JP2015172412A

JP2015172412A - 電磁クラッチの制御装置

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Publication number: JP2015172412A
Application number: JP2014048810A
Authority: JP
Inventors: 正博早川; Masahiro Hayakawa; 勤松本; Tsutomu Matsumoto
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: US9488233B2; JP6331510B2; US20150260239A1

Abstract

【課題】高い応答性を実現できる電磁クラッチの制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１２は、電磁クラッチ１１を構成する電磁コイル５４の一端に接続される第１スイッチ２０１と、電磁コイル５４の他端に接続される第２スイッチ２０２と、第１及び第２スイッチ２０１，２０２のオンオフ状態を制御するマイコン２０３とを備える。また、制御装置１２は、アノード端子が電磁コイル５４と第１スイッチ２０１との間に接続されるとともにカソード端子が第２スイッチ２０２と車載電源Ｂとの間に接続される第１ダイオード２１１と、アノード端子がグランドに接地されるとともにカソード端子が電磁コイル５４と第２スイッチ２０２との間に接続される第２ダイオード２１２とを備える。そして、マイコン２０３は、第１及び第２スイッチ２０１，２０２の双方をオフ状態とすることにより、電磁コイル５４への電力供給を停止する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、電磁クラッチの制御装置に関する。

従来、電磁コイルに対する通電を制御することにより、第１回転部材と第２回転部材との間のトルク伝達を断続可能な電磁クラッチが広く知られている（例えば、特許文献１）。ところで、第１回転部材と第２回転部材との間のトルク伝達を遮断すべく、電磁コイルへの電力供給を停止しても、電磁誘導により通電量の変化を妨げるような逆起電力が発生するため（自己誘導）、該電磁コイルに流れる電流は即座にはゼロとならず、電磁クラッチの応答が遅れるといった問題がある。

そこで、例えば特許文献２には、電磁コイルと並列に抵抗等の負荷を接続し、電磁コイルへの電力供給の停止時に、逆起電力による電流が該負荷に流れるようにした電磁クラッチの制御装置が提案されている。これにより、電力供給を停止した際に電磁コイルで発生する逆起電力が負荷において熱に変換されて消費されるため、速やかに電磁コイルに流れる電流をゼロとして、電磁クラッチの応答性を向上させることができる。

特開２００９−１３８７９８号公報特開２００４−９２６９１号公報

ところで、近年、電磁クラッチにおいては、より一層の高い応答性が要求されるようになっており、上記特許文献２のような構成を採用してもなお、要求される水準に達しているとは言い切れないのが実情である。そのため、より高い応答性を実現することのできる新たな技術の開発が求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高い応答性を実現できる電磁クラッチの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する電磁クラッチの制御装置は、第１回転部材と第２回転部材との間のトルク伝達を断続可能な電磁クラッチを制御するものにおいて、前記電磁クラッチを構成する電磁コイルの一端側に接続される第１スイッチと、前記電磁コイルの他端側に接続される第２スイッチと、前記電磁コイルの一端から前記第２スイッチと電源とを接続する電源線への通電を許容する第１ダイオードと、基準電位点から前記電磁コイルの他端への通電を許容する第２ダイオードと、前記第１及び第２スイッチのオンオフ状態を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１及び第２スイッチの双方をオフ状態とすることにより、前記電磁コイルへの電力供給の停止することを要旨とする。

上記構成によれば、電磁コイルへの電力供給を停止した際に発生する逆起電力は、第２ダイオードから電磁コイル及び第１ダイオードを介して電源に電流が流れ込むことにより消費される。つまり、電磁コイルの逆起電力は、電源に回生されることにより消費される。そのため、抵抗等の負荷を用いて熱に変換して消費する場合に比べ、速やかに電磁コイルに流れる電流をゼロとして、電磁クラッチの応答性を向上させることが可能になる。

上記電磁クラッチの制御装置において、前記第１及び第２スイッチは、それぞれゲート電圧の印加によりオンオフ状態が切り替わる半導体スイッチング素子からなるものであって、前記第１及び第２スイッチのいずれか一方の温度を検出する温度センサを備え、前記制御回路は、前記温度センサにより検出される検出温度が閾値温度以下の場合には、前記第１及び第２スイッチのいずれか一方をパルス幅変調駆動するとともに、他方をオン状態で固定することにより、前記電磁コイルに電力供給を行い、前記検出温度が前記閾値温度よりも大きい場合には、前記第１及び第２スイッチのいずれか一方をオン状態で固定するとともに、他方をパルス幅変調駆動することにより、前記電磁コイルに電力供給を行うことが好ましい。

半導体スイッチング素子をパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動する場合には、非常に短い時間でオンオフが繰り返し切り替えられるため、スイッチング損失が大きくなって該半導体スイッチング素子が過熱し易い。一方、半導体スイッチング素子をオン状態で固定する場合には、主な発熱要因が半導体スイッチング素子のオン抵抗に応じた飽和損失になるため、ＰＷＭ駆動時に比べて発熱量が小さくなり、過熱し難い。したがって、上記構成のように検出温度が閾値温度よりも大きくなった場合に、ＰＷＭ駆動するスイッチとオン状態で固定するスイッチとを交替することで、第１及び第２スイッチのいずれか一方が過熱することを抑制できる。

上記電磁クラッチの制御装置において、前記電磁コイルを流れる実電流値を検出する電流センサを備え、前記制御回路は、前記電流センサにより検出される実電流値が閾値電流よりも大きい場合には、前記第２スイッチをオフ状態で固定することが好ましい。

上記構成によれば、実電流値が閾値電流よりも大きく、例えば制御装置と電磁クラッチとの間の配線が地絡等していると推定される場合に、第２スイッチがオフ状態で固定されることで、該第２スイッチ等に過電流が流れることが抑制される。つまり、第２スイッチが電磁コイルへの電力供給を遮断するリレーとしても機能するため、電源線にリレー等の開閉器を別途設けずともよく、制御装置の小型化を図ることができる。

上記電磁クラッチの制御装置において、前記電磁クラッチは、前記電磁コイルに加え、前記第１回転部材に設けられた第１噛合部に噛み合い可能な第２噛合部を有し、前記第２回転部材に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材と、前記電磁コイルへの通電により発生する磁力によって軸方向移動するアーマチャと、前記第２噛合部が前記第１噛合部と噛み合う方向に前記噛み合い部材を付勢する付勢部材と、前記アーマチャの軸方向移動により前記付勢部材の付勢力に抗して前記噛み合い部材を押圧して軸方向移動させる押圧機構とを備え、前記押圧機構は、前記電磁コイルを支持するハウジングに対して軸方向移動不能かつ相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向における少なくとも３つの異なる位置で前記係止部に係止される複数段の被係止部が形成された筒状のピストンとを有し、前記アーマチャの軸方向移動に応じて前記係止部が前記複数段の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の段の被係止部を係止するように構成され、前記噛み合い部材は、前記係止部が前記複数段の被係止部のうち前記噛み合い部材から最も遠い位置に形成された被係止部を係止する状態が解除されて前記噛み合い部材に最も近い位置に形成された被係止部を係止する際に、前記付勢部材の付勢力によって前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合うものであることが好ましい。

上記構成によれば、電磁コイルで発生する吸引力の有無によってアーマチャが軸方向に複数回往復動することで、電磁クラッチがトルク伝達可能な接続状態又はトルク伝達不能な遮断状態に切り替わる。そのため、電磁コイルへの電力供給の停止した際に、該電磁コイルに流れる電流が速やかにゼロにならないと、電磁クラッチの応答性が著しく低下することになる。したがって、上記構成の電磁クラッチの作動を制御する場合に、電磁コイルに発生する逆起電力を電源に回生させて速やかに消費する効果は大である。

