JP4024633B2 - 電磁式アクチュエータ及びこれを用いたデファレンシャル装置と動力断続装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クラッチなどの被操作装置を操作する電磁式アクチュエータと、このクラッチによって差動を制限する、あるいは、駆動力を断続するデファレンシャル装置と、このクラッチによって駆動力を断続する動力断続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、特許文献１に記載された車両用デフロック装置５０１を示している。この車両用デフロック装置５０１は、ベベルギア式差動機構５０３、その差動回転をロックするためのドッグクラッチ５０５、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせ操作する電磁式アクチュエータ５０７、ドッグクラッチ５０５の噛み合いを解除するリターンスプリング５０９などから構成されている。
【０００３】
デフケース５１１を回転させるエンジンの駆動力は、差動機構５０３のサイドギア５１３，５１５からそれぞれの車軸５１７，５１９を介して左右の車輪側に配分される。ドッグクラッチ５０５は、デフケース５１１と磁性材料製のプランジャ５２１との間に設けられており、このプランジャ５２１は左サイドギア５１３側の車軸５１７に軸方向移動自在にスプライン連結されている。また、プランジャ５２１はリターンスプリング５０９によってドッグクラッチ５０５の噛み合い解除方向（図６の左方）に付勢されている。
【０００４】
電磁式アクチュエータ５０７は、プランジャ５２１の外周に配置された磁性材料製のベアリングハウジング５２３上に巻線された電磁コイル５２５と、上記のプランジャ５２１などから構成されており、ベアリングハウジング５２３とプランジャ５２１とによって電磁コイル５２５の磁路が構成されている。
【０００５】
電磁コイル５２５が励磁されていない間、プランジャ５２１はリターンスプリング５０９の付勢力によって、図６の位置に移動しており、この状態ではドッグクラッチ５０５の噛み合いと、差動機構５０３の差動ロックが解除されている。
【０００６】
また、電磁コイル５２５が励磁されると、上記の磁路に磁束ループが形成され、その磁力によって生じた移動操作力によりプランジャ５２１は右方に移動し、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせて差動機構５０３の差動をロックする。
【０００７】
悪路走行中のように、駆動輪が空転し易い状況で差動をロックさせると、空転車輪からの駆動力の逃げが防止されて、悪路などの脱出性、走破性が向上し、車両のスタックが防止される。
【０００８】
電磁式アクチュエータ５０７は、電磁コイル５２５とプランジャ５２１とを同軸配置したことにより、コンパクトに構成されると共に、ユニット性が高く、従って、車載性に勝れている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６４−２２６３３号（明細書２頁右上欄１行〜右下欄１７行、図２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような電磁式アクチュエータ５０７では、プランジャ５２１の周囲の部品が磁性材料で製造されていると、本来の磁束ループに対して分岐したループ（磁気漏れ）が形成されてしまう。このような場合、磁気漏れによって、電磁コイル５２５に磁力のロスが生じるので、プランジャ５２１及びドッグクラッチ５０５の操作力が低下し、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせてデファレンシャル装置５０７の差動をロックさせるときの動作に不具合が生じ、あるいは、操作レスポンスが遅くなるから、悪路などでの脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが損なわれ、あるいは、失われる恐れがある。
【００１１】
また、プランジャ５２１に僅かな倒れが生じても、プランジャ５２１とベアリングハウジング５２３との間で移動抵抗が増加し、囓りが発生することがあるが、このような場合、上記のようにプランジャ５２１の移動操作力が低下すると、電磁式アクチュエータ５０７の動作とデフロック装置５０１の差動ロック動作が円滑を欠き、不安定になる恐れがある。
【００１２】
しかし、電磁コイル５２５の磁気漏れやプランジャ５２１の倒れに備えて、電磁コイル５２５の操作移動力（磁力）を強化するには、電磁コイル５２５の大型化や励磁電流の増加が必要になるから、これに伴って、バッテリーの負担が増加し、エンジンの燃費が低下し、電磁式アクチュエータ５０７とデフロック装置５０１の車載性が低下する。
【００１３】
そこで、この発明は、電磁コイルによってプランジャを移動操作し、クラッチなどの被操作装置を断続操作する電磁式アクチュエータであって、電磁コイルのコイルハウジングとプランジャの間で磁気漏れを防止することにより、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加を伴わずに、円滑で安定した動作が得られると共に、プランジャと被操作装置の操作力と操作レスポンスを向上させた電磁式アクチュエータと、この電磁式アクチュエータを用いて構成したデファレンシャル装置及び動力断続装置の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電磁式アクチュエータは、一対のトルク伝達部材間に配置されたクラッチによってトルク伝達部材の間で駆動力を断続する断続装置に用いられ、環状に形成された電磁コイルと、前記電磁コイルを一体に包み込んで保持するコイルハウジングと、前記コイルハウジングと共に前記電磁コイルの磁路を構成し、前記電磁コイルが励磁されると軸方向に移動し、前記クラッチを移動操作するプランジャと、前記コイルハウジングに設けられ、前記プランジャを軸方向移動自在に支承するガイド部材とを備えた電磁式アクチュエータであって、前記プランジャを前記コイルハウジングと対向し前記電磁コイルの励磁により磁束ループを形成する第１環状部材と、前記第１環状部材と一体に形成されて前記第１環状部材より軸方向に長く配置され前記ガイド部材に支承されて軸方向移動により前記クラッチを押圧して移動操作する非磁性材料製の第２環状部材とで構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１の電磁式アクチュエータでは、ガイド部材に支承されるプランジャの第２環状部材を非磁性材料製にした。
【００１６】
このように、プランジャの第２環状部を非磁性材料製にしたことにより、電磁コイルを励磁したとき、これら対向部の間で磁束の分岐ループが生じることが防止される。
【００１７】
こうして、磁気漏れによる電磁コイルの磁力ロスが防止されるから、プランジャと被操作装置の操作力及び操作レスポンスが高く保たれる。
【００１８】
また、デファレンシャル装置の差動制限用クラッチ（被操作装置）を操作する場合は、車両が悪路などを走行する際の脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが高く保たれる。
【００１９】
また、プランジャの倒れによって、プランジャとコイルハウジングとの間で移動抵抗が増加し、囓りが発生した場合でも、上記のようにプランジャと被操作装置の操作力と操作レスポンスが高く保たれるから、電磁式アクチュエータと被操作装置の動作も円滑で安定に保たれる。
【００２０】
また、磁気漏れやプランジャの倒れに備えて、電磁コイルの磁力を強化する必要がなくなり、電磁コイルを大型化し、励磁電流を増やす必要がなくなるから、これに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、電磁式アクチュエータと被操作装置の車載性低下などが避けられる。
【００２２】
