JP2012193765A - 電磁式係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制できる電磁式係合装置を提供する。
【解決手段】電磁式係合装置５は、電磁コイル１８の磁力にて吸引されるアーマチュア２０と、カム機構６の推力にて回転板２６に押し付けられる可動カム部材１０と、を有し、アーマチュア２０及び可動カム部材１０は、係合状態へ切り替えられる際に、電磁コイル１８にて吸引されるアーマチュア２０とともに可動カム部材１０が同一方向に移動でき、かつカム機構６の推力が可動カム部材１０からアーマチュア２０へ伝達しないように、組み合わされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁コイルの磁力とともにカム機構の推力を利用して係合対象と係合する係合状態へ切り替え可能な電磁式係合装置に関する。

電磁式クラッチとして、電磁コイルに吸引されたアーマチュアがヨークの摩擦面と接触することによってカム機構のカム部材間に差回転が生じ、その差回転に伴うカム機構の推力がアーマチュアに伝達されてヨークの摩擦面にアーマチュアが押し付けられて係合状態が保持されるものが知られている（特許文献１）。

特開２００５−２６３２０８号公報

特許文献１の電磁式クラッチは、ヨークの摩擦面に押し付けられるアーマチュアに電磁コイルが発生させる吸引力とともにカム機構が発生させる推力が作用するので、アーマチュアをそれらの力に耐えるように耐久性及び強度を確保する必要がある。そのため、装置の大型化を招くおそれがある。

そこで、本発明は、装置の大型化を抑制できる電磁式係合装置を提供することを目的とする。

本発明の電磁式係合装置は、電磁コイルの磁力とともにカム機構の推力を利用して係合対象と係合する係合状態へ切り替え可能な電磁式係合装置において、前記電磁コイルの磁力にて吸引される第１部材と、前記カム機構の推力にて前記係合対象に押し付けられる第２部材と、を有し、前記第１部材及び前記第２部材は、前記係合状態へ切り替えられる際に、前記電磁コイルにて吸引される前記第１部材とともに前記第２部材が同一方向に移動でき、かつ前記カム機構の推力が前記第２部材から前記第１部材へ伝達しないように、組み合わされているものである（請求項１）。

この電磁式係合装置によれば、係合状態へ切り替える際に第１部材が電磁コイルにて吸引されると、第２部材も第１部材とともに同一方向に移動するが、カム機構が発生させる推力は第２部材から第１部材へは伝達されない。従って、電磁コイルが発生させる吸引力に対応して第１部材を、カム機構が発生させる推力に対応して第２部材をそれぞれ構成できる。そのため、第１部材と第２部材とを一体に構成する場合のように吸引力とともに推力に耐え得るような構成が要求されないので、装置の大型化を防止できる。しかも、第１部材及び第２部材がそれぞれ果たす機能に特化した材料や構造を個別に選定できるので、設計自由度が向上する。

本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれに互いに対面する状態で設けられた係合部を更に有し、前記第１部材に設けられた前記係合部が前記第２部材に設けられた前記係合部に対して前記第１部材が吸引される方向の後方に位置してもよい（請求項２）。この態様によれば、係合状態に切り替えられる際に第１部材が吸引されると、第１部材の係合部が第２部材の係合部に係合して第１部材とともに第２部材が移動できる。そして、カム機構の推力によって第２部材が移動すると、第２部材の係合部がその後方に位置する第１部材の係合部から離れることができるので、推力が第２部材から第１部材へ伝達することが阻止される。

本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記カム機構は、共通の軸線を中心として相対回転可能に組み合わされた一対のカム部材を有しており、前記一対のカム部材のいずれか一方のカム部材が前記第２部材として設けられ、前記一対のカム部材のいずれか他方のカム部材と前記第１部材とが前記軸線上に配置され、かつ前記軸線方向への移行を許容しつつ前記軸線を中心とした相対回転を阻止するスプライン係合によって組み合わされていてもよい（請求項３）。この態様によれば、第１部材と第２部材とが他方のカム部材を基準として共通の軸線上に配置されるので、第１部材と第２部材との半径方向に関する位置精度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の電磁式係合装置によれば、係合状態へ切り替える際に第１部材が電磁コイルにて吸引されると、第２部材も第１部材とともに同一方向に移動するが、カム機構が発生させる推力は第２部材から第１部材へは伝達されないから、装置の大型化を防止できるとともに設計自由度が向上する。

