JP2018141530A - 係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに噛み合わされる噛み合い歯を有する一対の噛み合い部材を有し、このうち一方の噛み合い部材を他方の噛み合い部材に弾性的に押し付ける構成を具備しながらも、部品点数を少なく抑え、かつ小型化することが可能な係合装置を提供する。
【解決手段】係合装置１は、電磁コイル２１１及び磁束の磁路となるヨーク２２を有する環状の電磁石２と、ヨーク２２と共に磁路を構成し、電磁石２の磁力によって移動するアーマチャ３と、ドグ歯４１を有するスリーブ４と、アーマチャ３の移動力をスリーブ４に弾性的に伝達するトルクリミットバネ６０と、ドグ歯５１を有するドグピース５とを備え、スリーブ４がトルクリミットバネ６０を介してアーマチャ３の移動力を受けてドグピース５側に移動したとき、スリーブ４のドグ歯４１とドグピース５のドグ歯５１とが電磁石２の内側で噛み合う。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対の噛み合い部材にそれぞれ形成された噛み合い歯同士が周方向に係合する係合装置に関し、特に一方の噛み合い部材が他方の噛み合い部材に弾性的に押し付けられて噛み合い歯同士が係合する係合装置に関する。

従来、相対回転可能な一対の部材にそれぞれ形成された噛み合い歯同士が噛み合わされる係合装置が例えば車両に搭載されている。このような係合装置には、一方の部材が他方の部材に弾性的に押し付けられ、噛み合い反力が所定値以上となると噛み合い歯同士の噛み合わせが解除されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の係合装置（ドグクラッチ装置）は、入力軸と一体に回転するハブと、出力軸と一体に回転するドグピースと、ハブを入力軸に対して軸方向移動させる移動機構とを有している。ハブは、入力軸に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合された第２ハブと、第２ハブに対して軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合された第１ハブとを有している。第１ハブは第２ハブの外周に配置され、第２ハブに形成された突部と第１ハブとの間には、第１ハブをドグピースに向かって付勢するコイル状のセットスプリングが配置されている。ドグピースと軸方向に向かい合う第１ハブの軸方向端面、及び第１ハブと軸方向に向かい合うドグピースの軸方向端面には、それぞれ複数の噛み合い歯としてのドグ歯が形成されている。ドグ歯は、噛み合い面が軸方向に対して傾斜した台形状（テーパ状）に形成されている。

移動機構は、通電により軸状の可動部が突出するソレノイドと、ソレノイドの可動部と共に軸方向移動するシフトロッドと、シフトロッドに結合されたシフトフォークと、シフトフォークに設けられたフォーク爪が係合する環状溝が形成された筒状のスリーブと、シフトフォークをソレノイドによる移動方向とは反対方向に付勢するリターンスプリングとを有している。スリーブは、第２ハブの軸方向一端部の外周に配置され、第２ハブを軸方向に進退移動させる。第２ハブの突部は、第１ハブとスリーブとの間の位置に設けられている。第２ハブに対する第１ハブのドグピース側への移動は、第２ハブの外周部に突出して設けられたセットリングにより規制されている。

移動機構によって第２ハブがドグピース側に移動すると、第１ハブがドグピース側にセットスプリングを介して押し付けられ、第１ハブのドグ歯がドグピースのドグ歯に噛み合って係合する。これにより、入力軸から出力軸にトルクが伝達される。また、この状態で第１ハブのドグ歯がドグピースのドグ歯から受ける噛み合い反力が所定値以上となると、セットスプリングが軸方向に圧縮され、第１ハブがドグピースから離間する方向に移動する。これにより、第１ハブとドグピースとの噛み合いが解除され、入力軸から出力軸にトルクが伝達されなくなる。

特開昭６４−４７６２２号公報

特許文献１のドグクラッチ装置は、ソレノイドの出力が、シフトロッド、シフトフォーク、スリーブ、及び第２ハブを介してセットスプリングに伝達され、第１ハブがドグピース側に押し付けられる。また、ハブ及びドグピースがシフトロッドと平行に並んで配置され、移動力の出力源であるソレノイドはシフトロッドの軸方向端面に対向して配置されている。特許文献１のドグクラッチ装置は、移動機構がこのように構成されていることにより、部品点数が多く、軸方向寸法が大きなものとなっていた。

