JPH11270652A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦クラッチの締結力を広い範囲で調整可能
にする。 【解決手段】 異なった歯数比を有し、入力ギヤ３５、
３７が回転すると出力ギヤ３９、４１の間に回転数差が
生じるギヤ組２５、２７と、入力ギヤ３５、３７を回転
駆動する電動モ−タ２９と、出力ギヤ３９、４１の間に
設けられたカム機構３１と、そのカムスラスト力を受け
て締結される摩擦クラッチ２３とを備え、カム機構３１
に、異なった相対回転方向で異なったカム角を与えた。

Description

【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１０のように、カム２１３はカム面２２
１、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２
１９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、トルクの方向切り換えが可能なトルク源と、そのト
ルクを受けて作動するカム機構と、そのカムスラスト力
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一対のカム面
を有し、各対のカム面に互いに異なったカム角を与えた
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）
で異なったカム角を与え、トルクの方向切り換えが可能
なトルク源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、請求項８の構成のように、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記載のクラッ
チ装置であって、トルク源とカム機構との間に、歯数比
が互いに異なった２対のギヤ組を配置し、トルク源によ
って各ギヤ組の入力ギヤを回転させるとそれぞれの出力
ギヤの間に回転数差が生じ、この回転数差によってカム
機構が作動すると共に、トルク源のトルク方向を切り換
えると、カム機構がカム角の異なったカム面で作動する
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対のギヤ組をトルク源とカム機構との間に配置し
たことにより、トルク源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又は請求項２
記載のクラッチ装置であって、カム機構が、カム面とそ
の間に配置された転動体とからなることを特徴とし、請
求項１又は請求項２の構成と同等の効果を得る。

【００２５】これに加えて、カム面の間にボ−ルやロ−
ラのような転動体を配置し、カム機構の摩擦損失を低減
させたから、トルク源のトルクがそれだけ有効に利用さ
れ、摩擦クラッチは大きな締結力が得られる。

【００２６】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
記載のクラッチ装置であって、カム機構のカム面が、直
接噛み合っていることを特徴とし、請求項１又は請求項
２の構成と同等の効果を得る。

【００２７】これに加えて、カム面を直接噛み合わせた
ことにより、カム機構の構造が簡単になり、低コストに
なる。

【００２８】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
のいずれか一項に記載の発明であって、摩擦クラッチ
が、多板クラッチであることを特徴とし、請求項１乃至
請求項４の構成と同等の効果を得る。

【００２９】これに加えて、多板クラッチは、摩擦面の
面積を広くできるからトルク容量が大きい。

【００３０】例えば、請求項８の各装置に用いた場合、
デファレンシャル装置では大きな差動制限力が得られ、
ブレ−キ機構では大きな制動力を得ることができる。

【００３１】又、多板クラッチはコンパクトであるか
ら、クラッチ装置を小型軽量に構成できる。

【００３２】又、クラッチ板の枚数を変えることによ
り、トルク容量を調整できて有利である。

【００３３】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
のいずれか一項に記載のクラッチ装置であって、トルク
源とカム機構との間に、トルク増幅機構が配置されてい
ることを特徴とし、請求項１乃至請求項５の構成と同等
の効果を得る。

【００３４】これに加えて、トルク源とカム機構との間
にトルク増幅機構を配置したことにより、例えば、トル
ク源に電動モ−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。

【００３６】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６
のいずれか一項に記載のクラッチ装置であって、トルク
方向の切り換え可能なトルク源が、電動モ−タであるこ
とを特徴とし、請求項１乃至請求項６の構成と同等の効
果を得る。

【００３７】これに加えて、トルク源に用いた電動モ−
タはトルクの反転が容易であり、制御が簡単である。

【００３８】又、電動モ−タを用いれば、トルクの反転
機構が不要であるから、それだけ構造を簡単にすること
ができる。

【００３９】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７
のいずれか一項に記載の発明であって、摩擦クラッチ
が、デファレンシャル装置の差動を制限する、又は、ブ
レ−キ機構で車輪を制動することを特徴とし、請求項１
乃至請求項７の構成と同等の効果を得る。

