(57)【要約】【課題】部材間の連結を維持する際に通電を必要とせず、消費電力量の削減ならびに電磁コイルの温度上昇の抑制を図ることが可能なクラッチ装置を提供する。【解決手段】クラッチ装置２は、連結位置と非連結位置との間を軸方向に移動して連結位置において入力軸部材２０及びリングギヤ１８２を連結する連結部材２１と、連結部材２１を押圧する押圧部材２３と、押圧部材２３を連結部材２１に対して相対回転させる回転力付与機構２ａとを備え、連結部材２１のカム部２１０と押圧部材２３の突起２３１が連結部材２１を軸方向移動させるカム機構を構成し、カム部２１０は、連結部材２１が非連結位置にあるときに突起２３１の先端部２３１ａが当接する第１凹部２１０ａと、第１凹部２１０ａに対して軸方向にずれた位置に形成され、連結部材２１が連結位置にあるときに突起２３１の先端部２３１ａが当接する第２凹部２１０ｂとを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とを係脱可能に連結するクラッチ装置であって、
前記第１部材及び前記第２部材に係合して前記第１部材と前記第２部材とを連結する連結位置、及び前記第１部材と前記第２部材とを相対回転可能とする非連結位置の間を軸方向に進退移動する環状の連結部材と、
前記連結部材を前記軸方向に押圧する押圧部材と、
前記押圧部材を前記連結部材に対して相対回転させる回転力を付与する回転力付与機構とを備え、
前記連結部材及び前記押圧部材のそれぞれの一部は、前記連結部材及び前記押圧部材のうち一方の部材に設けられたカム部と他方の部材に設けられた突起とからなるカム機構を構成し、
前記カム部は、前記連結部材が前記非連結位置にあるときに前記突起の先端部が当接する第１凹部と、前記第１凹部に対して前記軸方向にずれた位置に形成され、前記連結部材が前記連結位置にあるときに前記突起の先端部が当接する第２凹部とを有し、
回転力付与機構の作動によって前記連結部材と前記押圧部材とが相対回転し、前記突起の先端部が前記第１凹部と前記第２凹部との間に形成されたカム面を摺動することで、前記連結部材が前記連結位置と前記非連結位置との間を進退移動する、
クラッチ装置。
【請求項２】
前記クラッチ装置は、前記連結部材を前記軸方向に弾性的に付勢し、前記カム部と前記突起とを当接させる弾性部材を備え、
前記押圧部材は、前記連結部材を前記弾性部材の付勢力に抗して押圧し、前記第１凹部の底部から周方向に延びる第１カム面のカム角と、前記第２凹部の底部から周方向に延びる第２カム面のカム角とが互いに異なり、
前記回転力付与機構は、前記第１カム面のカム角又は前記第２カム面のカム角と前記付勢力に応じた回転力を前記押圧部材に付与する、
請求項１に記載のクラッチ装置。
【請求項３】
前記カム部は、前記第１凹部及び前記第２凹部のうち、前記押圧部材による前記弾性部材の押圧方向とは反対側に位置する凹部のカム面のカム角が、前記押圧方向側に位置する凹部のカム角よりも大きい、
請求項２に記載のクラッチ装置。
【請求項４】
前記回転力付与機構は、通電により磁力を発生する電磁コイルと、前記電磁コイルを支持するヨークと、前記磁力によって前記ヨークに引き寄せられるアーマチャとを有し、前記アーマチャが前記ヨークに引き寄せられることによって発生する摩擦力を前記押圧部材に付与することで、前記押圧部材を前記連結部材に対して相対回転させる、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のクラッチ装置。
【請求項５】
前記連結部材は、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方の部材と前記連結位置及び前記非連結位置において係合し、
前記押圧部材は、前記アーマチャと軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に係合し、
前記回転力付与機構は、前記第１部材又は前記第２部材の回転に応じて回転する前記連結部材と前記押圧部材とを、前記摩擦力によって前記アーマチャの回転を抑制することで相対回転させる、
請求項４に記載のクラッチ装置。
【請求項６】
前記突起が前記押圧部材に設けられ、
前記突起が前記アーマチャに形成された挿通孔を挿通している、
請求項５に記載のクラッチ装置。
【請求項７】
前記連結部材は、前記第１部材とスプライン係合する第１スプライン係合部を内周面に有し、かつ前記第２部材とスプライン係合する第２スプライン係合部を外周面に有する、
請求項１乃至６の何れか１項に記載のクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材間を係脱可能に連結するクラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両における一対の部材間を連結するクラッチ装置として、特許文献１に記載の電磁クラッチが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の電磁クラッチは、電磁アクチュエータと、互いに噛合わされる一対のドグ歯とを備えている。一対のドグ歯のうち、一方のドグ歯は車体に固定されたケースに対して相対回転不能かつ軸方向移動可能に支持され、他方のドグ歯は回転部材（遊星歯車機構のサンギヤ）に固定されている。それぞれのドグ歯には、噛み合いのための複数の噛み合い歯が形成されている。一方のドグ歯が他方のドグ歯に噛み合うと、回転部材が一方のドグ歯を介して固定部としての他方のドグ歯に連結され、その回転が規制される。
【０００４】
電磁アクチュエータは、制御装置から供給される電流によって磁力を発生させる電磁コイルと、電磁コイルを保持するヨークと、電磁コイルの磁力によって軸方向に移動するプランジャと、プランジャを元の位置に復帰させる復帰バネとを有している。プランジャは、電磁コイルへ通電された際、一方のドグ歯を他方のドグ歯に噛み合わせるように移動させる。また、電磁コイルへの通電が遮断されると、復帰バネのバネ力によってプランジャが元の位置に戻り、一対のドグ歯の噛み合いが解除される。一対のドグ歯の噛み合いを維持する保持状態では、プランジャを移動させる際の電流値よりも小さい保持電流値の電流が電磁コイルに供給される。
