特許 7396252 噛み合いクラッチの位置検出装置

(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】

(24)【登録日】2023-12-04

(45)【発行日】2023-12-12

(54)【発明の名称】噛み合いクラッチの位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 11/10 20060101AFI20231205BHJP

   G01B 7/30 20060101ALI20231205BHJP

【ＦＩ】

F16D11/10 Z

G01B7/30 H

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020188039

(22)【出願日】2020-11-11

(65)【公開番号】P2022077264

(43)【公開日】2022-05-23

【審査請求日】2023-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 優介

(72)【発明者】

【氏名】安東 宏哉

(72)【発明者】

【氏名】原 哲也

(72)【発明者】

【氏名】犬塚 孝範

(72)【発明者】

【氏名】公森 俊之

【審査官】松江川 宗

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６１－０３５２３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－２３５３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３８２５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｄ １１／００－２３／１４，２５／００－３９／００，４８／００－４８／１２

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線（ＡＬ１）を中心に回転し、前記軸線を中心に回転するときの回転方向の全周にわたって複数の第１ギヤ歯（１３）が形成された第１係合部材（１１）と、前記軸線を中心に前記第１係合部材と同じ方向に回転し、前記複数の第１ギヤ歯と噛み合う複数の第２ギヤ歯（１４）が前記回転方向の全周にわたって形成された第２係合部材（１２）と、の少なくとも一方が前記軸線に平行な軸線方向（ＤＲ１）に移動することで、前記複数の第１ギヤ歯と前記複数の第２ギヤ歯とが噛み合って前記第１係合部材と前記第２係合部材とが係合する係合状態と、前記第１係合部材と前記第２係合部材とが離間する解放状態との切り替えが可能である噛み合いクラッチ（１０）に適用され、前記第１係合部材と前記第２係合部材との位置関係を検出する噛み合いクラッチの位置検出装置であって、
前記第１係合部材および前記第２係合部材に対して前記軸線を中心とする径方向（ＤＲ２）の外側に配置され、同じ極性の２つの磁極部（４１ａ、４２ａ）を有する磁界発生部（４１、４２）と、
前記解放状態のときの前記複数の第１ギヤ歯、前記複数の第２ギヤ歯、および、前記複数の第１ギヤ歯と前記複数の第２ギヤ歯との前記軸線方向での間の空間のそれぞれに対して前記径方向で対向する第１端面（４３ｂ）を有し、前記２つの磁極部のうち一方の磁極部（４１ａ）と前記第１端面との間に磁束を通過させる第１ヨーク（４３）と、
前記解放状態ときの前記複数の第１ギヤ歯、前記複数の第２ギヤ歯、および、前記複数の第１ギヤ歯と前記複数の第２ギヤ歯との前記軸線方向での間の空間のそれぞれに対して前記径方向で対向する第２端面（４４ｂ）を有し、前記２つの磁極部のうち他方の磁極部（４２ａ）と前記第２端面との間に磁束を通過させ、前記第１ヨークに対して間を空けて前記回転方向に沿う方向に並んで配置される第２ヨーク（４４）と、
前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの間に配置され、前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの間を通過する磁束における前記径方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する磁気検出素子（４６）と、を備える、噛み合いクラッチの位置検出装置。

【請求項2】

軸線（ＡＬ１）を中心に回転し、前記軸線を中心に回転するときの回転方向の全周にわたって複数の第１ギヤ歯（１３）が形成された第１係合部材（１１）と、前記軸線を中心に前記第１係合部材と同じ方向に回転し、前記複数の第１ギヤ歯と噛み合う複数の第２ギヤ歯（１４）が前記回転方向の全周にわたって形成された第２係合部材（１２）と、の少なくとも一方が前記軸線に平行な軸線方向（ＤＲ１）に移動することで、前記複数の第１ギヤ歯と前記複数の第２ギヤ歯とが噛み合って前記第１係合部材と前記第２係合部材とが係合する係合状態と、前記第１係合部材と前記第２係合部材とが離間する解放状態との切り替えが可能である噛み合いクラッチ（１０）に適用され、前記第１係合部材と前記第２係合部材との位置関係を検出する噛み合いクラッチの位置検出装置であって、
前記第１係合部材および前記第２係合部材に対して前記軸線を中心とする径方向（ＤＲ２）の外側に配置され、同じ極性の２つの磁極部（４１ａ、４２ａ）を有する磁界発生部（４１、４２）と、
前記解放状態のときの前記複数の第１ギヤ歯に対して前記径方向で対向する第１端面（４３ｂ）を有し、前記２つの磁極部のうち一方の磁極部（４１ａ）と前記第１端面との間に磁束を通過させる第１ヨーク（４３）と、
前記解放状態のときの前記複数の第２ギヤ歯に対して前記径方向で対向する第２端面（４４ｂ）を有し、前記２つの磁極部のうち他方の磁極部（４２ａ）と前記第２端面との間に磁束を通過させ、前記第１ヨークに対して間を空けて前記軸線方向に沿う方向に並んで配置される第２ヨーク（４４）と、
前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの間に配置され、前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの間を通過する磁束における前記径方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する磁気検出素子（４６）と、を備える、噛み合いクラッチの位置検出装置。

【請求項3】

軸線（ＡＬ１）を中心に回転し、前記軸線を中心に回転するときの回転方向の全周にわたって複数の第１ギヤ歯（１３）が形成された第１係合部材（１１）と、前記軸線を中心に前記第１係合部材と同じ方向に回転し、前記複数の第１ギヤ歯と噛み合う複数の第２ギヤ歯（１４）が前記回転方向の全周にわたって形成された第２係合部材（１２）と、の少なくとも一方が前記軸線に平行な軸線方向（ＤＲ１）に移動することで、前記複数の第１ギヤ歯と前記複数の第２ギヤ歯とが噛み合って前記第１係合部材と前記第２係合部材とが係合する係合状態と、前記第１係合部材と前記第２係合部材とが離間する解放状態との切り替えが可能である噛み合いクラッチ（１０）に適用され、前記第１係合部材と前記第２係合部材との位置関係を検出する噛み合いクラッチの位置検出装置であって、
前記第１係合部材および前記第２係合部材に対して前記軸線を中心とする径方向（ＤＲ２）の外側に配置され、異なる極性の２つの磁極部（４１ａ、４２ａ）を有する磁界発生部（４１、４２）と、
前記解放状態のときの前記複数の第１ギヤ歯に対して前記径方向で対向する第１端面（４３ｂ）を有し、前記２つの磁極部のうち一方の磁極部（４１ａ）と前記第１端面との間に磁束を通過させる第１ヨーク（４３）と、
前記解放状態のときの前記複数の第２ギヤ歯に対して前記径方向で対向する第２端面（４４ｂ）を有し、前記２つの磁極部のうち他方の磁極部（４２ａ）と前記第２端面との間に磁束を通過させ、前記第１ヨークに対して間を空けて前記軸線方向に沿う方向に並んで配置される第２ヨーク（４４）と、
前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの間に配置され、前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの間を通過する磁束における前記軸線方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する磁気検出素子（４６）と、を備える、噛み合いクラッチの位置検出装置。

【請求項4】

前記磁界発生部は、
前記一方の磁極部としての第１磁極部（４１ａ）、および、前記第１磁極部と異なる極性の第２磁極部（４１ｂ）を有する第１磁石（４１）と、
前記他方の磁極部としての第３磁極部（４２ａ）、および、前記第３磁極部と異なる極性の第４磁極部（４２ｂ）を有する第２磁石（４２）と、を備え、
前記位置検出装置は、前記第２磁極部と前記第４磁極部との間に磁束を通過させる第３ヨーク（４５）を備える、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の噛み合いクラッチの位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、噛み合いクラッチの位置検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、磁気検出素子であるホール素子を用いて、噛み合いクラッチの第１係合部材と第２係合部材との位置関係を検出する噛み合いクラッチの位置検出装置が開示されている。この位置検出装置は、第１係合部材と第２係合部材との係合可能時期の検出のために用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１３－５１３７６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