そこで、本発明は、互いに噛み合わされる噛み合い歯を有する一対の噛み合い部材を有し、このうち一方の噛み合い部材を他方の噛み合い部材に弾性的に押し付ける構成を具備しながらも、部品点数を少なく抑え、かつ小型化することが可能な係合装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、電磁コイル及び前記電磁コイルの通電により発生する磁束の磁路となる磁路形成部材を有する環状の電磁石と、前記磁路形成部材と共に前記磁路を構成し、前記電磁コイルへの通電時に前記電磁石の磁力によって移動するアーマチャと、複数の第１の噛み合い歯を有する第１の噛み合い部材と、前記アーマチャの移動力を前記第１の噛み合い部材に弾性的に伝達する弾性部材と、前記複数の第１の噛み合い歯に係合可能な複数の第２の噛み合い歯を有する第２の噛み合い部材とを備え、前記第１の噛み合い部材が前記弾性部材を介して前記アーマチャの移動力を受けて前記第２の噛み合い部材側に移動したとき、前記第１の噛み合い歯と前記第２の噛み合い歯とが前記電磁石の内側で噛み合う、係合装置を提供する。

本発明によれば、互いに噛み合わされる噛み合い歯を有する一対の噛み合い部材を有し、このうち一方の噛み合い部材を他方の噛み合い部材に弾性的に押し付ける構成を具備しながらも、部品点数を少なく抑え、かつ小型化することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る係合装置が搭載された車両の駆動系の概略の構成例を示す説明図である。 係合装置の構成例をその周辺部と共に示す断面図である。 （ａ）は、非作動状態における係合装置の一部を拡大して示す断面図である。（ｂ）は、ドグ歯の噛み合いが解除された係合装置の一部を拡大して示す断面図である。 （ａ）は、スリーブのドグ歯及びドグピースのドグ歯を外周側から見た図である。（ｂ）は、スリーブの複数のスプライン突起と第１ハウジング部材の複数のスプライン突起との嵌合部を含むスリーブ及び第１ハウジング部材の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る係合装置を示す全体断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る係合装置を示す全体断面図である。 車両の駆動系の変形例を示す構成図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る係合装置が搭載された車両の駆動系の概略の構成例を示す説明図である。この図１に示す車両１００は、いわゆる２モータタイプのハイブリッド車両であって、駆動力源としてエンジンＥと第１及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを備え、エンジンＥが出力する動力を第１のモータ・ジェネレータＭＧ１とデファレンシャル装置１５とに分割するとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力する動力をデファレンシャル装置１５に伝達できるように構成されている。

エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジンＥの動力は、その出力軸１０１からクラッチ１０に入力され、クラッチ１０が接続状態であるときに駆動軸１０２に伝達される。クラッチ１０が解放状態であるときには、出力軸１０１と駆動軸１０２との連結が遮断される。駆動軸１０２の回転は、後述する係合装置１の作動によってケーシング９に対して回り止めされる。ケーシング９は、車体に固定され、第１及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を収容している。

第１及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、駆動電力が供給されることによりトルクを出力するモータとしての機能と、トルクが与えられることにより発電電力を発生する発電機としての機能との両方を兼ね備えた電動機である。第１及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２として、具体的には永久磁石式同期モータあるいは誘導モータ等の交流モータを用いることができる。

また、車両１００は、エンジンＥが出力する動力を第１のモータ・ジェネレータＭＧ１とデファレンシャル装置１５とに分割するための動力分割機構１１を備えている。本実施の形態では、動力分割機構１１として、サンギヤ１１１とリングギヤ１１２との間に複数のピニオンギヤ１１３が配置され、複数のピニオンギヤ１１３をキャリア１１４によって自転及び公転可能に保持したシングルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。

動力分割機構１１は、キャリア１１４に駆動軸１０２が固定され、サンギヤ１１１に第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸１２が固定され、リングギヤ１１２にデファレンシャル装置１５及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ２側に動力を伝達する回転軸１３が固定れている。第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸１２は、駆動軸１０２を挿通させる中空軸である。そして、このような遊星歯車機構から構成される動力分割機構１１の各回転要素（サンギヤ１１１、リングギヤ１１２、及びキャリア１１４）が差動機構として機能することにより、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数に応じてエンジンＥの回転数が変化するようになっている。したがって、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力を制御することにより、エンジンＥの回転数を燃費の良好な回転数に制御することができる。

