JP2013151984A - 係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速な係合を行うことができる係合装置を提供する。
【解決手段】係合装置１は、回転軸まわりに配置された係合体２と被係合体３とを軸方向で係合させる係合装置１あって、係合体２に軸方向へ推力を与えるフォーク４と、フォーク４による推力の一部を被係合体３との差回転を減少する方向の回転力に変換する変換手段（係合体２のガイド部材５及びガイド部材５のガイドスプライン６）と、係合体２と被係合体３との差回転に基づきフォーク４により発生する推力を制御する制御手段（ＥＣＵ８）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、係合装置に関する。

回転軸まわりに配置された係合体と被係合体とを係合させる係合装置として、例えば特許文献１には、入力軸とヘリカルスプラインを介して噛み合うスリーブ（係合体）と、スリーブを軸方向に移動させるシフタと、スリーブを介して入力軸との噛み合い／離脱を行うことができる歯車体（被係合体）とを備え、シフタがスリーブを軸方向に移動することで、スリーブがヘリカルスプラインにより周方向に回転されて、スリーブと歯車体との位相が合った位置で係合する構成が開示されている。

特開昭５９−１１７９４２号公報

しかしながら、特許文献１には、スリーブ（係合体）の軸方向移動量の制御については開示されておらず、スリーブ（係合体）と歯車体（被係合体）の位相差によっては両者を迅速に係合することができない虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、迅速な係合を行うことができる係合装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る係合装置は、回転軸まわりに配置された係合体と被係合体とを軸方向で係合させる係合装置であって、前記係合体に軸方向へ推力を与えるアクチュエータと、前記アクチュエータによる推力の一部を前記被係合体との差回転を減少する方向の回転力に変換する変換手段と、前記係合体と前記被係合体との差回転に基づき前記アクチュエータにより発生する推力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記の係合装置は、前記係合体が前記被係合体と係合したときに、前記被係合体から入力されるトルクの一部を前記係合体から外部へ伝達するトルク伝達手段を備えることが好ましい。

また、上記の係合装置において、前記変換手段及び前記トルク伝達手段は、回転軸まわりの周方向に沿って別位相に設けられることが好ましい。

本発明に係る係合装置は、係合体と被係合体の差回転に基づきアクチュエータの推力を制御するため、係合体と被係合体の差回転を減少する方向へ適切に係合体の回転力を制御することができる。これにより、係合体を被係合体と回転同期させて両者を容易に係合させることが可能となり、この結果、迅速に係合を行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る係合装置の開放状態のときの概略構成を示す断面模式図である。 図２は、図１に示すガイド部材をＡ方向から見たときのガイドスプラインの形状を示す概略図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る係合装置の係合状態のときの概略構成を示す断面模式図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る係合装置の係合動作時にＥＣＵにより実施される推力制御を示すフローチャートである。 図５は、本発明の第２実施形態に係る係合装置の開放状態のときの概略構成を示す断面模式図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る係合装置の係合状態のときの概略構成を示す断面模式図である。 図７は、本発明の第３実施形態に係る係合装置の開放状態のときの概略構成を示す断面模式図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係る係合装置の係合体と第一の被係合体との係合状態のときの概略構成を示す断面模式図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係る係合装置の係合体と第二の被係合体との係合状態のときの概略構成を示す断面模式図である。

以下に、本発明に係る係合装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

[第１実施形態]
図１〜４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。まず図１，２を参照して本実施形態に係る係合装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る係合装置の開放状態のときの概略構成を示す断面模式図であり、図２は、図１に示すガイド部材をＡ方向から見たときのガイドスプラインの形状を示す概略図である。

図１に示す係合装置１は、例えば、ハイブリッド車両において、エンジンやモータなどの駆動源からの動力を出力軸に伝達する動力伝達装置に組み込まれる。係合装置１は、たとえば、動力伝達装置から出力軸に伝達する動力を制御するために、動力伝達装置の回転要素の一部の回転を規制するブレーキ装置として使用される。なお、動力伝達装置の全体構成等の詳細な構造は本発明の要旨と直接関係しないため説明を省略する。

