WO2020009202A1

WO2020009202A1 - クラッチ装置

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Publication number: WO2020009202A1
Application number: PCT/JP2019/026717
Authority: WO
Inventors: 石橋　亮; 高木　章; 巧美杉浦
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2020-01-09

Abstract

減速機（３０）は、原動機（２０）のトルクを減速して出力可能である。ハウジング（１２）は、原動機（２０）に対し相対移動不能に設けられ、筒部（１２５）を有する。駆動カム（４０）は、筒部（１２５）に対し相対回転可能なよう筒部の内側に設けられ、一方の端面（４１１）に形成された複数の駆動カム溝（４００）を有し、減速機（３０）から出力されるトルクにより回転可能である。従動カム（５０）は、筒部（１２５）に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能なよう筒部（１２５）の内側に設けられ、駆動カム溝（４００）との間にボール（３）を挟むようにして一方の端面（５１１）に形成された複数の従動カム溝（５００）を有し、駆動カム（４０）に対し相対回転すると、駆動カム（４０）に対し軸方向に相対移動する。駆動カム（４０）の軸方向において、駆動カム溝（４００）は、少なくとも一部が減速機（３０）と重なるよう形成されている。

Description

クラッチ装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年７月６日に出願された特許出願番号２０１８－１２８６９１号、および、２０１９年６月６日に出願された特許出願番号２０１９－１０６２５１号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、クラッチ装置に関する。

　従来、減速機で減速した原動機のトルクにより駆動カムを回転させ、駆動カムおよび従動カムのカム溝を転動する転動体により、駆動カムに対し従動カムを軸方向に相対移動させる転動体カムが知られている。
　また、転動体カムを備え、駆動カムに対する従動カム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。

米国特許出願公開第２０１４／００７７６４１号明細書

　例えば、特許文献１のクラッチ装置では、原動機のトルクを減速する減速機は、駆動カムに対し従動カムとは反対側に位置している。そのため、駆動カムの軸方向におけるクラッチ装置の体格が大きくなるおそれがある。

　本開示の目的は、小型のクラッチ装置を提供することにある。

　本開示に係るクラッチ装置は、第１伝達部と原動機と減速機とハウジングと駆動カムと転動体と従動カムと第２伝達部とクラッチとを備えている。

　原動機は、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。ハウジングは、原動機に対し相対移動不能に設けられ、筒部を有する。駆動カムは、筒部に対し相対回転可能なよう筒部の内側に設けられ、一方の端面に形成された複数の駆動カム溝を有し、減速機から出力されるトルクにより回転可能である。転動体は、複数の駆動カム溝のそれぞれにおいて転動可能に設けられている。

　従動カムは、筒部に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能なよう筒部の内側に設けられ、駆動カム溝との間に転動体を挟むようにして一方の端面に形成された複数の従動カム溝を有し、駆動カムおよび転動体とともに転動体カムを構成し、駆動カムに対し相対回転すると、駆動カムに対し軸方向に相対移動する。第２伝達部は、第１伝達部との間でトルクを伝達する。クラッチは、従動カムに対し駆動カムとは反対側に設けられ、駆動カムに対する従動カムの軸方向の相対位置に応じて係合状態または非係合状態に変化し、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。

　駆動カムの軸方向において、駆動カム溝は、少なくとも一部が減速機と重なるよう形成されている。そのため、駆動カムの軸方向におけるクラッチ装置の体格を小さくできる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態によるクラッチ装置を示す断面図であり、図２は、第１実施形態によるクラッチ装置の駆動カムを示す図であり、図３は、第１実施形態によるクラッチ装置の従動カムを示す図であり、図４は、第１実施形態によるクラッチ装置の転動体カムの作動状態を示す図であり、図５は、減速機の減速比と効率との関係を示す図であり、図６は、第１実施形態によるクラッチ装置の駆動カムと従動カムとの相対回転角差と従動カムの軸方向の移動量との関係を示す図であり、図７は、第１実施形態によるクラッチ装置の作動を説明するための図であり、図８は、第２実施形態によるクラッチ装置を示す断面図である。

　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。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。

　　（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、「制御部」としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０、「第１伝達部」としての入力軸６１と「原動機」としてのモータ２０と減速機３０とハウジング１２と駆動カム４０とボール３と従動カム５０と「第２伝達部」としての出力軸６２とクラッチ７０と「状態変更部」としてのピストン８１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、ＥＥＰＲＯＭ、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。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、ベアリング１４１が設けられる。これにより、入力軸６１は、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。

　ハウジング１２は、固定フランジ１１の端部の内周壁と入力軸６１の外周壁との間に設けられる。ハウジング１２は、内筒部１２１、内底部１２２、外筒部１２３、「底部」としての外底部１２４、「筒部」としての外筒部１２５、スプライン溝１２６等を有している。

　内筒部１２１は、略円筒状に形成されている。内底部１２２は、内筒部１２１の端部から径方向外側へ環状の板状に延びるよう内筒部１２１と一体に形成されている。外筒部１２３は、内底部１２２の外縁部から内筒部１２１側へ略円筒状に延びるよう内底部１２２と一体に形成されている。外底部１２４は、外筒部１２３の内底部１２２とは反対側の端部から径方向外側へ環状の板状に延びるよう外筒部１２３と一体に形成されている。外筒部１２５は、外底部１２４の外縁部から外筒部１２３とは反対側へ略円筒状に延びるよう外底部１２４と一体に形成されている。スプライン溝１２６は、外筒部１２５の外底部１２４とは反対側の端部の内周壁に形成されている。スプライン溝１２６は、外筒部１２５の端部から外底部１２４側へ延びるよう、外筒部１２５の周方向に複数形成されている。

　ハウジング１２は、外筒部１２３、外筒部１２５の外周壁が、固定フランジ１１の端部の内周壁と対向するよう固定フランジ１１に設けられる。ハウジング１２は、ボルト１３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、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。

