(57)【要約】【課題】入力された回転力を必要とされる軸方向力に変換するとともにストローク量を増加可能なカム機構と、このカム機構を備える駆動力伝達装置およびモータカム装置を提供することを目的とする。【解決手段】カム機構５０は、同軸上に相対回転可能に且つ軸方向に相対移動可能に支持され、軸方向の対向面に複数のカム溝を有する一対のカム部材５１，５２と、複数のカム溝にそれぞれ保持された複数のボール５３と、を備える。カム溝は、周方向位置によりボール５３の保持深さが漸次変動するように形成され、且つ保持するボール５３の移動軌道がカム部材５１，５２の回転軸を中心とする円弧軌道となるように形成される。複数のカム溝には円弧軌道の半径が互いに異なる内側カム溝と外側カム溝が含まれ、内側カム溝および外側カム溝の周方向の少なくとも一部が径方向に重複している。【選択図】図１
2013238255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上に相対回転可能に且つ軸方向に相対移動可能に支持され、軸方向の対向面に複数のカム溝を有する一対のカム部材と、
複数の前記カム溝にそれぞれ保持された複数のボールと、を備え、
前記カム溝は、周方向位置により前記ボールの保持深さが漸次変動するように形成され、且つ保持する前記ボールの移動軌道が前記カム部材の回転軸を中心とする円弧軌道となるように形成され、
複数の前記カム溝には前記円弧軌道の半径が互いに異なる内側カム溝と外側カム溝が含まれ、前記内側カム溝および前記外側カム溝の周方向の少なくとも一部が径方向に重複しているカム機構。
【請求項２】
請求項１のカム機構において、
前記内側カム溝および前記外側カム溝は、一対の前記カム部材が相対回転された場合に、回転角度に応じた前記ボールの前記保持深さの変動量が等しくなるように形成される。
【請求項３】
請求項１または２のカム機構において、
前記内側カム溝と前記外側カム溝とは、一対の前記カム部材が軸方向に最接近した状態において前記ボールをそれぞれ保持する位相が異なるように形成される。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項のカム機構において、
前記ボールを３個以上備え、
複数の前記カム溝は、各前記カム溝が前記ボールをそれぞれ保持した状態において各前記ボールが周方向に等間隔となるように形成される。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項のカム機構と、
円筒形状の外側回転部材と、
前記外側回転部材内に相対回転可能に同軸上に配置された軸状の内側回転部材と、
前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達するメインクラッチと、
磁力によりアーマチュアを引き寄せることで前記外側回転部材のトルクを伝達可能なパイロットクラッチを備える電磁クラッチ装置と、を備え、
前記カム機構は、前記メインクラッチと前記パイロットクラッチとの間に設けられ、前記パイロットクラッチを介して伝達される前記外側回転部材の回転と前記内側回転部材の回転との回転差を軸方向の押圧力に変換して、一対の前記カム部材が軸方向に離反するように相対移動させることにより前記メインクラッチを押圧する駆動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項のカム機構と、
一対の前記カム部材のうち支持カム部材を回転駆動させるモータと、
一対の前記カム部材のうち移動カム部材に連結された移動体と、
を備えるモータカム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向力を発生するカム機構と、このカム機構を備える駆動力伝達装置およびモータカム装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カム機構として、例えば、特許文献１には一対のカム部材の対向面に形成されたカム溝にボールを支持させたものが開示されている。このカム機構のカム溝は、周方向位置によりボールの保持深さが漸次変動するように傾斜角度もって形成されている。これにより、カム機構は、一対のカム部材を相対回転させてカム溝の傾斜方向にボールが移動させ、一対のカム部材が軸方向に離反するように相対移動させることで、回転力を軸方向力に変換している。
【０００３】
また、このようなカム機構を備えるものとして、例えば、特許文献２には電子制御カップリングと称される駆動力伝達装置が開示されている。この駆動力伝達装置は、電磁クラッチ装置のパイロットクラッチを介して外側回転部材と内側回転部材との回転差に応じたトルクをカム機構に伝達し、カム機構により当該トルクをメインクラッチに対する軸方向の押付力に変換し、押し付けられたメインクラッチにより外側回転部材と内側回転部材との間でトルクが伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０８０５０４号公報
【特許文献２】特開２００５−３４４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなカム機構には、使用状態などによってはストローク量（一対のカム部材が互いに離反可能な最大の移動量）の増加を望まれることがある。具体的には、例えば、上記の駆動力伝達装置において、メインクラッチの切断状態における各クラッチ板の相互作用を低減するために、クラッチ板同士の間隔を広く設定することがある。そうすると、メインクラッチの接続状態と切断状態を切り換えるためには、メインクラッチを押圧するカム機構のストローク量の増加を要することになる。
