch wahrnimmt, was ihm Unbehagen bereitet.
In der vorliegenden Ausführungsform kämmen die Keilzähne 72, die über die gesamte Außenumfangsfläche des Ankers 7 ausgebildete schraubenförmige Keile sind, mit den Keilzähnen 83, die über die gesamte Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 82 des Gehäuses 8 ausgebildete schraubenförmige Keile sind. Deshalb nimmt eine Kontaktfläche zwischen dem Anker 7 und dem Gehäuse 8 zu und nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 7 durch eine große Reibungswiderstandskraft ab. Somit kann das Anschlagsgeräusch ausreichend reduziert werden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. 6 ist eine Schnittansicht, die einen Teil einer Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Eingriffsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Eingriffsstruktur zwischen dem Anker 7 und dem Gehäuse 8. Deshalb wird hauptsächlich dieser Unterschied beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden Teile, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, durch die gleichen Namen und Bezugszeichen wie die in der ersten Ausführungsform verwendeten Elemente oder Teile dargestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Ankers 7 mit einer Vielzahl von wulstförmigen (säulenartigen) Vorsprüngen 73 anstelle der schraubenförmigen Keile versehen. Eine Vielzahl von teilweise gekrümmten Eingriffsnuten 86 ist an der Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 82 des Gehäuses 8 anstelle der schraubenförmigen Keile ausgebildet. Die Vorsprünge 72 des Ankers 7 sind an einer Außenumfangsfläche 71b des Körpers 71 aufrecht vorgesehen, um in einer Radialrichtung vorzustehen und mit den Eingriffsnuten 86 einzugreifen. Wenn die elektromagnetische Spule 5 erregt ist, gleiten die Vorsprünge 73 entlang der Eingriffsnuten 86 und eine Reibungswiderstandskraft wird zwischen Außenumfangsflächen 73a der Vorsprünge 73 und Flächen 86a der Eingriffsnuten 86 erzeugt.
In 7 ist die Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 82 des Gehäuses 8, in dem die Eingriffsnuten 86 ausgebildet sind, zusammen mit den Vorsprüngen 73 des Ankers 7 veranschaulicht. Die Vertikalrichtung von 7 entspricht einer Umfangsrichtung des Zylinderabschnitts 82 und die Querrichtung von 7 entspricht der Axialrichtung. In 7 zeigen durchgehende Linien die Vorsprünge 73, wenn der Ankers 7 an der Ausgangsposition gelegen ist, und gedachte Linien (lang und zweimal kurz gestrichelte Linien) die Vorsprünge 73, wenn der Anker 7 an der Bewegungsendposition gelegen ist.
Die Eingriffsnut 86 ist durch spanende Bearbeitung unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs wie einen Schaftfräser ausgebildet. Die Eingriffsnut 86 hat einen geneigten Abschnitt 861, einen gekrümmten Abschnitt 862 und einen geraden Abschnitt 863. Der geneigte Abschnitt 861 ist bezüglich der Axialrichtung geneigt. Der gekrümmte Abschnitt 862 ist in einer Bogenform gekrümmt. Der gerade Abschnitt 863 ist parallel zu der Axialrichtung. Der geneigte Abschnitt 861 ist näher an dem Joch 6 als der gekrümmte Abschnitt 862 ausgebildet. Der gerade Abschnitt 863 ist näher an dem Wandabschnitt 84 des Gehäuses 8 als der gekrümmte Abschnitt 862 ausgebildet. Der geneigte Abschnitt 861 ist um einen Neigungswinkel des Endes des gekrümmten Abschnitts 862 an der Seite des geneigten Abschnitts 861 bezüglich der Axialrichtung geneigt und der geneigte Abschnitt 861 und der gekrümmte Abschnitt 862 sind miteinander ohne eine Stufe sanft verbunden. Das Ende des gekrümmten Abschnitts 862, das dem geneigten Abschnitt 861 entgegengesetzt ist, ist mit dem geraden Abschnitt 863 ohne eine Stufe sanft verbunden.
