電磁係合装置
【課題】トルク容量の不足を補うことができる電磁係合装置を提供する。
【解決手段】電磁係合装置５は、共通の軸線Ａｘの回りに相対回転可能に組み合わされ、その相対回転に伴って軸線Ａｘ方向に関する間隔Ｘが拡大するように構成された一対のカム部材８、９と、可動カム部材９を間隔Ｘが狭まる方向に付勢するリターンスプリング１５と、一対のカム部材８、９の相対回転を促す電磁駆動部７と、一対のカム部材８、９の間に形成された空間Ｓにオイルを供給するための分岐路２２とを備え、解放状態の時に分岐路２２を閉鎖し、かつ解放状態から係合状態に移行する過程で分岐路２２を開通させて閉空間Ｓにオイルを供給する。
【解決手段】電磁係合装置５は、共通の軸線Ａｘの回りに相対回転可能に組み合わされ、その相対回転に伴って軸線Ａｘ方向に関する間隔Ｘが拡大するように構成された一対のカム部材８、９と、可動カム部材９を間隔Ｘが狭まる方向に付勢するリターンスプリング１５と、一対のカム部材８、９の相対回転を促す電磁駆動部７と、一対のカム部材８、９の間に形成された空間Ｓにオイルを供給するための分岐路２２とを備え、解放状態の時に分岐路２２を閉鎖し、かつ解放状態から係合状態に移行する過程で分岐路２２を開通させて閉空間Ｓにオイルを供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム機構を利用した電磁係合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カム機構を備えた電磁クラッチとして、軸線方向の間隔が相対回転によって拡大するように構成された一対のカム部材のうち、一方のカム部材を電磁コイルの電磁力にて吸引して軸線方向に移動させることにより相対回転を促してそのカム部材を係合対象である回転部材に押し付けて係合状態とするものが知られている（特許文献１）。この電磁クラッチは、係合対象から離れた解放状態の際には、一対のカム部材がリターンスプリングの弾性力で互いに接近する方向に付勢されると同時に摩擦部を介して互いに接触することによりカム部材間の相対回転が抑制されるように構成されている。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６０８６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２２０５９３号公報
【特許文献３】特開平８−２６１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カム機構を利用した電磁クラッチは、一対のカム部材の相対回転により発生させる軸線方向の推力を利用してカム部材を係合対象に押し付けて係合させるものであるので、係合状態を維持させるセルフロック機能をカム機構に与えない場合にはトルク容量が不足する場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、トルク容量の不足を補うことができる電磁係合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】
本発明の電磁係合装置は、共通の軸線の回りに相対回転可能に組み合わされ、その相対回転に伴って前記軸線方向に関する間隔が拡大するように構成された一対のカム部材と、前記間隔が狭まる方向に前記一対のカム部材の少なくとも一方を付勢することにより前記一対のカム部材が所定の係合対象と離れている解放状態に維持可能な付勢手段と、前記解放状態から、前記一対のカム部材の少なくとも一方が前記係合対象に押し付けられた係合状態へ移行するように電磁力を利用して前記一対のカム部材の相対回転を促して前記間隔を前記付勢手段の付勢力に抗して拡大させる電磁力発生手段と、前記一対のカム部材の間に開口するオイル導入路を有し、前記解放状態の時に前記オイル導入路を閉鎖し、かつ前記解放状態から前記係合状態に移行する過程で前記オイル導入路を開通させて前記一対のカム部材の間にオイルを供給するオイル供給手段と、を備えたものである（請求項１）。
【０００７】
この電磁係合装置によれば、解放状態で閉鎖されていたオイル導入路が解放状態から係合状態へ移行する過程で開通されるので、オイル導入路を通じて一対のカム部材の間にオイルを供給することができる。解放状態から係合状態への移行過程でオイルが供給されるので、供給されるオイルの圧力を利用して係合対象に対するカム部材の押し付け力を補助することができる。これによりトルク容量の不足を補うことができる。
【０００８】
本発明の電磁係合装置の一態様において、前記一対のカム部材の間に開口するオイル排出路を有し、前記解放状態の時に前記オイル排出路を開通させて前記一対のカム部材の間からオイルを排出するオイル排出手段を更に備えてもよい（請求項２）。この態様によれば、解放状態の際にオイル排出路を通じて一対のカム部材の間のオイルが排出されて、カム部材間に存在するオイルを減らす又は無くすことができるので、カム部材の回転に伴うオイルのせん断抵抗を低減できる。従って、いわゆる引き摺り損失を低減できる。
【０００９】
本発明の電磁係合装置の一態様において、前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路が閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、前記オイル供給手段は前記係合状態の時に前記オイル導入路を閉鎖してもよい（請求項３）。この態様によれば、解放状態から係合状態への移行過程で供給されたオイルを係合状態への移行後にオイル保持空間内に保持できる。これによって、オイル保持空間内に閉じ込められたオイルの圧力を利用して押し付け力の補助を係合状態の時に維持できる。そのため、係合状態の維持に必要な電磁力が低下するので電磁力発生手段の消費電力を低減できる。
【００１０】
