(57)【要約】【課題】押圧部材のストローク位置が変化してもアクチュエータにおける可動部のストローク量もしくはその範囲を一定に維持することのできる装置を提供する。【解決手段】往復動作するアクチュエータ１の可動部３に押されてその可動部３と同方向に移動する押圧部材１３のストロークを調整するストローク調整装置において、前記可動部３と前記押圧部材１３とが前記ストローク方向に相対移動可能に配置されるとともに、前記可動部３と前記押圧部材１３との間に充填室１４が形成され、その充填室１４に、流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記可動部３による押圧力を前記押圧部材１３に伝達する充填材２４が給排可能に充填されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動作するアクチュエータの可動部に押されてその可動部と同方向に移動する押圧部材のストロークを調整するストローク調整装置において、
前記可動部と前記押圧部材とが前記ストローク方向に相対移動可能に配置されるとともに、前記可動部と前記押圧部材との間に充填室が形成され、その充填室に、流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記可動部による押圧力を前記押圧部材に伝達する充填材が給排可能に充填されていることを特徴とするストローク調整装置。
【請求項２】
前記充填材は、磁気が印加されることにより流動性が低下する物質からなり、かつ
その充填材に選択的に磁気を印加する電磁石が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のストローク調整装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、その押圧部材によって押すことにより摩擦接触してトルクを伝達する摩擦板に向けて移動するように配置され、
前記充填材は、前記押圧部材が前記摩擦板に当接して反力を受けることにより前記可動部と前記押圧部材との間隔が短くなった状態で流動性が低下させられるように構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のストローク調整装置。
【請求項４】
前記可動部の所定の初期位置からの移動量が予め定めた所定量になりかつ前記押圧部材が前記可動部側に押し戻されている状態で前記充填材の流動性を低下させる固化手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のストローク調整装置。
【請求項５】
前記固化手段によって前記充填材の流動性を低下させる際に前記アクチュエータが発生する推力を低下させる推力低下手段を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載のストローク調整装置。
【請求項６】
前記可動部は、前記押圧部材との間に前記充填室を形成する副可動部と、その副可動部を挟んで前記押圧部材とは反対側に配置されて前記副可動部との間に加圧室を形成するように固定された固定ブロックと、その固定ブロックを挟んで前記副可動部とは反対側に配置されかつ前記加圧室に連通された貯留室を前記固定ブロックとの間に形成する主可動部とを備え、
前記加圧室と前記貯留室とに充填されかつ前記加圧室に封入された状態に選択的に設定される流体と、その流体の流動を選択的に阻止して前記加圧室に封入する封止機構とを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のストローク調整装置。
【請求項７】
前記加圧室と前記貯留室とを連通しかつ前記流体が流通する少なくとも二本の流路が設けられ、
いずれか一方の流路には前記流体が前記充填室に向けて流動する方向に開弁しかつこれとは反対方向に閉弁する逆止弁が設けられるとともに、他方の流路には前記流体の流動を抑制する前記封止機構が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のストローク調整装置。
【請求項８】
前記流体は、磁性流体もしくは磁気粘性流体を含み、前記封止機構はその磁性流体もしくは磁気粘性流体に磁気を印加する電磁石を含むことを特徴とする請求項７に記載のストローク調整装置。
【請求項９】
前記可動部が前記押圧部材から離隔する方向に後退移動する際に、前記充填室に前記充填材を流入させて前記可動部と前記押圧部材とを離隔させる復帰機構を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のストローク調整装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、通電されて磁気を発生する主コイルと、その磁気によって吸引されて移動する前記可動部として機能するアーマチュアとを備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のストローク調整装置。
【請求項１１】
前記充填材は、磁気を受けて流動性が低下しもしくは固化する磁性流体もしくは磁気粘性流体を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のストローク調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定のアクチュエータで発生する推力を受けて移動する押圧部材のストロークを調整する装置に関し、多板式のクラッチやブレーキの摩擦板を押圧する機構のストロークを調整する装置に適用できるストローク調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧あるいは電磁力を利用したアクチュエータやボールネジなどの回転力を推力に変換する機構を利用したアクチュエータなどの各種のアクチュエータが知られている。例えば特許文献１には、電磁石をアクチュエータとして利用した電磁摩擦クラッチが記載されている。この電磁摩擦クラッチは、電磁石で発生させた磁気力によってアーマチュアを吸引し、その推力を摩擦板に作用させて各摩擦板を接触させるように構成されている。したがって、その推力に応じた係合力すなわちトルク容量が設定される。しかしながら、その推力あるいはクラッチの締結力は、磁束密度によって変化し、その磁束密度がエアギャップによって変化するので、特許文献１に記載された発明では、磁束密度を算出することにより、電磁石に通電する電流値をフィードバック制御するように構成している。その結果、エアギャップが変化しても締結力を適切に制御できる、としている。