【０００６】
ここで、カム機構のストローク量を増加させるためには、カム溝におけるボールの移動軌道を長くするか、或いはカム溝の傾斜角度を増加させることが考えられる。カム機構は、回転力を使用状態に必要とされる軸方向力に変換可能とするために、カム溝およびボールの数量などが設定される。そうすると、カム部材の周方向に形成されるカム溝の数量によってカム溝の周方向長さが制約されるため、ボールの移動軌道の最大長さも制約されることになる。一方で、カム溝の傾斜角度を増加させるとカム溝からボールに作用する軸方向成分が小さくなるため、カム機構全体として必要とされる軸方向力を得るためにカム溝の傾斜角度に対しても一定の制約がある。そのため、カム機構のストローク量を増加することが容易でないことがあった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、入力された回転力を必要とされる軸方向力に変換するとともにストローク量を増加可能なカム機構と、このカム機構を備える駆動力伝達装置およびモータカム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】
【０００８】
（請求項１）本発明に係るカム機構は、同軸上に相対回転可能に且つ軸方向に相対移動可能に支持され、軸方向の対向面に複数のカム溝を有する一対のカム部材と、複数の前記カム溝にそれぞれ保持された複数のボールと、を備える。
前記カム溝は、周方向位置により前記ボールの保持深さが漸次変動するように形成され、且つ保持する前記ボールの移動軌道が前記カム部材の回転軸を中心とする円弧軌道となるように形成され、複数の前記カム溝には前記円弧軌道の半径が互いに異なる内側カム溝と外側カム溝が含まれ、前記内側カム溝および前記外側カム溝の周方向の少なくとも一部が径方向に重複している。
【０００９】
（請求項２）また、前記内側カム溝および前記外側カム溝は、一対の前記カム部材が相対回転された場合に、回転角度に応じた前記ボールの前記保持深さの変動量が等しくなるように形成される。
（請求項３）また、前記内側カム溝と前記外側カム溝とは、一対の前記カム部材が軸方向に最接近した状態において前記ボールをそれぞれ保持する位相が異なるように形成される。
（請求項４）また、前記ボールを３個以上備え、複数の前記カム溝は、各前記カム溝が前記ボールをそれぞれ保持した状態において各前記ボールが周方向に等間隔となるように形成される。
【００１０】
（請求項５）本発明に係る駆動力伝達装置は、カム機構と、円筒形状の外側回転部材と、前記外側回転部材内に相対回転可能に同軸上に配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達するメインクラッチと、磁力によりアーマチュアを引き寄せることで前記外側回転部材のトルクを伝達可能なパイロットクラッチを備える電磁クラッチ装置と、を備える。
前記カム機構は、前記メインクラッチと前記パイロットクラッチとの間に設けられ、前記パイロットクラッチを介して伝達される前記外側回転部材の回転と前記内側回転部材の回転との回転差を軸方向の押圧力に変換して、一対の前記カム部材が軸方向に離反するように相対移動させることにより前記メインクラッチを押圧する。
【００１１】
（請求項６）本発明に係るモータカム装置は、カム機構と、一対の前記カム部材のうち支持カム部材を回転駆動させるモータと、一対の前記カム部材のうち移動カム部材に連結された移動体と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
（請求項１）カム機構は、カム部材の端面において複数のカム溝を径方向の内側と外側に形成する構成としている。これにより、内側カム溝と外側カム溝の全体で必要とされるカム溝およびボールの数量を満たせばよいことになる。よって、ボールの円弧軌道が同径となるカム溝、即ち同一円上に形成されるカム溝の数量を低減することができる。従って、同一円上に全てのカム溝を形成した構成と比較して、内側カム溝および外側カム溝の周方向長さを長くすることができるので、ボールの移動軌道の最大長さも長くすることができる。これにより、カム溝の傾斜角度を増加させることなく、カム機構のストローク量を増加させることができる。
【００１３】
（請求項２）カム溝におけるボールの保持深さは、傾斜角度を含むカム溝の形状によって定まるものであり、一対のカム部材の相対回転により変動することになる。ここで、内側カム溝と外側カム溝は、それぞれ保持するボールの円弧軌道の半径が互いに異なるため、カム部材の回転角度に対してボールの移動距離が異なる。そのため、一対のカム部材が所定角度だけ相対回転した場合に、この回転角度に応じた内側カム溝によるボールの保持深さと、外側カム溝によるボールの保持深さが等しくなるように、各カム溝の形状を設定するようにしている。これにより、一対のカム部材が相対回転した場合に、何れのカム溝において回転力を軸方向力に変換するように作用することになり、カム機構の動作を安定化させることができる。
【００１４】
