JP2013217491A - 自動変速機用ドグクラッチ - Google Patents

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Yasuhisa Iwasaki
靖久 岩崎
Masahiro Yoshida
昌弘 吉田
Tomonori Tada
智徳 多田
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Aisin Seiki Co Ltd
アイシン精機株式会社
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Abstract

【課題】変速時間の短縮を図ることができる自動変速機用ドグクラッチを提供する。
【解決手段】自動変速機用ドグクラッチでは、最初に高歯26a1がクラッチ前歯23b1に当接することでスリーブ26は減速または増速され、次に高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に当接することでスリーブ26は減速または増速されるので、スリーブ26の回転とクラッチリング23の回転とを短時間で同期させることができる。そして、クラッチ前歯23b1とクラッチ後歯23c1との間のクラッチ歯溝23d1およびクラッチ後歯23c1同士間のクラッチ歯溝23d1には、高歯26a1が係合可能であるとともに低歯26b1が係合可能であるので、高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に当接した後、高歯26a1および低歯26b1、短時間で最寄りのクラッチ歯溝23d1に飛び込むことができる。よって、変速時間の短縮を図ることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、車両等の自動変速機に用いられる自動変速機用ドグクラッチに関する。
例えば、特許文献1に記載の変速機には、スリーブを軸線方向にスライドさせることにより、スリーブの回転とクラッチリングの回転とを同期させつつスプライン嵌合させて所定の変速段にシフトさせるシンクロメッシュ機構が備えられている。このシンクロメッシュ機構の動力源としては、回転モータおよびギヤ機構からなるシフトアクチュエータが用いられている。
また、特許文献2に記載の変速機に用いられるクラッチ装置には、ドグクラッチ機構が備えられている。このドグクラッチ機構は、半径方向高さが異なる高歯および低歯が内周に形成されたスリーブと、軸方向にずれたクラッチ前歯およびクラッチ後歯が外周に形成されたクラッチリングとを備えて構成される。クラッチ前歯は、クラッチ後歯よりも少ない枚数形成され、高歯とは噛み合うが低歯とは噛み合わない半径方向高さに形成されている。クラッチ後歯は、低歯と噛み合う半径方向高さに形成されている。そして、クラッチ前歯とクラッチ後歯との間には、高歯が係合しうる高歯用のクラッチ溝が形成され、クラッチ後歯同士間には、低歯が係合しうる低歯用のクラッチ溝が形成されている。
スリーブを軸線方向にスライドさせることにより、高歯は、クラッチ前歯の端面に当接した後、クラッチ前歯間に飛び込んでクラッチ後歯の側面に当接する。これにより位相合わせが完了するので、さらに、スリーブを軸線方向にスライドさせることにより、高歯は高歯用のクラッチ溝に係合し、低歯は低歯用のクラッチ溝に係合する。これにより、スリーブとクラッチリングとの噛み合いが完了する。
特開2002−139146号公報 特開2010−96190号公報
特許文献1に示されるシンクロメッシュ機構では、押付摩擦力を利用するため、シフトアクチュエータに高出力が要求される。また、シフトアクチュエータにはギヤ機構が用いられているため、シフト時の衝撃力による不具合を招くおそれがある。また、シンクロメッシュ機構は作動していない場合に引き摺りが発生するため、動力損失および燃費悪化の原因になる。
特許文献2に示されるドグクラッチ機構では、シンクロメッシュ機構の問題は発生しない。しかし、低歯用のクラッチ溝は、低歯は係合できるが高歯は係合できない溝深さに形成されている。このため、高歯が高歯用のクラッチ溝に到達し、スリーブの回転とクラッチリングの回転とが完全に同期するまで、スリーブとクラッチリングとの噛み合いを完了することができず、結果として変速時間が長くなるという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、変速時間の短縮を図ることができ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。
