(57)【要約】【課題】構成の簡素化及びコンパクト化が得られる動力伝達装置を提供することにある。【解決手段】入力軸１と出力軸２が同軸上に配置され、入力軸１と出力軸２の間に摩擦係合部１０を架設する一方、入力軸１及び出力軸２と同軸上に超音波モータ２１を配置し、かつ超音波モータ２１のロータ２５の内周にプレッシャプレート２６をスプライン嵌合し、超音波モータ２１の回転トルクを受けて回転するプレッシャプレート２６とモータケース２２との相対回転でプレッシャプレート２６に軸方向のスラスト力を付与するカム機構３０と設け、プレッシャプレート２６のスラスト力によって摩擦係合部１０の作動を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上に配置された第１軸と第２軸とのトルク伝達を制御する動力伝達装置において、
上記第１軸と第２軸の間に架設配置された摩擦係合部と、
上記第１軸及び第２軸と同軸上に配置された超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で上記摩擦係合部を制御する駆動部とを備えたことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
同軸上に配置された第１軸と第２軸とのトルク伝達を制御する動力伝達装置において、
上記第１軸に設けられたクラッチドラムの内周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートと上記第２軸に設けられたクラッチハブの外周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートとが交互に配置された摩擦係合部と、
上記第１軸及び第２軸と同軸上に配置された超音波モータと、
軸方向移動可能でかつ相対回転が規制されて上記超音波モータのロータに支持されたプレッシャプレートと、
上記超音波モータの回転トルクを受けて回転する上記プレッシャプレートと上記超音波モータのモータケースとの相対回転で上記プレッシャプレートに軸方向のスラスト力を付与するカム機構とを備え、
上記プレッシャプレートのスラスト力によって上記交互に配置された摩擦係合プレート間を圧接させて上記摩擦係合部を制御することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
上記プレッシャプレート及びモータケースは、互いに対向する側面を有し、
上記カム機構は、
上記プレッシャプレートの側面に形成されプレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次深くなるボール溝と、
該ボール溝と対向して上記モータケースの側面に形成され上記プレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次浅くなるボール溝と、
上記プレッシャプレートに形成されたボール溝とモータケースに形成されたボール溝との間に嵌合配置されたボールとを備えたことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
同軸上に配置された第１軸と第２軸とのトルク伝達を制御する動力伝達装置において、
上記第１軸に設けられたクラッチドラムの内周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートと上記第２軸に設けられたクラッチハブの外周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートとが交互に配置された摩擦係合部と、
上記第１軸及び第２軸と同軸上に配置された超音波モータと、
軸方向移動可能でかつ相対回転が規制されて上記超音波モータのモータケースに支持されたプレッシャプレートと、
上記超音波モータのロータと上記プレッシャプレートの相対回転による回転トルクを受けて上記プレッシャプレートに上記軸方向のスラスト力を付与するカム機構とを備え、
上記プレッシャプレートのスラスト力によって上記交互に配置された摩擦係合プレート間を圧接させて上記摩擦係合部を制御することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項５】
上記プレッシャプレート及びロータは、互いに対向する側面を有し、
上記カム機構は、
上記プレッシャプレートの側面に形成されロータの一回転方向に移行するに従って漸次深くなるボール溝と、
該ボール溝と対向して上記ロータの側面に形成され該ロータの一回転方向に移行するに従って漸次浅くなるボール溝と、
上記プレッシャプレートに形成されたボール溝とロータに形成されたボール溝との間に嵌合配置されたボールとを備え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】
第１軸によって変速機から入力された変速出力を第２軸及び第３軸にトルク配分する差動機構及び差動制限機構を備えたセンターディファレンシャル装置において、
上記差動制限機構は、
上記作動機構によってトルク分配された動力を上記第３軸に伝達する部材と上記第２軸との間に架設配置された摩擦係合部と、
上記第２軸と同軸上に配置された超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で上記摩擦係合部を制御する駆動部とを備えたことを特徴とするセンターディファレンシャル装置。
【請求項７】
変速機からの変速出力が入力される第１軸と第２軸が同軸上に配置され、上記第１軸に設けられた第１サンギヤと、上記第２軸に設けられた第２サンギヤと、該第１サンギヤ及び第２サンギヤに各噛合するピニオン部材の第１ピニオン及び第２ピニオンと、第３軸への出力側となるキャリヤと、該キャリヤに取付支持されて上記ピニオン部材を軸支するピニオン軸とを備えたプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置において、
上記キャリヤと第２軸との間に架設配置された摩擦係合部と、
上記第２軸と同軸上に配置された超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で上記摩擦係合部を制御する駆動部とを備えたことを特徴とするセンターディファレンシャル装置。
【請求項８】
変速機からの変速出力が入力される第１軸と第２軸が同軸上に配置され、上記第１軸に設けられた第１サンギヤと、上記第２軸に設けられた第２サンギヤと、該第１サンギヤ及び第２サンギヤに各噛合するピニオン部材の第１ピニオン及び第２ピニオンと、第３軸への出力側となるキャリヤと、該キャリヤに取付支持されて上記ピニオン部材を軸支するピニオン軸とを備えたプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置において、
上記キャリヤに設けられたクラッチドラムの内周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートと上記第２軸に設けられたクラッチハブの外周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートとが交互に配置された摩擦係合部と、
上記第２軸と同軸上に配置された超音波モータと、
軸方向移動可能でかつ相対回転が規制されて上記超音波モータのロータに支持されるプレッシャプレートと、
上記超音波モータの回転トルクを受けて回転する上記プレッシャプレートと上記超音波モータのモータケースとの相対回転で上記プレッシャプレートに上記軸方向のスラスト力を付与するカム機構とを備え、
上記プレッシャプレートのスラスト力によって上記交互に配置された摩擦係合プレート間を圧接させて上記摩擦係合部を制御することを特徴とするセンターディファレンシャル装置。
【請求項９】
上記プレッシャプレート及びモータケースは、互いに対向する側面を有し、
上記カム機構は、
