(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に一方向と他方向に回転することによりトルクの方向切り換えが可能な電動モータと、該電動モータの回転トルクを受けて差動するカム機構と、駆動力が伝達される一側の回転部材と他側の回転部材との間に配置され、前記カム機構のカムスラスト力によって締結される摩擦クラッチとを備え、前記カム機構が、異なった相対回転方向に設けられた２対のカム面を有し、各対のカム面に互いに異なった第１のカム角と第２のカム角が設定されており、前記電動モータが一方向に回転したとき前記第１のカム角によって前記カム機構が作動し、第１のカムスラスト力によって前記摩擦クラッチを押圧締結させ、前記電動モータが他方向に回転したとき前記第２のカム角によって前記カム機構が作動し、前記第１のカムスラスト力とは異なる第２のカムスラスト力によって前記摩擦クラッチを押圧締結させることを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
請求項１記載の発明であって、
前記電動モータと前記カム機構との間に、歯数比が互いに異なった２対の入力ギヤと出力ギヤとからなるギヤ組を配置し、前記カム機構を前記各ギヤ組の出力ギヤ間に形成し、前記電動モータによって前記各ギヤ組の入力ギヤを回転させると２つの出力ギヤの間に回転数差が生じ、この回転数差によって前記カム機構が作動することを特徴とするクラッチ装置。
【請求項３】
請求項１記載の発明であって、
前記電動モータと前記カム機構との間に、トルク増幅機構が配置されていることを特徴とするクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カム機構のカムスラスト力によって摩擦クラッチを締結するクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公平８−１９９７１号公報に図８のような摩擦係合装置用アクチュエ−タ２０１が記載されている。
【０００３】
この摩擦係合装置用アクチュエ−タ２０１は、例えば、スポ−ツ走行する四輪駆動車などのセンタ−デフに用いられており、センタ−デフの両出力側に連結された中空軸２０３、２０５と、これらの間に配置された多板クラッチ２０７と、中空軸２０９、２１１の間に設けられたカム２１３と、不思議歯車機構２１５と、トルク増幅機構２１７と、電動モ−タ２１９などから構成されている。
【０００４】
図９のように、カム２１３はカム面２２１、２２３の間にボ−ル２２５を配置したボ−ルカムであり、カム面２２１、２２３のカム角は両方向で同一である。
【０００５】
又、不思議歯車機構２１５は、歯数が僅かに異なった一対の出力ギヤ２２７、２２９と、これと噛み合った入力ギヤ２３１からなり、入力ギヤ２３１の回転に伴って出力ギヤ２２７、２２９の間に相対回転が生じ、大きなトルクが生じる。
【０００６】
トルク増幅機構２１７は、入力ギヤ２３１とこれより小径のギヤ２３３とからなり、電動モ−タ２１９の回転を減速してトルクを増幅する。
【０００７】
電動モ−タ２１９を回転させると、そのトルクがトルク増幅機構２１７で増幅されて不思議歯車機構２１５を駆動し、出力ギヤ２２７、２２９の間に生じ中空軸２０９、２１１を介して伝達される大きなトルクによってカム２１３が作動し、そのカムスラスト力によって多板クラッチ２０７が締結され、センタ−デフの差動が制限される。
【０００８】
電動モ−タ２１９をいずれの方向に回転させても、上記のように、カム２１３のカム角が両方向で同一であるから、多板クラッチ２０７による差動制限力の大きさは変わらない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
スポ−ツ走行をする車両では、操縦性や車体の安定性などを向上させるために大きな差動制限力が必要であり、更には、差動をロックする機能が必要である。
【００１０】
しかし、車両のバッテリから得られる電流は数アンペアであり、電動モ−タ２１９のトルクが限られているから、差動をロックさせる程の充分な差動制限力が得られないことがある。
【００１１】
従って、設計段階で、差動をロックできるようにカム２１３のカム角を決めると、中庸の差動制限特性が得られず、中庸の差動制限特性が得られるようにカム２１３のカム角を決めると、差動をロックすることができない。
【００１２】
このように、トルクの発生範囲が狭いから、広い範囲で差動制限力を調整することができない。
【００１３】
そこで、この発明は、トルク源のトルクを受けて作動するカム機構によって、摩擦クラッチの締結力を広い範囲で調整することができるクラッチ装置の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１のクラッチ装置は、回転方向に一方向と他方向に回転することによりトルクの方向切り換えが可能な電動モータと、該電動モータの回転トルクを受けて差動するカム機構と、駆動力が伝達される一側の回転部材と他側の回転部材との間に配置され、前記カム機構のカムスラスト力によって締結される摩擦クラッチとを備え、前記カム機構が、異なった相対回転方向に設けられた２対のカム面を有し、各対のカム面に互いに異なった第１のカム角と第２のカム角が設定されており、前記電動モータが一方向に回転したとき前記第１のカム角によって前記カム機構が作動し、第１のカムスラスト力によって前記摩擦クラッチを押圧締結させ、前記電動モータが他方向に回転したとき前記第２のカム角によって前記カム機構が作動し、前記第１のカムスラスト力とは異なる第２のカムスラスト力によって前記摩擦クラッチを押圧締結させることを特徴とする。