また、動力分割機構１１のリングギヤ１１２は、カウンタギヤ１４を介してデファレンシャル装置１５に動力伝達可能に連結されている。カウンタギヤ１４は、カウンタ軸１４０と、カウンタ軸１４０の一方の端部に固定された大径ギヤ１４１と、カウンタ軸１４０の他方の端部に固定された小径ギヤ１４２とから構成されていて、大径ギヤ１４１と回転軸１３とが噛み合わされ、小径ギヤ１４２とデファレンシャル装置１５のリングギヤ１５０とが噛み合わされている。

第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、動力分割機１１を介さずに、カウンタギヤ１４を介してデファレンシャル装置１５のリングギヤ１５０との間で動力伝達を行うように構成されている。具体的には、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸１６の一端に設けられたドライブギヤ１６１がカウンタギヤ１４の大径ギヤ１４１と噛み合わされている。

第１及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ図略のインバータからモータ電流が供給されて動力を発生すると共に、発電した電力をインバータを介してバッテリーに回生することが可能である。このため、例えばエンジンＥの出力により第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が発電機として機能する場合に、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２へ供給し、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２をモータとして機能させることが可能である。

係合装置１は、エンジンＥに燃料が供給されず、第１及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動力によって車両１００が走行する電動走行時において、駆動軸１０２の回転を停止させるために用いられる。この電動走行時には、係合装置１が作動して駆動軸１０２の回転が停止されることにより、動力分配機構１１のキャリア１１４の空転を防ぎ、第１及び第２のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発生する動力がデファレンシャル装置１５に伝達される。この際、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、エンジンＥによる駆動軸１０２の回転方向とは逆方向に回転軸１２を回転させる。デファレンシャル装置１５は、リングギヤ１５０から入力された動力を左右のドライブシャフト１５１Ｌ，１５１Ｒを介して左右の駆動輪１７Ｌ，１７Ｒに差動を許容して配分する。

図２は、係合装置１の構成例を駆動軸１０２の一部と共に示す断面図である。図２では、駆動軸１０２の回転軸線Ｏよりも上側に係合装置１の非作動状態を示し、回転軸線Ｏよりも下側に係合装置１の作動状態を示している。以下、回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向という。

図３（ａ）は、非作動状態における係合装置１の一部を拡大して示す断面図である。図３（ｂ）は、後述するドグ歯４１，５１の噛み合い反力により、これらの噛み合いが解除された状態における係合装置１の一部を拡大して示す断面図である。

係合装置１は、環状の電磁石２と、電磁石２の磁力によって軸方向に移動するアーマチャ３と、第１の噛み合い部材としてのスリーブ４と、第２の噛み合い部材としてのドグピース５と、アーマチャ３とスリーブ４との間に配置された弾性部材としてのトルクリミットバネ６０と、アーマチャ３及びスリーブ４をドグピース５の一部と共に収容するハウジング７とを有している。

ハウジング７は、非磁性の金属からなる第１ハウジング部材７１及び第２ハウジング部材７２を有し、第１ハウジング部材７１と第２ハウジング部材７２とがケーシング９に複数のボルト９１によって固定されている。これにより、ハウジング７は、非回転の固定部材として機能する。電磁石２、アーマチャ３、及びスリーブ４は、第１ハウジング部材７１と第２ハウジング部材７２との間に配置されている。スリーブ４及びドグピース５は、回転軸線Ｏを中心とする環状であり、電磁石２の内側に配置されている。

電磁石２は、エナメル線を巻き回してなる電磁コイル２１１を樹脂からなる封止部材２１２により封止してなる環状のコイル部材２１と、電磁コイル２１１の通電により発生する磁束の磁路となる磁路形成部材としてのヨーク２２とを有している。ヨーク２２は、第１ハウジング部材７１の内側に嵌合されている。図２では、電磁コイル２１１の通電により発生する磁束の磁路を破線で示している。

ヨーク２２は、電磁コイル２１１を含むコイル部材２１を収容する空間２２０を有する環状であり、コイル部材２１の内周を覆う内周円筒部２２１と、コイル部材２１の外周を覆う外周円筒部２２２と、コイル部材２１の軸方向一側で内周円筒部２２１と外周円筒部２２２との間に介在する底部２２３とを一体に有している。また、ヨーク２２は、コイル部材２１の軸方向他側が開放され、その開口部２２ａから空間２２０内にコイル部材２１が収容されている。ヨーク２２の開口部２２ａには、皿バネからなるリターンバネ２３が配置されている。また、内周円筒部２２１の内周面には、ＰＡ (ポリアミド)やＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂からなる樹脂ブッシュ２４が固定されている。

