特許 6681321 噛合式係合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6681321

(24)【登録日】2020年3月25日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】噛合式係合装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 48/06 20060101AFI20200406BHJP

   F16D 27/01 20060101ALI20200406BHJP

   F16D 27/118 20060101ALI20200406BHJP

   F16D 27/09 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   F16D48/06 101B

   F16D27/01

   F16D27/118

   F16D27/09

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-238010(P2016-238010)

(22)【出願日】2016年12月7日

(65)【公開番号】特開2018-96382(P2018-96382A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年6月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231350

【氏名又は名称】ジヤトコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092978

【弁理士】

【氏名又は名称】真田 有

(72)【発明者】

【氏名】森本 達也

【審査官】 横山 幸弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０２９５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２７８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００２４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７１４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１９６１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５３７０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ２５／００−３９／００

Ｆ１６Ｄ ４８／００−４８／１２

Ｆ１６Ｄ １１／００−２３／１４

Ｂ６０Ｋ ６／３８７

Ｂ６０Ｗ １０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

噛合歯をそれぞれ有し、前記噛合歯が互いに噛み合い可能に対向して配置され、それぞれ支持部材に回転可能に軸支された第１及び第２の噛合係合要素と、
前記第１及び第２の噛合係合要素の外周に装備されたコイル，永久磁石及びヨークと、
前記第１及び前記第２の噛合係合要素を解放側へ操作する解放力を前記第１及び第２の噛合係合要素間に付与する解放力付与手段と、
前記コイルへの通電を制御して前記第１及び第２の噛合係合要素を貫通する磁界を操作することにより、磁力を用いて前記第１の噛合係合要素を軸方向に移動させ、前記第１及び第２の噛合係合要素を完全解放と完全係合との間で切替制御する係合制御手段とを有し、
前記第１及び第２の噛合係合要素の相対位置関係として、前記噛合歯の各歯先どうしが離隔した完全解放位置と、前記噛合歯どうしが完全に噛み合った完全係合位置と、前記完全解放位置と前記完全係合位置との中間位置であって前記噛合歯の各歯先どうしが当接した歯先接触位置とを有する、噛合式係合装置であって、
前記第１及び第２の噛合係合要素の前記完全解放位置と前記歯先接触位置との間で信号のオンオフが切り替わるオンオフ型の位置センサと、
前記コイルの電流値を検出する電流センサと、
前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全解放位置から前記完全係合位置に切り替えるときに、前記位置センサのオンオフ信号が切り替わったら前記歯先接触位置に移動したと判定し、前記電流センサで検出された電流値が落ち込みを示したら前記完全係合位置に移動したと判定する、位置判定手段とを有する
ことを特徴とする、噛合式係合装置。

【請求項2】

前記係合制御手段は、前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全解放位置から前記完全係合位置に切り替えるときには、前記第１及び第２の噛合係合要素を接近させる側に磁力が発生するように前記コイルに電流供給を指示し、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全係合位置に移動したことが判定されたら前記コイルへの電流供給の停止を指示する
ことを特徴とする、請求項１記載の噛合式係合装置。

【請求項3】

前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全解放位置から前記完全係合位置に切り替えるときに、前記第１及び第２の噛合係合要素を接近させる側に磁力が発生するように前記係合制御手段が前記コイルに電流供給を指示しても、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全係合位置に移動したことが判定されない場合に、係合不能故障であると判定する故障判定手段を備えている
ことを特徴とする、請求項２記載の噛合式係合装置。

【請求項4】

前記位置判定手段は、前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全係合位置から前記完全解放位置に切り替えるときには、前記位置センサのオンオフ信号が切り替わったら前記完全解放位置に移動したと判定する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の噛合式係合装置。

【請求項5】

前記係合制御手段は、前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全係合位置から前記完全解放位置に切り替えるときには、前記第１及び第２の噛合係合要素を離隔させる側に磁力を発生するように前記コイルに電流供給を指示し、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全解放位置に移動したことが判定されたら前記コイルへの電流供給を停止する
ことを特徴とする、請求項４記載の噛合式係合装置。

【請求項6】

前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全係合位置から前記完全解放位置に切り替えるときに、前記第１及び第２の噛合係合要素を離隔させる側に磁力が発生するように前記係合制御手段が前記コイルに電流供給を指示しても、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全解放位置に移動したことが判定されない場合に、解放不能故障であると判定する故障判定手段を備えている
ことを特徴とする、請求項５記載の噛合式係合装置。

【請求項7】

前記位置判定手段は、前記電流値が予め設定された減少量以上の落ち込みを示したら前記歯先接触位置から前記完全係合位置へ移動したと判定する
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の噛合式係合装置。

【請求項8】

前記コイル，永久磁石及びヨークを支持する支持部材は、前記完全係合位置では回転し、前記完全解放位置では非回転が可能に構成され、
前記位置センサは、
前記支持部材に固定されたセンサ支持体と、
前記センサ支持体に進退可能に支持されて、前記第１の噛合係合要素が当接したオフ状態と、前記第１の噛合係合要素が当接しないオン状態とをとる先端検出部を有する検出体と、を有し、
前記先端検出部には、ベアリング装置が装着されている
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の噛合式係合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変速機等にクラッチ或いはブレーキとして適用される噛合式係合装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば変速機等に適用される係合装置として、いわゆるドグクラッチ或いはツースクラッチとも呼ばれる、噛合式係合装置が知られている（特許文献１参照）。
この噛合式係合装置では、一対の噛合係合要素（単に、係合要素とも言う）の各対向面にそれぞれ噛合歯が形成され、一対の係合要素が接近しそれぞれの噛合歯が噛み合うことで係合し、一対の係合要素が離隔しそれぞれの噛合歯が離脱することで解放される。

