特開 2024-59857 動力伝達装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024059857

(43)【公開日】2024-05-01

(54)【発明の名称】動力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 48/34 20120101AFI20240423BHJP

   F16H 48/24 20060101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

F16H48/34

F16H48/24

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024027712

(22)【出願日】2024-02-27

(62)【分割の表示】P 2022563325の分割

【原出願日】2020-11-19

(71)【出願人】

【識別番号】517175611

【氏名又は名称】ジーケーエヌ オートモーティブ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】矢口 裕

(72)【発明者】

【氏名】小松 寿明

(72)【発明者】

【氏名】堀口 奨斗

(72)【発明者】

【氏名】菊地 俊行

(57)【要約】      （修正有）

【課題】動力伝達装置において、そのクラッチの状態を検出するための付加的な要素を不要にする。
【解決手段】車両を駆動するトルクを切断可能に伝達する動力伝達装置は、トルクを受容して軸の周りに回転可能な回転体と、回転体に係合し軸方向に可動なクラッチ部材と、クラッチ部材と連結してトルクを伝達可能なクラッチ歯とを備えたクラッチと、電力の投入に応じて磁束を生ずるソレノイドと、磁束を導くようにソレノイドと結合し軸の周りに回り止めされたステータと、ステータから磁束を受容するように配置され受容した磁束により軸の周りに回転運動を生じるロータと、ロータに駆動的に連結して回転運動を軸に沿う方向の直線運動に変換する変換機構であって直線運動をクラッチ部材へ伝達するスラスト部材を備えた変換機構と、を備え、ソレノイド、ステータおよびロータの組合せは、ステータとロータとが軸の方向に離れたアキシャルギャップモータを構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両を駆動するトルクを切断可能に伝達する動力伝達装置であって、
前記トルクを受容して軸の周りに回転可能な回転体と、
前記回転体に係合し、軸方向に可動なクラッチ部材と、前記クラッチ部材と連結して前記トルクを伝達可能なクラッチ歯と、を備えたクラッチと、
電力の投入に応じて磁束を生ずるソレノイドと、
前記磁束を導くように前記ソレノイドと結合し、前記軸の周りに回り止めされたステータと、
前記ステータから前記磁束を受容するように配置され、受容した前記磁束により前記軸の周りに回転運動を生じるロータと、
前記ロータに駆動的に連結して前記回転運動を前記軸に沿う方向の直線運動に変換する変換機構であって、前記直線運動を前記クラッチ部材へ伝達するスラスト部材を備えた変換機構と、
を備えた動力伝達装置であって、
前記ソレノイド、前記ステータおよび前記ロータの組合せは、前記ステータと前記ロータとが前記軸の方向に離れたアキシャルギャップモータを構成する、動力伝達装置。

【請求項2】

前記トルクを差動的に出力する一対のサイドギアを備えたデファレンシャルギア組をさらに備え、
前記クラッチ歯は、前記一対のサイドギアの一方または前記デファレンシャルギア組を支持するインナケーシングに形成されている、請求項１の動力伝達装置。

【請求項3】

少なくとも前記ステータと前記ロータとは、前記回転体と同軸であって前記軸の周りにそれぞれ円環をなす、請求項１の動力伝達装置。

【請求項4】

前記ソレノイド、前記ステータおよび前記ロータを収容するハウジングであって、前記軸の周りに回り止めされ、前記ステータ及び前記スラスト部材を回り止めする、ハウジングを、
さらに備えた請求項１の動力伝達装置。

【請求項5】

前記ロータと前記スラスト部材との何れかまたは両方は、前記回転運動を前記直線運動に変換する向きに傾斜したカム面、ねじ山、または螺旋軌道を備える、請求項１の動力伝達装置。

【請求項6】

前記変換機構は、前記クラッチ部材に結合するためのタイメンバと、前記スラスト部材と前記タイメンバとの間に介在して相対回転を可能にしながら前記直線運動を仲介するベアリングと、を備える、請求項１の動力伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

以下の開示は、車両を駆動するトルクを切断可能に伝達する動力伝達装置に関し、特にクラッチを連結と脱連結の両方に駆動できるアクチュエータを一体的に備えた動力伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に使用される回転機械は、その機能を選択的に稼動および休止するために、しばしばクラッチを利用する。例えば所謂ロックアップデファレンシャルはドッグクラッチを内蔵し、通常時にはドッグクラッチは脱連結しており出力軸間の差動を許容し、外部のアクチュエータによりドッグクラッチを連結させると差動をロックする。

