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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung,
die einen Zustand einer Leistungsübertragung bzw. eines
Antriebsstrangs unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft
schaltet.
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Hintergrund der Erfindung
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Als
eine Differenzialvorrichtung für ein Fahrzeug ist eine
Vorrichtung bekannt, in der eine Klauenkupplung an einer Rückseite
von Seitenzahnrädern angeordnet ist und die Kupplung durch
eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung angetrieben wird,
um hierdurch die Differenzialvorrichtung zu sperren (siehe Patentdruckschrift
1).
- Patentdruckschrift 1: JP-A-2004-100924
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Offenbarung der Erfindung
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Durch
die Erfindung zu lösende Aufgaben In einer in der Patentdruckschrift
1 beschriebenen elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung
wird, während ein Abschnitt eines durch die elektromagnetische
Kraft anzutreibenden Kolbens aus einem magnetischen Material hergestellt
wird und als ein Abschnitt eines Magnetpfades verwendet wird, der
Kolben gegen einen Kupplungsring gedrückt, der als ein Aufnahmeteil
bzw. Fügepartner dient. Dementsprechend wird ein Drehmoment,
das dem Kupplungsring eingegeben wird, zu einem Element übertragen,
das den Magnetpfad einer elektromagnetischen Kupplung formt. Folglich
wird die Größe eines Gesamtaufbaus aufgrund der
Notwendigkeit einer Kompensation einer Stärke von Elementen
vergrößert, die den Magnetpfad formen. Ferner
besteht, wenn ein Abschnitt, dem das Drehmoment eingegeben wird,
als ein Abschnitt des Magnetpfades geformt ist, eine Möglichkeit,
dass eine Schubkraft des Kolbens aufgrund einer Änderung
eines Abstands bzw. einer Lücke variiert werden kann, was
durch eine von dem Aufnahmeteil empfangene Reaktionskraft verursacht wird,
wodurch verursacht wird, dass eine Bewegung der elektromagnetischen
Betätigungsvorrichtung instabil wird.
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In
Anbetracht des vorstehend Beschriebenen ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung bereitzustellen,
die bezüglich einer Stabilität einer Bewegung
hervorragend ist und bezüglich einer Verkleinerung vorteilhaft
ist.
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Mittel zur Lösung der Aufgaben
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In
einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung sind ein elektromagnetischer Antriebsabschnitt,
der einen Flussweg zwischen einem beweglichen Element und einem
fixierten Element bildet, wobei jedes Element aus einem magnetischen
Material hergestellt ist, und der das bewegliche Element in einer
vorbestimmten Bewegungsrichtung durch eine elektromagnetische Kraft
antreibt, ein Betätigungsabschnitt, der ein Betätigungselement
aufweist, das zwischen einer Verbindungsposition, bei der das Betätigungselement
mit einem Aufnahmeteil verbunden ist, und einer Freigabeposition
beweglich ist, bei der das Betätigungselement von dem Aufnahmeteil
in einer zu der Bewegungsrichtung parallelen Richtung getrennt ist,
und der eine Bewegung des Aufnahmeteils in einer Betätigungsrichtung,
die unterschiedlich zu der Bewegungsrichtung ist, begrenzt, wenn
das Betätigungselement in der Verbindungsposition ist,
und eine Verbindungsvorrichtung bereitgestellt, die zwischen dem beweglichen
Element und dem Betätigungselement derart angeordnet ist,
dass eine relative Bewegung des Betätigungselements zu
dem beweglichen Element in der Betätigungsrichtung gestattet
ist, und dass eine relative Bewegung des Betätigungselements
zu dem beweglichen Element in der Bewegungsrichtung begrenzt ist.
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Entsprechend
der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird, wenn das bewegliche Element des elektromagnetischen
Antriebsabschnitts in der Bewegungsrichtung durch eine elektromagnetische
Kraft angetrieben wird, die Bewegung durch die Verbindungsvorrichtung
ebenso zu dem Betätigungselement übertragen, und
das Betätigungselement bewegt sich zwischen der Verbindungsposition
und der Freigabeposition. Wenn das Betätigungselement sich
zu der Verbindungsposition bewegt, wird das Betätigungselement
mit dem Aufnahmeteil verbunden, und eine Reaktionskraft von dem
Aufnahmeteil wirkt auf das Betätigungselement. Bezüglich
der Betätigungsrichtung der Reaktionskraft wird jedoch
eine relative Bewegung des Betätigungselements in Bezug
auf das bewegliche Element durch die Verbindungsvorrichtung gestattet,
eine Übertragung der Reaktionskraft von dem Betätigungselement
zu dem beweglichen Element wird durch die Verbindungsvorrichtung
unterbrochen, so dass die von dem Aufnahmeteil empfangene Reaktionskraft
nicht auf das bewegliche Element wirkt. Dementsprechend ist es nicht
erforderlich, dem beweglichen Element des elektromagnetischen Antriebsabschnitts
eine Stärke zu verleihen, die der Reaktionskraft widersteht,
während ein Material für ein Betätigungselement
des Betätigungsabschnitts nicht auf ein magnetisches Material
begrenzt ist, wobei es möglich ist, der Auswahl eines Materials,
das eine hervorragende Stärke aufweist, eine Priorität
zu geben. Folglich ist es möglich, sowohl den elektromagnetischen
Antriebsabschnitt als auch den Betätigungsabschnitt zu
verkleinern. Ferner besteht, da die Übertragung der Reaktionskraft
zu dem beweglichen Element des elektromagnetischen Antriebselements
unterbrochen ist, keine Möglichkeit, dass eine Größe
einer Lücke des Magnetpfades zwischen dem beweglichen Element
und dem fixierten Element aufgrund eines Einflusses der Reaktionskraft
auseinandergeht. Folglich wird eine Streuung eines Schubes, der
dem beweglichen Element auf der Grundlage der elektromagnetischen Kraft
gegeben wird, begrenzt, wobei somit eine Stabilität einer
Bewegung der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung
verbessert wird.