（請求項３）カム機構における複数のカム溝は、ボールの保持深さを漸次変動させるために、周方向に傾斜するように形成されている。よって、カム溝の溝深さ、および溝幅も周方向位置によって異なるように形成されることになる。そのため、各カム溝は、一対のカム部材が軸方向に最接近した状態においてボールを保持している部位の溝幅が最大となる。これに対して、内側カム溝と外側カム溝とは、一対のカム部材が軸方向に最接近した状態において、ボールをそれぞれ保持する位相が異なるように形成されるため、隣接するカム溝との距離を確保することができる。よって、カム部材の強度を低下させることなく、内側カム溝および外側カム溝を好適に形成することができる。
【００１５】
（請求項４）カム機構は、カム部材に形成された複数のカム溝およびボールによって、回転力を軸方向力に変換する。つまり、カム部材がボールを保持している位置で、カム部材を離反させる軸方向力が発生することになる。これに対して、カム機構が少なくとも３個以上のボールを備え、このボールを複数のカム溝により周方向に等間隔となるように保持することで、軸方向力が発生する位置が周方向に均等となる。これにより、カム機構の動作をより安定化させることが可能となる。
【００１６】
（請求項５）駆動力伝達装置は、メインクラッチとパイロットクラッチとの間に、カム機構を設けるようにしている。このカム機構は、内側カム溝と外側カム溝を備えることで、ストローク量を増加させることができるものである。これにより、メインクラッチのクラッチ板同士の間隔を広くすることが可能となる。よって、メインクラッチが切断状態における各クラッチ板の相互作用を低減することができる。従って、駆動力伝達装置の引き摺りトルクを低減し、車両の走行性を向上することができる。
【００１７】
（請求項６）モータカム装置は、モータにより支持カム部材を回転させ、この回転運動をカム機構により直線運動に変換して、移動カム部材に連結された移動体を移動させることができる。このカム機構は、内側カム溝と外側カム溝を備えることで、ストローク量を増加させることができるものである。また、カム機構のストローク量を増加させることなく使用状態により要求されるストローク量に設定した場合には、カム溝の傾斜角度を減少させることができる。これにより、カム溝からボールに作用する軸方向成分を大きくすることができるため、従来と比較してモータに必要とされるトルクを低減することができる。よって、より小型で省電力のモータを使用することができるので、装置全体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態における駆動力伝達装置の軸方向断面図である。
【図２】カム部材の対向面を軸方向から見た図である。
【図３】図１におけるカム機構の支持側カム部材および移動側カム部材の周方向断面図であり、カム部材の回転差がない状態を示す。
【図４】図１におけるカム機構の支持側カム部材および移動側カム部材の周方向断面図であり、カム部材の回転差がある状態を示す。
【図５】図２における内側カム溝および外側カム溝の周方向断面のうち各カム溝の長さと傾斜角度を比較する模式図である。
【図６】実施形態の変形態様におけるモータカム装置を示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜実施形態＞
本実施形態のカム機構を備える駆動力伝達装置１について説明する。駆動力伝達装置１は、例えば、四輪駆動車において車両の走行状態に応じて駆動力が伝達される補助駆動輪側への駆動力伝達系に適用される。より詳細には、四輪駆動車において、駆動力伝達装置１は、エンジンの駆動力が伝達されるプロペラシャフトと、リアディファレンシャルとの間に連結され、補助駆動輪に駆動力を伝達する接続状態と、駆動力を伝達しない切断状態とを切り換えられる。
【００２０】
駆動力伝達装置１の接続状態においては、プロペラシャフトから伝達される駆動力を、伝達割合を可変にしながら、リアディファレンシャルに伝達している。この駆動力伝達装置１は、例えば、前輪と後輪の回転差が生じた場合に、回転差を低減するように作用する。また、駆動力伝達装置１の切断状態においては、エンジンの駆動力が補助駆動輪に伝達されないように引き摺りトルクを確実に低減することが求められる。
【００２１】
（駆動力伝達装置１の構成）
駆動力伝達装置１の構成について、図１を参照して説明する。駆動力伝達装置１は、いわゆる電子制御カップリングからなる。この駆動力伝達装置１は、図１に示すように、外側回転部材としてのアウタケース１０と、内側回転部材としてのインナシャフト２０と、メインクラッチ３０と、パイロットクラッチ機構を構成する電磁クラッチ装置４０と、カム機構５０とを備えている。
【００２２】
アウタケース１０は、円筒形状のホールカバー（図示せず）の内周側に、当該ホールカバーに対して回転可能に支持されている。このアウタケース１０は、全体として円筒形状に形成されており、車両前側に配置されるフロントハウジング１１と車両後側に配置されるリヤハウジング１２とにより形成されている。
【００２３】
フロントハウジング１１は、例えばアルミニウムを主成分とする非磁性材料のアルミニウム合金により形成され、有底筒状に形成されている。フロントハウジング１１の円筒部の外周面が、ホールカバーの内周面に軸受を介して回転可能に支持されている。さらに、フロントハウジング１１の底部が、プロペラシャフト（図示せず）の車両後端側に連結されている。従って、フロントハウジング１１の有底筒状の開口側が車両後側を向くように配置されている。また、フロントハウジング１１の内周面のうち軸方向中央部には、雌スプライン１１ｓが形成されており、当該内周面の開口付近には、雌ねじが形成されている。
