JP6793460B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明はクラッチ装置に関し、特に異音の発生を抑制できるクラッチ装置に関するものである。

２つの部材間の動力の伝達と遮断とを切り換えるクラッチ装置が知られている。例えば特許文献１には、モータにより回転される回転部材（作動シャフト）に接触部（作動ピン）を設け、ばね（コイルばね）が移動部材を軸方向に押すことによって、移動部材に形成されたカムを接触部にばねの力で押し付けるクラッチ装置が開示されている。特許文献１に開示される技術では、モータにより回転部材を回転することでカムの輪郭に応じて移動部材を軸方向へ移動させ、それに伴い２つの部材に動力を伝達する。伝達機構の係合を解除して２つの部材間の動力の伝達を遮断するときは、モータを回転させてばねに弾性エネルギーを蓄積する。動力を伝達するときは、蓄積した弾性エネルギーを解放して、迅速に伝達機構を係合させる。

特開２０１０−１０７０３９号公報

しかしながら特許文献１に開示される技術では、ばねに蓄積された弾性エネルギーを解放すると、接触部がカムに衝突する衝撃音や伝達機構の歯打ち音等の異音が生じるという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、異音の発生を抑制できるクラッチ装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために請求項１記載のクラッチ装置によれば、ケースは、２つの部材間で動力を伝達する第１位置と動力の伝達を遮断する第２位置とに移動可能な移動部材を収容する。ケースに固定されたモータは回転部材を回転する。カムは回転部材または移動部材に設けられる。カムの輪郭に接触する接触部は、回転部材または移動部材に設けられる。ばねは、接触部とカムとが干渉して移動部材が第１位置から第２位置へ移動すると弾性エネルギーを蓄積する。カムは、第２位置に移動部材を位置させる蓄積部と、第１位置に移動部材を位置させる解放部とを備えている。緩衝手段は、蓄積部から解放部へ接触部が移動してばねの弾性エネルギーが解放されるときの衝撃を緩衝するので、接触部が解放部に達するときに生じる異音を抑制できる効果がある。
緩衝手段の傾斜部は、蓄積部と解放部との境界に形成される。傾斜部は、蓄積部と解放部との高低差を小さくするように蓄積部から解放部へ向かって傾斜する。移動部材は、傾斜部と接触部とが接触すると２つの部材間で動力を伝達するための伝達機構の係合が始まるように設定されているので、傾斜部がない場合に比べて、伝達機構の係合が始まるときの衝撃を緩衝できる。よって、伝達機構の係合に係る歯打ち音等の異音を抑制できる効果がある。
制御装置は、蓄積部から傾斜部を通って解放部へ接触部が移動するとき、接触部と傾斜部とが接触する位置でモータの回転を減速する。回転を減速しない場合に比べて、伝達機構が係合する速度を小さくできるので、伝達機構の係合に係る異音をさらに抑制できる効果がある。

請求項２記載のクラッチ装置によれば、傾斜部とは異なる緩衝手段の一部としてのストッパは、第２位置から第１位置への移動部材の移動を制限して接触部と解放部との間に隙間を形成する。ストッパのヤング率は接触部または解放部のヤング率より小さいので、接触部と解放部とが衝突するときより衝撃を小さくできる。よって、請求項１の効果に加え、ストッパにより異音を抑制できる効果がある。

請求項３記載のクラッチ装置によれば、ストッパがケースの一部に当接することで接触部と解放部との間に隙間を形成する。ケースのヤング率は鉄のヤング率より小さいので、請求項２の効果に加え、ストッパがケースの一部に当接して移動部材の移動を制限するときのケースによる反響音を小さくできる効果がある。

請求項４記載のクラッチ装置によれば、傾斜部とは異なる緩衝手段の一部としての緩衝体は、接触部が当接する解放部に配置される。緩衝体のヤング率は接触部のヤング率より小さいので、解放部と接触部とが衝突するときより衝撃を小さくできる。よって、請求項１の効果に加え、緩衝体により異音を抑制できる効果がある。

請求項５記載のクラッチ装置によれば、接触部は移動部材に設けられ、カムは回転部材に設けられる。２つの部材、回転部材および移動部材は同軸上に配置されるので、請求項１から４のいずれかの効果に加え、クラッチ装置の径方向の寸法を小さくできる効果がある。さらに、回転規制部により接触部はケースに対して回転が規制されるので、接触部とカムの輪郭とに応じて意図しない位置へ移動部材が移動することを防止できる。よって、動力の伝達・遮断の信頼性を向上できる効果がある。

本発明の第１実施の形態におけるクラッチ装置が搭載される車両のスケルトン図である。 クラッチ装置の片側断面図である。 クラッチ装置の部分拡大図である。 カムの展開図である。 第２実施の形態におけるクラッチ装置のカムの展開図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照して本発明の第１実施の形態におけるクラッチ装置１０が搭載される車両について説明する。図１は第１実施の形態におけるクラッチ装置１０が搭載される車両１（自動車）のスケルトン図である。

