WO2017149829A1

WO2017149829A1 - カム機構及びこのカム機構を用いたクラッチ装置。

Info

Publication number: WO2017149829A1
Application number: PCT/JP2016/080462
Authority: WO
Inventors: 功廣田; 学遠藤; 豊史丸山
Original assignee: Ｇｋｎドライブラインジャパン株式会社
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-09-08

Abstract

第１の回転部材と第２の回転部材との間でトルクを伝達するクラッチ（１０７）と組み合わせて使用されるカム機構（１）は、軸の周りに円環をなし、軸方向に向いた前記円環の一の面上に周方向に並び、それぞれ軸に直交する周面に対して周方向に傾斜した複数のカム面（３）を備えた、カムリング（５）と、前記カムリング（５）の前記面に軸方向に隣接し、前記カムリング（５）の前記面に対向して前記カムリング（５）の前記複数のカム面（３）に対称的な複数のカム面（７）を備え、前記軸の周りに前記カムリング（５）に対して相対的に回転可能な、プレッシャリング（９）と、前記カムリング（５）と前記プレッシャリング（９）との間に介在した複数のテーパローラ（１１）であって、それぞれ径方向に内方に向かって先細になる円錐面を備えて前記カム面（３，７）上を転動可能なテーパローラ（１１）と、を備える。

Description

カム機構及びこのカム機構を用いたクラッチ装置。

　以下の開示は、車両に適用されるカム機構及びこのカム機構を用いたクラッチ装置に関する。

　一般に車両は幾つかのクラッチを利用する。例えば二輪駆動（２ＷＤ）モードと四輪駆動（４ＷＤ）モードとを切り替える目的で、２つのシャフトの間にクラッチが介在し、その連結－脱連結をアクチュエータが制御することがある。単独の手段によって十分なスラスト力を発生することは難しいので、その出力を増大するために、カム機構を組み合わせることがある。

　カム機構を滑らかに作動させる目的で、カム部材の間にボールを介在させることがある。相対的に回転するカム面の間でボールが転動することにより、ボールは摺動抵抗を著しく減ずる。これはアクチュエータの負担を軽減するが、カム面とボールとは点接触するに過ぎないので、大きなスラスト力をカム機構に負担させるには問題がある。ボールに代えて線接触が可能なロールを利用することは、かかる問題を解決する手段の一であろう。特許文献１は、関連する技術を開示する。

特開２００５－２０１２８８号公報

　本発明者らが検討したところによれば、特許文献１に開示された構造は、大きなスラスト力を発生するに有利だが、アクチュエータの負担はむしろ増大することが明らかになった。径方向に向いた接触線上のある点においてロールが摩擦なしに転動できるとしても、その点より径方向に内寄りまたは外寄りでは、カム面はロールに対して周速差を有するために、カム面とロールとの間に不可避的に摩擦が生じてしまう。大きなスラスト力を負担するとき、かかる摩擦が著しい抵抗を生じ、あるいはカム面およびロールを損傷しかねないことを、本発明者らは発見した。

　下記の装置は、上述のごとき問題の要因の発見に基づき、線接触の利点を享受しながら摩擦抵抗を低減して滑らかな作動を可能にすることを目的として創出された。

　第１の局面によれば、カム機構は、軸の周りに円環をなし、軸方向に向いた前記円環の一の面上に周方向に並び、それぞれ前記軸に直交する周面に対して周方向に傾斜した複数のカム面を備えた、カムリングと、前記カムリングの前記面に軸方向に隣接し、前記カムリングの前記面に対向して前記カムリングの前記複数のカム面に対称的な複数のカム面を備え、前記軸の周りに前記カムリングに対して相対的に回転可能な、プレッシャリングと、前記カムリングと前記プレッシャリングとの間に介在した複数のテーパローラであって、それぞれ径方向に内方に向かって先細になる円錐面を備えて前記カム面上を転動可能なテーパローラと、を備える。

　第２の局面によれば、それぞれ前記軸の周りに独立して回転可能な第１の回転部材および第２の回転部材と、上述のカム機構と、前記カムリングに駆動的に結合してこれを回転せしめるアクチュエータと、前記プレッシャリングに隣接し、前記プレッシャリングから押圧力を受けて脱連結可能に連結して前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でトルクを伝達するクラッチと、を備える。

図１は、第１実施形態に係るクラッチ装置の断面図である。図２は、第１実施形態に係るカム機構のカムリングとカム部材との斜視図である。図３は、第１実施形態に係るカム機構の分解斜視図である。図４は、第１実施形態に係るカム機構のカム部材をプレッシャリングに配置させたときの分解斜視図である。図５Ａは第１実施形態に係るカム機構のカムリングとプレッシャリングとが相対回転していないときの斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに対応するカムリングとプレッシャリングの側面図である。図６Ａは図５Ａに対応するカムリングとプレッシャリングの平面図である。図６Ｂは図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線から取られた断面図である。図７Ａは第１実施形態に係るカム機構のカムリングとプレッシャリングとが相対回転したときの斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに対応するカムリングとプレッシャリングの側面図である。図８Ａは図７Ａに対応するカムリングとプレッシャリングの平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線から取られた断面図である。第２実施形態に係るカム機構の斜視図である。第２実施形態に係るカム機構の断面図である。第２実施形態に係るカム機構の断面図である。第２実施形態に係るカム機構のカム部材の側面図である。第２実施形態に係るカム機構のカムリングの正面図である。第２実施形態に係るカム機構の他例を示す断面図である。