本発明によれば、電磁クラッチの高い応答性を実現できる。

第１実施形態の電磁クラッチを備えた車両（４輪駆動車）の概略構成図。第１実施形態の電磁クラッチの断面図。第１実施形態のアーマチャの斜視図。第１実施形態の第２ハウジングに設けられた複数の係止部を示す斜視図。第１実施形態のピストンの斜視図。第１実施形態の（ａ）〜（ｄ）はピストンをアーマチャの押圧突起及び係止部とともに示す押圧機構の斜視図。第１実施形態の（ａ）〜（ｄ）は押圧機構の動作を説明するために示すピストン、アーマチャの押圧突起及び係止部の模式図。第１実施形態の（ａ）〜（ｄ）は電磁クラッチが遮断状態から接続状態に移行する際の押圧機構の動作を説明するために示すピストン、アーマチャの押圧突起及び係止部の模式図。第１実施形態の（ａ）〜（ｃ）は電磁クラッチの動作を説明する断面図。第１実施形態の電磁クラッチの作動を制御する制御装置のブロック図。第１実施形態の制御装置による電磁クラッチの制御手順を示すフローチャート。第２実施形態の電磁クラッチの作動を制御する制御装置のブロック図。第２実施形態の制御装置による電磁クラッチの制御手順を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、電磁クラッチの制御装置の第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、前輪駆動車をベースとする四輪駆動車である。車両１の前部（図１において左側）には駆動源としてのエンジン２が搭載されている。エンジン２には、トランスアクスル３が組み付けられている。なお、トランスアクスル３は、トランスミッション、フロントディファレンシャル及びトランスファ等（いずれも図示略）に加え、クラッチ機構４を含んで構成されている。トランスアクスル３には、左右一対のフロントアクスル５Ｒ，５Ｌを介して前輪ＦＲ，ＦＬが常時連結されている。また、トランスアクスル３には、クラッチ機構４を介してプロペラシャフト６が連結されている。

プロペラシャフト６には、トルクカップリング７を介してピニオンシャフト（ドライブピニオンシャフト）８が連結され。ピニオンシャフト８には、リヤディファレンシャル９が連結されている。そして、リヤディファレンシャル９には、左右一対のリヤアクスル１０Ｒ，１０Ｌを介して後輪ＲＲ，ＲＬが連結されている。なお、本実施形態のリヤディファレンシャル９には、周知のベベルギア式のディファレンシャルが採用されている。さらに、リヤディファレンシャル９と右側のリヤアクスル１０Ｒとの間には、電磁クラッチ１１が設けられている。

クラッチ機構４は、トランスアクスル３の出力軸（図示略）とプロペラシャフト６との間のトルク伝達を断続可能に構成されている。トルクカップリング７は、その電磁コイル（図示略）への通電量に応じて、プロペラシャフト６側及びピニオンシャフト８側のそれぞれに設けられた各クラッチプレート（図示略）間の摩擦係合力が変化するように構成されている。そして、トルクカップリング７は、各クラッチプレートの摩擦係合力に基づくトルクを入力側のプロペラシャフト６から出力側のピニオンシャフト８へと伝達する。つまり、トルクカップリング７は、ピニオンシャフト８（後輪ＲＲ，ＲＬ）側へ伝達可能なトルク（トルク伝達容量）を変更可能に構成されている。電磁クラッチ１１は、リヤディファレンシャル９のサイドギヤ（図示略）とリヤアクスル１０Ｒとの間のトルク伝達を断続可能に構成されている。

これらクラッチ機構４、トルクカップリング７及び電磁クラッチ１１には、その作動を制御する制御装置１２が接続されている。なお、本実施形態のクラッチ機構４は、図示しない上位ＥＣＵを介して制御装置１２に接続されている。制御装置１２には、アクセル開度センサ１３及び車輪速センサ１４ａ〜１４ｄが接続されている。制御装置１２は、各車輪速センサ１４ａ〜１４ｄにより検出される各車輪速Ｖfr，Ｖfl，Ｖrr，Ｖrlに基づいて車速Ｖ、及び前輪ＦＲ，ＦＬと後輪ＲＲ，ＲＬとの間の車輪速差ΔＷを算出する。そして、制御装置１２は、これら車速Ｖ，車輪速差ΔＷ及びアクセル開度信号Ｓ_aに基づいて、クラッチ機構４、トルクカップリング７及び電磁クラッチ１１の作動を制御する。

具体的には、制御装置１２は、車速Ｖ，車輪速差ΔＷ及びアクセル開度信号Ｓ_aに基づいてトルクカップリング７のトルク伝達容量の制御目標値（目標トルク）を演算する。制御装置１２は、目標トルクがゼロの場合には、車両１を二輪駆動とすべく、クラッチ機構４をトルク伝達不能な遮断状態としてエンジン２からプロペラシャフト６へのトルク伝達を遮断するとともに、電磁クラッチ１１を遮断状態としてサイドギヤからリヤアクスル１０Ｒへのトルク伝達を遮断する。また、このとき制御装置１２は、トルクカップリング７への電力供給を停止する。

一方、制御装置１２は、目標トルクがゼロより大きい場合には、車両１を四輪駆動状態とすべく、クラッチ機構４をトルク伝達可能な接続状態としてエンジン２からプロペラシャフト６へのトルク伝達を可能にするとともに、電磁クラッチ１１を接続状態としてサイドギヤからリヤアクスル１０Ｒへのトルク伝達を可能にする。そして、このとき制御装置１２は、電磁コイルへの電力供給を通じてトルク伝達容量が目標トルクとなるようにトルクカップリング７の作動を制御する。

したがって、二輪駆動時には、エンジン２のトルクは、トランスアクスル３、フロントアクスル５Ｒ，５Ｌを介して前輪ＦＲ，ＦＬにのみ伝達される。これに対し、四輪駆動時には、エンジン２のトルクは、トランスアクスル３、フロントアクスル５Ｒ，５Ｌを介して前輪ＦＲ，ＦＬに伝達されるとともに、プロペラシャフト６、ピニオンシャフト８、リヤディファレンシャル９及びリヤアクスル１０Ｒ，１０Ｌを介して後輪ＲＲ，ＲＬに必要時に伝達される。つまり、本実施形態では、前輪ＦＲ，ＦＬが、常時トルクが伝達される主駆動輪として機能し、後輪ＲＲ，ＲＬが、必要時にトルクが伝達される補助駆動輪として機能する。

次に、電磁クラッチの構成について詳細に説明する。
図２に示すように、電磁クラッチ１１は、リヤディファレンシャル９のサイドギヤに一体回転可能に連結された棒状の第１回転部材２１と、リヤアクスル１０Ｒに一体回転可能に連結された円筒状の第２回転部材２２との間のトルク伝達を断続可能に構成されている。第１回転部材２１と第２回転部材２２とは、ハウジング２３内において、同一の軸線Ｌ上で相対回転可能に支持されている。なお、以下の説明では、軸線Ｌにおけるリヤアクスル１０Ｒ側（図２中、右側）を第１方向側とし、軸線Ｌにおけるリヤディファレンシャル９側（図２中、左側）を第２方向側とする。

ハウジング２３は、それぞれ有底円筒状に形成された第１及び第２ハウジング３１，３２を備えている。第１ハウジング３１の底部３３には、軸方向に貫通した貫通孔３４が形成されている。第２ハウジング３２の底部３５には、軸方向に貫通した貫通孔３６が形成されるとともに、底部３５の外底面から第１方向側に延出された円筒状の延出筒部３７が形成されている。そして、ハウジング２３は、第１及び第２ハウジング３１，３２の開口端同士を互いに連結することにより構成されている。

第１回転部材２１は、第１ハウジング３１の貫通孔３４に設けられた転がり軸受４１を介して該第１ハウジング３１に対して回転可能に支持されている。第１回転部材２１は、丸棒状の軸部４２と、軸部４２の第１方向側（第２回転部材２２側）の端部から径方向外側に延出された延出部４３と、延出部４３の径方向外側端部から第１方向側に軸方向に沿って延出された円筒部４４とを有している。そして、円筒部４４の内周面における開口端部には、第１噛合部としての第１スプライン嵌合部４５が形成されている。

