JP2005308142A - トルク断続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドグクラッチを入り易くすると共に外れ難くし、且つ強度低下を抑制することを可能とする。
【解決手段】 相対回転可能な回転軸３及び歯車５，７相互の回転連動遮断をドグクラッチ１１，１３の対向する突歯１５，１７の係脱により行うトルク断続装置１において、ドグクラッチ１１，１３の突歯１５，１７を、周方向所定間隔毎に高低を有するように形成し、突歯１５，１７の噛み合い面に、歯先側から歯元側の肉厚方向内側へ傾斜する傾斜面３１，３３を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、常時噛み合い式歯車変速装置等のトルク断続装置に関する。

この種のトルク断続装置であるドグクラッチは、変速装置に使用されることから、互いに相対回転を有する状態において結合操作され、結合後同一回転となるような使用態様である。

このことから、結合操作の容易性は、クラッチ歯相互の歯先隙間の大きさが主因子となる。隙間が小さいと、わずかな回転差が有るだけで、クラッチが弾かれ、結合できないことになる。

一方、クラッチ歯相互の歯先隙間を大きくすると、回転時に一方の歯が相手側のある歯から次の歯へ回転方向へ移行する間にクラッチは軸方向へ十分に進むため、大きな回転差が有っても、結合操作が可能となる。

しかし、噛み合い時のバックラッシュが増加する結果、駆動系に衝撃トルクが作用し、異常音の発生や耐久性の低下を招く。さらに、歯もとの厚さが減少し強度低下を招く。

ここで、従来のトルク断続装置としては、例えば図７に示すようなものがある。図７は、トルク断続装置として、例えば常時噛み合い式歯車変速装置１０１を示したものである。

図７において、その一部を説明すると、例えばメインシャフト１０３と、カウンタシャフト１０５とが併設され、メインシャフト１０３には第２，第４速用歯車１０７がスプライン係合によってスライド可能に支持されている。メインシャフト１０３には、第２，第４速用歯車１０７に隣接して、第５速用歯車１０９が相対回転可能に支持されている。カウンタシャフト１０５には、第５速用歯車１０９に噛み合う第５速用歯車１１１がスプライン係合し、一体回転可能に支持されている。

前記第２，第４速用歯車１０７と第５速用歯車１０９との間は、ドグクラッチ１１３によって係脱可能となっている。ドグクラッチ１１３は、第２，第４速用歯車１０７と第５速用歯車１０９との対向面にそれぞれ設けられた突歯１１５，１１７で構成されている。この突歯１１５，１１７は、同一構成となっており、例えば第５速用歯車１０９の突歯１１７で説明すると、図８のようになっている。すなわち、第５速用歯車１０９の側面に、突歯１１７が周方向に一定間隔で複数、例えば６個設けられている。

そして、前記第２，第４速用歯車１０７がシフトレバーの操作によって、第５速用歯車１０９側へ移動操作されると、突歯１１５が突歯１１７に係合し、ドグクラッチ１１３が噛み合い状態となる。このドグクラッチ１１３の噛み合いによって、メインシャフト１０３から第２，第４速用歯車１０７、第５速用歯車１０９，１１１を介して、カウンタシャフト１０５へトルク伝達を行うことができる。

この従来のドグクラッチ１１３は、前記各突歯１１５，１１７の噛み合い面が周方向でそれぞれ平行となっているため、加工が容易で安価である。しかし、突歯１１５及び突歯１１７の噛み合い状態で、大きなトルクが作用すると突歯１１５及び突歯１１７の結合が外れ易いという欠点を有する。

この問題を解決するためには、突歯１１５及び突歯１１７の噛み合い分力が相互の結合方向に作用するよう、突歯１１５及び突歯１１７の噛み合い面に勾配を設ければ良い。

しかし、このような突歯１１５及び突歯１１７は結合操作の容易性に影響する歯先隙間を平行歯と同一にした場合、歯元厚さが薄くなり、さらに結合状態において、バックラッシュが増加し、異常音の発生や耐久性の低下を招くとの問題を発生する。

このように、結合操作の容易性と結合の確実性（抜けにくさ）、突歯１１５及び突歯１１７の強度およびバックラッシュとは互いにトレードオフの関係にある。

実開昭５９−１６４８５９号公報

解決しようとする問題点は、ドグクラッチの噛み合いを円滑に行わせることはできるが、外れやすいという反面、噛み合い面に傾斜面を設けて外れ難くすると強度低下、バックラッシュ増を招く恐れがある点である。