噛み合いクラッチの制御では、噛み合いクラッチの係合不具合を防止するため、係合可能時期の検出と、係合が完了した係合完了状態の検出とが必要である。しかしながら、上記の特許文献１には、係合完了状態の検出については、何ら述べられていない。また、係合完了状態の検出のために、係合可能時期の検出のために用いる磁気検出素子とは、別の磁気検出素子を用いることは、コストが増大するため、好ましくない。

【0005】

本発明は上記点に鑑みて、第１係合部材と第２係合部材との位置関係を検出する噛み合いクラッチの位置検出装置であって、同じ磁気検出素子を用いて、第１係合部材と第２係合部材との係合可能時期の検出と、第１係合部材と第２係合部材との係合完了状態の検出との両方が可能な位置検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、噛み合いクラッチの噛み合いクラッチの位置検出装置は、
第１係合部材および第２係合部材に対して軸線を中心とする径方向（ＤＲ２）の外側に配置され、同じ極性の２つの磁極部（４１ａ、４２ａ）を有する磁界発生部（４１、４２）と、
解放状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯、および、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との軸線方向での間の空間のそれぞれに対して径方向で対向する第１端面（４３ｂ）を有し、２つの磁極部のうち一方の磁極部（４１ａ）と第１端面との間に磁束を通過させる第１ヨーク（４３）と、
解放状態ときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯、および、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との軸線方向での間の空間のそれぞれに対して径方向で対向する第２端面（４４ｂ）を有し、２つの磁極部のうち他方の磁極部（４２ａ）と第２端面との間に磁束を通過させ、第１ヨークに対して間を空けて回転方向に沿う方向に並んで配置される第２ヨーク（４４）と、
第１ヨークおよび第２ヨークの間に配置され、第１ヨークおよび第２ヨークの間を通過する磁束における径方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する磁気検出素子（４６）と、を備える。

【0007】

また、請求項２に記載の発明によれば、噛み合いクラッチの位置検出装置は、
第１係合部材および第２係合部材に対して軸線を中心とする径方向（ＤＲ２）の外側に配置され、同じ極性の２つの磁極部（４１ａ、４２ａ）を有する磁界発生部（４１、４２）と、
解放状態のときの複数の第１ギヤ歯に対して径方向で対向する第１端面（４３ｂ）を有し、２つの磁極部のうち一方の磁極部（４１ａ）と第１端面との間に磁束を通過させる第１ヨーク（４３）と、
解放状態のときの複数の第２ギヤ歯に対して径方向で対向する第２端面（４４ｂ）を有し、２つの磁極部のうち他方の磁極部（４２ａ）と第２端面との間に磁束を通過させ、第１ヨークに対して間を空けて軸線方向に沿う方向に並んで配置される第２ヨーク（４４）と、
第１ヨークおよび第２ヨークの間に配置され、第１ヨークおよび第２ヨークの間を通過する磁束における径方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する磁気検出素子（４６）と、を備える。

【0008】

請求項１、２に記載の発明によれば、磁界発生部、第１ヨークおよび第２ヨークは、磁気回路を構成する。この磁気回路により、第１ヨークと第２ヨークとの間に、径方向の一方側から他方側へ向かう磁束が発生する。磁気検出素子は、第１ヨークと第２ヨークとの間に配置され、磁気検出素子を通過する磁束における径方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する。

【0009】

磁気検出素子、第１ヨークの第１端面および第２ヨークの第２端面の付近において、複数の第１ギヤ歯のそれぞれと複数の第２ギヤ歯のそれぞれとの位置関係が変化することによって、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束の向きが変化する。これにより、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における径方向の磁束強度が変化する。

【0010】

複数の第１ギヤ歯のそれぞれと複数の第２ギヤ歯のそれぞれとが、軸線方向で対向している係合不可状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転するとき、対向する第１ギヤ歯および第２ギヤ歯の組と、対向する第１空隙部および第２空隙部の組とが、交互に、磁気検出素子の付近を通過する。第１空隙部は、回転方向で隣り合う第１ギヤ歯と第１ギヤ歯との間の空隙である。第２空隙部は、回転方向で隣り合う第２ギヤ歯と第２ギヤ歯との間の空隙である。このため、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における径方向の磁束強度の時間変化が大きく、磁気検出素子の出力値は、時間の経過とともに変動する。

【0011】

一方、第１係合部材と第２係合部材とが係合可能状態で回転しているときでは、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との一方のギヤ歯と、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との一方の空隙とが対向した状態である。この係合可能状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転するとき、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との一方のギヤ歯が、常に、磁気検出素子から等距離の位置に存在する。このため、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における径方向の磁束強度は一定の大きさとなり、磁気検出素子の出力値は一定の大きさとなる。

【0012】

実際の制御においては、第１係合部材と第２係合部材のそれぞれの回転数は完全に一致しない場合が多いため、磁気検出素子の出力値の時間変化を示す波形では、振幅の増減が繰り返される。上記の通り、係合可能状態で回転しているときでは、出力値が一定になることから、この波形の節部、すなわち、振幅が極小となる時点を係合可能時期として判別することができる。

【0013】

また、第１係合部材と第２係合部材との係合が完了した係合完了状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転しているときでは、磁気検出素子に対して径方向で対向する位置には、係合した状態の第１係合部材と第２係合部材とが常に存在する。このとき、磁気検出素子対して径方向で対向する位置に存在する空隙は、未係合状態のときよりも少ない。このため、理論的には、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における径方向の磁束強度は最大値で一定となり、磁気検出素子の出力値は最大値で一定となる。このことから、磁気検出素子のセンサ信号に基づいて、係合完了状態を判別することができる。

【0014】

よって、請求項１、２に記載の発明の位置検出装置によれば、同じ磁気検出素子を用いて、第１係合部材と第２係合部材との係合可能時期の検出と、第１係合部材と第２係合部材との係合完了状態の検出との両方が可能である。

【0015】

また、請求項３に記載の発明によれば、噛み合いクラッチの位置検出装置は、
第１係合部材および第２係合部材に対して軸線を中心とする径方向（ＤＲ２）の外側に配置され、異なる極性の２つの磁極部（４１ａ、４２ａ）を有する磁界発生部（４１、４２）と、
解放状態のときの複数の第１ギヤ歯に対して径方向で対向する第１端面（４３ｂ）を有し、２つの磁極部のうち一方の磁極部（４１ａ）と第１端面との間に磁束を通過させる第１ヨーク（４３）と、
解放状態のときの複数の第２ギヤ歯に対して径方向で対向する第２端面（４４ｂ）を有し、２つの磁極部のうち他方の磁極部（４２ａ）と第２端面との間に磁束を通過させ、第１ヨークに対して間を空けて軸線方向に沿う方向に並んで配置される第２ヨーク（４４）と、
第１ヨークおよび第２ヨークの間に配置され、第１ヨークおよび第２ヨークの間を通過する磁束における軸線方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する磁気検出素子（４６）と、を備える。

【0016】

これによれば、磁界発生部、第１ヨークおよび第２ヨークは、磁気回路を構成する。この磁気回路により、第１ヨークと第２ヨークとの間に、軸線方向の一方側から他方側へ向かう磁束が発生する。磁気検出素子は、第１ヨークと第２ヨークとの間に配置され、磁気検出素子を通過する磁束における軸線方向の磁束強度を示すセンサ信号を出力する。