請求項２のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、前記デフケースと前記出力側サイドギアのいずれか２者との間に配置され、前記差動機構の差動を制限するクラッチと、請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記差動機構の差動を制限することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項２のデファレンシャル装置は、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば差動機構の差動が制限され、クラッチの連結を解除すれば差動が自由になる。
【００２４】
また、請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力とレスポンスが向上し、円滑で安定した差動制限機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００２５】
請求項３のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するアウターデフケースと、前記アウターデフケースの内部に相対回転可能に配置されたインナーデフケースと、前記インナーデフケースに連結された差動機構と、前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの連結を断続するクラッチと、請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの間でトルクを断続することを特徴とする。
【００２６】
請求項３のデファレンシャル装置は、差動機構の入力側で駆動力を断続するデファレンシャル装置であり、４輪駆動車で２輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば車両は４輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば車両は２輪駆動状態になる。
【００２７】
また、請求項３のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力とレスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００２８】
請求項４のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、前記出力側サイドギアのいずれか一方とその車輪との間に配置されたクラッチと、請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記サイドギアと車輪との間でトルクを断続することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項４のデファレンシャル装置は、差動機構の出力側で駆動力を断続するデファレンシャル装置であり、請求項３のデファレンシャル装置と同様に、４輪駆動車で２輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば車両は４輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば、差動機構の差動回転によって駆動力が遮断され、車両は２輪駆動状態になる。
【００３０】
また、請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力とレスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１〜図５によって本発明の一実施形態である電磁式アクチュエータ１及びこれを用いたデファレンシャル装置３の説明をする。
【００３５】
以下の説明の中で、左右の方向はデファレンシャル装置３が用いられた車両での左右の方向である。また、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００３６】
デファレンシャル装置３は、電磁式アクチュエータ１、デフケース５、ベベルギア式の差動機構７、ドッグクラッチ９（クラッチ：被操作装置）、リターンスプリング１１、ポジションスイッチ１３、コントローラなどから構成されている。
【００３７】
デフケース５は、ケーシング本体１５と左右のカバー１７，１９から構成されており、ケーシング本体１５と左のカバー１７はボルト２１で固定され、ケーシング本体１５と右のカバー１９は溶接されている。
【００３８】
デフケース５はデフキャリヤ２３の内部に配置されており、カバー１７，１９に形成された各ボス部２５，２７はテーパーローラーベアリング２９を介してそれぞれデフキャリヤ２３に支承されている。
【００３９】
デフキャリヤ２３の内部にはオイル溜りが形成されている。
【００４０】
デフケース５にはリングギアがボルトで固定されており、このリングギアは動力伝達系のギヤと噛み合っている。この動力伝達系はトランスミッション側に連結されており、デフケース５はトランスミッションとこの動力伝達系とを介して伝達されるエンジンの駆動力により回転駆動される。
【００４１】
差動機構７は、複数本のピニオンシャフト３１、各ピニオンシャフト３１上に支承されたピニオンギア３３、出力側のサイドギア３５，３７から構成されている。
【００４２】
各ピニオンシャフト３１は、デフケース５（ケーシング本体１５）に設けられた貫通孔３９に端部を係合し、スプリングピン４１によって抜け止めされている。また、サイドギア３５，３７は左右からそれぞれ各ピニオンギア３３と噛み合っている。
【００４３】
デフケース５と各ピニオンギア３３との間には球面ワッシャ４３が配置されており、ピニオンギア３３の遠心力と、サイドギア３５，３７との噛み合いによってピニオンギア３３に生じる噛み合い反力とを受けている。
【００４４】
各サイドギア３５，３７のボス部４５，４７は、カバー１７，１９に形成された支承部４９，５１によって回転自在に支承されており、各ボス部４５，４７はスプライン連結された車軸を介して左右の車輪側に連結されている。
【００４５】
左サイドギア３５とデフケース５との間にはスラストワッシャ５３が配置され、サイドギア３５の噛み合い反力を受けており、右サイドギア３７とデフケース５との間にはスラストワッシャ５５，５５が配置され、サイドギア３７の噛み合い反力を受けている。
【００４６】
ドッグクラッチ９は、右サイドギア３７に形成された噛み合い歯５７と、クラッチリング５９に形成された噛み合い歯６１によって構成されている。
【００４７】
このクラッチリング５９には脚部６３が周方向等間隔に形成されている。クラッチリング５９は各脚部６３をカバー１９に形成された周方向等間隔の開口６５にそれぞれ貫通させてデフケース５に回り止めされ、軸方向移動自在に配置されている。
【００４８】
クラッチリング５９が左に移動するとドッグクラッチ９が噛み合って差動機構７の差動がロックされ、図１のように、クラッチリング５９が右に移動するとドッグクラッチ９の噛み合いが解除され、差動ロックが解除される。
【００４９】
リターンスプリング１１は右サイドギア３７とクラッチリング５９との間に配置され、クラッチリング５９をドッグクラッチ９の噛み合い解除側（右方）に付勢している。
【００５０】
電磁式アクチュエータ１は、電磁コイル６７、一対のコイルハウジング６９，７１、ガイド部材７３、プランジャ７５などから構成されている。
【００５１】
コイルハウジング６９，７１は磁性材料（Ｓ１０Ｃ）で作られており、電磁コイル６７を左右から挟み込んで一体に形成されている。右のコイルハウジング７１は連結部材を介してデフキャリヤ２３に固定されており、電磁コイル６７のリード線７７はデフキャリヤ２３の外部に引き出され、コネクター７９によりコントローラ側のコネクターを介して車載のバッテリに接続されている。
【００５２】
また、コイルハウジング６９，７１は、左右のスラストワッシャ８１，８３によりデフケース５の右ボス部２７と、テーパーローラーベアリング２９のインナーレース８５との間で軸方向に位置決めされている。
【００５３】
ガイド部材７３は非磁性材料（例えば、ステンレス鋼）で作られており、コイルハウジング７１の内周部に溶接されている。
【００５４】
プランジャ７５はコイルハウジング６９，７１の内周側とガイド部材７３の外周側に配置されている。