【0003】

このような噛合式係合装置には、二つの部材間の係合と解放との切り替えをコイル（電磁石）への電流をコントロールすることで行なうように構成したもの（以下、「噛合式電磁係合装置」とも呼ぶ）が知られている。

【0004】

この噛合式電磁係合装置では、例えば、一対の係合要素の相互間に、互いの係合を解除（解放）する方向に力を付与するリターンスプリング（解放力付与部材）を設け、両係合要素の外周にコイル及び永久磁石を設ける。これらの係合要素を解放状態から係合する時には、コイルに通電して磁界を発生させ、電磁力を利用してリターンスプリングに抗して両係合要素を接近させ係合する。また、両係合要素を係合状態から解放する時には、コイルに係合時とは逆方向に磁界を発生させ、逆向きの電磁力を利用して両係合要素を離隔させ解放する。

【0005】

このような噛合式電磁係合装置では、両係合要素を解放状態と完全係合状態との間で切り替えるときには、切替制御をするうえで両係合要素の位置関係を適切に把握することが必要になる。この場合の両係合要素の位置関係とは、完全解放状態と完全係合状態との間に、両係合要素の凸部（歯部）の先端（歯先）どうしが当接した、歯先接触状態がある。

【0006】

例えば、解放から係合へ切り替えるときには、両係合要素の凹部（溝部）と凸部（歯部）の回転位相が合致しない限り、両係合要素の歯先どうしが当接した歯先接触状態となり、このままで両係合要素が係合できない場合がある。この歯先接触状態で係合できない状態は両係合要素のうち駆動側の部材の回転トルクの不足により発生するので、かかる歯先接触状態では、回転トルクを高める制御を行なうことで両係合要素を係合させることができる。したがって、歯先接触状態であることを把握することができれば、適切に係合制御を実施することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１６−０１７５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、両係合要素の位置関係を適切に把握するためには、例えば、一方の係合要素を基準とした他方の係合要素の軸方向位置をリニアに位置を検出することができるセンサを設けることが考えられる。

【0009】

しかし、リニアに検出ができるセンサは機構が複雑であり、噛み合い式電磁係合機構の場合、電磁力の影響を受けない位置に設けることを考慮する必要があるため、リニアに位置を検出可能なセンサを設けると、噛合係合装置全体が大型化したり、レイアウト上制約を受けたりするという課題がある。

【0010】

本発明はかかる課題に鑑み創案されたもので、リニアセンサを使わずに、噛合係合装置の大型化を抑制できるようにしながら、両係合要素が、完全係合、歯先接触、完全解放の何れの状態にあるかを適切に把握することができようにした、噛合式係合装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

（１）上記の目的を達成するために、本発明の噛合式係合装置は、噛合歯をそれぞれ有し、前記噛合歯が互いに噛み合い可能に対向して配置され、それぞれ支持部材に回転可能に軸支された第１及び第２の噛合係合要素と、前記第１及び第２の噛合係合要素の外周に装備されたコイル，永久磁石及びヨークと、前記第１及び前記第２の噛合係合要素を解放側へ操作する解放力を前記第１及び第２の噛合係合要素間に付与する解放力付与手段と、前記コイルへの通電を制御して前記第１及び第２の噛合係合要素を貫通する磁界を操作することにより、磁力を用いて前記第１の噛合係合要素を軸方向に移動させ、前記第１及び第２の噛合係合要素を完全解放と完全係合との間で切替制御する係合制御手段とを有し、前記第１及び第２の噛合係合要素の相対位置関係として、前記噛合歯の各歯先どうしが離隔した完全解放位置と、前記噛合歯どうしが完全に噛み合った完全係合位置と、前記完全解放位置と前記完全係合位置との中間位置であって前記噛合歯の各歯先どうしが当接した歯先接触位置とを有する、噛合式係合装置であって、前記第１及び第２の噛合係合要素の前記完全解放位置と前記歯先接触位置との間で信号のオンオフが切り替わるオンオフ型の位置センサと、前記コイルの電流値を検出する電流センサと、前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全解放位置から前記完全係合位置に切り替えるときに、前記位置センサのオンオフ信号が切り替わったら前記歯先接触位置に移動したと判定し、前記電流センサで検出された電流値が落ち込みを示したら前記完全係合位置に移動したと判定する、位置判定手段とを有することを特徴としている。

【0012】

（２）前記係合制御手段は、前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全解放位置から前記完全係合位置に切り替えるときには、前記第１及び第２の噛合係合要素を接近させる側に磁力が発生するように前記コイルに電流供給を指示し、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全係合位置に移動したことが判定されたら前記コイルへの電流供給の停止を指示することが好ましい。

【0013】

（３）前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全解放位置から前記完全係合位置に切り替えるときに、前記第１及び第２の噛合係合要素を接近させる側に磁力が発生するように前記係合制御手段が前記コイルに電流供給を指示しても、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全係合位置に移動したことが判定されない場合に、係合不能故障であると判定する故障判定手段を備えていることが好ましい。

【0014】

（４）前記位置判定手段は、前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全係合位置から前記完全解放位置に切り替えるときには、前記位置センサのオンオフ信号が切り替わったら前記完全解放位置に移動したと判定することが好ましい。

【0015】

（５）前記係合制御手段は、前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全係合位置から前記完全解放位置に切り替えるときには、前記第１及び第２の噛合係合要素を離隔させる側に磁力を発生するように前記コイルに電流供給を指示し、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全解放位置に移動したことが判定されたら前記コイルへの電流供給を停止することが好ましい。

