JP2010007736A - 電磁式作動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】係合手段の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減できる電磁式作動装置を提供すること。
【解決手段】電磁アクチュエータ４０が有する電磁コイル５０で発生した吸引力によってドグクラッチ３０を解放状態から係合状態にする場合に、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離である磁気ギャップが所定より大きい場合は、リターンスプリング１１０のみで双方が離れる方向の付勢力を付与する。また、磁気ギャップが所定以下になったら、緩衝スプリング１１１も用いて付勢力を付与する。これにより、係合初期に付与する付勢力は小さいので作動時間が遅くなるのを抑制でき、磁気ギャップが小さくなった場合には大きな付勢力によってプランジャ７０とインナーヨーク６０とが衝突する際の速度を遅くすることができる。この結果、ドグクラッチ３０の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電磁式作動装置に関するものである。特に、この発明は、電磁力と付勢部材による付勢力を用いることにより係合手段の解放状態と係合状態とを切り替え可能な電磁式作動装置に関するものである。

従来の車両等に搭載される動力伝達手段には、１組の係合要素を係合したり解放したりすることにより、動力の伝達や遮断を切り替えることができる係合手段が設けられており、係合手段は作動装置により作動可能に設けられている。このような作動装置では、係合要素を係合させる際における吸引力を発生させるために電磁コイルが設けられており、電磁コイルに印加することによって発生する磁力である電磁力を利用する電磁式作動装置が知られている。電磁力を利用する電磁式作動装置では、電磁コイルに印加していない場合に係合要素同士を離間させる手段として、係合要素に対して双方を離間させる付勢力を付与するばね部材などの弾性部材が設けられている。これにより、電磁コイルに印加した場合には電磁力により１組の係合要素は係合し、電磁コイルに印加していない状態では、ばね部材の付勢力により係合要素は離間して解放状態になる。

しかし、係合要素を係合させる際における吸引力を発生させる手段として電磁コイルを用いた場合、電磁コイルに印加した場合に急激に係合要素同士が係合するため、係合時に、係合要素などの作動部の重量や係合要素の解放状態における作動部同士の距離等に応じて衝突音が発生する場合がある。そこで、従来の作動装置では、このような衝突音の低減を図っているものがある。

例えば、特許文献１に記載の電磁クラッチでは、電磁コイルに印加した場合に作動する作動部に対して双方を離間させる付勢力を付与するばね部材として、ばね力が異なる３つのばね部材を用いている。これにより、係合要素が解放状態の場合に離間している作動部は、電磁コイルに印加することによって係合要素を係合させる場合には、ばね力が弱いばね部材が位置する部分から、順に吸着する。これにより、係合時の衝撃が分散され、衝突音が低減する。

特開平１０−５４４２５号公報

しかしながら、電磁コイルに印加することにより発生する電磁力は、電磁力が作用することにより吸着する作動部間の距離が小さくなるに従って、作動部に作用する力が大きくなる特性を有しているため、電磁力で作動部同士を吸引することにより作動部間の距離が小さくなった場合には、吸引力が増大する。このため、作動部に対して双方を離間させる付勢力を付与するばね部材として、ばね力が異なる複数のばね部材を用いたとしても、係合手段の係合時に作動部間の距離が小さくなった場合には、ばね力による電磁力への対抗力が相対的に弱くなる。この場合、係合要素を係合させる場合における作動部同士の衝突速度が速くなるため、運動エネルギが大きくなり、作動部が衝突した際の衝突音が大きくなる場合がある。

このような衝突音を低減するためには、係合手段の係合時における作動部同士の衝突速度を遅くするために、ばね力を大きくすることが考えられるが、ばね力を大きくした場合には、係合時における作動部の作動速度が遅くなる。このため、係合手段を解放状態から係合状態にする際における作動時間も遅くなる。従って、係合時の作動時間を遅らせることなく衝突音を低減するのは、大変困難なものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合手段の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減できる電磁式作動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る電磁式作動装置は、第１係合要素と第２係合要素との間で前記第１係合要素または前記第２係合要素の回転方向の力であるトルクの伝達可能な状態である係合状態と、双方が離間することにより前記トルクが前記第１係合要素と前記第２係合要素との間で伝達されない状態である解放状態とに切り替え可能な係合手段に対して、電磁力を用いることにより離間した状態の前記第１係合要素と前記第２係合要素とを近付けさせる力である吸引力を発生する吸引力発生手段と、前記吸引力発生手段が発生した前記吸引力が付与された際に双方の距離が近付くことにより前記係合手段に前記吸引力を伝達可能に設けられた第１吸引手段と第２吸引手段とを有しており、且つ、前記第１吸引手段と前記第２吸引手段との距離が近付くことによって双方が当接することにより前記吸引力による作動を規制する作動手段と、前記作動手段に、前記第１吸引手段と前記第２吸引手段とが離間する方向の付勢力を付与する第１付勢手段と、前記第１吸引手段と前記第２吸引手段との距離が所定の距離以下の場合に、前記作動手段に、前記第１吸引手段と前記第２吸引手段とが離間する方向の付勢力を付与する第２付勢手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、第１吸引手段と第２吸引手段とが離間する方向の付勢力を付与する付勢手段として第１付勢手段と第２付勢手段とを用いており、このうち第２付勢手段は、第１吸引手段と第２吸引手段との距離が所定の距離以下の場合に、作動手段に対して付勢力を付与することができるように設けられている。つまり、第２付勢手段は、第１吸引手段と第２吸引手段との距離が比較的近い場合にのみ、作動手段に付勢力を付与することができる。このため、解放状態の係合手段を係合状態にする場合に、離間している状態の第１吸引手段と第２吸引手段とを吸引力発生手段で発生した吸引力で近付けさせる場合は、第１付勢手段によって付勢力を付与した状態で第１吸引手段と第２吸引手段とが所定の距離まで近付いた後、第２付勢手段によって付勢力を付与することになる。これにより、係合手段を係合状態にする場合において、第１吸引手段と第２吸引手段との距離が小さくなり始める初期段階では、第１付勢手段のみで付勢力を付与するので付勢力が大きくなり過ぎることを抑制できる。このため、係合手段を係合状態にするために第１吸引手段と第２吸引手段とを吸引力発生手段の吸引力で近付けさせる際に、付勢力を付与することに起因して作動時間が遅くなることを抑制できる。

また、係合手段を係合状態にする場合において、第１吸引手段と第２吸引手段との距離がさらに小さくなった場合には、第１付勢手段と第２付勢手段との２種類の付勢手段によって付勢力を付与するので、大きな付勢力を付与できる。ここで、吸引力発生手段は、吸引する部材間の距離が近くなるに従って吸引する力が大きくなる電磁力を用いて作動手段に吸引力を付与するため、作動手段に付与する吸引力は、第１吸引手段と第２吸引手段との距離が小さくなるに従って増大する。このため、第１吸引手段と第２吸引手段との距離が小さくなった場合には、第１付勢手段と第２付勢手段との２種類の付勢手段によって大きな付勢力を付与することにより、増大した吸引力によって吸引される吸引手段の移動速度が速くなり過ぎることを抑制できる。従って、吸引力による作動を規制するために第１吸引手段と第２吸引手段とが当接する際における衝突速度を、より確実に遅くすることができ、当接時、即ち衝突時の衝突音を低減することができる。この結果、係合手段の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減することができる。

また、この発明に係る電磁式作動装置は、上記発明において、前記第２吸引手段が前記作動手段に前記付勢力を付与することができる前記第１吸引手段と前記第２吸引手段との前記所定の距離は、前記第１係合要素と前記第２係合要素との間で確実に前記トルクを伝達することができる場合における距離よりも小さくなっていることを特徴とする。

