(57)【要約】【課題】  相対回転可能に組み付けられた電磁マグネットコアと磁路部材とのエアギャップを加工精度や組み付け精度を特に高めることなく、所定の幅に調整し、性能を向上させる。【解決手段】  電磁コイル７５とコア６５が一体の電磁マグネット５５と、コア６５に対して所定幅Ｗ１，Ｗ２のエアギャップ７７，７９を介し相対回転可能に配置された磁性材料の磁路部材３７と、磁路部材３７及びエアギャップ７７，７９を介して伝達される電磁コイル７５の磁力により操作されるアクチュエータ４３とを備え、エアギャップ７７，７９に、コア６５と磁路部材３７の少なくとも一方より軟性で、磁性を有する薄膜８１，８３を設けた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと電磁コイルが一体の電磁マグネットと、
前記コアに対して所定幅のエアギャップを介し相対回転可能に配置された磁性材料の磁路部材と、
前記磁路部材及びエアギャップを介して伝達される電磁コイルの磁力により操作される被操作部材とを備えた電磁アクチュエータであって、
前記エアギャップ部に、コアと磁路部材の少なくとも一方より軟性で、磁性を有する薄膜を設けたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載された発明であって、
前記薄膜が、自己潤滑性を有することを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された発明であって、
前記薄膜が、磁性材料の粒子によって磁性を有すると共に、
この磁性粒子のサイズが、前記エアギャップの所定幅より小さいことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された発明であって、
前記コアと磁路部材のいずれかが静止しており、
前記薄膜が、この静止側部材に形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項５】
請求項３に記載された発明であって、前記薄膜は自己潤滑性を有する基材中に前記磁性材料の粒子を包含していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、車両の動力伝達装置に用いられる電磁クラッチ等の電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に図３のような駆動力伝達装置が記載されている。
【０００３】
この駆動力伝達装置は、電磁マグネット５０１の磁力によってパイロットクラッチを連結し、カムを作動させてメインクラッチを連結させるように構成されている。
【０００４】
図３のように、電磁マグネット５０１は静止側のケーシングに回り止めされていると共に、そのコア５０３は回転ケース５０５に固定されたロータ５０７にベアリング５０９によって支承され、ロータ５０５に設けられた凹部５１１に所定幅Ｃ１，Ｃ２のエアギャップ５１３，５１４を介して貫入している。ロータ５０７は磁性材料で作られており、エアギャップ５１３，５１４と共に、電磁マグネット５０１の磁路の一部を構成している。
【０００５】
エアギャップ５１３，５１４の幅Ｃ１，Ｃ２は、磁束のロスを小さくするために可能な限り狭くしたいが、狭すぎるとコア５０３とロータ５０７とが接触して摩耗や焼き付きが発生する恐れがあるから、図３の駆動力伝達装置では、コア５０３とロータ５０７のエアギャップ部に窒化層Ｋ（表面硬化層）を形成して摩耗や焼き付きを防止している。
【特許文献１】特開２００２ー２１９９６６号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図３の駆動力伝達装置では、窒化層Ｋを設けたことによってコア５０３とロータ５０７との摩耗や焼き付きは軽減できるが、エアギャップ５１３，５１４の幅Ｃ１，Ｃ２を狭くして磁束ロスを小さくし、性能を向上させることはできない。
【０００７】
また、幅Ｃ１，Ｃ２を狭くするには、コア５０３とロータ５０７及び周辺部材それぞれの加工精度と、これらの組み付け精度を上げる必要があり、それだけ加工コストと組み付けコストが上昇する。
【０００８】
