(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力が入力される入力軸と、動力を出力する出力軸と、前記入力軸から前記出力軸に伝達される動力の遮断状態と接続状態とを切り替えるクラッチと、前記クラッチを駆動するアクチュエータとを備えた動力伝達装置であって、
前記クラッチが、
前記入力軸と一体回転する入力側回転要素と、
前記出力軸と一体回転する出力側回転要素と、
前記入力側回転要素と一体回転する複数の入力側摩擦係合要素および前記出力側回転要素と一体回転する複数の出力側摩擦係合要素からなる係合要素と、
前記係合要素を前記出力軸に向かって押圧する入力側カム機構と、
前記係合要素を前記入力軸に向かって押圧する出力側カム機構と、
前記係合要素を離隔させる方向に付勢する付勢要素と、
前記アクチュエータから出力された駆動力を前記入力側カム機構に伝達する入力側伝達要素と、前記駆動力を前記出力側カム機構に伝達する出力側伝達要素とを有する駆動軸と、を備え、前記駆動軸の回転により、前記入力側カム機構および前記出力側カム機構を駆動させることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記入力側伝達要素が入力側ギヤで構成され、
前記入力側カム機構が、前記入力側ギヤと噛み合うギヤを有する入力側駆動カムプレートと、入力側従動カムプレートと、前記入力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記入力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、
前記入力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記入力側従動カムプレートを軸線方向における前記出力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記出力側伝達要素が出力側ギヤで構成され、
前記出力側カム機構が、前記出力側ギヤと噛み合うギヤを有する出力側駆動カムプレートと、出力側従動カムプレートと、前記出力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記出力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、
前記出力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記出力側従動カムプレートを軸線方向における前記入力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記入力側伝達要素が入力側ギヤで構成され、
前記入力側カム機構が、前記入力側ギヤと噛み合うギヤを有する入力側駆動カムプレートと、入力側従動カムプレートと、前記入力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記入力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、
前記入力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記入力側従動カムプレートを軸線方向における前記出力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成されるとともに、
前記出力側伝達要素が出力側ギヤで構成され、
前記出力側カム機構が、前記出力側ギヤと噛み合うギヤを有する出力側駆動カムプレートと、出力側従動カムプレートと、前記出力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記出力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、
前記出力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記出力側従動カムプレートを軸線方向における前記入力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記出力側駆動カムプレートが回転しても前記出力側従動カムプレートが移動しない移動停止状態になるよう、前記出力側駆動カムプレートおよび前記出力側従動カムプレートのカム溝を形成し、前記出力側駆動カムプレートが回転して前記移動停止状態になった後、さらに、前記入力側駆動カムプレートの回転により前記入力側従動カムプレートが軸線方向における前記出力軸側に移動するよう、前記入力側駆動カムプレートおよび前記入力側従動カムプレートのカム溝を形成したことを特徴とする請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記駆動軸の回転により、前記入力側従動カムプレートが軸線方向における前記出力軸側に移動する入力側移動量よりも、前記出力側従動カムプレートが軸線方向における前記入力軸側に移動する出力側移動量が大きくなるよう、前記出力側駆動カムプレートおよび前記出力側従動カムプレートのカム溝を形成したことを特徴とする請求項４または５に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記入力側カム機構の前記ボールの中心と前記入力軸の軸心とを結ぶ入力側半径よりも、前記出力側カム機構の前記ボールの中心と前記出力軸の軸心とを結ぶ出力側半径が大きくなるよう、前記出力側駆動カムプレートおよび前記出力側従動カムプレートのカム溝を形成し、前記出力側従動カムプレートの移動を前記入力側従動カムプレートの移動よりも速く移動させるよう構成したことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記駆動軸の前記入力側ギヤと前記入力側駆動カムプレートのギヤとの減速比よりも、前記駆動軸の前記出力側ギヤと前記出力側駆動カムプレートのギヤとの減速比の方が小さくなるよう、前記出力側ギヤおよび前記出力側駆動カムプレートのギヤを形成し、前記出力側従動カムプレートの移動を前記入力側従動カムプレートの移動よりも速く移動させるよう構成したことを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特にアクチュエータの出力トルクで作動するクラッチを備えた動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の動力伝達装置のクラッチには、カム機構が設けられ、アクチュエータの出力トルクを増幅させてクラッチの係合力を高めてトルク伝達容量を増大させている。このカム機構のトルク増幅作用によってアクチュエータを小型化することができ、小型のクラッチパックの設計が可能となる。【０００３】
このカム機構は、図１１の模式図で示すように、アクチュエータにより矢印ａ方向に回転駆動される駆動側カムプレート１０１と、従動側カムプレート１０２と、ボール１０３とを有している。ボール１０３は、駆動側カムプレート１０１に形成されたカム面１０１ａと、従動側カムプレート１０２に形成されたカム面１０２ａとの間に挟み込まれ、カム面１０１ａとカム面１０２ａとの間で転動するようになっている。駆動側カムプレート１０１が軸線を中心として矢印ａで示す方向に回転しＬｓだけカム面１０１ａが移動すると、ボール１０３が矢印ｂで示す軸線方向に移動するようになっている。ボール１０３の移動により、従動側カムプレート１０２がＬｘだけ移動して、クラッチの摩擦係合要素を押圧するようになっている。【０００４】
このカム機構においては、アクチュエータから駆動側カムプレート１０１にトルクが入力された際の、ボール１０３に作用する周方向の力Ｆｓと、従動側カムプレート１０２の軸線方向の力Ｆｘは、カム面１０１ａ、１０２ａの形状によって関係付けられる。また、駆動側カムプレート１０１の周方向の移動量Ｌｓと、従動側カムプレート１０２の軸線方向の移動量Ｌｘも、カム面１０１ａ、１０２ａの形状によって関係付けられる。【０００５】
すなわち、図１２に示すように、駆動側カムプレート１０１にトルクが矢印ａで示す方向で入力されると、ボール１０３を介して、従動側カムプレート１０２に、周方向の力Ｆｓおよび軸線方向の力Ｆｘが作用する。カム面１０２ａと従動側カムプレート１０２の軸線方向に直交する平面１０２ｂとのなす角度、すなわち、カム角をαとすると、力Ｆｘは、Ｆｘ＝Ｆｓ÷ｔａｎαで表わされる。また、移動量Ｌｘは、Ｌｘ＝Ｌｓ×ｔａｎαで表わされる。【０００６】