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In
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann
die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung derart konfiguriert
sein, dass jedes des beweglichen Elements, des fixierten Elements und
des Betätigungselements in einer ringförmigen Form
geformt ist und auf einer gemeinsamen Achse angeordnet ist, das
bewegliche Element und das fixierte Element in einer axialen Richtung
angeordnet sind, wobei die Bewegungsrichtung als die axiale Richtung
konfiguriert ist, und das Betätigungselement so bereitgestellt
ist, dass es mit dem Aufnahmeteil in einer Umfangsrichtung in Bezug
auf die Achse in Eingriff gebracht wird, wobei die Betätigungsrichtung
als die Umfangsrichtung konfiguriert ist. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel kann die Gesamtheit der elektromagnetischen
Betätigungsvorrichtung in einer ringförmigen Form
konfiguriert sein. In diesem Fall kann ein axialer Spitzenendabschnitt
auf einer Seite des beweglichen Elements in einer zugehörigen
radialen Richtung ausgebildet sein, und eine Ölnut kann
auf einer zugehörigen anderen Seite in der radialen Richtung
ausgebildet sein. In dem Fall, bei dem eine Ölnut wie diese
bereitgestellt ist, wird in einer Anfangsstufe einer Bewegung des
beweglichen Elements ein Magnetpfad zwischen dem axialen Spitzenendabschnitt
des beweglichen Elements und dem fixierten Element gebildet. Da
die Ölnut auf der entgegengesetzten Seite in Bezug auf
die radiale Richtung bereitgestellt ist, wird eine Lücke
des Magnetpfades zwischen dem beweglichen Element und dem fixierten
Element durch die Ölnut nicht vergrößert,
so dass eine Möglichkeit, dass ein Schub des beweglichen
Elements in der Anfangsstufe der Bewegung des beweglichen Elements
durch die Ölnut beeinflusst wird, gering ist.
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Der
elektromagnetische Antriebsabschnitt kann mit einem Führungselement
versehen sein, das aus dem magnetischen Material hergestellt ist
und eine zylindrische Führungsoberfläche aufweist,
an die das bewegliche Element angepasst ist, um das bewegliche Element
in der Bewegungsrichtung zu führen, wobei der Flussweg
so ausgebildet sein kann, dass er zwischen dem beweglichen Element, dem
fixierten Element und dem Führungselement herumläuft.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist
es möglich, indem das bewegliche Element angepasst wird,
wobei die Führungsoberfläche des Führungselements
als ein Kriterium berücksichtigt wird, eine Neigung bzw.
Schiefstellung des beweglichen Elements in Bezug auf das Führungselement
und eine Streuung der Größe der Lücke
des Magnetpfades zwischen dem Führungselement und dem beweglichen
Element zu begrenzen. Folglich wird die Bewegung des beweglichen
Elements weiter stabilisiert.
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Die
elektromagnetische Betätigungsvorrichtung kann derart konfiguriert
sein, dass ein Endabschnitt des beweglichen Elements, der dem fixierten
Element gegenüberliegt, mit einem Verjüngungsabschnitt
versehen ist, der in einer Richtung, die weg von dem fixierten Element
gerichtet ist, entlang der axialen Richtung zurückweicht,
um zunehmend von einer Führungsoberfläche in einer
radialen Richtung getrennt zu werden, ein hinteres Ende des Verjüngungsabschnitts
mit einer Stopperoberfläche versehen ist, die senkrecht
zu der axialen Richtung ist, ein Endabschnitt des fixierten Elements,
der dem beweglichen Element gegenüberliegt, mit einem Verjüngungsabschnitt
versehen ist, der sich in die gleiche Richtung wie die der Neigung
des Verjüngungsabschnitts des beweglichen Elements neigt,
ein Spitzenende des Verjüngungsabschnitts mit einer Stopperoberfläche
versehen ist, die senkrecht zu der axialen Richtung ist und in der
Lage ist, die Stopperoberfläche des beweglichen Elements
zu kontaktieren. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist in der Anfangsstufe der Bewegung des beweglichen Elements der
Magnetpfad bei einer Position ausgebildet, bei der ein Intervall
zwischen den Verjüngungsabschnitten am schmalsten ist,
so dass die Bewegung des beweglichen Elements mit einem niedrigen Strom
gestartet werden kann. Da die Verjüngungsabschnitte bereitgestellt
sind, sind Flächen der Stopperoberflächen verringert,
wobei anormale Geräusche zu der Zeit, wenn die Stopperoberflächen
des beweglichen Elements und des fixierten Elements einander kontaktieren,
begrenzt werden können.
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Als
die Verbindungsvorrichtung kann ein Verbindungselement, das sich
in der Umfangsrichtung erstreckt, zwischen dem beweglichen Element
und dem Betätigungselement bereitgestellt sein, so dass es
nicht in der Lage ist, sich in Bezug auf das bewegliche Element
und das Betätigungselement in der axialen Richtung relativ
zu bewegen, und in der zugehörigen Umfangsrichtung relativ
drehbar ist. Ferner kann die Verbindungsvorrichtung ein Haltering
sein. Gemäß diesen Ausführungsbeispielen
ist es möglich, einen Schlupf in der Umfangsrichtung zwischen
dem beweglichen Element und dem Betätigungselement zu verursachen,
um hierdurch die Übertragung einer Reaktionskraft zu unterbrechen.
