(57)【要約】【課題】ポッピングの発生を抑制可能な転動体カムを提供する。【解決手段】駆動カム傾斜溝４０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側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。駆動カム平坦溝４０４は、駆動カム４０の周方向において深さが一定となるよう駆動カム４０の一方の端面４１１に対し溝底４０３が平行に形成されている。駆動カム接続溝４０２は、一端が駆動カム傾斜溝４０１の駆動カム４０の周方向の他方側の端部に接続し、他端が駆動カム平坦溝４０４の駆動カム４０の周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が連続して変化するよう形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面（４１１）に形成された複数の駆動カム溝（４００）を有し、原動機（２０）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、を備え、
前記駆動カム溝は、
前記駆動カムの周方向の一方側から他方側に向かうに従い深さが浅くなるよう前記駆動カムの一方の端面（４１１）に対し溝底（４０３）が傾斜して形成された駆動カム傾斜溝（４０１）、
前記駆動カムの周方向において深さが一定となるよう前記駆動カムの一方の端面（４１１）に対し溝底（４０３）が平行に形成された駆動カム平坦溝（４０４）、および、
一端が前記駆動カム傾斜溝の前記駆動カムの周方向の他方側の端部に接続し、他端が前記駆動カム平坦溝の前記駆動カムの周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い前記駆動カムの一方の端面（４１１）に対する溝底（４０３）の傾斜角が連続して変化するよう形成された駆動カム接続溝（４０２）を有し、
前記従動カム溝は、
前記従動カムの周方向の一方側から他方側に向かうに従い深さが浅くなるよう前記従動カムの一方の端面（５１１）に対し溝底（５０３）が傾斜して形成された従動カム傾斜溝（５０１）、
前記従動カムの周方向において深さが一定となるよう前記従動カムの一方の端面（５１１）に対し溝底（５０３）が平行に形成された従動カム平坦溝（５０４）、および、
一端が前記従動カム傾斜溝の前記従動カムの周方向の他方側の端部に接続し、他端が前記従動カム平坦溝の前記従動カムの周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い前記従動カムの一方の端面（５１１）に対する溝底（５０３）の傾斜角が連続して変化するよう形成された従動カム接続溝（５０２）を有する転動体カム。
【請求項２】
前記駆動カム接続溝は、前記駆動カム溝の溝底（４０３）を通り前記駆動カムの一方の端面（４１１）に垂直な面による断面において、溝底（４０３）が、所定の半径Ｒ１の円弧に沿うよう形成され、
前記従動カム接続溝は、前記従動カム溝の溝底（５０３）を通り前記従動カムの一方の端面（５１１）に垂直な面による断面において、溝底（５０３）が、所定の半径Ｒ２の円弧に沿うよう形成されている請求項１に記載の転動体カム。
【請求項３】
前記駆動カムの中心（Ｏｄ１）を中心とし前記駆動カム平坦溝の溝底（４０３）を通る円であるピッチ円（ＣＰｄ１）の直径をＤｐｉｔ１、前記駆動カム接続溝の前記駆動カムの周方向における円周角をφ１［ｄｅｇ］、前記駆動カム傾斜溝の前記駆動カムの一方の端面（４１１）に対する溝底（４０３）の傾斜角をγ１とすると、前記駆動カム接続溝は、Ｒ１＝Ｄｐｉｔ１／２・π／１８０・φ１／ｃｏｓγ１となるよう形成され、
前記従動カムの中心（Ｏｖ１）を中心とし前記従動カム平坦溝の溝底（５０３）を通る円であるピッチ円（ＣＰｖ１）の直径をＤｐｉｔ２、前記従動カム接続溝の前記従動カムの周方向における円周角をφ２［ｄｅｇ］、前記従動カム傾斜溝の前記従動カムの一方の端面（５１１）に対する溝底（５０３）の傾斜角をγ２とすると、前記従動カム接続溝は、Ｒ２＝Ｄｐｉｔ２／２・π／１８０・φ２／ｃｏｓγ２となるよう形成されている請求項２に記載の転動体カム。
【請求項４】
前記駆動カム接続溝は、前記駆動カムの周方向において円周角（φ１）で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成され、
前記従動カム接続溝は、前記従動カムの周方向において円周角（φ２）で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の転動体カム。
【請求項５】
前記駆動カム溝と前記従動カム溝とは、それぞれ、前記駆動カムの一方の端面（４１１）側、または、前記従動カムの一方の端面（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請求項１〜４のいずれか一項に記載の転動体カム。
【請求項６】
複数の前記駆動カム溝は、前記駆動カムの一方の端面（４１１）において互いに交差または接続しないよう形成され、
複数の前記従動カム溝は、前記従動カムの一方の端面（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請求項１〜５のいずれか一項に記載の転動体カム。
【請求項７】
前記駆動カム傾斜溝は、前記駆動カムの周方向の一方側から他方側へ向かうに従い前記駆動カムの中心（Ｏｄ１）と溝底（４０３）との距離（Ｒｄ１）が変化するよう形成され、
前記従動カム傾斜溝は、前記駆動カムの周方向の一方側から他方側へ向かうに従い前記従動カムの中心（Ｏｖ１）と溝底（５０３）との距離（Ｒｖ１）が変化するよう形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の転動体カム。
【請求項８】
前記駆動カム溝は、
前記駆動カム傾斜溝の前記駆動カム接続溝とは反対側の端部に設定される駆動カム特定位置（ＰＳｄ１）から前記駆動カムの周方向の一方側へ延び、前記駆動カム特定位置から前記駆動カムの周方向の一方側へ向かうに従い深さが浅くなるよう前記駆動カムの一方の端面（４１１）に対し溝底（４０３）が傾斜して形成され、前記駆動カムの一方の端面（４１１）に対する溝底（４０３）の傾斜角が前記駆動カム傾斜溝の溝底（４０３）の傾斜角より小さい非常用駆動カム溝（４０５）を有し、
前記従動カム溝は、
前記従動カム傾斜溝の前記従動カム接続溝とは反対側の端部に設定される従動カム特定位置（ＰＳｖ１）から前記従動カムの周方向の一方側へ延び、前記従動カム特定位置から前記従動カムの周方向の一方側へ向かうに従い深さが浅くなるよう前記従動カムの一方の端面（５１１）に対し溝底（５０３）が傾斜して形成され、前記従動カムの一方の端面（５１１）に対する溝底（５０３）の傾斜角が前記従動カム傾斜溝の溝底（５０３）の傾斜角より小さい非常用従動カム溝（５０５）を有している請求項１〜７のいずれか一項に記載の転動体カム。
【請求項９】
第１伝達部（６１）と、
トルクを出力可能な原動機（２０）と、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の転動体カム（２）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、を備えるクラッチ装置。
【請求項１０】
第１伝達部（６１）と、
２つの巻線組（２５、２６）を有し、前記巻線組への通電によりトルクを出力可能な原動機（２０）と、
請求項８に記載の転動体カム（２）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、
前記巻線組への通電を制御し、前記原動機の作動を制御可能な制御部（１０）と、を備え、
前記制御部は、
２つの前記巻線組のいずれもが断線していない通常時、前記転動体が前記駆動カム傾斜溝、前記駆動カム接続溝、前記駆動カム平坦溝、前記従動カム傾斜溝、前記従動カム接続溝および前記従動カム平坦溝を転動するよう前記原動機の作動を制御し、
