JP2006342937A - Electromagnetic clutch unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁操作形のクラッチ装置に係り、特に、自動車の変速機に組合わせて使用するのに好適な電磁クラッチ装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetically operated clutch device, and more particularly to an electromagnetic clutch device suitable for use in combination with a transmission of an automobile.
自動車のパワートレインには、クラッチがほとんど不可避の装備であるが、近年は、クラッチ操作を不要にした、いわゆるオートマ車(オートマチック車)と呼ばれている自動車が主流を占めるようになっている。そして、このオートマ車の場合、流体式のトルクコンバータ、いわゆるトルコンを併用するのが一般的であるが、更に近年は、トルコンを用いないで歯車変速機構だけを用いた自動変速装置の実用化が進み、燃費の改善による省エネ化に寄与している。 A clutch is almost inevitable in the power train of an automobile, but in recent years, an automobile called a so-called automatic car (automatic car) that does not require a clutch operation has become mainstream. In the case of this automatic vehicle, it is common to use a fluid torque converter, so-called torque converter, but more recently, automatic transmissions using only a gear transmission mechanism without using a torque converter have been put into practical use. Progressing and contributing to energy savings by improving fuel economy.
ところで、この歯車変速機構だけを用いた自動変速装置の場合、クラッチの操作も自動化する必要があり、このため、通常は電磁クラッチが用いられるが、このとき、電磁石のコイルに通電することによりクラッチが締結されトルク伝達が得られるようにした、いわゆる通電締結動作形の電磁クラッチ装置が従来技術として提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 By the way, in the case of an automatic transmission using only this gear transmission mechanism, it is necessary to automate the operation of the clutch. Therefore, an electromagnetic clutch is usually used. At this time, the clutch is activated by energizing the coil of the electromagnet. As a conventional technique, a so-called energizing engagement type electromagnetic clutch device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この従来技術による電磁クラッチ装置は、電磁アクチュエータとして、いわゆる可動鉄心形の電磁石を用いたもので、電磁コイルを備えたヨークと呼ばれる鉄心にアーマチャと呼ばれる可動鉄片を配置し、電磁コイルに通電されていないときは、バネの力でクラッチが開放されているが、電磁コイルに通電されるとヨークに磁界が発生し、アーマチャが吸引されるので、これを利用してクラッチの締結が得られるようにしたものである。
上記従来技術は、クラッチの動作応答性が電磁石の力に依存している点に充分な配慮がされておらず、クラッチの応答性能の維持と電力消費低減の両立に問題があった。 The above prior art does not give sufficient consideration to the fact that the operation responsiveness of the clutch depends on the force of the electromagnet, and there is a problem in maintaining both the response performance of the clutch and reducing the power consumption.
通電締結動作形の電磁クラッチ装置の場合、クラッチの締結動作を早く行うためには電磁石から強い力が得られるようにしなければならないので、電磁石の電磁コイルに大電流を流す必要があり、このため電力消費が多くなる。一方、電力消費を抑えるため、電磁石の電磁コイルに流す電流を少なくしたのでは、強い力が発生させられないので、クラッチの締結動作が遅くなって、完全に締結されるまでに遅れが生じてしまう。 In the case of an electromagnetic clutch device of energized engagement operation type, in order to perform the engagement operation of the clutch quickly, it is necessary to obtain a strong force from the electromagnet. Therefore, it is necessary to flow a large current through the electromagnetic coil of the electromagnet. Power consumption increases. On the other hand, if the current flowing through the electromagnetic coil of the electromagnet is reduced in order to reduce power consumption, a strong force cannot be generated. Therefore, the clutch engagement operation is delayed and a delay occurs until the clutch is completely engaged. End up.
従って、従来技術では、クラッチの締結動作中、電磁石の電磁コイルに大電流を流し続ける必要があり、このためクラッチの応答性能の維持と電力消費低減の両立に問題が生じてしまうのである。 Therefore, in the prior art, it is necessary to keep a large current flowing through the electromagnetic coil of the electromagnet during the clutch engaging operation, which causes a problem in maintaining both the response performance of the clutch and reducing the power consumption.
本発明の目的は、応答性能の維持と電力消費低減の両立が得られるようにした電磁クラッチ機構を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic clutch mechanism capable of maintaining both response performance and reducing power consumption.
上記目的は、ヨークとアマチャを備えた可動鉄片形の電磁アクチュエータにより締結操作される電磁クラッチ機構において、前記ヨークに少なくとも2個の電磁コイルを設け、これら少なくとも2個の電磁コイルに対する通電を、クラッチの締結動作開始時と、クラッチ締結後の締結維持期間で、一方の電磁コイルから他方の電磁コイルに切換えるようにして達成される。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic clutch mechanism that is fastened by a movable iron piece type electromagnetic actuator having a yoke and an armature, wherein the yoke is provided with at least two electromagnetic coils, and energization of the at least two electromagnetic coils is performed by a clutch. This is achieved by switching from one electromagnetic coil to the other electromagnetic coil at the start of the fastening operation and at the fastening maintenance period after the clutch is engaged.