【００５５】
また、プランジャ７５は磁性材料（Ｓ１０Ｃ）で作られたリング８７（第１環状部材）と、非磁性材料（例えば、ステンレス鋼）で作られた押圧リング８９（第２環状部材）からなり、押圧リング８９はリング８７の内周側に配置され、リングと一体に形成されている。押圧リング８９の内周はガイド部材７３の外周で軸方向移動自在に支承されており、押圧リング８９の内周にはテフロン（登録商標）のコーティングが施され、摺動抵抗を低減させている。
【００５６】
なお、このテフロン（登録商標）コーティングは、ガイド部材７３の外周に施してもよい。
【００５７】
ドッグクラッチ９のクラッチリング５９は、リターンスプリング１１の付勢力により、プレッシャープレート９１を介して押圧リング８９（プランジャ７５）を右方に押圧している。このプレッシャープレート９１は腕部９３によって回転側のクラッチリング５９に連結されており、静止側のプランジャ７５（押圧リング８９）との間で摺動を吸収している。
【００５８】
コイルハウジング６９，７１とプランジャ７５のリング８７によって電磁コイル６７の磁路が構成されており、プランジャ７５（リング８７）はアーマチャになっている。
【００５９】
コントローラは、電磁コイル６７の励磁、励磁停止を行う。
【００６０】
電磁コイル６７が励磁されると、磁路に磁束ループ９５が発生し、その磁力によってリング８７（プランジャ７５）が左方に移動し、押圧リング８９（プランジャ７５）がプレッシャープレート９１を介し、リターンスプリング１１を撓ませながら、クラッチリング５９を押圧してドッグクラッチ９を噛み合わせ、上記のように、差動機構７の差動をロックさせる。
【００６１】
また、上記のようにガイド部材７３とプランジャ７５の押圧リング８９の両方が非磁性材料で作られているから、図２のように、電磁コイル６７が励磁されたとき、磁性材料のガイド部材５２１とプランジャ５２３との間に磁束の分岐ループ５２９が生じる図７の従来例と異なって、磁束ループ９５から分岐ループが発生することはなく、磁気漏れ（電磁コイル６７の磁力ロス）が避けられる。
【００６２】
悪路走行中のように、左右の駆動輪が空転し易い状況で差動をロックさせると、空転車輪からの駆動力の逃げが防止されて、悪路などの脱出性、走破性が向上し、車両のスタックが防止される。
【００６３】
なお、コイルハウジング６９には、電磁コイル６７の磁力によってプランジャ７５が左方へ移動したときに、プランジャ７５（リング８７）と突き当たって停止させるストッパ部９７（図２）が設けられている。
【００６４】
また、電磁コイル６７の励磁を停止すると、リターンスプリング１１によってクラッチリング５９とプレッシャープレート９１とプランジャ７５が右方へ戻り、ドッグクラッチ９の噛み合いが解除され、差動機構７の差動が自由になる。
【００６５】
ポジションスイッチ１３の取り付け軸９９（中心線：ＳＬ１）はデフキャリヤ２３を回転自在に貫通しており、取り付け軸９９には所定の軸間距離Ｌを介して位置検出軸１０１（中心線：ＳＬ２）が平行に一体形成されている。この位置検出軸１０１の先端には円形断面のプローブ１０３が同軸に形成されており、このプローブ１０３はプレッシャープレート９１の左側面に係合している。また、位置検出軸１０１とプローブ１０３は適度な強さのリターンスプリングによって右方に付勢されている。
【００６６】
ポジションスイッチ１３のプローブ１０３（位置検出軸１０１）は、ドッグクラッチ９が噛み合うと、プレッシャープレート９１の移動に伴って図１の破線の位置まで移動し、ドッグクラッチ９の噛み合いが解除されると、上記のリターンスプリングによって実線の位置へ戻る。
【００６７】
ポジションスイッチ１３は位置検出軸１０１のこのような軸方向往復移動に伴ってＯＮ−ＯＦＦし、その信号をコントローラに送る。コントローラは受け取ったＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて、デファレンシャル装置３（差動機構７）の差動回転がロックされているか否かを判断する。
【００６８】
ポジションスイッチ１３の取り付けは次のように行われる。
【００６９】
先ず、図４のように、プローブ１０３（位置検出軸１０１）がプレッシャープレート９１に対して径方向外側になる角度で取り付け軸９９をデフキャリヤ２３に取り付け、さらに、プローブ１０３がプレッシャープレート９１の左側に来るまで取り付け軸９９を差し込む。
【００７０】
次に、この状態から図５の矢印１０５のいずれかの方向に、取り付け軸９９を１８０°回転させると、プローブ１０３がプレッシャープレート９１の左側面に係合する。
【００７１】
さらに、図１と図３のように、取り付け軸９９と一体に形成されたブラケット１０７をボルト１０９でデフキャリヤ２３に固定して回り止めすれば、ポジションスイッチ１３の取り付けが終了する。
【００７２】
また、ボルト１０９を外し、取り付け軸９９を図５の状態から図４の状態まで回転させれば、プローブ１０３とプレッシャープレート９１が外れるから、ポジションスイッチ１３の全体をデフキャリヤ２３から抜き取って取り外すことができる。
【００７３】
デフケース５には、右カバー１９の開口６５の他に、左カバー１７とケーシング本体１５にも開口１１１，１１３がそれぞれ形成されており、ボス部２５，２７の内周には螺旋状のオイル溝が形成されている。さらに、スラストワッシャ５３，５５と対向する部分には、前記の各螺旋状オイル溝にそれぞれ連通した径方向のオイル溝１１５，１１７が形成されている。
【００７４】
開口６５，１１１，１１３はいずれもデフケース５の径方向外側部分に形成されているから、デフキャリヤ２３に形成されたオイル溜りのオイルに常時浸されており、デフケース５の回転に伴って開口６５，１１１，１１３からオイルが流出入する。
【００７５】
また、オイル溜りのオイルはデフケース５とリングギアの回転によって掻き上げられ、掻き上げられたオイルは、開口６５，１１１から流出入すると共に、ボス部２５，２７の各螺旋状オイル溝から流入し、それぞれのネジポンプ作用によって移動を促進され、オイル溝１１５，１１７と、スラストワッシャ５３，５５の隙間などを通ってデフケース５の内部に流入する。
【００７６】
デフケース５に流入したオイルは、差動機構７を構成する各ギア３３，３５，３７の噛み合い部、ピニオンシャフト３１とピニオンギア３３の摺動部、デフケース５とクラッチリング５９の摺動部、ドッグクラッチ９（噛み合い歯５７，６１）などに供給されてこれらを潤滑・冷却する。
【００７７】
また、電磁式アクチュエータ１の下部もオイル溜りに浸されており、プランジャ７５の押圧リング８９とガイド部材７３との摺動部（テフロン（登録商標）コーティング部）、プランジャ７５の押圧リング８９とプレッシャープレート９１との摺動部、コイルハウジング６９，７１とスラストワッシャ８１，８３との摺動部、ポジションスイッチ１３のプローブ１０３とプレッシャープレート９１の摺動部なども潤滑・冷却される。
【００７８】
上記の各潤滑・冷却部では、供給されたオイルによって磨耗が軽減され、耐久性が向上すると共に、各摺動部での摩擦抵抗の低減によってエンジンの燃費が向上する。
【００７９】
また、押圧リング８９（プランジャ７５）とプレッシャープレート９１との摺動部が潤滑されることにより、プランジャ７５の倒れが防止されるから、電磁式アクチュエータ１によるドッグクラッチ９の断続機能（デファレンシャル装置３の差動ロック機能）が円滑で正常に保たれる。
【００８０】
こうして、電磁式アクチュエータ１とデファレンシャル装置３が構成されている。
【００８１】
電磁式アクチュエータ１は、コイルハウジング６９，７１のガイド部材７３と、このガイド部材７３によって支承されるプランジャ７５の押圧リング８９の両方を非磁性材料製にしたことにより、電磁コイル６７を励磁したときに、これらの間で磁束の分岐ループが生じることがなくなり、磁気漏れによる電磁コイル６７の磁力ロスが防止される。
【００８２】
従って、電磁コイル６７によるプランジャ７５とドッグクラッチ９の操作力と操作レスポンスが高く保たれるから、悪路などを走行する際の脱出性や走破性の向上効果、車両のスタック防止効果なども高く保たれる。
【００８３】
