JP2015200368A - 係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】係合不良を抑制できる係合装置を提供する。【解決手段】係合装置１０は、電磁コイル２１と、この電磁コイル２１による吸引力を受けて所定の係合方向及び解放方向に往復移動するアーマチュア２４と、アーマチュア２４の移動に連動して所定の係合方向及び解放方向に往復移動するスリーブ１２と、スリーブ１２の移動に応じて係合状態または解放状態となるピース１１と、電磁コイル２１、アーマチュア２４、及びスリーブ１２を収容するハブブラケット１５と、を備える。ハブブラケット１５は、アーマチュア２４及びスリーブ１２と接触する部位が非磁性体で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、係合装置に関する。

電磁アクチュエータの電磁力により、可動部（プランジャ）を移動させて係合要素（ドグクラッチ）の係合を行う係合装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１０−００７７３６号公報

従来の係合装置では、電磁アクチュエータのコイル周りに、可動部、係合要素、収容ケースを経由して磁路が形成されるため、磁気吸引力による可動部〜収容ケース間や、係合要素〜収容ケース間の摩擦力により移動が阻まれ、係合要素の係合が不完全となる虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合不良を抑制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、電磁コイルと、前記電磁コイルによる吸引力を受けて所定方向に往復移動する可動部と、前記可動部の移動に連動して前記所定方向に往復移動する第１係合要素と、前記第１係合要素の移動に応じて係合状態または解放状態となる第２係合要素と、前記電磁コイル、前記可動部、前記第１係合要素を収容する収容部材と、を備え、前記収容部材は、前記可動部及び前記第１係合要素と接触する部位が非磁性体で形成されていることを特徴とする。

本発明に係る係合装置は、係合不良を抑制できるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る係合装置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。

［実施形態］
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る係合装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る係合装置の概略構成を示す断面模式図である。

図１に示す係合装置１０は、例えば、ハイブリッド車両において、エンジンやモータジェネレ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１０は、例えば、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や、２つの回転要素を連結するクラッチ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１０は、図１に示すように、ピース１１（第２係合要素）、スリーブ１２（第１係合要素）、ハブブラケット１５（収容部材）、電磁アクチュエータ２０、及びＥＣＵ３０（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）を備える。

ピース１１及びスリーブ１２は、上記の回転要素の周囲に配置されている。この回転要素は、図１下部の左右方向に一点鎖線で描画した軸線Ｃを中心として回転するものとし、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要素の「軸方向」、上下方向を回転要素の「径方向」と表現する。また、軸線Ｃ周りの方向を回転要素の「周方向」と表現する。

ピース１１は、回転要素と連動して軸線Ｃ周りを一体回転する。ピース１１は、軸方向及び径方向の移動が規制されている。

スリーブ１２は、ピース１１より径方向外側に配置されている。スリーブ１２は、ハブブラケット１５にスプライン嵌合されている。ハブブラケット１５は、動力伝達装置の構成要素を内包するケース（図示せず）に固設されている。つまり、スリーブ１２は、ハブブラケット１５にスプライン嵌合されることによって、軸方向に移動可能に構成されており、径方向の移動及び軸線Ｃ周りの回転が規制されている。また、スリーブ１２は、径方向外側に延在する被挟持部１２ａを有する。

ピース１１とスリーブ１２は、スリーブ１２の軸方向の移動によって、スリーブ１２の内周面とピース１１の外周面とを係合／解放することができる。ピース１１の外周面には、径方向外側に向けて軸線Ｃ周りの周方向に沿って複数のドグ歯１３が配設されている。スリーブ１２の内周面には、径方向内側に向けて、軸線Ｃ周りの周方向に沿って複数のドグ歯１４が配設される。これらのドグ歯１３，１４は、噛み合いドグクラッチになっている。スリーブ１２がピース１１に接近する方向（係合方向）に移動し、スリーブ１２のドグ歯１４がピース１１のドグ歯１３とぴったりと組み合わされた状態となって相互に噛み合うことにより、ピース１１とスリーブ１２とを係合させることができる。スリーブ１２をピース１１とスプライン嵌合することにより、ピース１１と連動する回転要素の回転を固定することができる。また、スリーブ１２がピース１１から離間する方向（解放方向）に移動し、スリーブ１２のドグ歯１４をピース１１のドグ歯１３から離間させることで、スリーブ１２とピース１１との係合状態を解放させることができる。

