JP5946285B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に適用される動力伝達装置に関する。

従来、動力伝達装置としては、駆動力が入力されるデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共にデフケースの回転によって公転する差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤと、この一対の出力ギヤにそれぞれ一体回転可能に連結される一対の出力軸とを有する差動機構と、一対の出力軸のうちいずれか一方の出力軸に設けられ駆動力が入力される入力部と、一方の出力軸に設けられ入力部に伝達された駆動力を出力する出力部と、入力部と出力部との間に設けられ入力部と出力部との間の動力伝達を断続する断続機構と、この断続機構を作動させるアクチュエータとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この動力伝達装置では、断続機構を作動させるアクチュエータが油圧式アクチュエータとなっている。このアクチュエータは、ケーシングに設けられたシリンダ室と、このシリンダ室内に配置されたピストンと、ケーシングに設けられピストンを油圧によって作動させるオイルポンプや油圧回路などを備えている。

特開２００９−２６９６０５号公報

しかしながら、上記特許文献１のような動力伝達装置では、アクチュエータが油圧式アクチュエータであるので、油圧回路などへ粉塵が侵入することを防止するためにクリーンルーム内で組み付けを行うなど、組付方法に制限があり、組付性が低下していた。

このような動力伝達装置に対して、アクチュエータに電磁石とパイロットクラッチなどを適用した電磁式アクチュエータがある。

しかしながら、このような動力伝達装置では、通常、断続機構とパイロットクラッチとが軸方向に並列に配置されているので、パイロットクラッチの配置スペースを確保する必要があり、装置が軸方向に大型化されていた。

そこで、この発明は、アクチュエータの組付性を向上でき、小型化することができる動力伝達装置の提供を目的としている。

本発明は、駆動力が入力されるデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転する差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとを有する差動機構と、この一対の出力ギヤのうちいずれか一方の出力ギヤに一体回転可能に連結される出力軸と、この出力軸に設けられ駆動力が入力される入力部と、前記入力部に伝達された駆動力を出力する出力部と、前記入力部と前記出力部との間に設けられ前記入力部と前記出力部との間の動力伝達を断続する断続機構と、この断続機構を作動させるアクチュエータとを備えた動力伝達装置であって、前記アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転を減速させる減速機構と、この減速機構の回転を軸方向操作力に変換させる変換機構とを有し、前記断続機構は、前記入力部に軸方向に隣接配置され、前記変換機構は、前記断続機構に軸方向に隣接配置され、前記減速機構は、前記変換機構の外径側に配置され、前記電動モータは、モータ軸と本体部とを有し、前記モータ軸が前記減速機構に連結され、前記本体部が前記断続機構より軸方向の前記デフケース側に向けて配置されていることを特徴とする。

この動力伝達装置では、アクチュエータが電動モータと、この電動モータの回転を減速させる減速機構と、この減速機構の回転を軸方向操作力に変換させる変換機構とを有するので、アクチュエータの組付方法に厳しい制限がなく、組付性を向上することができる。

また、減速機構は電動モータの回転を減速させる機構であり、変換機構は回転を軸方向操作力に変換させる機構であるので、減速機構と変換機構とが軸方向に大きなスペースを必要とすることがなく、装置を軸方向に小型化することができる。

さらに、アクチュエータは、電動モータと変換機構との間に減速機構を有するので、電動モータの回転力を増幅して変換機構に出力させることができ、電動モータを小型化することができる。

従って、このような動力伝達装置では、アクチュエータが電動モータと減速機構と変換機構とからなるので、アクチュエータの組付性を向上でき、小型化することができる。

本発明によれば、アクチュエータの組付性を向上でき、小型化することができる動力伝達装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る動力伝達装置が適用された車両の動力系を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の変換機構の拡大図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置のカムボールが第１作用角の範囲内に位置したときの拡大図である。（ｂ）は図４（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置のカムボールが第２作用角の範囲内に位置したときの拡大図である。（ｂ）は図５（ａ）の要部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。

まず、図１を用いて本発明の実施の形態に係る動力伝達装置が適用される車両の動力系の一例について説明する。なお、ここでは、第１実施形態に係る動力伝達装置１を用いているが、他の実施形態に係る動力伝達装置も動力伝達装置１と同様に適用することができる。

また、本発明の実施の形態において用いられる「差動機構」とは、デフケースと差動ギヤと一対の出力ギヤとを示すが、１入力、２入力の機能的構成をもつ部材の組合せであれば特段限定されるものではなく、広義に解釈可能な機構を適用することができる。

図１に示すように、車両の動力系は、エンジンや電動モータなどの駆動源４０１と、変速機構としてのトランスミッション４０３と、前輪側の左右輪の差動を許容するフロントデフ４０５と、前車軸４０７，４０９と、前輪４１１，４１３と、前輪側と後輪側との間の動力伝達を断続する断続部４１５を有するトランスファ４１７と、プロペラシャフト４１９と、後輪側の左右輪の差動を許容するリヤデフとしての差動機構１５を有する動力伝達装置１と、後車軸４２１，４２３と、後輪４２５，４２７などから構成されている。

このように構成された車両の動力系では、駆動源４０１の駆動力がトランスミッション４０３を介してフロントデフ４０５に伝達される。このフロントデフ４０５に伝達された駆動力は、一対のサイドギヤ４２９，４３１から前車軸４０７，４０９を介して前輪４１１，４１３に配分されると共に、フロントデフ４０５のデフケース４３３に連結された中空軸４３５を介してトランスファ４１７に伝達される。

このトランスファ４１７に伝達された駆動力は、断続部４１５が接続状態であると、中空軸４３５と方向変換ギヤ組４３７との間の動力伝達が可能となり、方向変換ギヤ組４３７で方向変換されて出力軸４３９からプロペラシャフト４１９を介して動力伝達装置１に伝達される。