【０００３】
この特許文献１の発明は、アーマチュアのストローク量が摩擦板の摩耗やアーマチュアの位置のバラツキなどに起因して異なっている場合に、電流を変化させて推力もしくは締結力を所定値に維持するものである。これに対して、特許文献２には、エアギャップを自動調整するために電磁石の位置を変化させるように構成した発明が記載されている。これは、電磁石に対するアーマチュアの相対的なストローク量を一定に維持するために、本来固定されている電磁石を移動させるように構成したものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２７８８２号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載された装置は、エアギャップが大きくなっていて磁束密度が低下している場合、すなわち締結力が小さい場合には、電流値を大きくし、また反対にエアギャップが小さくなっていて磁束密度が増大している場合には、電流値を下げることになる。したがって、例えば摩擦板の摩耗が進行していないなどのために、電磁石とアーマチュアとの間隔が広い場合には、電磁石に流す電流を多くする必要があるので、電磁石が大型化する可能性があり、また消費電力が増大する可能性がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載された装置では、電磁石を移動させるためのスペースを確保する必要があるうえに、電磁石を移動させ、また選択的に固定する機能を備えた機構を設ける必要があるので、構成が複雑化し、また装置の全体としての構成が大型化する可能性がある。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、押圧部材のストローク位置が変化してもアクチュエータにおける可動部のストローク量もしくはその範囲を一定に維持することのできる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目標を達成するために、請求項１の発明は、往復動作するアクチュエータの可動部に押されてその可動部と同方向に移動する押圧部材のストロークを調整するストローク調整装置において、前記可動部と前記押圧部材とが前記ストローク方向に相対移動可能に配置されるとともに、前記可動部と前記押圧部材との間に充填室が形成され、その充填室に、流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記可動部による押圧力を前記押圧部材に伝達する充填材が給排可能に充填されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記充填材は、磁気が印加されることにより流動性が低下する物質からなり、かつその充填材に選択的に磁気を印加する電磁石が設けられていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記押圧部材は、その押圧部材によって押すことにより摩擦接触してトルクを伝達する摩擦板に向けて移動するように配置され、前記充填材は、前記押圧部材が前記摩擦板に当接して反力を受けることにより前記可動部と前記押圧部材との間隔が短くなった状態で流動性が低下させられるように構成されていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載の発明において、前記可動部の所定の初期位置からの移動量が予め定めた所定量になりかつ前記押圧部材が前記可動部側に押し戻されている状態で前記充填材の流動性を低下させる固化手段を更に備えていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記固化手段によって前記充填材の流動性を低下させる際に前記アクチュエータが発生する推力を低下させる推力低下手段を更に備えていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記可動部は、前記押圧部材との間に前記充填室を形成する副可動部と、その副可動部を挟んで前記押圧部材とは反対側に配置されて前記副可動部との間に加圧室を形成するように固定された固定ブロックと、その固定ブロックを挟んで前記副可動部とは反対側に配置されかつ前記加圧室に連通された貯留室を前記固定ブロックとの間に形成する主可動部とを備え、前記加圧室と前記貯留室とに充填されかつ前記加圧室に封入された状態に選択的に設定される流体と、その流体の流動を選択的に阻止して前記加圧室に封入する封止機構とを更に備えていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記加圧室と前記貯留室とを連通しかつ前記流体が流通する少なくとも二本の流路が設けられ、いずれか一方の流路には前記流体が前記充填室に向けて流動する方向に開弁しかつこれとは反対方向に閉弁する逆止弁が設けられるとともに、他方の流路には前記流体の流動を抑制する前記封止機構が設けられていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記流体は、磁性流体もしくは磁気粘性流体を含み、前記封止機構はその磁性流体もしくは磁気粘性流体に磁気を印加する電磁石を含むことを特徴とするストローク調整装置である。