JP2016176529A

JP2016176529A - ドグクラッチ

Info

Publication number: JP2016176529A
Application number: JP2015057111A
Authority: JP
Inventors: 愼一遠藤; Shinichi Endo
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP6385302B2

Abstract

【課題】ドグクラッチの係合不良状態が継続することなく安定した締結を達成可能なドグクラッチを提供すること。【解決手段】回転方向にトルク伝達可能であって軸方向に延在された係合側凸部１ａ，２ａを有する係合体１００と、軸方向に延在された被係合側凸部２０１を有する被係合体２００と、を有し、係合体もしくは被係合体を軸方向係合側に移動させて係合側凸部と被係合側凸部とを回転方向に係合可能なドグクラッチであって、係合側凸部は、係合体と一体に回転し、係合体に対して軸方向移動可能であって第１弾性体３により軸方向係合側に付勢された第１係合側凸部１ａと、係合体と一体に回転し、係合体に対して軸方向移動可能であって第２弾性体４により軸方向係合側に付勢され、第１係合側凸部１ａと同一円周上、かつ、異なる円周方向位置に配置された第２係合側凸部２ａとを有する。【選択図】図６

Description

本発明は、ドグクラッチに関する。

従来、ドグクラッチとして、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、係合体側の凸部と被係合体側の凸部とが回転方向において互い違いに配置されることで噛み合うドグクラッチにおいて、被係合体を係合体に向けて付勢する弾性体を有する。そして、係合体が軸方向に移動して被係合体と噛合う際、係合体側の凸部と被係合体側の凸部とが当接し、回転方向において互い違いに配置できず、係合不良となっても、係合体は弾性体を押し縮めて軸方向係合位置に移動できる。よって、係合体と被係合体との間に相対回転が生じ、被係合体側の凸部位置が係合体側の凸部位置と回転方向にずれると、押し縮められた被係合体が弾性体の復元力によって軸方向にストロークし、両凸部が噛み合うものである。

特開２０１４−１６３４８４号公報

しかしながら、ドグクラッチが係合不良の状態で、係合体もしくは被係合体の回転数が一気に変化するような場合、弾性体の復元力による被係合体の軸方向ストローク量が不十分となり、係合不良の状態が継続的に発生するという問題があった。

本発明の目的とするところは、ドグクラッチの係合不良状態が継続することなく安定した締結を達成可能なドグクラッチを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明では、回転方向にトルク伝達可能であって軸方向に延在された係合側凸部を有する係合体と、軸方向に延在された被係合側凸部を有する被係合体と、を有し、前記係合体もしくは前記被係合体を軸方向係合側に移動させて前記係合側凸部と前記被係合側凸部とを回転方向に係合可能なドグクラッチであって、前記係合側凸部は、前記係合体と一体に回転し、前記係合体に対して軸方向移動可能であって第１弾性体により前記軸方向係合側に付勢された第１係合側凸部と、前記係合体と一体に回転し、前記係合体に対して軸方向移動可能であって第２弾性体により前記軸方向係合側に付勢され、前記第１係合側凸部と同一円周上、かつ、異なる円周方向位置に配置された第２係合側凸部と、を有することを特徴とする。

すなわち、第１もしくは第２係合側凸部の一方と被係合側凸部とが当接し、係合不良となったとしても、他方の係合側凸部は被係合側凸部に押し込まれることがない。一方の係合側凸部が係合不良の状態で係合体と被係合体との間に相対回転が生じると、確実に他方の係合側凸部と被係合側凸部とを係合できる。このとき、他方の係合側凸部は凸部が押し縮められた状態ではないため、弾性体の復元力による復帰不足や回転数が一気に変化するといった状況に影響を受けない。よって、ドグクラッチの係合不良状態が継続することなく、安定した締結を達成可能なドグクラッチを提供できる。

実施例１のドグクラッチの係合体及び被係合体を表す図である。実施例１のドグクラッチの係合体及び被係合体の断面図である。実施例１の第１及び第２係合側凸部の構成を表す図である。実施例１の円筒部材の構成を表す図である。実施例１の天板の構成を表す図である。実施例１のドグクラッチの構成を模式的に表す模式図である。