図１に示すように車両１は、前輪５の車軸４に配設されたクラッチ装置１０によって、前輪５が駆動される二輪駆動状態と、前輪５及び後輪８が駆動される四輪駆動状態とが切り換えられる自動車である。四輪駆動状態では、パワーユニット２の駆動力が差動装置３を介して前輪５の車軸４に伝達され、クラッチ装置１０及びドライブシャフト６を介して車軸４の回転が後輪８の車軸７へ伝達される。二輪駆動状態では、駆動される前輪５の車軸４からドライブシャフト６への回転の伝達が、クラッチ装置１０によって遮断される。

次に図２を参照してクラッチ装置１０について説明する。図２はクラッチ装置１０の軸方向断面図である。図２は車軸４からドライブシャフト６への動力伝達に関する部分が図示され、ドライブシャフト６の一部および車軸４の図示が省略される。矢印Ｘ１−Ｘ２は車軸４及びクラッチ装置１０の軸方向を示す。

クラッチ装置１０は、前輪５の車軸４と一体的に回転する第１軸（第１部材）１１と、べベルギヤ９を介してドライブシャフト６に回転を伝達する第２軸（第２部材）１３との間の動力の伝達または遮断を行う装置である。クラッチ装置１０は、モータ３０により回転部材４０を回転させ、回転部材４０に連係する移動部材５０の軸方向（矢印Ｘ１−Ｘ２方向）の位置を変化させることで動力の伝達・遮断を切り換える。第１軸１１及び第２軸１３は共通の中心軸Ｏをもつ。第１軸１１の一部および第２軸１３は、第１軸１１及び第２軸１３の径方向外側に配置されたケース２０に収容されている。本実施の形態ではケース２０はアルミニウム合金製である。

第１軸１１は、車軸４の外周に嵌着される円筒状の部材であり、ケース２０に固定された第１軸受２１及び第２軸受２２によりケース２０に対して回転可能に支持されている。第１軸１１は外周にスプライン１２が形成されている。スプライン１２は、軸方向に所定の間隔をあけて複数が断続する欠歯である。第２軸１３は、第１軸１１の径方向外側に配置される円筒状の部材であり、第１軸１１に対して相対回転可能に配置されている。

第２軸１３は、小径部１４、中径部１５及び大径部１６が軸方向に並び、それらが一体に形成されている。小径部１４は、ケース２０に固定された第３軸受２３が外周に固定される円筒状の部位である。中径部１５は、小径部１４より内径および外径が大きい円筒状の部位であり、大径部１６は、中径部１５より内径および外径が大きい円筒状の部位である。中径部１５及び大径部１６の径方向内側と第１軸１１との間に隙間が形成され、その隙間にばね２４（本実施の形態では圧縮コイルばね）が配置される。中径部１５及び大径部１６の内側にばね２４が配置されるので、ばね２４の配置スペースを小さくできる。

中径部１５は、小径部１４と大径部１６とを連結する部位であり、径方向（厚さ方向）に貫通する孔部１８が、周方向に断続的に形成されている。孔部１８は周方向に間隔をあけて中径部１５の２〜４か所に形成されている。中径部１５に形成された孔部１８の分だけ第２軸１３を軽量化できる。

大径部１６は、外周にべベルギヤ９が嵌着される部位であり、軸方向に連続するスプライン１７が内周に形成されている。スプライン１７は、第１軸１１に形成されたスプライン１２の径方向外側の位置に形成される。大径部１６は、べベルギヤ９を介して第４軸受２５によりケース２０に固定されている。

モータ３０は、駆動軸３１が、中心軸Ｏと平行になるようにケース２０に固定される。モータ３０はステッピングモータ又は位置検出センサによって回転角が検出される直流モータが使用され、制御装置３８により回転（回転速度および回転角）が制御される。制御装置３８は、モータ３０の回転速度のばらつきを防ぐため、回転速度のばらつきが生じる要因（モータ３０の電源の温度や電源電圧など）をフィードフォワード制御で補正する。

モータ３０の駆動軸３１と平行に配置されるギヤ軸３３，３４は、それぞれケース２０に両端が回転可能に支持される。ギヤ軸３３は、ギヤ軸３３と一体的に回転する第１ギヤ３５及び第２ギヤ３６が固定され、第１ギヤ３５は駆動軸３１と一体的に回転するギヤ３２と噛み合う。ギヤ軸３４は、ギヤ軸３４と一体的に回転する第３ギヤ３７が固定され、第３ギヤ３７は第２ギヤ３６と噛み合う。第１ギヤ３５、第２ギヤ３６及び第３ギヤ３７の歯車列は、モータ３０の駆動軸３１の回転を減速して必要な駆動力を得るための減速機を構成する。

