JP4971752B2 - 電磁式ソレノイド及びこれを用いた動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、可動部材の位置を検出することができる電磁式ソレノイド及びこれを用いた動力伝達装置に関する。

特許文献１に切替機構用位置検出装置が記載されている。この切替機構用位置検出装置では、電磁アクチュエータの内部にスイッチとしての第１接点部材と第２接点部材とを設け、移動部材をこれらの導通部材として、移動部材が移動して第１接点部材と第２接点部材を導通する、又は、導通を解除することによるスイッチの信号を検知して移動部材の位置を検出している。
特開２００６−３００６３号公報

ところで、上記のような切替機構用位置検出装置は、例えば、車両のデファレンシャル装置に用いられる際に、デフキャリア内のオイル中に浸漬されている。このため、電磁アクチュエータのコイルをモールドする樹脂に設けられた接点部材は油中接点タイプとなっている。

しかしながら、油中接点タイプでは、耐食性の高いオイルを使用した場合、オイルの高い耐食性により接点が劣化して信号が安定して取り出せない可能性があり、使用できるオイルが限られていた。

そこで、この発明は、スイッチの検出の信頼性を向上することができる電磁式ソレノイド及びこれを用いた動力伝達装置の提供を目的としている。

請求項１の発明は、電磁石と、電磁石と相対回転可能に配置された回転部材と、電磁石の励磁によって可動する可動部材とを有する電磁式ソレノイドであって、前記可動部材の位置を検出する接点が密封された密封式スイッチを前記電磁石に内蔵し、前記電磁石は、コイルとコアとを有し、前記密封式スイッチは、前記コアと一体に設けられ、前記コアは、凹部が設けられ、前記密封式スイッチは、前記凹部に埋め込まれ、前記コアには、前記可動部材に接触すると共に、前記密封式スイッチの接点を押圧する接触子が固定され、前記凹部は、前記コイルの軸方向側に隣接して位置する部分に形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の電磁式ソレノイドであって、前記可動部材を移動操作することにより操作されるクラッチ機構を有し、前記接触子は、前記可動部材を常に前記クラッチ機構の締結方向に押圧していることを特徴とする。

請求項３の動力伝達装置は、請求項１又は２記載の電磁式ソレノイドを用いたことを特徴とする。

請求項１の電磁式ソレノイドは、接点が密封された密封式スイッチを用いているので、接点とオイルが接触することがなく、オイルの種類によらず使用することができ、スイッチの検出の信頼性を向上することができる。

また、接点がオイルによって劣化することがないので、信号を安定して取り出すことができ、接点部の信頼性を向上することができる。

さらに、密封式スイッチが電磁石のコアと一体に設けられているので、コイルをモールドする樹脂にスイッチを設ける場合と比較して樹脂を薄くすることができると共に、コイルの製造方法に制限を与えることがない。

また、密封式スイッチがコアの凹部に埋め込まれているので、電磁石の周囲にスイッチを設けるためのスペースを必要とせず、周辺部材のレイアウトに影響を与えることがない。

さらに、コアに可動部材に接触すると共に、密封式スイッチの接点を押圧する接触子が固定されているので、移動ストロークの短い接点に対して移動ストロークの長い可動部材の移動位置を接触子を介して確実に検出することができる。

請求項２の電磁式ソレノイドは、接触子が可動部材を常にクラッチ機構の締結方向に押圧しているので、可動部材とクラッチ機構の締結部材とが常に接触しており、クラッチ機構の締結、又は解除状態とスイッチのＯＮ、又はＯＦＦの信号との間にタイムロスが生じることがない。