上記プレッシャプレートの側面に形成されプレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次深くなるボール溝と、
該ボール溝と対向して上記モータケースの側面に形成され上記プレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次浅くなるボール溝と、
上記プレッシャプレートに形成されたボール溝とモータケースに形成されたボール溝との間に嵌合配置されたボールとを備えたことを特徴とする請求項８に記載のセンターディファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置及びこの動力伝達装置を用いたセンターディファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、４輪駆動車は、エンジンからの動力を、変速機によって変速し、この変速された出力をセンターディファレンシャル装置によってフロントディファレンシャル装置とリヤディファレンシャル装置にトルク配分して伝動し、更にフロントディファレンシャル装置から前輪に伝動する一方、リヤディファレンシャル装置から後輪に伝動するように構成されている。
【０００３】
更に、操縦性や走行安定性を向上させるために、車両の走行条件に応じてセンターディファレンシャル装置の差動機構による差動を制限してフロントディファレンシャル装置及びリヤディファレンシャル装置へのトルク配分を制御する差動制限機構が設けられている。
【０００４】
このような動力伝達装置は、例えば図１１に示すように、エンジンからの駆動力がセンターディファレンシャル装置によって一対の中空軸１０１と１０２に配分され、一方の中空軸１０１の回転がフロントディファレンシャル装置に伝達され、他方の中空軸１０２の回転がリングギヤ１０３から動力伝達系を介してリヤディファレンシャル装置に伝達される。中空軸１０１と１０２の間には、中空軸１０１に設けられたクラッチハブ１０４ａと中空軸１０２に設けられたクラッチドラム１０４ｂの間に多数の摩擦係合プレート１０４ｃが配置された多板クラッチ１０４が架設配置されている。
【０００５】
一方、この多板クラッチ１０４を作動させる駆動装置は、モータ１０５の出力軸に２種類のギヤ歯１０６ａ、１０６ｂを備えたギヤ１０６が取り付けられ、ギヤ歯１０６ａ、１０６ｂにそれぞれギヤ１０７、１０８が噛み合い、これらギヤ１０７、１０８に中空軸１０９、１１１がスプライン嵌合している。中空軸１０９及び１１１には対向するフランジ部１１０、１１２が設けられ、一方のフランジ部１１０は中空軸１０２に連設されたカバー１１５にベアリング１１４を介して支持され、かつ他方のフランジ部１１０にベアリング１１６を介在して押圧部材１１７が設けられている。フランジ部１１０及び１１２には、図１２に断面図を示すようにローラ１１３を介して対向するカム面１１０ａ、１１２ａが形成されている。なお、ギヤ１０６のギヤ歯１０６ａとギヤ１０７、ギヤ歯１０６ｂとギヤ１０８のギヤ列のギヤ比は僅かに異なって設定されている。
【０００６】
モータ１０５が回転すると、このギヤ比が僅かに異なることから、中空軸１０９と１１１は僅かな相対回転を伴いながら回転しようとする。このためカム面１１０ａ、１１２ａとローラ１１３によるカム機構によりフランジ部１１０にスラスト力が発生し、移動するフランジ部１１０によってベアリング１１６を介して押圧部材１１７により摩擦係合プレート１０４ｃを押圧して多板クラッチ１０４を締結する。この多板クラッチ１０４の締結により中空軸１０１と１０２の相対回転が規制されてセンターディファレンシャル装置による差動を制限する（特許文献１参照）。
【０００７】
また、他の動力伝達装置としては、図１３に示すように差動機構がリヤディファレンシャル装置のデフケース１２１に固定されたピニオンシャフト１２２に回転自在に支持されたピニオンギヤ１２３に噛み合った一対のサイドギヤ１２４、１２５によって構成され、エンジンからの動力はリングギヤ１２６からデフケース１２１を回転させ、デフケース１２１に設けられたピニオンシャフト１２２及びピニオンギヤ１２３を介してサイドギヤ１２４と１２５にトルク配分し、車軸１２７、１２８から左右の車輪に伝達される。
【０００８】
一方、差動制限機構は、デフケース１２１と車軸１２８との間に架設された多板クラッチ１３０を有している。多板クラッチ１３０を作動する駆動部は、モータ１３２の出力軸に２種類の入力ギヤ１３３と１３４が取り付けられ、これら入力ギヤ１３３、１３４に出力ギヤ１３５、１３６が噛み合い、入力ギヤ１３３と出力ギヤ１３５のギヤ列と入力ギヤ１３４と出力ギヤ１３６のギヤ列のギヤ比が僅かに異なっている。出力ギヤ１３５と１３６には、図１４に断面図を示すようにそれぞれカム面１３７、１３８が形成され、カム面１３７と１３８の間にボール１３９が配置されている。
【０００９】
そして、モータ１３２が回転すると、これらのギヤ列のギヤ比は僅かに異なることから、出力ギヤ１３５と１３６は僅かな相対回転を伴いながら回転する。このためカム面１３７、１３８とボール１３９によるカム機構により出力ギヤ１３５にスラスト力が発生し、移動する出力ギヤ１３５によって押圧部材１４０を介して摩擦係合プレート１３１を押圧して多板クラッチ１３０を締結する。この多板クラッチ１３０の締結によりデフケース１２１と車軸１２８の相対回転が規制されて差動機構の差動が制限される。（特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特公平８−１９９７１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２７０６５２公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の動力伝達装置によると、エンジンからの動力をセンターディファレンシャル装置によって中空軸１０１と１０２に配分し、多板クラッチ１０４の締結によってセンターディファレンシャル装置による差動を制限してフロントディファレンシャル装置及びリヤディファレンシャル装置へ伝達するトルク配分を制御することができる。
【００１２】
しかし、多板クラッチ１０４を作動させる駆動部は、比較的大きなモータ１０５の出力軸に２種類のギヤ歯１０６ａ、１０６ｂを備えたギヤ１０６が取り付けられ、それぞれのギヤ歯１０６ａ、１０６ｂに噛み合うギヤ１０７、１０８にスプライン嵌合した中空軸１０９及び１１１にローラ１１３を介して対向するカム面１１０ａ、１１２ａを有するフランジ部１１０、１１２が設けられることから、その構成が複雑でかつ大型で大きな設置スペースを要し、センターディファレンシャルケース内に配置することが困難であり、センターディファレンシャルケースの外部に配設することから、センターディファレンシャル装置全体の大型化及び重量の増大を招き、搭載性に影響すると共に燃費の低下が懸念される。
【００１３】
また、特許文献２に記載の動力伝達装置によると、デフケース１２１と車軸１２８との間に設けられた多板クラッチ１３０の締結によってリヤディファレンシャル装置の差動を制限して左右の車輪に伝達するトルク配分が制御できる。
【００１４】
しかし、多板クラッチ１３０を作動する駆動装置は、比較的大きなモータ１３２の出力軸に２種類の入力ギヤ１３３、１３４を取り付け、入力ギヤ１３３、１３４に噛み合う出力ギヤ１３５、１３６に形成されたカム面１３７と１３８の間にボール１３９を配置し、出力ギヤ１３５のスラスト力によって多板クラッチ１３０を締結してデフケース１２１と車軸１２８の差動を制限することから、その構成が複雑でかつ大型で大きな設置スペースを要し、リヤディファレンシャル装置内に配置することが困難である。また、フロントディファレンシャル装置やセンターディファレンシャル装置等に用いられる動力伝達装置に本装置を転用した場合にも同様の不具合が生じ、その動力伝達装置を用いたセンターディファレンシャル装置にあってはセンターディファレンシャル装置の大型化及び重量が増加して搭載性及び燃費の低下が懸念される。
