JP2012167782A - 電磁式係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の増加を抑制できる電磁式係合装置を提供する。
【解決手段】電磁式係合装置５は、係合面９、１９ａ同士が互いに離れる方向に可動カム部材９を付勢するリターンスプリング１５と、リターンスプリング１５の付勢力に抗して可動カム部材９を変位させるための電磁駆動部７と、可動カム部材９の係合面９ａから出没可能な状態かつ突出方向に付勢された状態で可動カム部材９に設けられた中間部材２１と、を備え、解放位置において、中間部材２１とコイルハウジング１９の係合面１９ａとの間に形成されるギャップＧ１が、係合面９ａ、１９ａ間に形成されるギャップＧ２よりも小さくなるように設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、共通の軸線上に配置された一対の係合部材を解放位置と係合位置との間で電磁力を利用して変位させる電磁式係合装置に関する。

電磁式クラッチとして、２つのリターンスプリングを有し、解放状態から係合状態へ変化させる際に磁気ギャップが所定より大きい間は一つのリターンスプリングによる付勢力を、磁気ギャップが所定以下になったら２つのリターンスプリングによる付勢力をそれぞれ与えるものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２０１０−７７３６号公報 特開２０１０−７１４８８号公報 特開２００９−１３８７９８号公報

特許文献１の電磁クラッチは、解放する場合は２つのリターンスプリングの付勢力を利用して確実に解放できるが、係合する場合は２つの付勢力に打ち勝つように電磁吸引力を大きくする必要があり消費電力が大きくなるおそれがある。

そこで、本発明は、消費電力の増加を抑制できる電磁式係合装置を提供することを目的とする。

本発明の電磁式係合装置は、係合面を互いに対向させて、前記係合面同士が互いに離れた解放位置と前記係合面同士が互いに係合した係合位置との間で相対移動可能な状態で、共通の軸線上に配置された一対の係合部材と、前記係合面同士が互いに離れる方向に前記一対の係合部材の少なくとも一方を付勢するリターンスプリングと、前記解放位置から前記係合位置へ前記リターンスプリングの付勢力に抗して前記一対の係合部材を変位させるための電磁駆動手段と、前記一対の係合部材のいずれか一方の係合部材の前記係合面から出没可能な状態かつ突出方向に付勢された状態で前記一方の係合部材に設けられた中間部材と、を備え、前記解放位置において、前記中間部材と前記他方の係合部材の前記係合面との間に形成されるギャップが、前記一対の係合部材の前記係合面間に形成されるギャップよりも小さくなるように設定されているものである（請求項１）。

この電磁式係合装置によれば、電磁吸引力に影響する係合部材間のギャップが中間部材によって小さくなるので、同一の電力で発生し得る電磁吸引力が大きくなる。従って、解放位置から係合位置へ変化させるための電磁吸引力を少ない消費電力で発生できる。また、係合位置から解放位置へ変化させる際にはリターンスプリングの付勢力に加えて中間部材に作用する付勢力を利用できるので確実に解放することができる。

本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記解放位置において、前記中間部材と前記他方の係合部材の前記係合面との間に形成されるギャップが所定値以下に抑制されるように前記中間部材の突出量を規制する規制部材を更に備えてもよい（請求項２）。この態様によれば、規制部材によって中間部材の突出量を適宜規制できるので中間部材と係合面とのギャップが必要以上に狭くなることを防止できる。そのため、一対の係合部材間にオイルを供給しながら使用する場合において、一対の係合部材が解放位置の時に生じ得る引き摺り抵抗を抑制することができる。

本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記中間部材には、前記軸線を中心とした径方向に延びる溝が形成されてもよい（請求項３）。この態様によれば、一対の係合部材間にオイルを供給しながら使用する場合において、中間部材に設けられた溝を通じてオイルが排出されるから、中間部材及びその周囲にオイルが滞留することを防止できる。これにより、一対の係合部材が解放位置の時に生じ得る引き摺り抵抗を抑制することができる。

