(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源のトルクを受けて回転する入力軸と、
車輪に連結された出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを差動回転可能に連結する差動回転部材と、
前記入力軸と前記出力軸との差動回転を増速して出力される増速回転軸と、
前記増速回転軸の前記入力軸に対する回転または前記増速回転軸の前記出力軸に対する回転を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記抑制手段は、
前記増速回転軸に回転規制された第一クラッチ板と、
前記入力軸または前記出力軸に対して回転規制され前記第一クラッチ板に対向配置され且つ前記第一クラッチ板に対して相対的に軸方向移動可能な第二クラッチ板と、
電圧または磁場を与えることにより第一方向に伸長し且つ可撓性を有する材料からなり、前記第一方向の幅を規制され且つ伸長した場合に軸方向に凸状に変形するように設けられ、変形した凸部が前記第一クラッチ板または前記第二クラッチ板を押圧可能な押圧部材と、
を備えることを特徴とする差動装置。
【請求項２】
前記第一クラッチ板または前記第二クラッチ板に対して回転規制された部材の軸方向端面に凹部を形成し、
前記押圧部材は、前記凹部に前記第一方向の幅を規制され、且つ、伸長した場合に前記凹部から軸方向に突出するように変形する請求項１に記載の差動装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、板法線方向が凸状に変形する前記軸方向となるように設けられた板状押圧部材を、複数枚積層されてなる請求項１または２に記載の差動装置。
【請求項４】
前記抑制手段は、前記第一クラッチ板および前記第二クラッチ板を電磁力により係脱可能とする電磁石を備える請求項１に記載の差動装置。
【請求項５】
前記増速回転軸は、前記入力軸および前記出力軸と同軸回りに回転可能である請求項１〜４の何れか一項に記載の差動装置。
【請求項６】
前記増速回転軸は、前記入力軸および前記出力軸に回転可能に支持される請求項５に記載の差動装置。
【請求項７】
前記入力軸および前記出力軸の端面にギヤが形成され、
前記差動回転部材は、前記入力軸および前記出力軸の第一の軸線に対して傾斜した第二の軸線回りに回転可能であり、
前記差動回転部材の両端面に、前記入力軸および前記出力軸の前記ギヤにそれぞれ係合可能なギヤが形成され、
前記増速回転軸は、前記差動回転部材を回転可能に支持する請求項１〜６の何れか一項に記載の差動装置。
【請求項８】
前記入力軸および前記出力軸の内周面にギヤが形成され、
前記差動回転部材は、外周面にギヤが形成された薄肉筒状のフレクススプラインであり、
前記増速回転軸は、前記フレクススプラインを回転可能に支持する楕円状のウェーブジェネレータである請求項１〜６の何れか一項に記載の差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動源のトルクを受けて回転する入力軸と、車輪に連結された出力軸とを差動回転可能に構成する差動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、差動装置の例として、エンジンなどの駆動力を後輪側へ分配する駆動力伝達装置が、特開２００６−３００２９８号公報（特許文献１）に記載されている。この駆動力伝達装置は、電磁力により駆動するパイロットクラッチと、パイロットクラッチの係合に応じて駆動するカム機構と、カム機構の駆動に応じて入力軸と出力軸とを係合するメインクラッチを備えている。入力軸と出力軸との間で伝達されるトルクは非常に大きいため、電磁力のみによってはメインクラッチを係合させることが困難である。そのため、従来の駆動力伝達装置は、パイロットクラッチとカム機構を用いて、メインクラッチを駆動させるという複雑な機構を採用している。
【特許文献１】特開２００６−３００２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の駆動力伝達装置は、パイロットクラッチとメインクラッチの２種のクラッチを備えると共に、カム機構を備えるため、非常に複雑な構成であり、且つ、高コスト化を招来していた。そのため、より簡易的な構成で、確実に、大きなトルクを伝達することができる装置が求められていた。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易的な構成で且つ大きなトルクを伝達できる新規な差動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】
【０００５】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【０００６】