図１では、スリーブ１２がピース１１に対して左側に配置され、スリーブ１２が右方向に移動するとピース１１と係合し、左方向に移動するとピース１１から解放するよう構成されている。以下の説明では、図１の右方向を「係合方向」、左方向を「解放方向」とも表現する。

電磁アクチュエータ２０は、軸方向に駆動力を発生させ、スリーブ１２を軸方向に移動させる動力源である。図１に示すように、本実施形態の電磁アクチュエータ２０は、具体的には電磁ソレノイド方式のアクチュエータである。電磁アクチュエータ２０は、軸線Ｃを中心として回転する回転要素の周囲、かつ、ピース１１及びスリーブ１２の径方向外側に配置されている。

電磁アクチュエータ２０は、電磁コイル２１と、インナーヨーク２２と、アウターヨーク２３と、アーマチュア２４（可動部）と、リターンスプリング２５と、待ち機構スプリング２８を備える。

インナーヨーク２２は、係合方向側から電磁コイル２１の周囲に配置され、アウターヨーク２３は、解放方向側から電磁コイル２１の周囲に配置される。インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３は、電磁コイル２１の径方向外側にて連結し、共にケースに固設されている。すなわち、インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３は、電磁コイル２１を軸方向両側から挟み込むよう電磁コイル２１の周囲に固定配置される固定部として機能する。また、インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３は、電磁コイル２１の径方向内側では相互に接続せず、電磁コイル２１の径方向内側の一部に開口部２６を形成している。インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３は、共に磁性体で形成されている。

アーマチュア２４は、インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３の径方向内側、かつ、スリーブ１２の径方向外側に配置されている。アーマチュア２４は、軸方向に移動可能に設置されており、軸方向の移動によりスリーブ１２に推力を付与することできる。

アーマチュア２４は、第一部材２４ａ及び第二部材２４ｂの２つの部材から構成される。アーマチュア２４の第一部材２４ａは、軸方向の解放方向側からスリーブ１２の被挟持部１２ａと当接可能に配置され、また、第二部材２４ｂは、係合方向側からスリーブ１２の被挟持部１２ａと当接可能に配置される。つまり、アーマチュア２４は、スリーブ１２の被挟持部１２ａを軸方向両側から挟み込んだ状態で配置されており、アーマチュア２４とスリーブ１２との連動性を向上できるよう構成されている。また、この構成により、第一部材２４ａ及び第二部材２４ｂとの間に配置するスリーブ１２の組付性を確保することができる。

アーマチュア２４の第一部材２４ａは、アウターヨーク２３の径方向内側にて、メッキやブッシュ等の支持用部材２７を介して支持されており、また、第二部材２４ｂは、インナーヨーク２２の径方向内側にて支持用部材２７を介して支持されている。つまり、第一部材２４ａ及び第二部材２４ｂは、固定部（インナーヨーク２２、アウターヨーク２３）に個別に支持されている。すなわち、アーマチュア２４は、軸方向に沿って固定部による支持点を二点有し、両持ち支持（二点支持）されており、軸方向の移動の安定性を向上でき、スリーブ１２への推力の伝達を効率良く行うことができるよう構成されている。

また、アーマチュア２４は、第二部材２４ｂを第一部材２４ａに圧入固定することで一体的な部材として形成されている。これにより、アーマチュア２４を複数部材で構成しても、径方向及び軸方向寸法の小型化、組付性向上、慣性低減による性能向上を実現しつつ、一体動作が可能となる。なお、アーマチュア２４の第一部材２４ａと第二部材２４ｂとをボルト等の締結手段により締結してもよい。

また、アーマチュア２４の第一部材２４ａは、径方向外側に突出し、かつ、軸方向の係合方向側に突出する突出部２４ｃを有する。突出部２４ｃは、インナーヨーク２２とアウターヨーク２３との間の開口部２６に挿入されている。突出部２４ｃの係合方向側の端面には、アーマチュア２４の動作方向に直交するストッパ面２４ｄが設けられている。一方、インナーヨーク２２の解放方向側の端面にも、アーマチュア２４のストッパ面２４ｄと対向する位置にストッパ面２２ａが設けられている。アーマチュア２４が係合方向に移動したときに、アーマチュア２４のストッパ面２４ｄが、インナーヨーク２２のストッパ面２２ａと突き当たることで、アーマチュア２４の係合方向への移動を停止させることができる。

