WO2023276724A1 - 制御装置、および、その製造方法 - Google Patents
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- F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
- F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
- F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms
Definitions
- the present disclosure relates to a control device and its manufacturing method.
- an engagement state that is provided between a first transmission portion and a second transmission portion that are relatively rotatable and allows transmission of torque between the first transmission portion and the second transmission portion;
- a clutch device capable of changing the state of a clutch that changes to a disengaged state that cuts off transmission of torque between a second transmission portion and a second transmission portion.
- the clutch device described in Patent Document 1 includes a clutch actuator that presses the clutch and a control device that controls the clutch actuator.
- a controller controls operation of the brushless motor of the clutch actuator.
- the load applied to the clutch actuator is small in the looseness section of the clutch, which is the section up to the clutch touch point where the pressing section contacts the clutch.
- the motor is controlled to advance in the looseness section of the clutch, the number of revolutions of the motor is increased, and an improvement in responsiveness can be expected.
- the load applied to the clutch actuator increases sharply, and the torque to be generated by the motor also increases. If advance angle control is applied to the high torque region of the motor, there is a risk that not only will the rotational speed of the motor decrease and the responsiveness will decrease, but also the lock torque will decrease. As a result, the maximum load that presses the clutch is reduced, and a large-sized motor capable of outputting a larger torque must be employed, which may increase the size of the clutch actuator.
- An object of the present disclosure is to provide a control device capable of suppressing a decrease in the maximum load that presses the clutch while improving the responsiveness of the clutch actuator, and a method of manufacturing the same.
- the present disclosure provides an engagement state that allows transmission of torque between the first transmission portion and the second transmission portion, which are relatively rotatable, and the first transmission portion.
- a clutch actuator has a housing, an electric motor, and a rotary translator.
- An electric motor has a stator provided in a housing, a coil provided in the stator, and a rotor rotatable relative to the stator, and can output torque from the rotor when energized.
- the rotary translation unit converts rotary motion due to torque from the electric motor into translational motion, and can change the state of the clutch to an engaged state or a disengaged state.
- the control device includes an energization control unit that controls energization of the electric motor, and a storage unit that stores a predetermined advance amount.
- a predetermined value the region in which the load applied from the clutch side to the rotary translational portion is equal to or less than a predetermined value is referred to as the "low load region,” and the load applied from the clutch side to the rotary translational portion is the predetermined value.
- the energization control unit advances the electric motor based on the predetermined advance amount at least in the low load area.
- the predetermined value of the advance angle is set large and the advance angle is controlled, and in the high load region, the predetermined value of the advance angle is set small or set to 0°. If the advance angle control is performed, it is possible to improve the responsiveness of the clutch actuator in the section corresponding to the looseness control section of the clutch, and to suppress the decrease in the maximum load that presses the clutch in the section corresponding to the pressing force control section.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a control device of the first embodiment and a clutch actuator to be controlled
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the control device of the first embodiment and a part of the clutch actuator to be controlled
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the clutch actuator to be controlled by the control device of the first embodiment
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing the internal configuration of the control device and the electric motor of the first embodiment
- FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the stroke amount of the pressing portion of the clutch actuator and the load applied to the rotation translation portion;
- FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the output torque of the electric motor and the rotation speed of the electric motor;
- FIG. 8 is a diagram showing each step of the manufacturing method of the control device of the first embodiment,
- FIG. 9 is a diagram showing the measurement results in the measurement process of the manufacturing method of the control device of the first embodiment,
- FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the advance amount and the number of revolutions of the electric motor when no load is applied.
- FIG. 11 is a diagram for explaining that individual variations occur in the relationship between the advance angle amount and the rotation speed of the electric motor when there is no load.
- FIG. 12 is a diagram showing each step of the manufacturing method of the control device of the second embodiment,
- FIG. 13 is a diagram showing each step of the manufacturing method of the control device of the third embodiment.
- a clutch device to which the control device according to the first embodiment is applied is shown in FIGS.
- a clutch device 1 is provided, for example, between an internal combustion engine and a transmission of a vehicle, and is used to allow or block transmission of torque between the internal combustion engine and the transmission.
- the clutch device 1 includes a clutch actuator 10, a clutch 70, an electronic control unit (hereinafter referred to as "ECU") 100 as a “control device”, an input shaft 61 as a “first transmission section”, and an input shaft 61 as a “second transmission section”. output shaft 62 and the like.
- ECU electronice control unit
- the clutch actuator 10 includes a housing 12, an electric motor 20 as a “prime mover”, a reduction gear 30, a torque cam 2 as a “rotational translation unit” or a “rolling element cam”, and the like.
- the ECU 100 is a small computer having a CPU as computing means, ROM, RAM, etc. as storage means, and I/O etc. as input/output means.
- the ECU 100 executes calculations according to programs stored in a ROM or the like based on information such as signals from various sensors provided in various parts of the vehicle, and controls operations of various devices and devices of the vehicle.
- the ECU 100 executes the program stored in the non-transitional substantive recording medium. By executing this program, the method corresponding to the program is executed.
- the ECU 100 can control the operation of the internal combustion engine based on information such as signals from various sensors.
- the ECU 100 can also control the operation of the clutch actuator 10 by controlling the operation of the electric motor 20, which will be described later.
- the ECU 100 will be detailed later.
- the input shaft 61 is connected to, for example, a drive shaft of an internal combustion engine (not shown) and is rotatable together with the drive shaft. That is, torque is input to the input shaft 61 from the drive shaft.
- a vehicle equipped with an internal combustion engine is provided with a fixed body 11 (see FIG. 2).
- the fixed body 11 is formed, for example, in a tubular shape and fixed to the engine room of the vehicle.
- a ball bearing 141 is provided between the inner peripheral wall of the fixed body 11 and the outer peripheral wall of the input shaft 61 . Thereby, the input shaft 61 is supported by the fixed body 11 via the ball bearings 141 .
- the housing 12 is provided between the inner peripheral wall of the fixed body 11 and the outer peripheral wall of the input shaft 61 .
- the housing 12 has a housing inner cylindrical portion 121, a housing plate portion 122, a housing outer cylindrical portion 123, a seal groove portion 124, a housing step surface 125, a housing side spline groove portion 127, a housing hole portion 128, and the like. doing.
- the housing inner cylindrical portion 121 is formed in a substantially cylindrical shape.
- the housing plate portion 122 is formed in an annular plate shape so as to extend radially outward from the end portion of the housing inner cylindrical portion 121 .
- the housing outer tubular portion 123 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend from the outer edge portion of the housing plate portion 122 to the same side as the housing inner tubular portion 121 .
- the housing inner cylindrical portion 121, the housing plate portion 122, and the housing outer cylindrical portion 123 are integrally formed of metal, for example.
- the housing 12 is formed in a hollow and flat shape as a whole.
- the seal groove portion 124 is formed in an annular shape so as to be recessed radially inward from the outer peripheral wall of the housing inner cylindrical portion 121 .
- the housing stepped surface 125 is formed in an annular planar shape between the seal groove portion 124 and the housing plate portion 122 so as to face the side opposite to the housing plate portion 122 .
- the housing-side spline groove portion 127 is formed on the outer peripheral wall of the housing inner cylindrical portion 121 so as to extend in the axial direction of the housing inner cylindrical portion 121 .
- a plurality of housing-side spline groove portions 127 are formed in the circumferential direction of the housing inner tubular portion 121 .
- the housing hole portion 128 is formed so as to penetrate the housing plate portion 122 in the plate thickness direction.
- the housing 12 is fixed to the fixed body 11 so that part of the outer wall abuts part of the wall surface of the fixed body 11 (see FIG. 2).
- the housing 12 is fixed to the fixed body 11 by bolts (not shown) or the like.
- housing 12 is provided coaxially with fixed body 11 and input shaft 61 .
- coaxial is not limited to a coaxial state in which the two axes are exactly aligned, but also includes a slightly eccentric or tilted state (the same applies hereinafter).
- a substantially cylindrical space is formed between the inner peripheral wall of the housing inner cylindrical portion 121 and the outer peripheral wall of the input shaft 61 .
- the housing 12 has an accommodation space 120 as a "space”.
- the accommodation space 120 is formed between the housing inner tubular portion 121 , the housing plate portion 122 and the housing outer tubular portion 123 .
- the electric motor 20 is housed in the housing space 120 .
- the electric motor 20 has a stator 21, a coil 22, a rotor 23, a magnet 230 as a "magnet", a magnet cover 24, and the like.
- the stator 21 has a stator yoke 211 and stator teeth 212 .
- the stator 21 is made of laminated steel plates, for example.
- Stator yoke 211 is formed in a substantially cylindrical shape.
- Stator teeth 212 are formed integrally with stator yoke 211 so as to protrude radially inward from the inner peripheral wall of stator yoke 211 .
- a plurality of stator teeth 212 are formed at equal intervals in the circumferential direction of stator yoke 211 .
- Coil 22 is provided on each of stator teeth 212 .
- the stator 21 is fixed to the housing 12 so that the outer peripheral wall of the stator yoke 211 fits into the inner peripheral wall of the housing outer cylindrical portion 123 .
- the rotor 23 is made of, for example, iron-based metal.
- the rotor 23 has a rotor main body 231 and a rotor tubular portion 232 .
- the rotor main body 231 is formed in a substantially annular shape.
- the rotor tubular portion 232 is formed to extend in a tubular shape from the outer edge of the rotor main body 231 .
- the magnet 230 is provided on the outer peripheral wall of the rotor 23.
- a plurality of magnets 230 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotor 23 so that the magnetic poles alternate.
- the magnet cover 24 is provided on the rotor 23 so as to cover the radially outer surface of the rotor 23 of the magnet 230 . More specifically, the magnet cover 24 is made of, for example, non-magnetic metal.
- the clutch actuator 10 has a rotor bearing 15.
- the rotor bearing 15 is provided on the housing plate portion 122 side with respect to the housing stepped surface 125 and radially outside the housing inner cylinder portion 121 .
- the rotor bearing 15 has an inner ring 151, an outer ring 152, bearing balls 153 as "bearing rolling elements", and the like.
- the inner ring 151 and the outer ring 152 are formed of metal, for example, in a cylindrical shape.
- the outer ring 152 is provided radially outside the inner ring 151 .
- the bearing ball 153 is spherically formed of metal, for example.
- the bearing balls 153 are provided so as to be able to roll between the inner ring 151 and the outer ring 152 in an annular groove formed in the outer peripheral wall of the inner ring 151 and an annular groove formed in the inner peripheral wall of the outer ring 152 .
- there is A plurality of bearing balls 153 are provided in the circumferential direction of inner ring 151 and outer ring 152 .
- the bearing balls 153 roll between the inner ring 151 and the outer ring 152 so that the inner ring 151 and the outer ring 152 can rotate relative to each other.
- the bearing balls 153 restrict relative axial movement between the inner ring 151 and the outer ring 152 .
- the inner peripheral wall of the inner ring 151 abuts against the outer peripheral wall of the housing inner cylindrical portion 121, and one axial end face of the inner ring 151 is placed on the housing inner cylindrical portion 121 with a predetermined distance from the housing plate portion 122. is provided.
- the rotor 23 is provided such that the inner peripheral wall of the rotor body 231 is fitted to the outer peripheral wall of the rotor bearing 15 . Thereby, the rotor bearing 15 supports the rotor 23 so as to be relatively rotatable with respect to the housing 12 .
- the ECU 100 can control the operation of the electric motor 20 by controlling the electric power supplied to the coil 22 .
- a rotating magnetic field is generated in the stator 21 and the rotor 23 rotates.
- torque is output from the rotor 23 .
- the electric motor 20 has a stator 21 and a rotor 23 that is rotatable relative to the stator 21, and can output torque from the rotor 23 when electric power is supplied.
- the electric motor 20 is an inner rotor type brushless DC motor.
- the clutch actuator 10 has a rotation angle sensor 170 .
- the rotation angle sensor 170 is provided on the electric motor 20 so as to be positioned on the housing plate portion 122 side with respect to the coil 22 .
- the rotation angle sensor 170 detects magnetic flux generated from the magnet 230 that rotates integrally with the rotor 23, and outputs a signal corresponding to the detected magnetic flux to the ECU 100. Accordingly, the ECU 100 can detect the rotation angle, rotation speed, etc. of the rotor 23 based on the signal from the rotation angle sensor 170 .
- the ECU 100 also determines the relative rotation angle of the drive cam 40 with respect to the housing 12 and a driven cam 50 described later, and the relative rotation angle of the driven cam 50 and the state changer 80 with respect to the housing 12 and the drive cam 40, based on the rotation angle and rotation speed of the rotor 23 . A relative position in the axial direction and the like can be calculated.
- the speed reducer 30 has a sun gear 31, a planetary gear 32, a carrier 33, a first ring gear 34, a second ring gear 35, and the like.
- the sun gear 31 is provided so as to be coaxial with the rotor 23 and integrally rotatable.
- the rotor 23 and the sun gear 31 are formed separately from different materials and arranged coaxially so as to be rotatable together.
- the sun gear 31 has a sun gear base portion 310, a sun gear tooth portion 311 as a "tooth portion” and an “external tooth”, and a sun gear cylindrical portion 312.
- the sun gear base portion 310 is formed of metal, for example, in a substantially annular shape.
- Sun gear cylindrical portion 312 is formed integrally with sun gear base portion 310 so as to extend cylindrically from the outer edge of sun gear base portion 310 .
- the sun gear tooth portion 311 is formed on the outer peripheral wall of the end portion of the sun gear tubular portion 312 opposite to the sun gear base portion 310 .
- the sun gear 31 is provided so that the outer peripheral wall of the sun gear base portion 310 fits into the inner peripheral wall of the rotor tubular portion 232 . Accordingly, the sun gear 31 is supported by the rotor bearing 15 so as to be rotatable relative to the housing 12 together with the rotor 23 .
- the torque of the electric motor 20 is input to the sun gear 31 that rotates integrally with the rotor 23 .
- the sun gear 31 corresponds to the “input portion” of the speed reducer 30 .
- a plurality of planetary gears 32 are provided along the circumferential direction of the sun gear 31, and can revolve in the circumferential direction of the sun gear 31 while meshing with the sun gear 31 and rotating. More specifically, the planetary gears 32 are formed of metal, for example, in a substantially cylindrical shape, and are provided in plurality at equal intervals in the circumferential direction of the sun gear 31 on the radially outer side of the sun gear 31 .
- the planetary gear 32 has planetary gear teeth 321 as "teeth" and "external teeth”.
- the planetary gear tooth portion 321 is formed on the outer peripheral wall of the planetary gear 32 so as to mesh with the sun gear tooth portion 311 .
- the carrier 33 rotatably supports the planetary gear 32 and is rotatable relative to the sun gear 31 .
- the carrier 33 has a carrier body 331 and pins 335 .
- the carrier main body 331 is made of metal, for example, and is formed in a substantially annular plate shape.
- the carrier body 331 is positioned between the coil 22 and the planetary gear 32 in the axial direction.
- the pin 335 is made of metal, for example, and has a substantially columnar shape.
- the pin 335 is provided such that its axial end is fixed to the carrier body 331 .
- the speed reducer 30 has a planetary gear bearing 36.
- the planetary gear bearing 36 is provided between the outer peripheral wall of the pin 335 and the inner peripheral wall of the planetary gear 32 .
- the planetary gear 32 is rotatably supported by the pin 335 via the planetary gear bearing 36 .
- the pin 335 is provided at the rotation center of the planetary gear 32 and supports the planetary gear 32 rotatably.
- the planetary gear 32 and the pin 335 are axially movable relative to each other within a predetermined range via the planetary gear bearing 36 .
- the planetary gear bearing 36 restricts the axial relative movement range between the planetary gear 32 and the pin 335 to a predetermined range.
- the first ring gear 34 has a first ring gear tooth portion 341 which is a tooth portion that can mesh with the planetary gear 32 and is fixed to the housing 12 . More specifically, the first ring gear 34 is made of metal, for example, and has a substantially cylindrical shape. The first ring gear 34 is fixed to the housing 12 on the side opposite to the housing plate portion 122 with respect to the stator 21 so that the outer edge thereof fits into the inner peripheral wall of the housing outer cylinder portion 123 . Therefore, the first ring gear 34 cannot rotate relative to the housing 12 .
- the first ring gear 34 is provided coaxially with the housing 12 , the rotor 23 and the sun gear 31 .
- a first ring gear tooth portion 341 as a “tooth portion” and an “internal tooth” is formed on the inner peripheral wall of the first ring gear 34 so as to be able to mesh with one axial end side of the planetary gear tooth portion 321 of the planetary gear 32 . ing.
- the second ring gear 35 has a second ring gear tooth portion 351 which is a tooth portion that can mesh with the planetary gear 32 and has a number of teeth different from that of the first ring gear tooth portion 341. ing. More specifically, the second ring gear 35 is made of metal, for example, and has a cylindrical shape.
- the second ring gear 35 is provided coaxially with the housing 12, the rotor 23, and the sun gear 31.
- the second ring gear tooth portion 351 as a “tooth portion” and an “internal tooth” is arranged at the first axial position of the second ring gear 35 so as to be able to mesh with the other axial end side of the planetary gear tooth portion 321 of the planetary gear 32 . It is formed on the inner peripheral wall of the end on the ring gear 34 side.
