JPH05306723A - 油圧式動力伝達継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 車両の駆動力配分に使用する油圧式動力伝達
継手に関し、アクチュエータの位置検出を低コストで、
かつ高い信頼性をもって行うことを目的とする。 【構成】 アクチュエータがソレノイドコイル２３と、
ソレノイドコイル２３への通電によって変位する可動磁
性体２４により構成されるとともに；ソレノイドコイル
２３と並列に可動磁性体２４の変位を検出する検出コイ
ル５４を設け；ソレノイドコイル２３に流す励磁電流と
検出コイル５４に発生する電圧との関係によって、可動
磁性体２４の位置を判別する判別手段を設けるように構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の駆動力配分に使
用する油圧式動力伝達継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、例えば特願平３−３３８２
１５号において、下記のような油圧式動力伝達継手を提
案している。すなわち、この油圧式動力伝達継手は、相
対回転可能な入出力軸間に設けられ、前記両軸の差動回
転によって駆動される油圧ポンプと；該油圧ポンプの出
口部に設けられ吐出油の流動抵抗を制御する制御弁と；
外部からの信号によって、該制御弁を作動させるアクチ
ュエータを備え；前記両軸の回転速度差および外部から
の制御信号に応じたトルクを伝達する油圧式動力伝達継
手において；外部の部材に固定され、ソレノイドコイル
を取り巻いて継手と非接触状態に保持される磁気枠と、
継手内部に軸方向への移動および傾斜可能に支持される
とともに、前記コイルへの通電によって磁気吸引力を発
生する可動磁性体と、により前記アクチュエータを構成
し、前記可動磁性体の継手軸中心から離れた対称位置
に、前記制御弁としての第１の制御弁と、第２の制御弁
を設けるとともに、前記第１の制御弁に対しては弱く作
用し、第２の制御弁に対しては強く作用するように、前
記可動磁性体を吸引方向とは逆方向に付勢するリターン
スプリングを設け、前記コイルへの電流を非通電状態に
することにより前記制御弁を作動させない状態と、弱通
電状態にすることにより前記第１の制御弁のみを作動さ
せる第２の制御状態と、強通電状態にすることにより前
記第１，第２両方の制御弁を作動させる第３の制御状態
の３段階に制御するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の油圧式動力伝達継手にあっては、制御弁が実
際に制御信号どうりに動作したのかどうかが分からない
ため、制御の信頼性に不安がある。また、継手そのもの
が回転しており、アクチュエータが継手内部にあるた
め、その変位を検出するのは機械的な方法や、光学的方
法では困難かつ、信頼性にとぼしく、また、実現しても
コストの高いものになる。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、アクチュエータの位置検出を
低コストで、かつ高い信頼性をもって行うことができる
油圧式動力伝達継手を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、相対回転可能な入出力軸間に設けられ、
前記両軸の差動回転によって駆動される油圧ポンプと；
該油圧ポンプの出口部に設けられ吐出油の流動抵抗を制
御する制御弁と；外部からの信号によって、該制御弁を
段階的に変位させるアクチュエータを備え；前記両軸の
回転速度差および外部からの制御信号に応じたトルクを
伝達する油圧式動力伝達継手において；前記アクチュエ
ータがソレノイドコイルと、該ソレノイドコイルへの通
電によって変位する可動磁性体により構成されるととも
に；前記ソレノイドコイルと並列に前記可動磁性体の変
位を検出する検出コイルを設け；前記ソレノイドコイル
に流す励磁電流と前記検出コイルに発生する電圧との関
係によって、前記可動磁性体の位置を判別する判別手段
を設けたものである。

【０００６】

【作用】電磁式のアクチュエータはその特性上、可動磁
性体が変位して、エアギャップが小さくなるに従って磁
気抵抗が小さくなる。また、アクチュエータの動作電流
にはヒステリシスが存在するために、動作に必要な電流
といったん動作した状態を保持するに必要な電流は異な
る。

【０００７】したがって、ソレノイドコイルに流す電流
を動作電流と保持電流の間で変化させてもアクチュエー
タの動作には支障がない。一方、アクチュエータの磁気
回路には、励磁電流と磁気抵抗によって決まる磁束が流
れるが、励磁電流の変化に対する磁束の変化は磁気抵抗
が小さい程大きくなる。