　モータ２０は、ステータ２１、コイル２２、ロータ２３、シャフト２４等を有している。ステータ２１は、例えば積層鋼板により略円環状に形成され、外筒部１２３の内側に固定される。すなわち、モータ２０のステータ２１は、ハウジング１２の外筒部１２３に対し相対移動不能に設けられている。コイル２２は、ステータ２１に巻き回されている。ロータ２３は、例えば積層鋼板により略円環状に形成され、ステータ２１の内側において回転可能に設けられる。シャフト２４は、略円筒状に形成され、ロータ２３の内側においてロータ２３と一体に設けられている。シャフト２４は、ハウジング１２の内筒部１２１の径方向外側に設けられる。シャフト２４の内周壁と内筒部１２１の外周壁との間には、ベアリング１５１が設けられる。これにより、ロータ２３およびシャフト２４は、ベアリング１５１を介して内筒部１２１により軸受けされる。

　ハウジング１２は、モータ２０のステータ２１に対し相対移動不能に設けられている。

　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２１に回転磁界が生じ、ロータ２３が回転する。これにより、シャフト２４からトルクが出力される。このように、モータ２０は、トルクを出力可能である。

　減速機３０は、「偏心回転体」としての偏心部３１、プラネタリギア３２、リングギア３３、「出力部材」としてのリングギア４３０等を有している。偏心部３１は、内周壁に対し外周壁が偏心するよう筒状に形成されている。偏心部３１は、内筒部１２１の径方向外側において、内周壁がシャフト２４と同軸となるようシャフト２４と一体に設けられている。つまり、偏心部３１とシャフト２４とは相対回転不能である。そのため、偏心部３１は、シャフト２４に対し外周壁が偏心した状態でシャフト２４とともに回転可能である。偏心部３１の内周壁と内筒部１２１の外周壁との間には、ベアリング１５２が設けられている。これにより、偏心部３１は、ベアリング１５２を介して内筒部１２１により軸受けされる。

　偏心部３１は、モータ２０の軸Ａｘ１に対して偏心する軸Ａｘ２を有している。ここで、軸Ａｘ１は、偏心部３１の内周壁の中心線と一致する。軸Ａｘ２は、偏心部３１の外周壁の中心線と一致する。偏心部３１は、モータ２０の軸Ａｘ１を中心に、ハウジング１２の内筒部１２１に対し相対回転可能である。また、モータ２０の軸Ａｘ１は、シャフト２４の中心線と一致する。

　プラネタリギア３２は、略円環状に形成されている。プラネタリギア３２は、第１外歯３２１、第２外歯３２２を有している。第１外歯３２１は、プラネタリギア３２の軸方向の一端の外周壁に形成されている。第２外歯３２２は、プラネタリギア３２の第１外歯３２１に対し軸方向の他端側に形成されている。第２外歯３２２は、歯先円の直径が第１外歯３２１の歯先円の直径よりも小さい。第１外歯３２１、第２外歯３２２は、プラネタリギア３２の内周壁と同軸となるよう形成されている。

　プラネタリギア３２は、偏心部３１の径方向外側に設けられている。プラネタリギア３２の内周壁と偏心部３１の外周壁との間には、ベアリング１５３、ベアリング１５４が設けられている。これにより、プラネタリギア３２は、ベアリング１５３、ベアリング１５４を介して偏心部３１により軸受けされる。なお、プラネタリギア３２は、偏心部３１に対し同軸に相対回転しつつ、シャフト２４に対し偏心した状態で相対回転可能である。

　リングギア３３は、略環状に形成されている。リングギア３３は、内歯３３１を有している。内歯３３１は、リングギア３３の軸方向の一端の内周壁に形成されている。リングギア３３は、内歯３３１とは反対側の端部の外周壁がハウジング１２の外筒部１２３の端部の内周壁に嵌合するようハウジング１２に固定される。ここで、内歯３３１の歯先円の直径は、プラネタリギア３２の第１外歯３２１の歯先円の直径より大きい。また、内歯３３１の歯数は、第１外歯３２１の歯数より多い。

　プラネタリギア３２は、第１外歯３２１がリングギア３３の内歯３３１に噛み合うよう設けられる。そのため、ロータ２３およびシャフト２４が回転すると、プラネタリギア３２は、第１外歯３２１がリングギア３３の内歯３３１に噛み合いながら、リングギア３３の内側において自転しつつ公転する。

　駆動カム４０は、駆動カム本体４１、駆動カム穴部４２、駆動カム溝４００等を有している（図２参照）。駆動カム本体４１は、例えば金属により略円板状に形成されている。駆動カム穴部４２は、駆動カム本体４１の中央を貫くよう駆動カム本体４１と同軸に円形に形成されている。

　駆動カム溝４００は、駆動カム本体４１の軸方向の一方の端面４１１から他方の端面４１２側へ凹むよう形成されている。駆動カム溝４００は、駆動カム本体４１に３つ形成されている。駆動カム溝４００は、駆動カム４０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４０の一方の端面４１１に対し溝底４０３が傾斜して形成されている。駆動カム溝４００のより詳細な構成については、後に説明する。

　減速機３０の「出力部材」としてのリングギア４３０は、駆動カム４０の駆動カム穴部４２の径方向内側において駆動カム４０と一体に環状に形成されている。リングギア４３０は、駆動カム内歯４３を有している。駆動カム内歯４３は、リングギア４３０の内縁部に形成されている。

　駆動カム内歯４３の歯先円の直径は、プラネタリギア３２の第２外歯３２２の歯先円の直径より大きい。また、駆動カム内歯４３の歯数は、第２外歯３２２の歯数より多い。駆動カム４０は、リングギア４３０の駆動カム内歯４３がプラネタリギア３２の第２外歯３２２に噛み合うよう、リングギア３３に対しステータ２１とは反対側においてハウジング１２の「筒部」としての外筒部１２５の内側に設けられる。そのため、ロータ２３およびシャフト２４が回転し、プラネタリギア３２がリングギア３３の内側において自転しつつ公転すると、駆動カム４０は、外筒部１２５の内側においてハウジング１２の外筒部１２５に対し相対回転する。このように、駆動カム４０は、一方の端面４１１に形成された複数の駆動カム溝４００を有し、減速機３０から出力されるトルクにより回転可能である。

　モータ２０からのトルクは、減速機３０により減速されて、「出力部材」としてのリングギア４３０から駆動カム４０に出力される。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。ここで、減速機３０の減速比は、プラネタリギア３２の第１外歯３２１の歯数とリングギア３３の内歯３３１の歯数とを適宜設定することにより設定される。なお、一般的に、減速機の効率は、減速比が小さいほど高い（図５参照）。