【0017】

磁気検出素子、第１ヨークの第１端面および第２ヨークの第２端面の付近において、複数の第１ギヤ歯のそれぞれと複数の第２ギヤ歯のそれぞれとの位置関係が変化することによって、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束の向きが変化する。これにより、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における軸線方向の磁束強度が変化する。

【0018】

複数の第１ギヤ歯のそれぞれと複数の第２ギヤ歯のそれぞれとが、軸線方向で対向している係合不可状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転するとき、対向する第１ギヤ歯および第２ギヤ歯の組と、対向する第１空隙部および第２空隙部の組とが、交互に、磁気検出素子の付近を通過する。第１ヨークの第１端面および第２ヨークの第２端面に対して径方向で対向する位置に、両ギヤ歯が存在する状態のとき、磁気回路の磁束は、両ギヤ歯へ引き寄せられる。このため、磁気検出素子が検出する軸線方向の磁束強度は、小さい。第１ヨークの第１端面および第２ヨークの第２端面に対して径方向で対向する位置に、両空隙部が存在する状態のとき、磁気回路の磁束に対する両ギヤ歯の影響は小さい。このため、磁気検出素子が検出する軸線方向の磁束強度は、大きい。よって、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における軸線方向の磁束強度の時間変化が大きく、磁気検出素子の出力値は、時間の経過とともに大きく変動する。

【0019】

一方、第１係合部材と第２係合部材とが係合可能状態で回転しているときでは、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との一方のギヤ歯と、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との一方の空隙とが対向した状態である。この係合可能状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転するとき、複数の第１ギヤ歯と複数の第２ギヤ歯との一方のギヤ歯が、常に、磁気検出素子から等距離の位置に存在する。このため、磁気回路の磁束は、常に、一方のギヤ歯へ引き寄せられる。第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における軸線方向の磁束強度は、両ギヤ歯が存在する状態のときと両空隙部が存在する状態のときの間の大きさで一定となり、磁気検出素子の出力値は両ギヤ歯が存在する状態のときと両空隙部が存在する状態のときの間の大きさで一定となる。

【0020】

実際の制御においては、第１係合部材と第２係合部材のそれぞれの回転数は完全に一致しない場合が多いため、磁気検出素子の出力値の時間変化を示す波形では、振幅の増減が繰り返される。上記の通り、係合可能状態で回転しているときでは、出力値が一定になることから、この波形の節部、すなわち、振幅が極小となる時点を係合可能時期として判別することができる。

【0021】

また、第１係合部材と第２係合部材との係合が完了した係合完了状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転しているときでは、磁気検出素子付近には、係合した状態の第１係合部材と第２係合部材とが常に存在する。このとき、第１係合部材と第２係合部材との間に存在する空隙は、未係合状態のときよりも少ない。このため、理論的には、第１ヨークと第２ヨークとの間を通過する磁束における軸線方向の磁束強度は最小値で一定となり、磁気検出素子の出力値は最小値で一定となる。このことから、磁気検出素子のセンサ信号に基づいて、係合完了状態を判別することができる。

【0022】

よって、本発明の位置検出装置によれば、同じ磁気検出素子を用いて、第１係合部材と第２係合部材との係合可能時期の検出と、第１係合部材と第２係合部材との係合完了状態の検出との両方が可能である。

【0023】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１実施形態における動力伝達システムの構成を示す図である。

【図2】図１中の位置検出装置の構成を示す図であり、図１中のII矢視図である。

【図3】図２の位置検出装置のIII矢視図である。

【図4】図１中の位置検出装置、第１係合部材および第２係合部材の斜視図である。

【図5】（ａ）～（ｄ）のそれぞれは、第１実施形態において、係合不可状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図6】図５に示す係合不可状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転しているときに、位置検出装置から出力されるセンサ信号の出力値の時間変化を示す図である。

【図7】（ａ）～（ｄ）のそれぞれは、第１実施形態において、係合可能状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図8】図７に示す係合可能状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転しているときに、位置検出装置から出力されるセンサ信号の出力値の時間変化を示す図である。

【図9】第１実施形態において、第１係合部材と第２係合部材とに回転数差がある場合に、位置検出装置から出力されるセンサ信号の出力値の時間変化を示す図である。

【図10】図９に示すセンサ信号の波形のうち未係合前の一部を拡大した図である。

【図11】第１実施形態における制御装置が実行する制御処理のフローチャートである。

【図12】第１実施形態における制御装置が実行する制御処理のフローチャートである。

【図13】第２実施形態における位置検出装置の構成を示すとともに、位置検出装置、第１係合部材および第２係合部材の位置関係を示す図である。

【図14A】第２実施形態の位置検出装置によって生じる磁場のシミュレーション結果を示す図であって、係合不可状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図14B】第２実施形態の位置検出装置によって生じる磁場のシミュレーション結果を示す図であって、係合不可状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図14C】第２実施形態の位置検出装置によって生じる磁場のシミュレーション結果を示す図であって、係合可能状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図15】第２実施形態において、第１係合部材と第２係合部材とに回転数差がある場合に、位置検出装置から出力されるセンサ信号の出力値の時間変化を示す図である。

【図16A】第２実施形態の位置検出装置によって生じる磁場のシミュレーション結果を示す図であって、係合可能状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図16B】第２実施形態の位置検出装置によって生じる磁場のシミュレーション結果を示す図であって、係合途中状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図16C】第２実施形態の位置検出装置によって生じる磁場のシミュレーション結果を示す図であって、係合完了状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図17】第２実施形態において、係合可能状態から係合完了状態に至るまでの期間のストロークの時間変化、および、位置検出装置から出力されるセンサ信号の時間変化を示す図である。

【図18】第３実施形態における位置検出装置の構成を示すとともに、位置検出装置、第１係合部材および第２係合部材の位置関係を示す図である。

【図19】（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、第３実施形態において、係合不可状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図20】図１９に示す係合不可状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転しているときに、位置検出装置から出力されるセンサ信号の出力値の時間変化を示す図である。

【図21】（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、第３実施形態において、係合可能状態のときの複数の第１ギヤ歯、複数の第２ギヤ歯および位置検出装置の位置関係を示す図である。

【図22】図２１に示す係合可能状態で、第１係合部材および第２係合部材が回転しているときに、位置検出装置から出力されるセンサ信号の出力値の時間変化を示す図である。

【図23】他の実施形態における位置検出装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0026】

（第１実施形態）
図１に示す動力伝達システム１に本発明の位置検出装置が適用されている。動力伝達システム１は、車両に搭載され、電動モータ３０の動力を駆動輪に伝達したり遮断したりする。具体的には、動力伝達システム１は、噛み合いクラッチ１０と、アクチュエータ２０と、電動モータ３０と、位置検出装置４０と、制御装置５０とを備える。

【0027】

噛み合いクラッチ１０は、第１係合部材１１と、第２係合部材１２とを有する。第１係合部材１１は、軸線ＡＬ１を中心に回転する。軸線ＡＬ１に平行な方向が軸線方向ＤＲ１である。第１係合部材１１の軸線方向ＤＲ１の端面には、軸線ＡＬ１を中心に回転するときの回転方向の全周にわたって複数の第１ギヤ歯１３が形成されている。複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれは、間を空けて列をなしている。このため、複数の第１ギヤ歯１３は、第１ギヤ歯１３列とも呼ばれる。回転方向で隣り合う第１ギヤ歯１３と第１ギヤ歯１３との間には、第１空隙部１５が存在する。

