JP2012238783A - 電磁ソレノイド及びこの電磁ソレノイドを備えた断続装置及びこの断続装置を備えたデファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化することができる電磁ソレノイド及びこの電磁ソレノイドを備えた断続装置及びこの断続装置を備えたデファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】電磁コイル３と、この電磁コイル３の周囲に配置され磁束を透過する磁路形成部材５と、電磁コイル３への通電により磁路形成部材５を透過する磁束によって可動される可動部材７とを備え、磁路形成部材５は、電磁コイル３と可動部材７との径方向間に位置され可動部材７へ磁束を透過させる透過部９と、この透過部９と軸方向に離間して設けられ透過部９から可動部材７を介して磁束が透過される対向部１１とを有する電磁ソレノイド１において、透過部９と対向部１１との間に、電磁コイル３の一部１４を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁ソレノイド及びこの電磁ソレノイドを備えた断続装置及びこの断続装置を備えたデファレンシャル装置に関する。

従来、電磁ソレノイドとしては、電磁コイルと、この電磁コイルの周囲に配置され磁束を透過する磁路形成部材としてのヨーク及び一側壁と、電磁コイルへの通電によりヨーク及び一側壁を透過する磁束によって可動される可動部材としてのプランジャとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電磁ソレノイドでは、一側壁にヨークと空間を隔てて吸引部が設けられており、ヨークからプランジャを介して吸引部へ磁束が透過することによって形成される磁束ループにより、プランジャが移動操作される。

特開２００８−４７５６７号公報

上記のような電磁ソレノイドでは、所定の起磁力を得るために限られた配置スペースにて電磁コイルの設計変更が難しく、電磁コイルの小型化が困難であり、電磁ソレノイドを小型化することができなかった。

そこで、この発明は、小型化することができる電磁ソレノイド及びこの電磁ソレノイドを備えた断続装置及びこの断続装置を備えたデファレンシャル装置の提供を目的としている。

本発明は、電磁コイルと、この電磁コイルの周囲に配置され磁束を透過する磁路形成部材と、前記電磁コイルへの通電により前記磁路形成部材を透過する磁束によって可動される可動部材とを備え、前記磁路形成部材は、前記電磁コイルと前記可動部材との径方向間に位置され前記可動部材へ磁束を透過させる透過部と、この透過部と軸方向に離間して設けられ前記透過部から前記可動部材を介して磁束が透過される対向部とを有する電磁ソレノイドであって、前記透過部と前記対向部との間には、前記電磁コイルの一部が配置されていることを特徴とする。

この電磁ソレノイドでは、透過部と対向部との間に電磁コイルの一部が配置されているので、所定の起磁力が得られる巻き数の電磁コイルの一部を透過部と対向部との間に配置させるなど電磁コイルの設計変更を行うことができる。

従って、電磁コイルを限られたスペースにて小型化することができるので、電磁ソレノイドを小型化することができる。

本発明によれば、小型化することができる電磁ソレノイド及びこの電磁ソレノイドを備えた断続装置及びこの断続装置を備えたデファレンシャル装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る電磁ソレノイド、断続装置及びデファレンシャル装置の断面図である。

図１を用いて本発明の実施の形態に係る電磁ソレノイド、断続装置及びデファレンシャル装置について説明する。

まず、デファレンシャル装置２０１について説明する。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置２０１は、駆動力の入力部材としてのデフケース２０３と、このデフケース２０３に連結した中間部材としてのピニオン２０５と、このピニオン２０５に伝達された駆動力を分配出力する一対の出力部材としてのサイドギヤ２０７，２０９とを備えている。

図１に示すように、デフケース２０３は、軸方向両側に形成されたボス部２１１，２１３でそれぞれベアリング２１５（片側のみ図示）を介してキャリアなどの静止系部材（不図示）に回転可能に支持されている。また、デフケース２０３には、リングギヤ（不図示）が固定されるフランジ部２１７が形成され、リングギヤが駆動力を伝達する動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合い、駆動力が伝達されてデフケース２０３を回転駆動させる。このデフケース２０３には、ピニオンシャフト２１９と、ピニオン２０５と、一対のサイドギヤ２０７，２０９とが収容されている。

ピニオンシャフト２１９は、端部をデフケース２０３に係合してピン２２１で抜け止めされデフケース２０３と一体に回転駆動される。このピニオンシャフト２１９には、ピニオン２０５が支承されている。

ピニオン２０５は、ピニオンシャフト２１９に支承されてデフケース２０３の回転によって公転する。また、ピニオン２０５とデフケース２０３との間には、ピニオン２０５の公転によるピニオン２０５の径方向への移動を受ける球面ワッシャ２２３が配置されている。このピニオン２０５は、一対のサイドギヤ２０７，２０９に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている一対のサイドギヤ２０７，２０９に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト２１９に自転可能に支持されている。