回転部材４０は、第１軸１１の径方向外側に配置される円環状の部材である。回転部材４０は、第５軸受２６が内周に配置されることでケース２０に対して中心軸Ｏ回りに回転可能に支持されている。回転部材４０は、中心軸Ｏの回りに第２軸受２２を軸直角方向に投影した領域と第３ギヤ３７とが交わる領域に配置される。これにより、第３ギヤ３７を含む歯車列、回転部材４０及び第２軸受２２が占有する軸方向の領域をコンパクトにできる。よって第３ギヤ３７と第２軸受２２とを軸方向にずらして配置する場合に比べ、クラッチ装置１０の軸方向の長さを短くできる。

回転部材４０は、第３ギヤ３７と噛み合う歯４１が外形に形成されている。モータ３０が駆動軸３１を回転駆動すると、ギヤ３２、第１ギヤ３５、第２ギヤ３６、第３ギヤ３７及び歯４１を介して回転部材４０が回転駆動される。回転部材４０は、軸方向の端面にカム４２が形成されている。カム４２は、モータ３０の回転を移動部材５０の軸方向の往復運動に変換する部位である。移動部材５０は、第１軸１１の径方向外側、且つ、軸方向の第１端側が第２軸１３（大径部１６）の径方向内側に配置される円筒状の部材である。移動部材５０の第１端側の軸方向の端面と第２軸１３の小径部１４の軸方向の端面との間に、ばね２４が圧縮した状態で配置される。

図３を参照して移動部材５０について説明する。図３は中心軸Ｏを含む平面で切断したクラッチ装置１０の片側断面図であり、第１軸１１と第２軸１３との間から移動部材５０を軸方向へ抜いた分解状態を示す図である。移動部材５０は、軸方向の第１端側の内周および外周にそれぞれスプライン５１，５２が形成されている。スプライン５１は軸方向に所定の間隔をあけて複数が断続する欠歯である。スプライン５１は、欠歯の各々の軸方向の長さが、第１軸１１に形成されたスプライン１２の欠歯の各々の軸方向長さと略同一である。スプライン５１間の距離は、第１軸１１に形成されたスプライン１２の各々の軸方向長さより大きく設定されている。スプライン５２は、軸方向の長さが、第２軸１３に形成されたスプライン１７の軸方向の長さより小さく設定されている。スプライン５２は、軸方向の位置が、スプライン５１の軸方向の位置の間にあり、軸方向の長さは各々のスプライン５１の軸方向の長さと略同一である。

移動部材５０は、移動部材５０の軸方向の可動範囲において、第２軸１３に形成されたスプライン１７とスプライン５２とは常に係合する。一方、移動部材５０の内周に形成されたスプライン５１は、移動部材５０の軸方向の位置によって、第１軸１１のスプライン１２と係合したりしなかったりするような位置にある。その結果、第２軸１３はスプライン５２によって移動部材５０に連れて回転する。移動部材５０は、カム４２により、第１軸１１に形成されたスプライン１２にスプライン５１が係合する軸方向（矢印Ｘ１側）の第１位置と、スプライン１２にスプライン５１が係合しない軸方向（矢印Ｘ２側）の第２位置との間をスプライン１７に沿って移動する。

なお、スプライン１２にスプライン５１が係合する第１位置と、スプライン１２にスプライン５１が係合しない第２位置との軸方向の距離は、スプライン５１の一つの軸方向の長さに相当する。スプライン５１，５１間にスプライン１２が入ると、スプライン１２にスプライン５１は係合できないからである。よって、スプライン１２，５１が軸方向に連続して設けられている場合に比べて、第１位置と第２位置との距離を短縮できる。

図２に戻って説明する。移動部材５０は、外周から径方向の外側に張り出す鍔部５３が、第１端と反対の軸方向の第２端側に設けられている。鍔部５３は、移動部材５０の外周に取り付けられた円環状の支持部材５４の軸方向の移動を規制するための部位である。支持部材５４は、移動部材５０に対して相対回転可能に配置されている。支持部材５４は、カム４２の輪郭に接触する接触部５５を支持するための金属製の部材である。接触部５５は、支持部材５４の外周の一か所から径方向に突出する円柱状の部位であり、支持部材５４と一体に形成されている。接触部５５は、径方向の外側の先端が、ケース２０の内面に形成された軸方向へ延びる溝部２８に摺動可能に係合する。接触部５５の先端が溝部２８に係合するので、移動部材５０の軸方向の移動を許容しつつ、移動部材５０の回転に連れて中心軸Ｏ回りに支持部材５４及び接触部５５が回転することを防止できる。

