(57)【要約】【課題】電磁コイルに断線等の障害が生じることのない信頼性の高い電磁アクチュエータを提供することである。【解決手段】電磁アクチュエータであって、環状溝を有するリング状コアと、環状溝中に取り付けられた電磁コイルアセンブリと、リング状コアとギャップを持って対向するように配置されたリング状アーマチュアとを含んでいる。電磁コイルアセンブリは、第１端及び第２端を有するボビンレス巻メインコイルと、メインコイルの第１端からメインコイルに外嵌された第１カバーと、メインコイルの第２端からメインコイルに外嵌された第２カバーと、第１及び第２カバーを覆ったモールド樹脂とを含んでいる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルアセンブリであって、
第１端及び第２端を有するボビンレス巻メインコイルと、
前記メインコイルの第１端から該メインコイルに外嵌された第１カバーと、
前記メインコイルの第２端から該メインコイルに外嵌された第２カバーと、
前記第１及び第２カバーを覆ったモールド樹脂と、
を具備したことを特徴とする電磁コイルアセンブリ。
【請求項２】
電磁アクチュエータであって、
環状溝を有するリング状コアと、
前記環状溝中に取り付けられた電磁コイルアセンブリと、
前記リング状コアとギャップをもって対向するように配置されたリング状アーマチュアとを具備し、
前記電磁コイルアセンブリは、
第１端及び第２端を有するボビンレス巻メインコイルと、
前記メインコイルの第１端から該メインコイルに外嵌された第１カバーと、
前記メインコイルの第２端から該メインコイルに外嵌された第２カバーと、
前記第１及び第２カバーを覆ったモールド樹脂とを具備したことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記電磁コイルアセンブリは前記モールド樹脂中に埋設されたサーチコイルを更に具備した請求項２記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記電磁コイルアセンブリは半径方向にクリアランスを持って前記環状溝中に取り付けられている請求項２又は３記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記電磁コイルアセンブリを軸方向に付勢する付勢手段と、
前記電磁コイルアセンブリが前記環状溝から抜け出すのを防止するクリップとをさらに具備した請求項２〜４の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記モールド樹脂は周方向に離間した複数の突起を有しており、
前記電磁コイルアセンブリは該突起が前記環状溝を画成する側壁に当接するように該環状溝中に挿入されている請求項２〜５の何れかに記載の電磁アクチュエータ。
【請求項７】
前記電磁コイルアセンブリの前記メインコイルは小径部と大径部を有する段付コイルであり、
前記電磁コイルアセンブリは前記小径部上に取り付けられたサーチコイルをさらに具備した請求項２記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御４輪駆動車両等のトルク伝達機構等で使用される電磁コイルアセンブリ及び電磁アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子制御４輪駆動車両等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は、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電磁コイルと、所定のギャップを持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】
電磁コイルに電流を印加すると、アーマチュアがソレノイドにより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電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】
従来の電磁コイルとしては、樹脂材料から形成されたボビンにワイヤを直接巻いた電磁コイルが一般的に使用されている。この電磁コイルを磁性材料のヨークの環状溝中に挿入した後、ポッティング材を注入して電磁コイルをヨークに固着する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１０９５７１号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−３１６０８２号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平９−５５３２８号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開２００１−７６９２７号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開平２００２−５７０２５号公報
【００１２】
【特許文献６】
