JP2004183874A - Electromagnetic type actuator, differential device using the same, and power interrupting device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a quick operating response and a smooth stable motion without upsizing of an electromagnetic coil and increasing of exciting current by reducing moving resistance and out-of-perpendicularity of a plunger. <P>SOLUTION: An electromagnetic type actuator 201 comprises the electromagnetic coil 67, coil housings 69 and 71 retaining the electromagnetic coil 67, and the plunger 75 forming a part of a magnetic path of the electromagnetic coil 67 and interrupting a dog clutch 9 when the electromagnetic coil 67 is excited. A moving resistance reducing means having rolling bodies and securing a designated gap between the plunger and the counter member is disposed, and the plunger is movably supported to an axial direction by means of rolling of the rolling bodies while the plunger maintains a designated gap to the counter member. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クラッチなどの***作装置を操作する電磁式アクチュエータと、このクラッチによって差動を制限する、あるいは、駆動力を断続するデファレンシャル装置と、このクラッチによって駆動力を断続する動力断続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、特開昭６４−２２６３３号公報（特許文献１）に記載された車両用デフロック装置５０１を示している。この車両用デフロック装置５０１は、ベベルギア式差動機構５０３、その差動回転をロックするためのドッグクラッチ５０５、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせ操作する電磁式アクチュエータ５０７、ドッグクラッチ５０５の噛み合いを解除するリターンスプリング５０９などから構成されている。
【０００３】
デフケース５１１を回転させるエンジンの駆動力は、差動機構５０３のサイドギア５１３，５１５からそれぞれの車軸５１７，５１９を介して左右の車輪側に配分される。
【０００４】
ドッグクラッチ５０５は、デフケース５１１と磁性材料製のプランジャ５２１との間に設けられており、このプランジャ５２１は左サイドギア５１３側の車軸５１７に軸方向移動自在にスプライン連結されている。また、プランジャ５２１はリターンスプリング５０９によってドッグクラッチ５０５の噛み合い解除方向（図４の左方）に付勢されている。
【０００５】
電磁式アクチュエータ５０７は、プランジャ５２１の外周に配置された磁性材料製のベアリングハウジング５２３上に巻線された電磁コイル５２５と、上記のプランジャ５２１などから構成されており、ベアリングハウジング５２３とプランジャ５２１とによって電磁コイル５２５の磁路が構成されている。
【０００６】
電磁コイル５２５が励磁されていない間、プランジャ５２１はリターンスプリング５０９の付勢力によって、図５の位置に移動しており、この状態ではドッグクラッチ５０５の噛み合いと、差動機構５０３の差動ロックが解除されている。
【０００７】
また、電磁コイル５２５が励磁されると、上記の磁路に磁束ループが形成され、その磁力によって生じた移動操作力によりプランジャ５２１は右方に移動し、ドッグクラッチ５０５を噛み合わせて差動機構５０３の差動をロックする。また、これらの電磁式アクチュエータ５０７とデフロック装置５０１は、オイル溜りが形成されたデフキャリヤの内部に配置されており、オイルを浴びながら作動している。
【０００８】
そして、悪路走行中のように、駆動輪が空転し易い状況で差動をロックさせると、空転車輪からの駆動力の逃げが防止されて、悪路などの脱出性、走破性が向上し、車両のスタックが防止される。
【０００９】
この電磁式アクチュエータ５０７は、電磁コイル５２５とプランジャ５２１とを同軸配置したことにより、コンパクトに構成されると共に、ユニット性が高く、従って、車載性に勝れている。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６４−２２６３３号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、プランジャ５２１とベアリングハウジング５２３との隙間は非常に狭いため、この隙間内のオイルの粘性抵抗がプランジャ５２１の移動抵抗を大きくしている。また、プランジャ５２１がオイルから受ける移動抵抗は、オイルの粘度が大きくなる低温時（寒冷期：寒冷地）程大きくなる。
【００１２】
さらに、プランジャ５２１とベアリングハウジング５２３との隙間が非常に狭いため、プランジャ５２１がベアリングハウジング５２３に対して方当たりし易く、このような方当たりは、プランジャ５２１の移動抵抗を大きくする。
【００１３】
プランジャ５２１が受けるこのような移動抵抗によって、プランジャ５２１とドッグクラッチ５０５の操作力及び操作レスポンスが低下する恐れがあり、また、オイル粘度による移動抵抗はオイルの温度変化に伴って変動し、摺動部５２５の摺動抵抗による操作力と操作レスポンスの低下にはバラツキが生じ易いから、電磁式アクチュエータ５０７とデフロック装置５０１（ドッグクラッチ５０５）の動作も円滑を欠き、不安定になり易い。
【００１４】
さらに、電磁式アクチュエータ５０７によるドッグクラッチ５０５の操作力と操作レスポンスがこのように低下し、動作が不安定になると、悪路走行中の車両の脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが損なわれ、あるいは、失われる恐れがある。
【００１５】
また、プランジャ５２１の移動抵抗増加や倒れに備えて、電磁コイル５２５の操作移動力（磁力）を強化するためには、電磁コイル５２５の大型化や励磁電流の増加が必要であるから、これに伴って、バッテリーの負担が増加し、エンジンの燃費が低下し、大型化と重量増加によって電磁式アクチュエータ５０７と車両用デフロック装置５０１の車載性が低下する。
【００１６】
そこで、この発明は、電磁コイルによってプランジャを移動操作し、クラッチなどの***作装置を断続操作する電磁式アクチュエータであって、プランジャの移動抵抗（と倒れ）を軽減することにより、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加を伴わずに、円滑で安定した動作が得られると共に、プランジャと***作装置の操作力と操作レスポンスを向上させた電磁式アクチュエータと、この電磁式アクチュエータを用いて構成したデファレンシャル装置及び動力断続装置の提供を目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、環状に形成された電磁コイルと、前記電磁コイルを一体に包み込んで保持するコイルハウジングと、相手側部材によって軸方向摺動自在に支持され、前記コイルハウジングと共に前記電磁コイルの磁路を構成し、前記電磁コイルが励磁されると軸方向に移動して***作装置を操作するプランジャとを備えた電磁式アクチュエータにおいて、前記プランジャと前記相手側部材との間に転動体を有し所定の隙間を確保する移動抵抗低減手段を配置し、前記転動体の転動によって前記プランジャを前記相手側部材に対し所定の隙間を確保しつつ軸方向移動自在に支承したことを特徴とする。
【００１８】
請求項１の電磁式アクチュエータでは、プランジャを転動体で軸方向移動自在に支承する移動抵抗低減手段を相手側部材（ガイド部材、あるいは、コイルハウジング）との間に配置したことによって、所定の隙間を確保することができるので、オイルの粘性抵抗によるプランジャの摺動抵抗が低減し、移動抵抗が大幅に低減する。
【００１９】
また、移動抵抗低減手段によってプランジャと相手部材との間に所定の隙間が確保されるので、プランジャの相手側部材への方当たりが生じることがなく、これによってもプランジャの移動抵抗が大幅に低減する。
【００２０】
このように、所定の隙間を確保する転動体による移動抵抗の大幅な低減効果により、例えば、磁性金属粉のコンタミネーションが磁力によって引き寄せられても、コンタミネーションの噛み込みによるプランジャの移動抵抗増加が防止され、プランジャのロックが大幅に軽減されると共に、プランジャの倒れ防止効果により、倒れによって生じる囓りと、倒れと囓りによる移動抵抗の増大が防止される。
【００２１】
従って、同一サイズの電磁コイルに同一の励磁電流を与えた場合、電磁コイルによるプランジャの移動操作力がそれだけ大きくなるから、プランジャと***作装置の操作レスポンスが向上すると共に、電磁式アクチュエータと***作装置は円滑で安定した動作が得られる。
【００２２】
又、プランジャと相手部材との間に所定の隙間を広く確保することが可能となり相手側部材への磁束のモレを抑止することにより、磁路を形成する磁束密度を損なうことなく励磁することができる。
【００２３】
また、本発明の電磁式アクチュエータによってデファレンシャル装置の差動制限用クラッチ（***作装置）を操作する場合は、車両が悪路などを走行する際の脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが高く保たれる。
【００２４】
また、プランジャの移動抵抗増加や倒れと囓りなどに備えて、電磁コイルを大型化し、励磁電流を増加して電磁コイルの操作移動力（磁力）を強化する必要がなくなるから、これに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による電磁式アクチュエータと***作装置の車載性低下などが防止される。
【００２５】
また、プランジャの倒れが軽減されるから、倒れを心配せずにプランジャの軸方向寸法（Ｌ）を径（Ｄ）に対して短くすることが可能になり、プランジャを軸方向に短くすれば、電磁式アクチュエータと***作装置がそれだけ軸方向にコンパクトになり、車載性が向上する。
【００２６】
請求項２の発明は、請求項１に記載された電磁式アクチュエータであって、前記電磁コイルの励磁が解除されると、前記移動抵抗低減手段を、前記電磁コイルが励磁される前の位置に戻すスプリングを設けたことを特徴とし、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００２７】