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Der
Betätigungsabschnitt kann mit einem Halteelement versehen
sein, das in Eingriff mit dem Betätigungselement ist, so
dass es nicht in der Lage ist, sich relativ zu dem Betätigungselement
in der Betätigungsrichtung zu bewegen, und in der Lage
ist, sich relativ hierzu in der Bewegungsrichtung zu bewegen, wenn
das Betätigungselement in der Verbindungsposition ist,
wobei das Halteelement konfiguriert sein kann, an einem Einbauabschnitt
der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung unter Verwendung
einer Fixiervorrichtung fixiert zu sein. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist es möglich, indem das
Halteelement an dem Einbauabschnitt fixiert wird, die von dem Aufnahmeteil
empfangene Reaktionskraft von dem Betätigungselement zu
dem Einbauabschnitt über das Halteelement zu übertragen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
eine axiale Schnittdarstellung einer Übertragungsvorrichtung
bzw. Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug, in der eine
elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut
ist.
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2 zeigt
eine vergrößerte Darstellung eines Hauptteils
von 1.
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3 zeigt
eine Darstellung, die einen Entwurf eines Leistungsverteilungsmechanismus
und der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung zeigt.
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4 zeigt
eine Teilschnittdarstellung, die entlang einer axialen Richtung
der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung entnommen
ist.
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5 zeigt
eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Kolben von
einem zugehörigen hinteren Ende in der axialen Richtung
betrachtet wird.
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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1 zeigt
eine axiale Schnittdarstellung, die eine Übertragungsvorrichtung
bzw. Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug zeigt, in der
eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut
ist, und 2 zeigt eine vergrößerte
Darstellung eines zugehörigen Hauptteils. Eine Übertragungsvorrichtung
bzw. Getriebevorrichtung 1 überträgt
eine Leistung, die einer Eingabewelle 2 von einer Kurbelwelle
einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine, die in einem Fahrzeug
angebracht ist, eingegeben wird, zu einer Ausgabewelle 5,
wobei ein Anteil der Leistung zu einem Generator 3 über
einen Leistungsverteilungsmechanismus 4 verteilt wird.
Ein Motor 6 ist an einem Außenumfang der Ausgabewelle 5 bereitgestellt,
wobei eine zugehörige Ausgabewelle 6a mit der
Ausgabewelle 5 über einen nicht gezeigten Untersetzungsmechanismus
verbunden ist. Der Leistungsverteilungsmechanismus 4 ist
mit einem ersten Planetengetriebemechanismus 10 und einem
zweiten Planetengetriebemechanismus 20 versehen. Der erste
Planetengetriebemechanismus 10 weist ein Sonnenrad 11 und
ein Hohlrad 12, die koaxial zueinander angeordnet sind,
Planetenzahnräder 13, die zwischen den Zahnrädern 11 und 12 angeordnet sind,
und einen Planetenträger 14 auf, der die Planetenzahnräder 13 rotierbar
(oder drehbar) trägt. Der zweite Planetengetriebemechanismus 20 weist
ein Sonnenrad 21 und ein Hohlrad 22, die koaxial
zueinander angeordnet sind, Planetenzahnräder 23,
die zwischen den Zahnrädern 21 und 22 angeordnet sind,
und einen Planetenträger 24 auf, der das Planetenzahnrad 23 rotierbar
(oder drehbar) trägt.
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Die
Eingabewelle 2 ist mit dem Planetenträger 14 des
ersten Planetengetriebemechanismus 10 so verbunden, dass
sie integral damit drehbar ist. Eine Antriebswelle 3a des
Generators 3 ist in einer koaxial hohlen Form mit der Eingabewelle 2 ausgebildet,
wobei ein zugehöriges Spitzenende mit dem Sonnenrad 11 des
ersten Planetengetriebemechanismus 10 so verbunden ist,
dass er integral damit drehbar ist. Das Hohlrad 12 des
ersten Planetengetriebemechanismus 10 ist mit dem Planetenträger 24 des
zweiten Planetengetriebemechanismus 20 so verbunden, dass
er integral damit drehbar ist, wobei ferner der Planetenträger 24 mit
der Ausgabewelle 5 so verbunden ist, dass er integral damit
drehbar ist. Das Hohlrad 22 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 ist über
ein Verbindungselement 25 mit dem Planetenträger 14 des
ersten Planetengetriebemechanismus 10 so verbunden, dass
es integral damit drehbar ist. Das Sonnenrad 21 des zweiten
Planetengetriebemechanismus 20 ist an einem Außenumfang
der Ausgabewelle 5 angeordnet, so dass es relativ hierzu
drehbar ist. Ein Kupplungsrad 26 ist bei einem Wellenendabschnitt
des Sonnerades 21 bereitgestellt, um integral damit drehbar
zu sein, und Kupplungszähne 26a sind an einem
Außenumfang des Kupplungsrades 26 ausgebildet.
Eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 ist
an einem Außenumfang des Leistungsverteilungsmechanismus 4 bereitgestellt.
Indem die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 30 mit
den Kupplungszähnen 26a in Eingriff gelangt, ist
es möglich, eine Drehung des Sonnenrades 21 zu
verhindern. Nachstehend wird ein Zustand einer Verhinderung der
Drehung des Sonnenrades 21 durch die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 als
ein Sperrzustand bezeichnet, und ein Zustand, bei dem die Drehung
des Sonnenrades 21 gestattet ist, wird als ein Entsperrzustand
bezeichnet.
