WO2021020320A1 - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

原動機（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。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。減速機（３０）は、ロータ（２３）からのトルクが入力されるサンギア（３１）、および、サンギア（３１）に噛み合いつつ自転しながらサンギア（３１）の周方向に公転可能なプラネタリギア（３２）を有する。ロータ（２３）とサンギア（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。

Description

クラッチ装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１９年７月２６日に出願された特許出願番号２０１９－１３８３３１号および２０２０年７月２２日に出願された特許出願番号２０２０－１２５６７２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、クラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更することにより、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達を許容または遮断するクラッチ装置が知られている。
　例えば、特許文献１に記載されたクラッチ装置の態様では、原動機のトルクを減速する減速機は、サンギア、プラネタリギア、および、２つのリングギアを有している。２つのリングギアは、それぞれ、サンギアに噛み合いつつ自転しながら公転するプラネタリギアに噛み合い可能な内歯を有している。２つのリングギアの一方は、減速機を収容するハウジングに固定されている。２つのリングギアの他方は、ボールカムを構成する駆動カムと一体回転可能に設けられている。

　ここで、２つのリングギアの内歯の歯数は異なるよう設定されている。これにより、原動機のトルクによりサンギアが回転すると、駆動カムがハウジングに対し相対回転し、従動カムがハウジングに対し軸方向に相対移動する。その結果、クラッチの状態が係合状態または非係合状態に変更され、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達が許容または遮断される。

特開２００６－９０５３３号公報

　特許文献１のクラッチ装置では、原動機のロータとサンギアとは、同一の材料により一体に形成されている。そのため、ロータとサンギアとからなる部材の形状が複雑になり、加工および製造が困難になるおそれがある。

　本開示の目的は、製造が容易な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、ハウジングと原動機と減速機と回転並進部とクラッチと状態変更部とを備える。原動機は、ハウジングに固定されたステータ、および、ステータに対し相対回転可能に設けられたロータを有し、電力の供給によりロータからトルクを出力可能である。

　減速機は、原動機のトルクを減速して出力可能である。回転並進部は、減速機から出力されたトルクが入力されるとハウジングに対し相対回転する回転部、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。

　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伝達部と第２伝達部との間に設けられ、係合している係合状態のとき、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達を許容し、係合していない非係合状態のとき、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達を遮断する。状態変更部は、並進部から軸方向の力を受け、ハウジングに対する並進部の軸方向の相対位置に応じてクラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。

　減速機は、サンギア、プラネタリギア、キャリア、第１リングギア、第２リングギアを有している。サンギアには、ロータからのトルクが入力される。プラネタリギアは、サンギアに噛み合いつつ自転しながらサンギアの周方向に公転可能である。

　キャリアは、プラネタリギアを回転可能に支持し、サンギアに対し相対回転可能である。第１リングギアは、プラネタリギアに噛み合い可能である。第２リングギアは、プラネタリギアに噛み合い可能、かつ、第１リングギア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。

　ロータとサンギアとは、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。そのため、ロータとサンギアとをそれぞれ別の材料で形成できる。これにより、ロータおよびサンギアそれぞれの形状を単純にでき、加工および製造が容易になる。したがって、クラッチ装置を容易に製造できる。

　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一部を示す断面図であり、 図３は、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であり、 図４は、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であり、 図５は、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であり、 図６は、第２実施形態によるクラッチ装置を示す断面図であり、 図７は、第３実施形態によるクラッチ装置のサンギアおよびその近傍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。

　　（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、固定部１３０と、を備えている。

　ＥＣＵ１０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ等、入出力手段としてのＩ／Ｏ等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ１０は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ＥＣＵ１０は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。

　ＥＣＵ１０は、各種センサからの信号等の情報に基づき、内燃機関等の作動を制御可能である。また、ＥＣＵ１０は、後述するモータ２０の作動を制御可能である。

　入力軸６１は、例えば、図示しない内燃機関の駆動軸に接続され、駆動軸とともに回転可能である。つまり、入力軸６１には、駆動軸からトルクが入力される。

　内燃機関を搭載する車両には、固定フランジ１１が設けられる（図２参照）。固定フランジ１１は、筒状に形成され、例えば車両のエンジンルームに固定される。固定フランジ１１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間には、ボールベアリング１４１が設けられる。これにより、入力軸６１は、ボールベアリング１４１を介して固定フランジ１１により軸受けされる。

