(57)【要約】【課題】ギャップ部の透磁率を向上し、大きな吸引力を発生可能な電磁アクチュエータを提供することである。【解決手段】環状溝を有するリング状コア部材と、コア部材の環状溝中に収容された環状励磁コイルと、コア部材の環状溝が形成された面と所定の空隙を持って対向して配設されたリング状アーマチュア部材とを備えた電磁アクチュエータであって、空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする。【選択図】図３
2006029353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状溝を有するリング状コア部材と、
前記コア部材の前記環状溝中に収容された環状励磁コイルと、
前記コア部材の前記環状溝が形成された面と所定の空隙をもって対向して配設されたリング状アーマチュア部材とを備えた電磁アクチュエータにおいて、
前記空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記リング状コア部材は前記環状溝により分離された内周側磁極と外周側磁極を有しており、
前記リング状アーマチュア部材は前記内周側磁極と第１の空隙をもって対向し、前記外周側磁極と第２の空隙をもって対向するように配設されており、
前記第１及び第２空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
第１環状溝を有する第１リング状コア部材と、
前記第１コア部材の前記第１環状溝中に収容された第１環状励磁コイルと、
前記第１コア部材の前記第１環状溝が形成された面と所定の空隙をもって対向して配設された第２環状溝を有する第２リング状コア部材と、
前記第２コア部材の前記第２環状溝中に収容された第２環状励磁コイルとを備えた電磁アクチュエータにおいて、
前記空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１コア部材は前記第１環状溝により分離された内周側磁極と外周側磁極を有しており、
前記第２コア部材は前記第２環状溝により分離された内周側磁極と外周側磁極を有しており、
前記第１コア部材と前記第２コア部材はそれぞれの内周側磁極間に第１の空隙をもって対向し、それぞれの外周側磁極間に第２の空隙をもって対向するように配設されており、
前記第１及び第２空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする請求項３記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記弾性体は磁性流体を含浸した弾性を有する多孔体から構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記弾性体は磁性流体を収容した袋体から構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
【請求項７】
前記弾性体はゲル化磁性流体から構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアとアーマチュアの磁極間に発生する吸引力を駆動力とする電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子制御４輪駆動車両のトルク伝達機構等では、左右一対のプラネタリギヤセットと、各プラネタリギヤセットに連結されたサンギヤのトルクを可変制御するための一対のブレーキ機構を含んでいる。各ブレーキ機構は、湿式多板ブレーキと、この多板ブレーキを作動する電磁アクチュエータを含んでいる。
【０００３】
電磁アクチュエータ、環状溝を有するコア（ヨーク）とコアの環状溝中に挿入された励磁コイルと、所定のギャップをもってコアと対向するように配置されたアーマチュアと、アーマチュアに連結されたピストンとから構成される。
【０００４】
励磁コイルに電流を印加すると、アーマチュアがコアに引き付けられて推力が発生する。この推力によりアーマチュアと一体に連結されたピストンが多板ブレーキを押し付けることで、ブレーキトルクが発生する。
【０００５】
旋回方向及び操舵力又は操舵角に基づいて、左右の励磁コイルに流す電流値を制御して、左右の後ろ車軸への出力トルクを可変に制御することができる。
【０００６】
励磁コイルに通電すると、コアの内周磁極→ギャップ→アーマチュアの内周磁極→アーマチュアの外周磁極→ギャップ→コアの外周磁極→コアの内周磁極というようにループ状の磁路が形成される。
【０００７】
発生する吸引力は磁路に蓄えられた磁気エネルギーを磁路に沿った距離で微分した値である。磁気エネルギーは起磁力Ｈ（励磁電流Ｉ×コイルの巻き数Ｎ）と磁束密度Ｂに比例し、磁束密度Ｂは起磁力Ｈと透磁率μの積を、磁路の長さＬで割ったものである。よって、磁気エネルギーの大きさは透磁率μに比例する。