この発明では、第２付勢手段が付勢力を付与することができる上記所定の距離は、第１係合要素と第２係合要素との間で確実にトルクを伝達することができる場合における第１吸引手段と第２吸引手段との距離よりも小さくなっているので、係合手段を係合する際に、第１係合要素と第２係合要素との距離が確実にトルクを伝達することができる距離になるまでは、比較的速い速度で第１吸引手段と第２吸引手段とを近付けさせることができる。即ち、解放状態の係合手段を係合状態にする場合において第１吸引手段と第２吸引手段とを近付けさせる際に、第２付勢手段が作動手段に付勢力を付与することができる第１吸引手段と第２吸引手段との所定の距離までは、第１付勢手段による付勢力のみが付与されるので、大きな付勢力は付与されないようになっている。このため、この段階では、作動手段への付勢力が小さいため、第１吸引手段と第２吸引手段とを近付けさせる際の速度を確保できる。また、第２付勢手段が作動手段に付勢力を付与するのは、第１吸引手段と第２吸引手段との距離が、係合手段によって確実にトルクを伝達することができる場合における距離よりも小さくなった後に付与するので、係合手段の係合時に、早期に係合手段でトルクを伝達することができる状態にすることができる。この結果、より確実に係合手段の係合時における作動時間の遅れを抑制し、早期に係合手段をトルクの伝達が可能な状態にすることができる。

また、この発明に係る電磁式作動装置は、上記発明において、前記吸引力発生手段で発生する前記吸引力に応じて前記係合状態と前記解放状態とに切り替え可能な前記係合手段が有する前記第１係合要素と前記第２係合要素とは、それぞれに複数の歯部が設けられており、前記係合状態は、双方の前記歯部が互いに噛み合うことにより前記トルクを前記第１係合要素と前記第２係合要素との間で伝達可能な状態であることを特徴とする。

この発明では、係合手段は、第１係合要素と第２係合要素とのそれぞれに設けられた複数の歯部が噛み合うことにより第１係合要素と第２係合要素との間でトルクを伝達可能な状態になるように設けられているため、第２付勢手段で作動手段に付勢力を付与することができる距離である所定の距離を、より確実に容易に設定することができ、より適切な付勢力を付与することができる。つまり、歯部が噛み合うことによって第１係合要素と第２係合要素との間でトルクの伝達が可能になるように設けられている場合、係合手段の解放状態における第１係合要素と第２係合要素との距離と、係合状態における第１係合要素と第２係合要素との距離との差は、比較的大きな差になる。これに伴い、係合手段の解放状態の場合における第１吸引手段と第２吸引手段との距離と、係合手段の係合状態の場合における第１吸引手段と第２吸引手段との距離との差も、比較的大きな差になる。このため、第２付勢手段で作動手段に付勢力を付与することができる第１吸引手段と第２吸引手段との距離である所定の距離を、より確実に容易に設定することができる。

従って、第２付勢手段で作動手段に付勢力を付与することができる所定の距離を、より適切な距離で設定することができ、離間している状態の第１係合要素と第２係合要素とを係合させる際に、第１付勢手段によって付勢力を付与した後、第２付勢手段によっても付勢力を付与することができる。このため、第１吸引手段と第２吸引手段とを吸引力発生手段で発生した吸引力で近付けさせる際に、付勢力を付与することに起因して係合手段の係合時における作動時間が遅くなることを抑制しつつ、第１吸引手段と第２吸引手段とが衝突する際における衝突速度を遅くすることにより、衝突時の衝突音を低減することができる。この結果、係合手段の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減することができる。

また、この発明に係る電磁式作動装置は、上記発明において、前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは、それぞれ複数設けられており、且つ、前記回転方向における位置が同じ位置に配設されていることを特徴とする。

この発明では、第１付勢手段と第２付勢手段とをそれぞれ複数設け、回転方向において同じ位置に配設しているので、第１付勢手段と第２付勢手段とを、共に多数設けることができる。このため、第１付勢手段全体の付勢力と第２付勢手段全体の付勢力とを、共に大きな力にすることができるので、作動手段に対して付与する吸引力が大きな吸引力の場合でも、第１付勢手段と第２付勢手段との付勢力で受けることができる。従って、吸引力発生手段で発生した吸引力が大きな吸引力の場合でも、第１吸引手段と第２吸引手段とが衝突する際における衝突速度を、より確実に遅くすることができる。この結果、より確実に係合手段の係合時の衝突音を低減することができる。

また、この発明に係る電磁式作動装置は、上記発明において、前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは、それぞれ複数設けられており、且つ、前記回転方向における位置が異なる位置に配設されていることを特徴とする。

この発明では、第１付勢手段と第２付勢手段とをそれぞれ複数設け、回転方向において異なる位置に配設しているので、第１付勢手段の付勢力と第２付勢手段の付勢力とが同じ部分に作用することを抑制でき、応力が集中することを抑制できる。この結果、耐久性の向上を図ることができる。

本発明に係る電磁式作動装置は、係合手段の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る電磁式作動装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例に係る電磁アクチュエータを備えた変速装置の要部詳細図である。なお、以下の説明では、軸線方向とは、どの軸線かを記載していない場合、後述する変速装置１の入力軸５や出力軸６が回転をする際に回転の中心となる軸である中心軸７に平行な方向をいう。また、同様な場合における径方向とは、中心軸７と直交する方向をいい、周方向とは、中心軸７が中心となる円周方向をいう。実施例に係る電磁式作動装置である電磁アクチュエータ４０は、車両（図示省略）に搭載された変速装置１に設けられている。この変速装置１には、当該変速装置１と同様に車両に搭載されたエンジン（図示省略）と発電機（図示省略）とが接続されており、変速装置１は、エンジンからの動力が入力される入力軸５と、入力軸５に入力された動力を分割する動力分割機構１０と、動力分割機構１０で分割された動力の一部を出力する出力軸６とが設けられている。また、動力分割機構１０で分割された動力の一部は発電機に伝達される。また、変速装置１の出力軸６はモータ（図示省略）に接続されている。

このように設けられる変速装置１が有する動力分割機構１０は、第１遊星歯車機構１１と第２遊星歯車機構２１とを有しており、第１遊星歯車機構１１は、互いに同軸的に配置されたサンギア１２及びリングギア１４と、これらのギアの間に介在する複数のプラネタリギア１３と、プラネタリギア１３を回転自在に支持するプラネタリキャリア１５とを有している。同様に、第２遊星歯車機構２１は、互いに同軸的に配置されたサンギア２２及びリングギア２４と、これらのギアの間に介在する複数のプラネタリギア２３と、プラネタリギア２３を回転自在に支持するプラネタリキャリア２５とを有している。入力軸５は、これらのように設けられる第１遊星歯車機構１１と第２遊星歯車機構２１とのうち、第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５と一体回転可能に接続されている。また、変速装置１に接続される発電機は、この動力分割機構１０に接続されており、発電機の駆動軸１８は入力軸５と同軸の中空状に形成され、且つ、第１遊星歯車機構１１のサンギア１２と一体回転可能に接続されている。

また、第１遊星歯車機構１１のリングギア１４は第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５と一体回転可能に接続され、さらに、第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５は、出力軸６と一体回転可能に接続されている。また、第２遊星歯車機構２１のリングギア２４は連結部材２６を介して第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５と一体回転可能に接続されている。さらに、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２は、出力軸６の外周に相対回転可能に配設されている。このように設けられるサンギア２２の軸端部には、クラッチホイール３５が一体回転可能に設けられており、クラッチホイール３５の外周には、クラッチホイール３５の歯部であるクラッチ歯３６が複数形成されている。また、電磁アクチュエータ４０は、動力分割機構１０の外周に設けられている。これらの動力分割機構１０や電磁アクチュエータ４０は、変速装置１のハウジング３に内設されている。

図２は、電磁アクチュエータの詳細図である。電磁アクチュエータ４０は、電磁駆動部４１と操作部９０とを備えている。電磁駆動部４１は、フロントカバー４５と、フロントカバー４５の内部に収容されたアウターヨーク５５と、アウターヨーク５５の内部に収容された電磁コイル５０と、アウターヨーク５５の一端部に固定されたインナーヨーク６０と、アウターヨーク５５の内周に嵌め合わされた駆動対象としてのプランジャ７０と、プランジャ７０の内周に嵌め合わされたスリーブ８０とを備えている。電磁駆動部４１の外周において、フロントカバー４５とアウターヨーク５５、及びアウターヨーク５５とインナーヨーク６０は、それらの全周に亘って互いに密着しており、これにより、フロントカバー４５、アウターヨーク５５及びインナーヨーク６０は、実質的に電磁駆動部４１の外周側のハウジングを形成する。また、アウターヨーク５５、インナーヨーク６０及びプランジャ７０は、磁性材料により構成されている。