　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、ハウジング内筒部１２１、ハウジング板部１２２、ハウジング外筒部１２３、ハウジングフランジ部１２４、ハウジング段差面１２５、ハウジング側スプライン溝部１２７等を有している。

　ハウジング内筒部１２１は、略円筒状に形成されている。ハウジング板部１２２は、ハウジング内筒部１２１の端部から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ハウジング外筒部１２３は、ハウジング板部１２２の外縁部からハウジング内筒部１２１と同じ側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ハウジングフランジ部１２４は、ハウジング外筒部１２３のハウジング板部１２２とは反対側の端部から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ここで、ハウジング内筒部１２１とハウジング板部１２２とハウジング外筒部１２３とハウジングフランジ部１２４とは、例えば金属により一体に形成されている。

　ハウジング段差面１２５は、ハウジング内筒部１２１の径方向外側においてハウジング板部１２２とは反対側を向くよう円環の平面状に形成されている。ハウジング側スプライン溝部１２７は、ハウジング段差面１２５に対しハウジング板部１２２とは反対側において軸方向に延びるようハウジング内筒部１２１の外周壁に形成されている。ハウジング側スプライン溝部１２７は、ハウジング内筒部１２１の周方向に複数形成されている。

　ハウジング１２は、外壁の一部が固定フランジ１１の壁面の一部に当接するよう固定フランジ１１に固定される（図２参照）。ハウジング１２は、図示しないボルト等により固定フランジ１１に固定される。ここで、ハウジング１２は、固定フランジ１１および入力軸６１に対し同軸に設けられる。また、ハウジング内筒部１２１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間には、略円筒状の空間が形成される。

　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とハウジング板部１２２とハウジング外筒部１２３との間に形成されている。

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

　モータ２０は、収容空間１２０に収容されている。モータ２０は、ステータ２１、コイル２２、ロータ２３等を有している。ステータ２１は、例えば積層鋼板により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、ボビン２２１、巻線２２２を有している。ボビン２２１は、例えば樹脂により筒状に形成され、ステータ２１の複数の突極のそれぞれに嵌め込まれている。巻線２２２は、ボビン２２１に巻き回されている。

　ロータ２３は、ロータ筒部２３１、ロータ板部２３２、ロータ筒部２３３を有している。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。ロータ筒部２３１は、略円筒状に形成されている。ロータ板部２３２は、ロータ筒部２３１の端部から径方向内側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ロータ筒部２３３は、ロータ板部２３２の内縁部からロータ筒部２３１とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、ロータ筒部２３１とロータ板部２３２とロータ筒部２３３とは、例えば鉄系の金属により一体に形成されている。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、ロータ筒部２３１の外周壁に設けられている。マグネット２３０は、磁極が交互になるようロータ筒部２３１の周方向に等間隔で複数設けられている。

　クラッチ装置１は、軸受部１５１を備えている。軸受部１５１は、ハウジング内筒部１２１のハウジング段差面１２５に対しハウジング板部１２２側の外周壁に設けられている。軸受部１５１は、内周壁がハウジング内筒部１２１の外周壁に嵌合している。ロータ２３は、ロータ筒部２３１の内周壁が軸受部１５１の外周壁に嵌合するよう設けられている。これにより、ロータ２３は、軸受部１５１を介してハウジング内筒部１２１により回転可能に支持されている。このように、軸受部１５１は、収容空間１２０に設けられ、ロータ２３を回転可能に支持する。

　ここで、ロータ２３は、ステータ２１の径方向内側において、ステータ２１に対し相対回転可能に設けられている。モータ２０は、インナロータタイプのブラシレス直流モータである。

　ＥＣＵ１０は、コイル２２の巻線２２２に供給する電力を制御することにより、モータ２０の作動を制御可能である。コイル２２に電力が供給されると、ステータ２１に回転磁界が生じ、ロータ２３が回転する。これにより、ロータ２３からトルクが出力される。このように、モータ２０は、ステータ２１、および、ステータ２１に対し相対回転可能に設けられたロータ２３を有し、電力の供給によりロータ２３からトルクを出力可能である。

