JP2021025658A - 噛み合いクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】噛み合いクラッチにおいて、２つのクラッチ部材の回転位相差を検出する信号の汎用性を高めることが可能な検出装置を提供する。【解決手段】クラッチ部材１１，１２の回転位相差を検出する検出装置６を備える。検出装置６には、一組の係合歯１３，１４を含む面積の検出範囲が画定されている。検出装置６は、検出範囲内に含まれた係合歯１３，１４の面積に応じて変化する信号により第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２の回転位相差を検出する。この信号は、クラッチ部材１１，１２の回転位相を示す２つの波形の合成波である。【選択図】図１

Description

本発明は、噛み合いクラッチに関する。

従来、２つのクラッチ部材の回転位相を検出し、係合歯を衝突させることなく噛み合わせるための技術が知られている。例えば、特許文献１には、回転位相を検出する手段としてホールセンサを使用し、２つの係合歯に別々のホールセンサを設けたり、２つの係合歯を跨ぐように１つのホールセンサを設けたりして、センサ出力の交流成分より両方のクラッチ部材の回転位相差を求め、所要のタイミングで噛み合い動作を開始する技術が提案されている。

特表２０１３−５１３７６６号公報

ところで、係合歯を衝突なく噛み合わせるためには、２つのクラッチ部材の回転位相差に加え、クラッチの作動遅れ時間を考慮し、過去の噛み合いタイミングから将来の噛み合いタイミングを予測して制御する必要がある。また、クラッチ制御には、噛み合い完了、未完了または噛み合いミスを判断したり、２つのクラッチ部材の回転数を個別に検出したりするなどの必要性もある。

本発明は、こうした必要性に着目してなされたものであり、その目的は、２つのクラッチ部材の回転位相差を検出する信号の汎用性を高めることが可能な検出装置を備えた噛み合いクラッチを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の噛み合いクラッチは、複数の第１係合歯（１３，５３）がクラッチ回転方向に配列された第１クラッチ部材（１１）と、第１係合歯に解放可能に噛み合う複数の第２係合歯（１４，５４）がクラッチ回転方向に配列された第２クラッチ部材（１２）と、第１クラッチ部材および第２クラッチ部材をクラッチ軸線方向に相対移動して、第１係合歯および第２係合歯を噛み合わせるアクチュエータ（５）と、第１クラッチ部材および第２クラッチ部材の回転位相差を検出する検出装置（６，６Ａ，６Ｂ，５２）と、検出された回転位相差に基づいてアクチュエータを制御する制御装置（７）と、を備え、検出装置は、検出範囲（１６）内に含まれた第１係合歯および第２係合歯の面積に応じて変化する信号により第１クラッチ部材および第２クラッチ部材の回転位相差を検出する。

上記構成によれば、検出装置が検出範囲内に含まれた第１係合歯および第２係合歯の面積を示す信号を出力するので、検出装置の出力に基づいて制御装置は２つのクラッチ部材の回転位相差に加え、実際に噛み合う一組の係合歯の相対位置を判断して、クラッチを多様に制御することができる。

本発明の第１実施形態を示す噛み合いクラッチの概略図である。 図１の噛み合いクラッチにおいて、（ａ）は噛み合い可能な状態を示し、（ｂ）はそのときのセンサ出力を示す。 図１の噛み合いクラッチにおいて、（ａ）は噛み合い不可の状態を示し、（ｂ）はそのときのセンサ出力を示す。 図１の噛み合いクラッチにおいて、（ａ）は回転数差がある状態を示し、（ｂ）はそのときのセンサ出力を示す。 センサの出力波形から将来の噛み合いタイミングを予測する方法を示す特性図である。 図１の噛み合いクラッチにおいて、（ａ）は噛み合い完了状態を示し、（ｂ）はそのときのセンサ出力を示す。 本発明の第２実施形態を示す噛み合いクラッチにおいて、（ａ）は２つのクラッチ部材の回転位相差を示し、（ｂ）は回転位相差に応じて変化する信号波形を示す。 図７の噛み合いクラッチにおいて、（ａ）は凹凸部が設けられた係合歯を示し、（ｂ）凹凸部によって変形した信号波形を示す。 本発明の第３実施形態において、（ａ）は外歯クラッチ部材の歯形状を示し、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図を示す。 本発明の第４実施形態を示す噛み合いクラッチの概略図である。 本発明の第５実施形態を示す噛み合いクラッチの概略図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 噛み合いクラッチのスプライン嵌合部を示す斜視図である。 位相調整部の作用を示す波形図である。 噛み合わせタイミングを求める処理を示すフローチャートである。 位相調整部の別の作用を示す波形図である。 位相調整部のさらに別の作用を示す波形図である。

