(57)【要約】【課題】一対の部材のそれぞれの噛み合い歯同士の係合が噛み合い反力によって解除されるときのリミットトルクの変動を抑制することが可能な係合装置を提供する。【解決手段】係合装置１は、複数のドグ歯２１を有するスライダ２と、複数のドグ歯２１と軸方向に向かい合う複数のドグ歯３１を有するスリーブ３と、スライダ２を軸方向に進退移動させる移動機構６と、スリーブ３を、ドグ歯３１がスライダ２のドグ歯２１に係合可能な前進位置、及び前進位置よりもスライダ２から離間した後退位置の間で軸方向移動可能に支持するステー４と、ステー４に対してスリーブ３を前進位置に向かって付勢するトルクリミットバネ５とを備え、スリーブ３は、ドグ歯２１，３１の噛み合い反力によって後退位置に移動することにより、スライダ２との係合状態が解除される。【選択図】図２
2018141529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の噛み合い歯を有する第１の噛み合い部材と、
前記複数の第１の噛み合い歯と軸方向に向かい合う複数の第２の噛み合い歯を有する第２の噛み合い部材と、
前記第１の噛み合い部材を軸方向に進退移動させる移動機構と、
前記第２の噛み合い部材を、前記第２の噛み合い歯が前記第１の噛み合い歯に係合可能な前進位置、及び前記前進位置よりも前記第１の噛み合い部材から離間した後退位置の間で軸方向移動可能に支持する支持部材と、
前記支持部材に対して前記第２の噛み合い部材を前記前進位置に向かって付勢する弾性体からなる付勢部材とを備え、
前記第２の噛み合い部材は、前記第２の噛み合い歯と前記第１の噛み合い歯との噛み合い反力によって前記後退位置に移動することにより、前記第１の噛み合い部材との係合状態が解除される、
係合装置。
【請求項２】
前記移動機構は、電磁コイル及び前記電磁コイルの通電により発生する磁束の磁路となるヨークを有する電磁石と、前記電磁石の磁力によって移動するアーマチャとを有し、前記アーマチャが前記電磁コイルに供給される励磁電流に応じた押圧力で前記第１の噛み合い部材を軸方向に押圧する、
請求項１に記載の係合装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記第１の噛み合い部材を前記電磁コイルに通電されたときの移動方向とは反対方向に移動させる復帰ばねを有し、
前記アーマチャは、前記電磁コイルに通電されたとき、前記復帰ばねに抗して前記第１噛み合い部材を押圧する、
請求項２に記載の係合装置。
【請求項４】
前記支持部材には、前記前進位置において前記第２の噛み合い部材に当接し、前記第２の噛み合い部材の前記第１噛み合い部材側への移動を規制する当接部が設けられ、
前記付勢部材は、前記第２の噛み合い部材が前記当接部に当接しているときにも、前記第２の噛み合い部材を前記当接部に押し付ける付勢力を発生する、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の係合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の部材にそれぞれ形成された噛み合い歯同士が噛み合わされる係合装置に関し、特に噛み合い反力が所定値以上となると噛み合い歯同士の噛み合わせが解除される係合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、相対回転可能な一対の部材にそれぞれ形成された噛み合い歯同士が噛み合わされる係合装置が例えば車両に搭載されている。このような係合装置には、噛み合い反力が所定値以上となると噛み合い歯同士の噛み合わせが解除されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の係合装置（ドグクラッチ装置）は、入力軸と一体に回転するハブと、出力軸と一体に回転するドグピースと、ハブを入力軸に対して軸方向移動させる移動機構とを有している。ハブは、入力軸に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合された第２ハブと、第２ハブに対して軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合された第１ハブとを有している。第１ハブは第２ハブの外周に配置され、第２ハブに形成された突部と第１ハブとの間には、第１ハブをドグピースに向かって付勢するコイル状のセットスプリングが配置されている。ドグピースと軸方向に向かい合う第１ハブの軸方向端面、及び第１ハブと軸方向に向かい合うドグピースの軸方向端面には、それぞれ複数の噛み合い歯としてのドグ歯が形成されている。ドグ歯は、噛み合い面が軸方向に対して傾斜した台形状（テーパ状）に形成されている。