　本実施形態では、クラッチ装置１は、基板１０１、プレート１０２、センサマグネット１０３、回転角センサ１０４を備えている。基板１０１、プレート１０２、センサマグネット１０３、回転角センサ１０４は、収容空間１２０に設けられている。基板１０１は、ハウジング内筒部１２１の外周壁のハウジング板部１２２近傍に設けられている。プレート１０２は、例えば略円筒状に形成され、一端の内周壁がロータ筒部２３１のロータ板部２３２とは反対側の端部の外周壁に嵌合し、ロータ２３と一体に回転可能なよう設けられている。センサマグネット１０３は、略円環状に形成され、内周壁がプレート１０２の他端の外周壁に嵌合し、プレート１０２およびロータ２３と一体に回転可能なよう設けられている。センサマグネット１０３は、磁束を発生させる。

　回転角センサ１０４は、センサマグネット１０３のロータ２３とは反対側の面に対向するよう基板１０１に実装されている。回転角センサ１０４は、センサマグネット１０３から発生する磁束を検出し、検出した磁束に応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。これにより、ＥＣＵ１０は、回転角センサ１０４からの信号に基づき、ロータ２３の回転角および回転数等を検出することができる。また、ＥＣＵ１０は、ロータ２３の回転角および回転数等に基づき、ハウジング１２および後述する従動カム５０に対する駆動カム４０の相対回転角度、ハウジング１２および駆動カム４０に対する従動カム５０および状態変更部８０の軸方向の相対位置等を算出することができる。

　減速機３０は、収容空間１２０に収容されている。減速機３０は、サンギア３１、プラネタリギア３２、キャリア３３、第１リングギア３４、第２リングギア３５等を有している。

　サンギア３１は、ロータ２３と同軸かつ一体回転可能に設けられている。つまり、ロータ２３とサンギア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、サンギア３１は、例えば金属により略円筒状に形成され、一方の端部の外周壁がロータ筒部２３３の内周壁に嵌合するようロータ２３に固定されている。本実施形態では、サンギア３１は、例えば圧入によりロータ２３に接合されている。

　サンギア３１は、「歯部」および「外歯」としてのサンギア歯部３１１を有している。サンギア歯部３１１は、サンギア３１の他方の端部の外周壁に形成されている。サンギア３１には、モータ２０のトルクが入力される。ここで、サンギア３１は、減速機３０の「入力部」に対応する。本実施形態では、サンギア３１は、例えば鉄鋼材により形成されている。

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

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

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

　第１リングギア３４は、プラネタリギア３２に噛み合い可能な歯部である第１リングギア歯部３４１を有し、ハウジング１２に固定されている。より詳細には、第１リングギア３４は、例えば金属により略円環状に形成されている。第１リングギア３４は、固定部１３０の固定環状部１３２の内縁部と一体に形成されている。すなわち、第１リングギア３４は、固定部１３０を介してハウジング１２に固定されている。ここで、第１リングギア３４は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギア３１に対し同軸に設けられている。「歯部」および「内歯」としての第１リングギア歯部３４１は、プラネタリギア３２のプラネタリギア歯部３２１の軸方向の一方の端部側に噛み合い可能なよう第１リングギア３４の内縁部に形成されている。

　第２リングギア３５は、プラネタリギア３２に噛み合い可能な歯部であり第１リングギア歯部３４１とは歯数の異なる第２リングギア歯部３５１を有し、後述する駆動カム４０と一体回転可能に設けられている。より詳細には、第２リングギア３５は、例えば金属により略円環状に形成されている。ここで、第２リングギア３５は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギア３１に対し同軸に設けられている。「歯部」および「内歯」としての第２リングギア歯部３５１は、プラネタリギア３２のプラネタリギア歯部３２１の軸方向の他方の端部側に噛み合い可能なよう第２リングギア３５の内縁部に形成されている。本実施形態では、第２リングギア歯部３５１の歯数は、第１リングギア歯部３４１の歯数よりも多い。より詳細には、第２リングギア歯部３５１の歯数は、第１リングギア歯部３４１の歯数よりも、プラネタリギア３２の個数である４に整数を乗じた数分だけ多い。

　また、プラネタリギア３２は、同一部位において２つの異なる諸元をもつ第１リングギア３４および第２リングギア３５と干渉なく正常に噛み合う必要があるため、第１リングギア３４および第２リングギア３５の一方もしくは両方を転位させて各歯車対の中心距離を一定にする設計としている。