以下、本発明の複数の実施形態による噛み合いクラッチを図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態の噛み合いクラッチ１は、クラッチ軸線Ａが延びる方向（以下、軸方向と略す）に駆動側の第１クラッチ部材１１と従動側の第２クラッチ部材１２とを備えている。第１クラッチ部材１１は、モータ等の動力装置２により駆動軸３を介して回転される。第２クラッチ部材１２は、第１クラッチ部材１１と噛み合った状態で、従動軸４を介して動力装置２の動力を被駆動部材（図示略）に伝達する。

第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２の相対向する端面には、それぞれ複数の第１係合歯１３と第２係合歯１４とがクラッチ部材の全周にわたって形成されている。係合歯１３，１４は、互いに解放可能に噛み合う凹凸形状に形成されている。そして、第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２は、アクチュエータ５によって軸方向に相対移動され、第１係合歯１３および第２係合歯１４が噛み合う噛み合い位置と、両者が離間する解放位置とに配置される。

第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２の外周近傍には、両クラッチ部材１１，１２の回転位相差を検出する検出装置６がクラッチ軸線Ａに対して垂直に設置されている。検出装置６には、互いに噛み合うそれぞれ一つの第１係合歯１３および第２係合歯１４が部分的に含まれる面積の検出範囲１６（図２参照）が画定されている。そして、検出装置６は、検出範囲１６内に含まれた係合歯１３，１４の面積に応じて変化する信号をクラッチ部材１１，１２の回転位相差を示す信号として制御装置７に出力する。

検出装置６が出力する信号は、第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２それぞれの回転位相と回転数とに応じた２つの波形の合成波である。このため、制御装置７は、検出装置６が出力した信号波形に基づいて第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２の回転位相差に加え、両者の相対位置を判別して、動力装置２およびアクチュエータ５を制御することができる。なお、検出装置６としては、例えば、測距データから面積を検出する距離センサや撮像データの画像処理により面積を検出可能なカメラなどを使用できる。

また、検出装置６の検出範囲１６は、クラッチ部材１１，１２の回転方向の長さ（円形の検出範囲の場合、その直径）が係合歯１３，１４の歯幅の１倍以上であれば、出力波形がサイン波となりフィルタなどの波形処理が容易となる。一方、検出範囲１６の回転方向長さが歯幅の２倍を超えると、出力波形の振幅が小さくなるため、噛み合い可能な状態を判断することが難しくなる。そこで、検出範囲１６の回転方向長さを係合歯１３，１４の歯幅の１倍以上２倍以下とすることで、噛み合い可能な状態を検出することが容易となる。

上記のように構成された第１実施形態の噛み合いクラッチ１によれば、検出装置６が出力した面積検出信号を用いて多様な制御を行うことができる。例えば、図２（ａ）に示すように、２つのクラッチ部材１１，１２が噛み合い可能な回転位相にあり、同じ回転数で同じ方向に回転するときには、検出範囲１６内に含まれる係合歯１３，１４の面積が周方向のどの位置でも一定であるから、図２（ｂ）に示すように、検出装置６の面積出力（センサ出力）は時間変化に対して一定の値となる。したがって、制御装置７はアクチュエータ５を作動させ、一組の係合歯１３，１４を失敗なくスムーズに噛み合わせることができる。