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１の発明において、前記可動部が前記押圧部材から離隔する方向に後退移動する際に、前記充填室に前記充填材を流入させて前記可動部と前記押圧部材とを離隔させる復帰機構を更に備えていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１ないし９のいずれかの発明において、前記アクチュエータは、通電されて磁気を発生する主コイルと、その磁気によって吸引されて移動する前記可動部として機能するアーマチュアとを備えていることを特徴とするストローク調整装置である。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれかの発明において、前記充填材は、磁気を受けて流動性が低下しもしくは固化する磁性流体もしくは磁気粘性流体を含むことを特徴とするストローク調整装置である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、可動部と押圧部材とが相対的に移動可能であるから、それらの間に介在させる充填材の量に応じて両者の相対位置、言い換えれば、可動部に対する押圧部材の伸長量を変化させることができる。したがって、押圧部材をストロークさせる位置がそのストローク方向で前後に変化しても、その変化分を充填室内の充填材の量で調整でき、それに伴って可動部もしくはアクチュエータのストローク量もしくはその範囲を一定に維持することができる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、充填材に対して電磁石によって磁気を印加することにより、充填材が流動しなくなり、もしくは流動しにくくなるので、電磁石のいわゆるオン・オフによって充填室に対する充填材の封止状態を容易に制御でき、ひいてはストローク調整が容易になる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、可動部を移動させることに伴って押圧部材が摩擦板に当接すると、その反力によって押圧部材が可動部側に押される。その場合に充填材が流動状態に設定されていると、これが充填室から押し出されて押圧部材が可動部に対して接近する。すなわち、押圧部材のストローク位置がいわゆる後退側に調整される。その状態で、充填材の流動性が低下させられて充填室に封止した状態に維持されるので、アクチュエータによる推力が摩擦板に作用してこれがいわゆる係合状態になる。したがって、摩擦板が摩耗していないなどのことによって押圧部材のストローク位置を後退側に設定するストローク調整を自動的に、かつ容易に行うことができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、可動部の移動量に基づいて充填室における充填材の封止量すなわち可動部と押圧部材との相対位置が設定されるので、可動部のストロークを維持しつつ、押圧部材のストローク位置を調整することができ、ストローク調整が容易になる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、充填材の流動性が低下させられて可動部の推力を押圧部材に、より積極的に伝達する状態に変化する際に、アクチュエータで発生する推力すなわち可動部による推力が低下させられるので、押圧部材による押圧力の増大が緩やかになる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、主可動部が前進すると貯留室の流体が加圧室に移動して副可動部を押圧する。その副可動部は、前述した可動部と同様に動作し、したがって押圧部材がストローク位置を調整された状態で押圧作用を行う。その状態で封止機構によって流体の流動を阻止すると、副可動部と固定ブロックとの間の加圧室に流体が封入され、副可動部を押圧した状態が維持されるので、アクチュエータによる推力を止めても、すなわちアクチュエータの動作を停止しても、押圧部材による押圧状態を維持でき、その結果、押圧状態を維持するための動力の消費を削減することができる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、副可動部を介して押圧部材に推力を作用させるべく主可動部を前進させる場合には逆止弁が開弁するので、少なくとも二本の流路を介して流体を加圧室に供給することができ、その結果、加圧室に対する流体の供給、すなわち押圧動作を迅速に行うことができる。また、流体を加圧室に封止する場合、逆止弁は閉弁して一方の流路が閉じられるから、他方の流路で流体の流動を阻止もしくは抑制すればよく、したがってその流動阻止もしくは抑制のための機構をコンパクトなものにすることができ、またそのために消費する動力もしくはエネルギを削減できる。
【００２６】
請求項８の発明によれば、押圧部材による押圧状態の維持およびその解消を、電磁石のオン・オフの制御で実行でき、その制御が容易になる。
【００２７】
請求項９の発明によれば、可動部から押圧部材を押す方向とは反対の方向に移動する場合、充填室に充填材が供給されて可動部と押圧部材との間隔が広がる。すなわち、押圧部材のストローク位置が前進側に戻される。したがって、押圧部材のストローク位置の調整が、後退側に限られず、前進側での調整が可能になる。
【００２８】
請求項１０の発明によれば、押圧部材のストローク位置を変化させる場合であっても、可動部であるアーマチュアのストローク量もしくはその範囲が一定に維持される。そのため、主コイルとアーマチュアとの間のエアギャップを一定の範囲に維持できるため、主コイルに流す電流を増大させるなどの必要がなく、したがって主コイルの大型化や電流もしくは消費エネルギの増大を防止もしくは抑制することができる。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、可動部と押圧部材との間隔の調整すなわち押圧部材のストローク位置の調整や、可動部の推力を押圧部材に伝達する状態の設定を、電磁流体もしくは磁気粘性流体に対する磁気のオン・オフによって制御でき、その結果、ストローク調整を容易に行うことができ、また装置の全体としての構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。この発明のストローク調整装置は、アクチュエータが発生する推力を押圧部材に伝達し、この押圧部材によって摩擦板などの所定の対象物を押圧するように構成され、そのアクチュエータのストローク量もしくは範囲を一定に維持し、また押圧部材のストローク位置を対象物に応じて調整するように構成されている。その調整のために、アクチュエータと押圧部材との間に、間隔調整のため、および推力の伝達のための介在物が配置されている。