係合装置１は、図１に示すように、係合体２、被係合体３、フォーク４（アクチュエータ）、ガイド部材５、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）８（制御手段）を備えて構成される。

係合体２及び被係合体３は、上記の回転要素に係る回転軸（図１では図示しない下方にあるものとする）の周囲に配置されている。回転軸は動力伝達装置の構成要素を内包するケース（図示せず）に支持されている。なお、回転軸は図１の左右方向に延在しているものとし、以下の説明では特に断りのない限り、図面の左右方向を回転軸の「軸方向」、上下方向を回転軸の「径方向」と表現する。

被係合体３は、回転軸と連動して回転軸まわりに回転可能に連結されている。また、被係合体３は、軸方向および径方向の移動が規制されている。

係合体２は、軸方向に沿って移動可能に構成されている。係合体２と被係合体３は、係合体２の軸方向の移動によって、係合体２の内周面と被係合体３の外周面とを係合／開放することができる。係合体２の内周面のうち被係合体３と近い方の端部には、径方向内側に向けて、回転軸まわりの周方向に沿ってドグ歯２ａが配設され、被係合体３の外周面には、径方向外側に向けて周方向に沿ってドグ歯３ａが配設されている。これらのドグ歯２ａ，３ａは、噛み合いドグクラッチになっており、両者が噛み合うことにより、係合体２と被係合体３とを係合させることができる。

係合体２の外周面のうち被係合体３から遠い方の端部には、径方向外側からフォーク４が嵌合されている。フォーク４は、ＥＣＵ８からの制御指令に応じて軸方向に駆動力を発生することができるアクチュエータである。すなわち、係合体２は、フォーク４により軸方向の推力が与えられる。

係合体２の外周面のうち被係合体３と近い方の端部には、径方向外側にガイド部材５が配置されている。ガイド部材５は、たとえばケースに固設され、軸方向、径方向、及び回転軸まわりの周方向の移動が規制されている。

ガイド部材５の係合体２との当接面のうち被係合体３と近い方の端部には、係合体２の移動を誘導するためのガイドスプライン６が形成されている。係合体２のガイド部材５との当接面にはガイドピン２ｂが設けられ、このガイドピン２ｂがガイド部材５のガイドスプライン６に沿って移動可能に嵌合されている。ガイドスプライン６は、図２に示すように、被係合体３から遠い方から順に開放部６ａ及び係合部６ｂから成る。なお、図２は、ガイド部材５を図１に示すＡ方向から見たときのガイドスプライン６の形状を示す概略図であり、図２の左右方向は回転軸の「軸方向」であり、上下方向は回転軸まわりの「周方向」である。

ガイドスプライン６の開放部６ａは、係合部６ｂとの境界では周方向に広がっており、係合部６ｂから離れるにつれてガイドピン２ｂの幅まで狭まり、その幅を維持したままらせん状に形成されている。係合体２と被係合体３とが開放されている状態では、係合体２のガイドピン２ｂは、このらせん形状の部分、好ましくは図２に符号ａで示す端部の位置に配置される。なお、ガイドスプライン６の開放部６ａのらせん形状の方向は、係合体２が被係合体３と係合する際に、両者の差回転を減少すべく、被係合体３の回転方向と同一の回転力を係合体２に付与できる方向である。

一方、ガイドスプライン６の係合部６ｂは、開放部６ａとの境界では開放部６ａと同様に周方向に広がっており、開放部６ａから離れるにつれてガイドピン２ｂの幅まで狭まり、その幅を維持したまま軸方向に沿って直線形状に形成されている。係合体２と被係合体３とが完全に係合されている状態では、係合体２のガイドピン２ｂは、この直線形状の部分、好ましくは図２に符号ｂで示す端部の位置に配置される。

本実施形態の係合装置１では、係合体２のガイド部材５と、ガイド部材５のガイドスプライン６とが、フォーク４による推力の一部を被係合体３との差回転を減少する方向の回転力に変換するための変換手段として機能するものである。