【０００５】
また、特許文献１に記載の電磁クラッチを制御する制御装置は、電磁コイルの温度を推定するコイル温度推定手段を有し、このコイル温度推定手段によって推定した電磁コイルの温度が正常な温度範囲から逸脱すると、電磁クラッチを過熱から保護するために電磁コイルへの電流供給を遮断し、電磁クラッチを解放する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１０１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の電磁クラッチでは、一対のドグ歯の噛み合いを維持するために、電磁コイルへの通電を継続する必要がある。このため、一対のドグ歯の噛み合い状態を維持する時間が長いと、電磁コイルでの消費電力量が大きくなると共に、電磁コイルの温度上昇を招来してしまう。前述のように、特許文献１に記載の電磁クラッチは、電磁コイルの温度が正常な温度範囲から逸脱すると制御装置からの電流供給が遮断されるため、長時間にわたって一対のドグ歯の噛み合いを維持することが困難となるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、部材間の連結を維持する際に電磁コイルへの通電を必要とせず、もって消費電力量を削減することができ、長時間にわたって連結状態を維持することが可能なクラッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、第１部材と第２部材とを係脱可能に連結するクラッチ装置であって、前記第１部材及び前記第２部材に係合して前記第１部材と前記第２部材とを連結する連結位置、及び前記第１部材と前記第２部材とを相対回転可能とする非連結位置の間を軸方向に進退移動する環状の連結部材と、前記連結部材を前記軸方向に押圧する押圧部材と、前記押圧部材を前記連結部材に対して相対回転させる回転力を付与する回転力付与機構とを備え、前記連結部材及び前記押圧部材のそれぞれの一部は、前記連結部材及び前記押圧部材のうち一方の部材に設けられたカム部と他方の部材に設けられた突起とからなるカム機構を構成し、前記カム部は、前記連結部材が前記非連結位置にあるときに前記突起の先端部が当接する第１凹部と、前記第１凹部に対して前記軸方向にずれた位置に形成され、前記連結部材が前記連結位置にあるときに前記突起の先端部が当接する第２凹部とを有し、回転力付与機構の作動によって前記連結部材と前記押圧部材とが相対回転し、前記突起の先端部が前記第１凹部と前記第２凹部との間に形成されたカム面を摺動することで、前記連結部材が前記連結位置と前記非連結位置との間を進退移動する、クラッチ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部材間の連結を維持する際に電磁コイルへの通電を必要とせず、もって消費電力量を削減することができ、長時間にわたって連結状態を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るクラッチ装置が搭載された四輪駆動車の概略構成図である。
【図２】クラッチ装置及びその周辺部の構成例を示す断面図である。
【図３】図２におけるクラッチ装置の要部拡大図である。
【図４】カム部の構成を模式的に説明する説明図であり、（ａ）は環状のカム部を平面上に展開した展開図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るクラッチ装置の要部拡大図である。
【図６】第２の実施の形態に係るクラッチ装置の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態に係るクラッチ装置、及びこれを備えた四輪駆動車について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（四輪駆動車の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るクラッチ装置が搭載された四輪駆動車１の概略構成図である。四輪駆動車１は、駆動力伝達系１０、駆動源としてのエンジン１１、トランスミッション１２、主駆動輪としての前輪１３Ｌ，１３Ｒ、及び補助駆動輪としての後輪１４Ｌ，１４Ｒを備えている。なお、図１において、符号中の文字「Ｌ」は四輪駆動車１の前進方向に対する左側、文字「Ｒ」は四輪駆動車１の前進方向に対する右側の意味で使用している。
【００１４】
駆動力伝達系１０は、四輪駆動車１におけるトランスミッション１２から前輪１３Ｌ，１３Ｒ及び後輪１４Ｌ，１４Ｒ側に至る駆動力伝達経路にフロントディファレンシャル１５及びリヤディファレンシャル１６と共に配置されている。また、駆動力伝達系１０は、エンジン１１の駆動力（トルク）を前輪１３Ｌ，１３Ｒ側から後輪１４Ｌ，１４Ｒ側に伝達するプロペラシャフト１７と、プロペラシャフト１７よりも駆動力伝達経路の上流側でエンジン１１の駆動力の伝達を遮断可能な位置に配置されたクラッチ装置２と、リヤディファレンシャル１６と左後輪１４Ｌとの間に配置されたトルクカップリング３とを有している。クラッチ装置２は、フロントディファレンシャル１５と共にトランスファケース１００に収容されている。
【００１５】
クラッチ装置２及びトルクカップリング３は、制御装置４によって制御される。制御装置４には、プロペラシャフト１７の回転数を検出する第１回転センサ４１、及びフロントディファレンシャル１５のフロントデフケース１５０の回転数を検出する第２回転センサ４２が接続されている。
【００１６】
前輪１３Ｌ，１３Ｒには、エンジン１１の駆動力がトランスミッション１２及びフロントディファレンシャル１５を介して常に伝達される。後輪１４Ｌ，１４Ｒには、エンジン１１の駆動力がトランスミッション１２、クラッチ装置２、プロペラシャフト１７、トルクカップリング３、及びリヤディファレンシャル１６を介して伝達される。制御装置４は、例えば前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１４Ｌ，１４Ｒとの差動回転数や運転者によるアクセルペダルによる加速操作量等の走行状態に基づいて、クラッチ装置２及びトルクカップリング３を制御する。