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Der
Planetenträger 14 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 und
das Hohlrad 22 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 drehen sich
mit der gleichen Geschwindigkeit wie die der Eingabewelle 2 um
eine Achse der Eingabewelle 2, die durch die Brennkraftmaschine
angetrieben wird. Das Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 dreht
sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die der Antriebswelle 3a des
Generators 3. Wenn das Sonnenrad 21 in dem Entsperrzustand ist,
läuft das Sonnenrad 21 um die Ausgabewelle 5 mit
einer Geschwindigkeit herum, die einer Antriebsgeschwindigkeit der
Ausgabewelle 5 und des Planetenträgers 24 durch
den Motor 6 und einer Antriebsgeschwindigkeit des Planetenträgers 14 und
des Hohlrades 22 durch die Brennkraftmaschine entspricht,
und ferner dreht sich, da das Hohlrad 12 sich mit der gleichen
Geschwindigkeit wie die des Planetenträgers 24 dreht,
das Sonnenrad 11 mit einer Geschwindigkeit, die den Drehgeschwindigkeiten
des Hohlrades 12 und des Planetenträgers 14 entspricht, wobei
somit der Generator 3 angetrieben wird. In diesem Fall
können die Antriebsgeschwindigkeit der Ausgabewelle 5 durch
den Motor 6 und die Antriebsgeschwindigkeit der Eingabewelle 2 durch
die Brennkraftmaschine frei zueinander konfiguriert werden, wobei
das Sonnenrad 21 um die Ausgabewelle 5 herumläuft,
um einen Drehgeschwindigkeitsunterschied zu absorbieren. Demgegenüber
ist, wenn ein Zustand des Sonnenrades 21 auf den Sperrzustand
geschaltet ist, eine Beziehung etabliert, dass in dem zweiten Planetengetriebemechanismus 20,
wenn die Drehgeschwindigkeit entweder des Hohlrades 22 oder
des Planetenträgers 24 konfiguriert wird, die
andere Drehgeschwindigkeit gleichsam konfiguriert wird. In diesem
Fall sind die Antriebsgeschwindigkeit der Eingabewelle 2 durch
die Brennkraftmaschine und die Antriebsgeschwindigkeit der Ausgabewelle 5 durch
den Motor 6 miteinander verbunden, wobei, wenn eine dieser
Antriebsgeschwindigkeiten konfiguriert wird, die Antriebsgeschwindigkeit
des Generators 3 durch das Sonnenrad 11 gleichsam
konfiguriert wird. Dieser Sperrzustand wird beispielsweise in einem
Fall verwendet, bei dem die Drehgeschwindigkeit der Ausgabewelle 5 in
einem hohen Geschwindigkeitsbereich eingestellt ist.
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Als
nächstes werden die Einzelheiten der elektromagnetischen
Betätigungsvorrichtung 3 beschrieben. Wie es in 3 gezeigt
ist, ist die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 als
ein Bauelement im Voraus zusammengebaut und wird an einem Außenumfang
des Übertragungsmechanismus 4 angeordnet (durch
einen schraffierten Bereich in 3 angezeigt).
Indem eine derartige Entwurfsart verwendet wird, ist es nicht erforderlich,
die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 so
anzuordnen, dass sie in einer axialen Richtung des Leistungsverteilungsmechanismus 4 versetzt
ist, wodurch die Übertragungsvorrichtung 1 in
der axialen Richtung verkürzt wird.
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4 zeigt
eine Teilschnittdarstellung, die entlang einer axialen Richtung
der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung entnommen
ist. Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 weist einen
elektromagnetischen Antriebsabschnitt 31 und einen Betätigungsabschnitt 32 auf.
Der elektromagnetische Antriebsabschnitt 31 ist mit einer
Frontabdeckung 33, einem äußeren Joch 34,
das in der Frontabdeckung 33 untergebracht ist, einer elektromagnetischen
Spule 35, die in dem äußeren Joch 34 untergebracht
ist, einem inneren Joch 36, das an einem Endabschnitt des äußeren
Jochs 34 fixiert ist, einem Kolben 37, der an
einen Innenumfang des äußeren Jochs 34 angepasst
ist, um als ein Antriebsgegenstand zu dienen, und einer Hülse 38 versehen, die
an einen Innenumfang des Kolbens 37 angepasst ist. Auf
einem Außenumfang des elektromagnetischen Antriebsabschnitts 31 kommen
die Frontabdeckung 33, das äußere Joch 34 und
das innere Joch 36 über ihre gesamten Umfänge
in engen Kontakt miteinander, wobei somit die Frontabdeckung 33,
die äußere Abdeckung 34 und das innere
Joch 36 im Wesentlichen ein Gehäuse auf der Außenumfangsseite
des elektromagnetischen Antriebsabschnitts 31 bilden.
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Das äußere
Joch 34, das innere Joch 36 und der Kolben 37 sind
aus einem elektromagnetischen Material hergestellt.
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Wenn
die elektromagnetische Spule 35 magnetisch angeregt wird,
wird ein Magnetpfad C gebildet, der um das äußere
Joch 34, das innere Joch 36 und den Kolben 37 herumläuft.
Eine Innenumfangsoberfläche 34a des äußeren
Jochs 34 ist in einer Form einer zylindrischen Oberfläche
ausgebildet. Der Kolben 37 ist zentriert, um mit der Innenumfangsoberfläche 34a koaxial
zu sein, wobei der Kolben 37 in der axialen Richtung entlang
der Innenumfangsoberfläche 34a beweglich ist.
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In
einem Innenumfang eines Spitzenendabschnitts des Kolbens 37 ist
ein Verjüngungsabschnitt 37b bereitgestellt, dessen
Innendurchmesser verringert wird, wenn er zunehmend zu einem hinteren
Endabschnitt des Kolbens 37 in der axialen Richtung geht.
