(57)【要約】【課題】スリーブを適切に移動する。【解決手段】動力伝達軸３０に設けられたドグ歯とかみ合い可能なドグ歯が形成され、軸方向に移動可能なスリーブ１０と、このスリーブ１０と一緒に移動するプランジャ１４を設け、コイル１８，２０に流れる電流によって、ヨーク１６を介し、プランジャ１４を軸方向に移動させる。プランジャ１４およびヨーク１６の形状によって、ドグクラッチの係合時は、噛合う方向に対して吸引力が増加する特性を有し、解放時は解放する方向に対して吸引力が低下する特性を有する。【選択図】図１
2008256007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達軸の外周に設けられた第１のドグ歯と、
前記第１のドグ歯と噛み合い可能な第２のドグ歯と、
前記第２のドグ歯が内周面に形成され、前記動力伝達軸の軸方向に移動可能な移動部と、
前記移動部に近接して設けられ、コイルに流れる電流によって前記移動部を軸方向に移動させる磁界を発生するヨークと、
前記コイルに流れる電流を制御することで、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に対し係合または解放動作させる電磁吸引力を発生する電流制御部と、
を備えたドグクラッチアクチュエータ。
【請求項２】
前記移動部および前記ヨークの形状によって、前記移動部の第２のドグ歯と前記動力伝達軸の第１のドグ歯との係合時は、噛み合う方向に対して吸引力が増加する特性を有し、解放時は解放する方向に対して吸引力が低下する特性を有する、
請求項１に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項３】
前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させた後に前記コイルに流す電流を、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させるときに流す電流よりも小さくする、
請求項１または２に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項４】
前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯から解放させるときの電磁吸引力を、解放開始時の電磁吸引力よりも低下させる、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項５】
前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させるときの電磁吸引力を、係合開始時の電磁吸引力よりも増加させる、
請求項１〜４のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項６】
前記移動部の第２のドグ歯と、前記動力伝達軸の第１のドグ歯とを係合するときに通電する係合用コイルと、
前記移動部の第２のドグ歯と、前記動力伝達軸の第１のドグ歯とを解放するときに通電する解放用コイルと、
を備えた、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項７】
前記ヨークは、前記移動部の係合側に位置する係合端側ティースと、
前記移動部の解放側に位置する解放端側ティースと、
両ティースの中間部に位置する中間ティースと、
係合端側ティースと中間ティースの間に係合用コイルが配置され、
解放端側ティースと中間ティースの間に解放用コイルが配置され、
中間ティースが係合用コイルおよび解放用コイルの両方の磁束通路に共用される、
請求項６に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項８】
係合端側ティースは、中間ティース側に向かって径方向外側に傾斜する傾斜面を有し、
移動部の係合側には、前記傾斜面に対向する傾斜面が形成され、
前記移動部が係合側に移動するに従って前記傾斜面同士が対向する面積が徐々に増加し、これによって電磁吸引力が増加する、
請求項７に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項９】
前記解放端側ティースは、前記移動部が解放端側に移動するに従って、磁気飽和を生じ、これによって電磁吸引力が減少する、
請求項７または８に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１０】
前記移動部は、前記係合端側ティースから解放端側ティースまで移動する、
請求項７〜９のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１１】
前記係合用コイルと、前記解放用コイルのいずれか一方に通電しているときに、他方のコイルに回り込み磁束を打ち消す電流を流す、
請求項７〜１０のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１２】
前記係合端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、
前記解放端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、