また、プランジャ７５の倒れによってプランジャ７５とコイルハウジング６９，７１との間で移動抵抗が増加し、あるいは、囓りが発生した場合であっても、上記のように電磁コイル６７によるプランジャ７５とドッグクラッチ９の操作力と操作レスポンスが高く保たれるから、電磁式アクチュエータ１によるドッグクラッチ９の断続機能及びデファレンシャル装置３の差動ロック機能は円滑で正常に保たれる。
【００８４】
従って、電磁コイル６７の磁力を特に強化する必要がなくなり、電磁コイル６７を大型化し、あるいは、励磁電流を増やす必要がなくなるから、これに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、電磁式アクチュエータ１とデファレンシャル装置３の車載性低下などが避けられる。
【００８５】
また、ポジションスイッチ１３の取り付け軸９９と位置検出軸１０１とに軸間距離Ｌを与えたことによって、デフキャリヤ２３からデファレンシャル装置３を取り外さずに、デフキャリヤ２３とデファレンシャル装置３に対してポジションスイッチ１３を取り付け、また、取り外すことが可能になった。
【００８６】
このようにポジションスイッチ１３の取り付けと取り外しの各作業が極めて容易になったから、デフキャリヤ２３とデファレンシャル装置３の各分解コストの低減分を含めて、ポジションスイッチ１３の取り付けと取り外しの各コストが大幅に低減される。
【００８７】
なお、本発明では、従来例と異なって、プランジャをコイルハウジングの外周側に配置し、ガイド部材で支承することも可能である。
【００８８】
このように、プランジャをコイルハウジングの外周側に配置し、あるいは、プランジャをコイルハウジングの内周側と外周側の両方に配置すれば、コイルハウジングの内周側と外周側で生じている空気層への磁束漏れを有効に利用することが可能になり、電磁コイルを大型化し、あるいは、励磁電流を増やすことなく、電磁コイルによるプランジャ及び被操作装置の移動操作力と、操作レスポンスを大幅に向上させることができる。
【００８９】
また、外周側と内周側の一方で、プランジャとコイルハウジング間の磁束が飽和し、電磁コイルの磁束を充分に使い切っていない場合は、外周側と内周側の両方にプランジャを配置することにより、電磁コイルの磁束を有効に使い切ることができるから、プランジャ及び被操作装置の移動操作力と操作レスポンスがさらに向上する。
【００９０】
このように、コイルハウジングの外周側にプランジャを配置すれば、プランジャとガイド部材間での磁気漏れを防止することによる本発明の効果に加えて、プランジャをコイルハウジングの外周側に配置することによる上記の効果が得られる。
【００９１】
また、ガイド部材だけを非磁性材料製にする構成も可能であり、この場合、プランジャは第１環状部材と第２環状部材に分ける必要がなくなり、磁性材料の一体形成部材を従来のまま用いることができるから、それだけ低コストに実施できる。
【００９２】
また、本発明の電磁式アクチュエータにおいて、被操作装置はクラッチに限らない。また、クラッチも、実施形態のような噛み合いクラッチ（ドッグクラッチ）だけでなく、多板クラッチやコーンクラッチのような摩擦クラッチでもよい。
【００９３】
また、本発明のデファレンシャル装置において、差動機構は、ベベルギア式の差動機構に限らず、プラネタリーギア式の差動機構、デフケースの収容孔に回転自在に収容されたピニオンギアで出力側のサイドギアを連結した差動機構、ウォームギアを用いた差動機構などでもよい。
【００９４】
また、本発明のデファレンシャル装置は、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）と、リヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）と、センターデフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【００９５】
【発明の効果】
請求項１の電磁式アクチュエータは、ガイド部材に支承されるプランジャの第２環状部材を非磁性材料製にしたことにより、磁気漏れによる電磁コイルの磁力ロスが防止され、プランジャと被操作装置の操作力及び操作レスポンスが高く保たれる。
【００９６】
従って、デファレンシャル装置で差動制限用クラッチを操作する場合、悪路などの脱出性や走破性の向上効果、車両のスタック防止効果などが高く保たれる。
【００９７】
また、プランジャの倒れによって移動抵抗の増加や囓りが生じた場合でも、上記のようにプランジャと被操作装置の操作力及び操作レスポンスが高く保たれるから、電磁式アクチュエータと被操作装置の動作も円滑で安定に保たれる。
【００９８】
従って、電磁コイルを大型化し、励磁電流を増やして磁力を強化する必要がなくなり、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、電磁式アクチュエータと被操作装置の車載性低下などが避けられる。
【００９９】
請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した差動制限機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【０１００】
請求項３のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【０１０１】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の電磁式アクチュエータとこれを用いたデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図２】図１の実施形態の要部拡大断面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図１の実施形態において、ポジションスイッチのプローブがプレッシャープレートと係合していない角度位置を示す図面である。
【図５】図１の実施形態において、ポジションスイッチのプローブをプレッシャープレートに係合させた角度位置を示す図面である。
【図６】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁式アクチュエータ
３ デファレンシャル装置
５ デフケース
７ 差動機構
９ ドッグクラッチ（クラッチ：被操作装置）
３５，３７ 差動機構の出力側サイドギア
６７ 電磁コイル
６９，７１ コイルハウジング
７３ コイルハウジングに固定された非磁性材料製のガイド部材
７５ プランジャ
８７ 磁性材料製のリング（プランジャの第１環状部材）
８９ 非磁性材料製の押圧リング（プランジャの第２環状部材）
【発明の属する技術分野】
この発明は、クラッチなどの被操作装置を操作する電磁式アクチュエータと、このクラッチによって差動を制限する、あるいは、駆動力を断続するデファレンシャル装置と、このクラッチによって駆動力を断続する動力断続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、特許文献１に記載された車両用デフロック装置５０１を示している。この車両用デフロック装置５０１は、ベベルギア式差動機構５０３、その差動回転をロックするためのドッグクラッチ５０５、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせ操作する電磁式アクチュエータ５０７、ドッグクラッチ５０５の噛み合いを解除するリターンスプリング５０９などから構成されている。
【０００３】
デフケース５１１を回転させるエンジンの駆動力は、差動機構５０３のサイドギア５１３，５１５からそれぞれの車軸５１７，５１９を介して左右の車輪側に配分される。ドッグクラッチ５０５は、デフケース５１１と磁性材料製のプランジャ５２１との間に設けられており、このプランジャ５２１は左サイドギア５１３側の車軸５１７に軸方向移動自在にスプライン連結されている。また、プランジャ５２１はリターンスプリング５０９によってドッグクラッチ５０５の噛み合い解除方向（図６の左方）に付勢されている。
【０００４】