このとき、動力伝達装置１の断続機構２１は、トランスファ４１７の断続部４１５が接続された後に、接続されるように同期して作動されて接続状態となる。この動力伝達装置１に伝達された駆動力は、差動機構１５の一対のサイドギヤ７，９から後車軸４２１，４２３を介してから後輪４２５，４２７に配分され、車両は前後輪駆動の四輪駆動状態になる。

また、車両が前輪駆動の二輪駆動状態になる場合には、トランスファ４１７の断続部４１５が接続解除状態となり、中空軸４３５と方向変換ギヤ組４３７との間の動力伝達が遮断され、駆動源４０１の駆動力が出力軸４３９に伝達されず、後輪側への駆動力の伝達が遮断される。

このとき、動力伝達装置１の断続機構２１は、トランスファ４１７の断続部４１５が接続解除された後に、接続解除されるように同期して作動されて接続解除状態となる。この状態では、車両の走行による後輪４２７の回転が断続機構２１で遮断され、差動機構１５のデフケース３に入力されることがない。また、車両の走行による後輪４２５の回転は、差動機構１５のサイドギヤ７に入力されてピニオン５を回転させ、サイドギヤ９を回転させるが、デフケース３を回転させることがなく、デフケース３とプロペラシャフト４１９側とに設けられたギヤ組６１を回転させることがない。

このように車両の二輪駆動状態では、トランスファ４１７の断続部４１５と動力伝達装置１の断続機構２１とを接続解除状態とすることにより、方向変換ギヤ組４３７、プロペラシャフト４１９、ギヤ組６１などの回転を防止し、無駄な回転系を削減して燃費向上を図ることができる。なお、動力伝達装置１の断続機構２１のように、一方の出力軸１３に伝達される駆動力を制御可能に断続する断続機構は、いわゆるアクスルディスコネクトと称される。以下、図２〜図７を用いて本発明の実施の形態に係る動力伝達装置について説明する。

なお、断続部４１５と断続機構２１の接続又は解除のタイミングは、いずれか一方の接続が他方の接続に先行して行われ、いずれか一方の解除が他方の解除に先行して行われること、或いは両方の接続又は両方の解除が同時期に行われることなど、それらの接続と解除のタイミングは各構造の機能の特徴や車両の走行状態によって適宜決定されるものである。

（第１実施形態）
図２〜図５を用いて第１実施形態について説明する。

本実施の形態に係る動力伝達装置１は、駆動力が入力されるデフケース３と、このデフケース３に支承されて自転可能であると共にデフケース３の回転によって公転する差動ギヤとしてのピニオン５と、このピニオン５と噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとしてのサイドギヤ７，９とを有する差動機構１５と、この一対のサイドギヤ７，９のうちサイドギヤ９に一体回転可能に連結される出力軸１３と、出力軸１３に設けられ駆動力が入力される入力部１７と、出力軸１３に設けられ入力部１７に伝達された駆動力を出力する出力部１９と、入力部１７と出力部１９との間に設けられ入力部１７と出力部１９との間の動力伝達を断続する断続機構２１と、この断続機構２１を作動させるアクチュエータ２３とを備えている。

そして、アクチュエータ２３は、電動モータ２５と、この電動モータ２５の回転を減速させる減速機構２７と、この減速機構２７の回転を軸方向操作力に変換させる変換機構２９とを有する。

また、減速機構２７は、電動モータ２５のモータ軸１１７から変換機構２９の作動回転部までのトータル減速比が７０以上１３０以下に設定されている。

さらに、変換機構２９は、ボールカム機構であり、このボールカム機構は、初期位置から作動する第１作用角θ１と、この第１作用角θ１から作動する第２作用角θ２とを有し、第１作用角θ１は、第２作用角θ２より小さく設定されている。

また、断続機構２１は、入力部１７と出力部１９との間の動力伝達を断続する断続部３１と、この断続部３１に隣接配置され変換機構２９によって移動操作され断続部３１を押圧して接続させる押圧部材３３とを有し、押圧部材３３は、付勢部材３５によって断続部３１の接続解除方向に付勢されている。

なお、断続部３１は、入力部１７に連結したクラッチドラムの内周スプラインと係合する複数の外側クラッチ板と、出力部１９の外周スプラインに係合する複数の内側クラッチ板が交互に配置された摩擦クラッチからなる。

さらに、変換機構２９の軸方向操作力及びその反力は、出力部１９に入力される。

また、デフケース３は、駆動力を伝達する動力伝達ギヤ３７と噛み合うギヤ部３９を有し、断続機構２１とアクチュエータ２３とは、動力伝達ギヤ３７を軸方向に挟んでギヤ部３９の反対側に配置されている。

図２に示すように、動力伝達装置１は、ケーシング４１と、差動機構１５と、断続機構２１と、アクチュエータ２３から構成されている。

ケーシング４１は、主に差動機構１５と入力軸６３が収容される第１ケーシング４３と、主に断続機構２１とアクチュエータ２３とが収容される第２ケーシング４５と、第１ケーシング４３内に入力軸６３や差動機構１５を収容した後に、第１ケーシング４３をボルトにより一体結合して閉塞するカバー体４７とからなり、車体フレームなどの静止系部材（不図示）に固定される。このケーシング４１内には、差動機構１５と、断続機構２１と、アクチュエータ２３とが収容されている。

しかしながら、ケーシング４１の分割形態は、入力軸６３と差動機構１５の前側半分を収容するケーシング本体と、差動機構１５の後側半分を収容するカバー体とするように差動機構１５の軸心を含む分割面で分割しボルトなどにより一体結合してもよい。