【００１５】
このように、本発明のクラッチ装置は、カム機構のカム面に異なった相対回転方向（トルク方向）で異なった第１、第２のカム角を与え、トルクの方向切り換えが可能な電動モータによって異なったカム角のカム面を作動させ、それぞれのカムスラスト力によって摩擦クラッチを押圧する。
【００１６】
従って、それだけ摩擦クラッチのトルク発生範囲が広くなり、例えば、一方のトルク方向では中庸の締結力が得られ、他方のトルク方向では充分に大きな締結力が得られる。
【００１７】
そこで、例えば、このクラッチ装置をデファレンシャル装置の差動制限機構に用いれば、従来例と異なって、中庸の差動制限特性と、差動をロックする大きな差動制限力との両方が得られるから、操縦性や車体の安定性などを大きく向上させることができる。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記電動モータと前記カム機構との間に、歯数比が互いに異なった２対の入力ギヤと出力ギヤとからなるギヤ組を配置し、前記カム機構を前記各ギヤ組の出力ギヤ間に形成し、前記電動モータによって前記各ギヤ組の入力ギヤを回転させると２つの出力ギヤの間に回転数差が生じ、この回転数差によって前記カム機構が作動することを特徴とする。
【００１９】
この構成では、互いに異なった歯数比を有する２対のギヤ組を電動モータとカム機構との間に配置したことにより、電動モータによって各ギヤ組の入力ギヤにトルクを与えるだけで各出力ギヤの間に回転数差が生じ、この回転数差によってカム機構が作動する。
【００２０】
又、トルク源のトルク方向を切り換えれば、カム機構がカム角の異なったカム面で作動し、異なった押圧力で摩擦クラッチを締結させる。
【００２１】
こうして、請求項１の構成と同等の効果を得る。
【００２２】
これに加えて、ギヤ組の各出力ギヤの回転数差を用いてカム機構を作動させるように構成したから、例えば、静止側部材、あるいは、回転ケ−シングとギヤとの間にカム機構を設ける必要がない。
【００２３】
従って、カム機構がギヤ組以外の部材との相対回転の影響から解放され、トルク源によるカムスラスト力の制御が容易になり、摩擦クラッチの締結力を正確に調整することができる。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明であって、前記電動モータと前記カム機構との間に、トルク増幅機構が配置されていることを特徴とする。
【００３４】
請求項３の発明では、電動モータとカム機構との間にトルク増幅機構を配置したことにより、電動モ−タを用いた場合、同一のトルクモ−タ電流（モ−タトルク）で摩擦クラッチの締結力がそれだけ強化される。
【００３５】
従って、電動モ−タを小型にすることが可能になり、車載機器では、バッテリの負担が軽減され、エンジンの燃費が向上する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３によって本発明の第１実施形態を説明する。この実施形態のクラッチ装置１はデファレンシャル装置３に用いられている。
【００４２】
なお、左右の方向は図１での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００４３】
デファレンシャル装置３は、クラッチ装置１、デフケ−ス５、ベベルギヤ式の差動機構７などから構成されている。
【００４４】
デフケ−ス５は、デフキャリヤの内部に配置されており、リングギヤ９に入力するエンジンの駆動力によって回転駆動される。
【００４５】
差動機構７は、デフケ−ス５に固定されたピニオンシャフト１１と、ピニオンシャフト１１上に回転自在に支承されたピニオンギヤ１３、ピニオンギヤ１３と噛み合った一対の出力側サイドギヤ１５、１７などから構成されている。
【００４６】
デフケ−ス５を回転させるエンジンの駆動力はピニオンシャフト１１とピニオンギヤ１３を介してサイドギヤ１５、１７に分割され、車軸１９、２１を介してそれぞれの車輪を駆動する。
【００４７】
クラッチ装置１は、多板クラッチ２３（摩擦クラッチ）と、２対のギヤ組２５、２７と、電動モ−タ２９（トルク源）と、カム機構３１と、押圧部材３３などから構成されている。
【００４８】
多板クラッチ２３はデフケ−ス５と車軸２１との間に設けられており、締結されるとデフケ−ス５と車軸２１（サイドギヤ１７）の差動回転を制動し、差動機構７の差動を制限する。
【００４９】
ギヤ組２５、２７は入力ギヤ３５、３７と出力ギヤ３９、４１からそれぞれ構成されている。入力ギヤ３５と出力ギヤ３９（ギヤ組２５）と、入力ギヤ３７と出力ギヤ４１（ギヤ組２７）にはそれぞれ僅かに異なった歯数比が与えられている。
【００５０】
電動モ−タ２９は可逆回転モ−タであり、ギヤ組２５、２７の入力ギヤ３５、３７を双方向に回転駆動する。