２つの前記巻線組の一方が断線している非常時、前記転動体が前記非常用駆動カム溝および前記非常用従動カム溝を転動するよう前記原動機の作動を制御するクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動体カム、および、それを用いたクラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−６６９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１のクラッチ装置では、転動体が転動するカム溝は、駆動カムまたは従動カムの端面に対し溝底が傾斜して形成された傾斜溝と、駆動カムまたは従動カムの端面に対し溝底が平行に形成された平坦溝とを有している。転動体が傾斜溝を転動することで、駆動カムに対する従動カムの軸方向の相対位置が変化する。転動体が平坦溝に位置するときは、転動体カムの逆効率が０以下となるため、原動機への電力をカットでき、消費電力を低減できる。
【０００６】
一般に、駆動カムおよび従動カムの製造バラツキにより、転動体が傾斜溝から平坦溝に移るタイミングは、駆動カムと従動カムとで異なる。特許文献１の転動体カムでは、カム溝の溝底を通り駆動カムまたは従動カムの端面に垂直な面による断面において、傾斜溝と平坦溝との接続箇所は、エッジを有するピン角となるよう形成されている。そのため、転動体が傾斜溝から平坦溝に移るタイミングが駆動カムと従動カムとでずれることにより、駆動カムと従動カムとによる転動体の挟持角が急激に変化し、転動体が力を受けている方向に滑る。これは、ポッピングと呼ばれる現象であり、ポッピングが発生すると、駆動カムに対する従動カムの軸方向の相対位置の変化であるストロークの量が所望の値からずれ、従動カムを軸方向に押圧する力が低下する。
【０００７】
ポッピングが生じないようにするには、傾斜溝の溝底の傾斜角を小さくする必要があり、設計自由度が低下する。これにより、クラッチ装置の機械効率の最適諸元を選択できず、原動機の大型化、すなわち、クラッチ装置の大型化につながるおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、ポッピングの発生を抑制可能な転動体カム、および、それを用いたクラッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る転動体カムは、駆動カム（４０）と転動体（３）と従動カム（５０）とを備えている。
【００１０】
駆動カムは、一方の端面（４１１）に形成された複数の駆動カム溝（４００）を有し、原動機（２０）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、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（５１１）に形成された複数の従動カム溝（５００）を有し、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。
【００１１】
駆動カム溝は、駆動カム傾斜溝（４０１）、駆動カム平坦溝（４０４）および駆動カム接続溝（４０２）を有している。駆動カム傾斜溝は、駆動カムの周方向の一方側から他方側に向かうに従い深さが浅くなるよう駆動カムの一方の端面に対し溝底が傾斜して形成されている。駆動カム平坦溝は、駆動カムの周方向において深さが一定となるよう駆動カムの一方の端面に対し溝底が平行に形成されている。駆動カム接続溝は、一端が駆動カム傾斜溝の駆動カムの周方向の他方側の端部に接続し、他端が駆動カム平坦溝の駆動カムの周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い駆動カムの一方の端面に対する溝底の傾斜角が連続して変化するよう形成されている。
【００１２】
従動カム溝は、従動カム傾斜溝（５０１）、従動カム平坦溝（５０４）および従動カム接続溝（５０２）を有している。従動カム傾斜溝は、従動カムの周方向の一方側から他方側に向かうに従い深さが浅くなるよう従動カムの一方の端面に対し溝底が傾斜して形成されている。従動カム平坦溝は、従動カムの周方向において深さが一定となるよう従動カムの一方の端面に対し溝底が平行に形成されている。従動カム接続溝は、一端が従動カム傾斜溝の従動カムの周方向の他方側の端部に接続し、他端が従動カム平坦溝の従動カムの周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い従動カムの一方の端面に対する溝底の傾斜角が連続して変化するよう形成されている。
【００１３】
本発明では、転動体が駆動カム平坦溝および従動カム平坦溝に位置するとき、原動機への電力をカットでき、消費電力を低減できる。また、本発明では、駆動カム溝が駆動カム接続溝を有し、従動カム溝が従動カム接続溝を有するため、転動体が駆動カム傾斜溝および従動カム傾斜溝から駆動カム平坦溝および従動カム平坦溝に移るとき、転動体の挟持角の変化を緩やか、かつ、小さく抑えることができる。これにより、ポッピングの発生を抑制できる。そのため、駆動カム溝および従動カム溝の設計自由度を高めることができ、原動機および転動体カムを小型にできる。したがって、転動体カムを適用したクラッチ装置を小型にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態によるクラッチ装置を示す断面図。
【図２】第１実施形態によるクラッチ装置の駆動カムを示す図。
【図３】第１実施形態によるクラッチ装置の従動カムを示す図。
【図４】第１実施形態によるクラッチ装置の駆動カム溝および従動カム溝を示す断面図。
【図５】第１実施形態によるクラッチ装置の駆動カム溝を示す断面図。
【図６】比較形態によるクラッチ装置の駆動カム溝および従動カム溝を示す断面図。
【図７】クラッチ装置における傾斜角と減速比および機械効率との関係を示す図。
【図８】第１実施形態および比較形態の駆動カムと従動カムとの相対回転角と、転動体の挟持角との関係を示す図。
【図９】第１実施形態および比較形態の駆動カムと従動カムとの相対回転角と、駆動カムに対する従動カムの変位の量との関係を示す図。
【図１０】第２実施形態によるクラッチ装置の駆動カムを示す図。
【図１１】第２実施形態によるクラッチ装置の従動カムを示す図。
【図１２】第３実施形態によるクラッチ装置の原動機の巻線組を示す模式図。
【図１３】第３実施形態によるクラッチ装置の駆動カムを示す図。
【図１４】第３実施形態によるクラッチ装置の従動カムを示す図。
【図１５】第３実施形態によるクラッチ装置の駆動カム溝および従動カム溝を示す断面図。
【図１６】第３実施形態によるクラッチ装置の駆動カム溝および従動カム溝を示す断面図であって、図１５と異なる状態を示す図。
【図１７】第３実施形態によるクラッチ装置の駆動カム溝および従動カム溝を示す断面図であって、図１５と異なる状態を示す図。
【図１８】第３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と、駆動カムに対する従動カムの変位との関係を示す図。
【図１９】第４実施形態によるクラッチ装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、複数の実施形態による転動体カムおよび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。
【００１６】
（第１実施形態）
第１実施形態による転動体カムおよびクラッチ装置を図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。
【００１７】
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「転動体カム」としてのボールカム２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。
【００１８】
ボールカム２は、駆動カム４０とボール３と従動カム５０とを備えている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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４０の周方向において深さが変化す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３つ形成されている。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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５０の周方向において深さが変化す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３つ形成されている。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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
