JP2009121660A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦板の摩耗等によるエアギャップのばらつきを抑制し、かつ消費電力を低減することのできる装置を提供する。
【解決手段】電流を印加されることにより往復動作する移動部３と磁界を生じるメインコイル５とからなるアクチュエータとを有し、前記移動部３に押されてその移動部３と同方向に移動可能な押圧部材１３を有するとともに、前記移動部３と前記押圧部材１３との間に充填室１４が形成され、その充填室１４に流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記移動部３による押圧力を前記押圧部材１３に伝達する充填材２４が給排可能に充填されている動力伝達装置において、圧力センサ２６を用いて前記充填材２４の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段に基づいて前記移動部３と前記メインコイル５との距離であるエアギャップを算出することを可能とする距離算出手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、所定のアクチュエータで発生する推力を受けて移動する押圧部材への動力を伝達する動力伝達装置に関し、油圧センサを取り付けることによりアクチュエータの固定部と移動部とのギャップを検出して、この固定部と移動部との距離を調節することを可能とする動力伝達装置に関するものである。

従来、油圧あるいは電磁力を利用したアクチュエータやボールネジなどの回転力を推力に変換する機構を利用したアクチュエータなどの各種のアクチュエータが知られている。例えば、特許文献１には、磁束量を測定するセンサに基づいてクラッチコアとアーマチュアとの距離を検出する電磁クラッチが記載されている。この電磁クラッチは、検出されたクラッチコアとアーマチュアとの距離に基づいて励磁コイルの通電を制御することができる。したがって、この電磁クラッチは、アーマチュアがクラッチコアに対して吸引されたときの締結力を制御することができる。

また、特許文献２には、コイルをアクチュエータとして利用した電磁クラッチにより車両の駆動輪間の駆動力配分を行う車両の駆動力配分装置が記載されている。この駆動力配分装置は電磁クラッチの締結力を調節することにより各々の車輪の回転数を制御することができる。即ち、アーマチュアをコイルと対峙する方向に前後動させることにより、各々の車輪の回転数を制御することができる。その際、コアとアーマチュアとの距離、即ちエアギャップが減少して、アーマチュアを吸引する磁束密度が増加される時には、駆動力配分装置に基づく制御が中止される。その結果、駆動力配分制御の精度について低下する虞があるときは、不適切な駆動力配分制御の実行を未然に回避することができる。

特開２００３−２８１９５号公報 特開２００２−２２５５８０号公報

上述した特許文献１に記載された装置は、センサによりクラッチコアとアーマチュアとを備える磁気回路の磁束量を感磁する。そのため、クラッチ板の摩耗の程度が異なっていてもクラッチコアとアーマチュアとから感磁される磁束量は一定となり、そのためにプレッシャープレートとクラッチ板との間で伝達されるトルクがクラッチ板の摩耗の程度により変動する可能性がある。

また、特許文献２に記載された装置では、エアギャップが所定値以下の場合に駆動力配分制御を中止しているものの、このエアギャップが所定値以下の場合でも各々のクラッチプレートとプレッシャプレートとが接続されてトルクを伝達している。そのため、エアギャップが小さい時には、エアギャップの変化の割合に対するクラッチプレートを押圧するプレッシャプレートの押圧力の変化の割合が大きいため、プレッシャプレートの押圧力の制御が困難になる。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、摩擦板の摩耗等によるエアギャップのばらつきを抑制すると共に、消費電力を低減することのできる装置を提供することを目的とするものである。

上記の目標を達成するために、請求項１の発明は、電流を印加されることにより往復動作する移動部と磁界を生じるメインコイルとからなるアクチュエータとを有し、前記移動部に押されてその移動部と同方向に移動可能な押圧部材を有するとともに、前記移動部と前記押圧部材との間に充填室が形成され、その充填室に流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記移動部による押圧力を前記押圧部材に伝達する充填材が給排可能に充填されている動力伝達装置において、圧力センサを用いて前記充填材の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段に基づいて前記移動部と前記メインコイルとの距離であるエアギャップを算出することを可能とする距離算出手段とを有することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記充填材は磁性流体もしくは磁気粘性流体からなり、前記エアギャップが前記メインコイルの電流値の増大によって変化しない場合と変化する場合とで前記メインコイルまたは前記移動部に取り付けられた磁界を生じるサブコイルの電流を変更する手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の発明において、前記メインコイルまたは前記移動部に取り付けられた磁界を生じるサブコイルの電流制御を行った結果前記圧力検出手段により検出された圧力があらかじめ定めた目標圧力と異なる場合に、前記押圧部材に加えられるトルクを制限する手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧力検出手段により検出された圧力が目標圧力となるように前記メインコイルの電流を制御する手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１に記載の発明において、前記距離算出手段により算出された前記エアギャップの変化がない場合に前記メインコイルの電流を低下させることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明において、前記充填材の圧力を調節可能とする蓄圧機が前記充填室を連通して取り付けられていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、圧力センサを使用して圧力を検出することによりエアギャップを認識することができる。そのため、アクチュエータの構造によりエアギャップについての視認性が困難な場合においてもエアギャップを容易に把握することができる。