【0016】

（６）前記第１及び第２の噛合係合要素を前記完全係合位置から前記完全解放位置に切り替えるときに、前記第１及び第２の噛合係合要素を離隔させる側に磁力が発生するように前記係合制御手段が前記コイルに電流供給を指示しても、前記位置判定手段により前記第１及び第２の噛合係合要素が前記完全解放位置に移動したことが判定されない場合に、解放不能故障であると判定する故障判定手段を備えていることが好ましい。

【0017】

（７）前記位置判定手段は、前記電流値が予め設定された減少量以上の落ち込みを示したら前記歯先接触位置から前記完全係合位置へ移動したと判定することが好ましい。

【0018】

（８）前記コイル，永久磁石及びヨークを支持する支持部材は、前記完全係合位置では回転し、前記完全解放位置では非回転が可能に構成され、前記位置センサは、前記支持部材に固定されたセンサ支持体と、前記センサ支持体に進退可能に支持されて、前記第１の噛合係合要素が当接したオフ状態と、前記第１の噛合係合要素が当接しないオン状態とをとる先端検出部を有する検出体と、を有し、前記先端検出部には、ベアリング装置が装着されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、第１及び第２の噛合係合要素を完全解放位置から完全係合位置に切り替えるときには、位置判定手段が、位置センサのオンオフ信号と電流センサによるコイルの電流値とから、歯先接触位置に移動したこと及び完全係合位置に移動したことを判定するので、リニアセンサを使うことなく完全係合位置、歯先接触位置、または完全解放位置を適切に検出でき、装置の大型化を抑制することができる。

【0020】

また、故障判定手段は、第１及び第２の噛合係合要素を完全解放位置から完全係合位置に切り替えるときに、第１及び第２の噛合係合要素を接近させる側に磁力が発生するようにコイルに電流供給を指示しても、第１及び第２の噛合係合要素が完全係合位置に移動したことが判定されない場合に、係合不能故障であると判定するので、係合不能故障を短時間で確実に検出することができる。

【0021】

さらに、第１及び第２の噛合係合要素を完全係合位置から完全解放位置に切り替えるときには、位置判定手段が、位置センサのオンオフ信号から、完全解放位置に移動したと判定するので、リニアセンサを使うことなく完全係合位置から完全解放位置への移行を適切に検出でき、装置の大型化を抑制することができる。

【0022】

また、故障判定手段は、第１及び第２の噛合係合要素を完全係合位置から完全解放位置に切り替えるときに、第１及び第２の噛合係合要素を離隔させる側に磁力が発生するようにコイルに電流供給を指示しても、第１及び第２の噛合係合要素が完全解放位置に移動したことが判定されない場合に、解放不能故障であると判定するので、解放不能故障を短時間で確実に検出することができる。

【0023】

また、第１の噛合係合要素と、この第１の噛合係合要素が当接する位置センサの先端検出部にベアリング装置が装着されていれば、位置センサと第１の噛合係合要素とが支障なく相対回転することができ、先端検出部の接触時のフリクションを低減でき、位置センサの耐久性も確保される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置の縦断面図（上半部）及び側面図（下半部）である。

【図2】本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置の軸方向移動機構２０の動作を説明する要部縦断面図であり、（ａ）は完全解放位置に保持する磁界状態を示し、（ｂ）は完全解放位置から完全係合位置へ移動させる磁界状態を示し、（ｃ）は完全係合位置に保持する磁界状態を示し、（ｄ）は完全係合位置から完全解放位置へ移動させる磁界状態を示す。

【図3】本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置の位置センサを示す側面図であり、（ａ）は位置センサのオン状態を、（ｂ）は位置センサのオフ状態を示す。

【図4】本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置の完全解放位置から完全係合位置への切替動作を説明する模式図であって、（ａ）は完全解放位置の状態を示す模式図、（ｂ）は歯先接触位置の状態を示す模式図、（ｃ）は完全係合位置の状態を示す模式図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置の完全係合位置から完全解放位置への切替動作を説明する模式図であって、（ａ）は完全係合位置の状態を示す模式図、（ｂ）はその解放過程の状態を示す模式図、（ｃ）は完全解放位置の状態を示す模式図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置の完全解放位置から完全係合位置への切替動作を説明するフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置の完全係合位置から完全解放位置への切替動作を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや適宜組み合わせることが可能である。

【0026】

〔装置構成〕
図１に示すように、図示しない駆動源（ここでは、モータ）に連結された入力軸１と、この入力軸１と同一軸心（回転軸心線Ｏ_１）上に設けられ、図示しない回転要素に回転力を出力するギヤ歯２ａを有する出力ギヤ２とが備えられる。出力ギヤ２は入力軸１の外周にベアリング３ａ，３ｂを介して回転可能に配設されている。本噛合式係合装置（クラッチとも呼ぶ）１０は、このような入力軸１と出力ギヤ２との間に介装されている。

【0027】

なお、本実施形態では、出力ギヤ２の回転力が出力される回転要素は、車両のドライブトレインの一部である。つまり、本噛合式係合装置１０は、図示しないエンジン（内燃機関）と図示しないモータ（電動機）とを駆動源とするハイブリッド車において、モータを車両の駆動源として利用する場合に駆動連結し、モータを車両の駆動源として利用しない場合に駆動連結を解除するために用いられるものとする。

【0028】

噛合式係合装置１０は、入力軸１と一体回転する第１のアーマチュア（第１の噛合係合要素）１１と、出力ギヤ２と一体回転する第２のアーマチュア（第２の噛合係合要素）１２とを有している。第１及び第２のアーマチュア１１，１２は、何れも磁性体を用いて円板状に形成され、回転軸心線Ｏ_１上に同心に互いに隣接して配設されている。第１のアーマチュア１１は、スプライン結合等により入力軸１に対して軸方向移動可能で且つ一体回転するように連結される。第２のアーマチュア１２は、出力ギヤ２にボルト等で一体回転するように結合されている。