第２回転部材２２は、第１回転部材２１の円筒部４４の内周に設けられた転がり軸受４６、及び第２ハウジング３２の延出筒部３７の内周に設けられた転がり軸受４７を介して第１回転部材２１及び第２ハウジング３２に対して回転可能に支持されている。第２回転部材２２の外周には、転がり軸受４６の第１方向側に隣接して、円環状の固定部材４８が固定されている。そして、第２回転部材２２は、その内周にリヤアクスル１０Ｒの第２方向端部がスプライン嵌合することにより、該リヤアクスル１０Ｒと一体回転可能に連結されている。なお、第２回転部材２２とリヤアクスル１０Ｒとは、これらの間に介在されるスナップリング４９により軸方向の相対移動が規制されている。

電磁クラッチ１１は、第２回転部材２２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材５１と、噛み合い部材５１を軸方向に付勢する付勢部材５２と、噛み合い部材５１と協働して第１回転部材２１と第２回転部材２２との回転を同期させる（一致させる）ためのカム機構５３とを備えている。また、電磁クラッチ１１は、通電により磁力を発生する電磁コイル５４と、電磁コイル５４の磁力によって軸方向移動するアーマチャ５５と、アーマチャ５５の軸方向移動により付勢部材５２の付勢力に抗して噛み合い部材５１を押圧して軸方向移動させる押圧機構５６とを備えている。

噛み合い部材５１は、円筒状の円筒部６１と、円筒部６１の第１方向端部から径方向外側に延出された後に第２方向側に延出された有底円筒状の摩擦係合部６２とを有している。なお、摩擦係合部６２の筒状部分の外周面は、該摩擦係合部６２の肉厚（径方向に沿った長さ）が第２方向側に向かうにつれて徐々に薄くなるようなテーパ状に形成されている。噛み合い部材５１は、円筒部６１が第２回転部材２２の外周にスプライン嵌合することにより、第２回転部材２２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。円筒部６１における第２方向側の端面には、軸方向に延びる収容穴６３が形成されている。また、円筒部６１における第２方向端部の外周には、上記第１スプライン嵌合部４５と噛合可能な第２噛合部としての第２スプライン嵌合部６４が形成されている。

第２スプライン嵌合部６４は、該噛み合い部材５１が第１方向側に位置した状態で、第１スプライン嵌合部４５と噛み合い、該噛み合い部材５１が第２方向側に移動することにより、該第１スプライン嵌合部４５との噛み合いが解除されるような軸方向範囲に亘って形成されている。そして、電磁クラッチ１１は、第１及び第２スプライン嵌合部４５，６４が互いに噛合することで第１回転部材２１と第２回転部材２２との間がトルク伝達可能な接続状態となり、第１及び第２スプライン嵌合部４５，６４の噛合が解除されることで、第１回転部材２１と第２回転部材２２との間がトルク伝達不能な遮断状態となる。

付勢部材５２には、コイルバネ等のバネ部材が用いられている。付勢部材５２は、その第１方向端部が噛み合い部材５１の収容穴６３の底面に連結されるとともに、その第２方向端部が固定部材４８の側面に連結されており、固定部材４８と噛み合い部材５１との間で軸方向に圧縮された状態で配置されている。これにより、付勢部材５２は、噛み合い部材５１を第１方向側、すなわち第２スプライン嵌合部６４が第１スプライン嵌合部４５と噛み合う方向に付勢する。

カム機構５３は、円環状の第１及び第２カム部材７１，７２と、第１カム部材７１と第２カム部材７２との間に介在された複数のボール（カムフォロア）７３と、第２カム部材７２の軸方向移動を規制する円環状のストッパ７４とを備えている。

第１カム部材７１は、第１回転部材２１の円筒部４４の外周に相対回転可能に嵌合されている。また、第１カム部材７１には、その径方向外側端部から第１方向側に延出された円筒状の摩擦係合部７５が形成されている。摩擦係合部７５の内周面は、該摩擦係合部７５の肉厚が第１方向側に向かうにつれて徐々に薄くなるようなテーパ状に形成されている。これにより、第１カム部材７１の摩擦係合部７５には、噛み合い部材５１が第２方向側に移動するにつれて、該噛み合い部材５１の摩擦係合部６２が強く摩擦係合する。第２カム部材７２は、円筒部４４の外周にスプライン嵌合することにより、第１回転部材２１に対して軸方向移動可能かつ相対回転可能に連結されている。ストッパ７４は、円筒部４４の外周における第２方向端部に固定されている。

第１及び第２カム部材７１，７２の各対向面には、周方向に対して傾斜する複数のカム溝７６，７７が等角度間隔で形成されている。なお、本実施形態のカム溝７６，７７は断面Ｕ字状に形成され、周方向中央から周方向両端側に向かうにつれてその深さが浅くなるように形成されている。そして、ボール７３は、対向する各カム溝７６，７７内に配置された状態で第１カム部材７１と第２カム部材７２とによって挟持されている。

このように構成されたカム機構５３において、摩擦係合部６２，７５が摩擦係合していない状態では、ボール７３がカム溝７６，７７の周方向中央に位置し、第１及び第２カム部材７１，７２に軸方向の押圧力が発生しない。これに対し、噛み合い部材５１が第２方向側に移動することにより摩擦係合部６２，７５が摩擦係合し、第１カム部材７１と第２カム部材７２とが相対回転すると、ボール７３がカム溝７６，７７内で周方向に移動し、第２カム部材７２が第１カム部材７１から離間してストッパ７４に押し付けられる。これにより、第１及び第２カム部材７１，７２間に軸方向の押圧力が発生することで、該第１カム部材７１の第１回転部材２１に対する相対回転が規制される。その結果、第１カム部材７１から噛み合い部材５１にトルクが伝達されることで、第１回転部材２１の回転数と第２回転部材２２の回転数とが近づく。つまり、第１回転部材２１と第２回転部材２２との回転の同期が図られる。

電磁コイル５４は、樹脂製のボビン８１に制御装置１２から供給される電流が流れる巻線８２を巻回することにより構成されている。電磁コイル５４は、鉄等の強磁性体からなる環状のヨーク８３に保持されている。ヨーク８３は、第２ハウジング３２の内周に支持されている。ヨーク８３には、第１方向側に開口する嵌合穴８４が周方向に間隔を空けて形成されている。また、第２ハウジング３２には、第２方向側に開口する複数の嵌合穴８５が上記嵌合穴８４と軸方向において対向する位置に形成されている。そして、嵌合穴８４，８５には、軸線Ｌと平行に配置される円柱状のピン８６の端部がそれぞれ嵌合されている。

図２及び図３に示すように、アーマチャ５５は、円板状に形成されている。アーマチャ５５の中央には、第２回転部材２２が挿通される貫通孔９１が形成されている。また、アーマチャ５５には、上記ピン８６が挿通される挿通孔９２が周方向に間隔を空けて形成されている。貫通孔９１の内周面には、径方向内側に突出する複数（本実施形態では、６つ）の押圧突起９３が形成されている。押圧突起９３は、後述するピストン１０２の被係止部における軸方向端面に対向する対向面９３ａが、アーマチャ５５の厚さ方向（軸線Ｌに平行な方向）に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

アーマチャ５５は、ヨーク８３との間に配置された皿バネ９４によって、該ヨーク８３から離間する方向に付勢されている。アーマチャ５５は、電磁コイル５４に通電されていない状態では、皿バネ９４の付勢力によって第２ハウジング３２の底部３５に当接する。一方、アーマチャ５５は、電磁コイル５４に通電されている状態では、該電磁コイル５４で発生する磁力により、皿バネ９４の付勢力に抗してヨーク８３に当接する。また、アーマチャ５５は、挿通孔９２に挿通されたピン８６によって第２ハウジング３２及びヨーク８３に対する相対回転が規制されている。したがって、アーマチャ５５は、第２ハウジング３２の底部３５に当接した第１位置とヨーク８３に当接した第２位置との間をピン８６に案内されて移動することになる。また、第２ハウジング３２には、アーマチャ５５の位置を検出するストロークセンサ９５が設けられており、該ストロークセンサ９５は上記制御装置１２に接続されている。

