JP2013190064A - 自動変速機用ドグクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】シフトアクチュエータでスリーブを移動させる場合に、すばやい変速動作を可能とする自動変速機用ドグクラッチを提供する。
【解決手段】スリーブ２６に形成されたスプライン２６ａは、複数の高歯２６ａ１が残りの低歯２６ａ２より歯丈が高く形成され、ドグクラッチ部２３ａは、外径が高歯の内径より大きくかつ低歯の内径より小さく高歯と同数のクラッチ前歯２３ｂ１が、高歯と対応して噛合部２３ａの前端面ＦＥからドグクラッチ部の後端位置ＲＥまで延在して形成され、外径が高歯の内径より大きく低歯の内径より小さいクラッチ中歯２３ｂ２が、クラッチ前歯と位相が異なる位置で噛合部の前端面から第１所定量ｔ１後退した位置からドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、スプラインの歯溝と噛合可能な後歯２３ｂ３が、噛合部の前端面から第１所定量より大きい第２所定量ｔ２後退した位置からドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用自動変速機に使用されるドグクラッチに関する。

従来、車両のパワートレインには、駆動に使用されるエンジンや電動モータなどの駆動装置からの回転やトルクを、走行状況に応じて駆動輪に伝達するため、トルクや回転数を変換する変速機を備える。変速機には幾つかの種類があるが、例えば駆動輪に連結された回転軸に相対回転可能かつ回転軸線方向に移動不能に嵌合された複数の遊転ギヤと回転軸に平行に設けられたカウンタ軸に周設された複数のギヤとが常時噛み合った常時噛み合い式のものが知られている。これは、回転軸に回転軸線方向に移動可能にスプライン嵌合したスリーブを遊転ギヤに並設し、スリーブの遊転ギヤへの接合面に設けられた係合歯（スプライン）を遊転ギヤの被接合面に設けられた被係合歯（ドグクラッチ歯）に係合せ、係合された遊転ギヤと回転軸とを一体回転させるものである。そして、回転軸と一体回転する遊転ギヤとその遊転ギヤと噛合するカウンタ軸のギヤとが連動して回転することにより、回転軸のトルクや回転数をカウンタ軸に伝達するものであり、歯数の異なった複数の遊転ギヤのうち、回転軸と一体回転させる遊転ギヤを選択してスリーブを係合させることにより、変速動作をおこなうものである。そしてこの場合、回転軸（スリーブ）の回転数と遊転ギヤの回転数を同期させて、スリーブと遊転ギヤとを係合させることが必要となる。

このような回転数の同期を行なわせるため、特許文献１には、回転軸と遊転ギヤとの回転数を同期させるためのシンクロメッシュ機構が記載されている。
シンクロメッシュ機構は、スリーブと遊転ギヤとの間にスリーブと共に回転するシンクロナイザーリングを配置し、スリーブを遊転ギヤ方向に移動させるとシンクロナイザーリングが遊転ギヤと一体化しているシンクロナイザーコーンに相対回転しながら圧接し、押付摩擦力によって回転差をなくしてドライブシャフトと遊転ギヤとを同期させる。

また、特許文献２において、遊転ギヤに一体化されたクラッチリングには歯数の少ない前歯と前歯よりも回転軸線方向に後退し最終的な係合を行なう後歯との２段構造が記載され、スリーブにはクラッチリングの前歯に係合する高歯と、クラッチリングの前歯に係合しないが後歯に係合する低歯が記載されている。これはクラッチリングの前歯の端面とスリーブの高歯の端面とを回転軸方向に繰り返し接触させることで、回転差を減少させるものである。そして、歯数の少ない前歯とし、隣り合う前歯間の歯間距離を長くすることで、スリーブとクラッチリングとの回転差を許容してスリーブの歯とクラッチリングの歯との係合を容易にするとともに、最終的にはスリーブの高歯および低歯と、クラッチリングの前歯および後歯との噛合いで高トルクの伝達を可能にする。

特開２００２−１３９１４６号公報 特開２０１０−９６１９０号公報

しかし、特許文献１にあるシンクロメッシュ機構では、スリーブと共に回転するシンクロナイザーリングを遊転ギヤのシンクロナイザーコーンに押付ける押付摩擦力を利用するため、スリーブを駆動させるシフトアクチュエータに高出力が要求される。また、シンクロメッシュ機構は、作動していない場合であっても、シンクロナイザーリングがシンクロナイザーコーンに接触する引摺りが生じて、動力損失および燃費の悪化の原因となるおそれがあった。