一方、図３（ａ）に示すように、クラッチ部材１１，１２が噛み合い不可の位相関係で同じ回転数で回転する場合は、第１係合歯１３と第２係合歯１４があたかも一体であるかのように回転するため、図３（ｂ）に示すように、検出装置６は係合歯ひとつ分を周期とするサイン波形の信号を出力する。この状態では、どれだけ時間をかけて押し付けても係合歯１３，１４は噛み合うことがない。したがって、制御装置７は、フェール状態を判断し、それに対処するための指令を動力装置２、アクチュエータ５および警報装置（図示略）に出力し、クラッチ部材１１，１２の軸方向移動を停止させた状態で、少なくとも一方のクラッチ部材の回転位相を変更したり、アラームを発生させたりするなどの制御を行うことができる。

また、実際の制御にあたっては、２つのクラッチ部材１１，１２を完全に同じ回転数で駆動することは困難であるから、回転数差がある状態でも噛み合い可能なタイミングを判別できることが望ましい。回転数差がある場合は、噛み合い可能な状態を示す一定のセンサ出力（図２ｂ参照）と噛み合い不可の状態を示すサイン波形の出力（図３ｂ参照）とが係合歯ひとつ分ずれた周期で繰り返され、図４（ｂ）に示すように、うなりを伴った波形の信号が出力される。この場合、うなりの節となる部分が噛み合い可能なタイミングを示しているので、制御装置７は、センサ出力の振幅が一定値以下になった時点を判別し、それよりクラッチ作動遅れ時間だけ早いタイミングでアクチュエータ５に動作指令を出力することができる。

ところで、噛み合いクラッチ１の作動遅れ時間には、アクチュエータ５への通電遅れや、クラッチ部材１１，１２の慣性、機械摩擦、軸方向移動速度などにより、アクチュエータ５に動作指令を出してから実際に係合歯１３，１４が噛み合うまでのタイムラグが含まれている。そのため、回転数差がある場合に係合可能な状態を検知してから噛み合い指令を出すと、係合歯１３，１４が実際に噛み合うタイミングが噛み合い不可の期間に含まれ、係合歯同士の衝突を招くおそれがある。そこで、制御装置７がクラッチ作動遅れ時間だけ早く噛み合い指令を出すために、過去の噛み合いタイミングに基づいて将来の噛み合い可能なタイミングを予測する必要がある。

噛み合い可能な状態となるタイミングは周期的に訪れるが、そのタイミング周期は２つのクラッチ部材１１，１２の回転数差によって異なる。このため、例えば、車両の車軸とモータ軸を噛み合わせるクラッチの場合は、ある速度で回転する車軸にモータ軸の回転数を近付けて噛み合わせる制御が行われる。ここで、モータの回転数制御は瞬間的に行われるため、車軸側の回転数の変化を無視することができ、回転数差の変化はモータ軸の回転数変化に依存する。そして、モータ軸の回転数変化は、モータの制御特性によって決まるため、クラッチ部材１１，１２の回転数差の時間変化は動力装置２ごとに決まったものとなる。

よって、使用する動力装置２の制御特性を事前に把握しておくことで、制御装置７は、図５に示すように、過去の噛み合いタイミングに基づいて将来の噛み合いタイミングを算出可能である。具体的には、過去の噛み合いタイミングを制御装置７のメモリに記憶させることで、過去の噛み合いタイミングをメモリから複数読み出して、将来の噛み合いタイミングをより高精度に予測することも可能である。そして、予測したタイミングと現時刻との差がクラッチ作動遅れ時間と等しくなった時点にアクチュエータ５に動作指令を出力することで、係合歯同士を衝突させることなくスムーズに噛み合わせることができる。

また、図６（ａ）に示すように、係合歯１３，１４が互いに噛み合った状態では、２つのクラッチ部材１１，１２の回転数が同じになり、第１係合歯１３と第２係合歯１４との間の空隙部が最小となるため、図６（ｂ）に示すように、検出装置６の面積出力が最大の一定値を示す。したがって、制御装置７は、最大値を示す面積検出信号からクラッチ部材１１，１２が噛み合い動作を完了した状態にあることを確認できる。また、係合歯１３，１４の間に異物が介在するなどして、面積検出信号から噛み合い完了を所定時間確認できない場合は、制御装置７が噛み合い未完了を判断して、それに対処するための制御を行うこともできる。