本発明の電磁係合装置の一態様において、前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路及び前記オイル排出路のそれぞれが閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、前記係合状態の時に、前記オイル供給手段が前記オイル導入路を、前記オイル排出手段が前記オイル排出路をそれぞれ閉鎖してもよい（請求項４）。この態様によれば、係合状態時にオイル導入路及びオイル排出路のそれぞれが閉鎖されてオイル保持空間が密閉状態となるため、解放状態から係合状態への移行過程で供給されたオイルを係合状態への移行後にオイル保持空間内に保持できる。これによって、オイル保持空間内に閉じ込められたオイルの圧力を利用して押し付け力の補助を係合状態の時に維持できる。そのため、係合状態の維持に必要な電磁力が低下するので電磁力発生手段の消費電力を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の電磁係合装置によれば、解放状態から係合状態への移行過程で一対のカム部材の間にオイルが供給され、その供給されるオイルの圧力を利用して係合対象に対するカム部材の押し付け力を補助できるので、トルク容量の不足を補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。
【図２Ａ】各カム部材を半径方向外側から見た状態を示した図であって、各カム部材の位相が一致した状態を示した図。
【図２Ｂ】各カム部材を半径方向外側から見た状態を示した図であって、各カム部材の位相がずれた状態を示した図。
【図３】オイルの流れを説明する説明図であって、解放状態におけるオイルの流れを示した図。
【図４】オイルの流れを説明する説明図であって、解放状態から係合状態への移行過程におけるオイルの流れを示した図。
【図５】オイルの流れを説明する説明図であって、係合状態におけるオイルの流れを示した図。
【図６】本発明の他の形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の一形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図である。動力伝達装置１は自動車の自動変速機に搭載されて使用される。動力伝達装置１は軸線Ａｘ方向に延びる回転軸２を有しており、その回転軸２は軸線Ａｘの回りに回転可能な状態で不図示のベアリングを介してケース３に支持されている。電磁係合装置５は回転軸２のケース３に対する固定及びその固定を解除するブレーキ装置として動力伝達装置１に搭載されている。
【００１４】
電磁係合装置５は、回転軸２に装着されたカム機構６と、ケース３とカム機構６との間に配置されてケース３に固定された電磁力発生手段としての電磁駆動部７とを備えている。カム機構６は軸線Ａｘを共通の軸線として互いに組み合わされた一対のカム部材８、９を有している。一対のカム部材８、９の間には周方向に並んだ複数（図では一つ）のカムボール１０が介在しており、そのカムボール１０は各カム部材８、９に形成された周方向に並ぶ複数のＶ字溝１１、１２にて保持されている。図２Ａ及び図２Ｂは各カム部材８、９を半径方向外側から見た状態を示している。これらの図から明らかなように、各Ｖ字溝１１、１２はＶ字状に形成されていて、回転軸２の回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなるように構成されている。
【００１５】
図１に示すように、一対のカム部材８、９のうち、図の左側に位置する固定カム部材８は回転軸２に不図示の固定手段にて固定されており、回転軸２と一体回転できる。他方の可動カム部材９は相手方の固定カム部材８及び回転軸２のそれぞれに対して相対回転でき、かつ軸線Ａｘ方向に移動できる状態で固定カム部材８と組み合わされている。一対のカム部材８、９は、図１及び図２Ａに示された位相が一致した状態から相対回転して位相がずれた図２Ｂに示した状態に変化すると、その相対回転に伴ってカムボール１０の位置がＶ字溝１１、１２の浅い位置に変化するので軸線Ａｘ方向の間隔Ｘが拡大する。つまり可動カム部材９は電磁駆動部７に接近する方向に移動する。電磁係合装置５には、一対のカム部材８、９にこうした相対回転が生じることを抑制するため、間隔Ｘが狭まる方向に可動カム部材９を付勢する付勢手段としてのリターンスプリング１５が設けられている。リターンスプリング１５は図の右方向の移動がスナップリング１６にて阻止された状態で回転軸２の外周に配置されている。
【００１６】
電磁駆動部７は電磁コイル１８と、ケース３に固定されて電磁コイル１８を保持するコイルハウジング１９とを有している。電磁駆動部７は電磁コイル１８に電力が供給されると電磁力を発生し、その電磁力によって可動カム部材９と一体の磁性体であるアーマチュア２０を引き寄せる。これにより、可動カム部材９がリターンスプリング１５の弾性力に抗して電磁駆動部７の側へ引き寄せられるため一対のカム部材８、９の相対回転が促されるとともに、可動カム部材９がコイルハウジング１９に形成された摩擦部１９ａに押し付けられる。そして摩擦部１９ａに生じた摩擦力によって可動カム部材９が係合対象であるコイルハウジング１９に係合される。これにより、可動カム部材９がコイルハウジング１９から離れている図１に示した解放状態から、可動カム部材９がコイルハウジング１９に押し付けられた係合状態へ移行する。電磁係合装置５が係合状態に移行すると、可動カム部材９と組み合わされた固定カム部材８の回転が阻止されるので、固定カム部材８と一体回転する回転軸２がケース３に対して固定される。なお、いわゆるセルフロックは固定カム部材８に作用するトルクと、カムボール１０及び各Ｖ字溝１１、１２の幾何学的条件とによって成立し、このセルフロックが成立すると電磁力が無くとも係合状態を維持できる。しかし、本形態に係るカム機構６は係合状態の維持のために電磁駆動部７の電磁力による押し付け力の発生を継続する必要がある。
【００１７】
この押し付け力を補助するため、電磁係合装置５は解放状態から係合状態への移行過程でカム部材８、９間にオイルを供給できるように構成されている。図１に示すように、回転軸２には軸線Ａｘ方向に延びるオイル供給路２１が形成されており、そのオイル供給路２１には不図示のオイルポンプから高圧のオイルが供給されている。オイル供給路２１は回転軸２の外周面２ａに開口する分岐路２２と連通している。分岐路２２の開口位置は可動カム部材９で隠される位置に設定されている。