特許文献２のものでは、クラッチリングの数の少ない前歯とスリーブの高歯とが当接するまで位相を合わせて嵌合させるため、スリーブとクラッチリングとの回転差が少なくなった場合に、前歯と高歯とが当接して嵌合できる位相に至るまでに長い時間を要し、すばやい変速動作を損なうおそれがあった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、シフトアクチュエータでスリーブを移動させる場合に、すばやい変速動作を可能とする自動変速機用ドグクラッチを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、自動変速機の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に回転連結されたクラッチリングと、前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたハブと、前記ハブとスプラインで前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブと、前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置と、前記クラッチリングの前記スリーブ側に突出した噛合部に形成され前記スリーブの軸動に応じて前記スプラインと係脱可能に噛合するドグクラッチ部とを備え、前記スリーブに形成されたスプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、前記ドグクラッチ部は、外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さく前記高歯と同数のクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記噛合部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、外径が前記高歯の内径より大きく前記低歯の内径より小さい前記高歯と同数のクラッチ中歯が、前記クラッチ前歯と位相が異なる位置で前記噛合部の前端面から第１所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されるとともに、前記スプラインの歯溝と噛合可能な後歯が、前記噛合部の前端面から前記第１所定量より大きい第２所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記クラッチ前歯は前記クラッチリングの円周上に対向して２本設けられ、前記クラッチ中歯は、各前記クラッチ前歯より円周方向に９０度位相をずらしてそれぞれ設けられることである。

請求項１に係る発明によれば、クラッチ前歯の外径が、スリーブの高歯の内径より大きく低歯の内径より小さいので、軸動装置によってスリーブがクラッチリングに接近すると、スリーブの高歯は、クラッチリングのクラッチ前歯に端面同士が接触し、スリーブとクラッチリングとの回転差が減少する。そして、クラッチ前歯の間にスリーブの高歯が回転軸線方向に進入し、高歯の側面とクラッチ前歯の側面とが当接し、例えばスリーブが慣性モーメントが小さくフリー状態である場合、高歯が間に進入した隣り合うクラッチ前歯の対向する側面に対して高歯が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させるとともにスリーブがクラッチリングにより接近する。そして、クラッチ前歯とそのクラッチ前歯に隣り合うクラッチ前歯との間には、クラッチ中歯が配置されているので、高歯が噛合部の前端面から第１所定量進入すると、スリーブの高歯はクラッチ中歯と当接する。そして、高歯が間に進入したクラッチ前歯とクラッチ中歯の対向する側面或いは隣り合うクラッチ中歯の対向する側面に対して高歯が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させる。そして、高歯はクラッチ中歯の側面をガイドとしてクラッチ中歯に隣接する歯溝に嵌入する。このときに、スリーブの低歯とクラッチリングのクラッチ後歯を含むすべてのドグクラッチ歯が同時に噛合する。これによって、回転差が小さくなった場合でも、スリーブの高歯が進入した隣り合うクラッチ前歯の対向する側面間で移動する時間よりも短い時間で、スリーブの高歯が進入した隣り合うクラッチ中歯とクラッチ前歯との対向する側面間を移動するので、高歯は素早くクラッチ中歯の隣接する歯溝に嵌入することができる。このようにして、回転差が小さくなった場合でも、スリーブのスプラインとクラッチリングのドグクラッチ部とを完全かつ迅速に噛合させることができる。

請求項２に係る発明によれば、クラッチ前歯は円周上に対向して２本設けられており、両歯の歯間距離が長いので、スリーブとクラッチリングとの回転差が多い場合でも、スリーブの高歯がクラッチリングのクラッチ前歯の間に容易に進入できる。スリーブの高歯がクラッチ前歯の間に侵入して回転差が少なくなった場合において、高歯は、クラッチ前歯より９０度位相がずれたクラッチ中歯に係合する。そして、高歯がクラッチ中歯の間またはクラッチ前歯とクラッチ中歯の間に進入し、高歯とクラッチ中歯とが隣接した状態で噛み合うことで、高歯とクラッチ前歯が次に当接するまでの半分の時間でスリーブのスプラインとクラッチリングのドグクラッチ部とを迅速に噛合させることができる。

本発明に係るドグクラッチを有する自動変速機を備えた車両の概略図である。 本発明に係るドグクラッチを有する自動変速機の概要図である。 ドグクラッチの分解斜視図ある。 クラッチリングの正面図である。 クラッチハブの正面図である。 スリーブの正面図である。 ドグクラッチの組付け状態および動作を示す断面図である。 ドグクラッチの動作を示す半径方向外側から見た図である。

（実施例）
以下、本発明によるドグクラッチを備えた自動変速機を車両に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図１はその車両の構成を示す概要図である。
車両Ｍは、図１に示すように、エンジン１１、クラッチ１２、自動変速機１３、ディファレンシャル装置１４、駆動輪（左右前輪）Ｗｆｌ，Ｗｆｒを含んで構成されている。エンジン１１は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させるものである。エンジン１１の駆動力は、クラッチ１２、自動変速機１３、およびディファレンシャル装置１４を介して駆動輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒに伝達されるように構成されている（いわゆるＦＦ車両である）。