ガイド部材５の係合体２との当接面のうち被係合体３と遠い方の端部には、径方向内側に向けて強度増強用スプライン７ａが形成されている。同様に、係合体２のガイドピン２ｂが設けられている外周面上には、このスプライン７ａと噛み合うことが可能な強度増強用スプライン７ｂが形成されている。これらの強度増強用スプライン７ａ，７ｂ（トルク伝達手段）は、噛合いドグクラッチになっており、両者が噛合うことで、被係合体３から入力されるトルクの一部を係合体２からガイド部材５へ伝達することができる。強度増強用スプライン７ａ，７ｂは、係合体２のドグ歯２ａと被係合体３のドグ歯３ａとが噛み合った後に、互いが噛み合いはじめるように両者の配置が設定されている。図１，２の例では、図２に「強度増強用スプライン噛込」と示すように、ガイドピン２ｂがガイドスプライン６の係合部６ｂのうち直線形状の部分にて、強度増強用スプライン７ａ，７ｂが噛み込むよう設定されている。

なお、ガイド部材５のガイドスプライン６及び強度増強用スプライン７ａは、図１では説明の便宜上、軸方向の同一位相上に配置されているが、ガイド部材５の内周面上の周方向の別位相（異なる位置）に配置され、軸方向ではオーバーラップして配置される。これに伴い、係合体２のガイドピン２ｂと強度増強用スプライン７ｂも、係合体２の外周面上の周方向の異なる位置に配置され、軸方向ではオーバーラップして（少なくとも一部を重複して）配置される。これにより、係合体２及びガイド部材５は、軸方向の全長の小型化が可能となるよう構成されている。

ＥＣＵ８は、車両内の各種センサ類の情報に基づいて、車両各部の制御を行う制御装置である。特に本実施形態のＥＣＵ８は、係合体２及び被係合体３の回転数の差分（差回転）に基づいて、フォーク４が出力する軸方向の推力を制御する。

ここで、ＥＣＵ８は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＣＵ８の各機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとで車両内の各種装置を動作させると共に、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

次に、図１，２に加え図３，４を参照して、本実施形態に係る係合装置１の動作について説明する。図３は、本実施形態に係る係合装置の係合状態のときの概略構成を示す断面模式図であり、図４は、本実施形態に係る係合装置の係合動作時にＥＣＵにより実施される推力制御を示すフローチャートである。

まず図１〜３を参照して、係合装置１の係合動作について説明する。

係合装置１が開放状態のときには、図１に示すように係合体２と被係合体３とが離間しており、被係合体３は回転軸と連動して回転している。この状態では、図２に示すように、係合体２のガイドピン２ｂは、ガイドスプライン６の開放部６ａのらせん形状の部分（符号ａの位置）に配置されている。

次に、フォーク４がＥＣＵ８から制御指令を受け駆動すると（ＥＣＵ８による推力制御については図４を参照して後述する）、係合体２はフォーク４から推力を受けて被係合体３の方向（図１の右方向）へ移動を開始する。このとき、係合体２のガイドピン２ｂは、ガイドスプライン６の開放部６ａのらせん形状の部分に沿って係合部６ｂ側へ移動する。ガイドピン２ｂ（係合体２）の移動方向と、ガイドスプライン６の方向は不一致のため、ガイドピン２ｂはガイドスプライン６から反力を受ける。この反力により、係合体２の軸方向への推力の一部が、周方向へ分配される。この周方向の力の向きは、被係合体３の回転方向と同一方向となるよう予めガイドスプライン６のらせん形状が設定されている。この結果、係合体２は、シンクロナイザやモータ等の同期装置を備えることなく、軸方向の推力とガイドスプライン６との作用とによって、被係合体３の回転方向と同一方向の回転力を得ることができ、被係合体３との同期回転を得ることができる。

