JP2021023092A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でクラッチの状態を維持可能なクラッチ装置を提供する。【解決手段】モータ２０は、ハウジング１２に固定されたステータ２１、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、電力の供給によりトルクを出力可能である。減速機３０は、モータ２０のトルクを減速して出力可能である。ボールカム２は、減速機３０からのトルクによりハウジング１２に対し相対回転する駆動カム４０、ハウジング１２に対し軸方向に相対移動する従動カム５０を有する。クラッチ７０は、係合している係合状態のとき、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、トルクの伝達を遮断する。状態変更部８０は、従動カム５０から軸方向の力を受け、クラッチ７０の状態を変更可能である。ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクは、ロータ２３がステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。

従来、クラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更することにより、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達を許容または遮断する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、原動機、減速機、回転並進部、クラッチ、および、状態変更部を備えている。原動機は、電力の供給によりトルクを出力する。減速機は、原動機のトルクを減速して出力する。回転並進部には、減速機から出力されたトルクが入力される。状態変更部は、回転並進部から軸方向の力を受け、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。

国際公開第２０１５／０６８８２２号

ところで、特許文献１のクラッチ装置では、クラッチの状態が係合状態のとき等、原動機への電力の供給を停止すると、状態変更部を経由してクラッチ側から回転並進部に軸方向の力が作用し、減速機を経由して回転並進部側から原動機にトルクが伝達されるおそれがある。そのため、原動機が回転し、クラッチの状態を係合状態に維持できず、係合状態から非係合状態に変化するおそれがある。

状態変更部を経由してクラッチ側から回転並進部に軸方向の力が作用しても、原動機が回転しないようにするには、減速機の逆効率を０以下に設定することが考えられる。しかしながら、この場合、正効率も悪化するため、原動機が大型化するとともに、クラッチ装置の作動時に大電力が必要になるおそれがある。

また、原動機に電力を供給し続けることで、原動機の回転を規制し、クラッチの状態を維持することも考えられるものの、この場合、原動機の消費電力が増大するおそれがある。

本発明の目的は、簡単な構成でクラッチの状態を維持可能なクラッチ装置を提供することにある。

本発明に係るクラッチ装置は、ハウジング（１２）と原動機（２０）と減速機（３０）と回転並進部（２）とクラッチ（７０）と状態変更部（８０、９０）とを備えている。原動機は、ハウジングに固定されたステータ（２１）、および、ステータ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からトルクを出力可能である。減速機は、原動機のトルクを減速して出力可能である。

回転並進部は、減速機から出力されたトルクが入力されるとハウジングに対し相対回転する回転部（４０）、および、回転部がハウジングに対し相対回転するとハウジングに対し軸方向に相対移動する並進部（５０）を有する。

クラッチは、ハウジングに対し相対回転可能に設けられた第１伝達部（６１）と第２伝達部（６２）との間に設けられ、係合している係合状態のとき、第１伝達部と第２伝達部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、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。

状態変更部は、並進部から軸方向の力を受け、ハウジングに対する並進部の軸方向の相対位置に応じて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。

ロータとステータとの間に生じるコギングトルクは、ロータがステータに対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されている。そのため、例えばクラッチの状態が係合状態のとき、原動機への電力の供給を停止等することで、減速機を経由して回転並進部側から原動機にトルクが伝達されても、原動機の回転を規制することができる。これにより、原動機の消費電力を抑えつつ、クラッチの状態を係合状態に維持できる。このように、本発明は、簡単な構成でクラッチの状態を維持できる。

第１実施形態によるクラッチ装置を示す断面図。 第１実施形態によるクラッチ装置の一部を示す断面図。 ２ｋｈ型の不思議遊星歯車減速機の模式図、および、入出力パターンと慣性モーメントおよび減速比との関係を示す表。 ３ｋ型の不思議遊星歯車減速機の模式図、および、入出力パターンと慣性モーメントおよび減速比との関係を示す表。 並進部のストロークとクラッチに作用する荷重との関係を示す図。 第１実施形態によるクラッチ装置の原動機を示す平面図。 第１実施形態によるクラッチ装置の原動機の一部を示す斜視図。 第１実施形態によるクラッチ装置の転動体カムの一部を示す模式図。 第１実施形態によるクラッチ装置の作動に必要な動力について説明するための図。 第１実施形態によるクラッチ装置の作動に必要な動力の平均値について説明するための図。 第１実施形態によるクラッチ装置の学習時の作動例を示す図。 第１実施形態によるクラッチ装置の学習による効果を説明するための図。 第２実施形態によるクラッチ装置を示す断面図。

以下、複数の実施形態によるクラッチ装置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、ハウジング１２と、「原動機」としてのモータ２０と、減速機３０と、「回転並進部」としてのボールカム２と、クラッチ７０と、状態変更部８０と、を備えている。

また、クラッチ装置１は、「制御部」としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０と、「第１伝達部」としての入力軸６１と、「第２伝達部」としての出力軸６２と、固定部１３０と、を備えている。

ＥＣＵ１０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。ＥＣＵ１０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、ＥＣＵ１０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。

ＥＣＵ１０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、ＥＣＵ１０は、後述するモータ２０の作動を制御可能である。

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、固定フランジ１１が設けられる（図２参照）。固定フランジ１１は、筒状に形成され、例えば車両のエンジンルームに固定される。固定フランジ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を介して固定フランジ１１により軸受けされる。

固定フランジ１１の端部の内周壁と入力軸６１の外周壁との間には、ハウジング１２が設けられる。ハウジング１２は、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、ハウジングフランジ部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。ハウジングフランジ部１２４は、ハウジング外筒部１２３のハウジング板部１２２とは反対側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。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とハウジングフランジ部１２４とは、例えば金属により一体に形成されている。

ハウジング段差面１２５は、ハウジング内筒部１２１の径方向外側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、ハウジング段差面１２５に対しハウジング板部１２２とは反対側において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１２は、ハウジング板部１２２およびハウジング外筒部１２３の一部の外壁が固定フランジ１１の壁面に当接するよう固定フランジ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フランジ１１に固定される。ここで、ハウジング１２は、固定フランジ１１および入力軸６１に対し同軸に設けられる。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。

固定部１３０は、固定筒部１３１、固定環状部１３２、固定フランジ部１３３を有している。固定筒部１３１は、略円筒状に形成されている。固定環状部１３２は、固定筒部１３１の内周壁から径方向内側へ延びるよう略円環状に形成されている。固定フランジ部１３３は、固定筒部１３１の端部から径方向外側へ延びるよう略円環状に形成されている。ここで、固定筒部１３１と固定環状部１３２と固定フランジ部１３３とは、例えば金属により一体に形成されている。固定部１３０は、固定フランジ部１３３がボルト１３によりハウジングフランジ部１２４に固定されるようにしてハウジング１２に固定されている。

モータ２０は、ステータ２１、コイル２２、ロータ２３等を有している。ステータ２１は、例えば積層鋼板により環状に形成され、ハウジング外筒部１２３の内側に固定される。コイル２２は、ボビン２２１、巻線２２２を有している。ボビン２２１は、例えば樹脂により筒状に形成され、ステータ２１の周方向に等間隔で複数設けられている。巻線２２２は、ボビン２２１に巻き回されている。

ロータ２３は、ロータ筒部２３１、ロータ板部２３２、ロータ筒部２３３、マグネット２３０を有している。ロータ筒部２３１は、略円筒状に形成されている。ロータ板部２３２は、ロータ筒部２３１の端部から径方向内側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ロータ筒部２３３は、ロータ板部２３２の内縁部からロータ筒部２３１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、ロータ筒部２３１とロータ板部２３２とロータ筒部２３３とは、例えば鉄系の金属により一体に形成されている。

マグネット２３０は、ロータ筒部２３１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筒部２３１の周方向に等間隔で複数設けられている。ハウジング内筒部１２１のハウジング段差面１２５に対しハウジング板部１２２側の外周壁には、ボールベアリング１５１が設けられている。ボールベアリング１５１は、内周壁がハウジング内筒部１２１の外周壁に嵌合している。ロータ２３は、ロータ筒部２３１の内周壁がボールベアリング１５１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２３は、ボールベアリング１５１を介してハウジング内筒部１２１により回転可能に支持されている。

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。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。

ＥＣＵ１０は、コイル２２の巻線２２２に供給する電力を制御することにより、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、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。

本実施形態では、クラッチ装置１は、基板１０１、プレート１０２、センサマグネット１０３、回転角センサ１０４を備えている。基板１０１は、ハウジング内筒部１２１の外周壁のハウジング板部１２２近傍に設けられている。プレート１０２は、例えば略円筒状に形成され、一端の内周壁がロータ筒部２３１のロータ板部２３２とは反対側の端部の外周壁に嵌合し、ロータ２３と一体に回転可能なよう設けられている。センサマグネット１０３は、略円環状に形成され、内周壁がプレート１０２の他端の外周壁に嵌合し、プレート１０２およびロータ２３と一体に回転可能なよう設けられている。センサマグネット１０３は、磁束を発生させる。