電磁式アクチュエータ５０７は、プランジャ５２１の外周に配置された磁性材料製のベアリングハウジング５２３上に巻線された電磁コイル５２５と、上記のプランジャ５２１などから構成されており、ベアリングハウジング５２３とプランジャ５２１とによって電磁コイル５２５の磁路が構成されている。
【０００５】
電磁コイル５２５が励磁されていない間、プランジャ５２１はリターンスプリング５０９の付勢力によって、図６の位置に移動しており、この状態ではドッグクラッチ５０５の噛み合いと、差動機構５０３の差動ロックが解除されている。
【０００６】
また、電磁コイル５２５が励磁されると、上記の磁路に磁束ループが形成され、その磁力によって生じた移動操作力によりプランジャ５２１は右方に移動し、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせて差動機構５０３の差動をロックする。
【０００７】
悪路走行中のように、駆動輪が空転し易い状況で差動をロックさせると、空転車輪からの駆動力の逃げが防止されて、悪路などの脱出性、走破性が向上し、車両のスタックが防止される。
【０００８】
電磁式アクチュエータ５０７は、電磁コイル５２５とプランジャ５２１とを同軸配置したことにより、コンパクトに構成されると共に、ユニット性が高く、従って、車載性に勝れている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６４−２２６３３号（明細書２頁右上欄１行〜右下欄１７行、図２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような電磁式アクチュエータ５０７では、プランジャ５２１の周囲の部品が磁性材料で製造されていると、本来の磁束ループに対して分岐したループ（磁気漏れ）が形成されてしまう。このような場合、磁気漏れによって、電磁コイル５２５に磁力のロスが生じるので、プランジャ５２１及びドッグクラッチ５０５の操作力が低下し、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせてデファレンシャル装置５０７の差動をロックさせるときの動作に不具合が生じ、あるいは、操作レスポンスが遅くなるから、悪路などでの脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが損なわれ、あるいは、失われる恐れがある。
【００１１】
また、プランジャ５２１に僅かな倒れが生じても、プランジャ５２１とベアリングハウジング５２３との間で移動抵抗が増加し、囓りが発生することがあるが、このような場合、上記のようにプランジャ５２１の移動操作力が低下すると、電磁式アクチュエータ５０７の動作とデフロック装置５０１の差動ロック動作が円滑を欠き、不安定になる恐れがある。
【００１２】
しかし、電磁コイル５２５の磁気漏れやプランジャ５２１の倒れに備えて、電磁コイル５２５の操作移動力（磁力）を強化するには、電磁コイル５２５の大型化や励磁電流の増加が必要になるから、これに伴って、バッテリーの負担が増加し、エンジンの燃費が低下し、電磁式アクチュエータ５０７とデフロック装置５０１の車載性が低下する。
【００１３】
そこで、この発明は、電磁コイルによってプランジャを移動操作し、クラッチなどの被操作装置を断続操作する電磁式アクチュエータであって、電磁コイルのコイルハウジングとプランジャの間で磁気漏れを防止することにより、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加を伴わずに、円滑で安定した動作が得られると共に、プランジャと被操作装置の操作力と操作レスポンスを向上させた電磁式アクチュエータと、この電磁式アクチュエータを用いて構成したデファレンシャル装置及び動力断続装置の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電磁式アクチュエータは、一対のトルク伝達部材間に配置されたクラッチによってトルク伝達部材の間で駆動力を断続する断続装置に用いられ、環状に形成された電磁コイルと、前記電磁コイルを一体に包み込んで保持するコイルハウジングと、前記コイルハウジングと共に前記電磁コイルの磁路を構成し、前記電磁コイルが励磁されると軸方向に移動し、前記クラッチを移動操作するプランジャと、前記コイルハウジングに設けられ、前記プランジャを軸方向移動自在に支承するガイド部材とを備えた電磁式アクチュエータであって、前記プランジャを前記コイルハウジングと対向し前記電磁コイルの励磁により磁束ループを形成する第１環状部材と、前記第１環状部材と一体に形成されて前記第１環状部材より軸方向に長く配置され前記ガイド部材に支承されて軸方向移動により前記クラッチを押圧して移動操作する非磁性材料製の第２環状部材とで構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１の電磁式アクチュエータでは、ガイド部材に支承されるプランジャの第２環状部材を非磁性材料製にした。
【００１６】
このように、プランジャの第２環状部を非磁性材料製にしたことにより、電磁コイルを励磁したとき、これら対向部の間で磁束の分岐ループが生じることが防止される。
【００１７】
こうして、磁気漏れによる電磁コイルの磁力ロスが防止されるから、プランジャと被操作装置の操作力及び操作レスポンスが高く保たれる。
【００１８】
また、デファレンシャル装置の差動制限用クラッチ（被操作装置）を操作する場合は、車両が悪路などを走行する際の脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが高く保たれる。
【００１９】
また、プランジャの倒れによって、プランジャとコイルハウジングとの間で移動抵抗が増加し、囓りが発生した場合でも、上記のようにプランジャと被操作装置の操作力と操作レスポンスが高く保たれるから、電磁式アクチュエータと被操作装置の動作も円滑で安定に保たれる。
【００２０】
また、磁気漏れやプランジャの倒れに備えて、電磁コイルの磁力を強化する必要がなくなり、電磁コイルを大型化し、励磁電流を増やす必要がなくなるから、これに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、電磁式アクチュエータと被操作装置の車載性低下などが避けられる。
【００２２】
請求項２のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、前記デフケースと前記出力側サイドギアのいずれか２者との間に配置され、前記差動機構の差動を制限するクラッチと、請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記差動機構の差動を制限することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項２のデファレンシャル装置は、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば差動機構の差動が制限され、クラッチの連結を解除すれば差動が自由になる。
【００２４】
また、請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力とレスポンスが向上し、円滑で安定した差動制限機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００２５】
請求項３のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するアウターデフケースと、前記アウターデフケースの内部に相対回転可能に配置されたインナーデフケースと、前記インナーデフケースに連結された差動機構と、前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの連結を断続するクラッチと、請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの間でトルクを断続することを特徴とする。
【００２６】