フォーク４による係合体２の移動に伴い、係合体２のドグ歯２ａが被係合体３のドグ歯３ａと噛み合い始める。このとき、係合体２のガイドピン２ｂはガイドスプライン６の開放部６ａのらせん形状から周方向へ広がった領域から係合部６ｂへ移行する。ガイドスプライン６は、図２に示すように噛合い時に幅を広げることで、ガイドピン２ｂとの間に十分なガタを持たせ、係合体２と被係合体３との間で確実な噛合いを可能にするよう構成されている。また、ガイドスプライン６は、図２に示すように係合部６ｂへ移行後は幅を徐々に狭めることで、係合後にはガタの少ない噛み合いを実現し、ＮＶ（騒音・振動）の改善を図れるよう構成されている。このとき、係合体２と被係合体３が噛合い始めることで、係合体２は被係合体３の回転によるトルクを受けるが、このトルクはガイドピン２ｂからガイドスプライン６を介してガイド部材５に伝達されている。

係合体２は、そのままドグ歯２ａが噛み合う方向へ移動し続け、係合体２のガイドピン２ｂがガイドスプライン６の係合部６ｂのうち直線形状の部分へ進入する。このとき、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材５の強度増強用スプライン７ａと噛み合い始める。このとき、被係合体３の回転により係合体２が受けるトルクは、ガイドピン２ｂからガイドスプライン６を介してガイド部材５に伝達されるのに加えて、係合体２の強度増強用スプライン７ｂから強度増強用スプライン７ａを介してガイド部材５に伝達され始める。

そして、図３に示すように、係合体２のドグ歯２ａが被係合体３のドグ歯３ａと噛み合った状態となり、かつ、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材５の強度増強用スプライン７ａと噛み合った状態となると、係合体２と被係合体３との係合が完了する。この係合状態のとき、図２に示すように、係合体２のガイドピン２ｂは、ガイドスプライン６の係合部６ｂの直線形状の部分（符号ｂの位置）に配置されている。このとき、被係合体３の回転により係合体２が受けるトルクは、ガイドピン２ｂからガイドスプライン６を介して、また、係合体２の強度増強用スプライン７ｂから強度増強用スプライン７ａを介して、ガイド部材５に伝達されている。

次に、図４のフローチャートを参照して、係合装置１の係合動作時にＥＣＵ８により実施される推力制御について説明する。

まず、係合体２と被係合体３の差回転が計測される（Ｓ１）。差回転は、例えば回転軸の回転数を検出する回転数センサなどを用いて計測することができる。

次に、ステップＳ１で計測された係合体２と被係合体３の差回転に基づき、フォーク４の推力が決定される（Ｓ２）。フォーク４の推力は、係合体２と被係合体３の差回転を０とするように制御することができる。具体的には、フォーク４の推力は、例えば差回転と推力とが関連付けられたマップを参照して、ステップＳ１で検出された差回転に基づき決定することができる。または、フォーク４の推力は、以下の（１）式を用いて、ステップＳ１で計測された差回転を代入して算出することで決定することができる。

ここで、Ｆは推力、Ｘは噛合いクラッチの噛合い距離（係合体２のドグ歯２ａと被係合体３のドグ歯３ａとの距離）、ｍは係合体２の質量、Ａはガイドスプライン６の軸方向に対する角度、δωは係合体２と被係合体３との差回転、ｒは噛合いクラッチ半径（係合体２のドグ歯２ａの軸心からの距離）、μは摩擦係数を表す。

次に、ステップＳ２において決定された推力を用いてフォーク４が駆動され、係合体２と被係合体３との係合制御が実施される（Ｓ３）。具体的には、上記のように、ステップＳ２により決定されたフォーク４の推力とガイドスプライン６とを利用して、係合体２と被係合体３との回転同期が行われ、係合体２と被係合体３との噛合が行われる。

次に、係合体２と被係合体３との係合が完了したか否かが確認される（Ｓ４）。係合完了の確認は、例えば、係合体２と被係合体３の差回転が０になることを判定基準として判定することができる。係合が完了していないものと判定された場合には、ステップＳ１に戻り、引き続き係合制御が実施される。係合が完了しているものと判定された場合には処理を終了する。