【0003】

油圧シリンダ、モータを利用したカム機構、あるいはソレノイドアクチュエータ等のアクチュエータは直線動作が可能なので、ドッグクラッチの連結・脱連結の目的で利用し易い。アクチュエータは、回転する回転機構に対して静止した状態に維持しなければならないし、それ自体が相当の寸法を要するので、油圧シリンダやモータカム機構によるアクチュエータには、回転機械の軸から横に大きく張り出した構造が必要である。これは車体側の設計を制約する要因である。また、その全体を車体へ取り付けるには、例えばアクチュエータを取り付ける工程と、回転機械本体を取り付ける工程と、これらを結合する工程とを必要とし、取り付け作業は著しく面倒なものになる。

【0004】

ソレノイドアクチュエータでは、回転機械と同軸にでき、コンパクトであって全体を一体的に取り扱えるものが工夫されている。特許文献１ないし６は、関連する技術を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際特許出願公開ＷＯ２０１６／０３５１２９Ａ１

【特許文献2】国際特許出願公開ＷＯ２０１８／１０９８７４Ａ１

【特許文献3】特開２００３－１７２４２９号公報

【特許文献4】特開２００４－１２５１４５号公報

【特許文献5】特開２００３－９７５９７号公報

【特許文献6】特開２０１８－８２６１０号公報

【発明の概要】

【0006】

ソレノイドアクチュエータには多くの利点があるものの、その動作とクラッチの状態とが必ずしも対応しない問題がある。すなわち、アクチュエータに電力を投入しても、たまたまクラッチ歯同士が噛み合いに適当でない位置関係にある等の稀な条件において、クラッチが連結し損なうことがありうる。また電力を切断しても、潤滑油の粘性や磁化などによりクラッチ歯同士が一時的に固着して脱連結が滞りかねない。そこで不測の動作を防止するべく、クラッチが連結しているか否かを検出する装置がしばしば追加的に必要である。しかしながら特許文献２の各図から理解できるように、検出装置はキャリア側に付加的な要素を必要とし、これはデファレンシャル本体とは独立した取り付けを必要とするので、結局のところソレノイドアクチュエータの効用は減じられてしまう。

【0007】

以下に開示する装置は、上述の問題に鑑みて工夫されたものである。

【0008】

一局面によれば、車両を駆動するトルクを切断可能に伝達する動力伝達装置は、前記トルクを受容して軸の周りに回転可能な回転体と、前記回転体に係合し、軸方向に可動なクラッチ部材と、前記クラッチ部材と連結して前記トルクを伝達可能なクラッチ歯と、を備えたクラッチと、電力の投入に応じて磁束を生ずるソレノイドと、前記磁束を導くように前記ソレノイドと結合し、前記軸の周りに回り止めされたステータと、前記ステータから前記磁束を受容するように配置され、受容した前記磁束により前記軸の周りに回転運動を生じるロータと、前記ロータに駆動的に連結して前記回転運動を前記軸に沿う方向の直線運動に変換する変換機構であって、前記直線運動を前記クラッチ部材へ伝達するスラスト部材を備えた変換機構と、を備え、前記ソレノイド、前記ステータおよび前記ロータの組合せは、前記ステータと前記ロータとが前記軸の方向に離れたアキシャルギャップモータを構成する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、ロックアップデファレンシャルとアクチュエータとの組み合わせの部分分解斜視図である。

【図2】図２は、ロックアップデファレンシャルとアクチュエータとの組み合わせの断面立面図であって図１のＩＩ－ＩＩ線から取られたものである。

【図3】図３は、フリーランニングデファレンシャルとアクチュエータとの組み合わせの断面立面図である。

【図4】図４は、図１に示すアクチュエータにおけるアキシャルギャップモータの分解斜視図である。

【図5】図５は、他の例に基づくアキシャルギャップモータの断面立面図である。

【図6】図６は、さらに他の例に基づくラジアルギャップモータの断面立面図である。

【図7】図７は、図２において特にアクチュエータを拡大して示す断面立面図である。

【図8】図８は、他の実施形態によるロックアップデファレンシャルとアクチュエータとの組み合わせの部分分解斜視図である。

【図9】図９は、図８に示された組み合わせの断面立面図である。

【図10】図１０は、ねじを利用した機構によるアクチュエータの例を主に示す断面立面図である。

【図11】図１１は、カム機構によるアクチュエータの例を主に示す断面立面図である。

【図12】図１２は、ロックアップデファレンシャルと、ローラねじを利用した機構によるアクチュエータとの組み合わせであって、一部を省略した斜視図である。

【図13】図１３は、ローラねじを利用した機構によるアクチュエータの例を主に示す断面立面図である。

【図14】図１４は、ねじを利用した機構によるアクチュエータの他の例を主に示す断面立面図である。

【図15】図１５は、ボールカム機構によるアクチュエータの例を主に示す断面立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。以下の説明および添付の請求の範囲において、特段の説明がなければ軸はステータおよびロータの中心軸を意味し、通常には回転体および回転体に連結するシャフトの回転軸とも一致する。図面は必ずしも正確な縮尺により示されておらず、従って相互の寸法関係は図示されたものに限られないことに特に注意を要する。