クラッチ１２は、制御装置（図示省略）の指令に応じて自動で断接されるように構成されている。自動変速機１３は、ドグクラッチ機構を組み込んで例えば前進５段、後進１段を自動的に選択するものである。ディファレンシャル装置１４は、ファイナルギヤおよびディファレンシャルギヤの両方を含んで構成されており、自動変速機１３と一体的に形成されている。

自動変速機１３は、図２に示すように、ケーシング２１、入力シャフト２２、第１クラッチリング（第１入力ギヤ）２３、第２クラッチリング（第２入力ギヤ）２４、クラッチハブ（ハブ）２５、スリーブ２６、軸動装置２７および出力シャフト２８を含んで構成されている。

ケーシング２１は、ほぼ有底円筒状に形成された本体２１ａ、本体２１ａの底壁である第１壁２１ｂ、および本体２１ａ内を左右方向に区画する第２壁２１ｃを含んで構成されている。

入力シャフト２２は、ケーシング２１に回転自在に支承されている。すなわち、入力シャフト２２の一端（左端）が軸受２１ｂ１を介して第１壁２１ｂに軸承され、入力シャフト２２の他端（右端）側が軸受２１ｃ１を介して第２壁２１ｃに軸承されている。入力シャフト２２の他端は、クラッチ１２を介してエンジン１１の出力軸に回転連結されている。よって、エンジン１１の出力はクラッチ１２が接続されているときに入力シャフト２２に入力される。入力シャフト２２が本願発明の回転軸である。なお、本実施形態における入力シャフト（回転軸）２２は、自動変速機１３の入力軸に直結して回転連結され、回転軸線（軸線）ＣＬ回りに回転可能に軸承されるものである。

入力シャフト２２には、第１クラッチリング２３および第２クラッチリング２４が回転自在に支承されている。さらに、入力シャフト２２には、第１クラッチリング２３と第２クラッチリング２４との間にこれらと隣接して、クラッチハブ（ハブ）２５がスプライン嵌合等で固定されている。なお、第１クラッチリング２３の外周面には、後述する第１出力ギヤ２８ａと噛合する第１入力ギヤ（ヘリカルギヤ）２３ｃが形成されている。第２クラッチリング２４の外周面には、後述する第２出力ギヤ２８ｂと噛合する第２入力ギヤ（ヘリカルギヤ）２４ｃが形成されている。

入力シャフト２２には、図７に示すように、クラッチハブ２５がスプライン嵌合によって一体回転可能に支持されている。クラッチハブ２５は、図３および図６に示すように、入力シャフト２２とスプライン嵌合する嵌合穴を有するとともに、平たい円柱状に形成され、クラッチハブ２５の外周面にはスプライン歯２５ａが形成されている。スプライン歯２５ａは円周方向に同一のピッチで１２本形成され、各スプライン歯２５ａは同一の歯先円の径で形成されている。スプライン歯２５ａの歯底円の径は、対向する一対だけ小さく形成され（深溝２５ａ１）、他の１０ヵ所のスプライン歯２５ａの歯底円の径は前記歯底円の径より少し大きく（浅溝２５ａ２）それぞれ同一に形成されている。クラッチハブ２５のスプライン歯２５ａにはスリーブ２６の内歯（スプライン）２６ａがスライド自在に係合される。

スリーブ２６は略円環状に形成され、スリーブ２６の外周には軸動装置２７のフォーク２７ａ（図２参照）が摺動可能に係合する外周溝２６ｂが円周方向に形成されている。スリーブ２６の内周に形成された内歯２６ａは、図３および図５に示すように、歯底円の径が同一に形成されるとともに、円周方向に同一のピッチで合計１２本形成されている。内歯２６ａは歯丈の異なる高歯２６ａ１と低歯２６ａ２とを備え、歯丈の高い高歯２６ａ１は円周上に１８０度で対向して一対形成されている。その他１０本の低歯２６ａ２は同一の歯丈で高歯２６ａ１よりも低い歯丈で形成されている。スリーブ２６のクラッチリング２３，２４に対向する端面であって、高歯２６ａ１および低歯２６ａ２の回転軸線ＣＬに直角な面が回転方向の前後に有する角には、回転方向に対して４５度の面取面２６ａ３が形成されている（図６参照）。これによって、第１、第２クラッチリング２３，２４の後述するドグクラッチ歯との衝撃で角部が欠落しないようになっている。スリーブ２６の高歯２６ａ１が前記クラッチハブ２５の小さな歯底円の径（深溝２５ａ１）の箇所に係合し、他の低歯２６ａ２は前記クラッチハブ２５のそれぞれ少し大きな歯底円の径（浅溝２５ａ２）の箇所に係合する。

