JP7456362B2 - クラッチ装置 - Google Patents

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。このようなクラッチ装置では、原動機のトルクを減速して出力する減速機を備えることが一般的である。

原動機のトルクを減速して出力する減速機としては、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。

中国特許出願公開第１１００３４６３１号明細書

特許文献１の減速機は、原動機のトルクが入力されるサンギヤ、サンギヤに噛み合う左方プラネタリギヤ、左方プラネタリギヤに噛み合いハウジングに固定された左方リングギヤ、左方プラネタリギヤと一体に回転可能に設けられた右方プラネタリギヤ、右方プラネタリギヤに噛み合う右方リングギヤを備え、減速された原動機のトルクが右方リングギヤから出力される。

特許文献１の減速機では、左方プラネタリギヤと右方プラネタリギヤとが軸方向に並ぶよう接続され、ダブルプラネタリギヤを構成している。ここで、ダブルプラネタリギヤは、その軸方向の両端が左方プラネタリキャリアと右方プラネタリキャリアとにより回転可能に支持されている。このように、ダブルプラネタリギヤが軸方向で両持ち支持されているため、ダブルプラネタリギヤの軸方向における減速機の体格が大きくなるおそれがある。そのため、特許文献１の減速機をクラッチ装置に適用した場合、クラッチ装置の体格が大きくなるおそれがある。

本発明の目的は、小型の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）とを備える。原動機は、ハウジングに設けられ、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、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。

減速機は、サンギヤ（３１）、複数のプラネタリギヤ（３２）、キャリア（３３）、第１リングギヤ（３４）および第２リングギヤ（３５）を有している。サンギヤは、原動機からのトルクが入力される。プラネタリギヤは、サンギヤに噛み合いつつ自転しながらサンギヤの周方向に公転可能である。キャリアは、プラネタリギヤを回転可能に支持し、サンギヤに対し相対回転可能である。第１リングギヤは、プラネタリギヤに噛み合い可能である。

第２リングギヤは、プラネタリギヤに噛み合い可能、かつ、第１リングギヤとは歯部の歯数が異なるよう形成され、回転部にトルクを出力する。キャリアは、環状のキャリア本体（３３０）およびピン（３３１）を有する。キャリア本体は、プラネタリギヤに対しクラッチとは反対側に設けられている。ピンは、一方の端部側がキャリア本体に接続するよう設けられ、他方の端部側でプラネタリギヤを回転可能に支持する。

本発明では、減速機は、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機を構成している。そのため、キャリア本体とピンとの間に作用する曲げモーメントを小さくできる。これにより、応答性および耐久性を損なうことなく、キャリア本体およびピンによって、プラネタリギヤを軸方向の一方側から支持する構成、すなわち片持ち支持とすることができる。その結果、両持ち支持では必要とされるプラネタリギヤの軸方向両側のキャリア本体のうちの一方を省略し、キャリアを含む減速機の軸方向の体格を小さくできる。したがって、クラッチ装置を小型にできる。

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。 図１の一部を矢印ＶＩ方向から見た図。 図６の一部を矢印ＶＩＩ方向から見た図。 ３ｋ型の不思議遊星歯車減速機におけるリングギヤとプラネタリギヤとの歯数比と、噛み合い効率との関係を示す図。 第２実施形態によるクラッチ装置を示す断面図。 第３実施形態によるクラッチ装置の一部を示す断面図。

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」または「転動体カム」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、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、固定体１１が設けられる（図２参照）。固定体１１は、例えば筒状に形成され、車両のエンジンルームに固定される。固定体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を介して固定体１１により軸受けされる。

ハウジング１２は、固定体１１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間に設けられる。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、ハウジング小板部１２４、ハウジング段差面１２５、ハウジング小内筒部１２６、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。ハウジング小板部１２４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。ハウジング小内筒部１２６は、ハウジング小板部１２４の外縁部からハウジング内筒部１２１とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ハウジング板部１２２は、ハウジング小内筒部１２６のハウジング小板部１２４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。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小内筒部１２６およびハウジング内筒部１２１と同じ側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、ハウジング内筒部１２１とハウジング小板部１２４とハウジング小内筒部１２６とハウジング板部１２２とハウジング外筒部１２３とは、例えば金属により一体に形成されている。

上述のように、ハウジング１２は、全体としては、中空、かつ、扁平形状に形成されている。

ハウジング段差面１２５は、ハウジング小板部１２４のハウジング小内筒部１２６とは反対側の面において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、ハウジング内筒部１２１の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、外壁の一部が固定体１１の壁面の一部に当接するよう固定体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体１１に固定される。ここで、ハウジング１２は、固定体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。