回転角センサ１０４は、センサマグネット１０３のロータ２３とは反対側の面に対向するよう基板１０１に実装されている。回転角センサ１０４は、センサマグネット１０３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ＥＣＵ１０に出力する。これにより、ＥＣＵ１０は、回転角センサ１０４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、ＥＣＵ１０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。

減速機３０は、サンギア３１、プラネタリギア３２、キャリア３３、第１リングギア３４、第２リングギア３５等を有している。

サンギア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。より詳細には、サンギア３１は、例えば金属により略円筒状に形成され、一方の端部の外周壁がロータ筒部２３３の内周壁に嵌合するようロータ２３に固定されている。サンギア３１は、「歯部」および「外歯」としてのサンギア歯部３１１を有している。サンギア歯部３１１は、サンギア３１の他方の端部の外周壁に形成されている。サンギア３１には、モータ２０のトルクが入力される。ここで、サンギア３１は、減速機３０の「入力部」に対応する。

プラネタリギア３２は、サンギア３１の周方向に沿って複数設けられ、サンギア３１に噛み合いつつ自転しながらサンギア３１の周方向に公転可能である。より詳細には、プラネタリギア３２は、例えば金属により略円筒状に形成され、サンギア３１の径方向外側においてサンギア３１の周方向に等間隔で４つ設けられている。プラネタリギア３２は、「歯部」および「外歯」としてのプラネタリギア歯部３２１を有している。プラネタリギア歯部３２１は、サンギア歯部３１１に噛み合い可能なようプラネタリギア３２の外周壁に形成されている。

キャリア３３は、プラネタリギア３２を回転可能に支持し、サンギア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、例えば金属により略円環状に形成され、サンギア３１に対し径方向外側に設けられている。キャリア３３は、ロータ２３およびサンギア３１に対し相対回転可能である。

キャリア３３には、ピン３３１、ニードルベアリング３３２、キャリアワッシャ３３３が設けられている。ピン３３１は、例えば金属により略円柱状に形成され、プラネタリギア３２の内側を通るようキャリア３３に設けられている。ニードルベアリング３３２は、ピン３３１の外周壁とプラネタリギア３２の内周壁との間に設けられている。これにより、プラネタリギア３２は、ニードルベアリング３３２を介してピン３３１により回転可能に支持されている。キャリアワッシャ３３３は、例えば金属により環状の板状に形成され、ピン３３１の径方向外側において、プラネタリギア３２の端部とキャリア３３との間に設けられている。これにより、プラネタリギア３２は、キャリア３３に対し円滑に相対回転可能である。

第１リングギア３４は、プラネタリギア３２に噛み合い可能な歯部である第１リングギア歯部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リングギア３４は、例えば金属により略円環状に形成されている。第１リングギア３４は、固定部１３０の固定環状部１３２の内縁部と一体に形成されている。すなわち、第１リングギア３４は、固定部１３０を介してハウジング１２に固定されている。ここで、第１リングギア３４は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギア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リングギア歯部３４１は、プラネタリギア３２のプラネタリギア歯部３２１の軸方向の一方の端部側に噛み合い可能なよう第１リングギア３４の内縁部に形成されている。

第２リングギア３５は、プラネタリギア３２に噛み合い可能な歯部であり第１リングギア歯部３４１とは歯数の異なる第２リングギア歯部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リングギア３５は、例えば金属により略円環状に形成されている。ここで、第２リングギア３５は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギア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リングギア歯部３５１は、プラネタリギア３２のプラネタリギア歯部３２１の軸方向の他方の端部側に噛み合い可能なよう第２リングギア３５の内縁部に形成されている。本実施形態では、第２リングギア歯部３５１の歯数は、第１リングギア歯部３４１の歯数よりも多い。より詳細には、第２リングギア歯部３５１の歯数は、第１リングギア歯部３４１の歯数よりも、プラネタリギア３２の個数である４に整数を乗じた数分だけ多い。

また、プラネタリギア３２は、同一部位において２つの異なる諸元をもつ第１リングギア３４および第２リングギア３５と干渉なく正常に噛み合う必要があるため、第１リングギア３４および第２リングギア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、モータ２０のロータ２３が回転すると、サンギア３１が回転し、プラネタリギア３２のプラネタリギア歯部３２１がサンギア歯部３１１と第１リングギア歯部３４１および第２リングギア歯部３５１とに噛み合いつつ自転しながらサンギア３１の周方向に公転する。ここで、第２リングギア歯部３５１の歯数が第１リングギア歯部３４１の歯数より多いため、第２リングギア３５は、第１リングギア３４に対し相対回転する。そのため、第１リングギア３４と第２リングギア３５との間で第１リングギア歯部３４１と第２リングギア歯部３５１との歯数差に応じた微小差回転が第２リングギア３５の回転として出力される。これにより、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リングギア３５から出力される。このように、減速機３０は、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リングギア３５は、後述する駆動カム４０と一体に形成されている。第２リングギア３５は、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リングギア３５は、減速機３０の「出力部」に対応する。

ボールカム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、「転動体」としてのボール３を有している。

駆動カム４０は、駆動カム本体４１、駆動カム内筒部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。駆動カム内筒部４２は、駆動カム本体４１の外縁部から軸方向に延びるよう略円筒状に形成されている。駆動カム板部４３は、駆動カム内筒部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内筒部４２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、駆動カム本体４１と駆動カム内筒部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の駆動カム内筒部４２側の面から凹みつつ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の周方向に等間隔で５つ形成されている。駆動カム溝４００は、駆動カム本体４１の周方向における一端から他端に向かうに従い深さが浅くなるよう駆動カム本体４１の駆動カム内筒部４２側の面に対し溝底が傾斜して形成されている。

駆動カム４０は、駆動カム本体４１がハウジング内筒部１２１の外周壁とサンギア３１の内周壁との間に位置し、駆動カム板部４３がキャリア３３に対しロータ２３とは反対側に位置し、駆動カム外筒部４４が固定環状部１３２に対しステータ２１とは反対側かつ固定筒部１３１の内側に位置するよう、固定部１３０の内側に設けられている。駆動カム４０は、ハウジング１２および固定部１３０に対し相対回転可能である。

第２リングギア３５は、駆動カム外筒部４４の内縁部と一体に形成されている。すなわち、第２リングギア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、モータ２０からのトルクが、減速機３０により減速されて、第２リングギア３５から出力されると、駆動カム４０は、ハウジング１２および固定部１３０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、従動カム筒部５２、従動カム段差面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。従動カム筒部５２は、従動カム本体５１の外縁部から軸方向に延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、従動カム本体５１と従動カム筒部５２とは、例えば金属により一体に形成されている。

従動カム段差面５３は、従動カム筒部５２の径方向外側において従動カム本体５１とは反対側を向くよう円環の平面状に形成されている。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に対しハウジング段差面１２５とは反対側かつ駆動カム内筒部４２の内側に位置し、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の従動カム筒部５２とは反対側の面から凹みつつ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の周方向に等間隔で５つ形成されている。従動カム溝５００は、従動カム本体５１の周方向における一端から他端に向かうに従い深さが浅くなるよう従動カム本体５１の従動カム筒部５２とは反対側の面に対し溝底が傾斜して形成されている。

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。

ボール３は、例えば金属により球状に形成されている。ボール３は、５つの駆動カム溝４００と５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、ボール３は、合計５つ設けられている。

本実施形態では、クラッチ装置１は、保持器４を備えている。保持器４は、例えば金属により略円環の板状に形成され、駆動カム本体４１と従動カム本体５１との間に設けられている。保持器４は、ボール３の外径よりやや大きな内径の穴部を有している。当該穴部は、保持器４の周方向に等間隔で５つ形成されている。ボール３は、５つの穴部のそれぞれに設けられている。そのため、ボール３は、保持器４により保持され、駆動カム溝４００および従動カム溝５００における位置が安定する。

このように、駆動カム４０と従動カム５０とボール３とは、「転動体カム」としてのボールカム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、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。

図１に示すように、ボール３は、第１リングギア３４および第２リングギア３５の径方向内側に設けられている。より詳細には、ボール３は、第１リングギア３４および第２リングギア３５の軸方向の範囲内に設けられている。

上述のように、駆動カム溝４００は、一端から他端にかけて溝底が傾斜するよう形成されている。また、従動カム溝５００は、一端から他端にかけて溝底が傾斜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、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。

本実施形態では、クラッチ装置１は、リターンスプリング５５、リターンスプリングワッシャ５６、Ｃリング５７を備えている。リターンスプリング５５は、例えばウェーブスプリングであり、ハウジング内筒部１２１のハウジング板部１２２とは反対側の端部の外周壁と従動カム筒部５２の内周壁との間に設けられている。リターンスプリング５５は、一端が従動カム本体５１の従動カム筒部５２側の面の内縁部に当接している。