【0028】

第２係合部材１２は、第１係合部材１１と同じ軸線ＡＬ１を中心に、第１係合部材１１と同じ方向に回転する。第２係合部材１２の軸線方向ＤＲ１の第１係合部材１１側の端面には、複数の第１ギヤ歯１３と噛み合う複数の第２ギヤ歯１４が、回転方向の全周にわたって形成されている。複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれは、間を空けて列をなしている。このため、複数の第２ギヤ歯１４は、第２ギヤ歯１４列とも呼ばれる。回転方向で隣り合う第２ギヤ歯１４と第２ギヤ歯１４との間には、第２空隙部１６が存在する。

【0029】

第２係合部材１２は、タイヤの回転軸につながっている。複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４とが噛み合う（すなわち、嵌合する）ことで、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが係合する（すなわち、つながった状態となる）。第１係合部材１１と、第２係合部材１２とのそれぞれは、磁性材料によって構成されている。したがって、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４とのそれぞれは、磁性体である。

【0030】

アクチュエータ２０は、第１係合部材１１を軸線方向ＤＲ１の一方側と他方側とに移動させる。第１係合部材１１が軸線方向ＤＲ１に移動することで、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４とが噛み合って第１係合部材１１と第２係合部材１２とが係合する係合状態と、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが離間する解放状態との切り替えが可能である。解放状態から係合状態へ切り替わるとき、第１係合部材１１は第２係合部材１２に向かって軸線方向Ｄ１に移動する。アクチュエータ２０としては、電動モータや電磁ソレノイドが用いられる。

【0031】

電動モータ３０は、第１係合部材１１が回転する回転力を第１係合部材１１に与える駆動源である。すなわち、電動モータ３０は、第１係合部材１１を回転させる。

【0032】

位置検出装置４０は、第１係合部材１１と第２係合部材１２との位置関係を検出するために用いられる。より具体的には、位置検出装置４０は、第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合が可能な係合可能時期を検出するため、および、第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合が完了した係合完了状態を検出するために用いられる。

【0033】

位置検出装置４０は、それ自体が磁界を発生させて、磁気回路を形成する自励式のセンサである。位置検出装置４０は、位置検出装置４０が形成する磁気回路に対して第１ギヤ歯１３と第２ギヤ歯１４との両方が入る位置に、設置される。具体的には、位置検出装置４０は、複数の第１ギヤ歯１３および複数の第２ギヤ歯１４の両方に対して、軸線ＡＬ１を中心とする径方向ＤＲ２の外側に設置される。径方向ＤＲ２は、軸線ＡＬ１に直交する方向と同じである。径方向ＤＲ２の外側は、径方向ＤＲ２における中心から離れる側である。このように、位置検出装置４０は、第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合を阻害しない位置に設置される。位置検出装置４０は、検出範囲内の磁性体（すなわち、第１ギヤ歯１３および第２ギヤ歯１４）の位置に応じたセンサ信号を出力する。

【0034】

制御装置５０の入力側には、位置検出装置４０が接続されている。制御装置５０の出力側には、アクチュエータ２０と電動モータ３０とが接続されている。制御装置５０は、電動モータ３０の作動を制御する。制御装置５０は、位置検出装置４０のセンサ信号に基づいて、アクチュエータ２０の作動を制御する。

【0035】

制御装置５０は、プロセッサ、メモリを含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。メモリには、電動モータ３０、アクチュエータ２０の作動を制御するための制御プログラムおよび制御データ等が記憶されている。プロセッサが制御プログラムを実行することで、各種処理が実行される。

【0036】

次に、位置検出装置４０の具体的な構成と配置について説明する。図２、３に示すように、位置検出装置４０は、第１磁石４１と、第２磁石４２と、第１ヨーク４３と、第２ヨーク４４と、第３ヨーク４５と、磁気検出素子４６と、これらを保持する図示しないケースとを備える。

【0037】

第１磁石４１および第２磁石４２は、磁界を発生させる磁界発生部である。第１磁石４１は、第１磁極部４１ａ、および、第１磁極部４１ａと異なる極性の第２磁極部４１ｂを有する。第２磁石４２は、第１磁極部４１ａと同じ極性の第３磁極部４２ａ、および、第３磁極部４２ａと異なる極性の第４磁極部４２ｂを有する。第１磁極部４１ａおよび第３磁極部４２ａは、Ｎ極である。第２磁極部４１ｂおよび第４磁極部４２ｂは、Ｓ極である。第１磁石４１および第２磁石４２として、永久磁石が用いられる。第１磁極部４１ａおよび第３磁極部４２ａが、磁界発生部が有する同じ極性の２つの磁極部に相当する。本実施形態では、第１磁極部４１ａが、２つの磁極部のうち一方の磁極部に相当する。第３磁極部４２ａが、２つの磁極部のうち他方の磁極部に相当する。

【0038】

第１磁石４１と第２磁石４２とは、間を空けて、並列に配置されている。具体的には、第１磁極部４１ａと第２磁極部４１ｂとが位置検出装置４０のセンサ中心線ＣＬに沿う方向に並ぶとともに、第３磁極部４２ａと第４磁極部４２ｂとがセンサ中心線ＣＬに沿う方向に並ぶ、第１磁石４１および第２磁石４２の向きで、第１磁石４１と第２磁石４２とは、位置検出装置４０のセンサ中心線ＣＬ１を挟んだ両側に配置されている。

【0039】

第１ヨーク４３は、第１磁石４１の第１磁極部４１ａに接続されている。より具体的には、第１ヨーク４３は、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向に延びている。第１ヨーク４３は、その方向の一方側に位置する一方側端面４３ａと、その方向の他方側に位置する他方側端面４３ｂとを有する。一方側端面４３ａは、第１磁石４１の第１磁極部４１ａに対向し、第１磁極部４１ａに接続されている。このため、他方側端面４３ｂは、第１ヨーク４３のうち第１磁極部４１ａから離れた側に位置する。

【0040】

第１ヨーク４３は、第１磁極部４１ａと他方側端面４３ｂとの間に磁束を通過させる部材である。本実施形態では、第１磁極部４１ａから他方側端面４３ｂに向かう方向に、磁束が第１ヨーク４３を通過する。他方側端面４３ｂが、第１ヨーク４３が有する第１端面に相当する。なお、第１磁極部４１ａと他方側端面４３ｂとの間に磁束を通過させることができれば、一方側端面４３ａと第１磁極部４１ａとが離れていてもよい。

【0041】

第２ヨーク４４は、第２磁石４２の第３磁極部４２ａに接続されている。より具体的には、第２ヨーク４４は、第１ヨーク４３に対してセンサ中心線ＣＬ１に対して直交する方向に、間を空けて配置されている。第２ヨーク４４は、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向に延びている。第２ヨーク４４は、その方向の一方側に位置する一方側端面４４ａと、その方向の他方側に位置する他方側端面４４ｂとを有する。一方側端面４４ａは、第２磁石４２の第３磁極部４２ａに対向し、第３磁極部４２ａに接続されている。このため、他方側端面４４ｂは、第２ヨーク４４のうち第３磁極部４２ａから離れた側に位置する。

【0042】

第２ヨーク４４は、第３磁極部４２ａと他方側端面４４ｂとの間に磁束を通過させる部材である。本実施形態では、第３磁極部４２ａから他方側端面４４ｂに向かう方向に、磁束が第２ヨーク４４を通過する。他方側端面４４ｂが、第２ヨーク４４が有する第２端面に相当する。なお、第３磁極部４２ａと他方側端面４４ｂとの間に磁束を通過させることができれば、一方側端面４４ａと第３磁極部４２ａとが離れていてもよい。