【０００８】したがって、この磁束変化を検出するコイ
ルをソレノイドコイルと並列に巻いておき、励磁電流の
変化に対する検出コイルの発生電圧をチェックすれば、
アクチュエータの位置が判る。このため、本発明におい
ては、次のような効果が得られる。継手自体としてはソ
レノイドコイルに並列に検出コイルを設けるだけなの
で、低コストで、かつ高い信頼性をもって、アクチュエ
ータの位置を判別することができる。

【０００９】また、判別手段としてのコントローラ側で
も検出コイルの電圧を検出する回路の追加だけで済むた
めコストが安い。ＣＰＵによってはもともとこの機能を
持っているものもある。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図１３は本発明の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明すると、図１において、１はハウ
ジングであり、ハウジング１は図示しない出力軸に連結
され、出力軸と一体的に回転する。

【００１１】ハウジング１は非磁性体でできたハウジン
グ非磁性部１Ｂと、磁性体でできた他の部分が一体とな
っている。２はカムであり、カム２はハウジング１の内
側面に所定の角度回転可能に支持される。カム２は、複
数のカム山とカム谷からなるカム面２Ａを有し、その外
周であって、側面にカム山があるところに位置決め兼ト
ルク伝達用の複数の突起２Ｂを有する。

【００１２】カム２は、その突起２Ｂがハウジング１に
形成した切欠き１Ａに係合して、ロータ３の回転方向に
ハウジング１と一体で回転し、ロータ３の回転方向が変
わると、カム２はロータ３とともにつれ回りし、カム２
の突起２Ｂがハウジング１の切欠き１Ａに当るまで回転
した後に、ハウジング１と一体で回転する。ロータ３は
ハウジング１内に回転自在に収納され、入力軸４に結合
され、入力軸４と一体で回転する。

【００１３】ロータ３には、軸方向に複数個のプランジ
ャー室５が形成され、プランジャー室５内は複数個のプ
ランジャー６がリターンスプリング７を介して摺動自在
に収納されている。また、ロータ３には複数の吸入吐出
孔８が各プランジャー室５に通じるように形成されてい
る。９は吸入ポート１０、吸入路１１および吐出ポート
１２が形成されたバルブであり、バルブ９は、ハウジン
グ１の切欠き１Ａに突起１３を係合させることにより、
ハウジング１に位置決め固定されている。

【００１４】また、吐出ポート１２は高圧室１４に連通
し、高圧室１４は、バルブ９に形成したオリフィス（流
動抵抗発生手段）１５を介して吸入ポート１０に連通可
能となっている。プランジャー６が吸入行程にある場合
は、バルブ９の吸入ポート１０とロータ３の吸入吐出孔
８が通じる位置関係となり、オリフィス１５、吸入路１
１、吸入ポート１０、ロータ３の吸入吐出孔８を通じ
て、プランジャー室５にオイルを吸入することができ
る。

【００１５】また、プランジャー６が吐出行程にある場
合は、吸入行程と逆の関係となり、ロータ３の吸入吐出
孔８はバルブ９の吐出ポート１２、高圧室１４に通じ
る。１６は磁性体のリテーナであり、リテーナ１６はハ
ウジング１の内周に固定され、ハウジング１と一体で回
転する。リテーナ１６には挿入孔１７，１８が形成さ
れ、挿入孔１７，１８にはバルブ９の突出部１９，２０
がそれぞれ挿入される。なお、２１はオイルシール４３
の抜け止めを行うスナップリングである。

【００１６】入力軸４はベアリング４４およびベアリン
グ５３によりハウジング１に支持されている。２２は磁
気枠であり、磁気枠２２は外部の部材に固定され、継手
と非接触状態に保持される。磁気枠２２は継手軸に対し
て同心状に配置され、磁気枠２２内にはソレノイドコイ
ル２３が収納される。