内周円筒部２２１及び外周円筒部２２２における底部２２３とは反対側（開口部２２ａ側）の軸方向端面２２１ａ,２２２ａは、軸方向に対して垂直な平面である。内周円筒部２２１は、開口部２２ａ側の端部の外周面が切り欠かれ、テーパ状の傾斜面２２１ｂが形成されている。また、外周円筒部２２２は、開口部２２ａ側の端部の内周面が切り欠かれ、軸方向端面２２２ａ側ほど内径が拡大する傾斜面２２１ｂが形成されている。

アーマチャ３は、ヨーク２２と共に電磁コイル２１１の通電により発生する磁束の磁路を構成する。また、アーマチャ３は、ヨーク２２の内周円筒部２２１及び外周円筒部２２２の軸方向端面２２１ａ，２２２ａに対向する環状の磁路部３１と、磁路部３１の内側に設けられ、トルクリミットバネ６０を押圧する押圧部３２と、押圧部３２の内径側の端部から軸方向に突出する円筒部３３とを一体に有している。円筒部３３の内周面は、第１ハウジング部材７１の内面に取り付けられた樹脂ブッシュ７３の外周面に対向している。なお、アーマチャ３は後述するカラー６１を介して樹脂ブッシュ２４に支持されているので、円筒部３３を省略してもよい。

磁路部３１は、電磁コイル２１１の通電時に、コイル部材２１の周囲に発生する磁束の磁路となる。アーマチャ３は、電磁コイル２１１に通電されたとき、磁路部３１がヨーク２２に接近するように軸方向に移動する。このとき、リターンバネ２３は軸方向に圧縮される。また、アーマチャ３は、電磁コイル２１１への通電が遮断されると、リターンバネ２３の復元力によりヨーク２２から離間する。

磁路部３１は、ヨーク２２の軸方向端面２２１ａ,２２２ａに向かい合う円環板状の平板部３１１と、平板部３１１の外径側の端部から軸方向に延出された外鍔部３１２と、平板部３１１の内径側の端部から軸方向に延出された内鍔部３１３とを有している。平板部３１１は、軸方向に所定の厚みを有する平板状であり、そのヨーク２２側の面にはリターンバネ２３が当接している。また、平板部３１１には、ヨーク２２側とは反対側の面に、軸方向に突出したボス部３１１ａが設けられている。ボス部３１１ａは、リターンバネ２３の復元力により、第１ハウジング部材７１の内面に当接する。

外鍔部３１２及び内鍔部３１３は共に円筒状である。外鍔部３１２の内周面にはヨーク２２における外周円筒部２２２の傾斜面２２２ｂと平行に向かい合う対向面３１２ａが形成され、内鍔部３１３の外周面にはヨーク２２における内周円筒部２２１の傾斜面２２１ｂと平行に向かい合う対向面３１３ａが形成されている。

押圧部３２は、磁路部３１の内側でスリーブ４との間にトルクリミットバネ６０を挟み、トルクリミットバネ６０を軸方向に押圧する。電磁コイル２１１に通電されたとき、押圧部３２は、トルクリミットバネ６０を介してスリーブ４をドグピース５側に押し付ける。本実施の形態では、トルクリミットバネ６０がコイルバネからなり、軸方向に圧縮された状態でアーマチャ３の押圧部３２とスリーブ４との間に複数個が配置されている。トルクリミットバネ６０は、電磁石２の磁力によるアーマチャ３の移動力をスリーブ４に弾性的に伝達する。

アーマチャ３の内鍔部３１３には、カラー６１が嵌合固定されている。カラー６１は、内周面にスリーブ４を係止する係止突起６１１（図３参照）を有する円筒状であり、アーマチャ３の軸方向移動に伴ってその外周面が樹脂ブッシュ２４の内周面を摺動する。カラー６１は、係止突起６１１により、押圧部３２から離間する方向へのスリーブ４のアーマチャ３に対する軸方向移動を規制している。