Wenn der Anker 7 an der Ausgangsposition gelegen ist, ist der Vorsprung 73 an dem Ende des gekrümmten Abschnitts 862 an der Seite des geraden Abschnitts 863 gelegen. Wenn der Anker 7 an der Bewegungsendposition gelegen ist, ist der Vorsprung 73 an dem Ende des gekrümmten Abschnitts 862 an der Seite des geneigten Abschnitts 861 gelegen. Das heißt, wenn θ₁ einen Neigungswinkel der Eingriffsnut 86 bezüglich der Axialrichtung an einem Teil, der mit dem Vorsprung 73 eingreift, wenn der Anker 7 an der Ausgangsposition gelegen ist, darstellt und θ₂ einen Neigungswinkel der Eingriffsnut 86 bezüglich der Axialrichtung an einem Teil, der mit der Vorsprung 73 eingreift, wenn der Anker 7 an der Bewegungsendposition gelegen ist, darstellt, θ₂ ist größer als θ₁ . Der gekrümmte Abschnitt 862 ist gekrümmt, sodass die Neigung eines Teils, der mit dem Vorsprung 73 eingreift, bezüglich der Axialrichtung allmählich von θ₁ auf θ₂ zunimmt, wenn sich der Anker 7 dem Joch 6 annähert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist θ₁ 0°, kann aber ein vorbestimmter Winkel sein, der größer als 0° und kleiner als θ₂ ist. Wenn der Anker 7 an der Ausgangsposition gelegen ist, kann der Vorsprung 73 an dem geraden Abschnitt 863 gelegen sein. Wenn der Anker 7 an der Bewegungsendposition gelegen ist, kann der Vorsprung 73 an dem geneigten Abschnitt 861 gelegen sein.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform wird das Anschlagsgeräusch, das verursacht wird, wenn der Anker 7 an das Joch 6 grenzt, reduziert, wodurch das Auftreten des Falls reduziert wird, in dem der Fahrer oder der Mitfahrer des Fahrzeugs das Anschlagsgeräusch als ungewöhnliches Geräusch wahrnimmt, was ihm Unbehagen bereitet. Wegen der Beziehung von θ₁ < θ₂ kann sich der Anker 7 leicht von der Ausgangsposition bewegen, wenn die elektromagnetische Spule 5 erregt wird, und nimmt die Reibungswiderstandskraft, die durch die Vorsprünge 73 erhalten wird, zu, wenn sich der Anker 7 der Bewegungsendposition annähert. Deshalb wird die kinetische Energie, die verursacht wird, wenn der Anker 7 an das Joch 6 grenzt, weiter reduziert, wodurch das Anschlagsgeräusch weiter reduziert wird.
Die vorliegende Erfindung kann gegebenenfalls geändert werden, ohne vom Geiste der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So sind beispielsweise die oben beschriebenen Ausführungsformen auf den Fall gerichtet, in dem das elektromagnetische Stellglied 10 auf die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 angewendet wird, die gestaltet ist, um das erste Bauteil (Eingangswelle 2) und das zweite Bauteil (Ausgangswelle 3) zu verbinden oder zu trennen. Die Anwendung des elektromagnetischen Stellglieds 10 ist nicht auf die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 beschränkt. Das elektromagnetische Stellglied 10 kann für verschiedene Zwecke verwendet werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind auf den Fall gerichtet, indem die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 an der Differentialvorrichtung des Allradfahrzeugs montiert ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 kann an anderen Teilen des Fahrzeugs verwendet werden oder kann für verschiedene andere Vorrichtungen als das Fahrzeug wie eine Werkzeugmaschine verwendet werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind auf den Fall gerichtet, in dem sowohl das erste Bauteil als auch das zweite Bauteil, die durch die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 zu verbinden oder zu trennen sind, drehende Körper sind. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Eines von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil kann ein nicht drehbares Bauteil sein. In diesem Fall funktioniert die Verbindungs-/Trennvorrichtung 1 als eine Bremsvorrichtung, die gestaltet ist, um die Drehung des drehenden Körpers, der einer von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil ist, bezüglich des nicht drehbaren Bauteils, das das andere von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil ist, zu stoppen.
Die oben beschriebene zweite Ausführungsform ist auf einen Fall gerichtet, in dem die Vorsprünge 73 an dem Anker 7 vorgesehen sind und die Eingriffsnuten 86 in dem Gehäuse 8 ausgebildet sind. Umgekehrt können den Vorsprüngen 73 entsprechende Vorsprünge an dem Gehäuse 8 vorgesehen sein und können Eingriffsnuten, die mit den Vorsprüngen eingreifen, in dem Anker 7 ausgebildet sein. Auch in diesem Fall können ähnliche Vorgänge und Wirkungen wie bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform durch Vorsehen des gekrümmten Abschnitts erreicht werden, der ausgebildet ist, sodass die Neigung der Eingriffsnut bezüglich der Axialrichtung an dem Teil, der mit dem Vorsprung eingreift, zunimmt, wenn sich der Anker 7 dem Joch 6 annähert.