【００２４】
リヤハウジング１２は、円環状に形成されており、フロントハウジング１１の開口側の径方向内側に、フロントハウジング１１と一体的に配置されている。リヤハウジング１２の図１の右側には、全周に亘って環状溝が形成されている。このリヤハウジング１２の環状溝底の一部分には、非磁性材料としての例えばステンレス鋼により形成された環状部材１２ａを備えている。リヤハウジング１２のうち環状部材１２ａ以外の部位は、磁気回路を形成するために磁性材料である鉄を主成分とする材料（以下、「鉄系材料」と称する）により形成されている。リヤハウジング１２の外周面には、雄ねじが形成されており、当該雄ねじはフロントハウジング１１の雌ねじにねじ締めされる。なお、ナットをリヤハウジング１２の雄ねじに締め付けることにより、フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とを固定する。
【００２５】
インナシャフト２０は、外周面の軸方向中央部に雄スプライン２０ｓを備える軸状に形成されている。このインナシャフト２０は、リヤハウジング１２の中央の貫通孔を液密的に貫通して、アウタケース１０の内部に相対回転可能に同軸上に配置されている。そして、インナシャフト２０は、フロントハウジング１１およびリヤハウジング１２に対して軸方向位置を規制された状態で、フロントハウジング１１およびリヤハウジング１２に軸受を介して回転可能に支持されている。このインナシャフト２０の車両後端側（図１の右側）は、ディファレンシャルギヤ（図示せず）に連結されている。なお、アウタケース１０とインナシャフト２０とにより液密的に区画される空間内には、所定の充填率で潤滑油が充填されている。
【００２６】
メインクラッチ３０は、アウタケース１０とインナシャフト２０との間でトルクを伝達する。このメインクラッチ３０は、鉄系材料により形成された湿式多板式の摩擦クラッチである。メインクラッチ３０は、フロントハウジング１１の円筒部内周面とインナシャフト２０の外周面との間に配置されている。メインクラッチ３０は、フロントハウジング１１の底部とリヤハウジング１２の車両前方端面との間に配置されている。
【００２７】
このメインクラッチ３０は、インナメインクラッチ板３１とアウタメインクラッチ板３２とにより構成され、軸方向に交互に配置されている。インナメインクラッチ板３１は、内周側に雌スプライン３１ｓが形成されており、インナシャフト２０の雄スプライン２０ｓに嵌合されている。アウタメインクラッチ板３２は、外周側に雄スプライン３２ｓが形成されており、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ｓに嵌合されている。
【００２８】
電磁クラッチ装置４０は、磁力によりアーマチュア４３をヨーク４１側に引き寄せることでパイロットクラッチ４４同士を係合させる。つまり、電磁クラッチ装置４０は、アウタケース１０のトルクを、カム機構５０を構成する支持カム部材５１に伝達する。この電磁クラッチ装置４０は、ヨーク４１と、電磁コイル４２と、アーマチュア４３と、パイロットクラッチ４４とにより構成されている。
【００２９】
ヨーク４１は、環状に形成されており、リヤハウジング１２に対して相対回転可能となるように隙間を介してリヤハウジング１２の環状溝に収容されている。ヨーク４１は、ホールカバーに固定されている。また、ヨーク４１の内周側が、リヤハウジング１２に軸受を介して回転可能に支持されている。電磁コイル４２は、巻線を巻回することにより円環状に形成され、ヨーク４１に固定されている。
【００３０】
アーマチュア４３は、鉄系材料により形成されている。外周側に雄スプラインを備える円環状に形成されている。アーマチュア４３は、メインクラッチ３０とリヤハウジング１２との軸方向間に配置されている。そして、アーマチュア４３の外周側が、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ｓに嵌合されている。アーマチュア４３は、電磁コイル４２に電流が供給されると、ヨーク４１側に引き寄せられるように作用する。
【００３１】
パイロットクラッチ４４は、アウタケース１０と支持カム部材５１との間でトルクを伝達する。このパイロットクラッチ４４は、鉄系材料により形成されている。パイロットクラッチ４４は、フロントハウジング１１の円筒部内周面と支持カム部材５１の外周面との間に配置されている。さらに、パイロットクラッチ４４は、アーマチュア４３とリヤハウジング１２の車両前方端面との間に配置されている。
【００３２】
このパイロットクラッチ４４は、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとにより構成され、軸方向に交互に配置されている。インナパイロットクラッチ板４４ａは、内周側に雌スプラインが形成されており、支持カム部材５１の雄スプラインに嵌合されている。アウタパイロットクラッチ板４４ｂは、外周側に雄スプラインが形成されており、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ｓに嵌合されている。
【００３３】