本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記中間部材の摩擦係数が、前記係合面の摩擦係数よりも小さくなるように設定されてもよい（請求項４）。この態様によれば、中間部材の摺動に伴うトルク容量低下を防止できる。

本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記一方の係合部材は、非回転要素に固定されてもよい（請求項５）。一方の係合部材が非回転要素に固定されるため、その係合部材に設けられた中間部材は回転しない。従って、中間部材に対する回転の影響を排除できるので、特に、一対の係合部材間にオイルを供給しながら使用する場合において遠心油圧等によって中間部材の動作に不具合が生じるといった問題を回避することができる。

本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記中間部材は、前記軸線に近い中心側よりも前記軸線から遠い外周側に偏るようにして前記一方の係合部材に設けられてもよい（請求項６）。一対の係合部材の互いの係合面が接触する際には、軸線に近い側が遠い側よりも強く接触する。この態様によれば、軸線から遠い側での接触を中間部材で補うことができるので、径方向の接触面圧分布が均一化されてトルク容量の減少を防止できるとともに、係合面間の片当たりをも防止できる。

以上説明したように、本発明の電磁式係合装置によれば、電磁吸引力に影響する係合部材間のギャップが中間部材によって小さくなるので、同一の電力で発生し得る電磁吸引力が大きくなる。従って、解放位置から係合位置へ変化させるための電磁吸引力を少ない消費電力で発生できる。

第１の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。 図１の電磁式係合装置の作用効果を説明する説明図。 中間部材を軸線方向から見た状態を示した図。 第２の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。 第３の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。

（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図である。動力伝達装置１は自動車の自動変速機に搭載されて使用される。動力伝達装置１は軸線Ａｘ方向に延びる回転軸２を有しており、その回転軸２は軸線Ａｘの回りに回転可能な状態で不図示のベアリングを介して非回転要素としてのケース３に支持されている。電磁式係合装置５は回転軸２のケース３に対する固定及びその固定を解除するブレーキ装置として動力伝達装置１に搭載されている。

電磁式係合装置５は、回転軸２に装着されたカム機構６と、ケース３とカム機構６との間に配置されてケース３に固定された電磁駆動手段としての電磁駆動部７とを備えている。カム機構６は軸線Ａｘを共通の軸線として互いに組み合わされた一対のカム部材８、９を有している。一対のカム部材８、９の間には周方向に並んだ複数（図では一つ）のカムボール１０が介在しており、そのカムボール１０は各カム部材８、９に形成された周方向に並ぶ複数のＶ字溝１１、１２にて保持されている。各Ｖ字溝１１、１２は、各カム部材８、９を半径方向外側から見た場合にＶ字状に形成されていて、回転軸２の回転方向に関して深さが徐々に浅くなるように構成されている。

図１に示すように、一対のカム部材８、９のうち、図の左側に位置する固定カム部材８は回転軸２上にスナップリング１４によって固定されており、回転軸２と一体回転できる。他方の可動カム部材９は相手方の固定カム部材８及び回転軸２のそれぞれに対して相対回転でき、かつ軸線Ａｘ方向に移動できる状態で固定カム部材８と組み合わされている。一対のカム部材８、９は、図１に示された位相が一致した状態から相対回転して位相がずれた状態に変化すると、その相対回転に伴ってカムボール１０の位置がＶ字溝１１、１２の浅い位置に変化するので、可動カム部材９は電磁駆動部７に接近する方向に移動する。電磁式係合装置５には、一対のカム部材８、９にこうした相対回転が生じることを抑制するため、固定カム部材８に接近する方向に可動カム部材９を付勢する付勢手段としてのリターンスプリング１５が設けられている。リターンスプリング１５は図の右方向の移動がスナップリング１６にて阻止された状態で回転軸２の外周に配置されている。