【００１７】
フロントディファレンシャル１５は、左右のサイドギヤ１５１Ｌ，１５１Ｒ、一対のピニオンギヤ１５２、一対のピニオンギヤ１５２を回転可能に軸支するピニオンシャフト１５３、及びピニオンシャフト１５３を支持するフロントデフケース１５０を有している。フロントデフケース１５０には、トランスミッション１２から出力される駆動力が歯車の噛み合いによって直接的に伝達される。
【００１８】
サイドギヤ１５１Ｌは、前輪側のアクスルシャフト１５４Ｌを介して左前輪１３Ｌに連結されている。サイドギヤ１５１Ｒは、前輪側のアクスルシャフト１５４Ｒを介して右前輪１３Ｒに連結されている。一対のピニオンギヤ１５２は、サイドギヤ１５１Ｌ，１５１Ｒにギヤ軸を直交させて噛み合っている。また、フロントデフケース１５０には、アクスルシャフト１５４Ｒに沿って延びる筒部１５０ａが形成されている。
【００１９】
リヤディファレンシャル１６は、左右のサイドギヤ１６１Ｌ，１６１Ｒ、一対のピニオンギヤ１６２、一対のピニオンギヤ１６２を回転可能に軸支するピニオンシャフト１６３、及びピニオンシャフト１６３を支持するリヤデフケース１６０を有している。サイドギヤ１６１Ｌは、トルクカップリング３及び後輪側のアクスルシャフト１６３Ｌを介して左後輪１４Ｌに連結されている。サイドギヤ１６１Ｒは、後輪側のアクスルシャフト１６３Ｒを介して右後輪１４Ｒに連結されている。
【００２０】
プロペラシャフト１７の前輪側端部には、互いに噛み合うドライブピニオン１８１及びリングギヤ１８２からなる前輪側のかさ歯車機構１８が配置されている。ドライブピニオン１８１は、プロペラシャフト１７と一体に回転する。リングギヤ１８２は、クラッチ装置２を介してエンジン１１の駆動力を受ける。
【００２１】
プロペラシャフト１７の後輪側端部には、互いに噛み合うピニオンギヤ１９１及びリングギヤ１９２からなる後輪側のかさ歯車機構１９が配置されている。ピニオンギヤ１９１は、プロペラシャフト１７と一体に回転する。リングギヤ１９２はリヤディファレンシャル１６のリヤデフケース１６０と一体に回転する。
【００２２】
トルクカップリング３は、リヤディファレンシャル１６のサイドギヤ１６１Ｌに相対回転不能に連結された有底円筒状のハウジング３０と、アクスルシャフト１６３Ｌに相対回転不能に連結された軸状のインナシャフト３１と、ハウジング３０とインナシャフト３１との間に配置された多板クラッチ３２と、制御装置４から電流が供給される電磁コイル３３と、電磁コイル３３の磁力によって作動し、ハウジング３０とインナシャフト３１との相対回転に基づいて多板クラッチ３２を押圧するカム機構３４とを有している。トルクカップリング３は、カム機構３４が電磁コイル３３の通電量に応じたカム推力で多板クラッチ３２を押圧し、ハウジング３０とインナシャフト３１との間で駆動力を伝達する。
【００２３】
四輪駆動車１が４輪駆動状態で走行する際には、制御装置４による制御によってクラッチ装置２及びトルクカップリング３が共に駆動力を伝達可能な作動状態となり、エンジン１１の駆動力がクラッチ装置２を介してフロントデフケース１５０からプロペラシャフト１７に伝達され、さらにプロペラシャフト１７からリヤディファレンシャル１６に伝達される。リヤディファレンシャル１６に伝達された駆動力は、サイドギヤ１６１Ｌからトルクカップリング３及びアクスルシャフト１６３Ｌを介して左後輪１４Ｌに配分されると共に、サイドギヤ１６１Ｒからアクスルシャフト１６３Ｒを介して右後輪１４Ｒに配分される。トルクカップリング３を介してアクスルシャフト１６３Ｌに伝達される駆動力は、制御装置４から電磁コイル３３に供給される電流量に応じて変化する。また、アクスルシャフト１６３Ｒにも、アクスルシャフト１６３Ｌに伝達される駆動力に対応する駆動力が伝達される。
【００２４】
一方、前輪１３Ｌ，１３Ｒのみに駆動力が伝達される２輪駆動状態で走行する際には、クラッチ装置２及びトルクカップリング３が共に駆動力の伝達を遮断する非作動状態となる。この際、走行に伴って後輪１４Ｒと共にリヤディファレンシャル１６のサイドギヤ１６１Ｒが回転するが、アクスルシャフト１６３Ｌとサイドギヤ１６１Ｌとの連結はトルクカップリング３により遮断されているので、一対のピニオンギヤ１６２が空転し、リヤデフケース１６０は回転しない。つまり、２輪駆動状態での走行時には、プロペラシャフト１７の回転が停止する。これにより、プロペラシャフト１７や前輪側のかさ歯車機構１８及び後輪側のかさ歯車機構１９の各部の回転に伴う回転抵抗が抑制され、走行抵抗が低減されることから、２輪駆動状態における四輪駆動車１の燃費が改善される。
【００２５】
また、制御装置４は、四輪駆動車１を２輪駆動状態から４輪駆動状態に移行させる際、まずトルクカップリング３を作動させてプロペラシャフト１７を回転させ、第１回転センサ４１及び第２回転センサ４２の検出値に基づいてクラッチ装置２における回転が同期したと判定したとき、クラッチ装置２を作動させる。以下、クラッチ装置２及びその周辺部の構成について、より詳細に説明する。
【００２６】
（クラッチ装置の構成）
図２は、クラッチ装置２及びその周辺部の構成例を示す断面図である。図３は、図２におけるクラッチ装置２の要部拡大図である。
【００２７】
トランスファケース１００は、第１ケース部材１０１及び第２ケース部材１０２を有している。第１ケース部材１０１及び第２ケース部材１０２は、図略のボルトによって相互に固定されている。クラッチ装置２は、第１ケース部材１０１及び第２ケース部材１０２にわたって収容されている。また、第２ケース部材１０２は、アクスルシャフト１５４Ｒを導出する導出口を有し、この導出口の内面とアクスルシャフト１５４Ｒとの間がシール部材２９０によってシールされている。
【００２８】