　上記構成により、モータ２０のロータ２３が回転すると、サンギア３１が回転し、プラネタリギア３２のプラネタリギア歯部３２１がサンギア歯部３１１と第１リングギア歯部３４１および第２リングギア歯部３５１とに噛み合いつつ自転しながらサンギア３１の周方向に公転する。ここで、第２リングギア歯部３５１の歯数が第１リングギア歯部３４１の歯数より多いため、第２リングギア３５は、第１リングギア３４に対し相対回転する。そのため、第１リングギア３４と第２リングギア３５との間で第１リングギア歯部３４１と第２リングギア歯部３５１との歯数差に応じた微小差回転が第２リングギア３５の回転として出力される。これにより、モータ２０からのトルクは、減速機３０により減速されて、第２リングギア３５から出力される。このように、減速機３０は、モータ２０のトルクを減速して出力可能である。本実施形態では、減速機３０は、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機を構成している。

　第２リングギア３５は、後述する駆動カム４０と一体に形成されている。第２リングギア３５は、モータ２０からのトルクを減速して駆動カム４０に出力する。ここで、第２リングギア３５は、減速機３０の「出力部」に対応する。

　ボールカム２は、「回転部」としての駆動カム４０、「並進部」としての従動カム５０、「転動体」としてのボール３を有している。

　駆動カム４０は、駆動カム本体４１、駆動カム内筒部４２、駆動カム板部４３、駆動カム外筒部４４、駆動カム溝４００等を有している。駆動カム本体４１は、略円環の板状に形成されている。駆動カム内筒部４２は、駆動カム本体４１の外縁部から軸方向に延びるよう略円筒状に形成されている。駆動カム板部４３は、駆動カム内筒部４２の駆動カム本体４１とは反対側の端部から径方向外側へ延びるよう略円環の板状に形成されている。駆動カム外筒部４４は、駆動カム板部４３の外縁部から駆動カム内筒部４２と同じ側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、駆動カム本体４１と駆動カム内筒部４２と駆動カム板部４３と駆動カム外筒部４４とは、例えば金属により一体に形成されている。

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

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

　第２リングギア３５は、駆動カム外筒部４４の内縁部と一体に形成されている。すなわち、第２リングギア３５は、「回転部」としての駆動カム４０と一体回転可能に設けられている。そのため、モータ２０からのトルクが、減速機３０により減速されて、第２リングギア３５から出力されると、駆動カム４０は、ハウジング１２および固定部１３０に対し相対回転する。すなわち、駆動カム４０は、減速機３０から出力されたトルクが入力されるとハウジング１２に対し相対回転する。

　従動カム５０は、従動カム本体５１、従動カム筒部５２、従動カム段差面５３、カム側スプライン溝部５４、従動カム溝５００等を有している。従動カム本体５１は、略円環の板状に形成されている。従動カム筒部５２は、従動カム本体５１の外縁部から軸方向に延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、従動カム本体５１と従動カム筒部５２とは、例えば金属により一体に形成されている。

　従動カム段差面５３は、従動カム筒部５２の径方向外側において従動カム本体５１とは反対側を向くよう円環の平面状に形成されている。カム側スプライン溝部５４は、従動カム本体５１の内周壁において軸方向に延びるよう形成されている。カム側スプライン溝部５４は、従動カム本体５１の周方向に複数形成されている。

　従動カム５０は、従動カム本体５１が駆動カム本体４１に対しハウジング段差面１２５とは反対側かつ駆動カム内筒部４２の内側に位置し、カム側スプライン溝部５４がハウジング側スプライン溝部１２７とスプライン結合するよう設けられている。これにより、従動カム５０は、ハウジング１２に対し、相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。

　従動カム溝５００は、従動カム本体５１の従動カム筒部５２とは反対側の面から凹みつつ周方向に延びるよう形成されている。従動カム溝５００は、従動カム本体５１の周方向に等間隔で５つ形成されている。従動カム溝５００は、従動カム本体５１の周方向における一端から他端に向かうに従い深さが浅くなるよう従動カム本体５１の従動カム筒部５２とは反対側の面に対し溝底が傾斜して形成されている。

　なお、駆動カム溝４００と従動カム溝５００とは、それぞれ、駆動カム本体４１の従動カム本体５１側の面側、または、従動カム本体５１の駆動カム本体４１側の面側から見たとき、同一の形状となるよう形成されている。

　ボール３は、例えば金属により球状に形成されている。ボール３は、５つの駆動カム溝４００と５つの従動カム溝５００との間のそれぞれにおいて転動可能に設けられている。すなわち、ボール３は、合計５つ設けられている。

