JPH0415324A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、電磁アクチュエータに関する。

（従来の技術） 特開昭６３−１９５４４９号公報に「すべり制限差動歯
車アセンブリ」が記載されている。これは、差動歯車機
構と、その差動歯車間に配置された多板クラッチと、こ
の多板クラ・ノチを締結して差動歯車機構の差動制限を
行う電磁石（電磁アクチュエータ）から構成されている
。

（発明が解決しようとする課題） 電磁石の電磁コイルには一般に矩形のパルス電圧か印加
されて励磁される。このパルス電圧（電圧変化）が与え
られたときに電磁コイルに生じる電流には自己インダク
タンス（以下、インダクタンスという）による逆起電力
のために遅れが生じる（パルス立上かり応答速度が遅く
なる）。

上記のような電磁多板クラッチでは例えば多板クラッチ
から生じる摩耗粉が電磁石に吸着すると磁束は多板クラ
ッチを通らずに短絡されて磁束密度か大きくなり逆起電
力が増大するから、電流の応答速度か遅くなる。又、例
えばオイルの固化などによりアーマチャの移動抵抗が大
きくなり多板クラッチの締結力が上らない状態では摩擦
板を通る磁束が形成されに＜＜、逆起電力が減少し、従
って電流の応答速度が速くなる。又、摩擦板が摩耗する
と磁束が形成され易くなり電磁の応答速度は遅くなる。

磁束が磁気回路に正常に形成されないと多板クラッチの
トルクレスポンスが悪化する。

二のように、電磁コイルの電流波形やインダクタンスに
着目すれば電磁アクチュエータを含むユニット全体の状
況を知ることが可能であり、従ってトルクレスポンスを
改善するための適切な処置をとることができる。ところ
が、従来このような構成の電磁アクチュエータはなかっ
た。

そこで、この発明は、ユニットの状態を検知し適切な処
置を可能にする電磁アクチュエータの提供を目的とする
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の電磁アクチュエータは、電気人力で磁力を発
生する電磁コイルと、この電気人力に伴なう電磁コイル
での入力の立上がり速度が所定範囲を外れると所要信号
を発生するコントロールユニットとを備えたことを特徴
とする。

（作用） 例えばコントロールユニットで電磁コイルの印加電圧と
電磁コイルの電流とを比較すれば電流の応答速度が検知
できる。又、この応答の時間遅れとコイル抵抗（電流と
電圧とから算出）などからインダクタンスか算出できる
。

そこで、電磁アクチュエータと組合わせるユニット（例
えば、クラッチ、電磁弁、電磁リレーなど）毎に電流の
応答速度あるいはインダクタンスの所定範囲を決めてお
き、これらの値がこの範囲を外れると所要信号が発生し
ユニットの状況を知ることができ、従って必要な処置を
とることができる。

（実施例） 第１図ないし第５図により第１実施例の説明をする。

この実施例は電磁多板クラッチに用いられた例であり、
この電磁多板クラッチは第４図に示すデファレンシャル
装置の差動制限装置に用いられている。又、第５図はこ
のデファレンシャル装置を用いた車両の動力系を示して
いる。以下、左右の方向は第４図と第５図の車両での左
右の方向である。又、番号を附していない部材等は図示
されていない。

先ず、第５図によりこの動力系の構成を説明する。

この動力系は、エンジン１、トランスミッション３、プ
ロペラシャフト５、リヤデフ７（後輪側に配置された第
４図のデファレンシャル装置）、後車軸９，１１、左右
の後輪１３．１５、左右の前輪１７．１９などから構成
されている。

次に、第４図によりリヤデフ７の説明をする。

デフケース２１はベアリング２３．２３を介してデフキ
ャリヤ２５に支承されている。デフケース２１にはリン
グギヤ２７がボルト２９で固定されており、このギヤ２
７はドライブピニオンギヤ３１と噛合っている。このギ
ヤ３１はプロペラシャフト５側に連結されたドライブピ
ニオンシャフト３３の後端に一体形成されている。こう
して、デフケース２１はエンジン１からの駆動力により
回転駆動される。

デフケース２１の内部には同軸上に一対のボス３５．３
７が相対回転自在に配置されている。左のボス３５には
左の後車軸９がスプライン連結され、右のボス３７には
右の後車軸１１がスプライン連結されている。

デフケース２１の内部にはプラネタリ−ギヤ型の差動機
構３９が配置されている。すなわち、デフケース２１の
内周にはインターナルギヤ４１が形成されており、この
ギヤ４１には外側のピニオンギヤ４３が噛合っている。