このとき、前記電磁コイルの少なくとも1個の電磁コイルは、他の電磁コイルよりも断面積の小さい銅線を他の電磁コイルよりも多い回数巻回した補助電磁コイルであり、前記クラッチの締結動作開始時には前記他の電磁コイルに通電され、前記クラッチ締結後の締結維持期間には前記補助電磁コイルが通電されるようにしても、上記目的が達成される。 At this time, at least one electromagnetic coil of the electromagnetic coil is an auxiliary electromagnetic coil in which a copper wire having a smaller cross-sectional area than the other electromagnetic coils is wound more times than the other electromagnetic coils, and the clutch is engaged. The above object can be achieved even when the other electromagnetic coil is energized at the start and the auxiliary electromagnetic coil is energized during the engagement maintaining period after the clutch is engaged.
次に、このとき、前記少なくとも2個の電磁コイルが、同一仕様のコイルであり、前記クラッチの締結動作開始時には前記同一仕様のコイルに並列に通電され、前記クラッチ締結後の締結維持期間には、前記同一仕様のコイルに直列に通電されるようにしても、上記目的が達成される。 Next, at this time, the at least two electromagnetic coils are coils of the same specification, and the coils of the same specification are energized in parallel at the start of the engagement operation of the clutch, and during the engagement maintenance period after the clutch is engaged The above-described object can be achieved even if the coils having the same specifications are energized in series.
また、このとき、前記少なくとも2個の電磁コイルの中の少なくとも1個の電磁コイルに通電され、クラッチが締結されているとき、他の通電されていない電磁コイルにステップ状、又はステップ状に準じた波形の電圧を印加する手段を設け、この電圧の印加に際して得られる電流応答より検出されるインピーダンスから、ヨークとアーマチャ間のギャップを算出し、このキャップの算出結果に応じてクラッチを作動させるときの通電電流を補正するようにしても、上記目的が達成される。 At this time, when at least one electromagnetic coil of the at least two electromagnetic coils is energized and the clutch is engaged, other non-energized electromagnetic coils are stepped or conformed to the stepped shape. When the gap between the yoke and armature is calculated from the impedance detected from the current response obtained when this voltage is applied, and the clutch is operated according to the calculation result of this cap The above object can also be achieved by correcting the energization current.
更に、このとき、前記少なくとも2個の電磁コイルの中の少なくとも1個の電磁コイルに通電が開始されたとき、他の通電されていない電磁コイルを磁束検出用コイルとして使用し、前記通電が開始された電磁コイルから発生される磁束により前記磁束検出用コイルに誘導される電圧値或いは電流値もしくはその両方を計測して、当該磁束を算出し、前記通電が開始された電磁コイルに通電される電流を、算出した磁束の大きさに応じて補正するようにしても、上記目的が達成される。 Further, at this time, when energization is started in at least one of the at least two electromagnetic coils, another non-energized electromagnetic coil is used as a magnetic flux detection coil, and the energization is started. The voltage value and / or current value induced in the magnetic flux detection coil by the magnetic flux generated from the applied electromagnetic coil is measured, the magnetic flux is calculated, and the electromagnetic coil that has been energized is energized. Even if the current is corrected according to the calculated magnitude of the magnetic flux, the above object can be achieved.
本発明によれば、電磁アクチュエータの電磁コイルを複数個にして、電磁コイルの使用方法を最適化することで、応答性を確保しつつ、クラッチを締結維持する場合に必要な電力を低減できる。 According to the present invention, by using a plurality of electromagnetic coils of the electromagnetic actuator and optimizing the method of using the electromagnetic coils, it is possible to reduce the electric power required for maintaining the engagement of the clutch while ensuring responsiveness.
また、このとき吸引力の発生に寄与していない電磁コイルを用いて発生磁界を計測し、磁界を制御することにより、当該電磁アクチュエータの操作力の精度を向上させ、クラッチの伝達トルクを精度よく調整できる。 At this time, the generated magnetic field is measured using an electromagnetic coil that does not contribute to the generation of the attractive force, and the magnetic field is controlled, thereby improving the accuracy of the operating force of the electromagnetic actuator and accurately increasing the clutch transmission torque. Can be adjusted.
同じく、このとき吸引力の発生に寄与していない電磁コイルを用いて、ヨークとアーマチャ間のギャップ測定し、ギャップ応じて制御電流を補正することで当該電磁アクチュエータの操作力の精度を向上させ、クラッチの伝達トルクを精度よく調整できる。 Similarly, using an electromagnetic coil that does not contribute to the generation of attractive force at this time, the gap between the yoke and the armature is measured, and the control current is corrected according to the gap to improve the accuracy of the operating force of the electromagnetic actuator. The transmission torque of the clutch can be adjusted with high accuracy.
以下、本発明による電磁クラッチ装置について、図示の実施の形態により詳細に説明すると、ここで図1は、本発明を自動車の動力伝達機構であるパワートレインに適用した場合の一実施形態で、この電磁クラッチ機構は、図示のように、電磁アクチュエータ部Aと、クラッチ部Cに大別して構成されている。 Hereinafter, the electromagnetic clutch device according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiment. FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a power train that is a power transmission mechanism of an automobile. The electromagnetic clutch mechanism is roughly divided into an electromagnetic actuator part A and a clutch part C as shown in the figure.