請求項1に係る発明は、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て設けられ前記スリーブの軸動に応じて前記スリーブに形成された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前記低歯の内径より小さく前記高歯と同数枚のクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記ドグクラッチ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るとともに、前記スプラインの歯溝と噛合可能なクラッチ後歯が、前記ドグクラッチ部の前端面から第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ていることである。
請求項2に係る発明は、請求項1において、前記クラッチ前歯の前記高歯と対向する前端部には、前記高歯と当接可能な接触面が形成されているとともに当該接触面の円周方向両側から前記後端位置側に向かって傾斜する傾斜面が円周方向両側に形成されていることである。
請求項3に係る発明は、請求項2において、前記クラッチ後歯には、前記スプラインの高歯および低歯と当接可能な接触面が形成され、前記クラッチ前歯の前記傾斜面が前記クラッチ前歯の側面と交差する位置は、前記接触面より前記前端面側であることである。
請求項4に係る発明は、請求項3において、前記クラッチ後歯には、前記接触面が前記クラッチ後歯の両側面より第2所定量だけ円周方向手前位置まで延在するように形成されるとともに、側方傾斜面が前記接触面の円周方向両端部から前記後端位置より第3所定量だけ軸線方向手前位置まで延在するように前記両側面に形成されていることである。
請求項1に記載の発明によれば、最初に高歯がクラッチ前歯に当接することでスリーブは減速または増速され、次に高歯および低歯がクラッチ後歯に当接することでスリーブは減速または増速されるので、スリーブの回転とクラッチリングの回転とを短時間で同期させることができる。そして、クラッチ前歯とクラッチ後歯との間の歯溝およびクラッチ後歯同士間の歯溝には、高歯が係合可能であるとともに低歯が係合可能であるので、高歯および低歯がクラッチ後歯に当接した後、高歯および低歯は、短時間で最寄りの歯溝に飛び込むことができる。よって、変速時間の短縮を図ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、高歯がクラッチ前歯の前端部に当接したとき、前端部には接触面が形成されているので、高歯とクラッチ前歯の接触面との摩擦にて、その両者間の回転差の微妙な調整、すなわち高歯をクラッチ前歯間に押し込み易い回転差への調整が容易となる。また、前端部に傾斜面が形成されているので、前端部に傾斜面が形成されていない場合と比較して長く当接することになるので、スリーブの増減速が容易となる。
請求項3に記載の発明によれば、高歯および低歯がクラッチ後歯に当接するとき、接触面に当接することになるので、十分な摩擦力を発生させることができる。また、傾斜面が側面と交差する位置は、接触面より前端面側であるので、高歯および低歯は、傾斜面と当接した後に接触面と確実に当接することが可能となる。
請求項4に記載の発明によれば、高歯および低歯がクラッチ後歯に当接するとき、接触面に当接した後に直ちに側方傾斜面に当接することが可能となる。また、クラッチ後歯の側面には、直線部が残っているので、高歯および低歯がクラッチ後歯に噛み合った後に十分なトルク伝達が可能となる。
本実施形態のドグクラッチを備えた自動変速機を適用した車両の構成を示す概要図である。 図1の自動変速機の構成を示す概要図である。 図2のドグクラッチを構成する第1入力ギヤ、クラッチハブおよびスリーブを示す斜視図である。 (A)は、図3の第1入力ギヤを示す平面図、(B)は、その側面図である。 図3のクラッチハブを示す平面図である。 図3のスリーブを示す平面図である。 (a)は、図3の第1入力ギヤのクラッチ前歯およびクラッチ後歯の各部の位置関係を示す第1の図、(b)は、図3の第1入力ギヤのクラッチ前歯およびクラッチ後歯の各部の位置関係を示す第2の図である。 図3の第1入力ギヤのクラッチ後歯の各部の位置関係を示す図である。 図3のドグクラッチの全体の作動を説明するための図であり、(a)は、シフト前の状態、(b)は、高歯とクラッチ前歯とが当接した状態、(c)は、高歯および低歯とクラッチ後歯とが当接した状態、(d)は、高歯および低歯とクラッチ後歯とが噛み合った状態である。 図3のドグクラッチの部分的な作動を説明するための第1の図であり、(a)は、高歯とクラッチ前歯とが当接した状態、(b)は、高歯とクラッチ前歯の傾斜面とが当接した状態、(c)は、高歯および低歯とクラッチ後歯の接触面とが当接した状態、(d)は、高歯および低歯とクラッチ後歯の側方傾斜面とが当接した状態、(e)は、高歯および低歯とクラッチ後歯とが噛み合った状態である。 図3のドグクラッチの部分的な作動を説明するための第2の図であり、(f)は、高歯とクラッチ前歯の側面とが当接した状態、(g)は、高歯および低歯とクラッチ後歯とが噛み合った状態である。 図3のドグクラッチの部分的な作動を説明するための第3の図であり、(h)は、高歯とクラッチ後歯の側方傾斜面とが当接した状態、(i)は、高歯および低歯とクラッチ後歯とが噛み合った状態である。