- the number of teeth of the second ring gear tooth portion 351 is greater than the number of teeth of the first ring gear tooth portion 341 . More specifically, the number of teeth of the second ring gear tooth portion 351 is greater than the number of teeth of the first ring gear tooth portion 341 by the number obtained by multiplying the number of planetary gears 32 by an integer.
- the planetary gear 32 needs to mesh normally without interference with the first ring gear 34 and the second ring gear 35, which have two different specifications at the same location. It is designed to shift and keep the center distance of each gear pair constant.
- the sun gear 31 rotates, and the planetary gear tooth portion 321 of the planetary gear 32 meshes with the sun gear tooth portion 311 and the first ring gear tooth portion 341 and the second ring gear tooth portion 351. It revolves in the circumferential direction of the sun gear 31 while rotating.
- the number of teeth of the second ring gear tooth portion 351 is greater than the number of teeth of the first ring gear tooth portion 341 , the second ring gear 35 rotates relative to the first ring gear 34 .
- the speed reducer 30 can reduce the torque of the electric motor 20 and output it.
- the speed reducer 30 constitutes a 3k paradox planetary gear speed reducer.
- the second ring gear 35 is formed separately from the drive cam 40 described later, and is provided so as to be rotatable together with the drive cam 40 .
- the second ring gear 35 reduces the torque from the electric motor 20 and outputs it to the drive cam 40 .
- the second ring gear 35 corresponds to the “output section” of the speed reducer 30 .
- the torque cam 2 has a driving cam 40 as a "rotating part”, a driven cam 50 as a “translating part”, and a cam ball 3 as a “cam rolling element”.
- the drive cam 40 has a drive cam main body 41, a drive cam specific shape portion 42, a drive cam plate portion 43, a drive cam outer cylindrical portion 44, a drive cam groove 400, and the like.
- the drive cam main body 41 is formed in a substantially annular plate shape.
- the drive cam specific shape portion 42 is formed to extend from the outer edge portion of the drive cam body 41 so as to be inclined with respect to the axis of the drive cam body 41 .
- the drive cam plate portion 43 is formed in a substantially annular plate shape so as to extend radially outward from the end portion of the drive cam specific shape portion 42 opposite to the drive cam main body 41 .
- the drive cam outer cylindrical portion 44 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend from the outer edge portion of the drive cam plate portion 43 to the side opposite to the drive cam specific shape portion 42 .
- the drive cam main body 41, the drive cam specific shape portion 42, the drive cam plate portion 43, and the drive cam outer cylindrical portion 44 are integrally formed of metal, for example.
- the drive cam groove 400 is formed to extend in the circumferential direction of the drive cam body 41 while being recessed from one end face of the drive cam body 41 on the drive cam specific shape portion 42 side to the other end face side.
- the drive cam groove 400 is formed such that the depth from one end surface thereof changes in the circumferential direction of the drive cam main body 41 .
- three drive cam grooves 400 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the drive cam main body 41 .
- the drive cam 40 has a drive cam body 41 located between the outer peripheral wall of the housing inner cylindrical portion 121 and the inner peripheral wall of the sun gear cylindrical portion 312 of the sun gear 31 , and the drive cam plate portion 43 and the carrier body 331 with respect to the planetary gear 32 . are provided between the housing inner tubular portion 121 and the housing outer tubular portion 123 so as to be located on opposite sides.
- the drive cam 40 is rotatable relative to the housing 12 .
- the second ring gear 35 is provided integrally with the drive cam 40 so that the inner peripheral wall of the end opposite to the end where the second ring gear teeth 351 are formed is fitted to the outer edge of the drive cam plate portion 43 . ing.
- the second ring gear 35 is non-rotatable relative to the drive cam 40 . That is, the second ring gear 35 is provided so as to be integrally rotatable with the drive cam 40 as a "rotating portion". Therefore, when the torque from the electric motor 20 is reduced by the reduction gear 30 and output from the second ring gear 35 , the drive cam 40 rotates relative to the housing 12 . That is, the drive cam 40 rotates relative to the housing 12 when the torque output from the speed reducer 30 is input.
- the driven cam 50 has a driven cam body 51, a driven cam specific shape portion 52, a driven cam plate portion 53, a cam-side spline groove portion 54, a driven cam groove 500, and the like.
- the driven cam main body 51 is formed in a substantially annular plate shape.
- the driven cam specific shape portion 52 is formed to extend from the outer edge portion of the driven cam body 51 so as to be inclined with respect to the axis of the driven cam body 51 .
- the driven cam plate portion 53 is formed in a substantially annular plate shape so as to extend radially outward from the end portion of the driven cam specific shape portion 52 opposite to the driven cam main body 51 .
- the driven cam main body 51, the driven cam specific shape portion 52, and the driven cam plate portion 53 are integrally formed of metal, for example.
- the cam-side spline groove portion 54 is formed on the inner peripheral wall of the driven cam main body 51 so as to extend in the axial direction.
- a plurality of cam-side spline groove portions 54 are formed in the circumferential direction of the driven cam main body 51 .
- the driven cam 50 has a driven cam main body 51 located on the opposite side of the drive cam main body 41 from the rotor bearing 15 and radially inside the drive cam specific shape portion 42 and the drive cam plate portion 43 . 54 is provided for spline connection with the housing-side spline groove portion 127 . As a result, the driven cam 50 is non-rotatable relative to the housing 12 and is axially movable relative to the housing 12 .
- the driven cam groove 500 is formed to extend in the circumferential direction of the driven cam body 51 while being recessed from one end face of the driven cam body 51 on the drive cam body 41 side to the other end face side.
- the driven cam groove 500 is formed such that the depth from one end surface of the driven cam main body 51 varies in the circumferential direction.
- three driven cam grooves 500 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the driven cam main body 51 .
- the cam ball 3 is spherically formed of metal, for example.
- the cam balls 3 are provided to roll between the three drive cam grooves 400 and the three driven cam grooves 500 respectively. That is, a total of three cam balls 3 are provided.
- the driving cam 40, the driven cam 50, and the cam ball 3 constitute the torque cam 2 as a “rolling cam”.
- the drive cam 40 rotates relative to the housing 12 and the driven cam 50, the cam balls 3 roll along the groove bottoms of the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500, respectively.
- the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500 are formed so that the depth changes in the circumferential direction of the drive cam 40 or the driven cam 50 . Therefore, when the drive cam 40 rotates relative to the housing 12 and the driven cam 50 by the torque output from the speed reducer 30, the cam ball 3 rolls in the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500, and the driven cam 50 is driven. Axial relative movement or stroke relative to cam 40 and housing 12 .
- the driven cam 50 has a plurality of driven cam grooves 500 formed on one end face so as to sandwich the cam ball 3 between the driven cam groove 400 and the driven cam groove 400 . doing.
- the driven cam 50 moves axially relative to the drive cam 40 and the housing 12 when the drive cam 40 rotates relative to the housing 12 .
- the driven cam 50 does not rotate relative to the housing 12 because the cam-side spline groove portion 54 is spline-connected to the housing-side spline groove portion 127 .
- the drive cam 40 rotates relative to the housing 12, it does not move relative to the housing 12 in the axial direction.
- the torque cam 2 is provided on one side of the electric motor 20 in the axial direction, and converts rotational motion due to torque from the electric motor 20 into translational motion, which is axial relative movement with respect to the housing 12 .
- the clutch actuator 10 includes a return spring 55 and a return spring retainer 56 as "biasing members".
- the return spring 55 is, for example, a coil spring, and is provided on the side of the driven cam body 51 opposite to the drive cam body 41 and radially outside the housing inner cylindrical portion 121 .
- One end of the return spring 55 is in contact with the surface of the driven cam body 51 opposite to the drive cam body 41 .
- the return spring retainer 56 has a retainer inner cylindrical portion 561 , a retainer plate portion 562 and a retainer outer cylindrical portion 563 .
- the retainer inner cylindrical portion 561 is formed in a substantially cylindrical shape.
- the retainer plate portion 562 is formed in an annular plate shape so as to extend radially outward from one end portion of the retainer inner cylindrical portion 561 .
- the retainer outer tubular portion 563 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend from the outer edge portion of the retainer plate portion 562 toward the retainer inner tubular portion 561 side.
- the retainer inner tubular portion 561, the retainer plate portion 562, and the retainer outer tubular portion 563 are integrally formed of metal, for example.
- the return spring retainer 56 is fixed to the housing inner tubular portion 121 so that the inner peripheral wall of the retainer inner tubular portion 561 fits into the outer peripheral wall of the housing inner tubular portion 121 .
- the other end of the return spring 55 is in contact with the retainer plate portion 562 between the retainer inner cylinder portion 561 and the retainer outer cylinder portion 563 .
- the return spring 55 has a force extending in the axial direction. Therefore, the driven cam 50 is urged toward the drive cam main body 41 by the return spring 55 with the cam ball 3 sandwiched between the driven cam 50 and the drive cam 40 .
- the output shaft 62 has a shaft portion 621, a plate portion 622, a cylindrical portion 623, and a friction plate 624 (see FIG. 2).
- the shaft portion 621 is formed in a substantially cylindrical shape.
- the plate portion 622 is formed integrally with the shaft portion 621 so as to extend radially outward in an annular plate shape from one end of the shaft portion 621 .
- the cylindrical portion 623 is formed integrally with the plate portion 622 so as to extend in a substantially cylindrical shape from the outer edge portion of the plate portion 622 to the side opposite to the shaft portion 621 .
- the friction plate 624 is formed in a substantially annular plate shape, and is provided on the end surface of the plate portion 622 on the cylinder portion 623 side. Here, the friction plate 624 cannot rotate relative to the plate portion 622 .
- a clutch space 620 is formed inside the cylindrical portion 623 .
- the end of the input shaft 61 passes through the housing inner cylindrical portion 121 and is located on the opposite side of the driven cam 50 to the drive cam 40 .
- the output shaft 62 is provided coaxially with the input shaft 61 on the opposite side of the driven cam 50 from the drive cam 40 .
- a ball bearing 142 is provided between the inner peripheral wall of the shaft portion 621 and the outer peripheral wall at the end of the input shaft 61 . Thereby, the output shaft 62 is supported by the input shaft 61 via the ball bearings 142 .
- the input shaft 61 and the output shaft 62 are rotatable relative to the housing 12 .
- the clutch 70 is provided between the input shaft 61 and the output shaft 62 in the clutch space 620 .
- the clutch 70 has an inner friction plate 71 , an outer friction plate 72 and a locking portion 701 .
- the inner friction plates 71 are formed in a substantially annular plate shape, and are provided in plurality so as to be aligned in the axial direction between the input shaft 61 and the cylindrical portion 623 of the output shaft 62 .
- the inner friction plate 71 is provided such that the inner edge thereof is spline-connected to the outer peripheral wall of the input shaft 61 . Therefore, the inner friction plate 71 is non-rotatable relative to the input shaft 61 and is axially movable relative to the input shaft 61 .
- the outer friction plates 72 are formed in a substantially annular plate shape, and are provided in plurality so as to be aligned in the axial direction between the input shaft 61 and the cylindrical portion 623 of the output shaft 62 .
- the inner friction plates 71 and the outer friction plates 72 are alternately arranged in the axial direction of the input shaft 61 .
- the outer friction plate 72 is provided so that its outer edge is spline-connected to the inner peripheral wall of the cylindrical portion 623 of the output shaft 62 . Therefore, the outer friction plate 72 is non-rotatable relative to the output shaft 62 and is axially movable relative to the output shaft 62 .
- the outer friction plate 72 located closest to the friction plate 624 among the plurality of outer friction plates 72 can contact the friction plate 624 .
- the locking portion 701 is formed in a substantially annular shape, and is provided so that the outer edge thereof fits into the inner peripheral wall of the cylindrical portion 623 of the output shaft 62 .
- the locking portion 701 can lock the outer edge portion of the outer friction plate 72 positioned closest to the driven cam 50 among the plurality of outer friction plates 72 . Therefore, the plurality of outer friction plates 72 and the plurality of inner friction plates 71 are prevented from coming off from the inside of the tubular portion 623 .
- the distance between locking portion 701 and friction plate 624 is greater than the total thickness of outer friction plates 72 and inner friction plates 71 .
- the clutch 70 transmits torque between the input shaft 61 and the output shaft 62.
- Clutch 70 allows transmission of torque between input shaft 61 and output shaft 62 when in the engaged state, and allows transmission of torque between input shaft 61 and output shaft 62 when in the disengaged state. It interrupts transmission of torque to and from shaft 62 .
- the clutch device 1 is a so-called normally open type clutch device that is normally in a non-engaged state.
- the state changing portion 80 has a disc spring 81, a disc spring retainer 82, and a disc spring thrust bearing 83 as a "pressing portion” or an "elastic deformation portion".
- the disc spring retainer 82 has a retainer tubular portion 821 and a retainer flange portion 822 .
- the retainer tubular portion 821 is formed in a substantially cylindrical shape.
- the retainer flange portion 822 is formed in an annular plate shape extending radially outward from one end of the retainer cylinder portion 821 .
- the retainer tubular portion 821 and the retainer flange portion 822 are integrally formed of metal, for example.
- the disk spring retainer 82 is provided on the driven cam 50 such that the other end of the retainer cylinder portion 821 is connected to the end surface of the driven cam plate portion 53 opposite to the drive cam 40 , for example.
- the retainer cylinder portion 821 and the driven cam plate portion 53 are connected by welding, for example.
- the disk spring 81 is provided so that the inner edge portion is positioned between the driven cam plate portion 53 and the retainer flange portion 822 on the radially outer side of the retainer tubular portion 821 .
- the disk spring thrust bearing 83 is formed in an annular shape, and is provided between the driven cam plate portion 53 and the inner edge portion of the disk spring 81 on the radially outer side of the retainer tubular portion 821 .
- the disk spring retainer 82 is fixed to the driven cam 50 so that the retainer flange portion 822 can lock one axial end of the disk spring 81, that is, the inner edge portion. Therefore, the disc spring 81 and the disc spring thrust bearing 83 are prevented from falling off from the disc spring retainer 82 by the retainer flange portion 822 .
- the disc spring 81 is elastically deformable in the axial direction.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing the clutch actuator 10 without the state changing section 80 attached.
- the cam ball 3 corresponds to the deepest part of the drive cam groove 400, which is the part of the drive cam body 41 that is farthest from one end face of the drive cam body 41 in the axial direction, that is, the depth direction.
- the distance between the drive cam 40 and the driven cam 50 is relatively small, and a gap Sp1 is formed between the other axial end of the disc spring 81, that is, the outer edge thereof, and the clutch 70 (see FIG. 1). reference). Therefore, the clutch 70 is in a disengaged state, and transmission of torque between the input shaft 61 and the output shaft 62 is interrupted.
- the disk spring 81 rotates relative to the driven cam 50 and the disk spring retainer 82 while being supported by the disk spring thrust bearing 83 .
- the disk spring thrust bearing 83 bears the disk spring 81 while receiving a thrust-direction load from the disk spring 81 .
- the ECU 100 stops rotation of the electric motor 20 when the clutch transmission torque reaches the clutch required torque capacity.
- the clutch 70 enters an engagement holding state in which the clutch transmission torque is maintained at the clutch required torque capacity.
- the disc spring 81 of the state changing portion 80 receives an axial force from the driven cam 50 and engages the clutch 70 according to the axial relative position of the driven cam 50 with respect to the housing 12 and the drive cam 40 . It can be changed to engaged or disengaged.
- the torque cam 2 can convert rotational motion due to torque from the electric motor 20 into translational motion, which is relative movement in the axial direction with respect to the housing 12, and change the state of the clutch 70 between the engaged state and the disengaged state. be.
- the output shaft 62 is connected to an input shaft of a transmission (not shown) at the end of the shaft portion 621 opposite to the plate portion 622, and is rotatable together with the input shaft. That is, the torque output from the output shaft 62 is input to the input shaft of the transmission.
- the torque input to the transmission is changed by the transmission and output as drive torque to the drive wheels of the vehicle. This allows the vehicle to run.
- the clutch device 1 includes an oil supply section 5 (see FIGS. 1 and 2).
- the oil supply portion 5 is formed in the shape of a passage on the output shaft 62 so that one end thereof is exposed to the clutch space 620 .
- the other end of the oil supply portion 5 is connected to an oil supply source (not shown). As a result, oil is supplied from one end of the oil supply portion 5 to the clutch 70 in the clutch space 620 .
- the ECU 100 controls the amount of oil supplied from the oil supply section 5 to the clutch 70 .
- the oil supplied to clutch 70 can lubricate and cool clutch 70 .
- the clutch 70 is a wet clutch and can be cooled by oil.
- the torque cam 2 as the “rotational translation section” forms an accommodation space 120 between the housing 12 and the drive cam 40 and the second ring gear 35 as the “rotational section”.
- the accommodation space 120 is formed inside the housing 12 on the side opposite to the clutch 70 with respect to the drive cam 40 and the second ring gear 35 .
- Electric motor 20 and speed reducer 30 are provided in housing space 120 .
- the clutch 70 is provided in a clutch space 620 which is a space on the opposite side of the housing space 120 with respect to the drive cam 40 .