押圧機構５６は、第２ハウジング３２（ハウジング２３）に対して軸方向移動不能かつ相対回転不能に設けられた複数の係止部１０１と、軸方向の異なる位置で係止部１０１に係止される複数段の被係止部が形成された円筒状のピストン１０２とを有している。そして、押圧機構５６は、アーマチャ５５の軸方向移動に応じて係止部１０１が複数段の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の段の被係止部を係止するように構成されている。

図２及び図４に示すように、複数の係止部１０１は、第２ハウジング３２の貫通孔３６の内周面から径方向内側に突出した後に第２方向側に軸線Ｌに沿って突出したＬ字状に形成されるとともに、周方向に等角度間隔を空けて形成されている。係止部１０１の先端面１０１ａは、後述するピストン１０２の被係止部の軸方向端面と対向する。そして、先端面１０１ａは、アーマチャ５５の押圧突起９３における対向面９３ａと同様に、軸線Ｌに平行な方向に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

図２及び図５に示すように、ピストン１０２は、円筒状に形成されており、第２回転部材２２の外周における噛み合い部材５１の第１方向側に嵌合されている。ピストン１０２は、第２回転部材２２に隙間嵌めされており、該第２回転部材２２に対して軸方向移動可能かつ相対回転可能となっている。ピストン１０２と噛み合い部材５１との間には、針状スラストころ軸受等からなる転がり軸受１０３が配置されている。これにより、ピストン１０２は、上記付勢部材５２により噛み合い部材５１及び転がり軸受１０３を介して第１方向側、すなわち係止部１０１側に付勢されている。なお、ピストン１０２における転がり軸受１０３に当接する第２方向側の基端面１０２ａは、平面状に形成されている。そして、ピストン１０２は、アーマチャ５５が電磁コイル５４に吸引されて軸方向移動することにより噛み合い部材５１を第２方向側、すなわち第１回転部材２１の第１スプライン嵌合部４５と噛み合い部材５１の第２スプライン嵌合部６４との噛み合いが解除される方向に押圧する。

ピストン１０２の第１方向端部には軸方向の異なる位置で係止部１０１に係止される複数段の被係止部が周方向に隣り合って形成されている。本実施形態では、複数段の被係止部は、それぞれ第１〜第４の被係止部１０４〜１０７の４段構成とされており、周方向に沿って６組形成されている。

第１〜第４の被係止部１０４〜１０７は、ピストン１０２を第１方向側から見た場合に、第１の被係止部１０４の右側に隣接して第２の被係止部１０５が形成され、第２の被係止部１０５の右側に隣接して第３の被係止部１０６が形成され、第３の被係止部１０６の右側に隣接して第４の被係止部１０７が形成されている。第４の被係止部１０７における第３の被係止部１０６と反対側の周方向端部には、軸方向に突出する壁部１０８が形成されている。

第１〜第４の被係止部１０４〜１０７は、ピストン１０２における軸方向の位置が互いに異なり、第２の被係止部１０５は第１の被係止部１０４よりも基端面１０２ａから離間し、第３の被係止部１０６は第２の被係止部１０５よりも基端面１０２ａから離間し、第４の被係止部１０７は第３の被係止部１０６よりも基端面１０２ａからさらに離間して形成されている。

第１〜第４の被係止部１０４〜１０７のそれぞれの軸方向端面１０４ａ〜１０７ａは、ピストン１０２の周方向に対して傾斜している。具体的には、第１の被係止部１０４の軸方向端面１０４ａは、第２の被係止部１０５側の周方向端部に近接するほど基端面１０２ａに近づくように傾斜している。同様に、第２の被係止部１０５の軸方向端面１０５ａは第３の被係止部１０６側の周方向端部に近接するほど基端面１０２ａに近づくように傾斜し、第３の被係止部１０６の軸方向端面１０６ａは第４の被係止部１０７側の周方向端部に近接するほど基端面１０２ａに近づくように傾斜し、第４の被係止部１０７の軸方向端面１０７ａは、壁部１０８側の周方向端部に近接するほど基端面１０２ａに近づくように傾斜している。壁部１０８の軸方向端面１０８ａは、第１〜第４の被係止部１０４〜１０７の軸方向端面１０４ａ〜１０７ａと同方向に傾斜している。また、壁部１０８の周方向側面１０８ｂは第４の被係止部１０７に面している。

第１〜第４の被係止部１０４〜１０７の軸方向端面１０４ａ〜１０７ａには、アーマチャ５５の押圧突起９３における対向面９３ａ及び係止部１０１の先端面１０１ａが当接する。具体的には、軸方向端面１０４ａ〜１０７ａにおける径方向外側部分にアーマチャ５５の押圧突起９３の対向面９３ａが当接し、軸方向端面１０４ａ〜１０７ａにおける径方向内側部分に係止部１０１の先端面１０１ａが当接する。

そして、係止部１０１が第１の被係止部１０４を係止するとき、係止部１０１の先端面１０１ａとピストン１０２の基端面１０２ａとの間隔が最も短くなる。これにより、噛み合い部材５１が付勢部材５２の付勢力により第１方向側に移動し、第１回転部材２１の第１スプライン嵌合部４５と噛み合い部材５１の第２スプライン嵌合部６４が噛み合う接続状態となる。一方、係止部１０１が第４の被係止部１０７を係止するとき、ピストン１０２の基端面１０２ａと係止部１０１の先端面１０１ａとの間隔が最も長くなる。これにより、噛み合い部材５１がピストン１０２に押圧されて第２方向側に移動し、第１スプライン嵌合部４５と第２スプライン嵌合部６４との噛み合いが解除される遮断状態となる。なお、係止部１０１が第２の被係止部１０５又は第３の被係止部１０６を係止するとき、アーマチャ５５がヨーク８３に当接する第２位置にあれば、第１スプライン嵌合部４５と第２スプライン嵌合部６４との噛み合いが解除される遮断状態となる。

次に、押圧機構の動作について説明する。
図６（ａ）〜（ｄ）は、第２ハウジング３２における複数の係止部１０１近傍以外の図示を省略してアーマチャ５５及びピストン１０２を示す斜視図である。また、図７（ａ）〜（ｄ）は、ピストン１０２をアーマチャ５５の押圧突起９３及び係止部１０１とともに径方向外側から見た状態を示す模式図である。

図６（ａ）及び図７（ａ）は、係止部１０１が第１の被係止部１０４を係止し、アーマチャ５５が第１位置にある第１状態を示している。この第１状態では、付勢部材５２の付勢力により第１の被係止部１０４の軸方向端面１０４ａが係止部１０１の先端面１０１ａに押し付けられるとともに、アーマチャ５５の押圧突起９３における対向面９３ａに対向する。また、係止部１０１は、第１の被係止部１０４の周方向側面１０４ｂに当接し、アーマチャ５５の押圧突起９３は周方向側面１０４ｂからピストン１０２の周方向に離間した位置で軸方向端面１０４ａに対向する。周方向側面１０４ｂは、第１の被係止部１０４と第２の被係止部１０５との間に形成された段差面であり、軸線Ｌと平行な平坦面である。なお、第１の被係止部１０４において、軸方向端面１０４ａと周方向側面１０４ｂとのなす角は鋭角となっている。