【００３１】
そのアクチュエータは、推力を発生できる構成のものであればよく、電磁力を利用した電磁アクチュエータ、油圧などの流体圧を利用した液圧アクチュエータ、リンク機構やボールネジなどを使用して前後動作する推進機構などであってよい。電磁アクチュエータは、コイルに流す電流と発生する推力との関係が、コイルもしくはこれと一体のヨークとアーマチュアとの間のエアギャップによって変化するので、そのエアギャップを所定値もしくは所定範囲に維持するためには、この発明のストローク調整装置が有効である。
【００３２】
また、押圧部材は、対象物に直接当接して対象物に押圧力を加える部材であり、アーマチュアなどの可動部とは相対移動可能に配置されている。その可動部の推力を押圧部材に伝達するための介在物は、要は、加圧されても変形したり、流出したりしない物質であればよく、流体あるいは固体のいずれでもよい。しかし、推力を伝達する必要のない状態ではその体積を減じ、あるいは反対に増大させることにより、可動部と押圧部材との間の間隔、言い換えれば、押圧部材のストローク位置を変化させ得るものであることが好ましく、圧油や磁性流体もしくは磁気粘性流体などが採用される。したがってその介在物もしくは充填材を可動部と押圧部材との間に封止した状態に設定する手段は、介在物もしくは充填材として使用する物質によって異なることになる。例えば圧油の場合には、封止弁によって圧油の流動を阻止することになり、また磁性流体もしくは磁気粘性流体の場合には、電磁石によってその流動性を低下させ、もしくは実質的に固化させてその流動を阻止することになる。
【００３３】
図１には、電磁クラッチ機構もしくは電磁ブレーキ機構にこの発明を適用した例を示してある。ここに示す例におけるアクチュエータ１は、電磁石２とこれに吸引されるアーマチュア３とによって推力を発生するように構成されている。その電磁石２は、全体として環状を成しかつ周辺部分の断面が、軸線方向に開いたコ字状を成すヨーク４と、通電することにより磁界を発生する電磁コイル（以下、仮にメインコイルと記す）５とを備えている。そのメインコイル５はヨーク４の内部に嵌め込まれた状態になっている。
【００３４】
アーマチュア３は、ヨーク４に対向するリング状の平板部６と、その平板部６の外周端に一体化させられているシリンダ部７とを備えている。このアーマチュア３がこの発明の可動部に相当している。そのシリンダ部７は、内筒部７ａとそれより大径の外筒部７ｂとを備え、全体として環状を成し、かつ周辺部分が中空形状を成している。
【００３５】
このシリンダ部７は、ヨーク４の外周側の少なくとも一部を被うように配置されており、その先端部に薄板状のリテーナ８が取り付けられている。このリテーナ８に対向する他のリテーナ９が、電磁石２を保持している所定の固定部１０に固定されている。そして、これらのリテーナ８，９の間にリターンスプリング１１が配置されている。このリターンスプリング１１は、アーマチュア３が電磁石２によって吸引されて前進された場合に圧縮され、電磁石２による吸引力（アーマチュア３の推力）がなくなった場合にアーマチュア３を元の初期位置に押し戻す弾性力を発生するように構成されている。
【００３６】
前記シリンダ部７の内部で軸線方向でのほぼ中央部に電磁石１２が固定されている。この電磁石１２は、前記内筒部７ａの外周面に固定したベースリング１２ａと、その外周側に嵌合させた電磁コイル（以下、仮にサブコイルと記す）１２ｂと、そのサブコイル１２ｂを被うフレーム部材１２ｃとを備えている。なお、ベースリング１２ａとサブコイル１２ｂおよびフレーム部材１２ｃとの間には僅かな隙間が開いていて、この隙間が後述する磁性流体もしくは磁気粘性流体のための流路を形成している。
【００３７】
上記のシリンダ部７の内部で前記電磁石１２を挟んだ一方（図１の右側）には、この発明における押圧部材に相当する第１ピストン１３が液密状態を維持して前後動するように嵌め込まれている。それに伴って電磁石１２と第１ピストン１３との間に第１ピストン室１４が形成されている。また、上記のシリンダ部７の内部で前記電磁石１２を挟んだ他方（図１の左側）には、第２ピストン１５が液密状態を維持して前後動するように嵌め込まれている。それに伴って電磁石１２と第２ピストン１５との間に第２ピストン室１６が形成されている。
【００３８】
第１ピストン１３は、シリンダ部７の内部に嵌合する部分から軸線方向に延び出ている部分を備え、そのいわゆる延出部分が、ブレーキ機構１７を構成している摩擦板１８に接近して対向している。この摩擦板１８は、ケーシング１９の内周面にスプライン嵌合されたブレーキプレートと、ブレーキドラム２０の外周面にスプライン嵌合されかつブレーキプレートに対して交互に配置されたブレーキディスクとを含み、第１ピストン１３によって厚さ方向（軸線方向）に押圧されることにより互いに摩擦接触してトルクを伝達するように構成されている。図１に示す例では、遊星歯車機構２１のサンギヤ２２にブレーキドラム２０が一体化され、そのサンギヤ２２を選択的に制動するように構成されている。
【００３９】
また、第２ピストン１５は、シリンダ部７の内部に嵌合する部分から軸線方向（図１における左方向）に延び出ている部分を備え、そのいわゆる延出部分が、ケーシング１９に取り付けられているストッパー２３に当接するように構成されている。このストッパー２３は、第２ピストン１５をシリンダ部７の内部に押し戻すためのものであり、したがって第２ピストン１５に前記延出部分を形成する替わりに、第２ピストン１５に向けて突出した部分をストッパー２３に設けてもよい。
【００４０】
そして、上記の各ピストン室１４，１６の内部に、この発明における充填材に相当する磁性流体もしくは磁気粘性流体（以下、仮にこれらを磁性流体と記す）２４が封入されている。この磁性流体２４は、従来知られているものであり、磁気を印加することによりその流動性が低下し、もしくは固化する流体である。