- the thrust bearing 16 has rollers 161, races 162, and backup plates 163 as "thrust bearing rolling elements.”
- the race 162 is made of metal, for example, and has an annular plate shape.
- the roller 161 is formed of metal, for example, in a substantially columnar shape, and is provided so as to be able to roll in the circumferential direction of the race 162 while being in contact with one end surface of the race 162 .
- a plurality of rollers 161 are provided in the circumferential direction of the race 162 .
- the backup plate 163 has a plate main body 164 and plate protrusions 165 .
- the plate body 164 is formed in a substantially annular shape.
- the plate convex portion 165 is formed in a substantially annular shape so as to protrude in the axial direction from the inner edge portion of the plate main body 164 .
- the plate main body 164 and the plate protrusion 165 are integrally formed of metal, for example.
- the backup plate 163 is provided radially outward of the housing inner cylindrical portion 121 so that the plate convex portion 165 contacts the housing stepped surface 125 .
- the race 162 is provided radially outward of the housing inner cylindrical portion 121 so that the other end face abuts the end face of the plate main body 164 opposite to the plate protrusion 165 .
- the roller 161 is provided between the race 162 and the drive cam main body 41 , and is in contact with the end surface of the race 162 on the drive cam main body 41 side and the surface of the drive cam main body 41 on the race 162 side, and moves in the circumferential direction of the race 162 . can be rolled to
- the thrust bearing 16 bears the drive cam 40 while receiving a load in the thrust direction, that is, the axial direction from the drive cam 40 .
- the axial load from the clutch 70 side acts on the thrust bearing 16 via the disc spring 81 , disc spring thrust bearing 83 , driven cam 50 , cam ball 3 and drive cam 40 .
- the clutch actuator 10 includes an inner seal member 191 and an outer seal member 192 as “seal members".
- the inner seal member 191 is an annular oil seal made of an elastic material such as rubber.
- the outer seal member 192 is an annular oil seal made of an elastic material such as rubber and a metal ring.
- the inner seal member 191 is provided in a seal groove portion 124 formed in the housing inner cylindrical portion 121 .
- the inner seal member 191 is provided in the seal groove portion 124 so that the outer edge thereof can slide with the inner peripheral wall of the drive cam body 41 .
- the outer seal member 192 is provided between the housing outer cylindrical portion 123 and the drive cam outer cylindrical portion 44 on the side opposite to the first ring gear 34 with respect to the second ring gear 35 .
- the outer seal member 192 is provided on the housing outer cylinder portion 123 so that the seal lip portion of the inner edge portion can slide on the outer peripheral wall of the drive cam outer cylinder portion 44 .
- the outer seal member 192 is provided so as to be positioned radially outward of the inner seal member 191 when viewed from the axial direction of the inner seal member 191 (see FIGS. 1 and 2).
- the inner peripheral wall of the drive cam body 41 is slidable with the inner seal member 191 . That is, the inner seal member 191 is provided so as to come into contact with the drive cam 40 as a "rotating portion".
- the inner seal member 191 hermetically or liquid-tightly seals between the drive cam main body 41 and the housing inner cylindrical portion 121 .
- the outer peripheral wall of the drive cam outer cylindrical portion 44 is slidable on the seal lip portion that is the inner edge portion of the outer seal member 192 . That is, the outer seal member 192 is provided so as to come into contact with the drive cam 40 as a "rotating portion".
- the outer seal member 192 hermetically or liquid-tightly seals the outer peripheral wall of the drive cam outer cylindrical portion 44 and the inner peripheral wall of the housing outer cylindrical portion 123 .
- the accommodation space 120 that accommodates the electric motor 20 and the speed reducer 30 can be kept airtight or liquid-tight. It is possible to maintain airtightness or liquidtightness with the clutch space 620 in which 70 is provided. As a result, for example, even if foreign matter such as abrasion powder is generated in the clutch 70 , it is possible to prevent the foreign matter from entering the housing space 120 from the clutch space 620 . Therefore, malfunction of the electric motor 20 or the speed reducer 30 due to foreign matter can be suppressed.
- the ECU 100 of the present embodiment is a mechanism that permits transmission of torque between the input shaft 61 and the output shaft 62, which are relatively rotatable.
- the clutch actuator 10 has a housing 12, an electric motor 20, and a torque cam 2 as a "rotational translator".
- the electric motor 20 has a stator 21 provided in the housing 12, a coil 22 provided in the stator 21, and a rotor 23 rotatable relative to the stator 21, and can output torque from the rotor 23 when energized.
- the torque cam 2 converts rotational motion due to torque from the electric motor 20 into translational motion, and can change the state of the clutch 70 between an engaged state and a non-engaged state.
- the ECU 100 includes an energization control section 110 that controls energization of the electric motor 20, and a storage section 130 that stores a predetermined advance amount.
- the electric motor 20 is a brushless DC motor and has a magnet 230 as a "magnet" provided on the rotor 23 .
- Clutch actuator 10 has rotation angle sensor 170 capable of outputting a signal based on the magnetic flux of magnet 230 .
- ECU 100 can detect the rotation angle of rotor 23 based on the signal from rotation angle sensor 170 .
- 15 stator teeth 212 are formed at regular intervals in the circumferential direction of the stator yoke 211 .
- a coil 22 is provided for each of the 15 stator teeth 212 .
- Twenty magnets 230 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotor 23 so that the magnetic poles alternate.
- the electric motor 20 is a 3-phase, 20-pole, 15-slot brushless DC motor.
- Each of the three rotation angle sensors 170 is provided between two adjacent coils 22 of the stator yoke 211 in the circumferential direction.
- the three rotation angle sensors 170 each have a U-phase Hall IC 171, a V-phase Hall IC 172, and a W-phase Hall IC 173.
- the U-phase Hall IC 171, the V-phase Hall IC 172, and the W-phase Hall IC 173 generate a positive (+) voltage as a differential voltage when an N-pole magnetic field is applied, and a negative (-) voltage when an S-pole magnetic field is applied.
- the coil 22 has a U-phase coil 251, a V-phase coil 252, and a W-phase coil 253.
- U-phase coil 251, V-phase coil 252, and W-phase coil 253 are electrically connected at one ends thereof.
- the ECU 100 has switching elements 271 to 276 and a current detector 181 .
- the switching element 271 has one end connected to the positive terminal of the battery and the other end connected to one end of the switching element 272 .
- the other end of the switching element 272 is connected to ground.
- the switching element 273 has one end connected to the positive terminal of the battery and the other end connected to one end of the switching element 274 .
- the other end of the switching element 274 is connected to ground.
- the switching element 275 has one end connected to the positive terminal of the battery and the other end connected to one end of the switching element 276 .
- the other end of the switching element 276 is connected to ground.
- the current detection unit 181 is provided between the switching elements 271, 273, and 275 and the positive electrode of the battery, and detects the potential difference at these locations, so that current flows through the U-phase coil 251, the V-phase coil 252, and the W-phase coil 253. Current can be detected.
- the energization control unit 110 has a drive control unit 111 , a drive timing calculation unit 112 , a displacement calculation unit 113 , a count unit 114 , a rotation angle signal processing unit 115 , a rotation speed calculation unit 116 and a detected current processing unit 117 .
- the detected current processing unit 117 processes the current value detected by the current detection unit 181 and outputs it to the drive timing calculation unit 112 .
- Rotation angle signal processing section 115 processes signals output from U-phase Hall IC 171 , V-phase Hall IC 172 and W-phase Hall IC 173 , and outputs the processed signals to drive timing calculation section 112 , counting section 114 and rotational speed calculation section 116 .
- the counting unit 114 increases or decreases the count value based on the signal output from the rotation angle signal processing unit 115 and outputs the result to the displacement computing unit 113 .
- the displacement calculation unit 113 calculates the axial displacement of the disc spring 81 of the state change unit 80 , that is, the stroke amount, based on the count value output from the count unit 114 , and outputs it to the drive timing calculation unit 112 .
- Rotational speed calculator 116 calculates the rotational speed of rotor 23 , that is, electric motor 20 , based on the signal output from rotation angle signal processor 115 , and outputs the calculated rotational speed to drive timing calculator 112 .
- the drive timing calculation unit 112 calculates the predetermined advance angle amount stored in the storage unit 130 , the signal output from the rotation angle signal processing unit 115 , and the axis of the disk spring 81 of the state change unit 80 output from the displacement calculation unit 113 . Based on the direction displacement, the rotation speed of the rotor 23 output from the rotation speed calculation unit 116, and the current value output from the detected current processing unit 117, the drive timing of the switching elements 271 to 276 is calculated, and the drive control unit 111 Output.
- the drive control section 111 outputs drive signals to the switching elements 271 to 276 based on the drive timing output from the drive timing calculation section 112 .
- the switching elements 271 to 276 are turned on/off based on the drive signal output from the drive control section 111 .
- current flows through the U-phase coil 251, the V-phase coil 252, and the W-phase coil 253, and the rotor 23 rotates.
- the energization control section 110 controls the operation of the switching elements 271 to 276 by the drive control section 111 to control the energization of the electric motor 20 .
- the energization control unit 110 performs energization control of the electric motor 20 by 120° rectangular wave energization.
- each of the U-phase coil 251, the V-phase coil 252, and the W-phase coil 253 is turned on for a period of 120° with a 120° phase shift, allowing current to flow into the coil, and 60° A cycle of off for a period, on for a period of 120° to flow a current, and off for a period of 60° is repeated.
- the current flowing through each coil of the U-phase coil 251, the V-phase coil 252, and the W-phase coil 253 is a rectangular wave.
- the region in which the load acting on the torque cam 2 from the clutch 70 side is equal to or less than a predetermined value is referred to as the "low load region", and the load acting on the torque cam 2 from the clutch 70 side is the predetermined value.
- the area when it is larger than the value is defined as "high load area”.
- the load L1 acting on the torque cam 2 from the side of the clutch 70 at the clutch touch point Ps1 at which the clutch 70 and the disc spring 81, which is the "pressing portion" of the clutch actuator 10, are in contact with each other is set to the predetermined value (Fig. 6).
- the "low load area” is an area corresponding to the “backlash reduction section” until the disc spring 81 connected to the torque cam 2 as the “rotational translation section” contacts the clutch 70.
- the “high load region” is a region corresponding to the “pressing force control section” when the disc spring 81 presses the clutch 70 .
- the energization control unit 110 advances the electric motor 20 based on the predetermined amount of advance, at least in the low load region.
- the energization control unit 110 controls current flow through the U-phase coil 251, the V-phase coil 252, and the W-phase coil 253 based on signals from the U-phase Hall IC 171, the V-phase Hall IC 172, and the W-phase Hall IC 173.
- advance control is performed by advancing the phase of the applied voltage by the predetermined amount of advance.
- the energization control unit 110 advances the electric motor 20 based on the predetermined amount of advance in the low load region and in the high load region.
- the energization control unit 110 can change the predetermined advance angle amount to a first advance angle amount or a second advance angle amount that is a value different from the first advance angle amount.
- the energization control unit 110 advances the electric motor 20 based on the first advance amount in at least the "low load area" of the operation area of the clutch actuator 10, and controls the electric motor 20 in at least a part of the "high load area”. Then, the electric motor 20 is advanced based on the second advance amount.
- the energization control unit 110 advances the electric motor 20 based on the first advance amount in the "low load region", and advances the electric motor 20 based on the second advance amount in the "high load region”.
- the electric motor 20 is advanced and controlled.
- the first advance angle amount is greater than the second advance angle amount.
- the energization control unit 110 controls the advance angle of the electric motor 20 by setting the first advance angle amount to 30 to 90 degrees. That is, the energization control unit 110 advances the phases of the voltages applied to the U-phase coil 251, the V-phase coil 252, and the W-phase coil 253 by 30 to 90° in the “low load region”, ie, the “reduced backlash section”. Advance angle control.
- the energization control unit 110 sets the second advance angle amount to 0° and controls the advance angle of the electric motor 20 . That is, the energization control unit 110 advances the phases of the voltages applied to the U-phase coil 251, the V-phase coil 252, and the W-phase coil 253 by 0° in the “high load region”, that is, the “pressing force control section”. angle control. Therefore, it can be said that the energization control unit 110 does not substantially perform the advance angle control in the "high load region", that is, the "pressing force control section”.
- the energization control unit 110 changes the predetermined advance amount to the first advance amount or the second advance amount based on the rotation angle of the rotor 23 .
- the energization control unit 110 calculates the rotation angle of the rotor 23 based on the signal output from the rotation angle signal processing unit 115, and determines the "low load area", that is, the "backlash elimination section” and the "high load load area”.
- the predetermined amount of advance is changed to the first amount of advance or the second amount of advance. change.
- FIG. 7 shows the relationship between the output torque (motor torque) of the electric motor 20 and the rotation speed (motor rotation speed) of the electric motor 20, that is, the NT characteristic.
- the solid line in FIG. 7 indicates the NT characteristic when the advance angle control is performed, and the one-dot chain line indicates the NT characteristic when the advance angle control is not performed.
- the motor rotation speed is higher when the advance angle control is performed than when the advance angle control is not performed.
- the motor rotation speed is higher when the advance angle control is not performed than when the advance angle control is performed.
- the maximum torque that can be output is greater when the advance angle control is not performed than when the advance angle control is performed.
- the advance angle control is not substantially performed, thereby increasing the maximum torque that can be output from the electric motor 20 and increasing the clutch 70 torque in the "pressing force control section". A decrease in the maximum load that presses can be suppressed.
- a manufacturing method of the ECU 100 as a "control device” includes a measurement process and an advance amount calculation process.
- the induced voltage generated in the coil 22 and the signal from the rotation angle sensor 170 are measured while the rotor 23 is forcibly rotationally driven from the outside.
- the rotor 23 of the clutch actuator 10 is forcibly driven to rotate at a low speed from the outside via the high-resolution rotation angle detector 9.
- the coil 22 and signals output from the U-phase Hall IC 171, the V-phase Hall IC 172, and the W-phase Hall IC 173 of the rotation angle sensor 170 are measured.
- Fig. 9 shows an example of the measurement results in the measurement process.
- the phase of the Hall IC output signal (solid line), which is the measured value of the signal output from the U-phase Hall IC 171, lags behind the phase of the induced voltage generated in the U-phase coil 251, for example.
- the phase delay of the Hall IC output signal differs for each individual clutch actuator 10 .
- the lead-angle amount that satisfies a predetermined condition is calculated as the predetermined lead-angle amount based on the induced voltage measured in the measurement step and the rising phase difference of the signal from the rotation angle sensor 170 .
- the lead angle is neutral (advance angle amount is 0 degrees). It is a point.
- the amount of advance in the electrical angle from the neutral advance angle is called the "advance amount”.
- FIG. 10 shows the relationship between the advance amount and the motor no-load rotation speed, which is the rotation speed of the electric motor 20 when there is no load.
- the no-load rotation speed of the motor becomes maximum when the advance amount is .theta.L. Note that the advance angle ⁇ L at which the motor no-load rotation speed is maximized differs for each individual clutch actuator 10 .
- the lead-angle amount ⁇ L that maximizes (best) the motor no-load rotation speed as a motor characteristic under predetermined conditions is set as the optimum lead-angle amount ⁇ L, and the lead-angle amount correction value ⁇ C for the actual measurement value is set. (see FIG. 9) is calculated as the predetermined advance angle amount.
- the ECU 100 and the clutch actuator 10 are integrally provided.
- the ECU 100 is integrally attached to the housing 12 of the clutch actuator 10, for example.
- the manufacturing method of the ECU 100 further includes an advance amount storage step.
- the advance amount storage step the predetermined advance amount calculated in the advance amount calculation step is stored in the storage unit 130 of the ECU 100 .
- the predetermined advance amount calculated in the advance amount calculation step that is, the advance amount correction value ⁇ C is stored in the storage unit 130 of the ECU 100 .
- the integrated clutch actuator 10 and the ECU 100 are mounted on the transmission 8 after the advance amount storage step. After that, the transmission 8 is mounted on the vehicle.
- the assembly variation of the Hall ICs is, for example, ⁇ 3°
- the electrical angle varies by ⁇ 30°.
- the control advance angle varies greatly. (number-torque characteristics) will have large inter-individual variations (see FIG. 11). As a result, there is a risk that the responsiveness of the backlash reduction section will vary greatly between individual clutch actuators, and that the clutch engagement time will become longer depending on the individual vehicle.
- JP-A-2005-12955 and JP-A-2012-85370 disclose methods of performing more accurate advance angle control by compensating for variations in the rotation angle detection means.
- none of these methods take into account all of the many variations that exist, and they are insufficient to achieve proper advance angle control.
- an optimal advance amount that differs for each individual clutch actuator 10 is used as the predetermined advance amount, and the energization control section 110 can perform advance control of the electric motor 20. Therefore, performance variation between individual clutch actuators 10 can be suppressed.
- the ECU 100 as the "control device” of the present embodiment includes the energization control unit 110 that controls energization of the electric motor 20, and the storage unit 130 that stores a predetermined advance amount.