そして、まず、電磁アクチュエータ部Aは、主電磁コイル1と補助電磁コイル2、継鉄として機能するヨーク3、それに可動鉄片として機能するアーマチャ4を備え、可動鉄片型の電磁アクチュエータとして構成され、次に、クラッチ部Cは、外ハウジング5とスライダ6、多板式のクラッチパック7、リブ8、それに内ハウジング9を備え、多板式のクラッチとして構成されている。
First, the electromagnetic actuator section A includes a main
ここで、スライダ6はボールベアリング10を介してリブ8に回転可能に保持され、このスライダ6の他端にはアーマチャ4が固定されているが、このとき、外ハウジング5とリブ8の間に戻しバネとして働くリングスプリング11を介在させ、これにより、通常はリブ8が外ハウジング5から離されていて、アーマチャ4はヨーク3から離れ、クラッチパック7は緩められている状態を保持するようになっている。
Here, the
このとき外ハウジング5は、図示のように、入力軸21にスプライン結合され、内ハウジング9は、同じく出力軸22にスプライン結合されている。そして入力軸21は入力軸ボールベアリング31により保持され、出力軸22はハブボールベアリング32により保持されている。
At this time, the outer housing 5 is splined to the
クラッチバック7は、複数枚の摩擦板を重ね合わせた、いわゆる多板式のクラッチからなるパックで、このとき一方の組の摩擦板は外ハウジング5に固定され、他方の組の摩擦板は内ハウジング9に固定されている。そして、これら一方の組の摩擦板と他方の組の摩擦板が交互に重ね合わされてクラッチバック7を構成し、これにより、このクラッチバック7が緩められているときはトルクが伝達されないが、押し付けられるとトルクが伝達されることになり、クラッチとしての働きが得られることになる。
The
次に、この電磁アクチュエータ部Aの詳細について、図2により説明すると、このアクチュエータ部Aは、上記したように、主電磁コイル1と補助電磁コイル2、ヨーク3、及びアーマチャ4で構成されている。
Next, the details of the electromagnetic actuator part A will be described with reference to FIG. 2. The actuator part A is composed of the main
まず、ヨーク3は、その正面方向、つまり図1で入力軸21と出力軸22の中心に沿った方向からみた形状が円形のリング部材として作られ、その周辺部に環状の縁部3aを有し、この縁部3aの中に同じく環状の溝3bを備えている。そして、アーマチャ4も、ヨーク3の正面形状と同じく、円形に作られているが、このときアーマチャ4は、ヨーク3の縁部3aに対して所定のギャップGを保った状態で、当該縁部3aの開口部分を塞ぐようにして配置されている。
First, the
このとき、ヨーク3とアーマチャ4は、SUS430材やSUS420材、電磁純鉄、電磁軟鉄などの残留磁化の少ない軟磁性体を使用して作られている。残留磁化が高いと、電流を印加しないときにもヨーク3とアーマチャ4の間に磁気吸引力が残ってしまい、この結果、制御が複雑になってしまうからである。
At this time, the
次に、主電磁コイル1と補助電磁コイル2は、銅線を円環状に巻回し、合成樹脂などによりモールドしたもので、溝3bの中に配置した後、外側のCリング3c及び内側のCリング3dを嵌合させることにより、溝3bの中に固定されている。
Next, the main
従って、いま、主電磁コイル1、又は補助電磁コイル2に通電(電流を流すこと)したとすると、当該電磁コイルに起磁力が現われ、これによりヨーク3とアーマチャ4からなる磁気回路に磁束が流れ、ギャップGに磁界が発生し、アーマチャ4に電磁吸引力が働くようになる。
Accordingly, if the main
このときアーマチャ4は、ヨーク3に対してギャップGを狭める方向にだけ移動でき、その他の方向には拘束された状態で保持されている。従って、主電磁コイル1又は補助電磁コイル2に通電すると、アーマチャ4はギャップGを狭めながらヨーク3に向かって移動し、この結果、スライダ6とリブ8を、図1において左方向に、リングスプリング11の反発力に抗して動かす。
At this time, the
そして、これによりリブ8がクラッチパック7を押すので、クラッチが締結され、入力軸21から出力軸22にトルクが伝達されるようになるので、通電締結動作形の電磁クラッチ装置としての働きが得られることになる。
As a result, the
ところで、以上の動作は、一般的な通電締結動作形の電磁クラッチ装置の場合と同じであるが、この実施形態では、電磁アクチュエータ部Aを構成している電磁コイルが主電磁コイル1と補助電磁コイル2の2種、設けてする。そして、このことを前提として、クラッチ締結時とクラッチ開放時に、これら2種の電磁コイルに対する通電状態を所定の態様で制御する点が特徴であり、以下、この動作について説明する。
By the way, the above operation is the same as that in the case of a general energization fastening type electromagnetic clutch device, but in this embodiment, the electromagnetic coil constituting the electromagnetic actuator part A is the main
まず、この実施形態では、主電磁コイル1として、比較的線径か大きい太い銅線を、これも比較的少ないターン数で巻回したものを用い、他方、補助電磁コイル2には、比較的線径が小さい細い銅線を、やはり比較的多いターン数、巻回したものを用いている。
First, in this embodiment, as the main
なお、この実施形態では、主電磁コイル1が大きく、補助電磁コイル2は小さく示しているが、これは電磁コイルの大きさを制限するものでなく、電磁コイルの線径と励磁電流の条件によっては、大きさが逆の場合もあれば、同じ大きさになることもある。また、配置も、図示した主電磁コイル1と補助電磁コイル2の位置とは逆になる場合もある。
In this embodiment, the main
また、この実施形態では、主電磁コイル1と補助電磁コイル2の正面形状が円環状にしてあるが、同様の効果が出せれば矩形にしても良いし、別の形状であっても良いことは言うまでもない。ヨークとアーマチャの形状についても同様である。
Further, in this embodiment, the front shapes of the main
動作の説明に戻り、いま、ここで主電磁コイル1に通電したとすると、既に説明したように、磁束がアーマチャ4とヨーク3を循環し、ヨーク3とアーマチャ4の間のギャップGによりヨーク3とアーマチャ4の間に電磁吸引力が発生する。この力は、アーマチャ4に連結されているスライダー6に伝えられ、次にリブ8に伝達される。このリブ8の運動により、クラッチパック7への押付け力が与えられる。このときの主電磁コイル1に対する電流供給は、図示しない電磁クラッチ制御装置によって行われる。
Returning to the explanation of the operation, if it is assumed that the main
