(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車箱と、該歯車箱に回転自在に支持される動力出力用の出力軸と、
該出力軸外周に設けられたクラッチハブと、
前記出力軸外周の前記クラッチハブと隣接する部位に回転自在に支持される動力入力用の入力部材と、
該入力部材外周に設けられた外スプラインと、
前記クラッチハブ及び外スプラインに共に噛み合い可能な内スプラインを有するクラッチスリーブと、
クラッチスリーブをクラッチハブにのみ係合し外スプラインから離脱させる方向に付勢して入力部材と出力軸間の動力伝達を遮断する付勢手段と、
付勢手段の付勢力に抗してクラッチハブに噛合するクラッチスリーブを外スプライン側に軸方向に移動させて、クラッチスリーブの内スプラインを、外スプラインとクラッチハブと跨って噛合させ、入力部材の駆動力を出力軸に伝達させる電磁ソレノイドとを備え、
前記電磁ソレノイドには、クラッチスリーブを付勢手段の付勢力に抗して外スプラインとの噛合位置まで移動させる間の吸引力を得るための作動用コイルと、
外スプラインとの噛合位置にて保持するだけの吸引力を得るための保持用コイルとを設け、
クラッチスリーブを外スプラインとの噛合位置まで移動させる際に作動用コイルのみ、または作動用コイルと保持用コイルの両方の吸引力を利用して移動させ、クラッチスリーブを外スプラインとの噛合位置によって保持する際に、保持用コイルの吸引力のみによって保持する
ことを特徴とする動力伝達切換え装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、たとえば自動車用動力取出装置等に用いられる動力伝達切換え装置に関し、特にソレノイドの電磁吸引力を利用して動力伝達の切換えを行う動力伝達切換え装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ゴミ収拾車や各種産業車両において、エンジン動力を利用して各種作業用の油圧機器等を駆動するようになっており、この動力取出しにあたって、動力の伝達を切り換える動力伝達切換え装置が用いられている。
【０００３】
たとえば、特開昭５９ー１２０５２０号公報に記載のものは、歯車箱に出力軸が回転自在に支持され、この出力軸外周にクラッチハブが設けられている。出力軸外周には、クラッチハブと隣接する部位に入力部材が回転自在に支持され、この入力部材外周には外スプラインが設けられている。
【０００４】
出力軸外周には、上記クラッチハブと外スプラインに共に噛合可能な内スプラインを有するクラッチスリーブが軸方向に移動可能に装着されており、このクラッチスリーブはスプリングのばね力によって、クラッチハブにのみ係合し外スプラインから離脱させる方向に付勢され、通常は入力部材と出力軸間の動力伝達が遮断されている。
【０００５】
そして、クラッチスリーブの切換えを、手動では無く、電磁ソレノイドによって行うようになっている。すなわち、電磁ソレノイドの電磁吸引力によって、スプリングのばね力に抗してクラッチスリーブを外スプライン側に移動させ、クラッチスリーブの内スプラインを外スプラインとクラッチハブとの両方にわたって噛合させ、入力部材の駆動力を出力軸に伝達するようになっている。
【０００６】
クラッチスリーブを駆動する際には、電磁ソレノイドに電流を長時間通電する必要があるが、大電流を長時間流し続けると発熱によってソレノイドのコイルが焼き付いてしまう。そこで、この従来例では、大きな吸引力を必要とするクラッチスリーブがクラッチハブに噛合するまでの間は連続的に一定電流を流し、クラッチがつながった後はパルス電流を流して発熱を可及的に小さくしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術の場合には、クラッチスリーブの接続後にパルス電流を流して発熱を抑えているものの、起磁力を大きくする場合には、パルス電流の間隔を短くする必要があり、結局は発熱が増大する。
【０００８】
この発熱により、コイル抵抗が増大し、この直後再作動を行う場合、作動に必要な吸引力が得られない。すなわち、コイルの発熱による抵抗の変化率（Ｒ２／Ｒ１）は、銅巻線の場合、（Ｒ２／Ｒ１）＝（２３４．５＋Ｔ２）／（２３４．５＋Ｔ１）となる。ここで、Ｔ１は発熱前の温度、Ｔ２は発熱後の温度、Ｒ１は発熱前のコイル抵抗、Ｒ１は発熱後のコイル抵抗である。
【０００９】
また、発熱前の電流，吸引力をＩ１，Ｆ１、発熱後の電流，吸引力をＩ２，Ｆ２とすると、電流の変化率（Ｉ２／Ｉ１）は、（Ｉ２／Ｉ１）＝（Ｒ１／Ｒ２）となる。
【００１０】
吸引力は起磁力の２乗に比例するので、吸引力の変化率（Ｆ２／Ｆ１）は、（Ｆ２／Ｆ１）＝（Ｉ２／Ｉ１）２＝（Ｒ１／Ｒ２）２＝｛（２３４．５＋Ｔ１）／（２３４．５＋Ｔ２）｝２となる。
