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WO2022118833A1 - クラッチ装置 - Google Patents

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Publication number
WO2022118833A1
WO2022118833A1 PCT/JP2021/043814 JP2021043814W WO2022118833A1 WO 2022118833 A1 WO2022118833 A1 WO 2022118833A1 JP 2021043814 W JP2021043814 W JP 2021043814W WO 2022118833 A1 WO2022118833 A1 WO 2022118833A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
clutch
sun gear
gear
cam
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/043814
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
聡一朗 林
巧美 杉浦
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to CN202180079606.7A priority Critical patent/CN116529504A/zh
Priority to DE112021006251.4T priority patent/DE112021006251T5/de
Publication of WO2022118833A1 publication Critical patent/WO2022118833A1/ja
Priority to US18/327,640 priority patent/US20230304546A1/en

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    • F16H57/00—General details of gearing
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    • F16H2057/02082—Gearboxes for particular applications for application in vehicles other than propelling, e.g. adjustment of parts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • This disclosure relates to a clutch device.
  • a clutch device that allows or cuts off the transmission of torque between a first transmission unit and a second transmission unit by changing the state of the clutch to an engaged state or a non-engaged state.
  • a speed reducer that reduces and outputs the torque of the prime mover.
  • a speed reducer that decelerates and outputs the torque of the prime mover for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
  • Patent Document 1 discloses an outer rotor type prime mover.
  • the sun gear which is the input portion of the speed reducer, is coaxially connected to the portion where one end of the cylindrical rotor of the prime mover is bent inward in the radial direction.
  • the rotational moment of inertia of the rotor and sun gear that rotate integrally may increase, that is, the inertia. Therefore, when the prime mover and the speed reducer of Patent Document 1 are applied to the clutch device, the responsiveness of the clutch device may decrease.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a highly responsive clutch device.
  • This disclosure includes a housing, a prime mover, a speed reducer, a rotation translation unit, a clutch, and a state change unit.
  • the prime mover has a stator fixed to the housing and a rotor provided so as to be rotatable relative to the stator, and torque can be output from the rotor.
  • the reducer can reduce the torque of the prime mover and output it.
  • the rotation translation section has a rotation section that rotates relative to the housing when the torque output from the reducer is input, and a translation section that moves axially relative to the housing when the rotation section rotates relative to the housing. ..
  • the clutch is provided between the first transmission unit and the second transmission unit, which are rotatably provided with respect to the housing, and when in an engaged state, the torque between the first transmission unit and the second transmission unit is increased. It allows transmission and cuts off the transmission of torque between the first transmission section and the second transmission section when in the non-engaged state.
  • the state changing portion receives an axial force from the translational portion and can change the clutch state to an engaged state or a non-engaged state according to the axially relative position of the translational portion with respect to the housing.
  • the reducer has a sun gear, a plurality of planetary gears, a carrier, a first ring gear and a second ring gear. Torque from the rotor is input to the sun gear.
  • the planetary gear can revolve in the circumferential direction of the sun gear while rotating while meshing with the sun gear.
  • the carrier rotatably supports the planetary gear and is rotatable relative to the sun gear.
  • the first ring gear can mesh with the planetary gear.
  • the second ring gear is formed so as to be able to mesh with the planetary gear and have a different number of teeth from the first ring gear, and outputs torque to the rotating portion.
  • the rotor is provided inside the radial direction of the stator and is connected to the sun gear so that it can rotate integrally with the sun gear.
  • the prime mover is an inner rotor type. Therefore, the outer diameter of the rotor can be made smaller than that of the outer rotor type prime mover. This makes it possible to reduce the rotational moment of inertia of the rotor and sun gear that rotate integrally. Therefore, the responsiveness of the sun gear, which is the input unit of the reducer, can be improved. Therefore, the responsiveness of the clutch device can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a clutch device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the clutch device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a 2kh type mysterious planetary gear reducer, and a table showing the relationship between the input / output pattern, the moment of inertia, and the reduction ratio.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a 3k type mysterious planetary gear reducer and a table showing the relationship between the input / output pattern and the moment of inertia and the reduction ratio.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the stroke of the translational portion and the load acting on the clutch.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the clutch device according to the second embodiment.
  • the clutch device according to the first embodiment is shown in FIGS. 1 and 2.
  • the clutch device 1 is provided, for example, between the internal combustion engine of a vehicle and a transmission, and is used to allow or cut off the transmission of torque between the internal combustion engine and the transmission.
  • the clutch device 1 includes a housing 12, a motor 20 as a “motor”, a speed reducer 30, a ball cam 2 as a “rotation translation unit” or a “rolling body cam”, a clutch 70, a state changing unit 80, and the like. It is equipped with.
  • the clutch device 1 includes an electronic control unit (hereinafter referred to as "ECU") 10 as a “control unit”, an input shaft 61 as a “first transmission unit”, and an output shaft as a “second transmission unit”. 62 and.
  • ECU electronice control unit
  • the ECU 10 is a small computer having a CPU as a calculation means, a ROM, a RAM, etc. as a storage means, an I / O as an input / output means, and the like.
  • the ECU 10 executes calculations according to a program stored in a ROM or the like based on information such as signals from various sensors provided in each part of the vehicle, and controls the operation of various devices and devices of the vehicle. In this way, the ECU 10 executes the program stored in the non-transitional substantive recording medium. When this program is executed, the method corresponding to the program is executed.
  • the ECU 10 can control the operation of an internal combustion engine or the like based on information such as signals from various sensors. Further, the ECU 10 can control the operation of the motor 20 described later.
  • the input shaft 61 is connected to, for example, a drive shaft of an internal combustion engine (not shown) and can rotate together with the drive shaft. That is, torque is input to the input shaft 61 from the drive shaft.
  • a fixed body 11 is provided on a vehicle equipped with an internal combustion engine (see FIG. 2).
  • the fixed body 11 is formed in a cylindrical shape, for example, and is fixed to the engine room of the vehicle.
  • a ball bearing 141 is provided between the inner peripheral wall of the fixed body 11 and the outer peripheral wall of the input shaft 61. As a result, the input shaft 61 is bearing by the fixed body 11 via the ball bearing 141.
  • the housing 12 is provided between the inner peripheral wall of the fixed body 11 and the outer peripheral wall of the input shaft 61.
  • the housing 12 has a housing inner cylinder portion 121, a housing plate portion 122, a housing outer cylinder portion 123, a housing small plate portion 124, a housing step surface 125, a housing small inner cylinder portion 126, a housing side spline groove portion 127, and the like. ..
  • the inner cylinder portion 121 of the housing is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the housing small plate portion 124 is formed in an annular plate shape so as to extend radially outward from the end portion of the housing inner cylinder portion 121.
  • the housing small inner cylinder portion 126 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend from the outer edge portion of the housing small plate portion 124 to the side opposite to the housing inner cylinder portion 121.
  • the housing plate portion 122 is formed in an annular plate shape so as to extend radially outward from the end portion of the housing small inner cylinder portion 126 opposite to the housing small plate portion 124.
  • the housing outer cylinder portion 123 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend from the outer edge portion of the housing plate portion 122 to the same side as the housing small inner cylinder portion 126 and the housing inner cylinder portion 121.
  • the housing inner cylinder portion 121, the housing small plate portion 124, the housing small inner cylinder portion 126, the housing plate portion 122, and the housing outer cylinder portion 123 are integrally formed of, for example, metal.
  • the housing 12 is formed in a hollow and flat shape as a whole.
  • the housing step surface 125 is formed in a planar shape of an annulus on the surface of the housing small plate portion 124 on the side opposite to the housing small inner cylinder portion 126.
  • the housing-side spline groove portion 127 is formed on the outer peripheral wall of the housing inner cylinder portion 121 so as to extend in the axial direction of the housing inner cylinder portion 121.
  • a plurality of housing-side spline groove portions 127 are formed in the circumferential direction of the housing inner cylinder portion 121.
  • the housing 12 is fixed to the fixed body 11 so that a part of the outer wall abuts on a part of the wall surface of the fixed body 11 (see FIG. 2).
  • the housing 12 is fixed to the fixed body 11 by a bolt or the like (not shown).
  • the housing 12 is provided coaxially with the fixed body 11 and the input shaft 61. Further, a substantially cylindrical space is formed between the inner peripheral wall of the housing inner cylinder portion 121 and the outer peripheral wall of the input shaft 61.
  • the housing 12 has a storage space 120.
  • the accommodation space 120 is formed between the housing inner cylinder portion 121, the housing small plate portion 124, the housing small inner cylinder portion 126, the housing plate portion 122, and the housing outer cylinder portion 123.
  • the motor 20 is housed in the house space 120.
  • the motor 20 has a stator 21, a rotor 23, and the like.
  • the stator 21 has a stator core 211 and a coil 22.
  • the stator core 211 is formed in a substantially annular shape by, for example, laminated steel plates, and is fixed to the inside of the housing outer cylinder portion 123.
  • the coil 22 is provided at each of the plurality of salient poles of the stator core 211.
  • the motor 20 has a magnet 230 as a "permanent magnet”.
  • the rotor 23 is formed of, for example, an iron-based metal in a substantially annular shape. More specifically, the rotor 23 is made of, for example, pure iron having a relatively high magnetic property.
  • the magnet 230 is provided on the outer peripheral wall of the rotor 23.
  • a plurality of magnets 230 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotor 23 so that the magnetic poles alternate.
  • the clutch device 1 includes a bearing 151.
  • the bearing 151 is provided on the outer peripheral wall of the housing small inner cylinder portion 126.
  • a sun gear 31, which will be described later, is provided on the radial outer side of the bearing 151.
  • the rotor 23 is provided so as not to rotate relative to the sun gear 31 on the radial outer side of the sun gear 31.
  • the bearing 151 is provided in the accommodation space 120 and rotatably supports the sun gear 31, the rotor 23, and the magnet 230.
  • the rotor 23 is provided so as to be rotatable relative to the stator 21 inside the stator core 211 of the stator 21 in the radial direction.
  • the motor 20 is an inner rotor type brushless DC motor.
  • the ECU 10 can control the operation of the motor 20 by controlling the electric power supplied to the coil 22.
  • a rotating magnetic field is generated in the stator core 211, and the rotor 23 rotates.
  • torque is output from the rotor 23.
  • the motor 20 has a stator 21 and a rotor 23 that is rotatably provided relative to the stator 21, and can output torque from the rotor 23 by supplying electric power.
  • the clutch device 1 includes a rotation angle sensor 104.
  • the rotation angle sensor 104 is provided in the accommodation space 120.
  • the rotation angle sensor 104 detects the magnetic flux generated from the sensor magnet that rotates integrally with the rotor 23, and outputs a signal corresponding to the detected magnetic flux to the ECU 10. As a result, the ECU 10 can detect the rotation angle, the rotation speed, and the like of the rotor 23 based on the signal from the rotation angle sensor 104. Further, the ECU 10 determines the relative rotation angle of the drive cam 40 with respect to the housing 12 and the driven cam 50 described later, the driven cam 50 with respect to the housing 12 and the drive cam 40, and the state changing unit 80 based on the rotation angle and the rotation speed of the rotor 23. The relative position in the axial direction can be calculated.
  • the speed reducer 30 is housed in the storage space 120.
  • the speed reducer 30 has a sun gear 31, a planetary gear 32, a carrier 33, a first ring gear 34, a second ring gear 35, and the like.
  • the sun gear 31 is provided so as to be coaxial with the rotor 23 and rotatable integrally. That is, the rotor 23 and the sun gear 31 are formed separately and are coaxially arranged so that they can rotate integrally.
  • the sun gear 31 has a sun gear main body 310, a sun gear tooth portion 311 as a "tooth portion” and an “external tooth”, and a gear side spline groove portion 315.
  • the sun gear body 310 is formed of, for example, a metal to have a substantially cylindrical shape.
  • the gear-side spline groove portion 315 is formed so as to extend in the axial direction on the outer peripheral wall on one end side of the sun gear main body 310.
  • a plurality of gear-side spline groove portions 315 are formed in the circumferential direction of the sun gear main body 310.
  • One end side of the sun gear body 310 is bearing by a bearing 151.
  • a spline groove corresponding to the gear side spline groove 315 is formed on the inner peripheral wall of the rotor 23.
  • the rotor 23 is located on the radial outer side of the sun gear 31, and is provided so that the spline groove portion is spline-coupled to the gear-side spline groove portion 315. As a result, the rotor 23 cannot rotate relative to the sun gear 31 and can move relative to the axial direction.
  • the sun gear tooth portion 311 is formed on the outer peripheral wall on the other end side of the sun gear 31.
  • the torque of the motor 20 is input to the sun gear 31 that rotates integrally with the rotor 23.
  • the sun gear 31 corresponds to the "input unit" of the speed reducer 30.
  • the sun gear 31 is made of, for example, a steel material.
  • a plurality of planetary gears 32 are provided along the circumferential direction of the sun gear 31, and can revolve in the circumferential direction of the sun gear 31 while rotating while meshing with the sun gear 31. More specifically, the planetary gears 32 are formed in a substantially cylindrical shape, for example, made of metal, and are provided four at equal intervals in the circumferential direction of the sun gear 31 on the radial outer side of the sun gear 31.
  • the planetary gear 32 has a planetary gear tooth portion 321 as a "tooth portion” and an "external tooth”.
  • the planetary gear tooth portion 321 is formed on the outer peripheral wall of the planetary gear 32 so as to be able to mesh with the sun gear tooth portion 311.
  • the carrier 33 rotatably supports the planetary gear 32 and is rotatable relative to the sun gear 31. More specifically, the carrier 33 is provided radially outward with respect to the sun gear 31. The carrier 33 is rotatable relative to the rotor 23 and the sun gear 31.
  • the carrier 33 has a carrier body 330 and a pin 331.
  • the carrier body 330 is formed of, for example, a metal in a substantially annular shape.
  • the carrier main body 330 is located between the sun gear 31 and the coil 22 in the radial direction, and is located between the rotor 23 and the magnet 230 and the planetary gear 32 in the axial direction.
  • the planetary gear 32 is located on the side opposite to the housing plate portion 122 with respect to the carrier main body 330 and the coil 22.
  • Pin 331 has a connection portion 335 and a support portion 336.
  • the connecting portion 335 and the supporting portion 336 are each formed in a columnar shape by, for example, metal.
  • the connecting portion 335 and the supporting portion 336 are integrally formed so that their respective axes are displaced and parallel to each other. Therefore, the connecting portion 335 and the supporting portion 336 have a crank shape in a cross-sectional shape formed by a virtual plane including their respective axes (see FIG. 1).
  • the pin 331 is fixed to the carrier main body 330 so that the connection portion 335, which is a portion on one end side, is connected to the carrier main body 330.
  • the support portion 336 is provided on the side opposite to the rotor 23 and the magnet 230 of the carrier main body 330 so that the shaft is located radially outside the carrier main body 330 with respect to the axis of the connection portion 335 (FIG. 1). reference).