また、電磁コイルの励磁が解除されると、移動抵抗低減手段がスプリングによって電磁コイルの励磁前の位置に戻り、元の状態にリセットされるから、電磁コイルの励磁と励磁停止を繰り返しても、上記の移動抵抗低減効果やプランジャの倒れ及び囓り防止効果などが正常に保たれる。
【００２８】
請求項３のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、前記デフケースと前記出力側サイドギアのいずれか２者との間に配置され、前記差動機構の差動を制限するクラッチと、請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記差動機構の差動を制限することを特徴としている。
【００２９】
また、請求項３のデファレンシャル装置は、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば差動機構の差動が制限され、クラッチの連結を解除すれば差動が自由になる。
【００３０】
また、請求項３のデファレンシャル装置は、請求項１又は請求項２に記載の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した差動制限機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００３１】
請求項４のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するアウターデフケースと、前記アウターデフケースの内部に相対回転可能に配置されたインナーデフケースと、前記インナーデフケースに連結された差動機構と、前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの連結を断続するクラッチと、請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの間でトルクを断続することを特徴としている。
【００３２】
請求項４のデファレンシャル装置は、差動機構の入力側で駆動力を断続するデファレンシャル装置であり、４輪駆動車で２輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば車両は４輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば車両は２輪駆動状態になる。
【００３３】
また、請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１又は請求項２の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００３４】
請求項５のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、前記出力側サイドギアのいずれか一方とその車輪との間に配置されたクラッチと、請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記サイドギアと車輪との間でトルクを断続することを特徴としている。
【００３５】
また、請求項５のデファレンシャル装置は、差動機構の出力側で駆動力を断続するデファレンシャル装置であり、請求項４のデファレンシャル装置と同様に、４輪駆動車で２輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば車両は４輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば、差動機構の差動回転によって駆動力が遮断され、車両は２輪駆動状態になる。
【００３６】
また、請求項５のデファレンシャル装置は、請求項１又は請求項２の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００３７】
請求項６の動力断続装置は、一対のトルク伝達部材と、前記両トルク伝達部材の間に配置されたクラッチと、請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記トルク伝達部材の間でトルクを断続することを特徴としている。
【００３８】
請求項６の動力断続装置は、例えば、４輪駆動車で２輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、本発明の電磁式アクチュエータによってクラッチを連結すれば車両は４輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば車両は２輪駆動状態になる。
【００３９】
また、請求項６の動力断続装置は、請求項又は請求項２の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の電磁式アクチュエータ及びデファレンシャル装置の実施形態を図面に基づき説明する。図１はデファレンシャル装置３を示す断面図、図２は移動抵抗手段であるスラストベアリング２０３を示す斜視図、図３は図１の一部を拡大し電磁式アクチュエータ１を示す断面図である。
【００４１】
図１に示すように、デファレンシャル装置３は、電磁式アクチュエータ１、デフケース５、ベベルギア式の差動機構７、ドッグクラッチ９（クラッチ：***作装置）、リターンスプリング１１、ポジションスイッチ１３、コントローラなどから構成されている。
【００４２】
デフケース５は、ケーシング本体１５と左右のカバー１７，１９から構成されており、ケーシング本体１５と左のカバー１７はボルト２１で固定され、ケーシング本体１５と右のカバー１９は溶接されている。
【００４３】
デフケース５は、内部にオイル溜まりが形成されたデフキャリヤ２３の内部に配置されており、カバー１７，１９に形成された各ボス部２５，２７はテーパーローラーベアリング２９を介してそれぞれデフキャリヤ２３に支承されている。
【００４４】
デフケース５にはリングギアがボルトで固定されており、このリングギアは動力伝達系のギヤと噛み合っている。この動力伝達系はトランスミッション側に連結されており、デフケース５はトランスミッションとこの動力伝達系とを介して伝達されるエンジンの駆動力により回転駆動される。このケース５のケーシング本体１５内に作動機構７が収納されている。
【００４５】
差動機構７は、複数本のピニオンシャフト３１、各ピニオンシャフト３１上に支承されたピニオンギア３３、出力側のサイドギア３５，３７から構成されている。各ピニオンシャフト３１は、デフケース５（ケーシング本体１５）に設けられた貫通孔３９に端部を係合し、スプリングピン４１によって抜け止めされている。また、サイドギア３５，３７は左右からそれぞれ各ピニオンギア３３と噛み合っている。
【００４６】
デフケース５と各ピニオンギア３３との間には球面ワッシャ４３が配置されており、ピニオンギア３３の遠心力と、サイドギア３５，３７との噛み合いによってピニオンギア３３に生じる噛み合い反力を受けている。
【００４７】
各サイドギア３５，３７のボス部４５，４７は、カバー１７，１９に形成された支承部４９，５１によって回転自在に支承されており、各ボス部４５，４７は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。
【００４８】
左サイドギア３５とデフケース５との間にはスラストワッシャ５３が配置され、サイドギア３５の噛み合い反力を受けており、右サイドギア３７とデフケース５との間にはスラストワッシャ５５，５５が配置され、サイドギア３７の噛み合い反力を受けている。このサイドギア３７の右側にドッグクラッチ９が設けられている。
【００４９】
ドッグクラッチ９は、右サイドギア３７に形成された噛み合い歯５７と、クラッチリング５９と、このクラッチリング５９に形成された噛み合い歯６１とによって構成されている。クラッチリング５９には脚部６３が周方向等間隔に形成されている。クラッチリング５９は各脚部６３をカバー１９に形成された周方向等間隔の開口６５にそれぞれ貫通させてデフケース５に回り止めされ、軸方向移動自在に配置されている。
【００５０】
クラッチリング５９が、図１において左側に移動するとドッグクラッチ９が噛み合って差動機構７の差動がロックされ、クラッチリング５９が右側に移動するとドッグクラッチ９の噛み合いが解除され、差動ロックが解除される。
【００５１】
リターンスプリング１１は右サイドギア３７とクラッチリング５９との間に配置され、クラッチリング５９をドッグクラッチ９の噛み合い解除側（右方）に付勢している。このドッグクラッチ９は、電磁式アクチュエータ２０１によって断続駆動される。
【００５２】
電磁式アクチュエータ２０１は、電磁コイル６７、一対のコイルハウジング６９、７１、ガイド部材７３（相手側部材）、プランジャ７５、スラストベアリング２０３（移動抵抗低減手段）、リターンスプリング２０５（スプリング）、プレッシャープレート８９などから構成されている。
【００５３】
コイルハウジング６９，７１は磁性材料（Ｓ１０Ｃ）で作られており、電磁コイル６７を左右から挟み込んで一体に形成されている。右のコイルハウジング７１は連結部材を介してデフキャリヤ２３に固定され、回り止めされている。また、電磁コイル６７のリード線７７はデフキャリヤ２３の外部に引き出され、コネクター７９によりコントローラ側のコネクターを介して車載のバッテリに接続されている。
【００５４】
ガイド部材７３はステンレス鋼のような非磁性材料で作られており、コイルハウジング７１の内周側に溶接され、左右のスラストワッシャ８１，８３によりそれぞれデフケース５の右ボス部２７と、テーパーローラーベアリング２９のインナーレース８５との間で軸方向に位置決めされている。このガイド部材７３の外周側にプランジャ７５が配置されている。
【００５５】
プランジャ７５は磁性材料（Ｓ１０Ｃ）で作られており、コイルハウジング６９，７１とガイド部材７３の間に配置され、ガイド部材７３の外周でスラストベアリング２０３を間に挟んで軸方向移動自在に支承されている。
【００５６】
スラストベアリング２０３は、図２のように、リング状のリテーナ２０７と、リテーナ２０７に設けられたガイドホール２０９を貫通して回転自在に支持された多数のボール２１１（転動体）から構成されており、ボール２１１は軸方向に配置された２個のボール２１１からなるセットが、周方向等間隔に複数セット配列されている。このため、図３に示すように、ボール２１１の直径分の隙間Ｌが、プランジャ７５の内周側とガイド部材７３の外周側との間に設定されている。
【００５７】
そして、各ボール２１１の転動によってプランジャ７５をガイド部材７３に対し、所定の隙間Ｌを確保しつつ軸方向移動自在に支承することにより、電磁コイル６７の励磁に伴ってプランジャ７５が左方に移動し、ドッグクラッチ９を噛み合わせるとき、及び、電磁コイル６７の励磁停止に伴ってプランジャ７５が右方に戻り、ドッグクラッチ９の噛み合わせが解除されるときの両方向で、プランジャ７５の移動抵抗を大幅に低減させている。
【００５８】
また、リターンスプリング２０５はコイルスプリングであり、デフケース５の右カバー１９とスラストベアリング２０３のリテーナ２０７との間に配置され、スラストベアリング２０３を右方に付勢している。
【００５９】
上記のように電磁コイル６７の励磁停止に伴ってプランジャ７５が右方へ戻るとき、リターンスプリング２０５はスラストベアリング２０３（リテーナ２０７）を右方に戻し、スラストベアリング２０３を元の状態（位置）にリセットする。
【００６０】
ドッグクラッチ９のクラッチリング５９は、リターンスプリング１１の付勢力により、プレッシャープレート８９を介してプランジャ７５を右方に押圧している。このプレッシャープレート８９は腕部９３によって回転側のクラッチリング５９（脚部６３）に連結されており、静止側のプランジャ７５との間で摺動（相対回転）を許容（吸収）している。