特許第２９６６１６２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ボビンにワイヤを巻いた電磁コイルでは、ボビンにワイヤを巻くときのテンション荷重が残存している。また、電磁コイルの温度環境が厳しくなると、磁性材料のヨークと電磁コイルのボビンを構成する樹脂材料及びポッティング材の温度変化に対する線膨張率が異なることによりストレスが発生する。
【００１４】
この線膨張率に起因するストレスと残存テンション荷重が相まって、樹脂材料から形成されたボビンの破損又はワイヤが断線に至るという問題がある。特に、電磁アクチュエータが電磁コイルの磁束強度を検出するサーチコイルを有している場合には、サーチコイルのワイヤが細いので断線しやすい。
【００１５】
よって、本発明の目的は、大きな温度変化が生じてもコイルの断線等を生じることのない電磁コイルアセンブリを提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、電磁コイルに断線等の障害が生じることのない信頼性の高い電磁アクチュエータを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によると、電磁コイルアセンブリであって、第１端及び第２端を有するボビンレス巻メインコイルと、前記メインコイルの第１端から該メインコイルに外嵌された第１カバーと、前記メインコイルの第２端から該メインコイルに外嵌された第２カバーと、前記第１及び第２カバーを覆ったモールド樹脂と、を具備したことを特徴とする電磁コイルアセンブリが提供される。
【００１８】
請求項１の電磁コイルアセンブリによると、メインコイルがボビンレス巻きコイルであるため、ワイヤ巻線時のテンション荷重がメインコイル中に残存することがない。よって、温度変化に伴うストレスの影響を受けにくい電磁コイルアセンブリを提供可能である。
【００１９】
請求項２記載の発明によると、電磁アクチュエータであって、環状溝を有するリング状コアと、前記環状溝中に取り付けられた電磁コイルアセンブリと、前記リング状コアとギャップをもって対向するように配置されたリング状アーマチュアとを具備し、前記電磁コイルアセンブリは、第１端及び第２端を有するボビンレス巻メインコイルと、前記メインコイルの第１端から該メインコイルに外嵌された第１カバーと、前記メインコイルの第２端から該メインコイルに外嵌された第２カバーと、前記第１及び第２カバーを覆ったモールド樹脂とを具備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。
【００２０】
請求項２の電磁アクチュエータによると、ボビンレス巻メインコイルを有する電磁コイルアセンブリがリング状コアの環状溝中に取り付けられている。よって、ワイヤ巻線時のストレスがメインコイルに残存することがなく、温度変化に伴うストレスの影響を受けにくい信頼性の高い電磁アクチュエータを提供可能である。
【００２１】
請求項３記載の発明によると、電磁コイルアセンブリが樹脂モールド中に埋設されたサーチコイルを更に具備した電磁アクチュエータが提供される。この構成によると、サーチコイルでメインコイルが発生する磁束強度を検出することができ、この磁束強度に基づいてメインコイルに流す電流値を制御することができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によると、電磁コイルアセンブリは半径方向にクリアランスを持ってリング状コアの環状溝中に取り付けられている。よって、電磁コイルアセンブリと、コア及びアーマチュアの線膨張率が相違しても、温度変化による相互干渉を避けることができ、電磁コイルアセンブリがストレスを受けない構造とすることができる。
【００２３】
請求項５記載の発明によると、電磁コイルアセンブリを軸方向に付勢する付勢手段と、電磁コイルアセンブリが環状溝から抜け出すのを防止するクリップを更に具備した電磁アクチュエータが提供される。この構成によると、電磁コイルアセンブリを環状溝中である程度の弾性力を持って確実に係止することができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によると、電磁コイルアセンブリのモールド樹脂は周方向に離間した複数の突起を有している。そして、電磁コイルアセンブリはこれらの突起が環状溝を画成する側壁に当接するように環状溝中に挿入されている。
【００２５】
この構成によると、電磁コイルアセンブリを環状溝中に挿入することにより、電磁コイルアセンブリと環状溝を画成する側壁との間にクリアランスが形成される。
【００２６】
よって、電磁コイルアセンブリと、コア及びアーマチュアの線膨張率が相違しても、温度変化による相互干渉を避けることができ、電磁コイルアセンブリがストレスを受けない構造とすることができる。
【００２７】
請求項７記載の発明によると、メインコイルは小径部と大径部を有する段付コイルから構成される。よって、メインコイルの小径部分上にサーチコイルを取り付けることができ、コンパクトで信頼性の高い電磁コイルアセンブリを有する電磁アクチュエータを提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明の電磁コイルアセンブリ及び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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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電磁コイル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。