【００１５】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、構成の簡素化及びコンパクト化が得られる動力伝達装置及びセンターディファレンシャル装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の動力伝達装置の発明は、同軸上に配置された第１軸と第２軸とのトルク伝達を制御する動力伝達装置において、上記第１軸と第２軸の間に架設配置された摩擦係合部と、上記第１軸及び第２軸と同軸上に配置された超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で上記摩擦係合部を制御する駆動部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１の発明によると、比較的小型で低速高トルクで回転する超音波モータを第１軸及び第２軸と同軸上に配置し、超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で上記摩擦係合部を制御することから、ギヤ列等の減速機構を用いることなく超音波モータによって直接的に摩擦係合部の制御ができ、動力伝達装置の構成の簡素化が得られると共にコンパクト化及び軽量化が得られる。この動力伝達装置のコンパクト化によりトランスミッションケースやディファレンシャル装置等のケース内に容易に配置でき、トランスミッション装置やディファレンシャル装置等の構成の簡素化及びコンパクト化が可能になり、これらの車両搭載性が向上する。
【００１８】
請求項２に記載の動力伝達装置の発明は、同軸上に配置された第１軸と第２軸とのトルク伝達を制御する動力伝達装置において、上記第１軸に設けられたクラッチドラムの内周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートと上記第２軸に設けられたクラッチハブの外周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートとが交互に配置された摩擦係合部と、上記第１軸及び第２軸と同軸上に配置された超音波モータと、軸方向移動可能でかつ相対回転が規制されて上記超音波モータのロータに支持されたプレッシャプレートと、上記超音波モータの回転トルクを受けて回転する上記プレッシャプレートと上記超音波モータのモータケースとの相対回転で上記プレッシャプレートに軸方向のスラスト力を付与するカム機構とを備え、上記プレッシャプレートのスラスト力によって上記交互に配置された摩擦係合プレート間を圧接させて上記摩擦係合部を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明をより具体化したもので、摩擦係合部を多板クラッチによって構成し、超音波モータのモータケースとプレッシャプレートとの相対回転によってプレッシャプレートにスラスト力を付与するカム機構を備えることにより、ギヤ列等の減速機構を用いることなくモータケースとプレッシャプレートによる簡単な構成でカム機構を形成できる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項２の動力伝達装置において、上記プレッシャプレート及びモータケースは、互いに対向する側面を有し、上記カム機構は、上記プレッシャプレートの側面に形成されプレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次深くなるボール溝と、該ボール溝と対向して上記モータケースの側面に形成され上記プレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次浅くなるボール溝と、上記プレッシャプレートに形成されたボール溝とモータケースに形成されたボール溝との間に嵌合配置されたボールとを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明によると、プレッシャプレート及び超音波モータのモータケースの各対向する側面に形成したボール溝と、この対向するボール溝の間に嵌合するボールとによる簡単な構成でカム機構を形成することができる。
【００２２】
請求項４に記載の動力伝達装置の発明は、同軸上に配置された第１軸と第２軸とのトルク伝達を制御する動力伝達装置において、上記第１軸に設けられたクラッチドラムの内周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートと上記第２軸に設けられたクラッチハブの外周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートとが交互に配置された摩擦係合部と、上記第１軸及び第２軸と同軸上に配置された超音波モータと、軸方向移動可能でかつ相対回転が規制されて上記超音波モータのモータケースに支持されたプレッシャプレートと、上記超音波モータのロータと上記プレッシャプレートの相対回転による回転トルクを受けて上記プレッシャプレートに上記軸方向のスラスト力を付与するカム機構とを備え、上記プレッシャプレートのスラスト力によって上記交互に配置された摩擦係合プレート間を圧接させて上記摩擦係合部を制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の発明によると、摩擦係合部を多板クラッチによって構成し、プレッシャプレートと超音波モータのロータとの相対回転によってプレッシャプレートにスラスト力を付与するカム機構を備えることにより、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的にロータとプレッシャプレートによる簡単な構成でカム機構を形成できる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項４の動力伝達装置において、上記プレッシャプレート及びロータは、互いに対向する側面を有し、上記カム機構は、上記プレッシャプレートの側面に形成されロータの一回転方向に移行するに従って漸次深くなるボール溝と、該ボール溝と対向して上記ロータの側面に形成され該ロータの一回転方向に移行するに従って漸次浅くなるボール溝と、上記プレッシャプレートに形成されたボール溝とロータに形成されたボール溝との間に嵌合配置されたボールとを備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５の発明によると、プレッシャプレート及びロータの対向する側面に形成したボール溝と、この対向するボール溝の間に嵌合するボールとによる簡単な構成でカム機構を形成することができる。
【００２６】
請求項６に記載のセンターディファレンシャル装置の発明は、第１軸によって変速機から入力された変速出力を第２軸及び第３軸にトルク配分する差動機構及び差動制限機構を備えたセンターディファレンシャル装置において、上記差動制限機構は、上記作動機構によってトルク分配された動力を上記第３軸に伝達する部材と上記第２軸との間に架設配置された摩擦係合部と、上記第２軸と同軸上に配置された超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で上記摩擦係合部を制御する駆動部とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明によると、比較的小型で低速高トルクで回転する超音波モータを第２軸と同軸上に配置し、超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で摩擦係合部を制御することによって、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的に摩擦係合部の制御ができ、差動制限機構の構成の簡素化が得られると共にコンパクト化及び軽量化が得られる。この差動制限装置のコンパクト化によりトランスミッションケース内に配置することが容易になり、トランスミッション装置の簡素化及びコンパクト化が可能になり、トランスミッション装置の車両搭載性が向上する。