- the region when the load acting from the clutch 70 side to the torque cam 2 as the “rotational translation section" is less than or equal to a predetermined value is referred to as the "low load load region", and the torque cam 2 from the clutch 70 side. If the region where the applied load is greater than the predetermined value is defined as the "high load region", the energization control unit 110 drives the electric motor 20 based on the predetermined advance amount at least in the low load region. Advance angle control.
- the predetermined value of the advance angle is set large and the advance angle is controlled, and in the high load region, the predetermined value of the advance angle is set small or set to 0°. If the advance control is performed, the responsiveness of the clutch actuator 10 can be improved in the section corresponding to the looseness reduction section of the clutch 70, and the decrease in the maximum load pressing the clutch 70 can be suppressed in the section corresponding to the pressing force control section. .
- the energization control unit 110 can change the predetermined advance angle amount to a first advance angle amount or a second advance angle amount that is a value different from the first advance angle amount.
- the energization control unit 110 advances the electric motor 20 based on the first advance amount in at least the "low load area" of the operation area of the clutch actuator 10, and controls the advance angle of the electric motor 20 in at least a part of the "high load area”. Then, the electric motor 20 is advanced based on the second advance amount.
- the first advance angle amount is larger than the second advance angle amount.
- the energization control unit 110 sets the first advance angle amount to 30 to 90 degrees to control the advance angle of the electric motor 20 .
- the energization control unit 110 sets the second advance angle amount to 0° and controls the advance angle of the electric motor 20 .
- the "low load area” is the area until the disc spring 81 connected to the torque cam 2 as the “rotational translation part” contacts the clutch 70
- the "high load area” is This is the area when the disc spring 81 presses the clutch 70 .
- the value of the predetermined advance angle is set to 30 to 90 degrees as the first advance angle amount, and the advance angle is controlled.
- the value of the predetermined advance angle is set to 0° as the second advance angle amount and advance angle control is performed, thereby reducing the backlash of the clutch 70.
- the energization control unit 110 changes the predetermined advance amount to the first advance amount or the second advance amount based on the rotation angle of the rotor 23 .
- the timing for changing the predetermined advance angle amount to the first advance angle amount or the second advance angle amount with a simple configuration without using a stroke sensor or the like for detecting the stroke amount of the "pressing portion". can be determined.
- the energization control unit 110 performs energization control of the electric motor 20 by 120° rectangular wave energization.
- control circuit in the ECU 100 can be simplified, and the cost can be reduced.
- the electric motor 20 is a brushless DC motor and has a magnet 230 as a "magnet" provided on the rotor 23 .
- Clutch actuator 10 has rotation angle sensor 170 capable of outputting a signal based on the magnetic flux of magnet 230 .
- ECU 100 can detect the rotation angle of rotor 23 based on the signal from rotation angle sensor 170 .
- the manufacturing method of the ECU 100 as the "control device" of the present embodiment includes a measurement process and an advance amount calculation process.
- the measurement process the induced voltage generated in the coil 22 and the signal from the rotation angle sensor 170 are measured while the rotor 23 is forcibly rotationally driven from the outside.
- the lead-angle amount calculation step the lead-angle amount that satisfies a predetermined condition is calculated as the predetermined lead-angle amount based on the induced voltage measured in the measurement step and the rising phase difference of the signal from the rotation angle sensor 170 .
- the ECU 100 and the clutch actuator 10 are integrally provided.
- the method of manufacturing ECU 100 further includes an advance amount storage step.
- the advance amount storage step the predetermined advance amount calculated in the advance amount calculation step is stored in the storage unit 130 of the ECU 100 .
- an optimum advance angle amount that differs for each individual clutch actuator 10 is used as the predetermined advance angle amount, and the energization control unit Since advance control of the electric motor 20 can be performed by 110, variations in performance between individual clutch actuators 10 can be suppressed.
- the manufacturing method of the ECU 100 as the "control device" of the present embodiment includes a measurement process and an advance amount calculation process, as in the first embodiment.
- the measurement process the induced voltage generated in the coil 22 and the signal from the rotation angle sensor 170 are measured while the rotor 23 is forcibly rotationally driven from the outside (see FIG. 12A).
- the lead-angle amount calculation step the lead-angle amount that satisfies a predetermined condition is calculated as the predetermined lead-angle amount based on the induced voltage measured in the measurement step and the rising phase difference of the signal from the rotation angle sensor 170 .
- the ECU 100 and the clutch actuator 10 are provided separately.
- the manufacturing method of the ECU 100 as the "control device" of the present embodiment further includes a stamping step of attaching the first storage medium.
- the information of the predetermined advance angle calculated in the step of calculating the advance angle is stored in the first storage medium 201, and the first storage medium 201 is attached or stamped to the clutch actuator 10. do.
- the information of the predetermined lead-angle amount calculated in the lead-angle amount calculation step is stored in the first storage medium 201 such as a QR code (registered trademark),
- the first storage medium 201 is pasted or stamped on the housing 12 or the like of the clutch actuator 10 (see FIG. 12B).
- the manufacturing method of the ECU 100 as the "control device" of the present embodiment further includes an advance amount storage step.
- the predetermined lead-angle amount is stored in the storage unit 130 of the ECU 100 based on the information stored in the first storage medium 201 in the first storage medium sticking/stamping step.
- information on the predetermined advance angle amount is read from the first storage medium 201 attached or stamped on the housing 12 of the clutch actuator 10 and stored in the storage unit 130 of the ECU 100 ((C) in FIG. 12). reference).
- the clutch actuator 10 is mounted on the transmission 8 after the advance amount storage step. After that, the transmission 8 is mounted on the vehicle together with the ECU 100 that stores the predetermined advance amount in the memory unit 130 in the advance amount storage step.
- the ECU 100 and the clutch actuator 10 are provided separately. Even in such a case, as in the first embodiment, the energization control unit 110 controls the advance angle of the electric motor 20 by using the optimum advance amount that differs for each individual clutch actuator 10 as the predetermined advance amount. Therefore, performance variation between individual clutch actuators 10 can be suppressed.
- the manufacturing method of the ECU 100 as the "control device" of this embodiment includes a measurement process and an advance amount calculation process, as in the second embodiment.
- the measurement process while the rotor 23 is forcibly rotationally driven from the outside, the induced voltage generated in the coil 22 and the signal from the rotation angle sensor 170 are measured (see FIG. 13A).
- the lead-angle amount calculation step the lead-angle amount that satisfies a predetermined condition is calculated as the predetermined lead-angle amount based on the induced voltage measured in the measurement step and the rising phase difference of the signal from the rotation angle sensor 170 .
- the ECU 100 and the clutch actuator 10 are provided separately.
- the manufacturing method of the ECU 100 as the "control device" of the present embodiment further includes the step of attaching and imprinting the first storage medium, as in the second embodiment.
- the step of attaching or marking the first storage medium the information of the predetermined advance angle calculated in the step of calculating the advance angle is stored in the first storage medium 201, and the first storage medium 201 is attached or stamped to the clutch actuator 10. do.
- the information of the predetermined advance angle calculated in the step of calculating the advance angle is stored in the first storage medium 201 such as a QR code.
- the first storage medium 201 is pasted or stamped on the housing 12 or the like (see FIG. 13B).
- the manufacturing method of the ECU 100 as the "control device" of the present embodiment further includes a second storage medium pasting engraving step and an advance amount storing step.
- the information stored in the first storage medium 201 in the first storage medium sticking stamping process is stored in a second storage medium 202 such as a QR code, and the clutch actuator 10 is mounted.
- a second storage medium 202 is attached or stamped to the transmission 8 .
- the information on the predetermined advance angle is read from the first storage medium 201 attached or stamped on the housing 12 of the clutch actuator 10 and stored in the second storage medium 202 ((C) in FIG. 13). )), the second storage medium 202 is stuck or stamped on the housing of the transmission 8 or the like.
- the predetermined lead-angle amount is stored in the storage unit 130 of the ECU 100 based on the information stored in the second storage medium 202 in the second storage medium attachment stamping step.