次に、本実施形態に係る係合装置１の効果について説明する。

本実施形態の係合装置１は、回転軸まわりに配置された係合体２と被係合体３とを軸方向で係合させる係合装置１である。この係合装置１は、係合体２に軸方向へ推力を与えるフォーク４と、フォーク４による推力の一部を被係合体３との差回転を減少する方向の回転力に変換する変換手段（係合体２のガイド部材５及びガイド部材５のガイドスプライン６）と、係合体２と被係合体３との差回転に基づきフォーク４により発生する推力を制御する制御手段（ＥＣＵ８）と、を備える。

このような構成により、係合体２と被係合体３の差回転に基づきフォーク４の推力を制御するため、係合体２と被係合体３の差回転を減少する方向へ適切に係合体２の回転力を制御することができる。これにより、係合体２を被係合体３と回転同期させて両者を容易に係合させることが可能となり、この結果、迅速に係合を行うことができる。

また、本実施形態の係合装置１は、係合体２が被係合体３と係合したときに、被係合体３から入力されるトルクの一部を係合体２から外部のガイド部材５へ伝達する強度増強用スプライン７ａ，７ｂを係合体２及びガイド部材５に備える。

この構成により、係合体２が被係合体３と係合したときに、係合体２に入力されるトルクを分散して外部へ伝達できるので、係合体２の被係合体３との係合箇所（ドグ歯２ａ）や、係合体２のガイド部材５との係合箇所（ガイドピン２ｂ）に要求される強度を低く抑えることができ、強度を確保するためにドグ歯２ａやガイドピン２ｂを大型化する必要がなくなり、係合装置１の小型化が可能となる。

また、本実施形態の係合装置１では、変換手段（係合体２のガイド部材５及びガイド部材５のガイドスプライン６）と、強度増強用スプライン７ａ，７ｂは、回転軸まわりの周方向に沿って別位相に設けられる。

この構成により、変換手段（係合体２のガイド部材５及びガイド部材５のガイドスプライン６）と、強度増強用スプライン７ａ，７ｂを軸方向にオーバーラップさせて配置することが可能となり、係合装置１の軸方向の全長を抑えることができ、係合装置１のより一層の小型化が可能となる。

[第２実施形態]
図５，６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係る係合装置の開放状態のときの概略構成を示す断面模式図であり、図６は、本実施形態に係る係合装置の係合状態のときの概略構成を示す断面模式図である。

図５，６に示すように、本実施形態に係る係合装置１ａは、係合体２を軸方向に移動するアクチュエータとして、ソレノイドタイプの電磁アクチュエータ１４を用いた点で、第１実施形態の係合装置１と異なるものである。

係合装置１ａも、第１実施形態の係合装置１と同様に、ハイブリッド車両の動力伝達装置に組み込まれ、動力伝達装置から出力軸に伝達する動力を制御するために、動力伝達装置の回転要素の一部の回転を規制するブレーキ装置として使用される。

係合体２、被係合体３、ガイドスプライン６、強度増強用スプライン７ａ，７ｂなど、係合装置１ａの主要な構成要素は、第１実施形態の係合装置１と同様なので説明を省略し、ここでは電磁アクチュエータ１４の構成について説明する。

電磁アクチュエータ１４は、電磁コイル１４ａと、電磁コイル１４ａの内周側に嵌め合わされた駆動対象としてのアーマチュア１４ｂと、アーマチュア１４ｂの内周に嵌め合わされたスリーブ１４ｃとを備えている。アーマチュア１４ｂの一端部には、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１４ｄが設けられている。スリーブ受け１４ｄは、スリーブ１４ｃの一端部と軸方向で当接している。

スリーブ１４ｃの内周面は係合体２の外周面と当接しており、スリーブ１４ｃと係合体２との間にはスナップリング１４ｅが設けられている。このスナップリング１４ｅにより、スリーブ１４ｃと係合体２とは軸方向に一体移動可能、かつ周方向には相対回転可能に組み合わされている。