請求項２の発明によれば、メインコイルの電流が増加している状態でエアギャップが一定の値であるときは、エアギャップがゼロであると算出される。そして、エアギャップがゼロと判断される状態でメインコイルとサブコイルの電流を調節することにより、磁性流体もしくは磁気粘性流体からなる充填材の圧力を調節することが可能となる。したがって、エアギャップがゼロと算出されている状態でのトルクの伝達が可能となるため、メインコイルの消費電力を抑えることが可能となる。

請求項３の発明によれば、充填材の圧力が所定の圧力値と異なる時は、移動部から充填材を介して押圧部材へと伝達されるトルクが十分に伝達されない可能性を有する。これは、充填材の粘度が低いことに起因する。そのため、充填材の粘度に応じて伝達されるトルクを減少させる制御を実行することにより、移動部から押圧部材へと伝達されるトルクが十分に伝達される。

請求項４の発明によれば、エアギャップを小さくする制御を実行することにより、充填材の圧力を制御することができる。換言すれば、エアギャップを小さくする制御を実行することにより、押圧部材が係合部に係合されている場合における充填材の圧力が増加する。

請求項５の発明によれば、エアギャップの変化がない場合、すなわち押圧部材が係合部に係合されているときには、メインコイルの電流を低下させることによりエアギャップを小さくすることができる。そのため、トルク伝達時のメインコイルの消費電力を抑えることができる。

請求項６の発明によれば、充填材の圧力を調節可能とする蓄圧機が充填室を連通して取り付けられているため、充填材の温度等による圧力のばらつきを抑制することができる。また、エアギャップが確保できている状態で充填材の温度の変化に伴う充填材の体積が変化した場合でも、蓄圧機により圧力のばらつきを抑制することができる。したがって、圧力のばらつきの抑制により、エアギャップの変化を抑制することができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。この発明の動力伝達装置は、アクチュエータが発生する推力を押圧部材に伝達し、この押圧部材によって摩擦板などの所定の対象物を押圧するように構成され、そのアクチュエータのストローク量もしくは範囲を一定に維持し、また押圧部材のストローク位置を対象物に応じて調整するように構成されている。その調整のために、アクチュエータと押圧部材との間に、間隔調整のため、および推力の伝達のための介在物もしくは充填材が配置されている。

そのアクチュエータは推力を発生できる構成のものであり、電磁力を利用した電磁アクチュエータであって前後動作する推進機構からなる。電磁アクチュエータは、コイルに流す電流と発生する推力との関係が、コイルもしくはこれと一体のヨークとアーマチュアとの間のエアギャップによって変化するので、そのエアギャップを所定値もしくは所定範囲に維持するためには、この発明の動力伝達装置が有効である。

また、押圧部材は、対象物に直接当接して対象物に押圧力を加える部材であり、アーマチュアなどの可動部とは相対移動可能に配置されている。その可動部の推力を押圧部材に伝達するための介在物は、要は、加圧されても変形したり、流出したりしない物質であればよく、流体あるいは固体のいずれでもよい。しかし、推力を伝達する必要のない状態ではその体積を減じ、あるいは反対に増大させることにより、可動部と押圧部材との間の間隔、言い換えれば、押圧部材のストローク位置を変化させ得るものであることが好ましく、圧油や磁性流体もしくは磁気粘性流体などが採用される。したがってその介在物もしくは充填材を可動部と押圧部材との間に封止した状態に設定する手段は、介在物もしくは充填材として使用する物質によって異なることになる。例えば圧油の場合には、封止弁によって圧油の流動を阻止することになり、また磁性流体もしくは磁気粘性流体の場合には、電磁石によってその流動性を低下させ、もしくは実質的に固化させてその流動を阻止することになる。

図２には、電磁クラッチ機構もしくは電磁ブレーキ機構にこの発明を適用した例を示してある。ここに示す例におけるアクチュエータ１は、電磁石２とこれに吸引されるアーマチュア３とによって推力を発生するように構成されている。その電磁石２は、全体として環状を成しかつ周辺部分の断面が、軸線方向に開いたコ字状を成すヨーク４と、通電することにより磁界を発生する電磁コイル（以下、仮にメインコイルと記す）５とを備えている。そのメインコイル５はヨーク４の内部に嵌め込まれた状態になっている。

アーマチュア３は、ヨーク４に対向するリング状の平板部６と、その平板部６の外周端に一体化させられているシリンダ部７とを備えている。このアーマチュア３がこの発明の移動部に相当している。そのシリンダ部７は、内筒部７ａとそれより大径の外筒部７ｂとを備え、全体として環状を成し、かつ周辺部分が中空形状を成している。

このシリンダ部７は、ヨーク４の外周側の少なくとも一部を被うように配置されており、その先端部に薄板状のリテーナ８が取り付けられている。このリテーナ８に対向する他のリテーナ９が、電磁石２を保持している所定の固定部１０に固定されている。そして、これらのリテーナ８，９の間にリターンスプリング１１が配置されている。このリターンスプリング１１は、アーマチュア３が電磁石２によって吸引されて前進された場合に圧縮され、電磁石２による吸引力（アーマチュア３の推力）がなくなった場合にアーマチュア３を元の初期位置に押し戻す弾性力を発生するように構成されている。