  • the number of pins 331 corresponds to the number of planetary gears 32, and a total of four pins 331 are provided.
  • the speed reducer 30 has a planetary gear bearing 36.
  • the planetary gear bearing 36 is, for example, a needle bearing, and is provided between the outer peripheral wall of the support portion 336 of the pin 331 and the inner peripheral wall of the planetary gear 32. As a result, the planetary gear 32 is rotatably supported by the support portion 336 of the pin 331 via the planetary gear bearing 36.
  • the first ring gear 34 has a first ring gear tooth portion 341 that is a tooth portion that can be meshed with the planetary gear 32, and is fixed to the housing 12. More specifically, the first ring gear 34 is formed of, for example, a metal in a substantially annular shape. The first ring gear 34 is fixed to the housing 12 on the side opposite to the housing plate portion 122 with respect to the coil 22 so that the outer edge portion fits into the inner peripheral wall of the housing outer cylinder portion 123. Therefore, the first ring gear 34 cannot rotate relative to the housing 12.
  • the first ring gear 34 is provided coaxially with the housing 12, the rotor 23, and the sun gear 31.
  • the first ring gear tooth portion 341 as the “tooth portion” and the “internal tooth” is formed on the inner edge portion of the first ring gear 34 so as to be able to mesh with one end side in the axial direction of the planetary gear tooth portion 321 of the planetary gear 32. ing.
  • the second ring gear 35 has a second ring gear tooth portion 351 that is a tooth portion that can mesh with the planetary gear 32 and has a different number of teeth from the first ring gear tooth portion 341, and is provided so as to be rotatable integrally with the drive cam 40 described later. ing. More specifically, the second ring gear 35 is formed in a substantially annular shape with, for example, metal.
  • the second ring gear 35 has a gear inner cylinder portion 355, a gear plate portion 356, and a gear outer cylinder portion 357.
  • the gear inner cylinder portion 355 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the gear plate portion 356 is formed in an annular plate shape so as to extend radially outward from one end of the gear inner cylinder portion 355.
  • the gear outer cylinder portion 357 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend from the outer edge portion of the gear plate portion 356 to the side opposite to the gear inner cylinder portion 355.
  • the second ring gear 35 is provided coaxially with the housing 12, the rotor 23, and the sun gear 31.
  • the second ring gear tooth portion 351 as the “tooth portion” and the “internal tooth” is formed on the inner peripheral wall of the gear outer cylinder portion 357 so as to be able to mesh with the other end side in the axial direction of the planetary gear tooth portion 321 of the planetary gear 32.
  • the number of teeth of the second ring gear tooth portion 351 is larger than the number of teeth of the first ring gear tooth portion 341. More specifically, the number of teeth of the second ring gear tooth portion 351 is larger than the number of teeth of the first ring gear tooth portion 341 by the number obtained by multiplying 4 which is the number of planetary gears 32 by an integer.
  • the planetary gear 32 needs to normally mesh with the first ring gear 34 and the second ring gear 35 having two different specifications in the same portion without interference, one or both of the first ring gear 34 and the second ring gear 35 are used. It is designed to shift and keep the center distance of each gear pair constant.
  • the sun gear 31 rotates, and the planetary gear tooth portion 321 of the planetary gear 32 rotates while meshing with the sun gear tooth portion 311 and the first ring gear tooth portion 341 and the second ring gear tooth portion 351. While doing so, it revolves in the circumferential direction of the sun gear 31.
  • the number of teeth of the second ring gear tooth portion 351 is larger than the number of teeth of the first ring gear tooth portion 341, the second ring gear 35 rotates relative to the first ring gear 34.
  • the speed reducer 30 can reduce the torque of the motor 20 and output it.
  • the speed reducer 30 constitutes a 3k type mysterious planetary gear speed reducer.
  • the second ring gear 35 is formed separately from the drive cam 40 described later, and is provided so as to be rotatable integrally with the drive cam 40.
  • the second ring gear 35 reduces the torque from the motor 20 and outputs it to the drive cam 40.
  • the second ring gear 35 corresponds to the "output unit" of the speed reducer 30.
  • the ball cam 2 has a drive cam 40 as a "rotating part”, a driven cam 50 as a “translational part”, and a ball 3 as a “rolling body”.
  • the drive cam 40 has a drive cam main body 41, a drive cam inner cylinder portion 42, a drive cam plate portion 43, a drive cam outer cylinder portion 44, a drive cam groove 400, and the like.
  • the drive cam main body 41 is formed in a substantially annular plate shape.
  • the drive cam inner cylinder portion 42 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend in the axial direction from the outer edge portion of the drive cam main body 41.
  • the drive cam plate portion 43 is formed in a substantially annular plate shape so as to extend radially outward from the end portion of the drive cam inner cylinder portion 42 opposite to the drive cam main body 41.
  • the drive cam outer cylinder portion 44 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend from the outer edge portion of the drive cam plate portion 43 to the side opposite to the drive cam inner cylinder portion 42.
  • the drive cam main body 41, the drive cam inner cylinder portion 42, the drive cam plate portion 43, and the drive cam outer cylinder portion 44 are integrally formed of, for example, metal.
  • the drive cam groove 400 is formed so as to extend in the circumferential direction while being recessed from the surface of the drive cam main body 41 on the drive cam inner cylinder portion 42 side.
  • five drive cam grooves 400 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the drive cam main body 41.
  • the drive cam groove 400 is formed so that the groove bottom is inclined with respect to the surface of the drive cam body 41 on the drive cam inner cylinder portion 42 side so that the depth becomes shallower from one end to the other end in the circumferential direction of the drive cam body 41. Has been done.
  • the drive cam main body 41 is located between the outer peripheral wall of the housing inner cylinder portion 121 and the inner peripheral wall of the sun gear 31, and the drive cam plate portion 43 is located on the side opposite to the carrier main body 330 with respect to the planetary gear 32. It is provided between the inner cylinder portion 121 of the housing and the outer cylinder portion 123 of the housing so as to do so.
  • the drive cam 40 is rotatable relative to the housing 12.
  • the second ring gear 35 is provided integrally with the drive cam 40 so that the inner peripheral wall of the gear inner cylinder portion 355 fits into the outer peripheral wall of the drive cam outer cylinder portion 44.
  • the second ring gear 35 cannot rotate relative to the drive cam 40. That is, the second ring gear 35 is provided so as to be rotatable integrally with the drive cam 40 as the "rotating portion". Therefore, when the torque from the motor 20 is decelerated by the speed reducer 30 and output from the second ring gear 35, the drive cam 40 rotates relative to the housing 12. That is, the drive cam 40 rotates relative to the housing 12 when the torque output from the speed reducer 30 is input.
  • the driven cam 50 has a driven cam main body 51, a driven cam cylinder portion 52, a cam-side spline groove portion 54, a driven cam groove 500, and the like.
  • the driven cam body 51 is formed in a substantially annular plate shape.
  • the driven cam cylinder portion 52 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend in the axial direction from the outer edge portion of the driven cam main body 51.
  • the driven cam main body 51 and the driven cam cylinder portion 52 are integrally formed of, for example, metal.
  • the cam-side spline groove portion 54 is formed so as to extend in the axial direction on the inner peripheral wall of the driven cam main body 51.
  • a plurality of cam-side spline groove portions 54 are formed in the circumferential direction of the driven cam main body 51.
  • the driven cam body 51 is located on the side opposite to the housing step surface 125 with respect to the drive cam body 41 and radially inside the drive cam inner cylinder portion 42 and the drive cam plate portion 43, and the cam side spline groove portion 54 is provided. Is provided so as to spline-connect with the spline groove portion 127 on the housing side. As a result, the driven cam 50 cannot rotate relative to the housing 12 and can move relative to the axial direction.
  • the driven cam groove 500 is formed so as to extend in the circumferential direction while being recessed from the surface of the driven cam body 51 on the drive cam body 41 side.
  • five driven cam grooves 500 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the driven cam main body 51.
  • the driven cam groove 500 is formed so that the groove bottom is inclined with respect to the surface of the driven cam body 51 on the drive cam body 41 side so that the depth becomes shallower from one end to the other end in the circumferential direction of the driven cam body 51. There is.
  • the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500 are viewed from the surface side of the driven cam body 41 on the driven cam body 51 side or the surface side of the driven cam body 51 on the drive cam body 41 side, respectively. It is formed to have the same shape.
  • the ball 3 is formed in a spherical shape by, for example, metal.
  • the balls 3 are rotatably provided between the five drive cam grooves 400 and the five driven cam grooves 500, respectively. That is, a total of five balls 3 are provided.
  • the drive cam 40, the driven cam 50, and the ball 3 constitute the ball cam 2 as the “rolling body cam”.
  • the ball 3 rolls along the respective groove bottoms in the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500.
  • the ball 3 is provided inside the first ring gear 34 and the second ring gear 35 in the radial direction. More specifically, the ball 3 is largely provided within the axial range of the first ring gear 34 and the second ring gear 35.
  • the drive cam groove 400 is formed so that the groove bottom is inclined from one end to the other end.
  • the driven cam groove 500 is formed so that the groove bottom is inclined from one end to the other end. Therefore, when the drive cam 40 rotates relative to the housing 12 and the driven cam 50 due to the torque output from the speed reducer 30, the ball 3 rolls in the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500, and the driven cam 50 is driven. It moves relative to the cam 40 and the housing 12 in the axial direction, that is, strokes.
  • the driven cam 50 moves relative to the drive cam 40 and the housing 12 in the axial direction.
  • the driven cam 50 does not rotate relative to the housing 12 because the cam-side spline groove portion 54 is spline-coupled to the housing-side spline groove portion 127.
  • the drive cam 40 rotates relative to the housing 12, it does not move relative to the axial direction.
  • the clutch device 1 includes a return spring 55, a return spring retainer 56, and a C ring 57.
  • the return spring 55 is, for example, a coil spring, and is provided on the side opposite to the drive cam main body 41 of the driven cam main body 51 and on the radial outer side of the end portion of the housing inner cylinder portion 121 opposite to the housing small plate portion 124. Has been done.
  • One end of the return spring 55 is in contact with the surface of the driven cam body 51 opposite to the drive cam body 41.
  • the return spring retainer 56 is formed in a substantially annular shape with, for example, metal, and is in contact with the other end of the return spring 55 on the radial outer side of the inner cylinder portion 121 of the housing.
  • the C ring 57 is fixed to the outer peripheral wall of the inner cylinder portion 121 of the housing so as to lock the surface of the inner edge portion of the return spring retainer 56 opposite to the driven cam main body 51.
  • the return spring 55 has a force that extends in the axial direction. Therefore, the driven cam 50 is urged toward the drive cam main body 41 by the return spring 55 with the ball 3 sandwiched between the driven cam 50 and the drive cam 40.
  • the output shaft 62 has a shaft portion 621, a plate portion 622, a cylinder portion 623, and a friction plate 624 (see FIG. 2).
  • the shaft portion 621 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the plate portion 622 is integrally formed with the shaft portion 621 so as to extend radially outward from one end of the shaft portion 621 in an annular plate shape.
  • the tubular portion 623 is integrally formed with the plate portion 622 so as to extend from the outer edge portion of the plate portion 622 to the side opposite to the shaft portion 621 in a substantially cylindrical shape.
  • the friction plate 624 is formed in a substantially annular plate shape, and is provided on the end surface of the plate portion 622 on the tubular portion 623 side. Here, the friction plate 624 cannot rotate relative to the plate portion 622.
  • a clutch space 620 is formed inside the tubular portion 623.
  • the end of the input shaft 61 passes through the inside of the inner cylinder portion 121 of the housing and is located on the side opposite to the drive cam 40 with respect to the driven cam 50.
  • the output shaft 62 is provided coaxially with the input shaft 61 on the side opposite to the drive cam 40 with respect to the driven cam 50.
  • a ball bearing 142 is provided between the inner peripheral wall of the shaft portion 621 and the outer peripheral wall of the end portion of the input shaft 61. As a result, the output shaft 62 is bearing by the input shaft 61 via the ball bearing 142.
  • the input shaft 61 and the output shaft 62 are rotatable relative to the housing 12.
  • the clutch 70 is provided between the input shaft 61 and the output shaft 62 in the clutch space 620.
  • the clutch 70 has an inner friction plate 71, an outer friction plate 72, and a locking portion 701.
  • a plurality of inner friction plates 71 are formed in a substantially annular plate shape, and a plurality of inner friction plates 71 are provided so as to be aligned in the axial direction between the input shaft 61 and the tubular portion 623 of the output shaft 62.
  • the inner friction plate 71 is provided so that the inner edge portion is spline-bonded to the outer peripheral wall of the input shaft 61. Therefore, the inner friction plate 71 cannot rotate relative to the input shaft 61 and can move relative to the axial direction.
  • a plurality of outer friction plates 72 are formed in a substantially annular plate shape, and are provided so as to be aligned in the axial direction between the input shaft 61 and the tubular portion 623 of the output shaft 62.
  • the inner friction plate 71 and the outer friction plate 72 are alternately arranged in the axial direction of the input shaft 61.
  • the outer friction plate 72 is provided so that the outer edge portion is spline-bonded to the inner peripheral wall of the tubular portion 623 of the output shaft 62. Therefore, the outer friction plate 72 cannot rotate relative to the output shaft 62 and can move relative to the axial direction.
  • the outer friction plate 72 located closest to the friction plate 624 among the plurality of outer friction plates 72 is in contact with the friction plate 624.
  • the locking portion 701 is formed in a substantially annular shape, and the outer edge portion is provided so as to fit into the inner peripheral wall of the tubular portion 623 of the output shaft 62.
  • the locking portion 701 can lock the outer edge portion of the outer friction plate 72 located on the driven cam 50 side of the plurality of outer friction plates 72. Therefore, the plurality of outer friction plates 72 and the plurality of inner friction plates 71 are prevented from falling off from the inside of the tubular portion 623.
  • the distance between the locking portion 701 and the friction plate 624 is larger than the total plate thickness of the plurality of outer friction plates 72 and the plurality of inner friction plates 71.
  • the clutch 70 transmits torque between the input shaft 61 and the output shaft 62.
  • the clutch 70 allows torque transmission between the input shaft 61 and the output shaft 62 when engaged, and outputs to the input shaft 61 when not engaged. The transmission of torque to and from the shaft 62 is cut off.
  • the clutch device 1 is a so-called normally open type (normally open type) clutch device that is normally in a non-engaged state.
  • the state changing portion 80 has a disc spring 81, a disc spring retainer 82, and a thrust bearing 83 as "elastic deformation portions".
  • the disc spring retainer 82 has a retainer cylinder portion 821 and a retainer flange portion 822.
  • the retainer cylinder portion 821 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the retainer flange portion 822 is formed in an annular plate shape so as to extend radially outward from one end of the retainer cylinder portion 821.