　リングギア３３の径方向外側において駆動カム４０の外縁部とハウジング１２の外底部１２４との間には、スラストベアリング１６１が設けられる。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。すなわち、スラストベアリング１６１は、「底部」としての外底部１２４と駆動カム４０との間に設けられ、駆動カム４０の軸方向の荷重を受ける。

　ボール３は、例えば金属により球状に形成されている。ここで、ボール３は、「転動体」に対応している。ボール３は、複数の駆動カム溝４００のそれぞれにおいて転動可能に設けられている（図２参照）。すなわち、ボール３は、合計３つ設けられている。

　従動カム５０は、従動カム本体５１、従動カム穴部５２、スプライン結合部５３、従動カム溝５００を有している（図３参照）。従動カム本体５１は、例えば金属により略円板状に形成されている。従動カム穴部５２は、従動カム本体５１の中央を貫くよう従動カム本体５１と同軸に円形に形成されている。スプライン結合部５３は、従動カム本体５１の外縁部において従動カム本体５１と一体に形成されている。スプライン結合部５３は、従動カム本体５１の軸方向の一方の端面５１１から他方の端面５１２まで延びるよう従動カム本体５１の周方向に複数形成されている。

　従動カム溝５００は、従動カム本体５１の軸方向の一方の端面５１１から他方の端面５１２側へ凹むよう形成されている。従動カム溝５００は、従動カム本体５１に３つ形成されている。従動カム溝５００は、従動カム５０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５０の一方の端面５１１に対し溝底５０３が傾斜して形成されている。従動カム溝５００のより詳細な構成については、後に説明する。

　従動カム５０は、スプライン結合部５３がハウジング１２のスプライン溝１２６にスプライン結合するよう、ハウジング１２の「筒部」としての外筒部１２５の内側に設けられる。そのため、従動カム５０は、ハウジング１２の外筒部１２５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５０は、従動カム溝５００と駆動カム４０の駆動カム溝４００との間にボール３を挟むようにして駆動カム４０に対しリングギア３３とは反対側に設けられ、駆動カム４０およびボール３とともにボールカム２を構成している。ここで、ボールカム２は、「転動体カム」に対応している。駆動カム４０は、従動カム５０およびハウジング１２に対し相対回転可能である。駆動カム４０が従動カム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４０３、溝底５０３に沿って転動する。

　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４０３が一方の端面４１１に対し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５０３が一方の端面５１１に対し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る（図４の（Ａ）～（Ｃ）参照）。

　このように、従動カム５０は、駆動カム溝４００との間にボール３を挟むようにして一方の端面５１１に形成された複数の従動カム溝５００を有し、駆動カム４０およびボール３とともにボールカム２を構成し、駆動カム４０に対し相対回転すると、駆動カム４０に対し軸方向に相対移動する。

　出力軸６２は、軸部６２１、板部６２２、筒部６２３、摩擦板６２４を有している。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、従動カム穴部５２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、ベアリング１４２が設けられる。これにより、出力軸６２は、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、従動カム５０に対し駆動カム４０とは反対側に設けられている。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。

　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に伝達する。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に伝達しない。

　このように、出力軸６２は、入力軸６１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。

　ピストン８１は、略円環状に形成され、入力軸６１の径方向外側において従動カム５０とクラッチ７０との間に設けられる。従動カム５０とピストン８１との間には、スラストベアリング１６２が設けられる。スラストベアリング１６２は、ピストン８１からスラスト方向の荷重を受けつつピストン８１を軸受けする。

　ピストン８１とクラッチ７０との間には、リターンスプリング８２、係止部８３が設けられている。係止部８３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８３は、複数の外側摩擦板７２のうち最もピストン８１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８３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。

　リターンスプリング８２は、所謂皿バネであり、一端がピストン８１の外縁部に当接し、他端が係止部８３に当接するよう設けられる。これにより、リターンスプリング８２は、ピストン８１を従動カム５０側へ付勢する。

　図１、２、３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、ピストン８１とクラッチ７０の外側摩擦板７２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、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、ピストン８１は、従動カム５０により押圧され、リターンスプリング８２の付勢力に抗してクラッチ７０側へ移動する。

　従動カム５０の押圧によりピストン８１がクラッチ７０側へ移動すると、隙間Ｓｐ１が小さくなり、ピストン８１は、クラッチ７０の外側摩擦板７２に接触する。ピストン８１がクラッチ７０に接触した後さらに従動カム５０がピストン８１を押圧すると、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。これにより、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。

　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、ピストン８１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。

　クラッチ７０は、従動カム５０に対し駆動カム４０とは反対側に設けられ、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係合状態または非係合状態に変化する。

　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、駆動カム溝４００のより詳細な構成について説明する。

　図２に示すように、駆動カム溝４００は、第１駆動カム溝４０１および第２駆動カム溝４０２を有している。第１駆動カム溝４０１は、駆動カム溝４００の一端から他端側に向かうに従い駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離Ｒｄ１が変化するよう形成されている。本実施形態では、第１駆動カム溝４０１は、駆動カム溝４００の一端から他端側に向かうに従い距離Ｒｄ１が徐々に大きくなるよう形成されている。よって、溝底４０３に沿う第１駆動カム溝４０１の軌跡ＬＬｄ１は、曲線状となる。

　第２駆動カム溝４０２は、第１駆動カム溝４０１に接続し、第１駆動カム溝４０１から駆動カム溝４００の他端まで駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離Ｒｄ２が一定となるよう形成されている。すなわち、第２駆動カム溝４０２は、駆動カム４０の周方向の位置にかかわらず距離Ｒｄ２が一定である。よって、溝底４０３に沿う第２駆動カム溝４０２の軌跡ＬＬｄ２は、円弧状となる。

　図３に示すように、従動カム溝５００は、第１従動カム溝５０１および第２従動カム溝５０２を有している。第１従動カム溝５０１は、従動カム溝５００の一端から他端側に向かうに従い従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離Ｒｖ１が変化するよう形成されている。本実施形態では、第１従動カム溝５０１は、従動カム溝５００の一端から他端側に向かうに従い距離Ｒｖ１が徐々に大きくなるよう形成されている。よって、溝底５０３に沿う第１従動カム溝５０１の軌跡ＬＬｖ１は、曲線状となる。