- the clutch actuator 10 is assembled to the transmission 8 after the stamping step of attaching the second storage medium. After that, at the vehicle factory, the information of the predetermined advance angle amount is read from the second storage medium 202 attached or stamped on the housing of the transmission 8 or the like, and stored in the storage unit 130 of the ECU 100 ((D )reference).
- the ECU 100 manufactured through the above-described measurement step, advance amount calculation step, first storage medium attachment engraving step, second storage medium attachment engraving step, and advance angle storage step includes the ECU 100 and the clutch actuator. 10 are provided separately, and the ECU 100 is supplied separately from the transmission 8 in the process of assembling the vehicle, the optimal advance amount that differs for each individual clutch actuator 10 can be obtained as in the second embodiment. is used as the predetermined amount of advance, and the energization control unit 110 can control the advance of the electric motor 20, so that variations in performance between individual clutch actuators 10 can be suppressed.
- the region where the load applied from the clutch 70 side to the torque cam 2 is equal to or less than a predetermined value is defined as the "low load region”, and the torque cam 2 is applied from the clutch 70 side.
- a region where the applied load is greater than the predetermined value is defined as a “high load region”, and the clutch 70 is at a clutch touch point Ps1 where the disc spring 81 as a “pressing portion” of the clutch actuator 10 and the clutch 70 come into contact with each other.
- An example is shown in which the load L1 acting on the torque cam 2 from the side is set to the predetermined value (see FIG. 6).
- the predetermined value may be a value other than the load L1 acting on the torque cam 2 from the clutch 70 side at the clutch touch point Ps1.
- the "low load area” and the “high load area” do not match or correspond to the "backlash reduction section” and the "pressing force control section”.
- the first advance angle amount is set to 30 to 90 degrees.
- the first advance angle amount may be set to a value other than 30 to 90 degrees.
- the second advance angle amount is set to 0°.
- the second advance angle amount may be set to a value other than 0°.
- the energization control unit 110 adjusts the predetermined advance angle amount to the first advance amount or the second It may be changed to an advance amount.
- the translational displacement of the driven cam 50 may be detected by a sensor capable of detecting the axial position of the driven cam 50 .
- the energization control unit 110 adjusts the predetermined advance amount to the first advance amount or the It may be changed to the second advance amount. In this case, it is possible to determine the timing for changing the predetermined advance angle amount to the first advance angle amount or the second advance angle amount with a simple configuration.
- the energization control unit 110 may control the energization of the electric motor 20 by sinusoidal energization. In this case, the control accuracy and efficiency of the electric motor 20 can be improved, and the noise from the electric motor 20 can be reduced.
- the first storage medium 201 and the second storage medium 202 may be any storage medium that can store information about the predetermined advance angle amount. .
- the rotary translation unit is not limited to a torque cam, but may be a ball screw, slide screw, shift drum, planetary roller screw, or the like, as long as it can convert rotary motion due to torque from an electric motor into translational motion. It may be something like
- any number of driving cam grooves 400 and driven cam grooves 500 may be formed as long as they are three or more. Also, any number of cam balls 3 may be provided according to the number of drive cam grooves 400 and driven cam grooves 500 .
- the present disclosure can be applied not only to vehicles that run by driving torque from an internal combustion engine, but also to electric vehicles, hybrid vehicles, and the like that can run by driving torque from a motor.
- torque may be input from the "second transmission section” and output from the "first transmission section” via the "clutch”.
- the clutch device can be used as a braking device.
- control apparatus and techniques described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program.
- the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
- the control apparatus and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured.
- the computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.
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Abstract
電動モータ(20)の通電制御を行う通電制御部(110)と、所定の進角量を記憶する記憶部(130)と、を備える。クラッチアクチュエータ(10)の作動領域のうち、クラッチ(70)側から回転並進部(2)に作用する負荷荷重が所定値以下のときの領域を「低負荷荷重領域」、クラッチ(70)側から回転並進部(2)に作用する負荷荷重が前記所定値より大きいときの領域を「高負荷荷重領域」と定義すると、通電制御部(110)は、少なくとも低負荷荷重領域のとき、前記所定の進角量に基づき電動モータ(20)を進角制御する。
Description
本出願は、2021年6月30日に出願された特許出願番号2021-108818号および2021年8月31日に出願された特許出願番号2021-141666号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、制御装置、および、その製造方法に関する。
従来、相対回転可能な第1伝達部と第2伝達部との間に設けられ、第1伝達部と第2伝達部との間のトルクの伝達を許容する係合状態と、第1伝達部と第2伝達部との間のトルクの伝達を遮断する非係合状態とに状態が変化するクラッチの状態を変更可能なクラッチ装置が知られている。
例えば特許文献1に記載されたクラッチ装置は、クラッチを押圧するクラッチアクチュエータ、および、クラッチアクチュエータを制御する制御装置を備えている。制御装置は、クラッチアクチュエータのブラシレスモータの作動を制御する。
例えば特許文献1に記載されたクラッチ装置は、クラッチを押圧するクラッチアクチュエータ、および、クラッチアクチュエータを制御する制御装置を備えている。制御装置は、クラッチアクチュエータのブラシレスモータの作動を制御する。
ところで、クラッチアクチュエータの押圧部のストローク区間のうち、押圧部とクラッチとが接触するクラッチタッチポイントまでの区間であるクラッチのガタ詰め区間では、クラッチアクチュエータに対する負荷荷重は小さい。変速時間短縮のためには、この区間においてできる限り短い時間で押圧部をストローク変位させる必要がある。このクラッチのガタ詰め区間において、モータを進角制御すれば、モータの回転数が向上し、応答性の改善が期待できる。
一方、押圧部がクラッチに接触した後、すなわち、クラッチタッチポイント以降の区間である押圧力制御区間では、クラッチアクチュエータに対する負荷荷重が急激に大きくなり、モータの発生すべきトルクも大きくなる。モータの高トルク領域に対して進角制御を適用すると、モータの回転数が低下し応答性が低下するのみならず、ロックトルクが低下するおそれがある。これにより、クラッチを押圧する最大荷重が小さくなり、より大きなトルクを出力可能な体格の大きなモータを採用せざるを得なくなり、クラッチアクチュエータが大型化するおそれがある。
本開示の目的は、クラッチアクチュエータの応答性を向上させつつ、クラッチを押圧する最大荷重の低下を抑制可能な制御装置、および、その製造方法を提供することにある。
本開示は、相対回転可能な第1伝達部と第2伝達部との間において、第1伝達部と第2伝達部との間のトルクの伝達を許容する係合状態と、第1伝達部と第2伝達部との間のトルクの伝達を遮断する非係合状態とに状態が変化するクラッチを備えるクラッチ装置に用いられるクラッチアクチュエータを制御する制御装置である。
クラッチアクチュエータは、ハウジングと電動モータと回転並進部とを有する。電動モータは、ハウジングに設けられたステータ、ステータに設けられたコイル、および、ステータに対し相対回転可能なロータを有し、通電によりロータからトルクを出力可能である。回転並進部は、電動モータからのトルクによる回転運動を並進運動に変換し、クラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。
制御装置は、電動モータの通電制御を行う通電制御部と、所定の進角量を記憶する記憶部と、を備える。クラッチアクチュエータの作動領域のうち、クラッチ側から回転並進部に作用する負荷荷重が所定値以下のときの領域を「低負荷荷重領域」、クラッチ側から回転並進部に作用する負荷荷重が前記所定値より大きいときの領域を「高負荷荷重領域」と定義すると、通電制御部は、少なくとも低負荷荷重領域のとき、前記所定の進角量に基づき電動モータを進角制御する。
例えば、低負荷荷重領域においては前記所定の進角量の値を大きく設定し進角制御を行い、高負荷荷重領域においては前記所定の進角量の値を小さく設定するか0°に設定し進角制御を行えば、クラッチのガタ詰め区間に対応する区間においてクラッチアクチュエータの応答性を向上できるとともに、押圧力制御区間に対応する区間においてクラッチを押圧する最大荷重の低下を抑制できる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態の制御装置、および、制御対象のクラッチアクチュエータを示す断面図であり、
図2は、第1実施形態の制御装置、および、制御対象のクラッチアクチュエータの一部を示す断面図であり、
図3は、第1実施形態の制御装置による制御対象のクラッチアクチュエータの一部を示す断面図であり、
図4は、図1のIV-IV線断面図であり、
図5は、第1実施形態の制御装置および電動モータの内部構成を示す模式図であり、
図6は、クラッチアクチュエータの押圧部のストローク量と回転並進部に対する負荷荷重との関係を示す図であり、
図7は、電動モータの出力トルクと電動モータの回転数との関係を示す図であり、
図8は、第1実施形態の制御装置の製造方法の各工程を示す図であり、
図9は、第1実施形態の制御装置の製造方法の計測工程での計測結果を示す図であり、
図10は、進角量と、電動モータの無負荷時における回転数との関係を示す図であり、
図11は、進角量と、電動モータの無負荷時における回転数との関係において個体間のばらつきが生じることを説明するための図であり、
図12は、第2実施形態の制御装置の製造方法の各工程を示す図であり、
図13は、第3実施形態の制御装置の製造方法の各工程を示す図である。
以下、複数の実施形態によるクラッチアクチュエータを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態による制御装置を適用したクラッチ装置を図1、2に示す。クラッチ装置1は、例えば車両の内燃機関と変速機との間に設けられ、内燃機関と変速機との間のトルクの伝達を許容または遮断するのに用いられる。
第1実施形態による制御装置を適用したクラッチ装置を図1、2に示す。クラッチ装置1は、例えば車両の内燃機関と変速機との間に設けられ、内燃機関と変速機との間のトルクの伝達を許容または遮断するのに用いられる。
クラッチ装置1は、クラッチアクチュエータ10、クラッチ70、「制御装置」としての電子制御ユニット(以下、「ECU」という)100、「第1伝達部」としての入力軸61、「第2伝達部」としての出力軸62等を備えている。
クラッチアクチュエータ10は、ハウジング12、「原動機」としての電動モータ20、減速機30、「回転並進部」または「転動体カム」としてのトルクカム2等を備えている。
ECU100は、演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM、RAM等、入出力手段としてのI/O等を有する小型のコンピュータである。ECU100は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ROM等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ECU100は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
ECU100は、各種センサからの信号等の情報に基づき、内燃機関等の作動を制御可能である。また、ECU100は、後述する電動モータ20の作動を制御することでクラッチアクチュエータ10の作動を制御可能である。ECU100については、後に詳述する。
入力軸61は、例えば、図示しない内燃機関の駆動軸に接続され、駆動軸とともに回転可能である。つまり、入力軸61には、駆動軸からトルクが入力される。
内燃機関を搭載する車両には、固定体11が設けられる(図2参照)。固定体11は、例えば筒状に形成され、車両のエンジンルームに固定される。固定体11の内周壁と入力軸61の外周壁との間には、ボールベアリング141が設けられる。これにより、入力軸61は、ボールベアリング141を介して固定体11により軸受けされる。
ハウジング12は、固定体11の内周壁と入力軸61の外周壁との間に設けられる。ハウジング12は、「ハウジング筒部」としてのハウジング内筒部121、ハウジング板部122、ハウジング外筒部123、シール溝部124、ハウジング段差面125、ハウジング側スプライン溝部127、ハウジング穴部128等を有している。
ハウジング内筒部121は、略円筒状に形成されている。ハウジング板部122は、ハウジング内筒部121の端部から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ハウジング外筒部123は、ハウジング板部122の外縁部からハウジング内筒部121と同じ側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、ハウジング内筒部121とハウジング板部122とハウジング外筒部123とは、例えば金属により一体に形成されている。
上述のように、ハウジング12は、全体としては、中空、かつ、扁平形状に形成されている。
シール溝部124は、ハウジング内筒部121の外周壁から径方向内側へ凹むよう環状に形成されている。ハウジング段差面125は、シール溝部124とハウジング板部122との間において、ハウジング板部122とは反対側を向くよう円環の平面状に形成されている。
ハウジング側スプライン溝部127は、ハウジング内筒部121の軸方向に延びるようハウジング内筒部121の外周壁に形成されている。ハウジング側スプライン溝部127は、ハウジング内筒部121の周方向に複数形成されている。ハウジング穴部128は、ハウジング板部122を板厚方向に貫くよう形成されている。
ハウジング12は、外壁の一部が固定体11の壁面の一部に当接するよう固定体11に固定される(図2参照)。ハウジング12は、図示しないボルト等により固定体11に固定される。ここで、ハウジング12は、固定体11および入力軸61に対し同軸に設けられる。ここで、「同軸」とは、2つの軸が厳密に一致する同軸の状態に限らず、僅かに偏心している状態または傾いている状態を含むものとする(以下、同じ)。また、ハウジング内筒部121の内周壁と入力軸61の外周壁との間には、略円筒状の空間が形成される。
ハウジング12は、「空間」としての収容空間120を有している。収容空間120は、ハウジング内筒部121とハウジング板部122とハウジング外筒部123との間に形成されている。
電動モータ20は、収容空間120に収容されている。電動モータ20は、ステータ21、コイル22、ロータ23、「磁石」としてのマグネット230、マグネットカバー24等を有している。
ステータ21は、ステータヨーク211、ステータティース212を有している。ステータ21は、例えば積層鋼板により形成されている。ステータヨーク211は、略円筒状に形成されている。ステータティース212は、ステータヨーク211の内周壁から径方向内側へ突出するようステータヨーク211と一体に形成されている。ステータティース212は、ステータヨーク211の周方向に等間隔で複数形成されている。コイル22は、複数のステータティース212のそれぞれに設けられている。ステータ21は、ステータヨーク211の外周壁がハウジング外筒部123の内周壁に嵌合するようハウジング12に固定されている。
ロータ23は、例えば鉄系の金属により形成されている。ロータ23は、ロータ本体231、ロータ筒部232を有している。ロータ本体231は、略円環状に形成されている。ロータ筒部232は、ロータ本体231の外縁部から筒状に延びるよう形成されている。
マグネット230は、ロータ23の外周壁に設けられている。マグネット230は、磁極が交互になるようロータ23の周方向に等間隔で複数設けられている。
マグネットカバー24は、マグネット230のロータ23の径方向外側の面を覆うようロータ23に設けられている。より詳細には、マグネットカバー24は、例えば非磁性の金属により形成されている。
クラッチアクチュエータ10は、ロータベアリング15を備えている。ロータベアリング15は、ハウジング段差面125に対しハウジング板部122側において、ハウジング内筒部121の径方向外側に設けられている。ロータベアリング15は、内輪151、外輪152、「軸受転動体」としての軸受ボール153等を有している。
内輪151、外輪152は、例えば金属により筒状に形成されている。外輪152は、内輪151の径方向外側に設けられている。軸受ボール153は、例えば金属により球状に形成されている。軸受ボール153は、内輪151の外周壁に環状に形成された溝部、および、外輪152の内周壁に環状に形成された溝部において、内輪151と外輪152との間で転動可能に設けられている。軸受ボール153は、内輪151および外輪152の周方向に複数設けられている。内輪151と外輪152との間で軸受ボール153が転動することにより、内輪151と外輪152とは相対回転可能である。軸受ボール153により、内輪151と外輪152との軸方向への相対移動が規制されている。