本実施の形態における差動機構１５は、デフケース３と、ピニオンシャフト４９と、ピニオン５と、一対のサイドギヤ７，９と、一対の出力軸１１，１３とを備えている。

デフケース３は、軸方向両側に形成されたボス部５１，５３でそれぞれベアリング５５，５７を介してケーシング４１のカバー体４７及び第１ケーシング４３に回転可能に支持されている。また、デフケース３には、ギヤ部３９がボルトによって固定されたフランジ部５９が形成され、ギヤ部３９が駆動力を伝達する動力伝達ギヤ３７と噛み合い、これら動力伝達ギヤ３７とギヤ部３９とでギヤ組６１を構成している。

ギヤ組６１は、小径のピニオンである動力伝達ギヤ３７と、大径のリングギヤであるギヤ部３９とからなるベベルギヤ組で変速駆動されるように構成され、プロペラシャフト４１９（図１参照）に伝達された駆動力を方向変換する。このギヤ組６１を構成する小径のピニオンである動力伝達ギヤ３７は、入力軸６３の軸方向一端側に入力軸６３と連続する一部材で形成され、入力軸６３から入力された駆動力を方向変換してデフケース３に伝達する。

入力軸６３は、軸心がデフケース３の回転軸心と直交する方向に配置され、軸方向に配置された２つのベアリング６５，６７を介してケーシング４１の第１ケーシング４３に回転可能に支持されている。この入力軸６３の他端側外周には、スプライン形状の連結部６９が形成され、プロペラシャフト４１９（図１参照）に連結される連結部材７１が一体回転可能に連結されている。

連結部材７１は、入力軸６３の端部にナット７３をねじ締結することによって軸方向位置が固定されると共に、ベアリング６５，６７に予圧が付与され入力軸６３の軸方向位置が位置決めされる。また、連結部材７１と第１ケーシング４３との径方向間にはケーシング４１の内部と外部とを区画するシール部材７５が配置されると共に、連結部材７１の外周にはシール部材７５のリップ部と摺動するダストカバー７７が配置されている。この連結部材７１を介して入力軸６３に伝達された駆動力は、ギヤ組６１を介してデフケース３に伝達され、デフケース３に収容されたピニオンシャフト４９と、ピニオン５と、一対のサイドギヤ７，９と、一対の出力軸１１，１３とに伝達される。

ピニオンシャフト４９は、長尺のシャフトからなり、端部をデフケース３に係合してピンで抜け止め及び回り止めされ、デフケース３と一体に回転駆動される。このピニオンシャフト４９には、ピニオン５が支承されている。

ピニオン５は、デフケース３の周方向等間隔に２つ配置され、長尺のピニオンシャフト４９の両端側に支承されてデフケース３の回転によって公転する。また、ピニオン５の背面側とデフケース３との径方向間には、ピニオン５の公転時に発生する径方向への移動を受ける球面ワッシャ７９が配置されている。このピニオン５は、一対のサイドギヤ７，９に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている一対のサイドギヤ７，９に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト４９に自転可能に支持されている。

一対のサイドギヤ７，９は、それぞれのボス部でデフケース３に相対回転可能に支持され、ピニオン５と噛み合っている。また、サイドギヤ７，９の背面側とデフケース３との軸方向間には、ピニオン５との噛み合い反力によるサイドギヤ７，９の軸方向への移動を受けるスラストワッシャ８１，８３が配置されている。

この一対のサイドギヤ７，９は、内周側にスプライン形状の連結部８５，８７が形成され、それぞれ後車軸４２１，４２３（図１参照）側に連結された一対の出力軸１１，１３（出力軸１１については図１参照）がサイドギヤ７，９と一体回転可能に連結され、デフケース３に入力された駆動力を後車軸４２１，４２３を介して後輪４２５，４２７（図１参照）へ出力する。

一対の出力軸１１，１３は、それぞれ一対のサイドギヤ７，９と後車軸４２１，４２３（図１参照）とに一体回転可能に配置され、デフケース３に入力された駆動力を後輪４２５，４２７（図１参照）側に出力する。また、出力軸１１（図１参照）とケーシング４１のカバー体４７との径方向間にはケーシング４１の内部と外部とを区画するシール部材８９が配置されている。この一対の出力軸１１，１３のうち出力軸１３は、入力部１７と出力部１９とからなる。

入力部１７は、サイドギヤ９側が軸状に形成されると共に断続部３１側のクラッチドラム部が接続して連続する部材で中空状に形成されている。また、入力部１７とデフケース３のボス部５３との径方向間には、摺動ブッシュなどの摺動部材９１が配置されている。また、入力部１７の断続部３１側のクラッチドラム部内周には、スプライン形状の係合部９３が形成され、断続部３１の外側クラッチ板が係合されている。この入力部１７は、サイドギヤ９側の軸状の外周が連結部８７を介してサイドギヤ９と一体回転可能に連結される。このような入力部１７の断続部３１側の回転軸心部には、出力部１９が入力部１７と相対回転可能に配置されている。

出力部１９は、中空状に形成され、外周でベアリング９５を介して入力部１７と相対回転可能に、またベアリング９７を介して第２ケーシング４５に支持されている。また、出力部１９の軸心側の中央部には、区画壁９９が出力部１９と連続する一部材で設けられ、ケーシング４１の内部と外部とを区画している。なお、区画壁９９は、別体に取り付けられる封止プラグであってもよい。また、出力部１９の軸方向一端側外周とケーシング４１の第２ケーシング４５との径方向間には、ケーシング４１の内部と外部とを区画するシール部材１０１が設けられている。

この出力部１９の軸方向一端側内周には、スプライン形状の連結部１０３が形成され、後車軸４２３（図１参照）が出力部１９と一体回転可能に連結される。このような出力部１９の軸方向他端側外周には、スプライン形状の係合部１０５が形成され、断続部３１の内側クラッチ板が係合されている。このような入力部１７と出力部１９との間に伝達される駆動力は、断続機構２１によって断続される。