【００２８】
請求項７に記載のディファレンシャル装置の発明は、変速機からの変速出力が入力される第１軸と第２軸が同軸上に配置され、上記第１軸に設けられた第１サンギヤと、上記第２軸に設けられた第２サンギヤと、該第１サンギヤ及び第２サンギヤに各噛合するピニオン部材の第１ピニオン及び第２ピニオンと、第３軸への出力側となるキャリヤと、該キャリヤに取付支持されて上記ピニオン部材を軸支するピニオン軸とを備えたプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置において、上記キャリヤと第２軸との間に架設配置された摩擦係合部と、上記第２軸と同軸上に配置された超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で上記摩擦係合部を制御する駆動部とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明によると、プラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置において、キャリヤと第２軸との間に摩擦係合部を架設し、比較的小型で低速高トルクで回転する超音波モータを第２軸と同軸上に配置し、超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で摩擦係合部を制御することによって、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的に摩擦係合部の制御ができ、差動制限機構の構成の簡素化が得られると共にコンパクト化及び軽量化が得られる。この差動制限装置のコンパクト化によりトランスミッションケース内に駆動装置を配置することが容易になり、トランスミッション装置の簡素化及びコンパクト化が可能になり、トランスミッション装置の車両搭載性が向上する。
【００３０】
請求項８に記載のディファレンシャル装置の発明は、変速機からの変速出力が入力される第１軸と第２軸が同軸上に配置され、上記第１軸に設けられた第１サンギヤと、上記第２軸に設けられた第２サンギヤと、該第１サンギヤ及び第２サンギヤに各噛合するピニオン部材の第１ピニオン及び第２ピニオンと、第３軸への出力側となるキャリヤと、該キャリヤに取付支持されて上記ピニオン部材を軸支するピニオン軸とを備えたプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置において、上記キャリヤに設けられたクラッチドラムの内周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートと上記第２軸に設けられたクラッチハブの外周に形成されたスプライン溝にスプライン嵌合する摩擦係合プレートとが交互に配置された摩擦係合部と、上記第２軸と同軸上に配置された超音波モータと、軸方向移動可能でかつ相対回転が規制されて上記超音波モータのロータに支持されるプレッシャプレートと、上記超音波モータの回転トルクを受けて回転する上記プレッシャプレートと上記超音波モータのモータケースとの相対回転で上記プレッシャプレートに上記軸方向のスラスト力を付与するカム機構とを備え、上記プレッシャプレートのスラスト力によって上記交互に配置された摩擦係合プレート間を圧接させて上記摩擦係合部を制御することを特徴とする。
【００３１】
請求項８の発明によると、摩擦係合手段を多板クラッチによって構成し、プレッシャプレートと超音波モータのモータケースとプレッシャプレートとの相対回転によってプレッシャプレートにスラスト力を付与するカム機構を備えることにより、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的にモータケースとプレッシャプレートによる簡単な構成でカム機構が形成できる。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、請求項８のセンターディファレンシャル装置において、上記プレッシャプレート及びモータケースは、互いに対向する側面を有し、上記カム機構は、上記プレッシャプレートの側面に形成されプレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次深くなるボール溝と、該ボール溝と対向して上記モータケースの側面に形成され上記プレッシャプレートの一回転方向に移行するに従って漸次浅くなるボール溝と、上記プレッシャプレートに形成されたボール溝とモータケースに形成されたボール溝との間に嵌合配置されたボールとを備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項９の発明によると、プレッシャプレート及びモータケースの対向する側面に形成したボール溝と、この対向するボール溝の間に嵌合するボールとによる簡単な構成でカム機構を形成することができる。
【００３４】
【実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３５】
（第１実施の形態）
本発明による動力伝達装置の第１実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本実施の形態における動力伝達装置を模式的に示す要部断面図である。
【００３６】
例えば、トランスミッションケースやデファレンシャルキャリヤ等のケース、本実施の形態ではトランスミッションケース内に、第１軸となる入力軸１と第２軸となる出力軸２が回転中心軸線ａに沿って同軸上で回転自在に配置され、入力軸１と出力軸２との間にトルク伝達する動力伝達装置３が配設されている。
【００３７】
動力伝達装置３は、入力軸１と出力軸２との間に架設された摩擦係合部となる多板クラッチ部１０及び多板クラッチ部１０を作動させる駆動部２０によって構成されている。
【００３８】
多板クラッチ部１０は、クラッチドラム１１及びクラッチハブ１５を有している。クラッチドラム１１は比較的小径で円筒状の基端部１２と、この基端部１２に段部を介して一体形成された比較的大径円筒状のドラム部１３が一体形成された円筒状で、基端部１２がベアリング１４を介在して出力軸２の端部に回転自在に支持されている。基端部１２の内周には、軸方向に延びて入力軸１の端部にスプライン嵌合する複数のスプライン溝１２ａが形成され、ドラム部１３の内周には軸方向に延びる複数のスプライン溝１３ａが形成されている。更に、スプライン１３ａに一方の摩擦係合プレートである複数のドライブプレート１８の外周に形成されたスプライン歯が軸方向に移動可能にスプライン嵌合している。
【００３９】
クラッチハブ１５は、出力軸２の外周に形成されて軸方向に延びる複数のスプライン溝１６によって形成され、出力軸２にフランジ状のストッパ１７が形成されている。スプライン溝１６にドライブプレート１８と交互に配置された他方の摩擦係合プレートである複数のドリブンプレート１９の内周に形成されたスプライン歯が軸方向に移動可能にスプライン嵌合している。
【００４０】
駆動部２０は、超音波モータ２１を備えている。超音波モータ２１は図示しないトランスミッションケースに固設されたモータケース２２及びこのモータケース２２に支持された環状のステータ２４とロータ２５を有している。
【００４１】
モータケース２２は、外周２２ａがトランスミッションケースに回転が阻止された状態で設けられ、中央部にベアリング２３を介して出力軸２を回転自在に支持する貫通孔２２ｂが穿設されたほぼ円板状であって、回転中心軸線ａを中心とする環状のステータ収容部２２ｄが凹設されている。更に、ステータ収容部２２ｄの外周に沿って、多板クラッチ部１０側に突出して先端縁が回転中心軸線ａ側に折曲形成された断面Ｌ字状で連続する円筒状のロータガイド部２２ｅが一体形成されている。