【００５１】
電動モ−タ２９が入力ギヤ３５、３７を回転させると、上記の歯数比の差によって出力ギヤ３９、４１の間に相対回転が生じ、大きなトルクが生じる。このトルクは電動モ−タ２９（入力ギヤ３５、３７）の回転方向によって反転する。
【００５２】
カム機構３１はこれらの出力ギヤ３９、４１の間に配置されている。
【００５３】
図２のように、カム機構３１のカム面４３、４３とカム面４５、４５はそれぞれ出力ギヤ３９、４１に形成されており、これらの間にはボ−ル４７（転動体）が配置されている。
【００５４】
又、Ａ方向のトルクを受けるカム面４３には大きなカム角θ１が形成されており、Ｂ方向のトルクを受けるカム面４５には小さなカム角θ２が形成されている。
【００５５】
押圧部材３３はデフケ−ス５を貫通するロッド４９とギヤ３９とを介してカム機構３１のカムスラスト力を受け、多板クラッチ２３を締結する。
【００５６】
このように、電動モ−タ２９のトルクはギヤ組２５、２７によって大きなトルクに変換され、このトルクによってカム機構３１が作動する。カム機構３１はそのカムスラスト力によって多板クラッチ２３を締結し、差動機構７の差動を制限する。
【００５７】
このとき、カム機構３１がＡ方向のトルクを受けるように電動モ−タ２９を回転させると、大きいカム角θ１のカム面４３で小さなカムスラスト力が生じ、多板クラッチ２３による差動制限力は比較的小さくなる。
【００５８】
又、電動モ−タ２９をその反対方向に回転させると、カム機構３１にＢ方向のトルクが掛かり、小さいカム角θ２のカム面４５で大きなカムスラスト力が生じ、多板クラッチ２３による差動制限力が大きく強化される。
【００５９】
図４は、電動モ−タ２９のトルク（電流Ａ）と多板クラッチ２３の差動制限トルクＴ（カム機構３１のカムスラスト力）との特性を示すものである。
【００６０】
グラフ５１はカム機構３１がＡ方向のトルクを受けたときの特性であり、グラフ５３はカム機構３１がＢ方向のトルクを受けたときの特性であり、カム機構３１のカム角を変えたことによって、トルクＡの方向では差動制限力が小さくなり、トルクＢの方向では差動制限力が大きくなることを示している。
【００６１】
例えば、電動モ−タ２９に３Ａの電流を流すと、トルクＡの方向では比較的小さな差動制限トルク（Ｔ１）が得られ、トルクＢの方向では大きな差動制限トルク（Ｔ２）が得られる。
【００６２】
そこで、通常のスポ−ツ走行中はトルクＡ方向の差動制限力によって適度な差動制限を行い、悪路走行時などで必要になったときは、電動モ−タ２９を逆転させれば、トルクＢ方向の大きな差動制限力によって差動をロックすることができる。
【００６３】
こうして、クラッチ装置１を用いたデファレンシャル装置３が構成されている。
【００６４】
上記のように、このデファレンシャル装置３では、差動制限機構であるクラッチ装置１のカム機構３１に異なったカム角θ１、θ２を与えたから、それだけ差動制限力の範囲が広くなり、一方のトルク方向では適度な中庸の差動制限特性が得られ、他方のトルク方向では差動のロックが可能な大きな差動制限力が得られる。
【００６５】
又、歯数比の異なった２対のギヤ組２５、２７を用いたことにより、電動モ−タ２９によって各入力ギヤ３５、３７にトルクを与えるだけで各出力ギヤ３９、４１の間に回転数差が生じ、この回転数差によってカム機構３１を作動させることができると共に、電動モ−タ２９を反転させれば、カム機構３１がカム角θ１、θ２の異なったカム面４３、４５で作動し、多板クラッチ２３を異なった押圧力で押圧することができる。
【００６６】
又、ギヤ組２５、２７の各出力ギヤ３９、４１の回転数差を用いてカム機構３１を作動させるように構成したから、例えば、デファレンシャル装置３を収容するデフキャリヤ、あるいは、デフケ−ス５とギヤとの間にカム機構３１を設ける必要がない。
【００６７】
従って、カム機構３１がデフキャリヤやデフケ−ス５との相対回転の影響から解放され、電動モ−タ２９によるカムスラスト力の制御が容易になるから、多板クラッチ２３の連結力を正確に調整することができる。
【００６８】
又、トルク源に用いた電動モ−タ７７はトルクの反転が容易であり、制御が簡単である。
【００６９】
又、電動モ−タ７７を用いれば、トルクの反転機構が不要であるから、それだけクラッチ装置１とデファレンシャル装置３の構成を簡単にできる。
【００７０】
又、カム機構３１をボ−ルカムにしたから、その摩擦損失が低減し、電動モ−タ２９のトルクがそれだけ有効に利用され、大きな差動制限力が得られる。
【００７１】
又、多板クラッチ２３は摩擦面の面積が広いから、トルク容量が大きく、大きな差動制限力が得られる。
【００７２】
又、多板クラッチ２３はコンパクトであるから、クラッチ装置１とデファレンシャル装置３を小型軽量に構成できる。
【００７３】
又、クラッチ板の枚数を変えることにより、差動制限特性を調整できて有利である。
【００７４】
なお、上記の実施形態では、カム機構３１はボ−ルカムであるが、請求項４の構成のように、カム機構は転動体を介さずにカム面を直接噛み合わせるものでもよい。
【００７５】
図４はこのようなカム機構を用いて構成した本発明の第２実施形態を示している。
【００７６】