【００６１】
コイルハウジング６９，７１とプランジャ７５によって電磁コイル６７の磁路が構成されており、プランジャ７５はアーマチャになっている。また、電磁コイル６７の励磁、励磁停止は、コントローラ（不図示）によって行われる。
【００６２】
なお、コイルハウジング６９には、電磁コイル６７の磁力によってプランジャ７５が左方へ移動したときに、プランジャ７５と突き当たって停止させるストッパ部９７が設けられている。
【００６３】
電磁コイル６７が励磁されると、磁路に磁束ループ９５が発生し、その磁力によってプランジャ７５が左方に移動し、プレッシャープレート８９を介し、リターンスプリング２０５を撓ませながら、クラッチリング５９を押圧してドッグクラッチ９を噛み合わせ、上記のように、差動機構７の差動をロックさせる。
【００６４】
悪路走行中のように、左右の駆動輪が空転し易い状況で差動をロックさせると、空転車輪からの駆動力の逃げが防止されて、悪路などの脱出性、走破性が向上し、車両のスタックが防止される。
【００６５】
また、電磁コイル６７の励磁を停止すると、リターンスプリング２０５の付勢力によってクラッチリング５９とプレッシャープレート８９とプランジャ７５が右方へ戻り、ドッグクラッチ９の噛み合いが解除され、差動機構７の差動が自由になる。また、差動機構７の差動がロック状態か否かは、ポジションスイッチ１３によって検知される。
【００６６】
ポジションスイッチ１３の取り付け軸９９はデフキャリヤ２３を貫通して螺着されており、取り付け軸９９と同軸に設けられた位置検出軸１０１の先端にはプローブ１０３が形成されている。このプローブ１０３はプレッシャープレート８９の左側面に係合している。また、位置検出軸１０１（プローブ１０３）は適度な強さのリターンスプリングによって右方へ付勢されている。
【００６７】
ポジションスイッチ１３のプローブ１０３（位置検出軸１０１）は、ドッグクラッチ９が噛み合うと、プレッシャープレート８９の移動に伴って破線の位置まで移動し、ドッグクラッチ９の噛み合いが解除されると、上記のリターンスプリングによって実線の位置へ戻る。
【００６８】
ポジションスイッチ１３は位置検出軸１０１のこのような軸方向往復移動に伴ってＯＮ−ＯＦＦし、その信号をコントローラに送る。コントローラは受け取ったＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて、デファレンシャル装置３（差動機構７）の差動回転がロックされているか否かを判断する。
【００６９】
デフケース５には、右カバー１９の開口６５の他に、左カバー１７とケーシング本体１５にも開口１０５，１０７がそれぞれ形成されており、ボス部２５，２７の内周には螺旋状のオイル溝が形成されている。さらに、スラストワッシャ５３，５５と対向する部分には、前記の各螺旋状オイル溝にそれぞれ連通した径方向のオイル溝１０９，１１１が形成されている。
【００７０】
開口６５，１０５，１０７はいずれもデフケース５の径方向外側部分に形成されているから、デフキャリヤ２３に形成されたオイル溜りのオイルに常時浸されており、デフケース５の回転に伴って開口６５，１０５，１０７からオイルが流出入する。
【００７１】
また、オイル溜りのオイルはデフケース５とリングギアの回転によって掻き上げられ、掻き上げられたオイルは、開口６５，１０５，１０７から流出入すると共に、ボス部２５，２７の各螺旋状オイル溝から流入したオイルは、それぞれのネジポンプ作用によって移動を促進され、オイル溝１０９，１１１と、スラストワッシャ５３，５５の隙間などを通ってデフケース５の内部に流入する。
【００７２】
デフケース５に流入したオイルは、差動機構７を構成する各ギア３３，３５，３７の噛み合い部、ピニオンシャフト３１とピニオンギア３３の摺動部、デフケース５とクラッチリング５９との摺動部、ドッグクラッチ９（噛み合い歯５７，６１）などに供給されてこれらを潤滑・冷却する。
【００７３】
上記の各潤滑・冷却部では、供給されたオイルによって磨耗が軽減され、耐久性が向上すると共に、各摺動部での摩擦抵抗の低減によってエンジンの燃費が向上する。
【００７４】
本実施形態の電磁式アクチュエータ２０１では、上記のように、プランジャ７５を各ボール２１１の転動によって支承するスラストベアリング２０３をガイド部材７３との間に配置したことにより、ボール２１１の直径分の所定の隙間を、プランジャ７５とガイド部材７３との間に確保することができ、オイルによる粘性抵抗を低減することができるので、プランジャ７５が受ける移動抵抗を大幅に低減することができる。
【００７５】
また、プランジャ７５とガイド部材７３との間に多数のボール２１１が介在しているから、例えば、オイル中に拡散しているコンタミネーションがスラストベアリング２０３に侵入しても、あるいは、プランジャ７５が偏荷重を受けても、プランジャ７５は倒れにくい。従って、ガイド部材７３へのプランジャ７５の方当たりを防止することができるので、これによってもプランジャ７５の移動抵抗を低減することができる。
【００７６】
このように、スラストベアリング２０３によって所定の隙間Ｌを確保することで移動抵抗を低減でき、この移動抵抗の低減効果により、例えば、磁性金属粉のコンタミネーションが磁力によって引き寄せられても、コンタミネーションの噛み込みによるプランジャ７５の移動抵抗増加や、プランジャ７５のロックが防止される上に、プランジャ７５の倒れ防止効果によって、プランジャ７５の倒れに伴う囓りと、囓りによる移動抵抗の増大が防止される。
【００７７】
従って、同一サイズの電磁コイル６７に同一の励磁電流を与えた場合、電磁コイル６７によるプランジャ７５とドッグクラッチ９の移動操作力がそれだけ大きくなって操作レスポンスが向上し、電磁式アクチュエータ２０１とドッグクラッチ９は円滑で安定した動作が得られるから、車両が悪路などを走行する際、必要に応じて差動機構７の差動を迅速にロックすることにより、悪路脱出性や悪路走破性の向上効果、スタックの防止効果などが高く保たれる。
【００７８】
また、プランジャ７５の移動抵抗増加や倒れ及び囓りに備えて、電磁コイル６７を大型化し、励磁電流を増加して電磁コイル６７の磁力を強化する必要がなくなるから、これに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による電磁式アクチュエータ２０１とデファレンシャル装置３の車載性低下などが防止される。
【００７９】
また、プランジャ７５の倒れが軽減されるから、倒れを心配せずにプランジャ７５の軸方向寸法（Ｌ）を径（Ｄ）に対して短くすることが可能になり、プランジャ７５を軸方向に短くすれば、電磁式アクチュエータ２０１とデファレンシャル装置３がそれだけ軸方向にコンパクトになり、車載性が向上する。
【００８０】
また、電磁コイル６７の励磁が解除される度に、リターンスプリング２０５によってスラストベアリング２０３が元の状態にリセットされるから、電磁コイル６７の励磁と励磁停止を繰り返しても、上記の移動抵抗低減効果と、プランジャ７５の倒れと囓りの防止効果などが正常に保たれる。
【００８１】
さらに、プランジャ７５とガイド部材７３との間に、所定の隙間Ｌを確保したことにより、プランジャ７５からガイド部材７３への漏れ磁束を低減することができるので、その分プランジャ７５が移動する力が強くなり、レスポンスを向上することが可能となる。
【００８２】
なお、上記実施形態と異なって、プランジャ７５をコイルハウジング７１の外周側に配置することも可能である。
【００８３】
このようにプランジャをコイルハウジングの外周側に配置し、あるいは、プランジャをコイルハウジングの内周側と外周側の両方に配置し所定の隙間Ｌを確保することで、コイルハウジングの内周側と外周側で生じている空気層への磁束漏れを有効に利用することが可能になるから、電磁コイルを大型化し、あるいは、励磁電流を増やすことなく、電磁コイルによるプランジャと***作装置の移動操作力及び操作レスポンスを大幅に向上させることができる。
【００８４】
また、外周側と内周側の一方で、プランジャとコイルハウジング間の磁束が飽和し、電磁コイルの磁束を充分に使い切っていない場合は、外周側と内周側の両方にプランジャを配置することにより、電磁コイルの磁束を有効に使い切ることができるから、プランジャと***作装置の移動操作力及び操作レスポンスがさらに向上する。
【００８５】
このように、コイルハウジングの外周側にプランジャを配置すれば、プランジャの移動抵抗と倒れなどを軽減する本発明の効果に加えて、プランジャをコイルハウジングの外周側に配置することによる上記の効果が得られる。
【００８６】
また、本発明の電磁式アクチュエータは、電磁コイルを励磁するとプランジャの移動によって***作装置の作動が停止し、電磁コイルの励磁を解除すると、シフトスプリングによって***作装置が作動するように構成してもよい。
【００８７】
また、コイルハウジングを相手側部材にし、移動抵抗低減手段を介してプランジャをコイルハウジングに支承してもよい。
【００８８】
また、本発明の電磁式アクチュエータにおいて、***作装置はクラッチに限らない。また、クラッチも、各実施形態のようなドッグクラッチ（噛み合いクラッチ）だけでなく、多板クラッチやコーンクラッチのような摩擦クラッチでもよい。
【００８９】
また、本発明のデファレンシャル装置において、差動機構は、ベベルギア式の差動機構に限らず、プラネタリーギア式の差動機構、デフケースの収容孔に回転自在に収容されたピニオンギアで出力側のサイドギアを連結した差動機構、ウォームギアを用いた差動機構などでもよい。
【００９０】
また、本発明のデファレンシャル装置は、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、リヤデフ（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、センターデフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の電磁式アクチュエータは、移動抵抗低減手段によって所定の隙間を確保してプランジャの移動抵抗を大幅に低減させると共に、プランジャの倒れと囓り、倒れと囓りによる移動抵抗の増大などを防止することができる。
【００９２】
従って、電磁コイルによるプランジャと***作装置の操作力がそれだけ大きくなって操作レスポンスが向上し、電磁式アクチュエータと***作装置が安定して円滑に動作するから、車両が悪路などを走行する際の脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが高く保たれる。
【００９３】
また、電磁コイルの大型化、励磁電流の増加などに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による電磁式アクチュエータと***作装置の車載性低下などが防止される。
【００９４】
また、倒れを心配せずにプランジャの軸方向寸法（Ｌ）を径（Ｄ）に対して短くすることが可能になり、プランジャを軸方向に短くすれば、電磁式アクチュエータと***作装置が軸方向にコンパクトになり、車載性が向上する。
【００９５】
請求項２の電磁式アクチュエータは、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。
【００９６】
また、電磁コイルの励磁が解除される度に、移動抵抗低減手段がスプリングによって元の状態にリセットされ、移動抵抗低減効果とプランジャの倒れ及び囓り防止効果が正常に保たれる。
【００９７】