【0043】

第３ヨーク４５は、Ｕ字形状である。第３ヨーク４５の一端は、第１磁石４１の第２磁極部４１ｂに接続されている。第３ヨーク４５の他端は、第２磁石４２の第４磁極部４２ｂに接続されている。第３ヨーク４５は、第２磁極部４１ｂ、第４磁極部４２ｂを通過する磁束を通過させる部材である。なお、第３ヨーク４５は、第２磁極部４１ｂ、第４磁極部４２ｂを通過する磁束を通過させることができれば、第１磁石４１および第２磁石４２に対して離れていてもよい。

【0044】

第１磁石４１、第２磁石４２、第１ヨーク４３、第２ヨーク４４および第３ヨーク４５は、磁気回路を構成する。この磁気回路により、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との間のうち第１磁石４１および第２磁石４２から離れた側において、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向で、第１磁石４１および第２磁石４２から離れる側に向かう磁束が発生する。このような磁束を増やすために、第１ヨーク４３および第２ヨーク４４が用いられている。第３ヨーク４５は、第１磁石４１および第２磁石４２への磁束の戻りを増やすために用いられているが、位置検出装置４０は、第３ヨーク４５を有していなくてもよい。

【0045】

第１磁石４１および第２磁石４２から離れる側に向かって第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との間を通過する磁束は、磁気検出素子４６、第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂおよび第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂのそれぞれに対向する磁性体の位置、形状によって向きが変わる。磁束の向きが変わることで、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向の磁束強度が変わる。

【0046】

磁気検出素子４６は、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との間に配置される。磁気検出素子４６は、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向の磁束強度を検出する。より具体的には、磁気検出素子４６は、一方向を検出方向ＤＲ５として、その検出方向ＤＲ５の磁束の強度を検出するホール素子である。磁気検出素子４６は、検出方向ＤＲ５がセンサ中心線ＣＬ１に沿う方向となるように配置される。

【0047】

図１、４に示すように、位置検出装置４０は、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との並び方向ＤＲ３が回転方向ＤＲ４に沿う方向であり、位置検出装置４０が複数の第１ギヤ歯１３および複数の第２ギヤ歯１４に対して径方向ＤＲ２の外側に位置するように設置される。回転方向ＤＲ４は、複数の第１ギヤ歯１３の並び方向、複数の第２ギヤ歯１４の並び方向、第１係合部材１１の周方向、および、第２係合部材１２の周方向と同じである。

【0048】

このとき、第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂは、解放状態のときの複数の第１ギヤ歯１３、複数の第２ギヤ歯１４、および、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との軸線方向ＤＲ１での間の空間のそれぞれに対して、径方向ＤＲ２で対向する。同様に、第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂは、解放状態のときの複数の第１ギヤ歯１３、複数の第２ギヤ歯１４、および、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との軸線方向ＤＲ１での間の空間のそれぞれに対して、径方向ＤＲ２で対向する。第２ヨーク４４は、第１ヨーク４３に対して間を空けて回転方向ＤＲ４に沿う方向に並んでいる。センサ中心線ＣＬ１は、径方向ＤＲ２に沿っている。磁気検出素子４６を通過する磁束の向きは、径方向ＤＲ２に沿う方向である。磁気検出素子４６は、検出方向ＤＲ５が径方向ＤＲ２に沿う方向となるように設置されている。このため、磁気検出素子４６は、第１ヨーク４３および第２ヨーク４４の間を通過する磁束における径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号を出力する。

【0049】

図５（ａ）～（ｄ）のそれぞれは、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが未係合状態であって、複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれと、複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれとが、軸線方向ＤＲ１で対向している係合不可状態を示している。図５（ａ）～（ｄ）のそれぞれは、軸線方向ＤＲ１から見た位置検出装置４０等を示している。この係合不可状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、図５（ａ）～（ｄ）に示すように、軸線方向ＤＲ１で対向する第１ギヤ歯１３および第２ギヤ歯１４の組と、軸線方向ＤＲ１で対向する第１空隙部１５および第２空隙部１６の組とが、交互に、磁気検出素子４６の付近を通過する。

【0050】

図５（ａ）に示すように、磁気検出素子４６に対して径方向ＤＲ２で対向する位置を両ギヤ歯１３、１４が通過するとき、磁気検出素子４６を通過する磁束は、両ギヤ歯１３、１４へ引き寄せられる。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は大きい。

【0051】

図５（ｃ）に示すように、磁気検出素子４６に対して径方向ＤＲ２で対向する位置を両空隙部１５、１６が通過するとき、磁気検出素子４６を通過する磁束に対する両ギヤ歯１３、１４の影響は小さい。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は、図５（ａ）に示すときよりも小さい。

【0052】

図５（ｂ）、（ｄ）に示すように、磁気検出素子４６に対して径方向ＤＲ２で対向する位置よりも回転方向の一方側または他方側の位置を両ギヤ歯１３、１４が通過するとき、磁気検出素子４６を通過する磁束は、径方向ＤＲ２に対して回転方向の一方側または他方側へ傾いた斜めの向きで、両ギヤ歯１３、１４に引き寄せられる。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は、図５（ａ）に示すときと図５（ｃ）に示すときの間の大きさとなる。

【0053】

したがって、第１係合部材１１および第２係合部材１２が係合不可状態で回転しているときでは、図６に示すように、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号の出力値は、時間の経過とともに変動する。図６中のＡ１～Ａ４の各時点は、図５（ａ）～（ｄ）に示すＡ１～Ａ４の状態に対応している。

【0054】

図７（ａ）～（ｄ）のそれぞれは、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが未係合状態であって、複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれと、複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれとが、軸線方向ＤＲ１で対向しておらず、回転方向で互い違いに位置する係合可能状態を示している。図７（ａ）～（ｄ）のそれぞれは、軸線方向ＤＲ１から見た位置検出装置４０等を示している。この係合可能状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、図７（ａ）～（ｄ）に示すように、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との一方のギヤ歯が、常に、磁気検出素子４６から等距離の位置に存在する。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は、一定の大きさとなる。

【0055】

したがって、第１係合部材１１および第２係合部材１２が係合可能状態で回転しているときでは、図８に示すように、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号の出力値は、一定値となる。このときの出力値は、図５（ａ）に示す磁気検出素子４６に対して両ギヤ歯が径方向ＤＲ２で対向するときよりも小さい。

【0056】

よって、第１係合部材１１と第２係合部材１２とに回転数差がある場合、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号の出力値の時間変化は、図９、１０に示す波形となる。図１０は、図９に示すセンサ信号の波形のうちクラッチ係合前の一部を拡大した図である。図１０に示すセンサ信号の波形において、節部の時点（すなわち、振幅が極小となる時点）を、係合可能時期として判別することができる。

【0057】

第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合開始から係合完了までの間の係合途中状態では、第１係合部材１１のストローク量が増大する。第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合が完了した状態である係合完了状態では、第１係合部材１１のストローク量が最大となる。ストローク量は、第２係合部材１２に向かって移動する第１係合部材１１の軸線方向Ｄ１の移動量である。

【0058】

係合途中状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、ストローク量が増大するにつれて、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との軸線方向Ｄ１での間の空隙が徐々に減少する。すなわち、位置検出装置４０に対して径方向ＤＲ２で対向する位置に存在する磁性体が徐々に増大する。このため、係合途中状態のときでは、第１係合部材１１と第２係合部材１２とに引き寄せられる磁束が徐々に増大し、磁気検出素子４６を径方向に通過する磁束は、徐々に強くなる。