図１は実施例１のドグクラッチの係合体及び被係合体を表す図、図２は実施例１のドグクラッチの係合体及び被係合体の断面図である。実施例１のドグクラッチは、例えば車両用の変速機内部において、回転要素同士を締結・解放する、もしくは回転要素を非回転要素（ハウジング等）に選択的に係止する係合要素として機能する。ドグクラッチは、係合体１００と被係合体２００との軸方向移動によって係合する。よって、係合体１００が軸方向に移動してもよいし、被係合体２００が軸方向に移動してもよい。実施例１では、図外のシフトアクチュエータによって被係合体２００が軸方向係合側に移動し、係合体１００と係合する例を示す。また、係合体１００には図外の第１シャフトがスプライン嵌合し、第１シャフト及び係合体１００のトルクをドグクラッチの締結により被係合体２００に伝達するものとする。また、係合体１００と被係合体２００とが向かい合う側を係合側とし、係合側と軸方向反対側を解放側と定義する。図１（ａ）は係合体１００を軸方向係合側から解放側（図２の矢印参照）に向かって見た平面図であり、図１（ｂ）は被係合体２００を軸方向係合側から解放側に向かって見た平面図である。

係合体１００は、３つの第１係合側凸部１ａが円周方向等間隔に配置された第１係合部材１と、３つの第２係合側凸部２ａが円周方向等間隔に配置された第２係合部材２と、第１係合部材１及び第２係合部材２を収容する円筒部材５と、円筒部材５の解放側を閉塞する底板６と、円筒部材５の係合側を閉塞する天板７と、を有する。

図３は実施例１の第１及び第２係合側凸部の構成を表す図である。図３（ａ）は第１及び第２係合部材１，２の側面図、図３（ｂ）は軸方向係合側から解放側に向かって見た第１及び第２係合部材１，２の平面図である。第１係合部材１は、リング状であって外周に第１係合側凸部１ａを保持する第１保持部１ｂと、第１保持部１ｂから解放側に向かって延在され第１弾性体３を保持すると共に、第１係合部材１の解放側への過度の移動を規制する第１ストッパ１ｃと、を有する。第２係合部材２は、リング状であって内周に第２係合側凸部２ａを保持する第２保持部２ｂと、第２保持部２ｂから解放側に向かって延在され第２弾性体４を保持すると共に、第２係合部材２の解放側への過度の移動を規制する第２ストッパ２ｃと、を有する。

実施例１の第１弾性体３及び第２弾性体４は、コイルスプリングを採用した例を示したが、皿ばね等を採用してもよく特に限定しない。第１ストッパ１ｃ及び第２ストッパ２ｃは、第１係合部材１及び第２係合部材２が、被係合側凸部２０１に勢いよく押し込まれたとしても、後述する底板６と当接することで、第１弾性体３や第２弾性体４が過度に潰れることを回避する。

第１保持部１ｂの外周面は、第２係合側凸部２ａの内周端より内周側に形成され、第２保持部２ｂの内周面は、第１係合側凸部１ａの外周端より外周側に形成されている。そして、第１係合側凸部１ａと第２係合側凸部２ａとは、略同一円周上に等間隔に配置されている。また、第１係合側凸部１ａと第２係合側凸部２ａとの間隔は、被係合側凸部２０１の円周方向幅と略同一とされている。

図４は実施例１の円筒部材の構成を表す図である。図４（ａ）は円筒部材の断面図、図４（ｂ）は軸方向係合側から解放側に向かって見た円筒部材の平面図である。円筒部材５の係合側開口端には、内周側に突出した複数の円筒凸部５ａが円周方向等間隔に形成されている。この円筒凸部５ａは、後述する天板７に形成された天板凹部７ｂと回転方向において係合する。尚、実施例１では、円筒部材５は他の回転要素等に直接トルクを伝達しないが、例えば、円筒部材５の外周面に外歯を形成することで、トルク伝達ギヤとして機能させてもよい。