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(20)は、図2に示すように、ケーシング21、入力シャフト22、第1入力ギヤ(第1クラッチリング)23、第2入力ギヤ(第2クラッチリング)24、クラッチハブ(ハブ)25、スリーブ26、軸動機構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。
入力シャフト22には、第1入力ギヤ(クラッチリング)23および第2入力ギヤ(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入力ギヤ23と第2入力ギヤ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。
第1入力ギヤ23のクラッチハブ25側の側面には、スリーブ26に形成されているスプライン26aに係合する第1ドグクラッチ部23aが形成されている。また、第2入力ギヤ24のクラッチハブ25側の側面には、スリーブ26のスプライン26aに係合する第2ドグクラッチ部24aが形成されている。ここで、第1入力ギヤ23の第1ドグクラッチ部23aは、第2入力ギヤ24の第2ドグクラッチ部24aと同一構成であるため、図3には第1入力ギヤ23、クラッチハブ25およびスリーブ26を示して以下詳細に説明する。
図3および図4に示すように、第1ドグクラッチ部23aには、リング状の凸部23a1と、凸部23a1の外周において180度隔てて配置された2枚のクラッチ前歯23b1と、凸部23a1の外周において2枚のクラッチ前歯23b1の間に5枚ずつ等角度間隔で配置されたクラッチ後歯23c1とが形成されている。クラッチ前歯23b1およびクラッチ後歯23c1は、凸部23a1の外周に一定幅のクラッチ歯溝23d1を空けて形成されている。
凸部23a1は、外径がスリーブ26に形成されているスプライン26aの高歯26a1の内径より小さくなるように形成されている。クラッチ前歯23b1は、外径がスプライン26aの高歯26a1の内径より大きく、スプライン26aの低歯26b1の内径より小さくなるように形成されている。クラッチ後歯23c1は、スプライン26aのスプライン歯溝26c1と噛合可能に形成されている。すなわち、クラッチ前歯23b1は、低歯26b1とは噛み合わず、高歯26a1と噛み合い可能に形成されている。クラッチ後歯23c1は、高歯26a1および低歯26b1と噛み合い可能に形成されている。
クラッチ前歯23b1は、高歯26a1と同数枚(本例では、2枚)形成されている。スリーブ26の回転速度と第1入力ギヤ23の回転速度に大きな差が生じていても、2枚の高歯26a1が2枚のクラッチ前歯23b1間に容易に入り込めるように、クラッチ前歯23b1は少歯とされている。そして、クラッチ前歯23b1は、高歯26a1と対応する位置で凸部23a1の前端面23a2からドグクラッチ部23aの後端位置Peまで延在して形成されている。クラッチ後歯23c1は、凸部23a1の前端面23a2から第1所定量d1後退した位置からドグクラッチ部23aの後端位置Peまで延在して形成されている。
クラッチ前歯23b1の高歯26a1と対向する前端部には、高歯26a1と当接可能な接触面23b4が形成され、さらに当該接触面23b4の円周方向両側からドグクラッチ部23aの後端位置Pe側に向かって傾斜する傾斜面23b2が形成されている。クラッチ前歯23b1の接触面23b4は、凸部23a1の前端面23a2と面一もしくは平行な平面状に形成されている。クラッチ後歯23c1には、高歯26a1および低歯26b1と当接可能な接触面23c2が形成されている。クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2がクラッチ前歯23b1の側面23b3と交差する位置Pcは、クラッチ後歯23c1の接触面23c2より凸部23a1の前端面23a2側となるように、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2は形成されている。なお、クラッチ前歯23b1の前端部の接触面23b4と両傾斜面23b2の交差部は、一般的な丸み面取り(R形状)に形成されている。
ここで、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2としては、2通りの形状に形成可能であり、自動変速機の性能によって選択される。第1の形状としては、図7(a)に示すように、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2の軸線L方向の長さLfを可能な限り短くし、クラッチ前歯23b1の側面23b3の直線部を残した形状となるようにクラッチ前歯23b1の傾斜面23b2を形成する。これにより、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2は、緩斜面、すなわち軸線Lに直角な直線Kとのなす傾斜角θは小さくなる。よって、高歯26a1の前端面26a2(面取り部)は、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2と緩やかに当接可能となり、スリーブ26の増減速の調整が容易となる。また、高歯26a1の側面26a3は、クラッチ前歯23b1の側面23b3と広い範囲で当接することになるので、スリーブ26を急速に増減速させることができる。