中間ティースは、軸方向に係合端側および解法端側に伸びる伸長部分を有し、
各ティースの対向する伸長部分の間に空隙が設けられ、かつこの空隙の少なくとも一方に磁気検知部を有する、
請求項１〜１１のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１３】
前記磁気検知部から検出された磁界強度から前記移動部の変位を検知する変位検知部を有する、
請求項１〜１１のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１４】
前記移動部の第２のドグ歯と前記動力伝達軸の第１のドグ歯とが係合した後の位置および解放した後の位置に、前記移動部の軸方向移動を規制する規制部を有する、
請求項１〜１３のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドグ歯を噛み合わせて動力を伝達するドグクラッチを駆動するためのドグクラッチアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等の駆動力伝達系において、クラッチは重要な要素であり、広く利用されている。このクラッチには各種の形式が知られているが、その結合、解放を制御するために何らかの駆動機構を必要とする。その駆動機構としては、油圧を用いたものが従来より広く知られているが、比較的大型で効率も悪く高速動作には向かないという問題がある。
【０００３】
特許文献１には、コイルに通電してクラッチを制御する電磁クラッチが示されている。この電磁クラッチでは、コイルに通電しないときにはバネを用いて一方側に復帰する。また、特許文献２には、残留磁気によってクラッチの状態を保持し、逆通電で解放する電磁クラッチが示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９５７９号公報
【特許文献２】特開２００５−１６８１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、バネを利用して復帰する。従って、電磁アクチュエータによって位置を保持するためには、保持電流が必要になる。また、バネ力に打ち勝つ電磁吸引力が必要なため、装置の体格が大きくなる。
【０００６】
特許文献２では、残留磁気を利用して位置を保持するため、保持のための通電は原則的に不要である。しかし、クラッチが離れそうなときに通電する必要がある。また、コイルの極性を反転する必要があり、そのためのスイッチング素子が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、動力伝達軸の外周に設けられた第１のドグ歯と、前記第１のドグ歯と噛み合い可能な第２のドグ歯と、前記第２のドグ歯が内周面に形成され、前記動力伝達軸の軸方向に移動可能な移動部と、前記移動部に近接して設けられ、コイルに流れる電流によって前記移動部を軸方向に移動させる磁界を発生するヨークと、前記コイルに流れる電流を制御することで、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に対し係合または解放動作させる電磁吸引力を発生する電流制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記移動部および前記ヨークの形状によって、前記移動部の第２のドグ歯と前記動力伝達軸の第１のドグ歯との係合時は、噛み合う方向に対して吸引力が増加する特性を有し、解放時は解放する方向の対して吸引力が低下する特性を有することが好適である。
【０００９】
また、前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させた後に前記コイルに流す電流を、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させるときに流す電流よりも小さくすることが好適である。
【００１０】
また、前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯から解放させるときの電磁吸引力を、解放開始時の電磁吸引力よりも低下させることが好適である。
【００１１】
また、前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させるときの電磁吸引力を、係合開始時の電磁吸引力よりも増加させることが好適である。
【００１２】
また、前記移動部の第２のドグ歯と、前記動力伝達軸の第１のドグ歯とを係合するときに通電する係合用コイルと、前記移動部の第２のドグ歯と、前記動力伝達軸の第１のドグ歯とを解放するときに通電する解放用コイルと、を備えたことが好適である。
【００１３】
また、前記ヨークは、前記移動部の係合側に位置する係合端側ティースと、前記移動部の解放側に位置する解放端側ティースと、両ティースの中間部に位置する中間ティースと、係合端側ティースと中間ティースの間に係合用コイルが配置され、解放端側ティースと中間ティースの間に解放用コイルが配置され、中間ティースが係合用コイルおよび解放用コイルの両方の磁束通路に共用されることが好適である。
【００１４】