【００４２】
ステータ収容部２２ｄ内に、圧電素子と弾性体によって形成された振動子本環が一体に貼合わせた環状のステータ２４が配置され、更に、ロータガイド部２２ｅ内に環状で内周に軸方向に延びる複数のスプライン溝２５ａが形成されたロータ２５がステータ２４の振動子本環に加圧接触した状態で配置されている。このステータ２４の圧電素子に高周波電圧を印加して圧電素子を励振させると、振動子本環に屈曲運動が生じ、そのロータ２５と接触する端面に横波と縦波の合成された屈曲進行波が形成され、その端面に加圧接触したロータ２５が比較的低速高トルクで回転駆動される。
【００４３】
更に、駆動部２０には、中央部に出力軸２が貫通する貫通孔２６ａが開口し外周に突出形成されたスプライン歯がロータ２５のスプライン溝２５ａにスプライン嵌合して軸方向に移動自在でロータ２５との相対回転が規制された円板状のプレッシャプレート２６が配置されている。更に、このプレッシャプレート２６にドラム部１３のスプライン溝１３ａに外周がスプライン嵌合する環状の押圧部材２８が、ベアリング２９を介在して設けられている。
【００４４】
相対向するモータケース２２とプレッシャプレート２６に、超音波モータ２１の回転トルクを受けて作動するカム機構３０が形成されている。カム機構３０は、対向するプレッシャプレート２６及びモータケース２２の側面２６ｃと２２ｃに対向して形成されたカム面となるボール溝３１、３２と、これらボール溝３１と３２の間に転動可能に嵌合する転動子となるボール３３によって形成される。ボール溝３１は、回転中心軸線ａを中心とする円周方向に延在する円弧状で、図２に断面図を示すようにロータ２５の一回転方向である正回転方向に移行するに従って側面２６ｃから漸次深くなる傾斜範囲３１ａと、この傾斜範囲３１ａの最深側端部に連続して形成されたボール３３の移動を規制する移動規制部３１ｂを有している。一方、ボール溝３２は、ロータ２５の逆回転方向に移行するに従って側面２２ｃから漸次深くなる傾斜範囲３２ａと、この傾斜範囲３２ａの最深側端部に連続して形成されたボール３３の移動を規制する移動規制部３２ｂを有している。
【００４５】
次に、このように構成された動力伝達装置の作動について説明する。
【００４６】
図１は、入力軸１と出力軸２との間に架設された動力伝達部３の多板クラッチ部１０が締結解除された状態を示し、クラッチドラム１１とクラッチハブ１５との間に交互に配置された複数のドライブプレート１８とドリブンプレート１９の圧接が解除された状態で、回転する入力軸１の出力トルクが出力軸２に動力伝達されることはない。
【００４７】
この多板クラッチ部１０の締結が解除された状態におけるカム機構３０は、図２に示すようにボール３３がプレッシャプレート２６の側面２６ｃに形成されたボール溝３１の最深部とモータケース２２の側面２２ｃに形成されたボール溝３２の最深部の間に嵌合して移動規制部３１ｂと３２ｂに挟持された締結解除位置に保持されている。ここで、超音波モータ２１は、ロータ２５がステータ２４に加圧接触された状態で配置されて、ロータ２５とステータ２４が強く密着することから、電源を切った状態でもロータ２５の保持力が維持されてロータ２５の回転が有効的に阻止され、ロータ２５にスプライン嵌合されたプレッシャプレート２６が回転することなく締結解除位置に保持される。
【００４８】
一方、多板クラッチ部１０の締結が解除された状態から、超音波モータ２１のステータ２４に高周波電圧を印加してロータ２５を正回転すると、この回転トルクによってロータ２５にスプライン嵌合したプレッシャプレート２６が図３に示すようにロータ２５と同回転方向の締結方向Ｆに僅かに回転する。このためモータケース２２に形成したボール溝３１の傾斜範囲３１ａと、プレッシャプレート２６に形成されたボール溝３２の傾斜範囲３２ａと、ボール３３によって形成されるカム機構３０によってプレッシャプレート２６にスラスト力Ｐが付与され、スラスト力Ｐによってプレッシャプレート２６が多板クラッチ部１０側に移動する。この移動するプレッシャプレート２６によってベアリング２９を介して押圧部材２８が多板クラッチ部１０のドライブプレート１８とドリブンプレート１９を押圧し、ストッパ１７と協働してドライブプレート１８とドリブンプレート１９を圧接させて摩擦係合し、多板クラッチ部１０が締結する。多板クラッチ部１０の締結によって入力軸１と出力軸２の相対回転が規制されて入力軸１から多板クラッチ部１０を介して出力軸２にトルク伝達される。この締結した後に電源を切った状態においてもロータ２５とステータ２４が強く密着してロータ２５の保持力が維持され、ロータ２５にスプライン嵌合保持されたプレッシャ２６の回転が阻止されて締結状態が保持される。
【００４９】
また、多板クラッチ部１０が締結した状態から、超音波モータ２１のステータ２４に高周波電圧を印加してロータ２５を逆回転すること、この回転トルクによりロータ２５にスプライン嵌合したプレッシャプレート２６が図３に示す締結位置からロータ２５の逆回転方向と同方向の締結解除方向Ｒに僅かに回転する。このためカム機構３０のボール溝３１の傾斜範囲３１ａ、ボール溝３２の傾斜範囲３２ａ及びボール３３によってプレッシャプレート２６が多板クラッチ部１０から離れる側に移動し、プレッシャプレート２６にベアリング２９を介して支持された押圧部材２８による多板クラッチ部１０のドライブプレート１８とドリブンプレート１９の摩擦係合が解除されて多板クラッチ部１０の締結が解除される。しかる後、図２に示すようにボール３３がボール溝３１の最深部とボール溝３２の最深部の間に位置して移動規制部３１ｂと３２ｂに挟持した締結解除位置に達したときに電源を切る。ここで、電源を切った状態でもロータ２５の保持力が維持されロータ２５の回転が有効的に規制され、ロータ２５にスプライン嵌合保持されたプレッシャ２６の回転が阻止されてこの締結解除位置に保持される。
【００５０】
また、超音波モータ２１のステータ２４の回転量を種々可変制御することによって、カム機構３０によるプレッシャプレート２６の移動量を可変制御して多板クラッチ部１０のドライブプレート１８とドリブンプレート１９の圧接力、即ち摩擦力が制御でき、入力軸１と出力軸２の相対回転を制御して入力軸１から出力軸２への伝達トルクを制御することができる。
【００５１】
従って、このように構成された本実施の形態による動力伝達装置によると、多板クラッチ部１０の作動を制御する駆動部２０が、比較的小型でかつロータ２５が低速高トルクで回転する超音波モータ２１を使用することにより、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的にモータケース２２の側面２２ｃ及びロータ２５にスプライン嵌合するプレッシャプレート２６の側面２６ｃに形成されたボール溝３１と３２の間に嵌合するボール３３による簡単な構成でカム機構３０が形成でき、動力伝達装置３の構成の簡素化が得られると共にコンパクト化及び軽量化が得られ、駆動部２０を含む動力伝達装置３をトランスミッションケース内に容易に配設することが可能になり、トランスミッション装置の構成が簡素化されると共にコンパクト化が得られ、その車両搭載性が向上し、かつ燃費の向上が期待できる。
【００５２】
また、駆動部２０のコンパクト化に伴い、多板クラッチ部１０の載置スペースの確保が容易になり、多板クラッチ部１０のドライブプレート１８及びドリブンプレート１９を増加することが可能になり、多板クラッチ部１０による伝達トルクを増大することができる。また、電源を切った状態においてもロータ２５の保持力が維持されることから、電源を切った状態で多板クラッチ部１０の締結及び締結解除状態が保持でき、制御の簡素化及び搭載バッテリ等への負担を軽減することができる。
【００５３】
なお、カム機構３０は、プレッシャプレート２６の及びモータケース２２に形成されるボール溝３１、３２に代えて側面２６ｃ、２２ｃに傾斜する平面状のカム面を形成し、かつボール３３に代えてローラを用いることもできる。