リターンスプリングワッシャ５６は、例えば金属により略円環状に形成され、ハウジング内筒部１２１の径方向外側においてリターンスプリング５５の他端に当接している。Ｃリング５７は、リターンスプリングワッシャ５６のリターンスプリング５５とは反対側の面を係止するようハウジング内筒部１２１の外周壁に固定されている。

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。

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、ハウジング１２に対し固定フランジ１１とは反対側、すなわち、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、出力軸６２の筒部６２３の内側において、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、「弾性変形部」としての皿ばね８１、Ｃリング８２、スラストベアリング８３を有している。状態変更部８０は、２つの皿ばね８１を有している。２つの皿ばね８１は、従動カム筒部５２の径方向外側において、軸方向に重なった状態で従動カム段差面５３に対し従動カム本体５１とは反対側に設けられている。

スラストベアリング８３は、従動カム筒部５２と皿ばね８１との間に設けられている。スラストベアリング８３は、ローラ８３１、内輪部８４、外輪部８５を有している。内輪部８４は、内輪板部８４１、内輪筒部８４２を有している。内輪板部８４１は、略円環の板状に形成されている。内輪筒部８４２は、内輪板部８４１の内縁部から軸方向の一方に延びるよう略円筒状に形成されている。内輪板部８４１と内輪筒部８４２とは、例えば金属により一体に形成されている。内輪部８４は、内輪板部８４１が従動カム段差面５３に当接し、内輪筒部８４２の内周壁が従動カム筒部５２の外周壁に当接するよう設けられている。

外輪部８５は、外輪板部８５１、外輪筒部８５２、外輪筒部８５３を有している。外輪板部８５１は、略円環の板状に形成されている。外輪筒部８５２は、外輪板部８５１の内縁部から軸方向の一方に延びるよう略円筒状に形成されている。外輪筒部８５３は、外輪板部８５１の外縁部から軸方向の他方に延びるよう略円筒状に形成されている。外輪板部８５１と外輪筒部８５２と外輪筒部８５３とは、例えば金属により一体に形成されている。外輪部８５は、内輪部８４に対し従動カム段差面５３とは反対側において、従動カム筒部５２の径方向外側に設けられている。ここで、２つの皿ばね８１は、外輪筒部８５２の径方向外側に位置している。外輪筒部８５２の内周壁は、従動カム筒部５２の外周壁と摺動可能である。

ローラ８３１は、内輪部８４と外輪部８５との間に設けられている。ローラ８３１は、内輪板部８４１と外輪板部８５１との間で転動可能である。これにより、内輪部８４と外輪部８５とは、相対回転可能である。

２つの皿ばね８１のうち一方の皿ばね８１は、軸方向の一端すなわち内縁部が外輪板部８５１に当接している。Ｃリング８２は、２つの皿ばね８１のうち他方の皿ばね８１の軸方向の一端および外輪筒部８５２の端部を係止可能なよう従動カム筒部５２の外周壁に固定されている。そのため、２つの皿ばね８１およびスラストベアリング８３は、Ｃリング８２により従動カム筒部５２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。

ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端に位置するとき、駆動カム４０と従動カム５０との距離は、比較的小さく、２つの皿ばね８１のうち他方の皿ばね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、ＥＣＵ１０の制御によりモータ２０のコイル２２に電力が供給されると、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、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端から他端側へ転動する。そのため、従動カム５０は、リターンスプリング５５を圧縮しながら駆動カム４０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、２つの皿ばね８１のうち他方の皿ばね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、２つの皿ばね８１は、スラストベアリング８３の外輪部８５とともに従動カム筒部５２に対し相対回転する。また、このとき、ローラ８３１は、皿ばね８１からスラスト方向の荷重を受けつつ、内輪板部８４１と外輪板部８５１との間で転動する。このように、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。

ＥＣＵ１０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、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。

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。

次に、本実施形態の減速機３０が採用する３ｋ型の不思議遊星歯車減速機について説明する。

本実施形態のような電動のクラッチ装置では、クラッチとアクチュエータとの初期隙間（隙間Ｓｐ１に相当）を詰める初期応答に要する時間を短くすることが求められる。初期応答を速くするには、回転運動方程式から、入力軸周りの慣性モーメントを小さくすればよいことがわかる。入力軸が中実円筒部材の場合の慣性モーメントは、長さと密度一定で比較したとき、外径の４乗に比例して大きくなる。本実施形態のクラッチ装置１では、ここでいう「入力軸」に対応するサンギア３１は中空円筒部材であるが、この傾向は変わらない。

図３の上段に、２ｋｈ型の不思議遊星歯車減速機の模式図を示す。また、図４の上段に、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機の模式図を示す。ここで、サンギアをＡ、プラネタリギアをＢ、第１リングギアをＣ、第２リングギアをＤ、キャリアをＳとする。２ｋｈ型と３ｋ型とを比較すると、３ｋ型は、２ｋｈ型にサンギアＡを加えた構成である。

２ｋｈ型の場合、入力軸周りの慣性モーメントが最も小さくなるのは、構成要素の中で最も径方向内側に位置するキャリアＳを入力要素とする場合である（図３の下段の表参照）。

一方、３ｋｈ型の場合、入力軸周りの慣性モーメントが最も小さくなるのは、構成要素の中で最も径方向内側に位置するサンギアＡを入力要素とする場合である（図４の下段の表参照）。

慣性モーメントの大きさは、２ｋｈ型においてキャリアＳを入力要素とした場合の方が、３ｋ型においてサンギアＡを入力要素とした場合よりも大きい。したがって、初期応答の速さが要求される電動のクラッチ装置において、その減速機に不思議遊星歯車減速機を採用する場合、３ｋ型で、かつ、サンギアＡを入力要素とすることが望ましい。

また、電動のクラッチ装置では必要荷重が数千〜１０数千Ｎと非常に大きく、高応答と高荷重を両立させるためには、減速機の減速比を大きくとる必要がある。２ｋｈ型と３ｋ型において、同一歯車諸元でそれぞれの最大減速比を比較すると、３ｋ型の最大減速比が２ｋｈ型の最大減速比に対し約２倍となり、大きい。また、３ｋ型において大減速比が取り出せるのは、慣性モーメントが最も小さくなる、サンギアＡを入力要素としたときである（図４の下段の表参照）。したがって、高応答と高荷重を両立させる上で最適な構成は、３ｋ型で、かつ、サンギアＡを入力要素とする構成であるといえる。

本実施形態では、減速機３０は、サンギア３１（Ａ）を入力要素、第２リングギア３５（Ｄ）を出力要素、第１リングギア３４（Ｃ）を固定要素とする３ｋ型の不思議遊星歯車減速機である。そのため、サンギア３１周りの慣性モーメントを小さくできるとともに、減速機３０の減速比を大きくすることができる。したがって、クラッチ装置１において高応答と高荷重を両立させることができる。

次に、状態変更部８０が弾性変形部としての皿ばね８１を有することによる効果について説明する。

図５に示すように、従動カム５０の軸方向の移動、すなわち、ストロークとクラッチ７０に作用する荷重との関係について、軸方向に弾性変形し難い剛体でクラッチ７０を押す構成（図５の一点鎖線参照）と、本実施形態のように軸方向に弾性変形可能な皿ばね８１でクラッチ７０を押す構成（図５の実線参照）とを比較すると、ストロークのばらつきが同じとき、皿ばね８１でクラッチ７０を押す構成の方が、剛体でクラッチ７０を押す構成よりも、クラッチ７０に作用する荷重のばらつきが小さいことがわかる。これは、剛体でクラッチ７０を押す構成と比較し、皿ばね８１を介することにより、合成ばね定数を低減できるため、アクチュエータ起因の従動カム５０のストロークのばらつきに対する荷重のばらつきを低減することができるからである。本実施形態では、状態変更部８０が弾性変形部としての皿ばね８１を有するため、従動カム５０のストロークのばらつきに対する荷重のばらつきを低減でき、クラッチ７０に狙い荷重を容易に作用させることができる。

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。

本実施形態では、クラッチ装置１は、Ｏリング４０１、Ｏリング４０２を備えている。Ｏリング４０１、Ｏリング４０２は、例えばゴム等の弾性材料により環状に形成されている。Ｏリング４０１は、ハウジング側スプライン溝部１２７とハウジング段差面１２５との間のハウジング内筒部１２１の外周壁に形成された環状の溝部に設けられている。Ｏリング４０２は、駆動カム外筒部４４の外周壁に形成された環状の溝部に設けられている。駆動カム本体４１の内周壁は、Ｏリング４０１の外縁部と摺動可能である。Ｏリング４０１は、ハウジング内筒部１２１と駆動カム本体４１の内周壁との間を液密にシールしている。固定筒部１３１の内周壁は、Ｏリング４０２の外縁部と摺動可能である。Ｏリング４０２は、駆動カム外筒部４４と固定筒部１３１の内周壁との間を液密にシールしている。これにより、駆動カム４０に対しモータ２０とは反対側の水、油および埃等が駆動カム４０とハウジング内筒部１２１との間、または、駆動カム４０と固定筒部１３１との間を経由して、モータ２０および減速機３０等が収容されたハウジング１２の内側へ侵入することを抑制できる。