断続機構２１は、動力伝達ギヤ３７を軸方向に挟んでデフケース３のギヤ部３９の反対側に配置され、断続部３１と、押圧部材３３とを備えている。

断続部３１は、複数の外側クラッチ板と、複数の内側クラッチ板とを備えている。複数の外側クラッチ板は、入力部１７のクラッチドラム部内周に形成された係合部９３に軸方向移動可能で入力部１７と一体回転可能に係合されている。複数の内側クラッチ板は、複数の外側クラッチ板に対して軸方向に交互に配置され、出力部１９の外周に形成された係合部１０５に軸方向移動可能で出力部１９と一体回転可能に係合されている。

この断続部３１は、滑り摩擦を伴い伝達トルクを中間制御可能な制御型の複数のクラッチ板からなる多板クラッチとなっている。この断続部３１は、押圧部材３３によって押圧接続され、入力部１７と出力部１９との間の動力伝達を可能とする。

押圧部材３３は、断続部３１に軸方向に隣接配置され、移動部１０７と、押圧部１０９とを備えている。移動部１０７は、環状に形成され、出力部１９の外周に軸方向移動可能に配置されている。この移動部１０７と断続部３１との軸方向間には、押圧部１０９が配置されている。

押圧部１０９は、環状に形成され、移動部１０７との軸方向間に移動部１０７との相対回転を許容させると共に移動部１０７の軸方向移動を押圧部１０９に伝達させるスラストベアリング１１１を介して移動部１０７の外径側に配置されている。また、押圧部１０９の内径側には、押圧部材３３を断続部３１の接続解除方向に付勢する付勢部材３５が配置されている。

付勢部材３５は、皿ばねからなり、常時、押圧部材３３を断続部３１の接続解除方向に付勢する。このため、押圧部材３３がアクチュエータ２３によって断続部３１の接続方向に移動操作されていない状態では、押圧部１０９が断続部３１の複数のクラッチ板に接触することがなく、断続部３１の複数のクラッチ板が押圧されず、断続部３１における引きずりトルクの発生を低減することができる。

このような付勢部材３５によって断続部３１の接続解除方向に付勢されている押圧部材３３の押圧部１０９は、断続部３１の複数のクラッチ板に軸方向に隣接配置され、移動部１０７がアクチュエータ２３によって付勢部材３５の付勢力に抗して断続部３１の接続方向に移動されることにより、断続部３１の複数のクラッチ板を押圧して断続部３１を接続させる。

ここで、入力部１７とケーシング４１の第１ケーシング４３との径方向間には、ケーシング４１の内部を差動機構１５側と断続機構２１側とに区画する２つのシール部材１１３，１１５が配置されている。この２つのシール部材１１３，１１５によって区画されたケーシング４１内には、それぞれ差動機構１５側と断続機構２１側とに粘性の異なる潤滑油が封入されている。

詳細には、差動機構１５側に封入される潤滑油は、ギヤ組６１の潤滑が可能で、断続機構２１側の潤滑油より粘性が高く設定されている。このため、断続機構２１が接続解除状態で、潤滑油の粘度抵抗により、ギヤ組６１とデフケース３の表面に粘性抵抗を増大させ、回転停止状態を作りやすくすることができる。また、断続機構２１側に封入される潤滑油は、差動機構１５側に封入される潤滑油より粘性が低く設定されている。これは、断続部３１が接続解除状態であるにも関わらず、潤滑油の粘性によって断続機構２１の断続部３１で引きずりトルクが発生し、入力部１７と出力部１９との間で動力伝達され、差動機構１５からギヤ組６１を介してプロペラシャフト４１９（図１参照）側が回転されることを防止するためである。このため、断続機構２１側に封入される潤滑油は、断続部３１による引きずりトルクの発生を大幅に抑制すべく、所定の潤滑、摩擦特性の保持、必要以上の油膜形成の排除が可能な特性を合わせ持っている。

つまり、差動機構１５側の潤滑油と断続機構２１側の潤滑油のそれぞれの粘性を上記のように所定粘度で設定することにより、二輪駆動状態での各機構の機能を確実に達成させ、駆動ロスを大幅に低減することができる。

アクチュエータ２３は、動力伝達ギヤ３７を軸方向に挟んでデフケース３のギヤ部３９の反対側に配置され、電動モータ２５と、減速機構２７と、変換機構２９とを備えている。

電動モータ２５は、ケーシング４１の第２ケーシング４５の外側に組付けられ、ケーシング４１の内部にモータ軸１１７が配置されている。この電動モータ２５は、制御手段としてのコントローラ（不図示のＥＣＵ）に接続され、コントローラによって制御可能に作動される。なお、このコントローラは、電動モータ２５の他に車両に設けられた各種センサやトランスファ４１７の断続部４１５（図１参照）を作動させるアクチュエータにも接続され、電動モータ２５の制御と共にトランスファ４１７の断続部４１５の断続も制御している。この電動モータ２５のモータ軸１１７から出力される回転は、減速機構２７によって減速される。

減速機構２７は、第１減速ギヤ組１１９と、第２減速ギヤ組１２１と、第３減速ギヤ組１２３とを備えている。なお、ケーシング４１の第２ケーシング４５の減速機構２７が配置された開口部分には、ケーシング４１を閉塞する閉塞部材１２５が設けられている。

第１減速ギヤ組１１９は、電動モータ２５のモータ軸１１７と第１大径ギヤ部１２７とからなる。第１大径ギヤ部１２７は、ケーシング４１の第２ケーシング４５内に第１中間軸１２９を介して回転可能に支持された第１中間ギヤ１３１に設けられ、電動モータ２５のモータ軸１１７と噛み合っている。この第１減速ギヤ組１１９は、電動モータ２５の回転を減速して第１中間ギヤ１３１を介して第２減速ギヤ組１２１に伝達する。