【0029】

第１及び第２のアーマチュア１１，１２の互いに対向する面（ここでは、対向面の外周寄り）にはそれぞれ、互いに噛合い可能な噛合歯１１ａ，１２ａが形成されている。第１及び第２のアーマチュア１１，１２は、第１のアーマチュア１１の軸方向位置に応じて、互いの噛合歯１１ａ，１２ａどうしが離隔して係合が完全に解放された完全解放状態（以下、単に、解放状態ともいう）と、互いの噛合歯１１ａ，１２ａの歯先どうしが当接した歯先接触状態と、互いの噛合歯１１ａ，１２ａどうしが完全に噛み合った完全係合状態（以下、単に、締結状態ともいう）との３つの状態を取ることができる。

【0030】

第１のアーマチュア１１は、アーマチュア１１，１２を解放状態にする完全解放位置（以下、単に、解放位置ともいう）と、アーマチュア１１，１２を歯先接触状態にする歯先接触位置と、アーマチュア１１，１２を締結状態にする完全係合位置（以下、単に、締結位置ともいう）との間で適宜軸方向へ駆動される。

【0031】

第１のアーマチュア１１を軸方向移動させるために、軸方向移動機構２０が備えられている。軸方向移動機構２０は、第１及び第２のアーマチュア１１，１２の外周の直近に装備されたコイル２１及び永久磁石２２と、第１のアーマチュア１１を第２のアーマチュア１２から離隔する方向に付勢して、第１及び第２のアーマチュア１１，１２を互いに解放する解放力を両アーマチュア１１，１２間に付与するスプリング（解放力付与手段）２３とを備えている。

【0032】

コイル２１及び永久磁石２２の周囲には、磁性体製のヨーク２４が備えられる。このヨーク２４は、コイル２１及び永久磁石２２と共に支持部材２５に支持されて第１及び第２のアーマチュア１１，１２の外周に備えられる。

【0033】

支持部材２５は、磁性体で構成され、入力軸１の外周にベアリング４ａ，４ｂを介して回転可能に支持され回転軸心線Ｏ_１に沿って延びる筒状の基部２５ａと、この基部２５ａから外方（放射方向）に延設されたフランジ状部２５ｂと、フランジ状部２５ｂの外縁部から回転軸心線Ｏ_１に沿って延びる筒状のヨーク支持部２５ｃとを有している。

【0034】

ヨーク２４は、コイル２１を挟むように軸方向（回転軸心線Ｏ_１の方向）に離隔して供えられた第１ヨーク２４ａ及び第２ヨーク２４ｂからなり、第１ヨーク２４ａ及び第２ヨーク２４ｂの対向部の内側は、コイル２１を内周側から一部包囲するように延設されている。永久磁石２２は第２ヨーク２４ｂの外側のヨーク支持部２５ｃとの間に配置されている。これにより、ヨーク２４及び支持部材２５が用いられて第１及び第２のアーマチュア１１，１２を貫通する磁界が形成される。

【0035】

この磁界は、アーマチュア１１，１２の位置及びコイル２１の通電状態に応じて形成される。例えば図２（ａ）に示すように、アーマチュア１１，１２の噛合歯１１ａ，１２ａの歯先どうしが離隔した解放状態においてコイル２１に通電しないと、永久磁石２２による磁束線（黒矢印Ａ１参照）が形成される。この磁束線に応じて、第１のアーマチュア１１は支持部材２５のフランジ状部２５ｂの側に磁力吸引されて解放状態が保持される。

【0036】

ここで、コイル２１に通電して図２（ａ）に二点鎖線の矢印Ａ２で示す磁束線を形成させると、このコイル２１により形成される磁束線によるアーマチュア１１，１２どうしを接近させる磁力が、スプリング２３の解放力と永久磁石２２の磁束線に応じた磁力とに打ち勝って、アーマチュア１１，１２の噛合歯１１ａ，１２ａの歯先どうしが磁力吸引されて、アーマチュア１１が解放位置から締結位置の側へと駆動される。

【0037】

この途中で、アーマチュア１１が解放位置から歯先接触位置に移動すると、アーマチュア１１とフランジ状部２５ｂとの離隔により図２（ａ）に黒矢印Ａ１で示す磁束線が消滅し、図２（ｂ）に黒矢印Ａ３で示すように、永久磁石２２によって、コイル２１を囲むような磁束線が図示方向（解放位置とは逆向き）に形成されて、永久磁石２２による磁力はアーマチュア１１，１２どうしをより接近させる側に働くようになる。つまり、コイル２１によって形成される磁束線（白抜き矢印Ａ４参照）による磁力と永久磁石２２によって形成される磁束線（黒矢印Ａ３参照）による磁力とが何れもアーマチュア１１，１２を締結位置へ駆動する係合力として作用する。

【0038】

そして、アーマチュア１１が歯先接触位置にあって、アーマチュア１１，１２の相対位相が調整され噛合歯１１ａ，１２ａどうしが噛み合う位置になると、アーマチュア１１は、上記の係合力によってスプリング２３の解放力に打ち勝って締結位置へと駆動される。

【0039】

この締結位置では、コイル２１への通電を停止しても、図２（ｃ）に黒矢印Ａ５で示すように、永久磁石２２によるアーマチュア１１，１２どうしを接近させる磁力が、スプリング２３の解放力に打ち勝ってアーマチュア１１を締結位置に保持する。したがって、コイル２１に通電することなくアーマチュア１１，１２を締結状態に保持することができる。