したがって、図１３に示すように、周方向の力Ｆｓが同じ大きさであるとき、従動側カムプレート１０２に生ずる軸線方向の力Ｆｘは、カム角αが小さいほど大きくなり、クラッチの摩擦係合要素を押圧する力が大きくなるので、クラッチの係合力が増大する。他方、図１４に示すように、周方向の移動量Ｌｓが同じであるとき、従動側カムプレート１０２に生ずる軸線方向の移動量Ｌｘは、カム角αが大きいほど大きくなり、クラッチの応答性が向上する。【０００７】
このようなカム機構を備えたクラッチにおいては、クラッチの係合力を増大させようとすると、クラッチの応答性が低下してしまい、クラッチの応答性を向上させようとすると、クラッチの係合力が低下してしまう。すなわち、クラッチの係合力とクラッチの応答性とが相反する関係にあり、双方を向上させるには、構造上の改善が必要となる。【０００８】
ところで、近年、燃費向上のため、四輪駆動車の従駆動輪から伝わる動力を遮断し、動力伝達経路における回転部材の回転を停止させ、回転により生ずる摩擦抵抗を無くすようにした動力伝達装置も開発されている。この動力伝達装置の場合、動力を遮断するクラッチの解放状態で生ずる回転抵抗、いわゆる引き摺りトルクを無くすため、クラッチパックの摩擦係合要素間の隙間を大きくする必要が生じ、クラッチパックの構造が大きくなってしまうという課題がある。また、クラッチパックの摩擦係合要素間の隙間を大きくすると、摩擦係合要素を摩擦係合させる際のストロークが大きくなり、応答性が低下してしまうという課題がある。【０００９】
この点、電磁コイルの磁力により作動するクラッチを備えた動力伝達装置の場合、応答性は比較的良好となる。しかしながら、この動力伝達装置の場合、クラッチ係合の待機時に、磁力により摩擦係合要素間に引き摺りトルクが発生してしまう懸念がある。このような引き摺りトルクを確実に低減するよう、クラッチをモータなどのアクチュエータの出力トルクで作動させるものがある。このクラッチの場合、所定のクラッチの係合力を得るため、アクチュエータの回転を高減速ギヤで減速する必要があり、摩擦係合要素間の隙間の増大と合わせて、応答性がさらに低下してしまうという課題がある。【００１０】
従来、このような課題を解決するため、動力伝達装置のカム機構として、異なる２種類のカム角を有するものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。【００１１】
特許文献１に記載のカム機構においては、カム角の大きな１段目と、カム角の小さな２段目が円周方向に順に形成された溝が、カムプレートの円周上に複数個、等間隔で配置されている。他方、特許文献２に記載のカム機構においては、カム角θ０からθ１までを非線形領域とし、カム角θ１以降θｍａｘまでを線形領域として、異なる２種類のカム角領域を有する溝が、カムプレートの円周上に複数個、等間隔で配置されている。双方とも各溝にはボールが挟み込まれ、溝内で転動するようになっている。１段目や非線形領域のカム角が大きく形成されているので、周方向の移動量に対して軸線方向の移動量が増幅され、摩擦係合要素間の隙間を速やかに詰めることができ、高い応答性が得られる。他方、２段目や線形領域のカム角が小さく形成されているので、周方向の力が増幅され、軸線方向の力を大きくすることができ、クラッチの高い係合力が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第７８０６７９７号明細書
【特許文献２】特開２００９−２２０５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１、２に記載のいずれのカム機構であっても、異なる２種類のカム角を有する溝が、カムプレートの円周上に複数個、等間隔で配置されているので、下記のような課題がある。【００１４】
すなわち、溝内に大きなカム角と小さなカム角が形成されており、この溝がカムプレートの円周上に複数個形成されているので、溝内のボールが転動する際に、複数個のボールは、同一のカム角に位置する必要がある。複数個のボールが、異なったカム角の溝に位置すると、作用するものと作用しないものとが発生してしまい、全てのカム作用がばらついてしまい、摩擦係合要素に対する押圧力の均等化が図られなくなってしまうという問題がある。この押圧力を均等化するには、２種類のカム角および円周上の配置の双方の寸法を高精度で加工する必要があり、製造コストの低減を図り難いという問題があった。【００１５】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、高精度の加工を不要とし、引き摺りトルクを低減することができるとともに、高い応答性と大きな係合力を有するクラッチを備えた動力伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る動力伝達装置は、上記課題を解決するため、（１）動力が入力される入力軸と、動力を出力する出力軸と、前記入力軸から前記出力軸に伝達される動力の遮断状態と接続状態とを切り替えるクラッチと、前記クラッチを駆動するアクチュエータとを備えた動力伝達装置であって、前記クラッチが、前記入力軸と一体回転する入力側回転要素と、前記出力軸と一体回転する出力側回転要素と、前記入力側回転要素と一体回転する複数の入力側摩擦係合要素および前記出力側回転要素と一体回転する複数の出力側摩擦係合要素からなる係合要素と、前記係合要素を前記出力軸に向かって押圧する入力側カム機構と、前記係合要素を前記入力軸に向かって押圧する出力側カム機構と、前記係合要素を離隔させる方向に付勢する付勢要素と、前記アクチュエータから出力された駆動力を前記入力側カム機構に伝達する入力側伝達要素と、前記駆動力を前記出力側カム機構に伝達する出力側伝達要素とを有する駆動軸と、を備え、前記駆動軸の回転により、前記入力側カム機構および前記出力側カム機構を駆動させることを特徴とする。【００１７】
この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、入力側カム機構および出力側カム機構における高精度の加工を不要とすることができ、製造コストの増加を抑制することができる。また、係合要素の各入力側摩擦係合要素および出力側摩擦係合要素間の隙間を大きく設定することができるので、引き摺りトルクを低減することができる。また、出力側カム機構で、係合要素を速やかに押圧し、さらに入力側カム機構で係合要素の摩擦係合力を高めることができるので、高応答性および高伝達容量を有するクラッチが得られる。【００１８】
好ましくは、本発明に係る動力伝達装置は、（２）前記入力側伝達要素が入力側ギヤで構成され、前記入力側カム機構が、前記入力側ギヤと噛み合うギヤを有する入力側駆動カムプレートと、入力側従動カムプレートと、前記入力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記入力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、前記入力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記入力側従動カムプレートを軸線方向における前記出力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成される。【００１９】
この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、入力側カム機構が、入力側駆動カムプレート、入力側従動カムプレートおよび複数のボールで構成され、各プレートに形成されたカム溝のカム角が、比較的小さな角度で形成することができる。その結果、入力側駆動カムプレートに入力された駆動力を増幅して入力側従動カムプレートの係合要素への押圧力を高めることができる。【００２０】
好ましくは、本発明に係る動力伝達装置は、（３）前記出力側伝達要素が出力側ギヤで構成され、前記出力側カム機構が、前記出力側ギヤと噛み合うギヤを有する出力側駆動カムプレートと、出力側従動カムプレートと、前記出力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記出力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、前記出力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記出力側従動カムプレートを軸線方向における前記入力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成される。【００２１】