請求項３のデファレンシャル装置は、差動機構の入力側で駆動力を断続するデファレンシャル装置であり、４輪駆動車で２輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば車両は４輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば車両は２輪駆動状態になる。
【００２７】
また、請求項３のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力とレスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００２８】
請求項４のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、前記出力側サイドギアのいずれか一方とその車輪との間に配置されたクラッチと、請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記サイドギアと車輪との間でトルクを断続することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項４のデファレンシャル装置は、差動機構の出力側で駆動力を断続するデファレンシャル装置であり、請求項３のデファレンシャル装置と同様に、４輪駆動車で２輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば車両は４輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば、差動機構の差動回転によって駆動力が遮断され、車両は２輪駆動状態になる。
【００３０】
また、請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力とレスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１〜図５によって本発明の一実施形態である電磁式アクチュエータ１及びこれを用いたデファレンシャル装置３の説明をする。
【００３５】
以下の説明の中で、左右の方向はデファレンシャル装置３が用いられた車両での左右の方向である。また、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００３６】
デファレンシャル装置３は、電磁式アクチュエータ１、デフケース５、ベベルギア式の差動機構７、ドッグクラッチ９（クラッチ：被操作装置）、リターンスプリング１１、ポジションスイッチ１３、コントローラなどから構成されている。
【００３７】
デフケース５は、ケーシング本体１５と左右のカバー１７，１９から構成されており、ケーシング本体１５と左のカバー１７はボルト２１で固定され、ケーシング本体１５と右のカバー１９は溶接されている。
【００３８】
デフケース５はデフキャリヤ２３の内部に配置されており、カバー１７，１９に形成された各ボス部２５，２７はテーパーローラーベアリング２９を介してそれぞれデフキャリヤ２３に支承されている。
【００３９】
デフキャリヤ２３の内部にはオイル溜りが形成されている。
【００４０】
デフケース５にはリングギアがボルトで固定されており、このリングギアは動力伝達系のギヤと噛み合っている。この動力伝達系はトランスミッション側に連結されており、デフケース５はトランスミッションとこの動力伝達系とを介して伝達されるエンジンの駆動力により回転駆動される。
【００４１】
差動機構７は、複数本のピニオンシャフト３１、各ピニオンシャフト３１上に支承されたピニオンギア３３、出力側のサイドギア３５，３７から構成されている。
【００４２】
各ピニオンシャフト３１は、デフケース５（ケーシング本体１５）に設けられた貫通孔３９に端部を係合し、スプリングピン４１によって抜け止めされている。また、サイドギア３５，３７は左右からそれぞれ各ピニオンギア３３と噛み合っている。
【００４３】
デフケース５と各ピニオンギア３３との間には球面ワッシャ４３が配置されており、ピニオンギア３３の遠心力と、サイドギア３５，３７との噛み合いによってピニオンギア３３に生じる噛み合い反力とを受けている。
【００４４】
各サイドギア３５，３７のボス部４５，４７は、カバー１７，１９に形成された支承部４９，５１によって回転自在に支承されており、各ボス部４５，４７はスプライン連結された車軸を介して左右の車輪側に連結されている。
【００４５】
左サイドギア３５とデフケース５との間にはスラストワッシャ５３が配置され、サイドギア３５の噛み合い反力を受けており、右サイドギア３７とデフケース５との間にはスラストワッシャ５５，５５が配置され、サイドギア３７の噛み合い反力を受けている。
【００４６】
ドッグクラッチ９は、右サイドギア３７に形成された噛み合い歯５７と、クラッチリング５９に形成された噛み合い歯６１によって構成されている。
【００４７】
このクラッチリング５９には脚部６３が周方向等間隔に形成されている。クラッチリング５９は各脚部６３をカバー１９に形成された周方向等間隔の開口６５にそれぞれ貫通させてデフケース５に回り止めされ、軸方向移動自在に配置されている。
【００４８】
クラッチリング５９が左に移動するとドッグクラッチ９が噛み合って差動機構７の差動がロックされ、図１のように、クラッチリング５９が右に移動するとドッグクラッチ９の噛み合いが解除され、差動ロックが解除される。
【００４９】
リターンスプリング１１は右サイドギア３７とクラッチリング５９との間に配置され、クラッチリング５９をドッグクラッチ９の噛み合い解除側（右方）に付勢している。
【００５０】
電磁式アクチュエータ１は、電磁コイル６７、一対のコイルハウジング６９，７１、ガイド部材７３、プランジャ７５などから構成されている。
【００５１】
コイルハウジング６９，７１は磁性材料（Ｓ１０Ｃ）で作られており、電磁コイル６７を左右から挟み込んで一体に形成されている。右のコイルハウジング７１は連結部材を介してデフキャリヤ２３に固定されており、電磁コイル６７のリード線７７はデフキャリヤ２３の外部に引き出され、コネクター７９によりコントローラ側のコネクターを介して車載のバッテリに接続されている。
【００５２】
また、コイルハウジング６９，７１は、左右のスラストワッシャ８１，８３によりデフケース５の右ボス部２７と、テーパーローラーベアリング２９のインナーレース８５との間で軸方向に位置決めされている。
【００５３】
ガイド部材７３は非磁性材料（例えば、ステンレス鋼）で作られており、コイルハウジング７１の内周部に溶接されている。
【００５４】
プランジャ７５はコイルハウジング６９，７１の内周側とガイド部材７３の外周側に配置されている。
【００５５】
また、プランジャ７５は磁性材料（Ｓ１０Ｃ）で作られたリング８７（第１環状部材）と、非磁性材料（例えば、ステンレス鋼）で作られた押圧リング８９（第２環状部材）からなり、押圧リング８９はリング８７の内周側に配置され、リングと一体に形成されている。押圧リング８９の内周はガイド部材７３の外周で軸方向移動自在に支承されており、押圧リング８９の内周にはテフロン（登録商標）のコーティングが施され、摺動抵抗を低減させている。
【００５６】
なお、このテフロン（登録商標）コーティングは、ガイド部材７３の外周に施してもよい。
【００５７】
ドッグクラッチ９のクラッチリング５９は、リターンスプリング１１の付勢力により、プレッシャープレート９１を介して押圧リング８９（プランジャ７５）を右方に押圧している。このプレッシャープレート９１は腕部９３によって回転側のクラッチリング５９に連結されており、静止側のプランジャ７５（押圧リング８９）との間で摺動を吸収している。
【００５８】
コイルハウジング６９，７１とプランジャ７５のリング８７によって電磁コイル６７の磁路が構成されており、プランジャ７５（リング８７）はアーマチャになっている。
【００５９】
コントローラは、電磁コイル６７の励磁、励磁停止を行う。
【００６０】
電磁コイル６７が励磁されると、磁路に磁束ループ９５が発生し、その磁力によってリング８７（プランジャ７５）が左方に移動し、押圧リング８９（プランジャ７５）がプレッシャープレート９１を介し、リターンスプリング１１を撓ませながら、クラッチリング５９を押圧してドッグクラッチ９を噛み合わせ、上記のように、差動機構７の差動をロックさせる。
【００６１】