入力シャフト２２にはクラッチハブ２５に隣接する両側に第１クラッチリング２３および第２クラッチリング２４が設けられている。なお、第１クラッチリング２３と第２クラッチリング２４とは、クラッチハブ２５を中心にして略対称の構造なので、第１クラッチリング２３について代表して説明する。第１クラッチリング２３は、図３および図４に示すように、入力シャフト２２にベアリング２３ｃを介して相対回転自在かつ回転軸線ＣＬ方向の相対移動不能に設けられている（図７参照）。第１クラッチリング２３の外周面に形成された第１入力ギヤ２３ｂは、入力シャフト２２に対して相対回転自在に回転する遊転ギヤを構成する。第１クラッチリング２３のクラッチハブ２５と対向する面（噛合部）にはリング状の第１ドグクラッチ部２３ａが形成されている。第１ドグクラッチ部２３ａの外周にはスリーブ２６の内歯２６ａと噛み合う複数のドグクラッチ歯２３ｂが形成されている。ドグクラッチ歯２３ｂは、歯丈の異なる３種類のクラッチ前歯２３ｂ１、クラッチ中歯２３ｂ２およびクラッチ後歯２３ｂ３を備えている。また、ドグクラッチ歯２３ｂは、それぞれ同一の歯底円の径で、かつ円周方向に同じピッチで形成されている。クラッチ前歯２３ｂ１は、円周方向に１８０度回転する対向位置に一対（２本）設けられている。クラッチ前歯２３ｂ１は、歯先円の外径が、前記スリーブの高歯２６ａ１の歯先円の内径より大きく、かつ、低歯２６ａ２の歯先円の内径より小さく形成されている。クラッチ前歯２３ｂ１は、噛合部を構成する第１ドグクラッチ部２３ａの前端面ＦＥより回転軸線ＣＬ方向に第１ドグクラッチ部２３ａの後端位置ＲＥまで延在して形成される。クラッチ前歯２３ｂ１のスリーブ２６側の端面には、該端面の中央部から第１ドグクラッチ部２３ａの後端位置ＲＥ側に向かって回転方向より傾斜する傾斜面２３ｂ４が各二面ずつ形成されている。この二つの傾斜面２３ｂ４は、例えば、回転軸線ＣＬに直交する面に対して反対方向に７５％の傾斜で形成される。第１クラッチリング２３に対してスリーブ２６が相対回転しながら接近した場合に、クラッチ前歯２３ｂ１は、スリーブ２６の高歯２６ａ１と係合し、低歯２６ａ２とは係合しないようになっている。

クラッチ中歯２３ｂ２は、図３および図４に示すように、クラッチ前歯２３ｂ１より円周方向に回転して９０度位相がずれた位置にそれぞれ設けられている。クラッチ中歯２３ｂ２は、歯先円の外径が、前記スリーブの高歯２６ａ１の歯先円の内径より大きく、かつ、低歯２６ａ２の歯先円の内径より小さく形成されている（本実施形態においては、クラッチ前歯２３ｂ１とクラッチ中歯２３ｂ２との歯丈は同一に形成されている）。クラッチ中歯２３ｂ２は、噛合部を構成する第１ドグクラッチ部２３ａの前端面ＦＥより回転軸線ＣＬ方向にスリーブ２６側から第１所定量ｔ１後退した位置に第１ドグクラッチ部２３ａの後端位置ＲＥまで延在して形成される。クラッチ中歯２３ｂ２のスリーブ２６側の端面には、該端面の中央部から前記後端位置ＲＥ側に向かって回転軸線ＣＬに直交する面より傾斜する傾斜面２３ｂ５が各二面ずつ形成されている。この傾斜面２３ｂ５は、例えば、該傾斜面２３ｂ５がクラッチ中歯２３ｂ２の側面２３Ｂｂ９と交差する位置が、後述するクラッチ後歯２３ｂ３のスリーブ側の端面を含む円周面（第２所定量ｔ２後退した位置）と一致するよう形成されている。第１クラッチリング２３に対してスリーブ２６が相対回転しながら接近した場合に、第１クラッチリング２３の第１所定量ｔ１後退した位置まで高歯２６ａ１が進入すると、クラッチ中歯２３ｂ２はスリーブ２６の高歯２６ａ１と係合するようになっている。また、クラッチ中歯２３ｂ２は、クラッチ前歯２３ｂ１と同様にスリーブ２６の低歯２６ａ２とは係合しない。