第１軸１１と第２軸１３との間に圧縮した状態で配置されたばね２４は、移動部材５０及び支持部材５４を軸方向の一端側（矢印Ｘ１方向）へ押圧し、接触部５５をカム４２へ押し付ける。支持部材５４は、軸方向の端面に円環状のストッパ５６が取り付けられている。ストッパ５６は、ケース２０の内面から軸方向に突出した円環状の突出部２７（ケース２０の一部）と干渉する部位であり、突出部２７がストッパ５６に突き当たると移動部材５０の軸方向の第１位置側（矢印Ｘ１側）の移動が制限される。

ストッパ５６は、ヤング率が、接触部５５及びカム４２のヤング率より小さい部材（皿ばね、コイルばね、ゴム、合成樹脂、熱可塑性エラストマ等）で形成されている。ストッパ５６は、自身が弾性変形して突出部２７が突き当たるときの衝撃を緩衝する。突出部２７及びストッパ５６はいずれも円環状に形成されているので、突出部２７とストッパ５６との接触面積を確保し、荷重の集中を抑制できる。よってストッパ５６の耐久性を確保できる。突出部２７は、ケース２０からの突出長さが、カム４２の輪郭との関係で設定される。

図４を参照してカム４２（端面カム）について説明する。図４はカム４２の展開図（回転部材４０の外周面の３６０°を平面に展開して示した図）である。モータ３０（図２参照）による駆動軸３１の回転に伴って、回転部材４０は矢印Ｒ方向へ回転する。

カム４２は、低位（軸方向の一端側、矢印Ｘ１側）に位置し中心軸Ｏと直交する平坦な解放部４３と、解放部４３の終端から軸方向の他端側（矢印Ｘ２側）へ向かって上昇傾斜する勾配を有する切換部４４と、高位（軸方向の他端側、矢印Ｘ２側）に位置し中心軸Ｏと直交する平坦な蓄積部４５とを１周期とする経路を有している。カム４２は金属製であり、２周期分の経路が、回転部材４０の１回転に対応して回転部材４０の軸方向の端面に形成されている。

カム４２は、蓄積部４５と解放部４３との境界に、蓄積部４５と解放部４３との高低差（軸方向の長さ）をＬ１だけ小さくする傾斜部４６が形成されている。傾斜部４６は、始端４７から終端４８へ向かって軸方向の一端側（矢印Ｘ１側）へ傾斜する。傾斜部４６は、蓄積部４５に対する角度θ、始端４７から終端４８までの軸方向の長さＬ１及び周方向の長さＬ２が適宜設定される（ｔａｎθ＝Ｌ１／Ｌ２）。カム４２は、傾斜部４６の終端４８と解放部４３の始端とが中心軸Ｏに平行な面で接続されている。

移動部材５０は、ばね２４（図２参照）により軸方向の一方側（矢印Ｘ１側）へ付勢されているので、接触部５５が、カム４２の切換部４４、傾斜部４６及び蓄積部４５に押し付けられる。突出部２７は、カム４２の解放部４３に接触部５５が当たるより先にストッパ５６に当たる長さに設定されている。接触部５５が解放部４３の位置に到達しても、接触部５５は、突出部２７とストッパ５６との干渉により解放部４３に接触できないので、接触部５５と解放部４３との間に隙間５７が形成される。

このように、ばね２４の弾性力によって接触部５５とカム４２とが押し付けられ、接触部５５が解放部４３に位置するときに移動部材５０が軸方向の第１位置へ移動する。単一のばね２４によって、これら２つの機能が発揮されるので、クラッチ装置１０の構造を簡素化できると共に部品点数を削減できる。

クラッチ装置１０は、カム４２の解放部４３の位置に接触部５５が到達するときに、移動部材５０（図２参照）は、ストッパ５６が突出部２７に突き当たって軸方向の一方側（矢印Ｘ１側）の第１位置に位置する。このときは第１軸１１のスプライン１２に移動部材５０のスプライン５１が係合するので、第１軸１１の回転は移動部材５０を介して第２軸１３に伝達される。第２軸１３の回転はべベルギヤ９を介してドライブシャフト６に伝達されるので、車両１（図１参照）は四輪駆動状態となる。

また、カム４２の切換部４４に接触部５５が接触するときには、移動部材５０は第１軸１１から第２軸１３へ動力を伝達しながら、回転部材４０の回転に伴い次第に軸方向の他方側（矢印Ｘ２側）へ移動する。接触部５５とカム４２とが干渉して移動部材５０が軸方向の第２位置へ向かって移動することで、ばね２４が圧縮されてばね２４に弾性エネルギーが蓄積される。

カム４２の蓄積部４５に接触部５５が接触するときには、移動部材５０は軸方向の他方側（矢印Ｘ２側）の第２位置に位置する。このときは第１軸１１のスプライン１２と移動部材５０のスプライン５１との係合が解除されるので、第２軸１３への回転の伝達が遮断される。その結果、車両１は第１軸１１だけが回転駆動される二輪駆動状態となる。