【００５４】
（第２実施の形態）
本発明による動力伝達装置の第２実施の形態を図４乃至図６を参照して説明する。なお、図４乃至図６において上記図１乃至図３と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明は省略する。
【００５５】
図４は本実施の形態による動力伝達装置を模式的に示す要部断面図である。動力伝達装置３の多板クラッチ部１０は第１実施の形態と同様であり、多板クラッチ１０を作動させる駆動部４０を主に説明する。
【００５６】
駆動部４０は、超音波モータ４１を備え、超音波モータ４１はトランスミッションケースに固設されたモータケース４２、モータケース４２に支持された環状のステータ４４及び環状のロータ４５を有している。
【００５７】
モータケース４２は、外周４２ａがトランスミッションケースに回転が阻止されて設けられ、かつ中央部に出力軸２が貫通する貫通孔４２ｂが穿設されたほぼ円板状であって、その多板クラッチ部１０側の側面４２ｃに貫通孔４２ｂに沿って回転中心軸線ａを中心とする環状のステータ収容部４２ｄが凹設されている。更に、ステータ収容部４２ｄの外周に沿って突出して先端縁が回転中心軸線ａ側に折曲形成された断面Ｌ字状で連続する円筒状のロータガイド部４２ｅが形成され、ロータガイド部４２ｅの先端内周に軸方向に延びる複数のスプライン溝４２ｆが形成されている。
【００５８】
ステータ収容部４２ｄ内に環状のステータ４４が配置されている。更に、内周部４５ａがベアリング４３を介して出力軸２に回転自在に支持されたロータ４５の外周部４５ｂが、ロータガイド部４２ｅ内にステータ４４に加圧接触された状態で配置されている。
【００５９】
中央部に出力軸２が貫通する貫通孔４６ａが開口し、外周に突出形成されたスプライン歯がモータケース４２のスプライン溝４２ｆが軸方向移動可能にスプライン嵌合するプレッシャプレート４６が、モータケース４２に対する相対回転が規制されて配設されている。
【００６０】
相対向するロータ４５及びプレッシャプレート４６の間に、超音波モータ４１の回転トルクを受けて作動するカム機構４７が形成されている。カム機構４７は、対向するロータ４５の側面４５ｃとプレッシャプレート４６の側面４６ｃに、互いに対向して形成されたカム面となるボール溝４８、４９と、これらボール溝４８と４９の間に転動可能に嵌合配置されたボール３３によって形成される。
【００６１】
ボール溝４９は、回転中心軸線ａを中心とする円周方向に延在する円弧状で図５に断面図を示すように、ロータ４５の一回転方向である正回転方向に移行するに従って側面４６ｃから漸次深くなる傾斜範囲４９ａと傾斜範囲４９ａの最深側端部に連続してボール３３の移動を規制する移動規制部４９ｂを有している。一方、ボール溝４８は、ロータ４５の逆回転方向に移行するに従って側面４５ｃから漸次深くなる傾斜範囲４８ａと傾斜範囲４８ａの最深側端部に連続して形成されてボール３３の移動を規制する移動規制部４８ｂを有している。
【００６２】
次に、このように構成された動力伝達装置の作動について説明する。
【００６３】
図４は、動力伝達装置３の多板クラッチ部１０が締結解除された状態を示し、入力軸１の回転トルクが出力軸２に伝達されることはない。
【００６４】
この解除状態では、カム機構４７は、図５に示すようにボール３３がボール溝４８の最深部とボール溝４９の最深部の間で嵌合し、かつ移動規制部４８ｂと４９ｂに挟持された締結解除位置に保持されている。
【００６５】
この締結が解除された状態から、超音波モータ４１のロータ４５を正回転すると、この回転トルクで締結方向Ｆに回転するロータ４５によって、図６に示すようにカム機構４７のボール溝４８の傾斜範囲４８ａ、ボール溝４９の傾斜範囲４９ａ及びボール３３によってプレッシャプレート４６にスラスト力Ｐが付与され、プレッシャプレート４６が多板クラッチ部１０側に移動する。プレッシャプレート４６の移動によりベアリング２９を介して押圧部材２８がドライブプレート１８とドリブンプレート１９を圧接させて多板クラッチ部１０を締結する。
【００６６】
また、多板クラッチ部１０が締結された状態から、超音波モータ４１のロータ４５を締結解除方向Ｒとなる逆回転すると、この回転トルクによりロータ４５に形成されたボール溝４８の傾斜範囲４８ａ、プレッシャプレート４６に形成されたボール溝４９の傾斜範囲４９ａとボール３３によってプレッシャプレート４６が多板クラッチ部１０から離れる側に移動し、プレッシャプレート４６に支持された押圧部材２８による多板クラッチ部１０のドライブプレート１８とドリブンプレート１９の圧接が解除されて多板クラッチ部１０の締結が解除される。
【００６７】
また、超音波モータ４１のロータ４５の回転量を種々可変制御することによって、カム機構４７によるプレッシャプレート４６の移動量を可変制御して多板クラッチ部１０のドライブプレート１８とドリブンプレート１９の圧接力、即ち摩擦力が制御でき、入力軸１と出力軸２の相対回転を制御して入力軸１から出力軸２への伝達トルクを制御することができる。
【００６８】
従って、このように構成された本実施の形態による動力伝達装置によると、多板クラッチ部１０の作動を制御する駆動部４０が、比較的小型でかつロータ４５が低速高トルクで回転する超音波モータ４１を使用することにより、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的にロータ４５の側面４５ｃ及びプレッシャプレート４６の側面４６ｃに形成されたボール溝４８と４９の間に嵌合するボール３３による簡単な構成でカム機構４０が形成でき、動力伝達装置３の構成の簡素化が得られると共にコンパクト化及び軽量化が得られ、駆動部４０を含む動力伝達装置３をトランスミッションケース内に容易に配設することが可能になり、トランスミッション装置の構成が簡素化されると共にコンパクト化が得られ、その車両搭載性が向上し、かつ燃費の向上が期待できる。
【００６９】
また、駆動部４０のコンパクト化に伴い、多板クラッチ部１０の設置スペースの確保が容易になり、多板クラッチ部１０のドライブプレート１８及びドリブンプレート１９を増加することが可能になり、多板クラッチ部１０による伝達トルクを増大することができる。
【００７０】
なお、上記実施の形態では、カム機構４７は、プレッシャプレート４６及びロータ４５に形成されるボール溝４８、４９に代えて側面４６ｃ、４５ｃに傾斜する平面状のカム面を形成し、かつボール３３に代えてローラを用いることもできる。
【００７１】
（第３実施の形態）
本発明によるセンターディファレンシャル装置の実施の形態を図７乃至図１０を参照して説明する。
【００７２】
図７は、プラネタリギヤ式センターディファレンシャル装置の断面図であり、図８は図７のＡ部拡大図である。
【００７３】
付号５１は変速機からトルク伝達される第１軸となる入力軸であり、入力軸５１と、プロペラ軸を介してリヤディファレンシャル装置に動力伝達する第２軸となるリヤドライブ軸５２がブッシュ５３ａ及びスラストベアリング５３ｂを介して同軸上で回転自在に嵌合し、回転中心軸線ａ上にリヤドライブ軸５２がボールベアリング５４を介してトランスミッションケース５０に回転自在に支持されている。リダクションギヤ５５がブッシュ５６を介して入力軸５１に回転自在に嵌合し、これらリダクションギヤ５５と入力軸５１がボールベアリング５７を介してトランスミッションケース５０に支持されている。これら入力軸５１と、出力軸５２と、リダクションギヤ５５との間に差動機構６０及び差動制限機構７０が同軸上に配設されている。なお、リダクションギヤ５５はフロントディファレンシャル装置に動力伝達する第３軸となるフロントドライブ軸５８に設けられたリダクションギヤ５９に噛み合っている。
【００７４】
差動機構６０は、入力軸５１に大径の第１サンギヤ６１が形成され、リヤドライブ軸５２に小径の第２サンギヤ６２が形成され、この第１サンギヤ６１に小径の第１ピニオン６３ａが噛み合い、第２サンギヤ６２に大径の第２ピニオン６３ｂが噛み合い、これら第１ピニオン６３ａと第２ピニオン６３ｂが単一のピニオン部材６３に形成されている。