  • the retainer cylinder portion 821 and the retainer flange portion 822 are integrally formed of, for example, metal.
  • the disc spring retainer 82 is fixed to the driven cam 50 so that the outer peripheral wall at the other end of the retainer cylinder 821 fits into the inner peripheral wall of the driven cam cylinder 52.
  • the disc spring 81 is provided so that the inner edge portion is located on the radial outside of the retainer cylinder portion 821 between the driven cam cylinder portion 52 and the retainer flange portion 822.
  • the thrust bearing 83 is provided between the driven cam cylinder portion 52 and the disc spring 81.
  • the disc spring retainer 82 is fixed to the driven cam 50 so that the retainer flange portion 822 can lock one end in the axial direction of the disc spring 81, that is, the inner edge portion. Therefore, the disc spring 81 and the thrust bearing 83 are prevented from falling off from the disc spring retainer 82 by the retainer flange portion 822.
  • the disc spring 81 is elastically deformable in the axial direction.
  • the disc spring 81 rotates relative to the driven cam 50 and the disc spring retainer 82 while being bearing on the thrust bearing 83.
  • the thrust bearing 83 bearings the disc spring 81 while receiving a load in the thrust direction from the disc spring 81.
  • the ECU 10 stops the rotation of the motor 20 when the clutch transmission torque reaches the required torque capacity of the clutch.
  • the clutch 70 is in an engaged holding state in which the clutch transmission torque is maintained at the clutch required torque capacity.
  • the disc spring 81 of the state changing unit 80 receives an axial force from the driven cam 50 and engages with the state of the clutch 70 according to the axial relative position of the driven cam 50 with respect to the housing 12 and the drive cam 40. It can be changed to the engaged state or the disengaged state.
  • the output shaft 62 has an end portion of the shaft portion 621 opposite to the plate portion 622 connected to an input shaft of a transmission (not shown) and can rotate together with the input shaft. That is, the torque output from the output shaft 62 is input to the input shaft of the transmission. The torque input to the transmission is changed by the transmission and output to the drive wheels of the vehicle as drive torque. As a result, the vehicle runs.
  • an electric clutch device such as this embodiment, it is required to shorten the time required for the initial response to close the initial gap (corresponding to the gap Sp1) between the clutch and the actuator. From the equation of rotational motion, it can be seen that the moment of inertia around the input axis should be reduced in order to speed up the initial response.
  • the moment of inertia increases in proportion to the fourth power of the outer diameter when compared with the constant length and density.
  • the sun gear 31 corresponding to the "input shaft" referred to here is a hollow cylindrical member, but this tendency does not change.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a 2kh type mysterious planetary gear reducer. Further, a schematic diagram of a 3k type mysterious planetary gear reducer is shown in the upper part of FIG.
  • the sun gear is A
  • the planetary gear is B
  • the first ring gear is C
  • the second ring gear is D
  • the carrier is S. Comparing the 2kh type and the 3k type, the 3k type has a configuration in which the sun gear A is added to the 2kh type.
  • the moment of inertia around the input axis is the smallest when the carrier S located on the innermost radial direction among the constituent elements is used as the input element (see the lower table in FIG. 3).
  • the moment of inertia around the input shaft is the smallest when the sun gear A located on the innermost radial direction among the constituent elements is used as the input element (see the lower table in FIG. 4). ).
  • the magnitude of the moment of inertia is larger when the carrier S is used as an input element in the 2kh type than when the sun gear A is used as the input element in the 3k type. Therefore, in an electric clutch device that requires a high initial response speed, when a mysterious planetary gear reducer is adopted as the reducer, it is desirable that the speed is 3k and the sun gear A is used as an input element.
  • the required load of an electric clutch device is extremely large at several thousand to ten and several thousand N, and it is necessary to take a large reduction ratio of the speed reducer in order to achieve both high response and high load.
  • the maximum reduction ratio of the 3k type is about twice as large as that of the 2kh type.
  • the large reduction ratio can be obtained when the sun gear A, which has the smallest moment of inertia, is used as the input element (see the lower table in FIG. 4). Therefore, it can be said that the optimum configuration for achieving both high response and high load is a 3k type configuration with the sun gear A as an input element.
  • the speed reducer 30 is a 3k type mysterious planetary gear reducer having the sun gear 31 (A) as an input element, the second ring gear 35 (D) as an output element, and the first ring gear 34 (C) as a fixed element. Is. Therefore, the moment of inertia around the sun gear 31 can be reduced, and the reduction ratio of the speed reducer 30 can be increased. Therefore, in the clutch device 1, both high response and high load can be achieved at the same time.
  • the carrier S has only a function of holding the planetary gear B in an appropriate position with respect to the sun gear A, the first ring gear C, and the second ring gear D, so that the rotation support shaft of the planetary gear B ( The bending moment acting between the pin) and the main body of the carrier S is small (see the schematic diagram in the upper part of FIG. 4).
  • the speed reducer 30 as a high-response, high-load 3k-type mysterious planetary gear reducer, the carrier body 330 and the pin 331 are used without impairing the responsiveness and durability of the clutch device 1. Therefore, the planetary gear 32 can be supported from one side in the axial direction, that is, cantilevered.
  • the synthetic spring constant can be reduced by using the disc spring 81, so that the load variation due to the stroke variation of the driven cam 50 due to the actuator can be reduced. Because.
  • the state changing portion 80 has the disc spring 81 as the elastic deformation portion, the variation in the load due to the variation in the stroke of the driven cam 50 can be reduced, and the target load can be easily applied to the clutch 70. ..
  • the clutch device 1 includes an oil supply unit 5 (see FIGS. 1 and 2).
  • the oil supply unit 5 is formed in a passage shape on the output shaft 62 so that one end thereof is exposed to the clutch space 620.
  • the other end of the oil supply unit 5 is connected to an oil supply source (not shown). As a result, oil is supplied from one end of the oil supply unit 5 to the clutch 70 in the clutch space 620.
  • the ECU 10 controls the amount of oil supplied from the oil supply unit 5 to the clutch 70.
  • the oil supplied to the clutch 70 can lubricate and cool the clutch 70.
  • the clutch 70 is a wet clutch and can be cooled by oil.
  • the ball cam 2 as the "rotation translational portion” forms a storage space 120 between the drive cam 40 as the “rotational portion” and the second ring gear 35 and the housing 12.
  • the accommodation space 120 is formed inside the housing 12 on the side opposite to the clutch 70 with respect to the drive cam 40 and the second ring gear 35.
  • the motor 20 and the speed reducer 30 are provided in the accommodation space 120.
  • the clutch 70 is provided in the clutch space 620, which is a space opposite to the accommodation space 120 with respect to the drive cam 40.
  • the clutch device 1 includes a thrust bearing 161 and a thrust bearing washer 162.
  • the thrust bearing washer 162 is formed of, for example, metal in a substantially annular plate shape, and one surface thereof is provided so as to abut on the step surface 125 of the housing.
  • the thrust bearing 161 is provided between the other surface of the thrust bearing washer 162 and the surface of the drive cam body 41 opposite to the driven cam 50.
  • the thrust bearing 161 bearings the drive cam 40 while receiving a load in the thrust direction from the drive cam 40.
  • the load in the thrust direction acting on the drive cam 40 from the clutch 70 side via the driven cam 50 acts on the housing step surface 125 via the thrust bearing 161 and the thrust bearing washer 162. Therefore, the drive cam 40 can be stably bearing by the housing step surface 125.
  • the clutch device 1 includes an inner seal member 401 and an outer seal member 402 as "seal members".
  • the inner seal member 401 and the outer seal member 402 are oil seals formed in an annular shape by an elastic material such as rubber and a metal ring.
  • the inner diameter and outer diameter of the inner seal member 401 are smaller than the inner diameter and outer diameter of the outer seal member 402.
  • the inner seal member 401 is provided so as to be located between the housing inner cylinder portion 121 and the thrust bearing 161 in the radial direction and between the thrust bearing washer 162 and the drive cam main body 41 in the axial direction. ..
  • the inner seal member 401 is fixed to the inner cylinder portion 121 of the housing and can rotate relative to the drive cam 40.
  • the outer seal member 402 is provided between the gear inner cylinder portion 355 of the second ring gear 35 and the end portion of the housing outer cylinder portion 123 on the clutch 70 side.
  • the outer seal member 402 is fixed to the housing outer cylinder portion 123 and is rotatable relative to the second ring gear 35.
  • the outer seal member 402 is provided so as to be located radially outside the inner seal member 401 when viewed from the axial direction of the inner seal member 401 (see FIGS. 1 and 2).
  • the surface of the drive cam body 41 on the thrust bearing washer 162 side is slidable with the seal lip portion of the inner seal member 401. That is, the inner seal member 401 is provided so as to come into contact with the drive cam 40 as the "rotating portion".
  • the inner sealing member 401 airtightly or liquid-tightly seals between the drive cam main body 41 and the thrust bearing washer 162.
  • the outer peripheral wall of the gear inner cylinder portion 355 of the second ring gear 35 is slidable with the seal lip portion which is the inner edge portion of the outer seal member 402. That is, the outer seal member 402 is provided so as to come into contact with the second ring gear 35 that rotates integrally with the drive cam 40 on the radial outer side of the drive cam 40 as the "rotating portion".
  • the outer sealing member 402 airtightly or liquid-tightly seals between the outer peripheral wall of the gear inner cylinder portion 355 and the inner peripheral wall of the housing outer cylinder portion 123.
  • the inner seal member 401 and the outer seal member 402 provided as described above provide airtightness or liquid between the accommodation space 120 accommodating the motor 20 and the speed reducer 30 and the clutch space 620 provided with the clutch 70. It can be held tightly. As a result, even if foreign matter such as wear debris is generated in the clutch 70, it is possible to prevent the foreign matter from entering the accommodation space 120 from the clutch space 620. Therefore, it is possible to suppress malfunction of the motor 20 or the speed reducer 30 due to foreign matter.
  • the inner seal member 401 and the outer seal member 402 hold the space between the accommodation space 120 and the clutch space 620 in an airtight or liquidtight manner, so that wear debris or the like is contained in the oil supplied to the clutch 70. Even if the foreign matter is contained, the oil containing the foreign matter can be suppressed from flowing from the clutch space 620 into the accommodation space 120.
  • the housing 12 is formed so as to have a closed shape from a portion corresponding to the radial outer side of the outer seal member 402 to a portion corresponding to the radial inner side of the inner seal member 401 (FIGS. 1 and 2). reference).
  • the drive cam 40 and the second ring gear 35 forming the accommodation space 120 with the housing 12 rotate relative to the housing 12, but do not move relative to the housing 12 in the axial direction. Therefore, when the clutch device 1 is operated, the change in the volume of the accommodation space 120 can be suppressed, and the generation of negative pressure in the accommodation space 120 can be suppressed. As a result, it is possible to prevent oil or the like containing foreign matter from being sucked into the accommodation space 120 from the clutch space 620 side.
  • the inner seal member 401 that contacts the inner edge of the drive cam 40 slides with the drive cam 40 in the circumferential direction, but does not slide in the axial direction.
  • the outer seal member 402 in contact with the outer peripheral wall of the gear inner cylinder portion 355 of the second ring gear 35 slides with the second ring gear 35 in the circumferential direction, but does not slide in the axial direction.
  • the drive cam main body 41 is located on the side opposite to the clutch 70 with respect to the drive cam outer cylinder portion 44. That is, the drive cam 40 as the "rotating portion" is bent in the axial direction to form a drive cam main body 41 which is an inner edge portion of the drive cam 40 and a drive cam outer cylinder portion 44 which is an outer edge portion of the drive cam 40. Are formed to be in different positions in the axial direction.
  • the driven cam main body 51 is provided so as to be located inside the drive cam inner cylinder portion 42 in the radial direction on the clutch 70 side of the drive cam main body 41. That is, the drive cam 40 and the driven cam 50 are provided in a nested manner in the axial direction.
  • the driven cam body 51 is located inside the gear plate portion 356 of the second ring gear 35, the gear outer cylinder portion 357, the drive cam plate portion 43, and the drive cam inner cylinder portion 42 in the radial direction. Further, the sun gear tooth portion 311 of the sun gear 31, the carrier 33, and the planetary gear 32 are located radially outside the drive cam main body 41 and the driven cam main body 51. As a result, the axial physique of the clutch device 1 including the speed reducer 30 and the ball cam 2 can be significantly reduced.
  • the drive cam main body 41 in the axial direction of the drive cam main body 41, the drive cam main body 41, the sun gear 31, the carrier 33, and the coil 22 are arranged so as to partially overlap each other.
  • the coil 22 is partially provided so as to be located radially outside a part of the drive cam body 41, the sun gear 31 and the carrier 33 in the axial direction.
  • the body shape of the clutch device 1 in the axial direction can be further reduced.
  • the rotor 23 is provided inside the stator 21 in the radial direction and is connected to the sun gear 31 so as to be integrally rotatable with the sun gear 31.
  • the motor 20 is an inner rotor type. Therefore, the outer diameter of the rotor can be made smaller than that of the outer rotor type motor. As a result, the rotational moment of inertia of the rotor 23 and the sun gear 31 that rotate integrally can be reduced. Therefore, the responsiveness of the sun gear 31 which is the input unit of the speed reducer 30 can be improved. Therefore, the responsiveness of the clutch device 1 can be improved.
  • the speed reducer 30 is a 3k type mysterious planetary gear speed reducer, and a large bending moment does not act between the pin 331 that rotatably supports the planetary gear 32 and the carrier main body 330. Therefore, the carrier body 330 and the pin 331 can support the planetary gear 32 from one side in the axial direction, that is, cantilever support. As a result, the size of the carrier 33 in the axial direction can be reduced, and the physique of the clutch device 1 in the axial direction can be reduced.
  • the reducer 30 as a 3k type mysterious planetary gear reducer, it is possible to realize a large reduction ratio and high efficiency with a small physique.
  • the sun gear 31 is formed in a cylindrical shape.
  • At least a part of the carrier 33 is provided so as to be located inside the stator 21 in the radial direction.
  • the axial distance between the rotor 23 and the planetary gear 32 can be reduced, and the axial length of the sun gear 31 can be reduced.
  • the rotational moment of inertia of the rotor 23 and the sun gear 31 that rotate integrally can be further reduced. Therefore, the responsiveness of the clutch device 1 can be further improved.
  • the carrier main body 330 which is a part of the carrier 33, is provided so that all the parts in the axial direction are located inside the coil 22 which is a part of the stator 21 in the radial direction.
  • At least a part of the ball cam 2 is provided so as to be located inside the sun gear 31 in the radial direction.
  • the physique of the clutch device 1 in the axial direction of the sun gear 31 can be reduced.
