(57)【要約】【課題】解放状態から係合状態への切替応答性を向上できる電磁式係合装置を提供する。【解決手段】電磁式係合装置５は、一対のカム部材８、９を有し係合状態での結合力を増加させるカム機構６と、解放状態から係合状態へ切り替えられる過程で可動カム部材９が固定カム部材８に対して所定方向に捻られながら軸線Ａｘ方向に移動するように、可動カム部材９を電磁駆動部７の吸引時に誘導するヘリカルスプライン機構２０とを備える。【選択図】図１
2012233513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の軸線の回りを相対回転可能な第１要素と第２要素との間に介在し、前記第１要素と前記第２要素とを結合する係合状態とその結合を解放する解放状態とを電磁力を利用して切り替え可能な電磁式係合装置において、
前記軸線の回りを所定の角度範囲内で相対回転可能かつ前記軸線方向に相対移動可能な一対のカム部材を有し、前記一対のカム部材の相対回転角度が前記角度範囲の上限に達した状態で一方のカム部材が他方のカム部材に対して所定方向に捻られるトルクが入力された場合に該トルクを前記軸線方向の推力に変換して前記係合状態時における前記第１要素と前記第２要素との結合力を増加させるカム機構と、
前記解放状態から前記係合状態へ切り替える際に、前記一方のカム部材を前記他方のカム部材から離れるように電磁力にて前記軸線方向に吸引する電磁駆動手段と、
前記解放状態から前記係合状態へ切り替えられる過程で前記一方のカム部材が前記他方のカム部材に対して前記所定方向に捻られながら前記軸線方向に移動するように、前記一方のカム部材を前記電磁駆動手段の吸引時に誘導する誘導手段と、
を備える電磁式係合装置。
【請求項２】
前記他方のカム部材は、前記第１要素又は前記第２要素のいずれか一方の要素と一体回転可能に設けられ、かつ前記一方の要素が所定の駆動源によって両方向に回転駆動可能であり、
前記一方のカム部材又は前記他方のカム部材のいずれか一方と一体回転でき、歯すじが前記軸線方向に対して傾きながら延びる第１歯部と、前記一方のカム部材又は前記他方のカム部材のいずれか他方と一体回転でき、前記第１歯部と噛み合う第２歯部とを有するヘリカルスプライン機構が、前記誘導手段として設けられ、
前記係合状態から前記解放状態へ切り替えられる場合に、前記一方の要素が前記解放状態から前記係合状態へ切り替えられる際とは反対方向に回転するように前記駆動源を制御する制御手段を更に備える請求項１に記載の電磁式係合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転する２つの要素間に介在してこれら要素の結合力をカム機構にて増加させることができる電磁式係合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カム機構を備えた電磁式クラッチとして、共通の軸線上に配置された一対のカム部材のうち、一方のカム部材を電磁コイルの電磁力にて吸引して軸線方向に移動させて一対のカム部材を相対回転させるとともに、その相対回転に伴って生じた軸線方向の推力を利用して回転要素間の結合力を増加させるものが知られている（特許文献１）。このクラッチは、一対のカム部材が解放状態の際に相対回転しないように、互いに対面する一対のカム部材の側面に摩擦部が設けられている。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６０８６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電磁式クラッチは、解放状態から係合状態へ切り替える際に、一方のカム部材が電磁コイルにて軸線方向に吸引されて、そのカム部材と一体移動するアーマチュアとヨークとが接触し一対のカム部材間に回転速度差が生じてから、一方のカム部材が他方のカム部材に対して捻られることによってカム機構が推力を発生させる。そのため、一方のカム部材が吸引されてから他方のカム部材に対して捻られるまでに時間がかかり解放状態から係合状態への切替応答性が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、解放状態から係合状態への切替応答性を向上できる電磁式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】
【０００６】