前記シリンダ部７の内部で軸線方向でのほぼ中央部に電磁石１２が固定されている。この電磁石１２は、前記内筒部７ａの外周面に固定したベースリング１２ａと、その外周側に嵌合させた電磁コイル（以下、仮にサブコイルと記す）１２ｂと、そのサブコイル１２ｂを被うフレーム部材１２ｃとを備えている。なお、ベースリング１２ａとサブコイル１２ｂおよびフレーム部材１２ｃとの間には僅かな隙間が開いていて、この隙間が後述する磁性流体もしくは磁気粘性流体のための流路を形成している。

上記のシリンダ部７の内部で前記電磁石１２を挟んだ一方（図２の右側）には、この発明における押圧部材に相当する第１ピストン１３が液密状態を維持して前後動するように嵌め込まれている。それに伴って電磁石１２と第１ピストン１３との間に第１ピストン室１４が形成されている。また、上記のシリンダ部７の内部で前記電磁石１２を挟んだ他方（図２の左側）には、第２ピストン１５が液密状態を維持して前後動するように嵌め込まれている。それに伴って電磁石１２と第２ピストン１５との間に第２ピストン室１６が形成されている。この第１ピストン室１４と第２ピストン室１６とが充填室に相当する。

第１ピストン１３は、シリンダ部７の内部に嵌合する部分から軸線方向に延び出ている部分を備え、そのいわゆる延出部分が、ブレーキ機構１７を構成している摩擦板１８に接近して対向している。この摩擦板１８は、ケーシング１９の内周面にスプライン嵌合されたブレーキプレートと、ブレーキドラム２０の外周面にスプライン嵌合されかつブレーキプレートに対して交互に配置されたブレーキディスクとを含み、第１ピストン１３によって厚さ方向（軸線方向）に押圧されることにより互いに摩擦接触してトルクを伝達するように構成されている。図２に示す例では、遊星歯車機構２１のサンギヤ２２にブレーキドラム２０が一体化され、そのサンギヤ２２を選択的に制動するように構成されている。

また、第２ピストン１５は、シリンダ部７の内部に嵌合する部分から軸線方向（図２における左方向）に延び出ている部分を備え、そのいわゆる延出部分が、ケーシング１９に取り付けられているストッパー２３に当接するように構成されている。このストッパー２３は、第２ピストン１５をシリンダ部７の内部に押し戻すためのものであり、したがって第２ピストン１５に前記延出部分を形成する替わりに、第２ピストン１５に向けて突出した部分をストッパー２３に設けてもよい。

そして、上記の各ピストン室１４，１６の内部に、この発明における充填材に相当する磁性流体もしくは磁気粘性流体（以下、仮にこれらを磁性流体と記す）２４が封入されている。この磁性流体２４は、従来知られているものであり、磁気を印加することによりその流動性が低下し、もしくは固化する流体である。また、上記の第１ピストン室１４と連通するように図示しないアキュムレータが取り付けられている。そのため、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の圧力を調節することができる。このアキュムレータが蓄圧機２５に相当する。この蓄圧機２５の設定荷重はエアギャップを保持する油圧において中間位置となり、油温等の変化により油圧のばらつきが生じた場合においてトルク伝達に必要な最低限の油圧を確保することができる。また、油温等のばらつきで第１ピストン室１４の体積が変化した場合において、エアギャップの変化を抑制することができる。

つぎに上述した装置の作用について説明する。図２に示す状態は、メインコイル５がオフ状態であって押圧作用を行っていない状態であり、アーマチュア３はリターンスプリング１１によって、各ピストン１３，１５と共に後退側の初期位置に押し戻されている。この状態では、サブコイル１２ｂもオフ状態となっており、したがって磁性流体２４は磁気が印加されていないことにより流動性を保持している。また、第２ピストン１５がストッパー２３に当接して第２ピストン室１６内に相対的に押し込まれている。そのため、第２ピストン室１６の容積が小さくなっているので、磁性流体２４の多くは第１ピストン室１４の内部に移動している。したがって、第１ピストン室１４の容積が大きく、あるいはその内部の磁性流体２４の量が多いことにより、第１ピストン１３がアーマチュア３から相対的に大きく突出した状態となっており、そのストローク調整が押圧方向での前方側になっている。

この状態で、メインコイル５に通電をすることでメインコイル５をオン状態にして押圧作用を行う状態にする。これにより、アーマチュア３がメインコイル２に吸引されて、第１ピストン１３が摩擦板１８に近接する方向に移動する。この第１ピストン１３はリターンスプリング１１により押し戻される力を受けているが、アーマチュア３がメインコイル５に引きつけられている力よりも弱いときは、第１ピストン１３が摩擦板１８の方向に移動する。また、このときはサブコイル１２ｂは通電されており、このために磁性流体２４は一定の流動性すなわち粘度を有している。