以下、第１実施形態の部材を引用しながら説明する。
【００７７】
このカム機構５５はギヤ組２３、２５の出力ギヤ３９、４１に設けられており、出力ギヤ３９に形成されたカム面５７、５９と、出力ギヤ４１に形成されたカム面６１、６３とから構成されている。
【００７８】
カム面５７はカム面６１と、又、カム面５９はカム面６３とそれぞれ直接噛み合う。
【００７９】
又、Ａ方向のトルクを受けるカム面５７、６１には大きなカム角θ３が形成されており、Ｂ方向のトルクを受けるカム面５９、６３には小さなカム角θ４が形成されている。
【００８０】
カム機構５５がＡ方向のトルクを受ける方向に電動モ−タ２９を回転させると、大きいカム角θ３のカム面５７、６１で小さなカムスラスト力が生じ、多板クラッチ２３による差動制限力は比較的小さくなる。
【００８１】
又、電動モ−タ２９を反対方向に回転させると、カム機構５５にＢ方向のトルクが掛かり、小さいカム角θ４のカム面５９、６３で大きなカムスラスト力が生じ、多板クラッチ２３による差動制限力が大きく強化される。
【００８２】
そこで、通常のスポ−ツ走行中はトルクＡ方向の差動制限力によって適度な差動制限を行い、悪路走行時などで必要になったときは電動モ−タ２９を逆転させれば、トルクＢ方向の大きな差動制限力によって差動をロックすることができる。
【００８３】
又、カム機構５５は、各カム面を直接噛み合わせたことによって構造が簡単になり、低コストになる。
【００８４】
次に、図５によって本発明の第３実施形態を説明する。この実施形態のクラッチ装置６５はデファレンシャル装置６７に用いられている。
【００８５】
なお、左右の方向はデファレンシャル装置６７が用いられた車両及び図５での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００８６】
デファレンシャル装置６７は、クラッチ装置６５、デフケ−ス６９、ベベルギヤ式の差動機構７１などから構成されている。
【００８７】
又、クラッチ装置６５は、多板クラッチ７３（摩擦クラッチ）、減速ギヤ組７５（ギヤ組）、電動モ−タ７７（トルク源）、カム機構７９、押圧部材８１などから構成されている。
【００８８】
デファレンシャル装置６７はデフキャリヤ８３の内部に収納されており、デフケ−ス６９はベアリング８５、８７によってデフキャリヤ８３に支承されている。
【００８９】
デフケ−ス６９にはリングギヤ８９がボルト９１で固定されており、このリングギヤ８９はドライブピニオンギヤ９３と噛み合っている。ドライブピニオンギヤ９３はドライブピニオンシャフト９５の後端に一体形成されており、ベアリング９７、９９によってデフキャリヤ８３に支承されている。
【００９０】
ドライブピニオンシャフト９５の前端にはフランジ１０１がスプライン連結されナット１０３で固定されており、デフキャリヤ８３とフランジ１０１との間にはシ−ル１０５が配置され、外部へのオイル洩れと、外部からの異物の侵入とを防止している。
【００９１】
ドライブピニオンシャフト９５はフランジ１０１を介してプロペラシャフト側に連結されている。
【００９２】
こうして、エンジンの駆動力はトランスミッションからプロペラシャフトを介してデフケ−ス６９を回転させる。
【００９３】
デフケ−ス６９の内部にはボス１０７を中心にして複数本のピニオンシャフト１０９が放射状に配置されており、各ピニオンシャフト１０９の先端部はデフケ−ス６９の貫通孔１１１に係合し、スプリングピン１１３で固定されている。
【００９４】
ピニオンシャフト１０９上にはピニオンギヤ１１５が回転自在に支承されており、ピニオンギヤ１１５には左右から出力側サイドギヤ１１７、１１９が噛み合って、ベベルギヤ式の差動機構７１を構成している。
【００９５】
サイドギヤ１１７、１１９はピニオンギヤ１１５との噛み合いによって径方向外側から支持されており、デフケ−ス６９にはピニオンギヤ１１５の遠心力と噛み合い反力を受ける球面ワッシャ部１２１が形成されている。
【００９６】
左のサイドギヤ１１７は左のドライブシャフトにスプライン連結されており、右のサイドギヤ１１９は右のドライブシャフト１２３にスプライン連結されている。各ドライブシャフトはそれぞれ継ぎ手と他のドライブシャフトとを介して左右の車輪に連結されている。
【００９７】
デフケ−ス６９を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンシャフト１０９からピニオンギヤ１１５を介してサイドギヤ１１７、１１９に分配され、各車輪側に伝達される。又、悪路などで車輪間に駆動抵抗差が生じると、エンジンの駆動力はピニオンギヤ１１５の自転によって各車輪側に差動分配される。
【００９８】
多板クラッチ７３は、デフケ−ス６９と右のサイドギヤ１１９との間に配置されており、その摩擦トルクによって差動機構７１の差動を制限する。
【００９９】
電動モ−タ７７はデフキャリヤ８３の外部に配置されている。
【０１００】
減速ギヤ組７５は、互いに噛み合った小径の入力ギヤ１２５と大径の出力ギヤ１２７から構成されている。
【０１０１】