この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、出力側カム機構が、出力側駆動カムプレート、出力側従動カムプレートおよび複数のボールで構成され、各プレートに形成されたカム溝のカム角を比較的大きな角度で形成することができる。その結果、出力側駆動カムプレートの円周上におけるボールの移動量が、増幅変換されて、出力側従動カムプレートにより、速やかに係合要素を摩擦係合させることができる。【００２２】
好ましくは、本発明に係る動力伝達装置は、（４）前記入力側伝達要素が入力側ギヤで構成され、前記入力側カム機構が、前記入力側ギヤと噛み合うギヤを有する入力側駆動カムプレートと、入力側従動カムプレートと、前記入力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記入力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、前記入力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記入力側従動カムプレートを軸線方向における前記出力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成されるとともに、前記出力側伝達要素が出力側ギヤで構成され、前記出力側カム機構が、前記出力側ギヤと噛み合うギヤを有する出力側駆動カムプレートと、出力側従動カムプレートと、前記出力側駆動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝と前記出力側従動カムプレートの円周上で複数個所に形成されたカム溝との間にそれぞれ挟み込まれた複数のボールとを有し、前記出力側駆動カムプレートの回転により前記複数のボールを介して前記出力側従動カムプレートを軸線方向における前記入力軸側に移動させて前記係合要素を押圧するよう構成されたことを特徴とする。
この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、入力側カム機構が、入力側駆動カムプレート、入力側従動カムプレートおよび複数のボールで構成され、各プレートに形成されたカム溝のカム角が、比較的小さな角度で形成することができる。その結果、入力側駆動カムプレートに入力された駆動力を増幅して入力側従動カムプレートの係合要素への押圧力を高めることができる。
また、この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、出力側カム機構が、出力側駆動カムプレート、出力側従動カムプレートおよび複数のボールで構成され、各プレートに形成されたカム溝のカム角を比較的大きな角度で形成することができる。その結果、出力側駆動カムプレートの円周上におけるボールの移動量が、増幅変換されて、出力側従動カムプレートにより、速やかに係合要素を摩擦係合させることができる。
好ましくは、本発明に係る動力伝達装置は、（５）前記出力側駆動カムプレートが回転しても前記出力側従動カムプレートが移動しない移動停止状態になるよう、前記出力側駆動カムプレートおよび前記出力側従動カムプレートのカム溝を形成し、前記出力側駆動カムプレートが回転して前記移動停止状態になった後、さらに、前記入力側駆動カムプレートの回転により前記入力側従動カムプレートが軸線方向における前記出力軸側に移動するよう、前記入力側駆動カムプレートおよび前記入力側従動カムプレートのカム溝を形成したことを特徴とする。
【００２３】
この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、出力側駆動カムプレートが回転しても出力側従動カムプレートが移動しない移動停止状態になるよう、カム溝が形成されている。その結果、出力側駆動カムプレートが回転して移動停止状態になった後、さらに、入力側駆動カムプレートの回転により入力側従動カムプレートが軸線方向における出力軸側に移動させることができる。
この点、入力側カム機構が係合要素を押圧すると同時に、出力側カム機構が、係合要素を押圧すると、入力側カム機構の押圧力と出力側カム機構の押圧力が、同一の作用線上で互いに逆向きで互いに押圧する方向に作用するので、作用と反作用との関係で、互いの押圧力が半減してしまうことになる。出力側従動カムプレートを移動停止状態とし、出力側カム機構の押圧力を０とすることにより、このような半減状態を回避することができる。したがって、移動停止状態で、入力側カム機構が動作を継続し、係合要素を押圧すると、所期の適正な押圧力を得ることができる。【００２４】
好ましくは、本発明に係る動力伝達装置は、（６）前記駆動軸の回転により、前記入力側従動カムプレートが軸線方向における前記出力軸側に移動する入力側移動量よりも、前記出力側従動カムプレートが軸線方向における前記入力軸側に移動する出力側移動量が大きくなるよう、前記出力側駆動カムプレートおよび前記出力側従動カムプレートのカム溝を形成したことを特徴とする。
【００２５】
この構成により、本発明に係る動力伝達装置においては、出力側駆動カムプレートおよび出力側従動カムプレートのカム溝が、入力側移動量よりも出力側移動量が大きくなるよう形成されているので、出力側カム機構で高い応答性が得られる。また、入力側カム機構で高い押圧力が得られるので、高い摩擦係合力が得られ、高伝達容量を有するクラッチが得られる。【００２６】
好ましくは、本発明に係る動力伝達装置は、（７）前記入力側カム機構の前記ボールの中心と前記入力軸の軸心とを結ぶ入力側半径よりも、前記出力側カム機構の前記ボールの中心と前記出力軸の軸心とを結ぶ出力側半径が大きくなるよう、前記出力側駆動カムプレートおよび前記出力側従動カムプレートのカム溝を形成し、前記出力側従動カムプレートの移動を前記入力側従動カムプレートの移動よりも速く移動させるよう構成したことを特徴とする。
【００２７】
この構成により、本発明に係る動力伝達装置においては、入力側半径よりも出力側半径が大きくなるよう形成されているので、出力側カム機構で高い応答性が得られる。また、入力側カム機構で高い押圧力が得られるので、高い摩擦係合力が得られ、高伝達容量を有するクラッチが得られる。【００２８】
好ましくは、本発明に係る動力伝達装置は、（８）前記駆動軸の前記入力側ギヤと前記入力側駆動カムプレートのギヤとの減速比よりも、前記駆動軸の前記出力側ギヤと前記出力側駆動カムプレートのギヤとの減速比の方が小さくなるよう、前記出力側ギヤおよび前記出力側駆動カムプレートのギヤを形成し、前記出力側従動カムプレートの移動を前記入力側従動カムプレートの移動よりも速く移動させるよう構成する。
【００２９】
この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、入力側ギヤと入力側駆動カムプレートのギヤとの減速比よりも、出力側ギヤと出力側駆動カムプレートのギヤとの減速比の方が小さくなるよう形成されているので、出力側カム機構で高い応答性が得られる。また、入力側カム機構で高い押圧力が得られるので、高い摩擦係合力が得られ、高伝達容量を有するクラッチが得られる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高精度の加工を不要とし、引き摺りトルクを低減することができるとともに、高い応答性と大きな係合力を有するクラッチを備えた動力伝達装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置を備えた車両の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置のクラッチの特性を示すグラフであり、回転角と軸方向移動量との関係を示す。
【図６】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図であり、他の構成を示す。
【図７】本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図であり、他の構成を示す。
【図１１】従来のカム機構の模式図であり、周方向の移動量と軸方向の移動量を示す。
【図１２】従来のカム機構の模式図であり、カム機構に生ずる周方向の力と軸方向の力を示す。
【図１３】従来のカム機構のグラフであり、周方向に作用する力と軸方向に作用する力との関係を示す。