  • the "rotating portion" of the “rotating translational portion” is a drive cam 40 having a plurality of drive cam grooves 400 formed on one surface in the axial direction.
  • the “translational portion” is a driven cam 50 having a plurality of driven cam grooves 500 formed on one surface in the axial direction.
  • the “rotational translational portion” is a ball cam 2 having a drive cam 40, a driven cam 50, and a ball 3 rotatably provided between the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500.
  • the efficiency of the "rotational translational part” can be improved as compared with the case where the "rotational translational part" is composed of, for example, a "slip screw". Further, as compared with the case where the "rotational translational portion" is composed of, for example, a "ball screw", the cost can be reduced, the axial physique of the "rotational translational portion” can be reduced, and the clutch device 1 can be made smaller.
  • the carrier 33 has an annular carrier body 330 and a pin 331.
  • the carrier main body 330 is provided on the side opposite to the clutch 70 of the planetary gear 32.
  • the pin 331 is provided so that one end side is connected to the carrier main body 330, and the planetary gear 32 is rotatably supported on the other end side.
  • the pin 331 has a connection portion 335 connected to the carrier main body 330, and a support portion 336 provided so that the shaft is located radially outside the carrier main body 330 with respect to the axis of the connection portion 335 and rotatably supports the planetary gear 32.
  • a connection portion 335 connected to the carrier main body 330, and a support portion 336 provided so that the shaft is located radially outside the carrier main body 330 with respect to the axis of the connection portion 335 and rotatably supports the planetary gear 32.
  • the pitch circle diameter of the sun gear 31 can be adjusted while the stator 21 and the carrier 33 are arranged in a nested manner, and the sun gear 31 can be made substantially cylindrical, that is, a straight shape.
  • the clutch device according to the second embodiment is shown in FIG.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the clutch and the state changing unit.
  • ball bearings 141 and 143 are provided between the inner peripheral wall of the fixed body 11 and the outer peripheral wall of the input shaft 61. As a result, the input shaft 61 is bearing by the fixed body 11 via the ball bearings 141 and 143.
  • the housing 12 is fixed to the fixed body 11 so that a part of the outer wall abuts on the wall surface of the fixed body 11.
  • the housing 12 is fixed so that the surface of the housing small plate portion 124 opposite to the ball 3, the inner peripheral wall of the housing inner cylinder portion 121, and the inner peripheral wall of the housing small inner cylinder portion 126 abut on the outer wall of the fixed body 11. It is fixed to the body 11.
  • the housing 12 is fixed to the fixed body 11 by a bolt or the like (not shown).
  • the housing 12 is provided coaxially with the fixed body 11 and the input shaft 61.
  • the arrangement of the motor 20, the speed reducer 30, the ball cam 2, etc. with respect to the housing 12 is the same as in the first embodiment.
  • the output shaft 62 has a shaft portion 621, a plate portion 622, a cylinder portion 623, and a cover 625.
  • the shaft portion 621 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the plate portion 622 is integrally formed with the shaft portion 621 so as to extend radially outward from one end of the shaft portion 621 in an annular plate shape.
  • the tubular portion 623 is integrally formed with the plate portion 622 so as to extend from the outer edge portion of the plate portion 622 to the side opposite to the shaft portion 621 in a substantially cylindrical shape.
  • the output shaft 62 is bearing by the input shaft 61 via the ball bearing 142.
  • a clutch space 620 is formed inside the tubular portion 623.
  • the clutch 70 is provided between the input shaft 61 and the output shaft 62 in the clutch space 620.
  • the clutch 70 has a support portion 73, a friction plate 74, a friction plate 75, and a pressure plate 76.
  • the support portion 73 is formed in a substantially annular plate shape so as to extend radially outward from the outer peripheral wall of the end portion of the input shaft 61 on the driven cam 50 side with respect to the plate portion 622 of the output shaft 62.
  • the friction plate 74 is formed in a substantially annular plate shape, and is provided on the plate portion 622 side of the output shaft 62 at the outer edge portion of the support portion 73.
  • the friction plate 74 is fixed to the support portion 73.
  • the friction plate 74 can come into contact with the plate portion 622 by deforming the outer edge portion of the support portion 73 toward the plate portion 622.
  • the friction plate 75 is formed in a substantially annular plate shape, and is provided on the outer edge portion of the support portion 73 on the side opposite to the plate portion 622 of the output shaft 62.
  • the friction plate 75 is fixed to the support portion 73.
  • the pressure plate 76 is formed in a substantially annular plate shape, and is provided on the driven cam 50 side with respect to the friction plate 75.
  • the cover 625 is formed in a substantially annular shape, and is provided on the tubular portion 623 of the output shaft 62 so as to cover the side of the pressure plate 76 opposite to the friction plate 75.
  • the clutch device 1 includes a state changing unit 90 instead of the state changing unit 80 shown in the first embodiment.
  • the state changing portion 90 has a diaphragm spring 91, a return spring 92, a release bearing 93, and the like as an “elastically deforming portion”.
  • the diaphragm spring 91 is formed in a substantially annular disc spring shape, and is provided on the cover 625 so that one end in the axial direction, that is, the outer edge portion abuts on the pressure plate 76.
  • the diaphragm spring 91 is formed so that the outer edge portion is located on the clutch 70 side with respect to the inner edge portion, and the portion between the inner edge portion and the outer edge portion is supported by the cover 625.
  • the diaphragm spring 91 is elastically deformable in the axial direction.
  • the diaphragm spring 91 urges the pressure plate 76 toward the friction plate 75 by one end in the axial direction, that is, the outer edge portion.
  • the pressure plate 76 is pressed against the friction plate 75, and the friction plate 74 is pressed against the plate portion 622. That is, the clutch 70 is usually in an engaged state.
  • the clutch device 1 is a so-called normally closed type (normally closed type) clutch device that is normally in an engaged state.
  • the return spring 92 is, for example, a coil spring, and is provided so that one end thereof comes into contact with the end surface of the driven cam cylinder portion 52 on the clutch 70 side.
  • the release bearing 93 is provided between the other end of the return spring 92 and the inner edge of the diaphragm spring 91.
  • the return spring 92 urges the release bearing 93 toward the diaphragm spring 91.
  • the release bearing 93 bearings the diaphragm spring 91 while receiving a load in the thrust direction from the diaphragm spring 91.
  • the urging force of the return spring 92 is smaller than the urging force of the diaphragm spring 91.
  • the ECU 10 stops the rotation of the motor 20 when the clutch transmission torque becomes 0. As a result, the state of the clutch 70 is maintained in the non-engaged state. As described above, the diaphragm spring 91 of the state changing portion 90 receives an axial force from the driven cam 50 and engages the state of the clutch 70 according to the axially relative position of the driven cam 50 with respect to the drive cam 40. It can be changed to the non-engaged state.
  • the inner seal member 401 and the outer seal member 402 as the “seal member” can be airtightly or liquidtightly held between the accommodation space 120 and the clutch space 620.
  • the clutch device 1 does not include the oil supply unit 5 shown in the first embodiment. That is, in the present embodiment, the clutch 70 is a dry type clutch.
  • the present disclosure is also applicable to a normally closed clutch device provided with a dry clutch.