　第２従動カム溝５０２は、第１従動カム溝５０１に接続し、第１従動カム溝５０１から従動カム溝５００の他端まで従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離Ｒｖ２が一定となるよう形成されている。すなわち、第２従動カム溝５０２は、従動カム５０の周方向の位置にかかわらず距離Ｒｖ２が一定である。よって、溝底５０３に沿う第２従動カム溝５０２の軌跡ＬＬｖ２は、円弧状となる。

　図２に示すように、駆動カム溝４００は、第１駆動カム溝４０１と第２駆動カム溝４０２との接続点ＰＣｄ１において第１駆動カム溝４０１の軌跡ＬＬｄ１上の接線ＬＣｄ１と第２駆動カム溝４０２の軌跡ＬＬｄ２上の接線ＬＣｄ２とが一致するよう形成されている。

　図３に示すように、従動カム溝５００は、第１従動カム溝５０１と第２従動カム溝５０２との接続点ＰＣｖ１において第１従動カム溝５０１の軌跡ＬＬｖ１上の接線ＬＣｖ１と第２従動カム溝５０２の軌跡ＬＬｖ２上の接線ＬＣｖ２とが一致するよう形成されている。

　図２、図３に示すように、駆動カム溝４００と従動カム溝５００とは、それぞれ、駆動カム４０の軸方向の一方の端面４１１側、または、従動カム５０の軸方向の一方の端面５１１側から見たとき、同一の形状となるよう形成されている。よって、駆動カム４０の中心Ｏｄ１に対する駆動カム溝４００の一端から第２駆動カム溝４０２までの角度θｄ１は、従動カム５０の中心Ｏｖ１に対する従動カム溝５００の一端から第２従動カム溝５０２までの角度θｖ１と同じである。また、駆動カム４０の中心Ｏｄ１に対する駆動カム溝４００の一端から他端までの角度θｄ２は、従動カム５０の中心Ｏｖ１に対する従動カム溝５００の一端から他端までの角度θｖ２と同じである。

　図２に示すように、複数の駆動カム溝４００は、駆動カム４０の軸方向の一方の端面４１１において互いに交差または接続しないよう形成されている。

　図３に示すように、複数の従動カム溝５００は、従動カム５０の軸方向の一方の端面５１１において互いに交差または接続しないよう形成されている。

　図４に示すように、第１駆動カム溝４０１は、駆動カム４０の軸方向の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が、一端から第２駆動カム溝４０２側へ向かうに従い徐々に小さくなるよう形成されている。一方、第２駆動カム溝４０２は、駆動カム４０の軸方向の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が、第１駆動カム溝４０１から駆動カム溝４００の他端にかけて一定となるよう形成されている。

　図４に示すように、第１従動カム溝５０１は、従動カム５０の軸方向の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角が、一端から第２従動カム溝５０２側へ向かうに従い徐々に小さくなるよう形成されている。一方、第２従動カム溝５０２は、従動カム５０の軸方向の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角が、第１従動カム溝５０１から従動カム溝５００の他端にかけて一定となるよう形成されている。

　図６に示すように、駆動カム溝４００は、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差（θ）に対する従動カム５０の軸方向の移動量（Ｓ）、すなわち、従動カム５０のストローク量が、一定の割合で線形に変化するよう、駆動カム４０の軸方向の一方の端面４１１に対する第１駆動カム溝４０１および第２駆動カム溝４０２の溝底４０３の傾斜角が設定されている。

　また、同様に、従動カム溝５００は、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差（θ）に対する従動カム５０の軸方向の移動量（Ｓ）が、一定の割合で線形に変化するよう、従動カム５０の一方の端面５１１に対する第１従動カム溝５０１および第２従動カム溝５０２の溝底５０３の傾斜角が設定されている。

　上述したように、第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１は一端から他端にかけて溝底４０３および溝底５０３の傾斜角が変化するよう形成され、第２駆動カム溝４０２および第２従動カム溝５０２は一端から他端にかけて溝底４０３および溝底５０３の傾斜角が一定となるよう形成されているものの、図６に示すように、駆動カム溝４００および従動カム溝５００は、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差（θ）に対する従動カム５０の軸方向の移動量（Ｓ）が一定の割合で線形に変化するよう形成されている。

　次に、ＥＣＵ１０によるモータ２０の制御について説明する。ＥＣＵ１０は、モータ２０の作動を制御する複数の工程を有している。当該複数の工程は、下記の第１工程、第２工程、第３工程、第４工程を含む。

　第１工程では、ＥＣＵ１０は、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値以上になるまで、駆動カム４０に対し従動カム５０が軸方向に相対移動するようモータ２０を作動させる。

　本実施形態では、第１工程の始期において、ボール３は、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端、すなわち、第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１の第２駆動カム溝４０２、第２従動カム溝５０２とは反対側の端部に位置する。

　第１工程が開始すると、モータ２０が回転し、従動カム５０に対し駆動カム４０が相対回転し、従動カム５０がクラッチ７０側へ移動、すなわち、ストロークし、ピストン８１がクラッチ７０に近付く。

　さらに第１工程が継続すると、ピストン８１がクラッチ７０に接触し、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値以上になる。従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値以上になると、第１工程が終了し、第２工程に移行する。つまり、ピストン８１がクラッチ７０に接触し、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値以上になったときが、第１工程の終期である。

　第１工程の後の第２工程では、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値以上のまま、駆動カム４０に対し従動カム５０が軸方向に相対移動するようモータ２０を作動させる。

　本実施形態では、ボール３は、第２工程の始期において、第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１に位置する。より具体的には、ボール３は、第２工程の始期において、第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１の一端と他端との間に位置する。

　第２工程が開始すると、従動カム５０がクラッチ７０側へさらに移動し、ピストン８１がクラッチ７０を押圧する。これにより、クラッチ７０の状態が非係合状態から係合状態になる。

　さらに第２工程が継続すると、ピストン８１がクラッチ７０をさらに押圧し、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。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、ＥＣＵ１０は、モータ２０の回転を停止させる。クラッチ伝達トルクがクラッチ要求トルク容量に達し、ＥＣＵ１０がモータ２０の回転を停止させたときが、第２工程の終期である。第２工程の終了後、クラッチ７０の状態は、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になる。