【0040】

一方、締結位置にある第１のアーマチュア１１を解放側へ駆動するには、コイル２１に対して逆方向に通電して図２（ｄ）に示すように磁束線（白抜き矢印Ａ６参照）を形成させ、アーマチュア１１，１２の解放力となる磁力（黒矢印Ａ６で示す磁束線を参照）を発生させる。このコイル２１により形成されるアーマチュア１１，１２どうしを離隔させる磁力（解放力）が、スプリング２３の解放力と協働して永久磁石２２による磁力（係合力）に打ち勝って、アーマチュア１１，１２に作用するため、第１のアーマチュア１１が締結位置から解放位置の側へと駆動される。

【0041】

ところで、本装置には、制御装置３０が装備される。この制御装置３０には、第１のアーマチュア１１の位置（アーマチュア１１，１２の相対位置）を判定する位置判定部（位置判定手段）３１と、位置判定部３１の判定結果に基づいて、コイル２１への通電を制御して第１及び第２のアーマチュア１１，１２を解放と締結との間で切替制御する係合制御部（係合制御手段）３２と、切替制御時の第１及び第２のアーマチュア１１，１２の応答から噛合式係合装置１０の故障を判定する故障判定部（故障判定手段）３３とが備えられている。なお、制御装置３０には、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるコンピュータが適用される。

【0042】

位置判定部３１は、位置センサ４１の検出情報と電流センサ４２の検出情報とに基づいて、第１のアーマチュア１１の位置を判定する。
位置センサ４１は、第１のアーマチュア１１の解放位置と歯先接触位置との間で信号のオンオフが切り替わるオンオフ型の位置センサである。位置センサ４１は、図３（ａ）に示すように、支持部材２５のフランジ状部２５ｂに固定されたセンサ支持体４１ａと、このセンサ支持体４１ａに進退可能に支持されて、第１のアーマチュア１１が当接したオフ状態と、第１のアーマチュア１１が当接しないオン状態とをとる先端検出部４１ｃを有する検出体４１ｂとを有している。

【0043】

検出体４１ｂは、センサ支持体４１ａから弾性力〔図３（ｂ）中の矢印を参照〕を受けて突出しており、検出体４１ｂの先端検出部４１ｃに何かが接触して接触圧を受けると、検出体４１ｂは弾性的に後退する。そして、検出体４１ｂの先端検出部４１ｃに何も接触しないで検出体４１ｂがセンサ支持体４１ａから最も突出した状態〔図３（ａ）参照〕では、位置センサ４１はオンとなり、検出体４１ｂの先端検出部４１ｃに何かが接触して検出体４１ｂがセンサ支持体４１ａ側〔図３（ａ）中の矢印を参照〕に僅かでも後退した状態では、位置センサ４１はオフとなる。第１のアーマチュア１１の解放位置と歯先接触位置との間で、位置センサ４１の信号のオンオフが切り替わるように設定されている。

【0044】

本実施形態では、先端検出部４１ｃにベアリング装置４３が装着されている。
ベアリング装置４３には、スラストニードルベアリングが適用され、センサ側ワッシャ４３ａとアーマチュア側ワッシャ４３ｂとの間に、図示しないホルダに保持されて回転軸心線Ｏ_１に対して放射状に装備された多数のニードルベアリング４３ｃが配設されている。センサ側ワッシャ４３ａは、回転軸心線Ｏ_１と平行に進退可能な先端検出部４１ｃに結合されて、先端検出部４１ｃと一体に進退できるように、スプライン等の構造を介して基部２５ａに支持されている。

【0045】

第１のアーマチュア１１が締結位置又は歯先接触位置にあると、先端検出部４１ｃには何も接触しないため、位置センサ４１はオン信号を出力する。そして、第１のアーマチュア１１が、歯先接触位置から解放位置に移動する過程で、先端検出部４１ｃに第１のアーマチュア１１が接触するようになるため、位置センサ４１の出力はオン信号からオフ信号に切り替わる〔図３（ｂ）に示す解放位置を参照〕。

【0046】

この先端検出部４１ｃに第１のアーマチュア１１が接触するときには、第１のアーマチュア１１は、位置センサ４１が固定される支持部材２５に対して通常は相対回転しているため、先端検出部４１ｃと第１のアーマチュア１１との間で摺接状態になり、これによるフリクションが先端検出部４１ｃの摩耗を招くが、ベアリング装置４３によりフリクションを低減でき、先端検出部４１ｃの摩耗を抑制し、耐久性が向上される。

【0047】

第１のアーマチュア１１の位置について、位置センサ４１により、解放位置と、締結位置又は歯先接触位置とを判別することはできるが、締結位置と歯先接触位置とを判別することはできない。そこで、コイル２１を流れる電流に着目して、締結位置と歯先接触位置とを切り分けるようにしている。つまり、第１のアーマチュア１１が締結位置に進む際に、コイル２１を流れる電流（即ち、電流センサ４２で検出される電流値）が一瞬低下する（即ち、落ち込みを示す）特性がある。
この特性を利用して、位置判定部３１は、第１のアーマチュア１１の位置を判定する。

【0048】

位置判定部３１は、第１のアーマチュア１１を解放位置から締結位置に切り替えるときには、位置センサ４１の信号がオフからオンに切り替わったら第１のアーマチュア１１が歯先接触位置に移動したと判定し、その後、電流センサ４２で検出される電流値が落ち込みを示したら第１のアーマチュア１１が締結位置に移動したと判定する。このとき、位置判定部３１では、電流値が極大値（ピーク値）から予め設定された減少量以上低下したら、電流値の落ち込みを示したものとする。