上述のように、駆動カム溝４００および従動カム溝５００は、駆動カム４０または従動カム５０の周方向において深さが変化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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
次に、駆動カム溝４００、従動カム溝５００のより詳細な構成について説明する。
【００７１】
＜１＞
駆動カム溝４００は、駆動カム傾斜溝４０１、駆動カム平坦溝４０４および駆動カム接続溝４０２を有している。駆動カム傾斜溝４０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側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。駆動カム平坦溝４０４は、駆動カム４０の周方向において深さが一定となるよう駆動カム４０の一方の端面４１１に対し溝底４０３が平行に形成されている。すなわち、駆動カム４０の一方の端面４１１に対する駆動カム平坦溝４０４の溝底４０３の傾斜角は、０度である。駆動カム接続溝４０２は、一端が駆動カム傾斜溝４０１の駆動カム４０の周方向の他方側の端部に接続し、他端が駆動カム平坦溝４０４の駆動カム４０の周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が連続して変化するよう形成されている（図４参照）。
【００７２】
従動カム溝５００は、従動カム傾斜溝５０１、従動カム平坦溝５０４および従動カム接続溝５０２を有している。従動カム傾斜溝５０１は、従動カム５０の周方向の一方側から他方側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。従動カム平坦溝５０４は、従動カム５０の周方向において深さが一定となるよう従動カム５０の一方の端面５１１に対し溝底５０３が平行に形成されている。すなわち、従動カム５０の一方の端面５１１に対する従動カム平坦溝５０４の溝底５０３の傾斜角は、０度である。従動カム接続溝５０２は、一端が従動カム傾斜溝５０１の従動カム５０の周方向の他方側の端部に接続し、他端が従動カム平坦溝５０４の従動カム５０の周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い従動カム５０の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角が連続して変化するよう形成されている（図４参照）。
【００７３】
＜２＞
駆動カム接続溝４０２は、駆動カム溝４００の溝底４０３を通り駆動カム４０の一方の端面４１１に垂直な曲面による断面において、溝底４０３が、所定の半径Ｒ１の円弧に沿うよう形成されている（図４参照）。
【００７４】
従動カム接続溝５０２は、従動カム溝５００の溝底５０３を通り従動カム５０の一方の端面５１１に垂直な曲面による断面において、溝底５０３が、所定の半径Ｒ２の円弧に沿うよう形成されている（図４参照）。
【００７５】
＜３＞
駆動カム４０の中心Ｏｄ１を中心とし駆動カム平坦溝４０４の溝底４０３を通る円であるピッチ円ＣＰｄ１の直径をＤｐｉｔ１、駆動カム接続溝４０２の駆動カム４０の周方向における円周角をφ１［ｄｅｇ］、駆動カム傾斜溝４０１の駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角をγ１とすると（図２、４参照）、駆動カム接続溝４０２は、Ｒ１＝Ｄｐｉｔ１／２・π／１８０・φ１／ｃｏｓγ１となるよう形成されている（図５参照）。
【００７６】
従動カム５０の中心Ｏｖ１を中心とし従動カム平坦溝５０４の溝底５０３を通る円であるピッチ円ＣＰｖ１の直径をＤｐｉｔ２、従動カム接続溝５０２の従動カム５０の周方向における円周角をφ２［ｄｅｇ］、従動カム傾斜溝５０１の従動カム５０の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角をγ２とすると（図３、４参照）、従動カム接続溝５０２は、Ｒ２＝Ｄｐｉｔ２／２・π／１８０・φ２／ｃｏｓγ２となるよう形成されている。
【００７７】
＜４＞
本実施形態では、１≦φ１≦６である。すなわち、駆動カム接続溝４０２は、駆動カム４０の周方向において円周角φ１で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成されている。
【００７８】
また、１≦φ２≦６である。すなわち、従動カム接続溝５０２は、従動カム５０の周方向において円周角φ２で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成されている。
【００７９】
＜５＞
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（図２、３参照）。
【００８０】
＜６＞
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（図２参照）。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（図３参照）。
【００８１】
駆動カム溝４００は、駆動カム４０の周方向において、駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離Ｒｄ１が一定になるよう形成されている（図２参照）。従動カム溝５００は、従動カム５０の周方向において、従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離Ｒｖ１が一定になるよう形成されている（図３参照）。
【００８２】
本実施形態では、ＥＣＵ１０は、クラッチ７０を非係合状態から係合状態になるよう制御するとき、モータ２０の作動を制御することにより、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１の一端および従動カム傾斜溝５０１の一端から駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４側へ転動するよう駆動カム４０を回転させる。このとき、ボール３は、駆動カム接続溝４０２および従動カム接続溝５０２を通過して駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４へ転動する。
【００８３】
ボール３が駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４に位置するとき、係合状態のクラッチ７０側から従動カム５０に対し軸方向の反力が作用しても、ボール３は転動せず、駆動カム４０が従動カム５０に対し相対回転することはない。つまり、ボールカム２の逆効率が０以下となる。そのため、このとき、モータ２０への通電を停止しても、クラッチ７０の状態を係合状態に維持できる。よって、クラッチ装置１の消費電力を低減できる。
【００８４】
次に、本実施形態のボールカム２の構成による作用、効果について、比較形態と比較することにより説明する。
【００８５】
図６に示すように、比較形態によるボールカムでは、駆動カム溝４００は駆動カム接続溝４０２を有しておらず、従動カム溝５００は従動カム接続溝５０２を有していない。そのため、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４とは直接接続し、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４とは直接接続している。これにより、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との接続箇所、および、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との接続箇所は、エッジを有するピン角となるよう形成されている。