【００４１】
つぎに上述した装置の作用について説明する。図１に示す状態は、メインコイル５がオフ状態であって押圧作用を行っていない状態であり、アーマチュア３はリターンスプリング１１によって、各ピストン１３，１５と共に後退側の初期位置に押し戻されている。この状態では、サブコイル１２ｂもオフ状態となっており、したがって磁性流体は磁気が印加されていないことにより流動性を保持している。また、第２ピストン１５がストッパー２３に当接して第２ピストン室１６内に相対的に押し込まれている。そのため、第２ピストン室１６の容積が小さくなっているので、磁性流体２４の多くは第１ピストン室１４の内部に移動している。したがって、第１ピストン室１４の容積が大きく、あるいはその内部の磁性流体２４の量が多いことにより、第１ピストン１３がアーマチュア３から相対的に大きく突出した状態となっており、そのストローク調整が押圧方向での前方側になっている。
【００４２】
この状態で係合開始の判断が成立して係合指令が出力されると、図２のフローチャートに示すように、先ず、メインコイル５の電流が増大させられる（ステップＳ１）。その結果、メインコイル５による磁力によってアーマチュア３が吸引され、軸線方向の推力が発生する。したがってアーマチュア３における少なくとも前記平板部６は磁性体によって形成されている。その場合の吸引力すなわち推力は、メインコイル５に流す電流と、ヨーク４とアーマチュア３との間のエアギャップとに応じたものとなる。
【００４３】
アーマチュア３に作用する吸引力が、前記リターンスプリング１１による弾性力より大きくなると、アーマチュア３が移動し始める。このアーマチュア３と共に各ピストン１３，１５が移動すると、第１ピストン１３が摩擦板１８に当接し、また第２ピストン１５がストッパー２３から離れてストッパー２３側に移動できる状態になる。したがって、第１ピストン１３の前進が阻止された状態でアーマチュア３が前進するので、第１ピストン１３がシリンダ部７の内部に向けて相対的に押し戻される。そのため、この状態では摩擦板１８を積極的に摩擦接触させる押圧力は生じない。また、第１ピストン室１４の磁性流体２４は、前述した流路を通って第２ピストン室１６に移動し、それに伴って第２ピストン１５がストッパー２３側に押し出される。したがって、押圧部材である第１ピストン１３のアーマチュア３からの突出量もしくは両者の相対位置が変更され、第１ピストン１３のストローク位置が相対的に後退方向に調整される。
【００４４】
こうして、アーマチュア３が設定位置まで前進すると、メインコイル５の電流が一時的に低下させられる。すなわち、メインコイル５による推力が一時的に低下させられる。これを図２のフローチャートで説明すると、アーマチュア３の位置が設定位置か否かが判断される（ステップＳ２）。そのステップＳ２で否定的に判断された場合には、ステップＳ１に戻ってメインコイル５の電流を増大させる制御もしくは電流を維持する制御を継続する。これとは反対にステップＳ２で肯定的に判断された場合には、メインコイル５の電流を低下させる（ステップＳ３）。
【００４５】
ここで、ステップＳ２の判断基準である設定位置は、エアギャップがゼロに近い微小になる位置であり、実験やシミュレーションなどによって予め定めた位置である。そして、ステップＳ２の判断は、アーマチュア３の位置やストローク量を検出するセンサによる出力値と設定値とを比較することにより行うことができる。他方、ステップＳ２で低下させるメインコイル５の電流値は、アーマチュア３が前記リターンスプリング１１による押し戻し力で初期位置に戻らない程度の推力もしくは吸引力が発生する電流値であり、設計上、予め定めておくことができる。
【００４６】
上記のようにしてヨーク４とアーマチュア３との間のエアギャップがゼロに近い所定間隔になった時点に、サブコイル１２ｂの電流が増大させられる（ステップＳ４）。これは、この発明における充填材を封止状態にする制御に相当し、前述した磁性流体２４にサブコイル１２ｂからの磁気が印加されることにより磁性流体２４が固化し、あるいはその流動性が殆どなくなる。そのために、第１ピストン室１４の内部に充填されている磁性流体２４がその第１ピストン室１４の内部に封止された状態になり、その結果、アーマチュア３の推力が第１ピストン１３に伝達される。その状態を図３に示してある。
【００４７】
そのため、押圧部材である第１ピストン１３が摩擦板１８を押圧してそれらを互いに摩擦接触させ、ブレーキ機構１７がいわゆる係合状態となる。その場合の係合力は、メインコイル５でアーマチュア３を吸引する電磁気力あるいは磁束密度に応じたものになるが、アーマチュア３と第１ピストン１３との相対位置もしくは第１ピストン１３のストローク位置が前述したように調整されてエアギャップが小さいことにより、その電磁気力あるいは磁束密度が大きく、メインコイル５の電流を特に増大させることなく、必要十分な係合力を得ることができる。
【００４８】
サブコイル１２ｂの電流を増大させる制御は、ブレーキ機構１７の保持トルクが必要トルク以上となるように実行される。すなわち、図２に示すフローチャートでは、保持トルクが必要トルク以上か否かが判断され（ステップＳ５）、このステップＳ５で否定的に判断された場合には、ステップＳ４に戻ってサブコイル１２ｂの電流を増大させる制御を継続する。これとは反対にステップＳ５で肯定的に判断された場合には、サブコイル１２ｂの電流値がその時点の電流値に維持され（ステップＳ６）、ついでメインコイル５の電流制御（ステップＳ７）が実行される。
【００４９】
なお、保持トルクは、摩擦板１８の枚数、摩擦係数、半径、第１ピストン１３による係合圧などに基づいて算出することができる。また、必要トルクは、前記ブレーキ機構１７を含む動力伝達装置に入力されるトルク（例えばエンジントルク）や変速比などに基づいて算出することができる。さらに、メインコイル５の電流制御は、前述したステップＳ３で低下させた電流値への復帰、および入力トルクや変速比の変化などによる必要トルクの変化に合わせて保持トルクを変化させる制御である。
【００５０】