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

　このように、駆動カム４０と従動カム５０とボール３とは、「転動体カム」としてのボールカム２を構成している。駆動カム４０がハウジング１２および従動カム５０に対し相対回転すると、ボール３は、駆動カム溝４００および従動カム溝５００においてそれぞれの溝底に沿って転動する。

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

　上述のように、駆動カム溝４００は、一端から他端にかけて溝底が傾斜するよう形成されている。また、従動カム溝５００は、一端から他端にかけて溝底が傾斜するよう形成されている。そのため、減速機３０から出力されるトルクにより駆動カム４０がハウジング１２および従動カム５０に対し相対回転すると、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００において転動し、従動カム５０は、駆動カム４０およびハウジング１２に対し軸方向に相対移動、すなわち、ストロークする。

　このように、従動カム５０は、駆動カム４０がハウジング１２に対し相対回転すると駆動カム４０およびハウジング１２に対し軸方向に相対移動する。ここで、従動カム５０は、カム側スプライン溝部５４がハウジング側スプライン溝部１２７とスプライン結合しているため、ハウジング１２に対し相対回転しない。また、駆動カム４０は、ハウジング１２に対し相対回転するものの、軸方向には相対移動しない。

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

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

　リターンスプリング５５は、軸方向に伸びる力を有している。そのため、従動カム５０は、駆動カム４０との間にボール３を挟んだ状態で、リターンスプリング５５により駆動カム本体４１側へ付勢されている。

　出力軸６２は、軸部６２１、板部６２２、筒部６２３、摩擦板６２４を有している（図２参照）。軸部６２１は、略円筒状に形成されている。板部６２２は、軸部６２１の一端から径方向外側へ環状の板状に延びるよう軸部６２１と一体に形成されている。筒部６２３は、板部６２２の外縁部から軸部６２１とは反対側へ略円筒状に延びるよう板部６２２と一体に形成されている。摩擦板６２４は、略円環の板状に形成され、板部６２２の筒部６２３側の端面に設けられている。ここで、摩擦板６２４は、板部６２２に対し相対回転不能である。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、ハウジング１２に対し固定フランジ１１とは反対側、すなわち、従動カム５０に対し駆動カム４０とは反対側において、入力軸６１と同軸に設けられる。軸部６２１の内周壁と入力軸６１の端部の外周壁との間には、ボールベアリング１４２が設けられる。これにより、出力軸６２は、ボールベアリング１４２を介して入力軸６１により軸受けされる。入力軸６１および出力軸６２は、ハウジング１２に対し相対回転可能である。

　クラッチ７０は、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、Ｃリング８２、スラストベアリング８３を有している。状態変更部８０は、２つの皿ばね８１を有している。２つの皿ばね８１は、従動カム筒部５２の径方向外側において、軸方向に重なった状態で従動カム段差面５３に対し従動カム本体５１とは反対側に設けられている。

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

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

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

　２つの皿ばね８１のうち一方の皿ばね８１は、軸方向の一端すなわち内縁部が外輪板部８５１に当接可能に設けられている。Ｃリング８２は、２つの皿ばね８１のうち他方の皿ばね８１の軸方向の一端および外輪筒部８５２の端部を係止可能なよう従動カム筒部５２の外周壁に固定されている。そのため、２つの皿ばね８１およびスラストベアリング８３は、Ｃリング８２により従動カム筒部５２からの脱落が抑制されている。皿ばね８１は、軸方向に弾性変形可能である。

　ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端に位置するとき、駆動カム４０と従動カム５０との距離は、比較的小さく、２つの皿ばね８１のうち他方の皿ばね８１の軸方向の他端すなわち外縁部とクラッチ７０との間には、隙間Ｓｐ１が形成されている（図１参照）。そのため、クラッチ７０は非係合状態であり、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達は遮断されている。

　ここで、ＥＣＵ１０の制御によりモータ２０のコイル２２に電力が供給されると、モータ２０が回転し、減速機３０からトルクが出力され、駆動カム４０がハウジング１２に対し相対回転する。これにより、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端から他端側へ転動する。そのため、従動カム５０は、リターンスプリング５５を圧縮しながらハウジング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、２つの皿ばね８１のうち他方の皿ばね８１の軸方向の他端は、クラッチ７０の外側摩擦板７２に接触する。皿ばね８１がクラッチ７０に接触した後さらに従動カム５０が軸方向に移動すると、皿ばね８１は、軸方向に弾性変形しつつ、外側摩擦板７２を摩擦板６２４側へ押す。これにより、複数の内側摩擦板７１および複数の外側摩擦板７２が互いに係合し、クラッチ７０が係合状態となる。そのため、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達が許容される。