また、アウターヨーク５５の内周面５６は、円筒面状に設けられており、アウターヨーク５５の内周に嵌め合わされたプランジャ７０の外周面７１も、円筒面状に設けられている。これにより、プランジャ７０は、アウターヨーク５５に対して相対的に内周面５６の軸方向に移動可能になっている。即ち、プランジャ７０は、アウターヨーク５５の内周面５６に沿って軸線方向に移動可能になっている。

このように設けられるプランジャ７０の、インナーヨーク６０側の先端部の内周には、プランジャ７０の軸線方向においてインナーヨーク６０から離れるに従って内径が減少する形状で形成されたテーパ部７２が設けられている。また、テーパ部７２におけるインナーヨーク６０から離れている側の端部には、プランジャ７０の移動方向と直交する面、即ち軸線方向と直交する面で形成されたストッパ面７３が設けられている。

これに対し、インナーヨーク６０におけるプランジャ７０に対向している側の面には、プランジャ７０に向かって延びる筒状部６１が設けられている。筒状部６１の外周には、プランジャ７０のテーパ部７２と同一方向に傾斜した面で形成されたテーパ部６２が設けられている。さらに、筒状部６１におけるプランジャ７０の方向の先端には、プランジャ７０の移動方向と直交する面、即ち軸線方向と直交する面で形成されたストッパ面６３が設けられている。

また、プランジャ７０の軸線方向におけるインナーヨーク６０側の端部の反対側に位置する端部には、内周方向側にリング状に突出する形状で形成されたスリーブ受け７４が設けられている。また、スリーブ８０は、フロントカバー４５における内周側に円筒形状に設けられた円筒部４６の外周に嵌め合わされる円筒部８１を有している。また、インナーヨーク６０の内周面６４は円筒面状に形成されており、この内周面６４は、スリーブ８０の円筒部８１の径方向における外方に位置している。これらのため、スリーブ８０は、フロントカバー４５及びインナーヨーク６０に対して相対的に軸線方向に移動可能になっている。

また、スリーブ８０には、円筒部８１のインナーヨーク６０側の先端から、インナーヨーク６０におけるアウターヨーク５５側の面の反対側に位置する面に沿って径方向外方側に伸ばされて形成されたフランジ部８２が設けられている。このフランジ部８２には、軸線方向におけるインナーヨーク６０側の面の反対側に位置する面に、円柱形状の形状でインナーヨーク６０から離れる方向に突出したばね保持部８３が複数設けられている。

また、プランジャ７０の内周には、軸線方向に亘って形成された溝である油溝７５が複数形成されている。この油溝７５は、プランジャ７０の周方向に等間隔に配設されている。また、フロントカバー４５には、当該フロントカバー４５の円筒部４６とスリーブ８０との間をシールするＯリング８５が装着されており、インナーヨーク６０には、当該インナーヨーク６０の筒状部６１とスリーブ８０との間をシールするＯリング８６が装着されている。これらのＯリング８５、８６により、電磁駆動部４１は、外部、即ち第１遊星歯車機構１１（図１参照）や第２遊星歯車機構２１（図１参照）側に対してシールされている。シールされたフロントカバー４５の内部の空間には、電磁駆動部４１の可動部材であるプランジャ７０及びスリーブ８０の摩擦抵抗を減少させるための適量の潤滑油が封入されている。

また、操作部９０には、リアカバー９５と、リアカバー９５の内周側に配設されるドグ１００とを備えている。リアカバー９５の内周には外側スプライン歯９６が一体に形成され、ドグ１００の外周には外側スプライン歯９６と噛み合う内側スプライン歯１０１が形成されている。外側スプライン歯９６及び内側スプライン歯１０１は、軸線方向に相対移動が可能に形成されている。

また、ドグ１００の内周には、ドグ１００の歯部であるドグ歯１０２が複数形成されている。このドグ歯１０２は、クラッチホイール３５に形成されたクラッチ歯３６と噛み合い可能に形成されており、且つ、クラッチ歯３６に対して軸線方向に移動可能に設けられている。このように、ドグ歯１０２及びクラッチ歯３６が設けられるドグ１００とクラッチホイール３５は、係合手段であるドグクラッチ３０を構成している。即ち、ドグ１００は、ドグクラッチ３０の第１係合要素として設けられており、クラッチホイール３５は、ドグクラッチ３０の第２係合要素として設けられている。

また、ドグ１００とスリーブ８０の円筒部８１との間には、止め輪１０５が設けられている。止め輪１０５は、ドグ１００及びスリーブ８０に対して周方向に相対的に滑ることができるように設けられている。これにより、ドグ１００とスリーブ８０とは、軸線方向に相対移動不能、且つ、周方向には相対回転可能に組み合わされている。

リアカバー９５とスリーブ８０のばね保持部８３との間には、圧縮ばねからなるリターンスプリング１１０が、適度に圧縮された状態で保持されている。具体的には、リアカバー９５におけるスリーブ８０と対向している面には、周方向及び径方向においてスリーブ８０のばね保持部８３と同じ位置となる位置に、ばね受け部９７が設けられている。このばね受け部９７は、リアカバー９５におけるスリーブ８０と対向している面からスリーブ８０の方向に突出した円筒形状の形状で形成されている。ばね保持部８３とばね受け部９７とのうち、ばね保持部８３は、当該ばね保持部８３の形状である円柱形の外径が、リターンスプリング１１０の内径よりも若干小さい径となって形成されている。また、ばね受け部９７は、当該ばね受け部９７の形状である円筒形の内径が、リターンスプリング１１０の外径よりも若干大きい径となって形成されている。

また、リターンスプリング１１０は、フロントカバー４５及びインナーヨーク６０に対して相対的に軸線方向に移動可能なスリーブ８０が最もフロントカバー４５寄りに位置した状態におけるスリーブ８０のフランジ部８２と、リアカバー９５におけるリターンスプリング１１０の接触面９８との距離よりも、自由長が長くなっている。このため、リターンスプリング１１０がリアカバー９５とスリーブ８０との間に保持される場合には、リターンスプリング１１０は圧縮した状態で保持される。

圧縮した状態で保持されるリターンスプリング１１０は、スリーブ８０側はリターンスプリング１１０の内側にばね保持部８３が入り込むことにより保持され、リアカバー９５側はリターンスプリング１１０がばね受け部９７の内側に入り込むことにより保持される。このようにリアカバー９５とスリーブ８０との間で保持されるリターンスプリング１１０の圧縮に対する弾性復元力により、スリーブ８０はプランジャ７０のスリーブ受け７４に向かって押し込まれている。即ち、圧縮した状態で保持されるリターンスプリング１１０は、リアカバー９５とスリーブ８０とに、双方が離間する方向の付勢力を付与した状態で保持される。

また、プランジャ７０にはスリーブ受け７４が設けられているため、スリーブ８０に付与したリターンスプリング１１０の付勢力は、スリーブ受け７４に伝達されることによりプランジャ７０にも付与される。スリーブ８０を介してプランジャ７０に付与される付勢力は、プランジャ７０がインナーヨーク６０から離間する方向の力になっている。このようにリターンスプリング１１０は、電磁作動部４３を構成するプランジャ７０に、プランジャ７０とインナーヨーク６０とが離間する方向の付勢力を付与する第１付勢手段として設けられている。

さらに、ドグ１００とスリーブ８０とは、軸線方向に相対移動不能に組み合わされているため、スリーブ８０に付与したリターンスプリング１１０の付勢力は、ドグ１００にも付与される。スリーブ８０を介してドグ１００に付与される付勢力は、ドグ１００がクラッチホイール３５から離間する方向の力になっている。このようにリターンスプリング１１０は、ドグクラッチ３０に、ドグ１００とクラッチホイール３５とが離間する方向の付勢力を付与することが可能に設けられている。

また、リアカバー９５とスリーブ８０との間には、さらに、圧縮ばねからなる緩衝スプリング１１１が配設されている。この緩衝スプリング１１１は、内径がリアカバー９５のばね受け部９７よりも若干大きい径で形成されており、自由長は、スリーブ８０が最もフロントカバー４５寄りに位置した状態におけるスリーブ８０のフランジ部８２とリアカバー９５における緩衝スプリング１１１との接触面９８よりも短くなっている。