【００１８】
一対のカム部材８、９の間にはオイル保持空間としての閉空間Ｓが形成されている。固定カム部材８の外周側には軸線Ａｘ方向と平行でかつ可動カム部材９の側に突出する円筒状の突出壁２５が形成されている。一方、可動カム部材９には、軸線Ａｘ方向と平行でかつ固定カム部材８の側に突出して突出壁２５の外周側に嵌め込まれる円筒状の大径突出壁２６が形成される。閉空間Ｓは一対のカム部材８、９、各突出壁２５、２６及び回転軸２にて画定される。また可動カム部材９の内周側には大径突出壁２６と同方向に突出するがこれよりも小径の小径突出壁２７が形成されている。固定カム部材８の突出壁２５と可動カム部材９の大径突出壁２６とは可動カム部材９が軸線Ａｘ方向に移動した場合でも互いに嵌り合った状態に維持されるようになっている。固定カム部材８の突出壁２５には半径方向に貫かれたオイル孔３０が形成されている。一方、可動カム部材９の大径突出壁２６及び小径突出壁２７のそれぞれには半径方向に貫かれたオイル孔３１、３２が形成されている。
【００１９】
可動カム部材９の移動に応じて、回転軸２のオイル供給路２１に導かれたオイルを閉空間Ｓに供給したり、閉空間Ｓ内のオイルを排出したりするため、上述した分岐路２２の開口位置及びオイル孔３０〜３２の位置関係が以下に説明するように設定されている。図３〜図５はオイルの流れを説明する説明図であり、図３は解放状態におけるオイルの流れを、図４は解放状態から係合状態への移行過程におけるオイルの流れを、図５は係合状態におけるオイルの流れをそれぞれ示している。これらの図の矢印はオイルの流れを示している。
【００２０】
図３に示すように、解放状態の場合は分岐路２２の開口部が小径突出壁２７にて塞がれかつ小径突出壁２７に形成されたオイル孔３２が回転軸２の外周面２ａにて塞がれるため分岐路２２が閉鎖される。そのため、分岐路２２を通じた閉空間Ｓへのオイル供給が遮断される。その一方で、解放状態の場合には固定カム部材８の突出壁２５に形成されたオイル孔３０と、大径突出壁２６に形成されたオイル孔３１とが重なり合うため、閉空間Ｓ内のオイルはオイル孔３０を通じてカム機構６の外部に排出される。これにより、一対のカム部材８、９の間に存在するオイルを減らす又は無くすことができるので、各カム部材８、９の回転に伴うオイルのせん断抵抗を低減でき引き摺り損失を低減できる。
【００２１】
図４に示すように、解放状態から係合状態への移行過程では、分岐路２２の開口部と小径突出壁２７のオイル孔３２とが重なり合って分岐路２２が開通するため、閉空間Ｓに分岐路２２を通じてオイルが供給される。その一方で、突出壁２５のオイル孔３０がその外周側に嵌め合わされる大径突出壁２６にて閉鎖されるため、閉空間Ｓが密閉されてその内部のオイルがオイル孔３０を通じて排出することが阻止される。これにより、閉空間Ｓ内に供給されたオイルの圧力にて可動カム部材９（アーマチュア２０）をコイルハウジング１９側へ移動させる力Ｆが発生し、その力Ｆを利用して可動カム部材９の押し付け力を補助できる。従って電磁係合装置５のトルク容量の不足を補うことができる。
【００２２】
図５に示すように、係合状態への移行後には、移行過程で開通していた分岐路２２が小径突出壁２７にて隠されて閉鎖されるとともに、オイル孔３０が塞がれた状態で維持されるので移行過程で閉空間Ｓに導かれたオイルが高圧のまま閉空間Ｓ内に閉じ込められる。そのため、係合状態の間に力Ｆを発生させ続けることができる。この力Ｆを係合状態の維持に利用することによりその維持に必要な電磁力を低下できるから、電磁駆動部７の消費電力を低減できる。
【００２３】
このように、電磁係合装置５は解放状態の時に分岐路２２を小径突出壁２７にて閉鎖し（図３）、解放状態から係合状態に移行する過程で可動カム部材９の動作を利用して小径突出壁２７にて分岐路２２を開通させて一対のカム部材８、９の間に形成された閉空間Ｓにオイルを供給する（図４）。そして、係合状態への移行後には分岐路２２を小径突出壁２７にて閉鎖して閉空間Ｓ内にオイルを閉じ込める（図５）。従って、分岐路２２は本発明に係るオイル導入路に相当し、その分岐路２２と小径突出壁２７との組み合わせたものが本発明に係るオイル供給手段として機能する。また、解放状態の時にはオイル孔３０を大径突出壁２６にて開通させて閉空間Ｓ内のオイルを排出させ、かつ、係合状態の時にはそのオイル孔３０を大径突出壁２６にて閉鎖する。従って、オイル孔３０は本発明に係るオイル排出路に相当し、そのオイル孔３０と大径突出壁２６とを組み合わせたものが本発明に係るオイル排出手段として機能する。
【００２４】
但し、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態の電磁係合装置５は一例に過ぎない。例えば、図６に示した形態で本発明を実施することもできる。図６は本発明の他の形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図である。なお、図１に示した形態と共通の構成は図６に同一符号を付して説明を省略する。図６の電磁係合装置５０が組み込まれた動力伝達装置１′は図１の場合と同様に自動変速機に搭載されて使用される。
【００２５】
電磁係合装置５０は回転軸２のケース３に対する固定及びその固定を解除するブレーキ装置として動力伝達装置１′に搭載されている。電磁係合装置５０は一対のカム部材５１、５２を持ち回転軸２に装着されたカム機構５３と、所定の電磁力を発生させる電磁力発生手段としての電磁駆動部５４とを備えている。一対のカム部材５１、５２は軸線Ａｘの回りに相対回転可能に組み合わされ、図１の形態と同様にその相対回転により軸線Ａｘ方向に関する間隔Ｘが拡大するように構成されている。一対のカム部材５１、５２の間にはカムボール５５が介在しており、そのカムボール５５は各カム部材５１、５２に形成されたＶ字溝５７、５８にて保持されている。
【００２６】