　このとき、２つの皿ばね８１は、スラストベアリング８３の外輪部８５とともに従動カム筒部５２に対し相対回転する。また、このとき、ローラ８３１は、皿ばね８１からスラスト方向の荷重を受けつつ、内輪板部８４１と外輪板部８５１との間で転動する。このように、スラストベアリング８３は、皿ばね８１からスラスト方向の荷重を受けつつ、皿ばね８１を軸受けする。

　ＥＣＵ１０は、クラッチ伝達トルクがクラッチ要求トルク容量に達すると、モータ２０の回転を停止させる。これにより、クラッチ７０は、クラッチ伝達トルクがクラッチ要求トルク容量に維持された係合保持状態となる。このように、状態変更部８０の皿ばね８１は、従動カム５０から軸方向の力を受け、ハウジング１２および駆動カム４０に対する従動カム５０の軸方向の相対位置に応じてクラッチ７０の状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。

　出力軸６２は、軸部６２１の板部６２２とは反対側の端部が、図示しない変速機の入力軸に接続され、当該入力軸とともに回転可能である。つまり、変速機の入力軸には、出力軸６２から出力されたトルクが入力される。変速機に入力されたトルクは、変速機で変速され、駆動トルクとして車両の駆動輪に出力される。これにより、車両が走行する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

　以下、本実施形態の各部の構成について、より詳細に説明する。

　本実施形態では、クラッチ装置１は、図示しないオイル供給部を備えている。オイル供給部は、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、「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により環状に形成されている。

　内側シール部材４０１、外側シール部材４０２は、所謂Ｏリングである。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、ハウジング側スプライン溝部１２７とハウジング段差面１２５との間のハウジング内筒部１２１の外周壁に形成された環状のシール溝部１２８に設けられている。外側シール部材４０２は、駆動カム外筒部４４の外周壁に形成された環状のシール溝部４４１に設けられている。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に接触するよう設けられている。

　駆動カム本体４１の内周壁は、内側シール部材４０１の外縁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の径方向内側において、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、径方向に弾性変形しつつ、ハウジング内筒部１２１と駆動カム本体４１の内周壁との間を気密または液密にシールしている。

　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）。

　固定筒部１３１の内周壁は、外側シール部材４０２の外縁部と摺動可能である。すなわち、外側シール部材４０２は、固定部１３０の固定筒部１３１に接触するよう設けられている。外側シール部材４０２は、径方向に弾性変形しつつ、駆動カム外筒部４４と固定筒部１３１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、固定部１３０の固定筒部１３１の内周壁に接触する外側シール部材４０２は、固定部１３０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のクラッチ７０とは反対側の面よりもクラッチ７０とは反対側に位置している。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、駆動カム外筒部４４、第２リングギア３５および駆動カム内筒部４２の径方向内側に位置している。さらに、サンギア３１のサンギア歯部３１１、キャリア３３およびプラネタリギア３２は、駆動カム本体４１および従動カム本体５１の径方向外側に位置している。これにより、減速機３０およびボールカム２を含むクラッチ装置１の軸方向の体格を大幅に小さくできる。

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

　また、本実施形態では、クラッチ装置１は、スラストベアリング１６１、スラストベアリングワッシャ１６２を備えている。スラストベアリングワッシャ１６２は、例えば金属により略円環の板状に形成され、一方の面がハウジング段差面１２５に当接するよう設けられている。スラストベアリング１６１は、スラストベアリングワッシャ１６２の他方の面と駆動カム本体４１の従動カム５０とは反対側の面との間に設けられている。スラストベアリング１６１は、駆動カム４０からスラスト方向の荷重を受けつつ駆動カム４０を軸受けする。本実施形態では、クラッチ７０側から従動カム５０を経由して駆動カム４０に作用するスラスト方向の荷重は、スラストベアリング１６１およびスラストベアリングワッシャ１６２を経由してハウジング段差面１２５に作用する。そのため、ハウジング段差面１２５により駆動カム４０を安定して軸受けできる。

　以上説明したように、本実施形態では、ロータ２３とサンギア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。そのため、ロータ２３とサンギア３１とをそれぞれ別の材料で形成できる。これにより、ロータ２３およびサンギア３１それぞれの形状を単純にでき、加工および製造が容易になる。したがって、クラッチ装置１を容易に製造できる。