【0011】

以下に開示するクラッチとアクチュエータの組み合わせは、車両を構成する回転機械と好適に組み合わせて動力伝達装置を構成することができ、特に、回転機械の外部からクラッチを連結および脱連結してその機能を制御する目的で利用することができる。クラッチが連結したときには、車両を駆動するトルクがクラッチを介して伝達され、脱連結したときには切断される。以下の説明より理解されるはずだが、アクチュエータの回転角がクラッチ部材の位置に正しく反映されるので、アクチュエータを正転また逆転してその回転角を適宜に制御すれば、クラッチを連結また脱連結する等、所望のクラッチ状態を実現することができる。

【0012】

種々の回転機械に適用しうるが、その一例はトルクを左右の車軸に差動的に分配するデファレンシャルである。デファレンシャルは、その動作を制御するためにしばしばドッグクラッチを内蔵し、これは外部から適宜のアクチュエータにより駆動される。その一方で車両にデファレンシャルを搭載するためのスペースは限られており、アクチュエータを含めた全体はコンパクトである必要があるので、本開示によるアクチュエータを好適に利用することができる。例えば図１，２は所謂ロックアップデファレンシャルと組み合わせた例であり、図３は所謂フリーランニングデファレンシャルと組み合わせた例である。

【0013】

図１に組み合わせて主に図２を参照するに、デファレンシャル３は、軸Ｘの周りの回転Ｔをすることが可能な、クラッチ１０を内部に備えた回転体である。デファレンシャル３は、そのケース１５に結合したデファレンシャルギア組２１を備え、デファレンシャルギア組２１はサイドギア２３，２５を備え、これらはそれぞれ車軸に結合する。すなわちデファレンシャルギア組２１は、ケース１５が受容したトルクをサイドギア２３，２５へ、差動を許容しながら分配する媒介となる。図２はベベルギア式のものを例示するが、もちろんフェイスギア式や遊星ギア式など他の形式を利用してもよい。

【0014】

かかる例ではケース１５からトルクを伝達しうるクラッチ部材１１は軸方向に可動であり、サイドギア２３は例えば図７に示す通りクラッチ歯１３を備えてクラッチ部材１１と連結可能であり、クラッチ部材１１とクラッチ歯１３との組み合わせはクラッチ１０を構成する。アクチュエータ１がクラッチ部材１１を駆動してクラッチ１０が連結したときには、サイドギア２３はケース１５と一時的に一体となってトルクを伝達する。このとき他方のサイドギア２５はサイドギア２３に対して差動ができなくなるので、デファレンシャル３は差動作用を失った所謂デフロックの状態となる。アクチュエータ１がクラッチ１０を脱連結させたときには、デファレンシャル３はケース１５が受容したトルクを両車軸へ差動的に分配する。

【0015】

あるいは図３を参照するに、デファレンシャル３のケースはトルクを受容するアウタケース１５と、これに同軸であって相対的に回転可能なインナケース１７とに分かれている。この例ではデファレンシャルギア組２１はインナケース１７に結合しており、インナケース１７の例えば一端がドッグ歯を備えてクラッチ１０を構成する。アクチュエータ１がクラッチ１０を連結したときには、トルクはアウタケース１５からインナケース１７へ伝達され、さらにデファレンシャルギア組２１を介して両車軸へ差動的に分配される。アクチュエータ１がクラッチ１０を脱連結させたときには、デファレンシャルギア組２１はアウタケース１５からトルクを受けず、両車軸は動力系から自由になる。

【0016】

もちろん用途はこれらに限られない。本開示に基づき、ドッグクラッチを包含する広範な回転機械が実現でき、その例はトランスミッション、パワートランスファユニット（ＰＴＵ）、あるいはカップリング装置等である。またクラッチは例えばドッグ歯を備えた所謂ドッグクラッチだが、クロークラッチ等の他の形式、より一般的には、摩擦ではなく互いに噛合する構造によりトルクを伝達する形式のクラッチは、概して利用可能だろう。

【0017】

後述の何れの実施形態においても、アクチュエータは噛み合いクラッチと組み合わされるのであるから、ごく単純な直線動作で十分である。それにも関わらず、各実施形態は、直線動作ではなく敢えて回転運動を生ずる中空軸モータを利用する。このことがもたらす利点は、以下の説明より明らかとなるだろう。

【0018】

例えば図１に戻って参照するに、クラッチ１０を駆動するアクチュエータ１は、概して、軸Ｘ周りの回転運動Ｒを生ずる中空軸モータ５と、回転運動Ｒを軸Ｘに沿う方向の直線運動に変換する変換機構７と、を備える。アクチュエータ１の全体は、デファレンシャル３等の回転機械、特にそのボス部１９と同軸であり、また例えば回転機械の一方の端面に近接して、あるいは接して配置される。