係合端側ティースは、中間ティース側に向かって径方向外側に傾斜する傾斜面を有し、移動部の係合側には、前記傾斜面に対向する傾斜面が形成され、前記移動部が係合側に移動するに従って前記傾斜面同士が対向する面積が徐々に増加し、これによって電磁吸引力が増加することが好適である。
【００１５】
また、前記解放端側ティースは、前記移動部が解放端側に移動するに従って、磁気飽和を生じ、これによって電磁吸引力が減少することが好適である。
【００１６】
また、前記移動部は、前記係合端側ティースから解放端側ティースまで移動することが好適である。
【００１７】
前記係合用コイルと、前記解放用コイルのいずれか一方に通電しているときに、他方のコイルに回り込み磁束を打ち消す電流を流すことが好適である。
【００１８】
また、前記係合端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、前記解放端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、中間ティースは、軸方向に係合端側および解法端側に伸びる伸長部分を有し、各ティースの対向する伸長部分の間に空隙が設けられ、かつこの空隙の少なくとも一方に磁気検知部を有することが好適である。
【００１９】
また、前記磁気検知部から検出された磁界強度から前記移動部の変位を検知する変位検知部を有することが好適である。
【００２０】
また、前記移動部の第２のドグ歯と前記動力伝達軸の第１のドグ歯とが係合した後の位置および解放した後の位置に、前記移動部の軸方向移動を規制する規制部を有することが好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、コイルを用いて移動部のドグ歯を動力伝達軸のドグ歯に係合、解放動作させることで、ドグクラッチの体格を小さいものにできる。
【００２２】
また、移動部およびヨークの形状によって、ドグクラッチの係合時は、噛合う方向に対して吸引力が増加する特性を有し、解放時は解放する方向に対して吸引力が低下する特性を有することで、移動部の移動を好適なものにできる。
【００２３】
また、第２のドグ歯を第１のドグ歯に係合させた後にコイルに流す電流を、第２のドグ歯を第１のドグ歯に係合させるときに流す電流よりも小さくすることで、係合状態を保持する電流を小さくでき、電力を低減することができる。
【００２４】
また、第２のドグ歯を第１のドグ歯から解放させるときの電磁吸引力を、解放開始時の電磁吸引力よりも低下させることで、解放時の衝撃および騒音の発生を抑制することができる。
【００２５】
また、第２のドグ歯を第１のドグ歯に係合させるときの電磁吸引力を、係合開始時の電磁吸引力よりも増加させることで、確実に係合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１には、本実施形態のアクチュエータを備えた電磁クラッチの全体構成およびその動作を説明する図が示されている。
【００２８】
入力軸３０には、外周にドグ歯を有する入力側ギア３２が設けられている。一方、入力軸３０を取り囲むように中空の出力軸３４が配置されており、この出力軸３４には、外周にはドグ歯を有する出力側ギア３６が設けられている。そして、これら入力側ギア３２と出力側ギア３６は、同一直径で、軸方向に所定距離だけ離れて配置されている。
【００２９】
入力側ギア３２および出力側ギア３６の外側には、軸方向に移動可能な中空円筒状のスリーブ１０が配置されている。このスリーブ１０は、軸方向に移動することによって、入力側ギア３２のみまたは入力側ギアおよび出力側ギア３６の両方に噛み合い可能である。
【００３０】
このスリーブ１０の内周面には、軸方向においては一定の半径方向高さとなる溝、山が円周方向において一定ピッチで形成されたドグ歯（噛み合い歯）が形成されている。従って、このスリーブ１０の内周面のドグ歯が入力側ギア３２のみに噛み合っている状態では動力が伝達されずドグクラッチは解放状態であり、スリーブ１０の内周面のドグ歯が入力側ギア３２および出力側ギア３６の両方に噛み合っている場合に入力軸３０の駆動力が出力軸３４に伝達される。
【００３１】
スリーブ１０を少なくとも噛合い代の分、変位するように移動される。この距離は、通常５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の値となる。
【００３２】
スリーブ１０の外周には、半径方向に伸びる複数のフォーク１２がスリーブ１０と回転方向に摺動可能なように固定されており、このフォークの先端部分が中空円筒状のプランジャ１４に固定されている。従って、このプランジャ１４が軸方向に移動することで、スリーブ１０が回転ながら軸方向に移動する。なお、移動部は、プランジャ１４、フォーク１２およびスリーブ１０に相当する。
【００３３】
スリーブ１０の外側には、中空円筒状（ドーナツ状）のヨーク１６が配置されている。すなわち、ヨーク１６は、円筒部分と、円筒部分の両端部において内側に伸びるドーナツ状の係合端側ティース１６ａおよび解放端側ティース１６ｂ、円筒部分の中間部において内側に伸びる中間ティース１６ｃを含み、係合端側ティース１６ａおよび解放端側ティース１６ｂは、内側端部が中間ティース１６ｃ側に伸びており、また中間ティース１６ｃは内側端部が、係合端側ティース１６ａおよび解放端側ティース１６ｂ側に伸びている。
【００３４】