ロータベアリング15は、内輪151の内周壁がハウジング内筒部121の外周壁に当接し、内輪151の軸方向の一方の端面がハウジング板部122から所定距離離間した状態でハウジング内筒部121に設けられている。ロータ23は、ロータ本体231の内周壁がロータベアリング15の外周壁に嵌合するよう設けられている。これにより、ロータベアリング15は、ロータ23をハウジング12に対し相対回転可能に支持している。
ECU100は、コイル22に供給する電力を制御することにより、電動モータ20の作動を制御可能である。コイル22に電力が供給されると、ステータ21に回転磁界が生じ、ロータ23が回転する。これにより、ロータ23からトルクが出力される。このように、電動モータ20は、ステータ21、および、ステータ21に対し相対回転可能に設けられたロータ23を有し、電力の供給によりロータ23からトルクを出力可能である。
ここで、ロータ23は、ステータ21の径方向内側において、ステータ21に対し相対回転可能に設けられている。電動モータ20は、インナロータタイプのブラシレス直流モータである。
本実施形態では、クラッチアクチュエータ10は、回転角センサ170を備えている。回転角センサ170は、コイル22に対しハウジング板部122側に位置するよう電動モータ20に設けられている。
回転角センサ170は、ロータ23と一体に回転するマグネット230から発生する磁束を検出し、検出した磁束に応じた信号をECU100に出力する。これにより、ECU100は、回転角センサ170からの信号に基づき、ロータ23の回転角および回転数等を検出することができる。また、ECU100は、ロータ23の回転角および回転数等に基づき、ハウジング12および後述する従動カム50に対する駆動カム40の相対回転角度、ハウジング12および駆動カム40に対する従動カム50および状態変更部80の軸方向の相対位置等を算出することができる。
図3に示すように、減速機30は、サンギヤ31、プラネタリギヤ32、キャリア33、第1リングギヤ34、第2リングギヤ35等を有している。
サンギヤ31は、ロータ23と同軸かつ一体回転可能に設けられている。つまり、ロータ23とサンギヤ31とは、異なる材料により別体に形成され、一体に回転可能なよう同軸に配置されている。
より詳細には、サンギヤ31は、サンギヤ基部310、「歯部」および「外歯」としてのサンギヤ歯部311、サンギヤ筒部312を有している。サンギヤ基部310は、例えば金属により略円環状に形成されている。サンギヤ筒部312は、サンギヤ基部310の外縁部から筒状に延びるようサンギヤ基部310と一体に形成されている。サンギヤ歯部311は、サンギヤ筒部312のサンギヤ基部310とは反対側の端部の外周壁に形成されている。
サンギヤ31は、サンギヤ基部310の外周壁がロータ筒部232の内周壁に嵌合するよう設けられている。これにより、サンギヤ31は、ロータベアリング15により、ロータ23とともに、ハウジング12に対し相対回転可能に支持されている。
ロータ23と一体回転するサンギヤ31には、電動モータ20のトルクが入力される。ここで、サンギヤ31は、減速機30の「入力部」に対応する。
プラネタリギヤ32は、サンギヤ31の周方向に沿って複数設けられ、サンギヤ31に噛み合いつつ自転しながらサンギヤ31の周方向に公転可能である。より詳細には、プラネタリギヤ32は、例えば金属により略円筒状に形成され、サンギヤ31の径方向外側においてサンギヤ31の周方向に等間隔で複数設けられている。プラネタリギヤ32は、「歯部」および「外歯」としてのプラネタリギヤ歯部321を有している。プラネタリギヤ歯部321は、サンギヤ歯部311に噛み合い可能なようプラネタリギヤ32の外周壁に形成されている。
キャリア33は、プラネタリギヤ32を回転可能に支持し、サンギヤ31に対し相対回転可能である。
より詳細には、キャリア33は、キャリア本体331、ピン335を有している。キャリア本体331は、例えば金属により略円環の板状に形成されている。キャリア本体331は、軸方向においてはコイル22とプラネタリギヤ32との間に位置している。
ピン335は、例えば金属により略円柱状に形成されている。ピン335は、軸方向の端部がキャリア本体331に固定されるようにして設けられている。
減速機30は、プラネタリギヤベアリング36を有している。プラネタリギヤベアリング36は、ピン335の外周壁とプラネタリギヤ32の内周壁との間に設けられている。これにより、プラネタリギヤ32は、プラネタリギヤベアリング36を介してピン335により回転可能に支持されている。すなわち、ピン335は、プラネタリギヤ32の回転中心に設けられ、プラネタリギヤ32を回転可能に支持している。また、プラネタリギヤ32とピン335とは、プラネタリギヤベアリング36を介して所定の範囲で軸方向に相対移動可能である。言い換えると、プラネタリギヤ32とピン335とは、プラネタリギヤベアリング36により、軸方向の相対移動可能範囲が所定の範囲に規制されている。
第1リングギヤ34は、プラネタリギヤ32に噛み合い可能な歯部である第1リングギヤ歯部341を有し、ハウジング12に固定されている。より詳細には、第1リングギヤ34は、例えば金属により略円筒状に形成されている。第1リングギヤ34は、ステータ21に対しハウジング板部122とは反対側において、外縁部がハウジング外筒部123の内周壁に嵌合するようハウジング12に固定されている。そのため、第1リングギヤ34は、ハウジング12に対し相対回転不能である。
ここで、第1リングギヤ34は、ハウジング12、ロータ23、サンギヤ31に対し同軸に設けられている。「歯部」および「内歯」としての第1リングギヤ歯部341は、プラネタリギヤ32のプラネタリギヤ歯部321の軸方向の一方の端部側に噛み合い可能なよう第1リングギヤ34の内周壁に形成されている。
第2リングギヤ35は、プラネタリギヤ32に噛み合い可能な歯部であり第1リングギヤ歯部341とは歯数の異なる第2リングギヤ歯部351を有し、後述する駆動カム40と一体回転可能に設けられている。より詳細には、第2リングギヤ35は、例えば金属により筒状に形成されている。
ここで、第2リングギヤ35は、ハウジング12、ロータ23、サンギヤ31に対し同軸に設けられている。「歯部」および「内歯」としての第2リングギヤ歯部351は、プラネタリギヤ32のプラネタリギヤ歯部321の軸方向の他方の端部側に噛み合い可能なよう第2リングギヤ35の軸方向の第1リングギヤ34側の端部の内周壁に形成されている。本実施形態では、第2リングギヤ歯部351の歯数は、第1リングギヤ歯部341の歯数よりも多い。より詳細には、第2リングギヤ歯部351の歯数は、第1リングギヤ歯部341の歯数よりも、プラネタリギヤ32の個数に整数を乗じた数分だけ多い。
また、プラネタリギヤ32は、同一部位において2つの異なる諸元をもつ第1リングギヤ34および第2リングギヤ35と干渉なく正常に噛み合う必要があるため、第1リングギヤ34および第2リングギヤ35の一方もしくは両方を転位させて各歯車対の中心距離を一定にする設計としている。
上記構成により、電動モータ20のロータ23が回転すると、サンギヤ31が回転し、プラネタリギヤ32のプラネタリギヤ歯部321がサンギヤ歯部311と第1リングギヤ歯部341および第2リングギヤ歯部351とに噛み合いつつ自転しながらサンギヤ31の周方向に公転する。ここで、第2リングギヤ歯部351の歯数が第1リングギヤ歯部341の歯数より多いため、第2リングギヤ35は、第1リングギヤ34に対し相対回転する。そのため、第1リングギヤ34と第2リングギヤ35との間で第1リングギヤ歯部341と第2リングギヤ歯部351との歯数差に応じた微小差回転が第2リングギヤ35の回転として出力される。これにより、電動モータ20からのトルクは、減速機30により減速されて、第2リングギヤ35から出力される。このように、減速機30は、電動モータ20のトルクを減速して出力可能である。本実施形態では、減速機30は、3k型の不思議遊星歯車減速機を構成している。
第2リングギヤ35は、後述する駆動カム40とは別体に形成され、駆動カム40と一体回転可能に設けられている。第2リングギヤ35は、電動モータ20からのトルクを減速して駆動カム40に出力する。ここで、第2リングギヤ35は、減速機30の「出力部」に対応する。
トルクカム2は、「回転部」としての駆動カム40、「並進部」としての従動カム50、「カム転動体」としてのカムボール3を有している。
駆動カム40は、駆動カム本体41、駆動カム特定形状部42、駆動カム板部43、駆動カム外筒部44、駆動カム溝400等を有している。駆動カム本体41は、略円環の板状に形成されている。駆動カム特定形状部42は、駆動カム本体41の外縁部から、駆動カム本体41の軸に対し傾斜して延びるよう形成されている。駆動カム板部43は、駆動カム特定形状部42の駆動カム本体41とは反対側の端部から径方向外側へ延びるよう略円環の板状に形成されている。駆動カム外筒部44は、駆動カム板部43の外縁部から駆動カム特定形状部42とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、駆動カム本体41と駆動カム特定形状部42と駆動カム板部43と駆動カム外筒部44とは、例えば金属により一体に形成されている。
駆動カム溝400は、駆動カム本体41の駆動カム特定形状部42側の面である一方の端面から他方の端面側へ凹みつつ、駆動カム本体41の周方向に延びるよう形成されている。駆動カム溝400は、駆動カム本体41の周方向において一方の端面からの深さが変化するよう形成されている。駆動カム溝400は、例えば駆動カム本体41の周方向に等間隔で3つ形成されている。
駆動カム40は、駆動カム本体41がハウジング内筒部121の外周壁とサンギヤ31のサンギヤ筒部312の内周壁との間に位置し、駆動カム板部43がプラネタリギヤ32に対しキャリア本体331とは反対側に位置するようハウジング内筒部121とハウジング外筒部123との間に設けられている。駆動カム40は、ハウジング12に対し相対回転可能である。
第2リングギヤ35は、第2リングギヤ歯部351が形成された端部とは反対側の端部の内周壁が駆動カム板部43の外縁部に嵌合するよう駆動カム40と一体に設けられている。第2リングギヤ35は、駆動カム40に対し相対回転不能である。すなわち、第2リングギヤ35は、「回転部」としての駆動カム40と一体回転可能に設けられている。そのため、電動モータ20からのトルクが、減速機30により減速され、第2リングギヤ35から出力されると、駆動カム40は、ハウジング12に対し相対回転する。すなわち、駆動カム40は、減速機30から出力されたトルクが入力されるとハウジング12に対し相対回転する。
従動カム50は、従動カム本体51、従動カム特定形状部52、従動カム板部53、カム側スプライン溝部54、従動カム溝500等を有している。従動カム本体51は、略円環の板状に形成されている。従動カム特定形状部52は、従動カム本体51の外縁部から、従動カム本体51の軸に対し傾斜して延びるよう形成されている。従動カム板部53は、従動カム特定形状部52の従動カム本体51とは反対側の端部から径方向外側へ延びるよう略円環の板状に形成されている。ここで、従動カム本体51と従動カム特定形状部52と従動カム板部53とは、例えば金属により一体に形成されている。
カム側スプライン溝部54は、従動カム本体51の内周壁において軸方向に延びるよう形成されている。カム側スプライン溝部54は、従動カム本体51の周方向に複数形成されている。
従動カム50は、従動カム本体51が駆動カム本体41に対しロータベアリング15とは反対側、かつ、駆動カム特定形状部42および駆動カム板部43の径方向内側に位置し、カム側スプライン溝部54がハウジング側スプライン溝部127とスプライン結合するよう設けられている。これにより、従動カム50は、ハウジング12に対し、相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。
従動カム溝500は、従動カム本体51の駆動カム本体41側の面である一方の端面から他方の端面側へ凹みつつ、従動カム本体51の周方向に延びるよう形成されている。従動カム溝500は、従動カム本体51の周方向において一方の端面からの深さが変化するよう形成されている。従動カム溝500は、例えば従動カム本体51の周方向に等間隔で3つ形成されている。
なお、駆動カム溝400と従動カム溝500とは、それぞれ、駆動カム本体41の従動カム本体51側の面側、または、従動カム本体51の駆動カム本体41側の面側から見たとき、同一の形状となるよう形成されている。
カムボール3は、例えば金属により球状に形成されている。カムボール3は、3つの駆動カム溝400と3つの従動カム溝500との間のそれぞれにおいて転動可能に設けられている。すなわち、カムボール3は、合計3つ設けられている。
このように、駆動カム40と従動カム50とカムボール3とは、「転動体カム」としてのトルクカム2を構成している。駆動カム40がハウジング12および従動カム50に対し相対回転すると、カムボール3は、駆動カム溝400および従動カム溝500においてそれぞれの溝底に沿って転動する。
上述のように、駆動カム溝400および従動カム溝500は、駆動カム40または従動カム50の周方向において深さが変化するよう形成されている。そのため、減速機30から出力されるトルクにより駆動カム40がハウジング12および従動カム50に対し相対回転すると、カムボール3が駆動カム溝400および従動カム溝500において転動し、従動カム50は、駆動カム40およびハウジング12に対し軸方向に相対移動、すなわち、ストロークする。
このように、従動カム50は、駆動カム溝400との間にカムボール3を挟むようにして一方の端面に形成された複数の従動カム溝500を有し、駆動カム40およびカムボール3とともにトルクカム2を構成している。従動カム50は、駆動カム40がハウジング12に対し相対回転すると駆動カム40およびハウジング12に対し軸方向に相対移動する。ここで、従動カム50は、カム側スプライン溝部54がハウジング側スプライン溝部127とスプライン結合しているため、ハウジング12に対し相対回転しない。また、駆動カム40は、ハウジング12に対し相対回転するものの、軸方向には相対移動しない。
トルクカム2は、電動モータ20に対し軸方向の一方側に設けられ、電動モータ20からのトルクによる回転運動を、ハウジング12に対する軸方向の相対移動である並進運動に変換する。
本実施形態では、クラッチアクチュエータ10は、「付勢部材」としてのリターンスプリング55、リターンスプリングリテーナ56を備えている。リターンスプリング55は、例えばコイルスプリングであり、従動カム本体51の駆動カム本体41とは反対側において、ハウジング内筒部121の径方向外側に設けられている。リターンスプリング55は、一端が従動カム本体51の駆動カム本体41とは反対側の面に当接している。
リターンスプリングリテーナ56は、リテーナ内筒部561、リテーナ板部562、リテーナ外筒部563を有している。リテーナ内筒部561は、略円筒状に形成されている。リテーナ板部562は、リテーナ内筒部561の一方の端部から径方向外側に延びるよう環状の板状に形成されている。リテーナ外筒部563は、リテーナ板部562の外縁部からリテーナ内筒部561側へ延びるよう略円筒状に形成されている。リテーナ内筒部561とリテーナ板部562とリテーナ外筒部563とは、例えば金属により一体に形成されている。
リターンスプリングリテーナ56は、リテーナ内筒部561の内周壁がハウジング内筒部121の外周壁に嵌合するようハウジング内筒部121に固定されている。リターンスプリング55の他端は、リテーナ内筒部561とリテーナ外筒部563との間においてリテーナ板部562に当接している。
リターンスプリング55は、軸方向に伸びる力を有している。そのため、従動カム50は、駆動カム40との間にカムボール3を挟んだ状態で、リターンスプリング55により駆動カム本体41側へ付勢されている。
出力軸62は、軸部621、板部622、筒部623、摩擦板624を有している(図2参照)。軸部621は、略円筒状に形成されている。板部622は、軸部621の一端から径方向外側へ環状の板状に延びるよう軸部621と一体に形成されている。筒部623は、板部622の外縁部から軸部621とは反対側へ略円筒状に延びるよう板部622と一体に形成されている。摩擦板624は、略円環の板状に形成され、板部622の筒部623側の端面に設けられている。ここで、摩擦板624は、板部622に対し相対回転不能である。筒部623の内側には、クラッチ空間620が形成されている。
入力軸61の端部は、ハウジング内筒部121の内側を通り、従動カム50に対し駆動カム40とは反対側に位置している。出力軸62は、従動カム50に対し駆動カム40とは反対側において、入力軸61と同軸に設けられる。軸部621の内周壁と入力軸61の端部の外周壁との間には、ボールベアリング142が設けられる。これにより、出力軸62は、ボールベアリング142を介して入力軸61により軸受けされる。入力軸61および出力軸62は、ハウジング12に対し相対回転可能である。
クラッチ70は、クラッチ空間620において入力軸61と出力軸62との間に設けられている。クラッチ70は、内側摩擦板71、外側摩擦板72、係止部701を有している。内側摩擦板71は、略円環の板状に形成され、入力軸61と出力軸62の筒部623との間において、軸方向に並ぶよう複数設けられている。内側摩擦板71は、内縁部が入力軸61の外周壁とスプライン結合するよう設けられている。そのため、内側摩擦板71は、入力軸61に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。
外側摩擦板72は、略円環の板状に形成され、入力軸61と出力軸62の筒部623との間において、軸方向に並ぶよう複数設けられている。ここで、内側摩擦板71と外側摩擦板72とは、入力軸61の軸方向において交互に配置されている。外側摩擦板72は、外縁部が出力軸62の筒部623の内周壁とスプライン結合するよう設けられている。そのため、外側摩擦板72は、出力軸62に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。複数の外側摩擦板72のうち最も摩擦板624側に位置する外側摩擦板72は、摩擦板624に接触可能である。
係止部701は、略円環状に形成され、外縁部が出力軸62の筒部623の内周壁に嵌合するよう設けられる。係止部701は、複数の外側摩擦板72のうち最も従動カム50側に位置する外側摩擦板72の外縁部を係止可能である。そのため、複数の外側摩擦板72、複数の内側摩擦板71は、筒部623の内側からの脱落が抑制される。なお、係止部701と摩擦板624との距離は、複数の外側摩擦板72および複数の内側摩擦板71の板厚の合計よりも大きい。
複数の内側摩擦板71および複数の外側摩擦板72が互いに接触、つまり係合した状態である係合状態では、内側摩擦板71と外側摩擦板72との間に摩擦力が生じ、当該摩擦力の大きさに応じて内側摩擦板71と外側摩擦板72との相対回転が規制される。一方、複数の内側摩擦板71および複数の外側摩擦板72が互いに離間、つまり係合していない状態である非係合状態では、内側摩擦板71と外側摩擦板72との間に摩擦力は生じず、内側摩擦板71と外側摩擦板72との相対回転は規制されない。
クラッチ70が係合状態のとき、入力軸61に入力されたトルクは、クラッチ70を経由して出力軸62に伝達される。一方、クラッチ70が非係合状態のとき、入力軸61に入力されたトルクは、出力軸62に伝達されない。
このように、クラッチ70は、入力軸61と出力軸62との間でトルクを伝達する。クラッチ70は、係合している係合状態のとき、入力軸61と出力軸62との間のトルクの伝達を許容し、係合していない非係合状態のとき、入力軸61と出力軸62との間のトルクの伝達を遮断する。
本実施形態では、クラッチ装置1は、通常、非係合状態となる、所謂常開式(ノーマリーオープンタイプ)のクラッチ装置である。
状態変更部80は、「押圧部」または「弾性変形部」としての皿ばね81、皿ばねリテーナ82、皿ばねスラストベアリング83を有している。皿ばねリテーナ82は、リテーナ筒部821、リテーナフランジ部822を有している。リテーナ筒部821は、略円筒状に形成されている。リテーナフランジ部822は、リテーナ筒部821の一端から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。リテーナ筒部821とリテーナフランジ部822とは、例えば金属により一体に形成されている。皿ばねリテーナ82は、例えばリテーナ筒部821の他端が従動カム板部53の駆動カム40とは反対側の端面に接続するよう従動カム50に設けられている。ここで、リテーナ筒部821と従動カム板部53とは、例えば溶接により接続されている。
皿ばね81は、内縁部がリテーナ筒部821の径方向外側において、従動カム板部53とリテーナフランジ部822との間に位置するよう設けられている。皿ばねスラストベアリング83は、環状に形成され、リテーナ筒部821の径方向外側において、従動カム板部53と皿ばね81の内縁部との間に設けられている。
皿ばねリテーナ82は、リテーナフランジ部822が皿ばね81の軸方向の一端すなわち内縁部を係止可能なよう従動カム50に固定されている。そのため、皿ばね81および皿ばねスラストベアリング83は、リテーナフランジ部822により、皿ばねリテーナ82からの脱落が抑制されている。皿ばね81は、軸方向に弾性変形可能である。
図3は、状態変更部80を取り付けていない状態のクラッチアクチュエータ10を示す断面図である。
図1、2に示すように、カムボール3が、駆動カム本体41の一方の端面から駆動カム溝400の駆動カム本体41の軸方向すなわち深さ方向に最も離れた部位である最深部に対応する位置(原点)、および、従動カム本体51の一方の端面から従動カム溝500の従動カム本体51の軸方向すなわち深さ方向に最も離れた部位である最深部に対応する位置(原点)に位置するとき、駆動カム40と従動カム50との距離は、比較的小さく、皿ばね81の軸方向の他端すなわち外縁部とクラッチ70との間には、隙間Sp1が形成されている(図1参照)。そのため、クラッチ70は非係合状態であり、入力軸61と出力軸62との間のトルクの伝達は遮断されている。
ここで、クラッチ70の状態を変更する通常作動時、ECU100の制御により電動モータ20のコイル22に電力が供給されると、電動モータ20が回転し、減速機30からトルクが出力され、駆動カム40がハウジング12に対し相対回転する。これにより、カムボール3が最深部に対応する位置から駆動カム溝400および従動カム溝500の周方向の一方側へ転動する。これにより、従動カム50は、リターンスプリング55を圧縮しながらハウジング12に対し軸方向に相対移動、すなわち、クラッチ70側へ移動する。これにより、皿ばね81は、クラッチ70側へ移動する。
従動カム50の軸方向の移動により皿ばね81がクラッチ70側へ移動すると、隙間Sp1が小さくなり、皿ばね81の軸方向の他端は、クラッチ70の外側摩擦板72に接触する。皿ばね81がクラッチ70に接触した後さらに従動カム50が軸方向に移動すると、皿ばね81は、軸方向に弾性変形しつつ、外側摩擦板72を摩擦板624側へ押す。これにより、複数の内側摩擦板71および複数の外側摩擦板72が互いに係合し、クラッチ70が係合状態となる。そのため、入力軸61と出力軸62との間のトルクの伝達が許容される。