第１ピストン１３と摩擦板１８とが当接した状態で、トルクが伝達されるまでの動作を示したフローチャートを図１に記す。このときは、第１ピストン１３と摩擦板１８とが当接された状態で、サブコイル１２ｂへ通電する電流の指令が実行される（ステップＳ１１）。このとき、サブコイル１２ｂへの通電の指令は電流を低くする方向に実行されるため、摩擦板１８に伝達されるトルクのうち最大トルクに対応する磁性流体２４の油圧Ｐｅを保持可能とするようにサブコイル１２ｂの電流が減少される。そのため、当接前にサブコイル１２ｂに通電されていた電流の影響により、固化されていた磁性流体２４が流動性を有し、あるいは磁性流体２４の流動性が高くなる。このため、メインコイル５もしくはこれと一体のヨーク４とアーマチュア３との間のエアギャップが小さくなる。また、この油圧Ｐｅは、アーマチュア３から第１ピストン１３を経由して摩擦板１８へと伝達されるトルクを伝達することを可能とする油圧であり、この油圧が低いときは、アーマチュア３から第１ピストン１３へのトルクの伝達が十分に実行されない。

サブコイル１２ｂに印加された電流を変更した後に、メインコイル５へ通電する電流の指令が実行される（ステップＳ１２）。この指令はメインコイル５へ通電する電流を増大するように実行されるため、メインコイル５で生じる磁束密度が増大し、アーマチュア３がメインコイル５に吸引されて、軸線方向の推力が発生する。このため、この吸引力すなわち推力に基づいて、メインコイル５もしくはこれと一体のヨーク４とアーマチュア３との間のエアギャップが小さくなる。

ステップＳ１２で記されているメインコイル５に印加される電流の指令が実行された後に、第１ピストン室１４の内部に充填されている磁性流体２４の油圧Ｐが圧力センサ２６により検出される（ステップＳ１３）。この検出が圧力検出手段に相当する。この油圧Ｐはアーマチュア３の推進力と磁性流体２４の粘度とリターンスプリング１１と各ピストン室１４，１６に流入されている磁性流体２４の流入量とにより変動する。ステップＳ１３では第１ピストン１３と摩擦板１８とが係合されているため、アーマチュア３がメインコイル５と近接する方向に移動することにより、磁性流体２４の油圧が上昇する。また、磁性流体２４の粘度はサブコイル１２ｂの電流の増加に伴い増加し、磁性流体２４の油圧もこの電流の増加に伴い増加する。そして、この油圧Ｐを圧力センサ２６により測定することで、メインコイル５もしくはこれと一体のヨーク４とアーマチュア３との間のエアギャップδを算出することができる（ステップＳ１４）。このエアギャップδの算出が距離算出手段に相当する。

エアギャップδの算出は、次の関係式に基づいて実行される。
ＰＡ−ｋｘ＝（ＮＩ）^２＊Ｓ＊μ_０ ^２／（８πδ（ｘ））^２
この式において、Ｐは第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧、Ａは第１ピストン室１４の一面を形成している第１ピストン１３の面積、ｋはリターンスプリング１１のバネ定数、ｘはリターンスプリング１１の自然長に対する変位、Ｎはメインコイル５の巻数、Ｉはメインコイル５に印加される電流、Ｓはアーマチュア作用面積、μ_０は透磁率、δ（ｘ）は算出されるエアギャップである。したがって、エアギャップδは油圧Ｐと電流Ｉを調節することにより制御することが可能である。

このエアギャップδが所定値δｔとなるときは、予定されているエアギャップδに到達されたとして、次の制御が実行される（ステップＳ１５）。また、このエアギャップδが所定値δｔでないときは、エアギャップδを所定値δｔに到達させるために、ステップＳ１２に戻りメインコイル５の電流が調節される。

エアギャップδが所定値δｔのときは、磁性流体２４の油圧がＰｅの状態の時にメインコイル５の電流をＩ１からＩ２へ低下させる制御が実行される（ステップＳ１６）。この電流の減少の指令はメモリなどの記憶装置に入力されているマップからの指令により実行される。これにより、第１ピストン１３と摩擦板１８とが当接した状態で、アーマチュア３をメインコイル５と近接する方向に移動させることが可能となる。そして、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の一部が流路を経由して第２ピストン室１６に流入される。この場合に、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧がＰｅと異なる場合には、この油圧が目標圧力にあたるＰｅとなるようにメインコイル５の電流の指令が再度実行される（ステップＳ１７）。

この測定により、この磁性流体２４の油圧ＰがＰｅの時は、アーマチュア３とメインコイル５とを当接させてエアギャップδをゼロとするためにメインコイル５の電流が増加される（ステップＳ１８）。この電流の増加により、メインコイル５から生じる磁束密度が増大して、アーマチュア３がメインコイル５と近接する方向に移動する。このときのエアギャップδが第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧Ｐの検出により算出される。この油圧の検出が圧力検出手段に相当する。

メインコイル５に印加される電流が増加されて油圧Ｐが増加する場合は、エアギャップδがゼロでないため、メインコイル５とサブコイル１２ｂの通電により摩擦板１８にトルクを伝達する制御が実行される（ステップＳ１９，Ｓ１１０）。このときは、サブコイル１２ｂの電流を増加することにより、第１ピストン室１４の内部に充填されている磁性流体２４の粘度が上昇して、磁性流体２４の流通する流路が封止される。そして、第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクの伝達が実行される。