【００４０】
電磁コイル６０に電流を印加すると、アーマチュア６２がソレノイド６０によりコア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。
【００４１】
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。
【００４２】
電磁コイル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。
【００４３】
次に、図３（Ａ）〜図４（Ｂ）を参照して、図２の電磁コイル６０として採用可能な本発明の電磁コイルアセンブリ８４の組み立て方法について説明する。
【００４４】
図３（Ａ）はボビンレス巻メインコイル７０を示している。即ち、メインコイル７０は巻線のテンションをコイルボビンに与えないことを目的にボビンレス巻から構成される。
【００４５】
メインコイル７０は両端の小径部分７０ａ，７０ｂと、大径の中間部分７０ｃを有している。これらの小径部分７０ａ，７０ｂには後で説明するサーチコイル及び皿ばねが取り付けられる。
【００４６】
図３（Ｂ）に示すように、メインコイル７０の一端側から第１カバー７２を外嵌し、他端側から第２カバー８０を外嵌すると、図４（Ａ）に示すようにメインコイル７０に第１及び第２カバー７２，８０が仮止めされる。
【００４７】
第１カバー７２及び第２カバー８０はそれぞれ樹脂等の絶縁部材から形成される。第１カバー７２にはサーチコイル７４，メインコイル用端子７６及びサーチコイル用端子７８が取り付けられている。第２カバー８０はメインコイル７０の小径部分７０ｂに対応する段差８２を有している。
【００４８】
図４（Ａ）に示した状態にして、外周をモールド樹脂８６で覆うことによって、メインコイル７０と第１及び第２カバー７２，８０を固定する。これにより、端子部の位置精度を確保しつつ嵌合部の形状を形成する。端子７６，７８は外部との接合性を考慮し、電磁コイルアセンブリ８４の外側に配置する。
【００４９】
メインコイル７０の端子７６とサーチコイル７４の端子７８の位置関係は、図５（Ａ）に示すように互いに９０度離間するか、或いは図５（Ｂ）に示すように互いに１８０度離間するように配置する。
【００５０】
図６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５６Ａの断面図が示されている。電磁アクチュエータ５６Ａは、環状溝９０を有するリング状コア（ヨーク）５８´を有している。リング状コア５８´の環状溝９０中には電磁コイルアセンブリ８４が挿入されている。
【００５１】
リング状コア５８´は環状溝９０より外周側に形成された中心軸に対して第１の角度傾斜した第１外周側テーパ状端面５８ａと、環状溝９０より内周側に形成された中心軸に対して第２の角度傾斜した第１内周側テーパ状端面５８ｂを有している。
【００５２】
電磁アクチュエータ５６Ａは更に、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´に固定された円筒状スライダ９６を有している。円筒状スライダ９６は、アーマチュア６２´が後ろ車軸２４，２５等のシャフトに沿って移動するのをガイドする。
【００５３】
リング状アーマチュア６２´は、第１外周側テーパ状端面５８ａと相補的な形状をした第２外周側テーパ状端面６２ａと、第１内周側テーパ状端面５８ｂと相補的な形状をした第２内周側テーパ状端面６２ｂを有している。
【００５４】
９２は電磁コイルアセンブリ８４を軸方向に付勢する皿ばねであり、電磁コイルアセンブリ８４及び皿ばね９２はサークリップ９４で係止されている。
【００５５】
図７（Ａ）に示すように、電磁コイルアセンブリ８４がリング状コア５８´と干渉しないように半径方向にクリアランスを持って環状溝９０中に取り付けられる。
【００５６】
即ち、リング状コア５８´の肩５８ｃと電磁コイルアセンブリ８４の内周との間にクリアランスＣ１を有し、電磁コイルアセンブリ８４の外周とリング状コア５８´との間にクリアランスＣ２を有するように、電磁コイルアセンブリ８４はリング状コア５８´に対して寸法付けられている。クリアランスＣ１は、例えば０．３ｍｍ、クリアランスＣ２は例えば０．１ｍｍ程度である。
【００５７】
更に、図７（Ｂ）に示すように、電磁コイルアセンブリ８４の内周とリング状アーマチュア６２´との間にクリアランスＣ３を有するように、電磁コイルアセンブリ８４はリング状アーマチュア６２´に対して寸法付けられている。クリアランスＣ３は例えば０．８ｍｍである。
【００５８】
このように、電磁コイルアセンブリ８４はリング状コア５８´及びリング状アーマチュア６２´に対して半径方向にクリアランスがあるような寸法関係を有している。
【００５９】
よって、電磁コイルアセンブリ８４と、磁性材料からなるコア５８´及びアーマチュア６２´の線膨張率が相違しても、温度変化による相互干渉を避けることができ、電磁コイルアセンブリ８４がストレスを受けない構造とすることができる。
【００６０】