このとき、皿ばね81は、皿ばねスラストベアリング83に軸受けされながら従動カム50および皿ばねリテーナ82に対し相対回転する。このように、皿ばねスラストベアリング83は、皿ばね81からスラスト方向の荷重を受けつつ、皿ばね81を軸受けする。
ECU100は、クラッチ伝達トルクがクラッチ要求トルク容量に達すると、電動モータ20の回転を停止させる。これにより、クラッチ70は、クラッチ伝達トルクがクラッチ要求トルク容量に維持された係合保持状態となる。このように、状態変更部80の皿ばね81は、従動カム50から軸方向の力を受け、ハウジング12および駆動カム40に対する従動カム50の軸方向の相対位置に応じてクラッチ70の状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。
また、トルクカム2は、電動モータ20からのトルクによる回転運動を、ハウジング12に対する軸方向の相対移動である並進運動に変換し、クラッチ70の状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。
出力軸62は、軸部621の板部622とは反対側の端部が、図示しない変速機の入力軸に接続され、当該入力軸とともに回転可能である。つまり、変速機の入力軸には、出力軸62から出力されたトルクが入力される。変速機に入力されたトルクは、変速機で変速され、駆動トルクとして車両の駆動輪に出力される。これにより、車両が走行する。
本実施形態では、クラッチ装置1は、オイル供給部5を備えている(図1、2参照)。オイル供給部5は、一端がクラッチ空間620に露出するよう、出力軸62において通路状に形成されている。オイル供給部5の他端は、図示しないオイル供給源に接続される。これにより、オイル供給部5の一端からクラッチ空間620のクラッチ70にオイルが供給される。
ECU100は、オイル供給部5からクラッチ70に供給するオイルの量を制御する。クラッチ70に供給されたオイルは、クラッチ70を潤滑および冷却可能である。このように、本実施形態では、クラッチ70は、湿式クラッチであり、オイルにより冷却され得る。
本実施形態では、「回転並進部」としてのトルクカム2は、「回転部」としての駆動カム40および第2リングギヤ35とハウジング12との間に収容空間120を形成している。ここで、収容空間120は、駆動カム40および第2リングギヤ35に対しクラッチ70とは反対側においてハウジング12の内側に形成されている。電動モータ20および減速機30は、収容空間120に設けられている。クラッチ70は、駆動カム40に対し収容空間120とは反対側の空間であるクラッチ空間620に設けられている。
図3に示すように、スラストベアリング16は、「スラスト軸受転動体」としてのころ161、レース162、バックアッププレート163を有している。レース162は、例えば金属により環状の板状に形成されている。ころ161は、例えば金属により略円柱状に形成され、レース162の一方の端面に接触しながらレース162の周方向に転動可能に設けられている。ころ161は、レース162の周方向に複数設けられている。
バックアッププレート163は、プレート本体164、プレート凸部165を有している。プレート本体164は、略円環状に形成されている。プレート凸部165は、プレート本体164の内縁部から軸方向に突出するよう略円環状に形成されている。プレート本体164とプレート凸部165とは、例えば金属により一体に形成されている。
バックアッププレート163は、プレート凸部165がハウジング段差面125に当接するようハウジング内筒部121の径方向外側に設けられている。レース162は、他方の端面がプレート本体164のプレート凸部165とは反対側の端面に当接するようハウジング内筒部121の径方向外側に設けられている。ころ161は、レース162と駆動カム本体41との間に設けられ、レース162の駆動カム本体41側の端面と駆動カム本体41のレース162側の面とに接触しつつ、レース162の周方向に転動可能である。
スラストベアリング16は、駆動カム40からスラスト方向すなわち軸方向の荷重を受けつつ駆動カム40を軸受けする。本実施形態では、クラッチ70側からの軸方向の荷重は、皿ばね81、皿ばねスラストベアリング83、従動カム50、カムボール3、駆動カム40を経由してスラストベアリング16に作用する。
本実施形態では、クラッチアクチュエータ10は、「シール部材」としての内側シール部材191、外側シール部材192を備えている。内側シール部材191は、例えばゴム等の弾性材料により環状に形成されたオイルシールである。外側シール部材192は、例えばゴム等の弾性材料および金属環等により環状に形成されたオイルシールである。
内側シール部材191は、ハウジング内筒部121に形成されたシール溝部124に設けられている。内側シール部材191は、外縁部が駆動カム本体41の内周壁と摺動可能なようシール溝部124に設けられている。
外側シール部材192は、第2リングギヤ35に対し第1リングギヤ34とは反対側において、ハウジング外筒部123と駆動カム外筒部44との間に設けられている。外側シール部材192は、内縁部のシールリップ部が駆動カム外筒部44の外周壁と摺動可能なようハウジング外筒部123に設けられている。
ここで、外側シール部材192は、内側シール部材191の軸方向から見たとき、内側シール部材191の径方向外側に位置するよう設けられている(図1、2参照)。
上述のように、駆動カム本体41の内周壁は、内側シール部材191と摺動可能である。すなわち、内側シール部材191は、「回転部」としての駆動カム40に接触するよう設けられている。内側シール部材191は、駆動カム本体41とハウジング内筒部121との間を気密または液密にシールしている。
駆動カム外筒部44の外周壁は、外側シール部材192の内縁部であるシールリップ部と摺動可能である。すなわち、外側シール部材192は、「回転部」としての駆動カム40に接触するよう設けられている。外側シール部材192は、駆動カム外筒部44の外周壁とハウジング外筒部123の内周壁との間を気密または液密にシールしている。
上述のように設けられた内側シール部材191、および、外側シール部材192により、電動モータ20および減速機30を収容する収容空間120を気密または液密に保持可能であり、収容空間120と、クラッチ70が設けられたクラッチ空間620との間を気密または液密に保持可能である。これにより、例えばクラッチ70において摩耗粉等の異物が発生したとしても、当該異物がクラッチ空間620から収容空間120へ侵入するのを抑制できる。そのため、異物による電動モータ20または減速機30の作動不良を抑制できる。
以下、本実施形態の各部の構成について、より詳細に説明する。
図1~4に示すように、本実施形態のECU100は、相対回転可能な入力軸61と出力軸62との間において、入力軸61と出力軸62との間のトルクの伝達を許容する係合状態と、入力軸61と出力軸62との間のトルクの伝達を遮断する非係合状態とに状態が変化するクラッチ70を備えるクラッチ装置1に用いられるクラッチアクチュエータ10を制御する制御装置である。
クラッチアクチュエータ10は、ハウジング12と電動モータ20と「回転並進部」としてのトルクカム2とを有する。電動モータ20は、ハウジング12に設けられたステータ21、ステータ21に設けられたコイル22、および、ステータ21に対し相対回転可能なロータ23を有し、通電によりロータ23からトルクを出力可能である。トルクカム2は、電動モータ20からのトルクによる回転運動を並進運動に変換し、クラッチ70の状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。
ECU100は、電動モータ20の通電制御を行う通電制御部110と、所定の進角量を記憶する記憶部130と、を備える。
電動モータ20は、ブラシレス直流モータであり、ロータ23に設けられた「磁石」としてのマグネット230を有している。クラッチアクチュエータ10は、マグネット230の磁束に基づき信号を出力可能な回転角センサ170を有している。ECU100は、回転角センサ170からの信号に基づき、ロータ23の回転角を検出可能である。
より詳細には、図4に示すように、ステータティース212は、ステータヨーク211の周方向に等間隔で15個形成されている。15個のステータティース212のそれぞれにコイル22が設けられている。マグネット230は、磁極が交互になるようロータ23の周方向に等間隔で20個設けられている。電動モータ20は、3相20極15スロットのブラシレス直流モータである。
回転角センサ170は、3つ設けられている。3つの回転角センサ170は、それぞれ、ステータヨーク211の周方向で隣り合う2つのコイル22間に設けられている。3つの回転角センサ170は、それぞれ、U相ホールIC171、V相ホールIC172、W相ホールIC173を有している。U相ホールIC171、V相ホールIC172、W相ホールIC173は、N極の磁界がかかると正(+)電圧、S極の磁界がかかると負(-)電圧が差動電圧で発生する。
図5に示すように、コイル22は、U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253を有している。U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253は、それぞれの一端が電気的に接続されている。ECU100は、スイッチング素子271~276、電流検出部181を有している。
スイッチング素子271は、一端がバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子272の一端に接続している。スイッチング素子272の他端は、グランドに接続している。スイッチング素子273は、一端がバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子274の一端に接続している。スイッチング素子274の他端は、グランドに接続している。スイッチング素子275は、一端がバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子276の一端に接続している。スイッチング素子276の他端は、グランドに接続している。
電流検出部181は、スイッチング素子271、273、275とバッテリの正極との間に設けられ、当該箇所の電位差を検出することで、U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253に流れる電流を検出可能である。
通電制御部110は、駆動制御部111、駆動タイミング演算部112、変位演算部113、カウント部114、回転角信号処理部115、回転数演算部116、検出電流処理部117を有している。
検出電流処理部117は、電流検出部181が検出した電流値を処理し、駆動タイミング演算部112に出力する。回転角信号処理部115は、U相ホールIC171、V相ホールIC172、W相ホールIC173から出力された信号を処理し、駆動タイミング演算部112、カウント部114、回転数演算部116に出力する。カウント部114は、回転角信号処理部115から出力された信号に基づき、カウント値を増減させ、変位演算部113に出力する。変位演算部113は、カウント部114から出力されたカウント値に基づき、状態変更部80の皿ばね81の軸方向の変位、すなわち、ストローク量を演算し、駆動タイミング演算部112に出力する。回転数演算部116は、回転角信号処理部115から出力された信号に基づき、ロータ23すなわち電動モータ20の回転数を演算し、駆動タイミング演算部112に出力する。
駆動タイミング演算部112は、記憶部130に記憶された所定の進角量、回転角信号処理部115から出力された信号、変位演算部113から出力された状態変更部80の皿ばね81の軸方向の変位、回転数演算部116から出力されたロータ23の回転数、検出電流処理部117から出力された電流値に基づき、スイッチング素子271~276の駆動タイミングを演算し、駆動制御部111に出力する。駆動制御部111は、駆動タイミング演算部112から出力された駆動タイミングに基づき、スイッチング素子271~276に対し駆動信号を出力する。
スイッチング素子271~276は、駆動制御部111から出力された駆動信号に基づき、オン/オフ作動する。これにより、U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253に電流が流れ、ロータ23が回転する。このように、通電制御部110は、駆動制御部111によりスイッチング素子271~276の作動を制御し、電動モータ20の通電制御を行う。
通電制御部110は、120°矩形波通電により電動モータ20の通電制御を行う。
より詳細には、U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253の各コイルは、120°位相がずれた状態で、120°の期間オンしてコイルに電流を流入し、60°の期間オフ、120°の期間オンして電流を流出させ、60°の期間オフというサイクルを繰り返す。U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253の各コイルに流れる電流は、矩形波である。
次に、通電制御部110による進角制御について説明する。
クラッチアクチュエータ10の作動領域のうち、クラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重が所定値以下のときの領域を「低負荷荷重領域」、クラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重が前記所定値より大きいときの領域を「高負荷荷重領域」と定義する。
図6に示すように、クラッチアクチュエータ10の皿ばね81のストローク区間のうち、皿ばね81とクラッチ70とが接触するクラッチタッチポイントPs1までの区間であるクラッチ70の「ガタ詰め区間」では、クラッチアクチュエータ10のトルクカム2に対する負荷荷重は、リターンスプリング55の荷重のみのため、比較的小さい。一方、皿ばね81がクラッチ70に接触した後、すなわち、クラッチタッチポイントPs1以降の区間である「押圧力制御区間」では、クラッチアクチュエータ10のトルクカム2に対する負荷荷重は、クラッチ70からの反力が加わるため、急激に大きくなる。
本実施形態では、クラッチアクチュエータ10の「押圧部」としての皿ばね81とクラッチ70とが接触するクラッチタッチポイントPs1においてクラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重L1を前記所定値とする(図6参照)。
つまり、本実施形態では、「低負荷荷重領域」は、「回転並進部」としてのトルクカム2に接続する皿ばね81がクラッチ70に接触するまでの「ガタ詰め区間」に対応する領域であり、「高負荷荷重領域」は、皿ばね81がクラッチ70を押圧するときの「押圧力制御区間」に対応する領域である。
通電制御部110は、少なくとも低負荷荷重領域のとき、前記所定の進角量に基づき電動モータ20を進角制御する。
より詳細には、通電制御部110は、U相ホールIC171、V相ホールIC172、W相ホールIC173からの信号等に基づき、U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253に流れる電流の位相遅れを見越し、印加電圧の位相を前記所定の進角量分進めることにより進角制御を行う。
本実施形態では、通電制御部110は、低負荷荷重領域のとき、および、高負荷荷重領域のとき、前記所定の進角量に基づき電動モータ20を進角制御する。
通電制御部110は、前記所定の進角量を第1進角量、または、前記第1進角量と異なる値である第2進角量に変更可能である。通電制御部110は、クラッチアクチュエータ10の作動領域のうち少なくとも「低負荷荷重領域」では前記第1進角量に基づき電動モータ20を進角制御し、「高負荷荷重領域」のうち少なくとも一部では前記第2進角量に基づき電動モータ20を進角制御する。
より詳細には、通電制御部110は、「低負荷荷重領域」では前記第1進角量に基づき電動モータ20を進角制御し、「高負荷荷重領域」では前記第2進角量に基づき電動モータ20を進角制御する。
前記第1進角量は、前記第2進角量より大きい。
通電制御部110は、前記第1進角量を30~90°に設定し電動モータ20を進角制御する。つまり、通電制御部110は、「低負荷荷重領域」すなわち「ガタ詰め区間」では、U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253に印加する電圧の位相を30~90°進めることにより進角制御する。
通電制御部110は、前記第2進角量を0°に設定し電動モータ20を進角制御する。つまり、通電制御部110は、「高負荷荷重領域」すなわち「押圧力制御区間」では、U相コイル251、V相コイル252、W相コイル253に印加する電圧の位相を0°進めることにより進角制御する。そのため、通電制御部110は、「高負荷荷重領域」すなわち「押圧力制御区間」では、実質的に進角制御を行わないということもできる。
本実施形態では、通電制御部110は、ロータ23の回転角に基づき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更する。
より詳細には、通電制御部110は、回転角信号処理部115から出力された信号に基づきロータ23の回転角を算出し、「低負荷荷重領域」すなわち「ガタ詰め区間」と「高負荷荷重領域」すなわち「押圧力制御区間」との境界に対応するロータ23の回転角を越えるとき、または、下回るとき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更する。
電動モータ20の出力トルク(モータトルク)と電動モータ20の回転数(モータ回転数)との関係、すなわち、N-T特性を図7に示す。図7の実線は進角制御を行う場合のN-T特性を示し、一点鎖線は進角制御を行わない場合のN-T特性を示す。図7に示すように、モータトルクが小さい領域では、進角制御を行う場合の方が、進角制御を行わない場合と比べ、モータ回転数が高い。一方、モータトルクが大きい領域では、進角制御を行わない場合の方が、進角制御を行う場合と比べ、モータ回転数が高い。また、進角制御を行わない場合の方が、進角制御を行う場合と比べ、出力可能な最大トルクが大きい。
本実施形態では、「低負荷荷重領域」すなわち「ガタ詰め区間」では、進角制御を行うことで、モータ回転数を高め、クラッチアクチュエータ10の応答性を高め、「ガタ詰め区間」における皿ばね81とクラッチ70との接触までに要する時間を短縮できる。
一方、「高負荷荷重領域」すなわち「押圧力制御区間」では、実質的に進角制御を行わないことで、電動モータ20の出力可能な最大トルクを高め、「押圧力制御区間」におけるクラッチ70を押圧する最大荷重の低下を抑制できる。
次に、ECU100の製造方法について説明する。
「制御装置」としてのECU100の製造方法は、計測工程と進角量算出工程とを含む。
計測工程では、ロータ23を外部から強制的に回転駆動しつつ、コイル22に発生する誘起電圧と、回転角センサ170からの信号と、を計測する。
より詳細には、図8の(A)に示すように、高分解能の回転角検出器9を経由して外部から低回転でクラッチアクチュエータ10のロータ23を強制的に回転駆動し、そのときコイル22に発生する誘起電圧と、回転角センサ170のU相ホールIC171、V相ホールIC172、W相ホールIC173から出力される信号と、を計測する。
計測工程での計測結果の一例を図9に示す。図9に示すように、例えばU相ホールIC171から出力される信号の実測値であるホールIC出力信号(実線)の位相は、例えばU相コイル251に発生する誘起電圧の位相より遅れている。このホールIC出力信号の位相の遅れは、クラッチアクチュエータ10の個体毎に異なる。
進角量算出工程では、計測工程で計測した誘起電圧および回転角センサ170からの信号の立ち上がり位相差に基づき、所定の条件を満たす進角量を前記所定の進角量として算出する。
より詳細には、図9に示すように、誘起電圧の立ち上がりから、電気角で30°(θ0)経過した位置で、ホールIC出力信号が立ち上がるのが進角中立(進角量0°)の点である。進角中立からの電気角における角度進み量を「進角量」とよぶ。
進角量と、電動モータ20の無負荷時における回転数であるモータ無負荷回転数との関係を図10に示す。図10に示すように、進角量θLのとき、モータ無負荷回転数が最大となる。なお、モータ無負荷回転数が最大となる進角量θLは、クラッチアクチュエータ10の個体毎に異なる。
進角量算出工程では、所定の条件において、例えばモータ特性としてのモータ無負荷回転数が最大(最良)となる進角量θLを最適進角量θLとし、実測値に対する進角量補正値θC(図9参照)を、前記所定の進角量として算出する。
本実施形態では、ECU100とクラッチアクチュエータ10とは一体に設けられている。
より詳細には、図8の(A)、(B)に示すように、ECU100は、例えばクラッチアクチュエータ10のハウジング12に一体に取り付けられている。
ECU100の製造方法は、進角量記憶工程をさらに含む。進角量記憶工程では、進角量算出工程で算出した前記所定の進角量をECU100の記憶部130に記憶させる。
より詳細には、図8の(B)に示すように、進角量算出工程で算出した前記所定の進角量、すなわち、進角量補正値θCをECU100の記憶部130に記憶させる。
図8の(C)に示すように、進角量記憶工程の後、一体のクラッチアクチュエータ10およびECU100は、変速機8に搭載される。その後、変速機8は、車両に搭載される。
一般に、クラッチの制御に進角制御を適用するにあたり、以下のような課題も存在する。すなわち、従来、ブラシレス直流モータは、低コスト化のために、例えばホールIC等の回転角度センサを複数個用い、モータの回転角を検出し、それに応じてモータのU相/V相/W相への通電、例えば3相各相の120°矩形波通電を駆動回路によって行っていた。しかしながら、回転角度センサの取付角度ばらつきや、ロータへの磁石の組み付け位置精度、センサ磁石の組み付け位置精度、製造時のステータティースの位置精度等、様々な製造上のばらつき要因によって、必ずしも正確な通電制御を行うことができていなかった。
例えば、一例として、回転角度センサとしてのホールICの取付角度ばらつきについては、モータがロータの磁石が20極、ステータティースが15歯に設定され、120°矩形波通電で制御されると仮定すると、360°/20極/3個×6=36°の機械角が、電気角360°に相当する。つまり、機械角1°は、電気角10°に相当する。この場合に、ホールICの組み付けばらつきが例えば±3°であると仮定すると、電気角で±30°ばらつくことになる。この回転角度センサの取付角度ばらつきに加え、前述のような様々なばらつきに起因して、制御進角量が大きくばらつき、その結果として、モータの無負荷回転数を含めたN-T特性(回転数-トルク特性)に大きな個体間ばらつきが発生することになる(図11参照)。これにより、クラッチアクチュエータの個体間で、ガタ詰め区間の応答性に大きなばらつきが発生し、車両個体によっては、クラッチ係合時間が長くなるおそれがあった。