Ferner ist eine Stopperoberfläche 37c an einem
hinteren Ende des Verjüngungsabschnitts 37b bereitgestellt,
um senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens 37 zu
sein. Demgegenüber ist ein zylindrischer Abschnitt 36a,
der sich zu dem Kolben 37 hin erstreckt, an einer Innenumfangsseite
des inneren Jochs 36 bereitgestellt. An einem Außenumfang
des zylindrischen Abschnitts 36a ist ein Verjüngungsabschnitt 36b bereitgestellt,
der sich in der gleichen Richtung wie die einer Neigung des Verjüngungsabschnitts 37b des
Kolbens 37 neigt. Ferner ist an einem Spitzenende des zylindrischen
Abschnitts 36a eine Stopperoberfläche 36c bereitgestellt,
um senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Kolbens 37 zu
sein.
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An
dem hinteren Endabschnitt des Kolbens 37 ist ein Hülsenanschlag 37d ausgebildet,
der in der Form eines Rings zu einer Innenumfangsseite in der radialen
Richtung herausragt. Die Hülse 38 weist einen
zylindrischen Abschnitt 38a, der an einen Außenumfang
des zylindrischen Abschnitts 33a des Frontgehäuses 33 angepasst
ist, und einen Flanschabschnitt 38b auf, der sich zu einer
Außenumfangsseite entlang einer Endoberfläche
des inneren Jochs 36 von einem Spitzenende des zylindrischen
Abschnitts 38a erstreckt. Der Flanschabschnitt 38b ist
mit einem Federhalteabschnitt 38c versehen, der in der
axialen Richtung herausragt. Ferner sind Ölnuten 37e an dem
Innenumfang des Kolbens 37 bereitgestellt. Die Ölnuten 37e erstrecken
sich über eine Gesamtlänge in der axialen Richtung
des Kolbens 37. Wie es in 5 gezeigt
ist, sind die Ölnuten 37e bei gleichmäßigen
Intervallen in einer Umfangsrichtung des Kolbens 37 angeordnet.
Ein O-Ring 39A ist an der Frontabdeckung 33 angebracht,
um zwischen dem zylindrischen Abschnitt 33a und der Hülse 38 abzudichten,
während ein O-Ring 39B an dem inneren Joch 36 angebracht
ist, um zwischen dem zylindrischen Abschnitt 36a und der
Hülse 38 abzudichten. Dank dieser O-Ringe 39A und 39B ist
der elektromagnetische Antriebsabschnitt 31 von der zugehörigen Außenseite
mit Ausnahme eines Abschnitts der Hülse 38 abgedichtet.
In einem abgedichteten Raum innerhalb der Frontabdeckung 33 ist
eine geeignete Menge eines Schmieröls eingeschlossen, um
hierdurch einen Reibungswiderstand des Kolbens 37, der
als ein bewegliches Element des elektromagnetischen Antriebsabschnitts 31 dient,
und der Hülse 38 zu verringern.
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Zurück
zu 4 ist der Betätigungsabschnitt 32 mit
einer hinteren Abdeckung 40 und einer Klaue 41 versehen,
die als ein Betätigungselement dient, das an einer Innenumfangsseite
der hinteren Abdeckung 40 angeordnet ist. Außenkeilzähne 42 sind
integral an einem Innenumfang der hinteren Abdeckung 40 ausgebildet,
während Innenkeilzähne 43, die in die
Außenkeilzähne 42 eingreifen, an einem Außenumfang
der Klaue 41 ausgebildet sind. Die Keilzähne 42 und 43 sind
in der axialen Richtung relativ beweglich zueinander. Klauenzähne 44 sind
an einem Innenumfang der Klaue 41 ausgebildet. Die Klauenzähne 44 sind
in der Lage, in die Kupplungszähne 26a (siehe 2)
einzugreifen, und sind in Bezug auf die Kupplungszähne 26a in
der axialen Richtung beweglich. Ein Haltering 45 ist zwischen
der Klaue 41 und dem zylindrischen Abschnitt 38a der Hülse 38 bereitgestellt.
Der Haltering 45 ist in der Lage, relativ in der Umfangsrichtung
in Bezug auf die Klaue 41 und die Hülse 38 zu
gleiten. Folglich sind die Klaue 41 und die Hülse 38 so
zusammengebaut, dass sie nicht in der Lage sind, sich in der axialen Richtung
relativ zu bewegen, und in der Umfangsrichtung relativ drehbar sind.
Zwischen der hinteren Abdeckung 40 und dem Federhalteabschnitt 38C der Hülse 38 ist
eine Rückführungsfeder 46 in einem geeignet
zusammengedrückten Zustand gehalten. Dank einer Elastizitätsrückstellkraft
gegen eine Komprimierung der Rückführungsfeder 46 wird
die Hülse 38 zu einem Hülsenanschlag 37d des
Kolbens 37 gedrückt. Ferner ist die hintere Abdeckung 40 an
dem Gehäuse (Einbauposition) 7 des Übertragungsgeräts 1 durch
einen Bolzen 47 fixiert, der als eine Fixiervorrichtung
dient (siehe 2). In diesem Fall wird zuerst
die hintere Abdeckung 40 in Bezug auf die Achse der Eingabewelle 2 zentriert,
und dann wird die Klaue 41 in Bezug auf die Innenkeilzähne 42 der
hinteren Abdeckung 40 zentriert. Die hintere Abdeckung 40 dient
als ein Halteelement des Betätigungsabschnitts 32.