＜第２実施形態＞
図７（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態では、図７（ａ）に示すように、検出範囲１６の回転方向長さが係合歯１３，１４の歯幅ｗの２分の１以下に設定されている。このため、クラッチ部材１１，１２の回転位相差に伴い、検出装置６の出力が図７（ｂ）に示すように変化する。ここにおいて、第１波形Ｗ１は第１クラッチ部材１１の回転位相を示し、第２波形Ｗ２が第２クラッチ部材１２の回転位相を示す。そして、第１波形Ｗ１および第２波形Ｗ２の合成波形Ｗ３が、第１実施形態のようなサイン波形ではなく、３段階の矩形波となっている。

この矩形波は、検出範囲１６内に第１係合歯１３および第２係合歯１４のどちらも含まれない１段目と、一方の係合歯のみが含まれる２段目と、両方の係合歯１３，１４が含まれる３段目とからなっている。矩形波の３段目は、回転位相差により一組の係合歯１３，１４の山と山が向き合い、噛み合い不可となる位相範囲を示している。このため、検出装置６の出力を矩形波形とすることで、３段目の時間幅以外の時点、例えば、２段目が一定時間以上続いた時点を噛み合い可能なタイミングとして特定することができる。

＜第２実施形態の変形例＞
図８（ａ），（ｂ）に示す第２実施形態の変形例では、図８（ａ）に示すように検出範囲１６の回転方向長さが係合歯１３，１４の歯幅ｗの２分の１以下に設定されていることに加え、検出範囲１６に含まれる係合歯１３，１４の歯先に凹凸部１３１，１４１が設けられている。この歯形状によれば、図８（ｂ）に示すように、一方の係合歯のみが検出範囲１６内に含まれたときに、矩形波の２段目において凹凸部１３１，１４１により波形が周期的に変化するので、その周波数よりクラッチ部材１１，１２の回転数を検出することができる。また、２つの係合歯１３，１４の凹凸部１３１，１４１を異なるピッチで形成することにより、２つのクラッチ部材１１，１２の回転数を別々に検出することも可能となる。

＜第３実施形態＞
図９（ａ），（ｂ）に示す第３実施形態の噛み合いクラッチ３１では、外歯型の第１クラッチ部材１１と内歯型の第２クラッチ部材１２が用いられている。第１クラッチ部材１１の外周には複数の第１係合歯１３が形成され、第２クラッチ部材１２の内周に複数の第２係合歯１４が形成されている。そして、検出装置６がクラッチ軸線Ａと平行に配置され、その検出範囲１６内に一つの第１係合歯１３と一つの第２係合歯１４とのそれぞれ一部が含まれるようになっている。

ここで、２つの係合歯１３，１４のうちどちらか一方の係合歯において、検出範囲１６に含まれる被検出部３２がトルク伝達部３３と異なる形状で形成されている。具体的には、第１係合歯１３の歯先部分が被検出部３２となっていて、この部分の軸方向の厚みがトルク伝達部３３よりも薄く形成されている。こうすることで、第１係合歯１３の被検出部３２を第２係合歯１４に接近させ、検出装置６の検出軸線方向の長さを短くし、検出装置６の搭載性を高めることができる。

また、第１係合歯１３の被検出部３２は、トルク伝達に関与しない部分であるから、薄肉化に加えて、破損防止を目的とした任意の形状で形成することも可能である。その他、どちらか一方の係合歯に、検出装置６によって検出される部分とトルク伝達用の部分とを別々に設けることで、検出装置６の設置位置や性能に自由度を持たせることもできる。

＜第４実施形態＞
図１０に示す第４実施形態の噛み合いクラッチ４１では、２つの検出装置６Ａ，６Ｂがクラッチ部材１１，１２の回転方向に１８０度離れた位置で係合歯１３，１４と対向するように配置されている。この配置によれば、どちらの検出装置６Ａ，６Ｂも自身の検出範囲内に第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２の係合歯１３，１４が共に含まれるので、２つの検出装置６が出力した信号の合成波形に基づいて噛み合いクラッチ４１の軸ブレによる誤差を検出することができる。また、一方の検出装置が破損した場合に、他方の検出装置を上記各実施形態のように機能させることができるという利点もある。