また、メインコイル５に印加される電流が増加されているにも関わらず油圧Ｐが変化しない場合は、エアギャップδがゼロであるると推測される。これは、エアギャップδがゼロの時は、アーマチュア３とメインコイル５とが当接されているため、メインコイル５に対して近接する方向にアーマチュア３を移動させることができないからである。このときは、磁性流体２４の油圧Ｐｅを保持可能とするメインコイル５とサブコイル１２ｂの電流が制御される（ステップＳ１１１）。また、サブコイル１２ｂを通電することによりサブコイル１２ｂの周囲に磁界が発生し、この磁界の影響により第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性が調節される（ステップＳ１１１）。

磁性流体２４の流動性の変更により、圧力検出手段に基づいて検出された磁性流体２４の油圧Ｐが目標圧力にあたるＰｅに保たれている場合は、摩擦板１８に伝達されるトルクを制限することなく、メインコイル５とサブコイル１２ｂとに印加される電流の制御が実行される（ステップＳ１１２）。そして、メインコイル５とサブコイル１２ｂとの電流を印加している状態で、摩擦板１８へのトルクの伝達が実行される。そして、磁性流体２４の粘度の変更により磁性流体２４の油圧Ｐが目標圧力にあたるＰｅと異なる場合には、摩擦板１８に伝達されるトルクの制限を変更する制御が実行される（ステップＳ１１３）。そして、トルクの制限が実行されている状態で、摩擦板１８へのトルクの伝達が実行される。

前述したステップＳ１１０，Ｓ１１３におけるトルクの伝達に際しては、磁性流体２４の油圧を一定に制御する必要があるため、蓄圧機２５が第１ピストン室１４に取り付けられている。このため、磁性流体２４の温度の変化に伴う体積膨張または体積収縮が生じた場合でも、蓄圧機２５を用いることにより磁性流体２４の圧力の変動を抑制することができる。

図３（ａ），（ｂ）には、図１に記したフローチャートにおけるメインコイル５の電流を制御するためのマップが記載されている。このマップでは、横軸にエアギャップδ、縦軸に油圧が記載され、前述した計算式を用いることによりエアギャップδのマイナス２乗と電流値の２乗とから油圧を求めることができる。

メインコイル５の電流がＩ１からＩ２へと減少されることにより、あるエアギャップδｔに対しての第１ピストン室１４の油圧が小さくなる。このとき、メインコイル５への指令としては、図３（ａ）に記すようにエアギャップδｔを保った状態でメインコイル５の電流がＩ１からＩ２へと減少する指令が出されて、これにより磁性流体２４の油圧が減少する。この時、メインコイル５の電流の変化に伴いアーマチュア３を引っ張るメインコイル５の力が減少するため、図３（ｂ）に記すようにアーマチュア３とメインコイル５との距離がδｔから変動する可能性を有している。そのため、前述したステップＳ１６においてメインコイル５の電流をＩ１からＩ２とする指令を送り、前出したステップＳ１７においてメインコイル５の電流Ｉ２における磁性流体２４の油圧がＰｅとならない場合には、再度ステップＳ１６に戻りメインコイル５に印加される電流が増大または減少される。

次に、トルクの伝達のために係合されていた第１ピストン１３と摩擦板１８についてトルクの伝達から解放するためのフローチャートを図４に記す。摩擦板１８にトルクが伝達されている状態からクラッチを解放するために、クラッチ解放の指示がサブコイル１２ｂの電流を制御しているメモリ等の集積回路に入力される。そして、この入力された指示に基づいて、サブコイル１２ｂの電流が減少するように設定される（ステップＳ２１）。したがって、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の粘度が減少して圧力が減少する。

この圧力は圧力センサ２６により測定され、この圧力がＰｅに到達している場合は、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の圧力が十分に減少したとして、クラッチを解放するための制御が終了したか否かが判断される（ステップＳ２２，Ｓ２３）。また、測定された圧力がＰｅに到達していない場合は、ステップＳ２１に戻ってサブコイル１２ｂの電流を減少させる設定をすることにより、磁性流体２４の圧力を減少させる（ステップＳ２２）。

前述したステップＳ２３において、クラッチを解放するための制御が終了していないと判断された場合は、再度ステップＳ２１に戻り、サブコイル１２ｂの電流が設定される。そして、ステップＳ２３でクラッチを解放するための制御が終了していると判断された場合は、トルクが解放されたとして、メインコイル５の電流が減少される（ステップＳ２４）。そして、このメインコイル５の電流が減少されることにより、第１ピストン１３と摩擦板１８との係合が解除される。

次に、第１ピストン１３と摩擦板１８とが接触する際のエアギャップ量により制御方法を変更する一連の操作に関するフローチャートを図５に記す。先ず、第１ピストン１３と摩擦板１８との当接前に、サブコイル１２ｂに電流が印加される（ステップＳ３１）。この電流の印加により、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性が低下する。そのため、アーマチュア３の移動と共に第１ピストン１３が移動する。