本発明の電磁式係合装置は、共通の軸線の回りを相対回転可能な第１要素と第２要素との間に介在し、前記第１要素と前記第２要素とを結合する係合状態とその結合を解放する解放状態とを電磁力を利用して切り替え可能な電磁式係合装置において、前記軸線の回りを所定の角度範囲内で相対回転可能かつ前記軸線方向に相対移動可能な一対のカム部材を有し、前記一対のカム部材の相対回転角度が前記角度範囲の上限に達した状態で一方のカム部材が他方のカム部材に対して所定方向に捻られるトルクが入力された場合に該トルクを前記軸線方向の推力に変換して前記係合状態時における前記第１要素と前記第２要素との結合力を増加させるカム機構と、前記解放状態から前記係合状態へ切り替える際に、前記一方のカム部材を前記他方のカム部材から離れるように電磁力にて前記軸線方向に吸引する電磁駆動手段と、前記解放状態から前記係合状態へ切り替えられる過程で前記一方のカム部材が前記他方のカム部材に対して前記所定方向に捻られながら前記軸線方向に移動するように、前記一方のカム部材を前記電磁駆動手段の吸引時に誘導する誘導機構と、を備えるものである（請求項１）。
【０００７】
この電磁式係合装置によれば、解放状態から係合状態への切り替えに伴って一方のカム部材が電磁力にて吸引されて軸線方向に移動する際に、係合状態でカム機構が結合力を増加させるときに捻られる方向と同じ方向に誘導される。従って、一方のカム部材が軸線方向に移動完了してから捻られる場合に比べて、短時間でカム機構によって推力が発生して結合力を増加できる。よって、解放状態から係合状態への切替応答性が向上する。
【０００８】
本発明の電磁式係合装置の一態様において、前記他方のカム部材は、前記第１要素又は前記第２要素のいずれか一方の要素と一体回転可能に設けられ、かつ前記一方の要素が所定の駆動源によって両方向に回転駆動可能であり、前記一方のカム部材又は前記他方のカム部材のいずれか一方と一体回転でき、歯すじが前記軸線方向に対して傾きながら延びる第１歯部と、前記一方のカム部材又は前記他方のカム部材のいずれか他方と一体回転でき、前記第１歯部と噛み合う第２歯部とを有するヘリカルスプライン機構が、前記誘導手段として設けられ、前記係合状態から前記解放状態へ切り替えられる場合に、前記一方の要素が前記解放状態から前記係合状態へ切り替えられる際とは反対方向に回転するように前記駆動源を制御する制御手段を更に備えてもよい（請求項２）。この態様によれば、係合状態から解放状態へ切り替えられる際に、他方のカム部材と一体回転可能な一方の要素が解放状態から係合状態へ切り替えられる際とは反対方向に回転するので、ヘリカルスプライン機構によってカム機構が発生させる推力と反対方向の力が一方のカム部材に伝達される。これにより、一方のカム部材が他方のカム部材に接近するように軸線方向に移動する。従って、確実に係合状態から解放状態へ切り替えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明の電磁式係合装置によれば、一方のカム部材が電磁力にて吸引されて軸線方向に移動する際に所定方向に誘導されるため、一方のカム部材が軸線方向に移動完了してから捻られる場合に比べて、解放状態から係合状態への切替応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一形態に係る電磁式係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。
【図２】解放状態におけるヘリカルスプライン機構の状態を示した図。
【図３】係合状態におけるヘリカルスプライン機構の状態を示した図。
【図４】ヘリカルスプライン機構の第１歯部のピッチを説明する説明図。
【図５】ヘリカル部の先端部間の間隔を説明する説明図。
【図６Ａ】カム機構の動作を説明するための図で、解放状態におけるヘリカルスプライン機構の状態を示した図。
【図６Ｂ】カム機構の動作を説明するための図で、解放状態におけるカム部材の状態を示した図。
【図７Ａ】カム機構の動作を説明するための図で、係合状態におけるヘリカルスプライン機構の状態を示した図。
【図７Ｂ】カム機構の動作を説明するための図で、係合状態におけるカム部材の状態を示した図。
【図８Ａ】係合状態から解放状態への切り替え過渡時のヘリカルスプライン機構の状態を示した図。