＜第５実施形態＞
続いて、本発明の第５実施形態を図１１〜図１８に基づいて説明する。図１１、図１２に示すように、第５実施形態の噛み合いクラッチ５１では、第１クラッチ部材１１が相対的に小径の筒形に形成され、その外周面に第１係合歯として複数の外歯５３が設けられている。第２クラッチ部材１２は相対的に大径の筒形に形成され、その内周面に第２係合歯として複数の内歯５４が設けられている。

第１クラッチ部材１１は動力装置２により回転され、第２クラッチ部材１２が外歯５３および内歯５４の噛み合いを介して回転される。第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２は、アクチュエータ５によってクラッチ軸線Ａが延びる方向に相対移動され、外歯５３および内歯５４が互いにスプライン嵌合する噛み合い位置と、両者が離間する解放位置（図１４参照）と、に配置される。

第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２は共に磁性体であり、検出装置にホールＩＣセンサ５２が使用されている。ホールＩＣセンサ５２は、第１クラッチ部材１１の径外方において、クラッチ軸線Ａと平行な方向から外歯５３および内歯５４の端面と対向するように配置されている。そして、ホールＩＣセンサ５２は、内歯５４の歯幅と略同じ直径の検出範囲５６（図１３参照）を画定し、ここに含まれる磁性体の面積に応じて変化する磁束密度を検出し、電圧に変換し、クラッチ部材１１，１２の回転位相差を示す検出信号を制御装置７に出力する。

図１２、図１３に示すように、ホールＩＣセンサ５２の検出範囲５６には、外歯５３および内歯５４に加え、被検出部としての被検出歯５５が含まれている。被検出歯５５は、第２クラッチ部材１２と同じ材質の磁性体であり、内歯５４と同数が等ピッチで第２クラッチ部材１２の回転方向に配列されている。そして、内歯５４と異なる位相において、被検出歯５５が第２クラッチ部材１２の端面からクラッチ軸線方向へ突出し、その突端面が第１クラッチ部材１１の外歯５３と同じ距離ｄ（図１２参照）を隔ててホールＩＣセンサ５２に対向している。

図１４に示すように、ホールＩＣセンサ５２は、第１クラッチ部材１１および第２クラッチ部材１２が解放位置にあり、外歯５３と内歯５４が噛み合う前の状態で２つのクラッチ部材１１，１２の回転位相差を検出する。例えば、図１５（ａ）に示すように、外歯５３および内歯５４が同じ回転位相にあるときには、検出範囲５６に被検出歯５５のみが含まれ、ホールＩＣセンサ５２の出力電圧が最低になり、制御装置７は、クラッチ部材１１，１２が噛み合い不能な状態にあると判断する。

２つのクラッチ部材１１，１２の間に回転位相差が発生すると、図１５（ｂ）に示すように、回転位相差によって検出範囲５６に含まれる磁性体の面積が変化し、それに応じてセンサ出力が昇降する。回転位相差がさらに大きくなると、図１５（ｃ）に示すように、検出範囲５６に被検出歯５５と外歯５３の略全体が含まれ、出力波形Ｖｗが節部ｗｎを生成し、制御装置７は、クラッチ部材１１，１２が噛み合い可能な状態にあると判断する。

図１５の波形図に示されているように、２つのクラッチ部材１１，１２が異なる回転数で回転しているとき、ホールＩＣセンサ５２は、図４と同様、振幅が周期的に変化する合成波形の信号を出力する。そして、被検出歯５５は、外歯５３と同じ位相にあるとき、外歯５３による電圧成分を打ち消し、ホールＩＣセンサ５２の出力波形Ｖｗに節部ｗｎを生成する。したがって、制御装置７は、節部ｗｎの位相に基づいてクラッチ部材１１，１２の噛み合わせタイミングを演算により求めることができる。