【図１４】従来のカム機構のグラフであり、周方向の移動量と軸方向の移動量との関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る動力伝達装置について、図面を参照して説明する。第１実施形態および第２実施形態では、本発明の動力伝達装置を車両１の動力伝達装置に適用した例について説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
図１に示すように、車両１は、フロントエンジン・フロントドライブ形式を基本とし、前輪２輪駆動と４輪駆動とを自動的に切り替える、いわゆるパートタイム４輪駆動車（パートタイム４ＷＤ）で構成されている。
【００３４】
車両１は、エンジン１１と、トランスアクスル１２と、トランスファ１３と、リヤディファレンシャル１４と、プロペラシャフト１５と、左右前輪１６Ｌ、１６Ｒと、左右後輪１７Ｌ、１７Ｒと、動力伝達装置２０とを備えている。さらに、車両１は、車両全体を制御する電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１００を備えている。
【００３５】
エンジン１１は、直列４気筒の横置エンジンで構成されているが、他の構造を有するエンジンで構成されていてもよい。例えば、単気筒や、３気筒、６気筒などの多気筒を有するエンジンであってもよく、縦置エンジンであってもよく、Ｖ型のエンジンであってもよい。また、ガソリンエンジンであってもよく、ディーゼルエンジンであってもよい。
【００３６】
トランスアクスル１２は、変速機１２ａと、フロントディファレンシャル１２ｂとを含んで構成されている。変速機１２ａは、車両１の走行状態に応じた変速比で、エンジン１１のクランクシャフトの回転速度を変換してフロントディファレンシャル１２ｂに出力するよう構成されている。フロントディファレンシャル１２ｂは、変速機１２ａから入力された動力を左右前輪１６Ｌ、１６Ｒに伝達するよう構成されている。
【００３７】
トランスファ１３は、クラッチ１３ａと、トランスファリングギヤ１３ｂと、トランスファドリブンピニオン１３ｃとを有している。クラッチ１３ａは、回転速度を同期させる機構を持たないドグクラッチなどのクラッチ機構からなり、フロントディファレンシャル１２ｂとトランスファリングギヤ１３ｂとの間に配置されている。
【００３８】
このクラッチ１３ａは、フロントディファレンシャル１２ｂおよびトランスファリングギヤ１３ｂの相互間で伝達される動力を、ＥＣＵ１００の指令により接続状態および遮断状態のいずれかに切り替えるよう構成されている。トランスファリングギヤ１３ｂは、フロントディファレンシャル１２ｂと連結されており、エンジン１１から出力された動力がフロントディファレンシャル１２ｂを介して伝達されるようになっている。トランスファドリブンピニオン１３ｃは、トランスファリングギヤ１３ｂと噛み合っており、動力を直角方向に変換してプロペラシャフト１５に伝達するようになっている。
【００３９】
リヤディファレンシャル１４は、ドライブピニオン１４ａと、ディファレンシャル機構１４ｂとを有している。リヤディファレンシャル１４は、プロペラシャフト１５から入力された動力を左右後輪１７Ｌ、１７Ｒに伝達するよう構成されている。
【００４０】
プロペラシャフト１５は、トランスファドリブンピニオン１３ｃとドライブピニオン１４ａとの間で、動力を伝達するようになっている。
【００４１】
左右前輪１６Ｌ、１６Ｒは、フロントディファレンシャル１２ｂから伝達された動力で、差動回転が許容されつつ駆動されるようになっている。左右後輪１７Ｌ、１７Ｒも、リヤディファレンシャル１４から伝達された動力で、差動回転が許容されつつ駆動されるようになっている。
【００４２】
動力伝達装置２０は、ディファレンシャル機構１４ｂと左後輪１７Ｌとの間に設けられており、入力軸２１と、出力軸２２と、クラッチ２３と、アクチュエータ２４とを備えている。入力軸２１および出力軸２２は、ディファレンシャル機構１４ｂから左後輪１７Ｌに動力を伝達するドライブシャフトを構成しており、この間で伝達される動力の遮断状態と接続状態とを切り替えるようになっている。入力軸２１は、ディファレンシャル機構１４ｂに連結されており、出力軸２２は、左後輪１７Ｌ連結されている。
【００４３】
クラッチ２３は、図２、図３に示すように、入力側回転要素としてのクラッチハブ３１と、出力側回転要素としてのクラッチハウジング３２と、係合要素としてのクラッチパック３３と、入力側カム機構３４と、出力側カム機構３５と、付勢要素としてのリターンスプリング３６と、駆動軸３７と、各構成要素を収容するケース３８とを含んで構成されている。
【００４４】
クラッチハブ３１は、入力軸２１の出力軸２２側の端部に形成されたスプライン外歯とスプライン嵌合するよう内周側にスプライン内歯が形成された内筒部４１と、円筒の外周側でクラッチパック３３を支持するようスプライン外歯が形成された外筒部４２と、内筒部４１と外筒部４２とを連結する環状連結部４３とを有している。環状連結部４３の円周上には、等間隔で複数個の貫通孔４３ｈが形成されている。各貫通孔４３ｈには、リターンスプリング３６が挿通されるようになっている。
【００４５】
クラッチハウジング３２は、出力軸２２の入力軸２１側の端部に形成されたスプライン外歯とスプライン嵌合するよう内周側にスプライン内歯が形成された内筒部５１と、円筒の内周側であって、クラッチハブ３１の外筒部４２との間でクラッチパック３３を支持するようスプライン内歯が形成された外筒部５２と、内筒部５１と外筒部５２とを連結する連結部５３とを有している。
【００４６】
また、クラッチハウジング３２は、連結部５３の入力軸側に突出して円筒状に形成された支持部５４と、この支持部５４の外周面に装着された軸受５５とを有している。この支持部５４の外周側で、クラッチハブ３１の環状連結部４３の内側を軸受５５を介して回転可能に支持している。また、クラッチハウジング３２は、ケース３８と内筒部５１の外周側との間に介装された軸受５６を有しており、ケース３８に支持され出力軸２２とともに滑らかに回転するようになっている。
【００４７】
クラッチパック３３は、入力側摩擦係合要素としてのインナクラッチプレート６１と、出力側摩擦係合要素としてのアウタクラッチプレート６２とを有している。クラッチパック３３は、各プレート間で潤滑油が流通して潤滑および冷却されるようになっており、いわゆる湿式多板クラッチで構成されている。このクラッチパック３３は、軸線方向の両側から押圧されることにより、摩擦係合し、動力がインナクラッチプレート６１側からアウタクラッチプレート６２側に伝達されるようになっている。
【００４８】
インナクラッチプレート６１は、中央に貫通孔を有する円盤で形成されており、貫通孔を囲む内壁面には、スプライン内歯が形成され、外筒部４２に形成されたスプライン外歯とスプライン嵌合するようになっている。したがって、インナクラッチプレート６１は、外筒部４２と一体回転するとともに、外筒部４２の軸線方向に移動できるようになっている。このインナクラッチプレート６１は、９個が外筒部４２に組み込まれている。各インナクラッチプレート６１は、両側面にペーパ、セミメタリック、焼結合金などの高い摩擦係数を有する摩擦材が貼り合わされており、クラッチパック３３の摩擦係合力を高めるようにしている。
【００４９】
アウタクラッチプレート６２は、中央に貫通孔を有する円盤で形成されており、外周面には、スプライン外歯が形成され、外筒部５２に形成されたスプライン内歯とスプライン嵌合するようになっている。したがって、アウタクラッチプレート６２は、外筒部５２と一体回転するとともに、外筒部５２の軸線方向に移動できるようになっている。このアウタクラッチプレート６２は、８個がインナクラッチプレート６１に交互に挟み込まれるようにして、外筒部５２に組み込まれている。
【００５０】
クラッチパック３３は、インナクラッチプレート６１およびアウタクラッチプレート６２が組み込まれた際、各プレート間の隙間が、従来のクラッチパックと比べて大きくなるよう設定されている。クラッチパック３３が、両側からの押圧が解放され遮断状態になった際、各プレート間の隙間が小さいと、各プレート間の潤滑油により、互いに回転抵抗が生じ、いわゆる引き摺りトルクが発生してしまう。この引き摺りトルクにより動力損失が増大し、ひいては車両１の燃費の低下を招いてしまうことがある。クラッチパック３３は、各プレート間の隙間を大きくして、この引き摺りトルクが発生しないよう設定されている。
【００５１】