クラッチ装置２は、前輪側のかさ歯車機構１８のリングギヤ１８２と、フロントデフケース１５０の筒部１５０ａに相対回転不能に連結された円筒状の入力軸部材２０とを係脱可能に連結する。ここで、係脱可能とは、後述する連結部材２１が入力軸部材２０及びリングギヤ１８２に共に係合し、入力軸部材２０とリングギヤ１８２とが駆動力伝達可能に連結された連結状態と、連結部材２１の移動によってこの連結状態を脱し、入力軸部材２０とリングギヤ１８２とが相対回転可能な非連結状態とを切り替え可能であることをいう。入力軸部材２０は、本発明の第１部材の一態様であり、リングギヤ１８２は、本発明の第２部材の一態様である。
【００２９】
クラッチ装置２は、入力軸部材２０及びリングギヤ１８２に係合して入力軸部材２０とリングギヤ１８２とを連結する連結位置、及び入力軸部材２０とリングギヤ１８２とを相対回転可能とする非連結位置の間を軸方向に進退移動する環状の連結部材２１と、連結部材２１を軸方向に沿って弾性的に付勢する弾性部材２２と、連結部材２１を弾性部材２２の付勢力に抗して軸方向に押圧する押圧部材２３と、押圧部材２３を連結部材２１に対して相対回転させる回転力を付与する回転力付与機構２ａとを有している。
【００３０】
回転力付与機構２ａは、通電により磁力を発生する電磁コイル２４と、電磁コイル２４を支持するヨーク２５と、電磁コイル２４の磁力によってヨーク２５に引き寄せられるアーマチャ２６とを有する電磁ブレーキ機構である。この回転力付与機構２ａは、電磁コイル２４への通電によって作動し、アーマチャ２６がヨーク２５に引き寄せられることによってアーマチャ２６とヨーク２５とが当接し、アーマチャ２６とヨーク２５との当接面に発生する摩擦力を押圧部材２３に付与することで、押圧部材２３を連結部材２１に対して相対回転させる。
【００３１】
また、連結部材２１及び押圧部材２３のそれぞれの一部は、連結部材２１及び押圧部材２３のうち、一方の部材に設けられたカム部と他方の部材に設けられた突起とからなるカム機構を構成する。カム部と突起とは、弾性部材２２の付勢力によって当接する。本実施の形態では、連結部材２１にカム部２１０が設けられ、押圧部材２３に突起２３１が設けられている。このカム機構により、連結部材２１が押圧部材２３に対して軸方向に移動する。
【００３２】
入力軸部材２０は、前輪側のアクスルシャフト１５４Ｒを内部に挿通させる円筒状であり、その回転軸線Ｏ方向に沿った軸方向の一端部がフロントデフケース１５０の筒部１５０ａにスプライン係合している。これにより、入力軸部材２０はフロントデフケース１５０に相対回転不能に連結されている。また、入力軸部材２０は、フロントデフケース１５０側の一端部が第１の玉軸受２９１によってトランスファケース１００の第１ケース部材１０１に回転可能に支持され、他端部が第２の玉軸受２９２によってトランスファケース１００の第２ケース部材１０２に回転可能に支持されている。入力軸部材２０の軸方向の一部における外周面には、連結部材２１とスプライン係合するスプライン係合部２０１が外方に突出して形成されている。
【００３３】
入力軸部材２０の外周側には、円筒状のプランジャ２７及びスペーサ２８１が配置されている。プランジャ２７は、入力軸部材２０のスプライン係合部２０１よりもフロントデフケース１５０側に、スペーサ２８１はその反対側に、それぞれ配置されている。プランジャ２７は、円筒部２７０と、円筒部２７０におけるフロントデフケース１５０側の一端部に外方に張り出して形成されたフランジ部２７１とを一体に有している。
【００３４】
プランジャ２７のフランジ部２７１とトランスファケース１００の第１ケース部材１０１に形成された内方突起１０１ａとの間には、弾性部材２２が軸方向に圧縮された状態で配置されている。本実施の形態では、弾性部材２２がコイルバネからなる。ただし、弾性部材２２は、例えば複数の皿バネを軸方向に配列して構成してもよく、ゴム等の弾性体によって構成してもよい。
【００３５】
プランジャ２７のフランジ部２７１と弾性部材２２との間には、プランジャ２７の回転を円滑にするための針状スラストころ軸受２９３が配置されている。弾性部材２２は、針状スラストころ軸受２９３及びプランジャ２７を介して連結部材２１を入力軸部材２０のスプライン係合部２０１側に押し付けている。また、連結部材２１がスプライン係合部２０１に係合すると、プランジャ２７における円筒部２７０の他端部（弾性部材２２側とは反対側の端部）がスプライン係合部２０１に突き当たる。
【００３６】
プランジャ２７における円筒部２７０の外側には、リングギヤ１８２に相対回転不能に結合され、リングギヤ１８２を支持する環状支持部材２８２が配置されている。環状支持部材２８２は、第１の円錐ころ軸受２９４を介してトランスファケース１００の第１ケース部材１０１に回転可能に支持されている。この環状支持部材２８２には、連結部材２１の軸方向端面２１ａが対向している。また、リングギヤ１８２は、第２の円錐ころ軸受２９５を介して、トランスファケース１００の第２ケース部材１０２にも支持されている。
【００３７】
リングギヤ１８２の内周面には、連結部材２１とスプライン係合するスプライン係合部１８３が形成されている。このスプライン係合部１８３は、その一部が入力軸部材２０のスプライン係合部２０１に対向し、入力軸部材２０のスプライン係合部２０１よりも軸方向に長い範囲に形成されている。
【００３８】
ヨーク２５は、鉄系金属からなる磁性体であり、トランスファケース１００の第２ケース部材１０２の内面に嵌着されている。ヨーク２５には、電磁コイル２４を収容する環状の凹部２５ａが形成されている。また、ヨーク２５は、入力軸部材２０に向かって内方に張り出して形成された張出部２５１を有し、この張出部２５１と押圧部材２３との間に針状スラストころ軸受２９６が配置されている。押圧部材２３は、ヨーク２５の張出部２５１によって連結部材２１から離間する方向の軸方向移動が規制されると共に、針状スラストころ軸受２９６によってヨーク２５に対して円滑に回転可能である。
【００３９】