クラッチ後歯２３ｂ３は、図３および図４に示すように、クラッチ前歯２３ｂ１とクラッチ中歯２３ｂ２との間の位相位置に各二本ずつ合計８本配設され、各歯先円の外径がスリーブ２６の低歯２６ａ２の歯先円の内径より大きく形成されている。クラッチ後歯２３ｂ３は、噛合部を構成する第１ドグクラッチ部２３ａの前端面ＦＥより回転軸線ＣＬ方向にスリーブ２６側より第２所定量ｔ２後退した位置から第１ドグクラッチ部２３ａの後端位置ＲＥまで延在して形成される。この第２所定量ｔ２は、第１所定量ｔ１より大きい値である。クラッチ後歯２３ｂ３のスリーブ２６側の両側面には、回転方向に傾斜する側方傾斜面２３ｂ６が設けられている。この側方傾斜面２３ｂ６は、例えば側面に対して約６７％の傾斜で形成されている。第１クラッチリング２３に対してスリーブ２６が相対回転しながら接近した場合に、第１クラッチリング２３の第２所定量ｔ２後退した位置まで高歯２６ａ１および低歯２６ａ２が進入すると、クラッチ後歯２３ｂ３はスリーブの高歯２６ａ１および低歯２６ａ２と係合するようになっている。クラッチ後歯２３ｂ３がスリーブの高歯２６ａ１および低歯２６ａ２と係合することにより、大きな回転トルクを安全かつ確実に伝達する。

軸動装置２７は、スリーブ２６を軸線方向に沿って往復動させるものであり、スリーブ２６を第１クラッチリング２３または第２クラッチリング２４に押圧させている際に、第１クラッチリング２３または第２クラッチリング２４から反力が加わった場合に、スリーブ２６がその反力によって移動することを許容するように構成されている。

軸動装置２７は、フォーク２７ａ、フォークシャフト２７ｂおよび駆動装置（アクチュエータ）２７ｃを含んで構成されている。フォーク２７ａの先端部は、スリーブ２６の外周溝２６ｂの外周形状にあわせて形成されている。フォーク２７ａの基端部は、フォークシャフト２７ｂに固定されている。フォークシャフト２７ｂは、ケーシング２１に軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。すなわち、フォークシャフト２７ｂの一端（左端）が軸受２１ｂ３を介して第１壁２１ｂに支承され、フォークシャフト２７ｂの他端（右端）側が軸受２１ｃ３を介して第２壁２１ｃに支承されている。フォークシャフト２７ｂの他端部は、駆動装置２７ｃを貫通して配設されている。

駆動装置２７ｃは、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置であり、リニアモータとしては、特開２００８−２５９４１３号公報に記載されているものを採用すればよい。すなわち、リニア駆動装置２７ｃは、複数のコイルが軸線方向に沿って並設されて円筒状のコアが形成され、その貫通穴を貫通しているフォークシャフト２７ｂに複数のＮ極磁石とＳ極磁石を交互に並設することで構成されている。各コイルへの通電を制御することで、フォークシャフト２７ｂを往復動させることも、任意の位置に位置決め固定させることも可能である。

なお、本実施形態では、駆動装置としてリニア駆動装置を採用したが、スリーブ２６を第１クラッチリング２３または第２クラッチリング２４に押圧させている際に、第１クラッチリング２３または第２クラッチリング２４から反力が加わった場合に、スリーブ２６がその反力によって移動することを許容するように構成されているものであれば、他の駆動装置であるソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置でもよい。

出力シャフト（カウンタシャフト）２８は、ケーシング２１に回転自在に支承されている。すなわち、出力シャフト２８の一端（左端）が軸受２１ｂ２を介して第１壁２１ｂに軸承され、出力シャフト２８の他端（右端）が軸受２１ｃ２を介して第２壁２１ｃに軸承されている。

出力シャフト２８には、第１出力ギヤ２８ａ、第２出力ギヤ２８ｂおよび第３出力ギヤ２８ｃがスプライン嵌合等で固定されている。

第１出力ギヤ２８ａは第１クラッチリング２３の外周に設けられた第１入力ギヤ２３ｃと噛合するものであり、外周面には第１入力ギヤ２３ｃと噛合するヘリカルギヤが形成されている。第２出力ギヤ２８ｂは第２クラッチリング２４の外周に設けられた第２入力ギヤ２４ｃと噛合するものであり、外周面には第２入力ギヤ２４ｃと噛合するヘリカルギヤが形成されている。第３出力ギヤ２８ｃは、ディファレンシャル装置１４の入力ギヤ（図示省略）と噛合するものであり、外周面にはその入力ギヤと噛合するヘリカルギヤが形成されている。よって、エンジン１１の駆動力は、入力シャフト２２から入力し、出力シャフト２８に伝達し最終的に第３出力ギヤ２８ｃを介してディファレンシャル装置１４に出力される。