【０００４】
移動機構は、通電により軸状の可動部が突出するソレノイドと、ソレノイドの可動部と共に軸方向移動するシフトロッドと、シフトロッドに結合されたシフトフォークと、シフトフォークに設けられたフォーク爪が係合する環状溝が形成された筒状のスリーブと、シフトフォークをソレノイドによる移動方向とは反対方向に付勢するリターンスプリングとを有している。スリーブは、第２ハブの軸方向一端部の外周に配置され、第２ハブを軸方向に進退移動させる。第２ハブの突部は、第１ハブとスリーブとの間の位置に設けられている。第２ハブに対する第１ハブのドグピース側への移動は、第２ハブの外周部に突出して設けられたセットリングにより規制されている。
【０００５】
移動機構によって第２ハブがドグピース側に移動すると、第１ハブのドグ歯がドグピースのドグ歯に噛み合って係合し、入力軸から出力軸にトルクが伝達される。また、この状態で第１ハブのドグ歯がドグピースのドグ歯から受ける噛み合い反力が所定値以上となると、セットスプリングが軸方向に圧縮され、第１ハブがドグピースから離間する方向に移動する。これにより、第１ハブとドグピースとの噛み合いが解除され、入力軸から出力軸にトルクが伝達されなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６４−４７６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のドグクラッチ装置では、スリーブから受ける移動力によって第２ハブがドグピース側に移動するとき、第１ハブと第２ハブとのスプライン嵌合部の摩擦抵抗や第１ハブの慣性等により、第１ハブがセットスプリングに当接するまで軸方向移動しない状態でドグピースと噛み合うおそれがある。この場合には、上記の所定値よりも小さな噛み合い反力により第１ハブとドグピースとの噛み合いが解除されてしまうこととなる。すなわち、第１ハブのドグ歯とドグピースのドグ歯との噛み合いを維持しながら入力軸から出力軸に伝達できるトルクの上限値であるリミットトルクが変動してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、一対の部材のそれぞれの噛み合い歯同士の係合が噛み合い反力によって解除されるときのリミットトルクの変動を抑制することが可能な係合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するため、複数の第１の噛み合い歯を有する第１の噛み合い部材と、前記複数の第１の噛み合い歯と軸方向に向かい合う複数の第２の噛み合い歯を有する第２の噛み合い部材と、前記第１の噛み合い部材を軸方向に進退移動させる移動機構と、前記第２の噛み合い部材を、前記第２の噛み合い歯が前記第１の噛み合い歯に係合可能な前進位置、及び前記前進位置よりも前記第１の噛み合い部材から離間した後退位置の間で軸方向移動可能に支持する支持部材と、前記支持部材に対して前記第２の噛み合い部材を前記前進位置に向かって付勢する弾性体からなる付勢部材とを備え、前記第２の噛み合い部材は、前記第２の噛み合い歯と前記第１の噛み合い歯との噛み合い反力によって前記後退位置に移動することにより、前記第１の噛み合い部材との係合状態が解除される、係合装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る係合装置によれば、一対の部材のそれぞれの噛み合い歯同士の係合が噛み合い反力によって解除されるときのリミットトルクの変動を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る係合装置が搭載された車両の駆動系の概略の構成例を示す説明図である。
【図２】係合装置の構成例をロータシャフトと共に示す断面図である。
【図３】電磁コイルに通電され、スライダのドグ歯とスリーブのドグ歯とが噛み合った作動状態を示す係合装置の部分断面図である。
【図４】ドグ歯の噛み合い反力によってスリーブが後退位置に移動した第１の損傷防止動作状態を示す係合装置の部分断面図である。
【図５】ドグ歯の噛み合い反力によってスライダが移動した第２の損傷防止動作状態を示す係合装置の部分断面図である。
【図６】スライダの軸方向一側の端面を示す図である。
【図７】スリーブの軸方向一側の端面を示す図である。