　添付の図面を参照して以下に幾つかの例示的な実施形態を説明する。以下の説明および請求の範囲を通じて、特段の説明がなければ、軸は回転部材の回転軸の意味であり、また径方向はこれに直交する方向を意味する。かかる回転軸は、通常にはカム機構の中心軸とも一致する。

　まず、図１を参照するに、カム機構は例えばクラッチ装置と組み合わせて使用され、その一例は多板クラッチである。多板クラッチとの組み合わせは、伝達するトルクを量的に連続的に制御できる点で利点があるが、必ずしもこれに限られず、例えば適宜の摩擦クラッチ、ないしスプライン、ドッグ、シンクロコーン等の他の形式のクラッチと組み合わせることができる。

　本実施の形態に係るクラッチ装置１０１は、軸の周りに独立して回転可能な一対の回転部材としての外側回転部材１０３と内側回転部材１０５と、この外側回転部材１０３と内側回転部材１０５との間に配置され軸方向移動によって外側回転部材１０３と内側回転部材１０５との間の動力伝達を断続する断続部１０７と、この断続部１０７を作動させるアクチュエータ１０９と、このアクチュエータ１０９の作動により断続部１０７を操作するカム機構１とを備えている。なお他の形式のクラッチにおいては、一対の回転部材がそれぞれ内側と外側に配置されるとは限られない。また独立した断続部がこれらの間に介在するとは限られず、回転部材がそれぞれクラッチ板を兼ねることがありうる。アクチュエータ１０９は、後述の通り、カムリング５に駆動的に結合してこれをプレッシャリング９に対して相対回転せしめてカム作用を引き起こし、以ってクラッチを連結せしめる。

　外側回転部材１０３は、ベアリング１１１を介して静止系部材としてのキャリア１１３に回転可能に支持され、ロータ１１５と、ハウジング１１７とから構成されている。

　ロータ１１５は、磁性材料からなり、軸方向のアクチュエータ１０９の電磁石１６７側に延設された一側延設部１１９，１２１と壁部１２３とが電磁石１６７の周囲を覆うように配置され、壁部１２３が電磁石１６７とアクチュエータ１０９のパイロットクラッチ１６３との軸方向間に配置されている。

　また、壁部１２３には、非磁性材料からなる部材１２５が溶接などの固定手段によって壁部１２３と一体的に設けられている。すなわち、非磁性の部材１２５が壁部１２３を切断しているので、磁束は部材１２５を迂回するように後述のアーマチャ１６５へ導かれる。電磁石１６７を囲むコア１７５、延設部１１９，１２１、壁部１２３、およびアーマチャ１６５は、閉じた磁束ループを導く磁路を構成する。電磁石１６７が励磁されると、磁束はアーマチャ１６５を壁部１２３に向かって吸引する。

　このロータ１１５は、電磁石１６７のコア１７５との径方向間に微小隙間を持って対向するエアギャップが設けられており、電磁石１６７のコア１７５からロータ１１５への磁束の受け渡しが可能となっている。

　このようなロータ１１５のパイロットクラッチ１６３側は、軸方向に延設された他側延設部１２７となっており、この他側延設部１２７の内周にはスプライン形状の連結部１２９が設けられている。

　この連結部１２９には、ハウジング１１７が一体回転可能に連結されると共に、ハウジング１１７に設けられた凸部１３１と端部が当接することによってロータ１１５の軸方向位置が位置決めされ、溶接などの固定手段によってハウジング１１７と一体回転可能に固定される。

　ハウジング１１７は、非磁性材料からなり、有底の筒状に形成されている。また、ハウジング１１７とロータ１１５との径方向間には、外側回転部材１０３の内部を外部から区画するシール部材１３３が設けられている。

　なお、ハウジング１１７の底壁部１３５には、外側回転部材１０３内に潤滑油を流入させる注入孔１３７が設けられ、潤滑油を注入させた後、蓋部材１３９によって閉塞される。

　このハウジング１１７の筒状の内周には、スプライン形状の係合部１４１が形成され、断続部１０７の外側クラッチ板が係合されている。

　また、係合部１４１と軸方向に隣り合うハウジング１１７の端部には、軸方向のロータ１１５側に向けて延設され周方向に凹凸形状の係合部１４３が形成され、パイロットクラッチ１６３の外側プレートが凹部に係合されている。

　この係合部１４３は、ロータ１１５の他側延設部１２７の内周側に位置されており、非磁性材料の係合部１４３を配置させることによって他側延設部１２７に磁束が透過し難い構造となっている。

　このようなハウジング１１７の底壁部１３５には、スタッドボルトなどの連結部材１４５が固定され、この連結部材１４５を介して、例えば、入出力部材のうちいずれか一方の回転部材（不図示）が外側回転部材１０３と一体回転可能に連結される。