また、本実施形態では、クラッチ装置１は、スラストベアリング１６１、スラストベアリングワッシャ１６２を備えている。スラストベアリングワッシャ１６２は、例えば金属により略円環の板状に形成され、一方の面がハウジング段差面１２５に当接するよう設けられている。スラストベアリング１６１は、スラストベアリングワッシャ１６２の他方の面と駆動カム本体４１の従動カム５０とは反対側の面との間に設けられている。スラストベアリング１６１は、駆動カム４０からスラスト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側から従動カム５０を経由して駆動カム４０に作用するスラスト方向の荷重は、スラストベアリング１６１およびスラストベアリングワッシャ１６２を経由してハウジング段差面１２５に作用する。そのため、ハウジング段差面１２５により駆動カム４０を安定して軸受けできる。

図１に示すように、駆動カム本体４１は、駆動カム外筒部４４および第２リングギア３５のクラッチ７０とは反対側の面よりもクラッチ７０とは反対側に位置している。また、従動カム本体５１は、駆動カム外筒部４４、第２リングギア３５および駆動カム内筒部４２の径方向内側に位置している。さらに、サンギア３１のサンギア歯部３１１、キャリア３３およびプラネタリギア３２は、駆動カム本体４１および従動カム本体５１の径方向外側に位置している。これにより、減速機３０およびボールカム２を含むクラッチ装置１の軸方向の体格を大幅に小さくできる。

図１に示すように、駆動カム本体４１の軸方向において、駆動カム本体４１とサンギア３１とキャリア３３とコイル２２のボビン２２１および巻線２２２とは、一部が重複するよう配置されている。言い換えると、コイル２２は、一部が、駆動カム本体４１、サンギア３１およびキャリア３３の軸方向の一部の径方向外側に位置するよう設けられている。これにより、クラッチ装置１の軸方向の体格をさらに小さくできる。

次に、モータ２０の構成、および、ＥＣＵ１０によるモータ２０の制御等について、詳細に説明する。

＜８＞図６、７に示すように、ステータ２１は、ステータコア２１１、ティース２１２、疑似スロット２１３を有している。

ステータ２１は、例えば積層鋼板等の磁性材料により環状に形成されている。ステータコア２１１は、略円筒状に形成されている。ティース２１２は、ステータコア２１１から径方向内側へ突出するようステータコア２１１の周方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。具体的には、ティース２１２は、ステータコア２１１の周方向に等間隔で１５個設けられている（図６参照）。

図６、７に示すように、疑似スロット２１３は、ステータコア２１１の周方向の特定の範囲においてステータコア２１１から径方向内側へ突出するよう複数のティース２１２の間に設けられている。具体的には、疑似スロット２１３は、ステータコア２１１の周方向の特定範囲Ｒｓにおいて、隣り合うティース２１２の間に設けられている（図６参照）。疑似スロット２１３は、ステータコア２１１の周方向の特定範囲Ｒｓにおいて等間隔で６個設けられている。

図６に示すように、ロータ２３は、ロータコア２３４、および、マグネット２３０を有している。ロータコア２３４は、上述のロータ筒部２３１、ロータ板部２３２、ロータ筒部２３３からなる（図１参照）。

マグネット２３０は、ロータコア２３４の径方向においてティース２１２と対向可能なようロータコア２３４の周方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。具体的には、マグネット２３０は、ロータコア２３４の外周壁に固定されるようにして、ロータコア２３４の周方向に等間隔で２０個設けられている（図６参照）。

上述したコイル２２は、ステータ２１の複数のティース２１２のそれぞれに設けられている。具体的には、コイル２２は、ステータコア２１１の周方向に等間隔で１５個設けられている（図６参照）。より具体的には、コイル２２の筒状のボビン２２１が複数のティース２１２のそれぞれに設けられ、ボビン２２１のそれぞれに巻線２２２が巻き回されている（図６、７参照）。

「制御部」としてのＥＣＵ１０は、モータ２０へ供給する電力を制御し、ステータ２１に対するロータ２３の相対回転を制御し、モータ２０の作動を制御可能である。具体的には、ＥＣＵ１０は、ステータ２１に回転磁界が生じるよう、各コイル２２の巻線２２２に電力を供給する。これにより、ステータ２１に対しロータ２３が相対回転し、ロータ２３からトルクが出力される。ＥＣＵ１０は、コイル２２に供給する電力を制御することにより、ロータ２３が正回転または逆回転するよう、あるいは、ロータ２３の回転速度が変化するよう等モータ２０の作動を制御可能である。

次に、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクについて、詳細に説明する。

＜１＞本実施形態では、ロータ２３とステータ２１との間に、コギングトルクＴ_cogが生じる。コギングトルクＴ_cogは、下記式１を満たすよう設定されている。
Ｔ_cog≧Ｐ_load・（η_r´／ｕ）・（η_c´／Ｋ）・Ｓ_F ・・・式１

式１において、コギングトルクＴ_cogは、コギングトルク波形の片振幅に対応する。Ｐ_loadは、クラッチ７０の締結力に対応する。ここで、クラッチ７０の締結力は、クラッチ７０の状態が係合状態のときにクラッチ７０側から従動カム５０側へ軸方向に作用する力に相当する。η_r´は、減速機３０の逆効率に対応する。ｕは、減速比に対応する。η_c´は、ボールカム２の逆効率に対応する。Ｋは、トルクと推力との変換比に対応する。Ｓ_Fは、安全率に対応する。

ここで、トルク推力変換比Ｋ［Ｎ／Ｎｍ］は、下記式２により表される。
Ｋ＝Ｐ／Ｔ＝（２／Ｄ_pitｔａｎγ）×１０³ ・・・式２

式２において、Ｐは、従動カム５０を軸方向に押す力、すなわち、推力に対応する。Ｔは、駆動カム４０を回転させる力、すなわち、トルクに対応する。Ｄ_pitは、駆動カム４０を軸方向から見たとき、駆動カム溝４００の溝底を通る円、すなわち、ピッチ円の直径に対応する。γは、駆動カム本体４１の従動カム本体５１側の面に対する駆動カム溝４００の溝底の傾斜角、すなわち、リード角に対応している（図８参照）。

ここで、駆動カム４０の回転角１［ｒａｄ］あたりの従動カム５０の軸方向の移動量、すなわち、ストローク量［ｍｍ／ｒａｄ］は、下記式３により表される。
πＤ_pitｔａｎγ／２π＝Ｄ_pitｔａｎγ／２ ・・・式３

また、ボールカム２の効率η_cは、下記式４により表される。
η_c＝（１−μｔａｎγ）／（１＋μ／ｔａｎγ） ・・・式４

式４において、μ＝０．００５とする。

本実施形態では、式１に示すように、コギングトルクＴ_cogは、Ｐ_load・（η_r´／ｕ）・（η_c´／Ｋ）・Ｓ_F以上となるよう設定されている。そのため、ロータ２３は、ステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能である。すなわち、本実施形態では、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクは、クラッチ７０の状態が係合状態のときにクラッチ７０側から従動カム５０側へ軸方向の力が作用しても、ロータ２３がステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されている。これにより、例えばクラッチ７０の状態が係合状態のとき、モータ２０への電力の供給を停止等することで、減速機３０を経由してボールカム２側からモータ２０にトルクが伝達されても、モータ２０の回転を規制することができる。これにより、モータ２０の消費電力を抑えつつ、クラッチ７０の状態を係合状態に維持できる。

次に、クラッチ装置１の作動等について、図９に基づき説明する。

図９の上段に実線で示すように、時刻ｔ１〜ｔ２にかけてモータ２０が回転すると、従動カム５０および状態変更部８０がクラッチ７０側へ移動し、クラッチ７０の締結荷重が上昇する。このとき、図９の中段に実線で示すように、モータ２０への通電量が上昇する。

図９の上段に実線で示すように、時刻ｔ２において、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、クラッチ７０の締結荷重は最大値となる。ＥＣＵ１０が時刻ｔ３においてモータ２０への通電を停止しても、ロータ２３は、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクにより、ステータ２１に対する相対回転が規制されているため、従動カム５０は、駆動カム４０側へ移動することなく、クラッチ７０の締結荷重は、時刻ｔ３以降も最大値に維持される。そのため、クラッチ７０の状態は、係合状態に維持される。図９の中段に実線で示すように、時刻ｔ３以降、モータ２０への通電量は、０になる。

図９の中段に実線で示すように、ＥＣＵ１０が時刻ｔ４においてモータ２０への通電を開始すると、モータ２０が時刻ｔ１〜ｔ２のときとは反対方向に回転し、従動カム５０が駆動カム４０側へ移動する。そのため、図９の上段に実線で示すように、時刻ｔ５以降、クラッチ７０の締結荷重は減少し、時刻ｔ６で０になる。