【図８】スライダのドグ歯及びスリーブのドグ歯を外周側から見た図であり、（ａ）はドグ歯が噛み合わされた状態を、（ｂ）はドグ歯の噛み合いが解除された状態を、それぞれ示す。
【図９】電磁コイルに供給される励磁電流とリミットトルクとの関係の一例を示すグラフである。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、比較例に係る係合装置を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図９を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る係合装置が搭載された車両の駆動系の概略の構成例を示す説明図である。この車両は、内燃機関であるエンジンと、発電機としても用いられる電動モータ（モータジェネレータ）とを駆動源として有する所謂ハイブリッド車両である。本実施の形態では、車両に２つのモータジェネレータが駆動源として搭載されている。
【００１４】
この車両１００は、エンジンＥと、第１のモータジェネレータＭＧ１と、エンジンＥ及び第１のモータジェネレータＭＧ１がそれぞれ連結された動力分配機構１０２と、駆動輪１０３に動力を出力するための出力ギヤ１０４と、出力ギヤ１０４に減速機構１０５を介して連結された第２のモータジェネレータＭＧ２と、係合装置１と、係合装置１によって制動されるロータシャフト１０とを、駆動機構として備えている。出力ギヤ１０４の動力は、差動機構１０６を介して左右の駆動輪１０３に伝達される。
【００１５】
エンジンＥの動力は出力軸１０７を介して動力分配機構１０２に伝達される。出力軸１０７とエンジンＥとの間にはダンパ１０８が介在し、エンジンＥのトルク変動がダンパ１０８によって吸収される。
【００１６】
第１のモータジェネレータＭＧ１は、固定部材としてのケーシング９に固定されたステータ１０９ａと、このステータ１０９ａの内側に同軸に配置されたロータ１０９ｂとを備えている。同様に、第２のモータジェネレータＭＧ２は、ケーシング９に固定されたステータ１１０ａと、このステータ１１０ａの内側に同軸に配置されたロータ１１０ｂとを備えている。ケーシング９は、車体に固定され、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配機構１０２、減速機構１０５、係合装置１、及びロータシャフト１０をその内部に収容している。
【００１７】
動力分配機構１０２は、相互に差動回転可能な３つの要素をもつシングルピニオン型の遊星歯車機構からなり、外周面にギヤ歯を有する外歯車としてサンギヤＳ１と、このサンギヤＳ１に対して同軸に配置され、内周面にギヤ歯を有する内歯車としてのリングギヤＲ１と、これらギヤＳ１，Ｒ１に噛合する複数のピニオンギヤＰ１と、複数のピニオンギヤＰ１を自転可能かつ公転可能に保持するキャリアＣ１とを備えている。キャリアＣ１には出力軸１０７が、サンギヤＳ１にはロータシャフト１０を介して第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１０９ｂが、またリングギヤＲ１には出力ギヤ１０４が、それぞれ連結されている。
【００１８】
減速機構１０５は、相互に差動回転可能な３つの要素をもち、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転を減速して出力ギヤ１０４に伝達するシングルピニオン型の遊星歯車機構からなり、外歯車としてのサンギヤＳ２と、このサンギヤＳ２に対して同軸に配置された内歯車としてのリングギヤＲ２と、これらギヤＳ２，Ｒ２に噛合するピニオンギヤＰ２と、ピニオンギヤＰ２を自転可能かつ公転可能に保持するキャリアＣ２とを備えている。サンギヤＳ２には第２のモータジェネレータＭＧ２のロータ１１０ｂが、リングギヤＲ２には出力ギヤ１０４がそれぞれ連結され、キャリアＣ２はケーシング９に固定されている。これにより、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転が減速されて出力ギヤ１０４に伝達される。
【００１９】
係合装置１は、第１のモータジェネレータＭＧ１の非作動状態において、ロータシャフト１０の回転を停止させるために用いられる。係合装置１が作動してロータシャフト１０の回転が停止されることにより、動力分配機構１０２のサンギヤＳ１の空転を防ぎ、エンジンＥの出力がキャリアＣ１、複数のピニオンギヤＰ１、及びリングギヤＲ１を介して出力ギヤ１０４に伝達される。
【００２０】
