JP2019082236A - 車両用噛合式クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブとギヤピースとの噛み合いが外れることを抑制するとともに、スリーブやピークパッドなどの接触部品の耐久性の低下を抑制する車両用噛合式クラッチを提供する。【解決手段】外周歯５４ｓは逆テーパ形状の一対の第１側面部１００を有し、内周歯５６ｓは逆テーパ形状の一対の第２側面部１１０を有し、第１側面部１００および第２側面部１１０のうちの一方が凹形状に形成され且つ他方が凸形状に形成される。また、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い完了の位置まで移動させられた状態において第２接触面Ｈｂが成す軸心Ｃを通る面に対する第２接触角θｂは、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い途中の位置まで移動させられた状態において第１接触面Ｈａが成す軸心Ｃを通る面に対する第１接触角θａよりも小さくなるように形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用噛合式クラッチに関し、特に、ギヤピースとスリーブとの噛合構造に関するものである。

（ａ）変速操作に応じて一軸線方向に移動させられるシフトフォークと、（ｂ）前記シフトフォークが係合する環状溝が外周面に形成され、前記一軸線方向に移動可能且つ前記一軸線まわりに回転可能に設けられた円環状のスリーブと、（ｃ）前記スリーブに対して前記一軸線まわりに相対回転可能に設けられ、前記スリーブが移動させられた際に前記スリーブの内周面に形成されている内周歯と噛み合う外周歯が外周面に形成されているギヤピースとを、含む車両用噛合式クラッチが知られている。たとえば、特許文献１から特許文献３に記載の車両用噛合式クラッチがそれである。

上記特許文献１から特許文献３に記載の車両用噛合式クラッチでは、スリーブの内周歯およびギヤピースの外周歯は、歯先に向かって歯厚が増大する逆テーパ形状で形成された一対の側面部をそれぞれ有している。そのため、スリーブがギヤピースに向かって移動させられてスリーブとギヤピースとが噛合させられる場合に、逆テーパ形状で形成されたそれぞれの側面部が係合させられて、車両用噛合式クラッチに外力たとえばトルクが入力されるとたとえばスリーブ側に前記ギヤピースへ向かうスラスト力が入力される。これにより、上記特許文献１から特許文献３に記載の車両用噛合式クラッチでは、スリーブに入力されるスラスト力によって、スリーブとギヤピースとの噛み合いが外力により外れることが抑制されている。

特開２０１６−０８９８６２号公報 特開２０１４−０９８４５６号公報 特開２００１−２８０３６６号公報

ところで、上記特許文献１から特許文献３に記載の車両用噛合式クラッチは、スリーブとギヤピースとが十分に噛み合っている噛合い完了状態において、スリーブとギヤピースとの噛み合いに不具合が発生しない通常の想定トルクよりも大きいトルクたとえば捩れや衝撃などによる過大なトルクがスリーブまたはギヤピースに入力された場合に、スリーブとギヤピースとの噛み合いが外れないような角度に逆テーパ形状に形成されたスリーブの内周歯およびギヤピースの外周歯を備えている。そのため、上記特許文献１から特許文献３に記載の車両用噛合式クラッチでは、スリーブとギヤピースとの噛合い完了状態において、前記通常の想定トルクがスリーブまたはギヤピースに入力された場合には、比較的大きなスラスト力がスリーブに入力される。これにより、たとえばスリーブに入力された比較的大きなスラスト力がスリーブを介してシフトフォークに受けられると、シフトフォークとスリーブとの相互の相対回転によって生じる摩耗により、スリーブやシフトフォークに備えられたスリーブに当接させられるピークパッドなどの接触部品の耐久性が低下する可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、外力によってスリーブとギヤピースとの噛み合いが外れることを抑制するとともに、スリーブやピークパッドなどの接触部品の耐久性の低下を抑制する車両用噛合式クラッチを提供することにある。