また、スリーブ１４ｃには、アーマチュア１４ｂのスリーブ受け１４ｄと当接する一端部と反対側の端部から径方向外側に伸ばされたフランジ部１４ｆが設けられている。このスリーブ１４ｃのフランジ部１４ｆと、ガイド部材５との間には、圧縮ばねからなるリターンスプリング１４ｇが適度に圧縮された状態で保持されている。

本実施形態のＥＣＵ８は、係合体２と被係合体３の差回転に基づいて、電磁アクチュエータ１４に所望の軸方向の推力を出力させるために、電磁コイル１４ａに流す電流値を制御する。

次に、本実施形態の係合装置１ａの動作について説明する。

係合装置１ａが開放状態のときには、図５に示すように係合体２と被係合体３とが離間しており、被係合体３は回転軸と連動して回転している。

次に、ＥＣＵ８からの制御指令に応じて電磁アクチュエータ１４の電磁コイル１４ａに電流が流れると、図６に示すように、電磁コイル１４ａの周囲の磁路Ｍに磁束が流れ、アーマチュア１４ｂを被係合体３の方向（図５，６の右方向）へ移動する力が発生する。アーマチュア１４ｂの移動に伴い、スリーブ１４ｃがアーマチュア１４ｂのスリーブ受け１４ｄにより押されて、被係合体３の方向（図５，６の右方向）へ移動する。

そして、スリーブ１４ｃの移動に伴い、スナップリング１４ｅによりスリーブ１４ｃに連結されている係合体２が、被係合体３の方向（図５，６の右方向）へ移動する。このとき、第１実施形態の係合装置１と同様に、係合体２のガイドピン２ｂがガイドスプライン６に沿って進行し、軸方向の推力とガイドスプライン６との作用とによって、係合体２の軸方向への推力の一部が周方向へ分配され、被係合体３の回転方向と同一方向の回転力を得る。

電磁アクチュエータ１４による係合体２の移動に伴い、係合体２のドグ歯２ａが被係合体３のドグ歯３ａと噛み合い、その後に、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材５の強度増強用スプライン７ａと噛み合う。

そして、図６に示すように、係合体２のドグ歯２ａが被係合体３のドグ歯３ａが噛み合った状態となり、かつ、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材５の強度増強用スプライン７ａと噛み合った状態となると、係合体２と被係合体３との係合が完了する。

第１実施形態において図４を参照して説明した推力制御のフローチャートは、第２実施形態では、「フォーク」を「電磁アクチュエータ」に置き換え、ステップＳ２において、係合体２と被係合体３の差回転に基づき決定された推力を実現可能な電磁コイル１４ａの電流値を算出する処理を実行すれば、電磁アクチュエータ１４の推力制御のフローチャートとして同様に実施することができる。

以上より、本実施形態の係合装置１ａは、第１実施形態の係合装置１と同様の特徴を備えるものであり、第１実施形態の係合装置１と同様の効果を奏するものである。

[第３実施形態]
図７〜９を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る係合装置の開放状態のときの概略構成を示す断面模式図であり、図８は、本実施形態に係る係合装置の係合体と第一の被係合体との係合状態のときの概略構成を示す断面模式図であり、図９は、本実施形態に係る係合装置の係合体と第二の被係合体との係合状態のときの概略構成を示す断面模式図である。

図７〜９に示すように、本実施形態に係る係合装置１ｂは、係合体２の軸方向両側に被係合体１３，２３を備える点で、第１実施形態の係合装置１と異なるものである。

上記の第１、第２実施形態は係合装置１，１ａをブレーキ装置として実施したものであるが、本発明に係る係合装置は、本実施形態の係合装置１ｂのように２つの回転要素間の動力伝達を断続させるクラッチ装置として実施することもできる。

図７に示すように、係合体２の軸方向右側には第一の被係合体１３が配置され、係合体２の軸方向左側には第二の被係合体２３が配置されている。係合体２は、フォーク４により軸方向移動可能であり、図７の右方向に移動することでその内周面を第一の被係合体１３の外周面と係合可能であり、図７の左方向に移動することでその内周面を第二の被係合体２３の外周面と係合可能である。