そこで、この発明は、相対回転可能に組み付けられた電磁マグネットと磁路部材間のエアギャップを、加工精度や組み付け精度を特に高めることなく、所定の幅に調整し、性能を向上させることができる電磁アクチュエータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載された電磁アクチュエータは、コアと電磁コイルが一体の電磁マグネットと、前記コアに対して所定幅のエアギャップを介し相対回転可能に配置された磁性材料の磁路部材と、前記磁路部材及びエアギャップを介して伝達される電磁コイルの磁力により操作される被操作部材とを備えた電磁アクチュエータであって、前記エアギャップ部に、コアと磁路部材の少なくとも一方より軟性で、磁性を有する薄膜を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載された電磁アクチュエータであって、前記薄膜が、自己潤滑性を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された電磁アクチュエータであって、前記薄膜が、磁性材料の粒子によって磁性を有すると共に、この磁性粒子のサイズが、前記エアギャップの所定幅より小さいことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された電磁アクチュエータであって、前記コアと磁路部材のいずれかが静止しており、前記薄膜が、この静止側部材に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項３に記載された発明であって、前記薄膜は自己潤滑性を有する基材中に前記磁性材料の粒子を包含していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の電磁アクチュエータは、コアと磁路部材とのエアギャップに設けた軟性の薄膜が、例えば、慣らし運転時に、コアと磁路部材との相対回転に伴って接触部分だけ削り取られることにより、エアギャップが最小の幅に調整され、性能が大幅に向上する上に、コアと磁路部材とが直接接触することによる摩耗や焼き付きが防止される。
【００１５】
また、エアギャップ幅の調整がこのように自然に（自動的に）行われるから、コアと磁路部材及び周辺部材の加工精度や組み付け精度を高める必要がなく、これに伴う大きなコストの上昇が避けられる。
【００１６】
また、薄膜を接触させた状態で、コアと磁路部材を組み付けることができるから、電磁アクチュエータの組み付け作業がそれだけ楽になる。
【００１７】
請求項２の電磁アクチュエータは、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００１８】
また、薄膜の自己潤滑性によって、コアと磁路部材の間で摩擦抵抗や発熱が軽減され、性能低下や、発熱によるオイルの劣化などが軽減される。
【００１９】
請求項３の電磁アクチュエータは、薄膜が磁性材料の粒子によって構成されており、この磁性粒子のサイズをエアギャップの所定幅より小さくしたから、磁性粒子（例えば、鉄粉）のサイズに影響されずにエアギャップを所定幅に調整することができ、請求項１または請求項２の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００２０】
請求項４の電磁アクチュエータは、請求項１〜請求項３の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００２１】
また、コアと磁路部材のいずれか静止側に薄膜を設けたことにより、回転側部材の振れが薄膜の厚さによって吸収されるから、振動や騒音が防止される。
【００２２】
請求項５の電磁アクチュエータは、請求項３の構成と同等の作用・効果を得ることができる。また、磁性材料の粒子は自己潤滑性を有する基材に包含されることで粒子の配置状態からの剥離が防止されエアギャップの調整および維持が安定的に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に実施の形態について説明する。
【００２４】
（実施形態）