【００８６】
一般に、駆動カム４０および従動カム５０の製造バラツキにより、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１から駆動カム平坦溝４０４に移るタイミングと、ボール３が従動カム傾斜溝５０１から従動カム平坦溝５０４に移るタイミングとは異なる。上述のように、比較形態のボールカムでは、駆動カム溝４００の溝底４０３および従動カム溝５００の溝底５０３を通り駆動カム４０の一方の端面４１１または従動カム５０の一方の端面５１１に垂直な曲面による断面において（図６参照）、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との接続箇所、および、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との接続箇所は、エッジを有するピン角となるよう形成されている。
【００８７】
そのため、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１から駆動カム平坦溝４０４に移るタイミングと、ボール３が従動カム傾斜溝５０１から従動カム平坦溝５０４に移るタイミングとがずれることにより、駆動カム４０と従動カム５０とによるボール３の挟持角ｘが急激に変化する。ここで、挟持角ｘは、傾斜角γ１または傾斜角γ２に相当する。このとき、ボール３には、挟持角ｘに応じて駆動カム溝４００または従動カム溝５００から脱する方向ｙへ力が作用する。この力が駆動カム溝４００および従動カム溝５００とボール３との間の静止摩擦力より大きい場合、ボール３は、駆動カム溝４００および従動カム溝５００において静止し続けることができず、力を受けている方向ｙに滑る。これは、ポッピングと呼ばれる現象であり、ポッピングが発生すると、駆動カム４０に対する従動カム５０の軸方向の相対位置の変化であるストロークの量が所望の値からずれ、従動カム５０を軸方向に押圧する力である押力が低下する。
【００８８】
比較形態において、ポッピングが発生しない条件は、駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１の傾斜角をγ、静止摩擦係数をμとすると、ｓｉｎγ／（ｃｏｓγ＋１）＜μと表される。ここで、駆動カム溝４００および従動カム溝５００とボール３との間の静止摩擦係数μは、境界潤滑状態であることを考慮すると、０．０５〜０．１程度と考えられる。よって、静止摩擦係数μの下限値（μ＝０．０５）のとき、γ＜５．７３［ｄｅｇ］となり、設計自由度が狭まる。これにより、クラッチ装置の機械効率ηの最適諸元を選択することができなくなる（図７参照）。したがって、モータ２０の大型化、すなわち、クラッチ装置の大型化につながるおそれがある。
【００８９】
一方、本実施形態のボールカム２では、加工上の角度寸法誤差によって位相ずれ±Δθ［ｄｅｇ］が生じ、挟持角ｘ［ｄｅｇ］が生じることが想定される。ここで、駆動カム接続溝４０２および従動カム接続溝５０２を、想定される±Δθだけ位相がずれた場合でも、｜ｘ｜＜５．７３［ｄｅｇ］となるよう設定している。
【００９０】
つまり、本実施形態では、駆動カム接続溝４０２を、Ｒ１＝Ｄｐｉｔ１／２・π／１８０・φ１／ｃｏｓγ１となるよう形成し、従動カム接続溝５０２を、Ｒ２＝Ｄｐｉｔ２／２・π／１８０・φ２／ｃｏｓγ２となるよう形成している。ここで、Ｄｐｉｔ１＝５０［ｍｍ］、Ｄｐｉｔ２＝５０［ｍｍ］、φ１＝１［ｄｅｇ］、φ２＝１［ｄｅｇ］、γ１＝１０［ｄｅｇ］、γ２＝１０［ｄｅｇ］のとき、Ｒ１＝０．４４［ｍｍ］、Ｒ２＝０．４４［ｍｍ］である。
【００９１】
本実施形態では、駆動カム接続溝４０２および従動カム接続溝５０２を上述のように形成することにより、ポッピングの発生を抑制できる。
【００９２】
なお、比較形態では、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との接続箇所、および、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との接続箇所がピン角（Ｒ≒０）のため、挟持角ｘは、駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１の傾斜角γとなる。したがって、比較形態でポッピングの発生を抑制するには、γ＜５．７３［ｄｅｇ］とする必要がある。
【００９３】
一方、本実施形態では、駆動カム接続溝４０２および従動カム接続溝５０２を上述のように形成することにより、ポッピングの発生を抑制しながら、駆動カム傾斜溝４０１の傾斜角γ１および従動カム傾斜溝５０１の傾斜角γ２の制約を大幅に緩和できる。
【００９４】
本実施形態および比較形態におけるボール３の挟持角ｘ［ｄｅｇ］と、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角θ［ｄｅｇ］との関係を図８に示す。また、本実施形態および比較形態における、駆動カム４０に対する従動カム５０の軸方向の移動量である従動カムストロークｓｔｒ［ｍｍ］と、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角θ［ｄｅｇ］との関係を図９に示す。
【００９５】
図８、９では、本実施形態を実線で示し、比較形態を破線で示している。ここで、比較形態は、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との接続箇所、および、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との接続箇所がピン角（Ｒ≒０）であり、かつ、駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１の傾斜角γが５．７３［ｄｅｇ］より大きい場合を示している。
【００９６】
また、図８、９では、θｄ１は、本実施形態については駆動カム傾斜溝４０１の一端から駆動カム接続溝４０２の一端までの円周角に対応し、比較形態については駆動カム傾斜溝４０１の一端から駆動カム平坦溝４０４の一端までの円周角に対応している。θｖ１は、本実施形態については従動カム傾斜溝５０１の一端から従動カム接続溝５０２の一端までの円周角に対応し、比較形態については従動カム傾斜溝５０１の一端から従動カム平坦溝５０４の一端までの円周角に対応している。
【００９７】
また、図８、９では、θｄ２は、本実施形態については駆動カム傾斜溝４０１の一端から駆動カム平坦溝４０４の他端までの円周角に対応し、比較形態については駆動カム傾斜溝４０１の一端から駆動カム平坦溝４０４の他端までの円周角に対応している。θｖ２は、本実施形態については従動カム傾斜溝５０１の一端から従動カム平坦溝５０４の他端までの円周角に対応し、比較形態については従動カム傾斜溝５０１の一端から従動カム平坦溝５０４の他端までの円周角に対応している。
【００９８】
図８に示すように、本実施形態では、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角が２×θｄ１または２×θｖ１より大きくなり、ボール３が駆動カム接続溝４０２を通過するとき、ボール３の挟持角ｘは、緩やかに変化する。そのため、ポッピングは発生せず、ボール３が駆動カム接続溝４０２を通過するとき、従動カムストロークが減少することを抑制できる（図９参照）。
【００９９】
一方、図８に示すように、比較形態では、駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角が２×θｄ１または２×θｖ１より大きくなり、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との接続箇所または従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との接続箇所を通過するとき、ボール３の挟持角ｘは、急激に変化し、５．７３［ｄｅｇ］を超える。そのため、ポッピングが発生し、従動カムストロークに比例する伝達トルクが必要クラッチ伝達トルクより小さくなり、トルク不足が生じる（図９参照）。
【０１００】