図１６は、制御装置７による演算処理の一例を示す。制御装置７は、クラッチ部材１１，１２の回転中、まず、ホールＩＣセンサ５２の出力を読み込み（Ｓ６１）、出力波形Ｖｗの振幅を演算する（Ｓ６２）。次に、振幅を予め定められた規定値αと比較し（Ｓ６３）、振幅が規定値α以下になる位相、つまり出力波形Ｖｗに節部ｗｎが生成される位相をクラッチ部材１１，１２の噛み合わせタイミングとして決定する（Ｓ６４）。

このように、クラッチ部材１１，１２の回転数が相違するとき、出力波形の節部に基づいてクラッチ部材１１，１２の噛み合わせタイミングを求めることができる。また、被検出歯５５は、外歯５３および内歯５４と共にホールＩＣセンサ５２の検出範囲５６に含まれる被検出部であるから、ホールＩＣセンサの出力特性によって被検出歯５５と外歯５３との相対位相を調整することで、出力波形Ｖｗの節部ｗｎを任意の位相に生成することができる。

例えば、図１７に示すように、被検出歯５５が内歯５４と同じ位相に設けられている場合、ホールＩＣセンサの出力特性により、外歯５３が検出範囲５６に含まれない位相、つまり図１７（ｃ）に示す位相で被検出歯５５と相対するように調整することで、出力波形Ｖｗの節部ｗｎを図１５と同じ位相に生成することができる。

また、図１８に示すように、制御装置７に応答遅れや通信遅れ等の信号遅れがある場合、被検出歯５５と外歯５３との相対位相を調整することで、実際の出力波形（破線で示す波形）よりも遅れ時間ｄｔだけ進ませた波形（実線で示す波形）に節部ｗｎを生成させ、その節部ｗｎが示す位相に基づいて噛み合わせタイミングを求めることができる。

以上詳述したように、第５実施形態の噛み合いクラッチ５１によれば、振幅が周期的に変化する波形Ｖｗに生成された節部ｗｎの位相に基づいて、２つのクラッチ部材１１，１２の噛み合わせタイミングを求めることができる。噛み合わせタイミングは、出力波形Ｖｗの腹部ｗｂ（図１５参照）に含まれる位相群から求めることもできるが、この場合、制御装置７の演算処理が複雑になり、演算結果に誤差を含みやすい。これに対し、本実施形態によれば、図１６に示したような簡易な演算処理で噛み合わせタイミングを正確に求めることができる。

加えて、図１２に示すように、被検出歯５５が外歯５３と同じ距離ｄを隔ててホールＩＣセンサ５２に対向しているため、被検出面の高低差を解消し、検出範囲５６内の磁束密度を正確に検出して、ホールＩＣセンサ５２の信号精度を高めることが可能である。また、被検出歯５５と外歯５３または内歯５４との相対位相を調整することで、節部ｗｎを任意の位相に生成可能であるので、組付誤差、信号遅れ、異物の噛み込み等の種々の変動要因に的確に対処し、検出装置の汎用性を高め、噛み合いクラッチ５１を多様に制御することができる。

なお、図１５、図１７、図１８は、凸形の被検出歯５５が第２クラッチ部材１２に設けられた場合を例示しているが、被検出部の設置部位は図示例に限定されず、被検出部を第１クラッチ部材１１側に設けるなど、検出範囲５６内において外歯５３および内歯５４と異なる部位に設けることができる。また、被検出部は凸形に限定されず、凹形であってもよく、同一平面内に磁性体と非磁性体とを交互に配列した構成としてもよく、検出装置にカメラを使用する場合は、被検出部を異なる色で着色したり、光反射率の異なる材質で形成したりすることも可能である。

その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、２つの検出装置を軸方向に並設したり、検出範囲の面積を適宜増減したりするなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状や構成を任意に変更して実施することも可能である。

１，３１，４１，５１・・・噛み合いクラッチ、５・・・アクチュエータ、
６，６Ａ，６Ｂ，５２・・・検出装置、７・・・制御装置、
１１・・・第１クラッチ部材、１２・・・第２クラッチ部材、
１３，５３・・・第１係合歯、１４，５４・・・第２係合歯、
１６，５６・・・検出範囲、５５・・・被検出歯（被検出部）、
Ｖｗ・・・出力波形、ｗｎ・・・節部。