緩衝スプリング１１１は、リアカバー９５とスリーブ８０との間に設けられているため、リターンスプリング１１０と同様にスリーブ８０とリアカバー９５とに、双方が離間する方向の付勢力を付与することができるが、緩衝スプリング１１１は、上記のように自由長が、スリーブ８０が最もフロントカバー４５寄りに位置した状態における緩衝スプリング１１１が配設されている部分のスリーブ８０とリアカバー９５との間の距離よりも短くなっている。このため緩衝スプリング１１１は、緩衝スプリング１１１が配設されている部分のスリーブ８０とリアカバー９５との距離が所定の距離以下、即ち、緩衝スプリング１１１の自由長以下の場合に、スリーブ８０とリアカバー９５とに、双方が離間する方向の付勢力を付与することができる。

また、プランジャ７０にはスリーブ受け７４が設けられているため、緩衝スプリング１１１がスリーブ８０に付勢力を付与する場合には、スリーブ受け７４に伝達されることによりリターンスプリング１１０の付勢力と同様にプランジャ７０にも付与される。スリーブ８０を介してプランジャ７０に付与される付勢力は、プランジャ７０がインナーヨーク６０から離間する方向の力になっている。

また、この緩衝スプリング１１１の付勢力は、スリーブ８０とリアカバー９５との距離が所定の距離以下の場合に付与することができ、スリーブ８０に付与した付勢力は、プランジャ７０にも付与することができる。このため換言すると、緩衝スプリング１１１の付勢力は、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離が所定の距離以下の場合に、プランジャ７０に付与することができる。これらのように、緩衝スプリング１１１は、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離が所定の距離以下の場合に、電磁作動部４３を構成するプランジャ７０に、プランジャ７０とインナーヨーク６０とが離間する方向の付勢力を付与する第２付勢手段として設けられている。

また、ドグ１００とスリーブ８０とは、軸線方向に相対移動不能に組み合わされているため、緩衝スプリング１１１がスリーブ８０に付勢力を付与する場合には、緩衝スプリング１１１の付勢力は、リターンスプリング１１０の付勢力と同様にドグ１００にも付与される。スリーブ８０を介してドグ１００に付与される緩衝スプリング１１１の付勢力は、ドグ１００がクラッチホイール３５から離間する方向の力になっている。また、この緩衝スプリング１１１の付勢力は、スリーブ８０とリアカバー９５との距離が所定の距離以下の場合に付与することができ、スリーブ８０は、ドグ１００と軸線方向に相対移動不能に組み合わされている。このため換言すると、緩衝スプリング１１１の付勢力は、ドグ１００とクラッチホイール３５との距離が所定の距離以下の場合に付与することができる。

このように形成される緩衝スプリング１１１をリアカバー９５とスリーブ８０との間に配設する場合は、緩衝スプリング１１１をリアカバー９５のばね受け部９７の外側に位置させる、即ち、緩衝スプリング１１１の内側にばね受け部９７を入り込ませることにより配設する。その際に、ばね受け部９７は、緩衝スプリング１１１に対して圧入することにより入り込ませる。これにより、緩衝スプリング１１１はばね受け部９７に保持される。

さらに、リアカバー９５は、固定手段としてのボルト１１５により変速装置１のハウジング３（図１参照）に固定されている。このようにハウジング３に固定されるリアカバー９５は、操作部９０の支持部材として機能する。

図３は、図２のＡ−Ａ断面の概略図である。また、リターンスプリング１１０及び緩衝スプリング１１１は、それぞれ複数設けられており、クラッチホイール３５の回転方向における位置が同じ位置に配設されている。つまり、リアカバー９５のばね受け部９７は、クラッチホイール３５の回転方向、即ち、周方向において複数設けられており、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とは、各ばね受け部９７にそれぞれ設けられている。このため、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とは、それぞれ複数設けられており、周方向における位置、及び径方向における位置が同じ位置で、緩衝スプリング１１１がリターンスプリング１１０を覆うように設けられている。

この実施例に係る電磁アクチュエータ４０を備える変速装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。この変速装置１は、当該変速装置１に備えられる電磁アクチュエータ４０を制御し、ドグ１００のドグ歯１０２とクラッチホイール３５のクラッチ歯３６を噛み合わせた状態である係合状態と、ドグ１００のドグ歯１０２とクラッチホイール３５のクラッチ歯３６とを離間させた状態である解放状態とを切り替えることにより制御する。即ち、変速装置１は、ドグクラッチ３０を係合状態と解放状態とに切り替えることにより制御する。ドグクラッチ３０を係合状態にした場合には、クラッチホイール３５の回転が阻止されるため、クラッチホイール３５と一体回転可能に設けられている第２遊星歯車機構２１のサンギア２２も回転が阻止された状態になる。反対に、ドグクラッチ３０を解放状態にした場合には、クラッチホイール３５は回転が許容された状態になるため、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２も回転が許容された状態になる。

このように、ドグクラッチ３０を切り替えることにより制御される変速装置１にエンジンの動力が伝達される場合には、エンジンの動力は変速装置１の入力軸５に伝達される。これにより入力軸５は回転するが、入力軸５が回転した場合、第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５、及び第２遊星歯車機構２１のリングギア２４は、入力軸５の回転に伴って入力軸５と等速で回転する。

ここで、ドグクラッチ３０を解放状態にすることにより第２遊星歯車機構２１のサンギア２２の回転が許容された状態となっている場合は、モータの動力による出力軸６及び第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５の回転速度と、エンジンの動力による第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５及び第２遊星歯車機構２１のリングギア２４の回転速度とに応じた速度で、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２が出力軸６の周りを空転する。さらに、第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５と等速で第１遊星歯車機構１１のリングギア１４が回転することにより、当該リングギア１４の回転速度と第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５の回転速度とに応じた速度で第１遊星歯車機構１１のサンギア１２が回転して発電機の駆動軸１８が回転し、発電機が駆動される。この場合、モータの動力による出力軸６の回転速度とエンジンの動力による入力軸５の回転速度とは、互いに自由に設定することができ、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２は、それらの回転速度差を吸収するように出力軸６の周りを空転する。

一方、ドグクラッチ３０を係合状態にすることにより第２遊星歯車機構２１のサンギア２２の回転が阻止された状態となっている場合は、第２遊星歯車機構２１におけるリングギア２４またはプラネタリキャリア２５のいずれか一方の回転速度が定まれば他方も定まる関係になる。この場合、エンジンの動力による入力軸５の回転速度と、モータの動力による出力軸６の回転速度とが互いに関連付けられ、且つ、それらの回転速度のいずれか一方が定まれば、第１遊星歯車機構１１のサンギア１２による発電機の駆動軸１８の回転速度も定まる。このような状態になるドグクラッチ３０の係合状態は、例えば出力軸６の回転速度を高速度域に設定する場合に使用される。

変速装置１は、このようにドグクラッチ３０を切り替えることにより作動状態が切り替わるが、このドグクラッチ３０は、電磁アクチュエータ４０を作動させることにより状態が切り替わる。まず、ドグクラッチ３０を解放状態にする場合について説明すると、ドグクラッチ３０を解放状態にする場合には、電磁アクチュエータ４０に設けられる電磁コイル５０を非励磁の状態にする。これにより、スリーブ８０にはリターンスプリング１１０の付勢力が作用することにより、リアカバー９５から離れる方向、即ち、フロントカバー４５の方向に向かう方向の力が作用し、フロントカバー４５の方向に押し込まれる。これにより、スリーブ８０は、フロントカバー４５側に位置する端部がプランジャ７０のスリーブ受け７４に当接し、スリーブ８０と共にプランジャ７０もフロントカバー４５の方向に押し込まれる。フロントカバー４５の方向に押し込まれたプランジャ７０は、フロントカバー４５に当接することにより停止し、スリーブ８０もプランジャ７０の停止と共に停止して保持される。このように、電磁コイル５０を非励磁の状態にした場合におけるプランジャ７０及びスリーブ８０は、インナーヨーク６０から離れた位置である待機位置（図２の位置）に保持される。