【図８Ｂ】係合状態から解放状態への切り替え過渡時のカム部材の状態を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すように、動力伝達装置１はいわゆるハイブリッド型自動車の駆動装置に搭載されて使用される。動力伝達装置１は軸線Ａｘ方向に延びる回転軸２を有しており、その回転軸２は軸線Ａｘの回りに回転可能な状態でベアリング４等を介してケース３に支持されている。即ち、回転軸２とケース３とは共通の軸線Ａｘの回りを相対回転する。従って、回転軸２は本発明に係る第１要素に、ケース３は本発明に係る第２要素にそれぞれ相当する。電磁式係合装置５は回転軸２とケース３とを結合する係合状態とその結合を解放する解放状態とを電磁力を利用して切り替えることができるブレーキ装置として動力伝達装置１に搭載されている。電磁式係合装置５は、回転軸２に設けられたカム機構６と、ケース３とカム機構６との間に配置されてケース３に固定された電磁駆動手段としての電磁駆動部７とを備えている。
【００１２】
カム機構６は軸線Ａｘ上に同軸的に配置された一対のカム部材８、９を有している。一対のカム部材８、９は軸線Ａｘの回りを相対回転可能かつ軸線Ａｘ方向に相対移動可能である。一対のカム部材８、９の間には周方向に並んだ複数（図１では一つ）のカムボール１０が介在しており、そのカムボール１０は各カム部材８、９に形成された周方向に並ぶ複数のＶ字溝１１、１２にて保持されている。各Ｖ字溝１１、１２は、各カム部材８、９を半径方向外側から見た場合にＶ字状に形成されていて、回転軸２の回転方向に関して深さが徐々に浅くなるように構成されている。
【００１３】
一対のカム部材８、９のうち、図１の左側に位置する固定カム部材８は回転軸２上に固定されており、回転軸２と一体回転する。一方、図１の右側に位置する可動カム部材９は誘導手段としてのヘリカルスプライン機構２０を介して回転軸２の外周に装着されている。図２及び図３に示したように、ヘリカルスプライン機構２０は、回転軸２に形成され固定カム部材８と一体回転できる第１歯部２１と、可動カム部材に形成され第１歯部２１と噛み合う第２歯部２２とを有している。第１歯部２１は歯すじが軸線Ａｘ方向に延びる基部２１ａと、その基部２１ａから軸線Ａｘ方向に対して回転軸２の回転方向後方に向かって傾きながら延びるスプライン部２１ｂとを含んでいる。基部２１ａ及びスプライン部２１ｂのそれぞれは回転軸２の周方向に等間隔で並べられている。スプライン部２１ｂは先端に向かって幅が先細りのテーパ状に形成されている。一方、第２歯部２２は断面形状が円形の円柱状に形成されていて、可動カム部材９の取付孔９ａ（図１参照）の内周面に形成され可動カム部材９と一体回転できる。第２歯部２２は周方向に等間隔で複数個配置されている。
【００１４】
図４に示したように、第１歯部２１のピッチａは、隣接する基部２１ａ間の中央部から、隣接するスプライン部２１ｂの先端間の中央部までの角度として定義され、一対のカム部材８、９が相対回転し得る所定の角度範囲に対応する。また、図５に示したように、隣接するスプライン部２１ｂの先端部における間隔ｂは係合状態の弾性変形によって可動カム部材９が捻られる捻れ角以上に設定されている。このようにして、ピッチａ及び間隔ｂがそれぞれ設定されているため、第２歯部２２が第１歯部２１から外れなくても解放状態から係合状態へ切り替えることが可能となる。
【００１５】
ヘリカルスプライン機構２０を介して可動カム部材９が回転軸２に装着されているから、可動カム部材９が軸線Ａｘ方向に移動すると、可動カム部材９はその移動とともに固定カム部材８に対して軸線Ａｘの回りを相対回転する。その相対回転が許容される角度範囲の上限に達した状態で、図２及び図３の矢印で示された固定カム部材８の回転方向の反対方向に可動カム部材９が捻られるトルクがカム機構６に入力されると、カムボール１０及びＶ字溝１１、１２の間に生じる楔効果によってそのトルクは軸線Ａｘ方向の推力に変換される。この推力によって係合状態での結合力が増加する。
【００１６】
図１の解放状態においては、一対のカム部材８、９間に意図しない相対回転が生じないように、電磁式係合装置５には固定カム部材８に接近する方向に可動カム部材９を付勢する付勢部材であるリターンスプリング２５が設けられている。リターンスプリング２５は図１の右方向の移動がスナップリング２６にて阻止された状態で回転軸２の外周に配置されている。
【００１７】