　また、一般に、減速機のロータに求められる特性とサンギアに求められる特性は、磁気特性の観点等で異なる。ロータとサンギアとが一体に形成された特許文献１（特開２００６－９０５３３号公報）のクラッチ装置では、ロータの特性とサンギアの特性とを同一にせざるを得ず、それぞれの部材について最適な特性の材料を用いることができない。

　例えば磁気特性が比較的高い材料によりロータとサンギアとを一体に形成した場合、部材コストが上昇するおそれがある。一方、磁気特性が比較的低い材料によりロータとサンギアとを一体に形成した場合、ロータの磁気特性が低くなり、原動機の性能が低下するおそれがある。

　これに対し、本実施形態では、ロータ２３とサンギア３１とが別体に形成されているため、ロータ２３とサンギア３１とにそれぞれ求められる特性に応じて、適切な材料を選択できる。本実施形態では、磁気特性が比較的高い純鉄でロータ２３を形成し、所定の強度および耐摩耗性を有しながら部材コストが比較的低い鉄鋼材でサンギア３１を形成することで、モータ２０の性能を向上しつつ、低コスト化を図ることができる。

　また、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。すなわち、モータ２０は、インナロータタイプのモータである。そのため、ロータ２３と一体回転可能に設けられたサンギア３１周りの慣性モーメントを小さくでき、クラッチ装置１を高応答化することができる。

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

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

　また、本実施形態では、状態変更部８０は、「並進部」としての従動カム５０の軸方向に弾性変形可能な「弾性変形部」としての皿ばね８１を有している。

　モータ２０の回転角度位置を制御することにより、皿ばね８１の変位および荷重特性に基づいて、クラッチ７０の推力制御を高精度に行うことができる。そのため、従動カム５０のストロークのばらつきに対する、クラッチ７０に作用する荷重のばらつきを低減することができる。これにより、高精度な荷重制御が可能となり、クラッチ装置１を高精度に制御することができる。

　　（第２実施形態）
　第２実施形態によるクラッチ装置を図６に示す。第２実施形態は、クラッチや状態変更部の構成等が第１実施形態と異なる。

　本実施形態では、固定フランジ１１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間には、ボールベアリング１４１、１４３が設けられる。これにより、入力軸６１は、ボールベアリング１４１、１４３を介して固定フランジ１１により軸受けされる。

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

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

　本実施形態では、出力軸６２は、軸部６２１、板部６２２、筒部６２３、カバー６２５を有している。軸部６２１は、略円筒状に形成されている。板部６２２は、軸部６２１の一端から径方向外側へ環状の板状に延びるよう軸部６２１と一体に形成されている。筒部６２３は、板部６２２の外縁部から軸部６２１とは反対側へ略円筒状に延びるよう板部６２２と一体に形成されている。出力軸６２は、ボールベアリング１４２を介して入力軸６１により軸受けされる。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、一端が従動カム段差面５３に当接するよう従動カム段差面５３に対し従動カム本体５１とは反対側に設けられている。

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

　図６に示すように、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端に位置するとき、駆動カム４０と従動カム５０との距離は、比較的小さく、レリーズベアリング９３と従動カム５０の従動カム段差面５３との間には、隙間Ｓｐ２が形成されている。そのため、ダイアフラムスプリング９１の付勢力により摩擦板７４が板部６２２に押し付けられ、クラッチ７０は係合状態であり、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達は許容されている。

　ここで、ＥＣＵ１０の制御によりモータ２０のコイル２２に電力が供給されると、モータ２０が回転し、減速機３０からトルクが出力され、駆動カム４０がハウジング１２に対し相対回転する。これにより、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端から他端側へ転動する。そのため、従動カム５０は、ハウジング１２および駆動カム４０に対し軸方向に相対移動、すなわち、クラッチ７０側へ移動する。これにより、レリーズベアリング９３と従動カム５０の従動カム段差面５３との間の隙間Ｓｐ２が小さくなり、リターンスプリング９２は、従動カム５０とレリーズベアリング９３との間で軸方向に圧縮される。

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

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

　ＥＣＵ１０は、クラッチ伝達トルクが０になると、モータ２０の回転を停止させる。これにより、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、本開示は、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。

　以上説明したように、本実施形態では、状態変更部９０は、「並進部」としての従動カム５０の軸方向に弾性変形可能な「弾性変形部」としてのダイアフラムスプリング９１を有している。