この第１ピストン１３の移動により、パッククリアランスが詰まった状態、すなわち係合力が僅かに増大することにより直ちに伝達トルク容量を生じるスタンバイ状態に設定することができる（ステップＳ３２）。そして、このスタンバイ状態でアーマチュア３がメインコイル５に吸引されることにより、第１ピストン１３と摩擦板１８とが当接する（ステップＳ３３）。このときのエアギャップは油圧を検出することにより算出される（ステップＳ３４）。

算出されるエアギャップが所定値よりも小さい時は、アーマチュア３の推力が十分に得られて、この推力が摩擦板１８に伝達されているため、エアギャップを調節することなく、メインコイル５の電流が増加する（ステップＳ３５）。そして、第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクの伝達が実行される（ステップＳ３６）。また、算出されるエアギャップが所定値よりも大きい時は、アーマチュア３の推力が十分に得られない状態で、この推力が摩擦板１８に伝達されている。そのため、サブコイル１２ｂへ印加される電流を減少させて、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性を低下させる（ステップＳ３７）。この磁性流体２４の流動性の低下により、アーマチュア３がメインコイル５に吸引される。そのため、第１ピストン１３が摩擦板１８に押されて、エアギャップδが小さくなる（ステップＳ３８）。そして、この状態で第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクの伝達が実行される（ステップＳ３６）。このため、第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクの伝達に際して、メインコイル５に印加する電流を減少させることが可能となり、消費電力の低減を図ることができる。

図５に記したフローチャートの詳細を図６に記す。先ず、第１ピストン１３と摩擦板１８との係合に際して、メインコイル５に印加する電流が算出される（ステップＳ４１）。また、サブコイル１２ｂの電流を増加させることにより、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性が低下し、あるいは磁性流体２４が固化する（ステップＳ４２）。このステップＳ４２が前述したステップＳ３１に該当する。この磁性流体２４の流動性を調節することにより、第１ピストン１３と摩擦板１８との接触の際に生じる振動が低減される。この磁性流体２４の粘度は油温に依存するため、温度センサなどにより磁性流体２４の温度が測定されて、この温度を考慮してサブコイル１２ｂの電流が調節される。

ステップＳ４２の次に、メインコイル５に印加される電流がステップＳ４１で算出された電流値に基づいて指示される（ステップＳ４３）。この指示により、アーマチュア３がメインコイル５に吸引される。この吸引が前述したステップＳ３２に対応する。次に、アーマチュア３がメインコイル５に吸引される際の、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧が圧力検出手段に基づいて圧力センサ２６により検出される（ステップＳ４４）。

第１ピストン１３と摩擦板１８とが当接されておらず、第１ピストン室１４に流入されている磁性流体２４が押圧されていない時はこの油圧がゼロとなるため、ステップＳ４３に戻り、メインコイル５に印加される電流値の指令が変化される（ステップＳ４５）。また、ステップＳ４４で測定された油圧が所定の圧力を有するときは、第１ピストン１３と摩擦板１８とが当接されて第１ピストン室１４に流入されている磁性流体２４が押圧されている。この磁性流体２４の油圧はエアギャップδが小さくなるにつれて上昇する。そして、この油圧Ｐとエアキャップδとの関係から、エアギャップδを油圧Ｐにより測定することが可能となる。したがって、エアギャップδがゼロとなる時の磁性流体２４の油圧をＰｔとして、圧力検出手段に基づいて測定された油圧がＰｔに該当するか否かが判断される（ステップＳ４６）。

ステップＳ４６において、油圧の測定値がＰｔとなる場合は、エアギャップがゼロであると判断されて、第１ピストン１３と摩擦板１８との係合に関する制御の終了の可否が判断される（ステップＳ４７）。ステップＳ４７において第１ピストン１３と摩擦板１８との係合に関する制御を終了する場合には、エアギャップδをゼロとするときの制御が実行される（ステップＳ４８）。この制御は、前述したステップＳ１１１〜Ｓ１１３に該当する。

一方で、ステップＳ４７において、第１ピストン１３と摩擦板１８との係合に関する制御を終了しない場合、すなわちエアギャップδが変化する場合には、エアギャップδと磁性流体２４の油圧とに基づいて、第１ピストン１３と摩擦板１８とアーマチュア３との位置についての制御が実行される。このときは、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧を測定することにより、距離算出手段に基づいてエアギャップδが算出される（ステップＳ４９）。そして、この算出されたエアギャップδが所定値δｔよりも大きいか否かが判断される（ステップＳ４１０）。このときのエアギャップδの大きさがδｔよりも大きいときはエアギャップδが大きいため、アーマチュア３のメインコイル５方向に対する推進力が十分に得られない可能性を有している。そのために、次のステップにおいて圧力検出手段に基づいて検出された油圧の大きさが判断される（ステップＳ４１１）。

また、このステップＳ４９において、算出されたエアギャップδがδｔであるときは、ステップＳ４２において増加させているサブコイル１２ｂの電流を増加する制御を行う。具体的には、図３（ｃ）に記したマップに記載されているようにサブコイル１２ｂの電流を増加することにより、エアギャップδが短くなる。このエアギャップδは、図３（ｄ）に記されているマップに記載されているように、サブコイル１２ｂの電流の増加により上昇した磁性流体２４の油圧Ｐを測定することにより、エアギャップδが算出される。