図１と図２によって本発明の電磁アクチュエータを用いた電磁クラッチ１（本発明の一実施形態）と、これを用いて構成されたデファレンシャル装置としてのリヤデフ３の説明をする。リヤデフ３は４輪駆動車に用いられている。この４輪駆動車はエンジンを原動機にする前輪側の動力系と、電動モータ１１を原動機にする後輪側の動力系５から構成されており、リヤデフ３は後輪側動力系５に用いられている。図１は電磁クラッチ１とリヤデフ３と動力系５を示しており、左右の方向はこの４輪駆動車の左右の方向である。
【００２５】
［電磁クラッチ１の構成］
電磁クラッチ１は、コア６５に電磁コイル７５を収容した電磁マグネット５５と、コア６５に対して軸方向に所定長さを有して径方向に配置された所定幅のエアギャップ７７，７９を介し相対回転可能に配置された磁性材料のロータ３７（磁路部材）と、ロータ３７及びエアギャップ７７，７９を介して伝達される電磁コイル７５の磁力により操作されるパイロットクラッチ４３（クラッチ）とを備え、コア６５のエアギャップ部７７，７９に、コア６５とロータ３７の少なくとも一方より軟性で、磁性を有するアブレーダブルコーティング８１，８３（薄膜）を設けた。
【００２６】
上記４輪駆動車の前輪側動力系は、エンジンと、トランスミッションと、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）と、前車軸と、左右の前輪などから構成されており、エンジンの駆動力はトランスミッションからフロントデフに伝達され、前車軸を介して左右の前輪に配分される。
【００２７】
また、後輪側動力系５は、減速ギア組７，９と、リヤデフ３（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）と、後車軸と、左右の後輪と、電動モータ１１と、バッテリーと、センサーと、コントローラなどから構成されており、減速ギア組７，９とリヤデフ３はオイル溜りが設けられたデフキャリヤ１３に収容されている。
【００２８】
減速ギア組７は、互いに噛み合った小径ギア１５と大径ギア１７から構成され、減速ギア組９は、互いに噛み合った小径ギア１９と大径ギア２１から構成されている。減速ギア組７の小径ギア１５は電動モータ１１の出力軸２３の左端部に形成され、大径ギア１７は中間軸２５上に固定されている。また、減速ギア組９の小径ギア１９は中間軸２５に形成され、大径ギア２１はリヤデフ３のアウターデフケース２７に溶接されている。出力軸２３は左右のベアリング２９，３１により、中間軸２５は左右のベアリング３３，３５により、それぞれデフキャリヤ１３に支承されている。
【００２９】
リヤデフ３は、上記のアウターデフケース２７と、磁性材料で作られたロータ３７（磁路部材）と、インナーデフケース３９と、多板式のメインクラッチ４１と、多板式のパイロットクラッチ４３（クラッチ）と、カムリング４５と、プレッシャープレート４７と、ボールカム４９と、アーマチャ（被操作部材）５１と、リターンスプリング５２と、ベベルギア式の差動機構５３と、電磁マグネット５５と、コントローラなどから構成されている。
【００３０】
アウターデフケース２７の大径ギア部２１はボールベアリング５７，５７によってインナーデフケース３９に支承されており、ロータ３７はアウターデフケース２７の右開口部を塞ぐようにスナップリング５９で固定されている。また、インナーデフケース３９は左端部をボールベアリング６１によってデフキャリヤ１３に支承され、右端部をボールベアリング６３と電磁マグネット５５のコア６５とを介してデフキャリヤ１３に支承されている。
【００３１】
メインクラッチ４１はアウターデフケース２７とインナーデフケース３９との間に配置され、パイロットクラッチ４３はアウターデフケース２７とカムリング４５との間に配置されている。また、ボールカム４９はカムリング４５とプレッシャープレート４７との間に配置されており、アーマチャ５１はパイロットクラッチ４３とプレッシャープレート４７との間に配置されている。リターンスプリング５２はインナーデフケース３９とプレッシャープレート４７との間に配置され、プレッシャープレート４７をメインクラッチ４１の連結解除方向に付勢している。
【００３２】
差動機構５３は、インナーデフケース３９に固定されたピニオンシャフト６７と、ピニオンシャフト６７上に支承されたピニオンギア６９と、ピニオンギア６９と噛み合った左右の出力側サイドギア７１，７３からなり、サイドギア７１，７３は左右の後車軸にそれぞれ連結されている。