【0049】

また、位置判定部３１は、第１のアーマチュア１１を締結位置から解放位置に切り替えるときに、歯先接触位置は発生しないため、位置センサ４１の信号がオンからオフに切り替わるまでは第１のアーマチュア１１は締結位置にあると判定し、位置センサ４１の信号がオンからオフに切り替わったら、第１のアーマチュア１１は解放位置に移動したと判定する。

【0050】

なお、本実施形態では、第１のアーマチュア１１を解放位置から締結位置に切り替えるのは、車両を、エンジンのみを駆動源とするエンジン単体走行から、モータを駆動源とするモータ単体走行或いはハイブリッド走行に切り替える場合である。このため、このときには、係合制御部３２は、まず、モータ制御装置５０に指令を出して、停止していたモータを始動させて回転速度（「回転数」とも言う）を増加させ、第１のアーマチュア１１の回転数を、ドライブトレイン側と連結された第２のアーマチュア１２の回転数に近づけ、その後、コイル２１の通電を制御し、第１のアーマチュア１１を解放位置から締結位置の側に移動させる。

【0051】

このとき、第１のアーマチュア１１が解放位置から締結位置の側に移動すると、第１及び第２のアーマチュア１１，１２の相対位相が、噛合歯１１ａ，１２ａどうしが噛み合う位置にならない限り、第１のアーマチュア１１は歯先接触位置となる。そこで、係合制御部３２は、位置判定部３１により第１のアーマチュア１１が歯先接触位置に移動したことが判定されたら、モータ制御装置５０に指令を出して、モータのトルクを上げて、第１のアーマチュア１１を第２のアーマチュア１２に対して相対回転させることで、噛合歯１１ａ，１２ａどうしが噛み合う相対位相位置にする。これにより、コイル２１による磁力によって第１のアーマチュア１１が締結位置に移動する。係合制御部３２は、位置判定部３１により第１のアーマチュア１１が締結位置に移動したことが判定されたら、コイル２１の通電を終了する。

【0052】

一方、本実施形態では、第１のアーマチュア１１を締結位置から解放位置に切り替えるのは、車両を、モータを駆動源とするモータ単体走行或いはハイブリッド走行から、エンジンのみを駆動源とするエンジン単体走行に切り替える場合である。このため、このときには、係合制御部３２は、まず、モータ制御装置５０に指令を出して、モータのトルクを０にして、コイル２１の通電を制御し、第１のアーマチュア１１を締結位置から解放位置の側に移動させる。

【0053】

モータのトルクを０にすると、第１及び第２のアーマチュア１１，１２の噛合歯１１ａ，１２ａの噛み合い摩擦力が低下するため、コイル２１の磁力による解放力とスプリング２３の解放力とによって、第１のアーマチュア１１は締結位置から解放位置に容易に移動する。係合制御部３２は、位置判定部３１により第１のアーマチュア１１が締結位置から解放位置に移動したことが判定されたら、モータ制御装置５０に指令を出して、モータを停止（電力供給しない）させると共に、コイル２１の通電を終了する。

【0054】

故障判定部３３は、このような第１のアーマチュア１１の位置の切替制御時の第１のアーマチュア１１の応答から噛合式係合装置１０の故障を判定する。
つまり、故障判定部３３は、第１のアーマチュア１１を解放位置から締結位置に切り替えるときに、第１及び第２のアーマチュア１１，１２を接近させる側に磁力が発生するように係合制御部３２がコイル２１に電流供給を指示しても、予め設定された所定時間内に、位置判定部３１により第１のアーマチュア１１が締結位置に移動したことが判定されない場合に、係合不能故障であると判定する。

【0055】

また、故障判定部３３は、第１のアーマチュア１１を締結位置から解放位置に切り替えるときに、第１及び第２のアーマチュア１１，１２を離隔させる側に磁力が発生するように係合制御部３２がコイル２１に電流供給を指示しても、予め設定された所定時間内に、位置判定部３１により第１のアーマチュア１１が解放位置に移動したことが判定されない場合において、解放不能故障であると判定する。ただし、本実施形態では、噛合歯１１ａ，１２ａの噛み合いがタイトであると、モータを０トルク制御してコイル２１に解放電流を入力しても噛合歯１１ａ，１２ａの噛み合いが解除されない場合があり、これを想定し、所定時間内に解放位置に移動したことが判定されない場合、モータの０トルク制御を停止し、モータトルクをドライブ側に増加させる制御を実施し、それでも第１のアーマチュア１１が解放位置に移動したことが判定されない場合に、解放不能故障であると判定する。

【0056】

本発明の一実施形態に係る噛合式係合装置は、上述のように構成されているので、例えば、図４，図５の模式図及び図６，図７のフローチャートに示すように、第１及び第２のアーマチュア１１，１２の係合状態が切り替えられる。

【0057】

例えば、エンジン単体走行から、モータを駆動源とするモータ単体走行或いはハイブリッド走行に切り替える場合、第１のアーマチュア１１を解放位置から締結位置に切り替える。このときには、図４及び図６に示すように、コイル２１及びモータが制御される。
この場合、はじめは、第１のアーマチュア１１は、図４（ａ）に示すように、解放位置にあって、位置センサ４１の先端検出部４１ｃがベアリング装置４３を介して第１のアーマチュア１１に当接して押し込まれて出力信号が０（＝オフ）の状態にある。

【0058】

第１のアーマチュア１１を解放位置から締結位置に切り替えるには、図６に示すように、モータを始動させて回転数を増加させながら、第１のアーマチュア１１の回転数をドライブトレイン側と連結された第２のアーマチュア１２の回転数に近づける（ステップＡ１０）。そして、出力回転数（第２のアーマチュア１２の回転数）とモータ回転数（第１のアーマチュア１１の回転数）との差αが、予め設定された所定値Ｐ未満になったか否かを判定する（ステップＡ２０）。