次に、従来のクラッチ装置の作動について説明する。

ここで、従来のクラッチ装置は、作動油をクラッチに供給し、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な油圧制御式のクラッチ装置である。従来のクラッチ装置は、作動油をクラッチに供給する油圧ポンプ、油圧ポンプからクラッチに供給される作動油の油圧を一定に保つレギュレータ、および、油圧ポンプとクラッチとの間の油路を切り替えるソレノイド等を備えている。

図９の中段に破線で示すように、時刻ｔ１〜ｔ２にかけて油圧ポンプ、レギュレータおよびソレノイドが作動し、クラッチに作動油が供給されると、クラッチの締結荷重は上昇する。このとき、図９の中段に破線で示すように、ソレノイドへの通電量が上昇する。

図９の上段に示すように、時刻ｔ２において、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、クラッチの締結荷重は最大値となる。従来のクラッチ装置では、クラッチへの作動油の供給を停止すると、クラッチの係合が解除されるため、クラッチの状態を係合状態に維持するには、クラッチに作動油を供給し続ける必要がある。そのため、油圧ポンプ、ソレノイドを作動させ続ける必要がある。したがって、図９の中段に破線で示すように、時刻ｔ２以降、ソレノイドへの通電量は、０より大きい所定値に維持される。

図９の上段に示すように、時刻ｔ５以降、クラッチの状態が係合状態から非係合状態になるようクラッチに作動油を供給すると、クラッチの締結荷重は減少し、時刻ｔ６で０になる。図９の中段に破線で示すように、時刻ｔ５以降、ソレノイドへの通電量は減少し、時刻ｔ６で０になる。

次に、本実施形態のクラッチ装置１の作動に必要な動力と従来のクラッチ装置の作動に必要な動力とについて比較する。

図９の中段および下段に実線で示すように、本実施形態のクラッチ装置１の作動に必要な動力は、モータ２０への通電量に対応して増減する。そのため、図９の下段に実線で示すように、時刻ｔ３〜ｔ４では、クラッチ装置１の作動に必要な動力は０になる。

図９の中段および下段に破線で示すように、従来のクラッチ装置の作動に必要な動力は、ソレノイドへの電力と油圧ポンプの動力との和に対応して増減する。そのため、図９の下段に破線で示すように、従来のクラッチ装置の作動に必要な動力は、時刻ｔ１〜ｔ２においては本実施形態のクラッチ装置１より大きく、時刻ｔ２〜ｔ５においては０より大きな所定の値を維持し、時刻ｔ５〜ｔ６においては本実施形態のクラッチ装置１より大きい。

そのため、クラッチの係合状態の期間が比較的長い場合等、図１０に破線で示すように、従来のクラッチ装置の作動に必要な動力の平均値は、比較的大きい。一方、図１０に実線で示すように、本実施形態のクラッチ装置１の作動に必要な動力の平均値は、従来のクラッチ装置と比べて、大幅に小さい。このように、本実施形態では、例えばクラッチ７０の状態が係合状態のときに、モータ２０への通電を停止することで、クラッチ装置１の作動に必要な動力を低減できる。

また、本実施形態では、従来の油圧制御式のクラッチ装置と比べ、機能集約による搭載性の向上を図ることができる。さらに、クラッチ装置１の非作動時の動力損失を低減し、燃費の向上を図ることができる。

なお、仮に、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクが、ロータ２３がステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されていない場合、クラッチ７０の状態が係合状態のときに、モータ２０への通電を停止すると、クラッチ７０からの反力等によりステータ２１に対しロータ２３が相対回転し、クラッチ７０の係合状態が解除されるおそれがある。そのため、コギングトルクがこのように設定されている場合は、クラッチ装置の作動に必要な動力が増大する。

一方、本実施形態では、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクは、ロータ２３がステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されている。そのため、クラッチ７０の状態が係合状態のときに、モータ２０への通電を停止しても、ロータ２３はステータ２１に対し相対回転せず、クラッチ７０の状態を係合状態に維持できる。したがって、上述のように、クラッチ７０の状態が係合状態のときにモータ２０への通電を停止することが可能となり、クラッチ装置１の作動に必要な動力を低減できる。

次に、ＥＣＵ１０の機能等について詳細に説明する。

＜６＞上述のように、ＥＣＵ１０は、回転角センサ１０４からの信号に基づき、ステータ２１に対するロータ２３の回転角を検出可能である。ここで、回転角センサ１０４およびＥＣＵ１０は、「回転角検出部」に対応している。

＜７＞図１に示すように、クラッチ装置１は、ストロークセンサ１０５を備えている。ストロークセンサ１０５は、例えば状態変更部８０の径方向外側に位置するよう出力軸６２に設けられ、ハウジング１２に対する状態変更部８０の軸方向の相対位置に応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。これにより、ＥＣＵ１０は、ストロークセンサ１０５からの信号に基づき、ハウジング１２に対する状態変更部８０の軸方向の相対位置である軸方向位置を検出可能である。ここで、ストロークセンサ１０５およびＥＣＵ１０は、「軸方向位置検出部」に対応している。

＜９＞ＥＣＵ１０は、モータ２０の作動を制御することで、状態変更部８０の皿ばね８１とクラッチ７０との間の隙間Ｓｐ１の大きさを制御可能である。ここで、隙間Ｓｐ１は、「クラッチ間隙間」に対応している。

図１に示すように、ＥＣＵ１０は、概念的な機能部として学習部５、係合予測部６を有している。

＜１０＞学習部５は、状態変更部８０とクラッチ７０とが当接するときのハウジング１２に対する状態変更部８０の位置であるタッチングポイントを学習する。具体的には、例えば車両のイグニッションスイッチがオンになると、ＥＣＵ１０が起動し、学習部５は、モータ２０に通電する。これにより、モータ２０が回転し、従動カム５０および状態変更部８０がクラッチ７０側へ移動し、状態変更部８０の皿ばね８１とクラッチ７０との間の隙間Ｓｐ１が徐々に小さくなる。

学習部５が、モータ２０への通電を継続すると、状態変更部８０の皿ばね８１がクラッチ７０に当接する。学習部５が、モータ２０への通電をさらに継続すると、モータ２０の負荷が上昇し、負荷に比例するモータ２０への電流値も上昇する。ここで、学習部５は、モータ２０への電流値が上昇し始めたとき、すなわち、電流値の変化率である傾きが変化したときのステータ２１に対するロータ２３の回転角、および、状態変更部８０の軸方向位置を「タッチングポイント」として記憶、すなわち、学習する。

ＥＣＵ１０は、学習部５により学習したタッチングポイントに基づき、状態変更部８０の皿ばね８１とクラッチ７０との間の隙間Ｓｐ１が、状態変更部８０とクラッチ７０との引き摺りが発生しない程度の大きさになるようモータ２０の作動を制御する。

その後、ＥＣＵ１０は、モータ２０への通電を停止する。このとき、ボール３は、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端以外の位置、すなわち、傾斜する駆動カム溝４００と従動カム溝５００との間にある。本実施形態では、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクは、ロータ２３がステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されている。そのため、モータ２０への通電を停止しても、ハウジング１２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が変動するのを抑制できる。これにより、隙間Ｓｐ１の大きさの変動を抑制できる。

学習部５によるタッチングポイントの学習時の作動例を図１１に示す。車両のイグニッションスイッチがオンになったとき、ボール３は、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端に位置する。このときのハウジング１２に対する状態変更部８０の軸方向の相対位置である軸方向位置はＳｔ０であり、状態変更部８０とクラッチ７０との隙間Ｓｐ１（クラッチ間隙間）は最大の大きさである。

学習部５がモータ２０への通電を開始すると、モータ２０が回転し、状態変更部８０の軸方向位置が変化する。状態変更部８０の軸方向位置の変化に伴い、モータ２０の負荷に比例するモータ２０への電流値も変化する。

状態変更部８０の軸方向位置がＳｔ１に達すると、モータ２０への電流値の傾きが変化する。そのため、学習部５は、このときの状態変更部８０の軸方向位置Ｓｔ１を「タッチングポイント」として学習する。

ＥＣＵ１０は、学習部５により学習したタッチングポイント（Ｓｔ１）に基づき、状態変更部８０の皿ばね８１とクラッチ７０との間の隙間Ｓｐ１が、状態変更部８０とクラッチ７０との引き摺りが発生しない程度の大きさになるようモータ２０の作動を制御する。これにより、状態変更部８０の軸方向位置がＳｔ２になる。

次に、学習部５によるタッチングポイントの学習の効果について説明する。

クラッチ７０の状態を非係合状態から係合状態に変更するときのクラッチ装置１の作動例について、学習部５によるタッチングポイントの学習をしない場合を図１２の（Ａ）に示し、学習部５によるタッチングポイントの学習をする場合を図１２の（Ｂ）に示す。ここで、学習部５による学習をしない場合の状態変更部８０の初期位置（軸方向位置）は、図１１に示すＳｔ０である。また、学習部５による学習をする場合の状態変更部８０の初期位置（軸方向位置）は、図１１に示すＳｔ２である。