カム４２の傾斜部４６の終端４８と解放部４３の始端とは中心軸Ｏに平行な面で接続されているので、接触部５５は、傾斜部４６の終端４８を超えると回転部材４０の回転に伴って、瞬時に解放部４３へ到達する。移動部材５０は第２位置から第１位置へ瞬時に移動するので、第１軸１１のスプライン１２と移動部材５０のスプライン５１とが互いに周方向の噛合位置にきたときに、ばね２４に蓄積された弾性エネルギーによりスプライン５１はスプライン１２と瞬時に噛み合う。よって、クラッチ装置１０は二輪駆動状態から四輪駆動状態へ瞬時に応答性良く切り換えできる。

なお、解放部４３へ到達する前に、接触部５５はカム４２の傾斜部４６に接触する。カム４２の傾斜部４６に接触部５５が接触するときには、傾斜部４６の角度θに応じて移動部材５０は軸方向の一端側（矢印Ｘ１側）へ僅かに移動する（移動距離は最大Ｌ１）。傾斜部４６は、傾斜部４６に接触部５５が接触して移動部材５０が軸方向へ移動したときに、第１軸１１のスプライン１２の端に移動部材５０のスプライン５１の端が当たる（噛み合い始める）ように角度θ及び長さＬ２が設定されている。傾斜部４６がない場合には、ばね２４が復元して蓄積部４５から解放部４３へ接触部５５が一気に移動するが、傾斜部４６の角度θによって、第１軸１１のスプライン１２と移動部材５０のスプライン５１とが衝突する噛み合い始めの速度を抑えられる。よって、スプライン１２，５１が噛み合うときの歯打ち音（異音）を抑制できる。

接触部５５が解放部４３に到達すると、突出部２７（ケース２０の一部）がストッパ５６に当接する。突出部２７とストッパ５６とが干渉すると、接触部５５は解放部４３に接触できないので、接触部５５と解放部４３との間に隙間５７が形成される。その結果、接触部５５と解放部４３との衝突による異音の発生を防止できる。ストッパ５６はヤング率が接触部５５及びカム４２のヤング率より小さいので、突出部２７とストッパ５６との衝突による衝撃を、接触部５５と解放部４３とが衝突したときの衝撃より小さくできる。よって異音（衝撃音）を抑制できる。また、ケース２０は、鉄のヤング率（２００ＧＰａ）よりもヤング率が小さいアルミニウム合金製なので、突出部２７とストッパ５６とが衝突したときのケース２０の反響音（異音）を小さくできる。

なお、傾斜部４６の大きさはカム４２の大きさに制約を受けるので、カム４２が小さくて傾斜部４６の長さＬ１，Ｌ２を確保できない場合には、スプライン１２，５１の噛み合い始めの速度を低下させることが困難である。これに対して制御装置３８は、傾斜部４６の始端４７から終端４８までを接触部５５が移動するときのモータ３０の回転数を、傾斜部４６の始端４７に接触部５５が到達するまでのモータ３０の回転数より低くする。接触部５５と傾斜部４６とが接触する位置でモータ３０を減速することにより、カム４２の大きさの影響を受けることなく、傾斜部４６によって接触部５５（移動部材５０）が軸方向へ移動する速度を遅くできる。第１軸１１のスプライン１２と移動部材５０のスプライン５１とが衝突する噛み合い始めの速度を抑えられるので、スプライン１２，５１の噛み合いに伴う歯打ち音（異音）を抑制できる。

クラッチ装置１０によれば、円環状の回転部材４０は、第１軸１１、第２軸１３及び移動部材５０と同軸上に配置されるので、移動部材５０の径方向の内側に回転部材４０の回転軸（中心軸Ｏ）を位置させることができる。これにより、クラッチ装置１０の径方向の寸法を小さくできる。特に移動部材５０は、回転部材４０を軸方向に投影した仮想の筒状の投影面の径方向内側に配置されるので、移動部材５０を回転部材４０の径方向外側に設ける場合に比べて、クラッチ装置１０の径方向の寸法を小さくできる。よって、クラッチ装置１０を小型化できる。

ケース２０に溝部２８が形成され、接触部５５の径方向外側の先端が溝部２８に係合する回転規制部を有しているので、ケース２０に対して支持部材５４が軸方向へ移動可能にされる一方、ケース２０に対して支持部材５４の回転が規制される。その結果、カム４２の輪郭に応じて支持部材５４の軸方向の位置が変化することを防止できる。