本発明は、ドグクラッチの噛み合いを容易に行わせることができると共に、外れ難くすると共に、強度低下を抑制し、且つバックラッシュ増を抑制するためにドグクラッチの突歯を周方向所定間隔毎に高低を有するように形成し、突歯の噛み合い面に歯先側から歯元側の肉厚方向内側へ傾斜する傾斜面を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明のトルク断続装置は、ドグクラッチの突歯を周方向所定間隔毎に高低を有するように形成し、前記突歯の噛み合い面に歯先側から歯元側の肉厚方向内側へ傾斜する傾斜面を設けたため、高さの高い突歯相互間の周方向の間隔が広くなって、回転体相互間の突歯の噛み合いを容易に行わせることができる。しかも、噛み合った後は、突歯相互が傾斜面で噛み合うため、抜け難くすることができる。

前記突歯の噛み合い面に傾斜面を設けても、歯元の肉厚低下を抑制し、強度低下、バックラッシュ増を抑制することができる。

前記傾斜面を、前記高低の突歯の歯元の肉厚が同等となるように形成した場合は、低い突歯の歯元の肉厚を維持することができ、突歯の強度を確実に維持することができる。

前記突歯が、周方向１歯毎に高低を有するように形成された場合は、突歯相互の噛み合いを確実に容易にしながら、確実に外れにくくすることができる。

前記相対回転可能な回転歯が、一方が回転軸であり、他方が該回転軸に相対回転可能に嵌合する歯車である場合は、常時噛み合い式歯車変速装置等において、回転軸と歯車相互間のトルク伝達において、ドグクラッチを入り易く、且つ外れ難くすることができる。

ドグクラッチを入り易くすると共に外れ難くし、且つ強度低下、バックラッシュ増を抑制するという目的を簡単な構造で実現した。

図１は、常時噛み合い式歯車変速装置等の一部として用いられるトルク断続装置の断面図である。図１のように、トルク断続装置１は、相対回転可能な回転体として回転軸３と、歯車５，７と、スライドリング９とを備えている。

前記回転軸３は、例えば常時噛み合い式歯車変速装置のメインシャフトであり、前記歯車５，７が変速用歯車として回転軸３に相対回転可能に支持されている。前記スライドリング９は、歯車５，７間に配置され、前記回転軸３にスプライン係合している。従って、スライドリング９は、歯車５，７間で回転軸心に沿った方向（図１の矢印方向）へ往復移動操作することができる。スライドリング９には、フォークが係合し、操作レバーの操作によりフォークを介しスライドリング９を回転軸心に沿った方向へ往復移動操作することができる。

前記歯車５，７と前記スライドリング９との間には、それぞれドグクラッチ１１，１３が設けられている。ドグクラッチ１１，１３は、例えば同一構成となっており、突歯１５，１７，１９，２１によって構成されている。

前記ドグクラッチ１１を代表して説明すると、ドグクラッチ１１は、図２のようになっている。図２は、ドグクラッチ１１の展開断面図である。図２のように、突歯１５，１７は、周方向所定間隔毎、本実施例では１歯毎に高低を有するように形成されている。この高低は、歯車５側面、スライドリング９側面からの突歯１５，１７の高さ（回転軸３の回転軸芯に沿った方向での高さ）となっている。本実施例では、突歯１５において高さの高い突歯部２３と同低い突歯部２５とが、周方向へ１歯置きに連接されている。同様に、突歯１７において高さの高い高突歯２７と同低い低突歯２９とが周方向へ１歯置きに連接されている。

従って、突歯１７側の高突歯２７の歯先の歯幅Ｂに対し、相手側の突歯１５の高突歯２３相互の間隔Ａは、本実施例に置いて３倍を上回る大きさとなっている。

図３は、ドグクラッチ１１の要部拡大展開断面図である。図３をも参照すると、前記突歯１５，１７の噛み合い面には、各高突歯２３，２７、各低突歯２５，２９の歯先側から歯元側の肉厚方向内側へ傾斜する傾斜面３１，３３が設けられている。傾斜面３１，３３の傾斜角度は、ほぼ同一に設定されている。低突歯２５，２９の傾斜面３３は、高突歯２３，２７の高さＨ１と同等の高さとしたときの歯先側である先端３５から歯元側へ傾斜するように形成されている。これによって、高突歯２３，２７の歯元側の歯厚Ｗ１と、低突歯２５，２９の歯元側の肉厚Ｗ２とを同一に設定することができる。但し、歯厚Ｗ１，Ｗ２は、強度が維持できる限り異ならせることも可能である。

しかも、低突歯２５，２９の高さＨ２を高突歯２３，２７の高さＨ１よりも寸法ｈだけ低くしたことによって、前記Ａ対Ｂの関係を作ることができると共に、傾斜面３１，３３の設定によって、低突歯２５，２９の歯先先端３７での歯厚を、回転方向に対して低突歯２５，２９の歯厚方向に片側で寸法Ｓだけ小さくすることができる。このれによって、高突歯２３及び低突歯２５間、高突歯２７及び低突歯２９間の回転方向の間隔を寸法Ｓだけ大きくすることができる。