図２は、係合装置１の構成例をロータシャフト１０の一部と共に示す断面図である。ケーシング９は、第１乃至第３の壁部９１〜９３を有し、第１の壁部９１と第３の壁部９３との間に係合装置１が配置されている。ロータシャフト１０は、第１の壁部９１に設けられた挿通孔９１０及び第３の壁部９３に設けられた挿通孔９３０に挿通され、挿通孔９１０，９３０の内側に配置された玉軸受９１１，９３１によって回転可能に支持されている。図２では、第１の壁部９１と第３の壁部９３との間におけるロータシャフト１０の一部を破断して示している。以下、ロータシャフト１０の回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向という。
【００２１】
係合装置１は、ロータシャフト１０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された第１の噛み合い部材としてのスライダ２と、スライダ２と噛み合う第２の噛み合い部材としてのスリーブ３と、スリーブ３を軸方向移動可能に支持する支持部材としてのステー４と、ステー４に対してスリーブ３をスライダ２側に付勢する付勢部材としてのトルクリミットバネ５と、スライダ２をロータシャフト１０に対して軸方向に進退移動させる移動機構６とを備えている。
【００２２】
スライダ２は、略円筒状の本体部２０と、第１の噛み合い歯としての複数のドグ歯２１と、ロータシャフト１０の外周面に形成された複数のスプライン突起１０１にスプライン係合する複数のスプライン突起２２とを一体に有している。本体部２０は、一部がヨーク６２の内側に配置され、ドグ歯２１が形成された側の端部の外径はヨーク６２の内径よりも大きくなっている。ドグ歯２１は、本体部２０のスリーブ３に対向する軸方向端面に形成され、スリーブ３に向かって軸方向に突出している。スプライン突起２２は本体部２０の内周面に形成されている。
【００２３】
スリーブ３は、環状の本体部３０と、スライダ２の複数のドグ歯２１と軸方向に向かい合う第２の噛み合い歯としての複数のドグ歯３１と、本体部３０の内周面に形成された複数のスプライン突起３２とを一体に有している。スリーブ３のドグ歯３１とスライダ２のドグ歯２１とが互いに噛み合って係合すると、スライダ２とスリーブ３とが相対回転不能に連結される。
【００２４】
ステー４は、ロータシャフト１０を挿通させる円筒状の円筒部４０と、円筒部４０の軸方向一端部から外方に突出した環板状のフランジ部４１と、円筒部４０の外周面に形成された複数のスプライン突起４２とを一体に有している。ステー４のスプライン突起４２には、スリーブ３のスプライン突起３２が係合し、スリーブ３はステー４に対して所定の範囲内で軸方向移動可能かつ相対回転不能である。ステー４のフランジ部４１は、ケーシング９の第３の壁部９３に複数のボルト９４によって固定されている。
【００２５】
また、ステー４には、スリーブ３のスライダ２側への移動を規制する当接部としての止め輪４３が設けられている。止め輪４３は、例えばスナップリングからなり、円筒部４０におけるフランジ部４１とは反対側の端部の外周面に嵌着されている。ステー４は、スリーブ３を、そのドグ歯３１がスライダ２のドグ歯２１に係合可能な前進位置、及び前進位置よりもスライダ２から離間した後退位置の間で軸方向移動可能に支持している。スリーブ３は、前進位置では止め輪４３に当接し、後退位置ではドグ歯３１がスライダ２のドグ歯２１に係合しない。
【００２６】
トルクリミットバネ５は、ステー４に対してスリーブ３を前進位置に向かって付勢する弾性体からなる。本実施の形態では、トルクリミットバネ５が軸方向に並列する複数（図２の図示例では６個）の皿バネ５１からなり、スリーブ３の本体部３０とステー４のフランジ部４１との間に配置されている。トルクリミットバネ５は、スリーブ３が止め輪４３に当接している状態で、自然長よりも軸方向に圧縮された状態にある。すなわち、トルクリミットバネ５は、スリーブ３が止め輪４３に当接しているときにも、その復元力によってスリーブ３を止め輪４３に押し付ける付勢力を発生する。
【００２７】
移動機構６は、コイル部材６１及びヨーク６２を有する電磁石６０と、電磁石６０の磁力によって軸方向に移動するアーマチャ７と、復帰ばねとしてのリターンバネ８０と、第１及び第２の軸受８１，８２とを有している。第１の軸受８１は、アーマチャ７とスライダ２の軸方向一端部との間に配置され、第２の軸受８２は、リターンバネ８０とスライダ２の軸方向他端部との間に配置されている。本実施の形態では、第１及び第２の軸受８１，８２が、スラストころ軸受からなる。
【００２８】