ここで、ケース２０に対して支持部材５４の回転を規制する回転規制部がない場合には、回転部材４０の回転位置に関わらず、カム４２の輪郭に応じて支持部材５４が軸方向へ移動する。この場合にはモータ３０によって移動部材５０の軸方向の位置を制御できないという問題点がある。これに対し、クラッチ装置１０は溝部２８に接触部５５が係合するので、支持部材５４が中心軸Ｏを回転することを防止できる。その結果、支持部材５４が取り付けられた移動部材５０が、回転部材４０の回転とは無関係に軸方向へ移動することを防止できる。回転規制部があるので、モータ３０によって移動部材５０の軸方向の位置を正確に制御できる。よって、移動部材５０による第１軸１１と第２軸１３との間の回転の伝達または遮断の信頼性を向上できる。

ケース２０に形成された溝部２８に接触部５５の先端が係合して支持部材５４の回転を防ぐので、回転規制部をコンパクトにできる。クラッチ装置１０の径方向寸法が必要以上に拡大することを抑制できるので、クラッチ装置１０を小型化できる。また、ケース２０及び接触部５５を利用して支持部材５４の回転規制を行なうので、回転規制のための部品を別途設けなくて済むようにできる。よって部品点数の増加を抑制できる。

回転部材４０は第３ギヤ３７と噛み合う歯４１が外形に形成されており、第３ギヤ３７は第１ギヤ３５及び第２ギヤ３６と共に減速機構（歯車列）を形成するので、駆動軸３１の回転を減速してカム４２を駆動するための必要な駆動力を得ることができる。さらに、回転部材４０の外形（歯４１）を利用して歯車列を形成するので、カム４２を駆動する駆動力を得るためのモータ３０の減速機構を小型化できる。

第２軸１３の大径部１６と第１軸１１との間に移動部材５０の一部を挿入し、大径部１６と第１軸１１との重なり部分に形成されたスプライン１２，１７と移動部材５０のスプライン５１，５２とを噛み合わせて動力を伝達するので、２つの軸の端面にそれぞれ形成した歯を噛み合わせて動力を伝達する機構等に比べて、大径部１６と移動部材５０とを重ねる分だけクラッチ装置１０の軸方向の距離を短縮できる。

第１軸１１のスプライン１２及び第２軸１３のスプライン５１は、いずれも軸方向の中央を切り欠いた断続する欠歯なので、切り欠いた部分に歯が到達すると係合を解除できる。よって、軸方向に連続するスプラインを噛み合わせるクラッチ装置に比べて、スプライン１２，５１の係合を解除するための移動部材５０の軸方向の移動距離を短くできる。移動部材５０の軸方向の移動距離を短くできる分だけクラッチ装置１０の軸方向の長さを短縮できる。

スプライン１２，５１は軸方向の中央が切り欠かれて軸方向に断続するので、スプライン１２，５１同士の歯当たり面積を確保できる。よってスプライン１２，５１の強度を確保できる。また、移動部材５０は、スプライン５２が、軸方向に断続するスプライン５１の軸方向の位置の中央に形成されているので、スプライン１２に対するスプライン５１の片当たりを抑制できる。よって、スプライン１２，５１の疲労折損等を防止できる。

第２軸１３は、大径部１６の内周にスプライン１７が形成され、スプライン１７の径方向外側にべベルギヤ９が取り付けられる。べベルギヤ９は第４軸受２５によりケース２０に支持される。一方、第１軸１１は、大径部１６のスプライン１７の径方向内側に形成されたスプライン１２によって、移動部材５０を介してスプライン１７に動力を伝達する。第１軸１１のスプライン１２を軸直角方向へ投影した投影面内にべベルギヤ９が存在するので、べベルギヤ９の位置とスプライン１２の位置とを軸方向へずらす場合に比べて、べベルギヤ９とスプライン１２とが占める軸方向の距離を小さくできる。また、第１軸１１はドライブシャフト６へ動力を伝達するべベルギヤ９の反力によるねじり荷重は受けるが、曲げ荷重を第１軸１１に作用し難くできる。第２軸１３はべベルギヤ９の反力による曲げ荷重は作用するが、第１軸１１の曲げ荷重の影響をほとんど受けないので、小径部１４及び中径部１５に大きな強度をもたせなくても済むようにできる。よって、中径部１５に孔部１８を設けて軽量化を図ることができる。即ち、クラッチ装置１０の軸方向の長さを短縮しつつ軽量化できる。

次に図５を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、カム４２の解放部４３に接触部５５が到達すると、突出部２７（ケース２０の一部）がストッパ５６に当接して衝撃を緩衝する一方、解放部４３と接触部５５との間に隙間５７が形成さる場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、カム４２の解放部４３に緩衝体６２が配置されるクラッチ装置について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第２実施の形態におけるクラッチ装置のカム６１の展開図である。カム６１は、第１実施の形態で説明したクラッチ装置１０のカム４２に代えて配置される。カム６１が配置される第２実施の形態では、第１実施の形態で説明したストッパ５６は取り除かれる。