図３に示すように、押圧部材２３は、円筒状のスペーサ２８１の外周側に配置され、環状の基部２３０と、基部２３０から連結部材２１側に向かって突出した複数の突起２３１とを有している。基部２３０には、穴部２３０ａが周方向の複数箇所（本実施の形態では３箇所）に等間隔に形成されている。突起２３１は、円柱状であり、その先端部２３１ａは半球状である。突起２３１の基端部２３１ｂは、例えば穴部２３０ａへの圧入によって基部２３０に固定されている。なお、本実施の形態では、押圧部材２３が、基部２３０と複数の突起２３１との組み合わせによって構成されているが、これらを一体の部材として構成してもよい。
【００４０】
アーマチャ２６は、鉄系金属からなる環板状の磁性体であり、制御装置４から電磁コイル２４へ供給される電流によって発生する磁力によって、ヨーク２５に引き寄せられる。制御装置４は、電磁コイル２４へ供給する電流の電流値を複数段階に調節することが可能である。押圧部材２３は、アーマチャ２６と軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に係合している。より具体的には、アーマチャ２６には、軸方向に貫通して形成された挿通孔２６ａが複数箇所（本実施の形態では３箇所）に設けられ、押圧部材２３の突起２３１がこの挿通孔２６ａを挿通している。この構成により、アーマチャ２６は、突起２３１に案内されて回転軸線Ｏに沿って移動可能である。
【００４１】
電磁コイル２４へ通電されると、アーマチャ２６の一方の側面がヨーク２５の端面２５ｂに当接し、ヨーク２５との間に摩擦力が発生する。この摩擦力は、挿通孔２６ａを挿通する突起２３１において押圧部材２３に付与される。つまり、押圧部材２３は、複数の突起２３１がアーマチャ２６の複数の挿通孔２６ａをそれぞれ挿通することで、電磁コイル２４への通電時において、アーマチャ２６とヨーク２５との間に発生する摩擦力を受ける。押圧部材２３は、この摩擦力によって連結部材２１に対して相対回転する。
【００４２】
つまり、四輪駆動車１の走行時において、連結部材２１はリングギヤ１８２と共に回転するので、トランスファケース１００に嵌着されたヨーク２５とアーマチャ２６との間に発生する摩擦力が押圧部材２３に付与されると、押圧部材２３と連結部材２１とが相対的に回転する。すなわち、回転力付与機構２ａは、リングギヤ１８２の回転に応じて回転する連結部材２１と押圧部材２３とを、アーマチャ２６とヨーク２５との間に発生する摩擦力によってアーマチャ２６の回転を抑制することで相対回転させる。
【００４３】
図３に示すように、連結部材２１は、入力軸部材２０とスプライン係合する第１スプライン係合部２１１を内周面に有し、かつリングギヤ１８２とスプライン係合する第２スプライン係合部２１２を外周面に有している。第１スプライン係合部２１１及び第２スプライン係合部２１２は、回転軸線Ｏに平行な軸方向に延びる複数のスプライン歯からなる。
【００４４】
連結部材２１は、入力軸部材２０とリングギヤ１８２とを連結する連結位置にあるとき、第１スプライン係合部２１１が入力軸部材２０のスプライン係合部２０１にスプライン係合すると共に、第２スプライン係合部２１２がリングギヤ１８２のスプライン係合部１８３にスプライン係合する。また、連結部材２１は、入力軸部材２０とリングギヤ１８２とを相対回転可能とする非連結位置にあるとき、第２スプライン係合部２１２がリングギヤ１８２のスプライン係合部１８３にスプライン係合するが、第１スプライン係合部２１１は入力軸部材２０のスプライン係合部２０１にスプライン係合しない。つまり、連結部材２１は、リングギヤ１８２と連結位置及び非連結位置において係合し、入力軸部材２０とは連結位置においてのみ係合する。図２では、回転軸線Ｏよりも上側に連結部材２１が連結位置にある状態を示し、回転軸線Ｏよりも下側に連結部材２１が連結位置にある状態を示している。
【００４５】
連結部材２１には、第１スプライン係合部２１１と第２スプライン係合部２１２との間の径方向の中央部に、カム部２１０が形成されている。また、連結部材２１には、カム部２１０の内周側に内鍔部２１３が形成され、カム部２１０の外周側に外鍔部２１４が形成されている。内鍔部２１３及び外鍔部２１４は、押圧部材２３側に突出し、内鍔部２１３と外鍔部２１４との間から押圧部材２３の突起２３１がカム部２１０に当接する。次に、このカム部２１０の構成について詳細に説明する。
【００４６】
図４は、カム部２１０の構成を模式的に説明する説明図である。図４（ａ）は、環状のカム部２１０を平面上に展開し、連結部材２１の径方向にあたる方向から見た状態を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ部拡大図である。
【００４７】
カム部２１０は、連結部材２１が非連結位置にあるときに突起２３１の先端部２３１ａが当接する第１凹部２１０ａと、第１凹部２１０ａに対して軸方向にずれた位置に形成され、連結部材２１が連結位置にあるときに突起２３１の先端部２３１ａが当接する第２凹部２１０ｂとを有している。本実施の形態では、第１凹部２１０ａ及び第２凹部２１０ｂが周方向の３箇所にそれぞれ形成されている。第１凹部２１０ａ及び第２凹部２１０ｂは、その底部２１０ａ１，２１０ｂ１が軸方向端面２１ａに向かうように、軸方向に窪んでいる。
【００４８】
第１凹部２１０ａと第２凹部２１０ｂとの間には、回転軸線Ｏに対して直交する面（仮想面）に対して傾斜した第１乃至第３カム面２１０ｃ，２１０ｄ，２１０ｅが形成されている。連結部材２１は、回転力付与機構２ａの作動によって連結部材２１と押圧部材２３とが相対回転し、突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａと第２凹部２１０ｂとの間に形成された第１乃至第３カム面２１０ｃ，２１０ｄ，２１０ｅを摺動することで、連結位置と非連結位置との間を進退移動する。
【００４９】
第１凹部２１０ａは、第２凹部２１０ｂよりも押圧部材２３側（基部２３０側）に位置している。これにより、カム部２１０の軸方向の厚みは、第１凹部２１０ａにおいて第２凹部２１０ｂよりも厚く形成されている。第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１と第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１との間の軸方向の距離をｄ１とすると、連結部材２１は、押圧部材２３との相対回転により、この距離ｄ１の範囲で往復運動する。