また、比較形態では、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との接続箇所、および、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との接続箇所が、エッジを有するピン角となるよう形成されているため、ボール３が上記接続箇所を通過するとき、駆動カム溝４００の溝底４０３または従動カム溝５００の溝底５０３への面圧が過大となるおそれがある。これにより、溝底４０３または溝底５０３に圧痕ができたり、疲労寿命が低下したりするおそれがある。
【０１０１】
一方、本実施形態では、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との間に、傾斜角が連続して変化する駆動カム接続溝４０２を有し、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との間に、傾斜角が連続して変化する従動カム接続溝５０２を有している。そのため、ボール３が駆動カム接続溝４０２または従動カム接続溝５０２を通過するとき、駆動カム溝４００の溝底４０３または従動カム溝５００の溝底５０３への面圧を小さくすることができる。これにより、溝底４０３または溝底５０３に圧痕ができたり、疲労寿命が低下したりするのを抑制できる。
【０１０２】
以上説明したように、＜１＞本実施形態では、駆動カム溝４００は、駆動カム傾斜溝４０１、駆動カム平坦溝４０４および駆動カム接続溝４０２を有している。駆動カム傾斜溝４０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側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。駆動カム平坦溝４０４は、駆動カム４０の周方向において深さが一定となるよう駆動カム４０の一方の端面４１１に対し溝底４０３が平行に形成されている。駆動カム接続溝４０２は、一端が駆動カム傾斜溝４０１の駆動カム４０の周方向の他方側の端部に接続し、他端が駆動カム平坦溝４０４の駆動カム４０の周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が連続して変化するよう形成されている。
【０１０３】
従動カム溝５００は、従動カム傾斜溝５０１、従動カム平坦溝５０４および従動カム接続溝５０２を有している。従動カム傾斜溝５０１は、従動カム５０の周方向の一方側から他方側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。従動カム平坦溝５０４は、従動カム５０の周方向において深さが一定となるよう従動カム５０の一方の端面５１１に対し溝底５０３が平行に形成されている。従動カム接続溝５０２は、一端が従動カム傾斜溝５０１の従動カム５０の周方向の他方側の端部に接続し、他端が従動カム平坦溝５０４の従動カム５０の周方向の一方側の端部に接続し、一端から他端に向かうに従い従動カム５０の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角が連続して変化するよう形成されている。
【０１０４】
本実施形態では、ボール３が駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４に位置するとき、モータ２０への電力をカットでき、消費電力を低減できる。また、本実施形態では、駆動カム溝４００が駆動カム接続溝４０２を有し、従動カム溝５００が従動カム接続溝５０２を有するため、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１から駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４に移るとき、ボール３の挟持角の変化を緩やか、かつ、小さく抑えることができる。これにより、ポッピングの発生を抑制できる。そのため、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の設計自由度を高めることができ、モータ２０およびボールカム２を小型にできる。したがって、ボールカム２を適用したクラッチ装置１を小型にできる。
【０１０５】
また、＜２＞本実施形態では、駆動カム接続溝４０２は、駆動カム溝４００の溝底４０３を通り駆動カム４０の一方の端面４１１に垂直な面による断面において、溝底４０３が、所定の半径Ｒ１の円弧に沿うよう形成されている。
【０１０６】
従動カム接続溝５０２は、従動カム溝５００の溝底５０３を通り従動カム５０の一方の端面５１１に垂直な面による断面において、溝底５０３が、所定の半径Ｒ２の円弧に沿うよう形成されている。
【０１０７】
そのため、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１から駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４に移るとき、ボール３の挟持角の変化をより緩やか、かつ、小さく抑えることができる。
【０１０８】
また、＜３＞本実施形態では、駆動カム４０の中心Ｏｄ１を中心とし駆動カム平坦溝４０４の溝底４０３を通る円であるピッチ円ＣＰｄ１の直径をＤｐｉｔ１、駆動カム接続溝４０２の駆動カム４０の周方向における円周角をφ１［ｄｅｇ］、駆動カム傾斜溝４０１の駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角をγ１とすると、駆動カム接続溝４０２は、Ｒ１＝Ｄｐｉｔ１／２・π／１８０・φ１／ｃｏｓγ１となるよう形成されている。
【０１０９】
従動カム５０の中心Ｏｖ１を中心とし従動カム平坦溝５０４の溝底５０３を通る円であるピッチ円ＣＰｖ１の直径をＤｐｉｔ２、従動カム接続溝５０２の従動カム５０の周方向における円周角をφ２［ｄｅｇ］、従動カム傾斜溝５０１の従動カム５０の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角をγ２とすると、従動カム接続溝５０２は、Ｒ２＝Ｄｐｉｔ２／２・π／１８０・φ２／ｃｏｓγ２となるよう形成されている。
【０１１０】
そのため、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１から駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４に移るとき、ボール３の挟持角の変化を確実に緩やか、かつ、小さく抑えることができる。
【０１１１】
また、＜４＞本実施形態では、駆動カム接続溝４０２は、駆動カム４０の周方向において円周角φ１で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成されている。
【０１１２】
従動カム接続溝５０２は、従動カム５０の周方向において円周角φ２で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成されている。
【０１１３】
そのため、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１から駆動カム平坦溝４０４および従動カム平坦溝５０４に移るとき、ボール３の挟持角の変化を確実に緩やか、かつ、小さく抑えることができる。また、円周角φ１、φ２を１〜６［ｄｅｇ］の範囲に限定して形成することにより、ボールカム２を小型にできる。
【０１１４】
また、＜５＞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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
また、＜６＞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。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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
また、＜９＞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「転動体カム」としてのボールカム２と「第２伝達部」としての出力軸６２とクラッチ７０とを備えている。
【０１１９】