請求項３のデファレンシャル装置は、請求項１又は請求項２の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した差動制限機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００９８】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１又は請求項２の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【００９９】
請求項５のデファレンシャル装置は、請求項１又は請求項２の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【０１００】
請求項６の動力断続装置は、請求項１又は請求項２の電磁式アクチュエータを用いたことにより、プランジャの移動抵抗と倒れが大幅に軽減され、プランジャとクラッチの操作力と操作レスポンスが向上し、円滑で安定した駆動力の断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電磁式アクチュエータとこれを用いたデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図２】実施形態に用いられたスラストベアリングを示す斜視図である。
【図３】電磁式アクチュエータを示し図１の一部を拡大した断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
３ デファレンシャル装置
５ デフケース
７ 差動機構
９ ドッグクラッチ（クラッチ：***作装置）
３５，３７ 差動機構の出力側サイドギア
６７ 電磁コイル
６９，７１ コイルハウジング
７３ ガイド部材（相手側部材）
７５ プランジャ
２０１ 電磁式アクチュエータ
２０３ スラストベアリング（移動抵抗低減手段）
２０５ リターンスプリング（スプリング）
２１１ ボール（転動体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic actuator that operates an operated device such as a clutch, a differential device that limits a differential by using the clutch or interrupts driving force, and a power interrupting device that interrupts driving force by using this clutch. .
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows a vehicle differential lock device 501 described in JP-A-64-22633 (Patent Document 1). The vehicle differential lock device 501 includes a bevel gear type differential mechanism 503, a dog clutch 505 for locking the differential rotation thereof, an electromagnetic actuator 507 for operating the dog clutch 505, and a return for releasing the engagement of the dog clutch 505. It is composed of a spring 509 and the like.
[0003]
The driving force of the engine for rotating the differential case 511 is distributed from the side gears 513 and 515 of the differential mechanism 503 to the left and right wheels via respective axles 517 and 519.
[0004]
The dog clutch 505 is provided between the differential case 511 and a plunger 521 made of a magnetic material, and the plunger 521 is spline-connected to an axle 517 on the left side gear 513 side so as to be movable in the axial direction. Further, the plunger 521 is urged by the return spring 509 in the direction of releasing the engagement of the dog clutch 505 (to the left in FIG. 4).
[0005]
The electromagnetic actuator 507 includes an electromagnetic coil 525 wound on a bearing housing 523 made of a magnetic material and disposed on the outer periphery of the plunger 521, the above-described plunger 521, and the like. A magnetic path of the electromagnetic coil 525 is configured by the above.
[0006]
While the electromagnetic coil 525 is not excited, the plunger 521 is moved to the position shown in FIG. 5 by the urging force of the return spring 509. In this state, the engagement of the dog clutch 505 and the differential lock of the differential mechanism 503 are stopped. It has been released.
[0007]
Further, when the electromagnetic coil 525 is excited, a magnetic flux loop is formed in the magnetic path, and the plunger 521 moves rightward by the moving operation force generated by the magnetic force, and engages the dog clutch 505 to drive the differential mechanism. The differential of 503 is locked. The electromagnetic actuator 507 and the differential lock device 501 are arranged inside a differential carrier in which an oil reservoir is formed, and operate while being immersed in oil.
[0008]
Locking the differential in a situation where the driving wheels are likely to idle, such as when traveling on a rough road, prevents the driving force from escaping from the idle wheels, improving escape and running performance on rough roads. Thus, vehicle stuck is prevented.
[0009]
The electromagnetic actuator 507 has a compact structure and a high unity property by virtue of the coaxial arrangement of the electromagnetic coil 525 and the plunger 521, and thus is superior in vehicle mountability.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-64-22633
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the gap between the plunger 521 and the bearing housing 523 is very small, the viscosity resistance of the oil in this gap increases the movement resistance of the plunger 521. Further, the movement resistance received by the plunger 521 from the oil increases as the viscosity of the oil increases at low temperatures (cold season: cold district).
[0012]
Further, since the gap between the plunger 521 and the bearing housing 523 is very narrow, the plunger 521 easily hits against the bearing housing 523, and such a hit increases the movement resistance of the plunger 521.
[0013]
Due to such movement resistance received by the plunger 521, the operation force and operation response of the plunger 521 and the dog clutch 505 may be reduced, and the movement resistance due to the oil viscosity fluctuates with the temperature change of the oil, and the sliding resistance is reduced. Since the operation force and the operation response due to the sliding resistance of the part 525 tend to vary, the operations of the electromagnetic actuator 507 and the differential lock device 501 (the dog clutch 505) also tend to be unstable and unstable.