　なお、外側回転部材１０３とキャリア１１３との間には、キャリア１１３の内部と外部とを区画するシール部材１４７が配置されると共に、シール部材１４７の周囲を覆うようにダストカバー１４９が配置されている。

　このような外側回転部材１０３の回転軸心部には、内側回転部材１０５が外側回転部材１０３と相対回転可能に配置されている。

　内側回転部材１０５は、中空状に形成され、外周でＸリング１５１、摺動ブッシュ１５３、ベアリング１５５を介して外側回転部材１０３に回転可能に支持されている。

　なお、Ｘリング１５１は、外側回転部材１０３の内部に潤滑油を封入した後、外部に対して区画するシール手段となっている。

　この内側回転部材１０５の外周には、スプライン形状の係合部１５７が形成され、断続部１０７の内側クラッチ板と、カム機構１のプレッシャリング９とが係合されている。

　また、内側回転部材１０５の軸心側の中央部には、区画壁１５９が内側回転部材１０５と連続する一部材で設けられ、外側回転部材１０３の内部と外部とを区画している。

　このような内側回転部材１０５の内周には、スプライン形状の連結部１６１が形成され、例えば、入出力部材のうち他方の回転部材（不図示）が内側回転部材１０５と一体回転可能に連結される。

　このような内側回転部材１０５と外側回転部材１０３との間に伝達される駆動トルクは、断続部１０７によって断続される。

　断続部１０７は、外側回転部材１０３内に配置され、複数の外側クラッチ板と、複数の内側クラッチ板とを備えている。

　複数の外側クラッチ板は、ハウジング１１７の内周に形成された係合部１４１に軸方向移動可能で外側回転部材１０３と一体回転可能に係合されている。

　複数の内側クラッチ板は、複数の外側クラッチ板に対して軸方向に交互に配置され、内側回転部材１０５の外周に形成された係合部１５７に軸方向移動可能で内側回転部材１０５と一体回転可能に係合されている。

　この断続部１０７は、複数の外側クラッチ板と複数の内側クラッチ板とで構成された多板クラッチであり、滑り摩擦を伴い伝達トルクを中間制御可能な制御型の摩擦クラッチとなっている。

　このような断続部１０７は、アクチュエータ１０９の作動によって断続され、外側回転部材１０３と内側回転部材１０５との間に伝達される駆動トルクを断続する。

　アクチュエータ１０９は、パイロットクラッチ１６３と、アーマチャ１６５と、電磁石１６７などから構成されている。

　パイロットクラッチ１６３は、外側回転部材１０３内でロータ１１５とアーマチャ１６５との軸方向間に配置されている。

　このパイロットクラッチ１６３は、ハウジング１１７の係合部１４３に軸方向移動可能で外側回転部材１０３と一体回転可能に連結する複数の外側プレートと、カム機構１のカムリング５の外周に複数の外側プレートに対して軸方向間に交互に配置され軸方向移動可能でカムリング５と一体回転可能に連結する複数の内側プレートとで構成されている。

　このようなパイロットクラッチ１６３は、アーマチャ１６５が電磁石１６７の励磁によって吸引移動されることにより接続される。

　アーマチャ１６５は、磁性材料からなり、環状に形成され、軸方向にパイロットクラッチ１６３を挟んでロータ１１５と対向配置され、外側回転部材１０３内に軸方向移動可能に配置されている。

　このアーマチャ１６５は、電磁石１６７が励磁されたときに形成される磁束ループによってロータ１１５側に吸引移動され、パイロットクラッチ１６３を接続させる。

　電磁石１６７は、ロータ１１５内でベアリング１６９を介して外側回転部材１０３の外部に配置されると共に、回り止め部材１７１によってキャリア１１３に回り止めされ、電磁コイル１７３とコア１７５とを備えている。

　電磁コイル１７３は、環状に所定巻き数巻回されて樹脂でモールド成形されている。また、電磁コイル１７３には、リード線１７７が接続され、このリード線１７７を介して通電を制御するコントローラ（不図示）に接続されている。この電磁コイル１７３の周囲には、コア１７５が配置されている。

　コア１７５は、電磁コイル１７３への通電により磁界が形成されるように磁性材料から形成され、所定の磁路断面積を有し、電磁コイル１７３とロータ１１５との径方向間に配置されてロータ１１５と共に磁束を透過して磁束ループを形成させる。

　この電磁石１６７は、コントローラによる制御によって断続部１０７で必要な摩擦トルクを生じさせるように電磁コイル１７３に通電され、パイロットクラッチ１６３が接続されてカム機構１でスラスト力が発生される。

　カム機構１は、カムリング５と、プレッシャリング９と、カム部材１１とから構成されている。カム機構１はクラッチ装置１０１に隣接し、特にプレッシャリング９は断続部１０７に隣接しており、以ってプレッシャリング９は押圧力を断続部１０７に及ぼしてクラッチを連結せしめることができる。

　カムリング５は、内側回転部材１０５の外周に軸方向移動可能に配置され、カムリング５の外径部に形成された凹凸状の係合部２１にパイロットクラッチ１６３の複数の内側プレートが一体回転可能に連結されている。すなわちカムリング５は、軸の周りに円環をなしている。