【００１７】２４はソレノイドコイル２３への通電によ
り磁気吸引力を発生する可動磁性体であり、可動磁性体
２４はハウジング１内にリテーナ１６に相対して移動可
能に収納される。可動磁性体２４の図中右方向へのスト
ッパとしてはストッパリング２５がハウジング１の内周
に設けられている。２６はロックバルブとしての第１の
制御弁であり、第１の制御弁２６は一端側がバルブ９の
バルブ孔２７内に摺動自在に収納され、また、他端側が
可動磁性体２４に形成した挿入用切欠き部２８に挿入さ
れている。第１の制御弁２６と可動磁性体２４の間には
リリーフ用のスプリング２９が介装されている。

【００１８】３０はフリーバルブとしての第２の制御弁
であり、第２の制御弁３０は、一端側がバルブ孔３１内
に摺動自在に収納され、他端側の溝部３２が可動磁性体
２４に形成した挿入用切欠き部３３に挿入されている。
可動磁性体２４、ソレノイドコイル２３および磁気枠２
２が全体としてアクチュエータを構成しており、アクチ
ュエータは第１，第２の制御弁２６，３０の作動を制御
する。

【００１９】リテーナ１６と可動磁性体２４の間には、
図２および図３に示すように、上側の２ケ所において、
付勢力が強いスプリング３４が、また、下側の２ケ所に
おいて、付勢力が弱いスプリング３５が、それぞれ介装
されている。スプリング３４，３５は可動磁性体２４の
継手軸中心を通る垂直線に対して、それぞれ対称となる
位置に設けられ、スプリング３４間には第２の制御弁３
０が、スプリング３５間には第１の制御弁２６が、それ
ぞれ設けられている。

【００２０】第１の制御弁２６と第２の制御弁３０は可
動磁性体２４の継手軸中心から離れた対称位置に設けら
れる。３６，３７はリテーナ１６と可動磁性体２４を連
結し、スプリング３４，３５を挿入する抜け止めピンで
ある。図１中、３８はハウジング１と一体で回転するア
キュームレータピストンであり、アキュームレータピス
トン３８は、封入油の熱膨張を吸収するために設けられ
ている。アキュームレータピストン３８とハウジング１
に固定したカバー３９の間にはリターンスプリング４０
が介装されている。

【００２１】５１は接触防止部材としてのリング状部材
（非磁性体）であり、リング状部材５１は吸引対象部材
であるリテーナ１６側または可動磁性体２４側に設けら
れる。これにより、通電時でも可動磁性体２４がリテー
ナ１６に接触しないようにしている。これは電流を切っ
た時に、残留磁気によって可動磁性体２４がリテーナ１
６に吸引されたままになることを防止する為のものであ
り、これにより、ハウジング１、リテーナ１６、可動磁
性体２４は磁気特性の悪い安価な鋼材を使うことができ
る。

【００２２】なお、４１はスプライン、４２，４３はオ
イルシール、４４はベアリング、４５はニードルベアリ
ング、４６，４７，５０はシールリングである。ここ
で、５４は検出コイルであり、検出コイル５４はソレノ
イドコイル２３と並列に設けられる。検出コイル５４は
ソレノイドコイル２３に流れる励磁電流の変化に対する
磁束の変化を検出する。

【００２３】すなわち、図４に示すように、検出コイル
５４の発生電圧は、アンプ５５で増幅され、Ａ／Ｄ変換
器５６でデジタル信号に変換された後にＣＰＵ（判別手
段）５７に入力する。ＣＰＵ５７は発生電圧のレベルに
より可動磁性体２４の位置を判別する。ソレノイドコイ
ル２３にはトランジスタ５８と電流検出抵抗５９が直列
に接続されている。ＣＰＵ５７がアンプ６０を介してト
ランジスタ５８をオンにすると、ソレノイドコイル２３
に励磁電流が流れる。励磁電流は電流検出抵抗５９によ
り検出され、アンプ６１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器６２
によりデジタル値に変換された後にＣＰＵ５７に入る。

【００２４】次に、動作を説明する。まず、通常特性に
ついて説明する。ソレノイドコイル２３に通電しないと
きは、可動磁性体２４は磁気吸引力を発生しない。した
がって、スプリング３４，３５は圧縮されない。このた
め、図５に示すように、第２の制御弁３０は高圧室１４
と吸入路１１を連通させるバルブ孔３１を閉止した状態
にある。