[0014]
Further, when the operation force and the operation response of the dog clutch 505 by the electromagnetic actuator 507 decrease in this way and the operation becomes unstable, the effect of improving the escape property and running performance of the vehicle on a rough road and the effect of preventing the stack from being stuck. Etc. may be damaged or lost.
[0015]
Further, in order to increase the operating movement force (magnetic force) of the electromagnetic coil 525 in preparation for an increase in the movement resistance or the fall of the plunger 521, it is necessary to increase the size of the electromagnetic coil 525 and increase the exciting current. Accordingly, the burden on the battery increases, the fuel efficiency of the engine decreases, and the on-board performance of the electromagnetic actuator 507 and the vehicle differential lock device 501 decreases due to the increase in size and weight.
[0016]
Therefore, the present invention relates to an electromagnetic actuator that moves a plunger by an electromagnetic coil and intermittently operates an operated device such as a clutch, and reduces the moving resistance (and falling down) of the plunger to increase the size of the electromagnetic coil. An electromagnetic actuator that can achieve smooth and stable operation without increasing the size of the excitation current and increase the operating force and operation response of the plunger and the operated device, and this electromagnetic actuator The purpose is to provide a differential device and a power interrupting device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an electromagnetic coil formed in an annular shape, a coil housing that wraps and holds the electromagnetic coil integrally, and is supported slidably in the axial direction by a mating member, and the electromagnetic coil is provided together with the coil housing. And a plunger that moves in the axial direction to operate the operated device when the electromagnetic coil is excited, wherein a rolling element is provided between the plunger and the mating member. A moving resistance reducing means for securing a predetermined gap is disposed, and the plunger is supported by the rolling element so as to be movable in the axial direction while securing a predetermined gap with respect to the counterpart member. And
[0018]
In the electromagnetic actuator according to the first aspect, a predetermined clearance is provided by arranging the movement resistance reducing means for supporting the plunger with the rolling element so as to be movable in the axial direction between the counterpart member (the guide member or the coil housing). Therefore, the sliding resistance of the plunger due to the viscous resistance of the oil is reduced, and the moving resistance is greatly reduced.
[0019]
In addition, a predetermined gap is secured between the plunger and the mating member by the moving resistance reducing means, so that the plunger does not hit the mating member, so that the moving resistance of the plunger is greatly reduced. I do.
[0020]
As described above, due to the significant reduction effect of the movement resistance by the rolling element that secures the predetermined gap, for example, even if the contamination of the magnetic metal powder is attracted by the magnetic force, the movement resistance of the plunger due to the engagement of the contamination is increased. Thus, the locking of the plunger is greatly reduced, and the effect of preventing the plunger from falling prevents the slash caused by the fall and the increase in the movement resistance due to the fall and the slash.
[0021]
Therefore, when the same exciting current is applied to an electromagnetic coil of the same size, the operation force of moving the plunger by the electromagnetic coil increases accordingly, and the operation response of the plunger and the operated device is improved, and the electromagnetic actuator and the operated device are operated. The device has smooth and stable operation.
[0022]
In addition, it is possible to ensure a wide predetermined gap between the plunger and the mating member, and to suppress leakage of magnetic flux to the mating member, thereby exciting without losing the magnetic flux density forming the magnetic path. it can.
[0023]
When the differential actuator clutch (operated device) of the differential device is operated by the electromagnetic actuator of the present invention, the effect of improving the escape performance and running performance when the vehicle travels on a rough road, and preventing stacking. The effect is kept high.
[0024]
Also, it is not necessary to increase the size of the electromagnetic coil and increase the exciting current to enhance the operation moving force (magnetic force) of the electromagnetic coil in preparation for an increase in the moving resistance of the plunger, falling down, and sticking. Of the electromagnetic actuator and the operated device due to an increase in the load on the engine, a decrease in the fuel efficiency of the engine, and an increase in size and weight are prevented.
[0025]
In addition, since the plunger is less likely to fall, the axial dimension (L) of the plunger can be reduced with respect to the diameter (D) without worrying about the fall, and if the plunger is shortened in the axial direction, The electromagnetic actuator and the operated device become axially compact accordingly, and the on-board performance is improved.
[0026]
The invention according to claim 2 is the electromagnetic actuator according to claim 1, wherein when the excitation of the electromagnetic coil is released, the moving resistance reducing unit is moved to a position before the electromagnetic coil is excited. A return spring is provided, and the same operation and effect as the first aspect can be obtained.
[0027]
Further, when the excitation of the electromagnetic coil is released, the moving resistance reducing means returns to the position before the excitation of the electromagnetic coil by the spring and is reset to the original state, so even if the excitation of the electromagnetic coil and the excitation stop are repeated, The above-described effect of reducing the movement resistance, the effect of preventing the plunger from falling and sticking, and the like are normally maintained.
[0028]
4. The differential device according to claim 3, wherein the differential case rotates by receiving a driving force of a prime mover, a differential mechanism that distributes rotation of the differential case from a pair of output side gears to wheels, and any one of the differential case and the output side gear. A clutch that is disposed between the first and second members and limits the differential of the differential mechanism; and an electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, wherein the clutch is an operated device. The differential of the differential mechanism is limited by the operation of the clutch by an electromagnetic actuator.
[0029]
In the differential device according to the third aspect, the differential of the differential mechanism is limited by connecting the clutch by the electromagnetic actuator of the present invention, and the differential becomes free by releasing the connection of the clutch.
[0030]
Further, in the differential device according to the third aspect, the use of the electromagnetic actuator according to the first or second aspect significantly reduces the movement resistance and the tilt of the plunger, and the operating force and operation response of the plunger and the clutch. And a smooth and stable differential limiting function can be obtained.In addition, the size of the electromagnetic coil and the excitation current increase, the load on the battery increases, the fuel consumption of the engine decreases, and the vehicle mountability decreases due to the increase in size and weight. Is prevented.
[0031]
The differential device according to claim 4, wherein an outer differential case that rotates by receiving a driving force of a prime mover, an inner differential case that is relatively rotatably disposed inside the outer differential case, and a differential mechanism connected to the inner differential case, A clutch for intermittently connecting the outer differential case and the inner differential case, and an electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, wherein the clutch is an operated device. A torque is intermittently operated between the outer differential case and the inner differential case by an operation.
[0032]
The differential device according to claim 4 is a differential device for intermittently driving force at an input side of a differential mechanism, and is arranged in a power transmission system on a wheel side that is separated during two-wheel driving in a four-wheel drive vehicle. If the clutch is connected by the electromagnetic actuator, the vehicle will be in a four-wheel drive state, and if the clutch is released, the vehicle will be in a two-wheel drive state.
[0033]
Further, in the differential device according to the fourth aspect, the use of the electromagnetic actuator according to the first or second aspect significantly reduces the movement resistance and the fall of the plunger, and improves the operating force and operation response of the plunger and the clutch. In addition to providing a smooth and stable intermittent function of driving force, it also prevents the electromagnetic coil from increasing in size, increasing the excitation current, increasing the load on the battery, reducing engine fuel efficiency, and reducing the in-vehicle performance due to the increase in size and weight. Is done.
[0034]
The differential device according to claim 5, wherein the differential case rotates by receiving a driving force of a prime mover, a differential mechanism that distributes rotation of the differential case from a pair of output side gears to wheels, and one of the output side gears. A clutch disposed between the wheels and an electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, wherein the clutch is operated as an operated device, and the side gear is operated by operating the clutch by the electromagnetic actuator. It is characterized in that the torque is intermittent between the wheel and the wheel.
[0035]
A differential device according to a fifth aspect of the present invention is a differential device for interrupting a driving force at an output side of a differential mechanism. Similar to the differential device according to the fourth aspect, a wheel that is separated during a two-wheel drive traveling by a four-wheel drive vehicle. If the clutch is connected by the electromagnetic actuator of the present invention, the vehicle will be in a four-wheel drive state. If the clutch is released, the driving force will be cut off by the differential rotation of the differential mechanism. Then, the vehicle enters the two-wheel drive state.
[0036]
In the differential device according to the fifth aspect, by using the electromagnetic actuator according to the first or second aspect, the movement resistance and the tilt of the plunger are greatly reduced, and the operating force and the operating response of the plunger and the clutch are improved. In addition to providing a smooth and stable intermittent function of driving force, it also prevents the electromagnetic coil from increasing in size, increasing the excitation current, increasing the load on the battery, reducing engine fuel efficiency, and reducing the in-vehicle performance due to the increase in size and weight. Is done.