（手段１）手段１に係る差動装置は、
車両の駆動源のトルクを受けて回転する入力軸と、
車輪に連結された出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを差動回転可能に連結する差動回転部材と、
前記入力軸と前記出力軸との差動回転を増速して出力される増速回転軸と、
前記増速回転軸の前記入力軸に対する回転または前記増速回転軸の前記出力軸に対する回転を抑制する抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、回転軸における回転数とトルクは、反比例の関係からなる。すなわち、回転数が大きいとトルクは小さくなり、回転数が小さいとトルクは大きくなる。そして、本手段によれば、増速回転軸は、入力軸および出力軸に比べて大きな回転数で回転している。従って、増速回転軸にかかるトルクは、入力軸および出力軸に比べて小さくなる。そして、抑制手段は、増速回転軸の入力軸または出力軸に対する回転を抑制している。従って、抑制手段は、小さな抑制力で、増速回転軸の入力軸または出力軸に対する回転を抑制できる。ここで、従来の差動装置におけるパイロットクラッチ、カム機構およびメインクラッチが、本手段の抑制手段に対応する。つまり、本手段は、抑制手段の小型化および簡易構成化を図ることができる。以上より、本手段によれば、簡易的な構成で且つ大きなトルクを伝達できる。
【０００８】
ここで、前記抑制手段は、前記増速回転軸に回転規制された第一クラッチ板と、前記入力軸または前記出力軸に対して回転規制され前記第一クラッチ板に対向配置され且つ前記第一クラッチ板に対して相対的に軸方向移動可能な第二クラッチ板と、電圧または磁場を与えることにより第一方向に伸長し且つ可撓性を有する材料からなり、前記第一方向の幅を規制され且つ伸長した場合に軸方向に凸状に変形するように設けられ、変形した凸部が前記第一クラッチ板または前記第二クラッチ板を押圧可能な押圧部材とを備える。
【０００９】
第一クラッチ板と第二クラッチ板とは、増速回転軸との係合をするためのものである。従って、第一、第二クラッチ板は、小さなトルクを伝達できる程度のものでよい。そして、抑制手段を第一、第二クラッチ板により構成することで、確実に且つ容易に、増速回転軸と入力軸または出力軸との回転を抑制できる構成を形成できる。
【００１１】
押圧部材を備えることにより、小さな変形により大きな変位を発生することができる。つまり、小さな電圧または磁場により、第一、第二クラッチ板を係合することが可能となる。なお、電圧を与えることにより伸長し且つ可撓性を有する材料としては、例えば、ピエゾ素子などである。また、磁場を与えることにより伸長し且つ可撓性を有する材料としては、磁歪材料などである。
【００１２】
（手段２）手段１の差動装置において、
前記第一クラッチ板または前記第二クラッチ板に対して回転規制された部材の軸方向端面に凹部を形成し、
前記押圧部材は、前記凹部に前記第一方向の幅を規制され、且つ、伸長した場合に前記凹部から軸方向に突出するように変形するとよい。
手段２によれば、押圧部材の第一方向の幅を確実に規制できる。その結果、第一、第二クラッチ板を係合することが確実に可能となる。
【００１３】
（手段３）手段１または２の差動装置において、前記押圧部材は、板法線方向が凸状に変形する前記軸方向となるように設けられた板状押圧部材を、複数枚積層されてなるとよい。
手段３によれば、押圧部材による軸方向の押圧力を大きくすることができる。
【００１４】
（手段４）手段１の差動装置において、前記抑制手段は、前記第一クラッチ板および前記第二クラッチ板を電磁力により係脱可能とする電磁石を備えるようにしてもよい。
上記手段１〜３に記載のように、電圧または磁場を与えることにより伸長する材料を用いることもできるが、従来の差動装置にも適用されていた電磁石を用いることも可能である。従来から使用されている電磁石を採用することで、簡易な構成とすることができる。ここで、電磁石を適用したとしても、第一、第二クラッチ板の係合力は小さくてよいため、十分に両クラッチを係合させることができる。
【００１５】
（手段５）手段１〜４の何れかの差動装置において、前記増速回転軸は、前記入力軸および前記出力軸と同軸回りに回転可能であるとよい。
手段５によれば、増速回転軸の支持構造が容易となる。
【００１６】
（手段６）手段５の差動装置において、前記増速回転軸は、前記入力軸および前記出力軸に回転可能に支持されるようにしてもよい。
手段６によれば、容易に増速回転軸を支持できる。
【００１７】
（手段７）手段１〜６の何れかの差動装置において、
前記入力軸および前記出力軸の端面にギヤが形成され、
前記差動回転部材は、前記入力軸および前記出力軸の第一の軸線に対して傾斜した第二の軸線回りに回転可能であり、
前記差動回転部材の両端面に、前記入力軸および前記出力軸の前記ギヤにそれぞれ係合可能なギヤが形成され、