このとき、主電磁コイル1は、太い線径の銅線を少なく巻回したコイルなので、大きな電流を供給して強い電磁吸引力を発生されることができ、この結果、クラッチの伝達トルクに早い応答性が要求される状況のもとにおいても充分に対応することができる。また、この結果、クラッチ機構に要求される伝達トルクの変化に応じて、主電磁コイル1の電流値を調整することができ、要求通りのトルク伝達を与えることができる。
At this time, since the main
ここで、このようなヨークとアーマチャを用いた電磁アクチュエータの場合、ひとたびアーマチャがヨークに吸引された後は、その状態を保つために必要な電磁コイルによる起磁力は、通電を開始してアーマチャがヨークに吸引され始めた当初に必要な起磁力に比較して、かなり小さくて済むという特性がある。これは、ギャップGによる磁気吸引力が、おおよそギャップGの大きさの自乗に反比例(∝1/G2)するからである。 Here, in the case of such an electromagnetic actuator using a yoke and an armature, once the armature is attracted to the yoke, the magnetomotive force by the electromagnetic coil necessary to maintain the state is such that energization starts and the armature Compared to the magnetomotive force required at the beginning of being attracted to the yoke, there is a characteristic that it can be considerably smaller. This is because the magnetic attractive force by the gap G is approximately inversely proportional to the square of the size of the gap G (∝1 / G 2 ).
そこで、この実施形態では、クラッチが締結されたら、この時点で補助電磁コイル2の通電を開始し、これと同時に主電磁コイル1の通電を停止させるように制御する。このとき補助電磁コイル2は、上記したように、細い銅線を多く巻回したコイルなので、かなり少ない電流で必要な磁気吸引力が充分に得られ、従って、このときもアーマチャ4がヨーク1に吸引された状態を維持することができ、クラッチ締結を保ったままにすることができる。
Thus, in this embodiment, when the clutch is engaged, the energization of the auxiliary
上記したように、主電磁コイル1は巻回数を少なくして大電流が通電されるので、消費電力が大きく、主電磁コイル1を使い続けると多大なエネルギー損失を招いてしまう。しかし、この実施形態の場合、クラッチが締結維持状態となったタイミングで主電磁コイル1から巻き数の多い補助電磁コイル2に切換えているので、クラッチの伝達トルクを維持しつつ消費電力の低減が得られるので、エネルギー損失を抑えることができる。
As described above, since the main
次に、この実施形態による制御ロジックについて、図3により説明する。ここで、この図3では、主電磁コイル1の電流と補助電磁コイル2の電流の切換えを主眼としているので、電流値を簡略的に、変化の無い台形状の形で示したが、実際にはクラッチの動作状況等により電流値が変化するものである。
Next, the control logic according to this embodiment will be described with reference to FIG. Here, in FIG. 3, since the main purpose is switching between the current of the main
まず、図3において、横軸の時刻t0から時刻t1までが、クラッチの伝達トルクに早い応答が要求される時間帯であり、主電磁コイル1に通電してクラッチパック7に与えられる押し付け力を制御する。このとき、主電磁コイル1による磁束の変化を補助電磁コイル2により検出し、意図した磁束変化が得られているか否かを計測し、計測値に基づいて主電磁コイル1の電流を補正してもよく、この点について詳しくは後述する。
First, in FIG. 3, the time from the time t0 to the time t1 on the horizontal axis is a time zone in which an early response is required for the clutch transmission torque, and the pressing force applied to the
次に、図3において、時刻t1からクラッチは締結状態となり、これを維持する状況になる。そこで、この時刻t1で補助電磁コイル2の通電を開始し、補助電磁コイル2による吸引力が充分に得られるようになった時点から主電磁コイル1の電流値を下げ始め、磁束を発生する電磁コイルを主電磁コイル1から補助電磁コイル2に切換える。
Next, in FIG. 3, the clutch is in the engaged state from time t1 and is maintained. Therefore, energization of the auxiliary
従って、時刻t2以降は、補助電磁コイル2により発生される磁気力のみによりクラッチの押し付けを行い、伝達トルクを維持する。すなわち、時刻t2以降は、補助電磁コイル2によるクラッチ締結維持(ロック状態)が与えられるようにするのである。
Therefore, after time t2, the clutch is pressed only by the magnetic force generated by the auxiliary
従って、この実施形態によれば、電磁クラッチの連続的な磁気力制御の機能確保と低消費電力での締結維持が可能になり、クラッチ機構の応答性を確保しつつ、クラッチを締結維持する場合に必要な電力を低減でき、さらに伝達トルクを制御精度を向上できる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to ensure the continuous magnetic force control function of the electromagnetic clutch and maintain the engagement with low power consumption, and to maintain the engagement of the clutch while ensuring the responsiveness of the clutch mechanism. It is possible to reduce the electric power required for the transmission and to improve the control accuracy of the transmission torque.