また、ドグ１００は、止め輪１０５を介してスリーブ８０と軸線方向に相対移動不能に組み合わされているので、スリーブ８０がフロントカバー４５の方向に押し込まれた場合には、ドグ１００も同一方向に移動する。この場合、ドグ１００の内側スプライン歯１０１とリアカバー９５の外側スプライン歯９６との噛み合いは維持されるが、ドグ歯１０２は、軸線方向におけるクラッチホイール３５のクラッチ歯３６との位置が完全に離れ、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは、完全に離れる。即ち、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは噛み合わない状態になり、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で、トルクの伝達が行なわれない状態になる。従って、電磁コイル５０を非励磁の状態にした場合には、ドグ１００とクラッチホイール３５とが離間することにより、クラッチホイール３５の回転方向のトルクがドグ１００とクラッチホイール３５との間で伝達されない状態である解放状態になる。

これに対し、電磁コイル５０を励磁した場合は、電磁コイル５０の周囲に磁界が発生する。このように磁界が発生した場合、電磁コイル５０を囲むように配設されるアウターヨーク５５、インナーヨーク６０及びプランジャ７０を周回する磁路Ｍが形成される。これにより、アウターヨーク５５、インナーヨーク６０、プランジャ７０は、磁路Ｍに沿って磁化される。また磁路Ｍは、プランジャ７０のテーパ部７２とインナーヨーク６０のテーパ部６２との隙間を横切るように形成される。このため、磁化されたプランジャ７０は、アウターヨーク５５の内周面５６に案内されつつ、インナーヨーク６０に向かって引き寄せられる。即ち、プランジャ７０には、インナーヨーク６０に向かって引き寄せられる力である吸引力が作用する。これらのように、プランジャ７０とインナーヨーク６０とは、電磁コイル５０で発生した吸引力が作用した際に双方が近付くように作動する作動手段である電磁作動部４３として設けられており、プランジャ７０は電磁作動部４３を構成する第１吸引手段として設けられており、インナーヨーク６０は電磁作動部４３を構成する第２吸引手段として設けられている。また、電磁コイル５０は、この吸引力を発生する吸引力発生手段として設けられている。

このようにプランジャ７０に吸引力が作用することによってインナーヨーク６０の方向に移動する場合、プランジャ７０のスリーブ受け７４に当接しているスリーブ８０には、スリーブ受け７４からプランジャ７０の移動方向の力が作用し、換言すると、スリーブ８０にはプランジャ７０を介して吸引力が作用する。吸引力が作用するスリーブ８０には、リターンスプリング１１０によりフロントカバー４５の方向への付勢力が付与されているが、吸引力は付勢力よりも大きな力でスリーブ８０に作用するので、プランジャ７０及びスリーブ８０は、吸引力が作用する方向、即ち、フロントカバー４５から離れ、リアカバー９５に近付く方向に移動する。

スリーブ８０がリアカバー９５に近付く方向に移動した場合、ドグ１００も同一方向に移動する。このため、ドグ１００のドグ歯１０２と、クラッチホイール３５のクラッチ歯３６とは、軸線方向における位置が重なり始める。これにより、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは互いに噛み合った状態になり、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で、トルクの伝達が可能になり始める。従って、電磁コイル５０を励磁した場合には、クラッチホイール３５の回転方向のトルクがドグ１００とクラッチホイール３５との間で伝達可能な状態である係合状態に切り替わる。また、このように電磁コイル５０は、ドグクラッチ３０に対して、電磁力を用いることにより、離間した状態のドグ１００とクラッチホイール３５とを近付けさせる力である吸引力をプランジャ７０やスリーブ８０を介して付与することができるように設けられている。つまり、プランジャ７０は、電磁コイル５０が発生した吸引力が付与された際にインナーヨーク６０との距離が近付くことによりドグクラッチ３０に吸引力を伝達可能に設けられている。

また、スリーブ８０がリアカバー９５に近付く方向に移動した場合、スリーブ８０のフランジ部８２とリアカバー９５との距離は小さくなり、リターンスプリング１１０は圧縮される。この状態でスリーブ８０を移動させ続けると、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との噛み合っている部分の軸線方向における長さが長くなるため、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で伝達可能なトルクの許容量が大きくなる。このため、スリーブ８０がリアカバー９５に近付くに従って、ドグ１００とクラッチホイール３５との間で伝達できるトルクの許容量が大きくなる。

また、スリーブ８０のフランジ部８２とリアカバー９５との間には、リアカバー９５のばね受け部９７で保持された緩衝スプリング１１１が配設されているため、スリーブ８０が移動してスリーブ８０のフランジ部８２とリアカバー９５との距離が小さくなった場合には、スリーブ８０のフランジ部８２は緩衝スプリング１１１に接触する。

図４は、電磁アクチュエータのスリーブが緩衝スプリングに接触した状態を示す説明図である。吸引力が作用することにより移動するスリーブ８０は、フランジ部８２が緩衝スプリング１１１に接触した場合でも移動を続けるため、スリーブ８０とリアカバー９５との距離は小さくなり、緩衝スプリング１１１を圧縮する。このため、スリーブ８０とリアカバー９５とには、緩衝スプリング１１１の圧縮に対する弾性復元力により、双方が離間する方向の付勢力が付与される。これにより、リアカバー９５の方向に移動するスリーブ８０が緩衝スプリング１１１に接触した後は、スリーブ８０とリアカバー９５とには、リターンスプリング１１０の付勢力と緩衝スプリング１１１の付勢力との双方の付勢力が付与される。従って、リアカバー９５の方向に移動するスリーブ８０が緩衝スプリング１１１に接触した後は、スリーブ８０とリアカバー９５とには、大きな付勢力が付与される。

また、このようにスリーブ８０とリアカバー９５との距離が小さくなっている状態では、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離も小さくなっている。このため、磁化されたプランジャ７０とインナーヨーク６０との吸引力は、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離が大きい状態における吸引力よりも大きくなっている。これにより、スリーブ８０をリアカバー９５の方向に移動させる方向に作用する力も大きくなるが、リターンスプリング１１０の付勢力と緩衝スプリング１１１の付勢力とが付与されることにより、スリーブ８０の移動速度は抑制される。このため、スリーブ８０と一体となって移動するプランジャ７０のインナーヨーク６０方向への移動速度も抑制される。

図５は、電磁アクチュエータのプランジャとインナーヨークが当接した状態を示す説明図である。プランジャ７０に吸引力が作用し続け、インナーヨーク６０の方向に移動し続けた場合には、プランジャ７０はインナーヨーク６０に接触し、詳しくは、プランジャ７０のストッパ面７３とインナーヨーク６０のストッパ面６３とが当接する。即ち、プランジャ７０はインナーヨーク６０に衝突する。その際に、プランジャ７０は、リターンスプリング１１０の付勢力と緩衝スプリング１１１の付勢力とにより移動速度が抑えられたスリーブ８０と共に移動するため、プランジャ７０も移動速度が抑えられた状態で衝突する。このため、プランジャ７０は、衝突速度が抑えられた状態でインナーヨーク６０に衝突する。このように、プランジャ７０がインナーヨーク６０に衝突した場合、プランジャ７０の移動は停止する。これに伴い、スリーブ８０やドグ１００のリアカバー９５方向への移動も停止する。

このように、プランジャ７０とインナーヨーク６０とは、電磁コイル５０が発生した吸引力が付与された際にプランジャ７０とインナーヨーク６０との距離が近付くことによって双方が当接することにより、吸引力による作動を規制することができるように設けられている。また、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは、プランジャ７０の移動が停止することに伴い軸線方向におけるドグ１００の移動が停止した状態になった場合に、完全に噛み合った状態になるように設けられている。このため、プランジャ７０がインナーヨーク６０に衝突した場合には、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは、完全に噛み合った状態になり、クラッチホイール３５の回転方向のトルクがドグ１００とクラッチホイール３５との間で伝達可能な状態である係合状態になる。