ヨーク１６の係合端側ティース１６ａと中間ティース１６ｃの間の円筒状空間には係合用コイル１８、解放端側ティース１６ｂと中間ティース１６ｃの間の円筒状空間には解放用コイル２０が収容されている。
【００３５】
そして、係合用コイル１８に通電することで、ヨーク１６の係合端側ティース１６ａ、中間ティース１６ｃおよびプランジャ１４を通る磁路が形成され、これによってプランジャ１４が係合側に吸引される。一方、解放用コイル２０に通電することで、ヨーク１６の解放端側ティース１６ｂ、中間ティース１６ｃおよびプランジャ１４を通る磁路が形成され、これによってプランジャ１４が解放側に吸引される。
【００３６】
図１の左側には、係合時の状態が示してあり、スリーブ１０が入力側ギア３２および出力側ギア３６の両方と噛み合っている。図１の右側には、解放時の状態が示してあり、スリーブ１０が入力側ギア３２のみと噛み合っている。上述のような係合用コイル１８，解放用への通電制御によって、プランジャ１４およびスリーブ１０の移動が行われる。
【００３７】
図２には、プランジャ１４、ヨーク１６についての具体的な形状の一例が示されている。この例において、プランジャ１４は、全体として円筒形状であるが中央部分において、外側に向けて突出する環状の凸部１４ａが形成された形状を有している。一方、ヨーク１６は、係合端側ティース１６ａおよび解放端側ティース１６ｂが中間ティース１６ｃに比べて長く、半径方向内側まで伸びている。また、係合端側ティース１６ａおよび解放端側ティース１６ｂは、その内側先端部分が中間ティース１６ｃ側に折れ曲がっており、中間ティースとの間にそれぞれ間隙が形成されている。
【００３８】
そして、プランジャ１４の凸部１４ａの外側面は、ヨーク１６の中間ティース１６ｃの内側面に近接するように位置している。従って、プランジャ１４が軸方向に移動した場合に、プランジャ１４の凸部１４ａの側面が係合端側ティース１６ａまたは解放端側ティース１６ｂの対向する端面にぶつかって止まる。
【００３９】
また、係合端側ティース１６ａおよび解放端側ティース１６ｂの対向する端面状にはゴム（弾性材料）製の緩衝材２２が設けられている。従って、プランジャ１４が係合用コイル１８、解放用コイル２０に通電によって生じる磁力によって移動した場合に、緩衝材２２によって衝撃が和らげられ、衝撃音が生じることを防止することができる。
【００４０】
なお、ヨーク１６の軸方向外側には、ドーナツ状板からなる一対のストッパ２４ａ，２４ｂが配置されており、このストッパ２４ａ，２４ｂ間に軸に平行な複数の支柱２６が中心から同一半径位置に設けられている。この支柱２６はプランジャ１４の半径方向内側に伸びる部分を貫通しており、この支柱２６の貫通部分がプランジャ１４が軸方向に移動する際の軸受けとして機能する。また、フォーク１２の半径方向外側の端部は、プランジャ１４の切り欠き部内に位置してここでプランジャ１４に固定されている。支柱２６は、フォーク１２の存在しないプランジャ１４の部分を貫通する。
【００４１】
さらに、ヨーク１６の係合端側ティース１６ａの内面は、軸方向の中間部に向けて薄くなり、軸中心から離れるように傾斜している。また、プランジャ１４のヨーク１６の係合端側ティース１６ａに対応する外面は、軸方向の中間部に向けて厚くなるようにヨーク１６の係合端側ティース１６ａの内面と同様に傾斜している。そして、これらヨークの係合端側ティース１６ａの内面と、プランジャ１４の係合側の外面の傾斜角度はほぼ同一であり、両面はほぼ並行になっている。従って、プランジャ１４が係合側に移動すると、プランジャ１４の外面とヨーク１６の内面の対応する面が大きくなるとともに、両者の距離が小さくなる。なお、上述のように、プランジャ１４の凸部１４ａ側面が緩衝材２２にぶつかってプランジャ１４の移動が止まることで、プランジャ１４とストッパ２４ａ，２４ｂは衝突しないように設定されている。
【００４２】
一方、ヨーク１６の解放端側ティース１６ｂの内面は、ほぼまっすぐであり、一方プランジャ１４のヨーク１６の解放端側ティース１６ｂに対応する外面は、解放端側に向かって若干軸中心方向に向かう傾斜面になっている。従って、プランジャ１４が係合側に移動しても、常にヨーク１６の解放端側ティース１６ｂの中間ティース１６ｃ側端部がプランジャ１４と最も近い位置にあることに変わりはない。
【００４３】
このような構成によって、係合用コイル１８または解放用コイル２０に一定の許容される電流で通電した場合の推力について図３に示す。図３の上図に示すように、係合用コイル１８に通電した場合、推力は係合側において最も大きく、解放側で小さくなる。係合側で推力が大きくなることによってスリーブ１０をしっかり押し込むことができる。また、解放用コイル２０に通電した場合、図３の下図に示すように、推力は係合側端部において大きく、一旦さらに大きくなったあと、ほぼ一定の傾きで減少し、解放側端部で小さくなる。解放側端部では、スリーブ１０は出力側ギア３６から離れるため、推力は小さくてよい。
【００４４】
図３において、変位０ｍｍが最も係合側端部であり、６ｍｍが解放側端部である。なお、この例においては、コイル面積３５ｍｍ2、占積率６７％、電流密度２０Ａであって、４７０ＡＴ（ｍａｘ）のコイル電流で駆動した場合のデータである。
【００４５】