本発明の要旨とするところは、（ａ）変速操作に応じて一軸線方向に移動させられるシフトフォークと、前記シフトフォークが係合する環状溝が外周面に形成され、前記一軸線方向に移動可能且つ前記一軸線まわりに相対回転可能に設けられた円環状のスリーブと、前記スリーブに対して前記一軸線まわりに回転可能に設けられ、前記スリーブが移動させられた際に前記スリーブの内周面に形成されている内周歯と噛み合う外周歯が外周面に形成されているギヤピースとを、含む車両用噛合式クラッチであって、（ｂ）前記外周歯は、歯幅方向の前記スリーブ側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第１側面部を有し、（ｃ）前記内周歯は、歯幅方向の前記ギヤピース側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第２側面部を有し、（ｄ）前記第１側面部および前記第２側面部は、相互に係合可能に形成されるとともに、前記第１側面部および前記第２側面部のうちの一方が凹形状に形成され且つ他方が凸形状に形成され、（ｅ）前記ギヤピースと前記スリーブとが噛み合わされる場合に、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合完了の位置まで移動させられた状態において前記第１側面部と前記第２側面部とのうちの相互に接触した第２接触面が成す前記一軸線を通る面に対する第２接触角は、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合途中の位置まで移動させられた状態において前記第１側面部と前記第２側面部とのうちの相互に接触した第１接触面が成す前記一軸線を通る面に対する第１接触角よりも小さいことにある。

本発明の車両用噛合式クラッチによれば、前記外周歯は、歯幅方向の前記スリーブ側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第１側面部を有し、前記内周歯は、歯幅方向の前記ギヤピース側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第２側面部を有している。また、前記第１側面部および前記第２側面部は、相互に係合可能に形成されるとともに、前記第１側面部および前記第２側面部のうちの一方が凹形状に形成され且つ他方が凸形状に形成されている。さらに、前記ギヤピースと前記スリーブとが噛み合わされる場合に、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合完了の位置まで移動させられた状態において前記第１側面部と前記第２側面部とのうちの相互に接触した第２接触面が成す前記一軸線を通る面に対する第２接触角は、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合途中の位置まで移動させられた状態において前記第１側面部と前記第２側面部とのうちの相互に接触した第１接触面が成す前記一軸線を通る面に対する第１接触角よりも小さくなるように形成されている。これにより、前記スリーブが前記ギヤピースに対して噛合い完了の位置まで移動させられた状態、すなわち前記スリーブと前記ギヤピースとの噛合い完了状態において前記スリーブに入力されるスラスト力は、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合い途中の位置まで移動させられた状態において前記スリーブに入力されるスラスト力よりも小さくなる。すなわち、捩れや衝撃などによる過大なトルクが前記スリーブまたは前記ギヤピースに入力された場合には、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合い完了の位置から噛合い途中の位置まで移動させられて、前記スリーブに入力されるスラスト力が増大させられる。そのため、前記過大なトルクによる前記スリーブと前記ギヤピースとの噛み合いを外そうとする力とスラスト力とが釣り合うことにより、前記スリーブと前記ギヤピースとの噛み合いが外れることを抑制することができるとともに、前記スリーブと前記ギヤピースとの噛合い完了状態における前記スリーブに対する比較的大きなスラスト力の入力を抑制し、摩耗による前記スリーブや前記シフトフォークなどの接触部品の耐久性の低下を抑制することができる。

本発明が適用された車両用噛合式クラッチの概略構成を説明する骨子図である。 図１の車両用噛合式クラッチの要部を拡大して示す断面図である。 図２のスリーブの内周歯とギヤピースの外周歯との噛み合いの挙動を拡大して示す図であり、第１側面部と第２側面部とが係合開始前にある状態を示す図である。 図２のスリーブの内周歯とギヤピースの外周歯との噛み合いの挙動を拡大して示す図であり、第１側面部と第２側面部とが係合途中にある状態を示す図である。 図２のスリーブの内周歯とギヤピースの外周歯との噛み合いの挙動を拡大して示す図であり、第１側面部と第２側面部とが係合完了した状態を示す図である。 本発明の他の実施例である車両用噛合式クラッチにおいて、スリーブの内周歯とギヤピースの外周歯とが噛み合う状態を拡大して示す図であり、第１側面部と第２側面部とが係合開始前にある状態を示す図である。 本発明の他の実施例である車両用噛合式クラッチにおいて、スリーブの内周歯とギヤピースの外周歯とが噛み合う状態を拡大して示す図であり、第１側面部と第２側面部とが係合途中にある状態を示す図である。 本発明の他の実施例である車両用噛合式クラッチにおいて、スリーブの内周歯とギヤピースの外周歯とが噛み合う状態を拡大して示す図であり、第１側面部と第２側面部とが係合完了した状態を示す図である。