第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧について、エアギャップδのもとでメインコイル５に最大の電流を印加させたときに生じるアーマチュア３の最大推力から、ある油圧値Ｐｍａｘが求められる。この油圧値Ｐｍａｘが所定値Ｐｔよりも小さい時は、第１ピストン室１４に封入されている磁性流体２４の流動性に基づいてトルクが十分に伝達されないとして、エアギャップδを小さくするためにサブコイル１２ｂの電流を減少させる制御が実行される（ステップＳ４１２）。そのため、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性が上昇する。したがって、第１ピストン室１４に封入されている磁性流体２４の一部が第２ピストン室１６に流入して、第１ピストン室１４が圧縮されるため、エアギャップδが小さくなる。そして、サブコイル１２ｂの電流が減少している時に、メインコイル５の電流を増加させることにより、エアギャップδの時間に対する変化率が大きくなる。

このサブコイル１２ｂの電流の制御が実行されて、磁性流体２４の油圧Ｐが制御された後に、再度メインコイル５に印加させる電流が算出される（ステップＳ４１３）。また、前述したステップＳ４１０において、エアギャップが所定値δｔ以下のときは、アーマチュア３からのトルクが第１ピストン１３を介して摩擦板１８へと十分に伝達される。そのため、サブコイル１２ｂの電流を制御せずにメインコイル５の電流が算出される（ステップＳ４１３）。さらに、前述したステップＳ４１１において、圧力値ＰｍａｘがＰｔ以上のときは、第１ピストン室１４に封入されている磁性流体２４の流動性に基づいてトルクが十分に伝達されるとして、サブコイル１２ｂの電流を制御することなくメインコイル５の電流が算出される（ステップＳ４１３）。

前述したステップＳ４５で測定された油圧がゼロでないときには、この油圧に基づいてエアギャップδｉｎｔが算出される（ステップＳ４１４）。そして、この算出されたエアギャップδｉｎｔがメモリ等の記憶装置に記憶されて、この算出されたエアギャップδｉｎｔと記憶装置に記憶されているエアギャップδｉｎｔとを比較することにより、メインコイル５の電流が再度算出される（ステップＳ４１５，Ｓ４１）。

また、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の目標油圧Ｐｔは、車速やスロットル開度やエンジントルクにより定められる（ステップＳ４１６，Ｓ４１７）。そして、この目標油圧Ｐｔに基づいて、メインコイル５に印加される電流が算出される（ステップＳ４１，Ｓ４１３）。

次に、第１ピストン室１３と摩擦板１８との係合からトルク伝達までの制御の一例のフローチャートを図７に記す。ステップＳ５１からＳ５４までは、前述したステップＳ３１からＳ３４までと同一であるため、符号を付してその説明を省略する。ステップＳ５４においてエアギャップδが算出された後に、ステップＳ５４において検出された磁性流体２４の油圧とこの油圧から算出されたエアギャップδに基づいて、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧が制御される（ステップＳ５５）。

ステップＳ５５における油圧の制御は、摩擦板１８に対する第１ピストン１３のトルク伝達開始の指示や、エアギャップδの目標値への到達の有無や、第１ピストン１３と摩擦板１８との接触時間について実測された制御時間と設定されている接触時間との長短や、第１ピストン室１４に充填される磁性流体２４の測定油圧と設定油圧との高低により実行される。そして、この制御に基づいて、第１ピストン１３と摩擦板１８との係合に伴うトルク伝達が開始される（ステップＳ５６）。

前述したステップＳ５５についての詳細を示したフローチャートを図８に記す。このフローチャートでは、前述した図７に記載されているステップＳ５５とステップＳ５６との間についての詳細が記載されている。図８のフローチャートでは、第１ピストン１３と摩擦板１８とが接触した後に、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧が検出されて、この検出された油圧に基づいてエアギャップδが算出された後に実行される制御について記載されている。

前述したエアギャップδの算出の後に、第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクの伝達について開始されているか否かが判断される（ステップＳ６１）。このトルクの伝達が開始されているときは、第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクの伝達が引き続き実行される（ステップＳ６２）。また、このトルクの伝達が開始されていないときは、第１ピストン１３と摩擦板１８との接触時間と設定時間との長短が判断される（ステップＳ６３）。このステップＳ６３において、第１ピストン１３と摩擦板１８との制御時間が摩擦板１８の焼損について予測される設定時間以上の場合は、第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクの伝達が実行される（ステップＳ６２）。これにより、第１ピストン１３と摩擦板１８との接触時間の増大による第１ピストン１３と摩擦板１８との焼損を防止することが可能となる。

前述した制御時間が設定時間よりも短いときは、メインコイル５に印加される電流が制御される（ステップＳ６４）。そして、このメインコイル５の電流の制御により、エアギャップδが調節される。この電流が所定の設定電流Ｉ１以上のときはメインコイル５の電流が過剰に多いため、メインコイル５から生じる磁界が過剰に多い状態に該当する。そのため、アーマチュア３の推進力が増大して、摩擦板１８を押圧する第１ピストン１３の押圧力が過剰に増大している。そのため、サブコイル１２ｂの電流を減少させる制御が実行されて、これによりサブコイル１２ｂから生じる磁界が減少する（ステップＳ６６）。そして、この磁界の減少により、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性が上昇する。