図１２の（Ａ）に示すように、学習部５による学習をしない場合、状態変更部８０が初期位置（Ｓｔ０）からクラッチ７０に当接する位置（Ｓｔ１）まで移動するのに、時間Ｔ０１（＝ｔ０２−ｔ０１）かかる。また、変速ショックを抑制する係合制御時間は、時間Ｔ０２（＝ｔ０３−ｔ０２）かかる。

一方、図１２の（Ｂ）に示すように、学習部５による学習をする場合、状態変更部８０が初期位置（Ｓｔ２）からクラッチ７０に当接する位置（Ｓｔ１）まで移動するのに、時間Ｔ１１（＝ｔ１２−ｔ１１）かかる。また、変速ショックを抑制する係合制御時間は、時間Ｔ１２（＝ｔ１３−ｔ１２）かかる。

ここで、Ｔ０１＋Ｔ０２またはＴ１１＋Ｔ１２で変速軸（入力軸６１と出力軸６２と）の回転数差がなくなるため、Ｔ０１＋Ｔ０２、Ｔ１１＋Ｔ１２を変速時間とする。変速ショックを抑制する係合制御時間は、学習部５による学習の有無にかかわらず同等のため、Ｔ０２＝Ｔ１２である。学習部５による学習をする場合の状態変更部８０の初期位置（Ｓｔ２）とクラッチ７０に当接する位置（Ｓｔ１）との距離は、学習部５による学習をしない場合の状態変更部８０の初期位置（Ｓｔ０）とクラッチ７０に当接する位置（Ｓｔ１）との距離より小さい。そのため、Ｔ０１＞Ｔ１１である。したがって、Ｔ０１＋Ｔ０２＞Ｔ１１＋Ｔ１２である。

以上より、学習部５によりタッチングポイントの学習を行い、状態変更部８０の初期位置を、状態変更部８０とクラッチ７０との引き摺りが発生しない程度のクラッチ７０に近い位置に設定した場合、学習部５による学習をしない場合と比べ、変速時間を短縮することができる。

＜１１＞本実施形態では、ＥＣＵ１０は、環境温度に応じてクラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）の大きさが変化するようモータ２０の作動を制御可能である。

＜１２＞具体的には、ＥＣＵ１０は、環境温度が所定温度より低いとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が所定の大きさになるようモータ２０の作動を制御し、環境温度が前記所定温度以上のとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が前記所定の大きさより小さくなるようモータ２０の作動を制御可能である。

＜１３＞係合予測部６は、クラッチ７０が非係合状態から係合状態になるのを予測可能である。具体的には、係合予測部６は、例えば車両の速度、エンジンや車軸のトルクの変化等に基づき、クラッチ７０が非係合状態から係合状態になるのを予測可能である。

ＥＣＵ１０は、係合予測部６によりクラッチ７０が係合状態になるのを予測したとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が、クラッチ７０が非係合状態のときの大きさよりも小さくなるようモータ２０の作動を制御可能である。

＜１４＞ＥＣＵ１０は、入力軸６１と出力軸６２との相対回転差が所定値以下のとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が所定の大きさになるようモータ２０の作動を制御し、前記相対回転差が前記所定値より大きいとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が前記所定の大きさより大きくなるようモータ２０の作動を制御可能である。

以上説明したように、＜１＞本実施形態では、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクは、ロータ２３がステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されている。つまり、コギングトルクは、クラッチ７０の状態が係合状態のときにクラッチ７０側から従動カム５０側へ軸方向の力が作用しても、ステータ２１に対するロータ２３の相対回転を規制可能な程度の大きさに設定されている。そのため、例えばクラッチ７０の状態が係合状態のとき、モータ２０への電力の供給を停止等することで、減速機３０を経由してボールカム２側からモータ２０にトルクが伝達されても、モータ２０の回転を規制することができる。これにより、モータ２０の消費電力を抑えつつ、クラッチ７０の状態を係合状態に維持できる。このように、本実施形態は、簡単な構成でクラッチ７０の状態を維持できる。

また、＜２＞本実施形態では、減速機３０は、サンギア３１、プラネタリギア３２、キャリア３３、第１リングギア３４、第２リングギア３５を有する。サンギア３１には、モータ２０のトルクが入力される。プラネタリギア３２は、サンギア３１に噛み合いつつ自転しながらサンギア３１の周方向に公転可能である。

キャリア３３は、プラネタリギア３２を回転可能に支持し、サンギア３１に対し相対回転可能である。第１リングギア３４は、ハウジング１２に固定され、プラネタリギア３２に噛み合い可能である。第２リングギア３５は、プラネタリギア３２に噛み合い可能、かつ、第１リングギア３４とは歯部の歯数が異なるよう形成され、駆動カム４０にトルクを出力する。

本実施形態では、減速機３０は、数ある不思議遊星歯車減速機の構成および入出力パターンの中で最も高応答かつ高荷重の構成に対応している。そのため、減速機３０の高応答と高荷重とを両立することができる。

また、＜３＞本実施形態では、ロータ２３は、ステータ２１の径方向内側においてサンギア３１と一体に回転するよう設けられている。そのため、ロータ２３と一体回転可能に設けられたサンギア３１周りの慣性モーメントを小さくでき、クラッチ装置１を高応答化することができる。

また、＜４＞本実施形態では、「回転並進部」の「回転部」は、軸方向の一方の面に形成された複数の駆動カム溝４００を有する駆動カム４０である。「並進部」は、軸方向の一方の面に形成された複数の従動カム溝５００を有する従動カム５０である。「回転並進部」は、駆動カム４０、従動カム５０、および、駆動カム溝４００と従動カム溝５００との間で転動可能に設けられたボール３を有するボールカム２である。

そのため、「回転並進部」が例えば「すべりねじ」により構成される場合と比べ、「回転並進部」の効率を向上できる。また、「回転並進部」が例えば「ボールねじ」により構成される場合と比べ、コストを低減できるとともに、「回転並進部」の軸方向の体格を小さくでき、クラッチ装置をより小型にできる。

また、＜５＞本実施形態では、状態変更部８０は、軸方向に弾性変形可能な弾性変形部としての皿ばね８１を有している。そのため、従動カム５０のストロークのばらつきに対する、クラッチ７０に作用する荷重のばらつきを低減することができる。これにより、高精度な荷重制御が可能となり、クラッチ装置１を高精度に制御することができる。

また、＜６＞本実施形態は、「回転角検出部」をさらに備える。「回転角検出部」としての回転角センサ１０４およびＥＣＵ１０は、ステータ２１に対するロータ２３の回転角を検出可能である。そのため、モータ２０を高精度に制御でき、クラッチ７０の状態を高精度に制御できる。

また、＜７＞本実施形態は、「軸方向位置検出部」をさらに備える。「軸方向位置検出部」としてのストロークセンサ１０５およびＥＣＵ１０は、ハウジング１２に対する状態変更部８０の軸方向の相対位置である軸方向位置を検出可能である。そのため、状態変更部８０の軸方向位置を高精度に制御でき、クラッチ７０の状態をより高精度に制御できる。

また、＜８＞本実施形態では、ステータ２１は、磁性材料により形成され、筒状のステータコア２１１、ステータコア２１１から径方向内側へ突出するようステータコア２１１の周方向に所定の間隔をあけて複数設けられたティース２１２、および、ステータコア２１１の周方向の特定の範囲においてステータコア２１１から径方向内側へ突出するよう複数のティース２１２の間に設けられた疑似スロット２１３を有する。

ロータ２３は、ステータコア２１１の内側に設けられたロータコア２３４、および、ロータコア２３４の径方向においてティース２１２と対向可能なようロータコア２３４の周方向に所定の間隔をあけて複数設けられたマグネット２３０を有する。

モータ２０は、複数のティース２１２に設けられたコイル２２を有する。

本実施形態では、ステータ２１が特に疑似スロット２１３を有するため、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクを、モータ２０の体格の割に大きくすることができる。そのため、クラッチ装置１を小型にしつつ、モータ２０への通電を停止した状態であっても、ロータ２３をステータ２１に対し任意の回転位置に確実に静止させることができる。

また、＜９＞本実施形態は、「制御部」としてのＥＣＵ１０を備える。ＥＣＵ１０は、モータ２０へ供給する電力を制御し、ステータ２１に対するロータ２３の相対回転を制御し、モータ２０の作動を制御可能である。

ＥＣＵ１０は、モータ２０の作動を制御することで、状態変更部８０とクラッチ７０との隙間であるクラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）の大きさを制御可能である。

また、＜１０＞本実施形態では、状態変更部８０は、クラッチ７０に当接またはクラッチ７０から離間するよう従動カム５０とともにハウジング１２に対し軸方向に相対移動する。

