JP2007120723A

JP2007120723A - トルク断続装置

Info

Publication number: JP2007120723A
Application number: JP2005317418A
Authority: JP
Inventors: Shinji Iketani; 信二池谷
Original assignee: Ikeya Formula Co Ltd
Current assignee: Ikeya Formula Co Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-17

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の噛み合い面の頂部を曲面で形成したことを特徴とする。
【選択図】図２

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１１に示すようなものがある。図１１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１１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１
１７で説明すると、図１２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１０
３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１
１７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、突歯の頂部を曲面で形成し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、突歯の頂部を曲面で形成したので、かみ合いに際して相手クラッチが、頂部を離れるとき図５に示すように、突歯に下向きの速度成分Ａが生じているので確実にかみ合わせることができる。

さらに、前記突歯の曲面で形成された頂部と、突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成したから、万一かみ合いに失敗したときがあっても、前記アール面で、歯は相手の歯をスムーズに乗り越えることができるため、衝撃の発生を阻止し耐久性を保持できトルク断続装置としての性能の劣化阻止を図ることかできる。

また、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。

しかも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。

しかも、各突歯１５、１７の各頂部は、図２、図３及び図４に示すように、曲率半径を一定とした曲面で形成されている。従って、かみ合いに際して相手クラッチが、頂部を離れるとき図５に示すように、突歯に下向きの速度成分Ａが生じているので確実にかみ合わせることができる。

さらに、前記突歯１５、１７の曲面で形成された頂部と、突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成してある。従って、万一かみ合いに失敗したときがあっても、前記アール面で、歯は相手の歯をスムーズに乗り越えることができるため、衝撃の発生を阻止し耐久性を保持できて、トルク断続装置としての性能の劣化阻止を図ることかできる。

図２に示す例において各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、曲率半径を一定とした曲面で形成すると共に、この平面の外端部と突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成してある。

また、図３に示す例において各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、中央部は曲率半径を一定とした曲面で形成すると共に、左右両側は平面で形成し、この各平面の外端部と突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成してある。

さらに、図４示す例において各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、放物曲面で形成すると共に、この曲面の各外端部と突歯の立ち上がり部との交差部はアール面で形成してある。

本トルク断続装置の好ましい例をドグクラッチ１１を代表して説明すると、ドグクラッチ１１は、図６のようになっている。図６は、ドグクラッチ１１の展開断面図である。

図６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２
３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。

しかも、各突歯１５、１７の各頂部は、曲率半径を一定とした曲面で形成されている。従って、かみ合いに際して相手クラッチが、頂部を離れるとき図５に示すように、突歯に下向きの速度成分Ａが生じているので確実にかみ合わせることができる。

さらに、前記突歯の曲面で形成された頂部と、突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成してある。従って、万一かみ合いに失敗したときがあっても、前記アール面で、歯は相手の歯をスムーズに乗り越えることができるため、衝撃の発生を阻止し耐久性を保持できて、トルク断続装置としての性能の劣化阻止を図ることかできる。

図７は、ドグクラッチ１１の要部拡大展開断面図である。図７をも参照すると、前記突
歯１５，１７の各頂部の曲面は、曲率半径を一定とした曲面で形成すると共に、この平面の外端部と突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成してある。また、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。

しかも、各突歯１５、１７の各頂部は、図示したように、曲率半径を一定とした曲面で形成されている。従って、かみ合いに際して相手クラッチが、頂部を離れるとき図５に示すように、突歯に下向きの速度成分Ａが生じているので確実にかみ合わせることができる。

さらに前記のように、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３
１，３３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８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８では、各突歯１５、１７の各頂部の曲面の例を３例挙げて説明する。

第１の変形例では、（ａ）のように、各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、曲率半径を一定とした曲面で形成すると共に、この平面の外端部と突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成してある。また、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。

従って、かみ合いに際して相手クラッチが、頂部を離れるとき図５に示すように、突歯に下向きの速度成分Ａが生じているので確実にかみ合わせることができる。

第２の変形例では、（ｂ）のように、各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、中央部は曲率半径を一定とした曲面で形成すると共に、左右両側は平面で形成し、この各平面の外端部と突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成してある。また、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。

第３の変形例では、（ｃ）のように、各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、放物曲面で形成すると共に、この曲面の各外端部と突歯の立ち上がり部との交差部はアール面で形成してある。また、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。

図９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、各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、曲率半径を一定とした曲面で形成する一方、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。

図１０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。

本実施例でも、各突歯１５、１７の各頂部の曲面は、曲率半径を一定とした曲面で形成する一方、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。

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。ドグクラッチの展開断面説明図である。ドグクラッチの展開断面説明図である。ドグクラッチの展開断面説明図である。ドグクラッチの作動状態を示す展開断面説明図である。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，１
９，２１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

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、
前記突歯の頂部を曲面で形成した、
ことを特徴とするトルク断続装置。
前記突歯の曲面で形成された頂部と、突歯の立ち上がり部との交差部をアール面で形成したことを特徴とするトルク断続装置。
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。
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。