一方で、メインコイル５に印加される電流が所定の設定電流Ｉ２以下のときはメインコイル５の電流が少ないため、メインコイル５から生じる磁界が過剰に少ない状態に該当する。そのため、アーマチュア３の推進力が減少して、摩擦板１８を押圧する第１ピストン１３の押圧力が減少している。そのため、サブコイル１２ｂの電流を増大する制御が実行されて、これによりサブコイル１２ｂから生じる磁界が増大する（ステップＳ６８）。そして、この電流の増大により、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性が減少し、あるいは磁性流体２４が固化する。そして、メインコイル５の電流がＩ１よりも小さく、かつＩ２よりも大きいときは、ステップＳ６６，Ｓ６８でのサブコイル１２ｂでの電流調節は行われない。

メインコイル５の電流Ｉの制御の次に、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の油圧Ｐが圧力検出手段に基づいて検出される（ステップＳ６９）。そして、この油圧Ｐから前述した計算式を用いた距離算出手段に基づいてエアギャップδが算出される（ステップＳ６１０）。そして、このエアギャップδが所定の設定値であるか否かが判断される（ステップＳ６１１）。このエアギャップδが所定の設定値である場合は、サブコイル１２ｂの電流が増加されて、サブコイル１２ｂから生じる磁界が増加する（ステップＳ６１２）。そのため、第１ピストン室１４に充填されている磁性流体２４の流動性が減少し、あるいは磁性流体２４が固化する。そして、磁性流体２４の流動性の変化により、摩擦板１８を押圧する第１ピストン１３の押圧力が増大する。そして、この状態でクラッチ係合制御として第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクが伝達される（ステップＳ６２）。

一方で、前述したエアギャップδが設定値でない場合は、前述した磁性流体２４の油圧Ｐが所定の設定油圧未満であるか否かが判断される（ステップＳ６１３）。この磁性流体２４の圧力が所定の設定油圧以上のときは、この油圧の状態で第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクが伝達される（ステップＳ６１４）。また、前述したエアギャップδが設定値でない場合において、前述した磁性流体２４の圧力が所定の設定油圧未満のときは、サブコイル１２ｂの電流を増加させることにより、サブコイル１２ｂから生じる磁界が増加される（ステップＳ６１５）。そして、前述した磁性流体２４の流動性が低下し、あるいは磁性流体２４が固化した状態で、第１ピストン１３から摩擦板１８へのトルクが伝達される（ステップＳ６２）。

トルク伝達のためのメインコイルおよびサブコイルの電流の制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の一例を模式的に示す部分的な断面図である。 図１及び図６及び図８の制御例で用いるマップの一例を示す図である。 クラッチ解放のためのメインコイルおよびサブコイルの電流の制御例を説明するためのフローチャートである。 トルク伝達のためのメインコイルおよびサブコイルの電流の他の制御例を説明するためのフローチャートである。 トルク伝達のためのメインコイルおよびサブコイルの電流の他の制御例を説明するためのフローチャートである。 トルク伝達のためのメインコイルおよびサブコイルの電流の他の制御例を説明するためのフローチャートである。 トルク伝達のためのメインコイルおよびサブコイルの電流の他の制御例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…アクチュエータ、 ２，１２…電磁石、 ３…アーマチュア、 ５…メインコイル、 １１…リターンスプリング、 １２ｂ…サブコイル、 １３…第１ピストン、 １４…第１ピストン室、 １５…第２ピストン、 １６…第２ピストン室、 １７…ブレーキ機構、 １８…摩擦板、 ２４…磁性流体。

Claims (6)

1. 電流を印加されることにより往復動作する移動部と磁界を生じるメインコイルとからなるアクチュエータとを有し、前記移動部に押されてその移動部と同方向に移動可能な押圧部材を有するとともに、前記移動部と前記押圧部材との間に充填室が形成され、その充填室に流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記移動部による押圧力を前記押圧部材に伝達する充填材が給排可能に充填されている動力伝達装置において、
   圧力センサを用いて前記充填材の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段に基づいて前記移動部と前記メインコイルとの距離であるエアギャップを算出することを可能とする距離算出手段とを有することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記充填材は磁性流体もしくは磁気粘性流体からなり、前記エアギャップが前記メインコイルの電流値の増大によって変化しない場合と変化する場合とで前記メインコイルまたは前記移動部に取り付けられた磁界を生じるサブコイルの電流を変更する手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記メインコイルまたは前記移動部に取り付けられた磁界を生じるサブコイルの電流制御を行った結果前記圧力検出手段により検出された圧力があらかじめ定めた目標圧力と異なる場合に、前記押圧部材に加えられるトルクを制限する手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
4. 前記圧力検出手段により検出された圧力が目標圧力となるように前記メインコイルの電流を制御する手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
5. 前記距離算出手段により算出された前記エアギャップの変化がない場合に前記メインコイルの電流を低下させることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
6. 前記充填材の圧力を調節可能とする蓄圧機が前記充填室を連通して取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の動力伝達装置。

Images