　本実施形態では、ボール３は、第２工程の終期において、第２駆動カム溝４０２および第２従動カム溝５０２の一端と他端との間に位置する。

　駆動カム溝４００は、第１工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量と、第２工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量とが同じになるよう駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が設定されている。

　従動カム溝５００は、第１工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量と、第２工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量とが同じになるよう従動カム５０の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角が設定されている。

　このように、ＥＣＵ１０は、第１工程、第２工程の順でモータ２０を制御することにより、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ことができる。

　第２工程後の第３工程では、ＥＣＵ１０は、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値未満になるまで、駆動カム４０に対し従動カム５０が軸方向に相対移動するようモータ２０を作動させる。

　具体的には、ＥＣＵ１０は、第１工程、第２工程におけるモータ２０の回転方向と逆方向に回転するようモータ２０を制御する。第３工程が開始すると、モータ２０が回転し、従動カム５０に対し駆動カム４０が相対回転し、従動カム５０がクラッチ７０とは反対側へ移動し、ピストン８１が駆動カム４０側へ移動する。

　さらに第３工程が継続すると、ピストン８１がクラッチ７０から離間し、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値未満になる。従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値未満になると、第３工程が終了し、第４工程に移行する。つまり、ピストン８１がクラッチ７０から離間し、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値未満になったときが、第３工程の終期である。なお、クラッチ７０の状態は、第３工程の終期において非係合状態となっている。

　第３工程の後の第４工程では、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値未満のまま、駆動カム４０に対し従動カム５０が軸方向に相対移動するようモータ２０を作動させる。

　第４工程により、駆動カム４０と従動カム５０とが相対回転し、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端側に移動する。ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端まで移動すると、ＥＣＵ１０は、モータ２０の回転を停止させる。ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端まで移動し、ＥＣＵ１０がモータ２０の回転を停止させたときが、第４工程の終期である。

　このように、ＥＣＵ１０は、第３工程、第４工程の順でモータ２０を制御することにより、クラッチ７０の状態を係合状態から非係合状態に変更することができる。

　次に、本実施形態によるクラッチ装置１の作動例について図７に基づき説明する。

　時刻０で第１工程が開始すると、ＥＣＵ１０は、モータ２０の回転を開始する。これにより、時刻０以降、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差、すなわち、駆動カム４０の回転角が増大するとともに（図７の（Ａ）参照）、従動カム５０の軸方向の移動量、すなわち、従動カム５０のストローク量が増大する（図７の（Ｂ）参照）。

　第１工程の開始直後、モータ２０の駆動トルクは一時的に増大するものの、第１工程におけるモータ２０の駆動トルクは、比較的小さい（図７の（Ｃ）参照）。

　第１工程では、ピストン８１がクラッチ７０に接触しておらず、クラッチ７０は非係合状態のため、クラッチ伝達トルクは０である（図７の（Ｄ）参照）。

　時刻ｔ１でピストン８１がクラッチ７０に接触すると、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値以上になり、第１工程が終了し、第２工程が開始する。

　時刻ｔ１以降、すなわち、第２工程では、従動カム５０に対するピストン８１からの反力が所定値以上となるため、経過時間に対する駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差、および、従動カム５０の軸方向の移動量の増大率は、第１工程における増大率と比べて小さくなる（図７の（Ａ）、（Ｂ）参照）。

　また、時刻ｔ１以降、モータ２０の駆動トルクが増大するとともに（図７の（Ｃ）参照）、クラッチ伝達トルクが増大する（図７の（Ｄ）参照）。これにより、クラッチ伝達トルクに応じて、入力軸６１から出力軸６２にトルクが伝達される。

　時刻ｔ２で、ボール３が第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１から第２駆動カム溝４０２および第２従動カム溝５０２に移行するが、時刻ｔ２の前後において、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差、従動カム５０の軸方向の移動量、モータ２０の駆動トルク、および、クラッチ伝達トルクの増大率に変化はない（図７の（Ａ）～（Ｄ）参照）。

　時刻ｔ３以降、モータ２０の駆動トルクは、所定値Ｔｑ１以上となる。つまり、時刻ｔ３以降、モータ２０に要求される駆動トルクは、比較的大きくなる（図７の（Ｃ）参照）。ここで、時刻０から時刻ｔ３までにおける駆動トルクが０から所定値Ｔｑ１までの領域を「大トルク不要領域Ｔ１」と称し、時刻ｔ３以降における駆動トルクが所定値Ｔｑ１以上となる領域を「大トルク必要領域Ｔ２」と称する。本実施形態では、ボール３が第２駆動カム溝４０２および第２従動カム溝５０２を転動しているとき、「大トルク不要領域Ｔ１」から「大トルク必要領域Ｔ２」に切り替わる。

　時刻ｔ４で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、ＥＣＵ１０は、モータ２０の回転を停止させる。これにより、第２工程が終了し、時刻ｔ４以降、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差、従動カム５０の軸方向の移動量（軸方向の位置）、モータ２０の駆動トルク、および、クラッチ伝達トルクが一定となる（図７の（Ａ）～（Ｄ）参照）。

　時刻ｔ４以降、クラッチ７０の状態は、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になる。

　クラッチ７０が係合保持状態のとき、ＥＣＵ１０が第３工程、第４工程によりモータ２０を逆回転させると、駆動カム４０に対し従動カム５０が駆動カム４０側へ移動する。これにより、クラッチ７０を押圧していたピストン８１が駆動カム４０側へ移動し、クラッチ７０の状態が係合状態から非係合状態になる。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。

　図１に示すように、本実施形態では、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム溝４００は、少なくとも一部が減速機３０と重なるよう形成されている。

　より具体的には、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム溝４００は、全ての部分が、減速機３０の一部である「出力部材」としてのリングギア４３０と重なるよう形成されている。そのため、駆動カム４０の軸方向におけるクラッチ装置１の体格を小さくできる。

　本実施形態では、減速機３０は、規制部３４をさらに有している。規制部３４は、プラネタリギア３２の軸方向のクラッチ７０側の端面からクラッチ７０側へ筒状に延びた後、径方向内側へ環状に延びるよう、プラネタリギア３２と一体に形成されている。規制部３４の筒状の部分の内周壁は、ベアリング１５４の外周壁に嵌合している。規制部３４の環状の部分のクラッチ７０とは反対側の面は、ベアリング１５４のクラッチ７０側の面に当接可能である。そのため、プラネタリギア３２は、ベアリング１５４と規制部３４とが当接したとき、モータ２０側への移動が規制される。