【0059】

出力回転数（第２のアーマチュア１２の回転数）とモータ回転数（第１のアーマチュア１１の回転数）との差αが大きい状態で、第１及び第２のアーマチュア１１，１２の噛合歯１１ａ，１２ａが当接すると、噛合歯１１ａ，１２ａの摩耗を増大し異音の発生も招くおそれがあるので、このような観点から、噛合歯１１ａ，１２ａが当接する際の差αの許容値として所定値Ｐが設定されている。差αが所定値Ｐ未満になってから噛合歯１１ａ，１２ａを当接させることで、噛合歯１１ａ，１２ａの摩耗や異音の発生も抑制される。

【0060】

ステップＡ２０で差αが所定値Ｐ未満になったと判定されるまでは、次の制御周期でステップＡ１０に進んでモータ回転数を増加させる。ステップＡ２０で差αが所定値Ｐ未満になったと判定されたら、タイマをオンしてタイマカウントを開始し（ステップＡ３０）、コイル２１に締結電流を入力させる（ステップＡ４０）。そして、位置センサ４１の信号が０（＝オフ）から１（＝オン）に切り替わったかを判定する（ステップＡ５０）。

【0061】

位置センサ４１の信号が１でなければ、ステップＡ１１０に進んで、タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０よりも大きいか否かを判定する。判定基準値ｔ０は、係合不能故障を判定する値である。噛合式係合装置１０が故障していなければ、コイル２１に締結電流を入力し係合側への移動を開始すれば、通常は所定時間内に第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態になり、当然その前に、位置センサ４１の信号が０から１に切り替わる。判定基準値ｔ０は、この所定時間に対応する。

【0062】

タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０以内であれば、次の制御周期でステップＡ５０に進んで、位置センサ４１の信号が１か否かを判定する。噛合式係合装置１０が故障していなければ、タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０よりも大きくなる前に、位置センサ４１の信号が１となる。この場合には、ステップＡ６０に進んで、電流値から第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態になったか否かを判定する。つまり、電流センサ４２で検出される電流値が落ち込みを示したか否かを判定し、電流値が落ち込みを示したら第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態になったと判定する。

【0063】

電流値が第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態を示さなければ、ステップＡ６２に進んで、タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０よりも大きいか否かを判定する。タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０よりも大きいか否かを判定する。タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０以内であれば、ステップＡ７０に進んで、モータトルクを増加させる。

【0064】

第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態にならない状況は、図４（ｂ）に示すように、第１及び第２のアーマチュア１１，１２が歯先接触状態で、第１及び第２のアーマチュア１１，１２の噛合歯１１ａ，１２ａが位相をずらしたままの状態で等速回転しているものと想定でき、このモータトルクの増加によって、第１及び第２のアーマチュア１１，１２間に差回転を与え噛合歯１１ａ，１２ａの位相を合わせることができる。これにより、コイル２１の磁力による締結力で第１のアーマチュア１１を移動させ、噛合歯１１ａ，１２ａを噛み合わせて第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態にすることができる。なお、タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０以内であれば、第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態になるまで、制御周期毎にモータトルクを増加させる。

【0065】

この結果、電流値が落ち込みを示すようになり、ステップＡ６０で肯定判定されて、ステップＡ８０に進んで、図４（ｃ）に示すように、第１及び第２のアーマチュア１１，１２が締結状態であると判定する。次に、ステップＡ９０に進んで、コイル２１の締結電流をオフにする。そして、車両の走行モードをモータ走行モードあるいはハイブリッド走行モードとして（ステップＡ１００）、タイマをオフし、タイマ値を０リセットして（ステップＡ１５０）、噛合式係合装置１０の切替制御を終了する。

【0066】

一方、ステップＡ１１０又はステップＡ６２で、タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ０よりも大きいと判定された場合には、噛合式係合装置１０が係合不能故障（クラッチが解放状態で故障するクラッチ解放故障）であると判定する（ステップＡ１２０）。この場合には、コイル２１の締結電流をオフにし（ステップＡ１２２）、エンジン走行モードを指示し（ステップＡ１３０）、車両内の警告灯等により故障表示を行なう（ステップＡ１４０）。そして、タイマをオフし、タイマ値を０リセットして（ステップＡ１５０）、噛合式係合装置１０の切替制御を終了する。

【0067】

一方、モータを駆動源とするモータ単体走行或いはハイブリッド走行から、エンジン単体走行に切り替える場合、第１のアーマチュア１１を締結位置から解放位置に切り替える。このときには、図５及び図７に示すように、コイル２１及びモータが制御される。
この場合、はじめは、第１のアーマチュア１１は、図５（ａ）に示すように、締結位置にあって、位置センサ４１の先端検出部４１ｃは第１のアーマチュア１１に当接しないため出力信号が１（＝オン）の状態にある。

【0068】

第１のアーマチュア１１を締結位置から解放位置に切り替えるには、図７に示すように、モータのトルクを０にする０トルク制御を実施する（ステップＢ１０）。そして、タイマをオンしてタイマカウントを開始し（ステップＢ２０）、コイル２１に解放電流を入力させる（ステップＢ３０）。モータのトルクを０にすると、解放電流を入力されたコイル２１の磁力による解放力とスプリング２３の解放力とによって、第１のアーマチュア１１は締結位置から解放位置に容易に移動する。