[0037]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a power interrupting device, wherein a pair of torque transmitting members, a clutch disposed between the two torque transmitting members, and an electromagnetic device wherein the clutch is an operated device. And an intermittent torque between the torque transmitting members by operating the clutch by the electromagnetic actuator.
[0038]
The power interrupting device according to claim 6 is arranged, for example, in a power transmission system on the wheel side that is disconnected during two-wheel drive traveling in a four-wheel drive vehicle, and if the clutch is connected by the electromagnetic actuator of the present invention, the vehicle is driven by four wheels. The vehicle is in a two-wheel drive state when the clutch is disengaged.
[0039]
Further, the power interrupting device according to claim 6 uses the electromagnetic actuator according to claim 2 or 3, thereby significantly reducing the movement resistance and falling of the plunger, and improving the operating force and operating response of the plunger and the clutch. In addition to providing a smooth and stable intermittent function of driving force, it also prevents the electromagnetic coil from increasing in size, increasing the excitation current, increasing the load on the battery, reducing engine fuel efficiency, and reducing the in-vehicle performance due to the increase in size and weight. Is done.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of an electromagnetic actuator and a differential device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a differential device 3, FIG. 2 is a perspective view showing a thrust bearing 203 which is a movement resistance means, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of FIG.
[0041]
As shown in FIG. 1, the differential device 3 includes an electromagnetic actuator 1, a differential case 5, a bevel gear type differential mechanism 7, a dog clutch 9 (clutch: operated device), a return spring 11, a position switch 13, a controller, and the like. It is configured.
[0042]
The differential case 5 includes a casing body 15 and left and right covers 17 and 19. The casing body 15 and the left cover 17 are fixed with bolts 21, and the casing body 15 and the right cover 19 are welded.
[0043]
The differential case 5 is disposed inside a differential carrier 23 in which an oil reservoir is formed. Each boss 25, 27 formed on the covers 17, 19 is supported by the differential carrier 23 via a tapered roller bearing 29. ing.
[0044]
A ring gear is fixed to the differential case 5 with bolts, and this ring gear meshes with a gear of a power transmission system. The power transmission system is connected to the transmission side, and the differential case 5 is rotationally driven by the driving force of the engine transmitted through the transmission and the power transmission system. The operating mechanism 7 is housed in the casing body 15 of the case 5.
[0045]
The differential mechanism 7 includes a plurality of pinion shafts 31, a pinion gear 33 supported on each of the pinion shafts 31, and output side gears 35 and 37. Each pinion shaft 31 has an end engaged with a through hole 39 provided in the differential case 5 (the casing body 15), and is prevented from falling off by a spring pin 41. The side gears 35 and 37 are in mesh with the respective pinion gears 33 from left and right.
[0046]
A spherical washer 43 is arranged between the differential case 5 and each of the pinion gears 33, and receives a centrifugal force of the pinion gear 33 and a meshing reaction force generated in the pinion gear 33 by meshing with the side gears 35 and 37.
[0047]
The boss portions 45, 47 of the side gears 35, 37 are rotatably supported by support portions 49, 51 formed on the covers 17, 19, and the boss portions 45, 47 are connected via spline-connected axles. It is connected to the left and right wheels.
[0048]
A thrust washer 53 is disposed between the left side gear 35 and the differential case 5, receiving a meshing reaction force of the side gear 35, and thrust washers 55, 55 are disposed between the right side gear 37 and the differential case 5. 37 engagement reaction force. The dog clutch 9 is provided on the right side of the side gear 37.
[0049]
The dog clutch 9 includes a meshing tooth 57 formed on the right side gear 37, a clutch ring 59, and a meshing tooth 61 formed on the clutch ring 59. The clutch ring 59 has legs 63 formed at equal intervals in the circumferential direction. The clutch ring 59 is secured to the differential case 5 by penetrating the legs 63 through openings 65 formed at equal intervals in the circumferential direction formed in the cover 19, and is arranged so as to be movable in the axial direction.
[0050]
When the clutch ring 59 moves to the left in FIG. 1, the dog clutch 9 meshes and the differential of the differential mechanism 7 is locked. When the clutch ring 59 moves to the right, the meshing of the dog clutch 9 is released and the differential lock is released. It is released.
[0051]
The return spring 11 is disposed between the right side gear 37 and the clutch ring 59, and urges the clutch ring 59 to the side where the dog clutch 9 is disengaged (to the right). The dog clutch 9 is intermittently driven by an electromagnetic actuator 201.
[0052]
The electromagnetic actuator 201 includes an electromagnetic coil 67, a pair of coil housings 69 and 71, a guide member 73 (counterpart member), a plunger 75, a thrust bearing 203 (movement resistance reducing means), a return spring 205 (spring), and a pressure plate 89. It is composed of
[0053]
The coil housings 69 and 71 are made of a magnetic material (S10C), and are integrally formed with the electromagnetic coil 67 sandwiched from left and right. The right coil housing 71 is fixed to the differential carrier 23 via a connecting member and is prevented from rotating. A lead wire 77 of the electromagnetic coil 67 is drawn out of the differential carrier 23 and is connected to a vehicle-mounted battery by a connector 79 via a controller-side connector.
[0054]
The guide member 73 is made of a non-magnetic material such as stainless steel, and is welded to the inner peripheral side of the coil housing 71. The right boss 27 of the differential case 5 and the taper roller bearing are respectively provided by left and right thrust washers 81 and 83. It is axially positioned between the inner race 85 and the inner race 29. A plunger 75 is arranged on the outer peripheral side of the guide member 73.
[0055]
The plunger 75 is made of a magnetic material (S10C), is disposed between the coil housings 69 and 71 and the guide member 73, and is supported by the outer periphery of the guide member 73 so as to be movable in the axial direction with the thrust bearing 203 interposed therebetween. ing.
[0056]
As shown in FIG. 2, the thrust bearing 203 includes a ring-shaped retainer 207 and a number of balls 211 (rolling elements) rotatably supported through a guide hole 209 provided in the retainer 207. The ball 211 includes a plurality of sets each including two balls 211 arranged in the axial direction and arranged at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, as shown in FIG. 3, a gap L corresponding to the diameter of the ball 211 is set between the inner peripheral side of the plunger 75 and the outer peripheral side of the guide member 73.
[0057]
Then, the plunger 75 moves to the left along with the excitation of the electromagnetic coil 67 by supporting the plunger 75 to the guide member 73 movably in the axial direction while securing a predetermined gap L by the rolling of each ball 211. The movement resistance of the plunger 75 in both directions when the dog clutch 9 moves and the dog clutch 9 is engaged, and when the engagement of the electromagnetic coil 67 is stopped, the plunger 75 returns to the right and the engagement of the dog clutch 9 is released. Has been greatly reduced.
[0058]
The return spring 205 is a coil spring, and is disposed between the right cover 19 of the differential case 5 and the retainer 207 of the thrust bearing 203, and urges the thrust bearing 203 rightward.
[0059]
As described above, when the plunger 75 returns to the right due to the stop of the excitation of the electromagnetic coil 67, the return spring 205 returns the thrust bearing 203 (retainer 207) to the right and returns the thrust bearing 203 to the original state (position). Reset.
[0060]
The clutch ring 59 of the dog clutch 9 presses the plunger 75 rightward via the pressure plate 89 by the urging force of the return spring 11. The pressure plate 89 is connected to the rotating clutch ring 59 (the leg 63) by an arm 93, and allows (relatively rotates) sliding (relative rotation) with the stationary plunger 75.
[0061]
The magnetic path of the electromagnetic coil 67 is constituted by the coil housings 69 and 71 and the plunger 75, and the plunger 75 is an armature. Excitation of the electromagnetic coil 67 and excitation stop are performed by a controller (not shown).
[0062]
Note that the coil housing 69 is provided with a stopper portion 97 that stops when the plunger 75 moves to the left due to the magnetic force of the electromagnetic coil 67 when the plunger 75 moves to the left.
[0063]
When the electromagnetic coil 67 is excited, a magnetic flux loop 95 is generated in the magnetic path, and the plunger 75 moves to the left by the magnetic force, and presses the clutch ring 59 while bending the return spring 205 via the pressure plate 89. The dog clutch 9 is engaged to lock the differential of the differential mechanism 7 as described above.
[0064]
Locking the differential in a situation where the left and right driving wheels are likely to idle, such as when traveling on rough roads, prevents the escape of the driving force from the idle wheels, improving escape and running performance on rough roads etc. Thus, vehicle stuck is prevented.