【0019】

図１に組み合わせて図７を参照するに、モータ５は、あるいは図９に例示するごとく変換機構７も、ハウジング９に収納されていてもよく、ハウジング９は車体側のキャリアに係合して回り止めされる。回り止めは比較的に簡単な構造により実現でき、例えば図２，３，５に例示するごとく、ハウジング９の外周に固定されたタブ５５をキャリアに係合させる程度で十分だろう。タブ５５は図２のごとく径方向に外方に延びていてもよく、図３，５のごとく軸方向に延びていてもよい。タブ５５は、あるいはハウジング９の他の部分に固定されていてもよいし、固定されずに係合するものであってもよい。もちろんタブによらずに直接に係合する何らかの構造をハウジング９は備えてもよいし、係合の相手方はキャリア以外の要素であってもよい。

【0020】

ハウジング９は、また、ボス部１９に嵌合し、さらにケース１５の端面にも接し、または嵌合してもよい。これに対応して、ケース１５の端面は、ハウジング９と嵌合する構造を備えてもよく、その例はハウジング９が部分的に嵌入するように窪んだ周溝、あるいは端面から延びてハウジング９の外周に部分的に嵌合するフランジである。これらの構造はハウジング９が支持するモータ５や変換機構７の安定をもたらし、また装置の全体を一体に取り扱うのに有利である。

【0021】

ハウジング９はボス部１９に摺動可能に嵌合し、その間にはごく僅かな隙間が保持されて潤滑油が巻き込まれる。潤滑油を保持するべく、ハウジング９の内周に、またはボス部１９の外面に、あるいはまたこれらの両方に、オイル溝が刻まれていてもよい。あるいは図１０，１４，１５に示すごとく、ハウジング９とボス部１９との間にベアリング６３が介在していてもよい。アクチュエータ１はそれほど大きなスラスト力を発生するわけではないので、ベアリング６３には図１４，１５のごとくボールベアリングが適用できるが、あるいは図１０のごとくニードルベアリングでもよく、もちろん他の形式のベアリングであってもよい。あるいはベアリングに代えて、または加えて、固体潤滑剤を用いてもよく、あるいはハウジング９とボス部１９との何れかまたは両方にポリフルオロエチレンのごとき低摩擦性コーティングが施されていてもよい。

【0022】

例えば図４を参照するに、モータ５は、概して、電力の投入に応じて磁束Ｆを生ずるソレノイド３１と、磁束Ｆを導くステータ３３と、受容した磁束により軸Ｘ周りに回転運動Ｒを生ずるロータ３５と、を備える。ソレノイド３１は、単一の電磁コイルであってもよいが、軸Ｘ周りに周方向に配列した複数のコイル３１ｃの群であってもよい。各コイル３１ｃは磁束Ｆを効率よく引き出すべく、例えば軟磁性材料よりなるコア３３ｃの周りに巻かれていてもよい。またコア３３ｃは互いに連結されて一体のステータ３３を構成していてもよく、あるいは互いに別体のままステータ３３を構成してもよい。またソレノイド３１とステータ３３とは一体であってもよい。ステータ３３は、ソレノイド３１と共に、ハウジング９に対して軸Ｘ周りに回り止めされ、また好ましくは軸方向にも不動にされる。

【0023】

ロータ３５は、磁性材料よりなり、軸Ｘ周りに対称的な略円筒体であり、回り止めされずに軸Ｘ周りに回転運動Ｒをすることができる。ステータ３３から導かれた磁束Ｆを受容することができるよう、ロータ３５は軸Ｘの方向にステータ３３から僅かに離れ、かつ対向するように配置される。図４には単一のロータ３５と単一のステータ３３との組み合わせのみが描かれているが、駆動力を増すべく、一対のロータ３５がステータ３３を挟んでいてもよく、あるいは一対のステータ３３がロータ３５を挟んでいてもよく、さらにあるいは二組以上のステータ３３とロータ３５とが軸方向に配列していてもよい。

【0024】

ステータ３３とロータ３５とは、図１０に例示するごとく、互いに対向する面においてそれぞれ平面であってもよいが、磁束が通過する面積を増大するべく、それぞれ３次元構造を備えてもよい。かかる構造の一例は、図４，５のごとく、それぞれから同心円状のリブが立ち上がり、且つ互いに入り組んだものであるが、もちろんこれに限られない。かかる構造はトルクの増大に寄与し、あるいは電力の利用効率を改善するのに寄与する。