電磁駆動部７は電磁コイル１８と、ケース３に固定されて電磁コイル１８を保持するコイルハウジング１９とを有している。電磁駆動部７は電磁コイル１８に電力が供給されると図の破線で示すように磁界Ａが形成されて電磁力を発生し、その電磁力によってアーマチュアとしても機能する磁性体の可動カム部材９を引き寄せる。これにより、可動カム部材９がリターンスプリング１５の付勢力に抗して電磁駆動部７の側へ引き寄せられるため一対のカム部材８、９の相対回転が促されるとともに、互いに対向する可動カム部材９の係合面９ａと、コイルハウジング１９の係合面１９ａとが係合する。このように、可動カム部材９とコイルハウジング１９とは、係合面９ａ、１９ａが互いに離れる解放位置と、これらが互いに係合する係合位置との間を移動でき、可動カム部材９とコイルハウジング１９とは本発明に係る一対の係合部材に相当する。可動カム部材９とコイルハウジング１９とが係合すると、可動カム部材９と組み合わされた固定カム部材８の回転が阻止されるので、固定カム部材８と一体回転する回転軸２がケース３に対して固定される。

可動カム部材９には、解放位置から係合位置へ移行する過程でコイルハウジング１９の係合面１９ａに最初に接触する中間機構２０が設けられている。中間機構２０は、コイルハウジング１９の係合面１９ａに対向していて、可動カム部材９の係合面９ａに対して出没可能な中間部材２１と、中間部材２１を突出方向（図１の右方向）に付勢するスプリング２２とを有している。中間部材２１とスプリング２２とは可動カム部材９に形成された収容室２３に収容されている。係合面９ａからの中間部材２１の突出量は、中間部材２１とコイルハウジング１９の係合面１９ａとの間のギャップＧ１が所定値以下に抑制されるように設定されている。具体的には、収容室２３に形成された規制部材としてのストッパ２４に中間部材２１の突部２１ａが突き当たることにより、中間部材２１の突出量が規制されている。なお、図示の形態では、ストッパ２４及び突部２１ａが径方向の片側のみに形成されているが、径方向の両側にこれらが形成されてもよい。径方向の両側に形成した場合には中間部材２１の突出量の規制がより確実になる利点がある。

図１から明らかなように、解放位置においては、ギャップＧ１は係合面９ａ、１９ａ間に形成されるギャップＧ２に比べて小さくなるように設定されている。図２は電磁式係合装置５の作用効果を説明する説明図であり、中間機構２０を省略した比較例と並べて示されている。図２から理解できるように、ギャップＧ１がギャップＧ２に比べて小さく、初期バネ力（ばね定数）をも小さくできるため、実施形態及び比較例のそれぞれに同一電力を供給した場合、実施形態の初期吸引力Ｆ０は比較例のそれと比べて大きくなる。従って、解放位置から係合位置へ変化させるための電磁吸引力を少ない消費電力で発生できる。また、実施形態の場合、係合位置から解放位置へ移行する際の解放力Ｆｆはリターンスプリング１５のバネ力（付勢力）とスプリング２２のバネ力（付勢力）との合力となるので、比較例の解放力Ｆｆよりも大きくなる。そのため、係合位置から解放位置へ変化させる際にはより確実に解放することができる。

図３に示したように、中間部材２１には軸線Ａｘを中心とした径方向に延びる溝２５が形成されている。可動カム部材９とコイルハウジング１９との間にはオイルが供給されるが、そのオイルが溝２５によって径方向外側に排出されるから中間部材２１及びその周囲にオイルが滞留することを防止できる。これにより、解放位置の時に生じ得る引き摺り抵抗を抑制することができる。なお、こうした溝２５を形成せずに、中間部材２１が平坦であっても上記の作用効果を達成する上では何ら支障はない。