ハウジング１２は、収容空間１２０を有している。収容空間１２０は、ハウジング内筒部１２１とハウジング小板部１２４とハウジング小内筒部１２６とハウジング板部１２２とハウジング外筒部１２３との間に形成されている。

モータ２０は、収容空間１２０に収容されている。モータ２０は、ステータ２１、ロータ２３等を有している。ステータ２１は、ステータコア２１１、コイル２２を有している。ステータコア２１１は、例えば積層鋼板により略円環状に形成され、ハウジング外筒部１２３の内側に固定される。コイル２２は、ステータコア２１１の複数の突極のそれぞれに設けられている。

モータ２０は、「永久磁石」としてのマグネット２３０を有している。ロータ２３は、例えば鉄系の金属により略円環状に形成されている。より詳細には、ロータ２３は、例えば磁気特性が比較的高い純鉄により形成されている。

マグネット２３０は、ロータ２３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２３の周方向に等間隔で複数設けられている。

クラッチ装置１は、ベアリング１５１を備えている。ベアリング１５１は、ハウジング小内筒部１２６の外周壁に設けられている。ベアリング１５１の径方向外側には、後述するサンギヤ３１が設けられている。ロータ２３は、サンギヤ３１の径方向外側においてサンギヤ３１に対し相対回転不能に設けられている。ベアリング１５１は、収容空間１２０に設けられ、サンギヤ３１、ロータ２３およびマグネット２３０を回転可能に支持している。

ここで、ロータ２３は、ステータ２１のステータコア２１１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、ステータコア２１１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、回転角センサ１０４を備えている。回転角センサ１０４は、収容空間１２０に設けられている。

回転角センサ１０４は、ロータ２３と一体に回転するセンサマグネット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、収容空間１２０に収容されている。減速機３０は、サンギヤ３１、プラネタリギヤ３２、キャリア３３、第１リングギヤ３４、第２リングギヤ３５等を有している。

サンギヤ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。つまり、ロータ２３とサンギヤ３１とは、別体に形成され、一体に回転可能なよう同軸に配置されている。

より詳細には、サンギヤ３１は、サンギヤ本体３１０、「歯部」および「外歯」としてのサンギヤ歯部３１１、ギヤ側スプライン溝部３１５を有している。サンギヤ本体３１０は、例えば金属により略円筒状に形成されている。ギヤ側スプライン溝部３１５は、サンギヤ本体３１０の一方の端部側の外周壁において軸方向に延びるよう形成されている。ギヤ側スプライン溝部３１５は、サンギヤ本体３１０の周方向に複数形成されている。サンギヤ本体３１０は、一方の端部側がベアリング１５１によって軸受けされている。

ロータ２３の内周壁には、ギヤ側スプライン溝部３１５に対応するスプライン溝部が形成されている。ロータ２３は、サンギヤ３１の径方向外側に位置し、スプライン溝部がギヤ側スプライン溝部３１５とスプライン結合するよう設けられている。これにより、ロータ２３は、サンギヤ３１に対し、相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。

サンギヤ歯部３１１は、サンギヤ３１の他方の端部側の外周壁に形成されている。ロータ２３と一体回転するサンギヤ３１には、モータ２０のトルクが入力される。ここで、サンギヤ３１は、減速機３０の「入力部」に対応する。本実施形態では、サンギヤ３１は、例えば鉄鋼材により形成されている。

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

キャリア３３は、プラネタリギヤ３２を回転可能に支持し、サンギヤ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、サンギヤ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およびサンギヤ３１に対し相対回転可能である。

キャリア３３は、キャリア本体３３０、ピン３３１を有している。キャリア本体３３０は、例えば金属により略円環状に形成されている。キャリア本体３３０は、径方向においてはサンギヤ３１とコイル２２との間に位置し、軸方向においてはロータ２３およびマグネット２３０とプラネタリギヤ３２との間に位置している。なお、プラネタリギヤ３２は、キャリア本体３３０およびコイル２２に対しハウジング板部１２２とは反対側に位置している。

ピン３３１は、接続部３３５、支持部３３６を有している。接続部３３５および支持部３３６は、それぞれ、例えば金属により円柱状に形成されている。接続部３３５と支持部３３６とは、それぞれの軸がずれて平行な状態となるよう一体に形成されている。そのため、接続部３３５および支持部３３６は、それぞれの軸を含む仮想平面による断面形状がクランク形状となる（図１参照）。