第２減速ギヤ組１２１は、第２小径ギヤ部１３３と第２大径ギヤ部１３５とからなる。第２小径ギヤ部１３３は、第１中間ギヤ１３１に第１大径ギヤ部１２７と隣接して設けられ、第２大径ギヤ部１３５と噛み合っている。第２大径ギヤ部１３５は、ケーシング４１の第２ケーシング４５内に第２中間軸１３７を介して回転可能に支持された第２中間ギヤ１３９に設けられている。この第２減速ギヤ組１２１は、第１中間ギヤ１３１からの回転を減速して第２中間ギヤ１３９を介して第３減速ギヤ組１２３に伝達する。

第３減速ギヤ組１２３は、第３小径ギヤ部１４１と第３大径ギヤ部１４３とからなる。第３小径ギヤ部１４１は、第２中間ギヤ１３９に第２大径ギヤ部１３５と隣接して設けられ、第３大径ギヤ部１４３と噛み合っている。第３大径ギヤ部１４３は、押圧部材３３の移動部１０７の外径に設けられている。この第３減速ギヤ組１２３は、第２中間ギヤ１３９からの回転を減速して押圧部材３３の移動部１０７を回転させる。

このように減速機構２７は、電動モータ２５から押圧部材３３の移動部１０７までの動力伝達経路を３段減速としており、電動モータ２５のモータ軸１１７から変換機構２９の作動回転部までのトータル減速比は７０以上１３０以下に設定されている。この減速比の下限値である７０より小さい場合には、電動モータ２５から押圧部材３３の移動部１０７までに十分に減速させることができず、電動モータ２５が大型化し、大きな電力消費を余儀なくされて、電動モータ自体のサイズを小型化することができないばかりか、回転慣性力が大きく、制御レスポンスが悪化してしまう。さらには、制御用のＥＣＵ素子の許容電流が大きく発熱を伴い、高価なＥＣＵの設定を招いてしまう。一方、減速比の上限値である１３０より大きい場合には、押圧部材３３の移動部１０７の回転と変換機構２９における軸方向操作力への変換とを十分に制御することができず、断続部３１の断続応答性が悪化すると共に、減速機構の伝達効率が低下し、ギヤ組を用いる場合にはバックラッシュが増大し、制御応答性を悪化させてしまう。

そこで、減速機構２７の減速比を７０以上に設定することにより、電動モータ２５を小型化することができ、消費電力も低減することができる。加えて、電動モータ２５の作動を制御するコントローラを小型化することができ、装置を低コスト化することができる。また、減速機構２７の減速比を１３０以下に設定することにより、押圧部材３３の移動部１０７の回転と変換機構２９における軸方向操作力への変換とを制御することができ、断続部３１の断続応答性を確保することができる。このような減速機構２７で減速されて伝達された押圧部材３３の移動部１０７の回転は、変換機構２９によって軸方向操作力に変換される。なお、減速機構２７の減速比を７０以上１３０以下に設定することによって、断続機構２１の制御に係わる電動モータ２５の常用電流は５Ａ〜７Ａ以内の低電流域で使用することができる。

変換機構２９は、ボールカム機構であり、押圧部材３３の移動部１０７とカムリング１４５とに周方向に形成された複数のカム面を対向させ、これらのカム面間に介在されたカムボール１４７からなる。

カムリング１４５は、出力部１９の外周とベアリング９７のアウタレースの外周とに配置され、凹凸形状の係合部１４６を介してケーシング４１に回転不能に係合されている。また、カムリング１４５は、スラスト反力によるベアリング９７側への軸方向移動がベアリング９７によって規制されている。このカムリング１４５と押圧部材３３の移動部１０７との軸方向の対向面には、それぞれ周方向に形成された複数のカム面が形成され、これらのカム面間にはカムボール１４７が介在されている。

カムボール１４７は、押圧部材３３の移動部１０７の回転によってカムリング１４５と移動部１０７との間に差回転が生じることにより、押圧部材３３を断続部３１側へ軸方向押圧移動させるカムスラスト力を発生させる。

このボールカム機構では、図３〜図５に示すように、初期位置から作動する第１作用角θ１と、この第１作用角θ１から作動する第２作用角θ２とを有し、第１作用角θ１は、第２作用角θ２より小さく設定されている。第１作用角θ１で形成された傾斜面の範囲Ｓ１にカムボール１４７が位置される状態では、図４に示すように、押圧部材３３の押圧部１０９と断続部３１のクラッチ板との間に隙間Ｃが形成され、断続部３１が接続解除状態とされる。第２作用角θ２で形成された傾斜面の範囲Ｓ２にカムボール１４７が位置される状態では、図５に示すように、押圧部材３３の押圧部１０９が矢印のように断続部３１の複数のクラッチ板を押圧し、断続部３１が接続状態となる。

このようにボールカム機構における作用角を第１作用角θ１と第２作用角θ２との２段で構成し、第１作用角θ１を第２作用角θ２より小さく設定することにより、押圧部材３３の移動部１０７が小さな回転角度であっても、押圧部材３３の軸方向移動ストロークを確保することができ、断続部３１の状態を確実に制御することができる。

このような変換機構２９における軸方向操作力、すなわちボールカム機構におけるカムスラスト力とスラスト反力とは、出力部１９のみに入力される。詳細には、押圧部材３３の押圧部１０９が断続部３１を押圧するカムスラスト力は、断続部３１のクラッチ板に隣接配置された受圧プレート１０６を介して出力部１９の係合部１０５に固定されたＣ型ワッシャなどからなる第１規制部１４９に入力される。一方、カムリング１４５がベアリング９７側に移動されるスラスト反力は、ベアリング９７のインナレースに隣接配置され出力部１９の外周に固定されたＣ型ワッシャなどからなる第２規制部１５１に入力される。このように変換機構２９における軸方向操作力を出力部１９のみに入力させることにより、断続部３１の断続特性を安定化させることができる。