【特許文献１】特開２００４−５２９０１号公報
【特許文献２】特開平１１−１４１６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように従来の電磁アクチュエータでは、コアとアーマチュアが所定のギャップ（空隙）をもって対向配置されており、このギャップ部は空気で満たされているためギャップ部の透磁率は低いものとなっている。ギャップ部の透磁率が低いため磁束密度が低くなり、従来の電磁アクチュエータでは大きな吸引力を発生するのが容易でないという問題がある。
【０００９】
この傾向はギャップ部を大きく（長く）とった時に顕著である。逆に、ギャップ部が小さい時には、コアの磁束密度が飽和してしまうので、ギャップ部の透磁率よりもコアの磁束飽和の影響のほうが相対的に大きくなる。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ギャップ部の透磁率を向上し、大きな吸引力を発生することが可能な電磁アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明によると、環状溝を有するリング状コア部材と、前記コア部材の前記環状溝中に収容された環状励磁コイルと、前記コア部材の前記環状溝が形成された面と所定の空隙をもって対向して配設されたリング状アーマチュア部材とを備えた電磁アクチュエータにおいて、前記空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする電磁アクチュエータが提供される。
【００１２】
請求項２記載の発明によると、請求項１記載の電磁アクチュエータにおいて、前記リング状コア部材は前記環状溝により分離された内周側磁極と外周側磁極を有しており、前記リング状アーマチュア部材は前記内周側磁極と第１の空隙をもって対向し、前記外周側磁極と第２の空隙をもって対向するように配設されており、前記第１及び第２空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする電磁アクチュエータが提供される。
【００１３】
請求項３記載の発明によると、第１環状溝を有する第１リング状コア部材と、前記第１コア部材の前記第１環状溝中に収容された第１環状励磁コイルと、前記第１コア部材の前記第１環状溝が形成された面と所定の空隙をもって対向して配設された第２環状溝を有する第２リング状コア部材と、前記第２コア部材の前記第２環状溝中に収容された第２環状励磁コイルとを備えた電磁アクチュエータにおいて、前記空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする電磁アクチュエータが提供される。
【００１４】
請求項４記載の発明によると、請求項６記載の電磁アクチュエータにおいて、前記第１コア部材は前記第１環状溝により分離された内周側磁極と外周側磁極を有しており、前記第２コア部材は前記第２環状溝により分離された内周側磁極と外周側磁極を有しており、前記第１コア部材と前記第２コア部材はそれぞれの内周側磁極間に第１の空隙をもって対向し、それぞれの外周側磁極間に第２の空隙をもって対向するように配設されており、前記第１及び第２空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持したことを特徴とする電磁アクチュエータが提供される。
【００１５】
好ましくは、弾性体は、磁性流体を含浸した弾性を有する多孔体から構成されるか、磁性流体を収容した袋体から構成されるか、或いはゲル化磁性流体から構成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、互いに対向して配置されたコアとアーマチュア間の空隙に透磁率の高い磁性材料を含む弾性体を挟持させたことにより、空隙部の透磁率が高くなるため、磁路に蓄えられる磁気エネルギーが大きくなる。その結果、大きな吸引力を発生することができる。この効果は特に空隙が大きい時に顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１を参照すると、本発明の電磁アクチュエータを適用可能なフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車ベースの４輪駆動車両の動力伝達装置の概略図が示されている。
【００１８】
図１に示すように、動力伝達系は、車両前方に配置されたエンジン２の動力がトランスミッション４の出力軸４ａから伝達されるフロントデファレンシャル装置６と、このフロントデファレンシャル装置６からの動力がプロペラシャフト８を介して伝達される増速装置（変速装置）１０と、増速装置１０からの動力が伝達されるリヤデファレンシャル装置１２を主に含んでいる。
【００１９】