ピン３３１は、一方の端部側の部位である接続部３３５がキャリア本体３３０に接続するようにしてキャリア本体３３０に固定されている。ここで、支持部３３６は、キャリア本体３３０のロータ２３およびマグネット２３０とは反対側において、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側に位置するよう設けられている（図１参照）。ピン３３１は、プラネタリギヤ３２の数に対応し、合計４つ設けられている。

減速機３０は、プラネタリギヤベアリング３６を有している。プラネタリギヤベアリング３６は、例えばニードルベアリングであり、ピン３３１の支持部３３６の外周壁とプラネタリギヤ３２の内周壁との間に設けられている。これにより、プラネタリギヤ３２は、プラネタリギヤベアリング３６を介してピン３３１の支持部３３６により回転可能に支持されている。

第１リングギヤ３４は、プラネタリギヤ３２に噛み合い可能な歯部である第１リングギヤ歯部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リングギヤ３４は、例えば金属により略円環状に形成されている。第１リングギヤ３４は、コイル２２に対しハウジング板部１２２とは反対側において、外縁部がハウジング外筒部１２３の内周壁に嵌合するようハウジング１２に固定されている。そのため、第１リングギヤ３４は、ハウジング１２に対し相対回転不能である。

ここで、第１リングギヤ３４は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギヤ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リングギヤ歯部３４１は、プラネタリギヤ３２のプラネタリギヤ歯部３２１の軸方向の一方の端部側に噛み合い可能なよう第１リングギヤ３４の内縁部に形成されている。

第２リングギヤ３５は、プラネタリギヤ３２に噛み合い可能な歯部であり第１リングギヤ歯部３４１とは歯数の異なる第２リングギヤ歯部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リングギヤ３５は、例えば金属により略円環状に形成されている。第２リングギヤ３５は、ギヤ内筒部３５５、ギヤ板部３５６、ギヤ外筒部３５７を有している。ギヤ内筒部３５５は、略円筒状に形成されている。ギヤ板部３５６は、ギヤ内筒部３５５の一端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。ギヤ外筒部３５７は、ギヤ板部３５６の外縁部からギヤ内筒部３５５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、第２リングギヤ３５は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギヤ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リングギヤ歯部３５１は、プラネタリギヤ３２のプラネタリギヤ歯部３２１の軸方向の他方の端部側に噛み合い可能なようギヤ外筒部３５７の内周壁に形成されている。本実施形態では、第２リングギヤ歯部３５１の歯数は、第１リングギヤ歯部３４１の歯数よりも多い。より詳細には、第２リングギヤ歯部３５１の歯数は、第１リングギヤ歯部３４１の歯数よりも、プラネタリギヤ３２の個数である４に整数を乗じた数分だけ多い。

また、プラネタリギヤ３２は、同一部位において２つの異なる諸元をもつ第１リングギヤ３４および第２リングギヤ３５と干渉なく正常に噛み合う必要があるため、第１リングギヤ３４および第２リングギヤ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、サンギヤ３１が回転し、プラネタリギヤ３２のプラネタリギヤ歯部３２１がサンギヤ歯部３１１と第１リングギヤ歯部３４１および第２リングギヤ歯部３５１とに噛み合いつつ自転しながらサンギヤ３１の周方向に公転する。ここで、第２リングギヤ歯部３５１の歯数が第１リングギヤ歯部３４１の歯数より多いため、第２リングギヤ３５は、第１リングギヤ３４に対し相対回転する。そのため、第１リングギヤ３４と第２リングギヤ３５との間で第１リングギヤ歯部３４１と第２リングギヤ歯部３５１との歯数差に応じた微小差回転が第２リングギヤ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リングギヤ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リングギヤ３５は、後述する駆動カム４０とは別体に形成され、駆動カム４０と一体回転可能に設けられている。第２リングギヤ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リングギヤ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、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、例えば駆動カム本体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の外周壁とサンギヤ３１の内周壁との間に位置し、駆動カム板部４３がプラネタリギヤ３２に対しキャリア本体３３０とは反対側に位置するようハウジング内筒部１２１とハウジング外筒部１２３との間に設けられている。駆動カム４０は、ハウジング１２に対し相対回転可能である。