　ここで、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム溝４００は、全ての部分が、減速機３０の一部であるプラネタリギア３２の特に第２外歯３２２と重なるよう形成されている。

　また、減速機３０の規制部３４は、軸方向の一部が従動カム５０の従動カム溝５００の径方向内側に位置している。すなわち、本実施形態では、従動カム５０の軸方向において、従動カム溝５００は、少なくとも一部が減速機３０の一部である規制部３４と重なるよう形成されている。そのため、駆動カム４０および従動カム５０の軸方向におけるクラッチ装置１の体格を小さくできる。

　本実施形態では、モータ２０、減速機３０、駆動カム４０、従動カム５０およびクラッチ７０は、同軸上に設けられている。つまり、モータ２０、減速機３０、駆動カム４０、従動カム５０およびクラッチ７０は、それらを構成する環状、筒状、円形の部材が同軸上に設けられている。

　本実施形態では、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム４０は、減速機３０の軸方向の範囲内に設けられている。より具体的には、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム４０は、減速機３０の偏心部３１、プラネタリギア３２、リングギア４３０それぞれの軸方向の範囲内に設けられている。

　以下、本実施形態の構成および効果について説明する。

　本実施形態では、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム溝４００は、少なくとも一部が減速機３０と重なるよう形成されている。そのため、駆動カム４０の軸方向におけるクラッチ装置１の体格を小さくできる。

　また、本実施形態では、減速機３０は、駆動カム４０と一体に形成された「出力部材」としてのリングギア４３０を有している。そのため、部材点数および組み付けコストを低減できる。

　また、本実施形態では、モータ２０、減速機３０、駆動カム４０、従動カム５０およびクラッチ７０は、同軸上に設けられている。そのため、モータ２０の軸Ａｘ１を含む断面において、モータ２０、減速機３０、駆動カム４０、従動カム５０およびクラッチ７０を、軸Ａｘ１を中心とする線対称となるよう配置できる。これにより、占有容積を低減でき、デッドスペースを削減できる。

　また、本実施形態では、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム４０は、減速機３０の軸方向の範囲内に設けられている。そのため、駆動カム４０の軸方向におけるクラッチ装置１の体格をより一層小さくできる。

　また、本実施形態では、減速機３０は、モータ２０の軸Ａｘ１に対して偏心する軸Ａｘ２をもつ偏心部３１を有している。そのため、「出力部材」としてのリングギア４３０は、偏心部３１に対し径方向外側または径方向内側に配置される。よって、リングギア４３０からのトルクが伝達される駆動カム４０を、偏心部３１に対し径方向に並ぶよう容易に配置できる。

　また、本実施形態では、ハウジング１２は、外筒部１２５のクラッチ７０とは反対側の端部から径方向内側へ延びる環状の外底部１２４を有している。クラッチ装置１は、スラストベアリング１６１をさらに備えている。スラストベアリング１６１は、外底部１２４と駆動カム４０との間に設けられ、駆動カム４０の軸方向の荷重を受ける。そのため、軸方向長さを短縮しつつ、駆動カム４０に作用する軸方向の大きな荷重を、減速機３０側に入力させることなく、ハウジング１２側に逃がすことができる。

　以下、本実施形態の構成および効果について、さらに説明する。

　本実施形態のクラッチ装置１は、「第１伝達部」としての入力軸６１と「原動機」としてのモータ２０と減速機３０と駆動カム４０とボール３と従動カム５０と「第２伝達部」としての出力軸６２とクラッチ７０と「状態変更部」としてのピストン８１とを備えている。

　モータ２０は、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。駆動カム４０は、一方の端面４１１に形成された複数の駆動カム溝４００を有し、減速機３０から出力されるトルクにより回転可能である。ボール３は、複数の駆動カム溝４００のそれぞれにおいて転動可能に設けられている。従動カム５０は、駆動カム溝４００との間にボール３を挟むようにして一方の端面５１１に形成された複数の従動カム溝５００を有し、駆動カム４０およびボール３とともにボールカム２を構成し、駆動カム４０に対し相対回転すると、駆動カム４０に対し軸方向に相対移動する。

　出力軸６２は、入力軸６１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。ピストン８１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。

　駆動カム溝４００は、駆動カム４０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４０の一方の端面４１１に対し溝底４０３が傾斜して形成されている。駆動カム溝４００は、第１駆動カム溝４０１および第２駆動カム溝４０２を有している。第１駆動カム溝４０１は、駆動カム溝４００の一端から他端側に向かうに従い駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離Ｒｄ１が変化するよう形成されている。第２駆動カム溝４０２は、第１駆動カム溝４０１に接続し、第１駆動カム溝４０１から駆動カム溝４００の他端まで駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離Ｒｄ２が一定となるよう形成されている。

　従動カム溝５００は、従動カム５０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５０の一方の端面５１１に対し溝底５０３が傾斜して形成されている。従動カム溝５００は、第１従動カム溝５０１および第２従動カム溝５０２を有している。第１従動カム溝５０１は、従動カム溝５００の一端から他端側に向かうに従い従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離Ｒｖ１が変化するよう形成されている。第２従動カム溝５０２は、第１従動カム溝５０１に接続し、第１従動カム溝５０１から従動カム溝５００の他端まで従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離Ｒｖ２が一定となるよう形成されている。

　本実施形態では、第２駆動カム溝４０２および第２従動カム溝５０２は、それぞれ、駆動カム４０または従動カム５０の中心Ｏｄ１、Ｏｖ１との距離Ｒｄ２、Ｒｖ２が一定となるよう形成され、第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１は、それぞれ、駆動カム４０または従動カム５０の中心Ｏｄ１、Ｏｖ１との距離Ｒｄ１、Ｒｖ１が変化するよう形成されている。そのため、駆動カム４０および従動カム５０の周方向において駆動カム溝４００および従動カム溝５００の長さを大きくしても、隣り合う駆動カム溝４００同士、および、隣り合う従動カム溝５００同士が接続してしまうことを抑制できる。