ヨーク６２は、軸方向の一方に開口６２０を有するＵ字状であり、その内部にコイル部材６１を保持している。コイル部材６１は、エナメル線を巻き回してなる電磁コイル６１１を樹脂からなる封止部材６１２により封止してなる。ヨーク６２は、電磁コイル６１１の通電により発生する磁束の磁路となる。アーマチャ７は、ヨーク６２と共にこの磁束の磁路を構成する。
【００２９】
本実施の形態では、電磁コイル６１１に通電されたとき、アーマチャ７がスライダ２をスリーブ３側に移動させ、電磁コイル６１１への通電が遮断されると、リターンバネ８０の付勢力によってスライダ２がスリーブ３から離間する。すなわち、リターンバネ８０は、電磁コイル６１１に通電されたときの移動方向とは反対方向にスライダ２を移動させる。アーマチャ７は、電磁コイル６１１に供給される励磁電流に応じた押圧力でスライダ２を軸方向に押圧する。
【００３０】
リターンバネ８０は、その軸方向の一端部がステー４に当接し、リターンバネ８０の他端部は第２の軸受８２に当接している。本実施の形態では、リターンバネ８０が複数（図２の図示例では４個）の皿バネ８０１からなる。これらの皿バネ８０１は、ロータシャフト１０を挿通させるリング状であり、軸方向に並列している。それぞれの皿バネ８０１は、外径側の端部同士もしくは内径側の端部同士が隣り合う皿バネ８０１と当接している。
【００３１】
リターンバネ８０は、スライダ２がスリーブ３側に移動することによって軸方向に圧縮され、その復元力によってスライダ２をスリーブ３から離間する方向に付勢する。なお、リターンバネ８０を例えば複数又は単一のコイルバネによって構成してもよい。ただし、複数の皿バネ８０１によってリターンバネ８０を構成することにより、付勢対象であるスライダ２の軸方向への移動量を確保しながら、リターンバネ８０を安価で大きな付勢力を発生可能なものとすることができる。トルクリミットバネ５についても同様である。
【００３２】
アーマチャ７は、ロータシャフト１０を挿通させる挿通孔７００が中心部に形成された円板状の本体部７０と、本体部７０の一方の軸方向端面から軸方向に突出して形成された円筒状のガイド部７１と、本体部７０の他方の軸方向端面から軸方向に突出し、第１の壁部９１に当接するボス部７２とを一体に有している。ガイド部７１の内側には、第１の軸受８１及びスライダ２の軸方向一端部が配置されている。アーマチャ７の本体部７０は、ヨーク６２と軸方向に対向し、アーマチャ７が電磁石６０の磁力によってヨーク６２側に移動したとき、本体部７０とヨーク６２との間には軸方向の隙間（エアギャップ）が介在する。
【００３３】
アーマチャ７が軸方向に移動するとき、ガイド部７１の外周面は、ヨーク６２の内周面に嵌着された樹脂からなるスライドブッシュ６３を摺動する。スライドブッシュ６３の材質として、具体的には、低摩擦性及び耐摩耗性に優れたＰＡ (ポリアミド)、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、ＰＯＭ (ポリアセタール)等を好適に用いることができる。アーマチャ７は、ガイド部７１がスライドブッシュ６３に当接することにより、円滑に軸方向移動可能であり、かつヨーク６２に対する径方向の位置が規定されている。
【００３４】
ヨーク６２は、ケーシング９の第２の壁部９２に複数のボルト９５によって固定されている。また、ヨーク６２の開口６２０には、アーマチャ７の本体部７０をヨーク６２から離間させる戻しバネ６４が配置されている。本実施の形態では、戻しバネ６４が単一の皿バネからなり、その軸方向の一端部がコイル部材６１に当接し、軸方向の他端部がアーマチャ７の本体部７０に当接している。戻しバネ６４のバネ定数は、トルクリミットバネ５やリターンバネ８０のバネ定数よりも小さく、トルクリミットバネ５及びリターンバネ８０のバネ定数の例えば１００分の１程度である。
【００３５】
アーマチャ７は、電磁コイル６１１に通電されると、本体部７０がヨーク６２に接近し、第１の軸受８１を介してスライダ２を軸方向に押圧する。この際、アーマチャ７は、リターンバネ８０に抗してスライダ２を軸方向に押圧する。また、アーマチャ７は、電磁コイル６１１への通電が遮断されると、戻しバネ６４の付勢力によってボス部７２が第１の壁部９１に当接するまで、本体部７０がヨーク６２から離間する。これに伴い、スライダ２がリターンバネ８０の付勢力によって軸方向に移動する。
【００３６】