アーマチュア２４の第一部材２４ａは磁性体で形成され、第二部材２４ｂは非磁性体で形成されている。これにより、第一部材２４ａ及び第二部材２４ｂと固定部（インナーヨーク２２、アウターヨーク２３）との支持部（支持用部材２７）にエアギャップ等を設けなくても必要部以外の磁路を遮断することが可能となる。

また、アーマチュア２４と固定部との二点支持の各支持部は、径方向寸法を合わせて設定されている。つまり、アーマチュア２４の第一部材２４ａとアウターヨーク２３との支持部と、第二部材２４ｂとインナーヨーク２２との支持部は、同一の径方向位置に配置されている。ここで、「両支持部の径方向位置が同一」とは、各支持部の径方向寸法の偏差が所定範囲（例えば±０．２ｍｍ以下）内であることを意味する。これにより、加工精度を向上でき、支持精度を向上できる。

リターンスプリング２５は、アーマチュア２４の第二部材２４ｂとインナーヨーク２２との間に配置されている。リターンスプリング２５は、例えば圧縮バネであり、適度に圧縮された状態で保持されており、アーマチュア２４を解放方向に付勢している。リターンスプリング２５は、アーマチュア２４の係合方向への移動が進むほど、つまり、スリーブ１２とピース１１との噛み合い度合いが深くなるほど、解放方向への付勢力を大きく発生させる。

待ち機構スプリング２８は、アーマチュア２４の第一部材２４ａとスリーブ１２の被挟持部１２ａとの間に設けられている。待ち機構スプリング２８は、アーマチュア２４とスリーブ１２の被挟持部１２ａとの軸方向の相対位置関係に応じて、軸方向に伸縮可能に配置されている。

ハブブラケット１５は、軸線Ｃ周りに、ピース１１に隣接して延在し、スリーブ１２とスプライン嵌合する内円筒部１５ａを有する。ハブブラケット１５は、この内円筒部１５ａから電磁アクチュエータ２０の形状に沿って、スリーブ１２及び電磁アクチュエータ２０を被覆しながら径方向外側に延在する形状をとり、外縁端部１５ｂにてケース（図示せず）にボルト固定されている。つまり、ハブブラケット１５は、電磁アクチュエータ２０（電磁コイル２１、アーマチュア２４）及びスリーブ１２を収容する収容部材としても機能する。

そして、特に本実施形態では、ハブブラケット１５は、アーマチュア２４及びスリーブ１２と接触する部位（これらの要素と最も近接する部位とも表現できる）が非磁性体で形成されている。より詳細には、図１に示すように、ハブブラケット１５のうち、アーマチュア２４の第一部材２４ａが当接する箇所より径方向内側の部位は、例えばＳＵＳ材などの非磁性体で形成されている。一方で、ハブブラケット１５のうち、アーマチュア２４の第一部材２４ａが当接する箇所より径方向外側の部位は磁性体で形成されている。これらの磁性体の部位と、非磁性体の部位とは、例えば、圧入、カシメ、溶接などの手法により結合することができる。

ハブブラケット１５の内円筒部１５ａは、スリーブ１２の径方向内側に配置されており、内円筒部１５ａの外周面上には、径方向外側に向けて周方向に沿って複数のスプライン歯１５ｃが配設されている。スリーブ１２は、ドグ歯１４をこのスプライン歯１５ｃの間に挿入することによって、ハブブラケット１５にスプライン嵌合され、軸方向に移動可能に支持されている。

ＥＣＵ３０は、車両内の各種センサ類の情報に基づいて、車両の各部の制御を行う制御装置である。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、係合装置１０の電磁アクチュエータ２０に接続されており、電磁アクチュエータ２０の動作を制御することにより、スリーブ１２の軸方向の移動を制御して、係合装置１０の係合／解放を制御することができる。

ＥＣＵ３０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。ＥＣＵ３０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。