従って、例えば一方の突歯１５の高低突歯２３，２５間に他方の突歯１７の高突歯２７が噛み合い始めようとするときに、寸法Ｓだけ噛み合いに余裕が出るため、噛み合いをより円滑に行わせることができる。

次に作用を説明する。操作レバーによって、スライドリング９を操作し、例えばドグクラッチ１１を噛み合わせ操作すると、突歯１７が突歯１５に噛み合い、回転軸３と歯車５との間のトルク伝達をスライドリング９、ドグクラッチ１１を介して行わせることができる。

前記スライドリング９を反対側へ操作したときにも、ドグクラッチ１３が噛み合い、回転軸３のトルクをスライドリング９、ドグクラッチ１３を介し歯車７へ伝達することができる。

前記のように、相対回転下においてのドグクラッチ１１，１３の結合の容易さは、歯先相互の隙間の大きさによる。本実施例の当該隙間は、実質的に高突歯２３，２７相互のみで考えることができるため、Ａ寸法とＢ寸法との差となり、非常に大きなものとなる。

従って、相対回転の大きいときにおいても、レバー操作により、高突歯２３，２７相互が確実に噛み合いを開始する。高突歯２３，２７相互が噛み合うと、相対回転がなくなるため、レバー操作に基ずき、歯は完全に結合する方向へ移動する。このとき、傾斜面３１，３３により当該アクションをサポートし、よりスムーズに且つ確実に結合させることができる。

そしてドグクラッチ１１（１３）が、完全に噛み合ったときのバックラッシは傾斜面３１，３３間の小さなものにすることができる。

このように本実施例においては、噛み合い開始時歯（高突歯２３，２７）先隙間が大きく、噛み合い終了時には歯間（高突歯２３及び低突歯２５間に対する相手の低突歯２７又は高突歯２９）相互の隙間が小さくなる。さらに、歯噛み合い部に傾斜面３１，３３を有するため、噛み合い開始から完全結合までのアクションをスムーズに且つ、確実なものとすることができる。

しかも、例えば高突歯２７が相手側の高低突歯２３，２５間に噛み合おうとするとき、高低突歯２３，２５間の間隔に図３の寸法Ｓだけ余裕ができ、噛み合い途中においても噛み合いを極めて円滑に行わせることができ、全体として円滑なかみ合わせを行わせることができる。

前記突歯１５，１７の噛み合い後は、傾斜面３１，３３相互の突き当たりによって、噛み合いの抜けが抑制され、噛み合いを外れ難くすることができる。

さらに、低突歯２５，２９に斜面３３を設けても、低突歯２５，２９の歯元の肉厚Ｗ２を高突歯２３，２７の歯元の肉厚Ｗ１と同等にすることができ、ドグクラッチ１１，１３としての強度を確実に維持することができる。また、結合状態において、バックラッシュの増加を抑制し、異常音の発生や耐久性の低下を抑制することができる。

図４は、突歯の形状の変形例を示したものであり、（ａ）は第１の変形例の噛み合い状態断面図、（ｂ）は第２の変形例の噛み合い状態断面図、（ｃ）は第３の変形例の噛み合い状態断面図である。図４では、突歯間の１つの低突歯及びその周辺との関係のみを示しているが、突歯全体で同様に形成している。また、図４は、噛み合い状態を示す便宜上の略図であり、実際には突歯先端間に相手の突歯が噛み合い移動して入り得る間隔があり、噛み合い後には突歯相互間にバックラッシュが存在する。なお、上記実施例と対応する構成部分には同符号を付して説明する。

第１の変形例では、（ａ）のように、突歯１５Ａ側の高低突歯の歯元に半径方向に沿った平行部３９を設けたものである。尚、突歯１７Ａ側の高低突歯の歯元についても同様の平行部を設けている。従って、平行部３９によって、高低突歯の歯元の肉厚を厚くすることができる。

前記突歯１５Ａ側の高突歯と突歯１７Ａ側の高突歯とが最初に歯先で係合するときに、両高突歯の歯元に大きな力が加わることになるが、この力を、平行部３９により肉厚を増大した歯元によって受けることができ、歯車を大型化せずにドグクラッチの強度を増大することができる。

第２の変形例では、（ｂ）のように、突歯１７Ｂの低突歯２９Ｂの歯先面４１を回転方向に傾斜形成した。歯先面４１に対向して、突歯１５Ｂの歯元間の面４３も傾斜形成し、歯先面４１に平行に設定している。突歯１５Ｂの低突歯２５Ｂと突歯１７Ｂの歯元間の面についても同様に形成されている。

従って、一方向側への回転において、歯先面４１の傾斜設定により、突歯１５Ｂ，１７Ｂが噛み合わないときには、相手側の歯先が歯先面４１に当たることができ、歯先の損傷を抑制することができる。