そして、電磁コイル４２に電流が供給されると、ヨーク４１、リヤハウジング１２の外周側、パイロットクラッチ４４、アーマチュア４３、パイロットクラッチ４４、リヤハウジング１２の内周側、ヨーク４１を通過する磁気回路が形成される。そうすると、アーマチュア４３がヨーク４１側に引き寄せられて、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとが摩擦係合する。そして、アウタケース１０のトルクを支持カム部材５１に伝達する。一方、電磁コイル４２への電流供給を遮断すると、アーマチュア４３に対する吸引力がなくなり、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとの摩擦係合力が解除される。
【００３４】
カム機構５０は、メインクラッチ３０とパイロットクラッチ４４との間に設けられ、パイロットクラッチ４４を介して伝達されるアウタケース１０の回転とインナシャフト２０の回転との回転差に基づくトルクを軸方向の押圧力に変換する。そして、カム機構５０は、この押圧力によって支持カム部材５１と移動カム部材５２が軸方向に離反するように相対移動させることによりメインクラッチ３０を押圧する。このカム機構５０は、支持カム部材５１と、移動カム部材５２と、カムボール５３とから構成されている。
【００３５】
支持カム部材５１は、外周側に雄スプラインを備えた円環状に形成されている。この支持カム部材５１の車両前方端面には、複数の支持側カム溝５１ａ〜５１ｆが形成されている。支持カム部材５１は、インナシャフト２０の外周面に対して隙間を介して設けられ、リヤハウジング１２の車両前方端面にスラスト軸受６０を介して支持されている。従って、支持カム部材５１の車両後方端面は、スラスト軸受６０の軌道板に当接している。つまり、支持カム部材５１は、インナシャフト２０およびリヤハウジング１２に対して相対回転可能であり、軸方向に対して規制されて設けられている。さらに、支持カム部材５１の雄スプラインは、インナパイロットクラッチ板４４ａの雌スプラインに嵌合している。支持カム部材５１の支持側カム溝５１ａ〜５１ｆの詳細については後述する。
【００３６】
移動カム部材５２は、大部分を鉄系材料により形成され、内周側に雌スプライン５２ｓを備える円環状に形成されている。移動カム部材５２は、支持カム部材５１の車両前方側に配置されている。移動カム部材５２の車両後方端面には、支持カム部材５１の支持側カム溝５１ａ〜５１ｆに対して軸方向に対向するように、移動側カム溝５２ａ〜５２ｆが形成されている。また、移動カム部材５２の雌スプライン５２ｓが、インナシャフト２０の雄スプライン２０ｓに嵌合している。従って、移動カム部材５２は、インナシャフト２０と共に回転する。
【００３７】
さらに、移動カム部材５２の車両前方端面は、メインクラッチ３０のうち最も車両後方に配置されるインナメインクラッチ板３１に当接し得る状態となっている。移動カム部材５２は、車両前方に移動すると、当該インナメインクラッチ板３１に対して車両前方へ押し付ける。ここで、移動カム部材５２の移動側カム溝５２ａ〜５２ｆの詳細については、支持側カム溝５１ａ〜５１ｆとともに後述する。
【００３８】
カムボール５３は、球状からなり、支持側カム溝５１ａ〜５１ｆとそれに対向する移動側カム溝５２ａ〜５２ｆとの間にそれぞれ１個ずつ介在している。つまり、カムボール５３およびそれぞれのカム溝５１ａ〜５１ｆ，５２ａ〜５２ｆの作用により、支持カム部材５１と移動カム部材５２に回転差が生じた際には、移動カム部材５２が支持カム部材５１に対して軸方向に離間する方向（車両前方）へ移動する。支持カム部材５１に対する移動カム部材５２の軸方向離間量は、支持カム部材５１と移動カム部材５２との回転差が大きいほど大きくなり、カムボール５３がカム溝の周方向端部に位置している時に最大となる。最大となった軸方向離間量は、一対のカム部材（支持カム部材５１、移動カム部材５２）が互いに離反可能な最大の移動量であって、カム機構５０のストローク量に相当する。
【００３９】
（カム機構の詳細構成）
次に、カム機構５０の詳細構成について、図２〜図５を参照して説明する。ここで、カム機構５０における支持カム部材５１および移動カム部材５２は、上述したように、同軸上に相対回転可能に且つ軸方向に相対移動可能に支持され、一対のカム部材をなしている。そして、支持側カム溝５１ａ〜５１ｆおよび移動側カム溝５２ａ〜５２ｆは、一対のカム部材５１，５２の対向面に形成されているものである。
【００４０】
ここで、本実施形態においては、支持カム部材５１および移動カム部材５２の対向面は対称形状としていることから、図２では支持カム部材５１の支持側カム溝５１ａ〜５１ｆを示すとともに、括弧内に対応する移動カム部材５２の移動側カム溝５２ａ〜５２ｆを示している。そのため、以下に説明する支持カム部材５１の支持側カム溝５１ａ〜５１ｆについては、移動カム部材５２の移動側カム溝５２ａ〜５２ｆに対応する。
【００４１】
支持側カム溝５１ａ〜５１ｆは、支持カム部材５１の車両前方端面において、図２に示すように、半径の異なる円上に３箇所ずつ計６箇所に形成されている。より詳細には、支持側カム溝５１ａ〜５１ｃは、保持するカムボール５３の移動軌道が円弧軌道Ｂｉとなるように形成される内側カム溝である。これに対して支持側カム溝５１ｄ〜５１ｆは、保持するカムボール５３の移動軌道が円弧軌道Ｂｏとなるように形成される外側カム溝である。これらの円弧軌道Ｂｉ，Ｂｏは、支持カム部材５１の回転軸を中心とする円上にあるもので、その半径が互いに異なるものである。
【００４２】