前記増速回転軸は、前記差動回転部材を回転可能に支持する。
手段７によれば、例えば、特開昭５８−５７５４４号公報などに記載されたシンクルギヤ（「ベアリング減速機」とも言う）を適用した構成である。これにより、確実に上記手段を達成できる。
【００１８】
（手段８）手段１〜６の何れかの差動装置において、
前記入力軸および前記出力軸の内周面にギヤが形成され、
前記差動回転部材は、外周面にギヤが形成された薄肉筒状のフレクススプラインであり、
前記増速回転軸は、前記フレクススプラインを回転可能に支持する楕円状のウェーブジェネレータである。
手段８によれば、ハーモニックギヤ減速機（「ハーモニックドライブ （登録商標）機構」を適用した構成である。これにより、確実に上記手段を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の差動装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の差動装置１００について、図１を参照して説明する。図１は、第一実施形態の差動装置１００の軸方向断面図である。図１に示すように、差動装置１００は、入力軸１０と、ヨーク２０と、出力軸３０と、増速回転軸４０と、内輪５０と、転動体６０と、差動回転部材７０と、クラッチ部８０と、電磁石９０とから構成される。
【００２１】
入力軸１０は、有底円筒状に形成され、底部外側が車両のプロペラシャフト（図示せず）に連結されている。従って、入力軸１０は、プロペラシャフトを介して、車両の駆動源のトルクを受けて回転する。この入力軸１０は、底部内側に円形凹部１１が形成されている。さらに、入力軸１０は、開口端部を内側（第一の軸線側）に屈曲形成された内フランジ部１２を有する。さらに、入力軸１０の底部内側のうち、円形凹部１１より径方向外側部分には、端面ギヤ１３が形成されている。端面ギヤ１３は、周方向に凹凸状であって、それぞれの凹凸は放射状に延びるように形成されている。
【００２２】
ヨーク２０は、磁性体からなり、全体として円筒状に形成されている。このヨーク２０の外周面が、軸受２１を介して、入力軸１０の内フランジ部１２に第一の軸線回りに回転可能に支持されている。ヨーク２０の駆動源側（図１の左側）には、大径の円形凹部２２が形成されている。また、ヨーク２０の反駆動源側（図１の右側）には、小径の円形凹部２３が形成されている。そして、ヨーク２０は、車両ボディに固定されたホールケース（図示せず）に取り付けられている。つまり、ヨーク２０は、車両ボディに対して固定的に設けられている。
【００２３】
出力軸３０は、有底筒状に形成され、底部外側が車輪側に連結されている。具体的には、出力軸３０は、ディファレンシャルギヤに連結されている。さらに、出力軸３０はステンレス等の非磁性材料からなる非磁性リング３０ａにより、鉄等の磁性材料からなる外側部材３０ｂと、同じく鉄等の磁性材料からなる内側部材３０ｃに分割され、これらが溶接等により一体に結合されている。非磁性リング３０ａのヨーク２０側の軸方向一端は、後述する電磁石９０に対向している。
【００２４】
この出力軸３０の外周面は、開口側から底部側に向かって２段の階段状に形成されている。また、出力軸３０の内周面は、中央底部に小径の円形凹部３１が形成されている。さらに、出力軸３０の内周面のうち小径の円形凹部３１よりも開口側には、小径の円形凹部３１よりも大径からなり、周方向に凹凸状となるスプライン３２が形成されている。さらに、出力軸３０の開口側端面（図１の左端面）には、端面ギヤ３３が形成されている。端面ギヤ３３は、周方向に凹凸状であって、それぞれの凹凸は放射状に延びるように形成されている。そして、端面ギヤ３３は、入力軸１０の端面ギヤ１３に対して、軸方向に離隔した状態で、対向するように位置している。
【００２５】
そして、出力軸３０は、入力軸１０の径方向内側であって、ヨーク２０の径方向内側に、出力軸３０の底部が反駆動源側（図１の右側）を向くように、入力軸１０およびヨーク２０に対して第一の軸線回りに回転可能に支持されている。具体的には、出力軸３０の外周面のうち最小径部位が、軸受３４を介して、ヨーク２０の小径の円形凹部２３に回転可能に支持されている。また、出力軸３０の外周面のうち中間径部位が、軸受３５を介して、入力軸１０の円筒内周面および内フランジ部１２の内側により形成される角部に回転可能に支持されている。
【００２６】