また、上記のようにガイド部材７３とプランジャ７５の押圧リング８９の両方が非磁性材料で作られているから、図２のように、電磁コイル６７が励磁されたとき、磁性材料のガイド部材５２１とプランジャ５２３との間に磁束の分岐ループ５２９が生じる図７の従来例と異なって、磁束ループ９５から分岐ループが発生することはなく、磁気漏れ（電磁コイル６７の磁力ロス）が避けられる。
【００６２】
悪路走行中のように、左右の駆動輪が空転し易い状況で差動をロックさせると、空転車輪からの駆動力の逃げが防止されて、悪路などの脱出性、走破性が向上し、車両のスタックが防止される。
【００６３】
なお、コイルハウジング６９には、電磁コイル６７の磁力によってプランジャ７５が左方へ移動したときに、プランジャ７５（リング８７）と突き当たって停止させるストッパ部９７（図２）が設けられている。
【００６４】
また、電磁コイル６７の励磁を停止すると、リターンスプリング１１によってクラッチリング５９とプレッシャープレート９１とプランジャ７５が右方へ戻り、ドッグクラッチ９の噛み合いが解除され、差動機構７の差動が自由になる。
【００６５】
ポジションスイッチ１３の取り付け軸９９（中心線：ＳＬ１）はデフキャリヤ２３を回転自在に貫通しており、取り付け軸９９には所定の軸間距離Ｌを介して位置検出軸１０１（中心線：ＳＬ２）が平行に一体形成されている。この位置検出軸１０１の先端には円形断面のプローブ１０３が同軸に形成されており、このプローブ１０３はプレッシャープレート９１の左側面に係合している。また、位置検出軸１０１とプローブ１０３は適度な強さのリターンスプリングによって右方に付勢されている。
【００６６】
ポジションスイッチ１３のプローブ１０３（位置検出軸１０１）は、ドッグクラッチ９が噛み合うと、プレッシャープレート９１の移動に伴って図１の破線の位置まで移動し、ドッグクラッチ９の噛み合いが解除されると、上記のリターンスプリングによって実線の位置へ戻る。
【００６７】
ポジションスイッチ１３は位置検出軸１０１のこのような軸方向往復移動に伴ってＯＮ−ＯＦＦし、その信号をコントローラに送る。コントローラは受け取ったＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて、デファレンシャル装置３（差動機構７）の差動回転がロックされているか否かを判断する。
【００６８】
ポジションスイッチ１３の取り付けは次のように行われる。
【００６９】
先ず、図４のように、プローブ１０３（位置検出軸１０１）がプレッシャープレート９１に対して径方向外側になる角度で取り付け軸９９をデフキャリヤ２３に取り付け、さらに、プローブ１０３がプレッシャープレート９１の左側に来るまで取り付け軸９９を差し込む。
【００７０】
次に、この状態から図５の矢印１０５のいずれかの方向に、取り付け軸９９を１８０°回転させると、プローブ１０３がプレッシャープレート９１の左側面に係合する。
【００７１】
さらに、図１と図３のように、取り付け軸９９と一体に形成されたブラケット１０７をボルト１０９でデフキャリヤ２３に固定して回り止めすれば、ポジションスイッチ１３の取り付けが終了する。
【００７２】
また、ボルト１０９を外し、取り付け軸９９を図５の状態から図４の状態まで回転させれば、プローブ１０３とプレッシャープレート９１が外れるから、ポジションスイッチ１３の全体をデフキャリヤ２３から抜き取って取り外すことができる。
【００７３】
デフケース５には、右カバー１９の開口６５の他に、左カバー１７とケーシング本体１５にも開口１１１，１１３がそれぞれ形成されており、ボス部２５，２７の内周には螺旋状のオイル溝が形成されている。さらに、スラストワッシャ５３，５５と対向する部分には、前記の各螺旋状オイル溝にそれぞれ連通した径方向のオイル溝１１５，１１７が形成されている。
【００７４】
開口６５，１１１，１１３はいずれもデフケース５の径方向外側部分に形成されているから、デフキャリヤ２３に形成されたオイル溜りのオイルに常時浸されており、デフケース５の回転に伴って開口６５，１１１，１１３からオイルが流出入する。
【００７５】
また、オイル溜りのオイルはデフケース５とリングギアの回転によって掻き上げられ、掻き上げられたオイルは、開口６５，１１１から流出入すると共に、ボス部２５，２７の各螺旋状オイル溝から流入し、それぞれのネジポンプ作用によって移動を促進され、オイル溝１１５，１１７と、スラストワッシャ５３，５５の隙間などを通ってデフケース５の内部に流入する。
【００７６】
デフケース５に流入したオイルは、差動機構７を構成する各ギア３３，３５，３７の噛み合い部、ピニオンシャフト３１とピニオンギア３３の摺動部、デフケース５とクラッチリング５９の摺動部、ドッグクラッチ９（噛み合い歯５７，６１）などに供給されてこれらを潤滑・冷却する。
【００７７】
また、電磁式アクチュエータ１の下部もオイル溜りに浸されており、プランジャ７５の押圧リング８９とガイド部材７３との摺動部（テフロン（登録商標）コーティング部）、プランジャ７５の押圧リング８９とプレッシャープレート９１との摺動部、コイルハウジング６９，７１とスラストワッシャ８１，８３との摺動部、ポジションスイッチ１３のプローブ１０３とプレッシャープレート９１の摺動部なども潤滑・冷却される。
【００７８】
上記の各潤滑・冷却部では、供給されたオイルによって磨耗が軽減され、耐久性が向上すると共に、各摺動部での摩擦抵抗の低減によってエンジンの燃費が向上する。
【００７９】
また、押圧リング８９（プランジャ７５）とプレッシャープレート９１との摺動部が潤滑されることにより、プランジャ７５の倒れが防止されるから、電磁式アクチュエータ１によるドッグクラッチ９の断続機能（デファレンシャル装置３の差動ロック機能）が円滑で正常に保たれる。
【００８０】
こうして、電磁式アクチュエータ１とデファレンシャル装置３が構成されている。
【００８１】
電磁式アクチュエータ１は、コイルハウジング６９，７１のガイド部材７３と、このガイド部材７３によって支承されるプランジャ７５の押圧リング８９の両方を非磁性材料製にしたことにより、電磁コイル６７を励磁したときに、これらの間で磁束の分岐ループが生じることがなくなり、磁気漏れによる電磁コイル６７の磁力ロスが防止される。
【００８２】
従って、電磁コイル６７によるプランジャ７５とドッグクラッチ９の操作力と操作レスポンスが高く保たれるから、悪路などを走行する際の脱出性や走破性の向上効果、車両のスタック防止効果なども高く保たれる。
【００８３】
また、プランジャ７５の倒れによってプランジャ７５とコイルハウジング６９，７１との間で移動抵抗が増加し、あるいは、囓りが発生した場合であっても、上記のように電磁コイル６７によるプランジャ７５とドッグクラッチ９の操作力と操作レスポンスが高く保たれるから、電磁式アクチュエータ１によるドッグクラッチ９の断続機能及びデファレンシャル装置３の差動ロック機能は円滑で正常に保たれる。
【００８４】
従って、電磁コイル６７の磁力を特に強化する必要がなくなり、電磁コイル６７を大型化し、あるいは、励磁電流を増やす必要がなくなるから、これに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、電磁式アクチュエータ１とデファレンシャル装置３の車載性低下などが避けられる。
【００８５】
また、ポジションスイッチ１３の取り付け軸９９と位置検出軸１０１とに軸間距離Ｌを与えたことによって、デフキャリヤ２３からデファレンシャル装置３を取り外さずに、デフキャリヤ２３とデファレンシャル装置３に対してポジションスイッチ１３を取り付け、また、取り外すことが可能になった。
【００８６】
このようにポジションスイッチ１３の取り付けと取り外しの各作業が極めて容易になったから、デフキャリヤ２３とデファレンシャル装置３の各分解コストの低減分を含めて、ポジションスイッチ１３の取り付けと取り外しの各コストが大幅に低減される。
【００８７】
なお、本発明では、従来例と異なって、プランジャをコイルハウジングの外周側に配置し、ガイド部材で支承することも可能である。
【００８８】