図６は、磁気ギャップやストローク量に対する付与力の関係を示す説明図である。次に、磁化されたプランジャ７０とインナーヨーク６０との距離である磁気ギャップ、または、プランジャ７０やスリーブ８０の移動量であるストローク量に対するスリーブ８０やプランジャ７０への付与力との関係について説明する。図６における横軸は、磁気ギャップやストローク量を示しており、図における右側方向は解放状態であることを示しており、左方向に向かうに従って係合状態に近付く。このため、磁気ギャップは、解放状態である右側に向かうに従って大きくなり、係合状態である左側に向かうに従って小さくなる。反対に、ストローク量は、解放状態である右側に向かうに従って小さくなり、係合状態である左側に向かうに従って大きくなる。また、図６における縦軸は、電磁コイル５０を励磁した際の電磁力による吸引力や、リターンスプリング１１０や緩衝スプリング１１１の付勢力の大きさである付与力を示しており、図の上方に向かうに従って付与力が大きくなった状態を示している。

解放状態のドグクラッチ３０を係合させるために電磁コイル５０を励磁した場合、励磁した初期の段階では磁気ギャップが大きいため、電磁コイル５０を励磁することにより発生する、プランジャ７０をインナーヨーク６０に引き寄せる力である吸引力Ｆａは小さくなっている。

また、プランジャ７０には、リターンスプリング１１０の付勢力であるリターンスプリング付勢力Ｆｂ１がスリーブ８０に付与されることを介して付与される。このリターンスプリング付勢力Ｆｂ１は、吸引力が作用する方向の反対方向の力となって作用する。また、リターンスプリング付勢力Ｆｂ１は、ドグクラッチ３０を解放状態から係合状態にする場合における作動開始時のプランジャ７０のストローク量をストローク開始Ｌ１とし、ドグクラッチ３０が係合状態になり、プランジャ７０がインナーヨーク６０に当接した場合におけるプランジャ７０のストローク量をストローク終端Ｌ０とした場合に、ストローク開始Ｌ１からストローク終端Ｌ０に近付くに従って少しずつ大きくなる。

プランジャ７０は、このようにリターンスプリング付勢力Ｆｂ１が付与されつつ、電磁コイル５０を励磁することによる吸引力Ｆａによりインナーヨーク６０の方向に移動してインナーヨーク６０に近付くため、磁気ギャップは小さくなり、ストローク量は大きくなる。吸引力Ｆａは、このように磁気ギャップが小さくなるに従って大きくなる。

ドグ１００のドグ歯１０２とクラッチホイール３５のクラッチ歯３６は、プランジャ７０のストローク量がストローク開始Ｌ１からストローク終端Ｌ０に向かう途中で、係合し始める。即ち、ドグクラッチ３０は、係合開始ストローク量Ｌｓで係合を開始する。

磁気ギャップがさらに小さくなり、ストローク量が大きくなった場合には、プランジャ７０と共に移動するスリーブ８０は緩衝スプリング１１１に接触するため、緩衝スプリング１１１が作動を開始する。作動を開始した緩衝スプリング１１１は、当該緩衝スプリング１１１の付勢力である緩衝スプリング付勢力Ｆｂ２を、スリーブ８０に付与することを介してプランジャ７０に付与する。

ここで、ドグクラッチ３０は、解放状態から係合状態に切り替わる場合には、ドグ１００のドグ歯１０２とクラッチホイール３５のクラッチ歯３６とが徐々に噛み合うが、この噛み合いが所定量以上になった場合には、ドグクラッチ３０でトルクを十分に伝達することが可能になる。つまり、ドグクラッチ３０は、プランジャ７０のストローク量が所定のストローク量であるトルク伝達可能ストローク量Ｌａより大きくなった場合に、確実にトルクを伝達することが可能になる。

また、プランジャ７０に吸引力Ｆａが作用することにより移動する場合、プランジャ７０と共にスリーブ８０も移動し、さらに、スリーブ８０とドグ１００とは軸線方向に相対移動不能に設けられているため、プランジャ７０が移動した場合、ドグ１００も移動する。このため、プランジャ７０のストローク量は、ドグ１００のストローク量でもあり、このストローク量は、解放状態から係合状態に切り替える場合におけるドグ１００とクラッチホイール３５との距離の変化の大きさと同じになっている。即ち、ドグ１００とクラッチホイール３５との距離は、プランジャ７０のストローク量が大きくなるに従って小さくなっており、ドグ１００とクラッチホイール３５との距離の変化の大きさは、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離である磁気ギャップの変化の大きさと同じ大きさになっている。

また、緩衝スプリング１１１が作動を開始するストローク量である緩衝スプリング作動開始ストローク量Ｌ２は、トルク伝達可能ストローク量Ｌａよりも大きくなっている。つまり、緩衝スプリング１１１は、ドグクラッチ３０を解放状態から係合状態に切り替える場合に、ドグクラッチ３０で確実にトルクの伝達が可能な状態になった後、作動を開始し、プランジャ７０に対して吸引力Ｆａが作用する方向と反対方向の付勢力を付与する。

このように、緩衝スプリング１１１はプランジャ７０のストローク量がトルク伝達可能ストローク量Ｌａよりも大きくなった場合に作動を開始するため、換言すると、緩衝スプリング１１１は、磁気ギャップが、ドグ１００とクラッチホイール３５との間で確実にトルクを伝達することができる場合における磁気ギャップよりも小さくなった場合に作動する。つまり、緩衝スプリング１１１がプランジャ７０に付勢力を付与することができる所定の磁気ギャップは、ドグ１００とクラッチホイール３５との間で確実にトルクを伝達することができる場合における磁気ギャップよりも小さくなっている。

また、ドグ１００とクラッチホイール３５との距離の変化の大きさは、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離である磁気ギャップの変化の大きさと同じ大きさになっているため、緩衝スプリング１１１は、ドグ１００とクラッチホイール３５との距離が、ドグ１００とクラッチホイール３５との間で確実にトルクを伝達することができる距離よりも小さくなった場合に、プランジャ７０に付勢力を付与する。

吸引力Ｆａは、磁気ギャップが小さくなるに従って大きくなるが、磁気ギャップが所定の距離よりも小さくなった場合、吸引力Ｆａは急激に大きくなり、例えば、プランジャ７０のストローク量がトルク伝達可能ストローク量Ｌａよりも大きくなる付近で、吸引力Ｆａは急激に大きくなる。緩衝スプリング１１１は、このように吸引力Ｆａが大きくなる付近で作動を開始し、付勢力を付与し始める。このため、吸引力Ｆａが急激に大きくなる付近では、プランジャ７０にはリターンスプリング１１０の付勢力と緩衝スプリング１１１との付勢力とが付与される。

図７は、磁気ギャップやストローク量に対するプランジャの推力の関係を示す説明図である。ドグクラッチ３０を解放状態から係合状態に切り替える場合には、これらのようにプランジャ７０には、電磁コイル５０の電磁力による吸引力Ｆａ（図６参照）と、リターンスプリング１１０や緩衝スプリング１１１による付勢力Ｆｂ１、Ｆｂ２（図６参照）とが作用するが、このためプランジャ７０は、吸引力Ｆａと付勢力Ｆｂ１、Ｆｂ２との差分の力に基づいて作動する。つまり、プランジャ７０は、吸引力Ｆａと付勢力Ｆｂ１、Ｆｂ２との差の大きさでプランジャ７０に作用する力である推力Ｆｃによって作動し、この推力Ｆｃによりインナーヨーク６０の方向に移動する。その際に、緩衝スプリング作動開始ストローク量Ｌ２までは、プランジャ７０に作用する付勢力はリターンスプリング付勢力Ｆｂ１のみであるため、プランジャ７０に作用する推力Ｆｃは吸引力Ｆａとリターンスプリング付勢力Ｆｂ１との差の力になる。

このうち吸引力Ｆａは、電磁コイル５０に励磁した初期の段階、即ち、プランジャ７０のストローク量がストローク開始Ｌ１から、トルク伝達可能ストローク量Ｌａ（図６参照）になる付近までは、磁気ギャップが大きいため力の大きさが比較的小さくなっており、ストローク量が大きくなり、磁気ギャップが小さくなるに従って徐々に大きくなる（図６参照）。また、リターンスプリング付勢力Ｆｂ１は、ストローク開始Ｌ１からストローク終端Ｌ０に近付くに従って少しずつ大きくなる（図６参照）。