入力側カム機構３４は、図３に示すように、入力側駆動カムプレート７１と、入力側従動カムプレート７２と、複数のボール７３と、プレッシャプレート７４と、軸受７５とを有している。入力側カム機構３４は、入力側駆動カムプレート７１の回転により、複数のボール７３を介して入力側従動カムプレート７２を軸線方向における出力軸２２側に移動させて、クラッチパック３３を押圧するようになっており、いわゆるボールカム機構で構成されている。
【００５２】
入力側駆動カムプレート７１は、ケース３８との間に介装された軸受７５に回転可能に支持されるジャーナル部７１ｊと、円盤状に形成されたプレート部７１ｐと、プレート部７１ｐの外周の一部に形成されたギヤ部７１ｇと、プレート部７１ｐの円周上の複数個所に等間隔で形成されたカム溝７１ｃとを有している。これらの各構成部分は一体的に形成されている。入力側駆動カムプレート７１は、ギヤ部７１ｇから入力されたアクチュエータ２４の駆動力で回転するようになっている。
【００５３】
カム溝７１ｃは、図４に示すように、中央部分が側面７１ｓからもっとも深く形成され、中央部分から両方の円周方向に向かって徐々に浅くなるよう傾斜して形成された傾斜面７１ｋを有している。カム溝７１ｃは、この傾斜面７１ｋと側面７１ｓとのなす角、いわゆるカム角θ１を有している。また、カム溝７１ｃは、中央部分と入力軸２１の軸心とを結ぶ入力側半径が、Ｒ１になるよう形成されている。したがって、ボール７３がカム溝７１ｃに挟み込まれた際、ボール７３の中心と、入力軸２１の軸心との距離は、入力側半径Ｒ１となっている。このカム溝７１ｃにおいては、中央部分の両方の円周方向に向かって形成されている傾斜面７１ｋが、中央部分を中心として、対称形に形成されており、入力側駆動カムプレート７１の回転方向に係わらず、同様に作用するようになっている。
【００５４】
入力側従動カムプレート７２は、プレート部７２ｐと、プレート部７２ｐの径方向の内側で円筒状に入力側駆動カムプレート７１に向かって突出して形成された円筒部７２ｔと、プレート部７２ｐの円周上の複数個所でカム溝７１ｃと対向する位置に形成されたカム溝７２ｃを有している。これらの各構成部分は一体的に形成されている。入力側従動カムプレート７２は、入力側駆動カムプレート７１の回転により、複数個のボール７３を介して、軸線方向で入力側駆動カムプレート７１から離隔する方向に移動するようになっている。
【００５５】
カム溝７２ｃは、カム溝７１ｃと同様に、中央部分が側面７２ｓからもっとも深く形成され、中央部分から両方の円周方向に向かって徐々に浅くなるよう傾斜して形成された傾斜面７２ｋを有している。カム溝７２ｃは、この傾斜面７２ｋと側面７２ｓとのなすカム角θ１を有している。また、カム溝７２ｃは、カム溝７１ｃと同様に、中央部分と入力軸２１の軸心とを結ぶ入力側半径が、Ｒ１になるよう形成されている。したがって、ボール７３がカム溝７２ｃに挟み込まれた際、ボール７３の中心と、入力軸２１の軸心との距離は、入力側半径Ｒ１となっている。
【００５６】
ボール７３は、滑らかな表面と高い真球度を有する鋼球で構成されており、入力側駆動カムプレート７１のカム溝７１ｃと、入力側従動カムプレート７２のカム溝７２ｃとの間で、摩擦抵抗が起きないよう転がって移動するようになっている。
【００５７】
このカム角θ１は、入力側駆動カムプレート７１の回転によりボール７３が円周上で移動する量が等しい場合、角度が小さい程、入力側従動カムプレート７２の軸線方向の移動量（ｍｍ）が小さくなり、角度が大きい程、入力側従動カムプレート７２の軸線方向の移動量（ｍｍ）が大きくなる関係にある。また、カム角θ１は、入力側駆動カムプレート７１の回転によりボール７３が円周方向に加える力（Ｎ）が等しい場合、角度が小さい程、入力側従動カムプレート７２の軸線方向に変換される力（Ｎ）が大きくなり、角度が大きい程、入力側従動カムプレート７２の軸線方向に変換される力（Ｎ）が小さくなる関係にある。
【００５８】
入力側カム機構３４においては、カム溝７１ｃとカム溝７２ｃの各カム角θ１は、比較的小さく形成されている。したがって、入力側カム機構３４においては、入力側駆動カムプレート７１の回転による入力側従動カムプレート７２の軸線方向の移動量は小さいものの、入力側駆動カムプレート７１に入力された駆動力を入力側従動カムプレート７２の軸線方向の大きな力（Ｎ）に増幅変換するよう構成されている。
【００５９】
プレッシャプレート７４は、径方向の内側に円盤状に形成された内側プレート部７４ｕと、内側プレート部７４ｕの外周側で円筒状に形成された円筒部７４ｔと、円筒部７４ｔの端部で円盤状に形成された外側プレート部７４ｓと、外側プレート部７４ｓのクラッチパック３３側に対向する側面上に突出して形成されたプレッシャ部７４ｐとを有している。これらの各構成部分は一体的に形成されている。
【００６０】
内側プレート部７４ｕは、軸線方向に貫通する貫通孔７４ｈを有しており、この貫通孔７４ｈには、クラッチハブ３１が挿通されるようになっており、プレッシャプレート７４が、クラッチハブ３１をガイドにして軸線方向に移動できるようになっている。このプレッシャプレート７４は、入力側従動カムプレート７２が軸線方向に移動すると、入力側従動カムプレート７２に押圧されて軸線方向に移動し、プレッシャ部７４ｐがクラッチパック３３を押圧するようになっている。
【００６１】
出力側カム機構３５は、図３に示すように、出力側駆動カムプレート８１と、出力側従動カムプレート８２と、複数のボール８３と、軸受８４とを有している。出力側カム機構３５は、出力側駆動カムプレート８１の回転により、複数のボール８３を介して出力側従動カムプレート８２を軸線方向における入力軸２１側に移動させて、クラッチハウジング３２を押圧することによりクラッチパック３３を押圧するようになっており、いわゆるボールカム機構で構成されている。
【００６２】
出力側駆動カムプレート８１は、ケース３８との間に介装された軸受８４に回転可能に支持されるジャーナル部８１ｊと、ジャーナル部８１ｊの一端で円盤状に形成された内側プレート部８１ｕと、ジャーナル部８１ｊの他端で円盤状に形成された外側プレート部８１ｓと、外側プレート部８１ｓの外周の一部に形成されたギヤ部８１ｇと、内側プレート部８１ｕの円周上の複数個所に等間隔で形成されたカム溝８１ｃとを有している。これらの各構成部分は一体的に形成されている。出力側駆動カムプレート８１は、ギヤ部８１ｇから入力されたアクチュエータ２４の駆動力で回転するようになっている。
【００６３】
カム溝８１ｃは、図４に示すように、中央部分が側面８１ｆからもっとも深く形成され、中央部分から両方の円周方向に向かって徐々に浅くなるよう傾斜して形成された傾斜面８１ｋを有している。カム溝８１ｃは、この傾斜面８１ｋと側面８１ｆとのなすカム角θ２を有している。また、カム溝８１ｃは、中央部分と出力軸２２の軸心とを結ぶ出力側半径が、Ｒ２になるよう形成されている。したがって、ボール８３がカム溝８１ｃに挟み込まれた際、ボール８３の中心と、出力軸２２の軸心との距離は、出力側半径Ｒ２となっている。
【００６４】
出力側従動カムプレート８２は、プレート部８２ｐと、プレート部８２ｐの径方向の内側で円筒状に出力側駆動カムプレート８１に向かって突出して形成された円筒部８２ｔと、プレート部８２ｐの円周上の複数個所でカム溝８１ｃと対向する位置に形成されたカム溝８２ｃを有している。これらの各構成部分は一体的に形成されている。出力側従動カムプレート８２は、出力側駆動カムプレート８１の回転により、複数個のボール８３を介して、軸線方向で出力側駆動カムプレート８１から離隔する方向に移動するようになっている。
【００６５】
カム溝８２ｃは、カム溝８１ｃと同様に、中央部分が側面８２ｓからもっとも深く形成され、中央部分から両方の円周方向に向かって徐々に浅くなるよう傾斜して形成された傾斜面８２ｋを有している。カム溝８２ｃは、この傾斜面８２ｋと側面８２ｓとのなすカム角θ２を有している。カム溝８２ｃは、傾斜面８２ｋの円周方向の両側に平坦面８２ｈを有しており、出力側駆動カムプレート８１が回転すると、ボール８３がカム溝８２ｃ内を転動した後、平坦面８２ｈ上に移動するようになっている。
【００６６】