本実施形態のメインコイル７０は図３（Ａ）に最もよく示されるように小径部７０ａ，７０ｂを有する段付巻であるため、これらの小径部７０ａ，７０ｂにサーチコイル７４及び皿ばね９２を取り付けることができスペースを有効活用することが可能となる。
【００６１】
更に、サークリップ９４及び皿ばね９２は、半径方向でメインコイル７０の部分と重ならないモールド樹脂部分に設置することが可能であり、これにより皿ばね９２の荷重をモールド樹脂で吸収することができ、メインコイル７０に皿ばね９２によるストレスがかかることを防止することができる。
【００６２】
図８は本発明第２実施形態の電磁アクチュエータ５６Ｂの斜視図を示している。電磁コイルアセンブリ８４´はボビンレス巻メインコイル７０´と、モールド樹脂８６´中に埋設されたサーチコイル７４´を有している。
【００６３】
更に、図９に示すように、モールド樹脂８６´は円周方向に離間した複数の突起９８を有しており、これらの突起９８により電磁コイルアセンブリ８４´の外周とリング状コア５８との間の半径方向のクリアランスを確保している。
【００６４】
本実施形態では、皿ばね９２は環状溝９０´の底部に入れられており、サークリップ９４で電磁コイルアセンブリ８４´が環状溝９０´から抜け出るのを防止している。
【００６５】
振動に対してスラスト方向は皿ばね９２及びサークリップ９４で対応し、ラジアル方向は突起９８で対応している。また、突起９８はモールド樹脂により成形が容易である。
【００６６】
突起９８は軸方向でメインコイル７０の部分と重ならないモールド樹脂部分に設置することが可能であり、磁性材料からなるコア５８等の線膨張率の相違に起因する、温度変化による半径方向の相互干渉をメインコイル７０に伝えない位置とをすることができる。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、メインコイルがボビンレス巻コイルであるため、ワイヤ巻線時のテンション荷重がメインコイル中に残存することがない。よって、温度変化に伴うストレスの影響を受けにくい電磁コイルアセンブリを提供可能である。
【００６８】
請求項２の発明によると、ボビンレス巻メインコイルを有する電磁コイルアセンブリがリング状コアの環状溝中に取り付けられている。よって、ワイヤ巻線時のストレスがメインコイルに残存することがなく、温度変化に伴うストレスの影響を受けにくい信頼性の高い電磁アクチュエータを提供可能である。
【００６９】
請求項３の発明によると、サーチコイルでメインコイルが発生する磁束強度を検出することができ、この磁束強度に基づいてメインコイルに流す電流値を制御することができる。
【００７０】
請求項４の発明によると、電磁コイルアセンブリと、コア及びアーマチュアの線膨張率が相違しても、温度変化による相互干渉を避けることができ、電磁コイルアセンブリがストレスを受けない構造とすることができる。
【００７１】
請求項５の発明によると、電磁コイルアセンブリを環状溝中である程度の弾性力を持って確実に係止することができる。
【００７２】
請求項６の発明によると、電磁コイルアセンブリと環状溝を画成する側壁との間にクリアランスを形成することができ、電磁コイルアセンブリと、コア及びアーマチュアの線膨張率が相違しても、温度変化による相互干渉を避けることができ、電磁コイルアセンブリがストレスを受けない構造とすることができる。
【００７３】
請求項７の発明によると、メインコイルの小径部分上にサーチコイルを取り付けることができ、コンパクトで信頼性の高い電磁コイルアセンブリを有する電磁アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】本発明の電磁コイルアセンブリの組立方法説明図である。
【図４】本発明の電磁コイルアセンブリの組立方法説明図である。
【図５】メインコイル用端子とサーチコイル用端子の位置関係を示す図である。
【図６】本発明第１実施形態の電磁アクチュエータ断面図である。
【図７】図７（Ａ）は第１実施形態の電磁アクチュエータの電磁コイルアセンブリとリング状コアとの間の半径方向のクリアランスを示す断面図、図７（Ｂ）は電磁コイルアセンブリとリング状アーマチュアとの間の半径方向クリアランスを示す断面図である。
【図８】本発明第２実施形態の電磁アクチュエータの断面図である。
【図９】第２実施形態の電磁アクチュエータの電磁コイルアセンブリに使用されているモールド樹脂の正面図である。
【符号の説明】
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  電磁アクチュエータ
５８  コア（ヨーク）
６０  電磁コイル
６２  アーマチュア
７０  ボビンレス巻メインコイル
７２  第１カバー
８０  第２カバー
８４  電磁コイルアセンブリ
８６  モールド樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004327673.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004327673.tif 000008
【図７】
2004327673.tif 000009
【図８】
2004327673.tif 000010
【図９】
2004327673.tif 000011