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Als
nächstes wird ein Betrieb der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 30 beschrieben. Zuerst
wird, wenn die elektromagnetische Spule 35 in einem magnetisch
nicht-erregten Zustand ist, die Hülse 38 hin zu
dem Kolben 37 dank der Kraft der Rückführungsfeder 46 gedrückt,
um hierdurch in Kontakt mit dem Hülsenanschlag 37d des
Kolbens 37 gebracht zu werden. Folglich wird der Kolben 37 in
die Innenseite der Frontabdeckung 33 gedrückt, wobei
als Ergebnis der Kolben 37 und die Hülse 38 in einer Bereitschaftsposition
(eine Position, die in 4 mit durchgezogenen Linien
angezeigt ist) getrennt von dem inneren Joch 36 gehalten
werden. Die Klaue 41 ist mit der Hülse 38 durch
den Haltering 45 derart zusammengesetzt, dass sie in der
axialen Richtung nicht relativ beweglich zueinander sind, so dass,
wenn die Hülse 38 zurück in die Bereitschaftsposition
geht, die Klaue 41 ebenso in die gleiche Richtung zurückgeht.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Eingriffszustand der Keilzähne 43 der
Klaue 41 und der Keilzähne 42 der hinteren
Abdeckung 40 aufrechterhalten, während die Klauenzähne 44 vollständig
von den Kupplungszähnen 26a getrennt sind (siehe 2).
Die Klauenzähne 44 und die Kupplungszähne 26a greifen
nämlich nicht ineinander ein. Dementsprechend ist, wenn
die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 in
dem magnetisch nicht-angeregten Zustand ist, das Sonnenrad 21 des
Leistungsverteilungsmechanismus 4 in dem Entsperrzustand.
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Wenn
die elektromagnetische Spule 35 magnetisch angeregt ist,
wie es vorstehend beschrieben ist, wird der Magnetpfad C in dem
elektromagnetischen Antriebsabschnitt 31 gebildet. Der
Magnetpfad C wird so gebildet, dass er durch eine Lücke
zwischen dem Verjüngungsabschnitt 37b des Kolbens 37 und
dem Verjüngungsabschnitt 36b des inneren Jochs 36 läuft.
Folglich wird der Kolben 37 hin zu dem inneren Joch 36 gezogen,
wobei er auf der Innenumfangsoberfläche 34a des äußeren
Jochs 34 geführt wird. Aufgrund dieser Bewegung
des Kolbens 37 ragt die Hülse 38, die
in Eingriff mit dem Hülsenanschlag 37d ist, zu
der hinteren Abdeckung 40 gegen die Rückführungsfeder 46 heraus,
die zugehörige Bewegung wird zu der Klaue 41 durch
den Haltering 45 übertragen, und somit wird es
der Klaue 41 ermöglicht, zu der hinteren Abdeckung 40 vorzurücken,
wobei sie an den Keilzähnen 42 geführt
wird. Folglich sind die Klauenzähne 44 in Eingriff mit
den Kupplungszähnen 26a. Dementsprechend wird
die Drehung des Sonnenrades 21 verhindert. Im Übrigen wird
der Kolben 37 bei einer Position gestoppt, bei der die
zugehörige Stopperoberfläche 37c die
Stopperoberfläche 36c des inneren Jochs 36 kontaktiert.
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In
dem vorstehend genannten Sperrzustand wird ein Drehmoment, das dem
Sonnenrad 21 zugeführt wird, von dem Kupplungsrad 26 zu
der hinteren Abdeckung 40 über die Klaue 41 übertragen
und durch ein Gehäuse 7 abgefangen. Die Klaue 41 und die
Hülse 38 sind in der axialen Richtung lediglich durch
den Haltering 45 miteinander in Eingriff, wobei beide relativ
drehbar zueinander sind. Dementsprechend wird das Drehmoment von
der Klaue 41 zu der Hülse 38 nicht übertragen.
Das Drehmoment wird nämlich nicht dem elektromagnetischen
Antriebsabschnitt 31 zugeführt. Folglich ist es
nicht erforderlich, das äußere Joch 34,
das innere Joch 36 und den Kolben 37, die Elemente
sind, die den Magnetpfad C bilden, mit einer Stärke zu
versehen, die das Drehmoment aushält. Somit ist es möglich,
den elektromagnetischen Antriebsabschnitt 31 zu verkleinern.
Ebenso ist es, da die hintere Abdeckung 40 und die Klaue 41,
die Elemente sind, die den Betätigungsabschnitt 31 bilden,
nicht für die Bildung des Magnetpfades verwendet werden,
nicht erforderlich, ein Material dieser Elemente auf ein magnetisches
Material zu begrenzen. Folglich ist es einfach, die hintere Abdeckung 40 und
die Klaue 41 zu verkleinern, indem einer Auswahl eines
Materials, das eine hervorragende Stärke aufweist, für
sie eine Priorität gegeben wird. Somit ist es möglich,
die Gesamtheit der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 30 zu
verkleinern. Ferner besteht, da der Betätigungsabschnitt 32 von dem
elektromagnetischen Antriebsabschnitt 31 getrennt ist,
keine Möglichkeit, dass die Größe der
Lücke zwischen den Elementen, die den Magnetpfad C bilden,
sich aufgrund des Drehmoments ändert. Folglich ist es möglich,
eine Streuung eines Schubs des Kolbens 37 zu begrenzen,
wodurch es ermöglicht wird, dass die elektromagnetische
Betätigungsvorrichtung 30 eine zugehörige
Bewegungsleistungsfähigkeit stabil ausübt.