ギヤ４３はビニオンシャフト４５上に回転自在に支承さ
れている。このシャフト４５は右のボス３７と一体のフ
ランジ状のキャリヤ４７とギヤ４３の左側に配置された
リング状のキャリヤ４９とに両端をカシメて固定されて
いる。外側のギヤ４３には内側のピニオンギヤ５１が噛
合っており、このギヤ５１はキャリヤ４７．４９に両端
がカシメられたビニオンシャフト５３上に回転自在に支
承されている。ギヤ５１は左のボス３５の外周に形成さ
れたサンギヤ５５と噛合っている。ギヤ４３．５１とキ
ャリヤ４７．４９との間にはそれぞれワッシャ５７が配
置されている。

こうして、差動機構３９が構成されており、デフケース
２１（インターナルギヤ４１）の回転はサンギヤ５５（
ボス３５）から左の後輪１３側へ、又キャリヤ４７（ボ
ス３７）から右の後輪１５側へ分割出力されると共に、
後輪間の駆動抵抗の差に応じピニオンギヤ４３．５１の
自転及び公転により左右の後輪に差動分配される。

差動機構３９の左側には、左のキャリヤ４９と左のボス
３５とを連結するメインクラッチ５９が配置されている
。このクラッチ５９はキャリヤ４９のハブ部６１にスプ
ライン連結された外側の摩擦板群６３と、これらと交互
に配置されボス３５の外周にスプライン連結された内側
の摩擦板群６５とで構成されている。クラッチ５９の左
側にはワッシャ６７が配置されており、このワッシャ６
７の外周側に設けられた回り止めの爪６９はデフケース
２１の貫通孔７１に係合している。

メインクラッチ５９は、後述のようにカムスラスト力に
よって、左のキャリヤ４９とデフケース２１との間で押
圧されて締結する。クラッチ５９が締結するとピニオン
ギヤ４３．５１の自転と公転とが制限され、差動機構３
９の差動が制限される。

キャリヤ４７の右方にはカムリング７３か回転自在に配
置されている。カムリング７３とデフケース２１との間
にはこれらを連結するパイロットクラッチ７５が配置さ
れている。このクラッチ７５はデフケース２１の内周に
スプライン連結された外側の摩擦板群７７と、これらと
交互に配置されカムリング７３のスプライン７９に連結
された内側の摩擦板群８１とから構成されている。

パイロットクラッチ７５の左側にはアーマチャ８３が配
置され、その内周はカムリング７３のスプライン７９に
移動自在に連結されている。アーマチャ８３はデフケー
ス２１の内周に装着された止め輪８５により左方の移動
範囲を制限され、右のキャリヤ４７との接触防止がなさ
れている。アーマチャ８３が右へ移動するとクラッチ７
５はデフケース２１との間で押圧されて締結し、カムリ
ング７３をデフケース２１に連結する。

カムリング７３とキャリヤ４７との間には、第４図（ｂ
）に示すように、ボール８７を介して形成されたカム８
９が設けられている。パイロットクラッチ７５が締結さ
れた状態で後輪］、’３．１５間に差動回転が生じると
デフケース２１とキャリヤ４７との間に相対回転が生し
、カム８９にトルクが係り発生したスラスト力９１はキ
ャリヤ４７から図示しないキャリヤ４７の脚部を介して
キャリヤ４９を左へ移動させ、前述のように、メインク
ラッチ５９を締結させる。このとき、スラスト力９１の
反力はカムリング７３からベアリング９３とワッシャ９
５とを介してデフケース２１に負荷される。

デフケース２１の右のボス部９７の外周にはヘアリング
９９．９９を介して電磁石１０１が支承されている。こ
の電磁石１０１は電磁コイル１０３とヨーク１０５とか
らなり、ヨーク１０５は保持部材１０７を介してボルト
１０９によりデフキャリヤ２５に回り止めされている。

電磁コイル１０３は電力を供給されて励磁され、アーマ
チャ８３を吸引してパイロットクラッチ７５を締結させ
る。なお、デフケース２１の右側壁１１１には電磁石１
０１がらの磁束の短絡を防ぎ磁力線をクラッチ７５とア
ーマチャ８３とに導くために、非磁性体のリング１］３
が嵌め込まれている。クラッチ７５が締結されると、上
記のように、カム８９のスラスト力９１によってメイン
クラッチ５９が締結し差動機構３９の差動制限が行われ
る。