次に、上述した自動変速機用ドグクラッチの作動について、図７乃至図８に基づき以下に説明する。ここで例えばシフトアップにおいて、スリーブ２６が高速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第１クラッチリング２３（第1入力ギヤ２３ａ）が低速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合には、スリーブ２６は減速される。一方、シフトダウンにおいてスリーブ２６が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第１クラッチリング２３が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合、スリーブ２６は増速される。以下の動作ではシフトアップするときのスリーブ２６の減速動作を説明する。

図７（Ａ）は、シフト前の状態を示す。この状態から軸動装置２７によりスリーブ２６を回転軸線ＣＬ方向上で第１クラッチリング２３に向かってスライドさせると、スリーブ２６は第１クラッチリング２３に対して回転差分だけ相対回転しながら接近する。そして、図７（Ｂ）および図８（ａ）に示すように、スリーブ２６の高歯２６ａ１が第１クラッチリング２３のクラッチ前歯２３ｂ１の傾斜面２３ｂ４の頂部に接触する。この接触によって、スリーブ２６と第１クラッチリング２３との回転差は少し減少する。このとき、低歯２６ａ２は何にも接触していない。

さらに軸動装置２７によりスリーブ２６を第１クラッチリング２３側に移動させると、図７（Ｃ）および図８（ｂ）に示すように、スリーブ２６の面取面２６ａ３が第１クラッチリング２３のクラッチ前歯２３ｂ１に設けられた傾斜面２３ｂ４に当接する。この面取面２６ａ３が当接する傾斜面２３ｂ４は回転方向に対する傾斜が緩やかであり、軸動装置２７によってスリーブ２６が押圧する力が加える回転方向への分力が小さいので、接触によってショックを生じるような急激なものでなく、複数回の当接と弾発とを繰り返すことで、回転差を徐々に減少させる。

さらに軸動装置２７によりスリーブ２６を第１クラッチリング２３側に移動させていった場合、高歯２６ａ１が、クラッチ前歯２３ｂ１の間に進入し、慣性モーメントが小さくフリー状態となっている高歯２６ａ１が、進入されたクラッチ前歯２３ｂ１間の対向する側面２３ｂ７に当接および弾発を繰り返し、回転差を減少させる。そして、スリーブ２６を第１クラッチリング２３側に移動させた場合、高歯２６ａ１がクラッチ前歯２３ｂ１の側面２３ｂ７をガイドとしないで、ドグクラッチ歯２３ｂのいずれかの歯溝に嵌入させることは可能であるが、高歯２６ａ１（および低歯２６ａ２）がクラッチ後歯２３ｂ３の間の歯溝に嵌入しようとすると、隣接するクラッチ後歯２３ｂ３の歯間距離は短いので、クラッチ後歯２３ｂ３に弾かれることが多いと考えられる。そのため、迅速に高歯２６ａ１をドグクラッチ歯２３ｂと噛み合わせるため、高歯２６ａ１をクラッチ前歯２３ｂ１の側面２３ｂ７でガイドして、クラッチ前歯２３ｂ１に隣接する歯溝２３ｂ８に高歯２６ａ１を嵌入することが有効と考えられる。

しかし、スリーブ２６と第１クラッチリング２３との回転差が少なくなった状態で、高歯２６ａ１がクラッチ前歯２３ｂ１に隣接する歯溝２３ｂ８に入らないで弾かれると、高歯２６ａ１は次のクラッチ前歯２３ｂ１に至るまで、少ない回転差分の相対速度で移動するので、長い時間を要してすばやい変速動作の実現に支障を生じるおそれがある。

本実施形態においては、クラッチ前歯２３ｂ１とそのクラッチ前歯２３ｂ１と隣り合うクラッチ前歯２３ｂ１（位相が１８０度で対向している）との間に、クラッチ前歯２３ｂ１から位相が９０度ずれた位置にクラッチ前歯２３ｂ１と同じ歯丈で形成されたクラッチ中歯２３ｂ２が配置されている。そのため、図８（ｃ）に示すように、スリーブ２６の高歯２６ａ１が、弾かれたクラッチ前歯２３ｂ１と次のクラッチ前歯２３ｂ１との中間に位置するクラッチ中歯２３ｂ２に当接し、図８（ｄ）に示すように、クラッチ中歯２３ｂ２の傾斜面２３ｂ５や側面２３ｂ９をガイドとしてクラッチ中歯２３ｂ２に隣接する歯溝２３ｂ１０に嵌入する。（なお、回転差の小ささの程度によっては、高歯２６ａ１は、隣り合うクラッチ前歯２３ｂ１とクラッチ中歯２３ｂ２の対向する側面２３ｂ７，２３ｂ９の間で当接および弾発を繰り返しながら移動する。）このときスリーブ２６の低歯は、第１クラッチリング２３のクラッチ後歯２３ｂ３を含むすべてのドグクラッチ歯２３ｂと同時に噛合する。これによって、スリーブ２６と第１クラッチリング２３との回転差が小さい場合でも、半分の時間でスリーブ２６の内歯２６ａと第１クラッチリング２３の第１ドッグクラッチ部２３ａとを噛合することができ、これによって迅速な変速動作を実現できる。