【００２５】一方、第１の制御弁２６はオリフィス１５
を開放しているので、オイルは矢印で示すように流れ
る。すなわち、吐出ポート１２に押し出されたオイル
は、高圧室１４、オリフィス１５を通って吸入路１１に
供給される。このとき、オリフィス１５の抵抗により高
圧室１４、吐出ポート１２およびプランジャー室５の油
圧が上昇し、プランジャー６に反力が発生する。このプ
ランジャー反力に逆ってカム２を回転させることにより
トルクが発生し、カム２とロータ３との間でトルクが伝
達される。

【００２６】このときのトルク特性は、図６のＡに示さ
れ、差動回転数ΔＮの２乗に比例したトルクＴとなる。
次に、ロックの特性について説明する。ソレノイドコイ
ル２３に弱通電したときは、強いスプリング３４は圧縮
しないが、弱いスプリング３５を圧縮するので、可動磁
性体２４の下側は、リング状部材５１を介してリテーナ
１６に当接した状態になる。

【００２７】このため、図７に示すように、第２の制御
弁３０は高圧室１４と吸入路１１を連通するバルブ孔３
１を閉止した状態のままであるが、第１の制御弁２６は
リリーフ用のスプリング２９の圧縮力によりオリフィス
１５を閉止する。このときトルク特性は、図６のＢに示
され、ロックの状態になる。次に、フリーの特性につい
て説明する。

【００２８】ソレノイドコイル２３に強通電したとき
は、可動磁性体２４は弱いスプリング３５だけでなく、
強いスプリング３４を圧縮して、移動し、全体がリング
状部材５１を介してリテーナ１６に当接した状態にな
る。このため、図８に示すように、第１の制御弁２６は
オリフィス１５を閉止した状態を保持し、第２の制御弁
３０は、高圧室１４と吸入路１１を連通するバルブ孔３
１を開放する。このため、高圧室１４のオイルは、オリ
フィス１５を通らないで、そのまま吸入路１１に流れ
る。

【００２９】このときのトルク特性は、図６のＣに示さ
れ、フリーの状態になる。ここで、図９に示すように、
電磁式のアクチュエータはその特性上可動磁性体２４が
変位してエアギャップが小さくなるにしたがって、磁気
抵抗が小さくなる。すなわち、図９（Ａ）に示すよう
に、可動磁性体２４とリテーナ１６との間のエアギャッ
プが大きい通常特性のときは磁気抵抗は大きい。また、
図９（Ｂ）に示すように、可動磁性体２４の片側がリテ
ーナ１６と当接するエアギャップが中程度のロック特性
のときは磁気抵抗は中程度になる。

【００３０】一方、図９（Ｃ）に示すように、可動磁性
体２４とリテーナ１６が当接し、エアギャップがなくな
るフリー特性のときは磁気抵抗は小さくなる。また、可
動磁性体２４の動作電流にはヒステリシスが存在するた
めに、動作に必要な電流と一旦動作した状態を保持する
のに必要な電流は異なる。したがって、ソレノイドコイ
ル２３に流す電流を動作電流と保持電流の間で変化させ
てもアクチュエータの動作には支障がない。

【００３１】例えば、図１０に示すように、ロック特性
を設定するためのロック設定電流とロック特性を保持す
るロック保持電流は値が異なっており、ロック設定電流
の値をロック保持電流の値に低下させてもロック特性を
保持することができる。また、図１１にフリー特性に切
替えるフリー電流と、フリー特性を解除するためのフリ
ー解除電流との関係を示す。また、ロック電流とロック
解除電流の関係を同じく図１１に示す。ロック電流はロ
ック設定電流より小さく、ロック解除電流はロック保持
電流より小さい。

【００３２】一方、アクチュエータの磁気回路には、励
磁電流と磁気抵抗によって決まる磁束が流れるが、励磁
電流の変化に対する磁束の変化は磁気抵抗が小さい程大
きくなる。すなわち、図１２に示すように、励磁電流の
変化に対して、磁気抵抗が大きい通常特性のときは磁束
の変化は小さく、磁気抵抗が中程度のロック特性のとき
は、磁束の変化は中程度であり、磁気抵抗が小さいフリ
ー特性のときは磁束の変化は大きくなる。