フロントデファレンシャル装置６は従来周知の構造となっており、トランスミッション４の出力軸４ａからの動力をデフケース６ａ内の複数のギヤ１４と出力軸１６，１８を介して左右の前輪駆動軸２０，２２に伝達することにより、各前輪が駆動される。
【００２０】
リヤデファレンシャル装置１２は、後で説明するように、一対のプラネタリギヤセットと、それぞれ多板ブレーキ機構の締結を制御する一対の電磁アクチュエータを含んでおり、電磁アクチュエータを制御して左右の後輪駆動軸２４，２６に動力を伝達することにより、各後輪が駆動される。
【００２１】
図２は増速装置（変速装置）１０と、増速装置１０の下流側に配置されたリヤデファレンシャル装置１２の断面図を示している。増速装置１０はケーシング２８中に回転可能に取り付けられた入力シャフト３０と、出力シャフト（ハイポイドピニオンシャフト）３２を含んでいる。
【００２２】
増速装置１０は更に、オイルポンプサブアセンブリ３４と、プラネタリキャリアサブアセンブリ３８と、直結クラッチサブアセンブリ４０と、変速ブレーキ４２を含んでいる。
【００２３】
増速装置１０の下流側に設けられたリヤデファレンシャル装置１２は、ハイポイドピニオンシャフト３２の先端に形成されたハイポイドピニオンギヤ４４を有している。
【００２４】
ハイポイドピニオンギヤ４４はハイポイドリングギヤ４８と噛み合っており、ハイポイドリングギヤ４８からの動力は左右に一対設けられたプラネタリギヤセット５０Ａ，５０Ｂのリングギヤに入力される。
【００２５】
プラネタリギヤセット５０Ａ，５０Ｂのサンギヤは左側後ろ車軸２４、右側後ろ車軸２６周りに回転可能に取り付けられている。プラネタリギヤセット５０Ａ，５０Ｂのプラネタリキャリアは、左側後ろ車軸２４、右側後ろ車軸２６に固定されている。プラネタリキャリアに担持されたプラネットギヤがサンギヤ及びリングギヤに噛み合っている。
【００２６】
左右のプラネタリギヤセット５０Ａ，５０Ｂは、サンギヤのトルクを可変制御するために設けられたブレーキ機構５１に連結される。ブレーキ機構５１は、湿式多板ブレーキ５２と、この多板ブレーキ５２を作動する電磁アクチュエータ５６を含んでいる。
【００２７】
湿式多板ブレーキ５２のブレーキプレートはケーシング５４に固定され、ブレーキディスクはプラネタリギヤセット５０Ａ，５０Ｂのサンギヤに固定されている。
【００２８】
電磁アクチュエータ５６は、環状溝を有するリング状コア（ヨーク）５８と、リング状コア５８の環状溝中に挿入された環状励磁コイル６０と、リング状コア５８に所定のギャップを持って対向するリング状アーマチュア６２と、アーマチュア６２に連結された環状ピストン６４とから構成される。
【００２９】
励磁コイル６０に電流を印加すると、アーマチュア６２がコア５８に引き付けられて推力が発生する。この推力により、アーマチュア６２と一体に連結されたピストン６４が多板ブレーキ５２を押し付けることで、ブレーキトルクが発生する。
【００３０】
これにより、プラネタリギヤセット５０Ａ，５０Ｂのサンギヤはそれぞれケーシング５４に対して固定され、ハイポイドピニオンシャフト３２の駆動力はプラネタリギヤセット５０Ａ，５０Ｂのリングギヤ、プラネットギヤ、プラネットキャリアを介して左右の後ろ車軸２４，２６に伝達される。
【００３１】
環状励磁コイル６０に流す電流を制御することにより、入力シャフト３０の駆動力を直結状態で或いは増速装置１０で増速して、左右の後ろ車軸２４，２６に任意に分配することができ、最適な旋回制御を実現することができる。
【００３２】
図３を参照すると、本発明第１実施形態の電磁アクチュエータ６８の縦断面図が示されている。この電磁アクチュエータ６８は、図２に示したブレーキ機構５１において、電磁アクチュエータ５６として使用可能である。
【００３３】
電磁アクチュエータ６８は環状溝７２を有するリング状コア（ヨーク）７０と、リング状コア７０の環状溝７２中に挿入された環状励磁コイル７４と、リング状コア７０に所定のギャップ（空隙）をもって対向するリング状アーマチュア７６とから構成される。
【００３４】
リング状コア７０は環状溝７２により分離された内周側磁極７０ａと外周側磁極７０ｂを有している。リング状アーマチュア７６は、コア７０の内周側磁極７０ａと第１のギャップをもって対向する内周側磁極７６ａと、コア７０の外周側磁極７０ｂと第２のギャップをもって対向する外周側磁極７６ｂを有している。好ましくは、第１のギャップは第２のギャップに等しくなっている。
【００３５】
第１及び第２のギャップ中には、透磁率の高い磁性材料を含む弾性体７８，８０が挟持されている。例えば、弾性体７８，８０は、磁性流体を収容したゴム性の袋体から構成される。
【００３６】
磁性流体としては多くのものが市販されており、例えば窒化鉄系微粒子と界面活性材及び炭化水素系のベースオイルからなる磁性流体を使用可能である。代替案として、弾性体７８，８０を磁性流体を含浸した弾性を有する多孔体から構成することもできる。