ボール８３が平坦面８２ｈ上に移動した後は、出力側駆動カムプレート８１が回転しても、出力側従動カムプレート８２は軸線方向に移動することはなく、移動停止状態となる。この状態で、入力側カム機構３４が動作を継続し、クラッチパック３３を押圧すると、所期の適正な押圧力が得られる。すなわち、入力側カム機構３４がクラッチパック３３を押圧すると同時に、出力側カム機構３５が、クラッチパック３３を押圧すると、入力側カム機構３４の押圧力と出力側カム機構３５の押圧力が、同一の作用線上で互いに逆向きで互いに押圧する方向に作用するので、作用と反作用との関係で、互いの押圧力が半減してしまうことになる。出力側従動カムプレート８２を移動停止状態とし、出力側カム機構３５の押圧力を０とすることにより、このような半減状態を回避することができる。
【００６７】
また、カム溝８２ｃは、カム溝８１ｃと同様に、中央部分と出力軸２２の軸心とを結ぶ出力側半径が、Ｒ２になるよう形成されている。したがって、ボール８３がカム溝８２ｃに挟み込まれた際、ボール８３の中心と、出力軸２２の軸心との距離は、出力側半径Ｒ２となっている。なお、前述の入力側半径Ｒ１と、出力側半径Ｒ２は、同じ大きさになるよう形成されている。
【００６８】
ボール８３は、ボール７３と同様に形成されており、出力側駆動カムプレート８１のカム溝８１ｃと、出力側従動カムプレート８２のカム溝８２ｃとの間で、摩擦抵抗が起きないよう転がって移動するようになっている。
【００６９】
このカム角θ２は、出力側駆動カムプレート８１の回転によりボール８３が円周上で移動する量が等しい場合、角度が小さい程、出力側従動カムプレート８２の軸線方向の移動量（ｍｍ）が小さくなり、角度が大きい程、出力側従動カムプレート８２の軸線方向の移動量（ｍｍ）が大きくなる関係にある。また、カム角θ２は、出力側駆動カムプレート８１の回転によりボール８３が円周方向に加える力（Ｎ）が等しい場合、角度が小さい程、出力側従動カムプレート８２の軸線方向に変換される力（Ｎ）が大きくなり、角度が大きい程、出力側従動カムプレート８２の軸線方向に変換される力（Ｎ）が小さくなる関係にある。
【００７０】
出力側カム機構３５においては、カム溝８１ｃとカム溝８２ｃの各カム角θ２は、比較的大きく形成されている。したがって、出力側カム機構３５においては、出力側駆動カムプレート８１の回転による出力側従動カムプレート８２の軸線方向の移動量（ｍｍ）が大きくなるよう設定されている。この構成により、アクチュエータ２４の駆動力が出力側駆動カムプレート８１に入力されると、速やかに、出力側従動カムプレート８２が軸線方向に移動するようになっている。すなわち、出力側カム機構３５の応答性が入力側カム機構３４よりも高められている。
【００７１】
リターンスプリング３６は、圧縮コイルスプリングで構成されており、スプリング３６ｓと、スプリング３６ｓの端部を支持するリテーナ３６ｒを有している。リターンスプリング３６は、一端で、プレッシャプレート７４の内側プレート部７４ｕにセットされ、他端で、リテーナ３６ｒを介してクラッチハウジング３２の連結部５３にセットされている。リターンスプリング３６が、組み込まれた状態で、プレッシャプレート７４をクラッチハウジング３２から離隔する方向に押圧、すなわち付勢している。この構成により、クラッチパック３３を接続状態から遮断状態に速やかに復帰させることができる。
【００７２】
駆動軸３７は、軸本体３７ｂと、入力側伝達要素としての入力側ギヤ３７ｎと、出力側伝達要素としての出力側ギヤ３７ｄと、アクチュエータ２４から駆動力が入力されるインプットギヤ３７ｉとを有している。また、駆動軸３７は、軸本体３７ｂの両端で軸本体３７ｂを回転可能に支持するようケース３８との間に装着された軸受３７ｊと軸受３７ｋとを有している。インプットギヤ３７ｉでは、アクチュエータ２４の回転速度が減速されるようになっている。
【００７３】
入力側ギヤ３７ｎと出力側ギヤ３７ｄは、同形状に形成されており、軸本体３７ｂの回転により、入力側ギヤ３７ｎから入力側駆動カムプレート７１のギヤ部７１ｇへ動力を伝達するとともに、出力側ギヤ３７ｄから出力側駆動カムプレート８１のギヤ部８１ｇへ、それぞれ回転速度を減速して動力を伝達するようになっている。
【００７４】
ケース３８は、ディファレンシャル機構１４ｂに固定される入力側ケース３８ａと、入力側ケース３８ａに固定される出力側ケース３８ｂとを有している。入力側ケース３８ａおよび出力側ケース３８ｂは、それぞれ図示しないボルトなどの固定部材により固定されている。ケース３８の内部には、潤滑油が充填されており、内部に収容した各構成要素の潤滑や冷却を行っている。
【００７５】
アクチュエータ２４は、ハウジング２４ａと、モータ２４ｂと、出力軸２４ｃと、出力軸２４ｃに装着された出力ギヤ２４ｄとを有している。アクチュエータ２４は、ＥＣＵ１００の指令により制御されるようになっている。ハウジング２４ａは、モータ２４ｂを収容するとともに、出力側ケース３８ｂに固定されている。モータ２４ｂは、ステッピングモータなどの回転角度を制御することができる公知の電動機で構成されており、出力軸２４ｃに駆動力としてのトルクを出力するようになっている。モータ２４ｂは、出力軸２４ｃや出力ギヤ２４ｄが含まれる減速機構を内蔵したギヤドモータであってもよい。
【００７６】
ＥＣＵ１００は、運転状態に応じてトランスファ１３のクラッチ１３ａを制御し、クラッチ１３ａを遮断状態として左右前輪１６Ｌ、１６Ｒを駆動輪とする前輪２輪駆動と、クラッチ１３ａを接続状態として左右前輪１６Ｌ、１６Ｒおよび左右後輪１７Ｌ、１７Ｒを駆動輪とする４輪駆動とを自動的に切り替えるよう構成されている。
【００７７】
このＥＣＵ１００は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（登録商標：Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）および入出力インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）を備え、車両１の制御を統括するよう構成されている。
【００７８】
また、ＥＣＵ１００は、図示しない各種センサと接続されている。ＥＣＵ１００は、各種センサから出力された検出信号により、エンジン１１から出力される動力や車速などの運転状態を判定し、運転状態に応じて動力伝達装置２０を制御するよう構成されている。
【００７９】
次に、第１実施形態に係る動力伝達装置２０の動作について、車両１の制御との関係を含めて簡単に説明する。
【００８０】
図１に示す車両１のエンジン１１が始動すると、前輪２輪駆動の場合は、クラッチ１３ａが、ＥＣＵ１００により、遮断状態に切り替えられ、左右前輪１６Ｌ、１６Ｒがトランスアクスル１２を介してエンジン１１により駆動される。このとき、左右後輪１７Ｌ、１７Ｒは、従動輪となり、左右前輪１６Ｌ、１６Ｒと同様の速度で回転する。この前輪２輪駆動で走行中に、運転状態によっては、動力伝達装置２０がＥＣＵ１００により、接続状態から遮断状態に切り替えられ、左右後輪１７Ｌ、１７Ｒは、プロペラシャフト１５から動力の伝達経路が切り離され、いわゆるディスコネクトされる。
【００８１】
この場合、左右後輪１７Ｌ、１７Ｒが回転しても、左右後輪１７Ｌ、１７Ｒから出力される動力は、ドライブピニオン１４ａ、プロペラシャフト１５、トランスファドリブンピニオン１３ｃおよびトランスファリングギヤ１３ｂに伝達されず、これらの回転要素の回転が停止する。この停止により、これらの回転要素の回転により生ずる回転抵抗が無くなり、動力損失が減少し、ひいては車両１の燃費が向上する。
【００８２】
この前輪２輪駆動で走行中に、４輪駆動で走行する要求があったとき、ＥＣＵ１００の指令により、次のように前輪２輪駆動から４輪駆動に速やかに切り替得られる。すなわち、ＥＣＵ１００の指令により動力伝達装置２０のアクチュエータ２４が駆動し、駆動力がクラッチ２３の駆動軸３７に入力される。この駆動力は、入力側ギヤ３７ｎから入力側カム機構３４に入力されると同時に、出力側ギヤ３７ｄから出力側カム機構３５に入力される。
【００８３】
このとき、出力側カム機構３５が速やかにクラッチパック３３を押圧し、クラッチパック３３が摩擦係合する。この摩擦係合により、クラッチパック３３が接続状態となり、左右後輪１７Ｌ、１７Ｒの動力が出力軸２２から入力軸２１に伝達される。入力軸２１が動力により回転すると、前述のように回転が停止していたドライブピニオン１４ａ、プロペラシャフト１５、トランスファドリブンピニオン１３ｃおよびトランスファリングギヤ１３ｂが回転する。この回転により、左右前輪１６Ｌ、１６Ｒに連結されているクラッチ１３ａの前輪側の係合要素と、トランスファリングギヤ１３ｂに連結されている後輪側の係合要素が、ほぼ同一の回転状態となる。すなわち回転の同期が得られ、ＥＣＵ１００の指令により、クラッチ１３ａが係合し接続状態となる。
【００８４】