　このカムリング５とロータ１１５の軸方向間には、カム機構１で生じるスラスト反力を受けるスラストベアリング１７９が配置されている。

　このようなカムリング５は、パイロットクラッチ１６３の接続により回転が制御され、プレッシャリング９との間に差回転を生じる。

　プレッシャリング９は、内側回転部材１０５の係合部１５７に軸方向移動可能で内側回転部材１０５と一体回転可能に配置され、断続部１０７のクラッチ板と当接可能に断続部１０７と軸方向に隣接配置されている。

　このプレッシャリング９は、カム機構１で生じるスラスト力によって断続部１０７の接続方向に軸方向移動され、外周側に形成された環状の押圧部２３で断続部１０７の複数のクラッチ板に押圧力を付与して接続させる。

　このようなプレッシャリング９とカムリング５との軸方向の対向面には、それぞれ複数のカム面３，７（図２，図３参照）が周方向に形成されており、これらのカム面３，７間にカム部材１１が介在されている。

　このカム部材１１は、パイロットクラッチ１６３の接続によってカムリング５とプレッシャリング９との間に差回転が生じることにより、パイロットクラッチ１６３に生じる摩擦トルクに応じた強さでプレッシャリング９を断続部１０７側へ軸方向押圧移動させるカムスラスト力を発生させる。

　このように構成されたクラッチ装置１０１では、電磁石１６７への通電により、コア１７５、ロータ１１５の一側延設部１１９，１２１及び壁部１２３、アーマチャ１６５を介した磁力線が循環されて磁束ループが形成され、アーマチャ１６５が電磁石１６７側に吸引移動されてパイロットクラッチ１６３が締結される。

　このパイロットクラッチ１６３の締結トルクは、カム機構１を介して軸方向推力に変換され、プレッシャリング９の押圧部２３が断続部１０７の複数のクラッチ板を押圧して断続部１０７が接続される。

　この断続部１０７の接続により、外側回転部材１０３と内側回転部材１０５とが接続され、例えば、入出力部材間の駆動トルクの伝達が可能となる。

　例えば図２から図４を参照するに、本実施の形態に係るカム機構１は、周方向に複数のカム面３が形成されたカムリング５と、このカムリング５と相対回転可能で軸方向移動可能に配置され周方向にカムリング５のカム面３と対向する複数のカム面７が形成されたプレッシャリング９と、カムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間に配置されカムリング５とプレッシャリング９との相対回転によりカム面３，７間で周方向に相対移動してプレッシャリング９を軸方向に移動させる複数のカム部材１１とを備えている。

　そして、カム部材１１は、径方向に内方に向かって先細になるテーパローラであり、カムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７は、カム部材１１のカム面３，７に対する相対移動におけるカム部材１１の内径側の中心位置とカム部材１１の外径側の中心位置とを径方向に同一とさせる傾斜に設定されている。

　また、カムリング５とプレッシャリング９とには、カム部材１１の内径側への移動を規制する内径壁部１３と、カム部材１１の外径側への移動を規制する外径壁部１５とが設けられている。

　さらに、内径壁部１３と外径壁部１５とは、複数のカム部材１１を同時に規制可能な周回形状を備えている。

　また、カム部材１１におけるテーパローラの内端周壁１７と外端周壁１９とは、曲面状２０，２２に形成されている。

　さらに、カム部材１１は、カム面３，７より強度が高い材料で形成されている。

　各カム部材１１は、円錐台状に形成され、径方向に内方に向かって先細になるテーパローラである。すなわち各カム部材１１は径方向に内方に向かって先細になる円錐面を備える。これは各カム面３，７に対する周速差を緩和して摩擦を軽減する。好ましくは周速差を、すなわち摩擦を、極小化するべく、かかる円錐面の母線が軸において収斂するように、各テーパローラは寸法づけられる。カムリング５とプレッシャリング９との軸方向に対向するそれぞれの対向面に形成されたカム面３，７間に、カムリング５及びプレッシャリング９の周方向に等間隔に複数のカム部材１１が配置されている。

　このカムリング５とプレッシャリング９とは、上述したように、パイロットクラッチ１６３の締結によるカムリング５の回転の制御により、カムリング５とプレッシャリング９との間に回転差が生じて相対回転する。

　このとき、テーパローラであるカム部材１１は、カムリング５とプレッシャリング９との相対回転により、カム面３，７上を転動し、また後述のごとくプレッシャリング９を軸方向に移動させる。

　カムリング５は、概して円環をなしており、複数のカム面３は軸方向に向いた円環の一の面上に、周方向に並んでいる。

　カムリング５のカム面３は、１つのカム部材１１に対してカム部材１１の移動方向の両側である周方向の両側に上り傾斜となる２つの傾斜面で形成され、この２つの傾斜面を１組としてそれぞれのカム部材１１に対して周方向等間隔に山部と谷部とを連続して複数形成されている。すなわち、各カム面３は、軸に直交する周面に対してそれぞれ周方向に傾斜している。