第１の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。 第２の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。

（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図である。動力伝達装置１は自動車の自動変速機に搭載されて使用される。動力伝達装置１は軸線Ａｘ方向に延びる回転軸２を有しており、その回転軸２は軸線Ａｘの回りに回転可能な状態で不図示のベアリングを介してケース３に支持されている。電磁式係合装置５は回転軸２のケース３に対する固定及びその固定を解除するブレーキ装置として動力伝達装置１に搭載されている。

電磁式係合装置５は、回転軸２の外周に配置されたカム機構６と、ケース３に固定された電磁駆動部７と、カム機構６とケース３との間に配置された摩擦機構８とを備えている。カム機構６は軸線Ａｘを共通の軸線として互いに組み合わされた一対のカム部材９、１０を有している。一対のカム部材９、１０の間には周方向に並んだ複数（図では一つ）のカムボール１１が介在しており、そのカムボール１１は各カム部材９、１０に形成された周方向に並ぶ複数のＶ字溝１２、１３にて保持されている。各Ｖ字溝１２、１３は、各カム部材９、１０を半径方向外側から見た場合にＶ字状に形成されていて、回転軸２の回転方向に関して深さが徐々に浅くなるように構成されている。

一対のカム部材９、１０のうち、図の右側に位置する固定カム部材９はケース３に固定されている。他方の可動カム部材１０は相手方の固定カム部材９及び回転軸２のそれぞれに対して相対回転でき、かつ軸線Ａｘ方向に移動できる状態で固定カム部材９と組み合わされている。一対のカム部材９、１０は、図１に示された位相が一致した状態から相対回転して位相がずれた状態に変化すると、その相対回転に伴ってカムボール１１の位置がＶ字溝１２、１３の浅い位置に変化する。これによって、カム機構６は、可動カム部材１０を固定カム部材９から離れる方向に移動させる推力を発生させる。電磁式係合装置５には、一対のカム部材９、１０にこうした相対回転が解放時に生じることを抑制するため、固定カム部材９に接近する方向に可動カム部材１０を付勢するリターンスプリング１５が設けられている。リターンスプリング１５は図１の左方向の移動がシム１６にて阻止されている。

電磁駆動部７は電磁コイル１８と、ケース３に固定されて電磁コイル１８を保持するヨーク１９とを有している。電磁駆動部７は電磁コイル１８に電力が供給されると図の破線で示すように磁界Ａが形成されて電磁力を発生させる。その電磁力によって可動カム部材１０の外周側に配置されて可動カム部材１０と組み合わされたアーマチュア２０が吸引される。アーマチュア２０はヨーク１９から一体的に軸線Ａｘ方向に延びる円筒部２１の内周にスプライン係合されていて、円筒部２１の内周右端に装着されたシム２２にて抜け止め及び位置決めされている。そのスプライン係合によってアーマチュア２０は軸線Ａｘ方向にのみ移動が許容され、ヨーク１９（ケース３）に対する相対回転移動は阻止される。

可動カム部材１０とアーマチュア２０とは互いに別部品として独立した部材である。可動カム部材１０及びアーマチュア２０は可動カム部材１０に設けられた係合部１０ａとアーマチュア２０に設けられた係合部２０ａとがスラストベアリング２３を介在させて互いに対面した状態で組み合わされている。なお、スラストベアリング２３は省略することもできる。可動カム部材１０に設けられた係合部１０ａは半径方向外側に、アーマチュア２０に設けられた係合部２０ａは半径方向内側にそれぞれ突出している。アーマチュア２０の係合部２０ａは可動カム部材１０の係合部１０ａに対して、アーマチュア２０が吸引される方向（図１の左方向）の後方に位置している。従って、アーマチュア２０が電磁駆動部７にて吸引されると係合部２０ａにて可動カム部材１０が押されるので、可動カム部材１０はアーマチュア２０とともに同一方向に移動する。アーマチュア２０は本発明に係る第１部材に、可動カム部材１０は本発明に係る第２部材にそれぞれ相当する。