【0059】

そして、係合完了状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との軸線方向Ｄ１での間の空隙が最小となる。このとき、磁気検出素子４６に対して径方向ＤＲ２で対向する位置には、係合した状態の第１係合部材１１と第２係合部材１２とが常に存在する。すなわち、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との両方のギヤ歯が常に存在する。第１係合部材１１と第２係合部材１２との一方は、磁気検出素子４６からの距離が等距離の位置で存在する。このため、係合完了状態のときでは、第１係合部材１１と第２係合部材１２とに引き寄せられる磁束が最大となり、磁気検出素子４６を径方向に通過する磁束は、最も強くなる。

【0060】

よって、図９に示すように、係合開始後において、ストローク量が増大するにつれて、軸線方向の磁束強度が徐々に大きくなるという関係がある。そして、係合完了状態のときでは、軸線方向ＤＲ１の磁束強度を示すセンサ信号の出力値は、理論的には、最大値で一定になり、実際には、最大値に近い値で変動する。このことから、係合完了状態を判別することができる。

【0061】

次に、制御装置５０が実行する制御処理について説明する。制御装置５０は、図１１に示す制御処理を行って、位置検出装置４０のセンサ信号に基づいて、係合可能時期を取得する。図１１に制御処理は、車両走行状態を鑑みて、噛み合いクラッチ１０を係合させるときに実行される。なお、図中に示したステップは、各種機能を実現する機能部に対応するものである。このことは、他の図においても同様である。

【0062】

ステップＳ１では、制御装置５０は、位置検出装置４０から出力されたセンサ信号を読み込む。これにより、センサ信号の時系列データを取得する。続いて、ステップＳ２では、制御装置５０は、センサ信号の振幅を算出する。振幅としては、例えば、ピークピーク値の１／２の値が算出される。

【0063】

続いて、ステップＳ３では、制御装置５０は、算出した振幅と閾値αとを比較して、算出した振幅が閾値α以下であるか否かを判定する。この閾値αは、上述の通り、図１０に示すセンサ信号の波形において、節部を特定するために設定される。振幅が閾値αよりも大きい場合、制御装置５０は、ＮＯ判定して、ステップＳ１に戻る。振幅が閾値α以下の場合、制御装置５０は、ＹＥＳ判定して、ステップＳ４に進み、係合可能時期を取得する。ステップＳ４の実行後に、本処理が終了される。

【0064】

その後、制御装置５０は、取得した係合可能時期に基づいて、アクチュエータ２０を作動させて、噛み合いクラッチ１０を係合させる。

【0065】

また、制御装置５０は、図１２に示す制御処理を行って、位置検出装置４０のセンサ信号に基づいて、係合完了状態であるか否かを判定する。図１２に示す制御処理は、噛み合いクラッチ１０の係合作動が行われたときに実行される。

【0066】

ステップＳ１１では、制御装置５０は、位置検出装置４０から出力されたセンサ信号を読み込む。続いて、ステップＳ１２では、制御装置５０は、取得したセンサ信号に対してフィルタ処理を行う。これにより、ノイズが除去される。続いて、ステップＳ１３では、制御装置５０は、フィルタ処理が行われたセンサ信号に基づいて、ストローク量を算出する。上述の通り、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号の大きさとストローク量との間には所定の関係がある。本実施形態では、制御装置５０は、所定の関係として、ストローク量が大きくなるにつれて、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号が大きくなるという関係を用いて、ストローク量を算出する。

【0067】

続いて、ステップＳ１４では、制御装置５０は、算出したストローク量と閾値βとを比較し、ストローク量が閾値β以上であるか否かを判定する。この閾値βは、係合完了状態を特定するために設定される。ストローク量が閾値βよりも小さい場合、制御装置５０は、ＮＯ判定して、ステップＳ１１に戻る。ストローク量が閾値β以上の場合、制御装置５０は、ＹＥＳ判定して、ステップＳ１５に進み、係合完了状態の決定を行う。ステップＳ１５の実行後に、本処理が終了される。

【0068】

以上の説明の通り、本実施形態の位置検出装置４０によれば、第１磁石４１の第１磁極部４１ａと、第２磁石４２の第３磁極部４２ａとは、同じ極性である。そして、位置検出装置４０は、図４に示す向きで、噛み合いクラッチ１０に対して設置される。

【0069】

磁気検出素子４６から出力されるセンサ信号の時間変化を示す波形は、先の説明の通り、係合可能状態のときと、係合完了状態のときとのそれぞれにおいて、特異となる。このため、本実施形態の位置検出装置４０によれば、同じ磁気検出素子４６を用いて、第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合可能時期の検出と、第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合完了状態の検出との両方が可能である。

【0070】

なお、本実施形態の動力伝達システム１は、車両に搭載され、電動モータ３０の動力を駆動輪に伝達したり遮断したりする用途に適用されているが、他の用途に適用されてもよい。また、本実施形態の動力伝達システム１では、第１係合部材１１が軸線方向ＤＲ１に移動するが、第２係合部材１２が軸線方向ＤＲ１に移動してもよく、第１係合部材１１と第２係合部材１２との両方が軸線方向ＤＲ１に移動してもよい。すなわち、第１係合部材１１と第２係合部材１２との少なくとも一方が軸線方向ＤＲ１に移動するようになっていればよい。

【0071】

（第２実施形態）
図１３に示す本実施形態の位置検出装置４０では、磁界発生部が有する２つの磁極部の極性が異なる。また、設置される位置検出装置４０の向きが第１実施形態の位置検出装置４０と異なる。

【0072】

具体的には、第１磁極部４１ａの極性と第３磁極部４２ａの極性とが異なる。第１磁極部４１ａはＳ極であり、第３磁極部４２ａはＮ極である。第１磁石４１、第２磁石４２、第１ヨーク４３、第２ヨーク４４等が構成する磁気回路により、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との間に、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４とをつなぐように磁束が発生する。すなわち、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との間に、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との並び方向ＤＲ３に沿う方向で、第１ヨーク４３に向かう磁束が発生する。磁気検出素子４６は、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との間に、検出方向ＤＲ５が並び方向ＤＲ３に沿う方向となるように配置される。

【0073】

そして、位置検出装置４０は、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との並び方向ＤＲ３が軸線方向ＤＲ１に沿う方向であり、位置検出装置４０が複数の第１ギヤ歯１３および複数の第２ギヤ歯１４に対して径方向ＤＲ２の外側に位置するように、設置される。このとき、第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂは、解放状態のときの複数の第１ギヤ歯１３に対して径方向ＤＲ２で対向する。第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂは、解放状態のときの複数の第２ギヤ歯１４に対して径方向ＤＲ２で対向する。すなわち、第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂの少なくとも一部は、解放状態のときの第１ギヤ歯１３の少なくとも一部に対して径方向ＤＲ２で対向する。第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂの少なくとも一部は、解放状態のときの第２ギヤ歯１４の少なくとも一部に対して径方向ＤＲ２で対向する。センサ中心線ＣＬ１は、径方向ＤＲ２に沿っている。磁気検出素子４６を通過する磁束の向きは、軸線方向ＤＲ１に沿う方向である。磁気検出素子４６は、検出方向ＤＲ５が軸線方向ＤＲ１に沿う方向となるように設置されている。このため、磁気検出素子４６は、第１ヨーク４３および第２ヨーク４４の間を通過する磁束における軸線方向ＤＲ１の磁束強度を示すセンサ信号を出力する。

【0074】

位置検出装置４０の他の構成は、第１実施形態と同じである。なお、本実施形態においても、動力伝達システム１は、車両に搭載され、電動モータ３０の動力を駆動輪に伝達したり遮断したりする用途に適用されているが、他の用途に適用されてもよい。また、第１係合部材１１と第２係合部材１２との少なくとも一方が軸線方向ＤＲ１に移動するようになっていればよい。