　よって、駆動カム４０または従動カム５０の周方向における駆動カム溝４００および従動カム溝５００の１つあたりの長さを容易に大きくすることができる。これにより、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角差に対する軸方向の相対移動量を確保しつつ、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の溝底４０３、５０３の傾斜角を小さくすることができる。その結果、モータ２０に要求される最大トルクを小さくでき、モータ２０を小型化できる。したがって、クラッチ装置１を小型化できる。

　なお、本実施形態では、第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１は、それぞれ、駆動カム４０または従動カム５０の中心Ｏｄ１、Ｏｖ１との距離Ｒｄ１、Ｒｖ１が変化するよう形成されている。そのため、距離Ｒｄ１、Ｒｖ１が一定である従来の構成と比べ、中心Ｏｄ１、Ｏｖ１に対する角度あたりの第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１の長さを長くすることができる。よって、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の長さを大きくでき、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の溝底４０３、５０３の傾斜角を小さくすることができる。

　また、本実施形態は、モータ２０の作動を制御可能な「制御部」としてのＥＣＵ１０をさらに備えている。ＥＣＵ１０は、モータ２０の作動を制御する複数の工程を有している。複数の工程は、第１工程および第２工程を含む。

　ＥＣＵ１０は、第１工程、第２工程により、クラッチ７０の状態を非係合状態から係合状態に変更可能である。第１工程の初期ではモータ２０に要求される駆動トルクは比較的小さいものの、第２工程の後期ではモータ２０に要求される駆動トルクは比較的大きくなる。本実施形態では、モータ２０に要求される駆動トルクが小さい第１工程の初期においては効率の低い第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１でボール３を転動させ、モータ２０に要求される駆動トルクが大きい第２工程の後期においては効率の高い第２駆動カム溝４０２および第２従動カム溝５０２でボール３を転動させることができる。そのため、モータ２０に要求される最大トルクを小さくでき、モータ２０をより小型化できる。

　また、本実施形態では、ボール３は、第２工程の始期において、第１駆動カム溝４０１および第１従動カム溝５０１に位置する。そのため、第２工程で使用する駆動カム溝４００および従動カム溝５００の長さを十分確保することができる。

　また、本実施形態では、駆動カム溝４００は、第１工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量と、第２工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量とが同じになるよう駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が設定されている。

　また、従動カム溝５００は、第１工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量と、第２工程における駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角度差に対する従動カム５０の軸方向の移動量とが同じになるよう従動カム５０の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角が設定されている。

　そのため、工程にかかわらず、モータ２０の回転量と従動カム５０の軸方向の移動量との変化量が一定となり、モータ２０およびクラッチ装置１の制御性を向上することができる。

　また、本実施形態では、駆動カム溝４００は、第１駆動カム溝４０１と第２駆動カム溝４０２との接続点ＰＣｄ１において第１駆動カム溝４０１の軌跡ＬＬｄ１上の接線ＬＣｄ１と第２駆動カム溝４０２の軌跡ＬＬｄ２上の接線ＬＣｄ２とが一致するよう形成されている。

　また、従動カム溝５００は、第１従動カム溝５０１と第２従動カム溝５０２との接続点ＰＣｖ１において第１従動カム溝５０１の軌跡ＬＬｖ１上の接線ＬＣｖ１と第２従動カム溝５０２の軌跡ＬＬｖ２上の接線ＬＣｖ２とが一致するよう形成されている。

　そのため、ボール３が第１駆動カム溝４０１と第２駆動カム溝４０２との接続点ＰＣｄ１、および、第１従動カム溝５０１と第２従動カム溝５０２との接続点ＰＣｖ１を通るとき、ボール３は円滑に転動できる。これにより、ボールカム２の効率の低下、および、作動不良を抑制することができる。

　また、本実施形態では、駆動カム溝４００と従動カム溝５００とは、それぞれ、駆動カム４０の一方の端面４１１側、または、従動カム５０の一方の端面５１１側から見たとき、同一の形状となるよう形成されている。

　そのため、駆動カム溝４００と従動カム溝５００との間にボール３を挟んだ状態において、駆動カム４０と従動カム５０とを円滑に相対回転させることができる。これにより、ボールカム２の効率の低下、および、作動不良を抑制することができる。

　また、本実施形態では、複数の駆動カム溝４００は、駆動カム４０の一方の端面４１１において互いに交差または接続しないよう形成されている。

　また、複数の従動カム溝５００は、従動カム５０の一方の端面５１１において互いに交差または接続しないよう形成されている。

　そのため、ボール３が別の駆動カム溝４００または従動カム溝５００に移動してしまうのを抑制できる。

　　（第２実施形態）
　第２実施形態によるクラッチ装置を図８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、ベアリング１４１、１４３が設けられる。これにより、入力軸６１は、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、内筒部１２１の内周壁が固定フランジ１１の端部の外周壁と対向し、内底部１２２が固定フランジ１１の段差面１１１に当接するようにして固定フランジ１１に設けられる。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。

　モータ２０、減速機３０、ボールカム２は、第１実施形態と同様、ハウジング１２の外筒部１２３、１２５の内側に設けられる。駆動カム４０は、第１実施形態と同様、リングギア４３０の駆動カム内歯４３がプラネタリギア３２の第２外歯３２２に噛み合うよう、リングギア３３に対しステータ２１とは反対側においてハウジング１２の「筒部」としての外筒部１２５の内側に設けられる。

　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、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、支持部７３、摩擦板７４、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。

　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、ピストン８１に代えて「状態変更部」としてのダイアフラムスプリング９１を備えている。ダイアフラムスプリング９１は、略円環状に形成され、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、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。

　本実施形態では、リターンスプリング８２、係止部８３、スラストベアリング１６２に代えて、リターンスプリング９２、レリーズベアリング９３が設けられている。

　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、従動カム５０の駆動カム４０とは反対側の面に形成された環状の凹部５１３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８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の凹部５１３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、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の凹部５１３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、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。

　クラッチ７０は、第１実施形態と同様、従動カム５０に対し駆動カム４０とは反対側に設けられ、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係合状態または非係合状態に変化する。

　駆動カム溝４００および従動カム溝５００の構成は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

　本実施形態において、第１工程では、ＥＣＵ１０は、従動カム５０に対するダイアフラムスプリング９１からの反力が所定値以上になるまで、駆動カム４０に対し従動カム５０が軸方向に相対移動するようモータ２０を作動させる。