回転角検出手段のばらつきを補償して、より正確な進角制御を行う方法として、例えば特開2005-12955号公報、および、特開2012-85370号公報に開示されたものがある。しかしながら、いずれも、数多く存在するばらつき要因を全て考慮したものではなく、適正な進角制御を実現するには不十分であった。
上述の工程を経て製造されたECU100では、クラッチアクチュエータ10の個体毎に異なる最適な進角量を前記所定の進角量として用い、通電制御部110により電動モータ20の進角制御を行うことができるため、クラッチアクチュエータ10の個体間の性能ばらつきを抑制できる。
以上説明したように、本実施形態の「制御装置」としてのECU100は、電動モータ20の通電制御を行う通電制御部110と、所定の進角量を記憶する記憶部130と、を備える。クラッチアクチュエータ10の作動領域のうち、クラッチ70側から「回転並進部」としてのトルクカム2に作用する負荷荷重が所定値以下のときの領域を「低負荷荷重領域」、クラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重が前記所定値より大きいときの領域を「高負荷荷重領域」と定義すると、通電制御部110は、少なくとも低負荷荷重領域のとき、前記所定の進角量に基づき電動モータ20を進角制御する。
例えば、低負荷荷重領域においては前記所定の進角量の値を大きく設定し進角制御を行い、高負荷荷重領域においては前記所定の進角量の値を小さく設定するか0°に設定し進角制御を行えば、クラッチ70のガタ詰め区間に対応する区間においてクラッチアクチュエータ10の応答性を向上できるとともに、押圧力制御区間に対応する区間においてクラッチ70を押圧する最大荷重の低下を抑制できる。
したがって、制御対象としてのクラッチアクチュエータ10の消費電力の増大および体格の大型化を招くことなく、クラッチアクチュエータ10の応答性を向上しつつ、クラッチ70を押圧する最大荷重の低下を抑制できる。
また、本実施形態では、通電制御部110は、前記所定の進角量を第1進角量、または、前記第1進角量と異なる値である第2進角量に変更可能である。通電制御部110は、クラッチアクチュエータ10の作動領域のうち少なくとも「低負荷荷重領域」では前記第1進角量に基づき電動モータ20を進角制御し、「高負荷荷重領域」のうち少なくとも一部では前記第2進角量に基づき電動モータ20を進角制御する。
また、本実施形態では、前記第1進角量は、前記第2進角量より大きい。
また、本実施形態では、通電制御部110は、前記第1進角量を30~90°に設定し電動モータ20を進角制御する。
また、本実施形態では、通電制御部110は、前記第2進角量を0°に設定し電動モータ20を進角制御する。
また、本実施形態では、「低負荷荷重領域」は、「回転並進部」としてのトルクカム2に接続する皿ばね81がクラッチ70に接触するまでの領域であり、「高負荷荷重領域」は、皿ばね81がクラッチ70を押圧するときの領域である。
上述のように、「ガタ詰め区間」に対応する「低負荷荷重領域」においては前記所定の進角量の値を第1進角量として30~90°に設定し進角制御を行い、「押圧力制御区間」に対応する「高負荷荷重領域」においては前記所定の進角量の値を第2進角量として0°に設定し進角制御を行うことにより、クラッチ70のガタ詰め区間に対応する区間においてクラッチアクチュエータ10の応答性を確実に向上できるとともに、押圧力制御区間に対応する区間においてクラッチ70を押圧する最大荷重の低下を確実に抑制できる。
また、本実施形態では、通電制御部110は、ロータ23の回転角に基づき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更する。
そのため、例えば「押圧部」のストローク量を検出するストロークセンサ等を用いることなく、簡単な構成で、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更するタイミングを決定することができる。
また、本実施形態では、通電制御部110は、120°矩形波通電により電動モータ20の通電制御を行う。
そのため、ECU100内の制御回路を簡単にでき、低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態では、電動モータ20は、ブラシレス直流モータであり、ロータ23に設けられた「磁石」としてのマグネット230を有している。クラッチアクチュエータ10は、マグネット230の磁束に基づき信号を出力可能な回転角センサ170を有している。ECU100は、回転角センサ170からの信号に基づき、ロータ23の回転角を検出可能である。
そのため、オン/オフ信号を出力可能なホールIC等の安価な回転角センサを用いることができ、構成を単純化できるとともに低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態の「制御装置」としてのECU100の製造方法は、計測工程と進角量算出工程とを含む。計測工程では、ロータ23を外部から強制的に回転駆動しつつ、コイル22に発生する誘起電圧と、回転角センサ170からの信号と、を計測する。進角量算出工程では、計測工程で計測した誘起電圧および回転角センサ170からの信号の立ち上がり位相差に基づき、所定の条件を満たす進角量を前記所定の進角量として算出する。
また、本実施形態では、ECU100とクラッチアクチュエータ10とは一体に設けられている。ECU100の製造方法は、進角量記憶工程をさらに含む。進角量記憶工程では、進角量算出工程で算出した前記所定の進角量をECU100の記憶部130に記憶させる。
上述の計測工程、進角量算出工程、進角量記憶工程を経て製造されたECU100では、クラッチアクチュエータ10の個体毎に異なる最適な進角量を前記所定の進角量として用い、通電制御部110により電動モータ20の進角制御を行うことができるため、クラッチアクチュエータ10の個体間の性能ばらつきを抑制できる。
(第2実施形態)
第2実施形態による制御装置の製造方法を図12に基づき説明する。第2実施形態は、制御装置とクラッチアクチュエータとの配置、および、製造方法の一部が第1実施形態と異なる。
第2実施形態による制御装置の製造方法を図12に基づき説明する。第2実施形態は、制御装置とクラッチアクチュエータとの配置、および、製造方法の一部が第1実施形態と異なる。
本実施形態の「制御装置」としてのECU100の製造方法は、第1実施形態と同様、計測工程と進角量算出工程とを含む。計測工程では、ロータ23を外部から強制的に回転駆動しつつ、コイル22に発生する誘起電圧と、回転角センサ170からの信号と、を計測する(図12の(A)参照)。進角量算出工程では、計測工程で計測した誘起電圧および回転角センサ170からの信号の立ち上がり位相差に基づき、所定の条件を満たす進角量を前記所定の進角量として算出する。
本実施形態では、ECU100とクラッチアクチュエータ10とは別体に設けられている。本実施形態の「制御装置」としてのECU100の製造方法は、第1記憶媒体貼付刻印工程をさらに含む。第1記憶媒体貼付刻印工程では、進角量算出工程で算出した前記所定の進角量の情報を第1の記憶媒体201に格納し、クラッチアクチュエータ10に第1の記憶媒体201を貼付または刻印する。
より詳細には、第1記憶媒体貼付刻印工程では、進角量算出工程で算出した前記所定の進角量の情報を例えばQRコード(登録商標)等の第1の記憶媒体201に格納し、クラッチアクチュエータ10のハウジング12等に当該第1の記憶媒体201を貼付または刻印する(図12の(B)参照)。
本実施形態の「制御装置」としてのECU100の製造方法は、進角量記憶工程をさらに含む。進角量記憶工程では、第1記憶媒体貼付刻印工程で第1の記憶媒体201に格納した情報に基づき、前記所定の進角量をECU100の記憶部130に記憶させる。
より詳細には、クラッチアクチュエータ10のハウジング12等に貼付または刻印した第1の記憶媒体201から前記所定の進角量の情報を読み取り、ECU100の記憶部130に記憶させる(図12の(C)参照)。
図12の(D)に示すように、進角量記憶工程の後、クラッチアクチュエータ10は、変速機8に搭載される。その後、変速機8は、進角量記憶工程で前記所定の進角量を記憶部130に記憶させたECU100とともに、車両に搭載される。
以上説明したように、上述の計測工程、進角量算出工程、第1記憶媒体貼付刻印工程、進角量記憶工程を経て製造されたECU100では、ECU100とクラッチアクチュエータ10とが別体に設けられる場合であっても、第1実施形態と同様、クラッチアクチュエータ10の個体毎に異なる最適な進角量を前記所定の進角量として用い、通電制御部110により電動モータ20の進角制御を行うことができるため、クラッチアクチュエータ10の個体間の性能ばらつきを抑制できる。
(第3実施形態)
第3実施形態による制御装置の製造方法を図13に基づき説明する。第3実施形態は、製造方法の一部が第2実施形態と異なる。
第3実施形態による制御装置の製造方法を図13に基づき説明する。第3実施形態は、製造方法の一部が第2実施形態と異なる。
本実施形態の「制御装置」としてのECU100の製造方法は、第2実施形態と同様、計測工程と進角量算出工程とを含む。計測工程では、ロータ23を外部から強制的に回転駆動しつつ、コイル22に発生する誘起電圧と、回転角センサ170からの信号と、を計測する(図13の(A)参照)。進角量算出工程では、計測工程で計測した誘起電圧および回転角センサ170からの信号の立ち上がり位相差に基づき、所定の条件を満たす進角量を前記所定の進角量として算出する。
本実施形態では、第2実施形態と同様、ECU100とクラッチアクチュエータ10とは別体に設けられている。本実施形態の「制御装置」としてのECU100の製造方法は、第2実施形態と同様、第1記憶媒体貼付刻印工程をさらに含む。第1記憶媒体貼付刻印工程では、進角量算出工程で算出した前記所定の進角量の情報を第1の記憶媒体201に格納し、クラッチアクチュエータ10に第1の記憶媒体201を貼付または刻印する。
より詳細には、第1記憶媒体貼付刻印工程では、進角量算出工程で算出した前記所定の進角量の情報を例えばQRコード等の第1の記憶媒体201に格納し、クラッチアクチュエータ10のハウジング12等に当該第1の記憶媒体201を貼付または刻印する(図13の(B)参照)。
本実施形態の「制御装置」としてのECU100の製造方法は、第2記憶媒体貼付刻印工程と進角量記憶工程とをさらに含む。第2記憶媒体貼付刻印工程では、第1記憶媒体貼付刻印工程で第1の記憶媒体201に格納した情報を例えばQRコード等の第2の記憶媒体202に格納し、クラッチアクチュエータ10が搭載される変速機8に第2の記憶媒体202を貼付または刻印する。
より詳細には、クラッチアクチュエータ10のハウジング12等に貼付または刻印した第1の記憶媒体201から前記所定の進角量の情報を読み取り、第2の記憶媒体202に格納し(図13の(C)参照)、変速機8のハウジング等に第2の記憶媒体202を貼付または刻印する。
進角量記憶工程では、第2記憶媒体貼付刻印工程で第2の記憶媒体202に格納した情報に基づき、前記所定の進角量をECU100の記憶部130に記憶させる。
より詳細には、第2記憶媒体貼付刻印工程の後、変速機8にクラッチアクチュエータ10を組み付ける。その後、車両工場にて、変速機8のハウジング等に貼付または刻印した第2の記憶媒体202から前記所定の進角量の情報を読み取り、ECU100の記憶部130に記憶させる(図13の(D)参照)。
以上説明したように、上述の計測工程、進角量算出工程、第1記憶媒体貼付刻印工程、第2記憶媒体貼付刻印工程、進角量記憶工程を経て製造されたECU100では、ECU100とクラッチアクチュエータ10とが別体に設けられ、車両の組み付け工程においてECU100が変速機8と別に供給される場合であっても、第2実施形態と同様、クラッチアクチュエータ10の個体毎に異なる最適な進角量を前記所定の進角量として用い、通電制御部110により電動モータ20の進角制御を行うことができるため、クラッチアクチュエータ10の個体間の性能ばらつきを抑制できる。
(他の実施形態)
上述の実施形態では、クラッチアクチュエータ10の作動領域のうち、クラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重が所定値以下のときの領域を「低負荷荷重領域」、クラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重が前記所定値より大きいときの領域を「高負荷荷重領域」と定義し、クラッチアクチュエータ10の「押圧部」としての皿ばね81とクラッチ70とが接触するクラッチタッチポイントPs1においてクラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重L1を前記所定値とする例を示した(図6参照)。これに対し、他の実施形態では、前記所定値は、クラッチタッチポイントPs1においてクラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重L1以外の値としてもよい。この場合、「低負荷荷重領域」および「高負荷荷重領域」は、「ガタ詰め区間」および「押圧力制御区間」に一致または対応しない。
上述の実施形態では、クラッチアクチュエータ10の作動領域のうち、クラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重が所定値以下のときの領域を「低負荷荷重領域」、クラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重が前記所定値より大きいときの領域を「高負荷荷重領域」と定義し、クラッチアクチュエータ10の「押圧部」としての皿ばね81とクラッチ70とが接触するクラッチタッチポイントPs1においてクラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重L1を前記所定値とする例を示した(図6参照)。これに対し、他の実施形態では、前記所定値は、クラッチタッチポイントPs1においてクラッチ70側からトルクカム2に作用する負荷荷重L1以外の値としてもよい。この場合、「低負荷荷重領域」および「高負荷荷重領域」は、「ガタ詰め区間」および「押圧力制御区間」に一致または対応しない。
また、上述の実施形態では、第1進角量を30~90°に設定する例を示した。これに対し、他の実施形態では、第1進角量を30~90°以外に設定してもよい。
また、上述の実施形態では、第2進角量を0°に設定する例を示した。これに対し、他の実施形態では、第2進角量を0°以外に設定してもよい。
また、他の実施形態では、通電制御部110は、「回転並進部」としてのトルクカム2の従動カム50の並進変位に基づき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更してもよい。この場合、従動カム50の並進変位は、従動カム50の軸方向の位置を検出可能なセンサにより検出することが考えられる。
また、他の実施形態では、通電制御部110は、電動モータ20への通電電流、または、ロータ23の回転数のいずれかに基づき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更してもよい。この場合、簡単な構成で、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更するタイミングを決定することができる。
また、他の実施形態では、通電制御部110は、正弦波通電により電動モータ20の通電制御を行ってもよい。この場合、電動モータ20の制御精度および効率を高めることができるとともに、電動モータ20からの騒音を低減できる。
また、上述の実施形態では、第1の記憶媒体201および第2の記憶媒体202としてQRコード等のマトリックス型二次元コードを用いる例を示した。これに対し、他の実施形態では、第1の記憶媒体201および第2の記憶媒体202は、前記所定の進角量に関する情報を格納できるのであれば、どのような記憶媒体であってもよい。
また、他の実施形態では、回転並進部は、電動モータからのトルクによる回転運動を並進運動に変換可能であれば、トルクカムに限らず、ボールねじ、すべりねじ、シフトドラム、遊星ローラーねじ等どのようなものであってもよい。
また、他の実施形態では、駆動カム溝400および従動カム溝500は、それぞれ、3つ以上であれば、いくつ形成されていてもよい。また、カムボール3も、駆動カム溝400および従動カム溝500の数に合わせ、いくつ設けられていてもよい。
また、本開示は、内燃機関からの駆動トルクによって走行する車両に限らず、モータからの駆動トルクによって走行可能な電気自動車やハイブリッド車等に適用することもできる。
また、他の実施形態では、「第2伝達部」からトルクを入力し、「クラッチ」を経由して「第1伝達部」からトルクを出力することとしてもよい。また、例えば、「第1伝達部」または「第2伝達部」の一方を回転不能に固定した場合、「クラッチ」を係合状態にすることにより、「第1伝達部」または「第2伝達部」の他方の回転を止めることができる。この場合、クラッチ装置をブレーキ装置として用いることができる。
このように、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
本開示は、実施形態に基づき記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。
Claims (16)
- 相対回転可能な第1伝達部(61)と第2伝達部(62)との間において、前記第1伝達部と前記第2伝達部との間のトルクの伝達を許容する係合状態と、前記第1伝達部と前記第2伝達部との間のトルクの伝達を遮断する非係合状態とに状態が変化するクラッチ(70)を備えるクラッチ装置(1)に用いられるクラッチアクチュエータ(10)を制御する制御装置であって、
前記クラッチアクチュエータは、
ハウジング(12)と、
前記ハウジングに設けられたステータ(21)、前記ステータに設けられたコイル(22)、および、前記ステータに対し相対回転可能なロータ(23)を有し、通電により前記ロータからトルクを出力可能な電動モータ(20)と、
前記電動モータからのトルクによる回転運動を並進運動に変換し、前記クラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更可能な回転並進部(2)と、を有し、
前記制御装置は、
前記電動モータの通電制御を行う通電制御部(110)と、
所定の進角量を記憶する記憶部(130)と、を備え、
前記クラッチアクチュエータの作動領域のうち、前記クラッチ側から前記回転並進部に作用する負荷荷重が所定値以下のときの領域を「低負荷荷重領域」、前記クラッチ側から前記回転並進部に作用する負荷荷重が前記所定値より大きいときの領域を「高負荷荷重領域」と定義すると、
前記通電制御部は、
少なくとも前記低負荷荷重領域のとき、前記所定の進角量に基づき前記電動モータを進角制御する制御装置。 - 前記通電制御部は、
前記所定の進角量を第1進角量、または、前記第1進角量と異なる値である第2進角量に変更可能であり、
前記クラッチアクチュエータの作動領域のうち少なくとも前記低負荷荷重領域では前記第1進角量に基づき前記電動モータを進角制御し、
前記高負荷荷重領域のうち少なくとも一部では前記第2進角量に基づき前記電動モータを進角制御する請求項1に記載の制御装置。 - 前記第1進角量は、前記第2進角量より大きい請求項2に記載の制御装置。
- 前記通電制御部は、前記第1進角量を30~90°に設定し前記電動モータを進角制御する請求項2または3に記載の制御装置。
- 前記通電制御部は、前記第2進角量を0°に設定し前記電動モータを進角制御する請求項2~4のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記通電制御部は、前記回転並進部の並進変位に基づき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更する請求項2~5のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記通電制御部は、前記ロータの回転角に基づき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更する請求項2~5のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記通電制御部は、前記電動モータへの通電電流、または、前記ロータの回転数のいずれかに基づき、前記所定の進角量を前記第1進角量または前記第2進角量に変更する請求項2~5のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記通電制御部は、120°矩形波通電により前記電動モータの通電制御を行う請求項1~8のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記低負荷荷重領域は、前記回転並進部、または、前記回転並進部に接続する押圧部(81)が前記クラッチに接触するまでの「ガタ詰め区間」に対応する領域であり、
前記高負荷荷重領域は、前記回転並進部または前記押圧部が前記クラッチを押圧するときの「押圧力制御区間」に対応する領域である請求項1~9のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記電動モータは、ブラシレス直流モータであり、前記ロータに設けられた磁石(230)を有し、
前記クラッチアクチュエータは、前記磁石の磁束に基づき信号を出力可能な回転角センサ(170)を有し、
前記回転角センサからの信号に基づき、前記ロータの回転角を検出可能な請求項1~10のいずれか一項に記載の制御装置。 - 請求項11に記載の制御装置(100)の製造方法であって、
前記ロータを外部から強制的に回転駆動しつつ、前記コイルに発生する誘起電圧と、前記回転角センサからの信号と、を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測した前記誘起電圧および前記回転角センサからの信号の立ち上がり位相差に基づき、所定の条件を満たす進角量を前記所定の進角量として算出する進角量算出工程と、
を含む制御装置の製造方法。 - 前記制御装置と前記クラッチアクチュエータとは一体に設けられており、
前記進角量算出工程で算出した前記所定の進角量を前記記憶部に記憶させる進角量記憶工程、
をさらに含む請求項12に記載の制御装置の製造方法。 - 前記制御装置と前記クラッチアクチュエータとは別体に設けられており、
前記進角量算出工程で算出した前記所定の進角量の情報を第1の記憶媒体(201)に格納し、前記クラッチアクチュエータに前記第1の記憶媒体を貼付または刻印する第1記憶媒体貼付刻印工程、
をさらに含む請求項12に記載の制御装置の製造方法。 - 前記第1記憶媒体貼付刻印工程で前記第1の記憶媒体に格納した情報に基づき、前記所定の進角量を前記記憶部に記憶させる進角量記憶工程、
をさらに含む請求項14に記載の制御装置の製造方法。 - 前記第1記憶媒体貼付刻印工程で前記第1の記憶媒体に格納した情報を第2の記憶媒体(202)に格納し、前記クラッチアクチュエータが搭載される変速機(8)に前記第2の記憶媒体を貼付または刻印する第2記憶媒体貼付刻印工程と、
前記第2記憶媒体貼付刻印工程で前記第2の記憶媒体に格納した情報に基づき、前記所定の進角量を前記記憶部に記憶させる進角量記憶工程と、
をさらに含む請求項14に記載の制御装置の製造方法。
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