続いて、クラッチ２３の出力側カム機構３５が、前述の移動停止状態になると同時に、入力側カム機構３４のプレッシャプレート７４がさらにクラッチパック３３を押圧し、クラッチパック３３の摩擦係合力が高められ、動力伝達容量が適正値に到達する。このとき、車両１は、４輪駆動モードへの移行が完了し、適正な４輪駆動での運転状態となる。
なお、ＥＣＵ１００の指令により動力伝達装置２０のアクチュエータ２４が駆動してから、４輪駆動モードへの移行が完了するまで、車両１の車種や運転状態によるが、例えば、数百ｍｓの期間内で行われる。
【００８５】
第１実施形態に係る動力伝達装置２０は、以上のように構成されているので、次のような効果が得られる。
【００８６】
すなわち、第１実施形態に係る動力伝達装置２０は、入力軸２１、出力軸２２、クラッチ２３およびアクチュエータ２４を備えている。このクラッチ２３は、クラッチハブ３１、クラッチハウジング３２、クラッチパック３３、入力側カム機構３４、出力側カム機構３５、リターンスプリング３６および駆動軸３７を備え、駆動軸３７の回転により、入力側カム機構３４および出力側カム機構３５を駆動させるよう構成されている。
【００８７】
その結果、入力側カム機構３４および出力側カム機構３５における高精度の加工を不要とすることができ、製造コストの増加を抑制することができるという効果が得られる。また、クラッチパック３３の各プレート間の隙間を大きく設定することができるので、引き摺りトルクを低減することができるという効果が得られる。また、出力側カム機構３５で、クラッチパック３３を速やかに押圧し、さらに入力側カム機構３４でクラッチパック３３の摩擦係合力を高めることができるので、高伝達容量を有するクラッチ２３が得られるという効果が得られる。
【００８８】
具体的には、入力側カム機構３４が、入力側駆動カムプレート７１、入力側従動カムプレート７２および複数のボール７３で構成され、各プレートに形成されたカム溝７１ｃ、７２ｃのカム角θ１が、比較的小さな角度で形成されている。その結果、入力側駆動カムプレート７１に入力された駆動力を増幅して入力側従動カムプレート７２のクラッチパック３３への押圧力を高めることができるという効果が得られる。
【００８９】
また、出力側カム機構３５が、出力側駆動カムプレート８１、出力側従動カムプレート８２および複数のボール８３で構成され、各プレートに形成されたカム溝８１ｃ、８２ｃのカム角θ２が、比較的大きな角度で形成されている。その結果、出力側駆動カムプレート８１の円周上におけるボール８３の移動量が、増幅変換されて、出力側従動カムプレート８２により速やかにクラッチパック３３を摩擦係合させることができるという効果が得られる。
【００９０】
また、出力側駆動カムプレート８１が回転しても出力側従動カムプレート８２が移動しない移動停止状態になるよう、カム溝８１ｃ、８２ｃが形成されている。その結果、出力側駆動カムプレート８１が回転して移動停止状態になった後、さらに、入力側駆動カムプレート７１の回転により入力側従動カムプレート７２が軸線方向における出力軸２２側に移動させることができる。
【００９１】
前述のように、入力側カム機構３４がクラッチパック３３を押圧すると同時に、出力側カム機構３５が、クラッチパック３３を押圧すると、入力側カム機構３４の押圧力と出力側カム機構３５の押圧力が、同一の作用線上で互いに逆向きで互いに押圧する方向に作用するので、作用と反作用との関係で、互いの押圧力が半減してしまうことになる。出力側従動カムプレート８２を移動停止状態とし、出力側カム機構３５の押圧力を０とすることにより、このような半減状態を回避することができる。したがって、移動停止状態で、入力側カム機構３４が動作を継続し、クラッチパック３３を押圧すると、所期の適正な押圧力を得ることができる。
【００９２】
第１実施形態に係る動力伝達装置２０においては、図５に示すように、応答性を調節することができる。図５は、第１実施形態に係るクラッチ２３の回転角（°）すなわち、円周方向のボール７３、８３の移動量（ｍｍ）と、入力側従動カムプレート７２および出力側従動カムプレート８２の軸線方向の移動量との関係を示している。
【００９３】
図５に示す実線の折れ線Ａは、第１実施形態に係るクラッチ２３、いわゆるダブルカム機構を有するクラッチの特性を示し、実線の直線Ｂは、第１実施形態における入力側カム機構３４および出力側カム機構３５を同一構造にしたダブルカム機構を有するクラッチの特性を示す。また、点線の折れ線Ｃは、従来のカム機構で、同一の円周上にカム角の異なるカム溝を形成した、２段カム面を有するシングルカム機構を有するクラッチの特性を示す。また、点線の直線Ｄは、従来のカム面が単一形状のカム機構を有するクラッチの特性を示す。
【００９４】
実線の折れ線Ａで示されるように、回転角の小さい範囲内では、回転角に対する軸線方向の移動量が急峻に立ち上がっており、折れ線Ｃと比較して、急峻な応答性があることが分かる。そして、回転角が所定の範囲を超えると、軸線方向の移動量が緩やかな傾斜となる反面、前述のようにカム機構の押圧力を高めることができ、高伝達容量のクラッチを得ることができる。
【００９５】
なお、第１実施形態に係る動力伝達装置２０のクラッチ２３において、入力側半径Ｒ１と、出力側半径Ｒ２を同じ大きさで形成した場合について説明した。
【００９６】
しかしながら、入力側半径Ｒ１と、出力側半径Ｒ２を異なった大きさで形成するようにしてもよい。例えば、入力側半径および出力側半径が異なる出力側カム機構３５Ａを出力側カム機構３５に代えて、構成するようにしてもよい。
【００９７】
出力側カム機構３５Ａは、図６に示すように、出力側駆動カムプレート８１Ａと、出力側従動カムプレート８２Ａと、複数のボール８３と、軸受８４とにより構成するようにしてもよい。
【００９８】
この場合、ボール８３の中心と、出力軸２２の軸心との距離は出力側半径Ｒ３とし、出力側半径Ｒ３を入力側半径Ｒ１よりも大きくなるように、出力側駆動カムプレート８１Ａおよび出力側従動カムプレート８２Ａを形成する。
【００９９】
この構成により、第１実施形態に係る出力側カム機構３５における、出力側駆動カムプレート８１の円周方向の移動量が出力側従動カムプレート８２の軸線方向の移動量に増幅変換される増幅率をより大きくすることができる。すなわち、出力側半径Ｒ３が入力側半径Ｒ１よりも大きく形成されているので、駆動軸３７の回転が同一とした場合に、ボール８３の円周方向の移動量を大きくすることができる。その結果、入力側半径がＲ１であった場合と比較して、出力側従動カムプレート８２の軸線方向の移動量がより大きくなり、増幅率をより大きくすることができる。
【０１００】
（第２実施形態）
車両１に適用される第２実施形態の動力伝達装置１２０は、第１実施形態のクラッチ２３に替えてクラッチ１２３により構成されているが、その他は同様に構成されている。
したがって、同様の構成については、図１〜図４に示した第１実施形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【０１０１】
動力伝達装置１２０は、入力軸２１と、出力軸２２と、クラッチ１２３と、アクチュエータ２４とを備えている。
【０１０２】
クラッチ１２３は、図７、図８に示すように、出力側カム機構１３５および駆動軸１３７以外の構成要素は、第１実施形態と同様に構成されており、出力側カム機構１３５について説明する。
【０１０３】
出力側カム機構１３５は、出力側駆動カムプレート１８１と、出力側従動カムプレート１８２と、複数のボール８３とを有している。出力側カム機構１３５は、第１実施形態と同様、出力側駆動カムプレート１８１の回転により、複数のボール８３を介して出力側従動カムプレート１８２を軸線方向における入力軸２１側に移動させて、クラッチハウジング３２を押圧することによりクラッチパック３３を押圧するボールカム機構で構成されている。
【０１０４】
出力側駆動カムプレート１８１は、円盤状に形成されたプレート部１８１ｐと、プレート部１８１ｐからクラッチパック３３の方向に突出して形成された突出部１８１ｔと、突出部１８１ｔの一部に形成されたギヤ部１８１ｇと、プレート部１８１ｐの円周上の複数個所に等間隔で形成された第１実施形態と同様のカム溝８１ｃとを有している。出力側駆動カムプレート１８１は、ギヤ部１８１ｇから入力されたアクチュエータ２４の駆動力で回転するようになっている。カム溝８１ｃは、中央部分と出力軸２２の軸心とを結ぶ出力側半径が、Ｒ４になるよう形成されている。したがって、ボール８３がカム溝８１ｃに挟み込まれた際、ボール８３の中心と、出力軸２２の軸心との距離は、出力側半径Ｒ４となっている。