また、内側カム溝（支持側カム溝５１ａ〜５１ｃ）は、円弧軌道Ｂｉ上において周方向中央部が周方向に等間隔（１２０°間隔）となるように配置されている。外側カム溝（支持側カム溝５１ｄ〜５１ｆ）についても同様に、円弧軌道Ｂｏ上に周方向に等間隔（１２０°間隔）に配置されている。さらに、内側カム溝と外側カム溝とは、支持カム部材５１と移動カム部材５２が軸方向に最接近した状態においてカムボール５３をそれぞれ保持する位相が異なるように、本実施形態では周方向に６０°ずれた位相に等間隔に形成される。
【００４３】
支持カム部材５１におけるカム溝の形状はカム機構５０の用途などに基づいて適宜設定されるものであるが、本実施形態においては、内側カム溝（支持側カム溝５１ａ〜５１ｃ）と外側カム溝（支持側カム溝５１ｄ〜５１ｆ）とは、周方向の少なくとも一部が径方向に重複するように形成される。具体的には、内側カム溝である支持側カム溝５１ａと、外側カム溝である支持側カム溝５１ｄとは、図２における角度範囲Ｒａで径方向に重複している。同様に、他のカム溝においても、内側と外側に隣接するカム溝同士で径方向に重複する範囲を有している。
【００４４】
また、支持側カム溝５１ａ〜５１ｆは、周方向中央部で溝深さが最も深くなるように、且つ周方向両側に向かって徐々に溝深さが浅くなるように形成されている。これにより、一対のカム部材５１，５２が軸方向に対向して配置された状態で、支持側カム溝５１ａ〜５１ｆと移動側カム溝５２ａ〜５２ｆによってそれぞれ保持されるカムボール５３の保持深さが周方向位置によって漸次変動するようになっている。具体的には、支持カム部材５１および移動カム部材５２が軸方向に最接近した状態では、図３に示すように、カムボール５３は、支持側カム溝５１ａおよび移動側カム溝５２ａの最深部に保持されている。そして、支持側カム溝５１ａの溝深さＤ１と移動側カム溝５２ａの溝深さＤ２の和が、カムボール５３の保持深さに相当する。
【００４５】
そして、支持側カム溝５１ａ〜５１ｆおよび移動側カム溝５２ａ〜５２ｆは、上述したように、周方向に傾斜角度をもって形成されている。そのため、支持カム部材５１と移動カム部材５２が相対回転された場合には、図４に示すように、支持側カム溝５１ａおよび移動側カム溝５２ａにおいてカムボール５３を保持する位置の溝深さＤ１，Ｄ２が浅くなる。これにより、カムボール５３の保持深さが支持カム部材５１に対する移動カム部材５２の回転角度に応じて増減し、この保持深さの変動量が移動カム部材５２の軸方向移動量に相当することになる。このようなカムボール５３の保持深さの変動については、他のカム溝においても同様である。
【００４６】
ここで、内側カム溝（支持側カム溝５１ａ〜５１ｃ）と外側カム溝（支持側カム溝５１ｄ〜５１ｆ）は、上述したように、それぞれ保持するカムボール５３の円弧軌道Ｂｉ，Ｂｏの半径が互いに異なる。そのため、支持カム部材５１と移動カム部材５２の回転角度に対してカムボール５３の移動距離が異なる。つまり、仮に内側カム溝と外側カム溝における周方向の傾斜角度を等しくすると、カムボールの移動距離が大きい外側カム溝の方が溝深さの浅い部位でカムボールを保持することになる。そうすると、内側カム溝と外側カム溝とではカムボールの保持深さが相違することになる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、内側カム溝および外側カム溝は、支持カム部材５１と移動カム部材５２が相対回転された場合に、回転角度に応じたカムボール５３の保持深さの変動量が等しくなるように形成されている。より詳細には、以下のように内側カム溝および外側カム溝の傾斜角度が設定される。
【００４８】
ここで、支持カム部材５１に対して移動カム部材５２が所定角度だけ相対回転した場合に、図５に示すように、この回転角度に応じた内側カム溝（支持側カム溝５１ａ、移動側カム溝５２ａ）によるカムボール５３の移動距離をＬ１とする。同様に、上記の回転角度に応じた外側カム溝（支持側カム溝５１ｄ、移動側カム溝５２ｄ）によるカムボール５３の移動距離をＬ２とする。そして、内側カム溝の傾斜角度をθ１とし、外側カム溝の傾斜角度をθ２とする。このとき、Ｌ１×ｔａｎθ１＝Ｌ２×ｔａｎθ２の関係が成立するように、それぞれの傾斜角度θ１，θ２が設定される。このように内側カム溝と外側カム溝は、上記のような関係が常に成立するように形成され、これにより何れの支持側カム溝５１ａ〜５１ｆおよび移動側カム溝５２ａ〜５２ｆにおいてもカムボール５３と接触した状態を維持される。
【００４９】
（駆動力伝達装置の動作）
上述した構成からなる駆動力伝達装置１の動作について説明する。先ず、初期状態として、電磁クラッチ装置４０の電磁コイル４２に電流が供給されていない状態とする。この場合、パイロットクラッチ４４が係合していないため、アウタケース１０と支持カム部材５１とは相対回転可能な状態となる。また、移動カム部材５２は、インナシャフト２０とスプライン嵌合しているため、インナシャフト２０と共に回転する。そして、図１に示すように、移動カム部材５２は、弾性部材または潤滑油の遠心油圧などによって車両後方に付勢されている。
【００５０】
さらに、支持カム部材５１は、カムボール５３を介して移動カム部材５２のみにより回転規制されているため、移動カム部材５２の回転に伴って回転する。そのため、支持カム部材５１と移動カム部材５２とは位相差を生じない。そうすると、カムボール５３は、図３に示すように、支持側カム溝５１ａおよび移動側カム溝５２ａの最深部に位置することになる。従って、移動カム部材５２は、支持カム部材５１に最接近した位置、即ちメインクラッチ３０から最も遠い位置に位置している。