【0025】

ステータ３３とロータ３５とは好ましくは互いに近接した位置を維持する。近接した位置を維持し、かつロータ３５が滑らかに回転することを許容するよう、例えば図５，１０に示す通り、ステータ３３とロータ３５との間にはボールベアリングのごときベアリング５７が介在してもよい。図示の例におけるベアリング５７の配置は、磁束Ｆによる吸引力に抗してロータ３５を安定させるに有利である。あるいは図６に示す通り、ハウジング９とロータ３５との間にベアリング５７が介在していてもよい。また、図５，１０の例のように唯一つのベアリング５７がロータを支持してもよく、あるいは図６の例のように一対のベアリング５７がロータ３５を挟んでこれを支持してもよい。ハウジング９はベアリング５７を介して直接にロータ３５を支持してもよいが、ロータ３５に結合する部材（例えば後述のロータリメンバ４５）を介して間接的に支持してもよい。後者の場合にベアリング５７はハウジング９とロータリメンバ４５との間に介在してもよい。さらにあるいは、ハウジング９に代えてボス部１９がロータ３５ないしロータリメンバ４５を支持してもよく、ベアリング５７はボス部１９とロータ３５ないしロータリメンバ４５との間に介在していてもよい。

【0026】

図４，５に示した例は何れも、ロータとステータとが軸方向に並び、磁束Ｆが軸に平行な向きに引き出される、アキシャルギャップモータの例である。軸方向長さよりも半径方向に比較的に余裕がある場合には、アキシャルギャップモータは出力の向上に有利であり、あるいは同じ出力では小型化に有利である。またアキシャルギャップモータを軸方向にタンデムに配列し、さらなる出力の向上を図ってもよい。もちろんアキシャルギャップモータに代えて、例えば図６に示す通り、ロータがステータと同軸であって径方向に内側または外側に近接して配置され、磁束Ｆが径方向に引き出される、所謂ラジアルギャップモータを利用してもよい。

【0027】

例えば図１，５，６を参照するに、ソレノイド３１は、ケーブル３７を介して外部の駆動回路に接続される。駆動回路は、位相差を有する交流ないしパルス電流を生成してそれらを複数のコイル３１ｃに入力し、以って図１，４に示すごとくロータ３５に回転運動Ｒを生じさせる。位相差の向きにより回転運動Ｒの向きを制御することができ、すなわちモータ５は正転と逆転の両方に回転運動Ｒを起こすことができる。交流ないしパルス電流を生成するためにスイッチング素子を利用することができ、スイッチング素子には、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のごとき半導体素子が利用されるが、必ずしもこれに限られない。また上述の説明は所謂誘導型モータに関するが、これに代えて同期型、永久磁石型、整流子型、直流型等の種々の形態を利用することができる。

【0028】

例えば図１，２を参照するに、変換機構７は、スラスト部材４１を備え、またロータ３５に駆動的に結合しており、その回転運動Ｒを直線運動に変換してスラスト部材４１に出力する。変換のために、例えばカム機構、ボールカム機構、ねじ機構、ローラねじ機構が利用できる。クラッチ部材１１の脚がケース１５の例えば端壁１５Ｅを貫通して外に引き出されており、スラスト部材４１はこれに当接して、または結合して、これを駆動する。

【0029】

図１，２に組み合わせて図７を参照するに、必ずしもこれに限定されないが、例えばカム機構によれば、スラスト部材４１はリング状であってロータ３５に対向する面に、周方向に傾斜したカム面４１ｃを備える。対応してロータ３５はカム面４１ｃ上を摺動する適当な構造を備える。図示の例では変換機構７はロータ３５の最内周近くだが、より外周よりに配置することもでき、最外周付近に配置されていてもよい。

【0030】

スラスト部材４１がハウジング９に回り止めされながらロータ３５が回転運動Ｒをすると、ロータ３５が傾斜したカム面４１ｃを押し上げ、または逆回転によれば押し下げ、以って回転運動Ｒを直線運動に変換する。摺動を滑らかにするべく、ロータ３５とカム面４１ｃの間に、転動可能なローラ５３が介在してもよい。図１の例では、ロータ３５はローラ５３を保持するポケット３５ｃを備え、ロータ３５の回転に伴いローラ５３がカム面４１ｃ上を転動し、以ってスラスト部材４１が軸方向に駆動される。スラスト部材４１に代えて、あるいは加えて、ロータ３５ないしこれと一体の部材が傾斜したカム面を備えてもよい。ローラ５３は例えば円柱あるいは円錐台の形状にすることができ、あるいは図１５に例示するごとく球の形態であってもよい。図１５の例はボールカム機構の一種と言えるものであり、より大きな出力が必要な場合に有利である。