【００１１】
Ｔ１＝２０［°Ｃ］（常温）とすると、吸引力の変化率（Ｆ２／Ｆ１）＝｛２５４．５／（２３４．５＋Ｔ２）｝２となる。
【００１２】
この結果、コイル温度と吸引力の変化率は図３に示すような関係となる。
【００１３】
発熱を抑えるため、電流を抑えて起磁力を大きくするには巻き数を大きくせざるを得ず、ソレノイドが大型化し、結果的に動力伝達切換え装置自体も大型化してしまう。
【００１４】
また、パルス制御を行うための制御回路が複雑化し、コストも高くなるという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ソレノイドを大型化することなく、コイルの焼き付きを防止してスムースにクラッチの切換えを可能で、かつ制御構成が簡単な動力伝達切換え装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にあっては、歯車箱と、この歯車箱に回転自在に支持される出力軸と、出力軸外周に設けられたクラッチハブと、前記出力軸外周の前記クラッチハブと隣接する部位に回転自在に支持される入力部材と、原動体外周に設けられた外スプラインと、前記クラッチハブ及び外スプラインに共に噛み合い可能な内スプラインを有するクラッチスリーブと、クラッチスリーブをクラッチハブにのみ係合し外スプラインから離脱させる方向に付勢して入力部材と出力軸間の動力伝達を遮断する付勢手段と、付勢手段の付勢力に抗してクラッチスリーブを外スプライン側に移動させて、クラッチスリーブの内スプラインを、外スプラインとクラッチハブと跨って噛合させ、入力部材の駆動力を出力軸に伝達させる電磁ソレノイドと、を備え、前記電磁ソレノイドには、クラッチスリーブを付勢手段の付勢力に抗して外スプラインとの噛合位置まで移動させる間の吸引力を得るための作動用コイルと、外スプラインとの噛合位置にて保持するだけの吸引力を得るための保持用コイルと、を設けてなることを特徴とする。
【００１７】
また、クラッチスリーブを外スプラインとの噛合位置まで移動させる際には作動用コイルのみ作動用コイルと保持用コイルの両方の吸引力を利用して移動させ、クラッチスリーブを外スプラインとの噛合位置にて保持する際には保持用コイルの吸引力のみによって保持することを特徴とする。
【００１８】
【作用】
本発明の電磁ソレノイド付きクラッチ装置にあっては、通常は付勢手段の付勢力によってクラッチスリーブはクラッチハブのみに噛合し入力部材の外スプラインとは離間して動力は伝達されない。入力部材が出力軸に対して空回転している。
【００１９】
動力を伝達する場合には、まず、電磁ソレノイドの作動用コイルに電流を流して起磁力を発生させ、クラッチスリーブを外スプラインとの噛合位置まで移動させる。この時、保持用コイルに通電してもよいし、しなくてもよい。クラッチスリーブはクラッチハブとの噛合状態を維持しながら外スプライン側に移動する。
【００２０】
そして、クラッチスリーブが外スプラインに噛合すると、作動用コイルへの通電を切って、保持用コイルの電磁吸引力のみでクラッチスリーブを保持する。
【００２１】
したがって、作動用コイルへの通電は、所定時間通電した後通電を切ればよいので、たとえばタイマー等を用いることにより簡単に制御できる。
【００２２】
保持用コイルへの通電を切ると、クラッチスリーブは付勢手段の付勢力によって再び入力部材の外スプラインから離脱し、クラッチハブのみとの噛合状態となる。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。図１，図２は本発明の一実施例に係る動力伝達切換え装置を示している。図１は動力伝達遮断状態、図２は動力伝達状態を示している。
【００２４】
動力伝達切換え装置１は、内部中空の歯車箱２と、この歯車箱２に回転自在に装着される出力軸３と、出力軸３外周に設けられるクラッチハブ４と、出力軸３外周のクラッチハブ４と隣接する部位に回転自在に支持される入力部材５と、入力部材５外周に設けられた外スプライン６と、クラッチハブ４及び外スプライン６に共に噛み合い可能な内スプライン７を有するクラッチスリーブ８と、クラッチスリーブ８を往復駆動するための電磁ソレノイド９と、を備えた構成となっている。
【００２５】
出力軸３は、歯車箱２の軸方向両端にベアリング１０，１０を介して回転自在に支持され、一端が出力端１１として歯車箱２外に突出している。この出力端１１は先細となるテーパ形状で、継手用のフランジ１２が固定され、半月キー１３によって回り止めが図られている。また、歯車箱２の出力端側の開口部には、外部から歯車箱２へのダストの侵入等を防止するためのシール部材２７が設けられている。
【００２６】