上述のように、ボールカム２は、ポッピングの発生を抑制できる。そのため、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の設計自由度を高めることができ、モータ２０およびボールカム２を小型にできる。したがって、ボールカム２を適用したクラッチ装置１を小型にできる。
【０１２０】
（第２実施形態）
第２実施形態による転動体カムを図１０、１１に示す。第２実施形態は、駆動カム４０および従動カム５０の構成が第１実施形態と異なる。
【０１２１】
＜７＞
図１０に示すように、本実施形態では、駆動カム傾斜溝４０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側へ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。具体的には、駆動カム傾斜溝４０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側へ向かうに従い駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離Ｒｄ１が大きくなるよう形成されている。
【０１２２】
図１１に示すように、従動カム傾斜溝５０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側へ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。具体的には、従動カム傾斜溝５０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側へ向かうに従い従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離Ｒｖ１が大きくなるよう形成されている。
【０１２３】
上記構成により、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。
【０１２４】
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傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１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、駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１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をより小型化できる。
【０１２５】
（第３実施形態）
第３実施形態によるクラッチ装置および転動体カムの一部を図１２〜１７に示す。第３実施形態は、モータ２０、駆動カム４０および従動カム５０の構成が第１実施形態と異なる。
【０１２６】
本実施形態では、コイル２２は、巻線組２５、２６を有している（図１２参照）。巻線組２５は、Ｕ相巻線２５１、Ｖ相巻線２５２、Ｗ相巻線２５３を有している。Ｕ相巻線２５１、Ｖ相巻線２５２、Ｗ相巻線２５３は、それぞれ、ステータ２１に巻き回され、それぞれの一端が電気的に接続されている。
【０１２７】
巻線組２６は、Ｕ相巻線２６１、Ｖ相巻線２６２、Ｗ相巻線２６３を有している。Ｕ相巻線２６１、Ｖ相巻線２６２、Ｗ相巻線２６３は、それぞれ、ステータ２１に巻き回され、それぞれの一端が電気的に接続されている。
【０１２８】
ＥＣＵ１０は、スイッチング素子２７１〜２７６、２８１〜２８６、電圧検出部２５０、２６０を有している。
【０１２９】
スイッチング素子２７１は、一端が図示しないバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子２７２の一端に接続している。スイッチング素子２７２の他端は、グランドに接続している。スイッチング素子２７３は、一端が図示しないバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子２７４の一端に接続している。スイッチング素子２７４の他端は、グランドに接続している。スイッチング素子２７５は、一端が図示しないバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子２７６の一端に接続している。スイッチング素子２７６の他端は、グランドに接続している。
【０１３０】
スイッチング素子２８１は、一端が図示しないバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子２８２の一端に接続している。スイッチング素子２８２の他端は、グランドに接続している。スイッチング素子２８３は、一端が図示しないバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子２８４の一端に接続している。スイッチング素子２８４の他端は、グランドに接続している。スイッチング素子２８５は、一端が図示しないバッテリの正極に接続し、他端がスイッチング素子２８６の一端に接続している。スイッチング素子２８６の他端は、グランドに接続している。
【０１３１】
Ｕ相巻線２５１の他端は、スイッチング素子２７１とスイッチング素子２７２との接続点に接続している。Ｖ相巻線２５２の他端は、スイッチング素子２７３とスイッチング素子２７４との接続点に接続している。Ｗ相巻線２５３の他端は、スイッチング素子２７５とスイッチング素子２７６との接続点に接続している。
【０１３２】
Ｕ相巻線２６１の他端は、スイッチング素子２８１とスイッチング素子２８２との接続点に接続している。Ｖ相巻線２６２の他端は、スイッチング素子２８３とスイッチング素子２８４との接続点に接続している。Ｗ相巻線２６３の他端は、スイッチング素子２８５とスイッチング素子２８６との接続点に接続している。
【０１３３】
電圧検出部２５０は、スイッチング素子２７２、２７４、２７６とグランドとの間に設けられ、当該箇所の電位差を検出可能である。電圧検出部２６０は、スイッチング素子２８２、２８４、２８６とグランドとの間に設けられ、当該箇所の電位差を検出可能である。
【０１３４】
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。
【０１３５】
より詳細には、ＥＣＵ１０は、スイッチング素子２７１〜２７６、２８１〜２８６のスイッチング作動を制御することで、バッテリから巻線組２５、２６に供給する電力を制御することにより、ロータ２３が正転または逆転するようモータ２０の作動を制御可能である。
【０１３６】
このように、本実施形態では、モータ２０は、２つの巻線組（２５、２６）、すなわち、２系統の巻線組を有し、通常時、２系統の巻線組への通電によりトルクを出力する。なお、モータ２０は、２つの巻線組の一方が断線した場合の非常時でも、他方の巻線組により作動を継続可能である。この場合、モータ２０が出力するトルクは、通常時の約半分となる。
【０１３７】
ＥＣＵ１０は、電圧検出部２５０、２６０により検出した電圧により、巻線組２５、２６に流れる電流値を検出可能である。これにより、ＥＣＵ１０は、巻線組２５、２６の断線を検出可能である。
【０１３８】
＜８＞
図１３に示すように、本実施形態では、駆動カム溝４００は、非常用駆動カム溝４０５をさらに有している。非常用駆動カム溝４０５は、駆動カム傾斜溝４０１の駆動カム接続溝４０２とは反対側の端部に設定される駆動カム特定位置ＰＳｄ１から駆動カム４０の周方向の一方側へ延び、駆動カム特定位置ＰＳｄ１から駆動カム４０の周方向の一方側へ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、駆動カム４０の一方の端面４１１に対する溝底４０３の傾斜角が駆動カム傾斜溝４０１の溝底４０３の傾斜角より小さい。なお、駆動カム４０の周方向において、駆動カム溝４００の一方の端面４１１から最も離れた部位である最深部ＰＤｄ１と、駆動カム特定位置ＰＳｄ１とは一致している。
【０１３９】