【００３３】
電磁マグネット５５の電磁コイル７５は磁性材料で作られたコア６５に一体的に取り付けられ収容されており、コア６５はデフキャリヤ１３の凹部に固定されている。上記のロータ３７はコア６５の凹部に、所定幅Ｗ１，Ｗ２（図２）のエアギャップ７７，７９を介して相対回転可能に貫入している。電磁マグネット５５のリード線は外部に引き出されコントローラを介してバッテリーに接続されている。コア６５と、エアギャップ７７，７９と、ロータ３７と、パイロットクラッチ４３と、アーマチャ５１によって電磁アクチュエータに係る電磁マグネット５５の磁路が構成されている。
【００３４】
また、各エアギャップ７７，７９のコア６５側には、ロータ３７よりも軟性の磁性アブレーダブルコーティング８１，８３（薄膜：図２）が施されている。このアブレーダブルコーティング８１，８３は自己潤滑性の性質のあるモリブデンと鉄の粒子から構成され、各粒子のサイズはエアギャップ７７，７９の幅Ｗ１，Ｗ２より小さく設定されており、モリブデンの基材中に鉄粒子を包含するようにして薄膜が形成されている。軟性のアブレーダブルコーティング８１，８３は、ロータ３７の回転に伴って接触部分だけが削り取られるから、エアギャップ７７，７９が最小の幅に自動調整されると共に、コア６５とロータ３７との直接接触を防止している。
【００３５】
また、アブレーダブルコーティング８１，８３中のモリブデンはその自己潤滑性によってコア６５とロータ３７間の摩擦抵抗や発熱を軽減している。また、磁性材料の粒子は自己潤滑性を有する基材に包含されることで粒子の配置状態からの剥離が防止されエアギャップの調整および維持が安定的に行われる。なお、、モリブデン中の鉄粒子の包含された混入率は３０％程度であれば従来と同等以上の電力線の透電率を確保できる。
【００３６】
コントローラは、センサーからの情報に基づいて、電磁マグネット５５の励磁、励磁電流の制御、励磁停止を行う。
【００３７】
電磁マグネット５５が励磁されると、上記の磁路上に磁束ループ８５が形成されてアーマチャ５１が吸引され、ロータ３７との間でパイロットクラッチ４３が押圧され、ボールカム４９が作動してプレッシャープレート４７が左方に移動し、メインクラッチ４１が押圧されて締結され、アウターデフケース２７とインナーデフケース３９が連結される。
【００３８】
電磁マグネット５５の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ４３の滑り率が変化してボールカム４９のカムスラスト力が変わり、後輪側に伝達される駆動力が制御される。このような駆動力の制御を、例えば、旋回時に行うと旋回性と車体の安定性とを向上させることができる。
【００３９】
また、電磁マグネット５５の励磁を停止すると、パイロットクラッチ４３の連結が解除され、リターンスプリング５２によってメインクラッチ４１の連結が解除され、アウターデフケース２７とインナーデフケース３９が切り離される。
【００４０】
電動モータ１１はコントローラを介してバッテリーに接続されており、コントローラはセンサーからの情報に基づいて、電動モータ１１の駆動、回転数調整、駆動停止などを行う。また、コントローラは、通常の走行中、電動モータ１１の駆動停止とメインクラッチ４１によるリヤデフ３での駆動力遮断を行って後輪側動力系５の作動を停止させ、車両を前輪側動力系による２輪駆動状態にする。また、大きな駆動力が必要になると、電動モータ１１を駆動させると共にリヤデフ３のメインクラッチ４１を連結して後輪側動力系５を作動させ、車両を４輪駆動状態にする。
【００４１】
後輪側動力系５が作動すると、電動モータ１１の駆動力は減速ギア組７，９によって車輪（後輪）の走行回転数域まで減速され、トルクが増幅されてアウターデフケース２７とメインクラッチ４１とインナーデフケース３９からリヤデフ３に伝達され、後車軸から左右の後輪に配分される。
【００４２】