第３の変形例では、（ｃ）のように、突歯１７Ｃ側の低突歯２９Ｃの歯先面４５，４７を回転方向前後に対称に傾斜形成した。この歯先面４５，４７に対応して、突歯１５Ｃ側の歯元間の面４９，５１も対応して対称に傾斜形成されている。突歯１５Ｃの低突歯２５Ｃと突歯１７Ｃ側の歯元間の面についても同様に形成されている。

従って、本変形例では、回転方向の前後において、相手側の歯先が歯先面４５，４７に当たることができ、回転方向の前後において、歯先の損傷を抑制することができる。

図５は、実施例２に係り、ドグクラッチの要部拡大展開断面図である。なお、実施例１と対応する構成部分には同符号又は同符号にＤを付して説明する。

本実施例では、突歯１５Ｄ，１７Ｄの高低突歯２３Ｄ，２５Ｄ、２７Ｄ，２９Ｄの回転方向一側の噛み合い面は、回転軸芯に沿った方向の平行面５１，５３、５５，５７とした。

この構成によっても、回転方向一側の傾斜面３１，３３の存在により回転方向一方には、上記同様の作用効果を得ることができる。また本実施例では、平行面５１，５３、５５，５７の存在により、各高低突歯２３Ｄ，２５Ｄ、２７Ｄ，２９Ｄの歯元の肉厚を増大することができ、より強度を向上させることができる。

図６は、実施例３に係り、ドグクラッチの要部拡大展開断面図である。なお、実施例１と対応する構成部分には同符号又は同符号にＥを付して説明する。

本実施例では、突歯１５Ｅ，１７Ｅの高突歯２３Ｅ，２７Ｅの先端部の回転方向両側に回転軸芯に沿った方向の平行面５９，６１を設けたものである。平行面５９，６１は、高低突歯２３Ｅ，２５，２７Ｅ，２９の高さの差ｈと同一の寸法で形成されている。但し、平行面５９，６１をより大きく形成し、或いはより小さく形成することもできる。

従って、本実施例でも、回転方向一側の傾斜面３１，３３の存在により回転方向一方には、上記同様の作用効果を得ることができる。また本実施例では、平行面５９，６１の存在により、噛み合い始めの歯先相互の当接に際し、歯先の破損を抑制することができる。

尚、上記実施例１，３では、傾斜面３１，３３を回転方向で対称に形成したが、入力トルクの特性に応じて高低突歯の両側の傾斜面の角度を変えることもできる。

上記実施例では常時噛み合い式歯車変速装置に適用するトルク断続装置として説明したが、ドグクラッチを用いる他のトルク断続装置に適用することも可能である。

常時噛み合い式歯車変速装置に用いるトルク断続装置を示す断面図である（実施例１）。 ドグクラッチの展開断面図である（実施例１）。 ドグクラッチの要部拡大展開断面図である（実施例１）。 （ａ）は第１の変形例に係るドグクラッチの要部拡大展開断面図、（ｂ）は第２の変形例に係るドグクラッチの要部拡大断面図、（ｃ）は第３の変形例に係るドグクラッチの要部拡大断面図である（実施例１）。 ドグクラッチの要部拡大展開断面図である（実施例２）。 ドグクラッチの要部拡大展開断面図である（実施例３）。 常時噛み合い式歯車変速装置の断面図である（従来例）。 歯車の斜視図である（従来例）。

符号の説明

１ トルク断続装置
３ 回転軸（回転体）
５，７ 歯車（回転体）
９ スライドリング
１１，１３ ドグクラッチ
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１９，２１ 突歯
２３，２３Ｄ，２３Ｅ，２７，２７Ｄ，２７Ｅ 高突歯
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２９，２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ 低突歯
３１，３３ 傾斜面

Claims (4)

1. 相対回転可能な回転体相互の回転連動遮断をドグクラッチの対向する突歯の係脱により行うトルク断続装置において、
   前記ドグクラッチの突歯を、周方向所定間隔毎に高低を有するように形成し、
   前記突歯の噛み合い面に、歯先側から歯元側の肉厚方向内側へ傾斜する傾斜面を設けたことを特徴とするトルク断続装置。
2. 前記傾斜面を、前記高低の突歯の歯元の肉厚が同等となるように形成したことを特徴とするトルク断続装置。
3. 請求項１記載のトルク断続装置であって、
   前記突歯は、周方向一歯毎に高低を有するように形成したことを特徴とするトルク断続装置。
4. 請求項１記載のトルク断続装置であって、
   前記相対回転可能な回転体は、一方が回転軸であり、他方が該回転軸に相対回転可能に嵌合する歯車であることを特徴とするトルク断続装置。
   

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