　このカムリング５のカム面３は、２つの傾斜面がそれぞれ内径側から外径側に向けて拡がるように傾斜されており、以って各カム部材１１が転動する間、その円錐面と線接触を維持する。すなわち、各カム面３は、周方向のみならず、径方向に外方に面を向ける向きに傾斜し、各カム部材１１の円錐面と線接触する。これはまた、各カム部材１１を径方向に向けて保持するのに役立つ。好ましくは、各カム面３は、円錐面の母線が常に軸に交わるようにカム部材１１を向けさせるように寸法づけられた傾斜面であり、その一例は、軸を中心とした螺旋面である。かかる組み合わせにおいては、各カム部材１１は径方向に対してスキュー（傾き）を生ずることがなく、また周速差が生じないので各カム面３上を摩擦なく転動することができる。

　このようなカムリング５のカム面３には、軸方向にプレッシャリング９のカム面７が対向して配置されている。

　プレッシャリング９も、概して円環をなしており、複数のカム面３に対応する複数のカム面７を備える。プレッシャリング９のカム面７は、カムリング５のカム面３と同一の傾斜角度及び同一の形状を有しており、カムリング５とプレッシャリング９との間に回転差が生じていない初期位置で、カムリング５のカム面３と軸方向に対向して対称に配置される。

　このようにカムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７を形成することにより、カム部材１１のカム面３，７の周方向の移動において、カム部材１１の外径側の移動距離をカム部材１１の内径側の移動距離より大きくすることができ、カム部材１１のカムリング５及びプレッシャリング９の周方向における回転軸心のブレを防止することができる。

　このようなカムリング５とプレッシャリング９との初期位置では、図４，図６Ｂに示すように、互いのカム面３，７間の谷部にそれぞれ複数のテーパローラからなるカム部材１１が配置され、このとき図５Ａ，５Ｂ，６Ａに示すように、カムリング５とプレッシャリング９とが軸方向に最も近接した状態となる。

　この状態からカムリング５とプレッシャリング９とに回転差が生じると、図８Ｂに示すように、複数のカム部材１１がそれぞれカム面３，７上を周方向に転動し、図７Ａ，７Ｂ，８Ａに示すように、プレッシャリング９を軸方向に断続部１０７に向けて移動させる。

　このプレッシャリング９の軸方向移動により、プレッシャリング９の押圧部２３が断続部１０７の複数のクラッチ板を押圧し、断続部１０７が接続される。

　このようなカム部材１１のカム面３，７の周方向の移動において、カム部材１１がテーパローラからなり、カム面３，７が内径側から外径側に向けて拡がるように傾斜されているので、カム部材１１がカム面３，７のどの位置に移動しても、カム部材１１の内径側の中心位置とカム部材１１の外径側の中心位置とを径方向に同一とさせることができる。

　このため、カム部材１１のカム面３，７の周方向の移動におけるカム部材１１の回転軸心のブレを防止することができ、カム部材１１が、特に、カム部材１１の外径側がカム面３，７上を滑りながら移動することがない。

　従って、例えば、プレッシャリング９の軸方向の移動ストロークの設計において、カム面３，７におけるカム部材１１の滑りによって生じる摩擦抵抗など、複雑な条件を考慮する必要がなく、純粋なカム部材１１とカム面３，７との設定で正確な設計を行うことができる。

　特に、カム機構１の設計の正確性を向上することができることにより、クラッチ装置１０１のアクチュエータ１０９におけるパイロットクラッチ１６３の締結トルクの設定などを容易に変更することができ、クラッチ装置１０１の断続部１０７における断続特性を向上することができる。

　ここで、カムリング５とプレッシャリング９とには、それぞれのカム面３，７の内径側に位置する内径壁部１３と、カム面３，７の外径側に位置する外径壁部１５とが設けられている。

　この内径壁部１３と外径壁部１５とは、カム部材１１のカム面３，７の周方向の移動において、内径壁部１３がカム部材１１の内径側への移動を規制し、外径壁部１５がカム部材１１の外径側への移動を規制する。

　このような内径壁部１３と外径壁部１５とは、カムリング５とプレッシャリング９とのそれぞれの対向面に、同様の形状で対向するように形成され、複数のカム部材１１に対して内径側への移動と、外径側への移動とを規制することができる。

　このように内径壁部１３と外径壁部１５とを設けることにより、カム部材１１を安定してカム面３，７の周方向に移動させることができ、プレッシャリング９の軸方向移動を安定化することができる。

　加えて、内径壁部１３と外径壁部１５とは、複数のカム部材１１を同時に規制可能なように、周方向に連続して環状に形成された周回形状をなしている。

　このように内径壁部１３と外径壁部１５とを周回形状とすることにより、複数のカム部材１１の全てのカム面３，７の周方向の移動を安定して行うことができ、さらにプレッシャリング９の軸方向移動を安定化することができる。

　ここで、内径壁部１３と外径壁部１５とは、カム部材１１と当接する内壁面が、カムリング５及びプレッシャリング９の端面から垂直となるように突設されている。

　このように内径壁部１３と外径壁部１５との内壁面を垂直に設けることにより、内径壁部１３と外径壁部１５との内壁面とカム部材１１の内端周壁１７と外端周壁１９とが摺動したときに、内壁面に沿ってカム部材１１の内径側や外径側が浮き上がることを防止でき、カム部材１１のカム面３，７の周方向における移動を安定化することができる。