図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、電磁コイル５４に電力供給が行われ、図６（ａ）及び図７（ａ）に示す第１状態からアーマチャ５５が第２位置に移動した第２状態を示している。アーマチャ５５は、第１状態から第２状態に移行する過程で押圧突起９３の対向面９３ａが軸方向端面１０４ａに当接し、押圧突起９３がピストン１０２を第２方向側（噛み合い部材５１側）に押圧する。また、この第２状態では、係止部１０１が第１の被係止部１０４の周方向側面１０４ｂに当接した状態が解除され、ピストン１０２は、第１の被係止部１０４の軸方向端面１０４ａとアーマチャ５５の押圧突起９３の対向面９３ａとの摺動により、第１の所定角度だけ矢印Ａ方向に回転する。そして、ピストン１０２の回転により、第１の被係止部１０４の周方向側面１０４ｂがアーマチャ５５の押圧突起９３の周方向側面９３ｂに当接する。

つまり、アーマチャ５５は、第１位置から第２位置に移動することにより、ピストン１０２を第２方向側（噛み合い部材５１側）に移動させるとともに、ピストン１０２を第１所定角度だけ回転させる。なお、第１所定角度は、図７（ａ）に示すアーマチャ５５の押圧突起９３と第１の被係止部１０４の周方向側面１０４ｂとの間の隙間の距離ｄ１に対応した角度である。

アーマチャ５５が第２位置にあるとき、係止部１０１の先端面１０１ａは、第２の被係止部１０５との間に隙間を空けて軸方向端面１０５ａに対向する。つまり、アーマチャ５５が第２位置に移動したとき、ピストン１０２が第１所定角度回転して押圧突起９３が周方向側面１０４ｂに当接し、係止部１０１の先端面１０１ａが隣り合う第２の被係止部１０５の軸方向端面１０５ａに対向する。

図６（ｃ）及び図７（ｃ）は、電磁コイル５４への電力供給が停止され、アーマチャ５５が第２位置から第１位置に戻る途中の第３状態を示している。この第３状態では、係止部１０１の先端面１０１ａが第２の被係止部１０５の軸方向端面１０５ａに当接する。係止部１０１の先端面１０１ａと第２の被係止部１０５の軸方向端面１０５ａとの当接により、ピストン１０２には、矢印Ａ方向の回転力が作用するが、矢印Ａ方向への回転は、アーマチャ５５の押圧突起９３の周方向側面９３ｂと第１の被係止部１０４の周方向側面１０４ｂとの当接により規制される。

図６（ｄ）及び図７（ｄ）は、アーマチャ５５が第１位置に戻り、ピストン１０２が係止部１０１の周方向側面１０１ｂに第２の被係止部１０５の周方向側面１０５ｂが当接するまで矢印Ａ方向に回転した第４状態を示している。この第４状態では、付勢部材５２の付勢力を受けたピストン１０２の第２の被係止部１０５の軸方向端面１０５ａと係止部１０１の先端面１０１ａとの摺動により、ピストン１０２が係止部１０１に対して第２所定角度回転する。これにより、係止部１０１が第２の被係止部１０５を係止する。なお、この第２所定角度は、図７（ｃ）に示す第３状態における第２の被係止部１０５の周方向側面１０５ｂと係止部１０１との間の距離ｄ２に対応した角度である。つまり、アーマチャ５５の第２位置から第１位置への移動によってピストン１０２が第２所定角度さらに回転し、係止部１０１が第１の被係止部１０４に隣り合う第２の被係止部１０５を係止する。

このように押圧機構５６は、アーマチャ５５が第１位置と第２位置との間を往復動することにより、付勢部材５２の付勢力に抗して噛み合い部材５１を軸方向移動させる。本実施形態では、ピストン１０２が４段の階段状に形成された第１〜第４の被係止部１０４〜１０７を有するため、電磁コイル５４への電力供給及びその停止が３回行われ、アーマチャ５５が第１位置と第２位置との間を３往復することにより、係止部１０１が第１の被係止部１０４を係止する位置から第４の被係止部１０７を係止する位置までピストン１０２が回転する。なお、図７（ａ）に示すように、ピストン１０２の基端面１０２ａから第１の被係止部１０４の軸方向端面１０４ａまでの距離をｄ３とし、基端面１０２ａから第４の被係止部１０７の軸方向端面１０７ａまでの距離をｄ４とすると、距離ｄ４は距離ｄ３よりも長く、ピストン１０２は、距離ｄ４と距離ｄ３との差に応じた範囲で軸方向に進退移動する。

図８（ａ）〜（ｄ）は、係止部１０１が第４の被係止部１０７を係止する状態から第１の被係止部１０４を係止する状態に移行し、電磁クラッチ１１が遮断状態から接続状態に移行する際の動作を説明する模式図である。

図８（ａ）は、係止部１０１が第４の被係止部１０７を係止し、アーマチャ５５が第１位置にある状態を示している。この状態では、係止部１０１が第４の被係止部１０７の軸方向端面１０７ａ及び壁部１０８の周方向側面１０８ｂに当接する。

図８（ｂ）は、アーマチャ５５が第２位置に移動した状態を示している。アーマチャ５５は、第１状態から第２状態に移行する過程で、押圧突起９３がピストン１０２を噛み合い部材５１側に押圧し、係止部１０１が壁部１０８の周方向側面１０８ｂに当接した状態が解除されることにより、ピストン１０２が矢印Ａ方向に第１所定角度だけ回転する。

図８（ｃ）は、アーマチャ５５が第２位置から第１位置に戻る途中の状態を示している。この状態では、係止部１０１の先端面１０１ａが壁部１０８の軸方向端面１０８ａに当接し、ピストン１０２には、矢印Ａ方向の回転力が作用する。

図８（ｄ）は、アーマチャ５５が第１位置に戻り、係止部１０１が第１の被係止部１０４を係止するまで矢印Ａ方向に回転した状態を示している。図８（ｃ）に示す状態から図８（ｄ）に示す状態まで移行する過程で、ピストン１０２は距離ｄ３と距離ｄ４との差に応じた範囲の全体に亘って軸方向に大きく変位し、噛み合い部材５１の第２スプライン嵌合部６４が第１回転部材２１の第１スプライン嵌合部４５に噛み合う。

このように、アーマチャ５５の軸方向移動に応じてピストン１０２が第１方向側（噛み合い部材５１と反対側）に移動するとき、付勢部材５２の付勢力によって第２スプライン嵌合部６４が第１スプライン嵌合部４５に噛み合う。より具体的には、噛み合い部材５１は、係止部１０１が第１〜第４の被係止部１０４〜１０７のうち噛み合い部材５１から最も遠い位置に形成された第４の被係止部１０７を係止する状態が解除されて噛み合い部材５１に最も近い位置に形成された第１の被係止部１０４を係止するとき、付勢部材５２の付勢力によって第２スプライン嵌合部６４が第１スプライン嵌合部４５に噛み合い、第１回転部材２１と第２回転部材２２とがトルク伝達可能に連結された接続状態となる。

つまり、電磁クラッチ１１が接続状態から遮断状態に移行する際には、アーマチャ５５が第１位置と第２位置との間を３往復する必要があるが、遮断状態から接続状態に移行する際には、アーマチャ５５が第１位置と第２位置との間を１往復すれば足りる。

次に、押圧機構の動作による電磁クラッチの状態遷移について説明する。
図９（ａ）に示すように、係止部１０１が第１の被係止部１０４を係止する状態では、第１及び第２スプライン嵌合部４５，６４が噛み合うことで、電磁クラッチ１１は接続状態となる。このように接続状態にある電磁クラッチ１１を遮断状態に切り替える場合には、電磁コイル５４への通電を制御することで、アーマチャ５５を第１位置と第２位置との間で複数回（３回）往復動させ、係止部１０１が第４の被係止部１０７を係止する状態とする。これにより、噛み合い部材５１が付勢部材５２の付勢力に抗して第２方向側に軸方向移動し、第１及び第２スプライン嵌合部４５，６４の噛み合いが解除され、電磁クラッチ１１が遮断状態となる。そして、係止部１０１が第４の被係止部１０７を係止する状態では、図９（ｂ）に示すように、電磁コイル５４への電力供給を停止することによりアーマチャ５５が第１位置に移動しても、第１及び第２スプライン嵌合部４５，６４が噛み合わず、かつ摩擦係合部６２，７５が摩擦係合しない状態となり、遮断状態が維持される。