【００４０】これに加えて、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
を用いると、デファレンシャル装置は広い範囲の差動制
限特性が得られ、ブレ−キ機構は大きな制動力が得ら
れ、動力伝達系の断続機構は大きな駆動力を扱うことが
できる。

【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に用いられており、請求項
１、２、３、５、７、８の特徴を備えている。

【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１
３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２
１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３
７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、４
１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４
３、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３
１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３
９、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５
９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。

【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に用いられており、請求項１、３、
５、７、８の特徴を備えている。

【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７
３（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１
１５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１１
９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１１
５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１３
７、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７
３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１
２３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１
３１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１
２７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７
９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７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に用いられており、請求項１、
３、５、７、８の特徴を備えている。

【０１２４】又、左右の方向はデファレンシャル装置１
５１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７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７
１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８
３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１５
３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１５
３で増幅されてカム機構１５５を作動させ、カム機構１
５５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１５
１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１６
９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７
７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１５
５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１５
１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に用いられており、請求項１、
３、５、７、８の特徴を備えている。

【０１５１】又、左右の方向はデファレンシャル装置１
７３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８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、１５
１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７
１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１７
５、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１
８３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１７
５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１７
３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１７
３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、請求項６のように、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。

【０１７５】又、本発明のクラッチ装置は、請求項８の
ようにデファレンシャル装置の他に、ブレ−キ機構など
に適用することができる。

【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、請求項８の各装置に限定されず、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カム角を与えて摩
擦クラッチのトルク発生範囲を広くしたから、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、トルク源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又は請求項２
の構成と同等の効果を得ると共に、カム面の間にボ−ル
やロ−ラのような転動体を配置し、カム機構の摩擦損失
を低減させたから、トルク源のトルクがそれだけ有効に
利用され、摩擦クラッチは大きな締結力が得られる。

【０１８３】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
の構成と同等の効果を得ると共に、カム面を直接噛み合
わせたカム機構は構造が簡単であり、低コストである。

【０１８４】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
の構成と同等の効果を得ると共に、摩擦クラッチに多板
クラッチを用いたことにより、大きな連結力が得られる
上に、クラッチ装置とこれを用いた装置とを小型軽量に
構成できる。

【０１８５】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
の構成と同等の効果を得ると共に、トルク増幅機構を用
いたことによってトルク源を小型にすることが可能にな
り、特に、電動モ−タをトルク源に用いる車載機器で
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。

【０１８６】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６
の構成と同等の効果を得ると共に、トルク源に用いた電
動モ−タはトルクの反転操作が容易であると共に、電動
モ−タを用いればトルクの反転機構が不要であるから、
それだけ構成を簡単にできる。

【０１８７】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７
の構成と同等の効果を得ると共に、請求項１乃至請求項
７のクラッチ機構を用いれば、デファレンシャル装置は
広い範囲の差動制限特性が得られ、ブレ−キ機構は大き
な制動力が得られる。

【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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルクの方向切り換えが可能なトルク源
   と、そのトルクを受けて作動するカム機構と、そのカム
   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一
   対のカム面を有し、各対のカム面に互いに異なったカム
   角を与えたことを特徴とするクラッチ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明であって、トルク源
   とカム機構との間に、歯数比が互いに異なった２対のギ
   ヤ組を配置し、トルク源によって各ギヤ組の入力ギヤを
   回転させるとそれぞれ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カム機構が作動すると共に、
   トルク源のトルク方向を切り換えると、カム機構がカム
   角の異なったカム面で作動することを特徴とするクラッ
   チ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の発明であっ
   て、カム機構が、カム面とその間に配置された転動体と
   からなることを特徴とするクラッチ装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２記載の発明であっ
   て、カム機構のカム面が、直接噛み合っていることを特
   徴とするクラッチ装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
   記載の発明であって、摩擦クラッチが、多板クラッチで
   あることを特徴とするクラッチ装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に
   記載の発明であって、トルク源とカム機構との間に、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。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に
   記載の発明であって、トルク方向の切り換え可能なトル
   ク源が、電動モ−タであることを特徴とするクラッチ装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に
   記載の発明であって、摩擦クラッチが、デファレンシャ
   ル装置の差動を制限する、又は、ブレ−キ機構で車輪を
   制動することを特徴とするクラッチ装置。