  • At least a part of the carrier is provided so as to be located radially inside the stator.
  • at least a part of the carrier may be provided so as to be located radially outside the stator.
  • the carrier does not have to be located radially inside or outside the stator. That is, the carrier may be provided, for example, so as to be located on the clutch side with respect to the stator.
  • the rotation translational portion is provided so as to be located inside the radial direction of the sun gear.
  • at least a part of the rotational translation portion does not have to be located radially inside the sun gear. That is, the rotation translational portion may be provided so as to be located on the clutch side with respect to the sun gear, for example.
  • the pin 331 is provided so that the shaft is located radially outside the carrier main body 330 with respect to the connection portion 335 connected to the carrier main body 330 and the axis of the connection portion 335 to rotate the planetary gear 32.
  • An example having a support portion 336 that supports as possible is shown.
  • the support portion 336 may be provided so that the shaft is located radially inside the carrier main body 330 with respect to the shaft of the connection portion 335.
  • the support portion 336 does not have to be located on the radial outer side or the radial inner side of the carrier main body 330 with respect to the axis of the connection portion 335. That is, for example, the connection portion 335 and the support portion 336 may be provided coaxially. In this case, the pin 331 can be made into a simple shape, and the cost can be reduced.
  • the motor 20 does not have to have the magnet 230 as a "permanent magnet”.
  • the drive cam 40 as the "rotating part” may be integrally formed with the second ring gear 35 of the speed reducer 30.
  • the rotational translation unit is a rolling element cam having a driving cam, a driven cam, and a rolling element.
  • the rotational translation portion has a rotating portion that rotates relative to the housing and a translational portion that moves axially relative to the housing when the rotating portion rotates relative to the housing.
  • it may be composed of, for example, a "sliding screw” or a "ball screw”.
  • the elastically deformed portion of the state changing portion may be, for example, a coil spring or rubber as long as it can be elastically deformed in the axial direction.
  • the state changing portion may have no elastic deformation portion and may be composed of only a rigid body.
  • the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500 are not limited to five as long as they are three or more, and any number may be formed. Further, any number of balls 3 may be provided according to the number of the drive cam groove 400 and the driven cam groove 500.
  • the present disclosure is not limited to a vehicle traveling by a driving torque from an internal combustion engine, but can also be applied to an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like that can travel by a driving torque from a motor.
  • the torque may be input from the second transmission unit and the torque may be output from the first transmission unit via the clutch. Further, for example, when one of the first transmission unit and the second transmission unit is fixed so as not to rotate, the rotation of the other of the first transmission unit or the second transmission unit can be stopped by engaging the clutch. can.
  • the clutch device can be used as a brake device.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.

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Abstract

原動機（２０）は、ハウジング（１２）に固定されたステータ（２１）、および、ステータ（２１）に対し相対回転可能に設けられたロータ（２３）を有し、ロータ（２３）からトルクを出力可能である。減速機（３０）は、サンギヤ（３１）、複数のプラネタリギヤ（３２）、キャリア（３３）、第１リングギヤ（３４）および第２リングギヤ（３５）を有している。サンギヤ（３１）は、ロータ（２３）からのトルクが入力される。ロータ（２３）は、ステータ（２１）の径方向内側に設けられ、サンギヤ（３１）と一体回転可能なようサンギヤ（３１）に接続されている。

Description

クラッチ装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年１２月３日に出願された特許出願番号２０２０－２０１３３１号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、クラッチ装置に関する。
　従来、クラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更することにより、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達を許容または遮断するクラッチ装置が知られている。このようなクラッチ装置では、原動機のトルクを減速して出力する減速機を備えることが一般的である。
　原動機のトルクを減速して出力する減速機としては、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
中国特許出願公開第１１００３４６３１号明細書
　特許文献１には、アウタロータタイプの原動機が開示されている。ここで、減速機の入力部であるサンギヤは、原動機の筒状のロータの一端を径方向内側へ屈曲させた部位にロータと同軸に接続されている。この構成では、一体に回転するロータおよびサンギヤの回転慣性モーメントすなわちイナーシャが増大するおそれがある。そのため、特許文献１の原動機および減速機をクラッチ装置に適用した場合、クラッチ装置の応答性が低下するおそれがある。
　本開示の目的は、応答性の高いクラッチ装置を提供することにある。
　本開示は、ハウジングと原動機と減速機と回転並進部とクラッチと状態変更部とを備える。原動機は、ハウジングに固定されたステータ、および、ステータに対し相対回転可能に設けられたロータを有し、ロータからトルクを出力可能である。減速機は、原動機のトルクを減速して出力可能である。回転並進部は、減速機から出力されたトルクが入力されるとハウジングに対し相対回転する回転部、および、回転部がハウジングに対し相対回転するとハウジングに対し軸方向に相対移動する並進部を有する。
　クラッチは、ハウジングに対し相対回転可能に設けられた第１伝達部と第２伝達部との間に設けられ、係合状態のとき、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達を許容し、非係合状態のとき、第１伝達部と第２伝達部との間のトルクの伝達を遮断する。状態変更部は、並進部から軸方向の力を受け、ハウジングに対する並進部の軸方向の相対位置に応じてクラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。
　減速機は、サンギヤ、複数のプラネタリギヤ、キャリア、第１リングギヤおよび第２リングギヤを有している。サンギヤは、ロータからのトルクが入力される。プラネタリギヤは、サンギヤに噛み合いつつ自転しながらサンギヤの周方向に公転可能である。キャリアは、プラネタリギヤを回転可能に支持し、サンギヤに対し相対回転可能である。
　第１リングギヤは、プラネタリギヤに噛み合い可能である。第２リングギヤは、プラネタリギヤに噛み合い可能、かつ、第１リングギヤとは歯部の歯数が異なるよう形成され、回転部にトルクを出力する。ロータは、ステータの径方向内側に設けられ、サンギヤと一体回転可能なようサンギヤに接続されている。
　本開示では、原動機は、インナロータタイプである。そのため、アウタロータタイプの原動機と比べ、ロータの外径を小さくできる。これにより、一体に回転するロータおよびサンギヤの回転慣性モーメントを低減できる。したがって、減速機の入力部であるサンギヤの応答性を向上できる。よって、クラッチ装置の応答性を向上できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態によるクラッチ装置を示す断面図であり、 図２は、第１実施形態によるクラッチ装置の一部を示す断面図であり、 図３は、２ｋｈ型の不思議遊星歯車減速機の模式図、および、入出力パターンと慣性モーメントおよび減速比との関係を示す表であり、 図４は、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機の模式図、および、入出力パターンと慣性モーメントおよび減速比との関係を示す表であり、 図５は、並進部のストロークとクラッチに作用する荷重との関係を示す図であり、 図６は、第２実施形態によるクラッチ装置の一部を示す断面図である。
　以下、複数の実施形態によるクラッチ装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
　　（第１実施形態）
　第１実施形態によるクラッチ装置を図１、２に示す。クラッチ装置１は、例えば車両の内燃機関と変速機との間に設けられ、内燃機関と変速機との間のトルクの伝達を許容または遮断するのに用いられる。
　クラッチ装置１は、ハウジング１２と、「原動機」としてのモータ２０と、減速機３０と、「回転並進部」または「転動体カム」としてのボールカム２と、クラッチ７０と、状態変更部８０と、を備えている。
　また、クラッチ装置１は、「制御部」としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０と、「第１伝達部」としての入力軸６１と、「第２伝達部」としての出力軸６２と、を備えている。
　ＥＣＵ１０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ等、入出力手段としてのＩ／Ｏ等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ１０は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ＥＣＵ１０は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
　ＥＣＵ１０は、各種センサからの信号等の情報に基づき、内燃機関等の作動を制御可能である。また、ＥＣＵ１０は、後述するモータ２０の作動を制御可能である。
　入力軸６１は、例えば、図示しない内燃機関の駆動軸に接続され、駆動軸とともに回転可能である。つまり、入力軸６１には、駆動軸からトルクが入力される。
　内燃機関を搭載する車両には、固定体１１が設けられる（図２参照）。固定体１１は、例えば筒状に形成され、車両のエンジンルームに固定される。固定体１１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間には、ボールベアリング１４１が設けられる。これにより、入力軸６１は、ボールベアリング１４１を介して固定体１１により軸受けされる。
　ハウジング１２は、固定体１１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間に設けられる。ハウジング１２は、ハウジング内筒部１２１、ハウジング板部１２２、ハウジング外筒部１２３、ハウジング小板部１２４、ハウジング段差面１２５、ハウジング小内筒部１２６、ハウジング側スプライン溝部１２７等を有している。
　ハウジング内筒部１２１は、略円筒状に形成されている。ハウジング小板部１２４は、ハウジング内筒部１２１の端部から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ハウジング小内筒部１２６は、ハウジング小板部１２４の外縁部からハウジング内筒部１２１とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ハウジング板部１２２は、ハウジング小内筒部１２６のハウジング小板部１２４とは反対側の端部から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ハウジング外筒部１２３は、ハウジング板部１２２の外縁部からハウジング小内筒部１２６およびハウジング内筒部１２１と同じ側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、ハウジング内筒部１２１とハウジング小板部１２４とハウジング小内筒部１２６とハウジング板部１２２とハウジング外筒部１２３とは、例えば金属により一体に形成されている。
　上述のように、ハウジング１２は、全体としては、中空、かつ、扁平形状に形成されている。
　ハウジング段差面１２５は、ハウジング小板部１２４のハウジング小内筒部１２６とは反対側の面において円環の平面状に形成されている。ハウジング側スプライン溝部１２７は、ハウジング内筒部１２１の軸方向に延びるようハウジング内筒部１２１の外周壁に形成されている。ハウジング側スプライン溝部１２７は、ハウジング内筒部１２１の周方向に複数形成されている。
　ハウジング１２は、外壁の一部が固定体１１の壁面の一部に当接するよう固定体１１に固定される（図２参照）。ハウジング１２は、図示しないボルト等により固定体１１に固定される。ここで、ハウジング１２は、固定体１１および入力軸６１に対し同軸に設けられる。また、ハウジング内筒部１２１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間には、略円筒状の空間が形成される。
　ハウジング１２は、収容空間１２０を有している。収容空間１２０は、ハウジング内筒部１２１とハウジング小板部１２４とハウジング小内筒部１２６とハウジング板部１２２とハウジング外筒部１２３との間に形成されている。
　モータ２０は、収容空間１２０に収容されている。モータ２０は、ステータ２１、ロータ２３等を有している。ステータ２１は、ステータコア２１１、コイル２２を有している。ステータコア２１１は、例えば積層鋼板により略円環状に形成され、ハウジング外筒部１２３の内側に固定される。コイル２２は、ステータコア２１１の複数の突極のそれぞれに設けられている。
　モータ２０は、「永久磁石」としてのマグネット２３０を有している。ロータ２３は、例えば鉄系の金属により略円環状に形成されている。より詳細には、ロータ２３は、例えば磁気特性が比較的高い純鉄により形成されている。
　マグネット２３０は、ロータ２３の外周壁に設けられている。マグネット２３０は、磁極が交互になるようロータ２３の周方向に等間隔で複数設けられている。