ＥＣＵ１０は、状態変更部８０とクラッチ７０とが当接するときのハウジング１２に対する状態変更部８０の位置であるタッチングポイントを学習する学習部５を有する。

ＥＣＵ１０は、学習部５により学習したタッチングポイントに基づき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が、状態変更部８０とクラッチ７０との引き摺りが発生しない程度の大きさになるようモータ２０の作動を制御可能である。そのため、変速時間を短縮することができる。

また、＜１１＞本実施形態では、ＥＣＵ１０は、環境温度に応じてクラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）の大きさが変化するようモータ２０の作動を制御可能である。

また、＜１２＞本実施形態では、ＥＣＵ１０は、環境温度が所定温度より低いとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が所定の大きさになるようモータ２０の作動を制御し、環境温度が前記所定温度以上のとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が前記所定の大きさより小さくなるようモータ２０の作動を制御可能である。

一般に、環境温度、すなわち、ＡＴＦ温度が低いとき、クラッチ７０の引き摺りトルクが大きくなり、同温度が高いとき、クラッチ７０の引き摺りトルクが小さくなる。そのため、ＥＣＵ１０が、上述のように環境温度に基づき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）の大きさを制御することで、引き摺りトルクを低減できる。

また、＜１３＞本実施形態では、ＥＣＵ１０は、クラッチ７０が非係合状態から係合状態になるのを予測可能な係合予測部６を有する。

ＥＣＵ１０は、係合予測部６によりクラッチ７０が係合状態になるのを予測したとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が、クラッチ７０が非係合状態のときの大きさよりも小さくなるようモータ２０の作動を制御可能である。

そのため、変速時間をさらに低減でき、ドライバビリティを向上させることができる。

また、＜１４＞本実施形態では、ＥＣＵ１０は、入力軸６１と出力軸６２との相対回転差が所定値以下のとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が所定の大きさになるようモータ２０の作動を制御し、前記相対回転差が前記所定値より大きいとき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）が前記所定の大きさより大きくなるようモータ２０の作動を制御可能である。

一般に、入力軸６１と出力軸６２との相対回転差が大きいほど、クラッチ７０の引き摺りトルクが大きくなる。そのため、ＥＣＵ１０が、上述のように入力軸６１と出力軸６２との相対回転差に基づき、クラッチ間隙間（隙間Ｓｐ１）の大きさを制御することで、引き摺りトルクを低減できる。

（第２実施形態）
第２実施形態によるクラッチ装置を図１３に示す。第２実施形態は、クラッチや状態変更部の構成等が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、固定フランジ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、１４３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、１４３を介して固定フランジ１１により軸受けされる。

ハウジング１２は、ハウジング板部１２２の一部の外壁が固定フランジ１１の壁面に当接し、ハウジング内筒部１２１の内周壁が固定フランジ１１の外周壁に当接するよう固定フランジ１１に固定される。ハウジング１２は、図示しないボルト等により固定フランジ１１に固定される。ここで、ハウジング１２は、固定フランジ１１および入力軸６１に対し同軸に設けられる。

ハウジング１２に対するモータ２０、減速機３０、ボールカム２等の配置は、第１実施形態と同様である。

本実施形態では、出力軸６２は、軸部６２１、板部６２２、筒部６２３、カバー６２５を有している。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。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。

クラッチ７０は、出力軸６２の筒部６２３の内側において、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、支持部７３、摩擦板７４、摩擦板７５、プレッシャプレート７６を有している。支持部７３は、出力軸６２の板部６２２に対し従動カム５０側において、入力軸６１の端部の外周壁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。

摩擦板７４は、略円環の板状に形成され、支持部７３の外縁部において出力軸６２の板部６２２側に設けられている。摩擦板７４は、支持部７３に固定されている。摩擦板７４は、支持部７３の外縁部が板部６２２側に変形することにより、板部６２２に接触可能である。

摩擦板７５は、略円環の板状に形成され、支持部７３の外縁部において出力軸６２の板部６２２とは反対側に設けられている。摩擦板７５は、支持部７３に固定されている。

プレッシャプレート７６は、略円環の板状に形成され、摩擦板７５に対し従動カム５０側に設けられている。

摩擦板７４と板部６２２とが互いに接触、つまり係合した状態である係合状態では、摩擦板７４と板部６２２との間に摩擦力が生じ、当該摩擦力の大きさに応じて摩擦板７４と板部６２２との相対回転が規制される。一方、摩擦板７４と板部６２２とが互いに離間、つまり係合していない状態である非係合状態では、摩擦板７４と板部６２２との間に摩擦力は生じず、摩擦板７４と板部６２２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。

カバー６２５は、略円環状に形成され、プレッシャプレート７６の摩擦板７５とは反対側を覆うよう出力軸６２の筒部６２３に設けられている。

本実施形態では、クラッチ装置１は、第１実施形態で示した状態変更部８０に代えて状態変更部９０を備えている。状態変更部９０は、「弾性変形部」としてのダイアフラムスプリング９１、リターンスプリング９２、レリーズベアリング９３等を有している。

ダイアフラムスプリング９１は、略円環の皿ばね状に形成され、軸方向の一端すなわち外縁部がプレッシャプレート７６に当接するようカバー６２５に設けられている。ここで、ダイアフラムスプリング９１は、外縁部が内縁部に対しクラッチ７０側に位置するよう形成され、内縁部と外縁部との間の部位がカバー６２５により支持されている。また、ダイアフラムスプリング９１は、軸方向に弾性変形可能である。これにより、ダイアフラムスプリング９１は、軸方向の一端すなわち外縁部によりプレッシャプレート７６を摩擦板７５側へ付勢している。これにより、プレッシャプレート７６は、摩擦板７５に押し付けられ、摩擦板７４は、板部６２２に押し付けられている。すなわち、クラッチ７０は、通常、係合状態となっている。

本実施形態では、クラッチ装置１は、通常、係合状態となる、所謂常閉式（ノーマリークローズタイプ）のクラッチ装置である。

リターンスプリング９２は、例えばコイルスプリングであり、一端が従動カム段差面５３に当接するよう従動カム段差面５３に対し従動カム本体５１とは反対側に設けられている。

レリーズベアリング９３は、リターンスプリング９２の他端とダイアフラムスプリング９１の内縁部との間に設けられている。リターンスプリング９２は、レリーズベアリング９３をダイアフラムスプリング９１側へ付勢している。レリーズベアリング９３は、ダイアフラムスプリング９１からスラスト方向の荷重を受けつつダイアフラムスプリング９１を軸受けする。なお、リターンスプリング９２の付勢力は、ダイアフラムスプリング９１の付勢力より小さい。

図１３に示すように、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端に位置するとき、駆動カム４０と従動カム５０との距離は、比較的小さく、レリーズベアリング９３と従動カム５０の従動カム段差面５３との間には、隙間Ｓｐ２が形成されている。そのため、ダイアフラムスプリング９１の付勢力により摩擦板７４が板部６２２に押し付けられ、クラッチ７０は係合状態であり、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達は許容されている。

ここで、ＥＣＵ１０の制御によりモータ２０のコイル２２に電力が供給されると、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、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端から他端側へ転動する。そのため、従動カム５０は、ハウジング１２および駆動カム４０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、レリーズベアリング９３と従動カム５０の従動カム段差面５３との間の隙間Ｓｐ２が小さくなり、リターンスプリング９２は、従動カム５０とレリーズベアリング９３との間で軸方向に圧縮される。

従動カム５０がクラッチ７０側にさらに移動すると、リターンスプリング９２が最大限圧縮され、レリーズベアリング９３が従動カム５０によりクラッチ７０側へ押圧される。これにより、レリーズベアリング９３は、ダイアフラムスプリング９１の内縁部を押圧しつつ、ダイアフラムスプリング９１からの反力に抗してクラッチ７０側へ移動する。

レリーズベアリング９３がダイアフラムスプリング９１の内縁部を押圧しつつクラッチ７０側へ移動すると、ダイアフラムスプリング９１は、内縁部がクラッチ７０側へ移動するとともに、外縁部がクラッチ７０とは反対側へ移動する。これにより、摩擦板７４が板部６２２から離間し、クラッチ７０の状態が係合状態から非係合状態に変更される。その結果、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達が遮断される。

ＥＣＵ１０は、クラッチ伝達トルクが０になると、モータ２０の回転を停止させる。ここで、ＥＣＵ１０は、モータ２０への通電を停止する。本実施形態では、ロータ２３とステータ２１との間に生じるコギングトルクは、クラッチ７０の状態が非係合状態のときにクラッチ７０側から従動カム５０側へ軸方向の力が作用しても、ロータ２３がステータ２１に対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されている。そのため、クラッチ７０の状態が非係合状態のとき、モータ２０への電力の供給を停止することで、減速機３０を経由してボールカム２側からモータ２０にトルクが伝達されても、モータ２０の回転を規制することができる。これにより、モータ２０の消費電力を抑えつつ、クラッチ７０の状態を非係合状態に維持できる。このように、本実施形態は、簡単な構成でクラッチ７０の状態を維持できる。