図５に示すようにカム６１は、解放部４３に緩衝体６２が埋め込まれている。緩衝体６２は、ヤング率が、金属製の接触部５５、切換部４４及び蓄積部４５のヤング率より小さい部材（コイルばね、ゴム、合成樹脂、熱可塑性エラストマ等）で形成されており、接着や嵌着等によって回転部材４０に取り付けられている。緩衝体６２は、自身が弾性変形して接触部５５が突き当たるときの衝撃を緩衝する。緩衝体６２に接触部５５が突き当たるときは、移動部材５０とケース２０との間に隙間（図示せず）が生じる（移動部材５０とケース２０とが干渉しない）ように移動部材５０やケース２０の形状が設定される。

カム６１（解放部４３）に緩衝体６２が設けられているので、第１実施の形態のようにストッパ５６や、ストッパ５６に干渉する突出部２７（ケース２０の一部）を設けなくても、接触部５５が突き当たるときに生じる異音を抑制できる。また、緩衝体６２に接触部５５が突き当たるときは、移動部材５０とケース２０との間に隙間が生じるので、緩衝体６２に接触部５５を確実に突き当てることができ、移動部材５０とケース２０とが干渉して生じる異音を抑制できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記各実施の形態では、モータ３０によって回転される回転部材４０にカム４２，６１を形成し、移動部材５０に接触部５５を設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。これとは逆に、回転部材４０に接触部５５を設け、移動部材５０にカム４２，６１を設けることは当然可能である。モータ３０によって回転部材４０を回転させ、接触部５５を回転させることにより、接触部５５が押し付けられたカム４２，６１の輪郭に応じて移動部材５０を軸方向へ移動させることができるからである。この場合も、移動部材５０が移動することでばね２４に弾性エネルギーが蓄積され、その弾性エネルギーを解放して移動部材５０を軸方向へ移動させることができる。

上記各実施の形態では、カム４２，６１の輪郭に接触する接触部５５が円柱状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。円柱状の接触部５５に代えて、径方向の外側へ向かって突出する軸を支持部材５４に設け、その軸に嵌めたローラを接触部とすることは当然可能である。ローラによりカム４２，６１との摩擦を軽減できる。この場合には、ケース２０に形成された溝部２８に軸の先端を係合させる。

上記各実施の形態では、カム４２の傾斜部４６の終端４８と解放部４３の始端とが中心軸Ｏに平行な面で接続される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。傾斜部４６の終端４８と解放部４３の始端とを接続する面は、その面と中心軸Ｏに直交する平面とのなす角が、傾斜部４６の角度θより大きければ良い。傾斜部４６の終端４８を超えた接触部５５を素早く解放部４３へ到達させるためである。

上記各実施の形態では、第１軸１１の径方向外側に配置された第２軸１３と第１軸１１との間の動力の伝達または遮断を切り換えるクラッチ装置１０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、軸方向の端面を互いに対向させた状態に配置される第１軸と第２軸との間の動力の伝達または遮断を切り換えるクラッチ装置とすることは当然可能である。この場合のクラッチ装置は、例えば、パワーユニットによって駆動される車両の前輪の車軸（第１軸および第２軸）に配置される。車両は、前輪の車軸に配設されたクラッチ装置によって後輪が駆動される二輪駆動状態と、前輪および後輪が駆動される四輪駆動状態とが切り換えられる。四輪駆動状態では、クラッチ装置によって前輪の車軸が連結されることで、トランスファ及びドライブシャフトを介して後輪を駆動するパワーユニットの駆動力が、クラッチ装置を介して前輪の車軸に伝達される。二輪駆動状態では、トランスファの出力を切り換えると共にクラッチ装置によって前輪の車軸の連結が解除されることで、前輪の車軸への駆動力の伝達が遮断される。

このクラッチ装置は、第１軸および第２軸の外周に形成されたスプラインに、円筒状の移動部材の内周に形成されたスプラインを係合して動力を伝達する。動力の伝達を遮断するには、第１軸または第２軸のスプラインと移動部材のスプラインとの係合を解除する。この場合もモータによって回転部材を回転させ、カムによって回転部材の回転運動を移動部材の軸方向の往復運動に変換することにより、第１実施の形態で説明したクラッチ装置１０と同様の作用効果を実現できる。