摩擦機構８は、ヨーク１９に形成された取付穴１９ａの内周面に対して軸線Ａｘ方向のみの移動を許容するようにスプライン係合され、かつ回転軸２の外周に対して半径方向のクリアランスを確保しつつ配置された２枚の固定板２５と、回転軸２の外周に対して軸線Ａｘ方向のみの移動を許容するようにスプライン係合された係合対象としての２枚の回転板２６とを有している。一方の回転板２６は２枚の固定板２５の間に配置され、他方の回転板２６は右側の固定板２５と可動カム部材１０との間に配置されている。

電磁駆動部７によって、可動カム部材１０がアーマチュア２０とともに左方向に移動すると、カム機構６のカムボール１１とＶ字溝１２、１３との間に隙間が生じ、固定カム部材９と可動カム部材１０とが差回転可能な状態となる。そして、これらの移動量（ストローク量）が増すと、可動カム部材１０と摩擦機構８の回転板２６とが接触を開始し、その接触に伴う摩擦によって可動カム部材１０と固定カム部材９とが差回転してカム機構６が上述した推力を発生させる。その推力によって、可動カム部材１０は更にストロークして摩擦機構８の各板２５、２６を左方向に押し込む。これにより、一方の回転板２６は２枚の回転板２５に、他方の回転板２６は右側の固定板２５と可動カム部材１０とにそれぞれ挟み込まれる。可動カム部材１０による回転板２６への押し付け力が増すと固定板２５、回転板２６及び可動カム部材１０の相互間に生じる摩擦力が増加してこれらが同一速度に、つまり回転板２６と一体回転する回転軸２がケース３に対して静止する。これにより、図１に示した解放状態から可動カム部材１０が回転板２６と係合する係合状態へ切り替えられる。

本形態は、カム機構６の推力によって可動カム部材１０が移動すると、可動カム部材１０の係合部１０ａがその後方に位置するアーマチュア２０の係合部２０ａから離れることができるので、カム機構６の推力が可動カム部材１０からアーマチュア２０へ伝達することが阻止される。可動カム部材１０及びアーマチュア２０の各ストローク量は係合状態に切り替えられた場合に可動カム部材１０がアーマチュア２０から離れるように設定されている。

本形態のカム機構６はいわゆるセルフロック機能を有するように、回転軸２に生じ得るトルクを考慮してカムボール１１及び各Ｖ字溝１２、１３の幾何学的条件が設定されている。これにより、電磁式係合装置５は、図１の解放状態から係合状態へ切り替えられると電磁駆動部７の吸引力等の外力を要せずに係合状態が維持される。なお、係合状態から解放状態へ切り替える場合には、電磁駆動部７への通電を停止しつつ回転軸２を係合時と逆回転させてカム機構６のセルフロックを解除する。そのセルフロックが解除されると、リターンスプリング１５の弾性力によって可動カム部材１０が右方向に移動してアーマチュア２０と接触する。その接触後には可動カム部材１０とともにアーマチュア２０も右方向に移動して図１に示した解放状態へ切り替えられる。なお、カム機構６がセルフロック機能を有しないように上記幾何学的条件を設定して実施することも可能である。

第１の形態によれば、係合状態へ切り替える際にアーマチュア２０が電磁コイル１８にて吸引されると、可動カム部材１０もアーマチュア２０とともに同一方向に移動するが、カム機構６が発生させる推力は可動カム部材１０からアーマチュア２０へは伝達されない。従って、電磁コイル１８が発生させる吸引力に対応してアーマチュア２０を、カム機構６が発生させる推力に対応して可動カム部材１０をそれぞれ構成できる。そのため、アーマチュア２０と可動カム部材１０とを一体に構成する場合のように吸引力とともに推力に耐え得るような構成が要求されないので、装置の大型化を防止できる。しかも、アーマチュア２０及び可動カム部材１０がそれぞれ果たす機能に特化した材料や構造を個別に選定できるので設計自由度が向上する。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図２を参照しながら説明する。図２は本発明の第２の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図である。この形態は第１の形態の変形例に相当するため、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図２に付して重複する説明を省略する。電磁式係合装置４０は図１の形態と同じようにブレーキ装置として動力伝達装置１に搭載されている。