【００３７】
即ち、磁性流体を含浸させたスポンジ状の弾性体を使用可能である。スポンジ状の弾性体の表面に樹脂コーティングを施すことが望ましい。これにより、スポンジ状の弾性体からの磁性流体の滲み出しを防止でき、耐久性を向上させることができる。
【００３８】
更なる代替案として、弾性体７８，８０としてゲル化磁性流体を採用可能である。この場合にはゲル化磁性流体をゴム性の袋体内に収容するようにしてもよい。
【００３９】
本実施形態の電磁アクチュエータ６８によると、コア７０の内外周側磁極７０ａ，７０ｂとアーマチュア７６の内外周側磁極７６ａ，７６ｂの間のギャップ中にそれぞれ透磁率の高い磁性材料を含む弾性体７８，８０を挟持したことにより、ギャップ部の透磁率が高くなるため、磁路に蓄えられる磁気エネルギーが大きくなる。その結果、励磁コイル７４に通電すると大きな吸引力を発生させることができる。
【００４０】
電磁アクチュエータ６８を実際に使用する場合には、リング状コア７０を固定し、リング状アーマチュア７６はコア７０に対して移動するように構成する。
【００４１】
図４を参照すると、本発明第２実施形態の電磁アクチュエータ８２の縦断面図が示されている。この実施形態の電磁アクチュエータ８２は、２個のリング状コア８４，９０を所定のギャップをもって対向させたものである。
【００４２】
即ち、電磁アクチュエータ８２は、環状溝８６を有する第１リング状コア（ヨーク）８４と、第１リング状コア８４の環状溝８６中に挿入された第１環状励磁コイル８８と、第１リング状コア８４と所定のギャップをもって対向する環状溝９２を有する第２リング状コア９０と、環状溝９２中に挿入された第２環状励磁コイル９４とから構成される。
【００４３】
第１コア８４は第１環状溝８６により分離された内周側磁極８４ａと外周側磁極８４ｂを有しており、第２コア９０は第２環状溝９２により分離された内周側磁極９０ａと外周側磁極９０ｂを有している。
【００４４】
第１コア８４の内周側磁極８４ａと第２コア９０の内周側磁極９０ａは第１のギャップをもって対向しており、第１コア８４の外周側磁極８４ｂと第２コア９０の外周側磁極９０ｂは第２のギャップをもって対向している。好ましくは、第１のギャップと第２のギャップは等しく形成されている。
【００４５】
そして、第１及び第２のギャップ中には透磁率の高い磁性材料を含む弾性体９６，９８が挟持されている。第１実施形態と同様に弾性体９６，９８は例えば磁性流体を収容した袋体から構成される。
【００４６】
或いは、弾性体９６，９８は磁性流体を含浸した弾性を有する多孔体から構成される。即ち、磁性流体を含浸させたスポンジ状の弾性体を使用可能である。この場合、スポンジ状の弾性体の表面に樹脂コーティングを施すことが望ましい。これにより、スポンジ状の弾性体からの磁性流体の滲み出しを防止でき、耐久性を向上させることができる。或いは、弾性体９６，９８をゲル化磁性流体から構成するようにしてもよい。
【００４７】
本実施形態の電磁アクチュエータ８２を使用するに際しては、第１及び第２リング状コア８４，９０の何れか一方を固定し、他方のコアを固定したコアに対して移動可能なように構成する。そして、第１及び第２環状励磁コイル８８，９４のいずれか一方、又は双方に電流を印加する。
【００４８】
本実施形態においても、第１及び第２ギャップ部の透磁率が高くなるため、磁路に蓄えられる磁気エネルギーが大きくなる。その結果、励磁コイル８８，９４に通電すると大きな吸引力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】４輪駆動車両の動力伝達系を示す概略図である。
【図２】増速装置（変速装置）及びリヤデファレンシャル装置の断面図である。
【図３】本発明第１実施形態に係る電磁アクチュエータの縦断面図である。
【図４】本発明第２実施形態に係る電磁アクチュエータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    増速装置（変速装置）
１２    リヤデファレンシャル装置
２４，２６    後ろ車軸
３０    入力シャフト
３２    出力シャフト（ハイポイドピニオンシャフト）
５０Ａ，５０Ｂ    プラネタリギヤセット
５１    ブレーキ機構
５２    湿式多板ブレーキ
５６，６８，８２    電磁アクチュエータ
７０    コア
７４    励磁コイル
７６    アーマチュア
７８，８０    磁性材料を含む弾性体
８４    第１コア
９０    第２コア
９６，９８    磁性材料を含む弾性体
【図１】
2006029353.tif 000003
【図２】
2006029353.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006029353.tif 000006