　クラッチ装置１は、ベアリング１５１を備えている。ベアリング１５１は、ハウジング小内筒部１２６の外周壁に設けられている。ベアリング１５１の径方向外側には、後述するサンギヤ３１が設けられている。ロータ２３は、サンギヤ３１の径方向外側においてサンギヤ３１に対し相対回転不能に設けられている。ベアリング１５１は、収容空間１２０に設けられ、サンギヤ３１、ロータ２３およびマグネット２３０を回転可能に支持している。
　ここで、ロータ２３は、ステータ２１のステータコア２１１の径方向内側において、ステータ２１に対し相対回転可能に設けられている。モータ２０は、インナロータタイプのブラシレス直流モータである。
　ＥＣＵ１０は、コイル２２に供給する電力を制御することにより、モータ２０の作動を制御可能である。コイル２２に電力が供給されると、ステータコア２１１に回転磁界が生じ、ロータ２３が回転する。これにより、ロータ２３からトルクが出力される。このように、モータ２０は、ステータ２１、および、ステータ２１に対し相対回転可能に設けられたロータ２３を有し、電力の供給によりロータ２３からトルクを出力可能である。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、回転角センサ１０４を備えている。回転角センサ１０４は、収容空間１２０に設けられている。
　回転角センサ１０４は、ロータ２３と一体に回転するセンサマグネットから発生する磁束を検出し、検出した磁束に応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。これにより、ＥＣＵ１０は、回転角センサ１０４からの信号に基づき、ロータ２３の回転角および回転数等を検出することができる。また、ＥＣＵ１０は、ロータ２３の回転角および回転数等に基づき、ハウジング１２および後述する従動カム５０に対する駆動カム４０の相対回転角度、ハウジング１２および駆動カム４０に対する従動カム５０および状態変更部８０の軸方向の相対位置等を算出することができる。
　減速機３０は、収容空間１２０に収容されている。減速機３０は、サンギヤ３１、プラネタリギヤ３２、キャリア３３、第１リングギヤ３４、第２リングギヤ３５等を有している。
　サンギヤ３１は、ロータ２３と同軸かつ一体回転可能に設けられている。つまり、ロータ２３とサンギヤ３１とは、別体に形成され、一体に回転可能なよう同軸に配置されている。
　より詳細には、サンギヤ３１は、サンギヤ本体３１０、「歯部」および「外歯」としてのサンギヤ歯部３１１、ギヤ側スプライン溝部３１５を有している。サンギヤ本体３１０は、例えば金属により略円筒状に形成されている。ギヤ側スプライン溝部３１５は、サンギヤ本体３１０の一方の端部側の外周壁において軸方向に延びるよう形成されている。ギヤ側スプライン溝部３１５は、サンギヤ本体３１０の周方向に複数形成されている。サンギヤ本体３１０は、一方の端部側がベアリング１５１によって軸受けされている。
　ロータ２３の内周壁には、ギヤ側スプライン溝部３１５に対応するスプライン溝部が形成されている。ロータ２３は、サンギヤ３１の径方向外側に位置し、スプライン溝部がギヤ側スプライン溝部３１５とスプライン結合するよう設けられている。これにより、ロータ２３は、サンギヤ３１に対し、相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。
　サンギヤ歯部３１１は、サンギヤ３１の他方の端部側の外周壁に形成されている。ロータ２３と一体回転するサンギヤ３１には、モータ２０のトルクが入力される。ここで、サンギヤ３１は、減速機３０の「入力部」に対応する。本実施形態では、サンギヤ３１は、例えば鉄鋼材により形成されている。
　プラネタリギヤ３２は、サンギヤ３１の周方向に沿って複数設けられ、サンギヤ３１に噛み合いつつ自転しながらサンギヤ３１の周方向に公転可能である。より詳細には、プラネタリギヤ３２は、例えば金属により略円筒状に形成され、サンギヤ３１の径方向外側においてサンギヤ３１の周方向に等間隔で４つ設けられている。プラネタリギヤ３２は、「歯部」および「外歯」としてのプラネタリギヤ歯部３２１を有している。プラネタリギヤ歯部３２１は、サンギヤ歯部３１１に噛み合い可能なようプラネタリギヤ３２の外周壁に形成されている。
　キャリア３３は、プラネタリギヤ３２を回転可能に支持し、サンギヤ３１に対し相対回転可能である。より詳細には、キャリア３３は、サンギヤ３１に対し径方向外側に設けられている。キャリア３３は、ロータ２３およびサンギヤ３１に対し相対回転可能である。
　キャリア３３は、キャリア本体３３０、ピン３３１を有している。キャリア本体３３０は、例えば金属により略円環状に形成されている。キャリア本体３３０は、径方向においてはサンギヤ３１とコイル２２との間に位置し、軸方向においてはロータ２３およびマグネット２３０とプラネタリギヤ３２との間に位置している。なお、プラネタリギヤ３２は、キャリア本体３３０およびコイル２２に対しハウジング板部１２２とは反対側に位置している。
　ピン３３１は、接続部３３５、支持部３３６を有している。接続部３３５および支持部３３６は、それぞれ、例えば金属により円柱状に形成されている。接続部３３５と支持部３３６とは、それぞれの軸がずれて平行な状態となるよう一体に形成されている。そのため、接続部３３５および支持部３３６は、それぞれの軸を含む仮想平面による断面形状がクランク形状となる（図１参照）。
　ピン３３１は、一方の端部側の部位である接続部３３５がキャリア本体３３０に接続するようにしてキャリア本体３３０に固定されている。ここで、支持部３３６は、キャリア本体３３０のロータ２３およびマグネット２３０とは反対側において、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側に位置するよう設けられている（図１参照）。ピン３３１は、プラネタリギヤ３２の数に対応し、合計４つ設けられている。
　減速機３０は、プラネタリギヤベアリング３６を有している。プラネタリギヤベアリング３６は、例えばニードルベアリングであり、ピン３３１の支持部３３６の外周壁とプラネタリギヤ３２の内周壁との間に設けられている。これにより、プラネタリギヤ３２は、プラネタリギヤベアリング３６を介してピン３３１の支持部３３６により回転可能に支持されている。
　第１リングギヤ３４は、プラネタリギヤ３２に噛み合い可能な歯部である第１リングギヤ歯部３４１を有し、ハウジング１２に固定されている。より詳細には、第１リングギヤ３４は、例えば金属により略円環状に形成されている。第１リングギヤ３４は、コイル２２に対しハウジング板部１２２とは反対側において、外縁部がハウジング外筒部１２３の内周壁に嵌合するようハウジング１２に固定されている。そのため、第１リングギヤ３４は、ハウジング１２に対し相対回転不能である。
　ここで、第１リングギヤ３４は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギヤ３１に対し同軸に設けられている。「歯部」および「内歯」としての第１リングギヤ歯部３４１は、プラネタリギヤ３２のプラネタリギヤ歯部３２１の軸方向の一方の端部側に噛み合い可能なよう第１リングギヤ３４の内縁部に形成されている。
　第２リングギヤ３５は、プラネタリギヤ３２に噛み合い可能な歯部であり第１リングギヤ歯部３４１とは歯数の異なる第２リングギヤ歯部３５１を有し、後述する駆動カム４０と一体回転可能に設けられている。より詳細には、第２リングギヤ３５は、例えば金属により略円環状に形成されている。第２リングギヤ３５は、ギヤ内筒部３５５、ギヤ板部３５６、ギヤ外筒部３５７を有している。ギヤ内筒部３５５は、略円筒状に形成されている。ギヤ板部３５６は、ギヤ内筒部３５５の一端から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。ギヤ外筒部３５７は、ギヤ板部３５６の外縁部からギヤ内筒部３５５とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。
　ここで、第２リングギヤ３５は、ハウジング１２、ロータ２３、サンギヤ３１に対し同軸に設けられている。「歯部」および「内歯」としての第２リングギヤ歯部３５１は、プラネタリギヤ３２のプラネタリギヤ歯部３２１の軸方向の他方の端部側に噛み合い可能なようギヤ外筒部３５７の内周壁に形成されている。本実施形態では、第２リングギヤ歯部３５１の歯数は、第１リングギヤ歯部３４１の歯数よりも多い。より詳細には、第２リングギヤ歯部３５１の歯数は、第１リングギヤ歯部３４１の歯数よりも、プラネタリギヤ３２の個数である４に整数を乗じた数分だけ多い。
　また、プラネタリギヤ３２は、同一部位において２つの異なる諸元をもつ第１リングギヤ３４および第２リングギヤ３５と干渉なく正常に噛み合う必要があるため、第１リングギヤ３４および第２リングギヤ３５の一方もしくは両方を転位させて各歯車対の中心距離を一定にする設計としている。
　上記構成により、モータ２０のロータ２３が回転すると、サンギヤ３１が回転し、プラネタリギヤ３２のプラネタリギヤ歯部３２１がサンギヤ歯部３１１と第１リングギヤ歯部３４１および第２リングギヤ歯部３５１とに噛み合いつつ自転しながらサンギヤ３１の周方向に公転する。ここで、第２リングギヤ歯部３５１の歯数が第１リングギヤ歯部３４１の歯数より多いため、第２リングギヤ３５は、第１リングギヤ３４に対し相対回転する。そのため、第１リングギヤ３４と第２リングギヤ３５との間で第１リングギヤ歯部３４１と第２リングギヤ歯部３５１との歯数差に応じた微小差回転が第２リングギヤ３５の回転として出力される。これにより、モータ２０からのトルクは、減速機３０により減速されて、第２リングギヤ３５から出力される。このように、減速機３０は、モータ２０のトルクを減速して出力可能である。本実施形態では、減速機３０は、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機を構成している。
　第２リングギヤ３５は、後述する駆動カム４０とは別体に形成され、駆動カム４０と一体回転可能に設けられている。第２リングギヤ３５は、モータ２０からのトルクを減速して駆動カム４０に出力する。ここで、第２リングギヤ３５は、減速機３０の「出力部」に対応する。
　ボールカム２は、「回転部」としての駆動カム４０、「並進部」としての従動カム５０、「転動体」としてのボール３を有している。
　駆動カム４０は、駆動カム本体４１、駆動カム内筒部４２、駆動カム板部４３、駆動カム外筒部４４、駆動カム溝４００等を有している。駆動カム本体４１は、略円環の板状に形成されている。駆動カム内筒部４２は、駆動カム本体４１の外縁部から軸方向に延びるよう略円筒状に形成されている。駆動カム板部４３は、駆動カム内筒部４２の駆動カム本体４１とは反対側の端部から径方向外側へ延びるよう略円環の板状に形成されている。駆動カム外筒部４４は、駆動カム板部４３の外縁部から駆動カム内筒部４２とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、駆動カム本体４１と駆動カム内筒部４２と駆動カム板部４３と駆動カム外筒部４４とは、例えば金属により一体に形成されている。
　駆動カム溝４００は、駆動カム本体４１の駆動カム内筒部４２側の面から凹みつつ周方向に延びるよう形成されている。駆動カム溝４００は、例えば駆動カム本体４１の周方向に等間隔で５つ形成されている。駆動カム溝４００は、駆動カム本体４１の周方向における一端から他端に向かうに従い深さが浅くなるよう駆動カム本体４１の駆動カム内筒部４２側の面に対し溝底が傾斜して形成されている。
　駆動カム４０は、駆動カム本体４１がハウジング内筒部１２１の外周壁とサンギヤ３１の内周壁との間に位置し、駆動カム板部４３がプラネタリギヤ３２に対しキャリア本体３３０とは反対側に位置するようハウジング内筒部１２１とハウジング外筒部１２３との間に設けられている。駆動カム４０は、ハウジング１２に対し相対回転可能である。
　第２リングギヤ３５は、ギヤ内筒部３５５の内周壁が駆動カム外筒部４４の外周壁に嵌合するよう駆動カム４０と一体に設けられている。第２リングギヤ３５は、駆動カム４０に対し相対回転不能である。すなわち、第２リングギヤ３５は、「回転部」としての駆動カム４０と一体回転可能に設けられている。そのため、モータ２０からのトルクが、減速機３０により減速されて、第２リングギヤ３５から出力されると、駆動カム４０は、ハウジング１２に対し相対回転する。すなわち、駆動カム４０は、減速機３０から出力されたトルクが入力されるとハウジング１２に対し相対回転する。
　従動カム５０は、従動カム本体５１、従動カム筒部５２、カム側スプライン溝部５４、従動カム溝５００等を有している。従動カム本体５１は、略円環の板状に形成されている。従動カム筒部５２は、従動カム本体５１の外縁部から軸方向に延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、従動カム本体５１と従動カム筒部５２とは、例えば金属により一体に形成されている。
　カム側スプライン溝部５４は、従動カム本体５１の内周壁において軸方向に延びるよう形成されている。カム側スプライン溝部５４は、従動カム本体５１の周方向に複数形成されている。
　従動カム５０は、従動カム本体５１が駆動カム本体４１に対しハウジング段差面１２５とは反対側かつ駆動カム内筒部４２および駆動カム板部４３の径方向内側に位置し、カム側スプライン溝部５４がハウジング側スプライン溝部１２７とスプライン結合するよう設けられている。これにより、従動カム５０は、ハウジング１２に対し、相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。
　従動カム溝５００は、従動カム本体５１の駆動カム本体４１側の面から凹みつつ周方向に延びるよう形成されている。従動カム溝５００は、例えば従動カム本体５１の周方向に等間隔で５つ形成されている。従動カム溝５００は、従動カム本体５１の周方向における一端から他端に向かうに従い深さが浅くなるよう従動カム本体５１の駆動カム本体４１側の面に対し溝底が傾斜して形成されている。
　なお、駆動カム溝４００と従動カム溝５００とは、それぞれ、駆動カム本体４１の従動カム本体５１側の面側、または、従動カム本体５１の駆動カム本体４１側の面側から見たとき、同一の形状となるよう形成されている。
　ボール３は、例えば金属により球状に形成されている。ボール３は、５つの駆動カム溝４００と５つの従動カム溝５００との間のそれぞれにおいて転動可能に設けられている。すなわち、ボール３は、合計５つ設けられている。
　このように、駆動カム４０と従動カム５０とボール３とは、「転動体カム」としてのボールカム２を構成している。駆動カム４０がハウジング１２および従動カム５０に対し相対回転すると、ボール３は、駆動カム溝４００および従動カム溝５００においてそれぞれの溝底に沿って転動する。
　図１に示すように、ボール３は、第１リングギヤ３４および第２リングギヤ３５の径方向内側に設けられている。より詳細には、ボール３は、大部分が、第１リングギヤ３４および第２リングギヤ３５の軸方向の範囲内に設けられている。
　上述のように、駆動カム溝４００は、一端から他端にかけて溝底が傾斜するよう形成されている。また、従動カム溝５００は、一端から他端にかけて溝底が傾斜するよう形成されている。そのため、減速機３０から出力されるトルクにより駆動カム４０がハウジング１２および従動カム５０に対し相対回転すると、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００において転動し、従動カム５０は、駆動カム４０およびハウジング１２に対し軸方向に相対移動、すなわち、ストロークする。
　このように、従動カム５０は、駆動カム４０がハウジング１２に対し相対回転すると駆動カム４０およびハウジング１２に対し軸方向に相対移動する。ここで、従動カム５０は、カム側スプライン溝部５４がハウジング側スプライン溝部１２７とスプライン結合しているため、ハウジング１２に対し相対回転しない。また、駆動カム４０は、ハウジング１２に対し相対回転するものの、軸方向には相対移動しない。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、リターンスプリング５５、リターンスプリングリテーナ５６、Ｃリング５７を備えている。リターンスプリング５５は、例えばコイルスプリングであり、従動カム本体５１の駆動カム本体４１とは反対側において、ハウジング内筒部１２１のハウジング小板部１２４とは反対側の端部の径方向外側に設けられている。リターンスプリング５５は、一端が従動カム本体５１の駆動カム本体４１とは反対側の面に当接している。
　リターンスプリングリテーナ５６は、例えば金属により略円環状に形成され、ハウジング内筒部１２１の径方向外側においてリターンスプリング５５の他端に当接している。Ｃリング５７は、リターンスプリングリテーナ５６の内縁部の従動カム本体５１とは反対側の面を係止するようハウジング内筒部１２１の外周壁に固定されている。
　リターンスプリング５５は、軸方向に伸びる力を有している。そのため、従動カム５０は、駆動カム４０との間にボール３を挟んだ状態で、リターンスプリング５５により駆動カム本体４１側へ付勢されている。
　出力軸６２は、軸部６２１、板部６２２、筒部６２３、摩擦板６２４を有している（図２参照）。軸部６２１は、略円筒状に形成されている。板部６２２は、軸部６２１の一端から径方向外側へ環状の板状に延びるよう軸部６２１と一体に形成されている。筒部６２３は、板部６２２の外縁部から軸部６２１とは反対側へ略円筒状に延びるよう板部６２２と一体に形成されている。摩擦板６２４は、略円環の板状に形成され、板部６２２の筒部６２３側の端面に設けられている。ここで、摩擦板６２４は、板部６２２に対し相対回転不能である。筒部６２３の内側には、クラッチ空間６２０が形成されている。
　入力軸６１の端部は、ハウジング内筒部１２１の内側を通り、従動カム５０に対し駆動カム４０とは反対側に位置している。出力軸６２は、従動カム５０に対し駆動カム４０とは反対側において、入力軸６１と同軸に設けられる。軸部６２１の内周壁と入力軸６１の端部の外周壁との間には、ボールベアリング１４２が設けられる。これにより、出力軸６２は、ボールベアリング１４２を介して入力軸６１により軸受けされる。入力軸６１および出力軸６２は、ハウジング１２に対し相対回転可能である。
　クラッチ７０は、クラッチ空間６２０において入力軸６１と出力軸６２との間に設けられている。クラッチ７０は、内側摩擦板７１、外側摩擦板７２、係止部７０１を有している。内側摩擦板７１は、略円環の板状に形成され、入力軸６１と出力軸６２の筒部６２３との間において、軸方向に並ぶよう複数設けられている。内側摩擦板７１は、内縁部が入力軸６１の外周壁とスプライン結合するよう設けられている。そのため、内側摩擦板７１は、入力軸６１に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。
　外側摩擦板７２は、略円環の板状に形成され、入力軸６１と出力軸６２の筒部６２３との間において、軸方向に並ぶよう複数設けられている。ここで、内側摩擦板７１と外側摩擦板７２とは、入力軸６１の軸方向において交互に配置されている。外側摩擦板７２は、外縁部が出力軸６２の筒部６２３の内周壁とスプライン結合するよう設けられている。そのため、外側摩擦板７２は、出力軸６２に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。複数の外側摩擦板７２のうち最も摩擦板６２４側に位置する外側摩擦板７２は、摩擦板６２４に接触可能である。