一対のサイドギヤ２０７，２０９は、ボス部２２５，２２７より軸方向内側に配置されて外径側のギヤ部がピニオン２０５と噛み合っている。また、サイドギヤ２０７，２０９とデフケース２０３との間には、ピニオン２０５との噛み合い反力によるサイドギヤ２０７，２０９の軸方向への移動を受けるスラストワッシャ２２９，２３１が配置されている。この一対のサイドギヤ２０７，２０９は、内周側にスプライン形状の連結部２３３，２３５が設けられ、出力側の部材に連結された駆動軸（不図示）がサイドギヤ２０７，２０９と一体回転可能に連結されている。

このようなデファレンシャル装置２０１には、デフケース２０３とサイドギヤ２０７との間を断続してデファレンシャル装置２０１における差動の可否を断続する断続装置１０１が搭載されており、断続装置１０１が接続されると、デフケース２０３とサイドギヤ２０７とが接続され、デファレンシャル装置２０１がロック状態となる。

なお、デファレンシャル装置２０１では、中間部材がピニオン２０５となっているが、いわゆるフリーランニングデフと称されるデファレンシャル装置では、中間部材がインナケースとなる。詳細には、アウタケースとしてのデフケース２０３の内部にデフケース２０３と相対回転可能にインナケースが配置され、インナケースの内部にピニオン２０５や一対のサイドギヤ２０７，２０９が収容された構成のデファレンシャル装置となる。

このようなデファレンシャル装置に搭載された断続装置１０１は、デフケース２０３とインナケースとの間の動力伝達を断続し、断続装置１０１が接続されると、デフケース２０３とインナケースとが接続され、デフケース２０３に入力された駆動力がインナケースを介して一対のサイドギヤ２０７，２０９に伝達され、出力側の部材に出力される。

次に、断続装置１０１について説明する。

本実施の形態に係る断続装置１０１は、第１の回転部材としてのデフケース２０３と、このデフケース２０３と相対回転可能に配置された第２の回転部材としてのサイドギヤ２０７と、デフケース２０３とサイドギヤ２０７との間で係合離脱可能に移動するクラッチ部材１０３とを備えている。

図１に示すように、クラッチ部材１０３は、基部１０５と、係合凸部１０７と、噛み合い歯１０９とから構成されている。基部１０５は、環状に形成されてデフケース２０３の内部空間側に収容されている。また、基部１０５の外周面は、デフケース２０３の内周支持面に対して径方向に支持され、サイドギヤ２０７の背面側とデフケース２０３の側壁１９との軸方向の間にクラッチ部材１０３が軸方向移動可能に配置されている。また、基部１０５とサイドギヤ２０７との軸方向間には、クラッチ部材１０３を断続部１１７の接続解除方向に付勢するリターンスプリング１１１が配置されている。この基部１０５のデフケース２０３の側壁１９側には、係合凸部１０７が設けられている。

係合凸部１０７は、基部１０５の側面に基部１０５と連続する一部材として周方向等間隔に複数設けられている。この係合凸部１０７は、デフケース２０３の側壁１９の回転方向間に開口して設けられた複数の係合凹部１１３に係合してクラッチ部材１０３がデフケース２０３に回り止めされ、デフケース２０３と一体回転可能に配置されている。

なお、クラッチ部材１０３の係合凸部１０７とデフケース２０３の係合凹部１１３とには、トルクカム機構が設けられている。詳細には、トルクカム機構は、係合凸部１０７と係合凹部１１３との周方向の対向面に形成された同一傾斜のカム面となっている。このトルクカム機構は、クラッチ部材１０３が断続部１１７の接続方向に移動されたときに、デフケース２０３の回転によってカム面が係合することにより、クラッチ部材１０３をさらに断続部１１７の接続方向に移動させ、断続部１１７の接続を強化させる。

このような係合凸部１０７の基部１０５を軸方向に挟んだ反対側の基部１０５の側面には、複数の噛み合い歯１０９が設けられ、この噛み合い歯１０９と軸方向に対向するサイドギヤ２０７には、複数の噛み合い歯１１５が設けられ、これらの噛み合い歯１０９，１１５で断続部１１７が構成されている。この断続部１１７が互いに噛み合うことにより、クラッチ部材１０３とサイドギヤ２０７とが一体回転可能に接続され、デフケース２０３とサイドギヤ２０７との差動がロックされ、デファレンシャル装置２０１がロック状態となる。

このような断続装置１０１は、クラッチ部材１０３を移動操作する電磁ソレノイド１によって制御可能に断続操作される。以下、電磁ソレノイド１について説明する。

本実施の形態に係る電磁ソレノイド１は、電磁コイル３と、この電磁コイル３の周囲に配置され磁束を透過する磁路形成部材５と、電磁コイル３への通電により磁路形成部材５を透過する磁束によって可動される可動部材７とを備えている。