ところで、この実施形態のように、複数の電磁コイルが設けられていて、一方には通電され、他方には通電されない期間がある場合、電磁コイルの一方にステップ状、又はステップ状に準じた波形の電圧を印加することにより、インピーダンスを計測することができる。そして、このことについて、図3には、時刻t0から時刻t1までの期間について、「補助コイルによる磁束検出」と説明さていることにより表わされている。そこで、以下、このときの動作について、図4のブロック図により説明する。 By the way, when a plurality of electromagnetic coils are provided and there is a period in which one is energized and the other is not energized as in this embodiment, one of the electromagnetic coils has a step shape or a waveform conforming to the step shape. The impedance can be measured by applying a voltage of. This is shown in FIG. 3 by describing the period from time t0 to time t1 as “magnetic flux detection by the auxiliary coil”. The operation at this time will be described below with reference to the block diagram of FIG.
図4に示すように、まず、電磁クラッチ制御装置40は、電磁コイルのうちの少なくとも一つの電磁コイル(この実施形態の場合は主電磁コイル1)に通電する。このとき他の電磁コイル(この実施形態の場合は補助電磁コイル2)には励磁電流が通電されていないものとする。
As shown in FIG. 4, first, the electromagnetic
そして、電磁クラッチ制御装置40から主電磁コイル1に供給されている電流が定常状態に達し、アーマチャ4に作用している磁気吸引力が一定になっている定常状態になったら、次に指令電流制御器41は、通電されていない電磁コイル、つまり、この場合は補助電磁コイル2にステップ状、又はステップ状に準じた波形の電圧を印加する。
Then, when the current supplied from the electromagnetic
そして、このとき計測器42は、補助電磁コイル2の電流応答を測定し、演算器43は、この電流応答の測定結果から補助電磁コイル2のインピーダンスを算出し、このインピーダンスからヨーク3とアーマチャ4からなる磁気回路の透磁率を算出する。
At this time, the measuring
そうすると、この透磁率により、ヨーク3とアーマチャ4の間に現われる磁気吸引力が推算されるので、次に、電流制御器44は、この磁気吸引力の推算結果から、必要な磁気吸引力が発生しているか否かを調べ、このとき以降、主電磁コイル1に供給されている電流値を、この磁気吸引力の推算結果に応じて制御する。
As a result, the magnetic attraction force appearing between the
つまり、この電磁コイルに対する電圧の印加に際して得られる電流応答よりインピーダンスが検出されるので、このインピーダンスの検出結果から、ヨーク3とアーマチャ4の間のギャップGの大きさが算出され、このキャップGの算出結果に応じてクラッチを作動させるときの通電電流を補正することができ、従って、この実施形態によれば、クラッチパック7に常に最適なクラッチ締結力を与えることができる。
That is, since the impedance is detected from the current response obtained when the voltage is applied to the electromagnetic coil, the size of the gap G between the
次に、本発明の他の実施形態について説明すると、以上に説明した実施形態では、図3で説明したように、主電磁コイル1の通電を開始したとき、同時には補助電磁コイル2の通電を開始しないようにした運転モードの例であるが、条件に応じて両方に励磁電流を流すモードもあってよい。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the embodiment described above, when the energization of the main
そこで、次に、条件に応じて両方に励磁電流を流すようにした実施形態について、図5により説明すると、この場合、時刻t0で主電磁コイル1と補助電磁コイル2に同時に通電する。そして、途中の時刻t1において補助電磁コイル2に対する通電を停止し、最終段階の時刻t2において主電磁コイル1に対する通電を停止し、これと同時に補助電磁コイル2に対する通電を開始させるようにしたものである。
Therefore, next, an embodiment in which an excitation current is supplied to both according to conditions will be described with reference to FIG. 5. In this case, the main
従って、この実施形態は、クラッチ締結動作の開始時点で主電磁コイル1と補助電磁コイル2の双方に通電するようにしたもので、具体的に説明すると、この場合、図4に示すように、時刻t0で主電磁コイル1と補助電磁コイル2の双方に通電した後、アーマチャ4とヨーク3の間のギャップGが十分に小さくなる時間t1まで、主電磁コイル1と補助電磁コイル2に通電し続ける。
Accordingly, in this embodiment, both the main
そして、時刻t1に達した時点で、一旦、補助電磁コイル2に対する通電を停止させ、主電磁コイル1の通電だけでアーマチャ4の吸引を継続し、時刻t2でアーマチャ4が所定の位置に到達したら、補助電磁コイル2に対する通電を再開し、主電磁コイル1に対する通電を停止するのである。
When the time t1 is reached, the energization of the auxiliary