図６の右側の固定カム部材５１は回転軸２に固定されて一体回転する。左側の可動カム部材５２は固定カム部材５１に対して相対回転しながら軸線Ａｘ方向に移動できる。そして可動カム部材５２は付勢手段であるリターンスプリング１５にて間隔Ｘが狭まる方向に付勢されている。リターンスプリング１５はスナップリング１６にて図６の左方向への移動が阻止されている。可動カム部材５２の外周側には電磁駆動部５４の反対側の一方向に突出する操作部６０が設けられていて、その操作部６０は外周がケース３にスプライン結合されて回り止めされかつ軸線Ａｘ方向への移動が許容された摩擦プレート６１に隣接している。摩擦プレート６１の隣りにはリテーニングプレート６２が設けられ、そのリテーニングプレート６２は回転軸２にスプライン結合されて回り止めされ、かつ不図示のスナップリングにて図６の左方への移動が制限されている。
【００２７】
電磁駆動部５４はケース３に固定されたコイルハウジング６５と、そのコイルハウジング６５に保持された電磁コイル６６と、軸線Ａｘ方向への移動が許容された状態で固定カム部材５１と一体回転できるように固定カム部材５１の外周にスプライン結合されたアーマチュア６７とを有している。図６に示した解放状態の時に、電磁コイル６６に電力を印可して電磁力を発生させると、アーマチュア６７が固定カム部材５１と噛み合った状態で電磁コイル６６側に引き寄せられてコイルハウジング６５に形成された摩擦部６８に接触する。その接触に伴う摩擦力により固定カム部材５１が減速される。その減速を契機としてカム部材５１、５２間に相対回転が促されてリターンスプリング１５の弾性力に抗して間隔Ｘが拡大するように可動カム部材５２が図６の左方向に移動する。これにより、可動カム部材５２と一体に設けられた操作部６０が移動し摩擦プレート６１が操作部６０とリテーニングプレート６２とによって挟み込まれて解放状態から係合状態に移行する。係合状態に移行すると、操作部６０、摩擦プレート６１及びリテーニングプレート６２の相互間に生じる摩擦力によって回転軸２がケース３に対して固定される。なお、摩擦プレート６１は本発明に係る係合対象に相当する。
【００２８】
電磁係合装置５０は、図１の形態と同様に操作部６０による押し付け力を補助するために一対のカム部材５１、５２の間にオイルを供給できるように構成されている。即ち、可動カム部材５２には固定カム部材５１側に突出する円筒状の大径突出壁７０及び小径突出壁７１のそれぞれが設けられている。また、固定カム部材５１の外周に装着されるアーマチュア６７には、大径突出壁７０の外周に嵌り合う円筒状の突出壁７３が形成されている。これにより、一対のカム部材５１、５２の間にはオイル保持空間としての閉空間Ｓ′が形成される。更に、大径突出壁７０及び小径突出壁７１のそれぞれには閉空間Ｓ′に通じるように貫かれたオイル孔８０、８１が形成され、アーマチュア６７の突出壁７３にはオイル孔８２が形成されている。
【００２９】
図６から理解できるように、電磁係合装置５０もまた図１の形態と同様に、可動カム部材５２の動作を利用して分岐路２２及びオイル孔８０を開閉し、第１の形態と同様の効果を得ることができる。即ち、図６の解放状態の時に分岐路２２を小径突出壁７１にて閉鎖し、解放状態から係合状態に移行する過程で小径突出壁７１にて分岐路２２を開通させて閉空間Ｓ′内にオイルを供給する。そして、図示を略したが、係合状態への移行後には分岐路２２を小径突出壁７１にて閉鎖して閉空間Ｓ′内にオイルを閉じ込める。従って、分岐路２２が本発明に係るオイル導入路に相当し、その分岐路２２と小径突出壁７１との組み合わせたものが本発明に係るオイル供給手段として機能する。また、解放状態の時にはオイル孔８０をアーマチュア６７の突出壁７３にて開通させて閉空間Ｓ′内のオイルを排出させ、かつ係合状態の時にはそのオイル孔８０を突出壁７３にて閉鎖する。従って、オイル孔８０は本発明に係るオイル排出路に相当し、そのオイル孔８０と突出壁７３とを組み合わせたものが本発明に係るオイル排出手段として機能する。
【００３０】
なお、上記の各形態では、本発明の電磁係合装置をブレーキ装置として利用した形態であるが、本発明を２つの回転要素間に介在させるクラッチとして実施することも可能である。また、オイル導入路とオイル排出路との両者を設けることは一例であり、上記の各形態からオイル排出路に相当するオイル孔３０、８０を省いて実施することも可能である。
【符号の説明】
【００３１】
５、５０ 電磁係合装置
８、５１ 固定カム部材（カム部材）
９、５２ 可動カム部材（カム部材）
７、５４ 電磁駆動部（電磁力発生手段）
１５ リターンスプリング（付勢手段）
１９ コイルハウジング（係合対象）
２２ 分岐路（オイル導入路）
３０、８０ オイル孔（オイル排出路）
６１ 摩擦プレート（係合対象）
Ａｘ 軸線
Ｓ、Ｓ′ 閉空間（オイル保持空間）
Ｘ 一対のカム部材の軸線方向に関する間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム機構を利用した電磁係合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カム機構を備えた電磁クラッチとして、軸線方向の間隔が相対回転によって拡大するように構成された一対のカム部材のうち、一方のカム部材を電磁コイルの電磁力にて吸引して軸線方向に移動させることにより相対回転を促してそのカム部材を係合対象である回転部材に押し付けて係合状態とするものが知られている（特許文献１）。この電磁クラッチは、係合対象から離れた解放状態の際には、一対のカム部材がリターンスプリングの弾性力で互いに接近する方向に付勢されると同時に摩擦部を介して互いに接触することによりカム部材間の相対回転が抑制されるように構成されている。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６０８６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２２０５９３号公報
【特許文献３】特開平８−２６１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カム機構を利用した電磁クラッチは、一対のカム部材の相対回転により発生させる軸線方向の推力を利用してカム部材を係合対象に押し付けて係合させるものであるので、係合状態を維持させるセルフロック機能をカム機構に与えない場合にはトルク容量が不足する場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、トルク容量の不足を補うことができる電磁係合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】