出力軸３の歯車箱２内部に位置する部分は、出力端側の大径部１４と、反出力端側の小径部１５と、から構成され、大径部１４外周にクラッチハブ４の歯が刻設されている。一方、小径部１５外周に円環状の入力部材５が、すべり軸受１６を介して回転自在に装着されている。入力部材５は大径部１４とベアリング１０の間に、スペーサ１７を介して軸方向には移動しないように装着されている。
【００２７】
入力部材５外周には、図示しない動力源側の歯車と噛合される入力歯車１８と、上記出力軸３のクラッチハブ４との隣接部位に位置するクラッチ機構を構成する外スプライン６と、が設けられている。クラッチハブ４と外スプライン６は同一径，同一ピッチに構成されている。入力部材５への動力の入力は、歯車機構の他に、ベルト，チェーン等の巻き掛け伝動機構等を用いることもできる。
【００２８】
クラッチスリーブ８も円環状部材で、その内周面に外スプライン６及びクラッチハブ４と噛合可能な内スプライン７が設けられている。
【００２９】
このクラッチスリーブ８の外周に設けられた係合溝１９には、電磁ソレノイド９によって軸方向に往復駆動されるシフトアーム２０が係合している。
【００３０】
シフトアーム２０は、出力軸３と平行に配されるシフトロッド２１にピン２２によって固定されている。シフトロッド２１は、その両端が、歯車箱２の両端壁に設けられたロッド支持穴２３，２３に摺動自在に案内支持されている。また、ロッド支持穴２３のうち電磁ソレノイド９が取り付けられる側の端壁には、ロッド支持穴２３から電磁ソレノイド９側への油等の漏洩をシールするためのシール部材２６が設けられている。
【００３１】
また、シフトロッド２１の外周に位置し、シフトアーム２０と歯車箱２の端壁の間には、クラッチスリーブ８をクラッチハブ４にのみ係合し外スプライン６から離脱させる方向に付勢して入力部材５と出力軸３間の動力伝達を遮断する付勢手段としてのスプリング２５が軸方向に圧縮された状態で装着されている。
【００３２】
このシフトロッド２１の一端に、電磁ソレノイド９の可動鉄心９３が連結ロッド９３２を介して作動連結されている。
【００３３】
電磁ソレノイド９の概略構成は、固定部材としての固定鉄心９２と、固定鉄心９２と同軸的に対向して設けられる移動可能の可動部材としてのプランジャ９３と、固定鉄心９２とプランジャ９３を取り囲むようにして配置される電磁コイル９４と、電磁コイル９４を取り囲み電磁コイル９４励磁時に固定鉄心９２とプランジャ９３間に磁路を形成するためのケース９５と、から構成され、ブラケット２４を介して歯車箱２に固定されている。
【００３４】
固定鉄心９２は、円柱状部９２１と、この円柱状部９２１の一端に固定され半径方向に張り出す円板状のアッパプレート部９２２と、から構成され、円柱状部９２１のプランジャ９３と対向する側の端部には円錐台形状となっている。
【００３５】
プランジャ９３は、固定鉄心９２と同軸的に対向して設けられ固定鉄心９２から所定距離だけ離れた位置から固定鉄心９２に吸着保持される位置までのストロークを移動可能となっており、この実施例では、クラッチスリーブ８の移動範囲に合わせて設定されている。プランジャ９３の固定鉄心９２１と対向する側の端部には、上記固定鉄心９２１の円錐台状の突出部が嵌り込むような円錐台状の凹部が形成されている。また、プランジャ９３には、シフトロッド２１に連結ピン２８により連結される連結ロッド９３２が一体的に設けられている。
【００３６】
電磁コイル９４は、クラッチスリーブ８の移動中に必要な起磁力を発生させる作動用コイル９４１と、クラッチスリーブ８の外スプライン１８との噛合位置にて（動力伝達状態）必要な起磁力を発生させる保持用コイル９４２と、から構成されている。この作動用コイル９４１と保持用コイル９４２は軸方向に直列状態で配置され、一つのボビン９４３に巻かれており、外周が樹脂モールド９４４によって被覆されている。作動用コイル９４１と保持用コイル９４２は互いに独立していて、図示しないが独立してリード線が延びている。
【００３７】
ケース９５は樹脂モールド９４４が収容される底部にプランジャガイド９５２が取り付けられた有底筒状の中空部材で、開口端部に固定鉄心９２のアッパプレート９２２の外径端が固定されている。また、プランジャガイド９５２は円筒状部材でケース底部に設けられた開口部内周に挿入固定されている。プランジャガイド部９５２はブラケット２４に装着されるもので、このブラケット２４に、プランジャ９３の位置決めを行うストッパ部９５５が設けられている。このストッパ部９５５は、要するに、スプリング２５のばね力によって付勢されるクラッチスリーブ８の位置が決められる。
【００３８】
次に本発明の作用を説明する。
【００３９】