そして、この時刻t2以降は、補助電磁コイル2の磁気吸引力だけでアーマチャ4の吸引を保持させ、クラッチパック7の押付けを維持する。すなわち、時刻t2以降は、補助電磁コイル2によるクラッチ締結維持(ロック状態)を実施するのである。
Then, after this time t2, the
この場合、時刻t1から時刻t2までは補助電磁コイル2の通電が停止されるが、しかし、このときは、主電磁コイル1が発生する磁束が補助電磁コイル2と鎖交する。しかもこの期間は、主電磁コイル1の働きによりアーマチャ4が吸引され続けているので、発生されている磁束は変化し続けている。
In this case, energization of the auxiliary
そこで、この磁束の変化を補助電磁コイル2により検出してやれば、必要とする所望の磁束、従って所望の磁気吸引力が発生しているか否かが計測でき、これにより電磁コイルに通電される電流量を制御することができる。
Therefore, if the change of the magnetic flux is detected by the auxiliary
つまり、この場合、少なくとも2個の電磁コイルの中の少なくとも1個の電磁コイルに通電が開始されたとき、他の通電されていない電磁コイルを磁束検出用コイルとして使用し、前記通電が開始された電磁コイルから発生される磁束により磁束検出用コイルに誘導される電圧値或いは電流値もしくはその両方を計測して、当該磁束を算出し、前記通電が開始された電磁コイルに通電される電流を、算出した磁束の大きさに応じて補正することになる。 That is, in this case, when energization is started in at least one of the at least two electromagnetic coils, another non-energized electromagnetic coil is used as a magnetic flux detection coil, and the energization is started. The voltage value and / or current value induced in the magnetic flux detection coil by the magnetic flux generated from the electromagnetic coil is measured, the magnetic flux is calculated, and the current supplied to the electromagnetic coil that has started energization is calculated. The correction is made according to the magnitude of the calculated magnetic flux.
従って、この実施形態によれば、電磁アクチュエータの連続的な磁気力の制御によるクラッチ締結維持制御の安定化及び電磁アクチュエータの動作制御の安定化が可能になり、これをパワートレインに用いた自動車の燃費を改善することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to stabilize the clutch fastening maintenance control by controlling the continuous magnetic force of the electromagnetic actuator and to stabilize the operation control of the electromagnetic actuator. Fuel consumption can be improved.
ところで、以上に説明した実施形態では、仕様の異なるコイルを用いて主電磁コイル1と補助電磁コイル2を構成しているが、同じ仕様の電磁コイルを2個配置し、2個の電磁コイルの接続を切り換えることで、主電磁コイルと補助電磁コイルに使い分けするようにしても良く、以下、このようにした実施形態について説明する。
By the way, in embodiment described above, although the main
まず、電磁コイルを模式的に表わすと、図6(a)に示すように、コイルAとなる。そこで、このコイルAを複数個、例えば2個用いて直列に接続すると、図6(b)に示すようになり、並列に接続すれば、図6(c)に示すようになる。 First, the electromagnetic coil is schematically represented as a coil A as shown in FIG. Therefore, when a plurality of, for example, two coils A are used and connected in series, the result is as shown in FIG. 6 (b), and when connected in parallel, the result is as shown in FIG. 6 (c).
このときコイルAの抵抗をR、電源の電圧をVとし、図6(b)の直列の場合にコイルに流れる電流をIS、図6(c)の並列の場合の電流をIP とすると、電流IS =V/2Rとなり、他方、電流IP =V/R×2となるので、電圧Vが同じなら、電流IS は電流IP の1/4、つまりIS ×4=IP になる。 The resistance R of the time coil A, the voltage of the power supply and is V, a current flowing through the coil in the case of the series of FIG. 6 (b) I S, the current in the case of a parallel shown in FIG. 6 (c) When I P , Current I S = V / 2R, and current I P = V / R × 2, so if voltage V is the same, current I S is 1/4 of current I P , that is, I S × 4 = I. Become P.