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Ferner
gibt es entsprechend der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 30 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ebenso die nachstehend genannten Betriebe
und Vorteile. Zuerst ist es in dem elektromagnetischen Antriebsabschnitt 31 möglich,
da der Kolben 37 an die Innenumfangsoberfläche 34a des äußeren
Jochs 34 angepasst ist, um hierdurch dazu zentriert zu
sein, eine ausreichende Kontaktlänge zwischen dem Kolben 37 und
dem äußeren Joch 34 in der axialen Richtung
sicherzustellen, so dass eine Neigung des Kolbens 37 in
Bezug auf das äußere Joch 34 begrenzt
werden kann und somit ein Koaxialitätsgrad zwischen dem
Kolben 37 und dem äußeren Joch 34 hoch
gehalten werden kann. Außerdem ist es möglich,
da sowohl die Innenumfangsoberfläche 34a des äußeren
Jochs 34 als auch die Außenumfangsoberfläche 37a des
Kolbens 37 in der Form einer einfachen zylindrischen Oberfläche
vorliegen, zugehörige Verarbeitungsgenauigkeiten zu verbessern,
wodurch eine Streuung bzw. ein Auseinanderlaufen der Größe
der Lücke zwischen dem äußeren Joch 34 und
dem Kolben 37 begrenzt wird. Folglich ist es möglich,
eine Änderung des Magnetfelds zu begrenzen, wenn ein magnetischer Fluss
zwischen dem äußeren Joch 34 und dem
Kolben 37 hindurchgeht. Dementsprechend ist es möglich,
den Schub des Kolbens 37 weiter zu stabilisieren. Demgegenüber
ist in dem Betätigungsabschnitt 32 die Anzahl
von Teilen von dem Gehäuse 7 zu den Kupplungszähnen 26a klein,
so dass eine Streuung eines Eingriffs begrenzt werden kann.
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Da
die Verjüngungsabschnitte 37b und 36b an
dem Kolben 37 und dem zylindrischen Abschnitt 36a des
inneren Jochs 36 jeweils bereitgestellt sind, ist es möglich,
die Größe der Lücke zwischen dem Kolben 37 und
dem inneren Joch 36 zu der Zeit eines Startens des Vorrückens
des Kolbens 37 durch ein magnetisches Anregen der elektromagnetischen Spule 35 (nachstehend
kann die Zeit als eine ”Anfangsbewegungszeit” bezeichnet
werden) in ausreichender Weise zu verringern, wobei somit dem Kolben
ein ausreichender Schub auch bei einem niedrigen elektrischen Strom
gegeben werden kann. Wenn nämlich die Verjüngungsabschnitte 37b und 36c weggelassen
werden, ist es zu der Anfangsbewegungszeit erforderlich, den Magnetpfad
C durch eine Lücke einer Größe zu bilden,
die gleich einer Entfernung zwischen den Stopperflächen 37c und 36c ist, wobei
es erforderlich ist, der elektromagnetischen Spule 35 einen
hohen Strom zuzuführen. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist jedoch, wie es aus 4 ersichtlich
ist, zwischen den Verjüngungsabschnitten 37b und 36b eine
minimale Lücke einer Größe bereitgestellt,
die zwischen dem Kolben 37 in der Bereitschaftsposition
und dem inneren Joch 36 am kleinsten ist. Da die minimale
Lücke in ausreichender Weise kleiner als die Entfernung
zwischen den Stopperoberflächen 37c und 36c ist,
ist es möglich, einen erforderlichen und ausreichenden
Schub auf den Kolben 37 wirken zu lassen, obwohl ein magnetischer
Anregungsstrom, der zu der Anfangsbewegungszeit erforderlich ist,
so konfiguriert ist, dass er niedrig ist. Ferner verkleinern sich,
da die Verjüngungsabschnitte 37b und 36b bereitgestellt
sind, Flächen der Stopperoberflächen 37c und 36c.
Folglich wird eine Zusammenstoßenergie zu der Zeit, wenn die
Stopperoberflächen 37c und 36c einander
kontaktieren und der Kolben 37 stoppt, auf einen kleinen Wert
begrenzt, wobei ein anormales Geräusch, das aufgrund der
Zusammenstoßenergie erzeugt wird, verringert werden kann.
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Außerdem
gibt es, da die Ölnuten 37e auf dem Innenumfang
des Kolbens 37 ausgebildet sind, einen Vorteil, dass keine
Möglichkeit entsteht, dass die Lücke zwischen
dem Kolben und dem inneren Joch 36 durch die Ölnuten 37e zu
der Anfangsbewegungszeit vergrößert wird. Des
Weiteren ist es möglich, da die Ölnuten 37e bei
gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung
ausgebildet sind, einen Versatz des magnetischen Flusses aufgrund
der Ölnuten 37e zu verhindern, um hierdurch die
Bewegung des Kolbens 37 zu stabilisieren.
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Da
der elektromagnetische Antriebsabschnitt 31 durch die O-Ringe 39A und 39B von
der zugehörigen Außenseite mit Ausnahme des Abschnitts
der Hülse 38 abgedichtet ist, ist es möglich zu
verhindern, dass ein Fremdkörper zwischen Führungsoberflächen
des Kolbens 37 und des äußeren Jochs 34 eindringt,
wobei somit die Bewegung des Kolbens 37 weiter stabil sein
kann. Ferner ist es möglich, da die Rückführungsfeder 46 außerhalb
des abgedichteten Bereichs des elektromagnetischen Antriebsabschnitts 31 angeordnet
ist, auch wenn Fremdkörper, wie beispielsweise Verschleißstaub oder
dergleichen, entsprechend einem Ausdehnen und Zusammenziehen der
Rückführungsfeder 46 erzeugt werden,
zu verhindern, dass ein Fremdkörper in den elektromagnetischen
Antriebsabschnitt 31 eindringt. Da die Rückführungsfeder 46 so
angeordnet ist, dass sie von dem elektromagnetischen Antriebsabschnitt 31 in
der axialen Richtung versetzt ist, ist es möglich, die
elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 30 in
der radialen Richtung zu verkleinern. Folglich kann die elektromagnetische
Betätigungsvorrichtung 30 selbst in einem begrenzten Raum
zwischen dem Leistungsverteilungsmechanismus 4 und dem
Gehäuse 7 in einfacher Weise angeordnet werden.