請求項３の動力伝達装置は、オイルに対して汎用性の高い電磁式ソレノイドを用いているので、オイル設定の自由度を向上することができる。

図１〜図５を用いて本実施形態について説明する。

本実施形態では、電磁式ソレノイド１を用いたデファレンシャル装置１０１（動力伝達装置）について説明する。

図１〜図４に示すように、デファレンシャル装置１０１は、デフケース１０３と、差動機構１０５と、クラッチ機構１０７と、電磁式ソレノイド１から構成されている。デフケース１０３は、ベアリング１０９によってデフキャリヤ（不図示）に回転自在に支承されている。デフケース１０３にはリングギア（不図示）が固定されており、駆動力を伝達する動力伝達系のギアと噛み合うことで、駆動力が伝達され、この駆動力によってデフケース１０３が回転駆動され、デフケース１０３の内部に収容された差動機構１０５を介して左右の車軸（不図示）に駆動力が伝達される。

差動機構１０５は、ピニオンシャフト１１１と、ピニオンシャフト１１１に回転可能に支持されたピニオンギア１１３と、ピニオンギア１１３と噛み合うと共に左右の車軸と噛み合った出力側のサイドギア１１５，１１７とから構成されている。ピニオンシャフト１１１は、端部をデフケース１０３に係合してボルト１１９によってデフケース１０３に抜け止めされ、デフケース１０３と一体に回転駆動される。ピニオンギア１１３は、左右のサイドギア１１５，１１７に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている左右のサイドギア１１５，１１７に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト１１１に支承されている。

サイドギア１１５，１１７のボス部１２１，１２３の外周側は、デフケース１０３に形成された支承部１２５，１２７で支承されており、サイドギア１１５，１１７は各ボス部１２１，１２３の内周側にスプライン連結された車軸を介して左右の車輪側に連結されている。そして、サイドギア１１５がクラッチ機構１０７によりデフケース１０３に連結されると差動がロック状態となる。

クラッチ機構１０７は、カム機構１２９と、ドッグクラッチ１３１とから構成されている。カム機構１２９は、カムリング１３３の凸部１３５の回転方向面と、デフケース１０３の開口１３７の回転方向側面とから構成されている。カムリング１３３は、内周でサイドギア１１５のボス部１２１の外周に軸方向移動自在に支持されている。また、カムリング１３３には、周方向等間隔に複数の凸部１３５が突設されている。この凸部１３５をデフケース１０３の開口１３７に係合し、カムリング１３３を回り止めしている。また、凸部１３５には、回転方向の面にカム面が形成されている。さらに、デフケース１０３の開口１３７の回転方向の面にも、凸部１３５のカム面と同一の傾斜角を有したカム面が形成され駆動トルクが作用したときにカムが作動する。

ドッグクラッチ１３１は、カムリング１３３の噛み合い歯１３９とサイドギア１１５の噛み合い歯１４１とで構成されている。カムリング１３３の噛み合い歯１３９とサイドギア１１５の噛み合い歯１４１とが噛み合うと、デフケース１０３とサイドギア１１５とが連結されて差動機構１０５の差動が制限される。また、カムリング１３３とサイドギア１１５との間には、リターンスプリング１４３が設けられ、ドッグクラッチ１３１の噛み合い解除方向に付勢されている。このリターンスプリング１４３によって、ドッグクラッチ１３１の噛み合いが解除され、差動機構１０５の差動制限が解除される。そして、ドッグクラッチ１３１を締結させるカムリング１３３の軸方向移動は、カム機構１２９のカムスラスト力と電磁式ソレノイド１の可動部材５の軸方向移動によってなされている。なお、ドッグクラッチ１３１の噛み合いは、可動部材５のドッグクラッチ１３１の噛み合い方向への移動と、カム機構１２９のカムスラスト力とによってカムリング１３３がドッグクラッチ１３１の噛み合い方向へ強く押圧されており、解除されることがなく安定している。

本実施形態の電磁式ソレノイド１は、電磁石３と、電磁石３と相対回転可能に配置されたデフケース１０３（回転部材）と、電磁石３の励磁によって可動する可動部材５とを有する。そして、可動部材５の位置を検出する接点７が密封された密封式スイッチ９を電磁石３に内蔵している。