　モータ２０の回転角度位置を制御することにより、ダイアフラムスプリング９１の変位および荷重特性に基づいて、クラッチ７０の推力制御を高精度に行うことができる。そのため、従動カム５０のストロークのばらつきに対する、クラッチ７０に作用する荷重のばらつきを低減することができる。これにより、第１実施形態と同様、高精度な荷重制御が可能となり、クラッチ装置１を高精度に制御することができる。

　　（第３実施形態）
　第３実施形態によるクラッチ装置の一部を図７に示す。第３実施形態は、サンギア３１の構成等が第１実施形態と異なる。

　本実施形態では、サンギア３１は、比重がロータ２３の比重より小さな材料によりロータ２３とは別体に形成されている。より具体的には、サンギア３１は、例えば樹脂により形成されている。ここで、樹脂は、ロータ２３を形成する純鉄より比重が小さい。

　以上説明したように、本実施形態では、サンギア３１は、比重がロータ２３の比重より小さな材料により形成されている。

　本実施形態では、サンギア３１は、樹脂により形成されている。

　そのため、「入力軸」としてのサンギア３１周りの慣性モーメントをより小さくでき、さらなる高応答化を図ることができる。また、低コストかつ歯打ち音の低減を図ることができる。

　なお、本実施形態では、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機を採用しており、サンギア３１にかかるトルクは小さく、サンギア３１を樹脂により形成しても、強度的な問題は生じない。

　　（他の実施形態）
　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、上述の第３実施形態では、サンギア３１を、比重がロータ２３の比重より小さな材料である樹脂により形成する例を示した。これに対し、他の実施形態では、サンギア３１を、比重がロータ２３の比重より小さな材料である、例えばアルミニウムにより形成してもよい。

　また、上述の実施形態では、ロータ２３とサンギア３１とを圧入により接合する例を示した。これに対し、他の実施形態では、ロータ２３とサンギア３１とを、接着剤による接着、レーザー溶接、セレーションによる嵌合等により接合してもよい。

　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 (6)

1. 　ハウジング（１２）と、
   　前記ハウジングに固定されたステータ（２１）、および、前記ステータに対し相対回転可能に設けられたロータ（２３）を有し、電力の供給により前記ロータからトルクを出力可能な原動機（２０）と、
   　前記原動機のトルクを減速して出力可能な減速機（３０）と、
   　前記減速機から出力されたトルクが入力されると前記ハウジングに対し相対回転する回転部（４０）、および、前記回転部が前記ハウジングに対し相対回転すると前記ハウジングに対し軸方向に相対移動する並進部（５０）を有する回転並進部（２）と、
   　前記ハウジングに対し相対回転可能に設けられた第１伝達部（６１）と第２伝達部（６２）との間に設けられ、係合している係合状態のとき、前記第１伝達部と前記第２伝達部との間のトルクの伝達を許容し、係合していない非係合状態のとき、前記第１伝達部と前記第２伝達部との間のトルクの伝達を遮断するクラッチ（７０）と、
   　前記並進部から軸方向の力を受け、前記ハウジングに対する前記並進部の軸方向の相対位置に応じて前記クラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更可能な状態変更部（８０、９０）と、を備え、
   　前記減速機は、
   　前記ロータからのトルクが入力されるサンギア（３１）、
   　前記サンギアに噛み合いつつ自転しながら前記サンギアの周方向に公転可能なプラネタリギア（３２）、
   　前記プラネタリギアを回転可能に支持し、前記サンギアに対し相対回転可能なキャリア（３３）、
   　前記プラネタリギアに噛み合い可能な第１リングギア（３４）、および、
   　前記プラネタリギアに噛み合い可能、かつ、前記第１リングギアとは歯部の歯数が異なるよう形成され、前記回転部にトルクを出力する第２リングギア（３５）を有し、
   　前記ロータと前記サンギアとは、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クラッチ装置。
2. 　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１に記載のクラッチ装置。
3. 　前記サンギアは、比重が前記ロータの比重より小さな材料により形成されている請求項１または２に記載のクラッチ装置。
4. 　前記サンギアは、アルミニウムまたは樹脂により形成されている請求項３に記載のクラッチ装置。
5. 　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１～４のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
6. 　前記状態変更部は、軸方向に弾性変形可能な弾性変形部（８１、９１）を有している請求項１～５のいずれか一項に記載のクラッチ装置。

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