デフキャリヤ１３に対して電動モータ１１の出力軸２３と中間軸２５と左右の後車軸との間にはシール８７，８９，９１，９１が配置され、デフキャリヤ１３からのオイル漏れと、外部からの異物の侵入を防止している。また、磁性を帯びた上記のアブレーダブルコーティング８１，８３はロータ３７に削り取られた破片も磁路の磁束によってそのままエアギャップ７７，７９付近に留まるから、オイル中に拡散することが抑制され、ギア組７，９の噛み合い部や、摺動部分や、隙間などに入り込んで悪影響を与えることはない。また、鉄の粒子サイズはエアギャップ７７、７９の幅Ｗ１、Ｗ２より小さく設定されるので、コーティング８１、８３の内部に多少の位置変動を伴って残存することができ特性の安定化がはかれる。
【００４３】
［電磁アクチュエータとしての電磁クラッチ１の効果］
電磁クラッチ１は、上記のように構成されたことによって次のような効果が得られる。
【００４４】
コア６５のエアギャップ７７，７９部に設けた軟性のアブレーダブルコーティング８１，８３がロータ３７の回転に伴って接触部分だけ削り取られるから、エアギャップ７７，７９が最小の幅に調整されて電磁クラッチ１の性能が大幅に向上すると共に、コア６５とロータ３７との直接接触による摩耗や焼き付きが防止される。
【００４５】
また、エアギャップ調整がこのように自然に（自動的に）行われるから、コア６５とロータ３７及び周辺部材の加工精度や組み付け精度を特別高める必要がなくなり、これに伴う大きなコスト上昇が避けられる。
【００４６】
また、アブレーダブルコーティング８１，８３を接触させながらロータ３７とコア６５を組み付けることができるから、電磁クラッチ１の組み付け作業がそれだけ楽になる。
【００４７】
また、アブレーダブルコーティング８１，８３の自己潤滑性により、ロータ３７とコア６５の間で摩擦抵抗や発熱が軽減され、性能低下や、発熱によるオイルの劣化などが軽減され、耐久性が向上する。
【００４８】
また、アブレーダブルコーティング８１，８３を構成するモリブデンと鉄の粒子サイズをエアギャップ７７，７９の幅Ｗ１，Ｗ２より小さくしたから、磁性粒子のサイズに影響されずにエアギャップ７７，７９を所定の幅Ｗ１，Ｗ２に調整することができ、上記のような効果を得ることができる。
【００４９】
また、静止側部材であるコア６５にアブレーダブルコーティング８１，８３を設けたことにより、コーティング８１、８３の回転遠心力を受け、自重による剥離の問題を防止でき、また回転部材であるロータ３７の振れがアブレーダブルコーティング８１，８３の厚さによって吸収され、振動や騒音が防止される。
【００５０】
また、磁性材料の粒子は自己潤滑性を有する基材に包含されることで粒子の配置状態からの剥離が防止されエアギャップの調整および維持が安定的に行われる。
【００５１】
また、削り取られたアブレーダブルコーティング８１，８３の破片がオイル中に拡散することが抑制され、例えば、ギア組７，９の噛み合い部や、摺動部分や、隙間などに悪影響を与えることはない。
【００５２】
［本発明の範囲に含まれる他の態様］
本発明の電磁アクチュエータにおいて、磁性薄膜の材料はモリブデンと鉄に限らず、例えば、モリブデンと同様に自己潤滑性を有するＰＴＦＥなどに単元素として磁性を有するコバルトやニッケルを組み合わせても良く、単体で磁性を有する磁性材をコーティング、溶着、接着しても良い。
【００５３】
また、磁性薄膜は、静止部材のコア側でなく、回転部材の磁路部材側に形成しても、あるいは、コアと磁路部材の両方に形成してもよい。
【００５４】
また、磁性薄膜は、コアや磁路部材にコーティングする他に、例えば、ブッシュのような形状に成形した物を、エアギャップ部に配置してもよい。
【産業状の利用可能性】
【００５５】
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】一実施形態の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  電磁アクチュエータ（電磁アクチュエータ）
３７  ロータ（磁路部材）
４３  パイロットクラッチ（クラッチ）
５５  電磁マグネット
６５  コア
７５  電磁コイル
７７，７９  エアギャップ
８１，８３  アブレーダブルコーティング（薄膜）
Ｗ１，Ｗ２  エアギャップの幅
【図１】
2005220998.tif 000003
【図２】
2005220998.tif 000004
【図３】
2005220998.tif 000005