入力ギヤ１２５は電動モ−タ７７の出力軸１２９に固定されており、出力ギヤ１２７には中空軸部１３１が形成されている。この中空軸部１３１は右のドライブシャフト１２３の外周に摺動回転自在に嵌裝され、支持されている。又、中空軸部１３１は開口１３３からデフキャリヤ８３に貫入し、更に、右ボス部１３５の内側からデフケ−ス６９の内部に貫入している。
【０１０２】
中空軸部１３１とデフキャリヤ８３及びドライブシャフト１２３との間にはそれぞれシ−ル１３７、１３９が配置され、外部へのオイル洩れと、外部からの異物の侵入とを防止している。
【０１０３】
カム機構７９は、押圧部材８１の右端とデフキャリヤ８３との間に配置されており、押圧部材８１とデフキャリヤ８３の相対回転方向の一方に設けられたカム面１４１、１４１と相対回転方向の他方に設けられたカム面１４３、１４３とこれらの間に配置されたボ−ル１４５とで構成されている。
【０１０４】
カム面１４１、１４１には大きなカム角が与えられており、カム面１４３、１４３には小さなカム角が与えられている。
【０１０５】
押圧部材８１は、中空軸部１３１の外周にスプライン連結されていると共に、右ボス部１３５の内側からデフケ−ス６９の内部に貫入し、多板クラッチ７３に対向している。
【０１０６】
上記のように、出力ギヤ１２７の中空軸部１３１をドライブシャフト１２３の外周で支持するから、出力ギヤ１２７は、このようにドライブシャフト１２３に嵌裝した状態で、外部からデフケ−ス６９に組付けることが可能であり、組付け作業が極めて容易になる。
【０１０７】
又、ギヤ組７５をデフキャリヤ８３の外部に配置したことにより、出力ギヤ１２７の組付けだけでなく、入力ギヤ１２５の組付けも容易になる。
【０１０８】
又、出力ギヤ１２７は、中空軸部１３１で安定して支持されている上に、支持部である中空軸部１３１と入力ギヤ１２５とが互いに径方向にあるから、入力ギヤ１２５との噛み合い反力が掛かっても出力ギヤ１２７にはモ−メントが生じない。
【０１０９】
このように、カム機構７９はギヤ組７５の噛み合い反力の影響から解放されており、従って、機能を阻害されることなく、正常に作動する。
【０１１０】
電動モ−タ７７のトルクは減速ギヤ組７５で増幅されてカム機構７９を作動させ、カム機構７９は押圧部材８１を介して多板クラッチ７３を押圧し、締結させる。多板クラッチ７３はこの差動制限力によって差動機構７１の差動を制限する。
【０１１１】
車両の走行中にカム機構７９のカム角の大きいカム面１４１、１４１がボ−ル１４５と当たるように電動モ−タ７７を回転させると、その小さなカムスラスト力によって多板クラッチ７３の差動制限力は比較的小さくなる。
【０１１２】
又、電動モ−タ７７をその反対方向に回転させると、カム角の小さいカム面１４３、１４３がボ−ル１４５に当たって大きなカムスラスト力が生じ、多板クラッチ７３の差動制限力が大きく強化される。
【０１１３】
そこで、通常のスポ−ツ走行中は、カム面１４１、１４１を作動させれば、適度な差動制限力によって、車両の操縦性や安定性などが向上する。
【０１１４】
又、悪路走行時などで必要になったときは電動モ−タ７７を逆転させれば、カム面１４３、１４３による大きな差動制限力によって差動をロックすることができる。
【０１１５】
こうして、クラッチ装置６５を用いたデファレンシャル装置６７が構成されている。
【０１１６】
上記のように、デファレンシャル装置６７は、差動制限機構であるクラッチ装置６５のカム機構７９にカム角の大きいカム面１４１、１４１とカム角の小さいカム面１４３、１４３とを設け、それぞれのカムスラスト力によって多板クラッチ７３を押圧するから、それだけ差動制限力の範囲が広くなり、一方のトルク方向では適度な中庸の差動制限特性が得られ、他方のトルク方向では差動のロックが可能な大きな差動制限力が得られる。
【０１１７】
又、摩擦損失が小さいボ−ルカムのカム機構７９によって電動モ−タ７７のトルクを有効に利用するから、大きな差動制限力が得られる。
【０１１８】
又、広い摩擦面が得られると共に、コンパクトな多板クラッチ７３を用いたことによって、大きな差動制限力が得られる上に、クラッチ装置６５とデファレンシャル装置６７とを小型軽量に構成できる。
【０１１９】
又、クラッチ板の枚数を変えることによって差動制限特性を調整できる。
【０１２０】
又、デフケ−ス６９の外部に配置されたカム機構７９には、デフキャリヤ８３に設けられたオイル溜りからオイルが供給されて充分に潤滑されるから、動作が安定すると共に、焼き付きなどが防止される。
【０１２１】
又、デフキャリヤ８３の内部に配置されたカム機構７９は、異物の噛み込みが防止され、耐久性が向上する。
【０１２２】
なお、例えば、押圧部材８１を矢印１４７の箇所で分断し、ここにベアリングを配置すれば、多板クラッチ７３が締結されたときのデフケ−ス６９側のトルクをカム機構７９とギヤ組７５と電動モ−タ７７から遮断することができる。
【０１２３】
次に、図６によって本発明の第４実施形態を説明する。この実施形態のクラッチ装置１４９はデファレンシャル装置１５１に用いられている。
【０１２４】
又、左右の方向はデファレンシャル装置１５１を用いた車両及び図６での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【０１２５】
なお、図６と第４実施形態の説明のなかで、上記実施形態のデファレンシャル装置６７と同機能の部材には同一の符号を与えて引用し、同機能部材の重複説明は省く。