このような係合装置１０では、電磁アクチュエータ２０の電磁コイル２１が非励磁状態にあるときは、電磁アクチュエータ２０は停止しており、スリーブ１２は、アーマチュア２４の第二部材２４ｂを介して、リターンスプリング２５の付勢力を解放方向に受ける。この付勢力により、スリーブ１２は、図１に示すように、ピース１１と離間するハブブラケット１５の内円筒部１５ａ上の所定位置に保持され、ピース１１と非噛合の状態となる。すなわち、電磁アクチュエータ２０が非励磁状態にあるときは、係合装置１０が解放状態となり、ピース１１は回転要素と連動して回転することができる。

ＥＣＵ３０からの制御指令に応じて、電磁コイル２１が励磁されると、電磁コイル２１の周囲に配置されている磁性体のインナーヨーク２２、アウターヨーク２３、及びアーマチュア２４の第一部材２４ａを周回する磁気回路Ｍが形成される。この磁気回路Ｍは、図１に示すように、アーマチュア２４の突出部２４ｃのストッパ面２４ｄと、インナーヨーク２２のストッパ面２２ａとの隙間を横切るように形成される。したがって、アーマチュア２４は、インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３の内周面に案内されつつ、インナーヨーク２２に向かって磁気吸引される。アーマチュア２４は、この磁気吸引力（電磁力）によって、リターンスプリング２５に抗して係合方向に移動する。このアーマチュア２４の動作に伴い、スリーブ１２は待ち機構スプリング２８を介して推力を受けて係合方向に移動し、スリーブ１２のドグ歯１４がピース１１のドグ歯１３と噛み合った噛合状態となる。すなわち、電磁アクチュエータ２０が励磁状態にあるときは、係合装置１０が係合状態となり、ピース１１と連結する回転要素の回転を停止させることができる。

以上説明したように、本実施形態の係合装置１０は、電磁コイル２１と、この電磁コイル２１による吸引力を受けて所定の係合方向及び解放方向に往復移動するアーマチュア２４と、アーマチュア２４の移動に連動して所定の係合方向及び解放方向に往復移動するスリーブ１２と、スリーブ１２の移動に応じて係合状態または解放状態となるピース１１と、電磁コイル２１、アーマチュア２４、及びスリーブ１２を収容するハブブラケット１５と、を備える。ハブブラケット１５は、アーマチュア２４及びスリーブ１２と接触する部位が非磁性体で形成されている。

この構成により、電磁コイル２１が励磁状態となっても、ハブブラケット１５のうちアーマチュア２４及びスリーブ１２と接触する部位が非磁性体であるので、この部位に磁気回路が形成されない。このため、アーマチュア２４とハブブラケット１５との間や、スリーブ１２とハブブラケット１５との間に磁気吸引力による摩擦力の発生を抑制することが可能となる。この結果、スリーブ１２とピース１１との係合不良を抑制することができる。また、磁気吸引力による摩擦力を考慮しなくても良くなるので、待ち機構スプリング２８の推力を低減でき、小型化につながる。さらに、アーマチュア２４のうち、第一部材２４ａが当接する箇所より径方向外側の部位は磁性体なので、電磁アクチュエータ２０の駆動に必要な磁気回路Ｍは十分に形成することが可能であり、電磁アクチュエータ２０の磁気吸引力を十分に発生させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

なお、上記実施形態では、アーマチュア２４の第一部材２４ａが当接する箇所より径方向内側の部位をすべて非磁性体で形成する構成を例示したが、当該部位の少なくとも一部を非磁性体で構成してもよい。

１０ 係合装置
１１ ピース（第２係合要素）
１２ スリーブ（第１係合要素）
１５ ハブブラケット（収容部材）
２１ 電磁コイル
２４ アーマチュア（可動部）

Claims (1)

1. 電磁コイルと、
   前記電磁コイルによる吸引力を受けて所定方向に往復移動する可動部と、
   前記可動部の移動に連動して前記所定方向に往復移動する第１係合要素と、
   前記第１係合要素の移動に応じて係合状態または解放状態となる第２係合要素と、
   前記電磁コイル、前記可動部、前記第１係合要素を収容する収容部材と、を備え、
   前記収容部材は、前記可動部及び前記第１係合要素と接触する部位が非磁性体で形成されていることを特徴とする係合装置。

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