第２リングギヤ３５は、ギヤ内筒部３５５の内周壁が駆動カム外筒部４４の外周壁に嵌合するよう駆動カム４０と一体に設けられている。第２リングギヤ３５は、駆動カム４０に対し相対回転不能である。すなわち、第２リングギヤ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リングギヤ３５から出力されると、駆動カム４０は、ハウジング１２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、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。

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および駆動カム板部４３の径方向内側に位置し、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の駆動カム本体４１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、例えば従動カム本体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の駆動カム本体４１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。

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リングギヤ３４および第２リングギヤ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、大部分が、第１リングギヤ３４および第２リングギヤ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リテーナ５６、Ｃリング５７を備えている。リターンスプリング５５は、例えばコイルスプリングであり、従動カム本体５１の駆動カム本体４１とは反対側において、ハウジング内筒部１２１のハウジング小板部１２４とは反対側の端部の径方向外側に設けられている。リターンスプリング５５は、一端が従動カム本体５１の駆動カム本体４１とは反対側の面に当接している。

リターンスプリングリテーナ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リテーナ５６の内縁部の従動カム本体５１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。筒部６２３の内側には、クラッチ空間６２０が形成されている。

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、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、クラッチ空間６２０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、皿ばねリテーナ８２、スラストベアリング８３を有している。皿ばねリテーナ８２は、リテーナ筒部８２１、リテーナフランジ部８２２を有している。リテーナ筒部８２１は、略円筒状に形成されている。リテーナフランジ部８２２は、リテーナ筒部８２１の一端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。リテーナ筒部８２１とリテーナフランジ部８２２とは、例えば金属により一体に形成されている。皿ばねリテーナ８２は、リテーナ筒部８２１の他端の外周壁が従動カム筒部５２の内周壁に嵌合するよう従動カム５０に固定されている。

皿ばね８１は、内縁部がリテーナ筒部８２１の径方向外側において、従動カム筒部５２とリテーナフランジ部８２２との間に位置するよう設けられている。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。

皿ばねリテーナ８２は、リテーナフランジ部８２２が皿ばね８１の軸方向の一端すなわち内縁部を係止可能なよう従動カム５０に固定されている。そのため、皿ばね８１およびスラストベアリング８３は、リテーナフランジ部８２２により、皿ばねリテーナ８２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、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を圧縮しながらハウジング１２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、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、皿ばね８１は、スラストベアリング８３に軸受けされながら従動カム５０および皿ばねリテーナ８２に対し相対回転する。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」に対応するサンギヤ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、サンギヤをＡ、プラネタリギヤをＢ、第１リングギヤをＣ、第２リングギヤを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型にサンギヤ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、３ｋ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ヤ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型においてサンギヤ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、サンギヤ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、サンギヤ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、サンギヤ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、サンギヤ３１（Ａ）を入力要素、第２リングギヤ３５（Ｄ）を出力要素、第１リングギヤ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、サンギヤ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。

また、２ｋｈ型の場合、動力伝達にキャリアＳが直接寄与するため、ピンによりプラネタリギヤＢをキャリアＳの本体に対して片持ち支持する構成では、プラネタリギヤＢの回転支持軸（ピン）とキャリアＳの本体との間に大きな曲げモーメントが働くおそれがある（図３の上段の模式図参照）。

一方、３ｋ型の場合、キャリアＳは、プラネタリギヤＢを、サンギヤＡと第１リングギヤＣおよび第２リングギヤＤとに対して適正な位置に保持する機能のみを有するため、プラネタリギヤＢの回転支持軸（ピン）とキャリアＳの本体との間に働く曲げモーメントは小さい（図４の上段の模式図参照）。

そのため、本実施形態では、減速機３０を高応答、高荷重の３ｋ型の不思議遊星歯車減速機とすることにより、クラッチ装置１の応答性および耐久性を損なうことなく、キャリア本体３３０およびピン３３１によって、プラネタリギヤ３２を軸方向の一方側から支持する構成、すなわち片持ち支持とすることができる。

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、オイル供給部５を備えている（図１、２参照）。オイル供給部５は、一端がクラッチ空間６２０に露出するよう、出力軸６２において通路状に形成されている。オイル供給部５の他端は、図示しないオイル供給源に接続される。これにより、オイル供給部５の一端からクラッチ空間６２０のクラッチ７０にオイルが供給される。

ＥＣＵ１０は、オイル供給部５からクラッチ７０に供給するオイルの量を制御する。クラッチ７０に供給されたオイルは、クラッチ７０を潤滑および冷却可能である。このように、本実施形態では、クラッチ７０は、湿式クラッチであり、オイルにより冷却され得る。