スリーブ４は、押圧部３２とは反対側の軸方向端面に形成された複数の第１の噛み合い歯としての複数のドグ歯４１と、内周面に軸方向に延在して形成された複数のスプライン突起４２と、カラー６１の係止突起６１１に係止される被係止部４３とを一体に有している。スリーブ４は、複数のスプライン突起４２が第１ハウジング部材７１の内面に形成された複数のスプライン突起７１１に係合することにより、第１ハウジング部材７１に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。

ドグピース５は、スリーブ４の複数のドグ歯４１に係合可能な複数の第２の噛み合い歯としての複数のドグ歯５１と、内周面に軸方向に延在して形成された複数のスプライン突起５２とを一体に有している。ドグピース５は、複数のスプライン突起５２が駆動軸１０２の外周面に形成されたスプライン突起１０２ａに係合することにより、駆動軸１０２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。

ドグピース５と第１ハウジング部材７１との間には第１の軸受７４が配置され、ドグピース５と第２ハウジング部材７２との間には第２の軸受７５が配置されている。この構成により、ドグピース５は、ハウジング７に対して駆動軸１０２と共に回転自在、かつハウジング７に対して軸方向移動不能である。また、駆動軸１０２と第２ハウジング部材７２との間には、第３の軸受７６が配置されている。駆動軸１０２は、第３の軸受７６によってハウジング７に対して相対回転可能に配置されている。本実施の形態では、第１及び第２の軸受７４，７５がスラストころ軸受であり、第３の軸受７６が玉軸受である。

上記のように構成された係合装置１は、スリーブ４がトルクリミットバネ６０を介してアーマチャ３の移動力を受けてドグピース５側に移動したとき、スリーブ４のドグ歯４１とドグピース５のドグ歯５１とが電磁石２の内側、より具体的にはヨーク２２の内側に配置されたカラー６１の内側で噛み合う。このドグ歯４１，５１の噛み合いにより、駆動軸１０２のケーシング９に対する相対回転が規制される。

また、係合装置１は、その作動時において駆動軸１０２に衝撃的な荷重がかかっても、係合装置１や動力分配機構１０２に損傷が発生しないよう、ドグ歯４１，５１の噛み合い反力によってトルクリミットバネ６０が圧縮されてスリーブ４がアーマチャ３の押圧部３２側に移動し、スリーブ４とドグピース５との係合状態が解除されるように構成されている。次に、この損傷防止動作の構成と原理について、図４を参照して詳細に説明する。

図４（ａ）は、スリーブ４のドグ歯４１及びドグピース５のドグ歯５１を外周側から見た図であり、図４（ｂ）は、スリーブ４の複数のスプライン突起４２と第１ハウジング部材７１の複数のスプライン突起７１１との嵌合部を含むスリーブ４及び第１ハウジング部材７１の断面図である。

図４（ａ）では、スリーブ４のドグ歯４１が受ける反力をベクトルＲｆ_１で示し、その軸方向成分をベクトルＲａ_１、周方向成分をベクトルＲｃ_１で示している。スリーブ４の複数のドグ歯４１は、軸方向に歯丈を有し、歯筋が回転軸線Ｏに対して直角となる径方向に延在する放射状に形成されている。また、ドグ歯４１は、歯先面４１ａが平面状であり、歯先面４１ａの周方向両側における歯面４１ｂが回転軸線Ｏに対して直角な面に対し所定の角度傾斜した傾斜面である。

ドグピース５のドグ歯５１は、スリーブ４のドグ歯４１と同様に、軸方向に歯丈を有し、歯筋が回転軸線Ｏに対して直角となる径方向に延在する放射状に形成されている。またドグ歯５１は、歯先面５１ａが平面状であり、歯先面５１ａの周方向両側における歯面５１ｂが回転軸線Ｏに対して直角な面に対し所定の角度傾斜した傾斜面である。

スリーブ４のドグ歯４１とドグピース５のドグ歯５１とは、歯丈や歯幅、及び歯数やピッチ等の諸元が共通である。また、ドグ歯４１，５１は、歯厚が歯先面４１ａ，５１ａ側の先端部ほど小さくなる略台形状である。図４（ａ）では、スリーブ４のドグ歯４１におけるドグピース５のドグ歯５１との接点における圧力角をθで示している。