[0065]
When the excitation of the electromagnetic coil 67 is stopped, the clutch ring 59, the pressure plate 89, and the plunger 75 return to the right by the urging force of the return spring 205, the engagement of the dog clutch 9 is released, and the differential of the differential mechanism 7 is changed. Becomes free. Whether or not the differential of the differential mechanism 7 is locked is detected by the position switch 13.
[0066]
A mounting shaft 99 of the position switch 13 is screwed through the differential carrier 23, and a probe 103 is formed at the tip of a position detection shaft 101 provided coaxially with the mounting shaft 99. The probe 103 is engaged with the left side surface of the pressure plate 89. Further, the position detecting shaft 101 (probe 103) is urged rightward by a return spring having an appropriate strength.
[0067]
When the dog clutch 9 is engaged, the probe 103 (position detection shaft 101) of the position switch 13 moves to the position indicated by the broken line with the movement of the pressure plate 89. When the engagement of the dog clutch 9 is released, the above-described return is performed. The spring returns to the position indicated by the solid line.
[0068]
The position switch 13 is turned on and off with the reciprocating movement of the position detection shaft 101 in the axial direction, and sends a signal to the controller. The controller determines whether or not the differential rotation of the differential device 3 (differential mechanism 7) is locked based on the received ON-OFF signal.
[0069]
In addition to the opening 65 of the right cover 19, openings 105 and 107 are also formed in the left cover 17 and the casing body 15 in the differential case 5, and a spiral oil groove is formed in the inner periphery of the boss portions 25 and 27. Is formed. Further, radial oil grooves 109 and 111 communicating with the spiral oil grooves are formed in portions opposed to the thrust washers 53 and 55, respectively.
[0070]
Since the openings 65, 105, and 107 are all formed in a radially outer portion of the differential case 5, the openings 65, 105, and 107 are always immersed in oil in an oil reservoir formed in the differential carrier 23, and the openings 65, 105 are rotated as the differential case 5 rotates. Oil flows in and out from 105 and 107.
[0071]
The oil in the oil sump is scraped up by the rotation of the differential case 5 and the ring gear, and the scraped-out oil flows out and in through the openings 65, 105, 107 and from the spiral oil grooves in the bosses 25, 27. The flow of the inflowed oil is promoted by the respective screw pump actions, and flows into the inside of the differential case 5 through the oil grooves 109 and 111 and the gaps between the thrust washers 53 and 55.
[0072]
The oil that has flowed into the differential case 5 is engaged with the gears 33, 35, and 37 constituting the differential mechanism 7, the sliding portion between the pinion shaft 31 and the pinion gear 33, the sliding portion between the differential case 5 and the clutch ring 59, It is supplied to the dog clutch 9 (mesh teeth 57, 61) and the like to lubricate and cool them.
[0073]
In each of the lubrication / cooling units described above, the supplied oil reduces wear, improves durability, and improves fuel efficiency of the engine by reducing frictional resistance in each sliding unit.
[0074]
In the electromagnetic actuator 201 of the present embodiment, as described above, the thrust bearing 203 that supports the plunger 75 by the rolling of each ball 211 is disposed between the thrust bearing 203 and the guide member 73, so that the predetermined amount corresponding to the diameter of the ball 211 is obtained. Can be secured between the plunger 75 and the guide member 73, and the viscous resistance due to oil can be reduced, so that the movement resistance received by the plunger 75 can be greatly reduced.
[0075]
Further, since a large number of balls 211 are interposed between the plunger 75 and the guide member 73, even if contamination diffused in the oil enters the thrust bearing 203, for example, the plunger 75 may be biased. Even when a load is applied, the plunger 75 does not easily fall down. Accordingly, it is possible to prevent the plunger 75 from coming in contact with the guide member 73, so that the movement resistance of the plunger 75 can be reduced.
[0076]
In this manner, the movement resistance can be reduced by securing the predetermined gap L by the thrust bearing 203. Due to the effect of reducing the movement resistance, for example, even if the contamination of the magnetic metal powder is attracted by the magnetic force, the contamination can be reduced. An increase in the movement resistance of the plunger 75 due to the biting and the locking of the plunger 75 are prevented, and the effect of preventing the plunger 75 from falling prevents the sticking caused by the falling of the plunger 75 and the increase in the movement resistance due to the sticking. You.
[0077]
Therefore, when the same exciting current is applied to the electromagnetic coil 67 of the same size, the moving operation force of the electromagnetic coil 67 for moving the plunger 75 and the dog clutch 9 increases accordingly, and the operation response is improved. 9 provides smooth and stable operation, so that when the vehicle runs on a rough road, etc., the differential of the differential mechanism 7 is quickly locked as necessary, so that the vehicle can escape on a rough road or travel on a rough road. The effect of improving the performance and the effect of preventing stacking are kept high.
[0078]
Also, in order to prevent the plunger 75 from increasing in moving resistance, falling, and sticking, it is not necessary to increase the size of the electromagnetic coil 67 and to increase the exciting current to strengthen the magnetic force of the electromagnetic coil 67, thereby increasing the burden on the battery. In addition, it is possible to prevent the electromagnetic fuel actuator 201 and the differential device 3 from being mounted on a vehicle due to a decrease in engine fuel efficiency and an increase in size and weight of the engine.
[0079]
Further, since the falling of the plunger 75 is reduced, the axial dimension (L) of the plunger 75 can be reduced with respect to the diameter (D) without worrying about falling, and the plunger 75 can be shortened in the axial direction. By doing so, the electromagnetic actuator 201 and the differential device 3 can be made more compact in the axial direction, thereby improving the on-board performance.
[0080]
Further, each time the excitation of the electromagnetic coil 67 is released, the thrust bearing 203 is reset to the original state by the return spring 205. Therefore, even if the excitation and the stop of the excitation of the electromagnetic coil 67 are repeated, the above-described movement resistance reducing effect is obtained. Thus, the effect of preventing the plunger 75 from falling and sticking is normally maintained.
[0081]
Further, by securing a predetermined gap L between the plunger 75 and the guide member 73, it is possible to reduce the magnetic flux leakage from the plunger 75 to the guide member 73. It becomes stronger, and the response can be improved.
[0082]
Note that, unlike the above embodiment, the plunger 75 can be disposed on the outer peripheral side of the coil housing 71.
[0083]
Thus, by disposing the plunger on the outer peripheral side of the coil housing, or by disposing the plunger on both the inner peripheral side and the outer peripheral side of the coil housing to secure a predetermined gap L, the inner peripheral side of the coil housing and the outer peripheral side are secured. Since the magnetic flux leakage to the air layer generated on the side can be effectively used, the electromagnetic coil can be used to move the plunger and the operated device without increasing the size of the electromagnetic coil or increasing the exciting current. And the operation response can be greatly improved.
[0084]
In addition, if the magnetic flux between the plunger and the coil housing is saturated on one of the outer peripheral side and the inner peripheral side and the magnetic flux of the electromagnetic coil is not sufficiently used, the plungers should be arranged on both the outer peripheral side and the inner peripheral side. Accordingly, the magnetic flux of the electromagnetic coil can be effectively used up, so that the moving operation force and operation response of the plunger and the operated device are further improved.
[0085]
As described above, by disposing the plunger on the outer peripheral side of the coil housing, in addition to the effect of the present invention for reducing the movement resistance and falling down of the plunger, the above-mentioned effect by disposing the plunger on the outer peripheral side of the coil housing is improved. can get.
[0086]
Further, the electromagnetic actuator of the present invention is configured such that when the electromagnetic coil is excited, the operation of the operated device is stopped by the movement of the plunger, and when the excitation of the electromagnetic coil is released, the operated device is operated by the shift spring. Is also good.
[0087]
Further, the coil housing may be used as a mating member, and the plunger may be supported on the coil housing via a moving resistance reducing means.
[0088]
Further, in the electromagnetic actuator of the present invention, the operated device is not limited to the clutch. Further, the clutch may be not only a dog clutch (mesh clutch) as in each embodiment but also a friction clutch such as a multi-plate clutch or a cone clutch.
[0089]
Further, in the differential device of the present invention, the differential mechanism is not limited to a bevel gear type differential mechanism, and a planetary gear type differential mechanism, a pinion gear rotatably housed in a housing hole of the differential case, and an output side. A differential mechanism using side gears, a differential mechanism using a worm gear, or the like may be used.
[0090]
Further, the differential device of the present invention includes a front differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the left and right front wheels), a rear differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the right and left rear wheels), and a center differential ( (A differential device for distributing the driving force of the engine to the front wheels and the rear wheels).