このように、係合用コイル１８に通電している場合に、推力がプランジャ１４の位置に応じて変化するのは、スリーブ１０が係合側に移動した場合、上述したプランジャ１４とヨーク１６の傾斜面同士の近接している面積が大きくなり、磁束がこの経路を通ることになり、磁気抵抗が減って吸引力が上昇するからである。一方、解放用コイル２０に通電し、スリーブ１０が解放側に移動した場合、磁束の経路自体はあまり変わらず、ヨーク１６内で磁気飽和が生じ、磁気抵抗が大きくなって吸引力が低下するからである。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、係合側において、移動するに従って推力が強くなり、解放側において移動するに従って推力が小さくなる。
【００４７】
ここで、図４に、クラッチ係合の際のドグ歯の噛み合いについて模式的に示してある。解放状態においては、スリーブ１０を移動させることで、当初離れていたスリーブ１０のドグ歯が出力側ギア３６に噛み合う（スプラインがチャンファ内に挿入される）が、このときの推力が大きいと接触時のショックが大きく、音も発生する。次に、スプラインのチャンファ内進入当初は、あまり大きな推力は必要ない。このため、推力は解放状態からの移動開始時と同一か若干大きくなるように制御することが望ましい。
【００４８】
さらに、スリーブ１０が移動するとドグ歯同士がしっかり噛み合い、両者の接触面積が増加する。従って、その摩擦力に打ち勝つ推力が必要になり、推力を徐々に大きくする必要がある。
【００４９】
このように、本実施形態のように、係合時には、スリーブ１０の移動に伴い推力が徐々に大きくなり、解放時にはスリーブ１０の移動に伴い推力が徐々に小さくなることによって、ドグクラッチにおける係合および解放を適切に行うことができる。
【００５０】
さらに、スリーブ１０のドグ歯を出力側ギア３６に係合させた後に、係合用コイル１８に流す電流を、スリーブ１０のドグ歯を出力側ギア３６に係合させるときに流す電流よりも小さくするよう係合用コイル１８に流す電流を制御する。こうすることで、係合状態を保持する電流を小さくでき、電力を低減することができる。具体的には、スリーブ１０のドグ歯が出力側ギア３６に係合させた後は、係合用コイル１８に流す電流を０にすることが好ましい。
【００５１】
図５には、他の実施形態の構成が示されている。この例では、図２に対し、プランジャ１４の解放側部分と、ヨーク１６の解放端側ティース１６ｂの構成が異なっている。すなわち、プランジャ１４は、中央部分から解放側についてはほぼ同じ厚さ（解放側に向けて厚みは若干薄くなっている）であり、従って上述した凸部１４ａがそのままプランジャ１４の解放側端部まで伸びたような構成となっている。
【００５２】
一方、ヨーク１６の解放端側ティース１６ｂは、中間ティース１６ｃとほぼ同様の長さであり、その内面側の高さは、中間ティース１６ｃとそろっている。従って、プランジャ１４が移動してもヨーク１６の解放端側ティース１６ｂには衝突せず、解放端側ティース１６ｂの内側面に沿って移動することになる。
【００５３】
また、ヨーク１６の解放端側ティースの内側面に対向するプランジャ１４の部分は、徐々に内側方向に凹むように（プランジャ１４の厚みが薄くなるように）なっている。従って、図２の場合と同様に解放時において、磁気飽和が生じ推力が徐々に小さくなる特性になる。
【００５４】
なお、図５において、ヨーク１６の軸方向の両端面には、ストッパ２４ａ，２４ｂが設けられている。そして、図５の構成では、プランジャ１４が解放側に移動する経路のストッパ２４ａ，２４ｂの表面に例えばゴム製の緩衝材２２が設けられている。従って、プランジャ１４は、係合側に移動する場合には、その凸部１４ａの側端面がヨーク１６の係合端側ティース１６ａの中間ティース１６ｃ側端面に設けられた緩衝材２２に衝突し、解放側に移動する場合にはストッパ２４ｂ上の緩衝材２２に衝突することによって移動が規制されることになる。
【００５５】
この構成においては、ヨーク１６の解放端側ティース１６ｂは、プランジャ１４の外面より外方にある。このため、ヨーク１６が完成した後に、プランジャ１４をヨーク１６の解放側端部よりの組み込みが可能であり、プランジャ１４の組み込み作業が容易になる。
【００５６】
なお、この構成によっても、係合用コイル１８、解放用コイル２０により形成される磁束については、図２の場合と同様である。図６には、図５の装置における、係合時および解放時における変位と推力の関係を示してある。このように、図５の装置においても、上述の場合と同様の推力を得ることができ、好適なプランジャ１４の移動によるドグクラッチの係合、解放の制御が可能となる。
【００５７】
図７には、さらに他の構成例を示してある。この例では、プランジャ１４において、凸部１４ａを設けず、その外側面をほぼフラットな形状としている。そして、プランジャ１４が係合側に移動した場合においても、プランジャ１４はヨーク１６の係合端側ティース１６ａの内側に位置するようになっている。係合側のストッパ２４ａのプランジャ１４の係合側端部が衝突する位置には、緩衝材２２が配置されている。
【００５８】