上記の制御が実行された場合のタイムチャートを図４に示してある。ｔ1時点に制御が開始され、メインコイル５の電流が次第に増大させられ、アーマチュア３の推力がリターンスプリング１１の弾性力に打ち勝つｔ2時点にアーマチュア３がストロークし始める。メインコイル５の電流は、そのｔ2時点の電流に維持される。アーマチュア３がストロークし続けて設定位置に達すると（ｔ3時点）、メインコイル５の電流が低下させられる。それに伴ってアーマチュア３がリターンスプリング１１によって僅か押し戻される。
【００５１】
メインコイル５の電流が所定値に低下して維持され（ｔ4時点）、その状態でサブコイル１２ｂの電流が増大させられて磁性流体２４が固化され、あるいはその流動性が低下させられる。したがって、アーマチュア３による推力を相対的に低下させた状態で磁性流体２４を固化させて実質的な押圧力（係合圧）を発生させるので、ブレーキ機構１７におけるトルク容量の増大が緩和され、ショックが防止もしくは抑制される。
【００５２】
その後のｔ5時点にメインコイル５の電流の制御が開始され、先ず、所定の勾配で増大され、所定値まで増大したｔ6時点以降は、入力トルクなどに応じて制御される。なお、各電流の変化勾配は、図４に示すように適宜に設定することができる。
【００５３】
上記のようにして前進させたアーマチュア３を元の位置に戻す場合、すなわちブレーキ機構１７を解放させる場合、メインコイル５の電流を止めてオフ状態とする。その結果、アーマチュア３を摩擦板１８側に移動させる推力が作用しなくなるので、リターンスプリング１１の弾性力によってアーマチュア３が初期位置に向けて押し戻される。その場合、サブコイル１２ｂの電流を断ってこれをオフ状態にする。磁性流体２４は、磁気を受けて固化し、もしくは流動性が低下するので、サブコイル１２ｂが磁気を発生しなくなることにより、磁性流体２４は流動可能になる。そのため、図１に示すように、第２ピストン１５がストッパー２３に当接してこれを第２ピストン室１６に押し込む力が作用すると、第２ピストン室１６から第１ピストン室１４に磁性流体２４が流れ、その磁性流体２４に押されて第１ピストン１３がアーマチュア３のシリンダ部７から伸長する方向に押される。すなわち、伸長量が減少するように位置調整された第１ピストン１３の伸長量が、元の伸長量に復帰させられる。
【００５４】
このような作用は、押圧部材である第１ピストン１３をアーマチュア３から引き出す作用であるから、上記の第２ピストン１５およびストッパー２３からなる構成に替えて、アーマチュア３がリターンスプリング１１によって押し戻される際に第１ピストン１３を適宜の固定部に引っ掛けてその後退を阻止することにより、アーマチュア３から引き出すように構成してもよい。この発明における復帰機構は、このような構成および上記の第２ピストン１５およびストッパー２３からなる構成を含む。
【００５５】
そして、ブレーキ機構１７を再度係合させるべくメインコイル５に通電してアーマチュア３が前進すると、上述した場合と同様に、第１ピストン１３のアーマチュア３からの伸長量すなわち第１ピストン１３のストローク位置が、摩擦板１８との関係で調整される。したがって、例えば摩擦板１８の摩耗が進行していて、摩擦板１８を実質的に係合させる第１ピストン１３の位置が、摩耗が進行していない場合より前方側に変化しているとしても、第１ピストン１３のアーマチュア３からの伸長量が、摩擦板１８の摩耗量に応じて増大させられる。言い換えれば、摩擦板１８の摩耗に応じたストローク調整を、アーマチュア３と第１ピストン１３との相対位置もしくは間隔の調整によって行うので、ヨーク４とアーマチュア３との間のエアギャップが変化することがなく、エアギャップは所定の間隔に維持される。したがって、摩擦板１８の摩耗が進行していない状態でエアギャップが大きくなったり、そのためのメインコイル５の電流を増大させたり、あるいはメインコイル５を大型化するなどの不都合を未然に解消もしくは抑制することができる。
【００５６】
ところで、上述した具体例では、サブコイル１２ｂの電流を増大させるタイミングを、アーマチュア３が設定位置まで前進したタイミングとしている。そのために、アーマチュア３のストローク位置を検出することになるが、このような構成に替えて、アーマチュア３のストローク位置を検出することなくサブコイル１２ｂの電流を増大させる制御、すなわちこの発明における押圧部材を可動部に押圧方向で一体化させる制御を実行するように構成することができる。その一例は、前記リターンスプリング１１として、ばね定数が相対的に小さくかつ長さの長い第１バネと、バネ定数が相対的に大きくかつ相対的に短い第２バネとを設ける構成である。このように構成した場合の特性図を図５に示してある。
【００５７】
図５の横軸は、アーマチュア３のストローク位置を示し、右側が初期位置であってストロークするのに従って図５の左側に移動する。したがって横軸はエアギャップに相当している。また、縦軸はアーマチュア３に作用する荷重を示し、電磁気力による推力およびリターンスプリング１１による弾性力を示す。そして、図５における細線が推力を示し、太線がリターンスプリング１１の弾性力を示す。バネ定数の異なる二種類のリターンスプリング１１を設けた場合、バネ定数の小さいリターンスプリング１１による弾性力はＰ1線で示すようになり、またバネ定数の大きいリターンスプリング１１による弾性力はＰ2線で示すようになる。
【００５８】
このような構成であれば、メインコイル５の電流を次第に増大させ、それに起因する推力が、先ず、バネ定数の小さい第１バネの弾性力に打ち勝つようになるとアーマチュア３が前進する。その後、アーマチュア３がバネ定数の大きい第２バネを圧縮し始めると、その第２バネによる弾性力がアーマチュア３を押し戻す荷重に加わる。そのために、その時点でアーマチュア３の前進が一時的に止まり、あるいは遅くなる。したがって、第２バネを圧縮し始めた後にアーマチュア３とヨーク４との間のエアギャップが好ましい寸法となるようにリターンスプリング１１の長さを予め設定しておき、また第２バネを圧縮し始める時間を予め測定しておくことにより、サブコイル１２ｂの電流を増大させるタイミングを、アーマチュア３のストローク位置に替えて、時間によって制御することができる。