図５は実施例１の天板の構成を表す図である。図５（ａ）は天板の断面図、図５（ｂ）は軸方向係合側から解放側に向かって見た天板の平面図である。天板７は、円筒部材５の係合側開口を閉塞する天板部７ｄを有する。天板部７ｄは、第１係合側凸部１ａ及び第２係合側凸部２ａが出没可能な凸部用開口７ａと、図外の第１シャフトが嵌合可能なスプライン部７ｃと、天板部外周端に形成され、上述の円筒部材５に形成された円筒凸部５ａと係合する天板凹部７ｂと、を有する。天板部７ｄの中央には図外の第１シャフトがスプライン嵌合可能な円筒嵌合部７ｅを有する。天板部７ｄ及び円筒嵌合部７ｅの軸方向長さは、円筒部材５の軸方向長さと略同一であり、底板６と、円筒部材５と、天板７とを一体に組み付ける。

実施例１の天板７は、凸部用開口７ａにより第１係合部材１と第２係合部材２の円周方向の位置決めを行うと共に、第１弾性体３や第２弾性体４により付勢された第１係合部材１と第２係合部材２を所定セット荷重で保持する保持器としても機能する。加えて、天板７には円筒嵌合部７ｅを有するため、第１係合側凸部１ａや第２係合側凸部２ａから伝達されたトルクを、スプラインを介して図外の第１シャフトに伝達する部材としても機能する。また、円筒部材５側からトルクが入力される場合には、円筒部材５から伝達されたトルクを第１係合側凸部１ａや第２係合側凸部２ａに伝達する部材としても機能する。

図２に戻って説明すると、底板６は、円筒部材５の外周と略同一系の外周を有する円盤状部材であり、中央に図外の第１シャフトが貫通可能なシャフト用開口６ａを有する。そして、底板６上に第１弾性体３及び第２弾性体４を介して第１係合部材１及び第２係合部材２を配置し、円筒部材５及び天板７を底板６と接続することで、係合体１００の組み付けを行う。被係合体２００は、第１係合側凸部１ａ及び第２係合側凸部２ａと略同一円周上に等間隔に配置された３つの被係合側凸部２０１と、被係合側凸部２０１を保持する保持部２０２と、保持部２０２の中心に開口した貫通孔２０３と、を有する。この貫通孔２０３は内周にスプラインが形成され、図外の第２シャフト（係合体１００と係合する第１シャフトとは異なるシャフト）とスプライン嵌合する。そして、図外のシフトアクチュエータ等により被係合体２００を軸方向に移動可能とする。

ドグクラッチの解放状態にあっては、第１係合側凸部１ａ及び第２係合側凸部２ａの天板７からの突出長さＬ１と、被係合側凸部２０１の保持部２０２からの突出長さＬ２とは略同一とされている。また、第１及び第２ストッパ１ｃ，２ｃの解放側下端と底板６との間の隙間はＬ１やＬ２よりも大きくされており、第１係合側凸部１ａや第２係合側凸部２ａが被係合側凸部２０１に押し込まれたとしても、底板６と第１及び第２ストッパ１ｃ，２ｃとが当接しない間隔を確保している。

次に、作用を説明する。図６は実施例１のドグクラッチの構成を模式的に表す模式図である。実際には、係合体１００及び被係合体２００は共に回転要素であるが、説明のため、回転方向を上下方向に展開して説明する。図６（ａ）は、ドグクラッチが解放状態であって、第１係合側凸部１ａと被係合側凸部２０１とが軸方向から見て干渉する位置にある状態を表す。この状態で被係合体２００が係合側にストロークして軸方向係合位置に移動すると、図６（ｂ）に示すように、第１係合側凸部１ａと被係合側凸部２０１とが当接し、第１係合部材１のみを押し縮める。このとき、第２係合部材２と被係合側凸部２０１とは干渉しないため、第２係合部材２の軸方向位置に変化はない。このとき、係合体１００と被係合体２００とは係合していない。