係合装置１は、その作動時においてロータシャフト１０に衝撃的な荷重がかかっても、係合装置１や動力分配機構１０２に損傷が発生しないよう、ドグ歯２１，３１の噛み合い反力によってトルクリミットバネ５が圧縮されてスリーブ３が後退位置に移動し、スライダ２とスリーブ３との係合状態が解除されるように構成されている。また、電磁コイル６１１に供給される電流が所定値よりも小さい場合には、ドグ歯２１，３１の噛み合い反力によってスライダ２がアーマチャ７と共に軸方向に移動することにより、スライダ２とスリーブ３との係合状態が解除される。次に、この損傷防止動作の構成と原理について、図３乃至図９を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図３は、電磁コイル６１１に通電され、スライダ２のドグ歯２１とスリーブ３のドグ歯３１とが噛み合った作動状態を示す係合装置１の部分断面図である。図４は、ドグ歯２１，３１の噛み合い反力によってスリーブ３が後退位置に移動し、スライダ２とスリーブ３との係合状態が解除された第１の損傷防止動作状態を示す係合装置１の部分断面図である。図５は、ドグ歯２１，３１の噛み合い反力によってスライダ２が移動し、スライダ２とスリーブ３との係合状態が解除された第２の損傷防止動作状態を示す係合装置１の部分断面図である。
【００３８】
また、図６は、スライダ２の軸方向一側の端面を示す図である。図７は、スリーブ３の軸方向一側の端面を示す図である。図８は、スライダ２のドグ歯２１及びスリーブ３のドグ歯３１を外周側から見た図であり、（ａ）はドグ歯２１，３１が噛み合わされた状態を、（ｂ）はドグ歯２１，３１の噛み合いが解除された状態を、それぞれ示す。
【００３９】
図６に示すように、スライダ２の複数のドグ歯２１は、軸方向に歯丈を有し、歯筋が回転軸線Ｏに対して直角となる径方向に延在する放射状に形成されている。複数のスプライン突起２２の外径側には、第２の軸受８２が当接する平坦な当接面２０ａが形成されている。それぞれのドグ歯２１は、歯先面２１ａが平面状であり、歯先面２１ａの周方向両側における歯面２１ｂがインボリュート曲線からなるインボリュート歯形を有している。
【００４０】
図７に示すように、スリーブ３のドグ歯３１は、スライダ２のドグ歯２１と同様に、軸方向に歯丈を有し、歯筋が回転軸線Ｏに対して直角となる径方向に延在する放射状に形成されている。複数のスプライン突起３２の外径側には、止め輪４３に当接する平坦な当接面３０ａが形成されている。それぞれのドグ歯３１は、歯先面３１ａが平面状であり、歯先面３１ａの周方向両側における歯面３１ｂがインボリュート曲線からなるインボリュート歯形を有している。
【００４１】
スライダ２の複数のドグ歯２１とスリーブ３の複数のドグ歯３１とは、歯丈や歯幅、及び歯数やピッチ等の諸元が共通である。また、図８に示すように、ドグ歯２１，３１は、歯厚が歯先面２１ａ，３１ａ側の先端部ほど小さくなる略台形状である。
【００４２】
図８（ａ）に示すように、スライダ２のドグ歯２１とスリーブ３のドグ歯３１とが噛み合い、スライダ２がロータシャフト１０からスリーブ３に対して回転するトルク（相対回転力）を受けると、ドグ歯２１，３１に噛み合い反力（以下、単に「反力」という）が作用する。この反力は、スライダ２が受けるトルクが大きいほど大きくなる。
【００４３】
図８（ａ）では、スライダ２のドグ歯２１が受ける反力をベクトルＲｆ２で示し、その軸方向成分をベクトルＲａ２、周方向成分をベクトルＲｃ２で示している。また、図８（ａ）では、スリーブ３のドグ歯３１が受ける反力をベクトルＲｆ３で示し、その軸方向成分をベクトルＲａ３、周方向成分をベクトルＲｃ３で示している。ベクトルＲｆ２とベクトルＲｆ３とは、大きさが同じで向きが互いに逆向きである。スライダ２が受けるトルクが大きくなると、スリーブ３が受ける反力の軸方向成分（ベクトルＲａ３）によりトルクリミットバネ５が押し返される。また、スライダ２が受ける反力の軸方向成分（ベクトルＲａ２）によりアーマチャ７が押し返される。
【００４４】
スライダ２がロータシャフト１０から受けるトルクが大きくなったとき、スリーブ３がトルクリミットバネ５から受ける付勢力が、スライダ２がアーマチャ７から受ける押圧力よりも小さいと、スリーブ３が後退位置に移動する。これにより、図４に示すように、ドグ歯２１，３１の噛み合いが解除される。また、スライダ２がアーマチャ７から受ける押圧力が、スリーブ３がトルクリミットバネ５から受ける付勢力よりも小さいと、スライダ２がスリーブ３から離間する方向に軸方向移動する。これにより、図５に示すように、ドグ歯２１，３１の噛み合いが解除される。
【００４５】
電磁コイル６１１に通電された状態で、ドグ歯２１，３１の噛み合いが反力によって解除されたとき、ドグ歯２１，３１は、図８（ｂ）に示すように、それぞれの歯先面２１ａ，３１ａ同士が摺接する。