【００５０】
なお、図４（ａ）の中央部及び図４（ｂ）では、説明のために第１凹部２１０ａ及び第２凹部２１０ｂに当接した突起２３１をそれぞれ仮想線（二点鎖線）で示しているが、実際には、複数の突起２３１のうち１つの突起２３１が第１凹部２１０ａに当接する際には他の突起２３１も同時に第１凹部２１０ａに当接し、複数の突起２３１のうち１つの突起２３１が第２凹部２１０ｂに当接する際には他の突起２３１も同時に第２凹部２１０ｂに当接する。また、四輪駆動車１の前進時において、連結部材２１に対する押圧部材２３の相対的な移動方向は、図４（ａ）に示す矢印Ａ方向である。
【００５１】
カム部２１０は、第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１から連結部材２１の周方向に矢印Ａ方向（押圧部材２３の相対回転方向）に向かって延びる第１カム面２１０ｃのカム角θ１と、第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１から連結部材２１の周方向に矢印Ａ方向に向かって延びる第２カム面２１０ｄのカム角θ２とが互いに異なり、第１カム面２１０ｃのカム角θ１が第２カム面２１０ｄのカム角θ２よりも大きい。つまり、カム部２１０は、第１凹部２１０ａ及び第２凹部２１０ｂのうち、押圧部材２３による弾性部材２１の押圧方向とは反対側に位置する第１凹部２１０ａの第１カム面２１０ｃのカム角θ１が、押圧方向側に位置する第２凹部２１０ｂの第２カム面２１０ｄのカム角θ２よりも大きい。
【００５２】
回転力付与機構２ａは、第１カム面２１０ｃのカム角θ１又は第２カム面２１０ｄのカム角θ２と弾性部材２２の付勢力に応じた回転力を押圧部材２３に付与する。突起２３１が第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１に当接する状態から、回転力付与機構２ａが作動して押圧部材２３が矢印Ａ方向に連結部材２１に対して相対回転すると、突起２３１の先端部２３１ａが第２カム面２１０ｄを摺動し、第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１に当接する。これにより、連結部材２１が連結位置から非連結位置まで移動する。
【００５３】
また、突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１に当接する状態から、回転力付与機構２ａが作動して押圧部材２３が矢印Ａ方向に連結部材２１に対して相対回転すると、突起２３１の先端部２３１ａが第１カム面２１０ｃを摺動してカム部２１０の頂部２１０ｆを乗り越え、第３カム面２１０ｅを摺動して第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１に当接する。これにより、連結部材２１が非連結位置から連結位置まで移動する。
【００５４】
なお、本実施の形態では、第３カム面２１０ｅのカム角θ３が第１カム面２１０ｃのカム角θ１及び第２カム面２１０ｄのカム角θ２よりも大きく形成されているが、第３カム面２１０ｅのカム角θ３を第２カム面２１０ｄのカム角θ２と同じ角度にしてもよい。カム角θ１〜θ３は、第１乃至第３カム面２１０ｃ，２１０ｄ，２１０ｅが連結部材２１の周方向となす角度であり、図３（ａ）及び（ｂ）では、カム角θ１〜θ３を、第１乃至第３カム面２１０ｃ，２１０ｄ，２１０ｅが連結部材２１の軸方向端面２１ａとの間に形成する角度（劣角）として表している。
【００５５】
前述のように、第１カム面２１０ｃのカム角θ１は第２カム面２１０ｄのカム角θ２よりも大きいので、突起２３１の先端部２３１ａが第１カム面２１０ｃを摺動する際に押圧部材２３が受ける回転抵抗力は、突起２３１の先端部２３１ａが第２カム面２１０ｄを摺動する際に押圧部材２３が受ける回転抵抗力よりも大きい。つまり、突起２３１の先端部２３１ａが第１カム面２１０ｃを摺動する際には、突起２３１の先端部２３１ａが第２カム面２１０ｄを摺動する際に最低限必要な電流よりも大きな電流を電磁コイル２４に供給することが必要となる。
【００５６】
よって、制御装置４は、突起２３１の先端部２３１ａが第２カム面２１０ｄを摺動することが可能で、かつ突起２３１の先端部２３１ａが第１カム面２１０ｃを摺動することが不可能な範囲の電流値の電流を電磁コイル２４に供給することにより、突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１に当接した状態で押圧部材２３と連結部材２１との相対回転を停止させることができる。つまり、制御装置４は、例えば連結部材２１の軸方向の位置を検出可能なセンサからの位置情報を必要とすることなく、電磁コイル２４へ供給する電流の電流値を調節することのみにより、連結部材２１を連結位置から非連結位置に移動させることができる。
【００５７】
また、制御装置４は、突起２３１の先端部２３１ａが第１カム面２１０ｃを摺動することが可能な電流値の電流を、突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１に当接した状態から頂部２１０ｆを乗り越えるために必要な所定時間にわたって電磁コイル２４に供給することで、連結部材２１を非連結位置から連結位置に移動させることができる。この際、突起２３１の先端部２３１ａは、連結部材２１が弾性部材２２から受ける付勢力によって第３カム面２１０ｅを摺動し、第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１に当接する。
【００５８】