一方、遮断状態にある電磁クラッチ１１を接続状態に切り替える場合には、図９（ｃ）に示すように、電磁コイル５４に電力供給を行うことで、アーマチャ５５を第２位置に移動させ、噛み合い部材５１を第２方向側に移動させて摩擦係合部６２，７５を摩擦係合させる。そして、第１及び第２回転部材２１，２２の同期が図られた後に、電磁コイル５４への電力供給を停止し、アーマチャ５５を第２位置に移動させて係止部１０１が第１の被係止部１０４を係止する状態とすることで、第１及び第２スプライン嵌合部４５，６４が互いに噛み合って接続状態となる（図９（ａ）参照）。

次に、制御装置の電気的構成について説明する。なお、便宜上、電磁クラッチの制御に関する構成以外についてはその説明を省略する。
図１０に示すように、制御装置１２は、車載電源（バッテリ）Ｂから上記電磁クラッチ１１の電磁コイル５４に供給する電力を制御するための第１及び第２スイッチ２０１，２０２と、第１及び第２スイッチ２０１，２０２のオンオフ状態を制御するための制御信号Ｓ１，Ｓ２を出力する制御回路としてのマイコン２０３とを備えている。本実施形態の第１及び第２スイッチ２０１，２０２には、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等、ゲート電圧の印加によりオンオフ状態が切り替わる半導体スイッチング素子が用いられている。そして、マイコン２０３の出力する制御信号Ｓ１，Ｓ２は、第１及び第２スイッチ２０１，２０２のゲート端子に印加する電圧信号となっている。

第１スイッチ２０１は、そのドレイン端子が電磁コイル５４の一端側に接続され、そのソース端子がグランドに接地されている。第１スイッチ２０１の近傍には、該第１スイッチ２０１の温度（検出温度Ｔ）を検出する温度センサ２０４が設けられている。

第２スイッチ２０２は、そのドレイン端子が電源線Ｌpを介して車載電源Ｂに接続され、そのソース端子が電磁コイル５４の他端側に接続されている。電源線Ｌpには、電磁コイル５４（電源線Ｌp）を流れる実電流値Ｉを検出するための電流センサ２０５が設けられている。また、電源線Ｌpには、当該電源線Ｌpに通電される電流の平滑を目的としたコンデンサ２０６及びコイル２０７が接続されるとともに、コイル２０７よりも車載電源Ｂ側には、機械式リレーやＦＥＴ等からなる駆動リレー２０８が設けられている。これにより、電源線Ｌpは、駆動リレー２０８がオン状態となることで導通し、駆動リレー２０８がオフ状態となることで通電不能に遮断される。そして、電磁コイル５４には、電源線Ｌpが導通することにより、車載電源Ｂの電圧に基づく電力が供給可能となる。

また、制御装置１２は、電磁コイル５４の一端から電源線Ｌpにおける電流センサ２０５よりも車載電源Ｂ側への通電を許容する第１ダイオード２１１と、基準電位点としてのグランドから電磁コイル５４の他端への通電を許容する第２ダイオード２１２とを備えている。具体的には、第１ダイオード２１１は、そのアノード端子が電磁コイル５４の一端に接続され、そのカソード端子が電源線Ｌpにおける電流センサ２０５とコイル２０７との間に接続されている。第２ダイオード２１２は、そのアノード端子がグランドに接地され、そのカソード端子が電磁コイル５４の他端に接続されている。

マイコン２０３には、車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）のオンオフ状態を示すＩＧ信号Ｓ_igが入力される。そして、マイコン２０３は、ＩＧがオン状態である旨のＩＧ信号Ｓ_igが入力された場合には、駆動リレー２０８がオン状態となるようなリレー制御信号Ｓ_rlを出力し、ＩＧがオフ状態である旨のＩＧ信号Ｓ_igが入力された場合には、駆動リレー２０８がオフ状態となるようなリレー制御信号Ｓ_rlを出力する。また、マイコン２０３は、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きい場合には、駆動リレー２０８がオフ状態となるようなリレー制御信号Ｓ_rlを出力する。なお、閾値電流Ｉthは、例えば制御装置１２と電磁クラッチ１１との間の配線（ハーネス）が地絡等したことを示す電流値であり、予め実験等により求められている。

また、マイコン２０３には、上記電磁クラッチ１１のアーマチャ５５の位置を検出するストロークセンサ９５が接続されており、マイコン２０３は、ストロークセンサ９５から出力される位置信号Ｓ_poに基づいてアーマチャ５５の位置を検出している。なお、本実施形態のマイコン２０３には、ピストン１０２の初期位置が予め記憶されており、マイコン２０３は、ピストン１０２の初期位置とアーマチャ５５が第１位置と第２位置との間を往復動した回数とに基づいて電磁クラッチ１１が接続状態であるか遮断状態であるかを判定する。

さらに、マイコン２０３には、温度センサ２０４及び電流センサ２０５に加え、上記アクセル開度センサ１３及び各車輪速センサ１４ａ〜１４ｄが接続されている。これにより、マイコン２０３には、第１スイッチ２０１の検出温度Ｔ、電磁コイル５４を流れる実電流値Ｉ、アクセル開度信号Ｓ_a、及び各車輪速Ｖfr，Ｖfl，Ｖrr，Ｖrlが入力される。そして、マイコン２０３は、入力される各状態量に基づいて車両１を二輪駆動とする場合には電磁クラッチ１１が遮断状態となるように、また、車両１を四輪駆動とする場合には電磁クラッチ１１が接続状態となるように、制御信号Ｓ１，Ｓ２を第１及び第２スイッチ２０１，２０２に出力し、電磁コイル５４への供給電力を制御する。

詳しくは、マイコン２０３は、位置信号Ｓ_poに基づいて電磁コイル５４への電力供給及びその停止を繰り返すことにより、押圧機構５６を作動させて電磁クラッチ１１を接続状態又は遮断状態とする。より具体的には、マイコン２０３は、アーマチャ５５が第２ハウジング３２の底部３５に当接した第１位置からヨーク８３に当接した第２位置に移動するまで電磁コイル５４に電力を供給し、アーマチャ５５が第２位置に到達したら電磁コイル５４への電力供給を停止し、アーマチャ５５が第１に到達したら再び電磁コイル５４に電力を供給する動作を繰り返すことにより押圧機構５６を作動させる。そして、マイコン２０３は、押圧機構５６を作動させることにより、電磁クラッチ１１を接続状態にする場合には係止部１０１が第１の被係止部１０４を係止した状態で電力供給を停止したままとし、電磁クラッチ１１を遮断状態にする場合には係止部１０１が第４の被係止部１０７を係止した状態で電力供給を停止したままとする。

ここで、本実施形態のマイコン２０３は、電磁コイル５４への電力供給時において、検出温度Ｔが予め設定された閾値温度Ｔth以下の場合には、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）された制御信号Ｓ１を第１スイッチ２０１に印加するとともに、Ｈｉレベルで固定（保持）された制御信号Ｓ２を第２スイッチ２０２に印加することにより、電磁コイル５４に電力供給を行う。つまり、検出温度Ｔが閾値温度Ｔth以下の場合には、第１スイッチ２０１をＰＷＭ駆動するとともに、第２スイッチ２０２をオン状態で固定することにより、電磁コイル５４に電力供給を行う。

一方、マイコン２０３は、電磁コイル５４への電力供給時において、検出温度Ｔが閾値温度Ｔthよりも大きい場合には、Ｈｉレベルで固定された制御信号Ｓ１を第１スイッチ２０１に印加するとともに、ＰＷＭ制御された制御信号Ｓ２を第２スイッチ２０２に印加することにより、電磁コイル５４に電力供給を行う。つまり、検出温度Ｔが閾値温度Ｔthよりも大きい場合には、第１スイッチ２０１をオン状態で固定するとともに、第２スイッチ２０２をＰＷＭ駆動することにより、電磁コイル５４に電力供給を行う。なお、制御信号Ｓ１，Ｓ２のデューティ比は、実電流値Ｉが目標電流値に追従するように、電流フィードバック制御を実行することにより演算される。