なお、例えばシフトダウンするときのように、スリーブ２６が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第１クラッチリング２３が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合、スリーブ２６は増速され、スリーブ２６と第１クラッチリング２３との相対回転は上記と逆となる。そのため、高歯２６ａ１が嵌入するクラッチ前部２３ｂ１およびクラッチ中歯２３ｂ２の歯溝２３ｂ８，２３ｂ１０は、クラッチ前歯２３ｂ１およびクラッチ中歯２３ｂ２に対して逆の位置の歯溝（図８におけるクラッチ前歯２３ｂ１またはクラッチ中歯２３ｂ２に隣接する下側の歯溝２３ｂ８，２３ｂ１０）となる。その他の作用は、スリーブ２６が減速する場合と同様である。

上述の説明から明らかなように、クラッチ前歯２３ｂ１の外径が、スリーブの高歯２６ａ１の内径より大きく低歯２６ａ２の内径より小さいので、軸動装置２７によってスリーブ２６が第１クラッチリング２３に接近すると、スリーブ２６の高歯２６ａ１は、第１クラッチリング２３のクラッチ前歯２３ｂ１に端面同士が接触し、スリーブ２６と第１クラッチリング２３との回転差が減少する。そして、クラッチ前歯２３ｂ１の間にスリーブ２６の高歯２６ａ１が回転軸線ＣＬ方向に進入し、高歯２６ａ１の側面とクラッチ前歯２３ｂ１の側面２３ｂ７とが当接し、例えば高歯２６ａ１が慣性モーメントが小さくフリー状態である場合、高歯２６ａ１が間に進入した隣り合うクラッチ前歯２３ｂ１の対向する側面２３ｂ７に対して高歯２６ａ１が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させるとともにスリーブ２６が第１クラッチリング２３により接近する。そして、クラッチ前歯２３ｂ１とそのクラッチ前歯２３ｂ１に隣り合うクラッチ前歯２３ｂ１との間には、クラッチ中歯２３ｂ２が配置されているので、高歯２６ａ１が噛合部（第１ドグクラッチ部２３ａ）の前端面から第１所定量ｔ１進入すると、スリーブ２６の高歯２６ａ１はクラッチ中歯２３ｂ２と当接する。そして、高歯２６ａ１が間に進入したクラッチ前歯２３ｂ１とクラッチ中歯２３ｂ２の対向する側面２３ｂ７，２３ｂ９に対して高歯２６ａ１が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させる。そして、高歯２６ａ１はクラッチ中歯２３ｂ２の側面２３ｂ９をガイドとしてクラッチ中歯２３ｂ２に隣接する歯溝２３ｂ１０に嵌入する。このときに、スリーブ２６の低歯２６ａ２と第１クラッチリング２３のクラッチ後歯２３ｂ３を含むすべてのドグクラッチ歯２３ｂが同時に噛合する。これによって、回転差が小さくなった場合でも、スリーブ２６の高歯２６ａ１が進入した隣り合うクラッチ前歯２３ｂ１の対向する側面２３ｂ７間で当接および弾発を繰り返して移動する時間よりも短い時間で、スリーブの高歯２６ａ１が進入した隣り合うクラッチ前歯２３ｂ１とクラッチ中歯２３ｂ２との対向する側面間２３ｂ７，２３ｂ９を移動するので、高歯２６ａ１は素早くクラッチ中歯２３ｂ２に隣接する歯溝２３ｂ１０に嵌入することができる。このようにして、回転差が小さくなった場合でも、スリーブ２６の内歯２６ａと第１クラッチリング２３のドグクラッチ部２３ｂとを完全かつ迅速に噛合することができる。