　この内径壁部１３と外径壁部１５との内壁面と摺動するカム部材１１の内端周壁１７と外端周壁１９とは、曲面状２０，２２に形成されている。

　このようにカム部材１１の内端周壁１７と外端周壁１９とを曲面状２０，２２に形成することにより、カム部材１１が内端周壁１７と外端周壁１９との曲面に沿ってスムーズにカム面３，７を移動することができる。

　加えて、カム部材１１は、カム面３，７、すなわちカムリング５及びプレッシャリング９より材料強度が高い材料で形成されている。

　ここで、カム部材１１は、テーパローラからなるので、カム部材１１とカム面３，７との接触が線接触となっており、カム部材１１にボールを使用したときの点接触よりも、接触圧力が低下されている。

　カム部材１１にボールを使用した場合には、カム部材１１の材料強度がカム面３，７の材料強度より高いと、カム面３，７のカム部材１１との接触部分に応力が集中し、カム面３，７に損傷が生じる恐れがあった。

　このため、カム部材１１にボールを使用した場合には、クラッチ装置１０１において、パイロットクラッチ１６３の締結力を上げて、プレッシャリング９の軸方向の移動ストロークを上げるような場合、カム面３，７の材料強度をさらに高くする必要があり、設計変更や設計変更による高コスト化を引き起こしていた。

　加えて、カム面３，７の材料強度を高くした場合には、カム面３，７との接触圧力によりカム部材１１に変形が生じる恐れがあった。

　これに対して、テーパローラからなるカム部材１１は、カム面３，７との接触圧力が低下されているので、カム部材１１の材料強度をカム面３，７より高くしても、カム面３，７の損傷やカム部材１１の変形を防止することができる。

　このため、クラッチ装置１０１においては、設計変更や設計変更による高コスト化を伴うことなく、パイロットクラッチ１６３の締結力を上げて、プレッシャリング９の軸方向の移動ストロークを上げることができるなど、断続部１０７の断続特性を向上することができる。

　このようなカム機構１では、カム部材１１が、内径側から外径側に向けて回転径が拡がるテーパローラからなり、カムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７が、カム部材１１のカム面３，７に対する相対移動におけるカム部材１１の内径側の中心位置とカム部材１１の外径側の中心位置とを径方向に同一とさせる傾斜に設定されている。

　このため、カム部材１１は、カムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間で周方向に相対移動するとき、内径側の移動距離と外径側の移動距離との差を吸収しながら回転軸心がブレることがなく、カム部材１１の外径側がカム面３，７上を滑りながら移動することがない。

　従って、このようなカム機構１では、カム面３，７におけるカム部材１１の滑りによって生じる摩擦抵抗などを考慮することなく、プレッシャリング９の軸方向の移動などを設計することができ、設計の正確性を向上することができる。

　また、カムリング５とプレッシャリング９とには、カム部材１１の内径側への移動を規制する内径壁部１３と、カム部材１１の外径側への移動を規制する外径壁部１５とが設けられているので、カム部材１１を安定してカム面３，７の周方向に移動させることができ、プレッシャリング９の軸方向移動を安定化することができる。

　さらに、内径壁部１３と外径壁部１５とは、複数のカム部材１１を同時に規制可能な周回形状を備えているので、複数のカム部材１１の全てのカム面３，７の周方向の移動を安定して行うことができ、さらにプレッシャリング９の軸方向移動を安定化することができる。

　また、カム部材１１におけるテーパローラの内端周壁１７と外端周壁１９とは、曲面状２０，２２に形成されているので、カム部材１１が内端周壁１７と外端周壁１９との曲面に沿ってスムーズにカム面３，７を移動することができる。

　さらに、カム部材１１は、カム面３，７より材料強度が高い材料で形成されているので、カム部材１１の変形を防止して、カム機構１の高いカムスラスト力を得ることができる。

　また、カム機構１を用いたクラッチ装置１０１では、カム機構１の設計の正確性を向上することができるので、断続部１０７の特性に応じた的確な設計を行うことができ、断続部１０７の断続特性を向上することができる。

　上述の実施形態には幾つかの変形がありうるが、例えば図９～１４に示すごとく変形することができる。

　本実施の形態に係るカム機構２０１は、カム部材１１におけるテーパローラの外端面２０３は、径方向に外方向に凸である凸部を含み、凸部は適宜の曲面であって例えば球面である。かかる曲面の曲率半径Ｒ１は、外径壁部１５の内周面２０５の半径Ｒ２より小さく設定されている。

　図１０，１４に例示されるごとく、外径壁部１５は、カムリング５とプレッシャリング９とのうちいずれか一方にのみ設けられていてもよい。

　さらに、カムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７は、カム部材１１が初期位置から第１作動位置まで相対移動する第１カム面２０７と、カム部材が第１作動位置から第２作動位置まで相対移動する第２カム面２０９とを有し、第１カム面２０７は、第２カム面２０９より傾斜角度が大きく設定されている。

　なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

　ここで、図１～図８に示すカム部材１１には、カムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間を相対移動するとき、外端面２０３（図１２参照）側が径方向外側に向けて移動するように外力が加わる。

　このため、カム部材１１におけるテーパローラの外端面２０３は、カムリング５とプレッシャリング９とに設けられた外径壁部１５，１５と摺動することになる。

　このとき、外端面２０３が平面または平面に近い形状で形成されている場合には、外径壁部１５が周回形状、すなわち円筒状に形成されているので、外径壁部１５の内周面２０５（図１３参照）に対して少なくとも２点の接触点を有することになる。

　加えて、外径壁部１５は、カムリング５とプレッシャリング９とにそれぞれ設けられているので、外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５とが少なくとも４点で接触することになる。

　このようにカム部材１１のカムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間の相対移動におけるカム部材１１の外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との接触点が多いと、摩擦抵抗が増大してしまう。

　そこで、図９～図１４に示すように、カム部材１１におけるテーパローラの外端面２０３は、径方向に外方向に凸である凸部を含み、凸部は適宜の曲面であって例えば球面である。テーパローラの外端面２０３の曲率半径Ｒ１は、外径壁部１５の内周面２０５の半径Ｒ２より小さく設定されている。

　テーパローラの外端面２０３は、径方向に外方向に凸であってその曲率半径Ｒ１が内周面２０５の半径Ｒ２より小さいため、外径壁部１５の内周面２０５に点接触して摺動する。

　ここで、テーパローラの外端面２０３の曲率半径Ｒ１とは、通常の技術常識に基づく定義と同じであり、図１２を参照して理解される通り、外端面２０３の曲面の半径と定義される。

　図１１，１３を図１２と組み合わせて参照するに、このように外端面２０３の曲率半径Ｒ１を外径壁部１５の内周面２０５の半径Ｒ２より小さくすることにより、カム部材１１がカムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間を相対移動したとき、外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との接触点を１点とし、外径壁部１５がカムリング５とプレッシャリング９とにそれぞれ設けられている場合には、外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との接触点を２点とすることができる。

　このため、カム部材１１の外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との摩擦抵抗を低減することができ、カム機構２０１の設計への影響を抑制することができる。

　ここで、外径壁部１５は、図１０，図１４に示すように、カムリング５のみ、或いはプレッシャリング９のみに設けられている。なお、内径壁部１３も、カムリング５のみ、或いはプレッシャリング９のみに設けられている。

　このように外径壁部１５をカムリング５とプレッシャリング９とうちいずれか一方にのみ設けることにより、カム部材１１の外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との接触点を１点とすることができ、さらに摩擦抵抗を低減することができる。

　一方、カムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，５は、第１カム面２０７と第２カム面２０９とを備えている。

　第１カム面２０７は、カム部材１１の初期位置で位置するカム面３，７の谷部からカム部材１１が初期位置からカムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間をある程度相対移動するときの第１作動位置までの範囲に設けられている。すなわち、谷部から第１カム面２０７は連続して傾斜しており、谷部はカム部材１１を初期位置に落ち着かせるが、カム部材１１が第１カム面２０７上を転動すると、第１作動位置まで軸方向に移動する。

　すなわち、第１カム面２０７によれば第２カム面２０９と異なり、カムリング５とプレッシャリング９との回転位相に対するプレッシャリング９の軸方向ストロークが大きくとれる。

　第２カム面２０９は、第１作動位置からカム部材１１が第１作動位置からカムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間の相対移動を完了するカム面３，７の山部の頂部である第２作動位置までの範囲に設けられている。すなわち、第１カム面２０７から第２カム面２０９は連続して傾斜しており、カム部材１１が第２カム面２０９上を転動すると、第２作動位置まで軸方向に移動する。

　すなわち、第２カム面２０９によれば第１カム面２０７よりも、カムリング５とプレッシャリング９との回転位相を大きくして、これに対するプレッシャリング９の軸方向ストロークの変位割合を小さくすることで、プレッシャリング９のスラスト力を増大させている。

　このような第１カム面２０７と第２カム面２０９とは、第１カム面２０７の傾斜角度が第２カム面２０９の傾斜角度より大きくなるように設定されている。

　このように第１カム面２０７と第２カム面２０９との傾斜角度を設定することにより、カム部材１１が第１カム面２０７を移動するとき、すなわちカム部材１１が初期位置から第１作動位置に移動するとき、カムリング５の少ない回転で大きなプレッシャリング９の軸方向移動距離を得ることができ、プレッシャリング９の初期の応答性を向上することができる。

　これに対して、カム部材１１が第２カム面２０９を移動するとき、すなわちカム部材１１が第１作動位置から第２作動位置に移動するとき、カム部材１１が第１カム面２０７に位置するときよりもカムリング５の多い回転でプレッシャリング９を軸方向移動させることで、断続部１０７（図１参照）の締結力を的確に制御することができ、断続部１０７の断続特性を向上することができる。

　このようなカム機構２０１では、カム部材１１におけるテーパローラの外端面２０３が、球面状に形成され、テーパローラの外端面２０３の曲率半径Ｒ１が、外径壁部１５の内周面２０５の半径Ｒ２より小さく設定されているので、カム部材１１のカムリング５とプレッシャリング９とのカム面３，７間の相対移動におけるカム部材１１の外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との接触点を低減でき、摩擦抵抗を低減することができる。