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In
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht
der Kolben 37 einem beweglichen Element, das innere Joch 36 entspricht
einem fixierten Element, das äußere Joch 34 entspricht
einem Führungselement, die Klaue 41 entspricht
einem Betätigungselement, die hintere Abdeckung 40 entspricht
einem Halteelement und der Haltering 45 entspricht einer
Verbindungsvorrichtung. Ferner entspricht das Kupplungsrad 26 einem
Aufnahmeteil. Außerdem entspricht die axiale Richtung des
Kolbens 37 einer Bewegungsrichtung, und die Umfangsrichtung
der Klaue 41 entspricht einer Betätigungsrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel begrenzt und kann in verschiedenen
Ausführungsbeispielen in die Praxis umgesetzt werden. Beispielsweise
ist sie hinsichtlich der Verbindungsvorrichtung nicht nur auf einen
Haltering begrenzt, sondern es kann ebenso ein Lager oder dergleichen
verwendet werden. Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf
ein Beispiel begrenzt, das für eine Sperre des Sonnenrades 21 der
vorstehend genannten Übertragungsvorrichtung 1 verwendet
wird, sondern sie kann für verschiedene Aufgaben verwendet
werden, wobei sie ferner, ohne auf Fahrzeuge begrenzt zu sein, in
verschiedenen Geräten, Maschinen und Mechanismen eingebaut
werden kann. Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf
ein Beispiel begrenzt, das als Ganzes in einer ringförmigen
Form bereitgestellt ist, sondern sie kann gleichsam in unterschiedlichen
Formen bereitgestellt werden, wie beispielsweise einer Form eines
linearen Bewegungstyps oder dergleichen. In diesem Fall kann die Verbindungsvorrichtung
gleichsam zwischen sowohl dem beweglichen Element als auch dem fixierten Element
angeordnet sein, so dass es einen Unterschied zwischen der Bewegungsrichtung
des beweglichen Elements des elektromagnetischen Abschnitts und
der Betätigungsrichtung des Aufnahmeteils durch das Betätigungselement
des Betätigungsabschnitts gibt, dass die relative Bewegung
in der Bewegungsrichtung zwischen dem beweglichen Element und dem
Betätigungselement begrenzt ist, und dass die relative
Bewegung in der Betätigungsrichtung gestattet ist. Es ist
offensichtlich annehmbar, dass ein anderes Element, wie beispielsweise
eine Hülse, zwischen dem beweglichen Element und dem Betätigungselement
angeordnet sein kann.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, ist es entsprechend der elektromagnetischen
Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zulässig, die Bewegung des beweglichen Elements
des elektromagnetischen Antriebsabschnitts zu dem Betätigungselement
zu übertragen, um dadurch das Betätigungselement
zu veranlassen, sich zwischen der Verbindungsposition und der Freigabeposition
zu bewegen, wobei es demgegenüber möglich ist,
eine Übertragung einer Reaktionskraft von dem Betätigungselement
zu dem beweglichen Element zu unterbrechen. Folglich ist es nicht
erforderlich, dem beweglichen Element des elektromagnetischen Antriebsabschnitts
eine Stärke zu verleihen, die in der Lage ist, der Reaktionskraft
zu widerstehen, wobei es demgegenüber möglich
ist, ohne dass ein Material des Betätigungselements des
Betätigungsabschnitts auf ein magnetisches Material begrenzt
ist, einer Auswahl eines Materials, das eine hervorragende Stärke
aufweist, für das Betätigungselement eine Priorität
zu geben. Dementsprechend ist es möglich, sowohl den elektromagnetischen
Antriebsabschnitt als auch den Betätigungsabschnitt zu
verkleinern. Ferner besteht, da eine Übertragung der Reaktionskraft zu
dem beweglichen Element des elektromagnetischen Antriebselements
verhindert ist, keine Möglichkeit, dass eine Lücke
des Magnetpfades zwischen dem beweglichen Element und dem fixierten Element
aufgrund eines Einflusses der Reaktionskraft auseinandergeht, wobei
somit eine Streuung eines Schubs des beweglichen Elements begrenzt wird,
um hierdurch eine Verbesserung der Stabilität der Bewegung
der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung zu ermöglichen.
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Zusammenfassung
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In
einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung (30)
sind ein elektromagnetischer Antriebsabschnitt (31), der
einen Flussweg (C) zwischen einem Kolben (37) und einem
inneren Joch (36) bildet, wobei jedes Element aus einem
magnetischen Material hergestellt ist, und der den Kolben (37)
in einer axialen Richtung durch eine elektromagnetische Kraft antreibt,
ein Betätigungsabschnitt (32), der eine Klaue
(41) aufweist, die zwischen einer Verbindungsposition,
in der sie mit einem Aufnahmeteil verbunden ist, und einer Freigabeposition,
in der sie von dem Aufnahmeteil getrennt ist, in der axialen Richtung
beweglich ist, und der eine Bewegung des Gegenstücks in
einer Umfangsrichtung begrenzt, wenn die Klaue (41) in
der Verbindungsposition ist, und ein Haltering (45) bereitgestellt,
der zwischen dem Kolben (37) und der Klaue (41)
derart angeordnet ist, dass eine relative Bewegung der Klaue (41) zu
dem Kolben (37) in der Umfangsrichtung gestattet ist, und
dass eine relative Bewegung der Klaue (41) zu dem Kolben
(37) in der axialen Richtung begrenzt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-100924
A [0002]