本発明の一実施形態において、前記第１側面部および前記第２側面部は、それぞれ曲率半径が異なる曲面で形成され、前記凹形状に形成された前記第１側面部および前記第２側面部のうちの一方の曲率半径は、前記凸形状に形成された前記第１側面部および前記第２側面部のうちの他方の曲率半径よりも大きく形成されている。これにより、前記ギヤピースと前記スリーブとが噛み合わされる場合に、前記第２接触角を前記第１接触角よりも確実に小さくすることができる。

また、本発明の一実施形態において、前記第１側面部および前記第２側面部は、それぞれ複数のテーパ角度を有する逆テーパ形状に形成されている。これにより、前記ギヤピースと前記スリーブとが噛み合わされる場合に、前記第２接触角を前記第１接触角よりも確実に小さくすることができる。

また、本発明の一実施形態において、車両用噛合式クラッチは、前記ギヤピースに相対回転可能に支持されたシンクロナイザリングを有するシンクロメッシュ機構を備えている。これにより、前記スリーブは前記シンクロナイザリングを経て前記ギヤピースに噛み合わされて回転同期されるので、前記スリーブと前記ギヤピースとの回転同期をスムーズに行うことができる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の車両用動力伝達装置が適用される車両の概略構成を説明する図である。図１において、車両１０は、走行用の駆動力源として機能するエンジン１２と、駆動輪１４と、エンジン１２と駆動輪１４との間に設けられた車両用動力伝達装置１６とを備えている。車両用動力伝達装置１６は、非回転部材としてのハウジング１８内において、エンジン１２に連結された流体式伝動装置としての公知のトルクコンバータ２０、トルクコンバータ２０に連結された入力軸２２、入力軸２２に連結された無段変速機構としての公知のベルト式無段変速機２４(以下、無段変速機２４)、同じく入力軸２２に連結された前後進切換装置２６、前後進切換装置２６を介して入力軸２２に連結されて無段変速機２４と並列に設けられた伝動機構としてのギヤ機構２８を備えている。また、車両用動力伝達装置１６は、無段変速機２４及びギヤ機構２８の共通の出力回転部材である出力軸３０、カウンタ軸３２、出力軸３０及びカウンタ軸３２に各々相対回転不能に設けられて噛み合う一対のギヤから成る減速歯車装置３４、カウンタ軸３２に相対回転不能に設けられたギヤ３６に連結されたデフギヤ３８、デフギヤ３８に連結された一対の車軸４０等を備えている。このように構成された車両用動力伝達装置１６において、エンジン１２の動力すなわち伝達トルクは、トルクコンバータ２０、無段変速機２４或いは前後進切換装置２６及びギヤ機構２８、減速歯車装置３４、デフギヤ３８、及び車軸４０等を順次介して一対の駆動輪１４へ伝達される。

車両用動力伝達装置１６は、エンジン１２と駆動輪１４との間に並列に設けられた、無段変速機２４及びギヤ機構２８を備えている。車両用動力伝達装置１６は、エンジン１２の動力を入力軸２２から無段変速機２４を介して駆動輪１４側すなわち出力軸３０へ伝達する第１動力伝達経路と、エンジン１２の動力を入力軸２２からギヤ機構２８を介して駆動輪１４側すなわち出力軸３０へ伝達する第２動力伝達経路とを備え、車両１０の走行状態に応じてその第１動力伝達経路とその第２動力伝達経路とが切り換えられるように構成されている。そのため、車両用動力伝達装置１６は、エンジン１２の動力を駆動輪１４側へ伝達する動力伝達経路を、第１動力伝達経路と第２動力伝達経路とで選択的に切り替えるクラッチとして、第１動力伝達経路を断接する第１クラッチとしてのＣＶＴ走行用クラッチＣ２と、第２動力伝達経路を断接する第２クラッチとしての前進用クラッチＣ１及び後進用ブレーキＢ１とを備えている。ＣＶＴ走行用クラッチＣ２、前進用クラッチＣ１、及び後進用ブレーキＢ１は、断接装置に相当するものであり、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる公知の油圧式摩擦係合装置いわゆる摩擦クラッチである。又、前進用クラッチＣ１及び後進用ブレーキＢ１は、前後進切換装置２６を構成する要素の１つである。