このように構成された動力伝達装置１では、電動モータ２５の作動により電動モータ２５の回転が減速機構２７で減速され、変換機構２９に伝達される。この変換機構２９に伝達された回転は、軸方向操作力に変換され、押圧部材３３を付勢部材３５の付勢力に抗して断続部３１の接続方向に軸方向移動させる。この押圧部材３３の軸方向移動により押圧部１０９が断続部３１の複数のクラッチ板を押圧して断続部３１が接続される。この断続部３１の接続により入力部１７と出力部１９との間の動力伝達が可能となり、差動機構１５のサイドギヤ９と後車軸４２３（図１参照）との間の動力伝達が可能となる。

一方、断続部３１の接続は、電動モータ２５を逆回転させることにより、押圧部材３３が付勢部材３５によって断続部３１の接続解除方向に軸方向移動されて解除される。この断続部３１の接続解除により入力部１７と出力部１９との間の動力伝達が遮断され、車両の走行による後輪４２７（図１参照）の回転が差動機構１５のサイドギヤ９に入力されることがない。また、この断続部３１の接続解除状態では、車両の走行による後輪４２５（図１参照）の回転が差動機構１５のサイドギヤ７に入力されてピニオン５を回転させ、サイドギヤ９を回転させるが、サイドギヤ９と後車軸４２３との間の動力伝達が遮断されているので、一対のサイドギヤ７，９は相対回転される。このため、デフケース３が回転されることがなく、ギヤ組６１が回転されることがない。

このような動力伝達装置１では、アクチュエータ２３が電動モータ２５と、この電動モータ２５の回転を減速させる減速機構２７と、この減速機構２７の回転を軸方向操作力に変換させる変換機構２９とを有するので、アクチュエータ２３の組付方法に厳しい制限がなく、組付性を向上することができる。

また、減速機構２７は電動モータ２５の回転を減速させる機構であり、変換機構２９は回転を軸方向操作力に変換させる機構であるので、減速機構２７と変換機構２９とが軸方向に大きなスペースを必要とすることがなく、装置を軸方向に小型化することができる。

さらに、アクチュエータ２３は、電動モータ２５と変換機構２９との間に減速機構２７を有するので、電動モータ２５の回転力を増幅して変換機構２９に出力させることができ、電動モータ２５を小型化することができる。

従って、このような動力伝達装置１では、アクチュエータ２３が電動モータ２５と減速機構２７と変換機構２９とからなるので、アクチュエータ２３の組付性を向上でき、小型化することができる。

また、減速機構２７は、減速比が７０以上１３０以下に設定されているので、電動モータ２５を小型化して消費電力を低減しつつ、断続機構２１の断続応答性を確保することができる。

さらに、変換機構２９は、ボールカム機構であり、このボールカム機構は、初期位置から作動する第１作用角θ１と、この第１作用角θ１から作動する第２作用角θ２とを有し、第１作用角θ１は、第２作用角θ２より小さく設定されている。このため、変換機構２９が得られる回転角度が小さな回転角度であっても、軸方向操作力の軸方向移動ストロークを確保することができ、断続機構２１の状態を確実に制御することができる。

また、断続機構２１の押圧部材３３は、付勢部材３５によって断続部３１の接続解除方向に付勢されているので、押圧部材３３がアクチュエータ２３によって断続部３１の接続方向に移動操作されていない状態では、押圧部材３３が断続部３１を押圧することがなく、断続部３１における引きずりトルクの発生を低減することができる。

さらに、変換機構２９の軸方向操作力は、出力部１９に入力されるので、変換機構２９の軸方向操作力を別々の部材で受けることがなく、断続機構２１の断続特性を安定化させることができる。

また、断続機構２１とアクチュエータ２３とは、動力伝達ギヤ３７を軸方向に挟んでデフケース３のギヤ部３９の反対側に配置されているので、動力伝達装置１における差動機構１５の回転軸心の軸方向の回転バランスを保持することができ、動力伝達を安定化させることができる。

（第２実施形態）
図６を用いて第２実施形態について説明する。

本実施の形態に係る動力伝達装置２０１は、変換機構２０３は、ボールねじ機構である。

また、ボールねじ機構は、断続機構２１と径方向にオーバーラップして配置されている。なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

ここで、図６に示すように、ケーシング４１は、差動機構１５の軸心を含む分割面によって分割された前側のケーシング本体４２と後側のカバー体４４とからなり、ケーシング本体４０は入力軸６３と差動機構１５の前側半分を収容し、カバー体４２は差動機構１５の後側半分を収容する。このケーシング本体４０とカバー体４２とは、ボルト（不図示）によって一体に締結固定される。

また、差動機構１５では、デフケース３と一対のサイドギヤ７，９の背面側との軸方向間には、ピニオン５との噛み合い反力によるサイドギヤ７，９の軸方向への移動を受けるスラストベアリング２０５，２０７が配置されている。このようなスラストベアリング２０５，２０７を適用することにより、デフケース３と一対のサイドギヤ７，９との間の摺動抵抗を低減することができる。

さらに、入力部１７とケーシング４１の第１ケーシング４３との径方向間には、ケーシング４１の内部を差動機構１５側と断続機構２１側とに区画するシール部材２０９が配置されている。このシール部材２０９は、１つの基部に対して２つのリップ部が背面合わせにされた構造となっている。このようなシール部材２０９を適用することにより、部品点数を削減することができる。

また、出力部１９の外周には、スプライン形状の連結部２１１が形成され、出力連結部材２１３が出力部１９と一体回転可能に連結されている。この出力連結部材２１３の外周には、スプライン形状の係合部２１５が形成され、断続部３１の内側クラッチ板が係合されている。このような出力連結部材２１３には、変換機構２０３が軸方向に隣接配置されている。

図６に示すように、変換機構２０３は、入力部１７、断続部３１、出力連結部材２１３及び出力部１９と径方向にオーバーラップして配置されたボールねじ機構であり、ねじ軸２１７と、ナット２１９と、ねじ軸２１７とナット２１９との間に介在する複数のボール２２１とを備えている。