【0031】

スラスト部材４１は、クラッチ部材１１の脚に直接に当接してもよいが、前者は回り止めされ、後者は回転するので、互いの滑動が必要である。滑動の便宜のために、例えば図９，１０，１１，１３，１４，１５に例示されるごとく、その間にベアリング５９が介在してもよい。ベアリング５９には、図９，１０，１１，１３，１４に例示されるごとくボールベアリングが利用できるし、あるいは図１５に例示されるごとくニードルベアリングでもよく、もちろん他の形式も適用可能だろう。またベアリングによらずに固体潤滑材が介在してもよく、潤滑剤等が介在した摺動であってもよい。またベアリング５９とクラッチ部材１１とは図１０に例示するごとく直接に結合していてもよいいが、図９，１１，１３，１４，１５に例示するごとく、その間に、駆動力を仲介する適宜のタイメンバ５１がさらに介在してもよい。タイメンバ５１は、図１４，１５に例示するごとく、例えば周方向に連続した円筒やリングであって、同様に周方向に連続したベアリング５９の一方のレースを受容する。あるいは図９，１１，１３に例示するごとく、タイメンバ５１は周方向に連続せずに、周方向に断続的に配列した複数の部材であってもよい。また複数の部材が周方向に配列して一のタイメンバ５１を構成していてもよい。

【0032】

図１，２，７，１４，１５に示された例では、スラスト部材４１とクラッチ部材１１との連結は、端壁１５Ｅを軸Ｘに平行な方向に貫通する貫通孔によるが、図８ないし１３に例示される通り、貫通孔はケーシング１５を、特にその周壁を、径方向に貫通してもよい。かかる構造はケーシング１５の製造を容易にする点で有利である。径方向のアクセスを可能にするべく、変換機構７のスラスト部材４１は、図８に最もよく示されている通り、かかる周壁上の貫通孔を覆うように延びる円筒状であってもよい。図８，１０，１５に示すごとく、クラッチ部材１１が直接に貫通孔から露出してスラスト部材４１と結合してもよいが、図９，１１，１３，１４に示すごとく、クラッチ部材１１は貫通孔から露出せずにタイメンバ５１が結合を仲介してもよい。後者の場合に、タイメンバ５１はそれぞれ貫通孔に対応した一以上のブロックであり、スラスト部材４１からは径方向に内方に延びてクラッチ部材１１に結合する。もちろん、これらのいずれの場合にも、スラスト部材４１とクラッチ部材１１との間にベアリング５９が介在することができる。

【0033】

何れの場合においても、クラッチ部材１１の脚ないしスラスト部材４１の側面と貫通孔の側面との当接は、クラッチの連結を保持するのに、あるいは脱連結を促すのに、利用することができる。例えば周方向に見て、貫通孔の側面はそれぞれ傾いていてもよく、これに当接するクラッチ部材１１の脚ないしスラスト部材４１の側面も対応して傾いていてもよい。傾いた面が互いに当接することにより、ケース１５に印加されたトルクの一部は軸方向の力に変換される。かかる変換された軸方向の力は、クラッチの連結を保持するのに、あるいは脱連結を促すのに、貢献する。もちろんこれは各実施形態に必須ではない。

【0034】

カム機構は、クラッチ１０が連結する方向と脱連結する方向との両方に、クラッチ部材１１を駆動することができるが、概して連結する方向に比べて脱連結する方向には比較的に不確実である。そこでクラッチ部材１１の脱連結を促すべく、スプリングのごとき弾性体を利用してもよい。図７，９，１１，１３に挙げた例では、サイドギア２３とクラッチ部材１１との間にスプリング６１が介在しており、クラッチ部材１１を脱連結方向に付勢する。また図示の例とは反対に、連結を促す方向に弾性体を利用することもできる。もちろん、弾性体はこれらの実施形態に必須ではないし固有でもない。

【0035】

既に述べた通り、変換機構７には、カム機構に代えて、例えば図１０に示すごとく、互いに螺合したねじ山の組を利用したねじ機構が利用できる。ねじ山はロータ３５とは別体のロータリメンバ４５に切られ、かかるロータリメンバ４５がロータ３５に圧入ないし接合されていてもよい。あるいはもちろんロータ３５に直接にねじ山が切られていてもよい。対応するねじ山もスラスト部材４１とは別体のカウンタメンバ４７に切られていてもよく、またカウンタメンバ４７とスラスト部材４１とは一体であってもよい。あるいはまた、ねじ山は一方にのみ切られ、他方はこれに係合する適宜の突起を備えてもよい。さらにまた、ねじ山に代えて螺旋軌道であってもよく、軌道間にボールのごとき転動体が介在していてもよい。図示の例ではスラスト部材４１はハウジング９から延びた円筒の内面に当接して摺動可能に支持され、また回り止めされているが、他の適当な手段により支持され、また回り止めされていてもよい。モータ５によりロータリメンバ４５（ないしロータ）が回転すると、回り止めされたスラスト部材４１はねじ山に沿って押し出され、または逆回転によれば後退し、以って回転運動Ｒが直線運動に変換される。言うまでもなく、ねじ機構には、図１４に示した例や、その他の種々の形態がありうる。