第2の形状としては、図7(b)に示すように、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2がクラッチ前歯23b1の側面23b3と交差する位置Pdが、クラッチ後歯23c1の接触面23c2の位置と同一となる形状にクラッチ前歯23b1の傾斜面23b2を形成する。これにより、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2は長くなるので、高歯26a1の前端面26a2(面取り部)は、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2と長く当接可能となり、スリーブ26を増減速させ易くなる。
クラッチ後歯23c1には、接触面23c2が、クラッチ後歯23c1の両側面23c3より第2所定量d2だけ円周方向手前位置まで延在するように形成されている。さらに、クラッチ後歯23c1の両側面23c3には、側方傾斜面23c4が、接触面23c2の円周方向両端部からドグクラッチ部23aの後端位置Peより第3所定量d3だけ軸線L方向手前位置まで延在するように形成されている。
ここで、クラッチ後歯23c1の側方傾斜面23c4としては、以下の形状に形成される。図8に示すように、高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に噛み合った後、十分なトルク伝達に必要なクラッチ後歯23c1の側面23c3の直線部を残すようにクラッチ後歯23c1の側方傾斜面23c4の軸線方向の長さLr1を決定する。また、高歯26a1の前端面26a2および低歯26b1の前端面26b2がクラッチ後歯23c1の接触面23c2に当接したとき、十分な摩擦力を発生できる接触面23c2の長さLr2(例えば、歯幅の半分の長さ)を決定する。そして、決定した長さLr1,Lr2に基づいて側方傾斜面23c4を形成する。
なお、第1入力ギヤ23の外周面には、後述する第1出力ギヤ28aと噛合するギヤ(ヘリカルギヤ)が形成されている。第2入力ギヤ24の外周面には、後述する第2出力ギヤ28bと噛合するギヤ(ヘリカルギヤ)が形成されている。
図3および図5に示すように、クラッチハブ25の外周面には、スリーブ26の内周面に形成されているスプライン26aに入力シャフト22の軸線方向に摺動可能に係合するスプライン25aが形成されている。スプライン25aは、複数(例えば2つ)の溝25a1が残りの溝より深く形成されている。複数の溝25a1は、スリーブ26の複数の高歯26a1に対応するものである。
図3および図6に示すように、スリーブ26は、クラッチハブ25と一体回転するとともにクラッチハブ25に対して軸線方向に摺動可能であり、リング状に形成されたものである。スリーブ26の内周面には、クラッチハブ25の外周面に形成されているスプライン25aに軸線方向に摺動可能に係合するスプライン26aが形成されている。スプライン26aは、複数(例えば2つ)の高歯26a1が残りの低歯26b1より歯丈が高く形成されている。高歯26a1および低歯26b1における第1入力ギヤ23側の前端面の両端角部は、クラッチ前歯23b1やクラッチ後歯23c1と当接したときに衝撃で破損しないように、一般的な45度面取り(C形状)に形成されている。また、スリーブ26の外周面には、周方向に沿って外周溝26dが形成されている。外周溝26dには、フォーク27aの先端円弧部が周方向に沿って摺動可能に係合する。
図2に示すように、軸動機構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入力ギヤ23または第2入力ギヤ24に押圧させている際に、第1入力ギヤ23または第2入力ギヤ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。
軸動機構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入力ギヤ23または第2入力ギヤ24に押圧させている際に、第1入力ギヤ23または第2入力ギヤ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入力ギヤ23と噛合するものであり、外周面には第1入力ギヤ23と噛合するギヤ(ヘリカルギヤ)が形成されている。第2出力ギヤ28bは第2入力ギヤ24と噛合するものであり、外周面には第2入力ギヤ24と噛合するギヤ(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ギヤ(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、自動変速機用ドグクラッチにおけるスリーブ26の高歯26a1および低歯26b1、並びに第1入力ギヤ23のクラッチ前歯23b1およびクラッチ後歯23c1の作動について、図9〜図12を参照して説明する。ここで、例えば、スリーブ26が第2入力ギヤ24と噛み合って高速で回転し、第1入力ギヤ23が低速で回転している場合、スリーブ26をシフトさせて第1入力ギヤ23と噛み合わせるとスリーブ26は減速される。一方、スリーブ26が第1入力ギヤ23と噛み合って低速で回転し、第1入力ギヤ23が高速で回転している場合、スリーブ26をシフトさせて第2入力ギヤ24と噛み合わせるとスリーブ26は増速される。以下の説明では減速動作を説明する。