Claims (12)

1. 複数の第１係合歯（１３，５３）がクラッチ回転方向に配列された第１クラッチ部材（１１）と、
   前記第１係合歯に解放可能に噛み合う複数の第２係合歯（１４，５４）がクラッチ回転
   方向に配列された第２クラッチ部材（１２）と、
   前記第１クラッチ部材および前記第２クラッチ部材をクラッチ軸線方向に相対移動して、前記第１係合歯および前記第２係合歯を噛み合わせるアクチュエータ（５）と、
   前記第１クラッチ部材および前記第２クラッチ部材の回転位相差を検出する１つ以上の検出装置（６，６Ａ，６Ｂ，５２）と、
   検出された回転位相差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御装置（７）と、
   を備え、
   前記検出装置は、検出範囲（１６，５６）内に含まれた前記第１係合歯および前記第２係合歯の面積に応じて変化する信号により前記第１クラッチ部材および前記第２クラッチ部材の回転位相差を検出する噛み合いクラッチ。
2. 前記検出装置は、前記第１クラッチ部材および前記第２クラッチ部材の噛み合い状態において、前記検出範囲に含まれた前記第１係合歯および前記第２係合歯の面積に応じて最大一定値の信号を出力する請求項１に記載の噛み合いクラッチ。
3. 前記検出範囲は、クラッチ回転方向の長さが一つの前記第１係合歯または前記第２係合歯のクラッチ回転方向の歯幅（ｗ）の１倍以上２倍以下である請求項１または２に記載の噛み合いクラッチ。
4. 前記検出範囲は、クラッチ回転方向の長さが一つの前記第１係合歯または前記第２係合歯のクラッチ回転方向の歯幅（ｗ）の２分の１以下である請求項１または２に記載の噛み合いクラッチ。
5. 前記第１係合歯および前記第２係合歯は、それぞれの歯先に前記検出範囲に含まれる凹凸部（１３１，１４１）を備え、
   前記検出装置は、前記凹凸部を含む前記第１係合歯および前記第２係合歯の面積に応じた波形の信号を出力する請求項１〜４の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
6. 前記凹凸部は、前記第１係合歯と前記第２係合歯とで異なるピッチで形成されている請求項５に記載の噛み合いクラッチ。
7. 前記第１係合歯および前記第２係合歯のうち少なくとも一方の係合歯は、前記検出範囲に含まれる被検出部（３２）が、前記第１係合歯と前記第２係合歯との間でトルクを伝達するトルク伝達部（３３）と異なる形状で形成されている請求項１〜６の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
8. 前記被検出部は、前記トルク伝達部よりも前記検出装置の軸線方向に薄く形成されている請求項７に記載の噛み合いクラッチ。
9. ２つの前記検出装置を備え（６Ａ，６Ｂ）、２つの前記検出装置は、前記第１係合歯および前記第２係合歯と対向するクラッチ軸線方向の位置において、クラッチ回転方向へ１８０度の角度を離して設置されている請求項１〜８の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
10. 前記第１クラッチ部材または前記第２クラッチ部材の少なくとも一方は、前記第１係合歯および前記第２係合歯と別の部位で前記検出範囲に含まれる被検出部（５５）を備え、
    前記検出装置（５２）は、前記検出範囲に含まれた前記被検出部、前記第１係合歯または前記第２係合歯の面積に応じた信号を出力し、
    前記制御装置は、前記検出装置が出力した波形の節部に基づいて前記第１クラッチ部材および前記第２クラッチ部材の噛み合わせタイミングを求める請求項１に記載の噛み合いクラッチ（５１）。
11. 前記検出装置は、前記被検出部と前記第１係合歯または前記第２係合歯との相対位相を調整することにより前記出力波形の任意の位相に前記節部を生成可能である請求項１０に記載の噛み合いクラッチ。
12. 前記被検出部は、前記第１係合歯または前記第２係合歯と同じ距離を隔てて前記検出装置に対向するように設けられている請求項１０または１１に記載の噛み合いクラッチ。

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