【0036】

あるいは、図１２，１３に例示されるローラねじ機構が利用できる。主に図１３を参照するに、ロータリメンバ４５に、あるいはロータ３５に直接に、ねじ山が切られ、これに螺合するように、それぞれローラ状のカウンタメンバ４７にねじ山が切られている。各カウンタメンバ４７は、軸方向に向けられてその両端をスラスト部材４１に軸支されて、それぞれ回転可能である。図１２ではスラスト部材４１を省いて図示しているが、カウンタメンバ４７は周方向に並べられていてもよい。カウンタメンバ４７の数は図示の例に限られず、例えば対称的に３個程度あってもよく、もちろんより多数でもよい。カウンタメンバ４７のねじ山は、少なくとも軸方向に移動できる範囲にわたって切られており、ロータリメンバ４５が回転することによりカウンタメンバ４７はねじ山に沿って押し出され、または逆回転によれば後退し、以ってスラスト部材４１が軸方向に沿って前進または後退する。

【0037】

上述の説明より理解できるように、ねじ機構ないしローラねじ機構によれば、クラッチ部材１１を連結方向と脱連結方向の両方に駆動できるので、それを補助する弾発体は必要ではない。もちろん、それにも関わらず、スプリング６１のごとき弾発体を利用してもよい。

【0038】

上述の各実施形態においては、スラスト部材４１は回り止めされて直線運動のみをしてクラッチ１０を駆動する。これに代えて、以下に説明する通り、モータ５により回転運動をする部材が軸方向運動もして、クラッチ１０を駆動する構成がありうる。

【0039】

図１１に示された例によれば、回り止めされたハウジング９と回転可能なカム部材４１ａとが変換機構７を構成している。変換機構７は、カム機構であってもよく、あるいはねじ機構やその他の適宜の機構でありうる。ロータリメンバ４５とカム部材４１ａとは例えばスプライン４３により連結され、以ってロータリメンバ４５からカム部材４１ａへ回転運動が伝達されると共に、カム部材４１ａはロータリメンバ４５に対して軸方向に可動である。ロータリメンバ４５が回転すると、カム部材４１ａは回転に従動しながら変換機構７により軸方向に前進または後退する。カム部材４１ａは図示の例のごとくスラスト部材４１と別体であって互いに結合していてもよく、あるいはこれと一体であってもよい。かかる構造によれば、変換機構７がアクチュエータ１において径方向に最も外方に配置できるので、例えば外部にセンサを配置してアクチュエータ１の状態を監視するのに便利である。もちろん図示の例とは異なり、変換機構７はより内周に配置されていてもよい。

【0040】

図１４に例示されるものは、ねじ機構を利用した他の例である。回り止めされたリング状の台９ａの内周にねじ山が切られており、スラスト部材４１はこれに螺合することにより軸方向に沿って前進または後退する。モータ５からスラスト部材４１へ回転を伝えるために、例えばピンないしロッド４５ｂを利用することができ、ピンないしロッド４５ｂの一端または両端はロータリメンバ４５ａ，４５ｃに固定される。ピンないしロッド４５ｂはスラスト部材４１を貫通することにより回転を伝えてもよく、あるいは後述のようにキー結合のごとく、軸方向の移動を許容する結合を利用することができる。スラスト部材４１はロータリメンバ４５ａ，４５ｃに従動して回転するとともに、軸方向にも可動である。この例においても少なくともロータリメンバ４５ａが径方向に外方に露出しているので、その回転角を監視するのに有利である。なおピンないしロッド４５ｂは軸方向に平行だが、適宜に傾いていてもよい。

【0041】

スラスト部材４１は、直接にクラッチ部材１１に結合していてもよいが、タイメンバ５１を介してもよい。かかる例においては、タイメンバ５１は、例えばケース１５のボス部１９に摺動可能に嵌合する略円筒であり、スラスト部材４１と少なくとも軸方向に一体に移動するように結合する。結合は、周方向に互いに摺動できるような係合にすることができるが、ベアリング５９が介在してもよく、すなわちタイメンバ５１は周方向にはスラスト部材４１に対して回転可能である。タイメンバ５１の少なくとも一部はクラッチ部材１１に向けて延び、これと結合する。結合には例えばボルトが利用できるが、必ずしもこれに限られない。かかる構造により、スラスト部材４１が軸方向に移動するとクラッチ部材１１も一体に軸方向に移動する一方、スラスト部材４１に対してクラッチ部材１１は相対的に回転可能である。