この構成によって、プランジャ１４は、ヨーク１６の内側を移動することになる。プランジャ１４の係合側の外側面と、ヨーク１６の係合端側ティース１６ａの内側面は、上述の場合と同様に傾斜しており、プランジャ１４が係合側に移動するに従って両者が近接し、両者の間隙を磁束が通りやすくなる。一方、プランジャ１４の解放側の外面は、内側に向けて凹む（先細り状となる）傾斜面となっているが、ヨーク１６の解放端側ティース１６ｂの内側面はほぼ軸と平行な円筒面となっている。このため、プランジャ１４が係合側に移動する場合には、推力が徐々に大きくなり、解放側に移動する場合には磁気飽和によって推力が徐々に小さくなる。
【００５９】
図８には、変位と推力の関係を示している。このように、係合時にはプランジャ１４が係合側に移動するに従って推力が大きくなる。また、解放時にはプランジャ１４が解放側に移動するに従って推力が小さくなる。
【００６０】
このような図７の構成では、ヨーク１６の係合端側および解放端側ティース１６ｂの半径方向長さを短くでき、全体的に径方向を小さくすることができる。さらに、プランジャ１４も凸部１４ａを設ける必要がなく、軸方向長さも短くできる。
【００６１】
図９には、係合用コイル１８に通電する係合時および解放用コイル２０に通電する解放時におけるヨーク１６の係合側（左ヨーク）および解放側（右ヨーク）における磁束について示してある。このように、係合用コイル１８に通電した場合に、解放端側ティース１６ｂを含む解放側ヨークへの磁束の回り込みが生じ、解放用コイル２０に通電した場合にも、係合端側ティース１６ａを含む係合側ヨークへの磁束の回り込みが生じる。一方、この他方側へ回り込む磁束の大きさは、プランジャ１４の移動によってほとんど変動はないことがわかった。
【００６２】
そこで、一方のコイルに通電してプランジャ１４を駆動している場合に、他方側のコイルに回り込み磁束を打ち消す電流を流すことで、回り込み磁束を相殺することができる。このように回り込み磁束を打ち消すことで磁束の干渉を防止してより好適なプランジャ１４の駆動を達成することができる。
【００６３】
図１０には、さらに他の実施形態が示してある。この例では、プランジャ１４およびスリーブ１０の移動を係合位置および解放位置の２位置でロックする。すなわち、ストッパ２４ａ，２４ｂ間に固定用支柱４０を設け、この固定用支柱４０の内側面に半球状のボール固定用溝４２を２つ設ける。係合側のボール固定用溝４２が係合側位置固定用、解放側のボール固定用溝４２が解放側位置固定用である。そして、スリーブ１０あるいはフォーク１２の一部にロッキングボール４４をバネ４６によって外方に向けて押しつけた状態で固定する。これによって、ロッキングボール４４がボール固定用溝４２に入った状態で、プランジャ１４の移動が規制される。従って、係合用コイル１８または解放用コイル２０への通電を停止した状態において、係合または解放のいずれかの位置にプランジャ１４およびスリーブ１０を位置決めすることができる。なお、係合側および解放側における固定用溝４２の深さは同一でもよいし、異ならせてもよい。
【００６４】
この構成では、係合または解放のためのプランジャ１４およびスリーブ１０の移動のためには、ロックを外さなければならないため、移動当初の推力としてロックを解除できるだけの大きさが必要である。
【００６５】
図１１には、固定用支柱４０を設けるための構成を模式的に示してある。プランジャ１４の内側部分を円周方向に一定距離毎に一部切り欠いて、ここにフォーク１２の一部を挿入し、両者を固定する。そして、このフォーク１２およびプランジャ１４の対応部分に軸方向の穴５０をあけ、この穴５０に固定用支柱４０を挿入する。なお、プランジャ１４のフォーク１２が挿入されない部分においては、プランジャ１４の軸方向の移動を許容しながらプランジャ１４をストッパ２４ａ，２４ｂ間で支持する軸を支持する軸受け穴５２を設けている。
【００６６】
図１２には、図７の構成におけるヨーク１６の中間ティース１６ｃと解放端側ティース１６ｂの対向端面間間隙（切り欠け部）における磁束密度について示してある。図においては、係合用コイル１８に通電している係合時の磁束密度を丸印、解放用コイル２０に通電している解放時の磁束密度を四角印で示している。解放時においては、プランジャ１４の変位に伴い、変位０ｍｍ→６ｍｍにおいて、磁束密度がほぼ直線的に変換する。係合時においては、プランジャ１４の変位に伴い、変位６ｍｍ→１ｍｍにおいて、磁束密度がほぼ直線的に変換する。
【００６７】
従って、この位置における磁界強度を検出することで、プランジャ１４の位置を検出することが可能である。そこで、この間隙にホール素子などの比較的小型の磁気センサを配置し、プランジャ１４の位置を検出することが好適である。これによって、プランジャ１４が所望の位置に移動できたか否かを確認ができ、所望の移動ができなかった場合には、再度移動制御をやり直すことなどが可能になる。なお、ヨーク１６の中間ティース１６ｃと係合端側ティース１６ａの対向端面間間隙（切り欠け部）における磁束密度も係合用コイル通電の場合に磁束密度が大きくなるが、同様の変化を示すため、この間隙の磁束密度を検出することでも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態の装置の全体構成および動作を説明する図である。
【図２】実施形態の要部構成を示す図である。
【図３】図２の構成における変位−推力特性を示す図である。
【図４】ドグ歯の噛み合い状態を説明する模式図である。
【図５】他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図６】図５の構成における変位−推力特性を示す図である。