【0075】

図１４Ａ、図１４Ｂは、未係合状態であって、複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれと、複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれとが、軸線方向ＤＲ１で対向している係合不可状態のときの磁場を示している。この係合不可状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、対向する第１ギヤ歯１３および第２ギヤ歯１４の組と、対向する第１空隙部１５および第２空隙部１６の組とが、交互に、磁気検出素子４６の付近を通過する。

【0076】

図１４Ｂに示すように、第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂおよび第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂに対して径方向ＤＲ２で対向する位置に、両ギヤ歯１３、１４が存在するＣ２の状態のとき、磁気回路の磁束は、両ギヤ歯１３、１４へ引き寄せられる。このため、磁気検出素子４６が検出する軸線方向ＤＲ１の磁束強度は、小さい。

【0077】

図１４Ａに示すように、第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂおよび第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂに対して径方向ＤＲ２で対向する位置に、両ギヤ歯１３、１４が存在せず、両空隙部１５、１６が存在するＣ１の状態のとき、磁気回路の磁束に対する両ギヤ歯１３、１４の影響は小さい。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は、図１４Ｂに示すＣ２の状態のときよりも大きい。

【0078】

したがって、複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれと、複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれとが、軸線方向ＤＲ１で対向している係合不可状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているときでは、磁気検出素子４６が検出する軸線方向ＤＲ１の磁束強度の変動は、大きい。

【0079】

図１４Ｃは、未係合状態であって、複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれと、複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれとが、軸線方向ＤＲ１で対向しておらず、回転方向で互い違いに位置する係合可能状態（すなわち、Ｃ３の状態）のときの磁場を示している。係合可能状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、図１４Ｃに示すように、第１ギヤ歯１３と第２ギヤ歯１４との一方のギヤ歯が、常に、第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂまたは第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂに対して径方向ＤＲ２で対向する位置に位置する。このとき、磁気回路の磁束は、常に、一方のギヤ歯へ引き寄せられる。磁気検出素子４６から一方のギヤ歯までの距離は同じである。

【0080】

このため、係合可能状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているときでは、磁気検出素子４６が検出する軸線方向ＤＲ１の磁束強度は、Ｃ１の状態のときとＣ２の状態のときの磁束強度の間の中の大きさである。このときの磁束強度の変動は、小さい。

【0081】

よって、第１係合部材１１と第２係合部材１２とに回転数差がある場合、軸線方向ＤＲ１の磁束強度を示すセンサ信号の出力値の時間変化は、図１５に示す波形となる。図１５中のＣ１、Ｃ２、Ｃ３の時点は、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに示すＣ１、Ｃ２、Ｃ３の状態に対応している。図１５に示すセンサ信号の波形において、節部の時点（すなわち、振幅が極小となる時点）を、係合可能タイミングとして判別することができる。

【0082】

図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、係合可能状態からストローク量が増大したときに、位置検出装置４０によって生じる磁場の変化を示す図である。図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃでは、第２係合部材１２が軸線方向Ｄ１に移動する場合が示されている。ストローク量は、第２係合部材１２が係合開始から軸線方向ＤＲ１に移動するときの移動量である。第１係合部材１１が移動する場合、第１係合部材１１と第２係合部材１２との両方が移動する場合においても、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃと同様の結果となる。

【0083】

図１６Ａは、ストローク量が０であるＤ１の状態を示している。図１６Ｂは、ストローク量が最大時の１／２であるＤ２の状態のときを示しており、係合途中状態のときを示している。図１６Ｃは、ストローク量が最大であるＤ３の状態のときを示しており、係合完了状態になっているときを示している。図１６Ｃでは、第２ギヤ歯１４に加えて第２係合部材１２のうち第２ギヤ歯１４以外の部分が、位置検出装置４０に対して径方向ＤＲ２で対向している状態が示されている。

【0084】

図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃに示すように、係合可能状態からストローク量が増大するにつれて、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との間の空隙が徐々に減少する。すなわち、位置検出装置４０に対して径方向ＤＲ２で対向する位置に存在する磁性体が増大する。このため、係合可能状態からストローク量が増大しながら、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、磁気回路によって発生する磁束が磁気検出素子４６を迂回し、第１係合部材１１および第２係合部材１２を通る磁束が強くなり、磁気検出素子４６を軸線方向ＤＲ１に通過する磁束が弱くなる。そして、ストローク量が最大の状態になると、第１係合部材１１および第２係合部材１２を通る磁束が最も強くなり、磁気検出素子４６を軸線方向ＤＲ１に通過する磁束は最も弱くなる。このとき、第１係合部材１１と第２係合部材１２との一方は、磁気検出素子４６からの距離が等距離の位置で存在する。

【0085】

よって、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、ストローク量が増大するにつれて、軸線方向ＤＲ１の磁束強度が徐々に小さくなるという関係がある。そして、ストローク量が最大値で一定になると、軸線方向ＤＲ１の磁気強度が最小値で一定になる。すなわち、係合完了状態のときでは、軸線方向ＤＲ１の磁束強度を示すセンサ信号の出力値は、理論的には、最小値で一定になり、実際には、最小値に近い値で変動する。このことから、係合完了状態を判別することができる。

【0086】

次に、制御装置５０が実行する制御処理について説明する。上述の通り、図１５に示すセンサ信号の波形において、節部の時点が係合可能時期である。このため、制御装置５０は、第１実施形態と同様に、図１１に示す制御処理を行って、位置検出装置４０のセンサ信号に基づいて、係合可能時期を取得する。

【0087】

また、制御装置５０は、第１実施形態と同様に、図１２に示す制御処理を行って、位置検出装置４０のセンサ信号に基づいて、係合完了状態であるか否かを判定する。本実施形態では、ステップＳ１３において、制御装置５０は、所定の関係として、ストローク量が大きくなるにつれて、軸線方向ＤＲ１の磁束強度を示すセンサ信号が小さくなるという関係を用いて、ストローク量を算出する。

【0088】

以上の説明の通り、本実施形態においても、磁気検出素子４６から出力されるセンサ信号の時間変化を示す波形は、係合可能状態のときと、係合完了状態のときとのそれぞれにおいて、特異となる。よって、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0089】

（第３実施形態）
図１８に示す本実施形態の位置検出装置４０の構成は、第１実施形態の位置検出装置４０と同じである。第１実施形態と同様に、位置検出装置４０は、複数の第１ギヤ歯１３および複数の第２ギヤ歯１４に対して径方向ＤＲ２の外側に設置される。磁気検出素子４６は、検出方向ＤＲ５が径方向ＤＲ２に沿う方向となるように設置される。このため、磁気検出素子４６は、第１ヨーク４３および第２ヨーク４４の間を通過する磁束における径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号を出力する。

【0090】

さらに、本実施形態では、設置される位置検出装置４０の向きが、第２実施形態と同じである。具体的には、第１ヨーク４３と第２ヨーク４４との並び方向ＤＲ３が軸線方向ＤＲ１に沿う方向である。第１ヨーク４３の他方側端面４３ｂは、解放状態のときの複数の第１ギヤ歯１３に対して径方向ＤＲ２で対向する。第２ヨーク４４の他方側端面４４ｂは、解放状態のときの複数の第２ギヤ歯１４に対して径方向ＤＲ２で対向する。

【0091】

図１９（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが未係合状態であって、複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれと、複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれとが、軸線方向ＤＲ１で対向している係合不可状態を示している。この係合不可状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、軸線方向ＤＲ１で対向する第１ギヤ歯１３および第２ギヤ歯１４の組と、軸線方向ＤＲ１で対向する第１空隙部１５および第２空隙部１６の組とが、交互に、磁気検出素子４６の付近を通過する。

【0092】

図１９（ａ）に示すように、磁気検出素子４６の付近を両ギヤ歯１３、１４が通過するとき、磁気検出素子４６を通過する磁束は、両ギヤ歯１３、１４へ引き寄せられる。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は大きい。