増速回転軸４０は、円盤部４１と、軸部４２、４３とから構成されている。円盤部４１の直径は、入力軸１０の端面ギヤ１３の内径および出力軸３０の端面ギヤ３３の内径よりも小さく設定されている。軸部４２、４３は、円盤部４１の軸方向両端に円盤部４１よりも小径で且つ同軸上に設けられている。この増速回転軸４０は、入力軸１０の径方向内側に収容されるように、且つ、増速回転軸４０の一部を出力軸３０の径方向内側に収容されるように設けられている。そして、増速回転軸４０は、入力軸１０および出力軸３０に対して第一の軸線回りに回転可能に支持されている。具体的には、一方の軸部４２が、軸受４４を介して、入力軸１０の円形凹部１１に回転可能に支持されている。他方の軸部４３が、軸受４５を介して、出力軸３０の小径の円形凹部２３に回転可能に支持されている。このとき、円盤部４１は、端面ギヤ１３、３３の径方向内側に位置している。また、他方の軸部４３の外周面には、周方向に凹凸状となるスプライン４３ａが形成されている。このスプライン４３ａは、出力軸３０のスプライン３２に対して径方向に対向するように位置している。この増速回転軸４０は、後に詳細に説明するが、入力軸１０と出力軸３０との差動回転を増速して出力される。つまり、増速回転軸４０は、当該差動回転に応じた回転速度に増速される。
【００２７】
内輪５０は、円筒状に形成されており、増速回転軸４０の円盤部４１の外周面に固定されている。ただし、内輪５０の軸線が、第一の軸線に対して傾斜する第二の軸線に一致するように設けられている。内輪５０の外周面には、全周に亘って円弧凹状断面の転動面５１が形成されている。転動体６０は、複数の球体からなり、内輪５０の転動面５１を転動するように設けられている。
【００２８】
差動回転部材７０は、円筒状に形成されている。この差動回転部材７０の内周面には、全周に亘って円弧凹状断面の転動面７１が形成されている。この転動面７１は、転動体６０が転動する。差動回転部材７０は、内輪５０と同軸的に設けられている。つまり、差動回転部材７０の軸線は、第一の軸線に対して傾斜する第二の軸線に一致する。差動回転部材７０の両端面には、端面ギヤ７２、７３が形成されている。両端面ギヤ７２、７３は、周方向に凹凸状であって、それぞれの凹凸は放射状に延びるように形成されている。そして、駆動源側の端面ギヤ７２は、入力軸１０の端面ギヤ１３に対向するように位置している。このとき、図１の中央より下側に示すように、駆動源側の端面ギヤ７２の一部は、入力軸１０の端面ギヤ１３に係合している。また、反駆動源側の端面ギヤ７３は、出力軸３０の端面ギヤ３３に対向するように位置している。このとき、図１の中央より上側に示すように、反駆動源側の端面ギヤ７３の一部は、出力軸３０の端面ギヤ３３に係合している。ここで、本実施形態においては、一方の端面ギヤ７２の歯数（凹凸数）は、入力軸１０の端面ギヤ１３の歯数と異なるように設定し、他方の端面ギヤ７３の歯数は、出力軸３０の端面ギヤ３３の歯数と一致するように設定している。つまり、差動回転部材７０は、入力軸１０と出力軸３０とを差動回転可能に連結している。
【００２９】
クラッチ部８０（本発明の「抑制手段」に相当する）は、出力軸３０に係合する複数の第一クラッチ板８１およびアーマチャ８３と、増速回転軸４０に係合する複数の第二クラッチ板８２とからなる。第一クラッチ板８１およびアーマチャ８３の中央には、増速回転軸４０の反駆動源側（図１の右側）の軸部４３の外径より大きな円形孔が形成され、第一クラッチ板８１およびアーマチャ８３の外周面は、周方向に凹凸状に形成されている。これらの第一クラッチ板８１およびアーマチャ８３は、出力軸３０のスプライン３２に係合される。つまり、第一クラッチ板８１およびアーマチャ８３は、出力軸３０に対して、周方向に対する回転を規制され、且つ、軸方向に移動可能とされている。
【００３０】
第二クラッチ板８２の中央には貫通孔が形成されており、第二クラッチ板８２の内周面には、周方向に凹凸状に形成されている。第二クラッチ板８２の外径は、出力軸３０のスプライン３２の内径よりも小さく形成されている。そして、第二クラッチ板８２は、増速回転軸４０の反駆動源側の軸部４３のスプライン４３ａに係合される。つまり、第二クラッチ板８２は、増速回転軸４０に対して、周方向に対する回転を規制され、且つ、軸方向に移動可能とされている。さらに、第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２とは、軸方向に交互に配置されて、相互に対向するように配置されている。つまり、クラッチ部８０は、増速回転軸４０の出力軸３０に対する回転を抑制することができる。
【００３１】
第一クラッチ板８１および第二クラッチ板８２の摩擦摺動面の径方向中央部には、円弧状の複数のスリット（空隙）が設けられ、このスリットの外側部分と内側部分とが、スリット間に形成されたブリッジ部により一体に連結されている。このスリットにより、各クラッチ板の外側部分と内側部分との磁気的な短絡を防止している。
【００３２】