ねじ軸２１７は、２つの部材が溶接などの固定手段によって一体に固定され、ニードルベアリング２２３とベアリング９７とを介して出力部１９の外周に配置され、凹凸形状の係合部２２５を介してケーシング４１に回転不能に係合されている。このねじ軸２１７の外周側には、ナット２１９が配置されている。

ナット２１９は、ねじ軸２１７の外周に軸方向移動可能で回転可能に配置されている。このナット２１９とねじ軸２１７との径方向間の合わせ面には、螺旋溝が形成されている。この螺旋溝内には、複数のボール２２１が介在されている。

複数のボール２２１は、螺旋溝内に回転可能に配置され、ナット２１９の回転によるナット２１９の軸方向移動を小さな回転力で可能とする。このナット２１９の回転は、押圧部材３３の移動部１０７によって付与される。

なお、押圧部材３３の移動部１０７は、スプライン形状の連結部２２７を介して軸方向移動可能でナット２１９と一体回転可能に連結されている。また、押圧部材３３を断続部３１の接続解除方向に付勢する付勢部材２２９は、ウェーブスプリングからなる。この押圧部材３３の移動部１０７は、電動モータ２５から減速機構２７を介して減速された回転によって回転される。

このような押圧部材３３の移動部１０７の回転は、連結部２２７を介してナット２１９を回転させる。このナット２１９の回転により、ナット２１９が断続部３１の接続方向に軸方向移動され、移動部１０７を断続部３１の接続方向に軸方向移動させる。この移動部１０７の軸方向移動により、スラストベアリング１１１を介して押圧部材３３の押圧部１０９が付勢部材２２９の付勢力に抗して断続部３１の接続方向に軸方向移動され、押圧部１０９が断続部３１の複数のクラッチ板を押圧して断続部３１が接続される。この断続部３１の接続により入力部１７と出力部１９との間の動力伝達が可能となり、差動機構１５のサイドギヤ９と後車軸４２３（図１参照）との間の動力伝達が可能となる。

一方、断続部３１の接続は、電動モータ２５の作動を停止することにより、押圧部材３３の押圧部１０９が付勢部材２２９によって断続部３１の接続解除方向に軸方向移動されて解除される。この断続部３１の接続解除により入力部１７と出力部１９との間の動力伝達が遮断され、車両の走行による後輪４２７（図１参照）の回転が差動機構１５のサイドギヤ９に入力されることがない。

このとき、付勢部材２２９は、押圧部材３３の移動部１０７を介してナット２１９を断続部３１の接続解除方向に付勢している。このため、付勢部材２２９は、ナット２１９を初期位置に位置させ、ボールねじ機構の初期位置を規定している。また、付勢部材２２９による押圧部材３３の軸方向移動は、移動部１０７とねじ軸２１７との当接によって規制される。この移動部１０７とねじ軸２１７とが当接した状態では、ねじ軸２１７とナット２１９との軸方向間に隙間が形成されている。このようにボールねじ機構の初期位置を移動部１０７とねじ軸２１７との当接によって規定することにより、ナット２１９がねじ軸２１７に当接してナット２１９の軸方向移動によるナット２１９の回転によってナット２１９がねじ軸２１７側に噛み込んで、ボールねじ機構がセルフロックしてしまうことを防止できる。

なお、押圧部材３３の移動部１０７とねじ軸２１７と軸方向間には、摩擦力の高い摺動部材２３１が配置されている。このため、付勢部材２２９の付勢力による押圧部材３３の軸方向移動により、移動部１０７と摺動部材２３１とが当接すると、摺動部材２３１の高い摩擦力によって移動部１０７の回転が最小限に抑えられ、移動部１０７及びナット２１９の回転による軸方向移動を最小限に抑えることができる。

このような変換機構２０３における軸方向操作力、すなわちボールねじ機構における断続部３１の接続方向操作力と接続解除方向操作力とは、出力部１９のみに入力される。詳細には、押圧部材３３の押圧部１０９が断続部３１を押圧する接続方向操作力は、断続部３１のクラッチ板に隣接配置された受圧プレート２１６を介して出力連結部材２１３の係合部２１５に固定されると共に出力連結部材２１３に隣接配置され出力部１９の連結部２１１に固定されたＣ型ワッシャなどからなる第１規制部２３３，２３５に入力される。一方、付勢部材２２９によって押圧部材３３の移動部１０７がねじ軸２１７に当接される接続解除方向操作力は、ベアリング９７のインナレースに隣接配置され出力部１９の外周に固定されたＣ型ワッシャなどからなる第２規制部１５１に入力される。このように変換機構２０３における軸方向操作力を出力部１９のみに入力させることにより、断続部３１の断続特性を安定化させることができる。

このような動力伝達装置２０１では、変換機構２０３がボールねじ機構であるので、小さな回転力を大きな軸方向操作力に変換することができ、電動モータ２５をさらに小型化することができる。

また、ボールねじ機構は、断続機構２１と径方向にオーバーラップして配置されているので、軸方向の移動ストロークが長いボールねじ機構が配置されても装置の軸方向への大型化を抑制することができる。

（第３実施形態）
図７を用いて第３実施形態について説明する。

本実施の形態に係る動力伝達装置３０１は、差動機構１５と断続機構２１とは、ケーシング４１に収容され、ケーシング４１には、差動機構１５側と断続機構２１側とを区画するシール部材３０３が配置されている。

なお、他の実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は他の実施形態を参照するものとし省略するが、他の実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

図７に示すように、差動機構１５は、ケーシング４１の第１ケーシング４３側に収容され、断続機構２１は、ケーシング４１の第２ケーシング４５側に収容されている。なお、アクチュエータ２３の変換機構２９は、ボールカム機構となっている。このような差動機構１５と断続機構２１とを収容するケーシング４１内は、シール部材３０３によって差動機構１５側と断続機構２１側とに区画されている。