【0093】

図１９（ｂ）に示すように、磁気検出素子４６の付近を両空隙部１５、１６が通過するとき、磁気検出素子４６を通過する磁束に対する両ギヤ歯１３、１４の影響は小さい。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は、図１９（ａ）に示すときよりも小さい。

【0094】

したがって、第１係合部材１１および第２係合部材１２が係合不可状態で回転しているときでは、図２０に示すように、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号の出力値は、時間の経過とともに変動する。図２０中のＥ１、Ｅ２の時点は、図１９（ａ）に示すＥ１、図１９（ｂ）に示すＥ２のそれぞれの状態に対応している。

【0095】

また、図２１（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが未係合状態であって、複数の第１ギヤ歯１３のそれぞれと、複数の第２ギヤ歯１４のそれぞれとが、軸線方向ＤＲ１で対向しておらず、回転方向で互い違いに位置する係合可能状態を示している。この係合可能状態で、第１係合部材１１および第２係合部材１２が回転しているとき、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との一方のギヤ歯が、常に、磁気検出素子４６から等距離の位置に存在する。このため、磁気検出素子４６が検出する径方向ＤＲ２の磁束強度は、一定の大きさとなる。

【0096】

したがって、第１係合部材１１および第２係合部材１２が係合可能状態で回転しているときでは、図２２に示すように、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号の出力値は、一定値となる。図２２中のＦ１、Ｆ２の時点は、図２１（ａ）に示すＦ１、図２１（ｂ）に示すＦ２のそれぞれの状態に対応している。

【0097】

よって、第１係合部材１１と第２係合部材１２とに回転数差がある場合、径方向ＤＲ２の磁束強度を示すセンサ信号の出力値の時間変化は、第１実施形態と同様に、図９、１０に示す波形となる。図１０に示すセンサ信号の波形において、節部の時点（すなわち、振幅が極小となる時点）を、係合可能時期として判別することができる。

【0098】

また、第１係合部材１１および第２係合部材１２が係合完了状態で回転しているときでは、磁気検出素子４６の付近には、複数の第１ギヤ歯１３と複数の第２ギヤ歯１４との両方のギヤ歯が常に存在する。このため、軸線方向ＤＲ１の磁束強度を示すセンサ信号の出力値は、第１実施形態と同様に、理論的には、最大値で一定となり、実際には、図９に示すように、最大値に近い値で変動する。このことから、係合完了状態を判別することができる。

【0099】

したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同じ効果が得られる。

【0100】

（他の実施形態）
（１）上記した各実施形態では、磁気検出素子４６はホール素子であったが、一方向を検出方向ＤＲ５として検出方向ＤＲ５の磁束の強度を検出する他の磁気検出素子であってもよい。

【0101】

（２）第２実施形態では、位置検出装置の磁界発生部は、２つの磁石によって構成されている。しかしながら、図２３に示すように、磁界発生部は、１つの磁石のみで構成されてもよい。図２３に示す位置検出装置４０は、磁石６１と、第１ヨーク６２と、第２ヨーク６３と、磁気検出素子６４と、図示しないケースとを備える。

【0102】

磁石６１は、異なる極性の２つの磁極部である第１磁極部６１ａおよび第２磁極部６１ｂを有する。第１磁極部６１ａはＳ極であり、第２磁極部６１ｂはＮ極である。磁石６１として、永久磁石が用いられる。センサ中心線ＣＬ１に直交する一方向の一方側に、第１磁極部６１ａが位置し、センサ中心線ＣＬ１に直交する一方向の他方側に、第２磁極部６１ｂが位置するように、磁石６１が配置される。

【0103】

第１ヨーク６２と第２ヨーク６３とは、磁石６１を挟んだ両側に配置されている。第１ヨーク６２および第２ヨーク６３は、磁性材料によって構成されている。

【0104】

第１ヨーク６２は、磁石６１の第１磁極部６１ａに接続されている。より具体的には、第１ヨーク６２は、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向に延びている。第１ヨーク６２は、第２ヨーク６３に対向する側面のうちセンサ中心線ＣＬ１に沿う方向の一方側に位置する一領域６２ａと、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向の他方側に位置する他方側端面６２ｂとを有する。第１ヨーク６２の一領域６２ａは、磁石６１の第１磁極部６１ａに対向し、第１磁極部６１ａに接続されている。このため、他方側端面６２ｂは、第１ヨーク６２のうち第１磁極部６１ａから離れた側に位置する。第１ヨーク６２は、第１磁極部６１ａと他方側端面６２ｂとの間に磁束を通過させる部材である。図２３では、他方側端面６２ｂから第１磁極部６１ａに向かう方向に、磁束が第１ヨーク６２を通過する。他方側端面６２ｂが、第１ヨーク６２が有する第１端面に相当する。なお、第１磁極部６１ａと他方側端面６２ｂとの間に磁束を通過させることができれば、第１ヨーク６２の一領域６２ａと第１磁極部６１ａとが離れていてもよい。

【0105】

第２ヨーク６３は、磁石６１の第２磁極部６１ｂに接続されている。より具体的には、第２ヨーク６３は、第１ヨーク６２に対してセンサ中心線ＣＬ１に対して直交する方向に、間を空けて配置されている。第２ヨーク６３は、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向に延びている。第２ヨーク６３は、第１ヨーク６２に対向する側面のうちセンサ中心線ＣＬ１に沿う方向の一方側に位置する一領域６３ａと、センサ中心線ＣＬ１に沿う方向の他方側に位置する他方側端面６３ｂとを有する。第２ヨーク６３の一領域６３ａは、磁石６１の第２磁極部６１ｂに対向し、第２磁極部６１ｂに接続されている。このため、他方側端面６３ｂは、第２ヨーク６３のうち第２磁極部６１ｂから離れた側に位置する。第２ヨーク６３は、第２磁極部６１ｂと他方側端面６３ｂとの間に磁束を通過させる部材である。本実施形態では、第２磁極部６１ｂから他方側端面６３ｂに向かう方向に、磁束が第２ヨーク６３を通過する。他方側端面６３ｂが、第２ヨーク６３が有する第２端面に相当する。なお、第２磁極部６０ｂと他方側端面６３ｂとの間に磁束を通過させることができれば、第２ヨーク６３の一領域６３ａと第２磁極部６１ｂとが離れていてもよい。

【0106】

磁気検出素子６４は、一方向を検出方向ＤＲ５として検出方向ＤＲ５の磁束の強度を検出するホール素子である。磁石６１、第１ヨーク６２、第２ヨーク６３が構成する磁気回路により、第２実施形態と同様に、第１ヨーク６２と第２ヨーク６３との間に、第１ヨーク６２と第２ヨーク６３との並び方向ＤＲ３に沿う方向で、第１ヨーク６２に向かう磁束が発生する。磁気検出素子６４は、第１ヨーク６２と第２ヨーク６３との間に、検出方向ＤＲ５が並び方向ＤＲ３に沿う方向となるように配置される。

【0107】

（３）第１、第３実施形態では、第１磁極部４１ａおよび第３磁極部４２ａは、Ｎ極であるが、Ｓ極であってもよい。また、第２実施形態では、第１磁極部４１ａは、Ｓ極であるが、Ｎ極であってもよい。

【0108】

（４）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

【0109】

（５）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エ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エ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。

【符号の説明】

【0110】

４１ 第１磁石
４２ 第２磁石
４３ 第１ヨーク
４３ｂ 第１ヨークの他方側端面
４４ 第２ヨーク
４４ｂ 第２ヨークの他方側端面
４６ 磁気検出素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】