　第１工程が開始すると、モータ２０が回転し、従動カム５０に対し駆動カム４０が相対回転し、従動カム５０がクラッチ７０側へ移動、すなわち、ストロークし、従動カム５０がレリーズベアリング９３に近付く。

　さらに第１工程が継続すると、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。このとき、従動カム５０に対するダイアフラムスプリング９１からの反力が所定値以上になる。従動カム５０に対するダイアフラムスプリング９１からの反力が所定値以上になると、第１工程が終了し、第２工程に移行する。つまり、リターンスプリング９２が最大限圧縮され、従動カム５０に対するダイアフラムスプリング９１からの反力が所定値以上になったときが、第１工程の終期である。

　第１工程の後の第２工程では、従動カム５０に対するダイアフラムスプリング９１からの反力が所定値以上のまま、駆動カム４０に対し従動カム５０が軸方向に相対移動するようモータ２０を作動させる。

　図８に示すように、本実施形態では、第１実施形態と同様、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム溝４００は、少なくとも一部が減速機３０と重なるよう形成されている。

　本実施形態では、減速機３０は、規制部３４に代えて延伸部３５をさらに有している。延伸部３５は、プラネタリギア３２の軸方向のクラッチ７０側の端面からクラッチ７０側へ筒状に延びるよう、プラネタリギア３２と一体に形成されている。延伸部３５の内周壁は、ベアリング１５４の外周壁に嵌合している。

　従動カム５０は、凹部５１４をさらに有している。凹部５１４は、従動カム本体５１の駆動カム４０側の端面である一方の端面５１１の内縁部からクラッチ７０側へ円形に凹むよう形成されている。凹部５１４の内側には、延伸部３５のクラッチ７０側の端部が位置している。

　また、減速機３０の延伸部３５は、軸方向の一部が従動カム５０の従動カム溝５００の径方向内側に位置している。すなわち、本実施形態では、従動カム５０の軸方向において、従動カム溝５００は、少なくとも一部が減速機３０の一部である延伸部３５と重なるよう形成されている。そのため、駆動カム４０および従動カム５０の軸方向におけるクラッチ装置１の体格を小さくできる。

　本実施形態は、上述した点以外の構成については、第１実施形態と同様である。

　このように、本開示は、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、駆動カム４０の軸方向において、駆動カム溝４００は、少なくとも一部が、減速機３０を構成する「偏心回転体」としての偏心部３１、プラネタリギア３２、リングギア３３、「出力部材」としてのリングギア４３０、規制部３４または延伸部３５の一部と重なるよう形成されていればよい。

　また、他の実施形態では、「出力部材」としてのリングギア４３０は、駆動カム４０と別体に形成されていてもよい。

　また、他の実施形態では、原動機、減速機、駆動カム、従動カムおよびクラッチは、同軸上に設けられていなくてもよい。

　また、他の実施形態では、駆動カムの軸方向において、駆動カムは、減速機の軸方向の範囲内に設けられていなくてもよい。

　また、他の実施形態では、減速機は、原動機の軸に対して偏心する軸をもつ偏心回転体を有していなくてもよい。

　また、他の実施形態では、ハウジングは、筒部のクラッチとは反対側の端部から径方向内側へ延びる環状の底部を有していなくてもよい。また、ハウジングの底部と駆動カムとの間には、駆動カムの軸方向の荷重を受けるスラストベアリングを設けていなくてもよい。

　また、他の実施形態では、駆動カム溝４００、従動カム溝５００は、それぞれ、３つに限らず、例えば４つ以上形成されていてもよい。また、ボール３は、３つに限らず、駆動カム溝４００、従動カム溝５００の数に応じて４つ以上設けられていてもよい。

　また、上述の実施形態では、駆動カム４０と従動カム５０との間に設けられる「転動体」として、球状のボール３を用いる例を示した。これに対し、他の実施形態では、「転動体」は、球状に限らず、例えば円柱状のローラ等を用いてもよい。

　また、本開示は、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。

　本開示は、実施形態に基づき記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims

　第１伝達部（６１）と、
　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、
　前記原動機に対し相対移動不能に設けられ、筒部（１２５）を有するハウジング（１２）と、
　前記筒部に対し相対回転可能なよう前記筒部の内側に設けられ、一方の端面（４１１）に形成された複数の駆動カム溝（４００）を有し、前記減速機から出力されるトルクにより回転可能な駆動カム（４０）と、
　複数の前記駆動カム溝のそれぞれにおいて転動可能に設けられた転動体（３）と、
　前記筒部に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能なよう前記筒部の内側に設けられ、前記駆動カム溝との間に前記転動体を挟むようにして一方の端面（５１１）に形成された複数の従動カム溝（５００）を有し、前記駆動カムおよび前記転動体とともに転動体カム（２）を構成し、前記駆動カムに対し相対回転すると、前記駆動カムに対し軸方向に相対移動する従動カム（５０）と、
　前記第１伝達部との間でトルクを伝達する第２伝達部（６２）と、
　前記従動カムに対し前記駆動カムとは反対側に設けられ、前記駆動カムに対する前記従動カムの軸方向の相対位置に応じて係合状態または非係合状態に変化し、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、を備え、
　前記駆動カムの軸方向において、前記駆動カム溝は、少なくとも一部が前記減速機と重なるよう形成されているクラッチ装置。
　前記減速機は、前記駆動カムと一体に形成された出力部材（４３０）を有している請求項１に記載のクラッチ装置。
　前記原動機、前記減速機、前記駆動カム、前記従動カムおよび前記クラッチは、同軸上に設けられている請求項１または２に記載のクラッチ装置。
　前記駆動カムの軸方向において、前記駆動カムは、前記減速機の軸方向の範囲内に設けられている請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
　前記減速機は、前記原動機の軸（Ａｘ１）に対して偏心する軸（Ａｘ２）をもつ偏心回転体（３１）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。
　前記ハウジングは、前記筒部の前記クラッチとは反対側の端部から径方向内側へ延びる環状の底部（１２４）を有し、
　前記底部と前記駆動カムとの間に設けられ、前記駆動カムの軸方向の荷重を受けるスラストベアリング（１６１）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。