【０１２６】
デファレンシャル装置１５１は、クラッチ装置１４９、デフケ−ス６９、ベベルギヤ式差動機構７１などから構成されている。
【０１２７】
又、クラッチ装置１４９は、多板クラッチ７３、電動モ−タ７７、減速ギヤ組１５３（ギヤ組）、カム機構１５５、押圧部材１５７などから構成されている。
【０１２８】
減速ギヤ組１５３は、互いに噛み合った小径の入力ギヤ１５９と大径の出力ギヤ１６１から構成されており、デフキャリヤ８３の内部に配置されている。
【０１２９】
電動モ−タ７７はデフキャリヤ８３の外部に配置されており、その出力軸１２９はデフキャリヤ８３を貫通して入力ギヤ１５９に固定されている。又、出力ギヤ１６１は押圧部材１５７の右端に形成されている。
【０１３０】
カム機構１５５は、押圧部材１５７の右端とデフキャリヤ８３との間に配置されており、押圧部材１５７とデフキャリヤ８３の相対回転方向の一方に設けられたカム面１６３、１６３と相対回転方向の他方に設けられたカム面１６５、１６５とこれらの間に配置されたボ−ル１６７とで構成されている。
【０１３１】
カム面１６３、１６３には大きなカム角が与えられており、カム面１６５、１６５には小さなカム角が与えられている。
【０１３２】
押圧部材１５７は中空に形成されており、右のドライブシャフト１２３の外周に摺動回転自在に嵌裝され、支持されている。又、ドライブシャフト１２３は開口１３３からデフキャリヤ８３に貫入し、押圧部材１５７は右ボス部１３９の内側からデフケ−ス６９の内部に貫入し、多板クラッチ７３に対向している。
【０１３３】
このように、出力ギヤ１６１が形成された中空の押圧部材１５７がドライブシャフト１２３の外周で支持されているから、出力ギヤ１６１は、このようにドライブシャフト１２３に嵌裝した状態で、外部からデフケ−ス６９に組付けることが可能になり、組付け作業が極めて容易である。
【０１３４】
又、出力ギヤ１６１は、押圧部材１５７での支持状態が安定している上に、支持部である押圧部材１５７と入力ギヤ１５９とが互いに径方向にあるから、入力ギヤ１５９との噛み合い反力が掛かっても出力ギヤ１６１にはモ−メントが生じない。
【０１３５】
このように、カム機構１５５はギヤ組１５３の噛み合い反力の影響から解放されており、従って、機能を阻害されることなく、正常に作動する。
【０１３６】
電動モ−タ７７のトルクは減速ギヤ組１５３で増幅されてカム機構１５５を作動させ、カム機構１５５は押圧部材１５７を介して多板クラッチ７３を押圧し、締結させる。多板クラッチ７３はこの差動制限力によって差動機構７１の差動を制限する。
【０１３７】
車両の走行中にカム機構１５５のカム角の大きいカム面１６３、１６３がボ−ル１６７と当たるように電動モ−タ７７を回転させると、その小さなカムスラスト力によって多板クラッチ７３の差動制限力は比較的小さくなる。
【０１３８】
又、電動モ−タ７７をその反対方向に回転させると、カム角の小さいカム面１６５、１６５がボ−ル１６７に当たって大きなカムスラスト力が生じ、多板クラッチ７３の差動制限力が大きく強化される。
【０１３９】
そこで、通常のスポ−ツ走行中は、カム面１６３、１６３を作動させれば、適度な差動制限力によって、車両の操縦性や安定性などが向上する。
【０１４０】
又、悪路走行時などで必要になったときは電動モ−タ７７を逆転させれば、カム面１６５、１６５による大きな差動制限力によって差動をロックすることができる。
【０１４１】
こうして、クラッチ装置１４９を用いたデファレンシャル装置１５１が構成されている。
【０１４２】
上記のように、デファレンシャル装置１５１は、差動制限機構であるクラッチ装置１４９のカム機構１５５にカム角の大きいカム面１６３、１６３とカム角の小さいカム面１６５、１６５とを設け、それぞれのカムスラスト力によって多板クラッチ７３を押圧するから、それだけ差動制限力の範囲が広くなり、一方のトルク方向では適度な中庸の差動制限特性が得られ、他方のトルク方向では差動のロックが可能な大きな差動制限力が得られる。
【０１４３】
又、デフキャリヤ８３の内部に配置されたギヤ組１５３は、オイル溜りのオイルによって潤滑が容易になると共に、異物の噛み込みが防止され、耐久性が向上する。
【０１４４】
又、ギヤ組１５３をデフキャリヤ８３の内部に配置したことにより、電動モ−タ７７をデフキャリヤ８３の内部に配置し、パッケ−ジ性を向上させることも可能である。
【０１４５】
電動モ−タ７７を内部に配置すれば、電動モ−タ７７の出力軸１２９が貫通する孔をデフキャリヤ８３に形成する必要がなくなり、構造が簡単になって低コストになると共に、シ−ル箇所が減少し、シ−ル性が向上する。
【０１４６】
なお、例えば、押圧部材１５７を矢印１６９の箇所で分断し、ここにベアリングを配置すれば、多板クラッチ７３が締結されたときのデフケ−ス６９側のトルクをカム機構１５５とギヤ組１５３と電動モ−タ７７から遮断することができる。
【０１４７】
又、出力ギヤ１６１を押圧部材１５７に一体形成したから、部品点数が低減し、それだけ低コストになる。
【０１４８】