【００３３】したがって、ソレノイドコイル２３に流す
励磁電流の変化に対する検出コイル５４の発生電圧をＣ
ＰＵ５７で判別することにより、可動磁性体２４の位置
を判別することができる。例えば、図１３に示すよう
に、励磁電流として、ロック設定電流を流し、その後ロ
ック保持電流とした場合、この励磁電流の変化に対応し
た電圧を検出コイル５４で検出することができる。検出
コイル５４の検出電圧は、ＣＰＵ５７で判別され、可動
磁性体２４がロックポジションにあることを判別するこ
とができる。

【００３４】このように、継手自体としては、ソレノイ
ドコイル２３に並列に検出コイル５４を設けるだけであ
るため、可動磁性体２４の位置を低コストで、かつ高い
信頼性をもって判別することができる。また、コントロ
ーラ側でも検出コイル５４の電圧を検出する回路を追加
するだけで済むので、コストが安くてすむ。ＣＰＵ５７
によってはこのような機能をもともと持っているものも
ある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、アクチュエータの位置を、低コストで、かつ高い信
頼性をもって判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図

【図２】リテーナと可動磁性体の断面図

【図３】可動磁性体の正面図

【図４】制御系を示す図

【図５】通常特性の動作説明図

【図６】トルク特性を示すグラフ

【図７】ロック特性の動作説明図

【図８】フリー特性の動作説明図

【図９】磁気抵抗の変化の説明図

【図１０】励磁電流と各特性の関係を示す図

【図１１】励磁電流と各特性の関係を示す図

【図１２】励磁電流と磁束の関係を示す図

【図１３】ロック電流と検出電圧の関係を示す図

【符号の説明】

１：ハウジング １Ａ：切欠き １Ｂ：ハウジング非磁性部 ２：カム ２Ａ：カム面 ２Ｂ：突起 ３：ロータ ４：入力軸 ５：プランジャー室 ６：プランジャー ７：リターンスプリング ８：吸入吐出孔 ９：バルブ １０：吸入ポート １１：吸入路 １２：吐出ポート １３：突起 １４：高圧室 １５：オリフィス １６：リテーナ（吸引対象部材） １７，１８：挿入孔 １９，２０：突出部 ２１：スナップリング ２２：磁気枠 ２３：ソレノイドコイル ２４：可動磁性体 ２５：ストッパリング ２６：第１の制御弁 ２７：バルブ孔 ２８：挿入用切欠き部 ２９：リリーフ用のスプリング ３０：第２の制御弁 ３１：バルブ孔 ３２：溝部 ３３：挿入用切欠き部 ３４：強いスプリング ３５：弱いスプリング ３６，３７：抜け止めピン ３８：アキュームレータピストン ３９：カバー ４０：リターンスプリング ４１：スプライン ４２，４３：オイルシール ４４：ベアリング ４５：ニードルベアリング ４６，４７，５０：シールリング ５１：リング状部材（接触防止部材） ５３：ベアリング ５４：検出コイル ５５，６０，６１：アンプ ５６，６２：Ａ／Ｄ変換器 ５７：ＣＰＵ（判別手段） ５８：トランジスタ ５９：電流検出抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対回転可能な入出力軸間に設けられ、前
   記両軸の差動回転によって駆動される油圧ポンプと；該
   油圧ポンプの出口部に設けられ吐出油の流動抵抗を制御
   する制御弁と；外部からの信号によって、該制御弁を段
   階的に変位させるアクチュエータを備え；前記両軸の回
   転速度差および外部からの制御信号に応じたトルクを伝
   達する油圧式動力伝達継手において；前記アクチュエー
   タがソレノイドコイルと、該ソレノイドコイルへの通電
   によって変位する可動磁性体により構成されるととも
   に；前記ソレノイドコイルと並列に前記可動磁性体の変
   位を検出する検出コイルを設け；前記ソレノイドコイル
   に流す励磁電流と前記検出コイルに発生する電圧との関
   係によって、前記可動磁性体の位置を判別する判別手段
   を設けたことを特徴とする油圧式動力伝達継手。