本発明の電磁係合装置は、共通の軸線の回りに相対回転可能に組み合わされ、その相対回転に伴って前記軸線方向に関する間隔が拡大するように構成された一対のカム部材と、前記間隔が狭まる方向に前記一対のカム部材の少なくとも一方を付勢することにより前記一対のカム部材が所定の係合対象と離れている解放状態に維持可能な付勢手段と、前記解放状態から、前記一対のカム部材の少なくとも一方が前記係合対象に押し付けられた係合状態へ移行するように電磁力を利用して前記一対のカム部材の相対回転を促して前記間隔を前記付勢手段の付勢力に抗して拡大させる電磁力発生手段と、前記一対のカム部材の間に開口するオイル導入路を有し、前記解放状態の時に前記オイル導入路を閉鎖し、かつ前記解放状態から前記係合状態に移行する過程で前記オイル導入路を開通させて前記一対のカム部材の間にオイルを供給するオイル供給手段と、を備えたものである（請求項１）。
【０００７】
この電磁係合装置によれば、解放状態で閉鎖されていたオイル導入路が解放状態から係合状態へ移行する過程で開通されるので、オイル導入路を通じて一対のカム部材の間にオイルを供給することができる。解放状態から係合状態への移行過程でオイルが供給されるので、供給されるオイルの圧力を利用して係合対象に対するカム部材の押し付け力を補助することができる。これによりトルク容量の不足を補うことができる。
【０００８】
本発明の電磁係合装置の一態様において、前記一対のカム部材の間に開口するオイル排出路を有し、前記解放状態の時に前記オイル排出路を開通させて前記一対のカム部材の間からオイルを排出するオイル排出手段を更に備えてもよい（請求項２）。この態様によれば、解放状態の際にオイル排出路を通じて一対のカム部材の間のオイルが排出されて、カム部材間に存在するオイルを減らす又は無くすことができるので、カム部材の回転に伴うオイルのせん断抵抗を低減できる。従って、いわゆる引き摺り損失を低減できる。
【０００９】
本発明の電磁係合装置の一態様において、前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路が閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、前記オイル供給手段は前記係合状態の時に前記オイル導入路を閉鎖してもよい（請求項３）。この態様によれば、解放状態から係合状態への移行過程で供給されたオイルを係合状態への移行後にオイル保持空間内に保持できる。これによって、オイル保持空間内に閉じ込められたオイルの圧力を利用して押し付け力の補助を係合状態の時に維持できる。そのため、係合状態の維持に必要な電磁力が低下するので電磁力発生手段の消費電力を低減できる。
【００１０】
本発明の電磁係合装置の一態様において、前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路及び前記オイル排出路のそれぞれが閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、前記係合状態の時に、前記オイル供給手段が前記オイル導入路を、前記オイル排出手段が前記オイル排出路をそれぞれ閉鎖してもよい（請求項４）。この態様によれば、係合状態時にオイル導入路及びオイル排出路のそれぞれが閉鎖されてオイル保持空間が密閉状態となるため、解放状態から係合状態への移行過程で供給されたオイルを係合状態への移行後にオイル保持空間内に保持できる。これによって、オイル保持空間内に閉じ込められたオイルの圧力を利用して押し付け力の補助を係合状態の時に維持できる。そのため、係合状態の維持に必要な電磁力が低下するので電磁力発生手段の消費電力を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の電磁係合装置によれば、解放状態から係合状態への移行過程で一対のカム部材の間にオイルが供給され、その供給されるオイルの圧力を利用して係合対象に対するカム部材の押し付け力を補助できるので、トルク容量の不足を補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。
【図２Ａ】各カム部材を半径方向外側から見た状態を示した図であって、各カム部材の位相が一致した状態を示した図。
【図２Ｂ】各カム部材を半径方向外側から見た状態を示した図であって、各カム部材の位相がずれた状態を示した図。
【図３】オイルの流れを説明する説明図であって、解放状態におけるオイルの流れを示した図。
【図４】オイルの流れを説明する説明図であって、解放状態から係合状態への移行過程におけるオイルの流れを示した図。
【図５】オイルの流れを説明する説明図であって、係合状態におけるオイルの流れを示した図。
【図６】本発明の他の形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の一形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図である。動力伝達装置１は自動車の自動変速機に搭載されて使用される。動力伝達装置１は軸線Ａｘ方向に延びる回転軸２を有しており、その回転軸２は軸線Ａｘの回りに回転可能な状態で不図示のベアリングを介してケース３に支持されている。電磁係合装置５は回転軸２のケース３に対する固定及びその固定を解除するブレーキ装置として動力伝達装置１に搭載されている。
【００１４】
電磁係合装置５は、回転軸２に装着されたカム機構６と、ケース３とカム機構６との間に配置されてケース３に固定された電磁力発生手段としての電磁駆動部７とを備えている。カム機構６は軸線Ａｘを共通の軸線として互いに組み合わされた一対のカム部材８、９を有している。一対のカム部材８、９の間には周方向に並んだ複数（図では一つ）のカムボール１０が介在しており、そのカムボール１０は各カム部材８、９に形成された周方向に並ぶ複数のＶ字溝１１、１２にて保持されている。図２Ａ及び図２Ｂは各カム部材８、９を半径方向外側から見た状態を示している。これらの図から明らかなように、各Ｖ字溝１１、１２はＶ字状に形成されていて、回転軸２の回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなるように構成されている。