電磁石９０は、ヨーク２０の大径の円形凹部２２に取り付けられている。この電磁石９０は、コイルが巻回されている。この電磁石９０のコイルに電流を供給すると、ヨーク２０、出力軸３０の外側部材３０ｂ、第一クラッチ板８１および第二クラッチ板８２の外側部分、アーマチャ８３、第一クラッチ板８１および第二クラッチ板８２の内側部分、出力軸３０の内側部材３０ｃ、を通過してヨーク２０に戻る回転磁界が発生する。この回転磁界によりアーマチャ８３がヨーク２０側に吸引され、第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２とが係合する。
【００３３】
以上のように構成される差動装置１００の動作について説明する。まず、電磁石９０のコイルに電流を全く供給していない場合について説明する。この場合、第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２とが完全に離間しているので、両クラッチ板８１、８２の間でトルク伝達が行われない。そうすると、増速回転軸４０は、入力軸１０および出力軸３０に対して第一の軸線回りに相対回転可能となる。従って、差動回転部材７０は、入力軸１０および出力軸３０に対して第一の軸線回りに相対回転可能となる。つまり、差動回転部材７０は、入力軸１０および出力軸３０に対して揺動可能となる。
【００３４】
ここで、説明の容易化のため、増速回転軸４０が１回転した場合について説明する。増速回転軸４０が１回転することで、内輪５０が第二の軸線回りに１回転する。そうすると、差動回転部材７０の端面ギヤ７２の歯と入力軸１０の端面ギヤ１３の歯との噛み合い位置が、周方向にずれていく。同様に、差動回転部材７０の端面ギヤ７３の歯と出力軸３０の端面ギヤ３３の歯との噛み合い位置が、周方向にずれていく。
【００３５】
本実施形態においては、差動回転部材７０の一方の端面ギヤ７２の歯数と入力軸１０の端面ギヤ１３の歯数とが異なるように設定している。従って、この歯数の差分だけ、入力軸１０が回転する。例えば、差動回転部材７０の一方の端面ギヤ７２の歯数が５０で、入力軸１０の端面ギヤ１３の歯数が４９の場合には、入力軸１０が５０分の１だけ逆回転する。一方、差動回転部材７０の他方の端面ギヤ７３の歯数と出力軸３０の端面ギヤ３３の歯数は同一であるので、出力軸３０は回転しない。つまり、増速回転軸４０が１回転した場合、入力軸１０と出力軸３０との間には５０分の１回転の差動が生じる。換言すると、入力軸１０が１回転すると、増速回転軸４０が５０回転に増速されると共に、出力軸３０は回転しないことになる。
【００３６】
そして、回転数とトルクの関係は上述したように反比例の関係からなる。すなわち、回転数が大きいとトルクは小さくなり、回転数が小さいとトルクは大きくなる。入力軸１０と増速回転軸４０とで比較した場合に、入力軸１０が１回転に対して、増速回転軸４０は５０回転となる。つまり、増速回転軸４０のトルクは、入力軸１０に対して５０分の１に減少する。
【００３７】
次に、電磁石９０のコイルに最大電流を供給して、第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２とが完全に係合している場合について説明する。第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２とを完全に係合するためには、増速回転軸４０にかかるトルク以上の係合力を要する。ただし、上述したように、増速回転軸４０にかかるトルクは、入力軸１０にかかるトルクに対して５０分の１に減少している。従って、第一、第二クラッチ板８１、８２による係合力は、それほど大きなものでなくても、両クラッチ板８１、８２を完全に係合することができる。
【００３８】
このように、第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２とが完全に係合した場合には、以下のようになる。この場合、出力軸３０と増速回転軸４０とは一体的となる。従って、差動回転部材７０は、出力軸３０に対して揺動しない。つまり、差動回転部材７０は、出力軸３０および増速回転軸４０と一体的となる。さらに、差動回転部材７０は、出力軸３０に対して揺動しないということは、入力軸１０に対しても揺動しないということになる。従って、差動回転部材７０は、入力軸１０とも一体的となる。この場合、入力軸１０が車両の駆動源からトルクを受けて回転した場合に、全てが一体的に回転する。つまり、入力軸１０が受けたトルクそのものを出力軸３０に出力する。
【００３９】
また、第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２とが完全に係合している状態ではない、中間の係合状態の場合には、第一クラッチ板８１と第二クラッチ板８２との係合力は上記の最大係合状態の場合よりも小さな係合力で足りる。
【００４０】