また、クラッチ前歯２３ｂ１は円周上に対向して２本設けられており、両歯２３ｂ１の歯間距離が長いので、スリーブ２６と第１クラッチリング２３との回転差が多い場合でも、スリーブ２６の高歯２６ａ１が第１クラッチリング２３のクラッチ前歯２３ｂ１の間に容易に進入できる。スリーブ２６の高歯２６ａ１がクラッチ前歯２３ｂ１の間に侵入して回転差が少なくなった場合において、高歯２６ａ１は、クラッチ前歯２３ｂ１より９０度位相がずれたクラッチ中歯２３ｂ２に係合する。そして、高歯２６ａ１がクラッチ中歯２３ｂ２の間に進入し、高歯２６ａ１とクラッチ中歯２３ｂ２とが隣接した状態で噛み合うことで、高歯２６ａ１とクラッチ前歯２３ｂ１が次に当接するまでの半分の時間でスリーブ２６の内歯２６ａと第１クラッチリング２３の第１ドグクラッチ部２３ａとを迅速に噛合させることができる。

なお、本実施形態におけるクラッチ中歯２３ｂ２の歯丈が、クラッチ前歯２３ｂ１の歯丈と同一としたが、これに限定されず、クラッチ中歯は、歯先円の外径がスリーブの高歯の歯先円の内径より大きく、かつ低歯の歯先円の内径より小さいものであればよく、例えばクラッチ中歯の歯丈が、クラッチ前歯の歯丈よりも高いものでもよい。

また、クラッチ前歯はクラッチリングの円周上に対向して２本のものとしたが、これに限定されず、例えば、クラッチリングの円周上に互いに均等な距離で３本或いはそれ以上配置されるものでもよい。

また、クラッチ中歯は、クラッチ前歯から円周方向に９０度位相をずらしたところに配置されるものとしたが、これに限定されず、例えば、隣り合うクラッチ前歯の円周方向上の間にあればよく、隣り合うクラッチ前歯間の中央付近に位置するのが望ましい。

また、回転軸を、クラッチ１２を介してエンジン１１の出力軸に回転連結される自動変速機の入力シャフト（入力軸）２２としたが、これに限定されず、例えば自動変速機より駆動輪側に回転トルクを伝達する出力シャフトを回転軸としてもよい。具体的には、エンジンの出力軸にクラッチを介して連結される自動変速機の入力軸と、該入力軸に対して平行に設けられるとともに伝達ギヤを介して回転連結されるカウンタシャフトと、該カウンタシャフトに対して平行な回転軸線を有し、前記カウンタシャフトに設けられた複数の伝達ギヤに噛合する複数の遊転ギヤが設けられた出力シャフトとを有する自動変速機の構造において、この出力シャフトを回転軸としてもよい。この場合、スリーブ側が大きな慣性モーメントを有し、クラッチリング側が小さな慣性モーメント（フリー）とを有するものとなる。

また、自動変速機の入力軸に回転連結する回転軸とは、本実施形態のように回転軸が入力軸に直結している場合を含むものであり、自動変速機の出力軸に回転連結する回転軸とは、回転軸が出力軸（出力シャフト）に直結している場合を含むものである。

本発明は、上記しかつ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

１３・・・自動変速機、２２・・・入力軸・回転軸（入力シャフト）、２３・・・クラッチリング（第１クラッチリング）、２３ａ・・・噛合部・ドグクラッチ部（第１ドグクラッチ部）、２３ｂ１・・・クラッチ前歯、２３ｂ２・・・クラッチ中歯、２３ｂ３・・・クラッチ後歯、２４・・・クラッチリング（第２クラッチリング）、２５・・・ハブ（クラッチハブ）、２６・・・スリーブ、２６ａ・・・スプライン（内歯）、２７・・・軸動装置、２８・・・出力軸（出力シャフト）、ＣＬ・・・軸線（回転軸線）、ＦＥ・・・前端面、ＲＥ・・・後端位置、ｔ１・・・第１所定量、ｔ２・・・第２所定量。

Claims (2)

1. 自動変速機の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、
   前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に回転連結されたクラッチリングと、
   前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたハブと、
   前記ハブとスプラインで前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブと、
   前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置と、
   前記クラッチリングの前記スリーブ側に突出した噛合部に形成され前記スリーブの軸動に応じて前記スプラインと係脱可能に噛合するドグクラッチ部とを備え、
   前記スリーブに形成されたスプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、
   前記ドグクラッチ部は、外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さく前記高歯と同数のクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記噛合部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、外径が前記高歯の内径より大きく前記低歯の内径より小さい前記高歯と同数のクラッチ中歯が、前記クラッチ前歯と位相が異なる位置で前記噛合部の前端面から第１所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されるとともに、前記スプラインの歯溝と噛合可能な後歯が、前記噛合部の前端面から前記第１所定量より大きい第２所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されている自動変速機用ドグクラッチ。
2. 請求項１において、前記クラッチ前歯は前記クラッチリングの円周上に対向して２本設けられ、前記クラッチ中歯は、各前記クラッチ前歯より円周方向に９０度位相をずらしてそれぞれ設けられる自動変速機用ドグクラッチ。

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