このように、プランジャをコイルハウジングの外周側に配置し、あるいは、プランジャをコイルハウジングの内周側と外周側の両方に配置すれば、コイルハウジングの内周側と外周側で生じている空気層への磁束漏れを有効に利用することが可能になり、電磁コイルを大型化し、あるいは、励磁電流を増やすことなく、電磁コイルによるプランジャ及び被操作装置の移動操作力と、操作レスポンスを大幅に向上させることができる。
【００８９】
また、外周側と内周側の一方で、プランジャとコイルハウジング間の磁束が飽和し、電磁コイルの磁束を充分に使い切っていない場合は、外周側と内周側の両方にプランジャを配置することにより、電磁コイルの磁束を有効に使い切ることができるから、プランジャ及び被操作装置の移動操作力と操作レスポンスがさらに向上する。
【００９０】
このように、コイルハウジングの外周側にプランジャを配置すれば、プランジャとガイド部材間での磁気漏れを防止することによる本発明の効果に加えて、プランジャをコイルハウジングの外周側に配置することによる上記の効果が得られる。
【００９１】
また、ガイド部材だけを非磁性材料製にする構成も可能であり、この場合、プランジャは第１環状部材と第２環状部材に分ける必要がなくなり、磁性材料の一体形成部材を従来のまま用いることができるから、それだけ低コストに実施できる。
【００９２】
また、本発明の電磁式アクチュエータにおいて、被操作装置はクラッチに限らない。また、クラッチも、実施形態のような噛み合いクラッチ（ドッグクラッチ）だけでなく、多板クラッチやコーンクラッチのような摩擦クラッチでもよい。
【００９３】
また、本発明のデファレンシャル装置において、差動機構は、ベベルギア式の差動機構に限らず、プラネタリーギア式の差動機構、デフケースの収容孔に回転自在に収容されたピニオンギアで出力側のサイドギアを連結した差動機構、ウォームギアを用いた差動機構などでもよい。
【００９４】
また、本発明のデファレンシャル装置は、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）と、リヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）と、センターデフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【００９５】
【発明の効果】
請求項１の電磁式アクチュエータは、ガイド部材に支承されるプランジャの第２環状部材を非磁性材料製にしたことにより、磁気漏れによる電磁コイルの磁力ロスが防止され、プランジャと被操作装置の操作力及び操作レスポンスが高く保たれる。
【００９６】
従って、デファレンシャル装置で差動制限用クラッチを操作する場合、悪路などの脱出性や走破性の向上効果、車両のスタック防止効果などが高く保たれる。
【００９７】
また、プランジャの倒れによって移動抵抗の増加や囓りが生じた場合でも、上記のようにプランジャと被操作装置の操作力及び操作レスポンスが高く保たれるから、電磁式アクチュエータと被操作装置の動作も円滑で安定に保たれる。
【００９８】
従って、電磁コイルを大型化し、励磁電流を増やして磁力を強化する必要がなくなり、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、電磁式アクチュエータと被操作装置の車載性低下などが避けられる。
【００９９】
請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した差動制限機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【０１００】
請求項３のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【０１０１】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジン燃費の低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の電磁式アクチュエータとこれを用いたデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図２】図１の実施形態の要部拡大断面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図１の実施形態において、ポジションスイッチのプローブがプレッシャープレートと係合していない角度位置を示す図面である。
【図５】図１の実施形態において、ポジションスイッチのプローブをプレッシャープレートに係合させた角度位置を示す図面である。
【図６】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁式アクチュエータ
３ デファレンシャル装置
５ デフケース
７ 差動機構
９ ドッグクラッチ（クラッチ：被操作装置）
３５，３７ 差動機構の出力側サイドギア
６７ 電磁コイル
６９，７１ コイルハウジング
７３ コイルハウジングに固定された非磁性材料製のガイド部材
７５ プランジャ
８７ 磁性材料製のリング（プランジャの第１環状部材）
８９ 非磁性材料製の押圧リング（プランジャの第２環状部材）
Claims (4)
- 一対のトルク伝達部材間に配置されたクラッチによってトルク伝達部材の間で駆動力を断続する断続装置に用いられ、
環状に形成された電磁コイルと、
前記電磁コイルを一体に包み込んで保持するコイルハウジングと、
前記コイルハウジングと共に前記電磁コイルの磁路を構成し、前記電磁コイルが励磁されると軸方向に移動し、前記クラッチを移動操作するプランジャと、
前記コイルハウジングに設けられ、前記プランジャを軸方向移動自在に支承するガイド部材とを備えた電磁式アクチュエータであって、
前記プランジャを前記コイルハウジングと対向し前記電磁コイルの励磁により磁束ループを形成する第１環状部材と、前記第１環状部材と一体に形成されて前記第１環状部材より軸方向に長く配置され前記ガイド部材に支承されて軸方向移動により前記クラッチを押圧して移動操作する非磁性材料製の第２環状部材とで構成したことを特徴とする電磁式アクチュエータ。 - 原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、
前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、
前記デフケースと前記出力側サイドギアのいずれか２者との間に配置され、前記差動機構の差動を制限するクラッチと、
請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、
前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記差動機構の差動を制限することを特徴とするデファレンシャル装置。 - 原動機の駆動力を受けて回転するアウターデフケースと、
前記アウターデフケースの内部に相対回転可能に配置されたインナーデフケースと、
前記インナーデフケースに連結された差動機構と、
前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの連結を断続するクラッチと、
請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、
前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの間でトルクを断続することを特徴とするデファレンシャル装置。 - 原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、
前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、
前記出力側サイドギアのいずれか一方とその車輪との間に配置されたクラッチと、
請求項１に記載された電磁式アクチュエータとを備え、
前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記サイドギアと車輪との間でトルクを断続することを特徴とするデファレンシャル装置。
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