状態変更部９０のダイアフラムスプリング９１は、従動カム５０から軸方向の力を受け、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。

このように、本発明は、常閉式のクラッチ装置にも適用可能である。

（他の実施形態）
他の実施形態では、ロータとステータとの間に生じるコギングトルクは、ロータがステータに対し任意の回転位置で静止可能な程度、すなわち、ステータに対するロータの相対回転を規制可能な程度であれば、どのような大きさに設定されていてもよい。

また、上述の実施形態では、ステータ２１の径方向内側にロータ２３を設けるインナロータタイプのモータ２０を示した。これに対し、他の実施形態では、モータ２０は、ステータ２１の径方向外側にロータ２３を設けるアウタロータタイプのモータであってもよい。

また、上述の実施形態では、回転並進部が、駆動カム、従動カムおよび転動体を有する転動体カムである例を示した。これに対し、他の実施形態では、回転並進部は、ハウジングに対し相対回転する回転部、および、回転部がハウジングに対し相対回転すると回転部およびハウジングに対し軸方向に相対移動する並進部を有するのであれば、例えば、「すべりねじ」または「ボールねじ」等により構成されていてもよい。

また、他の実施形態では、状態変更部の弾性変形部は、軸方向に弾性変形可能であれば、例えばコイルスプリングまたはゴム等であってもよい。また、他の実施形態では、状態変更部は、弾性変形部を有さず、剛体のみで構成されていてもよい。

また、他の実施形態は、ステータに対するロータの回転角を検出可能な回転角検出部を備えていなくてもよい。

また、他の実施形態は、ハウジングに対する状態変更部の軸方向の相対位置である軸方向位置を検出可能な軸方向位置検出部を備えていなくてもよい。

また、上述の実施形態では、ステータがステータコアの周方向の特定の範囲において６つの疑似スロットを有する例を示した。これに対し、他の実施形態では、ステータは、ステータコアの周方向の特定の範囲において疑似スロットをいくつ有していてもよい。また、他の実施形態では、ステータは、疑似スロットを有していなくてもよい。

また、他の実施形態では、制御部（ＥＣＵ１０）は、学習部５を有していなくてもよい。また、他の実施形態では、制御部（ＥＣＵ１０）は、係合予測部６を有していなくてもよい。また、他の実施形態は、制御部（ＥＣＵ１０）を備えていなくてもよい。

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、５つに限らず、いくつ形成されていてもよい。また、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、上述の実施形態では、回転並進部の回転部と並進部とが別体に形成され、それぞれ、ハウジングに対し相対回転、ハウジングに対し軸方向に相対移動する例を示した。これに対し、他の実施形態では、上記特許文献１（国際公開第２０１５／０６８８２２号）のように回転部と並進部とが一体に形成され、ハウジングに対し相対回転および軸方向に相対移動する回転並進部であってもよい。

また、本発明は、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。

１ クラッチ装置、１２ ハウジング、２０ モータ（原動機）、２１ ステータ、２３ ロータ、３０ 減速機、２ ボールカム（回転並進部）、４０ 駆動カム（回転部）、５０ 従動カム（並進部）、６１ 入力軸（第１伝達部）、６２ 出力軸（第２伝達部）、７０ クラッチ、８０ 状態変更部

Claims (14)

1. ハウジング（１２）と、
   前記ハウジングに固定されたステータ（２１）、および、前記ステータに対し相対回転可能に設けられたロータ（２３）を有し、電力の供給により前記ロータからトルクを出力可能な原動機（２０）と、
   前記原動機のトルクを減速して出力可能な減速機（３０）と、
   前記減速機から出力されたトルクが入力されると前記ハウジングに対し相対回転する回転部（４０）、および、前記回転部が前記ハウジングに対し相対回転すると前記ハウジングに対し軸方向に相対移動する並進部（５０）を有する回転並進部（２）と、
   前記ハウジングに対し相対回転可能に設けられた第１伝達部（６１）と第２伝達部（６２）との間に設けられ、係合している係合状態のとき、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し、係合していない非係合状態のとき、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クラッチ（７０）と、
   前記並進部から軸方向の力を受け、前記ハウジングに対する前記並進部の軸方向の相対位置に応じて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状態変更部（８０、９０）と、を備え、
   前記ロータと前記ステータとの間に生じるコギングトルクは、前記ロータが前記ステータに対し任意の回転位置で静止可能な程度の大きさに設定されているクラッチ装置。
2. 前記減速機は、
   前記原動機のトルクが入力されるサンギア（３１）、
   前記サンギアに噛み合いつつ自転しながら前記サンギアの周方向に公転可能なプラネタリギア（３２）、
   前記プラネタリギアを回転可能に支持し、前記サンギアに対し相対回転可能なキャリア（３３）、
   前記ハウジングに固定され、前記プラネタリギアに噛み合い可能な第１リングギア（３４）
   、および、
   前記プラネタリギアに噛み合い可能、かつ、前記第１リングギアとは歯部の歯数が異なるよう形成され、前記回転部にトルクを出力する第２リングギア（３５）を有する請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記ロータは、前記ステータの径方向内側において前記サンギアと一体に回転するよう設けられている請求項２に記載のクラッチ装置。
4. 前記回転部は、一方の面に形成された複数の駆動カム溝（４００）を有する駆動カム（４０）であり、
   前記並進部は、一方の面に形成された複数の従動カム溝（５００）を有する従動カム（５０）であり、
   前記回転並進部は、前記駆動カム、前記従動カム、および、前記駆動カム溝と前記従動カム溝との間で転動可能に設けられた転動体（３）を有する転動体カム（２）である請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
5. 前記状態変更部は、軸方向に弾性変形可能な弾性変形部（８１、９１）を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
6. 前記ステータに対する前記ロータの回転角を検出可能な回転角検出部（１０、１０４）をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
7. 前記ハウジングに対する前記状態変更部の軸方向の相対位置である軸方向位置を検出可能な軸方向位置検出部（１０、１０５）をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
8. 前記ステータは、磁性材料により形成され、筒状のステータコア（２１１）、前記ステータコアから径方向内側へ突出するよう前記ステータコアの周方向に所定の間隔をあけて複数設けられたティース（２１２）、および、前記ステータコアの周方向の特定の範囲において前記ステータコアから径方向内側へ突出するよう複数の前記ティースの間に設けられた疑似スロット（２１３）を有し、
   前記ロータは、前記ステータコアの内側に設けられたロータコア（２３４）、および、前記ロータコアの径方向において前記ティースと対向可能なよう前記ロータコアの周方向に所定の間隔をあけて複数設けられたマグネット（２３０）を有し、
   前記原動機は、複数の前記ティースに設けられたコイル（２２）を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
9. 前記原動機へ供給する電力を制御し、前記ステータに対する前記ロータの相対回転を制御し、前記原動機の作動を制御可能な制御部（１０）をさらに備え、
   前記制御部は、前記原動機の作動を制御することで、前記状態変更部と前記クラッチとの隙間であるクラッチ間隙間（Ｓｐ１）の大きさを制御可能である請求項１〜８のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
10. 前記状態変更部は、前記クラッチに当接または前記クラッチから離間するよう前記並進部とともに前記ハウジングに対し軸方向に相対移動し、
    前記制御部は、
    前記状態変更部と前記クラッチとが当接するときの前記ハウジングに対する前記状態変更部の位置であるタッチングポイントを学習する学習部（５）を有し、
    前記学習部により学習した前記タッチングポイントに基づき、前記クラッチ間隙間が、前記状態変更部と前記クラッチとの引き摺りが発生しない程度の大きさになるよう前記原動機の作動を制御可能である請求項９に記載のクラッチ装置。
11. 前記制御部は、環境温度に応じて前記クラッチ間隙間の大きさが変化するよう前記原動機の作動を制御可能である請求項９または１０に記載のクラッチ装置。
12. 前記制御部は、
    環境温度が所定温度より低いとき、前記クラッチ間隙間が所定の大きさになるよう前記原動機の作動を制御し、
    環境温度が前記所定温度以上のとき、前記クラッチ間隙間が前記所定の大きさより小さくなるよう前記原動機の作動を制御可能である請求項１１に記載のクラッチ装置。
13. 前記制御部は、
    前記クラッチが非係合状態から係合状態になるのを予測可能な係合予測部（６）を有し、
    前記係合予測部により前記クラッチが係合状態になるのを予測したとき、前記クラッチ間隙間が、前記クラッチが非係合状態のときの大きさよりも小さくなるよう前記原動機の作動を制御可能である請求項９〜１２のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
14. 前記制御部は、
    前記第１伝達部と前記第２伝達部との相対回転差が所定値以下のとき、前記クラッチ間隙間が所定の大きさになるよう前記原動機の作動を制御し、
    前記相対回転差が前記所定値より大きいとき、前記クラッチ間隙間が前記所定の大きさより大きくなるよう前記原動機の作動を制御可能である請求項９〜１３のいずれか一項に記載のクラッチ装置。

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