図9(a)に示すように、自動変速機のシフト前においては、スリーブ26は、第1入力ギヤ23から離間している。そして、スリーブ26が、軸動機構27により軸線方向に沿って第1入力ギヤ23側に移動されると、図9(b)および図10(a)に示すように、高歯26a1の前端面26a2が、クラッチ前歯23b1の接触面23b4と当接する。このとき、低歯26b1は、何にも当接していない。これにより、多少ではあるが、スリーブ26は、減速される。
さらに、スリーブ26が、軸動機構27により軸線方向に沿って移動されると、図10(b)に示すように、高歯26a1の前端面26a2(面取り部)が、クラッチ前歯23b1の傾斜面23b2と当接する。このとき、低歯26b1は、何にも当接していない。これにより、スリーブ26は、大きく減速される。
さらに、スリーブ26が、軸動機構27により軸線方向に沿って移動されると、図9(c)および図10(c)に示すように、高歯26a1の前端面26a2および低歯26b1の前端面26b2が、クラッチ後歯23c1の接触面23c2と当接する。これにより、多少ではあるが、スリーブ26は、減速される。
さらに、スリーブ26が、軸動機構27により軸線方向に沿って移動されると、作動状態は2通りに分かれる。第1の作動状態は、図10(d)に示すように、高歯26a1の前端面26a2(面取り部)および低歯26b1の前端面26b2(面取り部)が、クラッチ後歯23c1の側方傾斜面23c4と当接する。クラッチ前歯23b1およびクラッチ後歯23c1は、凸部23a1の外周に一定幅のクラッチ歯溝23d1を空けて形成されているので、高歯26a1および低歯26b1は、短時間で最寄りのクラッチ歯溝23d1に飛び込むことができる。これにより、スリーブ26は、大きく減速される。さらに、スリーブ26が、軸動機構27により軸線方向に沿って移動されると、図9(d)および図10(e)に示すように、高歯26a1および低歯26b1は、クラッチ後歯23c1と完全に噛み合い、スリーブ26と第1入力ギヤ23とは同期回転し、シフト動作が完了する。
第2の作動状態は、高歯26a1および低歯26b1が、最寄りのクラッチ歯溝23d1に飛び込むことができないときであり、図10(f)に示すように、高歯26a1の側面26a3が、クラッチ前歯23b1の側面23b3と当接する。このとき、低歯26b1は、何にも当接していない。これにより、スリーブ26は、大きく減速される。さらに、スリーブ26が、軸動機構27により軸線方向に沿って移動されると、図9(d)および図11に示すように、高歯26a1および低歯26b1は、クラッチ後歯23c1と完全に噛み合い、スリーブ26と第1入力ギヤ23とは同期回転し、シフト動作が完了する。
一方、図11に示すように、高歯26a1の側面26a3が、クラッチ前歯23b1の側面23b3と当接したときに、スリーブ26が減速し過ぎた場合、図12(h)に示すように、高歯26a1の前端面26a2(面取り部)および低歯26b1の前端面26b2(面取り部)は、クラッチ後歯23c1の側方傾斜面23c4と当接する。そして、さらに、スリーブ26が、軸動機構27により軸線方向に沿って移動されると、図12(i)に示すように、高歯26a1および低歯26b1は、クラッチ後歯23c1と完全に噛み合い、スリーブ26と第1入力ギヤ23とは同期回転し、シフト動作が完了する。
上述した説明から明らかなように、本実施形態の自動変速機用ドグクラッチによれば、最初に高歯26a1がクラッチ前歯23b1に当接することでスリーブ26は減速され、次に高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に当接することでスリーブ26は減速されるので、スリーブ26の回転とクラッチリング23の回転とを短時間で同期させることができる。そして、クラッチ前歯23b1とクラッチ後歯23c1との間のクラッチ歯溝23d1およびクラッチ後歯23c1同士間のクラッチ歯溝23d1には、高歯26a1が係合可能であるとともに低歯26b1が係合可能であるので、高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に当接した後、高歯26a1および低歯26b1、短時間で最寄りのクラッチ歯溝23d1に飛び込むことができる。よって、変速時間の短縮を図ることができる。