動力伝達遮断状態から動力伝達状態に切り換える場合には、作動用コイル９４１と保持用コイル９４２を同時に通電する。すると、プランジャ９３が固定鉄心９２に磁気吸引され、連結ロッド９３２，シフトロッド２１，シフトアーム２０を介してクラッチスリーブ８が、スプリング２５のばね力に抗して入力部材５の外スプライン６側に移動する。所定時間だけ通電してクラッチスリーブ８が外スプライン６との噛合位置まで移動した時に、作動用コイル９４１のみをオフして保持用コイル９４２の通電で外スプライン噛合状態を維持する。作動用コイル９４１と保持用コイル９４２の通電は同時に行わなくても、少なくとも作動用コイル９４１がオフした時点で通電されていればよい。
【００４０】
この作動用コイル９１の制御は、タイマーを用いて所定時間経過するとオフさせればよく、制御構成が非常に簡単にできる。また、タイマーを用いずに、プランジャ，連結ロッド９３２，シフトロッド２１，シフトアーム２０あるいはクラッチスリーブ８のいずれかの移動量を各種センサ等で検知して、所定位置まで移動した時点でオフするようにしてもよく、やはり制御構成自体は非常に簡単になる。
【００４１】
ストローク中は、作動用コイル９４１に対して引き始めの推力を満足させるために、大電流を流してストロークを完了するので推力に必要な起磁力を発する。作動用コイル９４１はストローク完了までは焼損しない程度の低い抵抗値としておく。
【００４２】
そして、ストロークが終了してプランジャ９３が固定鉄心９２に吸着された時点で、作動用コイル９４１への通電を切って、保持用コイル９４２のみでプランジャ３を吸引保持する。保持用コイル９４２は、ストロークを連続して長時間保持しても保持用コイル９４２が焼損しないような程度の低い電流となるような抵抗値としておく。
【００４３】
作動用コイル９４１にはストローク中しか通電しないので、焼損しない程度に大電流を流すことができ、大きな推力が得られる。
【００４４】
一方、クラッチスリーブ８と外スプライン６との噛合位置において、固定鉄心９２とプランジャ９３の間隔は接触状態あるいは近接状態にあるために、低い電流値でも大きな保持力を得られるので、連続して長時間保持していても発熱量は少なく焼損のおそれはない。
【００４５】
このように、電磁コイル９４を作動用コイル９４１と保持用コイル４２とに分けて制御することによって、小型でありながらストローク中は大きな推力を得られ、しかも連続して長い時間保持することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は以上の構成および作用を有するもので、クラッチスリーブを移動させる電磁コイルを作動用コイルと保持用コイルとに機能を分化させ、移動中は作動動用コイルのみ、あるいは作動用コイルと保持用コイルの両方の電磁吸引力を利用し、外スプラインとの噛合状態に達した時点で作動用コイルへの通電を切って、保持用コイルのみでクラッチスリーブを保持するようにしたので、一つのコイルにパルス波を印加して発熱を抑えて保持するようにする場合のように、起磁力を大きくする場合に大型化する必要がなく、小型でありながらストローク中は大きな吸引力を得られ、しかも連続して長い時間保持することができる。
【００４７】
また、制御構成としては、作動用コイルを所定時間通電した後にオフさせればよいだけなので、従来のパルス制御の場合に比べて極めて簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例に係る動力伝達切換え装置のソレノイドのオフ状態を示す断面図である。
【図２】図２は図１の装置のソレノイドのオン状態を示す断面図である。
【図３】図３はコイル温度と吸引力の変化率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  動力伝達切換え装置
２  歯車箱
３  出力軸
４  クラッチハブ
５  入力部材
６  外スプライン
７  内スプライン
８  クラッチスリーブ
９  電磁ソレノイド
１０  ベアリング
１１  出力端
１２  継手フランジ
１３  半月キー
１４  大径部
１５  小径部
１６  すべり軸受
１７  スペーサ
１８  入力歯車
２０  シフトアーム
２１  シフトロッド
２２  ピン
２３  ロッド支持穴
２４  ブラケット
２５  スプリング（付勢手段）
２６，２７  シール部材
２８  連結ピン
９１  ソレノイド装置
９２  固定鉄心
９２１  円柱状部
９２２  アッパプレート部
９３  プランジャ
９３２  連結ロッド
９４  電磁コイル
９４１  作動用コイル
９４２  保持用コイル
９４３  ボビン
９４４  樹脂モールド
９５  ケース
９５２  プランジャガイド
９５５  ストッパ
【図１】
0003592752.tif 000002
【図２】
0003592752.tif 000003
【図３】
0003592752.tif 000004