電磁石１０１の磁力を増減すると、パイロットクラッチ
７５の滑り（締結力）とカム８９のスラスト力９１とメ
インクラッチ５９の滑り（締結力）とか変化し、差動機
構３９の差動制限力を調節することができる。

電磁フィル１０３には、第１図に示すように、コントロ
ールユニット１１５が接続されている。

コントロールユニット１１５はＲＯＭとＲＡＭを内蔵し
た処理装ｆ［（ＣＰＵ）と入力と出力の各インターフェ
ースを備えている。コントロールユニット１１５には車
輪速センサ１１７と横Ｇセンサ１１９が接続されており
、これらのセンサ１１７゜１１９からの信号あるいは運
転席の手動スイ・ソチからの信号に基づいて電源からの
電力を電磁コイル１０３に供給し、差動機構３９（リヤ
デフ７）の差動制限を行う。又、コントロールユニ・ン
ト１１５には電圧センサ１２１と電流センサ１２３によ
り、電磁コイル１０３に供給される電圧Ｖとそのとき電
磁コイル１０３に流れる電流Ｉの各信号が入力される。

こうして、電磁アクチュエータ１２５が構成されている
。

第３図に示したように、電磁コイル１０３に電圧Ｖのパ
ルスが供給されるとインダクタンスによる逆起電力によ
り電流の立上がりに時間遅れが生じる。又、パイロット
クラッチ７５が締結された瞬間磁束が増大して逆起電力
が大きくなる。従って、電流波形は実線のように落ち込
み部を有する波形１２７になる。

この時間遅れｔは、下記のように、電磁石１０１及びパ
イロットクラッチ７５の状況によって変化し、これらの
状況はりャデフ７の差動制限力操作のレスポンスを左右
する。そこで、コントローユニット１１５は、第２図の
フローチャートに示すように手順でこれらの状況を検知
し所要の処置をとる。なお、電磁コイル１０３のインダ
クタンスは遅れ時間ｔの函数であり、この実施例ではこ
のインダクタンスを管理項目にしている。

次に、第２図のフローチャートによりコントロールユニ
ット１１５のこのような機能を説明する。

ステップＳ１ては、センサ１２１，１２３から入力した
コイル電圧とコイル電流の信号からコイル抵抗（誘導リ
アリタンス）を算出する。

ステップＳ２では、第３図に示すコイル電圧の立上がり
時ｔｏからコイル電流が最大値の６３゜２％に達する迄
の時間遅れｔを検知する。

ステップＳ３では、上記のコイル抵抗と時間遅れｔ（電
流が一定の値だけ変化したときの時間に相当する）など
からインダクタンスを算出する。

ステップＳ４では、ステップＳ３で算出したインダクタ
ンスがコントロールユニット１１５のＲＯＭに予め設定
したインダクタンスの所定範囲内であるか否かを質関す
る。ＹＥＳならばスタートへ戻り、Ｎｏならばステップ
Ｓ５へ進む。

ステップＳ５では、インダクタンスが所定範囲より大か
小かを質関し、大ならステ・ノブＳ６へ進み小ならステ
ップＳ７へ進む。

ステップＳ６では、所要信号を発生しインダクタンスが
所定範囲より大きいことを知らせるためにワーニングラ
ンプを点灯させ（ブザーでもよ０）、印加電圧を上昇さ
せる。その後スタートへ戻る。

インダクタンスが所定範囲より大きいことは、遅れ時間
ｔがインダクタンスとは別に設定した所定の上限（第３
図の電流波形１２９か最大の６３２％になる時間ｔ２）
より大きいことである。これは磁束交錯数が多すぎて大
きな逆起電力か生じそのために電流が流れにくくなって
いることを示している。磁束が多すぎることはパイロッ
トクラッチ７５の摩擦板組７７．８１が異常に摩耗し厚
さの減少分だけ、又アーマチャ８３が近くなっただけ磁
束が通り易くなっている恐れがあること、及び摩耗粉が
電磁コイル１０３に吸着され磁束か短絡されている恐れ
があることなどを示している。

従って、その旨ワーニングで告知する。又、電流の遅れ
時間ｔが大きいと差動制限のレスポンスが悪化している
から、これを改善するために印加電圧を上昇させて電流
の遅れ分を補償する。

ステップＳ７では、所要信号を発生しインダクタンスが
所定範囲より小さいことを知らせるためにワーニングラ
ンプを点灯させ（ブザーでもよい）、印加電圧を降下さ
せる。その後スタートへ戻る。