電磁石３は、コイル１１とコア１３を有している。コイル１１は、樹脂でモールド成形され、コア１３に収容されている。コア１３は、磁性材料から形成され、デフケース１０３に形成された支持部１４５で半径方向に支持されている。また、コア１３には、周溝１５が形成され、周溝１５に当接部材１７を当接してボルト１９によって当接部材１７を固定し、電磁石３をデフケース１０３に対して軸方向に支持している。さらに、電磁石３には、回り止め部材２１が設けられ、回り止め部材２１の係合部２３をデフキャリア（不図示）側に係合することによって電磁石３を回転方向に回り止めしている。また、電磁石３の内径側には、可動部材５が配置されており、電磁石３の励磁によって可動部材５を軸方向へ移動操作する。

可動部材５は、プランジャ２５とリング２７とから構成されている。プランジャ２５は、磁性材料から形成され、プランジャ２５の内周には、電磁石３の磁束がデフケース１０３側へ漏れることを防止する非磁性材料のリング２７が一体に固定されている。リング２７は、デフケース１０３に軸方向移動自在に支持され、カムリング１３３側にカムリング１３３と当接する突部２９が形成されている。この突部２９は、電磁石３の励磁によりプランジャ２５がカムリング１３３側に移動操作されると、カムリング１３３をドッグクラッチ１３１の締結方向に押圧する。このように軸方向移動をする可動部材５の位置を検出することにより、ドッグクラッチ１３１の締結状態、又は解除状態を検出することができる。このため、電磁石３のコア１３には、密封式スイッチ９が一体に設けられている。

密封式スイッチ９は、接点７と本体３１とを有しており、接点７が本体３１に密封されている。この密封式スイッチ９は、本体３１がコア１３に形成された凹部３３に埋め込まれて固定され、接点７がコア１３の表面から突出している。そして、密封式スイッチ９の接点７は、可動部材５の軸方向移動によって可動される接触子３５により押圧される。なお、密封式スイッチ９は、スイッチリード線３７に接続され、コア１３に接続された電磁石リード線３９と共に束ねられてデフキャリア外部へグロメット（不図示）を介して導出され、デフキャリア外部に配置されたコントローラ（不図示）に接続される。

接触子３５は、弾性を有する弾性材料から形成され、固定部４１と接点部４３と接触部４５とから構成されている。固定部４１は、コア１３の外周側にコア１３の表面と固定部４１との間に受け座４７を介してボルト４９によって固定される。接点部４３は、固定部４１と接触部４５との間に折り曲げ形成され、固定部４１をコア１３に固定した状態で接点７と接触する。接触部４５は、リング２７に形成された凹溝５１に配置されている。この接触子３５は、固定部４１に対して接触部４５がコア１３側に向けて付勢力を与えるような自由端形状をしている。このため、接触部４５は、凹溝５１内において常にドッグクラッチの締結方向の面５３を押圧し、リング２７の突部２９とカムリング１３３とを常に接触させている。なお、この接触子３５の付勢力は、リターンスプリング１４３の付勢力よりも弱いものであり、接触部４５が密封式スイッチ９の接点７を押圧することができるものである。また、コア１３の表面と固定部４１との間に受け座４７を設けることにより、接触子３５にてこ作用を付与することができ、移動ストロークの短い接点７に対して移動ストロークの長い可動部材５の移動位置を接点７に伝達することができる。

このように構成された電磁式ソレノイド１は、図５に示すように、電磁石３を励磁していない通常の可動部材５の位置では、接触子３５の接点部４３が密封式スイッチ９の接点７を押圧していない（ａ）。電磁石３を励磁し始めると、可動部材５が移動を始め、接触子３５の接点部４３が密封式スイッチ９の接点７を押圧し始める（ｂ）。電磁石３の励磁を続けると、可動部材５の移動が進み、接触子３５の接点部４３が密封式スイッチ９の接点７を完全に押圧する（ｃ）。電磁石３の励磁が完全に行われると、接触子３５の接点部４３が密封式スイッチ９の接点７を完全に押圧したまま、可動部材５の移動が終わる（ｄ）。これらの可動部材５の（ａ）〜（ｄ）の状態において、接触子３５の接触部４５は、リング２７の凹溝５１内の面５３を常時押圧しており、リング２７の突部２９とカムリング１３３とを常時接触させている。このような可動部材５の（ａ）〜（ｄ）の位置を接触子３５と密封式スイッチ９とで検出し、密封式スイッチ９からコントローラに信号を送信することにより、ドッグクラッチ１３１の締結状態、又は解除状態を検出することができる。