係合体２の内周面のうち、第一の被係合体１３の側の端部には、第一の被係合体１３のドグ歯１３ａと噛合うための第一のドグ歯１２ａが径方向内側に向けて配設されている。係合体２の内周面のうち、第二の被係合体２３の側の端部には、第二の被係合体２３のドグ歯２３ａと噛合うための第二のドグ歯２２ａが径方向内側に向けて配設されている。さらに、係合体２の内周面のうち、第一のドグ歯１２ａ及び第二のドグ歯２２ａの間の中間部には、ガイドピン２ｂが径方向内側に向けて配設されている。

係合体２の径方向内側には円筒状のガイド部材１５が配設されており、ガイド部材１５の外周面は係合体２の内周面と当接されている。このガイド部材１５の外周面には、係合体２のガイドピン２ｂを誘導するガイドスプライン１６が形成され、ガイドピン２ｂがガイドスプライン１６に沿って移動可能に嵌合されている。

ガイドスプライン１６は、フォーク４による係合体２の軸方向移動に伴い、係合体２と第一の被係合体１３または第二の被係合体２３との差回転が０となるように、係合体２に周方向の回転力を付与することができるよう構成されている。具体的には、ガイドスプライン１６の形状は、例えば、図２に示した第１実施形態のガイドスプライン６の形状を、開放状態のガイドピン２ｂの位置（図２の符号ａで示す位置）を中心として左右対称または点対称したものとすることができる。

ガイド部材１５の外周面のうち、第一の被係合体１３の側の端部には、係合体２が第一の被係合体１３と係合した際に機能する第一の強度増強用スプライン１７ａが径方向外側に向けて形成されている。ガイド部材１５の外周面のうち、第二の被係合体２３の側の端部には、係合体２が第二の被係合体２３と係合した際に機能する第二の強度増強用スプライン２７ａが径方向外側に向けて形成されている。

一方、係合体２の内周面の軸方向中点近傍には、第一の強度増強用スプライン１７ａ及び第二の強度増強用スプライン２７ａと噛み合い可能な強度増強用スプライン７ｂが径方向内側に向けて形成されている。

係合体２の第一のドグ歯１２ａと第一の被係合体１３のドグ歯１３ａが噛み合った後に、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが第一の強度増強用スプライン１７ａと噛み合いはじめるように、強度増強用スプライン７ｂ及び第一の強度増強用スプライン１７ａの配置が設定されている。同様に、係合体２の第二のドグ歯２２ａと第二の被係合体２３のドグ歯２３ａが噛み合った後に、係合体２の強度増強用スプライン７ｂと第二の強度増強用スプライン２７ａとが噛み合いはじめるように、両者の配置が設定されている。

ガイド部材１５のガイドスプライン１６及び第一、第二の強度増強用スプライン１７ａ，２７ａは、ガイド部材１５の外周面上の別位相（異なる位置）に配置され、軸方向ではオーバーラップして配置される。また、係合体２のガイドピン２ｂと強度増強用スプライン７ｂも、係合体２の内周面上の周方向の異なる位置に配置され、軸方向ではオーバーラップして配置される。これにより、係合体２及びガイド部材１５は、軸方向の全長の小型化が可能となるよう構成されている。

次に、係合装置１ｂの係合動作について説明する。

まず、図７，８を参照して、係合体２が第一の被係合体１３と係合する係合動作について説明する。

係合装置１ｂが開放状態のときには、図７に示すように係合体２と第一の被係合体１３とが離間しており、係合体２は回転軸と連動して回転している。

次に、フォーク４がＥＣＵ８から制御指令を受け駆動すると、図８に示すように、係合体２はフォーク４から推力を受けて第一の被係合体１３の方向（図７，８の右方向）へ移動を開始する。このとき、第１実施形態の係合装置１と同様に、係合体２のガイドピン２ｂがガイドスプライン１６に沿って進行し、軸方向の推力とガイドスプライン１６との作用とによって、係合体２の軸方向への推力の一部が周方向へ分配され、第一の被係合体１３との差回転を解消する方向の回転力を得る。