【００１５】
図１に示すように、一対のカム部材８、９のうち、図の左側に位置する固定カム部材８は回転軸２に不図示の固定手段にて固定されており、回転軸２と一体回転できる。他方の可動カム部材９は相手方の固定カム部材８及び回転軸２のそれぞれに対して相対回転でき、かつ軸線Ａｘ方向に移動できる状態で固定カム部材８と組み合わされている。一対のカム部材８、９は、図１及び図２Ａに示された位相が一致した状態から相対回転して位相がずれた図２Ｂに示した状態に変化すると、その相対回転に伴ってカムボール１０の位置がＶ字溝１１、１２の浅い位置に変化するので軸線Ａｘ方向の間隔Ｘが拡大する。つまり可動カム部材９は電磁駆動部７に接近する方向に移動する。電磁係合装置５には、一対のカム部材８、９にこうした相対回転が生じることを抑制するため、間隔Ｘが狭まる方向に可動カム部材９を付勢する付勢手段としてのリターンスプリング１５が設けられている。リターンスプリング１５は図の右方向の移動がスナップリング１６にて阻止された状態で回転軸２の外周に配置されている。
【００１６】
電磁駆動部７は電磁コイル１８と、ケース３に固定されて電磁コイル１８を保持するコイルハウジング１９とを有している。電磁駆動部７は電磁コイル１８に電力が供給されると電磁力を発生し、その電磁力によって可動カム部材９と一体の磁性体であるアーマチュア２０を引き寄せる。これにより、可動カム部材９がリターンスプリング１５の弾性力に抗して電磁駆動部７の側へ引き寄せられるため一対のカム部材８、９の相対回転が促されるとともに、可動カム部材９がコイルハウジング１９に形成された摩擦部１９ａに押し付けられる。そして摩擦部１９ａに生じた摩擦力によって可動カム部材９が係合対象であるコイルハウジング１９に係合される。これにより、可動カム部材９がコイルハウジング１９から離れている図１に示した解放状態から、可動カム部材９がコイルハウジング１９に押し付けられた係合状態へ移行する。電磁係合装置５が係合状態に移行すると、可動カム部材９と組み合わされた固定カム部材８の回転が阻止されるので、固定カム部材８と一体回転する回転軸２がケース３に対して固定される。なお、いわゆるセルフロックは固定カム部材８に作用するトルクと、カムボール１０及び各Ｖ字溝１１、１２の幾何学的条件とによって成立し、このセルフロックが成立すると電磁力が無くとも係合状態を維持できる。しかし、本形態に係るカム機構６は係合状態の維持のために電磁駆動部７の電磁力による押し付け力の発生を継続する必要がある。
【００１７】
この押し付け力を補助するため、電磁係合装置５は解放状態から係合状態への移行過程でカム部材８、９間にオイルを供給できるように構成されている。図１に示すように、回転軸２には軸線Ａｘ方向に延びるオイル供給路２１が形成されており、そのオイル供給路２１には不図示のオイルポンプから高圧のオイルが供給されている。オイル供給路２１は回転軸２の外周面２ａに開口する分岐路２２と連通している。分岐路２２の開口位置は可動カム部材９で隠される位置に設定されている。
【００１８】
一対のカム部材８、９の間にはオイル保持空間としての閉空間Ｓが形成されている。固定カム部材８の外周側には軸線Ａｘ方向と平行でかつ可動カム部材９の側に突出する円筒状の突出壁２５が形成されている。一方、可動カム部材９には、軸線Ａｘ方向と平行でかつ固定カム部材８の側に突出して突出壁２５の外周側に嵌め込まれる円筒状の大径突出壁２６が形成される。閉空間Ｓは一対のカム部材８、９、各突出壁２５、２６及び回転軸２にて画定される。また可動カム部材９の内周側には大径突出壁２６と同方向に突出するがこれよりも小径の小径突出壁２７が形成されている。固定カム部材８の突出壁２５と可動カム部材９の大径突出壁２６とは可動カム部材９が軸線Ａｘ方向に移動した場合でも互いに嵌り合った状態に維持されるようになっている。固定カム部材８の突出壁２５には半径方向に貫かれたオイル孔３０が形成されている。一方、可動カム部材９の大径突出壁２６及び小径突出壁２７のそれぞれには半径方向に貫かれたオイル孔３１、３２が形成されている。
【００１９】
可動カム部材９の移動に応じて、回転軸２のオイル供給路２１に導かれたオイルを閉空間Ｓに供給したり、閉空間Ｓ内のオイルを排出したりするため、上述した分岐路２２の開口位置及びオイル孔３０〜３２の位置関係が以下に説明するように設定されている。図３〜図５はオイルの流れを説明する説明図であり、図３は解放状態におけるオイルの流れを、図４は解放状態から係合状態への移行過程におけるオイルの流れを、図５は係合状態におけるオイルの流れをそれぞれ示している。これらの図の矢印はオイルの流れを示している。
【００２０】
図３に示すように、解放状態の場合は分岐路２２の開口部が小径突出壁２７にて塞がれかつ小径突出壁２７に形成されたオイル孔３２が回転軸２の外周面２ａにて塞がれるため分岐路２２が閉鎖される。そのため、分岐路２２を通じた閉空間Ｓへのオイル供給が遮断される。その一方で、解放状態の場合には固定カム部材８の突出壁２５に形成されたオイル孔３０と、大径突出壁２６に形成されたオイル孔３１とが重なり合うため、閉空間Ｓ内のオイルはオイル孔３０を通じてカム機構６の外部に排出される。これにより、一対のカム部材８、９の間に存在するオイルを減らす又は無くすことができるので、各カム部材８、９の回転に伴うオイルのせん断抵抗を低減でき引き摺り損失を低減できる。
【００２１】
図４に示すように、解放状態から係合状態への移行過程では、分岐路２２の開口部と小径突出壁２７のオイル孔３２とが重なり合って分岐路２２が開通するため、閉空間Ｓに分岐路２２を通じてオイルが供給される。その一方で、突出壁２５のオイル孔３０がその外周側に嵌め合わされる大径突出壁２６にて閉鎖されるため、閉空間Ｓが密閉されてその内部のオイルがオイル孔３０を通じて排出することが阻止される。これにより、閉空間Ｓ内に供給されたオイルの圧力にて可動カム部材９（アーマチュア２０）をコイルハウジング１９側へ移動させる力Ｆが発生し、その力Ｆを利用して可動カム部材９の押し付け力を補助できる。従って電磁係合装置５のトルク容量の不足を補うことができる。