図１４に示すように、従動カム溝５００は、非常用従動カム溝５０５をさらに有している。非常用従動カム溝５０５は、従動カム傾斜溝５０１の従動カム接続溝５０２とは反対側の端部に設定される従動カム特定位置ＰＳｖ１から従動カム５０の周方向の一方側へ延び、従動カム特定位置ＰＳｖ１から従動カム５０の周方向の一方側へ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、従動カム５０の一方の端面５１１に対する溝底５０３の傾斜角が従動カム傾斜溝５０１の溝底５０３の傾斜角より小さい。なお、従動カム５０の周方向において、従動カム溝５００の一方の端面５１１から最も離れた部位である最深部ＰＤｖ１と、従動カム特定位置ＰＳｖ１とは一致している。また、駆動カム傾斜溝４０１の溝底４０３の傾斜角と従動カム傾斜溝５０１の溝底５０３の傾斜角とは同じである。さらに、非常用駆動カム溝４０５の溝底４０３の傾斜角と非常用従動カム溝５０５の溝底５０３の傾斜角とは同じである。
【０１４０】
図１３に示すように、非常用駆動カム溝４０５の駆動カム特定位置ＰＳｄ１からの周方向の移動距離ＤＭｄ２に対する溝底４０３の傾斜角の正接の値と、駆動カム傾斜溝４０１の駆動カム特定位置ＰＳｄ１からの周方向の移動距離ＤＭｄ１に対する溝底４０３の傾斜角の正接の値との比は、１：２である。
【０１４１】
図１４に示すように、非常用従動カム溝５０５の従動カム特定位置ＰＳｖ１からの周方向の移動距離ＤＭｖ２に対する溝底５０３の傾斜角の正接の値と、従動カム傾斜溝５０１の従動カム特定位置ＰＳｖ１からの周方向の移動距離ＤＭｖ１に対する溝底５０３の傾斜角の正接の値との比は、１：２である。
【０１４２】
図１３に示すように、非常用駆動カム溝４０５の溝底４０３に沿う軌跡ＬＬｄ２全体の円周角θｄ３と、駆動カム傾斜溝４０１の溝底４０３に沿う軌跡ＬＬｄ１全体の円周角θｄ１との比は、２：１である。ここで、円周角θｄ３は、駆動カム４０の中心Ｏｄ１と駆動カム特定位置ＰＳｄ１とを結ぶ直線と、中心Ｏｄ１と非常用駆動カム溝４０５の溝底４０３および軌跡ＬＬｄ２の端部とを結ぶ直線との成す角に対応している。また、円周角θｄ１は、駆動カム４０の中心Ｏｄ１と駆動カム特定位置ＰＳｄ１とを結ぶ直線と、中心Ｏｄ１と駆動カム傾斜溝４０１の溝底４０３および軌跡ＬＬｄ１の端部とを結ぶ直線との成す角に対応している。
【０１４３】
図１４に示すように、非常用従動カム溝５０５の溝底５０３に沿う軌跡ＬＬｖ２全体の円周角θｖ３と、従動カム傾斜溝５０１の溝底５０３に沿う軌跡ＬＬｖ１全体の円周角θｖ１との比は、２：１である。ここで、円周角θｖ３は、従動カム５０の中心Ｏｖ１と従動カム特定位置ＰＳｖ１とを結ぶ直線と、中心Ｏｖ１と非常用従動カム溝５０５の溝底５０３および軌跡ＬＬｖ２の端部とを結ぶ直線との成す角に対応している。また、円周角θｖ１は、従動カム５０の中心Ｏｖ１と従動カム特定位置ＰＳｖ１とを結ぶ直線と、中心Ｏｖ１と従動カム傾斜溝５０１の溝底５０３および軌跡ＬＬｖ１の端部とを結ぶ直線との成す角に対応している。
【０１４４】
図１３に示すように、駆動カム４０には、同様の構成の駆動カム溝４００が、駆動カム４０の周方向に等間隔で３つ形成されている。駆動カム溝４００の駆動カム傾斜溝４０１および非常用駆動カム溝４０５は、駆動カム４０の周方向において、駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離Ｒｄ１が一定になるよう形成されている。
【０１４５】
図１４に示すように、従動カム５０には、同様の構成の従動カム溝５００が、従動カム５０の周方向に等間隔で３つ形成されている。従動カム溝５００の従動カム傾斜溝５０１および非常用従動カム溝５０５は、従動カム５０の周方向において、従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離Ｒｖ１が一定になるよう形成されている。
【０１４６】
＜１０＞
ＥＣＵ１０は、スイッチング素子２７１〜２７６、２８１〜２８６の作動を制御することで、巻線組２５、２６への通電を制御し、モータ２０の作動を制御可能である。また、ＥＣＵ１０は、電圧検出部２５０、２６０で検出した電圧により、「２つの巻線組（２５、２６）のいずれもが断線していない通常時」か「２つの巻線組（２５、２６）の一方が断線している非常時」を判別可能である。
【０１４７】
ＥＣＵ１０は、２つの巻線組（２５、２６）のいずれもが断線していない通常時、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１、駆動カム接続溝４０２、駆動カム平坦溝４０４、従動カム傾斜溝５０１、従動カム接続溝５０２および従動カム平坦溝５０４を転動するようモータ２０の作動を制御する。このとき、ＥＣＵ１０は、２つの巻線組（２５、２６）に通電することにより、モータ２０からトルクを出力し、駆動カム４０を従動カム５０に対し相対回転させる。これにより、従動カム５０が駆動カム４０およびハウジング１２に対し軸方向に相対移動し、クラッチ７０の係合状態が非係合状態または係合状態に変化する。
【０１４８】
一方、ＥＣＵ１０は、２つの巻線組（２５、２６）の一方が断線している非常時、モータ２０を通常時とは逆方向に回転させ、ボール３が非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５を転動するようモータ２０の作動を制御する。このとき、ＥＣＵ１０は、２つの巻線組（２５、２６）のうち断線していない巻線組に通電することにより、モータ２０からトルクを出力し、ボール３が非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５を転動するよう駆動カム４０を従動カム５０に対し相対回転させる。これにより、従動カム５０が駆動カム４０およびハウジング１２に対し軸方向に相対移動し、クラッチ７０の係合状態が非係合状態または係合状態に変化する。
【０１４９】
次に、クラッチ装置１の作動等について、より詳細に説明する。なお、図１５〜１７では、駆動カム溝４００の溝底４０３および従動カム溝５００の溝底５０３を通り駆動カム４０および従動カム５０の軸に対し平行な曲面による断面を示している。
【０１５０】
図１５に示すように、モータ２０への通電が停止されているとき、ボール３は、駆動カム特定位置ＰＳｄ１および従動カム特定位置ＰＳｖ１に位置する。このとき、駆動カム４０の一方の端面４１１と従動カム５０の一方の端面５１１とは、距離Ｌ１離れている。
【０１５１】
ここで、駆動カム傾斜溝４０１の溝底４０３の傾斜角をα、非常用駆動カム溝４０５の溝底４０３の傾斜角をβとすると、ｔａｎα：ｔａｎβ＝２：１である。
【０１５２】
２つの巻線組（２５、２６）のいずれもが断線していない通常時、ボール３は、駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１を転動し、駆動カム平坦溝４０４の駆動カム特定位置ＰＳｄ１とは反対側の端部、および、従動カム平坦溝５０４の従動カム特定位置ＰＳｖ１とは反対側の端部に到達する（図１６参照）。このとき、駆動カム４０の一方の端面４１１と従動カム５０の一方の端面５１１とは、距離Ｌ２離れている。
【０１５３】
一方、２つの巻線組（２５、２６）の一方が断線している非常時、ボール３は、非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５を転動し、非常用駆動カム溝４０５の駆動カム特定位置ＰＳｄ１とは反対側の端部、および、非常用従動カム溝５０５の従動カム特定位置ＰＳｖ１とは反対側の端部に到達する（図１７参照）。このとき、駆動カム４０の一方の端面４１１と従動カム５０の一方の端面５１１とは、距離Ｌ２離れている。
【０１５４】
上述のように、駆動カム４０に対する従動カム５０の軸方向の最大の変位は、Ｌ２−Ｌ１であり、駆動カム溝４００の最深部ＰＤｄ１と最浅部との溝深さの差と、従動カム溝５００の最深部ＰＤｖ１と最浅部との溝深さの差との合計に対応する。駆動カム４０と従動カム５０との相対回転角と、駆動カム４０に対する従動カム５０の変位との関係は、図１８に示す通りである。
【０１５５】
上述したように、本実施形態では、非常用駆動カム溝４０５の傾斜角および非常用従動カム溝５０５の傾斜角を、駆動カム傾斜溝４０１の傾斜角および従動カム傾斜溝５０１の傾斜角に対し１／２となるよう設定することにより、ボール３が非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５を転動するとき、モータ２０の出力トルクを通常状態よりもさらに増幅して並進推力に変換できる。そのため、２つの巻線組（２５、２６）の一方が断線した場合の非常時には、モータ２０を通常時とは逆方向に回転させることで、非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５を用いて、クラッチ７０を通常時と同等に制御することができる。