また、磁路形成部材５は、電磁コイル３と可動部材７との径方向間に位置され可動部材７へ磁束を透過させる透過部９と、この透過部９と軸方向に離間して設けられ透過部９から可動部材７を介して磁束が透過される対向部１１とを有する。

そして、透過部９と対向部１１との間には、電磁コイル３の一部１４が配置されている。

また、可動部材７は、透過部９の内周側に配置されている。

さらに、電磁コイル３は、周囲を樹脂成形され、透過部９の軸方向端部に隣接して電磁コイル３の一部１４と樹脂成型部１３が環状に配置されている。

図１に示すように、電磁コイル３は、周囲を樹脂４でモールド成形され、外部に引き出されてコントローラ（不図示）に接続されたリード線１５が接続されており、コントローラによって通電が制御されている。この電磁コイル３の周囲には、磁路形成部材５が配置されている。

磁路形成部材５は、磁性材料からなり、第１の側壁１７と、第２の側壁１９と、透過部９と、対向部１１とを備えている。第１の側壁１７は、電磁コイル３の軸方向一側を覆うように電磁コイル３に固定され、軸方向端面にデフケース２０３のボス部２１１の外周に固定された非磁性材の規制部材２１が当接されて軸方向位置が位置決めされている。また、第１の側壁１７は、回り止め部材２３よってキャリアなどの静止系部材に対して回転方向に回り止めされている。この第１の側壁１７の外径側の軸方向端面には、磁束が透過可能に設定された摺動接触面をもって第２の側壁１９が配置されている。

第２の側壁１９は、デフケース２０３の側壁となっており、電磁コイル３の軸方向他側を覆うように電磁コイル３と相対回転可能に配置されている。このような第１の側壁１７と第２の側壁１９とには、それぞれ透過部９と対向部１１とが設けられている。

透過部９は、第１の側壁１７の内径側に位置され、電磁コイル３と可動部材７との径方向間に位置されている。この透過部９は、電磁コイル３の励磁による磁束を透過し、可動部材７の外側プランジャ２５との間で磁束を受け渡す。

対向部１１は、第２の側壁１９に設けられ、透過部９に対して軸方向に離間して位置されている。この対向部１１は、透過部９から外側プランジャ２５を介して磁束が透過され、この磁束の透過により可動部材７を軸方向移動させる。

可動部材７は環状に形成され、デフケース２０３のボス部２１１の外周に軸方向移動可能に配置され、外側プランジャ２５と、内側プランジャ２７とを備えている。外側プランジャ２５は、磁性材料からなり、磁束が透過可能に設定された微少隙間であるエアギャップをもって透過部９の内径側に配置されている。この外側プランジャ２５の内周には、内側プランジャ２７が一体に固定されている。

内側プランジャ２７は、非磁性材料からなり、外側プランジャ２５の内周側からデフケース２０３側へ磁束が漏れることを防止している。また、内側プランジャ２７は、デフケース２０３のボス部２１１の外周に摺動して軸方向移動可能に配置され、規制部材２１によって軸方向一側の移動規制がなされている。この内側プランジャ２７には、デフケース２０３の係合凹部１１３内で、クラッチ部材１０３との軸方向の対向面に互いに当接する当接部２９が設けられ、電磁コイル３への通電による可動部材７の軸方向の移動操作力がクラッチ部材１０３に伝達される。

このように構成された電磁ソレノイド１では、電磁コイル３の励磁により第１の側壁１７と透過部９と外側プランジャ２５と対向部１１と第２の側壁１９とを透過する磁束で形成される最短の磁束ループを有効に用いることによって、外側プランジャ２５がクラッチ部材１０３側に移動操作され、内側プランジャ２７が当接部２９を介してクラッチ部材１０３を押圧する。この可動部材７によるクラッチ部材１０３の押圧操作により、断続装置１０１の断続部１１７が接続され、デファレンシャル装置２０１がロック状態となる。

このような電磁ソレノイド１において、透過部９と対向部１１との間には、電磁コイル３の一部１４と樹脂成型部１３が配置されている。ここで、電磁コイル３の一部１４を従前のコイルより内周側に巻きかけ配置することで、電磁コイル３の全長を極力短くして抵抗が小さくなり、電磁コイル３を流れる電流値を大きくさせ、電磁コイル３による起磁力を増大させて可動部材７の作動特性を向上させることができる。このため、透過部９と対向部１１との間には、電磁コイル３の一部１４が配置されているので、従来と同様の巻き数である場合、電磁コイル３の全長を短くさせることができ、可動部材７の作動特性を向上させることができる。また、電磁コイル３の径方向サイズ及び軸方向サイズも小型化することができる。