【００７５】
キャリヤ６４の一方の支持プレート６５がリヤドライブ軸５２にボールベアリング６８を介して取り付けられ、他方の支持プレート６６がリダクションギヤ５５に一体結合されると共に、支持プレート６５と６６との間にピニオン軸６７が架設され、このピニオン軸６７にニードルベアリング６９を介してピニオン部材６３が軸支されている。また、第１サンギヤ６１と第１ピニオン６３ａ及び第２サンギヤ６２と第２ピニオン６３ｂの噛み合い点に作用する分離荷重と接線荷重との合成力を第１ピニオン６３ａ、第２ピニオン６３ｂ及びピニオン部材６３の軸受部となるニードルベアリング６９に作用させて摩擦力が生じるように設定されている。
【００７６】
かかるリングギヤのない複合プラネタリギヤを用いた差動機構６０は、第１サンギヤ６１、第２サンギヤ６２の歯数を適切に設定することで差動機能を有し、かつ第１サンギヤ６１と第１ピニオン６３ａ、第２サンギヤ６２と第２ピニオン６３ｂの各噛み合い半径を適切に設定することで、第２サンギヤ６２からリヤドライブ軸５２と、フロントドライブ軸５８への動力伝達部材となるキャリヤ６４からフロントドライブ軸５８への基準トルク配分をリヤドライブ軸５２側に偏重した不等トルク配分とすることができる。
【００７７】
差動制限機構７０は、差動機構６０のキャリヤ６４とリヤドライブ５２の間に架設された摩擦係合部となる多板クラッチ部７１と駆動部８０によって構成されている。
【００７８】
多板クラッチ部７１は、差動機構６０のキャリヤ６４の一方の支持プレート６５に結合する円筒状のクラッチドラム７２及び基端がベアリング５４と６８の間においてリヤドライブ軸５２にスプライン嵌合するクラッチハブ７３を有している。クラッチドラム７２の内周には軸方向に延びる複数のスプライン溝７２ａが形成され、スプライン溝７２ａに一方の摩擦係合プレートである複数のドライブプレート７５の外周に形成されたスプライン歯が軸方向に移動可能にスプライン嵌合している。クラッチハブ７３の外周に軸方向に延びる複数のスプライン溝７３ａが形成され、スプライン溝７３ａにドライブプレート７５と交互に配置されて他方の摩擦係合プレートである複数のドリブンプレート７６の内周に形成されたスプライン歯が軸方向に移動可能にスプライン嵌合している。
【００７９】
駆動部８０は、超音波モータ８１を備え、超音波モータ８１はトランスミッションケース５０に固設されたモータケース８２、モータケース８２に支持された環状のステータ８４及び環状のロータ８５を有している。
【００８０】
モータケース８２は、外周８２ａがトランスミッションケース５０に回転が阻止されて設けられ中央部に貫通孔８２ｂが穿設されたほぼ円板状であって、その側面８２ｃに回転中心軸線ａを中心とする環状のステータ収容部８２ｄが凹設されている。更に、ステータ収容部８２ｄの外周に沿って多板クラッチ部７０側に突出して先端縁が回転中心軸線ａ側に折曲形成された断面Ｌ字状で連続する円筒状のロータガイド部８２ｅが一体形成されている。
【００８１】
ステータ収容部８２ｄ内に、環状のステータ８４が配置され、ロータガイド部８２ｅ内に環状で内周に軸方向に延びる複数のスプライン溝８５ａが形成されたロータ８５がステータ８４に加圧接触された状態で配置されている。このステータ８４に高周波電圧を印加して圧電素子を励振させると、ステータ８４に屈曲運動が生じ、その端面に加圧接触したロータ８５が比較的低速高トルクで回転駆動する。
【００８２】
更に、駆動部８０には、中央部に貫通孔８６ａが開口し外周に突出形成されたスプライン歯がロータ８５のスプライン溝８５ａに軸方向移動自在にスプライン嵌合してロータ８５との相対回転が規制された円板状のプレッシャプレート８６が配置されている。更に、このプレッシャプレート８６に、ベアリング８９を介在してクラッチドラム７２のスプライン溝７２ａに外周がスプライン嵌合する環状の押圧部材８８が設けられている。
【００８３】
相対向するモータケース８２とプレッシャプレート８６の間に、超音波モータ８１の回転トルクを受けて作動するカム機構９０が形成されている。
【００８４】
カム機構９０は、プレッシャプレート８６及びモータケース８２の側面８６ｃと８２ｃに対向して形成されたカム面となるボール溝９１、９２と、これらボール溝９１と９２の間に嵌合する転動子となるボール９３によって形成される。
【００８５】
プレッシャプレート８６に形成されるボール溝９１は、回転中心軸線ａを中心とする円周方向に延在する円弧状で、図９に断面図を示すようにロータ８５の一回転方向である正回転方向に移行するに従って側面８６ｃから漸次深くなる傾斜範囲９１ａと、この傾斜範囲９１ａの最深側端部に連続してボール９３の移動を規制する移動規制部９１ｂを有している。一方、モータケース８２に形成されるボール溝９２は、ロータ８５の逆回転方向に移行するに従って側面８２ｃから漸次深くなる傾斜範囲９２ａと、この傾斜範囲９２ａの最深側端部に連続してボール９３の移動を規制する移動規制部９１ｂを有している。
【００８６】
次に、このように構成されたセンターディファレンシャル装置の作動について説明する。
【００８７】
図７及び図８は、差動制限機構７０の多板クラッチ部７１が締結解除された状態を示し、クラッチドラム７２とクラッチハブ７３との間に交互に配置された複数のドライブプレート７５及びドリブンプレート７６の摩擦係合プレートは圧接が解除された状態でかつ、カム機構９０は、図９に示すようにボール９３がボール溝９１の最深部とボール溝９２の最深部の間で嵌合して移動規制部９１ｂと９２ｂに挟持した締結解除位置に保持されている。
【００８８】
この状態において、変速機から入力軸５１に伝動された変速動力は、差動機構６０の第１サンギヤ６１に入力され、第１ピニオン６３ａを介してピニオン部材６３に伝動される。ここで差動機構６０は各歯車諸元により前後輪へのトルクを配分し、キャリヤ６４からリダクションギヤ５５、５９等を介してフロントドライブ軸５８に伝達され、フロントディファレンシャル装置から前輪に伝動される。また、第２サンギヤ６２からリヤドライブ軸５２、プロペラシャフト、リヤディファレンシャル装置を介して後輪に伝動される。
【００８９】
前後輪に差回転が発生すると、第１サンギヤ６１と第１ピニオン６３ａ及び第２サンギヤ６２と第２ピニオン６３ｂの噛み合い点に作用する分離荷重と接線荷重との合成力を第１ピニオン６３ａ、第２ピニオン６３ｂ及びピニオン部材６３の軸受部となるニードルベアリング６９に作用して摩擦力が発生し、この摩擦力によって差動制限トルクを発生させて走破性及び走行安定性を図る。
【００９０】
更に、前後輪の差回転が予め設定された閾値に達したときには、その検知に従って、超音波モータ８１のステータ８４に印加してロータ８５を正回転し、その回転トルクによってロータ８５にスプライン嵌合したプレッシャプレート８６を図９から図１０に示すようにロータ８５の回転と同方向の締結方向Ｆに僅かに回転する。このプレッシャプレート８６の回転により、ボール溝９１の傾斜範囲９１ａと、ボール溝９２の傾斜範囲９２ａと、ボール９３によって形成されるカム機構９０によってプレッシャプレート８６にスラスト力Ｐが付与され、プレッシャプレート８６が多板クラッチ部７１側に移動する。この移動するプレッシャプレート８６によってベアリング８９を介して押圧部材８８が押動して多板クラッチ部７１のドライブプレート７５とドリブンプレート７６の摩擦係合プレートを圧接させてクラッチドラム７２とクラッチハブ７３の差動を制限して多板クラッチ部７１を締結し、この締結後に電源を切る。多板クラッチ部７１の締結によってキャリヤ６４とリヤドライブ軸５２の差動回転が制限されてリヤドライブ軸５１及びフロントドライブ軸５８が直結状態となり、入力軸５１からの動力は前後輪に車体荷重配分に応じてトルク配分され、走破性及び走行安定性が確保できる。即ち差動制限機構７０が差動制限クラッチ（ＬＳＤクラッチ）として機能する。
【００９１】