図４（ｂ）では、スリーブ４の複数のスプライン突起４２が第１ハウジング部材７１の複数のスプライン突起７１１から受ける反力をベクトルＲｆ_２で示し、その径方向成分をベクトルＲｒ_２、周方向成分をベクトルＲｃ_２で示している。また、スプライン突起４２は、歯先面４２ａの周方向両側における歯面４２ｂがインボリュート曲線からなるインボリュート歯形を有している。第１ハウジング部材７１のスプライン突起７１１も同様に、歯先面７１１ａの周方向両側における歯面７１１ｂがインボリュート曲線からなるインボリュート歯形を有している。図４（ｂ）では、スリーブ４のスプライン突起４２における第１ハウジング部材７１のスプライン突起７１１との接点における圧力角をφで示している。

スリーブ４は、そのドグ歯４１がドグピース５のドグ歯５１から受ける噛み合い力の軸方向成分をＦ_１とし、トルクリミットバネ６０から受ける押し付け力をＦ_２とし、スプライン突起４２が第１ハウジング部材７１のスプライン突起７１１から受ける摩擦力をＦ_３としたとき、下記式（１）が満たされた場合に、図３（ｂ）に示すようにトルクリミットバネ６０に抗してドグピース５から離間する方向に移動し、ドグ歯４１，５１の係合が解除される。

ここで、スリーブ４がドグピース５を介して受ける駆動軸１０２のトルクをＴ_１、ドグ歯４１，５１の歯面４１ｂ，５１ｂの摩擦係数をμ_ｄ、ドグ歯４１，５１の有効径をＤ_１とすると、Ｆ_１は下記式（２）で得られる。

また、スプライン突起４２，７１１の歯面４２ｂ，７１１ｂの摩擦係数をμ_ｓｐ、スプライン突起４２，７１１の有効径をＤ_２とすると、Ｆ_３は下記式（３）で得られる。

これにより、トルクＴ_１が所望の値になったときに上記の式（１）が満たされるようにトルクリミットバネ６０のバネ定数を定めることにより、当該所望の値でスリーブ４とドグピース５との係合状態が解除される。この所望の値は、係合装置１や動力分配機構１０２等に損傷が発生しないように適宜設定されるべき値である。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、スリーブ４及びドグピース５が電磁石２の内側に配置され、電磁石２の内側でドグ歯４１，５１が噛み合わされるので、特に軸方向の装置サイズを小さくすることができ、係合装置１の車両等への搭載性を高めることができる。また、スリーブ４は、電磁石２、アーマチャ３、及びリターンバネ２３からなる簡素な移動機構により軸方向に移動するので、スリーブ４を移動させるための部品の点数を少なく抑えることが可能となる。またさらに、アーマチャ３は、磁路部３１と押圧部３２とを一体に備え、押圧部３２が磁路部３１の径方向内側に設けられた単純な形状であるので、例えば鍛造により容易に成形することが可能である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る係合装置１Ａを示す全体断面図である。図５では、駆動軸１０２の回転軸線Ｏよりも上側に非作動状態を示し、回転軸線Ｏよりも下側に作動状態を示している。図５において、図２を参照して説明した第１の実施の形態に係る係合装置１の部品又は部分に対応する機能を有する係合装置１Ａの部品又は部分については、図２に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。

第１の実施の形態に係る係合装置１と第２の実施の形態に係る係合装置１Ａとは、ヨーク２２、リターンバネ２３、アーマチャ３、及びトルクリミットバネ６０の形状や構成が主として異なる。

具体的には、第１の実施の形態では、ヨーク２２の内周円筒部２２１及び外周円筒部２２２に傾斜面２２１ｂ，２２１ｂが形成されていたが、第２の実施の形態に係るヨーク２２にはこのような傾斜面が形成されていない。また、第２の実施の形態では、リターンバネ２３がコイルバネからなり、トルクリミットバネ６０が複数（図５の図示例では４つ）の皿バネ６００からなる。アーマチャ３の磁路部３１には、軸方向に窪んで形成された凹部３１０が設けられ、リターンバネ２３の一端部が凹部３１０に収容されている。

トルクリミットバネ６０を構成するそれぞれの皿バネ６００は、外径側の端部同士もしくは内径側の端部同士が隣り合う皿バネ６００と当接している。複数の皿バネ６００のうち、最もスリーブ４側の皿バネ６００とスリーブ４との間には、ワッシャ６０１が配置されている。