このような電磁ソレノイド１では、透過部９と対向部１１との間に電磁コイル３の一部１４が配置されているので、所定の起磁力が得られる巻き数の電磁コイル３の一部１４を透過部９と対向部１１との間に配置させるなど電磁コイル３の設計変更を行うことができ、電磁コイル３を小型化することができる。

従って、電磁コイル３を限られたスペースにて小型化することができるので、電磁ソレノイド１を小型化することができる。

また、可動部材７は、透過部９の内周側に配置されているので、透過部９と対向部１１との間に位置する電磁コイル３の一部１４を内周側に配置させることができ、電磁コイル３の全長を短くして起磁力を向上させ、可動部材７の作動特性を向上させることができる。加えて、電磁コイル３の径方向サイズを縮小でき、電磁ソレノイド１をさらに小型化することができる。

さらに、電磁コイル３は、周囲を樹脂４により一体成形され、透過部９の軸方向端部に隣接して電磁コイル３の一部１４と樹脂成型部１３が配置されているので、透過部９と対向部１１との間に樹脂成型部１３を保持させるための部材を削減することができる。

また、電磁ソレノイド１を備えた断続装置１０１では、電磁ソレノイド１を小型化することができるので、装置を小型化することができる。加えて、可動部材７の作動特性を向上することができるので、断続特性を向上することができる。

さらに、断続装置１０１を備えたデファレンシャル装置２０１では、断続装置１０１を小型化することができるので、装置を小型化することができる。加えて、断続装置１０１の断続特性を向上することができるので、差動の断続を安定化させることができる。この断続装置１０１を用いたデファレンシャル装置１は、小型化できるので、周囲との干渉を回避し、搭載性を向上することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る電磁ソレノイドでは、透過部及び可動部材が電磁コイルの内周側に位置されているが、透過部及び可動部材を電磁コイルの外周側に位置させてもよい。この場合には、透過部と対向部との間に電磁コイルの一部が配置されるので、電磁コイルを軸方向に縮小することができ、電磁ソレノイドを小型化することができる。

また、電磁コイル３を取り囲む第１の側壁と第２の側壁は共に回転系部材ではなく、静止系の固定部材でもよい。更には、第１の側壁と第２の側壁は一体形成されてもよい。

１…電磁ソレノイド
３…電磁コイル
５…磁路形成部材
７…可動部材
９…透過部
１１…対向部
１３…樹脂成型部
１４…電磁コイルの一部
１７…第１の側壁
１９…第２の側壁
１０１…断続装置
１０３…クラッチ部材
２０１…デファレンシャル装置
２０３…デフケース（第１の回転部材，入力部材）
２０５…ピニオン（中間部材）
２０７，２０９…サイドギヤ（第２の回転部材，出力部材）

Claims (5)

1. 電磁コイルと、この電磁コイルの周囲に配置され磁束を透過する磁路形成部材と、前記電磁コイルへの通電により前記磁路形成部材を透過する磁束によって可動される可動部材とを備え、前記磁路形成部材は、前記電磁コイルと前記可動部材との径方向間に位置され前記可動部材へ磁束を透過させる透過部と、この透過部と軸方向に離間して設けられ前記透過部から前記可動部材を介して磁束が透過される対向部とを有する電磁ソレノイドであって、
   前記透過部と前記対向部との間には、前記電磁コイルの一部が配置されていることを特徴とする電磁ソレノイド。
2. 請求項１記載の電磁ソレノイドであって、
   前記可動部材は、前記透過部の内周側に配置されていることを特徴とする電磁ソレノイド。
3. 請求項１又は２記載の電磁ソレノイドであって、
   前記電磁コイルは、周囲を樹脂成形され、前記透過部の軸方向端部に隣接して前記電磁コイルの一部と樹脂成型部が配置されていることを特徴とする電磁ソレノイド。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電磁ソレノイドを備え、第１の回転部材と、この第１の回転部材と相対回転可能に配置された第２の回転部材と、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間で係合離脱可能に移動するクラッチ部材とを備えた断続装置であって、
   前記磁路形成部材は、前記電磁コイルに固定され前記電磁コイルの軸方向一側を構成する第１の側壁と、前記電磁コイルと相対回転可能であって前記第１の回転部材に形成され前記電磁コイルの軸方向他側を構成する第２の側壁とを備え、前記クラッチ部材は、前記可動部材によって軸方向に移動されることを特徴とする断続装置。
5. 請求項４記載の断続装置を備え、駆動力の入力部材と、この入力部材に連結した中間部材と、この中間部材に伝達された駆動力を分配出力する一対の出力部材とを備えたデファレンシャル装置であって、
   前記第１の回転部材は、前記入力部材であり、前記第２の回転部材は、前記中間部材又は前記一対の出力部材の一方であり、前記クラッチ部材は、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間で伝達される駆動力を断続することを特徴とするデファレンシャル装置。

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