【００５１】
このようなカム機構５０が動作することで、移動カム部材５２は、車両後方側に位置するため、メインクラッチ３０に対して押付力を発生しない。つまり、メインクラッチ３０の係合が確実に解除されている切断状態となる。また、インナメインクラッチ板３１の一端と移動カム部材５２との離間距離は最も長い状態であり、これにより引きずりトルクを低減している。
【００５２】
続いて、アウタケース１０とインナシャフト２０とが回転差を生じている状態とする。先ず、電磁クラッチ装置４０の電磁コイル４２に電流が供給されると、電磁コイル４２を基点としてヨーク４１、リヤハウジング１２、アーマチュア４３を循環するループ状の磁気回路が形成される。このように、磁気回路が形成されることで、アーマチュア４３がヨーク４１側、すなわち軸方向後方に向かって引き寄せられる。その結果、アーマチュア４３は、パイロットクラッチ４４を押圧して、インナパイロットクラッチ板４４ａとアウタパイロットクラッチ板４４ｂとが摩擦係合する。そうすると、アウタケース１０の回転トルクが、パイロットクラッチ４４を介して支持カム部材５１へ伝達されて、支持カム部材５１が回転する。
【００５３】
ここで、移動カム部材５２はインナシャフト２０とスプライン嵌合しているため、インナシャフト２０と共に回転する。従って、図４に示すように、支持カム部材５１と移動カム部材５２とに回転差が生じることになる。そうすると、カムボール５３およびそれぞれのカム溝５１ａ〜５１ｆ，５２ａ〜５２ｆの作用により、支持カム部材５１に対して移動カム部材５２が軸方向（車両前側）に移動する。移動カム部材５２がメインクラッチ３０を車両前側へ押圧することになる。
【００５４】
その結果、インナメインクラッチ板３１とアウタメインクラッチ板３２とが相互に当接して摩擦係合状態（接続状態）となる。そうすると、アウタケース１０の回転トルクが、メインクラッチ３０を介してインナシャフト２０に伝達される。そうすると、アウタケース１０とインナシャフト２０との回転差を低減することができる。なお、電磁コイル４２へ供給する電流量を制御することで、メインクラッチ３０の摩擦係合力を制御できる。つまり、電磁コイル４２へ供給する電流量を制御することで、アウタケース１０とインナシャフト２０との間で伝達されるトルクを制御できる。
【００５５】
（駆動力伝達装置１およびカム機構５０による効果）
上述した駆動力伝達装置１によると、カム機構５０は、一対のカム部材（支持カム部材５１、移動カム部材５２）の端面において、複数のカム溝を径方向の内側と外側に形成する構成としている。これにより、内側カム溝（支持側カム溝５１ａ〜５１ｃ、移動側カム溝５２ａ〜５２ｃ）と外側カム溝（支持側カム溝５１ｄ〜５１ｆ、移動側カム溝５２ｄ〜５２ｆ）の全体で必要とされるカム溝およびカムボール５３の数量を満たせばよいことになる。従って、同一円上に全てのカム溝を形成した構成と比較して、内側カム溝および外側カム溝の周方向長さを長くすることができるので、カムボール５３の移動軌道の最大長さも長くすることができる。これにより、内側カム溝および外側カム溝の傾斜角度を増加させることなく、カム機構５０のストローク量を増加させることができる。
【００５６】
ここで、カム溝におけるカムボール５３の保持深さは、傾斜角度を含むカム溝の形状によって定まるものであり、一対のカム部材（支持カム部材５１、移動カム部材５２）の相対回転により変動することになる。本実施形態では、相対回転の回転角度に応じた内側カム溝によるカムボール５３の保持深さと、外側カム溝によるカムボール５３の保持深さが等しくなるように、各カム溝の傾斜角度θ１，θ２を含む形状を設定するようにしている。これにより、一対のカム部材（支持カム部材５１、移動カム部材５２）が相対回転した場合に、何れのカム溝において回転力を軸方向力に変換するように作用することになり、カム機構５０の動作を安定化させることができる。
【００５７】
また、本実施形態において、内側カム溝（支持側カム溝５１ａ〜５１ｃ）と外側カム溝（支持側カム溝５１ｄ〜５１ｆ）とは、一対のカム部材（支持カム部材５１、移動カム部材５２）の初期状態において、カムボール５３をそれぞれ保持する位相が異なるように、詳細には周方向に６０°毎に等間隔となるように形成されるものとした。これにより、内側と外側に隣接するカム溝との距離を確保することができる。これは、移動カム部材５２においても同様である。よって、支持カム部材５１および移動カム部材５２の強度を低下させることなく、内側カム溝および外側カム溝を好適に形成することができる。
【００５８】
また、カム機構５０は、計６個のカムボール５３を備え、このカムボール５３を複数のカム溝により周方向に６０°毎に等間隔となるように保持する構成とした。これにより、カム機構５０において、軸方向力が発生する位置が周方向に均等となる。よって、カム機構５０の動作をより安定させることが可能となる。
【００５９】
駆動力伝達装置１は、メインクラッチとパイロットクラッチとの間に、カム機構５０を設けるようにしている。このカム機構５０は、上述したように、従来と比較してストローク量を増加させることができるものである。これにより、メインクラッチ３０のインナメインクラッチ板３１とアウタメインクラッチ板３２の間隔を広くすることが可能となる。よって、メインクラッチ３０が切断状態における各クラッチ板３１，３２の相互作用を低減することができる。従って、駆動力伝達装置１の引き摺りトルクを低減し、車両の走行性を向上することができる。