【0069】

そして、位置センサ４１の信号が１から０に切り替わったかを判定する（ステップＢ４０）。位置センサ４１の信号が０に切り替わったら、ステップＢ９０に進んで、図５（ｃ）に示すように、第１及び第２のアーマチュア１１，１２が解放状態であると判定する。次に、ステップＢ１００に進んで、コイル２１の解放電流をオフにする。そして、車両の走行モードをエンジン走行モードとして（ステップＢ１１０）、タイマをオフし、タイマ値を０リセットして（ステップＢ１６０）、噛合式係合装置１０の切替制御を終了する。

【0070】

一方、位置センサ４１の信号が１のままであれば、ステップＢ４０からステップＢ５０に進んで、タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ１よりも大きいか否かを判定する。判定基準値ｔ１は、モータを０トルク制御からドライブ側トルクを発生させる制御への切替タイミングを判定する値である。通常は、０トルク制御と解放電流の入力とにより、所定時間内に第１のアーマチュア１１は締結位置から解放位置に移動し、位置センサ４１の信号が１から０に切り替わるため、この所定時間に応じて判定基準値ｔ１が設定される。

【0071】

噛合歯１１ａ，１２ａの噛み合いがタイトであると、図５（ｂ）に示すように、モータを０トルク制御してコイル２１に解放電流を入力しても噛合歯１１ａ，１２ａの噛み合いが解除されない場合があり、この場合、モータトルクをドライブ側に発生させることで、噛合歯１１ａ，１２ａの噛み合いを解除することができる場合がある。そこで、タイマカウント値ｔが判定基準値ｔ１よりも大きくなっても、位置センサ４１の信号が１のままであれば、モータの０トルク制御を停止し（ステップＢ６０）、モータトルクをドライブ側に増加させる制御を実施する（ステップＢ７０）。

【0072】

そして、モータトルクＴｍが予め設定された基準値Ｔｐを超えたか否かが判定される（ステップＢ８０）。モータトルクＴｍが基準値Ｔｐを超えない限りは、次の制御周期で、ステップＢ４０に進んで、位置センサ４１の信号が１から０に切り替わったかを判定する。
位置センサ４１の信号が１から０に切り替わったらステップＢ９０に進んで、第１及び第２のアーマチュア１１，１２が解放状態であると判定し、上記と同様の処理を実施する（ステップＢ９０，Ｂ１００，Ｂ１６０）する。

【0073】

位置センサ４１の信号が１のままであれば、ステップＢ４０からステップＢ５０，Ｂ６０を経て、ステップＢ７０に進んで、モータトルクをドライブ側に増加させる制御を実施する。そして、ステップＢ８０で、モータトルクＴｍが予め設定された基準値Ｔｐを超えたと判定されたら、噛合式係合装置１０が解放不能故障（クラッチが締結状態で故障するクラッチ締結故障）であると判定する（ステップＢ１２０）。

【0074】

そして、モータ回転数Ｎｍ上限回転数Ｎｍｓ未満に制限する制御を実施し（ステップＢ１３０）、コイルの解放電流をオフにし（ステップＢ１４０）、車両の走行モードをモータ走行モードあるいはハイブリッド走行モードのままに保持して（ステップＢ１５０）、タイマをオフし、タイマ値を０リセットして（ステップＢ１６０）、噛合式係合装置１０の切替制御を終了する。

【0075】

このように、本噛合式係合装置によれば、オンオフ式の位置センサ４１と電流センサ４２とを用いて、解放位置から締結位置に切り替えるときには、締結位置から、歯先接触位置，解放位置への移動を、締結位置から解放位置に切り替えるときには、締結位置から解放位置への移行を、何れもリニアセンサを使うことなく適切に検出でき、装置の大型化を抑制することができる。

【0076】

また、故障判定部３３は、位置センサ４１や電流センサ４２の応答から、解放位置から締結位置に切り替えるときに係合不能故障を判定し、締結位置から解放位置に切り替えるときに解放不能故障を判定するので、係合不能故障や解放不能故障を短時間で確実に検出することができる。

【0077】

位置センサ４１の先端検出部４１ｃにベアリング装置４３が装着されているので、位置センサ４１と第１のアーマチュア１１とが支障なく相対回転し、先端検出部４１ｃのアーマチュア１１との接触時のフリクションを低減でき、位置センサ４１の耐久性も確保される。

【0078】

〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態を適宜変形して実施することができる。
例えば上記の実施形態では、位置センサ４１の先端検出部４１ｃにベアリング装置４３が装着されているが、先端検出部４１ｃと第１のアーマチュア１１との摺接が滑らかであれば省略してもよい。

【0079】

また、軸方向移動機構２０は、コイル，永久磁石及びヨークを装備し、コイルへの通電を制御して磁界を操作することにより第１のアーマチュア１１を軸方向に移動させるものであればよく、本実施形態のものに限定されない。

【0080】

また、本実施形態では、ハイブリッド車のドライブトレインにモータを連結或いは非連結とする箇所に、本噛合式係合装置を適用したが、本噛合式係合装置はこれに限らず適用可能である。

【符号の説明】

【0081】

１ 入力軸
２ 出力ギヤ
１０ 噛合式係合装置（クラッチ）
１１ 第１のアーマチュア（第１の噛合係合要素）
１１ａ 第１のアーマチュア１１の噛合歯
１２ 第２のアーマチュア（第２の噛合係合要素）
１２ａ 第２のアーマチュア１２の噛合歯
２０ 軸方向移動機構
２１ コイル
２２ 永久磁石
２３ スプリング（解放力付与手段）
２４，２４ａ，２４ｂ ヨーク
２５ 支持部材
３０ 制御装置
３１ 位置判定部（位置判定手段）
３２ 係合制御部（係合制御手段）
３３ 故障判定部（故障判定手段）
４１ 位置センサ
４１ａ センサ支持体
４１ｂ 検出体
４１ｃ 先端検出部
４２ 電流センサ
４３ ベアリング装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】