【００５９】
その制御例を図６にフローチャートで示してある。制御の開始に伴って、先ず、メインコイル５の電流が増大させられる（ステップＳ１１）。これは、前述した図２に示すステップＳ１と同様の制御である。ついで、所定時間後にメインコイル５の電流が低下させられる（ステップＳ１２）。これは、図２に示すステップＳ３と同様の制御である。これとほぼ同時にサブコイル１２ｂの電流が増大させられる（ステップＳ１３）。これは、図２に示すステップＳ４と同様の制御である。すなわち、磁性流体２４を固化させ、あるいはその流動性を低下させるタイミングは、制御開始からの時間によって制御される。したがって、アーマチュア３の位置を検出するセンサを設ける必要がなくなる。
【００６０】
ついで、保持トルクが必要トルク以上か否かの判断（ステップＳ１４）、そのステップＳ１４で肯定的に判断された場合のサブコイル１２ｂの電流の維持（ステップＳ１５）、それに続くメインコイル５の電流制御（ステップＳ１６）が実行される。これらステップＳ１４〜Ｓ１６は、図２に示すステップＳ５〜Ｓ７と同様の制御である。
【００６１】
つぎに、推力もしくは係合圧を機械的に保持するように構成した例を説明する。図７はその例を示す部分的な断面図であり、電磁石２の外周側にシリンダ部３０が形成されている。このシリンダ部３０は、ケーシング１９の内周面と、その内側に配置した円筒部材３１の外周面とによって形成されたものであって、全体としてリング状を成しかつ軸線方向に延びた中空部である。そのシリンダ部３０におけるブレーキ機構１７側の開口端側に、この発明における副可動部に相当する第３ピストン３２が液密状態を維持して前後動するように配置されている。
【００６２】
この第３ピストン３２は、前述した図１あるいは図３に示すアーマチュア３に替わるものであり、したがってその内部には第１ピストン１３が液密状態を維持して前後動するように嵌合し、またその後側（図７の左側）にサブコイル１２ｂを含む電磁石１２が嵌合されて固定されるとともに、この電磁石１２と第１ピストン１３との間に第１ピストン室１４が形成されている。さらに、その電磁石１２の後側（図７の左側）に第２ピストン１５が配置され、この第２ピストン１５と電磁石１２との間に第２ピストン室１６が形成されている。この第２ピストン室１６と前記第１ピストン室１４とは連通されている。なお、第２ピストン１５は、図１あるいは図３に示す構成と同様に、第３ピストン３２が後退移動した場合に、その後退端の付近で電磁石１２側に押されるように構成されている。そして、リターンスプリング１１はこの第３ピストン３２を図７の左方向に押し戻すように配置されている。
【００６３】
前記シリンダ部３０の内部で前記第３ピストン３２の後側（図７の左側）に、この発明の固定ブロックに相当する電磁石３３が挿入されて固定されている。この電磁石３３は、前記サブコイル１２ｂを含む電磁石１２と同様に、前記円筒部材３１の外周面に固定したベースリング３３ａと、その外周側に嵌合させた電磁コイル（以下、仮に第２サブコイルと記す）３３ｂと、そのサブコイル３３ｂを被うフレーム部材３３ｃとを備えている。なお、ベースリング３３ａと第２サブコイル３３ｂおよびフレーム部材３３ｃとの間には僅かな隙間が開いていて、この隙間が後述する磁性流体のための流路を形成している。
【００６４】
上記のシリンダ部３０の内部で前記電磁石３３を挟んだ一方（図７の右側）には、この発明における加圧室に相当する第３ピストン室３４が形成されている。また、上記のシリンダ部３０の内部で前記電磁石３３を挟んだ他方（図７の左側）には、アーマチュア３の先端部が液密状態を維持して前後動するように挿入されている。したがって、アーマチュア３の先端部が、この発明の主可動部に相当している。そして、このアーマチュア３の先端部と電磁石３３との間に、この発明における貯留室に相当する油室３５が形成されている。この油室３５と前記第３ピストン室３４とが、電磁石３３に形成されている流路を介して連通しており、これらの油室３５と前記第３ピストン室３４とに、この発明における流体に相当する磁性流体３６が封入されている。
【００６５】
したがって、第２サブコイル３３ｂに通電して磁気を発生させると、磁性流体３６が固化し、もしくは流動性が低下して、第３ピストン室３４の磁性流体が封止状態となるので、第２サブコイル３３ｂもしくはこれを含む電磁石３３がこの発明の封止機構に相当している。なお、流体は第３ピストン室３４に閉じ込められて第３ピストン３２に対して推力を伝達するように機能するものであるから、トランスミッションフルードなどの通常のオイルであってもよく、その場合には封止機構としてバルブを用いればよい。なお、他の構成は、図１に示す構成と同様であるから、図７に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図７に示す構成では、アーマチュア３の先端部と第３ピストン３２との間に磁性流体３６を充填してあるから、第２サブコイル３３ｂをオフにして磁性流体３６の流動性を高くしてある状態で、メインコイル５の電流を増大させてその磁力によりアーマチュア３を吸引すると、アーマチュア３の推力が磁性流体３６を介して第３ピストン３２に伝達され、これが前進する。その場合の第１ピストン１３やサブコイル１２ｂなどの挙動および制御は、前述した図１ないし図６に示す例と同様である。
【００６７】
そして、ブレーキ機構１７の摩擦板１８が第１ピストン１３によって押圧されて係合し、そのトルクが必要とするトルク以上になると、第２サブコイル３３ｂの電流が増大させられる。その結果、第３ピストン室３４および油室３５に充填されている磁性流体３６が固化し、もしくはその流動性が低下するので、第３ピストン室３４内の磁性流体３６を封止した状態となる。そして、第３ピストン室３４を形成している電磁石３３が固定されているから、結局、第３ピストン３２は前進位置で固定されることになる。したがって、この状態ではアーマチュア３による推力は特には必要がないので、メインコイル５の通電を止め、あるいは電流を低下させることができ、ブレーキ機構１７の係合状態を維持するために消費する電力もしくはエネルギが削減される。
【００６８】