また、高歯26a1がクラッチ前歯23b1の前端部に当接したとき、前端部には接触面26b4が形成されているので、高歯26a1とクラッチ前歯23b1の接触面26b4との摩擦にて、その両者間の回転差の微妙な調整、すなわち高歯26a1をクラッチ前歯23b1間に押し込み易い回転差への調整が容易となる。また、前端部に傾斜面23b2が形成されているので、前端部に傾斜面23b2が形成されていない場合と比較して長く当接することになるので、スリーブ26の増減速が容易となる。また、高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に当接するとき、接触面23c2に当接することになるので、十分な摩擦力を発生させることができる。
また、傾斜面23b2が側面23b3と交差する位置Pcは、接触面23c2より前端面側であるので、高歯26a1および低歯26b1は、傾斜面23b2と当接した後に接触面23c2と確実に当接することが可能となる。また、高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に当接するとき、接触面23c2に当接した後に直ちに側方傾斜面23c4に当接することが可能となる。また、クラッチ後歯23c1の側面23c3には、直線部が残っているので、高歯26a1および低歯26b1がクラッチ後歯23c1に噛み合った後に十分なトルク伝達が可能となる。
なお、上述した実施形態では、高歯26a1および低歯26b1における第1入力ギヤ23側の前端面の両端角部は、一般的な45度面取り(C形状)に形成した構成としたが、面取りを形成しない構成としてもよい。また、クラッチ前歯23b1およびクラッチ後歯23c1には、傾斜面23b2および側方傾斜面23c4をそれぞれ形成した構成としたが、傾斜面23b2および側方傾斜面23c4のいずれか一方もしくは両方を形成しない構成としてもよい。
また、入力シャフト22を本願発明の回転軸としたが、出力シャフト28を本願発明の回転軸としてもよい。その場合、入力シャフト22には、第1入力ギヤ23および第2入力ギヤ24がスプライン嵌合等で固定される。出力シャフト28には、ドグクラッチ部が形成された第1出力ギヤ28a(クラッチリング)、ドグクラッチ部が形成された第2出力ギヤ28b(クラッチリング)および第3出力ギヤ28cが回転自在に支承される。さらに、出力シャフト28には、第1出力ギヤ28aと第2出力ギヤ28bとの間にこれらと隣接して、スリーブ26がスプライン嵌合されたクラッチハブ(ハブ)25がスプライン嵌合等で固定される。
23:第1入力ギヤ(クラッチリング)、 23a:第1ドグクラッチ部、 23a1:凸部、 23a2:前端面、 23b1:クラッチ前歯、 23b2:傾斜面、 23b3:側面、 23c1:クラッチ後歯、 23c2:接触面、 23c3:側面、 23c4:側方傾斜面、 23d1:クラッチ溝
24:第2入力ギヤ(クラッチリング)、 24a:第2ドグクラッチ部
25:クラッチハブ(ハブ)
26:スリーブ、 26a1:高歯、 26a2:前端面、 26a3:側面 26b1:低歯、 26b2:前端面、 26c1:スプライン歯溝

Claims (4)

  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て設けられ前記スリーブの軸動に応じて前記スリーブに形成された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前記低歯の内径より小さく前記高歯と同数枚のクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記ドグクラッチ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るとともに、前記スプラインの歯溝と噛合可能なクラッチ後歯が、前記ドグクラッチ部の前端面から第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、前記クラッチ前歯の前記高歯と対向する前端部には、前記高歯と当接可能な接触面が形成されているとともに当該接触面の円周方向両側から前記後端位置側に向かって傾斜する傾斜面が円周方向両側に形成されている自動変速機用ドグクラッチ。
  3. 請求項2において、前記クラッチ後歯には、前記スプラインの高歯および低歯と当接可能な接触面が形成され、前記クラッチ前歯の前記傾斜面が前記クラッチ前歯の側面と交差する位置は、前記接触面より前記前端面側である自動変速機用ドグクラッチ。
  4. 請求項3において、前記クラッチ後歯には、前記接触面が前記クラッチ後歯の両側面より第2所定量だけ円周方向手前位置まで延在するように形成されるとともに、側方傾斜面が前記接触面の円周方向両端部から前記後端位置より第3所定量だけ軸線方向手前位置まで延在するように前記両側面に形成されている自動変速機用ドグクラッチ。
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