　また、外径壁部１５は、カムリング５とプレッシャリング９とのうちいずれか一方にのみ設けられているので、カム部材１１の外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との接触点を１点とすることができ、さらに摩擦抵抗を低減することができる。

　さらに、第１カム面２０７は、第２カム面２０９より傾斜角度が大きく設定されているので、第１カム面２０７によってカム部材１１の初期位置からの応答性を向上することができ、第２カム面２０９によってプレッシャリング９の軸方向移動を的確に制御することができる。

　なお、上述のカム機構では、カムリングとプレッシャリングとに内径壁部と外径壁部とが設けられているが、これに限らず、カムリングとプレッシャリングとのうち少なくとも一方に、内径壁部と外径壁部とを設ければよい。

　また、カム部材におけるテーパローラでは、内端周壁と外端周壁とが曲面状に形成されているが、これに限らず、内端周壁と外端周壁とのうちいずれか一方を曲面状に形成してもよい。

　また、外径壁部１５をカムリング５とプレッシャリング９とのうちいずれか一方にのみ設ければ、カム部材１１の外端面２０３と外径壁部１５の内周面２０５との接触点を１点とすることが可能だが、カム部材１１の外端面２０３は上述したように曲率半径Ｒ１の球面状に形成せずとも、カム部材１１の外端面２０３の軸心部近傍に凸部（突起などを含む）を設けて、外径壁部と当接・摺動するようにしてもよい。この場合にも、凸部の先端や先端の縁部分が外径壁部に対して片当たりをしないように、曲面取り又は平面取りなどを形成してもよい。

　さらに、上述のクラッチ装置では、アクチュエータが電磁式アクチュエータとなっているが、これに限らず、例えば、モータ・ギヤ・カム機構など、カムリングとプレッシャリングとの間に相対回転を生じさせるアクチュエータであれば、どのようなアクチュエータであってもよい。

　幾つかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正ないし変形をすることが可能である。

Claims

　軸の周りに円環をなし、軸方向に向いた前記円環の一の面上に周方向に並び、それぞれ前記軸に直交する周面に対して周方向に傾斜した複数のカム面を備えた、カムリングと、
　前記カムリングの前記面に軸方向に隣接し、前記カムリングの前記面に対向して前記カムリングの前記複数のカム面に対称的な複数のカム面を備え、前記軸の周りに前記カムリングに対して相対的に回転可能な、プレッシャリングと、
　前記カムリングと前記プレッシャリングとの間に介在した複数のテーパローラであって、それぞれ径方向に内方に向かって先細になる円錐面を備えて前記カム面上を転動可能なテーパローラと、
　を備えたカム機構。
　請求項１のカム機構であって、
　前記複数のテーパローラを径方向に内方に規制する内径壁部、または、前記複数のテーパローラを径方向に外方に規制する外径壁部、
　をさらに備えたカム機構。
　請求項２のカム機構であって、
　前記内径壁部及び前記外径壁部の一方または両方は、周方向に連続している、カム機構。
　請求項３のカム機構であって、
　前記複数のテーパローラは、それぞれ、径方向に外方向に凸である凸部を含む外端面を備え、以って前記外径壁部の内周面に点接触して摺動する、カム機構。
　請求項４のカム機構であって、
　前記凸部は、球面であって、
　前記凸部の曲率半径は、前記外径壁部の前記内周面の半径より小さい、カム機構。
　請求項４のカム機構であって、
　前記外径壁部は、前記カムリングと前記プレッシャリングのいずれかと一体である、カム機構。
　請求項１のカム機構であって、
　前記円錐面の母線が前記軸において収斂するよう、前記テーパローラは寸法づけられており、
　前記カムリングの各カム面および前記プレッシャリングの各カム面は、前記円錐面に線接触するべく径方向に外方に傾斜した螺旋面である、カム機構。
　請求項１乃至７のいずれか１項のカム機構であって、
　前記カムリングおよび前記プレッシャリングの各カム面は、前記テーパローラを初期位置に落ち着かせる谷部と、前記テーパローラを前記初期位置から第１の位置へ軸方向に移動せしめるべく前記谷部から連続して傾斜した第１カム面と、前記第１カム面から連続しており、前記テーパローラを前記第１の位置から第２の位置へ軸方向に移動せしめるべく前記周面に対して前記第１カム面より小さな角度で傾斜した第２カム面と、を含む、カム機構。
　請求項１乃至７のいずれか１項に記載のカム機構であって、
　前記テーパローラは、曲面よりなる内端面または外端面を備える、カム機構。
　それぞれ前記軸の周りに独立して回転可能な第１の回転部材および第２の回転部材と、
　請求項１のカム機構と、
　前記カムリングに駆動的に結合してこれを回転せしめるアクチュエータと、
　前記プレッシャリングに隣接し、前記プレッシャリングから押圧力を受けて脱連結可能に連結して前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でトルクを伝達するクラッチと、
　を備えたクラッチ装置。