以上説明したように、増速回転軸４０は、入力軸１０および出力軸３０に比べて大きな回転数で回転する。従って、増速回転軸４０にかかるトルクは、入力軸１０および出力軸３０に比べて小さくなる。そして、抑制手段を構成するクラッチ部８０は、増速回転軸４０の出力軸３０に対する回転を抑制している。従って、クラッチ部８０は、小さな抑制力で、増速回転軸４０の出力軸３０に対する回転を抑制できる。つまり、抑制手段を構成する部材の小型化および簡易構成化を図ることができる。このように、簡易的な構成で且つ大きなトルクを伝達できる。また、クラッチ部８０を構成する第一、第二クラッチ板８１、８２は、小さなトルクを伝達できる程度のものでよい。さらに、第一クラッチ板８１および第二クラッチ板８２を電磁石９０の電磁力により係脱可能な構成を採用している。従来から使用されている電磁石９０を採用することで、簡易な構成とすることができる。なお、電磁石９０を適用したとしても、第一、第二クラッチ板８１、８２の係合力は小さくてよいため、十分に両クラッチを係合させることができる。
【００４１】
また、増速回転軸４０は、入力軸１０および出力軸３０と同軸回りに、且つ、入力軸１０および出力軸３０に回転可能に支持されている。これにより、増速回転軸４０の支持構造が容易となる。
【００４２】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の差動装置２００について、図２〜図５を参照して説明する。図２は、第二実施形態の差動装置２００の軸方向断面図である。図３は、出力軸２１０および押圧部材２２０のみを取り出した状態の軸方向（図２の左側）から見た図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５（ａ）は、磁場を与えていない状態における押圧部材２２０を示し、図５（ｂ）は、磁場を与えた状態における押圧部材２２０を示す。なお、図５（ａ）（ｂ）は、図の左右方向が図３のＸ１、Ｘ２、Ｘ３の方向とそれぞれ一致する状態を図示している。
【００４３】
第二実施形態の差動装置２００において、第一実施形態の差動装置１００と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。第二実施形態の差動装置２００は、第一実施形態の差動装置１００に対して、出力軸２１０が異なることに加えて、押圧部材２２０を新たに備え、クラッチ部８０１の構成を変更した点が相違する。
【００４４】
出力軸２１０は、ステンレス等の非磁性材料からなる非磁性リング２１０ａにより、鉄等の磁性材料からなる外側部材２１０ｂと、同じく鉄等の磁性材料からなる内側部材２１ｃに分割され、これらが溶接等により一体に結合されている。非磁性リング２１０ａのヨーク２０側の軸方向一端は電磁石９０に対向している。
【００４５】
さらに、出力軸２１０は、スプライン３２が形成される部位の底端面に、周方向に等間隔に３箇所に、凹部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃが形成されている。それぞれの凹部２１１ａ〜２１１ｃは、図３に示すように矩形状からなる。これらの凹部２１１ａ〜２１１ｃは、径方向幅よりも周方向側の幅が大きくされている。具体的には、凹部２１１ａは、第一方向Ｘ１の幅が、第一方向Ｘ１に直交する幅より大きく形成されている。凹部２１１ｂは、第一方向Ｘ２の幅が、第一方向Ｘ２に直交する幅より大きく形成されている。凹部２１１ｃは、第一方向Ｘ３の幅が、第一方向Ｘ３に直交する幅より大きく形成されている。
【００４６】
また、凹部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの径方向外側の端面は外側部材２１０ｂの内周面の一部であり、凹部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの径方向内側の端面は内側部材２１０ｃの外周面の一部である。よって、電磁石９０のコイルに電流を供給すると、凹部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの径方向外側の端面と同径方向内側の端面との間に磁界が発生する。なお、その他の構成は、第一実施形態の出力軸３０と同一構成からなる。
【００４７】
クラッチ部８０１は、出力軸２１０に係合する複数の第一クラッチ板８１１と、増速回転軸４０に係合する複数の第二クラッチ板８２１と、これら両クラッチ板８１１、８２１の軸方向に並置され、出力軸２１０に対して少なくとも両クラッチ板８１１、８２１から離間する方向の軸方向移動が規制された端壁部材８３１からなる。第一クラッチ板８１１および端壁部材８３１の中央には、増速回転軸４０の反駆動源側（図２の右側）の軸部４３の外径より大きな円形孔が形成され、第一クラッチ板８１１の外周面は、周方向に凹凸状に形成されている。第一クラッチ板８１１は、出力軸２１０のスプライン３２に係合され、出力軸２１０に対して、周方向に対する回転を規制され、且つ、軸方向に移動可能とされている。
【００４８】