本実施形態では、「回転並進部」としてのボールカム２は、「回転部」としての駆動カム４０および第２リングギヤ３５とハウジング１２との間に収容空間１２０を形成している。ここで、収容空間１２０は、駆動カム４０および第２リングギヤ３５に対しクラッチ７０とは反対側においてハウジング１２の内側に形成されている。モータ２０および減速機３０は、収容空間１２０に設けられている。クラッチ７０は、駆動カム４０に対し収容空間１２０とは反対側の空間であるクラッチ空間６２０に設けられている。

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。

本実施形態では、クラッチ装置１は、「シール部材」としての内側シール部材４０１、外側シール部材４０２を備えている。内側シール部材４０１、外側シール部材４０２は、例えばゴム等の弾性材料および金属環により環状に形成されたオイルシールである。

内側シール部材４０１の内径および外径は、外側シール部材４０２の内径および外径より小さい。

内側シール部材４０１は、径方向においてはハウジング内筒部１２１とスラストベアリング１６１との間に位置し、軸方向においてはスラストベアリングワッシャ１６２と駆動カム本体４１との間に位置するよう設けられている。内側シール部材４０１は、ハウジング内筒部１２１に固定され、駆動カム４０に対し相対回転可能である。

外側シール部材４０２は、第２リングギヤ３５のギヤ内筒部３５５とハウジング外筒部１２３のクラッチ７０側の端部との間に設けられている。外側シール部材４０２は、ハウジング外筒部１２３に固定され、第２リングギヤ３５に対し相対回転可能である。

ここで、外側シール部材４０２は、内側シール部材４０１の軸方向から見たとき、内側シール部材４０１の径方向外側に位置するよう設けられている（図１、２参照）。

駆動カム本体４１のスラストベアリングワッシャ１６２側の面は、内側シール部材４０１のシールリップ部と摺動可能である。すなわち、内側シール部材４０１は、「回転部」としての駆動カム４０に接触するよう設けられている。内側シール部材４０１は、駆動カム本体４１とスラストベアリングワッシャ１６２との間を気密または液密にシールしている。

第２リングギヤ３５のギヤ内筒部３５５の外周壁は、外側シール部材４０２の内縁部であるシールリップ部と摺動可能である。すなわち、外側シール部材４０２は、「回転部」としての駆動カム４０の径方向外側において、駆動カム４０と一体回転する第２リングギヤ３５に接触するよう設けられている。外側シール部材４０２は、ギヤ内筒部３５５の外周壁とハウジング外筒部１２３の内周壁との間を気密または液密にシールしている。

上述のように設けられた内側シール部材４０１、および、外側シール部材４０２により、モータ２０および減速機３０を収容する収容空間１２０と、クラッチ７０が設けられたクラッチ空間６２０との間を気密または液密に保持可能である。これにより、例えばクラッチ７０において摩耗粉等の異物が発生したとしても、当該異物がクラッチ空間６２０から収容空間１２０へ侵入するのを抑制できる。そのため、異物によるモータ２０または減速機３０の作動不良を抑制できる。

本実施形態では、内側シール部材４０１、外側シール部材４０２により、収容空間１２０とクラッチ空間６２０との間が気密または液密に保持されているため、クラッチ７０に供給されたオイル中に摩耗粉等の異物が含まれていても、当該異物を含むオイルがクラッチ空間６２０から収容空間１２０へ流れ込むのを抑制できる。

本実施形態では、ハウジング１２は、外側シール部材４０２の径方向外側に対応する部位から内側シール部材４０１の径方向内側に対応する部位まで閉じた形状となるよう形成されている（図１、２参照）。

本実施形態では、ハウジング１２との間で収容空間１２０を形成する駆動カム４０および第２リングギヤ３５は、ハウジング１２に対し相対回転するものの、ハウジング１２に対し軸方向には相対移動しない。そのため、クラッチ装置１の作動時、収容空間１２０の容積の変化を抑制でき、収容空間１２０に負圧が発生するのを抑制できる。これにより、異物を含むオイル等がクラッチ空間６２０側から収容空間１２０へ吸い込まれるのを抑制できる。

また、駆動カム４０の内縁部に接触する内側シール部材４０１は、駆動カム４０と周方向において摺動するものの、軸方向においては摺動しない。また、第２リングギヤ３５のギヤ内筒部３５５の外周壁に接触する外側シール部材４０２は、第２リングギヤ３５と周方向において摺動するものの、軸方向においては摺動しない。