このように、制御装置４は、クラッチ装置２の連結状態と非連結状態とを切り替える際、突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１から第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１まで移動する間、又は第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１から第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１まで移動する間、電磁コイル２４へ通電すればよく、この移動完了後には、電磁コイル２４への通電を遮断しても、連結状態又は非連結状態が維持される。つまり、連結部材２１は、弾性部材２２によって押圧部材２３側に付勢されているので、この付勢力によって突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１又は第２凹部２１０ｂの底部２１０ｂ１に当接した位置で安定的に定位し、この突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａ又は第２凹部２１０ｂから抜け出すことがない。これにより、制御装置４は、四輪駆動車１の４輪駆動状態又は２輪駆動状態が継続する間は、電磁コイル２４への電流供給を停止することができる。
【００５９】
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、以下に示す作用及び効果が得られる。
【００６０】
（１）制御装置４は、クラッチ装置２の連結状態（四輪駆動車１の４輪駆動状態）又はクラッチ装置２の非連結状態（四輪駆動車１の２輪駆動状態）が継続する間は、電磁コイル２４への電流供給を停止することができるので、クラッチ装置２の動作のための消費電力量を削減することができ、電磁コイル２４の温度上昇の抑制を図ることも可能となる。ひいては、長時間にわたって連結状態を維持することが可能である。
【００６１】
（２）第１カム面２１０ｃのカム角θ１は第２カム面２１０ｄのカム角θ２よりも大きいので、制御装置４から電磁コイル２４へ供給する電流を調節することで、突起２３１の先端部２３１ａが第１凹部２１０ａの底部２１０ａ１に当接した状態で押圧部材２３と連結部材２１との相対回転を停止させることができる。これにより、クラッチ装置２を連結状態から非連結状態に移行させる際の制御が容易となる。
【００６２】
（３）回転力付与機構２ａは、電磁ブレーキ機構からなるので、クラッチ装置２の連結状態から非連結状態への移行時、及びクラッチ装置２の非連結状態から連結状態への移行時に、速やかに押圧部材２３を連結部材２１に対して相対回転させる回転力を発生させることができる。
【００６３】
（４）突起２３１は、アーマチャ２６に形成された挿通孔２６ａを挿通し、これにより押圧部材２３とアーマチャ２６との相対回転が規制されているので、回転力付与機構２ａが発生する回転力を確実に押圧部材２３に付与することができると共に、クラッチ装置２の構成を簡素化し、装置の小型化にも寄与できる。
【００６４】
（５）連結部材２１は、入力軸部材２０とスプライン係合する第１スプライン係合部２１１を内周面に有し、かつリングギヤ１８２とスプライン係合する第２スプライン係合部２１２を外周面に有しているので、連結部材２１を軸方向移動させることにより、クラッチ装置２の連結状態と非連結状態とを容易に切り替えることが可能である。
【００６５】
［第２の実施の形態］
次に、図５及び図６を参照して本発明の第２の実施の形態に係るクラッチ装置２Ａについて説明する。図５は、第２の実施の形態に係るクラッチ装置２Ａ及びその周辺部の構成例を示す断面図である。図６は、第２の実施の形態に係るクラッチ装置２Ａの要部拡大図である。
【００６６】
このクラッチ装置２Ａは、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２と同様の機能を有しているが、連結部材２１Ａ及び押圧部材２３Ａならびにアーマチャ２６Ａの構成が、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２の連結部材２１及び押圧部材２３ならびにアーマチャ２６の構成と異なる。図５及び図６において、第１の実施の形態について説明したものと共通する部材等については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００６７】
第１の実施の形態では、連結部材２１にカム部２１０が設けられ、押圧部材２３に突起２３１が設けられていたが、第２の実施の形態では、連結部材２１Ａに突起２１５が設けられ、押圧部材２３Ａにカム部２３０Ａが設けられている。突起２１５及びカム部２３０Ａは、連結部材２１Ａを押圧部材２３Ａに対して軸方向移動させるカム機構を構成する。
【００６８】
連結部材２１Ａは、環状の基部２１０Ａと、基部２１０Ａから押圧部材２３Ａ側に向かって突出した複数の円柱状の突起２１５とを有している。基部２１０Ａは、第１の実施の形態に係る連結部材２１と同様に、入力軸部材２０のスプライン係合部２０１とスプライン係合する第１スプライン係合部２１１を内周面に有し、かつリングギヤ１８２のスプライン係合部１８３とスプライン係合する第２スプライン係合部２１２を外周面に有している。また、基部２１０Ａには、複数の突起２１５が嵌合する穴部２１０ｇが周方向の複数箇所に等間隔に形成されている。突起２１５の先端部２１５ａは半球状であり、突起２１５の基端部２１５ｂは、例えば穴部２１０ｇへの圧入によって基部２１０Ａに固定されている。
【００６９】
押圧部材２３Ａは、ヨーク２５の張出部２５１との間に配置された針状スラストころ軸受２９６に当接して軸方向移動が規制されている。押圧部材２３Ａの外周面には、スプライン係合部２３２が形成されている。
【００７０】
アーマチャ２６Ａは、その内周部に押圧部材２３Ａのスプライン係合部２３２とスプライン係合するスプライン係合部２６１を有している。押圧部材２３Ａは、そのスプライン係合部２３２がアーマチャ２６Ａのスプライン係合部２６１に係合することで、アーマチャ２６Ａに相対回転不能に連結されている。
【００７１】