【００２２】
図５に示すように、係合状態への移行後には、移行過程で開通していた分岐路２２が小径突出壁２７にて隠されて閉鎖されるとともに、オイル孔３０が塞がれた状態で維持されるので移行過程で閉空間Ｓに導かれたオイルが高圧のまま閉空間Ｓ内に閉じ込められる。そのため、係合状態の間に力Ｆを発生させ続けることができる。この力Ｆを係合状態の維持に利用することによりその維持に必要な電磁力を低下できるから、電磁駆動部７の消費電力を低減できる。
【００２３】
このように、電磁係合装置５は解放状態の時に分岐路２２を小径突出壁２７にて閉鎖し（図３）、解放状態から係合状態に移行する過程で可動カム部材９の動作を利用して小径突出壁２７にて分岐路２２を開通させて一対のカム部材８、９の間に形成された閉空間Ｓにオイルを供給する（図４）。そして、係合状態への移行後には分岐路２２を小径突出壁２７にて閉鎖して閉空間Ｓ内にオイルを閉じ込める（図５）。従って、分岐路２２は本発明に係るオイル導入路に相当し、その分岐路２２と小径突出壁２７との組み合わせたものが本発明に係るオイル供給手段として機能する。また、解放状態の時にはオイル孔３０を大径突出壁２６にて開通させて閉空間Ｓ内のオイルを排出させ、かつ、係合状態の時にはそのオイル孔３０を大径突出壁２６にて閉鎖する。従って、オイル孔３０は本発明に係るオイル排出路に相当し、そのオイル孔３０と大径突出壁２６とを組み合わせたものが本発明に係るオイル排出手段として機能する。
【００２４】
但し、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態の電磁係合装置５は一例に過ぎない。例えば、図６に示した形態で本発明を実施することもできる。図６は本発明の他の形態に係る電磁係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示した断面模式図である。なお、図１に示した形態と共通の構成は図６に同一符号を付して説明を省略する。図６の電磁係合装置５０が組み込まれた動力伝達装置１′は図１の場合と同様に自動変速機に搭載されて使用される。
【００２５】
電磁係合装置５０は回転軸２のケース３に対する固定及びその固定を解除するブレーキ装置として動力伝達装置１′に搭載されている。電磁係合装置５０は一対のカム部材５１、５２を持ち回転軸２に装着されたカム機構５３と、所定の電磁力を発生させる電磁力発生手段としての電磁駆動部５４とを備えている。一対のカム部材５１、５２は軸線Ａｘの回りに相対回転可能に組み合わされ、図１の形態と同様にその相対回転により軸線Ａｘ方向に関する間隔Ｘが拡大するように構成されている。一対のカム部材５１、５２の間にはカムボール５５が介在しており、そのカムボール５５は各カム部材５１、５２に形成されたＶ字溝５７、５８にて保持されている。
【００２６】
図６の右側の固定カム部材５１は回転軸２に固定されて一体回転する。左側の可動カム部材５２は固定カム部材５１に対して相対回転しながら軸線Ａｘ方向に移動できる。そして可動カム部材５２は付勢手段であるリターンスプリング１５にて間隔Ｘが狭まる方向に付勢されている。リターンスプリング１５はスナップリング１６にて図６の左方向への移動が阻止されている。可動カム部材５２の外周側には電磁駆動部５４の反対側の一方向に突出する操作部６０が設けられていて、その操作部６０は外周がケース３にスプライン結合されて回り止めされかつ軸線Ａｘ方向への移動が許容された摩擦プレート６１に隣接している。摩擦プレート６１の隣りにはリテーニングプレート６２が設けられ、そのリテーニングプレート６２は回転軸２にスプライン結合されて回り止めされ、かつ不図示のスナップリングにて図６の左方への移動が制限されている。
【００２７】
電磁駆動部５４はケース３に固定されたコイルハウジング６５と、そのコイルハウジング６５に保持された電磁コイル６６と、軸線Ａｘ方向への移動が許容された状態で固定カム部材５１と一体回転できるように固定カム部材５１の外周にスプライン結合されたアーマチュア６７とを有している。図６に示した解放状態の時に、電磁コイル６６に電力を印可して電磁力を発生させると、アーマチュア６７が固定カム部材５１と噛み合った状態で電磁コイル６６側に引き寄せられてコイルハウジング６５に形成された摩擦部６８に接触する。その接触に伴う摩擦力により固定カム部材５１が減速される。その減速を契機としてカム部材５１、５２間に相対回転が促されてリターンスプリング１５の弾性力に抗して間隔Ｘが拡大するように可動カム部材５２が図６の左方向に移動する。これにより、可動カム部材５２と一体に設けられた操作部６０が移動し摩擦プレート６１が操作部６０とリテーニングプレート６２とによって挟み込まれて解放状態から係合状態に移行する。係合状態に移行すると、操作部６０、摩擦プレート６１及びリテーニングプレート６２の相互間に生じる摩擦力によって回転軸２がケース３に対して固定される。なお、摩擦プレート６１は本発明に係る係合対象に相当する。
【００２８】
電磁係合装置５０は、図１の形態と同様に操作部６０による押し付け力を補助するために一対のカム部材５１、５２の間にオイルを供給できるように構成されている。即ち、可動カム部材５２には固定カム部材５１側に突出する円筒状の大径突出壁７０及び小径突出壁７１のそれぞれが設けられている。また、固定カム部材５１の外周に装着されるアーマチュア６７には、大径突出壁７０の外周に嵌り合う円筒状の突出壁７３が形成されている。これにより、一対のカム部材５１、５２の間にはオイル保持空間としての閉空間Ｓ′が形成される。更に、大径突出壁７０及び小径突出壁７１のそれぞれには閉空間Ｓ′に通じるように貫かれたオイル孔８０、８１が形成され、アーマチュア６７の突出壁７３にはオイル孔８２が形成されている。
【００２９】