又、このように、電動モ−タ７７のトルクをカム機構１５５に伝達するトルク伝達系の部材数が低減されたことによって、部材間の連結部が減り、トルク伝達系のガタがそれだけ小さくなるから、カム機構１５５の作動と停止のレスポンスが改善され、差動制限力による車両の操縦性、安定性などの向上効果が更に大きくなる。
【０１４９】
これに加えて、デファレンシャル装置１５１は、第３実施形態のデファレンシャル装置６７と同等の効果を得る。
【０１５０】
次に、図７によって本発明の第５実施形態を説明する。この実施形態のクラッチ装置１７１はデファレンシャル装置１７３に用いられている。
【０１５１】
又、左右の方向はデファレンシャル装置１７３を用いた車両及び図７での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【０１５２】
なお、図７と第５実施形態の説明のなかで、上記各実施形態のデファレンシャル装置６７、１５１と同機能の部材には同一の符号を与えて引用し、同機能部材の重複説明は省く。
【０１５３】
デファレンシャル装置１７３は、クラッチ装置１７１、デフケ−ス６９、ベベルギヤ式差動機構７１などから構成されている。
【０１５４】
又、クラッチ装置１７１は、多板クラッチ７３、電動モ−タ７７、減速ギヤ組７５、カム機構１７５、押圧部材１７７などから構成されている。
【０１５５】
上記のように、減速ギヤ組７５は小径の入力ギヤ１２５と大径の出力ギヤ１２７から構成され、出力ギヤ１２７は中空軸部１３１に形成されており、中空軸部１３１はドライブシャフト１２３に嵌装され、支持されている。
【０１５６】
カム機構１７５は、押圧部材１７７とデフケ−ス６９との間に配置されており、押圧部材１７７とデフケ−ス６９の相対回転方向の一方に設けられたカム面１７９、１７９と相対回転方向の他方に設けられたカム面１８１、１８１とこれらの間に配置されたボ−ル１８３とで構成されている。
【０１５７】
カム面１７９、１７９には大きなカム角が与えられており、カム面１８１、１８１には小さなカム角が与えられている。
【０１５８】
押圧部材１７７は中空に形成されており、ドライブシャフト１２３の外周に嵌裝され、支持されている。又、押圧部材１７７は連結部１８５を介して出力ギヤ１２７の中空軸部１３１に連結されており、デフケ−ス６９の内部で多板クラッチ７３に対向している。
【０１５９】
電動モ−タ７７のトルクは減速ギヤ組７５で増幅されてカム機構１７５を作動させ、カム機構１７５は押圧部材１７７を介して多板クラッチ７３を押圧し、締結させる。多板クラッチ７３はこの差動制限力によって差動機構７１の差動を制限する。
【０１６０】
車両の走行中にカム機構１７５のカム角の大きいカム面１７９、１７９がボ−ル１８３と当たるように電動モ−タ７７を回転させると、その小さなカムスラスト力によって多板クラッチ７３の差動制限力は比較的小さくなる。
【０１６１】
又、電動モ−タ７７をその反対方向に回転させると、カム角の小さいカム面１８１、１８１がボ−ル１８３に当たって大きなカムスラスト力が生じ、多板クラッチ７３の差動制限力が大きく強化される。
【０１６２】
そこで、通常のスポ−ツ走行中は、カム面１７９、１７９を作動させれば、適度な差動制限力によって、車両の操縦性や安定性などが向上する。
【０１６３】
又、悪路走行時などで必要になったときは電動モ−タ７７を逆転させれば、カム面１８１、１８１による大きな差動制限力によって差動をロックすることができる。
【０１６４】
こうして、クラッチ装置１７１を用いたデファレンシャル装置１７３が構成されている。
【０１６５】
上記のように、デファレンシャル装置１７３は、差動制限機構であるクラッチ装置１７１のカム機構１７５にカム角の大きいカム面１７９、１７９とカム角の小さいカム面１８１、１８１とを設け、それぞれのカムスラスト力によって多板クラッチ７３を押圧するから、それだけ差動制限力の範囲が広くなり、一方のトルク方向では適度な中庸の差動制限特性が得られ、他方のトルク方向では差動のロックが可能な大きな差動制限力が得られる。
【０１６６】
又、デフケ−ス６９の内部に配置されたカム機構１７５は、異物の噛み込みが防止されるから、そのカムスラスト力によって正常な差動制限機能が保持される。
【０１６７】
これに加えて、デファレンシャル装置１７３は、デファレンシャル装置６７、１５１と同等の効果を得る。
【０１６８】
なお、本発明のクラッチ装置において、摩擦クラッチは多板クラッチに限らず、例えば、コ−ンクラッチのように他の形式の摩擦クラッチでもよい。
【０１６９】
又、トルク方向の切り換え（反転）が可能なトルク源は、電動モ−タに限らず、例えば、一方向に回転する回転力源とその回転方向を反転させる反転機構とを組み合わせて構成してもよい。
【０１７０】
又、電動モ−タは、回転磁界によってトルクを取り出すモ−タの他に、パルスモ−タやステッピングモ−タなどでもよい。
【０１７１】
又、超音波モ−タをトルク源に用いてもよい。
【０１７２】
又、トルク源の回転を出力ギヤの間でトルクに変換する２対のギヤ組は、第１、２実施形態と異なって、入力ギヤを１枚にし、２枚の出力ギヤとの間で不思議歯車機構を構成してもよく、この場合、ギヤの枚数が低減し、構成が簡単になる。
【０１７３】
又、トルク源とカム機構との間にトルク増幅機構を配置すれば、摩擦クラッチの締結力をそれだけ強化することができる。