第二クラッチ板８２１の中央には貫通孔が形成されており、第二クラッチ板８２１の内周面には、周方向に凹凸状に形成されている。第二クラッチ板８２１の外径は、出力軸２１のスプライン３２の内径よりも小さく形成されている。そして、第二クラッチ板８２１は、増速回転軸４０の反駆動源側の軸部４３のスプライン４３ａに係合される。つまり、第二クラッチ板８２１は、増速回転軸４０に対して、周方向に対する回転を規制され、且つ、軸方向に移動可能とされている。さらに、第一クラッチ板８１１と第二クラッチ板８２１とは、軸方向に交互に配置されて、相互に対向するように配置されている。なお、第一クラッチ板８１１および第二クラッチ板８２１には、第一実施形態における第一クラッチ板８１および第二クラッチ板８２に形成されたような円弧状の複数のスリット（空隙）は存在しない。
【００４９】
端壁部材８３１は、出力軸２１０のスプライン３２に圧入され、且つ溶接等の公知の手段により軸方向移動不能に固定されている。端壁部材８３１の軸方向の固定位置は、電磁コイル９０に通電しない状態において、第一クラッチ板８１１および第二クラッチ板８２１の両面の摺動面とその対向面との間に隙間が生じ得るように設定されている。つまり、コイル９０に通電しない状態では、クラッチ部８０１は、増速回転軸４０の出力軸２１０に対する回転を抑制しないようにされている。
【００５０】
押圧部材２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、図２〜図４に示すように、複数の板状押圧部材２２１により構成される。それぞれ板状押圧部材２２１は、矩形に形成されている。具体的には、板状押圧部材２２１の長手方向幅が、凹部２１１ａ〜２１１ｃの第一方向Ｘ１〜Ｘ３の幅とほぼ同一である。一方、板状押圧部材２２１の短手方向幅は、凹部２１１ａ〜２１１ｃの第一方向Ｘ１〜Ｘ３に直交する幅より僅かに小さく形成されている。この板状押圧部材２２１は、磁場を与えることにより、長手方向に伸長し、且つ、可撓性を有する磁歪材料からなる。なお、磁歪材料自体は公知のものであり、例えばイットリウム（Ｙ）を含む希土類金属元素とＦｅ、ＮｉまたはＣｏとを化合させたもの等である。
【００５１】
そして、図５（ａ）に示すように、板状押圧部材２２１を複数枚（本実施形態においては、６枚）積層されて、長手方向が第一方向Ｘ１〜Ｘ３に一致するように、それぞれの凹部２１１ａ〜２１１ｃに挿入される。このとき、板状押圧部材２２１の長手方向端部は、凹部２１１ａ〜２１１ｃの第一方向Ｘ１〜Ｘ３の端面に当接している。つまり、板状押圧部材２２１は、第一方向（長手方向）の幅を規制されている。そして、それぞれの板状押圧部材２２１に磁場を与えた場合には、図５（ｂ）に示すように、長手方向に伸長しようとするが、長手方向が規制されているため、板状法線方向に凸状に変形する。つまり、図２においては、押圧部材２２０は、凹部２１１ａ〜２１１ｃの開口端から第一の軸線方向に突出するように変形する。
【００５２】
そして、突出するように変形する押圧部材２２０は、第二クラッチ板８２１の端面を第一の軸線方向に押圧する。第一、第二クラッチ板８１１、８２１の軸方向移動は端壁部材８３１により規制されるので、これら両クラッチ板８１１、８２１は押圧部材２２０と端壁部材８３１によって挟まれ、摩擦係合する。つまり、コイル９０に通電した状態では、クラッチ部８０１は、増速回転軸４０の出力軸２１０に対する回転を抑制する。
【００５３】
以上より、押圧部材２２０は、小さな伸長変形により、第一の軸線方向の大きな変位を発生することができる。従って、小さな磁場により、第一、第二クラッチ板８１１、８２１を確実に係合することが可能となる。特に、複数枚の板状押圧部材２２１を適用することで、第一の軸線方向の押圧力を大きくすることができる。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、押圧部材２２０として、磁場を与えることにより伸長し且つ可撓性を有する磁歪材料を用いた。この他に、電圧を与えることにより伸長し、且つ、可撓性を有する材料（例えば、ピエゾ素子）を用いることもできる。この場合、ピエゾ素子に電圧を印加するために導線を設ける必要がある。ただし、ピエゾ素子を用いる場合には、電磁石は不要となる。また、端壁部材８３１は、出力軸２１０のスプライン３２に軸方向移動可能に係合するとともに、第一、第二クラッチ板８１１、８２１から離間する方向の移動のみがスプライン３２の端部に設けられたスナップリング等により規制されるようにしてもよい。
【００５５】
＜第三実施形態＞
第三実施形態の差動装置３００について、図６および図７を参照して説明する。図６は、第三実施形態の差動装置３００の軸方向断面図である。図７は、ハーモニックギヤの模式図である。図７（ｂ）が軸方向断面図であり、図７（ａ）が図７（ｂ）の左方向から見た図であり、図７（ｃ）が図７（ｂ）の右方向から見た図である。なお、図７において、図６の構成に対応する符号を付す。