図６から理解できるように、電磁係合装置５０もまた図１の形態と同様に、可動カム部材５２の動作を利用して分岐路２２及びオイル孔８０を開閉し、第１の形態と同様の効果を得ることができる。即ち、図６の解放状態の時に分岐路２２を小径突出壁７１にて閉鎖し、解放状態から係合状態に移行する過程で小径突出壁７１にて分岐路２２を開通させて閉空間Ｓ′内にオイルを供給する。そして、図示を略したが、係合状態への移行後には分岐路２２を小径突出壁７１にて閉鎖して閉空間Ｓ′内にオイルを閉じ込める。従って、分岐路２２が本発明に係るオイル導入路に相当し、その分岐路２２と小径突出壁７１との組み合わせたものが本発明に係るオイル供給手段として機能する。また、解放状態の時にはオイル孔８０をアーマチュア６７の突出壁７３にて開通させて閉空間Ｓ′内のオイルを排出させ、かつ係合状態の時にはそのオイル孔８０を突出壁７３にて閉鎖する。従って、オイル孔８０は本発明に係るオイル排出路に相当し、そのオイル孔８０と突出壁７３とを組み合わせたものが本発明に係るオイル排出手段として機能する。
【００３０】
なお、上記の各形態では、本発明の電磁係合装置をブレーキ装置として利用した形態であるが、本発明を２つの回転要素間に介在させるクラッチとして実施することも可能である。また、オイル導入路とオイル排出路との両者を設けることは一例であり、上記の各形態からオイル排出路に相当するオイル孔３０、８０を省いて実施することも可能である。
【符号の説明】
【００３１】
５、５０ 電磁係合装置
８、５１ 固定カム部材（カム部材）
９、５２ 可動カム部材（カム部材）
７、５４ 電磁駆動部（電磁力発生手段）
１５ リターンスプリング（付勢手段）
１９ コイルハウジング（係合対象）
２２ 分岐路（オイル導入路）
３０、８０ オイル孔（オイル排出路）
６１ 摩擦プレート（係合対象）
Ａｘ 軸線
Ｓ、Ｓ′ 閉空間（オイル保持空間）
Ｘ 一対のカム部材の軸線方向に関する間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の軸線の回りに相対回転可能に組み合わされ、その相対回転に伴って前記軸線方向に関する間隔が拡大するように構成された一対のカム部材と、
前記間隔が狭まる方向に前記一対のカム部材の少なくとも一方を付勢することにより前記一対のカム部材が所定の係合対象と離れている解放状態に維持可能な付勢手段と、
前記解放状態から、前記一対のカム部材の少なくとも一方が前記係合対象に押し付けられた係合状態へ移行するように電磁力を利用して前記一対のカム部材の相対回転を促して前記間隔を前記付勢手段の付勢力に抗して拡大させる電磁力発生手段と、
前記一対のカム部材の間に開口するオイル導入路を有し、前記解放状態の時に前記オイル導入路を閉鎖し、かつ前記解放状態から前記係合状態に移行する過程で前記オイル導入路を開通させて前記一対のカム部材の間にオイルを供給するオイル供給手段と、
を備えた電磁係合装置。
【請求項２】
前記一対のカム部材の間に開口するオイル排出路を有し、前記解放状態の時に前記オイル排出路を開通させて前記一対のカム部材の間からオイルを排出するオイル排出手段を更に備える請求項１に記載の電磁係合装置。
【請求項３】
前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路が閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、
前記オイル供給手段は前記係合状態の時に前記オイル導入路を閉鎖する請求項１に記載の電磁係合装置。
【請求項４】
前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路及び前記オイル排出路のそれぞれが閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、
前記係合状態の時に、前記オイル供給手段が前記オイル導入路を、前記オイル排出手段が前記オイル排出路をそれぞれ閉鎖する請求項２に記載の電磁係合装置。
【請求項１】
共通の軸線の回りに相対回転可能に組み合わされ、その相対回転に伴って前記軸線方向に関する間隔が拡大するように構成された一対のカム部材と、
前記間隔が狭まる方向に前記一対のカム部材の少なくとも一方を付勢することにより前記一対のカム部材が所定の係合対象と離れている解放状態に維持可能な付勢手段と、
前記解放状態から、前記一対のカム部材の少なくとも一方が前記係合対象に押し付けられた係合状態へ移行するように電磁力を利用して前記一対のカム部材の相対回転を促して前記間隔を前記付勢手段の付勢力に抗して拡大させる電磁力発生手段と、
前記一対のカム部材の間に開口するオイル導入路を有し、前記解放状態の時に前記オイル導入路を閉鎖し、かつ前記解放状態から前記係合状態に移行する過程で前記オイル導入路を開通させて前記一対のカム部材の間にオイルを供給するオイル供給手段と、
を備えた電磁係合装置。
【請求項２】
前記一対のカム部材の間に開口するオイル排出路を有し、前記解放状態の時に前記オイル排出路を開通させて前記一対のカム部材の間からオイルを排出するオイル排出手段を更に備える請求項１に記載の電磁係合装置。
【請求項３】
前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路が閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、
前記オイル供給手段は前記係合状態の時に前記オイル導入路を閉鎖する請求項１に記載の電磁係合装置。
【請求項４】
前記一対のカム部材の間には前記オイル導入路及び前記オイル排出路のそれぞれが閉鎖された場合に密閉状態となるオイル保持空間が形成されており、
前記係合状態の時に、前記オイル供給手段が前記オイル導入路を、前記オイル排出手段が前記オイル排出路をそれぞれ閉鎖する請求項２に記載の電磁係合装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２６４９９（Ｐ２０１１−２２６４９９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４０４３（Ｐ２０１０−９４０４３）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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