一方、多板クラッチ部７１が締結された状態から、超音波モータ８１のステータ８４に高周波電圧を印加してロータ８５を逆回転すること、この回転トルクによってロータ８５にスプライン嵌合したプレッシャプレート８６が図１０に示す締結位置から図９に示す締結解除方向Ｒに向かって回転する。このためカム機構９０のプレッシャプレート８６に形成されたボール溝９１の傾斜範囲９１ａ、モータケース８２に形成されたボール溝９２の傾斜範囲９２ａ及びボール９３によってプレッシャプレート９６が多板クラッチ部７１から離れる方向に移動し、プレッシャプレート８６にベアリング８９を介して支持された押圧部材８８による多板クラッチ部７１のドライブプレート７５とドリブンプレート７６の圧接が解除されて多板クラッチ部７１の締結が解除される。図９に示すようにボール９３がボール溝９１の最深部とボール溝９２の最深部の間に位置して移動規制部９１ｂと９２ｂに挟持した締結解除位置に達したときに電源を切る。ここで、電源を切った状態でもロータ８５の保持力が維持され、ロータ８５にスプライン嵌合保持されたプレッシャ８６の回転が阻止されてこの締結解除位置に保持される。
【００９２】
また、前後輪の差回転に応じて超音波モータ８１のステータ８４の回転量を種々可変制御することによって、カム機構９０によるプレッシャプレート８６の移動量に応じた多板クラッチ部７１のドライブプレート７５とドリブンプレート７６の圧接力が制御でき、走行状態に応じた差動制限トルクを確保してより走行状態に応じた前後輪へのトルク配分が可能になり、走破性、走行安定性、操縦性を更に向上させることもできる。
【００９３】
従って、このように構成された本実施の形態によると、多板クラッチ部７１の作動を制御する駆動部８０が、比較的小型でかつロータ８５が低速高トルクで回転する超音波モータ８１を使用することにより、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的にモータケース８２の側面８２ｃとロータ８５にスプライン嵌合するプレッシャプレート８６の側面８６ｃに形成されたボール溝９１および９２と、ボール溝９１と９２の間に嵌合配置されたボール９３とによる簡単な構成でカム機構９０を形成することができる。よって、駆動部８０の構成の簡素化が得られると共に小型化及び軽量化が得られ、駆動部８０をトランスミッションケース５０内に容易に配設することが可能になり、トランスミッション装置の構成の簡素化及びコンパクト化が得られ、トランスミッション装置の車両搭載性が向上すると共に燃費の向上が期待できる。
【００９４】
また、駆動部８０のコンパクト化に伴い、多板クラッチ部７２の搭載スペースの確保が容易になり、多板クラッチ部７１のドライブプレート７５及びドリブンプレート７６のクラッチプレートを増加することが可能になり、多板クラッチ部７１による差動制限トルクを増大することができる。
【００９５】
なお、上記実施の形態では、カム機構９０は、プレッシャプレート８６の及びモータケース８２に形成されるボール溝９１、９２に代えて側面９６ｃ、９２ｃに傾斜する平面状のカム面を形成し、かつボール９３に代えてローラを用いることもできる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の動力伝達装置によると、比較的小型で低速高トルクで回転する超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で摩擦係合部の作動を制御することによって、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的に摩擦係合部の作動制御ができ、動力伝達装置の構成の簡素化が得られると共に小型軽量化が得られる。
【００９７】
また、本発明によるセンターディファレンシャル装置によると、比較的小型で低速高トルクで回転する超音波モータの回転トルクを受けて作動するカム機構によるスラスト力で差動機構の差動を制御することによって、ギヤ列等の減速機構を用いることなく直接的に差動機構の差動制御ができ、差動制限機構の構成の簡素化が得られると共にコンパクト化及び軽量化が得られる。この差動制限装置のコンパクト化によりトランスミッションケース内に配置することが容易になり、トランスミッションの構成の簡素化及びコンパクト化が可能になり、トランスミッションの車両搭載性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１実施の形態の動力伝達装置を模式的に示す要部断面図である。
【図２】同じく、カム機構の作動を説明する断面図である。
【図３】同じく、カム機構の作動を説明する断面図である。
【図４】本発明における第２実施の形態の動力伝達装置を模式的に示す要部断面図である。
【図５】同じく、カム機構の作動を説明する断面図である。
【図６】同じく、カム機構の作動を説明する断面図である。
【図７】本発明における第３実施の形態のセンターディファレンシャル装置を示す断面図である。
【図８】図７のＡ部拡大図である。
【図９】同じく、カム機構の作動を説明する断面図である。
【図１０】同じく、カム機構の作動を説明する断面図である。
【図１１】従来の動力伝達装置の概略を示す断面図である。
【図１２】同じく、作動状態を示す説明図である。
【図１３】従来の動力伝達装置の概略を示す断面図である。
【図１４】同じく、作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１      入力軸（第１軸）
２      出力軸（第２軸）
３      動力伝達装置
１０      多板クラッチ部（摩擦係合部）
１１      クラッチドラム
１３ａ    スプライン溝
１５      クラッチハブ
１８      ドライブプレート（摩擦係合プレート）
１９      ドリブンプレート（摩擦係合プレート）
２０      駆動部
２１      超音波モータ
２２      モータケース
２２ｃ    側面
２４      ステータ
２５      ロータ
２６      プレッシャプレート
２６ｃ    側面
３０      カム機構
３１      ボール溝
３２      ボール溝
３３      ボール
４０      駆動部
４１      超音波モータ
４２      モータケース
４２ｃ    側面
４４      ステータ
４５      ロータ
４６      プレッシャプレート
４６ｃ    側面
４７      カム機構
４８      ボール溝
４９      ボール溝
５０      トランスミッションケース
５１      入力軸（第１軸）
５２      リヤドライブ軸（第２軸）
５８      フロントドライブ軸（第３軸）
６０      差動機構
６１      第１サンギヤ
６２      第２サンギヤ
６３      ピニオン部材
６３ａ    第１ピニオン
６３ｂ    第２ピニオン
６４      キャリヤ
６５      支持プレート
６６      支持プレート
６７      ピニオン軸
７０      差動制限機構
７１      多板クラッチ部（摩擦係合部）
７２      クラッチドラム
７２ａ    スプライン溝
７３      クラッチハブ
７５      ドライブプレート（摩擦係合プレート）
７６      ドリブンプレート（摩擦係合プレート））
８０      駆動部
８１      超音波モータ
８２      モータケース
８２ｃ    側面
８４      ステータ
８５      ロータ
８６      プレッシャプレート
９０      カム機構
９１      ボール溝
９２      ボール溝
９３      ボール
【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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