【００５６】
第三実施形態の差動装置３００において、第一実施形態の差動装置１００と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。第一実施形態の差動装置１００は、ベアリング減速機を用いた構成としたが、第三実施形態の差動装置３００は、ハーモニックギヤ減速機を用いた構成とした。
【００５７】
差動装置３００は、入力軸３１０と、ヨーク２０と、出力軸３３０と、増速回転軸３４０と、転動体３５０と、外輪３６０と、差動回転部材３７０と、クラッチ部８０と、電磁石９０とから構成される。
【００５８】
入力軸３１０は、第一実施形態の入力軸１０における端面ギヤ１３の代わりに、内周面ギヤ３１１が形成されている。つまり、この入力軸３１０は、ハーモニックギヤのステータギヤを構成する。なお、他の構成は、実質的に、第一実施形態の入力軸１０と同一である。出力軸３３０は、第一実施形態の出力軸３０における端面ギヤ３３の代わりに、内周面ギヤ３３１が形成されている。出力軸３３０も、出力軸３０と同様に、非磁性リング３３０ａにより、外側部材３３０ｂと内側部材３３０ｃに分割され、これらが溶接等により一体に結合されている。この出力軸３３０は、ハーモニックギヤのドリブンギヤを構成する。なお、他の構成は、実質的に、第一実施形態の出力軸３０と同一である。
【００５９】
増速回転軸３４０は、円盤部３４１と、軸部４２、４３とから構成される。軸部４２、４３は、第一実施形態の軸部４２、４３と同一である。円盤部３４１の外周面が、楕円状に形成されている。転動体３５０は、球体からなり、円盤部３４１の外周面を転動する。外輪３６０は、円盤部３４１の外周面に対応する楕円状からなり、その内周面を転動体３５０が転動する。つまり、円盤部３４１、転動体３５０および外輪３６０は、ハーモニックギヤのウェーブジェネレータを構成する。
【００６０】
差動回転部材３７０は、外周面にギヤが形成された薄肉筒状からなる。そして、差動回転部材３７０は、外輪３６０の外周側に圧入固定されている。つまり、差動回転部材３７０は、増速回転軸３４０の円盤部３４１に回転可能に支持されていることになる。そして、差動回転部材３７０の外周面ギヤが、入力軸３１０の内周面ギヤ３１１および出力軸３３０の内周ギヤ３３１に係合する。つまり、差動回転部材３７０は、ハーモニックギヤのフレクススプラインを構成する。
【００６１】
このように構成した場合にも、実質的に、第一実施形態と同様の動作をする。従って、本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００６２】
＜その他＞
上記実施形態においては、クラッチ部８０を構成する第一、第二クラッチ板８１、８２が、出力軸３０と増速回転軸４０とにそれぞれ係合するようにした。つまり、クラッチ部８０は、増速回転軸４０の出力軸３０に対する回転を抑制するようにした。この他に、第一、第二クラッチ板８１、８２は、増速回転軸４０と入力軸１０とをそれぞれ係合するようにもできる。この場合、クラッチ部８０は、増速回転軸４０の入力軸１０に対する回転を抑制するように作用する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第一実施形態の差動装置１００の軸方向断面図である。
【図２】第二実施形態の差動装置２００の軸方向断面図である。
【図３】出力軸２１０および押圧部材２２０のみを取り出した状態の軸方向（図２の左側）から見た図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】（ａ）磁場を与えていない状態における押圧部材２２０ａ〜２２０ｃを示し、（ｂ）磁場を与えた状態における押圧部材２２０ａ〜２２０ｃを示す。
【図６】第三実施形態の差動装置３００の軸方向断面図である。
【図７】ハーモニックギヤの模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００、２００、３００差動装置
１０、３１０：入力軸、  １３：端面ギヤ
２０：ヨーク、  ３０、３３０：出力軸、  ３２：スプライン、  ３３：端面ギヤ
４０、３４０：増速回転軸
４１：円盤部、  ４２、４３：軸部、  ４３ａ：スプライン
５０：内輪、  ６０：転動体
７０：差動回転部材、  ７２、７３：端面ギヤ
８０、８０１：クラッチ部、  ８１、８１１：第一クラッチ板
８２、８２１：第二クラッチ板、  ８３：アーマチャ、  ８３１：端壁部材
９０：電磁石
２１１ａ〜２１１ｃ：凹部、  ２２０ａ〜２２０ｃ：押圧部材、  ２２１：板状押圧部材
３１１、３３１：内周面ギヤ
【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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