シール部材３０３は、１つの基部に対して２つのリップ部が背面合わせにされた構造となっており、入力部１７とケーシング４１の第１ケーシング４３との径方向間に配置されている。このシール部材３０３によって区画されたケーシング４１内には、それぞれ差動機構１５側と断続機構２１側とに種類の異なる潤滑油が封入されている。

ここで、例えば、潤滑油の種類として粘性に着目した場合、断続機構２１側に封入される潤滑油の粘性が高い場合には、断続部３１が接続解除状態であるにも関わらず、潤滑油の高い粘性によって断続機構２１の断続部３１で引きずりトルクが発生し、入力部１７と出力部１９との間で動力伝達される恐れがあった。このように入力部１７と出力部１９との間で動力伝達されてしまうと、車両が前輪駆動の二輪駆動状態でトランスファ４１７（図１参照）からプロペラシャフト４１９（図１参照）側への駆動力の伝達が遮断されているにも関わらず、車両の走行による後輪４２７（図１参照）の回転が差動機構１５のサイドギヤ９に入力されてデフケース３が回転され、ギヤ組６１を介してプロペラシャフト４１９を回転させてしまう。

そこで、断続機構２１側に封入される潤滑油は、差動機構１５側に封入される潤滑油より粘性が低く設定されている。このように断続機構２１側の潤滑油の粘性を低く設定することにより、潤滑油の粘性による断続機構２１の断続部３１での引きずりトルクの発生を大幅に低減することができる。

このような動力伝達装置３０１では、ケーシング４１には、差動機構１５側と断続機構２１側とを区画するシール部材３０３が配置されているので、差動機構１５側と断続機構２１側とにそれぞれ機能に応じた種類の異なる潤滑油を収容させることができる。

なお、本発明の実施の形態に係る動力伝達装置では、入力部の内周側に出力部が配置されているが、入力部の外周側に出力部を配置する構成でもよく、入力部と出力部との配置関係は周辺部材の干渉などを考慮して適宜選択すればよい。

また、断続部は、摩擦クラッチとなっているが、これに限らず、噛み合いクラッチなど入力部と出力部との間の動力伝達を断続できるものであれば、どのような形態であってもよい。

上述した各実施の形態では、減速機構に外接噛み合い式の３段減速ギヤを用いて、所定の減速比（７０以上１３０以下）に設定している。この３段減速ギヤによれば、平行に配置される各ギヤの軸心の相対的な位置関係を設定することにより、ケーシング４１（特に第２ケーシング４５）の外方への張り出しを抑制して、周囲の構成物との干渉を防止するレイアウトが容易である。結果として、動力伝達装置をコンパクト化でき、車両への搭載性が向上する。

しかしながら、本発明における減速機構は、上述した機構に限らず、内接噛み合いギヤを用いた機構や外接噛み合いギヤを用いても併列させた不思議歯車を用いた機構、或いはウォームギヤやベベルギヤなどの直交噛み合いギヤを用いた機構、さらにはそれらの組合せなど種々の機構を適用することができる。この場合には、減速機構の減速比は上述した技術的視点をもとに７０〜１３０の間に設定されることが好ましい。

１，２０１，３０１…動力伝達装置
３…デフケース
５…ピニオン（差動ギヤ）
７，９…サイドギヤ（出力ギヤ）
１１，１３…出力軸
１５…差動機構
１７…入力部
１９…出力部
２１…断続機構
２３…アクチュエータ
２５…電動モータ
２７…減速機構
２９，２０３…変換機構
θ１…第１作用角
θ２…第２作用角
３１…断続部
３３…押圧部材
３５，２２９…付勢部材
３７…動力伝達ギヤ
３９…ギヤ部

Claims (6)

1. 駆動力が入力されるデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転する差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとを有する差動機構と、この一対の出力ギヤのうちいずれか一方の出力ギヤに一体回転可能に連結される出力軸と、この出力軸に設けられ駆動力が入力される入力部と、前記入力部に伝達された駆動力を出力する出力部と、前記入力部と前記出力部との間に設けられ前記入力部と前記出力部との間の動力伝達を断続する断続機構と、この断続機構を作動させるアクチュエータとを備えた動力伝達装置であって、
   前記アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転を減速させる減速機構と、この減速機構の回転を軸方向操作力に変換させる変換機構とを有し、
   前記断続機構は、前記入力部に軸方向に隣接配置され、
   前記変換機構は、前記断続機構に軸方向に隣接配置され、
   前記減速機構は、前記変換機構の外径側に配置され、
   前記電動モータは、モータ軸と本体部とを有し、前記モータ軸が前記減速機構に連結され、前記本体部が前記断続機構より軸方向の前記デフケース側に向けて配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記減速機構は、減速比が７０以上１３０以下に設定されていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１又は２記載の動力伝達装置であって、
   前記変換機構は、ボールカム機構であり、このボールカム機構は、初期位置から作動する第１作用角と、この第１作用角から作動する第２作用角とを有し、前記第１作用角は、前記第２作用角より小さく設定されていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の動力伝達装置であって、
   前記断続機構は、前記入力部と前記出力部との間の動力伝達を断続する断続部と、この断続部に隣接配置され前記変換機構によって移動操作され前記断続部を押圧して接続させる押圧部材とを有し、前記押圧部材は、付勢部材によって前記断続部の接続解除方向に付勢されていることを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の動力伝達装置であって、
   前記変換機構の軸方向操作力は、前記入力部と前記出力部とのうちいずれか一方に入力されることを特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の動力伝達装置であって、
   前記デフケースは、駆動力を伝達する動力伝達ギヤと噛み合うギヤ部を有し、前記断続機構と前記アクチュエータとは、前記動力伝達ギヤを軸方向に挟んで前記ギヤ部の反対側に配置されていることを特徴とする動力伝達装置。

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