トルクコンバータ２０は、入力軸２２回りにその入力軸２２に対して同心に設けられており、エンジン１２に連結されたポンプ翼車２０ｐ、及び入力軸２２に連結されたタービン翼車２０ｔを備えている。ポンプ翼車２０ｐには、たとえば車両用動力伝達装置１６の動力伝達経路の各部に潤滑油を供給する制御等を実施するための油圧を発生させる機械式油圧ポンプ４１が連結されている。機械式油圧ポンプ４１は、エンジン１２の回転と連動して作動させられる。

前後進切換装置２６は、第２動力伝達経路において入力軸２２回りにその入力軸２２に対して同心に設けられており、ダブルピニオン型の遊星歯車装置２６ｐ、前進用クラッチＣ１、及び後進用ブレーキＢ１を備えている。遊星歯車装置２６ｐは、入力要素としてのキャリア２６ｃと、出力要素としてのサンギヤ２６ｓと、反力要素としてのリングギヤ２６ｒとの３つの回転要素を有する差動機構である。キャリア２６ｃは入力軸２２に一体的に連結され、リングギヤ２６ｒは後進用ブレーキＢ１を介してハウジング１８に選択的に連結され、サンギヤ２６ｓは入力軸２２回りにその入力軸２２に対して同心に相対回転可能に設けられた小径ギヤ４２に連結されている。又、キャリア２６ｃとサンギヤ２６ｓとは、前進用クラッチＣ１を介して選択的に連結される。よって、前進用クラッチＣ１は、前記３つの回転要素のうちの２つの回転要素を選択的に連結するクラッチ機構であり、後進用ブレーキＢ１は、前記反力要素をハウジング１８に選択的に連結するクラッチ機構である。

無段変速機２４は、入力軸２２と出力軸３０との間の動力伝達経路上に設けられている。無段変速機２４は、入力軸２２に設けられた有効径が可変のプライマリプーリ６４と、出力軸３０と同心の回転軸６６に設けられた有効径が可変のセカンダリプーリ６８と、その一対のプーリ６４，６８の間に巻き掛けられた伝動ベルト７０とを備え、一対のプーリ６４，６８と伝動ベルト７０との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。無段変速機２４では、一対のプーリ６４，６８のＶ溝幅が変化して伝動ベルト７０の掛かり径いわゆる有効径が変更されることで、変速比(ギヤ比)γ(＝入力軸回転速度Ｎi／出力軸回転速度Ｎo)が連続的に変化させられる。ＣＶＴ走行用クラッチＣ２は、無段変速機２４よりも駆動輪１４側、すなわちセカンダリプーリ６８と出力軸３０との間に設けられており、セカンダリプーリ６８すなわち回転軸６６と出力軸３０との間を選択的に断接する。車両用動力伝達装置１６では、第１動力伝達経路において、ＣＶＴ走行用クラッチＣ２が係合されることで、動力伝達経路が成立させられて、エンジン１２の動力が入力軸２２から無段変速機２４を経由して出力軸３０へ伝達される。車両用動力伝達装置１６では、ＣＶＴ走行用クラッチＣ２が解放されると、第１動力伝達経路はニュートラル状態とされる。

ギヤ機構２８は、小径ギヤ４２と、小径ギヤと噛み合う大径ギヤ４６とを備えている。大径ギヤ４６は、一軸線回りに回転可能に設けられた回転軸４４すなわちギヤ機構カウンタ軸４４に対して、そのギヤ機構カウンタ軸４４の一軸線すなわち軸心Ｃに相対回転不能に設けられている。また、ギヤ機構２８は、ギヤ機構カウンタ軸４４回りにそのギヤ機構カウンタ軸４４に対して同心に相対回転可能に設けられたアイドラギヤ４８と、出力軸３０回りにその出力軸３０に対して同心に相対回転不能に設けられてそのアイドラギヤ４８と噛み合う出力ギヤ５０とを備えている。出力ギヤ５０は、アイドラギヤ４８よりも大径である。従って、ギヤ機構２８は、入力軸２２と出力軸３０との間の動力伝達経路において、所定のギヤ比(ギヤ段)としての１つのギヤ比(ギヤ段)が形成される伝動機構である。ギヤ機構カウンタ軸４４回りには、更に、大径ギヤ４６とアイドラギヤ４８との間に、これらの間を選択的に断接するシンクロメッシュ機構付車両用噛合式クラッチＤ１（以下、車両用噛合式クラッチＤ１という）が設けられている。車両用噛合式クラッチＤ１は、車両用動力伝達装置１６に備えられて、サンギヤ２６ｓから出力軸３０までの間の動力伝達経路を断接する噛合式クラッチであり、前進用クラッチＣ１よりも出力軸３０側に設けられた、第２動力伝達経路を断接する第３クラッチとして機能する。