次に、係合体１００と被係合体２００とが相対移動すると、図６（ｃ）に示すように、被係合側凸部２０１の位置が第１係合側凸部１ａの位置からずれるため、第１係合側凸部１ａは第１弾性体３の復元力により元の位置に復帰する。また、被係合側凸部２０１は、回転により図６（ｃ）中の下方に移動し、第２係合側凸部２ａと係合する。このとき、第２係合側凸部２ａは、当初から押し縮められた状態ではないため、第２弾性体４の復元力や回転数が一気に変化するといった状況に影響を受けない。被係合側凸部２０１と第２係合側凸部２ａとが係合すると、被係合体２００から伝達されたトルクは、第２係合側凸部２ａから天板７に形成された凸部用開口７ａの側面に伝達され、天板部７ｄを介して円筒嵌合部７ｅの内周に形成されたスプラインを介して図外の第１シャフトに伝達される。よって、ドグクラッチの係合不良状態が継続することなく、安定した締結を達成可能なドグクラッチを提供できる。

また、第１係合側凸部１ａと第２係合側凸部２ａとの間隔は、被係合側凸部２０１の円周方向幅と略同一とされているため、一旦、第２係合側凸部２ａと被係合側凸部２０１とが係合すると、第１係合側凸部１ａは第１弾性体３の復元力により突出した状態となる。よって、トルクの方向が反転した場合も、第１係合側凸部１ａと被係合側凸部２０１とが即座に係合できる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果が得られる。
（１）回転方向にトルク伝達可能であって軸方向に延在された第１係合側凸部１ａ，第２係合側凸部２ａ（係合側凸部）を有する係合体１００と、軸方向に延在された被係合側凸部２０１を有する被係合体２００と、を有し、係合体１００もしくは被係合体２００を軸方向係合側に移動させて第１係合側凸部１ａもしくは第２係合側凸部２ａと被係合側凸部２０１とを回転方向に係合可能なドグクラッチであって、係合側凸部は、係合体１００と一体に回転し、係合体１００に対して軸方向移動可能であって第１弾性体３により軸方向係合側に付勢された第１係合側凸部１ａと、係合体１００と一体に回転し、係合体１００に対して軸方向移動可能であって第２弾性体４により軸方向係合側に付勢され、第１係合側凸部１ａと同一円周上、かつ、異なる円周方向位置に配置された第２係合側凸部２ａと、を有する。
すなわち、第１もしくは第２係合側凸部１ａ，２ａの一方と被係合側凸部２０１とが当接し、係合不良となったとしても、他方の係合側凸部は被係合側凸部２０１に押し込まれることがない。一方の係合側凸部が係合不良の状態で係合体１００と被係合体２００との間に相対回転が生じると、確実に他方の係合側凸部と被係合側凸部２０１とを係合できる。このとき、他方の係合側凸部は凸部が押し縮められた状態ではないため、弾性体の復元力や回転数が一気に変化するといった状況に影響を受けない。よって、ドグクラッチの係合不良状態が継続することなく、安定した締結を達成可能なドグクラッチを提供できる。

（２）係合体１００は、第１弾性体３及び第１係合側凸部１ａが設置されると共に第２弾性体４及び第２係合側凸部２ａが設置される円筒部材５及び底板６（有底円筒状の筒部）と、第１及び第２係合側凸部１ａ，２ａが貫通する凸部用開口７ａ（貫通孔）を有し、第１及び第２係合側凸部１ａ，２ａを軸方向に保持すると共に円筒部材５及び底板６と一体に回転する天板７（蓋部）と、を有する。
すなわち、天板７は、凸部用開口７ａにより第１係合部材１と第２係合部材２の円周方向の位置決めを行うと共に、第１弾性体３や第２弾性体４により付勢された第１係合部材１と第２係合部材２を所定セット荷重で保持する保持器として機能する。加えて、天板７には円筒嵌合部７ｅを有するため、第１係合側凸部１ａや第２係合側凸部２ａから伝達されたトルクを、スプラインを介して図外の第１シャフトに伝達する部材としても機能する。また、円筒部材５側からトルクが入力される場合には、円筒部材５から伝達されたトルクを第１係合側凸部１ａや第２係合側凸部２ａに伝達する部材としても機能する。よって、簡単な構成で複数の機能を兼用できる。

（３）第１係合側凸部１ａと第２係合側凸部２ａとの円周方向における間隔は、被係合側凸部２０１の円周方向幅と略同一である。
よって、トルクの方向が反転した場合も、第１係合側凸部１ａもしくは第２係合側凸部２ａと被係合側凸部２０１とが即座に係合できる。