第２の実施の形態に係るアーマチャ３は、ヨーク２２の内周円筒部２２１及び外周円筒部２２２の軸方向端面２２１ａ，２２２ａに対向する環状の磁路部３１と、磁路部３１の内側に設けられ、トルクリミットバネ６０を押圧する押圧部３２と、磁路部３１と押圧部３２との間から軸方向に突出する円筒状の筒状突起３４とを有している。筒状突起３４は、アーマチャ３の軸方向移動に伴い、その外周面が樹脂ブッシュ２４の内周面を摺動する。また、筒状突起３４の先端部には止め輪３５が嵌着され、この止め輪３５によってスリーブ４の押圧部３２から離間する方向への軸方向移動が規制されている。

スリーブ４及びドグピース５は、電磁石２の内側に配置されている。より具体的には、スリーブ４がアーマチャ３の筒状突起３４の内側に配置されている。電磁石２の電磁コイル２１１に通電されたとき、スリーブ４のドグ歯４１とドグピース５のドグ歯５１とは、電磁石２の内側で噛み合わされる。

以上のように構成された係合装置１Ａは、第１の実施の形態に係る係合装置１と同様に動作し、同様の機能を発揮する。また、本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図６を参照して説明する。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る係合装置１Ｂを示す全体断面図である。第３の実施の形態に係る係合装置１Ｂは、第２の実施の形態に係る係合装置１Ａをさらに変形したものであり、スリーブ４のドグ歯４１とドグピース５のドグ歯５１との噛み合いにより、一対の回転部材（第１及び第２の回転部材８０，９０）の間でトルクが伝達されるように構成されたものである。

図６では、図５と同様に、第１及び第２の回転部材８０，９０の回転軸線Ｏよりも上側に非作動状態を示し、回転軸線Ｏよりも下側に作動状態を示している。図６において、第１及び第２の実施の形態に係る係合装置１，１Ａの部品又は部分に対応する機能を有する係合装置１Ｂの部品又は部分については、図２及び図５に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。

第３の実施の形態に係る係合装置１Ｂは、電磁コイル２１１に通電された作動状態において、同軸上で相対回転可能に配置された第１の回転部材８０と第２の回転部材９０とをトルク伝達可能に連結し、電磁コイル２１１に通電されない非作動状態では、第１の回転部材８０と第２の回転部材９０とを相対回転可能とする。第１の回転部材８０は、円筒状の本体部８１１及び円環板状のフランジ部８１２を一体に有する中空状のシャフト８１と、シャフト８１に複数のボルト８３１及びナット８３２によって結合された結合部材８２とを有する。

結合部材８２は、スリーブ４の複数のスプライン突起４２が係合する複数のスプライン突起８２０が外周面に形成された円筒状の本体部８２１と、本体部８２１の軸方向一端部から外径側に突出して形成された外鍔部８２２と、本体部８２１の軸方向他端部から内径側に突出して形成された内鍔部８２３とを一体に有している。

スリーブ４は、複数のスプライン突起４２が結合部材８２の複数のスプライン突起８２０に係合することで、第１の回転部材８０に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。第１の回転部材８０に対するスリーブ４のドグピース５から離間する側への軸方向移動は、結合部材８２の本体部８２１の外周に嵌着された止め輪３６によって規制されている。

ドグピース５は、複数のスプライン突起５２が第２の回転部材９０に形成された複数のスプライン突起９００に係合することにより、第２の回転部材９０に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。ドグピース５は、第２の回転部材９０を挿通させる円筒状の連結部５０を有し、この連結部５０の内周面に軸方向に延びる複数のスプライン突起５２が形成されている。

ドグピース５の連結部５０と結合部材８２の本体部８２１との間には、玉軸受７７が配置されている。また、第２の回転部材９０は、その先端部がシャフト８１の内部に配置され、第２の回転部材９０の先端部における外周面とシャフト８１の内周面との間に玉軸受７８が配置されている。

アーマチャ３及びスリーブ４は、第１の回転部材８０と共に回転する。このため、本実施の形態では、リターンバネ２３とアーマチャ３の磁路部３１との間にスラストころ軸受７９１が配置されている。また、結合部材８２の内鍔部８２３とドグピース５との間には、スラストころ軸受７９２が配置されている。ヨーク２２は、非回転の固定部材であるステー７０に固定され、ステー７０に嵌着された止め輪７０１によって抜け止めされている。

以上のように構成された係合装置１Ｂによっても、第１及び第２の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。