【図７】さらに、他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図８】図７の構成における変位−推力特性を示す図である。
【図９】磁束の他ヨークへの回り込み状態を示す図である。
【図１０】さらに、他の実施形態の要部構成を示す図である。
【図１１】プランジャおよびフォークの形状を説明する図である。
【図１２】ヨークの切り欠け部における磁束密度を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  スリーブ、１２  フォーク、１４  プランジャ、１４ａ  凸部、１６  ヨーク、１６ａ  係合端側ティース、１６ｂ  解放端側ティース、１６ｃ  中間ティース、１８  係合用コイル、２０  解放用コイル、２２  緩衝材、２４ａ，２４ｂ  ストッパ、２６  支柱、３０  入力軸、３２  入力側ギア、３４  出力軸、３６  出力側ギア、４０  固定用支柱、４２  ボール固定用溝、４２  固定用溝、４４  ロッキングボール、４６  バネ、５０  穴、５２  軸受け穴。
【図１】
2008256007.tif 000003
【図２】
2008256007.tif 000004
【図３】
2008256007.tif 000005
【図４】
2008256007.tif 000006
【図５】
2008256007.tif 000007
【図６】
2008256007.tif 000008
【図７】
2008256007.tif 000009
【図８】
2008256007.tif 000010
【図９】
2008256007.tif 000011
【図１０】
2008256007.tif 000012
【図１１】
2008256007.tif 000013
【図１２】
2008256007.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月1日(2008.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達軸の外周に設けられた第１のドグ歯と、
前記第１のドグ歯と噛み合い可能な第２のドグ歯と、
前記第２のドグ歯が内周面に形成され、前記動力伝達軸の軸方向に移動可能な移動部と、
前記移動部に近接して設けられ、コイルに流れる電流によって前記移動部を軸方向に移動させる磁界を発生するヨークと、
前記コイルに流れる電流を制御することで、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に対し係合または解放動作させる電磁吸引力を発生する電流制御部と、
を備えたドグクラッチアクチュエータ。
【請求項２】
前記移動部および前記ヨークの形状によって、前記移動部の第２のドグ歯と前記動力伝達軸の第１のドグ歯との係合時は、噛み合う方向に対して吸引力が増加する特性を有し、解放時は解放する方向に対して吸引力が低下する特性を有する、
請求項１に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項３】
前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させた後に前記コイルに流す電流を、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させるときに流す電流よりも小さくする、
請求項１または２に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項４】
前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯から解放させるときの電磁吸引力を、解放開始時の電磁吸引力よりも低下させる、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項５】
前記電流制御部は、前記移動部の第２のドグ歯を前記動力伝達軸の第１のドグ歯に係合させるときの電磁吸引力を、係合開始時の電磁吸引力よりも増加させる、
請求項１〜４のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項６】
前記移動部の第２のドグ歯と、前記動力伝達軸の第１のドグ歯とを係合するときに通電する係合用コイルと、
前記移動部の第２のドグ歯と、前記動力伝達軸の第１のドグ歯とを解放するときに通電する解放用コイルと、
を備えた、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項７】
前記ヨークは、前記移動部の係合側に位置する係合端側ティースと、
前記移動部の解放側に位置する解放端側ティースと、
両ティースの中間部に位置する中間ティースと、
係合端側ティースと中間ティースの間に係合用コイルが配置され、
解放端側ティースと中間ティースの間に解放用コイルが配置され、
中間ティースが係合用コイルおよび解放用コイルの両方の磁束通路に共用される、
請求項６に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項８】
係合端側ティースは、中間ティース側に向かって径方向外側に傾斜する傾斜面を有し、