そして、マイコン２０３は、電磁コイル５４への電力供給の停止時には、制御信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれＬｏレベルに固定し（制御信号Ｓ１，Ｓ２の出力を停止し）、第１及び第２スイッチ２０１，２０２の双方をオフ状態とすることにより、前記電磁コイルへの電力供給を停止する。

次に、マイコンによる電磁クラッチの制御手順を説明する。
図１１のフローチャートに示すように、マイコン２０３は、ＩＧがオン状態である旨のＩＧ信号Ｓ_igが入力されると、駆動リレーをオン状態する等のイニシャル処理を行う（ステップＳ１００）。続いて、各状態量を取得し（ステップＳ１０１）、これら各状態量に基づいて電磁コイル５４に電力を供給するか停止するかを判定する（ステップＳ１０２）。

マイコン２０３は、電磁コイル５４へ電力供給を行う場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、第１スイッチ２０１の検出温度Ｔが閾値温度Ｔthよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、検出温度Ｔが閾値温度Ｔth以下の場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ）、第１スイッチ２０１をＰＷＭ駆動するとともに第２スイッチ２０２をオン状態に固定することで電磁コイル５４に電力供給を行い（ステップＳ１０４）、後述するステップＳ１０７に移行する。これに対し、検出温度Ｔが閾値温度Ｔthよりも高い場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、第１スイッチ２０１をオン状態に固定するとともに第２スイッチ２０２をＰＷＭ駆動することで電磁コイル５４に電力供給を行い（ステップＳ１０５）、後述するステップＳ１０７に移行する。

一方、マイコン２０３は、ステップＳ１０１で取得した各状態量に基づいて電磁コイル５４への電力供給を停止する場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、第１及び第２スイッチ２０１，２０２の双方をオフ状態とし（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１に移行する。

ステップＳ１０７において、マイコン２０３は、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きいか否かを判定し、実電流値Ｉが閾値電流Ｉth以下の場合には（ステップＳ１０７：ＮＯ）、電力供給を継続し、ステップＳ１０１に移行する。一方、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きい場合には（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、駆動リレー２０８がオフ状態となるようなリレー制御信号Ｓ_rlを出力し（ステップＳ１０８）、ＩＧがオフされて再びオンされるまで電磁クラッチ１１を停止させる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
電磁コイル５４への電力供給時において、第１スイッチ２０１がＰＷＭ駆動されるとともに、第２スイッチ２０２がオン状態で固定される場合、第１スイッチ２０１は、非常に短い時間でオンオフが繰り返し切り替えられるため、スイッチング損失が大きくなって過熱し易い。一方、第２スイッチ２０２は、主な発熱要因が該第２スイッチ２０２のオン抵抗に応じた飽和損失になるため、ＰＷＭ駆動時に比べて発熱量が小さくなり、周囲温度に応じた所定温度以上には温度が上昇し難い。同様に、電磁コイル５４への電力供給時において、第１スイッチ２０１がオン状態で固定されるとともに、第２スイッチ２０２がＰＷＭ駆動される場合、第１スイッチ２０１は所定温度以上には上昇し難く、第２スイッチ２０２は過熱し易い。この点、本実施形態では、第１スイッチ２０１の検出温度Ｔが閾値温度Ｔthよりも大きくなると、第２スイッチ２０２が代わりにＰＷＭ駆動され、第１スイッチ２０１はオン状態に固定されるため、第１スイッチ２０１が自然放熱等により冷却され、過熱することが抑制される。

また、電磁コイル５４への電力供給を停止した瞬間には、電磁誘導により電磁コイル５４に逆起電力が発生する。このとき、本実施形態では、第１及び第２スイッチ２０１，２０２がオフ状態とされているため、電磁コイル５４に発生した逆起電力は、第２ダイオード２１２から電磁コイル５４、第１ダイオード２１１、コイル２０７及び駆動リレー２０８を介して車載電源Ｂに電流が流れ込むことにより消費される。つまり、電磁コイル５４の逆起電力は、車載電源Ｂに回生されることにより消費されるため、例えば抵抗等の負荷を用いて熱に変換して消費する場合に比べ、速やかに電磁コイル５４に流れる電流がゼロとなる。

さらに、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きく、地絡が発生していると推定される場合に、駆動リレー２０８がオフ状態とされるため、第２スイッチ２０２等に過電流が流れることが抑制される。

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）電磁コイル５４への電力供給を停止した瞬間に発生する逆起電力を、車載電源Ｂに回生させることにより消費するようにしたため、速やかに電磁コイル５４に流れる電流をゼロとして、電磁クラッチ１１の応答性を向上させることが可能になる。また、抵抗を用いて熱に変換して消費する場合に比べ、制御装置１２の発熱を抑えることができる。

（２）電磁クラッチ１１を、電磁コイル５４で発生する吸引力の有無によってアーマチャ５５が軸方向に複数回往復動することで、接続状態又は遮断状態に切り替わるように構成したため、電磁コイル５４に発生する逆起電力を車載電源Ｂに回生させて速やかに消費する効果は大である。

（３）第１スイッチ２０１の検出温度Ｔが閾値温度Ｔthよりも大きくなった場合に、第２スイッチ２０２を交替でＰＷＭ駆動するようにしたため、第１スイッチ２０１が過熱することを抑制できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図１２に示すように、制御装置１２は、駆動リレー２０８を備えておらず、コイル２０７は、車載電源Ｂとの間にリレー等の開閉器を介在させずに該車載電源Ｂの高電位側端子に接続されている。そして、マイコン２０３は、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きい場合には、制御信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれＬｏレベルに固定し（制御信号Ｓ１，Ｓ２の出力を停止し）、第１及び第２スイッチ２０１，２０２をオフ状態で固定する。

次に、電磁コイルに電力供給を行う後のマイコンの制御手順について説明する。
図１３のフローチャートに示すように、マイコン２０３は、実電流値Ｉが閾値電流Ｉth以下の場合には（ステップＳ１０７：ＮＯ）、上記第１実施形態と同様に電力供給を継続し、ステップＳ１０１に移行する。一方、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きい場合には（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、第１及び第２スイッチ２０１，２０２の双方をオフ状態で固定し（ステップＳ２０１）、ＩＧがオフされて再びオンされるまで電磁クラッチ１１を停止させる。

このように構成された制御装置１２では、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きく、地絡が発生していると推定される場合に、第１及び第２スイッチ２０１，２０２がオフ状態で固定されるため、第２スイッチ２０２等に過電流が流れることが抑制される。

次に、本実施形態の効果について記載する。なお、本実施形態では、上記第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加えて以下の効果を有する。
（４）マイコン２０３は、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きい場合に、第１及び第２スイッチ２０１，２０２がオフ状態で固定されることで、該第２スイッチ２０２等に過電流が流れることが抑制される。つまり、第２スイッチ２０２が電磁コイル５４への電力供給を遮断するリレーとしても機能するため、駆動リレー２０８を廃止でき、制御装置１２の小型化を図ることができる。

なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第２実施形態では、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きい場合には、第１及び第２スイッチ２０１，２０２の双方をオフ状態で固定したが、第２スイッチ２０２のみをオフ状態で固定してもよい。

・上記各実施形態では、電磁コイル５４に電力供給を行う場合には、第１及び第２スイッチ２０１，２０２のいずれをＰＷＭ駆動するかによらず、実電流値Ｉと閾値電流Ｉthとの大小比較を行って過電流を抑制するようにした。しかし、これに限らず、例えば第１スイッチ２０１をＰＷＭ駆動するとともに第２スイッチ２０２をオン状態に固定することで電磁コイル５４に電力供給を行う場合にのみ、実電流値Ｉと閾値電流Ｉthとの大小比較を行うようにしてもよい。