押圧部材２３Ａのカム部２３０Ａにおけるカム面２３０ｂには、弾性部材２２の付勢力を受けた連結部材２１Ａの突起２１５の先端部２５１ａが当接する。押圧部材２３Ａの軸方向におけるカム部２３０Ａの厚さは、周方向の位置によって異なる。カム面２３０ｂは、第１の実施の形態の説明において図４を参照して説明したカム部２１０の第１乃至第３カム面２１０ｃ，２１０ｄ，２１０ｅと同様に形成されている。押圧部材２３Ａが連結部材２１Ａに対して相対回転し、連結部材２１Ａの突起２１５がカム面２３０ｂを摺動することで、連結部材２１Ａは連結位置と非連結位置との間を回転軸線Ｏに沿って軸方向に移動する。これにより、クラッチ装置２Ａの連結状態と非連結状態とが切り替わる。
【００７２】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態について説明した作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００７３】
以上、本発明を第１及び第２の実施の形態に基づいて説明したが、上記に記載した各実施の形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能であり、例えば次に示すように変形してもよい。
【００７４】
第１の実施の形態では、第１凹部２１０ａが第２凹部２１０ｂよりも押圧部材２３側に位置している場合について説明したが、これとは逆に、第２凹部２１０ｂが第１凹部２１０ａよりも押圧部材２３側に位置していてもよい。この場合、入力軸部材２０のスプライン係合部２０１は、図２に示す位置よりも弾性部材２２側に設けられ、連結部材２１が押圧部材２３（基部２３０）から離間したときに、連結部材２１の第１スプライン係合部２１１が入力軸部材２０のスプライン係合部２０１にスプライン係合する。
【００７５】
第１及び第２の実施の形態では、連結部材２１が押圧部材２３からの押圧力を受けて軸方向に移動することにより入力軸部材２０とリングギヤ１８２との連結が解除され、連結部材２１が弾性部材２２の付勢力によって軸方向移動することにより入力軸部材２０とリングギヤ１８２とが連結される場合について説明したが、これとは逆に、連結部材２１が押圧部材２３からの押圧力を受けて軸方向に移動することにより入力軸部材２０とリングギヤ１８２とが連結され、連結部材２１が弾性部材２２の付勢力によって軸方向移動することにより入力軸部材２０とリングギヤ１８２との連結が解除されるように、クラッチ装置２，２Ａを構成してもよい。
【００７６】
第１及び第２の実施の形態では、連結部材２１がリングギヤ１８２と連結位置及び非連結位置において係合し、入力軸部材２０とは連結位置においてのみ係合する場合について説明したが、これとは逆に、連結部材２１が入力軸部材２０と連結位置及び非連結位置において係合し、リングギヤ１８２とは連結位置においてのみ係合するようにクラッチ装置２，２Ａを構成してもよい。この場合、連結部材２１は、常に入力軸部材２０の回転に応じて回転する。
【００７７】
第１及び第２の実施の形態では、本発明の第１部材としての入力軸部材２０、及び本発明の第２部材としてのリングギヤ１８２が、共に四輪駆動車１の駆動力伝達系１０における回転部材である場合について説明したが、これに限らず、第１部材又は第２部材が車体等に連結された非回転部材であってもよい。この場合、クラッチ装置２，２Ａは、回転部材の回転を停止させることが可能なブレーキ装置として機能する。
【００７８】
また、クラッチ装置２は、四輪駆動車１の駆動力伝達系１０に適用される場合に限らず、例えば工作機械等の各種機械装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１…四輪駆動車、２，２Ａ…クラッチ装置、２ａ…回転力付与機構、３…トルクカップリング、４…制御装置、１０…駆動力伝達系、１１…エンジン、１２…トランスミッション、１３Ｌ…左前輪、１３Ｒ…右前輪、１４Ｌ…左後輪、１４Ｒ…右後輪、１５…フロントディファレンシャル、１６…リヤディファレンシャル、１７…プロペラシャフト、１８，１９…かさ歯車機構、２０…入力軸部材、２１，２１Ａ…連結部材、２１ａ…軸方向端面、２２…弾性部材、２３，２３Ａ…押圧部材、２４…電磁コイル、２５…ヨーク、２５ａ…凹部、２５ｂ…端面、２６，２６Ａ…アーマチャ、２６ａ…挿通孔、２７…プランジャ、３０…ハウジング、３１…インナシャフト、３２…多板クラッチ、３３…電磁コイル、３４…カム機構、４１…第１回転センサ、４２…第２回転センサ、１００…トランスファケース、１０１…第１ケース部材、１０１ａ…内方突起、１０２…第２ケース部材、１５０…フロントデフケース、１５０ａ…筒部、１５１Ｌ，１５１Ｒ…サイドギヤ、１５２…ピニオンギヤ、１５３…ピニオンシャフト、１５４Ｌ，１５４Ｒ…アクスルシャフト、１６０…リヤデフケース、１６１Ｌ，１６１Ｒ…サイドギヤ、１６２…ピニオンギヤ、１６３…ピニオンシャフト、１６３Ｌ，１６３Ｒ…アクスルシャフト、１８１…ドライブピニオン、１８２…リングギヤ、１８３…スプライン係合部、１９１…ピニオンギヤ、１９２…リングギヤ、２０１…スプライン係合部、２１０…カム部、２１０Ａ…基部、２１０ａ…第１凹部、２１０ａ１…底部、２１０ｂ…第２凹部、２１０ｂ１…底部、２１０ｃ…第１カム面、２１０ｄ…第２カム面、２１０ｅ…第３カム面、２１０ｆ…頂部、２１０ｇ…穴部、２１１…第１スプライン係合部、２１２…第２スプライン係合部、２１３…内鍔部、２１４…外鍔部、２１５…突起、２１５ａ…先端部、２１５ｂ…基端部、２３０…基部、２３０Ａ…カム部、２３０ａ…穴部、２３０ｂ…カム面、２３１…突起、２３１ａ…先端部、２３１ｂ…基端部、２３２…スプライン係合部、２５１…張出部、２６１…スプライン係合部、２７０…円筒部、２７１…フランジ部、２８１…スペーサ、２８２…環状支持部材、２９０…シール部材、２９１…第１の玉軸受、２９２…第２の玉軸受、２９３…針状スラストころ軸受、２９４…第１の円錐ころ軸受、２９５…第２の円錐ころ軸受、２９６…針状スラストころ軸受、Ａ…矢印、Ｏ…回転軸線、θ１〜θ３…カム角
【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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