図１に示すように、駆動カム本体４１は、駆動カム外筒部４４よりもクラッチ７０とは反対側に位置している。すなわち、「回転部」としての駆動カム４０は、軸方向に屈曲することで、駆動カム４０の内縁部である駆動カム本体４１と、駆動カム４０の外縁部である駆動カム外筒部４４とが軸方向において異なる位置となるよう形成されている。

従動カム本体５１は、駆動カム本体４１のクラッチ７０側において駆動カム内筒部４２の径方向内側に位置するよう設けられている。すなわち、駆動カム４０と従動カム５０とは、軸方向において、入れ子状に設けられている。

より詳細には、従動カム本体５１は、第２リングギヤ３５のギヤ板部３５６、ギヤ外筒部３５７、駆動カム板部４３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、サンギヤ３１のサンギヤ歯部３１１、キャリア３３およびプラネタリギヤ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。

また、本実施形態では、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とサンギヤ３１とキャリア３３とコイル２２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、サンギヤ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、本実施形態のキャリア３３のピン３３１に作用する力について、図６、７に基づき説明する。

図６、７に示すように、モータ２０が回転することによりサンギヤ３１が回転し、プラネタリギヤ３２が回転すると、ハウジング１２に固定された第１リングギヤ３４の第１リングギヤ歯部３４１からプラネタリギヤ歯部３２１に対し力Ｆ１が作用する。また、このとき、駆動カム４０と一体回転する第２リングギヤ３５の第２リングギヤ歯部３５１からプラネタリギヤ歯部３２１に対し力Ｆ２が作用する。

ここで、ピン３３１には、支持部３３６を曲げる、あるいは剪断するように力Ｆ１、力Ｆ２が作用する（図６、７参照）。しかしながら、本実施形態の減速機３０は３ｋ型の不思議遊星歯車減速機のため、力Ｆ１、力Ｆ２は比較的小さく、ピン３３１とキャリア本体３３０との間には、大きな曲げモーメントは作用しない。

また、図７に示すように、プラネタリギヤ３２に対し力Ｆ１および力Ｆ２が作用することにより、ピン３３１の支持部３３６に対し軸に垂直な方向の力Ｆ３が作用する。しかしながら、本実施形態の減速機３０は３ｋ型の不思議遊星歯車減速機のため、２ｋｈ型においてピンに対し垂直な方向に作用する力と比べれば、力Ｆ３は小さい。よって、ピン３３１とキャリア本体３３０との間には、力Ｆ３による大きな曲げモーメントは作用しない。

次に、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機におけるリングギヤとプラネタリギヤとの歯数比と、噛み合い効率との関係について、図８に基づき説明する。

図８のグラフの横軸は、内歯を有するリングギヤの歯数Ｚ２と外歯を有するプラネタリギヤの歯数Ｚ１との比である歯数比ｉ（Ｚ２／Ｚ１）に対応する。図８のグラフの縦軸は、リングギヤとプラネタリギヤとの噛み合い効率（％）に対応する。

図８に示すように、プラネタリギヤの歯数を大きくするほど、噛み合い効率が高くなる。また、歯数比ｉを小さくするほど、噛み合い効率が高くなる。ここで、リングギヤの歯数Ｚ２を固定して、歯数比ｉ（Ｚ２／Ｚ１）を減少させた場合、プラネタリギヤの歯数Ｚ１は増大する。

プラネタリギヤの歯数Ｚ１を増大させ、サンギヤの歯底制約を低減し、歯数比を低減することにより、プラネタリギヤと各リングギヤとの噛み合い効率を向上することができる。

本実施形態では、プラネタリギヤ３２と第１リングギヤ３４および第２リングギヤ３５との噛み合い効率を向上させるため、プラネタリギヤ３２の歯数を比較的大きくしている。そのため、プラネタリギヤ３２の外径は比較的大きい。外径の大きなプラネタリギヤ３２をステータ２１のコイル２２に対しクラッチ７０側かつサンギヤ３１の径方向外側に配置すると、プラネタリギヤ３２の軸は、コイル２２の近くに位置することとなる。そのため、キャリア本体３３０をコイル２２の径方向内側に配置する場合、プラネタリギヤ３２の軸は、キャリア本体３３０の外縁部に位置することとなり、単純な円柱状のピンでは、プラネタリギヤ３２を回転可能に支持するのが困難になるおそれがある。