インダクタンスが所定範囲の下限（第３図の電流波形１
３１が最大の６３．２％になる時間１＋）より小さいこ
とである。これは磁束が充分に形成されず、従って逆起
電力が小さいために電流か流れ易くなっていることを示
している。磁束の形成が不充分であることは、例えばオ
イル固化によりアーマチャ８３の動きか悪くクラッチ７
５の締結が不充分であるから磁束か通りにくくなってい
るなどの恐れがあることを示している。従って、その旨
ワーニングで告知する。又、バッテリーの無用の消耗を
避けるために印加電圧を降下させる。

なお、ステップＳ６．Ｓ７のワーニングランプは別のも
のを用意してもよいし、同一のランプ例えばステップＳ
６では点滅させステップＳ７では点灯させたままでおく
などの方法で表示し分けてもよい。電磁コイルでの入力
の立上がりは、範囲をテーブルマツプに記憶させ、電磁
コイルでの立上がり波形を直接このマツプと比較するこ
とにより行なうこともできる。

このようにして、電磁石１０１とクラッチ７５の状況を
知ることができるから点検修理など必要な処置を促すと
共に電圧調整によりトルクレスポンスを改善することが
できる。

こうして、リヤデフ７が構成されている。

次に、リヤデフ７の機能を第５図の車両の動力性能に即
して説明する。

エンジン１の駆動力はトランスミッション３で変速され
プロペラシャフト５からリヤデフ７に伝達され、左右の
後輪１３．１５に分割出力され差動分配される。

直進走行中にリヤデフ７の差動制限力を強くし後輪１３
，１５１ｊｌの差動を制限すれば直進性が高く保たれる
。又、差動制限力を弱めると後輪間の差動回転が許容さ
れ円滑な旋回を行うことができる。

悪路などで一方の後輪が空転状態になっても、リヤデフ
７の差動をロック状態にすれば他方の後輪に駆動力が送
られて走破性が保たれる。

上記のように、リヤデフ７は印加電圧の調整により差動
制限のレスポンスが常に高く保たれているから車両は優
れた操作性が得られる。又、パイロットクラッチ７５と
電磁石１０１の状況が把握できるから必要な処置をとる
ことができる。

次に、第６図により第２実施例の説明をする。

この実施例は電流波形を電流の時間遅れｔを管理した例
である。この例のコントロールユニット以外の構成は第
１実施例と同様であり、従って以下第６図のフローチャ
ートにより管理手順だけを説明する。

ステップＳ１ては、コイル電圧の立上がり時間からコイ
ル電流が最大値の６３．２％に達する迄の時間ｔを検知
する。

ステップＳ２では、この時間遅れｔがコントロールユニ
ットのＲＯＭに予め記憶させた時間遅れｔの所定範囲内
であるか否かを質関する。ＹＥＳならばスタートへ戻り
ＮＯならばステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、時間遅れｔが所定範囲より大か小か
を質関し、大ならステップＳ４へ進み小ならステップＳ
５へ進む。

ステップＳ４では、第１実施例のステップＳ６と同様に
摩擦板の異常摩耗や摩耗粉の吸着の恐れがあることを知
らせるためにワーニングライトやブザーを作動させ、レ
スポンス改善のために印加電圧を上昇させる。

ステップＳ５では、第１実施例のステップＳ７と同様に
クラッチの締結が不充分である恐れがあることを知らせ
るためにワーニングライトやブザーを作動させ、バッテ
リの消耗を避けるために印加電圧を下げる。

この実施例は第１実施例に較べてコントロールユニット
のプログラムが短く、処理時間が短い。

他の機能は第１実施例と同様である。

なお、この発明の電磁アクチュエータは電磁クラッチの
他に例えば電磁弁や電磁リレーなどにも用いられる。

［発明の効果］ この発明の電磁アクチュエータは、電磁コイルでの電気
入力の立上がり速度が所定範囲を外れると所要信号を発
生し、必要な処置を可能にするがら、例えば電圧調整や
修理の促進などを早期に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は第１実施例に係り、第１図はブロッ
ク図、第２図はフローチャート、第３図は波形図、第４
図（ａ）はこの実施例を用いたデファレンシャル装置の
断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＡ−Ａ断面図、
第５図は第４図の装置を用いた車両の動力系を示す概略
図、第６図は第２実施例のフローチャートである。 １０３・・・電磁コイル １１５・・・コントロールユニット ５・・・電磁アクチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気入力で磁力を発生する電磁コイルと、この電気入力
   に伴なう電磁コイルでの入力の立上がり速度が所定範囲
   を外れると所要信号を発生するコントロールユニットと
   を備えたことを特徴とする電磁アクチュエータ。