上記各実施の形態では、２つの部材（第１軸１１及び第２軸１３）の同軸上に配置された移動部材（伝達機構が移動部材に形成されている）によって動力を伝達し遮断するクラッチ装置について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。動力を伝達し遮断する２つの部材は、移動部材と同軸上に配置されるものに限らない。例えば、軸に沿って移動する移動部材にアームを設け、そのアームによって移動するスリーブを設けることができる。軸方向の端面が突き合わされる第１軸および第２軸（２つの部材）の外周にスプライン（伝達機構）を形成し、そのスプラインに噛み合うスプライン（伝達機構）をスリーブの内周に形成することができる。移動部材の移動に伴って第１軸および第２軸に沿ってスリーブが移動すると、スリーブのスプライン（伝達機構）が係合して動力の伝達と遮断とが切り換えられる。この場合も第１実施の形態で説明したクラッチ装置１０と同様の作用効果を実現できる。

上記各実施の形態では、第２軸１３に直交するドライブシャフト６に動力を出力するため、第２軸１３にべベルギヤ９（伝達機構）が取り付けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。動力が出力される軸の位置関係に応じて、べベルギヤ以外の他の伝達機構を採用することは当然可能である。他の伝達機構としては、平歯車、はすば歯車等のギヤ、チェーンが係合するスプロケット等が挙げられる。

上記各実施の形態では、２つの部材（第１軸１１及び第２軸１３）の動力の伝達を遮断するときにモータ３０を使ってばね２４に弾性エネルギーを蓄積し、蓄積した弾性エネルギーを解放して動力を伝達するクラッチ装置１０について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、第１軸１１と第２軸１３とに動力を伝達するときにモータ３０を使ってばね２４に弾性エネルギーを蓄積し、蓄積した弾性エネルギーの解放によって動力の伝達を遮断するクラッチ装置にすることは当然可能である。この場合も緩衝手段を採用することによって、衝撃音（異音）を抑制できる。

１０ クラッチ装置
１１ 第１軸（部材）
１２ スプライン（伝達機構）
１３ 第２軸（部材）
２０ ケース
２４ ばね
２８ 溝部（回転規制部の一部）
３０ モータ
３８ 制御装置
４０ 回転部材
４２，６１ カム
４３ 解放部
４５ 蓄積部
４６ 傾斜部（緩衝手段の一部）
５０ 移動部材
５１ スプライン（伝達機構）
５５ 接触部（回転規制部の一部）
５６ ストッパ（緩衝手段の一部）
５７ 隙間
６２ 緩衝体（緩衝手段の一部）

Claims (5)

1. ２つの部材間で動力を伝達する第１位置と前記２つの部材間の動力の伝達を遮断する第２位置とに移動可能な移動部材と、
   その移動部材を収容するケースと、
   そのケースに固定されたモータにより回転される回転部材と、
   その回転部材または前記移動部材に設けられるカムと、
   そのカムの輪郭に接触する、前記回転部材または前記移動部材に設けられる接触部と、
   その接触部と前記カムとが干渉して前記移動部材が前記第１位置から前記第２位置へ移動することで弾性エネルギーが蓄積されるばねと、
   前記モータの回転を制御する制御装置とを備え、
   前記カムは、前記第２位置に前記移動部材を位置させる蓄積部と、前記第１位置に前記移動部材を位置させる解放部とを備え、
   前記蓄積部から前記解放部へ前記接触部が移動して前記ばねの弾性エネルギーが解放されるときの衝撃を緩衝する緩衝手段を備え、
   前記緩衝手段は、前記蓄積部と前記解放部との高低差を小さくするように前記蓄積部と前記解放部との境界に形成された、前記蓄積部から前記解放部へ向かって傾斜する傾斜部を備え、
   前記移動部材は、前記傾斜部と前記接触部とが接触すると前記２つの部材間で動力を伝達するための伝達機構の係合が始まるように設定され、
   前記制御装置は、前記蓄積部から前記傾斜部を通って前記解放部へ前記接触部が移動するとき、前記接触部と前記傾斜部とが接触する位置で前記モータの回転を減速することを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記傾斜部とは異なる前記緩衝手段の一部として、前記第２位置から前記第１位置への前記移動部材の移動を制限して前記接触部と前記解放部との間に隙間を形成するストッパを備え、
   そのストッパは、ヤング率が、前記接触部または前記解放部のヤング率より小さいことを特徴とする請求項１記載のクラッチ装置。
3. 前記ストッパが前記ケースの一部に当接することで前記接触部と前記解放部との間に隙間を形成し、
   前記ケースは、ヤング率が、鉄のヤング率より小さいことを特徴とする請求項２記載のクラッチ装置。
4. 前記傾斜部とは異なる前記緩衝手段の一部として、前記接触部が当接する前記解放部に配置された緩衝体を備え、
   その緩衝体は、ヤング率が、前記接触部のヤング率より小さいことを特徴とする請求項１記載のクラッチ装置。
5. 前記接触部は、前記移動部材に設けられ、
   前記カムは、前記回転部材に設けられ、
   前記２つの部材、前記回転部材および前記移動部材は同軸上に配置され、
   前記ケースに対して前記接触部の回転を規制する回転規制部を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクラッチ装置。

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