【０１０５】
出力側従動カムプレート１８２は、プレート部１８２ｐと、プレート部１８２ｐのクラッチパック３３側に形成されたプレッシャ部１８２ｔと、プレッシャ部１８２ｔの円周上の複数個所でカム溝８１ｃと対向する位置に形成されたカム溝８２ｃを有している。出力側従動カムプレート１８２は、第１実施形態と同様、出力側駆動カムプレート１８１の回転により、複数個のボール８３を介して、軸線方向で出力側駆動カムプレート１８１から離隔する方向に移動するようになっている。
【０１０６】
また、ボール８３がカム溝８２ｃに挟み込まれた際、ボール８３の中心と、出力軸２２の軸心との距離は、出力側半径Ｒ４となっている。なお、出力側半径Ｒ４は、入力側半径Ｒ１よりも大きく形成されている。
【０１０７】
駆動軸１３７は、軸本体１３７ｂと、入力側伝達要素としての入力側ギヤ１３７ｎと、出力側伝達要素としての出力側ギヤ１３７ｄと、アクチュエータ２４から駆動力が入力されるインプットギヤ１３７ｉとを有している。また、駆動軸１３７は、軸本体１３７ｂの両端で軸本体１３７ｂを回転可能に支持するようケース３８との間に装着された軸受１３７ｊと軸受１３７ｋとを有している。インプットギヤ１３７ｉでは、アクチュエータ２４の回転速度が減速されるようになっている。
【０１０８】
第１実施形態と異なり、出力側ギヤ１３７ｄは、入力側ギヤ１３７ｎと異なった形状で形成されている。すなわち、軸本体１３７ｂの回転により、入力側ギヤ１３７ｎから入力側駆動カムプレート７１のギヤ部７１ｇへの動力の伝達よりも、出力側ギヤ１３７ｄから出力側駆動カムプレート１８１のギヤ部１８１ｇへの伝達の方が、回転速度を増速するよう構成されている。
【０１０９】
なお、第２実施形態に係る動力伝達装置１２０は、第１実施形態に係る動力伝達装置２０とほぼ同様に動作する。
【０１１０】
第２実施形態に係る動力伝達装置１２０は、以上のように構成されているので、第１実施形態に係る動力伝達装置２０と同様の効果が得られる。
【０１１１】
すなわち、第２実施形態に係る動力伝達装置１２０は、入力軸２１、出力軸２２、クラッチ１２３およびアクチュエータ２４を備えている。このクラッチ１２３は、クラッチハブ３１、クラッチハウジング３２、クラッチパック３３、入力側カム機構３４、出力側カム機構１３５、リターンスプリング３６および駆動軸１３７を備え、駆動軸１３７の回転により、入力側カム機構３４および出力側カム機構１３５を駆動させるよう構成されている。
【０１１２】
その結果、第１実施形態と同様，入力側カム機構３４および出力側カム機構１３５における高精度の加工を不要とすることができ、製造コストの増加を抑制することができるという効果が得られる。また、クラッチパック３３の各プレート間の隙間を大きく設定することができるので、引き摺りトルクを低減することができるという効果が得られる。また、出力側カム機構１３５で、第１実施形態よりもクラッチパック３３を、より速やかに押圧し、さらに入力側カム機構３４でクラッチパック３３の摩擦係合力を高めることができるので、高伝達容量を有するクラッチ１２３が得られるという効果が得られる。
【０１１３】
具体的には、第１実施形態と同様、入力側カム機構３４でクラッチパック３３への押圧力を高めることができるという効果が得られる。また、出力側カム機構１３５が、出力側駆動カムプレート１８１、出力側従動カムプレート１８２および複数のボール８３で構成され、各プレートに形成されたカム溝８１ｃ、８２ｃのカム角θ２が、比較的大きな角度で形成されている。その結果、出力側駆動カムプレート１８１の円周上におけるボール８３の移動量が、増幅変換されて、出力側従動カムプレート１８２により速やかにクラッチパック３３を摩擦係合させることができるという効果が得られる。特に、出力側駆動カムプレート１８１に入力される回転速度が増速されるので、ボール８３の移動量が、第１実施形態よりも大きく増幅変換され応答性が著しく高められる。
【０１１４】
また、第１実施形態と同様、出力側駆動カムプレート１８１が回転しても出力側従動カムプレート１８２が移動しない移動停止状態になるよう、カム溝８１ｃ、８２ｃが形成されている。その結果、出力側駆動カムプレート１８１が回転して移動停止状態になった後、さらに、入力側駆動カムプレート７１の回転により入力側従動カムプレート７２を軸線方向における出力軸２２側に移動させることができる。したがって、移動停止状態で、入力側カム機構３４が動作を継続し、クラッチパック３３を押圧すると、所期の適正な押圧力を得ることができる。
【０１１５】
なお、第２実施形態においては、動力伝達装置１２０の駆動軸１３７の出力側ギヤ１３７ｄは、出力側駆動カムプレート１８１のギヤ部１８１ｇに直接噛み合うギヤで構成した場合について説明した。
【０１１６】
しかしながら、本発明に係る動力伝達装置においては、駆動軸の出力側ギヤを第２実施形態と異なった構造で構成するようにしてもよい。
【０１１７】
例えば、図１０に示すように、出力側ギヤをドライブギヤ１３７Ｄと、カウンタギヤ１３７Ｃとにより構成するようにしてもよい。この場合、カウンタギヤ１３７Ｃをドライブギヤ１３７Ｄに噛み合う小歯車１３７ａと出力側駆動カムプレート１８１のギヤ部１８１ｇに噛み合う大歯車１３７ｃで構成する。このカウンタギヤ１３７Ｃは図示しない軸と、軸受とを有しており、軸受を介してケース３８に回転可能に支持されている。この構成により、ドライブギヤ１３７Ｄからギヤ部１８１ｇに伝達される回転速度を、より増速することができ、出力側カム機構１３５の応答性を著しく向上させることができる。
【０１１８】
なお、第１実施形態および第２実施形態においては、動力伝達装置２０、１２０をパートタイム４輪駆動車のディファレンシャル機構１４ｂと左後輪１７Ｌとの間のドライブシャフトに設けた場合について説明した。
【０１１９】
しかしながら、本発明に係る動力伝達装置においては、前述のドライブシャフト以外の他のシャフトに設けるようにしてもよい。例えば、プロペラシャフトとリヤディファレンシャルとの間のシャフトに設けてもよい。また、これに限らず、動力を伝達するシャフトであればどのようなシャフトであっても、このシャフト間に設け、入力と出力の伝達を制御するようにしてもよい。
【０１２０】
また、第１実施形態および第２実施形態においては、動力伝達装置２０、１２０の入力軸２１に高い押圧力が得られる入力側カム機構３４を設け、出力軸２２に高い応答性が得られる出力側カム機構３５、１３５を設けた場合について説明した。
【０１２１】
しかしながら、本発明に係る動力伝達装置においては、入力側と出力側を逆にしてもよい。すなわち、入力軸に高い応答性が得られるカム機構を設け、出力軸に高い押圧力が得られるカム機構を設けるようにしてもよい。
【０１２２】
以上説明したように、本発明に係る動力伝達装置は、高精度の加工を不要とし、引き摺りトルクを低減することができるとともに、高い応答性と大きな係合力を有するクラッチを備えた動力伝達装置に有用である。
【符号の説明】
【０１２３】
２０、１２０  動力伝達装置
２１  入力軸
２２  出力軸
２３、１２３  クラッチ
２４  アクチュエータ
３１  クラッチハブ
３２  クラッチハウジング
３３  クラッチパック
３４  入力側カム機構
３５、３５Ａ、１３５  出力側カム機構
３６  リターンスプリング
３７、１３７  駆動軸
３７ｄ、１３７ｄ  出力側ギヤ
３７ｎ、１３７ｎ  入力側ギヤ
３８  ケース
６１  インナクラッチプレート
６２  アウタクラッチプレート
７１  入力側駆動カムプレート
７１ｃ、７２ｃ、８１ｃ、８２ｃ  カム溝
７２  入力側従動カムプレート
７３、８３  ボール
７４  プレッシャプレート
８１、８１Ａ、１８１  出力側駆動カムプレート
８２、８２Ａ、１８２  出力側従動カムプレート
【図１】
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【図２】
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【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】
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【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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