　係止部７０１は、略円環状に形成され、外縁部が出力軸６２の筒部６２３の内周壁に嵌合するよう設けられる。係止部７０１は、複数の外側摩擦板７２のうち最も従動カム５０側に位置する外側摩擦板７２の外縁部を係止可能である。そのため、複数の外側摩擦板７２、複数の内側摩擦板７１は、筒部６２３の内側からの脱落が抑制される。なお、係止部７０１と摩擦板６２４との距離は、複数の外側摩擦板７２および複数の内側摩擦板７１の板厚の合計よりも大きい。
　複数の内側摩擦板７１および複数の外側摩擦板７２が互いに接触、つまり係合した状態である係合状態では、内側摩擦板７１と外側摩擦板７２との間に摩擦力が生じ、当該摩擦力の大きさに応じて内側摩擦板７１と外側摩擦板７２との相対回転が規制される。一方、複数の内側摩擦板７１および複数の外側摩擦板７２が互いに離間、つまり係合していない状態である非係合状態では、内側摩擦板７１と外側摩擦板７２との間に摩擦力は生じず、内側摩擦板７１と外側摩擦板７２との相対回転は規制されない。
　クラッチ７０が係合状態のとき、入力軸６１に入力されたトルクは、クラッチ７０を経由して出力軸６２に伝達される。一方、クラッチ７０が非係合状態のとき、入力軸６１に入力されたトルクは、出力軸６２に伝達されない。
　このように、クラッチ７０は、入力軸６１と出力軸６２との間でトルクを伝達する。クラッチ７０は、係合している係合状態のとき、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達を許容し、係合していない非係合状態のとき、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達を遮断する。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、通常、非係合状態となる、所謂常開式（ノーマリーオープンタイプ）のクラッチ装置である。
　状態変更部８０は、「弾性変形部」としての皿ばね８１、皿ばねリテーナ８２、スラストベアリング８３を有している。皿ばねリテーナ８２は、リテーナ筒部８２１、リテーナフランジ部８２２を有している。リテーナ筒部８２１は、略円筒状に形成されている。リテーナフランジ部８２２は、リテーナ筒部８２１の一端から径方向外側へ延びるよう環状の板状に形成されている。リテーナ筒部８２１とリテーナフランジ部８２２とは、例えば金属により一体に形成されている。皿ばねリテーナ８２は、リテーナ筒部８２１の他端の外周壁が従動カム筒部５２の内周壁に嵌合するよう従動カム５０に固定されている。
　皿ばね８１は、内縁部がリテーナ筒部８２１の径方向外側において、従動カム筒部５２とリテーナフランジ部８２２との間に位置するよう設けられている。スラストベアリング８３は、従動カム筒部５２と皿ばね８１との間に設けられている。
　皿ばねリテーナ８２は、リテーナフランジ部８２２が皿ばね８１の軸方向の一端すなわち内縁部を係止可能なよう従動カム５０に固定されている。そのため、皿ばね８１およびスラストベアリング８３は、リテーナフランジ部８２２により、皿ばねリテーナ８２からの脱落が抑制されている。皿ばね８１は、軸方向に弾性変形可能である。
　ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端に位置するとき、駆動カム４０と従動カム５０との距離は、比較的小さく、皿ばね８１の軸方向の他端すなわち外縁部とクラッチ７０との間には、隙間Ｓｐ１が形成されている（図１参照）。そのため、クラッチ７０は非係合状態であり、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達は遮断されている。
　ここで、ＥＣＵ１０の制御によりモータ２０のコイル２２に電力が供給されると、モータ２０が回転し、減速機３０からトルクが出力され、駆動カム４０がハウジング１２に対し相対回転する。これにより、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端から他端側へ転動する。そのため、従動カム５０は、リターンスプリング５５を圧縮しながらハウジング１２に対し軸方向に相対移動、すなわち、クラッチ７０側へ移動する。これにより、皿ばね８１は、クラッチ７０側へ移動する。
　従動カム５０の軸方向の移動により皿ばね８１がクラッチ７０側へ移動すると、隙間Ｓｐ１が小さくなり、皿ばね８１の軸方向の他端は、クラッチ７０の外側摩擦板７２に接触する。皿ばね８１がクラッチ７０に接触した後さらに従動カム５０が軸方向に移動すると、皿ばね８１は、軸方向に弾性変形しつつ、外側摩擦板７２を摩擦板６２４側へ押す。これにより、複数の内側摩擦板７１および複数の外側摩擦板７２が互いに係合し、クラッチ７０が係合状態となる。そのため、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達が許容される。
　このとき、皿ばね８１は、スラストベアリング８３に軸受けされながら従動カム５０および皿ばねリテーナ８２に対し相対回転する。このように、スラストベアリング８３は、皿ばね８１からスラスト方向の荷重を受けつつ、皿ばね８１を軸受けする。
　ＥＣＵ１０は、クラッチ伝達トルクがクラッチ要求トルク容量に達すると、モータ２０の回転を停止させる。これにより、クラッチ７０は、クラッチ伝達トルクがクラッチ要求トルク容量に維持された係合保持状態となる。このように、状態変更部８０の皿ばね８１は、従動カム５０から軸方向の力を受け、ハウジング１２および駆動カム４０に対する従動カム５０の軸方向の相対位置に応じてクラッチ７０の状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。
　出力軸６２は、軸部６２１の板部６２２とは反対側の端部が、図示しない変速機の入力軸に接続され、当該入力軸とともに回転可能である。つまり、変速機の入力軸には、出力軸６２から出力されたトルクが入力される。変速機に入力されたトルクは、変速機で変速され、駆動トルクとして車両の駆動輪に出力される。これにより、車両が走行する。
　次に、本実施形態の減速機３０が採用する３ｋ型の不思議遊星歯車減速機について説明する。
　本実施形態のような電動のクラッチ装置では、クラッチとアクチュエータとの初期隙間（隙間Ｓｐ１に相当）を詰める初期応答に要する時間を短くすることが求められる。初期応答を速くするには、回転運動方程式から、入力軸周りの慣性モーメントを小さくすればよいことがわかる。入力軸が中実円筒部材の場合の慣性モーメントは、長さと密度一定で比較したとき、外径の４乗に比例して大きくなる。本実施形態のクラッチ装置１では、ここでいう「入力軸」に対応するサンギヤ３１は中空円筒部材であるが、この傾向は変わらない。
　図３の上段に、２ｋｈ型の不思議遊星歯車減速機の模式図を示す。また、図４の上段に、３ｋ型の不思議遊星歯車減速機の模式図を示す。ここで、サンギヤをＡ、プラネタリギヤをＢ、第１リングギヤをＣ、第２リングギヤをＤ、キャリアをＳとする。２ｋｈ型と３ｋ型とを比較すると、３ｋ型は、２ｋｈ型にサンギヤＡを加えた構成である。
　２ｋｈ型の場合、入力軸周りの慣性モーメントが最も小さくなるのは、構成要素の中で最も径方向内側に位置するキャリアＳを入力要素とする場合である（図３の下段の表参照）。
　一方、３ｋ型の場合、入力軸周りの慣性モーメントが最も小さくなるのは、構成要素の中で最も径方向内側に位置するサンギヤＡを入力要素とする場合である（図４の下段の表参照）。
　慣性モーメントの大きさは、２ｋｈ型においてキャリアＳを入力要素とした場合の方が、３ｋ型においてサンギヤＡを入力要素とした場合よりも大きい。したがって、初期応答の速さが要求される電動のクラッチ装置において、その減速機に不思議遊星歯車減速機を採用する場合、３ｋ型で、かつ、サンギヤＡを入力要素とすることが望ましい。
　また、電動のクラッチ装置では必要荷重が数千～１０数千Ｎと非常に大きく、高応答と高荷重を両立させるためには、減速機の減速比を大きくとる必要がある。２ｋｈ型と３ｋ型において、同一歯車諸元でそれぞれの最大減速比を比較すると、３ｋ型の最大減速比が２ｋｈ型の最大減速比に対し約２倍となり、大きい。また、３ｋ型において大減速比が取り出せるのは、慣性モーメントが最も小さくなる、サンギヤＡを入力要素としたときである（図４の下段の表参照）。したがって、高応答と高荷重を両立させる上で最適な構成は、３ｋ型で、かつ、サンギヤＡを入力要素とする構成であるといえる。
　本実施形態では、減速機３０は、サンギヤ３１（Ａ）を入力要素、第２リングギヤ３５（Ｄ）を出力要素、第１リングギヤ３４（Ｃ）を固定要素とする３ｋ型の不思議遊星歯車減速機である。そのため、サンギヤ３１周りの慣性モーメントを小さくできるとともに、減速機３０の減速比を大きくすることができる。したがって、クラッチ装置１において高応答と高荷重を両立させることができる。
　また、２ｋｈ型の場合、動力伝達にキャリアＳが直接寄与するため、ピンによりプラネタリギヤＢをキャリアＳの本体に対して片持ち支持する構成では、プラネタリギヤＢの回転支持軸（ピン）とキャリアＳの本体との間に大きな曲げモーメントが働くおそれがある（図３の上段の模式図参照）。
　一方、３ｋ型の場合、キャリアＳは、プラネタリギヤＢを、サンギヤＡと第１リングギヤＣおよび第２リングギヤＤとに対して適正な位置に保持する機能のみを有するため、プラネタリギヤＢの回転支持軸（ピン）とキャリアＳの本体との間に働く曲げモーメントは小さい（図４の上段の模式図参照）。
　そのため、本実施形態では、減速機３０を高応答、高荷重の３ｋ型の不思議遊星歯車減速機とすることにより、クラッチ装置１の応答性および耐久性を損なうことなく、キャリア本体３３０およびピン３３１によって、プラネタリギヤ３２を軸方向の一方側から支持する構成、すなわち片持ち支持とすることができる。
　次に、状態変更部８０が弾性変形部としての皿ばね８１を有することによる効果について説明する。
　図５に示すように、従動カム５０の軸方向の移動、すなわち、ストロークとクラッチ７０に作用する荷重との関係について、軸方向に弾性変形し難い剛体でクラッチ７０を押す構成（図５の一点鎖線参照）と、本実施形態のように軸方向に弾性変形可能な皿ばね８１でクラッチ７０を押す構成（図５の実線参照）とを比較すると、ストロークのばらつきが同じとき、皿ばね８１でクラッチ７０を押す構成の方が、剛体でクラッチ７０を押す構成よりも、クラッチ７０に作用する荷重のばらつきが小さいことがわかる。これは、剛体でクラッチ７０を押す構成と比較し、皿ばね８１を介することにより、合成ばね定数を低減できるため、アクチュエータ起因の従動カム５０のストロークのばらつきに対する荷重のばらつきを低減することができるからである。本実施形態では、状態変更部８０が弾性変形部としての皿ばね８１を有するため、従動カム５０のストロークのばらつきに対する荷重のばらつきを低減でき、クラッチ７０に狙い荷重を容易に作用させることができる。
　以下、本実施形態の各部の構成について、より詳細に説明する。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、オイル供給部５を備えている（図１、２参照）。オイル供給部５は、一端がクラッチ空間６２０に露出するよう、出力軸６２において通路状に形成されている。オイル供給部５の他端は、図示しないオイル供給源に接続される。これにより、オイル供給部５の一端からクラッチ空間６２０のクラッチ７０にオイルが供給される。
　ＥＣＵ１０は、オイル供給部５からクラッチ７０に供給するオイルの量を制御する。クラッチ７０に供給されたオイルは、クラッチ７０を潤滑および冷却可能である。このように、本実施形態では、クラッチ７０は、湿式クラッチであり、オイルにより冷却され得る。
　本実施形態では、「回転並進部」としてのボールカム２は、「回転部」としての駆動カム４０および第２リングギヤ３５とハウジング１２との間に収容空間１２０を形成している。ここで、収容空間１２０は、駆動カム４０および第２リングギヤ３５に対しクラッチ７０とは反対側においてハウジング１２の内側に形成されている。モータ２０および減速機３０は、収容空間１２０に設けられている。クラッチ７０は、駆動カム４０に対し収容空間１２０とは反対側の空間であるクラッチ空間６２０に設けられている。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、スラストベアリング１６１、スラストベアリングワッシャ１６２を備えている。スラストベアリングワッシャ１６２は、例えば金属により略円環の板状に形成され、一方の面がハウジング段差面１２５に当接するよう設けられている。スラストベアリング１６１は、スラストベアリングワッシャ１６２の他方の面と駆動カム本体４１の従動カム５０とは反対側の面との間に設けられている。スラストベアリング１６１は、駆動カム４０からスラスト方向の荷重を受けつつ駆動カム４０を軸受けする。本実施形態では、クラッチ７０側から従動カム５０を経由して駆動カム４０に作用するスラスト方向の荷重は、スラストベアリング１６１およびスラストベアリングワッシャ１６２を経由してハウジング段差面１２５に作用する。そのため、ハウジング段差面１２５により駆動カム４０を安定して軸受けできる。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、「シール部材」としての内側シール部材４０１、外側シール部材４０２を備えている。内側シール部材４０１、外側シール部材４０２は、例えばゴム等の弾性材料および金属環により環状に形成されたオイルシールである。
　内側シール部材４０１の内径および外径は、外側シール部材４０２の内径および外径より小さい。
　内側シール部材４０１は、径方向においてはハウジング内筒部１２１とスラストベアリング１６１との間に位置し、軸方向においてはスラストベアリングワッシャ１６２と駆動カム本体４１との間に位置するよう設けられている。内側シール部材４０１は、ハウジング内筒部１２１に固定され、駆動カム４０に対し相対回転可能である。
　外側シール部材４０２は、第２リングギヤ３５のギヤ内筒部３５５とハウジング外筒部１２３のクラッチ７０側の端部との間に設けられている。外側シール部材４０２は、ハウジング外筒部１２３に固定され、第２リングギヤ３５に対し相対回転可能である。
　ここで、外側シール部材４０２は、内側シール部材４０１の軸方向から見たとき、内側シール部材４０１の径方向外側に位置するよう設けられている（図１、２参照）。
　駆動カム本体４１のスラストベアリングワッシャ１６２側の面は、内側シール部材４０１のシールリップ部と摺動可能である。すなわち、内側シール部材４０１は、「回転部」としての駆動カム４０に接触するよう設けられている。内側シール部材４０１は、駆動カム本体４１とスラストベアリングワッシャ１６２との間を気密または液密にシールしている。
　第２リングギヤ３５のギヤ内筒部３５５の外周壁は、外側シール部材４０２の内縁部であるシールリップ部と摺動可能である。すなわち、外側シール部材４０２は、「回転部」としての駆動カム４０の径方向外側において、駆動カム４０と一体回転する第２リングギヤ３５に接触するよう設けられている。外側シール部材４０２は、ギヤ内筒部３５５の外周壁とハウジング外筒部１２３の内周壁との間を気密または液密にシールしている。
　上述のように設けられた内側シール部材４０１、および、外側シール部材４０２により、モータ２０および減速機３０を収容する収容空間１２０と、クラッチ７０が設けられたクラッチ空間６２０との間を気密または液密に保持可能である。これにより、例えばクラッチ７０において摩耗粉等の異物が発生したとしても、当該異物がクラッチ空間６２０から収容空間１２０へ侵入するのを抑制できる。そのため、異物によるモータ２０または減速機３０の作動不良を抑制できる。
　本実施形態では、内側シール部材４０１、外側シール部材４０２により、収容空間１２０とクラッチ空間６２０との間が気密または液密に保持されているため、クラッチ７０に供給されたオイル中に摩耗粉等の異物が含まれていても、当該異物を含むオイルがクラッチ空間６２０から収容空間１２０へ流れ込むのを抑制できる。
　本実施形態では、ハウジング１２は、外側シール部材４０２の径方向外側に対応する部位から内側シール部材４０１の径方向内側に対応する部位まで閉じた形状となるよう形成されている（図１、２参照）。
　本実施形態では、ハウジング１２との間で収容空間１２０を形成する駆動カム４０および第２リングギヤ３５は、ハウジング１２に対し相対回転するものの、ハウジング１２に対し軸方向には相対移動しない。そのため、クラッチ装置１の作動時、収容空間１２０の容積の変化を抑制でき、収容空間１２０に負圧が発生するのを抑制できる。これにより、異物を含むオイル等がクラッチ空間６２０側から収容空間１２０へ吸い込まれるのを抑制できる。
　また、駆動カム４０の内縁部に接触する内側シール部材４０１は、駆動カム４０と周方向において摺動するものの、軸方向においては摺動しない。また、第２リングギヤ３５のギヤ内筒部３５５の外周壁に接触する外側シール部材４０２は、第２リングギヤ３５と周方向において摺動するものの、軸方向においては摺動しない。
　図１に示すように、駆動カム本体４１は、駆動カム外筒部４４よりもクラッチ７０とは反対側に位置している。すなわち、「回転部」としての駆動カム４０は、軸方向に屈曲することで、駆動カム４０の内縁部である駆動カム本体４１と、駆動カム４０の外縁部である駆動カム外筒部４４とが軸方向において異なる位置となるよう形成されている。
　従動カム本体５１は、駆動カム本体４１のクラッチ７０側において駆動カム内筒部４２の径方向内側に位置するよう設けられている。すなわち、駆動カム４０と従動カム５０とは、軸方向において、入れ子状に設けられている。
　より詳細には、従動カム本体５１は、第２リングギヤ３５のギヤ板部３５６、ギヤ外筒部３５７、駆動カム板部４３および駆動カム内筒部４２の径方向内側に位置している。さらに、サンギヤ３１のサンギヤ歯部３１１、キャリア３３およびプラネタリギヤ３２は、駆動カム本体４１および従動カム本体５１の径方向外側に位置している。これにより、減速機３０およびボールカム２を含むクラッチ装置１の軸方向の体格を大幅に小さくできる。
　また、本実施形態では、図１に示すように、駆動カム本体４１の軸方向において、駆動カム本体４１とサンギヤ３１とキャリア３３とコイル２２とは、一部が重複するよう配置されている。言い換えると、コイル２２は、一部が、駆動カム本体４１、サンギヤ３１およびキャリア３３の軸方向の一部の径方向外側に位置するよう設けられている。これにより、クラッチ装置１の軸方向の体格をさらに小さくできる。
　以上説明したように、本実施形態では、ロータ２３は、ステータ２１の径方向内側に設けられ、サンギヤ３１と一体回転可能なようサンギヤ３１に接続されている。
　本実施形態では、モータ２０は、インナロータタイプである。そのため、アウタロータタイプのモータと比べ、ロータの外径を小さくできる。これにより、一体に回転するロータ２３およびサンギヤ３１の回転慣性モーメントを低減できる。したがって、減速機３０の入力部であるサンギヤ３１の応答性を向上できる。よって、クラッチ装置１の応答性を向上できる。