また、このときのコイルによる磁界の強さ、つまり起磁力は当該コイルの巻回数と当該コイルに流れる電流の積となるから、コイルAの電流に比例し、従って、図6(b)の直列の場合の起磁力は2×T×IS となり、図6(c)の並列の場合は2×T×IP となる。ここで、IS ×4=IP 、つまり電流IS は電流IP の1/4であるから、図6(b)の直列の場合、コイル電流は、図6(c)の並列の場合の1/4になり、起磁力も同じく1/4になる。
Further, the strength of the magnetic field generated by the coil at this time, that is, the magnetomotive force, is the product of the number of turns of the coil and the current flowing through the coil, and is proportional to the current of the coil A. Therefore, the series shown in FIG.
そこで、ここに説明する実施形態では、図1と図2における主電磁コイル1と補助電磁コイル2に代えて、同じ線径の銅線を同じ巻回数施した同一仕様の2個の電磁コイルを同じ巻き方向にして装着し、上記した電磁クラッチ制御装置により、主電磁コイルとして動作させるときには、図6(c)に示すように、並列に接続して使用し、補助電磁コイルとして動作させるときには、図6(b)に示すように、直列に接続して使用するのである。
Therefore, in the embodiment described here, instead of the main
この実施形態によれば、図1と図2で説明した実施形態と同等の機能を備え、同等の効果を得ることができる上、同一仕様のコイルで構成できるため、構成が簡単になるという効果を得ることができる。 According to this embodiment, the same function as the embodiment described in FIGS. 1 and 2 can be obtained, and the same effect can be obtained, and the configuration can be configured with the same specification coil. Can be obtained.
なお、ここでは、コイルAを2個使用した場合について説明したしたが、同様に直列接続と並列接続を切り換えて用いる方式であれば、3個以上のコイルを用いいて実施するようにしても良い。 Here, the case where two coils A are used has been described, but if the system is similarly used by switching between serial connection and parallel connection, it may be implemented using three or more coils. good.
ところで、以上は、シングルクラッチ構造に本発明を適用した場合の実施形態について説明したが、本発明はデュアルクラッチ構造にも適用できることはいうまでもなく、その一例が図7であり、これは、本発明による電磁クラッチ装置を、第1と第2の2基の電磁クラッチを同心円状に配置し、デュアルクラッチトランスミッションの入力を制御するように構成した場合の一実施形態である。 By the way, the embodiment in the case where the present invention is applied to the single clutch structure has been described above, but it goes without saying that the present invention can also be applied to the dual clutch structure, and an example thereof is FIG. In the electromagnetic clutch device according to the present invention, first and second electromagnetic clutches are concentrically arranged to control input of a dual clutch transmission.
この図7において、まず、第1の電磁クラッチは同心円の内側に配置され、主電磁コイルと補助電磁コイルの2個の電磁コイルからなる電磁コイル部60とアーマチャ61、ヨーク62、それに操作力を伝達する手段であるスライダ63で構成され、デュアルトランスミッション内の内側に設置してある第1クラッチパック80の押付けに用いられる。
In FIG. 7, first, the first electromagnetic clutch is arranged inside the concentric circle, and the
次に、第2の第2電磁クラッチは同心円の外側に配置され、これも同じく主電磁コイルと補助電磁コイルの2個の電磁コイルからなる電磁コイル部70とアーマチャ71、ヨーク72、それにクラッチパックに操作力を伝達する手段であるスライダ73で構成され、デュアルトランスミッション内の外側に設置してある第2クラッチパックの押付けに用いられる。
Next, the second second electromagnetic clutch is arranged outside the concentric circle, which also has an
従って、この実施形態によれば、電磁アクチュエータの連続的な磁気力の制御によるクラッチ締結維持、及び電磁アクチュエータの動作制御の安定化が可能になり、デュアルトランスミッションをパワートレインに用いた自動車の燃費を改善することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to maintain the clutch engagement by controlling the continuous magnetic force of the electromagnetic actuator and to stabilize the operation control of the electromagnetic actuator, and to improve the fuel consumption of the automobile using the dual transmission for the power train. Can be improved.
なお、この図7は、電磁クラッチを2基、使用した場合の実施形態を示したが、他の機械的伝達機構を用いることにより1基にしたものであってもよいし、3個以上あってもよいことはいうまでもない。 FIG. 7 shows an embodiment in which two electromagnetic clutches are used. However, the electromagnetic clutch may be one by using another mechanical transmission mechanism, and there may be three or more. Needless to say, it may be.