電磁駆動部７は電磁コイル３０と、ケース３に固定されて電磁コイル３０を保持するヨーク３１とを有している。電磁駆動部７は、解放状態から係合状態へ切り替える際に電磁コイル３０に電力が供給されると図１の破線で示すように磁界Ａが形成されて電磁力を発生し、その電磁力によってアーマチュアとして機能する磁性体の可動カム部材９が軸線Ａｘ方向に吸引される。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、その吸引時にはヘリカルスプライン機構２０によって可動カム部材９が上記方向に捻られながら軸線Ａｘ方向に移動するように誘導される。そして、可動カム部材９がヨーク３１に突き当たって電磁力に加えて摩擦力が生じると、その時には固定カム部材８に対する可動カム部材９の相対回転量が図６Ａ及び図６Ｂの解放状態を基準とした回転範囲の上限に又はその近くに達している。従って、上述したトルクがカム機構６に直ちに入力されて軸線Ａｘ方向の推力に変換される。
【００１８】
可動カム部材９が捻られずに軸線Ａｘ方向に吸引される形態の場合、一対のカム部材８、９間に回転方向の遊びが生まれ、カム機構６が推力を発生するにはその遊びが無くなるまで可動カム部材９がヨーク３１と接触した状態で一対のカム部材８、９が相対回転する必要がある。従って、解放状態から係合状態へ切り替える際に、電磁コイル３０に通電されてからカム機構６が推力を発生させるまでに時間的な遅れが生じる。本形態の電磁式係合装置５は、可動カム部材９の吸引時にヘリカルスプライン機構２０にて可動カム部材９が上記方向に捻られながら軸線Ａｘ方向に移動するため、解放状態から係合状態へ切り替える際に、このような遅れは生じない。つまり、短時間でカム機構６によって推力が発生して結合力を増加できる。従って、解放状態から係合状態への切替応答性が向上する。
【００１９】
図１に示したように、回転軸２には駆動源としての電動機４０のトルクが不図示の伝達機構を介して伝達される。電動機４０の動作を制御することによって回転軸２は両方向に回転駆動され得る。電動機４０の動作はコンピュータとして構成された制御手段としての駆動制御装置４１にて制御される。駆動制御装置４１は電動機４０を制御する他にも電磁駆動部７を操作して解放状態と係合状態とを切り替える。解放状態から係合状態への切り替えは、駆動制御装置４１が電磁駆動部７へ通電することによって実現される。反対に、係合状態から解放状態への切り替えは、駆動制御装置４１が電磁駆動部７への通電を停止するとともに、その通電の停止と同期して解放状態から係合状態へ切り替える際とは反対方向に回転軸２が回転するように電動機４０を制御することによって実現される。
【００２０】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、係合状態から解放状態への切り替え過程で回転軸２が反対方向に回転駆動されると、ヘリカルスプライン機構２０の第１歯部２１によって第２歯部２２が押されて可動カム部材９をヨーク３１から離れる方向に移動させる力Ｆが発生する。従って、係合状態から解放状態へ切り替える際にこの力Ｆがリターンスプリング２５の付勢力とともに可動カム部材９に作用するため、係合状態から解放状態への切り替えに要する力をリターンスプリング２５の付勢力のみに頼る形態に比べて係合状態から解放状態への切替応答性が向上する。
【００２１】
本発明は、上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では、本発明の電磁式係合装置をブレーキ装置として利用しているが、本発明を２つの回転要素間に介在させるクラッチとして実施することも可能である。また、上記形態は誘導手段としてヘリカルスプライン機構を用いているが当該機構は一例にすぎない。例えば噛み合いではなく、一方の要素に溝を形成し、その溝にて案内されるピンを他方の要素に設けることによって誘導手段を実施することも可能である。
【符号の説明】
【００２２】
２  回転軸（第１要素）
３  ケース（第２要素）
５  電磁式係合装置
７  電磁駆動部（電磁駆動手段）
８  固定カム部材（他方のカム部材）
９  可動カム部材（一方のカム部材）
２０  ヘリカルスプライン機構（誘導手段）
【図１】
2012233513.tif 000003
【図２】
2012233513.tif 000004
【図３】
2012233513.tif 000005
【図４】
2012233513.tif 000006
【図５】
2012233513.tif 000007
【図６Ａ】
2012233513.tif 000008
【図６Ｂ】
2012233513.tif 000009
【図７Ａ】
2012233513.tif 000010
【図７Ｂ】
2012233513.tif 000011
【図８Ａ】
2012233513.tif 000012
【図８Ｂ】
2012233513.tif 000013