　また、本実施形態では、減速機３０は３ｋ型の不思議遊星歯車減速機であり、プラネタリギヤ３２を回転可能に支持するピン３３１とキャリア本体３３０との間には、大きな曲げモーメントは作用しない。そのため、キャリア本体３３０およびピン３３１によって、プラネタリギヤ３２を軸方向の一方側から支持する構成、すなわち片持ち支持とすることができる。これにより、キャリア３３の軸方向の大きさを小さくでき、クラッチ装置１の軸方向の体格を小さくできる。
　また、減速機３０を３ｋ型の不思議遊星歯車減速機とすることで、小さな体格で、大きな減速比と高い効率を実現できる。
　また、本実施形態では、サンギヤ３１は、筒状に形成されている。
　そのため、一体に回転するロータ２３およびサンギヤ３１の回転慣性モーメントをより低減できる。したがって、クラッチ装置１の応答性をより向上できる。また、サンギヤ３１の形状が単純なため、加工等が容易になる。したがって、クラッチ装置１の低コスト化に寄与する。
　また、本実施形態では、キャリア３３の少なくとも一部は、ステータ２１の径方向内側に位置するよう設けられている。
　そのため、ロータ２３とプラネタリギヤ３２との軸方向の距離を小さくでき、サンギヤ３１の軸方向の長さを小さくできる。これにより、一体に回転するロータ２３およびサンギヤ３１の回転慣性モーメントをより一層低減できる。したがって、クラッチ装置１の応答性をより一層向上できる。
　より詳細には、キャリア３３の一部であるキャリア本体３３０は、軸方向の全ての部位が、ステータ２１の一部であるコイル２２の径方向内側に位置するよう設けられている。
　また、本実施形態では、ボールカム２の少なくとも一部は、サンギヤ３１の径方向内側に位置するよう設けられている。
　そのため、サンギヤ３１の軸方向におけるクラッチ装置１の体格を小さくすることができる。
　より詳細には、ボールカム２の駆動カム４０の一部である駆動カム本体４１は、軸方向の全ての部位が、サンギヤ３１の径方向内側に位置している。
　また、本実施形態では、「回転並進部」の「回転部」は、軸方向の一方の面に形成された複数の駆動カム溝４００を有する駆動カム４０である。「並進部」は、軸方向の一方の面に形成された複数の従動カム溝５００を有する従動カム５０である。「回転並進部」は、駆動カム４０、従動カム５０、および、駆動カム溝４００と従動カム溝５００との間で転動可能に設けられたボール３を有するボールカム２である。
　そのため、「回転並進部」が例えば「すべりねじ」により構成される場合と比べ、「回転並進部」の効率を向上できる。また、「回転並進部」が例えば「ボールねじ」により構成される場合と比べ、コストを低減できるとともに、「回転並進部」の軸方向の体格を小さくでき、クラッチ装置１をより小型にできる。
　また、本実施形態では、キャリア３３は、環状のキャリア本体３３０およびピン３３１を有する。キャリア本体３３０は、プラネタリギヤ３２のクラッチ７０とは反対側に設けられている。ピン３３１は、一方の端部側がキャリア本体３３０に接続するよう設けられ、他方の端部側でプラネタリギヤ３２を回転可能に支持する。
　ピン３３１は、キャリア本体３３０に接続する接続部３３５、および、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側に位置するよう設けられプラネタリギヤ３２を回転可能に支持する支持部３３６を有する。
　そのため、ステータ２１とキャリア３３とを入れ子状に配置しつつ、サンギヤ３１のピッチ円径を調節でき、サンギヤ３１を略円筒状、すなわちストレート形状にすることができる。
　　（第２実施形態）
　第２実施形態によるクラッチ装置を図６に示す。第２実施形態は、クラッチや状態変更部の構成等が第１実施形態と異なる。
　本実施形態では、固定体１１の内周壁と入力軸６１の外周壁との間には、ボールベアリング１４１、１４３が設けられる。これにより、入力軸６１は、ボールベアリング１４１、１４３を介して固定体１１により軸受けされる。
　ハウジング１２は、外壁の一部が固定体１１の壁面に当接するよう固定体１１に固定される。例えば、ハウジング１２は、ハウジング小板部１２４のボール３とは反対側の面、ハウジング内筒部１２１の内周壁およびハウジング小内筒部１２６の内周壁が固定体１１の外壁に当接するよう固定体１１に固定される。ハウジング１２は、図示しないボルト等により固定体１１に固定される。ここで、ハウジング１２は、固定体１１および入力軸６１に対し同軸に設けられる。
　ハウジング１２に対するモータ２０、減速機３０、ボールカム２等の配置は、第１実施形態と同様である。
　本実施形態では、出力軸６２は、軸部６２１、板部６２２、筒部６２３、カバー６２５を有している。軸部６２１は、略円筒状に形成されている。板部６２２は、軸部６２１の一端から径方向外側へ環状の板状に延びるよう軸部６２１と一体に形成されている。筒部６２３は、板部６２２の外縁部から軸部６２１とは反対側へ略円筒状に延びるよう板部６２２と一体に形成されている。出力軸６２は、ボールベアリング１４２を介して入力軸６１により軸受けされる。筒部６２３の内側には、クラッチ空間６２０が形成されている。
　クラッチ７０は、クラッチ空間６２０において入力軸６１と出力軸６２との間に設けられている。クラッチ７０は、支持部７３、摩擦板７４、摩擦板７５、プレッシャプレート７６を有している。支持部７３は、出力軸６２の板部６２２に対し従動カム５０側において、入力軸６１の端部の外周壁から径方向外側へ延びるよう略円環の板状に形成されている。
　摩擦板７４は、略円環の板状に形成され、支持部７３の外縁部において出力軸６２の板部６２２側に設けられている。摩擦板７４は、支持部７３に固定されている。摩擦板７４は、支持部７３の外縁部が板部６２２側に変形することにより、板部６２２に接触可能である。
　摩擦板７５は、略円環の板状に形成され、支持部７３の外縁部において出力軸６２の板部６２２とは反対側に設けられている。摩擦板７５は、支持部７３に固定されている。
　プレッシャプレート７６は、略円環の板状に形成され、摩擦板７５に対し従動カム５０側に設けられている。
　摩擦板７４と板部６２２とが互いに接触、つまり係合した状態である係合状態では、摩擦板７４と板部６２２との間に摩擦力が生じ、当該摩擦力の大きさに応じて摩擦板７４と板部６２２との相対回転が規制される。一方、摩擦板７４と板部６２２とが互いに離間、つまり係合していない状態である非係合状態では、摩擦板７４と板部６２２との間に摩擦力は生じず、摩擦板７４と板部６２２との相対回転は規制されない。
　クラッチ７０が係合状態のとき、入力軸６１に入力されたトルクは、クラッチ７０を経由して出力軸６２に伝達される。一方、クラッチ７０が非係合状態のとき、入力軸６１に入力されたトルクは、出力軸６２に伝達されない。
　カバー６２５は、略円環状に形成され、プレッシャプレート７６の摩擦板７５とは反対側を覆うよう出力軸６２の筒部６２３に設けられている。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、第１実施形態で示した状態変更部８０に代えて状態変更部９０を備えている。状態変更部９０は、「弾性変形部」としてのダイアフラムスプリング９１、リターンスプリング９２、レリーズベアリング９３等を有している。
　ダイアフラムスプリング９１は、略円環の皿ばね状に形成され、軸方向の一端すなわち外縁部がプレッシャプレート７６に当接するようカバー６２５に設けられている。ここで、ダイアフラムスプリング９１は、外縁部が内縁部に対しクラッチ７０側に位置するよう形成され、内縁部と外縁部との間の部位がカバー６２５により支持されている。また、ダイアフラムスプリング９１は、軸方向に弾性変形可能である。これにより、ダイアフラムスプリング９１は、軸方向の一端すなわち外縁部によりプレッシャプレート７６を摩擦板７５側へ付勢している。これにより、プレッシャプレート７６は、摩擦板７５に押し付けられ、摩擦板７４は、板部６２２に押し付けられている。すなわち、クラッチ７０は、通常、係合状態となっている。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、通常、係合状態となる、所謂常閉式（ノーマリークローズタイプ）のクラッチ装置である。
　リターンスプリング９２は、例えばコイルスプリングであり、一端が従動カム筒部５２のクラッチ７０側の端面に当接するよう設けられている。
　レリーズベアリング９３は、リターンスプリング９２の他端とダイアフラムスプリング９１の内縁部との間に設けられている。リターンスプリング９２は、レリーズベアリング９３をダイアフラムスプリング９１側へ付勢している。レリーズベアリング９３は、ダイアフラムスプリング９１からスラスト方向の荷重を受けつつダイアフラムスプリング９１を軸受けする。なお、リターンスプリング９２の付勢力は、ダイアフラムスプリング９１の付勢力より小さい。
　図６に示すように、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端に位置するとき、駆動カム４０と従動カム５０との距離は、比較的小さく、レリーズベアリング９３と従動カム５０の従動カム段差面５３との間には、隙間Ｓｐ２が形成されている。そのため、ダイアフラムスプリング９１の付勢力により摩擦板７４が板部６２２に押し付けられ、クラッチ７０は係合状態であり、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達は許容されている。
　ここで、ＥＣＵ１０の制御によりモータ２０のコイル２２に電力が供給されると、モータ２０が回転し、減速機３０からトルクが出力され、駆動カム４０がハウジング１２に対し相対回転する。これにより、ボール３が駆動カム溝４００および従動カム溝５００の一端から他端側へ転動する。そのため、従動カム５０は、ハウジング１２および駆動カム４０に対し軸方向に相対移動、すなわち、クラッチ７０側へ移動する。これにより、レリーズベアリング９３と従動カム筒部５２の端面との間の隙間Ｓｐ２が小さくなり、リターンスプリング９２は、従動カム５０とレリーズベアリング９３との間で軸方向に圧縮される。
　従動カム５０がクラッチ７０側にさらに移動すると、リターンスプリング９２が最大限圧縮され、レリーズベアリング９３が従動カム５０によりクラッチ７０側へ押圧される。これにより、レリーズベアリング９３は、ダイアフラムスプリング９１の内縁部を押圧しつつ、ダイアフラムスプリング９１からの反力に抗してクラッチ７０側へ移動する。
　レリーズベアリング９３がダイアフラムスプリング９１の内縁部を押圧しつつクラッチ７０側へ移動すると、ダイアフラムスプリング９１は、内縁部がクラッチ７０側へ移動するとともに、外縁部がクラッチ７０とは反対側へ移動する。これにより、摩擦板７４が板部６２２から離間し、クラッチ７０の状態が係合状態から非係合状態に変更される。その結果、入力軸６１と出力軸６２との間のトルクの伝達が遮断される。
　ＥＣＵ１０は、クラッチ伝達トルクが０になると、モータ２０の回転を停止させる。これにより、クラッチ７０の状態が非係合状態に維持される。このように、状態変更部９０のダイアフラムスプリング９１は、従動カム５０から軸方向の力を受け、駆動カム４０に対する従動カム５０の軸方向の相対位置に応じてクラッチ７０の状態を係合状態または非係合状態に変更可能である。
　本実施形態においても、「シール部材」としての内側シール部材４０１、外側シール部材４０２は、収容空間１２０とクラッチ空間６２０との間を気密または液密に保持可能である。
　本実施形態では、クラッチ装置１は、第１実施形態で示したオイル供給部５を備えていない。すなわち、本実施形態では、クラッチ７０は、乾式クラッチである。
　このように、本開示は、乾式クラッチを備えた常閉式のクラッチ装置にも適用可能である。
　　（他の実施形態）
　上述の実施形態では、キャリアの少なくとも一部が、ステータの径方向内側に位置するよう設けられる例を示した。これに対し、他の実施形態では、キャリアの少なくとも一部は、ステータの径方向外側に位置するよう設けられていてもよい。
　また、他の実施形態では、キャリアは、ステータの径方向内側または径方向外側に位置していなくてもよい。すなわち、キャリアは、例えばステータに対しクラッチ側に位置するよう設けられていてもよい。
　また、上述の実施形態では、回転並進部の少なくとも一部が、サンギヤの径方向内側に位置するよう設けられる例を示した。これに対し、他の実施形態では、回転並進部の少なくとも一部は、サンギヤの径方向内側に位置していなくてもよい。すなわち、回転並進部は、例えばサンギヤに対しクラッチ側に位置するよう設けられていてもよい。
　また、上述の実施形態では、ピン３３１が、キャリア本体３３０に接続する接続部３３５、および、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側に位置するよう設けられプラネタリギヤ３２を回転可能に支持する支持部３３６を有する例を示した。これに対し、他の実施形態では、支持部３３６は、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向内側に位置するよう設けられていてもよい。
　また、他の実施形態では、支持部３３６は、接続部３３５の軸に対し軸がキャリア本体３３０の径方向外側または径方向内側に位置していなくてもよい。すなわち、例えば、接続部３３５と支持部３３６とは同軸に設けられていてもよい。この場合、ピン３３１を単純な形状にでき、コストを低減できる。
　また、他の実施形態では、モータ２０は、「永久磁石」としてのマグネット２３０を有していなくてもよい。
　また、他の実施形態では、「回転部」としての駆動カム４０は、減速機３０の第２リングギヤ３５と一体に形成されていてもよい。
　また、他の実施形態では、収容空間とクラッチ空間との間を気密または液密に保持するシール部材を備えていなくてもよい。
　また、上述の実施形態では、回転並進部が、駆動カム、従動カムおよび転動体を有する転動体カムである例を示した。これに対し、他の実施形態では、回転並進部は、ハウジングに対し相対回転する回転部、および、回転部がハウジングに対し相対回転するとハウジングに対し軸方向に相対移動する並進部を有するのであれば、例えば、「すべりねじ」または「ボールねじ」等により構成されていてもよい。
　また、他の実施形態では、状態変更部の弾性変形部は、軸方向に弾性変形可能であれば、例えばコイルスプリングまたはゴム等であってもよい。また、他の実施形態では、状態変更部は、弾性変形部を有さず、剛体のみで構成されていてもよい。
　また、他の実施形態では、駆動カム溝４００および従動カム溝５００は、それぞれ、３つ以上であれば、５つに限らず、いくつ形成されていてもよい。また、ボール３も、駆動カム溝４００および従動カム溝５００の数に合わせ、いくつ設けられていてもよい。
　また、本開示は、内燃機関からの駆動トルクによって走行する車両に限らず、モータからの駆動トルクによって走行可能な電気自動車やハイブリッド車等に適用することもできる。
　また、他の実施形態では、第２伝達部からトルクを入力し、クラッチを経由して第１伝達部からトルクを出力することとしてもよい。また、例えば、第１伝達部または第２伝達部の一方を回転不能に固定した場合、クラッチを係合状態にすることにより、第１伝達部または第２伝達部の他方の回転を止めることができる。この場合、クラッチ装置をブレーキ装置として用いることができる。
　このように、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
　本開示は、実施形態に基づき記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　ハウジング（１２）と、
    　前記ハウジングに固定されたステータ（２１）、および、前記ステータに対し相対回転可能に設けられたロータ（２３）を有し、前記ロータからトルクを出力可能な原動機（２０）と、
    　前記原動機のトルクを減速して出力可能な減速機（３０）と、
    　前記減速機から出力されたトルクが入力されると前記ハウジングに対し相対回転する回転部（４０）、および、前記回転部が前記ハウジングに対し相対回転すると前記ハウジングに対し軸方向に相対移動する並進部（５０）を有する回転並進部（２）と、
    　前記ハウジングに対し相対回転可能に設けられた第１伝達部（６１）と第２伝達部（６２）との間に設けられ、係合状態のとき、前記第１伝達部と前記第２伝達部との間のトルクの伝達を許容し、非係合状態のとき、前記第１伝達部と前記第２伝達部との間のトルクの伝達を遮断するクラッチ（７０）と、
    　前記並進部から軸方向の力を受け、前記ハウジングに対する前記並進部の軸方向の相対位置に応じて前記クラッチの状態を係合状態または非係合状態に変更可能な状態変更部（８０、９０）と、を備え、
    　前記減速機は、
    　前記ロータからのトルクが入力されるサンギヤ（３１）、
    　前記サンギヤに噛み合いつつ自転しながら前記サンギヤの周方向に公転可能な複数のプラネタリギヤ（３２）、
    　前記プラネタリギヤを回転可能に支持し、前記サンギヤに対し相対回転可能なキャリア（３３）、
    　前記プラネタリギヤに噛み合い可能な第１リングギヤ（３４）、および、
    　前記プラネタリギヤに噛み合い可能、かつ、前記第１リングギヤとは歯部の歯数が異なるよう形成され、前記回転部にトルクを出力する第２リングギヤ（３５）を有し、
    　前記ロータは、前記ステータの径方向内側に設けられ、前記サンギヤと一体回転可能なよう前記サンギヤに接続されているクラッチ装置。
  2. 　前記サンギヤは、筒状に形成されている請求項１に記載のクラッチ装置。
  3. 　前記キャリアの少なくとも一部は、前記ステータの径方向内側または径方向外側に位置するよう設けられている請求項１または２に記載のクラッチ装置。
  4. 　前記回転並進部の少なくとも一部は、前記サンギヤの径方向内側に位置するよう設けられている請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
  5. 　前記回転部は、一方の面に形成された複数の駆動カム溝（４００）を有する駆動カム（４０）であり、
    　前記並進部は、一方の面に形成された複数の従動カム溝（５００）を有する従動カム（５０）であり、
    　前記回転並進部は、前記駆動カム、前記従動カム、および、前記駆動カム溝と前記従動カム溝との間で転動可能に設けられた転動体（３）を有する転動体カム（２）である請求項１～４のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
  6. 　前記キャリアは、
    　前記プラネタリギヤの前記クラッチとは反対側に設けられた環状のキャリア本体（３３０）、および、
    　一方の端部側が前記キャリア本体に接続するよう設けられ、他方の端部側で前記プラネタリギヤを回転可能に支持するピン（３３１）を有し、
    　前記ピンは、前記キャリア本体に接続する接続部（３３５）、および、前記接続部の軸に対し軸が前記キャリア本体の径方向外側または径方向内側に位置するよう設けられ前記プラネタリギヤを回転可能に支持する支持部（３３６）を有する請求項１～５のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
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