そこで、本実施形態では、プラネタリギヤ３２を回転可能に支持する支持部３３６に対し、キャリア本体３３０に接続する接続部３３５が、キャリア本体３３０の径方向内側に位置するようピン３３１を形成することにより、キャリア本体３３０をコイル２２の径方向内側に配置し軸方向の体格を小さくしつつ、プラネタリギヤ３２を安定して回転可能に支持できる。

以上説明したように、＜１＞本実施形態では、キャリア３３は、環状のキャリア本体３３０およびピン３３１を有する。キャリア本体３３０は、プラネタリギヤ３２に対しクラッチ７０とは反対側に設けられている。ピン３３１は、一方の端部側がキャリア本体３３０に接続するよう設けられ、他方の端部側でプラネタリギヤ３２を回転可能に支持する。

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。そのため、キャリア本体３３０とピン３３１との間に作用する曲げモーメントを小さくできる。これにより、応答性および耐久性を損なうことなく、キャリア本体３３０およびピン３３１によって、プラネタリギヤ３２を軸方向の一方側から支持する構成、すなわち片持ち支持とすることができる。その結果、両持ち支持では必要とされるプラネタリギヤの軸方向両側のキャリア本体のうちの一方を省略し、キャリア３３を含む減速機３０の軸方向の体格を小さくできる。したがって、クラッチ装置１を小型にできる。

また、減速機３０を３ｋ型の不思議遊星歯車減速機とすることで、小さな体格で、大きな減速比と高い効率を実現できる。

また、＜２＞本実施形態では、モータ２０は、ハウジング１２に固定されたステータ２１、および、ステータ２１に対し相対回転可能に設けられサンギヤ３１にトルクを出力するロータ２３を有する。キャリア３３の少なくとも一部は、ステータ２１の径方向内側に位置するよう設けられている。

そのため、キャリア３３の軸方向におけるクラッチ装置１の体格をさらに小さくできる。

より詳細には、キャリア３３の一部であるキャリア本体３３０は、軸方向の全ての部位が、ステータ２１の一部であるコイル２２の径方向内側に位置するよう設けられている。

また、＜３＞本実施形態では、ロータ２３は、ステータ２１の径方向内側に設けられている。

本実施形態では、モータ２０は、インナロータタイプである。そのため、アウタロータタイプのモータと比べ、ロータの外径を小さくできる。これにより、一体に回転するロータ２３およびサンギヤ３１の回転慣性モーメントを低減できる。したがって、減速機３０の入力部であるサンギヤ３１の応答性を向上できる。よって、クラッチ装置１の応答性を向上できる。

また、＜４＞本実施形態では、ピン３３１は、キャリア本体３３０に接続する接続部３３５、および、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側に位置するよう設けられプラネタリギヤ３２を回転可能に支持する支持部３３６を有する。

そのため、ステータ２１とキャリア３３とを入れ子状に配置し軸方向の体格を小さくしつつ、プラネタリギヤ３２の歯数を増大させることができ、減速機３０の伝達効率を向上できる。

また、＜６＞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１をより小型にできる。

（第２実施形態）
第２実施形態によるクラッチ装置を図９に示す。第２実施形態は、減速機３０の構成等が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、減速機３０のプラネタリギヤベアリング３６は、ボールベアリング、すなわち、「転がり軸受」である。

以上説明したように、＜５＞本実施形態では、減速機３０は、ピン３３１の他方の端部側とプラネタリギヤ３２との間に設けられプラネタリギヤ３２を回転可能に支持しつつピン３３１に対するプラネタリギヤ３２の軸方向の相対移動を規制可能な「転がり軸受」としてのプラネタリギヤベアリング３６を有している。

そのため、本実施形態のようにプラネタリギヤ３２が片持ち支持される構成であっても、ピン３３１に対しプラネタリギヤ３２が軸方向に相対移動するのを抑制し、プラネタリギヤ３２の端面が駆動カム板部４３等の他部材と衝突および摺動するのを抑制できる。

（第３実施形態）
第３実施形態によるクラッチ装置を図１０に示す。第３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、固定体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を介して固定体１１により軸受けされる。

ハウジング１２は、外壁の一部が固定体１１の壁面に当接するよう固定体１１に固定される。例えば、ハウジング１２は、ハウジング小板部１２４のボール３とは反対側の面、ハウジング内筒部１２１の内周壁およびハウジング小内筒部１２６の内周壁が固定体１１の外壁に当接するよう固定体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体１１に固定される。ここで、ハウジング１２は、固定体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。筒部６２３の内側には、クラッチ空間６２０が形成されている。