プランジャ７０の推力Ｆｃは、これらの吸引力Ｆａとリターンスプリング付勢力Ｆｂ１との差の力であるため、プランジャ７０のストローク量がストローク開始Ｌ１からトルク伝達可能ストローク量Ｌａになる付近までは、磁気ギャップが小さくなるに従って徐々に大きくなる。

また、プランジャ７０のストローク量が緩衝スプリング作動開始ストローク量Ｌ２になった場合には、リターンスプリング付勢力Ｆｂ１のみでなく、緩衝スプリング付勢力Ｆｂ２も付与される。緩衝スプリング作動開始ストローク量Ｌ２付近では、磁気ギャップが小さくなっているため、吸引力Ｆａが急激に大きくなるが（図６参照）、プランジャ７０に緩衝スプリング付勢力Ｆｂ２も付与されることにより、吸引力Ｆａが作用する方向の反対方向に作用する力が大きくなる。このため、プランジャ７０の推力Ｆｃは、緩衝スプリング１１１が作動を開始した時点で小さくなる。吸引力Ｆａは、磁気ギャップが０になる直前では大幅に大きくなるため、緩衝スプリング１１１が作動することにより小さくなった推力Ｆｃは、磁気ギャップが０になる直前で再び大きくなり、プランジャ７０はインナーヨーク６０に接触する。つまり、プランジャ７０のストローク量がストローク終端Ｌ０になり、ドグクラッチ３０は係合状態になる。

このように、実施例に係る電磁アクチュエータ４０の推力Ｆｃの特性は、プランジャ７０のストローク量が緩衝スプリング作動開始ストローク量Ｌ２になった場合に力の大きさが小さくなるため、従来の電磁アクチュエータのように緩衝スプリング１１１が設けられていない場合における推力である緩衝スプリング非作動推力Ｆｄよりも、プランジャ７０がインナーヨーク６０に接触する際の力の大きさが小さくなる。このため、プランジャ７０の速度は低減し、プランジャ７０は、インナーヨーク６０に当接して衝突する際の速度である衝突速度が低下する。

以上の電磁アクチュエータ４０は、プランジャ７０とインナーヨーク６０とが離間する方向の付勢力を付与する付勢手段としてリターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とを用いており、このうち緩衝スプリング１１１は、プランジャ７０とインナーヨーク６０との距離である磁気ギャップが所定の磁気ギャップ以下の場合に、スリーブ８０を介してプランジャ７０に対して付勢力を付与することができるように設けられている。つまり、緩衝スプリング１１１は、磁気ギャップが比較的小さい場合にのみ、プランジャ７０に付勢力を付与することができる。このため、解放状態のドグクラッチ３０を係合状態にする場合に、離間している状態のプランジャ７０とインナーヨーク６０とを電磁コイル５０で発生した吸引力で近付けさせる場合は、リターンスプリング１１０によって付勢力を付与した状態で磁気ギャップが所定の磁気ギャップまで小さくなった後、緩衝スプリング１１１によって付勢力を付与することになる。これにより、ドグクラッチ３０を解放状態から係合状態にする場合において、磁気ギャップが小さくなり始める初期段階では、リターンスプリング１１０のみで付勢力を付与するので付勢力が大きくなり過ぎることを抑制できる。このため、ドグクラッチ３０を係合状態にするためにプランジャ７０とインナーヨーク６０とを電磁コイル５０の吸引力で近付けさせる際に、付勢力を付与することに起因して作動時間が遅くなることを抑制できる。

また、ドグクラッチ３０を係合状態にする場合において、磁気ギャップがさらに小さくなった場合には、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１との２種類の付勢手段によって付勢力を付与するので、大きな付勢力を付与できる。ここで、電磁コイル５０は、吸引する部材間の距離が近くなるに従って吸引する力が大きくなる電磁力を用いてプランジャ７０とインナーヨーク６０とに吸引力を付与するため、プランジャ７０とインナーヨーク６０とに付与する吸引力は、磁気ギャップが小さくなるに従って増大する。このため、磁気ギャップが小さくなった場合には、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１との２種類の付勢手段によって大きな付勢力を付与することにより、増大した吸引力によって吸引されるプランジャ７０の移動速度が速くなり過ぎることを抑制できる。従って、吸引力による作動を規制するためにプランジャ７０とインナーヨーク６０とが当接する際における衝突速度を、より確実に遅くすることができ、当接時の運動エネルギ、即ち衝突時の運動エネルギを低減することができるため、衝突時の衝突音を低減することができる。この結果、ドグクラッチ３０の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減することができる。

また、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１との２種類の付勢手段を用いて、磁気ギャップに応じて段階的に付勢力を作用させることにより、構造を簡素化することができる。つまり、電磁コイル５０の電磁力は、電磁力が作用する部材間の距離が小さくなるに従って、部材に作用する力が大きくなる特性を有しているため、衝突時の運動エネルギを低減することを目的として、この部材間の距離に応じて電磁力を増減させる場合には、装置が複雑化する場合がある。これに対し、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１との２種類の付勢手段を用いて段階的にプランジャ７０とインナーヨーク６０とが離れる方向の付勢力が作用させることにより、構造を簡素化することができ、容易に衝突時の運動エネルギを低減することができる。この結果、製造コストの低減を図ることができる。

また、緩衝スプリング１１１が付勢力を付与することができる磁気ギャップは、ドグ１００とクラッチホイール３５との間で確実にトルクを伝達することができる場合における磁気ギャップよりも小さくなっているので、ドグクラッチ３０を係合する際に、ドグ１００とクラッチホイール３５との距離が確実にトルクを伝達することができる距離になるまでは、比較的速い速度でプランジャ７０とインナーヨーク６０とを近付けさせることができる。即ち、解放状態のドグクラッチ３０を係合状態にする場合においてプランジャ７０とインナーヨーク６０とを近付けさせる際に、緩衝スプリング１１１がプランジャ７０に付勢力を付与することができる所定の磁気ギャップまでは、リターンスプリング１１０による付勢力のみが付与されるので、大きな付勢力は付与されないようになっている。このため、この段階では、プランジャ７０への付勢力が小さいため、プランジャ７０とインナーヨーク６０とを近付けさせる際の速度を確保できる。また、緩衝スプリング１１１がプランジャ７０に付勢力を付与するのは、磁気ギャップが、ドグクラッチ３０によって確実にトルクを伝達することができる場合における磁気ギャップよりも小さくなった後に付与するので、ドグクラッチ３０の係合時に、早期にドグクラッチ３０でトルクを伝達することができる状態にすることができる。この結果、より確実にドグクラッチ３０の係合時における作動時間の遅れを抑制し、早期にドグクラッチ３０をトルクの伝達が可能な状態にすることができる。

また、ドグクラッチ３０は、ドグ１００に複数設けられたドグ歯１０２と、クラッチホイール３５に複数設けられたクラッチ歯３６とが噛み合うことによりドグ１００とクラッチホイール３５との間でトルクを伝達可能な状態になるように設けられているため、緩衝スプリング１１１でプランジャ７０に付勢力を付与することができる距離である所定の磁気ギャップを、より確実に容易に設定することができ、より適切な付勢力を付与することができる。つまり、ドグ歯１０２やクラッチ歯３６などの歯部が噛み合うことによってドグ１００とクラッチホイール３５との間でトルクの伝達が可能になるように設けられている場合、ドグクラッチ３０の解放状態におけるドグ１００とクラッチホイール３５との距離と、係合状態におけるドグ１００とクラッチホイール３５との距離との差は、比較的大きな差になる。これに伴い、ドグクラッチ３０の解放状態の場合における磁気ギャップと、ドグクラッチ３０の係合状態の場合における磁気ギャップとの差も、比較的大きな差になる。このため、緩衝スプリング１１１でプランジャ７０に付勢力を付与することができる所定の磁気ギャップを、より確実に容易に設定することができる。