電磁式係合装置４０はアーマチュア４１を有しており、そのアーマチュア４１の構成及びその取り付け方法が第１の形態の場合と異なっている。アーマチュア４１は、可動カム部材１０の係合部１０ａと対面する係合部４１ａを有し、その係合部４１ａは第１の形態と同様に係合部１０ａに対してアーマチュア４１の吸引方向の後方に位置している。アーマチュア４１は、係合部４１ａが固定カム部材９の外周部に対して軸線Ａｘ回りの相対回転が不能でかつ軸線Ａｘ方向の移動が許容されるようにスプライン係合されている。アーマチュア４１の軸線Ａｘ方向の抜け止めはシム４２にて行われている。これにより固定カム部材９とアーマチュア４１とは共通の軸線Ａｘ上に配置される。カム機構６の各カム部材９、１０は軸線Ａｘを中心として相対回転可能に組み合わされているので、第２部材である可動カム部材１０とこれに組み合わされる第１部材であるアーマチュア４１とが軸線Ａｘ上に正確に配置されることとなる。これにより、可動カム部材１０とアーマチュア４１との半径方向に関する位置精度を向上させることができる。

また、アーマチュア４１が固定カム部材９の外周部に対してスプライン係合されているので、ヨーク１９の円筒部２１（図１参照）を省略できる。そのため、ヨーク１９の小型化に寄与するとともに、破線で示した磁界Ｂからも理解できるようにアーマチュア４１が磁路断面積に有利な形状となってその磁路断面積が第１の形態に比べて凡そ２倍に増加するので電磁コイル１８による吸引力が向上する。

本発明は、上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記の各形態では、本発明の電磁式係合装置をブレーキ装置として利用した形態であるが、本発明を２つの回転要素間に介在させるクラッチとして実施することも可能である。

上記の各形態では係合状態でのトルク容量を増やすために、複数枚の固定板２５と回転板２６とを備えた摩擦機構８を採用したがこの形態は一例にすぎない。例えば、単一の回転板２６を可動カム部材１０とケース３との間に挟み込むようにして実施することもできる。

５、４０ 電磁式係合装置
６ カム機構
９ 固定カム部材
１０ 可動カム部材（第２部材）
１０ａ 係合部
１８ 電磁コイル
２０、４１ アーマチュア（第１部材）
２０ａ、４１ａ 係合部
２６ 回転板（係合対象）
Ａｘ 軸線

Claims (3)

1. 電磁コイルの磁力とともにカム機構の推力を利用して係合対象と係合する係合状態へ切り替え可能な電磁式係合装置において、
   前記電磁コイルの磁力にて吸引される第１部材と、前記カム機構の推力にて前記係合対象に押し付けられる第２部材と、を有し、
   前記第１部材及び前記第２部材は、前記係合状態へ切り替えられる際に、前記電磁コイルにて吸引される前記第１部材とともに前記第２部材が同一方向に移動でき、かつ前記カム機構の推力が前記第２部材から前記第１部材へ伝達しないように、組み合わされていることを特徴とする電磁式係合装置。
2. 前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれに互いに対面する状態で設けられた係合部を更に有し、
   前記第１部材に設けられた前記係合部が前記第２部材に設けられた前記係合部に対して前記第１部材が吸引される方向の後方に位置している、請求項１に記載の電磁式係合装置。
3. 前記カム機構は、共通の軸線を中心として相対回転可能に組み合わされた一対のカム部材を有しており、
   前記一対のカム部材のいずれか一方のカム部材が前記第２部材として設けられ、
   前記一対のカム部材のいずれか他方のカム部材と前記第１部材とが前記軸線上に配置され、かつ前記軸線方向への移行を許容しつつ前記軸線を中心とした相対回転を阻止するスプライン係合によって組み合わされている、請求項１に記載の電磁式係合装置。

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