フォーク４による係合体２の移動に伴い、係合体２の第一のドグ歯１２ａが第一の被係合体１３のドグ歯１３ａと噛み合い、その後に、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材１５の第一の強度増強用スプライン１７ａと噛み合う。

そして、図８に示すように、係合体２の第一のドグ歯１２ａが第一の被係合体１３のドグ歯１３ａと噛み合った状態となり、かつ、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材１５の第一の強度増強用スプライン１７ａと噛み合った状態となると、係合体２と第一の被係合体１３との係合が完了する。

次に、図７，９を参照して、係合体２が第二の被係合体２３と係合する係合動作について説明する。

係合装置１ｂが開放状態のときには、図７に示すように係合体２と第二の被係合体２３とが離間しており、係合体２は回転軸と連動して回転している。

次に、フォーク４がＥＣＵ８から制御指令を受け駆動すると、図９に示すように、係合体２はフォーク４から推力を受けて第二の被係合体２３の方向（図７，９の左方向）へ移動を開始する。このとき、第１実施形態の係合装置１と同様に、係合体２のガイドピン２ｂがガイドスプライン１６に沿って進行し、軸方向の推力とガイドスプライン１６との作用とによって、係合体２の軸方向への推力の一部が周方向へ分配され、第二の被係合体２３との差回転を解消する方向の回転力を得る。

フォーク４による係合体２の移動に伴い、係合体２の第二のドグ歯２２ａが第二の被係合体２３のドグ歯２３ａと噛み合い、その後に、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材１５の第二の強度増強用スプライン２７ａと噛み合う。

そして、図９に示すように、係合体２の第二のドグ歯２２ａが第二の被係合体２３のドグ歯２３ａと噛み合った状態となり、かつ、係合体２の強度増強用スプライン７ｂが、ガイド部材１５の第二の強度増強用スプライン２７ａと噛み合った状態となると、係合体２と第二の被係合体２３との係合が完了する。

第１実施形態において図４を参照して説明した推力制御のフローチャートは、本実施形態の係合装置１ｂでも同様に実施することができる。

以上より、本実施形態の係合装置１ｂは、第１実施形態の係合装置１と同様の特徴を備えるものであり、第１実施形態の係合装置１と同様の効果を奏するものである。

以上、本発明について好適な実施形態を示して説明したが、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。本発明は、実施形態の各構成要素を、当業者が置換することが可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものに変更することが可能である。

１，１ａ，１ｂ 係合装置
２ 係合体
２ｂ ガイドピン（変換手段）
３ 被係合体
４ フォーク（アクチュエータ）
６，１６ ガイドスプライン（変換手段）
７ａ，７ｂ 強度増強用スプライン（トルク伝達手段）
８ ＥＣＵ（制御手段）
１４ 電磁アクチュエータ（アクチュエータ）
１３ 第一の被係合体
２３ 第二の被係合体
１７ａ 第一の強度増強用スプライン（トルク伝達手段）
２７ａ 第二の強度増強用スプライン（トルク伝達手段）

Claims (3)

1. 回転軸まわりに配置された係合体と被係合体とを軸方向で係合させる係合装置であって、
   前記係合体に軸方向へ推力を与えるアクチュエータと、
   前記アクチュエータによる推力の一部を前記被係合体との差回転を減少する方向の回転力に変換する変換手段と、
   前記係合体と前記被係合体との差回転に基づき前記アクチュエータにより発生する推力を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする係合装置。
2. 前記係合体が前記被係合体と係合したときに、前記被係合体から入力されるトルクの一部を前記係合体から外部へ伝達するトルク伝達手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の係合装置。
3. 前記変換手段及び前記トルク伝達手段は、回転軸まわりの周方向に沿って別位相に設けられることを特徴とする、請求項２に記載の係合装置。
   

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