上記の図７に示す構成の装置における電流制御の一例を図８にフローチャートで示してある。ここに示す例は、アーマチュア３の前進および第１ピストン１３のストローク調整が完了した後における電流制御の例であり、先ず、ブレーキ機構１７の係合が完了した時点のメインコイル５の電流値が読み込まれる（ステップＳ２１）。ついで、第２サブコイル３３ｂの電流が増大させられる（ステップＳ２２）。その結果、第３ピストン３２が前進位置に固定されるので、アーマチュア３による推力は特には必要ではなくなり、そのためメインコイル５の電流が低下させられる（ステップＳ２３）。
【００６９】
ついで、制御終了時におけるメインコイル５の電流によって発生する推力Ｆが、ブレーキ機構１７の係合を維持するのに必要な推力ｆ、すなわち滑りを生じることなくトルク伝達状態を維持できる推力ｆより大きいか否かが判断される（ステップＳ２４）。このステップＳ２４で肯定的に判断された場合には、メインコイル５の電流を更に低下させる。したがって、係合力を過剰に強くしたり、それに伴って電力を過剰に消費するなどの事態を回避もしくは抑制することができる。これとは反対にステップＳ２４で否定的に判断された場合、すなわち必要な推力を得られない場合には、メインコイル５の電流が増大させられ（ステップＳ２５）、かつ第２サブコイル３３ｂの電流が低下させられる（ステップＳ２６）。すなわち、磁性流体３６を流動可能な状態にするとともに、アーマチュア３でその磁性流体３６を押圧する。こうすることにより、必要な推力を確保することができ、また電力を不必要に消費することを防止できる。
【００７０】
図７に示す構成において、第３ピストン室３４と油室３５との間で磁性流体３６を流動させる流路は一本に限られないので、複数本設けてもよい。図９に示す例は、互いに並列な二本の流路３７，３８を設けた例である。すなわち、一方の流路３７は、前記電磁石３３の内部に形成されている流路であって、第２サブコイル３３ｂの内周側を通っている。これに対して他の流路３８は、前記ケーシング１９もしくは円筒部材３１を貫通して形成されている流路であって、逆止弁３９が介装されている。この逆止弁３９は、油室３５から第３ピストン室３４に向けて磁性流体３６が流れる場合に開弁し、これとは反対方向に閉弁するように構成されている。
【００７１】
したがって、油室３５と第３ピストン室３４との間の流路を図９に示すように構成した場合、第２サブコイル３３ｂをオフにして磁性流体３６の流動性を高くしてある状態でアーマチュア３が前進すると、油室３５内の磁性流体３６が二つの流路３７，３８を通って第３ピストン室３４に流れて第３ピストン３２を押圧する。したがって、その流路断面積が相対的に大きくなるので、その流動抵抗を低下させることができ、また迅速に第３ピストン３２を押圧することができる。
【００７２】
ブレーキ機構１７の係合が完了して第２サブコイル３３ｂに通電することにより磁性流体３６の流動を阻止する場合、前記逆止弁３９は第３ピストン室３４側からの圧力で閉弁しているので、一方の流路３７で磁性流体３６の流動を阻止すればよい。この一方の流路３７の断面積は、油室３５と第３ピストン室３４とを連通している流路の総断面積の半分程度であるから、ここで磁性流体３６を固化させるために要する磁力は相対的に少なくてよい。すなわち、係合状態に維持するために第２サブコイル３３ｂに流す電流が少なくてよくなる。そのため図９に示すように構成した場合に、係合状態を維持するためにメインコイル５に常時通電しておく必要がない上に、第２サブコイル３３ｂに流す電流を少なくできることにより、消費電力あるいは消費エネルギを削減して燃費の向上に有利になる。
【００７３】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、各サブコイル１２ｂ，３３ｂがこの発明の固化手段に相当する。また、図２に示すステップＳ２および図６に示すステップＳ１２の制御を行う機能的手段がこの発明における推力低下手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の一例を模式的に示す部分的な断面図である。
【図２】そのメインコイルおよびサブコイルの電流の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図３】ストローク調整が完了してブレーキ機構を係合させている状態を示す部分的な断面図である。
【図４】各電流およびアーマチュアのストロークの変化を示す概略的なタイムチャートである。
【図５】バネ定数の異なる二種類のバネを使用してリターンスプリングを構成した場合のストロークと荷重との関係を示す線図である。
【図６】バネ定数の異なる二種類のバネを使用してリターンスプリングを構成した場合の各電流の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の他の例を模式的に示す部分的な断面図である。
【図８】その各電流の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図９】油室と第３ピストン室とを連通する流路の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…アクチュエータ、  ２，１２，３３…電磁石、  ３…アーマチュア、  ５…メインコイル、  １１…リターンスプリング、  １２ｂ…サブコイル、  １３…第１ピストン、  １４…第１ピストン室、  １５…第２ピストン、  １６…第２ピストン室、  １７…ブレーキ機構、  １８…摩擦板、  ２４，３６…磁性流体、  ３２…第３ピストン、  ３４…第３ピストン室、  ３５…油室、  ３７，３８…流路、  ３９…逆止弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008157347.tif 000008
【図７】
2008157347.tif 000009
【図８】
2008157347.tif 000010
【図９】
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