【０１５６】
上述の構成により、本実施形態では、１系統の巻線組が断線したモータ２０が出力可能な低下した出力トルクでも、通常時と同等の最大並進力を発生させることができ、常開式のクラッチ７０の最大伝達トルク容量を確保することができる。
【０１５７】
本実施形態では、駆動カム溝４００が非常用駆動カム溝４０５をさらに有し、従動カム溝５００が非常用従動カム溝５０５をさらに有するため、駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１の傾斜角が、第１実施形態と比べ、大きい。そのため、駆動カム接続溝４０２および従動カム接続溝５０２を有しない場合、駆動カム傾斜溝４０１と駆動カム平坦溝４０４との間、および、従動カム傾斜溝５０１と従動カム平坦溝５０４との間でポッピングが発生するおそれがある。本実施形態では、駆動カム接続溝４０２および従動カム接続溝５０２を有するため、ポッピングの発生を抑制できる。
【０１５８】
なお、本実施形態では、非常用駆動カム溝４０５の傾斜角および非常用従動カム溝５０５の傾斜角を、駆動カム傾斜溝４０１の傾斜角および従動カム傾斜溝５０１の傾斜角に対し１／２となるよう緩やかに設定したことに起因して、非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５は、駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１に対し周方向の長さが長くなり、所要回転角度が大きくなる。さらに、１系統の巻線組の断線によるモータ２０からの出力トルクの低下により、ボール３が最深部ＰＤｄ１、ＰＤｖ１から最浅部まで移動するときのモータ２０による駆動応答時間が長くなるが、断線による非常時のため、許容される。
【０１５９】
また、本実施形態では、駆動カム傾斜溝４０１の最深部ＰＤｄ１に非常用駆動カム溝４０５が接続し、従動カム傾斜溝５０１の最深部ＰＤｖ１に非常用従動カム溝５０５が接続しているため、通常時において、ボール３の最深部ＰＤｄ１、ＰＤｖ１への復帰時、ボール３が駆動カム溝４００または従動カム溝５００の壁面に衝突することはない。そのため、ボールカム２の構成要素の損傷を回避できる。
【０１６０】
本実施形態では、モータ２０の２つの巻線組（２５、２６）の一方が断線した場合、他方に通電することにより、モータ２０からトルクを出力し、駆動カム４０を回転させることができる。そのため、モータ２０の巻線組（２５、２６）が断線しても、クラッチ装置１の駆動を継続可能である。
【０１６１】
ここで、モータ２０の２つの巻線組（２５、２６）の一方が断線した場合、モータ２０から出力されるトルクは、断線前より小さくなる。そこで、本実施形態では、非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５の溝底４０３、５０３の傾斜角を駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１の溝底４０３、５０３の傾斜角より小さく設定している。これにより、ボール３が非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５を転動するときは、駆動カム４０を小さなトルクで回転させることができる。よって、２つの巻線組のいずれもが断線していない通常時は、ボール３が駆動カム傾斜溝４０１および従動カム傾斜溝５０１を転動するようモータ２０の作動を制御し、２つの巻線組の一方が断線している非常時は、ボール３が非常用駆動カム溝４０５および非常用従動カム溝５０５を転動するようモータ２０の作動を制御することで、クラッチ装置１の駆動を確実に継続可能である。
【０１６２】
（第４実施形態）
第４実施形態によるクラッチ装置を図１９に示す。第４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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
図１９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。
【０１８０】
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を転動する。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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
図１９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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
このように、本発明は、常閉式のクラッチ装置にも適用可能である。
【０１９４】
（他の実施形態）
他の実施形態では、駆動カム接続溝４０２は、駆動カム４０の周方向において円周角φ１で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成されていなくてもよい。また、従動カム接続溝５０２は、従動カム５０の周方向において円周角φ２で１〜６［ｄｅｇ］の範囲に形成されていなくてもよい。
【０１９５】
また、他の実施形態では、駆動カム接続溝４０２は、Ｒ１＝Ｄｐｉｔ１／２・π／１８０・φ１／ｃｏｓγ１となるよう形成されていなくてもよい。また、従動カム接続溝５０２は、Ｒ２＝Ｄｐｉｔ２／２・π／１８０・φ２／ｃｏｓγ２となるよう形成されていなくてもよい。
【０１９６】
また、他の実施形態では、駆動カム接続溝４０２および従動カム接続溝５０２は、溝底４０３および溝底５０３の傾斜角が連続して変化するよう形成されているのであれば、溝底４０３および溝底５０３が所定の半径（Ｒ１、Ｒ２）の円弧に沿うよう形成されていなくてもよい。
【０１９７】
また、上述の第２実施形態では、駆動カム傾斜溝４０１が、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側へ向かうに従い駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離が大きくなるよう形成され、従動カム傾斜溝５０１が、従動カム５０の周方向の一方側から他方側へ向かうに従い従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離が大きくなるよう形成される例を示した。これに対し、他の実施形態では、駆動カム傾斜溝４０１は、駆動カム４０の周方向の一方側から他方側へ向かうに従い駆動カム４０の中心Ｏｄ１と溝底４０３との距離が小さくなるよう形成され、従動カム傾斜溝５０１は、従動カム５０の周方向の一方側から他方側へ向かうに従い従動カム５０の中心Ｏｖ１と溝底５０３との距離が小さくなるよう形成されていてもよい。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【符号の説明】
【０２０３】
２  ボールカム（転動体カム）、３  ボール（転動体）、２０  モータ（原動機）、４０  駆動カム、４００  駆動カム溝、４０１  駆動カム傾斜溝、４０２  駆動カム接続溝、４０３  溝底、４０４  駆動カム平坦溝、４１１  駆動カムの一方の端面、５０  従動カム、５００  従動カム溝、５０１  従動カム傾斜溝、５０２  従動カム接続溝、５０３  溝底、５０４  従動カム平坦溝、５１１  従動カムの一方の端面
【図１】
2020012555.tif 000003
【図２】
2020012555.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020012555.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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