以上、実施例１に基づいて本発明を説明したが、上記構成に限らず、他の構成により本発明を実施してもよい。例えば、実施例１では、第１係合側凸部１ａと第２係合側凸部２ａと被係合側凸部２０１とが、同一円周上でほぼ完全に重なる位置に配置したが、同一円周上において部分的に重なる位置を有していればよく、必ずしも完全に重なる位置に配置する必要はない。また、実施例１では係合体１００の中心に第１シャフトを設けた構成を示したが、シャフトに限らず、円筒部材５の外周に外歯を形成し、この外歯を介してトルクの授受を行う構成であってもよい。また、実施例１では、被係合体２００の歯数を３つとした例を示したが、より複数の歯数から構成されていてもよい。この場合、第１係合側凸部１ａ及び第２係合側凸部２ａもそれぞれ被係合側凸部２０１と同じ歯数となるように形成してもよいし、被係合側凸部２０１よりも多くの歯数を持たせてもよい。

実施例１では、天板７を介してトルクの伝達を行う例を示したが、例えば、第２係合部材２の第２保持部２ｂの外周にスプラインを形成し、円筒部材５の内周との間で軸方向に移動可能なスプライン嵌合を行い、このスプラインを介して円筒部材５との間のトルク伝達を行ってもよい。同様に、第１係合部材１の第１保持部１ｂの内周にスプラインを形成し、円筒嵌合部７ｅの外周との間で軸方向に移動可能なスプライン嵌合を行い、このスプラインを介して円筒嵌合部７ｅとの間のトルク伝達を行ってもよい。

また、実施例１では天板７に複数の機能を備えた例を示したが、各機能を達成する部材を別途設けてもよい。例えば、円筒部材５の端部を折り曲げて保持器として機能させ、第１係合部材１や第２係合部材２に作用するトルクの授受は、天板７ではなく、上述のように円筒部材５とスプライン嵌合により行う構成としてもよい。

１第１係合部材
１ａ第１係合側凸部
１ｂ第１保持部
１ｃ第１ストッパ
２第２係合部材
２ａ第２係合側凸部
２ｂ第２保持部
２ｃ第２ストッパ
３第１弾性体
４第２弾性体
５円筒部材
５ａ円筒凸部
６底板
６ａシャフト用開口
７天板
７ａ凸部用開口
７ｂ天板凹部
７ｃスプライン部
７ｄ天板部
７ｅ円筒嵌合部
１００係合体
２００被係合体
２０１被係合側凸部
２０２保持部
２０３貫通孔

Claims

回転方向にトルク伝達可能であって軸方向に延在された係合側凸部を有する係合体と、軸方向に延在された被係合側凸部を有する被係合体と、を有し、前記係合体もしくは前記被係合体を軸方向係合側に移動させて前記係合側凸部と前記被係合側凸部とを回転方向に係合可能なドグクラッチであって、
前記係合側凸部は、
前記係合体と一体に回転し、前記係合体に対して軸方向移動可能であって第１弾性体により前記軸方向係合側に付勢された第１係合側凸部と、
前記係合体と一体に回転し、前記係合体に対して軸方向移動可能であって第２弾性体により前記軸方向係合側に付勢され、前記第１係合側凸部と同一円周上、かつ、異なる円周方向位置に配置された第２係合側凸部と、
を有することを特徴とするドグクラッチ。
請求項１に記載のドグクラッチにおいて、
前記係合体は、前記第１弾性体及び前記第１係合側凸部が設置されると共に前記第２弾性体及び前記第２係合側凸部が設置される有底円筒状の筒部と、前記第１及び第２係合側凸部が貫通する貫通孔を有し、前記第１及び第２係合側凸部を軸方向に保持すると共に前記筒部と一体に回転する蓋部と、を有することを特徴とするドグクラッチ。
請求項１または２に記載のドグクラッチにおいて、
前記第１係合側凸部と前記第２係合側凸部との円周方向における間隔は、前記被係合側凸部の円周方向幅と略同一であることを特徴とするドグクラッチ。