【００６０】
＜実施形態の変形態様＞
（モータカム装置について）
本実施形態では、カム機構を備える駆動力伝達装置１を例示して説明した。これに対してカム機構は、その他に回転運動を直線運動に変化させる機構として種々の装置に適用することが可能である。例えば、図６に示すように、カム機構を備えるモータカム装置１０１としてもよい。このモータカム装置１０１は、カム機構５０と、モータ１７０と、移動体１８０とを備える。カム機構５０は、本実施形態で説明したものであり、ここでは支持カム部材５１の径方向外周面の少なくとも一部に外歯歯車が形成されている。
【００６１】
モータ１７０は、例えば電動のサーボモータであって、回転軸には一対のカム部材のうち支持カム部材５１の外歯歯車と噛合する外歯歯車が形成されている。これにより、モータ１７０は、支持カム部材５１を回転駆動させることが可能となっている。移動体１８０は、一対のカム部材のうち移動カム部材５２に連結され、軸方向に移動可能に支持されている。また、支持カム部材５１は、図示しない弾性部材または移動体１８０による作用によって、支持カム部材５１側に付勢されている。
【００６２】
このような構成からなるモータカム装置１０１は、モータ１７０の回転駆動を制御することにより、上述したカム機構５０の作用により、一対のカム部材（支持カム部材５１、移動カム部材５２）の相対回転の回転差に応じて移動カム部材５２を軸方向に移動させることができる。このカム機構５０は、従来と比較してストローク量を増加させることができるものである。また、カム機構５０のストローク量を増加させることなく使用状態により要求されるストローク量に設定した場合には、カム溝の傾斜角度を減少させることができる。これにより、カム溝からカムボール５３に作用する軸方向成分を大きくすることができるため、従来と比較してモータに必要とされるトルクを低減することができる。よって、より小型で省電力のモータを使用することができるので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００６３】
（その他の態様について）
本実施形態において、支持カム部材５１は、内側カム溝である支持側カム溝５１ａ〜５１ｃと、外側カム溝である支持側カム溝５１ｄ〜５１ｆとを有するものとした。そして、この内側カム溝および外側カム溝は、保持するカムボール５３の軌道半径が異なる２種類の円上に形成されるものである。これに対して、支持カム部材５１は、互いに軌道半径が異なる３種類以上の円上に形成された複数のカム溝を有するようにしてもよい。これにより、実施形態では、周方向に２列のカム溝が形成されていたのに対して、周方向に３列以上のカム溝が形成されることになる。
【００６４】
このような構成においても、複数のカム溝は、各カム溝がボールをそれぞれ保持した状態において、各ボールが周方向に等間隔となるように形成されると好適である。また、全体としてのボールおよびカム溝を同数とするならば、一のカム溝あたりの周方向長さをさらに延ばすことができる。よって、カム機構として、ストローク量の増加または軸方向力の増加を図ることができる。
【００６５】
また、本実施形態において、各カム溝は、溝底が直線的な勾配となるように形成されるものとして説明した。カム機構においては、その用途などによってはカム溝の溝底は曲線状に形成されることもある。このような場合においても本発明の内側カム溝および外側カム溝を有する構成を適用することができる。また、カム溝の溝底が曲線状であっても、内側カム溝および外側カム溝は、一対のカム部材が相対回転された場合に、回転角度に応じたボールの保持深さの変動量が等しくなるように形成されるようにすると好適である。
【００６６】
カム機構５０は、６箇所にカムボール５３を保持する構成としたが、好適には３個以上備えればよく、さらに多くのカムボール５３を備えるようにしてもよい。さらに、本実施形態では、内側カム溝と外側カム溝とは、支持カム部材５１と移動カム部材５２が軸方向に最接近した初期状態においてカムボール５３をそれぞれ保持する位相が異なるように６０°ずれた位相に等間隔に形成されるものとした。これに対して、カム機構５０の初期状態において、内側カム溝と外側カム溝がカムボール５３をそれぞれ保持する位相が同位相となるように形成してもよい。このような構成においては、カム溝の溝幅の大きい部位が径方向に重複することにあるが、それ以外の構成により同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００６７】
１：駆動力伝達装置、  １０１：モータカム装置、  １０：アウタケース（外側回転部材）、  ２０：インナシャフト（内側回転部材）、  ３０：メインクラッチ、  ４０：電磁クラッチ装置、  ４３：アーマチュア、  ４４：パイロットクラッチ、  ５０：カム機構、  ５１：支持カム部材、  ５２：移動カム部材、  ５３：カムボール、  ５１ａ〜５１ｃ：支持側カム溝（内側カム溝）、  ５１ｄ〜５１ｆ：支持側カム溝（外側カム溝）、  ５２ａ〜５２ｃ：移動側カム溝（内側カム溝）、  ５２ｄ〜５２ｆ：移動側カム溝（外側カム溝）、  １７０：モータ、  １８０：移動体
【図１】
2013238255.tif 000003
【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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