【００４６】
図９は、電磁コイル６１１に供給される励磁電流と、ドグ歯２１，３１の噛み合いが解除されるときのスライダ２に作用するトルク（リミットトルク）との関係の一例を示すグラフである。このリミットトルクは、ドグ歯２１，３１の噛み合いを維持しながらスライダ２にかけることが出来るトルクの上限値である。
【００４７】
図９に示すように、励磁電流が所定の電流値Ｉ１よりも大きい場合には、スリーブ３が受ける付勢力が、スライダ２が受ける押圧力よりも小さく、リミットトルクはトルクリミットバネ５の付勢力に応じた一定のトルク値Ｔ１となる。一方、励磁電流が電流値Ｉ１以下の場合には、リミットトルクがトルク値Ｔ１よりも小さく、励磁電流に応じた値となる。したがって、電磁コイル６１１に供給する励磁電流の調節により、リミットトルクを増減させることが可能である。
【００４８】
（比較例）
図１０（ａ）及び（ｂ）は、比較例に係る係合装置１Ａを示す部分断面図である。図１０（ａ）及び（ｂ）において、図２等を参照して説明したものと共通する部材については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４９】
係合装置１Ａは、ドグ歯２３及びスプライン突起２４を有するスライダ２Ａと、ドグ歯３３及びスプライン突起３４を有するスリーブ３Ａと、スライダ２Ａを軸方向移動可能に支持する支持部材４Ａと、スライダ２Ａから離間する方向へのスリーブ３Ａの軸方向移動を規制する規制部材４Ｂと、トルクリミットバネ５Ａと、電磁石６０と、電磁石６０の磁力によって軸方向に移動するアーマチャ７Ａと、第１及び第２の軸受８３，８４とを有している。ドグ歯２３，３３は、上記した係合装置１のドグ歯２１，３１と同様のインボリュート歯形を有している。スリーブ３Ａのスプライン突起３４は、ロータシャフト１０のスプライン突起１０１にスプライン係合している。
【００５０】
支持部材４Ａは、円筒部４４及びフランジ部４５を一体に有し、フランジ部４５がボルト９６によって第１の壁部９１に固定されている。円筒部４４の外周面には複数のスプライン突起４６が形成されている。このスプライン突起４６には、スライダ２Ａのスプライン突起２４が係合する。規制部材４Ｂは、ロータシャフト１０を挿通させる円環板状の部材であり、ボルト９７によって第３の壁部９３に固定されている。また、規制部材４Ｂは、支持部材４Ａとの間にスリーブ３Ａを挟み、支持部材４Ａとスリーブ３Ａとの間に第１の軸受８３が配置され、規制部材４Ｂとスリーブ３Ａとの間に第２の軸受８４が配置されている。
【００５１】
アーマチャ７Ａは、本体部７３と、本体部７３の一方の軸方向端面から軸方向に突出して形成されたガイド部７４及びバネ保持部７５と、本体部７３の他方の軸方向端面から軸方向に突出し、支持部材４Ａのフランジ部４５に当接するボス部７６とを一体に有している。ガイド部７４及びバネ保持部７５は共に円筒状であり、バネ保持部７５がガイド部７４よりも内側に形成されている。
【００５２】
アーマチャ７Ａが軸方向に移動するとき、ガイド部７４の外周面は、スライドブッシュ６３を摺動する。ガイド部７４とバネ保持部７５との間の環状空間には、複数の皿バネ５２からなるトルクリミットバネ５Ａが配置されている。トルクリミットバネ５Ａは、軸方向の一端部がアーマチャ７Ａの本体部７３に当接し、他端部がスライダ２Ａに当接する。
【００５３】
電磁石６０の電磁コイル６１１に通電されると、その磁力によってアーマチャ７Ａの本体部７３がヨーク６２に吸引され、アーマチャ７Ａが軸方向に移動する。このとき、アーマチャ７Ａは、トルクリミットバネ５Ａを介してスライダ２Ａをスリーブ３Ａ側に弾性的に押圧する。スライダ２Ａのドグ歯２３は、トルクリミットバネ５Ａの付勢力によってスリーブ３Ａのドグ歯３３と噛み合わされる。これにより、ロータシャフト１０の回転が停止する。
【００５４】
また、スリーブ３Ａがロータシャフト１０から受けるトルクが大きくなると、トルクリミットバネ５Ａが軸方向に圧縮されてスライダ２Ａが移動し、ドグ歯２３，３３の噛み合わせが解除される。この際、電磁コイル６１１に供給される励磁電流が所定値以上の場合には、トルクリミットバネ５Ａが圧縮されることによりスライダ２Ａが移動し、電磁コイル６１１に供給される励磁電流が所定値未満の場合には、スライダ２Ａがアーマチャ７Ａと共に軸方向に移動する。スライダ２Ａがアーマチャ７Ａと共に軸方向に移動するときのリミットトルク（ドグ歯２３，３３の噛み合いを維持しながらスリーブ３Ａにかけることが出来るトルクの上限値）は、トルクリミットバネ５Ａが圧縮されることによりスライダ２Ａが移動する場合のリミットトルクよりも小さくなる。