クラッチ７０は、クラッチ空間６２０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、一端が従動カム筒部５２のクラッチ７０側の端面に当接するよう設けられている。

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１０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と従動カム筒部５２の端面との間の隙間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。これにより、クラッチ７０の状態が非係合状態に維持される。このように、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。

本実施形態においても、「シール部材」としての内側シール部材４０１、外側シール部材４０２は、収容空間１２０とクラッチ空間６２０との間を気密または液密に保持可能である。

本実施形態では、クラッチ装置１は、第１実施形態で示したオイル供給部５を備えていない。すなわち、本実施形態では、クラッチ７０は、乾式クラッチである。

このように、本発明は、乾式クラッチを備えた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）
上述の実施形態では、キャリアの少なくとも一部が、ステータの径方向内側に位置するよう設けられる例を示した。これに対し、＜２＞他の実施形態では、キャリアの少なくとも一部は、ステータの径方向外側に位置するよう設けられていてもよい。

また、他の実施形態では、キャリアは、ステータの径方向内側または径方向外側に位置していなくてもよい。すなわち、キャリアは、例えばステータに対しクラッチ側に位置するよう設けられていてもよい。

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、ピン３３１が、キャリア本体３３０に接続する接続部３３５、および、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側に位置するよう設けられプラネタリギヤ３２を回転可能に支持する支持部３３６を有する例を示した。これに対し、＜４＞他の実施形態では、支持部３３６は、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向内側に位置するよう設けられていてもよい。

また、他の実施形態では、支持部３３６は、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側または径方向内側に位置していなくてもよい。すなわち、例えば、接続部３３５と支持部３３６とは同軸に設けられていてもよい。この場合、ピン３３１を単純な形状にでき、コストを低減できる。

また、他の実施形態では、モータ２０は、「永久磁石」としてのマグネット２３０を有していなくてもよい。

また、他の実施形態では、「回転部」としての駆動カム４０は、減速機３０の第２リングギヤ３５と一体に形成されていてもよい。

また、他の実施形態では、収容空間とクラッチ空間との間を気密または液密に保持するシール部材を備えていなくてもよい。

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、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、２ ボールカム（回転並進部）、１２ ハウジング、２０ モータ（原動機）、３０ 減速機、３１ サンギヤ、３２ プラネタリギヤ、３３ キャリア、３４ 第１リングギヤ、３５ 第２リングギヤ、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、９０ 状態変更部、３３０ キャリア本体、３３１ ピン

Claims (6)

1. ハウジング（１２）と、
   前記ハウジングに設けられ、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、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、
   前記減速機は、
   前記原動機からのトルクが入力されるサンギヤ（３１）、
   前記サンギヤに噛み合いつつ自転しながら前記サンギヤの周方向に公転可能な複数のプラネタリギヤ（３２）、
   前記プラネタリギヤを回転可能に支持し、前記サンギヤに対し相対回転可能なキャリア（３３）、
   前記プラネタリギヤに噛み合い可能な第１リングギヤ（３４）、および、
   前記プラネタリギヤに噛み合い可能、かつ、前記第１リングギヤ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リングギヤ（３５）を有し、
   前記キャリアは、
   前記プラネタリギヤに対し前記クラッチとは反対側に設けられた環状のキャリア本体（３３０）、および、
   一方の端部側が前記キャリア本体に接続するよう設けられ、他方の端部側で前記プラネタリギヤを回転可能に支持するピン（３３１）を有するクラッチ装置。
2. 前記原動機は、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前記サンギヤにトルクを出力するロータ（２３）を有し、
   前記キャリアの少なくとも一部は、前記ステータの径方向内側または径方向外側に位置するよう設けられている請求項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設けられている請求項２に記載のクラッチ装置。
4. 前記ピンは、前記キャリア本体に接続する接続部（３３５）、および、前記接続部の軸に対し軸が前記キャリア本体の径方向外側または径方向内側に位置するよう設けられ前記プラネタリギヤを回転可能に支持する支持部（３３６）を有する請求項２または３に記載のクラッチ装置。
5. 前記減速機は、前記ピンの他方の端部側と前記プラネタリギヤとの間に設けられ前記プラネタリギヤを回転可能に支持しつつ前記ピンに対する前記プラネタリギヤの軸方向の相対移動を規制可能な転がり軸受（３６）をさらに有する請求項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１～５のいずれか一項に記載のクラッチ装置。

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