・上記各実施形態では、実電流値Ｉが閾値電流Ｉthよりも大きい場合には、ＩＧがオフされてから再びオンされるまで電磁クラッチ１１を停止させるようにした。しかし、これに限らず、例えば制御装置１２と電磁クラッチ１１との間の配線が地絡した状態が継続しているか否かを検出し、該配線が地絡しない状態になったら、電磁クラッチ１１を再度駆動するようにしてもよい。

・上記各実施形態において、マイコン２０３が実電流値Ｉと閾値電流Ｉthとの大小比較を行わない構成としてもよい。
・上記各実施形態では、第１及び第２回転部材２１，２２に第１及び第２噛合部として第１及び第２スプライン嵌合部４５，６４を形成したが、これに限らず、第１及び第２噛合部として、例えば径方向に突出する歯が周方向に並んで配置されたクラウンギヤ状の歯部をそれぞれ第１及び第２回転部材２１，２２に形成してもよい。

・上記各実施形態では、第２ハウジング３２に係止部１０１を一体形成したが、これに限らず、係止部１０１を第２ハウジング３２とは別部材としてもよい。
・上記各実施形態において、アーマチャ５５が第２位置にある状態（電磁コイル５４に通電されている状態）でヨーク８３に当接せず、該ヨーク８３との間に隙間が存在するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、カム機構５３を構成する第１カム部材７１に摩擦係合部７５を設けたが、これに限らず、電磁クラッチ１１にカム機構５３を設けず、例えば第１カム部材と同形状の係合部材を第１回転部材２１に固定してもよい。

・上記各実施形態において、第１スイッチ２０１の温度を検出せず、第２スイッチ２０２の温度を検出する温度センサを設け、該温度センサにより検出される検出温度と閾値温度Ｔthとの大小比較に基づいて、ＰＷＭ駆動するスイッチとオン状態に固定するスイッチとを交替させてもよい。

また、温度センサ２０４を設けなくてもよい。この場合、電磁コイル５４への電力供給時には、第１及び第２スイッチ２０１，２０２のいずれか一方を常にＰＷＭ駆動し、他方を常にオン状態に固定することになる。

・上記各実施形態では、押圧機構５６を作動させる際に、ストロークセンサ９５によって検出されるアーマチャ５５の位置に基づいて電磁コイル５４への電力供給及びその停止を切り替えるようにした。しかし、これに限らず、例えば電磁コイル５４に電力供給を開始してから第１所定時間経過後に、アーマチャ５５が第１位置から第２位置に到達したと推定し、電磁コイル５４への電力供給を停止してから第２所定時間経過後にアーマチャ５５が第２位置から第１位置に到達したと推定することで、電磁コイル５４への電力供給及びその停止を切り替えてもよい。

・上記各実施形態では、マイコン２０３は、ストロークセンサ９５によってアーマチャ５５の位置を検出し、ピストン１０２の初期位置とアーマチャ５５が第１位置と第２位置との間を往復動した回数とに基づいてピストン１０２の位置を推定し、電磁クラッチ１１が接続状態であるか遮断状態であるかを判定するようにした。しかし、これに限らず、例えばピストン１０２の位置を検出するストロークセンサを設け、該ストロークセンサから出力される位置信号に基づいてピストン１０２の位置を検出し、電磁クラッチ１１が接続状態であるか遮断状態であるかを判定してもよい。

・上記各実施形態では、第２ダイオード２１２のアノード端子を基準電位点としてのグランドに接地したが、これに限らず、例えば車載電源Ｂの低電位側端子を基準電位点とし、アノード端子を該低電位側端子に接続してもよい。

・上記各実施形態では、第１及び第２スイッチ２０１，２０２を半導体スイッチング素子により構成したが、これに限らず、機械式のスイッチ等を用いてもよい。
・上記各実施形態において、制御装置１２は、電磁クラッチ１１の電磁コイル５４と同様の制御態様で、例えばトルクカップリング７等の他のクラッチの電磁コイル５４に電力供給及びその停止を行うようにしてもよい。

１…車両、１１…電磁クラッチ、１２…制御装置、２１…第１回転部材、２２…第２回転部材、２３…ハウジング、４５…第１スプライン嵌合部（第１噛合部）、５１…噛み合い部材、５２…付勢部材、５３…カム機構、５４…電磁コイル、５５…アーマチャ、５６…押圧機構、６４…スプライン嵌合部（第２噛合部）、８３…ヨーク、１０１…係止部、１０２…ピストン、１０４…第１の被係止部、１０５…第２の被係止部、１０６…第３の被係止部、１０７…第４の被係止部、１０８…壁部、２０１…第１スイッチ、２０２…第２スイッチ、２０４…温度センサ、２０５…電流センサ、２１１…第１ダイオード、２１２…第２ダイオード、Ｂ…車載電源（電源）、Ｉ…実電流値、Ｉth…閾値電流、Ｌp…電源線、Ｔ…検出温度、Ｔｔｈ…閾値温度。

Claims

第１回転部材と第２回転部材との間のトルク伝達を断続可能な電磁クラッチの制御装置において、
前記電磁クラッチを構成する電磁コイルの一端側に接続される第１スイッチと、
前記電磁コイルの他端側に接続される第２スイッチと、
前記電磁コイルの一端から前記第２スイッチと電源とを接続する電源線への通電を許容する第１ダイオードと、
基準電位点から前記電磁コイルの他端への通電を許容する第２ダイオードと、
前記第１及び第２スイッチのオンオフ状態を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第１及び第２スイッチの双方をオフ状態とすることにより、前記電磁コイルへの電力供給の停止することを特徴とする電磁クラッチの制御装置。
請求項１に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記第１及び第２スイッチは、それぞれゲート電圧の印加によりオンオフ状態が切り替わる半導体スイッチング素子からなるものであって、
前記第１及び第２スイッチのいずれか一方の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御回路は、
前記温度センサにより検出される検出温度が閾値温度以下の場合には、前記第１及び第２スイッチのいずれか一方をパルス幅変調駆動するとともに、他方をオン状態で固定することにより、前記電磁コイルに電力供給を行い、
前記検出温度が前記閾値温度よりも大きい場合には、前記第１及び第２スイッチのいずれか一方をオン状態で固定するとともに、他方をパルス幅変調駆動することにより、前記電磁コイルに電力供給を行うことを特徴とする電磁クラッチの制御装置。
請求項１又は２に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記電磁コイルを流れる実電流値を検出する電流センサを備え、
前記制御回路は、前記電流センサにより検出される実電流値が閾値電流よりも大きい場合には、前記第２スイッチをオフ状態で固定することを特徴とする電磁クラッチの制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記電磁クラッチは、前記電磁コイルに加え、
前記第１回転部材に設けられた第１噛合部に噛み合い可能な第２噛合部を有し、前記第２回転部材に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された噛み合い部材と、
前記電磁コイルへの通電により発生する磁力によって軸方向移動するアーマチャと、
前記第２噛合部が前記第１噛合部と噛み合う方向に前記噛み合い部材を付勢する付勢部材と、
前記アーマチャの軸方向移動により前記付勢部材の付勢力に抗して前記噛み合い部材を押圧して軸方向移動させる押圧機構とを備え、
前記押圧機構は、前記電磁コイルを支持するハウジングに対して軸方向移動不能かつ相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向における少なくとも３つの異なる位置で前記係止部に係止される複数段の被係止部が形成された筒状のピストンとを有し、前記アーマチャの軸方向移動に応じて前記係止部が前記複数段の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の段の被係止部を係止するように構成され、
前記噛み合い部材は、前記係止部が前記複数段の被係止部のうち前記噛み合い部材から最も遠い位置に形成された被係止部を係止する状態が解除されて前記噛み合い部材に最も近い位置に形成された被係止部を係止する際に、前記付勢部材の付勢力によって前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合うものであることを特徴とする電磁クラッチの制御装置。