【００５５】
この比較例に係る係合装置１Ａでは、電磁コイル６１１に通電されてスライダ２Ａがスリーブ３Ａ側に移動するとき、スライダ２Ａの慣性やスプライン突起２４とスプライン突起４６との摩擦抵抗により、スライダ２Ａのドグ歯２３とスリーブ３Ａのドグ歯３３との噛み合わせが浅く、これらが完全に噛み合わない状態で互いに噛み合わされてしまうおそれがある。この場合には、所期の値よりも小さな噛み合い反力によりスライダ２Ａのドグ歯２３とスリーブ３Ａのドグ歯３３との噛み合いが解除されてしまうこととなる。
【００５６】
また、係合装置１Ａは、軸方向に押圧されることにより軸方向及び径方向に変形する複数の皿バネ５２によりトルクリミットバネ５Ａが構成されているので、トルクリミットバネ５Ａが圧縮されたときにアーマチャ７Ａが皿バネ５２から径方向の力を受け、この径方向の力によってガイド部７４とスライドブッシュ６３との摺動抵抗が大きくなるおそれがある。この場合、ドグ歯２３，３３の噛み合い反力によってスライダ２Ａがアーマチャ７Ａと共に軸方向に移動するとき、ガイド部７４とスライドブッシュ６３との摺動抵抗によってリミットトルクが変動しやすくなる。この結果、電磁コイル６１１に供給する励磁電流の調節によりリミットトルクを増減させる場合に、リミットトルクを所望の値に設定することが困難となる。
【００５７】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本実施の形態によれば、アーマチャ７がスライダ２を移動させるとき、バネ等の弾性体を介することなくスライダ２を押圧するので、スライダ２の慣性等にかかわらず、確実にスライダ２のドグ歯２１とスリーブ３のドグ歯３１とを噛み合わせることができる。特に本実施の形態では、スリーブ３が止め輪４３に当接しているときにも、トルクリミットバネ５がスリーブ３を止め輪４３に押し付ける付勢力を発生するので、この効果がより確実に奏される。
【００５８】
また、本実施の形態では、アーマチャ７が皿バネから径方向の力を受けることがないので、アーマチャ７のガイド部７１がスライドブッシュ６３によって円滑に軸方向に案内される。これにより、例えば比較例に係る係合装置１Ａのように、スライドブッシュ６３との摺動抵抗によってリミットトルクが変動してしまうことが抑制される。
【００５９】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００６０】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、係合装置１を車両１００の駆動系に用いた場合について説明したが、例えば工作機械等の他の機器に係合装置１を用いることも可能である。
【００６１】
また、上記の実施の形態では、回転部材であるロータシャフト１０のケーシング９に対する回転を停止させるために係合装置１を用いる場合について説明したが、これに限らず、例えば同軸上で相対回転可能な一対の回転部材をトルク伝達可能に連結するために本発明に係る係合装置を用いてもよい。この場合、本発明の第１の噛み合い部材が一対の回転部材のうち一方の回転部材に対応し、第２の噛み合い部材が他方の回転部材に対応する。
【符号の説明】
【００６２】
１…係合装置                            ２…スライダ（第１の噛み合い部材）
２１…ドグ歯（第１の噛み合い歯）        ３…スリーブ（第２の噛み合い部材）
３１…ドグ歯（第２の噛み合い歯）        ４…ステー（支持部材）
５…トルクリミットバネ（付勢部材）      ６…移動機構
６０…電磁石                            ６１１…電磁コイル
６２…ヨーク                            ７…アーマチャ
８０…リターンバネ（復帰ばね）
【図１】
2018141529.tif 000003
【図２】
2018141529.tif 000004
【図３】
2018141529.tif 000005
【図４】
2018141529.tif 000006
【図５】
2018141529.tif 000007
【図６】
2018141529.tif 000008
【図７】
2018141529.tif 000009
【図８】
2018141529.tif 000010
【図９】
2018141529.tif 000011
【図１０】
2018141529.tif 000012