【０１７４】
又、トルク増幅機構を用いれば、トルク源を小型にすることが可能になり、特に、トルク源に電動モ−タを用いる車載機器では、バッテリの負担が軽減され、エンジンの燃費が向上する。
【０１７６】
上記のように、摩擦クラッチの締結力を広範囲に調整できる本発明のクラッチ装置を用いれば、ブレ−キ機構では大きな制動力と広い制動力調整範囲とが得られる。
【０１７７】
更に、本発明のクラッチ装置は、相対回転を制動する箇所や、駆動力を断続する箇所などに広く適用可能であり、上記のように、大きな制動力と広い制動力範囲が得られ、又、大きな駆動力を扱うことができる。
【０１７８】
又、各実施形態のデファレンシャル装置は、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に分配するデファレンシャル装置）とリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に分配するデファレンシャル装置）とセンタ−デフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪に分配するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【０１７９】
【発明の効果】
本発明のクラッチ装置は、カム機構のカム面に異なったトルク方向で異なった第１、第２のカム角を与えて摩擦クラッチのトルク発生範囲を広くすることができる。例えば、このクラッチ装置を、デファレンシャル装置の差動制限機構に用いた場合は、従来例と異なって、中庸の差動制限特性と、差動をロックする大きな差動制限力との両方が得られるから、操縦性や車体の安定性などを大きく向上させることができる。
【０１８０】
請求項２の発明は、請求項１記載のクラッチ装置において、歯数比の異なった２対のギヤ組を用いたことにより、電動モータを反転させるだけでカム角の異なったカム面でカム機構を作動させることができ、請求項１の構成と同等の効果を得る。
【０１８１】
又、両出力ギヤの回転数差を用いてカム機構を作動させるように構成したことにより、カム機構がギヤ組以外の部材との相対回転の影響から解放され、カムスラスト力の制御が容易になり、摩擦クラッチの連結力を正確に調整することができる。
【０１８２】
請求項３の発明は、請求項１と同等の効果を得ると共に、トルク増幅機構を用いたことによって電動モータを小型にすることが可能になり、バッテリの負担が軽減され、エンジンの燃費が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のクラッチ装置を用いたデファレンシャル装置を示すスケルトン図である。
【図２】図１の実施形態に用いられたカム機構の断面図である。
【図３】図１の実施形態において、モ−タ電流に対する摩擦クラッチのトルク特性を示すグラフである。
【図４】第２実施形態のクラッチ装置に用いられるカム機構を示す断面図である。
【図５】第３実施形態のクラッチ装置を用いたデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図６】第４実施形態のクラッチ装置を用いたデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図７】第５実施形態のクラッチ装置を用いたデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図８】従来例の断面図である。
【図９】図８の従来例に用いられたカムの断面図である。
【符号の説明】
１、６５、１４９、１７１  クラッチ装置
３、６７、１５１、１７３  デファレンシャル装置
２３、７３  多板クラッチ（摩擦クラッチ）
２５、２７  歯数比の異なったギヤ組
２９、７７  電動モ−タ（トルク方向の切り換え可能なトルク源）
３１  ボ−ル４７を介して出力ギヤ３９、４１の間に設けられたカム機構
３５、３７  ギヤ組２５、２７の入力ギヤ
３９、４１  ギヤ組２５、２７の出力ギヤ
４３、１４１、１６３、１７９  カム角の大きいカム面
４５、１４３、１６５、１８１  カム角の小さいカム面
４７、１４５、１６７、１８３  ボ−ル（転動体）
５５  出力ギヤ３９、４１の間に直接形成されたカム機構
５７、６１  カム機構５５で互いに接触するカム角の大きいカム面
５９、６３  カム機構５５で互いに接触するカム角の小さいカム面
７５、１５３  減速ギヤ組（ギヤ組）
７９、１５５、１７５  カム機構
θ１、θ３  大きなカム角
θ２、θ４  小さなカム角
【図１】
0004072234.tif 000002
【図２】
0004072234.tif 000003
【図３】
0004072234.tif 000004
【図４】
0004072234.tif 000005
【図５】
0004072234.tif 000006
【図６】
0004072234.tif 000007
【図７】
0004072234.tif 000008
【図８】
0004072234.tif 000009
【図９】
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