A:電磁アクチュエータ部
C:クラッチ部
1:主電磁コイル
2:補助電磁コイル
3:ヨーク
3a:環状の縁部
3b:環状の溝
3c:外側Cリング
3d:内側Cリング
4:アーマチャ
5:外ハウジング
6:スライダ
7:クラッチパック
8:リブ
9:内ハウジング
10:ボールベアリング
11:リングスプリング
21:入力軸
22:出力軸
31:入力軸ボールベアリング
32:ハブボールベアリング
40:電磁クラッチ制御装置
41:指令電流制御器
42:計測器
43:演算器
44:電流制御器
60:第1電磁クラッチの電磁コイル
61:第1電磁クラッチのアーマチャ
62:第1電磁クラッチのヨーク
63:第1電磁クラッチのスライダ
70:第2電磁クラッチの電磁コイル
71:第2電磁クラッチのアーマチャ
72:第2電磁クラッチのヨーク
73:第2電磁クラッチのスライダ
80:第1クラッチパック
81:第2クラッチパック
A: Electromagnetic actuator part C: Clutch part 1: Main electromagnetic coil 2: Auxiliary electromagnetic coil 3:
Claims (6)
前記ヨークに少なくとも2個の電磁コイルを設け、
これら少なくとも2個の電磁コイルに対する通電を、クラッチの締結動作開始時と、クラッチ締結後の締結維持期間で、一方の電磁コイルから他方の電磁コイルに切換えるように構成したことを特徴とする電磁クラッチ機構。 In an electromagnetic clutch mechanism that is fastened by a movable iron piece type electromagnetic actuator having a yoke and an armature,
Providing at least two electromagnetic coils in the yoke;
An electromagnetic clutch characterized in that the energization of at least two electromagnetic coils is switched from one electromagnetic coil to the other electromagnetic coil at the start of clutch engagement operation and the engagement maintaining period after clutch engagement. mechanism.
前記電磁コイルの少なくとも1個の電磁コイルは、他の電磁コイルよりも断面積の小さい銅線を他の電磁コイルよりも多い回数巻回した補助電磁コイルであり、
前記クラッチの締結動作開始時には前記他の電磁コイルに通電され、
前記クラッチ締結後の締結維持期間には前記補助電磁コイルが通電されるように構成されていることを特徴とする電磁クラッチ機構。 The electromagnetic clutch mechanism according to claim 1,
At least one of the electromagnetic coils is an auxiliary electromagnetic coil in which a copper wire having a smaller cross-sectional area than the other electromagnetic coils is wound more times than the other electromagnetic coils.
At the time of starting the fastening operation of the clutch, the other electromagnetic coil is energized,
An electromagnetic clutch mechanism, wherein the auxiliary electromagnetic coil is energized during an engagement maintaining period after the clutch is engaged.
前記少なくとも2個の電磁コイルが、同一仕様のコイルであり、
前記クラッチの締結動作開始時には前記同一仕様のコイルに並列に通電され、
前記クラッチ締結後の締結維持期間には、前記同一仕様のコイルに直列に通電されるように構成されていることを特徴とする電磁クラッチ機構。 The electromagnetic clutch mechanism according to claim 1,
The at least two electromagnetic coils are coils of the same specification;
At the start of the engagement operation of the clutch is energized in parallel to the coil of the same specification,
The electromagnetic clutch mechanism is configured to be energized in series with the coil of the same specification during the engagement maintaining period after the clutch is engaged.
前記少なくとも2個の電磁コイルの中の少なくとも1個の電磁コイルに通電され、クラッチが締結されているとき、他の通電されていない電磁コイルにステップ状、又はステップ状に準じた波形の電圧を印加する手段を設け、
この電圧の印加に際して得られる電流応答より検出されるインピーダンスから、ヨークとアーマチャ間のギャップを算出し、
このキャップの算出結果に応じてクラッチを作動させるときの通電電流を補正するように構成したことを特徴とする電磁クラッチ機構。 The electromagnetic clutch mechanism according to claim 1,
When at least one electromagnetic coil of the at least two electromagnetic coils is energized and the clutch is engaged, a voltage having a waveform corresponding to a step shape or a step shape is applied to another non-energized electromagnetic coil. Means to apply,
From the impedance detected from the current response obtained when applying this voltage, calculate the gap between the yoke and the armature,
An electromagnetic clutch mechanism configured to correct an energization current when the clutch is operated according to a calculation result of the cap.
前記少なくとも2個の電磁コイルの中の少なくとも1個の電磁コイルに通電が開始されたとき、他の通電されていない電磁コイルを磁束検出用コイルとして使用し、前記通電が開始された電磁コイルから発生される磁束により前記磁束検出用コイルに誘導される電圧値或いは電流値もしくはその両方を計測して、当該磁束を算出し、前記通電が開始された電磁コイルに通電される電流を、算出した磁束の大きさに応じて補正するように構成されていることを特徴とする電磁クラッチ機構。 The electromagnetic clutch mechanism according to claim 1,
When energization of at least one electromagnetic coil of the at least two electromagnetic coils is started, another non-energized electromagnetic coil is used as a magnetic flux detection coil, and The voltage value and / or current value induced in the magnetic flux detection coil by the generated magnetic flux is measured, the magnetic flux is calculated, and the current supplied to the electromagnetic coil that has started energization is calculated. An electromagnetic clutch mechanism configured to correct according to the magnitude of magnetic flux.
当該電磁クラッチ機構が自動車の動力伝達機構に備えられているクラッチを構成していることを特徴とする電磁クラッチ機構。 The electromagnetic clutch mechanism according to any one of claims 1 to 5,
An electromagnetic clutch mechanism characterized in that the electromagnetic clutch mechanism constitutes a clutch provided in a power transmission mechanism of an automobile.
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- 2005-06-10 JP JP2005171284A patent/JP2006342937A/en active Pending
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