このような電磁式ソレノイド１では、接点７が密封された密封式スイッチ９を用いているので、接点７とオイルが接触することがなく、オイルの種類によらず使用することができ、スイッチの検出の信頼性を向上することができる。

また、接点７がオイルによって劣化することがないので、信号を安定して取り出すことができ、接点部の信頼性を向上することができる。

さらに、密封式スイッチ９が電磁石３のコア１３と一体に設けられているので、コイル１１をモールドする樹脂にスイッチを設ける場合と比較して樹脂を薄くすることができると共に、コイル１１の製造方法に制限を与えることがない。

また、密封式スイッチ９がコア１３の凹部３３に埋め込まれているので、電磁石３の周囲にスイッチを設けるためのスペースを必要とせず、周辺部材のレイアウトに影響を与えることがない。

さらに、コア１３に可動部材５に接触すると共に、密封式スイッチ９の接点７を押圧する接触子３５が固定されているので、移動ストロークの短い接点に対して移動ストロークの長い可動部材５の移動位置を接触子３５を介して確実に検出することができる。

また、接触子３５が可動部材５を常にドッグクラッチ１３１の締結方向に押圧しているので、可動部材５とカムリング１３３とが常に接触しており、ドッグクラッチ１３１の締結、又は解除状態とスイッチのＯＮ、又はＯＦＦの信号との間にタイムロスが生じることがないと共に、可動部材５とカムリング１３３とが軸方向に一体的に移動することができるので、スイッチのＯＮ、又はＯＦＦの信号とドッグクラッチ１３１の締結、又は解除状態を一致させることができる。

さらに、オイルに対して汎用性の高い電磁式ソレノイド１を用いているので、デファレンシャル装置１０１のオイル設定の自由度を向上することができる。

一実施形態のデファレンシャル装置の断面図である。 一実施形態のデファレンシャル装置の締結状態の断面図である。 一実施形態の電磁式ソレノイドの側面図である。 一実施形態の電磁式ソレノイドの断面図である。 （ａ）〜（ｄ）一実施形態の電磁式ソレノイドの励磁状態を示す断面図及び要部拡大図である。

符号の説明

１…電磁式ソレノイド
３…電磁石
５…可動部材
７…接点
９…密封式スイッチ
１１…コイル
１３…コア
２５…プランジャ
２７…リング
３３…凹部
３５…接触子
４１…固定部
４３…接点部
４５…接触部
５１…凹溝
１０１…デファレンシャル装置
１０３…デフケース
１０５…差動機構
１０７…クラッチ機構
１２９…カム機構
１３１…ドッグクラッチ
１４３…リターンスプリング

Claims (3)

1. 電磁石と、電磁石と相対回転可能に配置された回転部材と、電磁石の励磁によって可動する可動部材とを有する電磁式ソレノイドであって、
   前記可動部材の位置を検出する接点が密封された密封式スイッチを前記電磁石に内蔵し、
   前記電磁石は、コイルとコアとを有し、前記密封式スイッチは、前記コアと一体に設けられ、
   前記コアは、凹部が設けられ、前記密封式スイッチは、前記凹部に埋め込まれ、
   前記コアには、前記可動部材に接触すると共に、前記密封式スイッチの接点を押圧する接触子が固定され、
   前記凹部は、前記コイルの軸方向側に隣接して位置する部分に形成されていることを特徴とする電磁式ソレノイド。
2. 請求項１記載の電磁式ソレノイドであって、
   前記可動部材を移動操作することにより操作されるクラッチ機構を有し、前記接触子は、前記可動部材を常に前記クラッチ機構の締結方向に押圧していることを特徴とする電磁式ソレノイド。
3. 請求項１又は２記載の電磁式ソレノイドを用いたことを特徴とする動力伝達装置。

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