【0042】

図１５に例示されるものは他の例である。ロータリメンバ４５はモータ５から軸方向に延長されてスラスト部材４１に連結されている。連結は例えばキーとキー溝の組み合わせにより、スラスト部材４１はロータリメンバ４５に従動して回転するとともに、軸方向にも可動である。ハウジング９に支持されて回り止めされたリング状の台９ａとスラスト部材４１との間にカムボール５３が介在しており、スラスト部材４１とカウンタリング９ａとの一方または両方は周方向に傾斜したカム面を備える。モータ５によりロータリメンバ４５が回転すると、カム面上をカムボール５３が転動し、スラスト部材４１が軸方向に駆動される。かかる例においてもスラスト部材４１に対してクラッチ部材１１は相対的に回転するので、スラスト部材４１とクラッチ部材１１との間にベアリング５９が介在してもよく、ベアリング５９はタイメンバ５１が支持していてもよい。かかる例においても少なくともロータリメンバ４５が径方向に外方に露出しているので、その回転角を監視するのに有利である。

【0043】

またタイメンバ５１は、クラッチ部材１１の脚とベアリング５９との一方に固定され、他方からは切り離すことができてもよい。かかる例によれば、モータ５と変換機構７とを独立して組み立てておき、一体にデファレンシャル３に組みこむ組み立て方法を採用することが容易である。

【0044】

例えば図９に例示されるごとくモータ５の径方向に内側に変換機構７を配置することができ、あるいは図１１，１３に例示されるごとく変換機構７を径方向に外側に配置することができる。いずれにせよ、アクチュエータ１において、中空軸モータ５と変換機構７とは同軸であって、一方が他方の内側に収まる入れ子構造にすることができ、軸方向にも径方向にもコンパクトにすることができる。もちろん図７，１０，１４，１５に例示されるごとく、モータ５と変換機構７とが軸方向に隣接する配置であってもよく、この方がアクチュエータ１の全体は径方向にはよりコンパクトであり、軸方向にも十分にコンパクトである。

【0045】

各図より理解される通り、アクチュエータ１の全体は回転機械から径方向に大きく張り出すことはなく、径方向には概ね回転機械の範囲と同等かそれ以下である。特に注意すべきは、デファレンシャルに利用される従来のソレノイドアクチュエータと類似の寸法にすることができるので、各実施形態によるアクチュエータ１は、車体側の設計変更なしに従来のソレノイドアクチュエータと互換的に利用できることである。

【0046】

各実施形態によるアクチュエータ１は、クラッチ部材１１を駆動する前および後において、電力の投入なしにスラスト部材４１の位置を保持することができる。従ってクラッチの連結あるいは脱連結を保持するのに、追加的な部材ないし構造を必要としない。これは装置の設計の自由度を増すのに有利であり、また当然にコスト低減にも有利である。

【0047】

またアクチュエータ１は大きな駆動力を必要とする摩擦クラッチと組み合わされるわけではないので、各部材、例えばロータリメンバ４５やスラスト部材４１には比較的に低強度の素材、例えば樹脂を適用することができ、このことは磁束の漏れの防止に有利であり、ひいては電力消費の低減に有利である。また例えば摩擦低減の目的でポリテトラフルオロエチレンのごとき樹脂を利用することもできる。

【0048】

これまでの説明から理解される通り、アクチュエータ１はスラスト部材４１を、軸方向に、連結方向と脱連結方向の両方に駆動することができ、クラッチ部材１１はこれに従動する。アクチュエータ１の動作とクラッチ１０の状態とは必然的に対応するから、アクチュエータを監視するだけでクラッチの状態を監視するには十分であり、クラッチが連結しているか否かを検出する装置を追加的に備える必要がない。アクチュエータの状態は、また、ロータの回転角から直接的に知ることができる。例えばロータとステータとの位置関係が変化することによりモータのインダクタンスが周期的に変化するから、インダクタンス変化を電気的にカウントすることによって回転角を知ることができる。従って追加的な装置なしに電気回路ないしソフトウェアによりクラッチの状態を検出することができる。もちろん、ロータ３５にエンコーダのごとき構造を取り付け、非接触センサにより回転角を検出してもよく、これらの構造および装置はモータ５に内蔵することができる。外部に情報を読み出すべく、図５，６に示すごとく、モータ５は給電のためのケーブル３７とは独立したケーブル３９を備えてもよい。これらは車体への組み込みを容易にすることに寄与する。あるいはエンコーダはロータリメンバ４５のごとく外部に露出しうる部材に添付されていてもよく、車体側から情報を読み取ってもよい。その場合でも車体側に大きな設計変更を要せず、またその取り付けも煩雑ではない。

【0049】

各実施形態においてロータないしロータリメンバは必然的に大径であってその周速度も大であるから、アクチュエータはスラスト部材を迅速に駆動でき、従ってクラッチを迅速に連結・脱連結することができる。油圧シリンダや従来のモータカム機構に比べて、優れたレスポンスを提供することができる。

【0050】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】