移動部の係合側には、前記傾斜面に対向する傾斜面が形成され、
前記移動部が係合側に移動するに従って前記傾斜面同士が対向する面積が徐々に増加し、これによって電磁吸引力が増加する、
請求項７に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項９】
前記解放端側ティースは、前記移動部が解放端側に移動するに従って、磁気飽和を生じ、これによって電磁吸引力が減少する、
請求項７または８に記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１０】
前記移動部は、前記係合端側ティースから解放端側ティースまで移動する、
請求項７〜９のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１１】
前記係合用コイルと、前記解放用コイルのいずれか一方に通電しているときに、他方のコイルに回り込み磁束を打ち消す電流を流す、
請求項７〜１０のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１２】
前記係合端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、
前記解放端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、
中間ティースは、軸方向に係合端側および解放端側に伸びる伸長部分を有し、
各ティースの対向する伸長部分の間に空隙が設けられ、かつこの空隙の少なくとも一方に磁気検知部を有する、
請求項１〜１１のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１３】
前記磁気検知部から検出された磁界強度から前記移動部の変位を検知する変位検知部を有する、
請求項１〜１１のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【請求項１４】
前記移動部の第２のドグ歯と前記動力伝達軸の第１のドグ歯とが係合した後の位置および解放した後の位置に、前記移動部の軸方向移動を規制する規制部を有する、
請求項１〜１３のいずれか１つに記載のドグクラッチアクチュエータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、前記係合端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、前記解放端側ティースは、軸方向に中間ティース側に伸びる伸長部分を有し、中間ティースは、軸方向に係合端側および解放端側に伸びる伸長部分を有し、各ティースの対向する伸長部分の間に空隙が設けられ、かつこの空隙の少なくとも一方に磁気検知部を有することが好適である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
入力側ギア３２および出力側ギア３６の外側には、軸方向に移動可能な中空円筒状のスリーブ１０が配置されている。このスリーブ１０は、軸方向に移動することによって、入力側ギア３２のみまたは入力側ギア３２および出力側ギア３６の両方に噛み合い可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
スリーブ１０の外周には、半径方向に伸びる複数のフォーク１２がスリーブ１０と回転方向に摺動可能なように固定されており、このフォークの先端部分が中空円筒状のプランジャ１４に固定されている。従って、このプランジャ１４が軸方向に移動することで、スリーブ１０が回転しながら軸方向に移動する。なお、移動部は、プランジャ１４、フォーク１２およびスリーブ１０に相当する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図１の左側には、係合時の状態が示してあり、スリーブ１０が入力側ギア３２および出力側ギア３６の両方と噛み合っている。図１の右側には、解放時の状態が示してあり、スリーブ１０が入力側ギア３２のみと噛み合っている。上述のような係合用コイル１８、解放用への通電制御によって、プランジャ１４およびスリーブ１０の移動が行われる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、係合端側ティース１６ａおよび解放端側ティース１６ｂの対向する端面上にはゴム（弾性材料）製の緩衝材２２が設けられている。従って、プランジャ１４が係合用コイル１８、解放用コイル２０に通電によって生じる磁力によって移動した場合に、緩衝材２２によって衝撃が和らげられ、衝撃音が生じることを防止することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
１０  スリーブ、１２  フォーク、１４  プランジャ、１４ａ  凸部、１６  ヨーク、１６ａ  係合端側ティース、１６ｂ  解放端側ティース、１６ｃ  中間ティース、１８  係合用コイル、２０  解放用コイル、２２  緩衝材、２４ａ，２４ｂ  ストッパ、２６  支柱、３０  入力軸、３２  入力側ギア、３４  出力軸、３６  出力側ギア、４０  固定用支柱、４２  ボール固定用溝、４４  ロッキングボール、４６  バネ、５０  穴、５２  軸受け穴。