また、中間部材２１のうち、係合面１９ａと接触する部分の摩擦係数は任意に設定してよいが、特にその摩擦係数が係合面９ａの摩擦係数よりも小さくなるように設定されていると好ましい。この場合には、中間部材２１の摺動に伴うトルク容量低下を防止できる利点がある。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図４を参照しながら説明する。この形態は第１の形態の変形例に相当するため、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図４に付して重複する説明を省略する。図４の電磁式係合装置５Ａは、中間機構２０がコイルハウジング１９に設けられたものである。コイルハウジング１９は非回転要素であるので、そこに中間機構２０が設けられることにより、中間部材２１に対する回転の影響を排除できるので、可動カム部材９とコイルハウジング１９との間にオイルを供給しながら使用する場合に、遠心油圧等によって中間部材２１の動作に不具合が生じるといった問題を回避することができる。

（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図５を参照しながら説明する。この形態は第１の形態の変形例に相当する。上記と同様に、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図５に付して重複する説明を省略する。図５の電磁式係合装置５Ｂは、図４に示した第２の形態と異なり、中間機構２０が軸線Ａｘに近い中心側よりも軸線Ａｘから遠い外周側に偏るようにしてコイルハウジング１９に設けられている。この形態によれば、上記第２の形態と同等の効果を達成できるとともに、軸線Ａｘから遠い側での接触を中間部材２１で補うことができるので、径方向の接触面圧分布が均一化されてトルク容量の減少を防止できるとともに、係合面９ａ、１９ａ間の片当たりをも防止できる。この効果は、中間機構２０を上記と同様に外周側に偏るようにして可動カム部材９に設けても達成することができる。

本発明は、上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記の各形態では、本発明の電磁式係合装置をブレーキ装置として利用した形態であるが、本発明を２つの回転要素間に介在させるクラッチとして実施することも可能である。また、上記各形態の電磁式係合装置はカム機構を含んだものであるが、カム機構を有しない形態として本発明を実施することも可能である。

３ ケース（非回転要素）
５、５Ａ、５Ｂ 電磁式係合装置
７ 電磁駆動部（電磁駆動手段）
９ 可動カム部材（係合部材）
９ａ 係合面
１５ リターンスプリング
１９ コイルハウジング（係合部材）
１９ａ 係合面
２１ 中間部材
２４ ストッパ（規制部材）
２５ 溝
Ａｘ 軸線（共通の軸線）
Ｇ１、Ｇ２ ギャップ

Claims (6)

1. 係合面を互いに対向させて、前記係合面同士が互いに離れた解放位置と前記係合面同士が互いに係合した係合位置との間で相対移動可能な状態で、共通の軸線上に配置された一対の係合部材と、
   前記係合面同士が互いに離れる方向に前記一対の係合部材の少なくとも一方を付勢するリターンスプリングと、
   前記解放位置から前記係合位置へ前記リターンスプリングの付勢力に抗して前記一対の係合部材を変位させるための電磁駆動手段と、
   前記一対の係合部材のいずれか一方の係合部材の前記係合面から出没可能な状態かつ突出方向に付勢された状態で前記一方の係合部材に設けられた中間部材と、を備え、
   前記解放位置において、前記中間部材と前記他方の係合部材の前記係合面との間に形成されるギャップが、前記一対の係合部材の前記係合面間に形成されるギャップよりも小さくなるように設定されている、
   ことを特徴とする電磁式係合装置。
2. 前記解放位置において、前記中間部材と前記他方の係合部材の前記係合面との間に形成されるギャップが所定値以下に抑制されるように前記中間部材の突出量を規制する規制部材を更に備える、請求項１に記載の電磁式係合装置。
3. 前記中間部材には、前記軸線を中心とした径方向に延びる溝が形成されている、請求項１又は２に記載の電磁式係合装置。
4. 前記中間部材の摩擦係数が、前記係合面の摩擦係数よりも小さくなるように設定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁式係合装置。
5. 前記一方の係合部材は、非回転要素に固定されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁式係合装置。
6. 前記中間部材は、前記軸線に近い中心側よりも前記軸線から遠い外周側に偏るようにして前記一方の係合部材に設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁式係合装置。

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