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the electromagnetic actuator of the first aspect, the predetermined resistance is secured by the moving resistance reducing means to greatly reduce the moving resistance of the plunger, and the plunger is tilted and slashed, and the plunger is tilted and slashed. It is possible to prevent an increase in movement resistance and the like.
[0092]
Accordingly, the operating force of the plunger and the operated device by the electromagnetic coil is increased accordingly, and the operation response is improved, and the electromagnetic actuator and the operated device operate stably and smoothly. Therefore, when the vehicle travels on a rough road or the like. The effect of improving escape and running performance of the vehicle and the effect of preventing stacking are kept high.
[0093]
Further, an increase in the load on the battery due to an increase in the size of the electromagnetic coil and an increase in the exciting current, a decrease in the fuel efficiency of the engine, and a reduction in the in-vehicle mountability of the electromagnetic actuator and the operated device due to the increase in size and weight are prevented.
[0094]
Also, the axial dimension (L) of the plunger can be shortened with respect to the diameter (D) without worrying about falling, and if the plunger is shortened in the axial direction, the electromagnetic actuator and the operated device become axially movable. It becomes compact in the direction, and the in-vehicle property is improved.
[0095]
According to the electromagnetic actuator of the second aspect, the same effect as the configuration of the first aspect can be obtained.
[0096]
Further, every time the excitation of the electromagnetic coil is released, the moving resistance reducing means is reset to the original state by the spring, and the effect of reducing the moving resistance and the effect of preventing the plunger from falling and sticking are normally maintained.
[0097]
According to the differential device of the third aspect, by using the electromagnetic actuator of the first or second aspect, the movement resistance and the tilting of the plunger are greatly reduced, and the operating force and operation response of the plunger and the clutch are improved. A smooth and stable differential limiting function can be obtained, and at the same time, an increase in the size of the electromagnetic coil, an increase in the exciting current, an increase in the load on the battery, a decrease in the fuel consumption of the engine, and a reduction in the in-vehicle performance due to the increase in size and weight are prevented.
[0098]
According to the differential device of the fourth aspect, by using the electromagnetic actuator of the first or second aspect, the moving resistance and the tilt of the plunger are greatly reduced, and the operating force and the operating response of the plunger and the clutch are improved. A smooth and stable intermittent function of the driving force can be obtained, and at the same time, the size of the electromagnetic coil and the exciting current increase, the load on the battery increases, the fuel consumption of the engine decreases, and the reduction in vehicle mountability due to the increase in size and weight increases is prevented. .
[0099]
In the differential device according to the fifth aspect, by using the electromagnetic actuator according to the first or second aspect, the moving resistance and the tilting of the plunger are significantly reduced, and the operating force and operating response of the plunger and the clutch are improved. A smooth and stable intermittent function of the driving force can be obtained, and at the same time, the size of the electromagnetic coil and the exciting current increase, the load on the battery increases, the fuel consumption of the engine decreases, and the reduction in vehicle mountability due to the increase in size and weight increases is prevented. .
[0100]
In the power interrupting device according to the sixth aspect, the use of the electromagnetic actuator according to the first or second aspect significantly reduces the movement resistance and the fall of the plunger, and improves the operating force and operating response of the plunger and the clutch. In addition to providing a smooth and stable intermittent function of the driving force, the size of the electromagnetic coil and the excitation current, the load on the battery, the load on the battery, the fuel efficiency of the engine, and the reduction in vehicle mounting due to the increase in size and weight are prevented. You.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an electromagnetic actuator according to an embodiment and a differential device using the same.
FIG. 2 is a perspective view showing a thrust bearing used in the embodiment.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of FIG. 1 showing an electromagnetic actuator.
FIG. 4 is a sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
3 Differential device
5 differential case
7 Differential mechanism
9 Dog clutch (clutch: operated device)
35,37 Output side gear of differential mechanism
67 electromagnetic coil
69, 71 Coil housing
73 Guide member (counterpart member)
75 plunger
201 Electromagnetic actuator
203 Thrust bearing (moving resistance reducing means)
205 Return Spring (Spring)
211 ball (rolling element)

Claims (6)

環状に形成された電磁コイルと、
前記電磁コイルを一体に包み込んで保持するコイルハウジングと、
相手側部材によって軸方向摺動自在に支持され、前記コイルハウジングと共に前記電磁コイルの磁路を構成し、前記電磁コイルが励磁されると軸方向に移動して***作装置を操作するプランジャとを備えた電磁式アクチュエータにおいて、
前記プランジャと前記相手側部材との間に転動体を有し所定の隙間を確保する移動抵抗低減手段を配置し、前記転動体の転動によって前記プランジャを前記相手側部材に対し所定の隙間を確保しつつ軸方向移動自在に支承したことを特徴とする電磁式アクチュエータ。An annularly formed electromagnetic coil,
A coil housing that wraps and holds the electromagnetic coil integrally;
A plunger that is slidably supported in the axial direction by a counterpart member, forms a magnetic path of the electromagnetic coil with the coil housing, and moves in the axial direction to operate the operated device when the electromagnetic coil is excited. In the provided electromagnetic actuator,
Moving resistance reducing means having a rolling element between the plunger and the counterpart member and securing a predetermined gap is arranged, and the plunger is moved by the rolling of the rolling element to a predetermined gap with respect to the counterpart member. An electromagnetic actuator characterized in that it is supported so that it can move in the axial direction while securing it. 請求項１に記載された電磁式アクチュエータであって、
前記電磁コイルの励磁が解除されると、前記移動抵抗低減手段を、前記電磁コイルが励磁される前の位置に戻すスプリングを設けたことを特徴とする電磁式アクチュエータ。The electromagnetic actuator according to claim 1,
An electromagnetic actuator, comprising: a spring for returning the moving resistance reducing means to a position before the electromagnetic coil is excited when the excitation of the electromagnetic coil is released. 原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、
前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、
前記デフケースと前記出力側サイドギアのいずれか２者との間に配置され、前記差動機構の差動を制限するクラッチと、
請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、
前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記差動機構の差動を制限することを特徴とするデファレンシャル装置。A differential case that rotates under the driving force of the prime mover,
A differential mechanism for distributing the rotation of the differential case from the pair of output side gears to the wheels,
A clutch that is disposed between the differential case and any two of the output side gears and that limits a differential of the differential mechanism;
An electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, wherein the clutch is an operated device,
A differential device, wherein the differential of the differential mechanism is limited by operating the clutch by the electromagnetic actuator. 原動機の駆動力を受けて回転するアウターデフケースと、
前記アウターデフケースの内部に相対回転可能に配置されたインナーデフケースと、
前記インナーデフケースに連結された差動機構と、
前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの連結を断続するクラッチと、
請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、
前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記アウターデフケースと前記インナーデフケースとの間でトルクを断続することを特徴とするデファレンシャル装置。An outer differential case that rotates under the driving force of the prime mover,
An inner differential case arranged so as to be relatively rotatable inside the outer differential case,
A differential mechanism connected to the inner differential case,
A clutch for intermittently connecting the outer differential case and the inner differential case,
An electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, wherein the clutch is an operated device,
A differential device, wherein torque is intermittently interposed between the outer differential case and the inner differential case by operating the clutch by the electromagnetic actuator. 原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、
前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車輪側に配分する差動機構と、
前記出力側サイドギアのいずれか一方とその車輪との間に配置されたクラッチと、
請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、
前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記サイドギアと車輪との間でトルクを断続することを特徴とするデファレンシャル装置。A differential case that rotates under the driving force of the prime mover,
A differential mechanism for distributing the rotation of the differential case from the pair of output side gears to the wheels,
A clutch arranged between any one of the output side gears and its wheel,
An electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, wherein the clutch is an operated device,
A differential device, wherein torque is intermittently interposed between the side gears and wheels by operating the clutch by the electromagnetic actuator. 一対のトルク伝達部材と、
前記両トルク伝達部材の間に配置されたクラッチと、
請求項１又は請求項２に記載され、前記クラッチを***作装置とする電磁式アクチュエータとを備え、
前記電磁式アクチュエータによる前記クラッチの操作によって前記トルク伝達部材の間でトルクを断続することを特徴とする動力断続装置。A pair of torque transmitting members,
A clutch disposed between the two torque transmitting members,
An electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, wherein the clutch is an operated device,
A power interrupting device for interrupting torque between the torque transmitting members by operating the clutch by the electromagnetic actuator.

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