従って、緩衝スプリング１１１でプランジャ７０に付勢力を付与することができる所定の磁気ギャップを、より適切な磁気ギャップで設定することができ、離間している状態のドグ１００とクラッチホイール３５とを係合させる際に、リターンスプリング１１０によって付勢力を付与した後、緩衝スプリング１１１によっても付勢力を付与することができる。このため、プランジャ７０とインナーヨーク６０とを電磁コイル５０で発生した吸引力で近付けさせる際に、付勢力を付与することに起因してドグクラッチ３０の係合時における作動時間が遅くなることを抑制しつつ、プランジャ７０とインナーヨーク６０とが衝突する際における衝突速度を遅くすることにより、衝突時の衝突音を低減することができる。この結果、ドグクラッチ３０の係合時の作動時間を遅らせることなく、衝突音をより確実に低減することができる。

また、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とをそれぞれ複数設け、クラッチホイール３５の回転方向において同じ位置に配設しているので、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とを、共に多数設けることができる。このため、リターンスプリング１１０全体の付勢力と緩衝スプリング１１１全体の付勢力とを、共に大きな力にすることができるので、プランジャ７０とインナーヨーク６０とに対して付与する吸引力が大きな吸引力の場合でも、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１との付勢力で受けることができる。従って、電磁コイル５０で発生した吸引力が大きな吸引力の場合でも、プランジャ７０とインナーヨーク６０とが衝突する際における衝突速度を、より確実に遅くすることができる。この結果、より確実にドグクラッチ３０の係合時の衝突音を低減することができる。

なお、実施例に係る電磁アクチュエータ４０では、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とは、クラッチホイール３５の回転方向における位置が同じ位置に配設されているが、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とは、クラッチホイール３５の回転方向において異なる位置に配設してもよい。図８は、変形例に係る電磁アクチュエータのリターンスプリングと緩衝スプリングとの配置を示す説明図である。図９は、図８のＢ−Ｂ断面の概略図である。図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図である。リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とを、クラッチホイール３５の回転方向において異なる位置に配設ける場合には、例えば、リアカバー９５に設けるばね受け部１２０は、リターンスプリング１１０や緩衝スプリング１１１の径よりも若干大きい径で、且つ、所定の深さからなる穴により形成し、このばね受け部１２０を、クラッチホイール３５の回転方向において複数設ける。リターンスプリング１１０及び緩衝スプリング１１１は、このように複数設けられるばね受け部１２０に、クラッチホイールの回転方向において交互に配設される。

このように、リターンスプリング１１０と緩衝スプリング１１１とをそれぞれ複数設け、クラッチホイール３５の回転方向において異なる位置に配設することにより、リターンスプリング１１０の付勢力と緩衝スプリング１１１の付勢力とが同じ部分に作用することを抑制でき、応力が集中することを抑制できる。つまり、リターンスプリング１１０の付勢力と緩衝スプリング１１１の付勢力とを分散して作用させることができるため、リアカバー９５やスリーブ８０においてリターンスプリング１１０の付勢力や緩衝スプリング１１１の付勢力が作用する部分に、双方が作用することに起因して大きな応力が発生することを抑制できる。この結果、耐久性の向上を図ることができる。

なお、上述した電磁アクチュエータ４０では、電磁アクチュエータ４０で作動させるドグクラッチ３０は第１係合要素であるドグ１００は停止し、クラッチホイール３５は回転可能に設けられているが、ドグ１００が回転し、クラッチホイール３５が停止していてもよく、または、双方が回転可能に設けられていてもよい。また、上述した電磁アクチュエータ４０では、係合手段としてドグクラッチ３０を作動させることができるように設けられているが、係合手段はドグクラッチ３０以外のものでもよい。本発明に係る電磁アクチュエータ４０で係合状態と解放状態とに切り替える係合手段は、少なくとも一方が回転可能に設けられた第１係合要素と第２係合要素とを有しており、且つ、双方が接触することにより第１係合要素と第２係合要素との間でトルクの伝達可能な状態である係合状態と、双方が離間することにより第１係合要素と第２係合要素との間でトルクが伝達されない状態である解放状態とに切り替え可能に設けられていればよい。

また、リターンスプリング１１０や緩衝スプリング１１１の付勢力は、スリーブ８０を介してプランジャ７０に付与可能に設けられているが、リターンスプリング１１０や緩衝スプリング１１１の付勢力が、プランジャ７０とインナーヨーク６０とが離れる方向に作用する構造であれば、実施例に係る電磁アクチュエータ４０以外の構造であってもよい。

以上のように、本発明に係る電磁式作動装置は、電磁力を用いて係合手段の係合状態と解放状態とを切り替える作動手段に有用であり、特に、作動音の低減を図る場合に適している。

実施例に係る電磁アクチュエータを備えた車両用の変速装置の要部詳細図である。 電磁アクチュエータの詳細図である。 図２のＡ−Ａ断面の概略図である。 電磁アクチュエータのスリーブが緩衝スプリングに接触した状態を示す説明図である。 電磁アクチュエータのプランジャとインナーヨークが当接した状態を示す説明図である。 磁気ギャップやストローク量に対する付与力の関係を示す説明図である。 磁気ギャップやストローク量に対するプランジャの推力の関係を示す説明図である。 変形例に係る電磁アクチュエータのリターンスプリングと緩衝スプリングとの配置を示す説明図である。 図８のＢ−Ｂ断面の概略図である。 図９のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１ 変速装置
３ ハウジング
５ 入力軸
６ 出力軸
７ 中心軸
１０ 動力分割機構
１１ 第１遊星歯車機構
２１ 第２遊星歯車機構
３０ ドグクラッチ
３５ クラッチホイール
３６ クラッチ歯
４０ 電磁アクチュエータ
４１ 電磁駆動部
４３ 電磁作動部
４５ フロントカバー
５０ 電磁コイル
５５ アウターヨーク
６０ インナーヨーク
６３ ストッパ面
７０ プランジャ
７３ ストッパ面
８０ スリーブ
８２ フランジ部
８３ ばね保持部
９０ 操作部
９５ リアカバー
９６ 外側スプライン歯
９７、１２０ ばね受け部
９８ 接触面
１００ ドグ
１０１ 内側スプライン歯
１０２ ドグ歯
１０５ 止め輪
１１０ リターンスプリング
１１１ 緩衝スプリング

Claims (5)

1. 第１係合要素と第２係合要素との間で前記第１係合要素または前記第２係合要素の回転方向の力であるトルクの伝達可能な状態である係合状態と、双方が離間することにより前記トルクが前記第１係合要素と前記第２係合要素との間で伝達されない状態である解放状態とに切り替え可能な係合手段に対して、電磁力を用いることにより離間した状態の前記第１係合要素と前記第２係合要素とを近付けさせる力である吸引力を発生する吸引力発生手段と、
   前記吸引力発生手段が発生した前記吸引力が付与された際に双方の距離が近付くことにより前記係合手段に前記吸引力を伝達可能に設けられた第１吸引手段と第２吸引手段とを有しており、且つ、前記第１吸引手段と前記第２吸引手段との距離が近付くことによって双方が当接することにより前記吸引力による作動を規制する作動手段と、
   前記作動手段に、前記第１吸引手段と前記第２吸引手段とが離間する方向の付勢力を付与する第１付勢手段と、
   前記第１吸引手段と前記第２吸引手段との距離が所定の距離以下の場合に、前記作動手段に、前記第１吸引手段と前記第２吸引手段とが離間する方向の付勢力を付与する第２付勢手段と、
   を備えることを特徴とする電磁式作動装置。
2. 前記第２吸引手段が前記作動手段に前記付勢力を付与することができる前記第１吸引手段と前記第２吸引手段との前記所定の距離は、前記第１係合要素と前記第２係合要素との間で確実に前記トルクを伝達することができる場合における距離よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁式作動装置。
3. 前記吸引力発生手段で発生する前記吸引力に応じて前記係合状態と前記解放状態とに切り替え可能な前記係合手段が有する前記第１係合要素と前記第２係合要素とは、それぞれに複数の歯部が設けられており、前記係合状態は、双方の前記歯部が互いに噛み合うことにより前記トルクを前記第１係合要素と前記第２係合要素との間で伝達可能な状態であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁式作動装置。
4. 前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは、それぞれ複数設けられており、且つ、前記回転方向における位置が同じ位置に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁式作動装置。
5. 前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは、それぞれ複数設けられており、且つ、前記回転方向における位置が異なる位置に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁式作動装置。

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