（付記）
以上、本発明を第１乃至第３の実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、車両１００の駆動系の構成は、図１に例示したものに限らず、例えば図７のように変形することも可能である。図１の構成例では、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸１２が駆動軸１０２を挿通させる中空軸であり、係合装置１が動力分割機構１１の軸方向におけるエンジンＥとは反対側に配置された場合について説明したが、図７の変形例では、係合装置１が動力分割機構１１とエンジンＥとの間に配置されている。その他の構成は図１を参照して説明した第１の実施の形態の駆動系の構成と同様であるので、図７に示す駆動系の各構成要素には、図１に示した構成要素のうち機能が共通するものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。このような駆動系の構成によっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。

また、上記の実施の形態では、ドグ歯４１，５１の歯面４１ｂ，５１ｂが回転軸線Ｏに対して直角な面に対して所定の角度傾斜した傾斜面である場合について説明したが、これに限らず、歯面４１ｂ，５１ｂがインボリュート曲線であってもよい。また、ドグ歯４１，５１の噛み合わせが凸円弧と凸円弧との組み合わせであってもよく、凸円弧と凹円弧の組み合わせであってもよい。

またさらに、上記の実施の形態では、係合装置１を車両１００の駆動系に用いた場合について説明したが、例えば工作機械等の他の機器に係合装置１を用いることも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ…係合装置 ２…電磁石
２１…コイル部材 ２１１…電磁コイル
２２…ヨーク（磁路形成部材） ２２１…内周円筒部
２２２…外周円筒部 ２２３…底部
３…アーマチャ ３１…磁路部
３２…押圧部 ４…スリーブ（第１の噛み合い部材）
５…ドグピース（第２の噛み合い部材） ４１，５１…ドグ歯
６０…トルクリミットバネ ７…ハウジング（固定部材）
８０，９０…第１及び第２の回転部材（一対の回転部材）

Claims (4)

1. 電磁コイル及び前記電磁コイルの通電により発生する磁束の磁路となる磁路形成部材を有する環状の電磁石と、
   前記磁路形成部材と共に前記磁路を構成し、前記電磁コイルへの通電時に前記電磁石の磁力によって移動するアーマチャと、
   複数の第１の噛み合い歯を有する第１の噛み合い部材と、
   前記アーマチャの移動力を前記第１の噛み合い部材に弾性的に伝達する弾性部材と、
   前記複数の第１の噛み合い歯に係合可能な複数の第２の噛み合い歯を有する第２の噛み合い部材とを備え、
   前記第１の噛み合い部材が前記弾性部材を介して前記アーマチャの移動力を受けて前記第２の噛み合い部材側に移動したとき、前記第１の噛み合い歯と前記第２の噛み合い歯とが前記電磁石の内側で噛み合う、
   係合装置。
2. 前記磁路形成部材は、前記電磁コイルの内周を覆う内周円筒部と、前記電磁コイルの外周を覆う外周円筒部と、前記電磁コイルの軸方向一側で前記内周円筒部と前記外周円筒部との間に介在する底部とを有し、前記電磁コイルの軸方向他側が開放され、
   前記アーマチャは、前記電磁コイルの前記軸方向他側で前記内周円筒部及び前記外周円筒部の軸方向端面に対向して前記磁束の磁路となる環状の磁路部と、前記磁路部の内側で前記第１噛み合い部材との間に前記弾性部材を挟み、前記弾性部材を押圧する押圧部とを一体に有する、
   請求項１に記載の係合装置。
3. 前記第１の噛み合い部材及び前記第２の噛み合い部材は、相対回転可能に配置された一対の部材のうち一方の部材及び他方の部材にそれぞれ相対回転不能に連結され、
   前記一方の部材及び前記他方の部材のうち何れかが非回転の固定部材であり、前記第１の噛み合い歯と前記第２の噛み合い歯との噛み合いにより、前記一対の部材の相対回転が規制される、
   請求項１又は２に記載の係合装置。
4. 前記第１の噛み合い部材及び前記第２の噛み合い部材は、相対回転可能に配置された一対の回転部材のうち一方の回転部材及び他方の回転部材にそれぞれ相対回転不能に連結され、
   前記第１の噛み合い歯と前記第２の噛み合い歯との噛み合いにより、前記一対の回転部材の間でトルクが伝達される、
   請求項１又は２に記載の係合装置。