Ein elektromagnetisches Stellglied (10) enthält eine elektromagnetische Spule (5), ein Joch (6), das als ein Magnetpfad eines Magnetflusses der elektromagnetischen Spule dient, einen Anker (7), der gestaltet ist, um sich in einer Axialrichtung zu bewegen, während es durch das Joch (6) durch Erregung der elektromagnetischen Spule (5) angezogen wird, und ein Gehäuse (8), das den Anker (7) aufnimmt. Der Anker (7) und das Gehäuse (8) sind durch eine Eingriffsstruktur miteinander gekoppelt, bei der Vorsprünge, die an einem der Bauteile vorgesehen sind, mit Eingriffsnuten eingreifen, die in dem anderen der Bauteile ausgebildet sind. Mindestens ein Teil der Eingriffsnut ist bezüglich der Axialrichtung geneigt. Wenn sich der Anker (7) bewegt, während er durch das Joch (6) angezogen wird, gleiten die Vorsprünge des Ankers (7) entlang der Eingriffsnut des Gehäuses (8), und der Anker (7) dreht sich relativ zu dem Gehäuse (8) entlang der Neigung der Eingriffsnuten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017133581 [0002]
JP 2017133581 A [0002, 0003, 0005]

Claims

Ein elektromagnetisches Stellglied mit: einer elektromagnetischen Spule; einem Joch, das als ein Magnetpfad eines Magnetflusses der elektromagnetischen Spule dient; einem Bewegungsbauteil, das gestaltet ist, um sich in einer Axialrichtung zu bewegen, während es durch das Joch durch Erregung der elektromagnetischen Spule angezogen wird; und einem Gehäusebauteil, das das Bewegungsbauteil aufnimmt, wobei das Bewegungsbauteil und das Gehäusebauteil durch eine Eingriffsstruktur miteinander gekoppelt sind, bei der ein Vorsprung, der an einem von dem Bewegungsbauteil und dem Gehäusebauteil vorgesehen ist, mit einer Eingriffsnut eingreift, die in dem anderen von dem Bewegungsbauteil und dem Gehäusebauteil ausgebildet ist, mindestens ein Teil der Eingriffsnut bezüglich der Axialrichtung geneigt ist, und, wenn sich das Bewegungsbauteil bewegt, während es durch das Joch angezogen wird, der Vorsprung entlang der Eingriffsnut gleitet und das Bewegungsbauteil sich relativ zu dem Gehäusebauteil entlang einer Neigung der Eingriffsnut dreht.
Elektromagnetische Stellglied gemäß Anspruch 1, wobei schraubenförmige Keile an einer Außenumfangsfläche des Bewegungsbauteils und an einer Innenumfangsfläche des Gehäusebauteils ausgebildet sind, und die Eingriffsstruktur eine Struktur ist, bei der Keilzähne der schraubenförmigen Keile, die an einem von dem Bewegungsbauteil und dem Gehäusebauteil als der Vorsprung vorgesehen sind, mit Zahnlücken der schraubenförmigen Keile eingreifen, die in dem anderen von dem Bewegungsbauteil und dem Gehäusebauteil als die Eingriffsnut vorgesehen sind.
Elektromagnetische Stellglied gemäß Anspruch 1, wobei die Eingriffsnut einen gekrümmten Abschnitt hat, der ausgebildet ist, sodass eine Neigung eines Teils, der mit dem Vorsprung eingreift, bezüglich der Axialrichtung mit einer Annäherung des Bewegungsbauteils an das Joch zunimmt.
Verbindungs-/Trennvorrichtung, die gestaltet ist, um zwischen einem gekoppelten Zustand, bei dem ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil gekoppelt sind, um nicht relativ zueinander drehbar zu sein, und einem freigegebenen Zustand, bei dem das erste Bauteil und das zweite Bauteil relativ zueinander drehbar sind, zu schalten, wobei die Verbindungs-/Trennvorrichtung Folgendes aufweist: das elektromagnetische Stellglied gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3; ein Kämmbauteil, das an das zweite Bauteil gekoppelt ist, um axial beweglich aber nicht drehbar relativ zu dem zweiten Bauteil zu sein, und gestaltet ist, um sich in der Axialrichtung zusammen mit dem Bewegungsbauteil zu bewegen; und ein Drängungsbauteil, das gestaltet ist, um das Kämmbauteil und das Bewegungsbauteil in eine Richtung zu drängen, die einer Bewegungsrichtung bei einer Erregung der elektromagnetischen Spule entgegengesetzt ist, wobei, wenn sich das Bewegungsbauteil zu einer Seite in der Axialrichtung bewegt, das Kämmbauteil mit dem ersten Bauteil kämmt, um den gekoppelten Zustand zu erreichen, und, wenn sich das Bewegungsbauteil zu der anderen Seite in der Axialrichtung bewegt, das Kämmbauteil von dem ersten Bauteil ausgerückt ist.