図２は、図１の車両用噛合式クラッチＤ１の要部を拡大して示す断面図である。図２に示すように、車両用噛合式クラッチＤ１は、ギヤ機構カウンタ軸４４回りにそのギヤ機構カウンタ軸４４に対して同軸心に相対回転不能に設けられたクラッチハブ５２を備えている。また、車両用噛合式クラッチＤ１は、アイドラギヤ４８とクラッチハブ５２との間に配置されてそのアイドラギヤ４８に固設されたギヤピース５４と、クラッチハブ５２に対してスプライン嵌合されることによりギヤ機構カウンタ軸４４の軸心Ｃ回りの相対回転不能且つその軸心Ｃと平行な方向の相対移動可能に設けられた円環状のスリーブ５６とを備えている。

車両用噛合式クラッチＤ１は、クラッチハブ５２の外周面に形成された軸心Ｃに平行な図示しない外周歯と、スリーブ５６の内周面の内周歯５６ｓとがスプライン嵌合され、スリーブ５６がギヤピース５４側へ移動させられることにより、スリーブ５６の内周歯５６ｓとギヤピース５４の外周歯５４ｓとが噛み合わされている。さらに、車両用噛合式クラッチＤ１は、クラッチハブ５２と常に軸心Ｃ回りに一体的に回転させられるスリーブ５６がギヤピース５４と噛み合わされることにより、アイドラギヤ４８とギヤ機構カウンタ軸４４とが接続されている。スリーブ５６は、図示しないフォークシャフトが図示しないアクチュエータによって作動させられることにより、フォークシャフトに固設されたシフトフォーク６０を介してギヤ機構カウンタ軸４４の軸心Ｃと平行な方向に摺動させられる。シフトフォーク６０は、たとえば運転者の変速操作に応じて軸心Ｃ方向に移動させられる。シフトフォーク６０の先端部には、ピークパッド６２が外周に設けられており、シフトフォーク６０の移動によってスリーブ５６の外周面に形成された環状溝７２内の側壁面にピークパッド６２が当接させられる。

クラッチハブ５２の外周部には、キー８０を収容するための複数個のキー溝８２が、等角度間隔に形成されている。そのため、キー８０は、クラッチハブ５２とともに軸心Ｃまわりに一体的に回転させられる一方、軸心Ｃ方向への移動は許容されている。また、スリーブ５６の内周面には、キー８０に形成された径方向外側に突き出す突起８４と嵌合する複数個の凹溝８６が等角度間隔に形成されている。また、キー８０は、キー溝６４の底面から軸心Ｃ側（径方向内側）に向かって形成されているスプリング収容穴８８に収容されているスプリング９０によって、スリーブ５６側すなわち径方向外側に向かって付勢されている。そのため、スリーブ５６の凹溝８６がキー８０の突起８４と係合することで、スリーブ５６が軸心Ｃ方向に位置決めされる。

ギヤピース５４は、円環状に形成されており、その内周部が、ギヤ機構カウンタ軸４４の外周面に遊転可能すなわち相対回転可能に嵌め付けられているアイドラギヤ４８にスプライン嵌合されている。従って、ギヤピース５４は、アイドラギヤ４８と一体的に回転させられる。ギヤピース５４の外周部であって軸心Ｃ方向でクラッチハブ５２から遠ざかる側には、内周歯５６ｓと嵌合可能な外周歯５４ｓが形成されている。外周歯５４ｓは、軸心Ｃと平行に形成され、スリーブ５６が軸心Ｃ方向でアイドラギヤ４８側に移動すると、スリーブ５６の内周歯５６ｓとスプライン嵌合可能な寸法とされている。ギヤピース５４の軸心Ｃ方向でクラッチハブ５２側の外周面には、軸心Ｃ方向でクラッチハブ５２に近づくにつれて外径が小さくなるテーパ状外周面７６が形成されている。

車両用噛合式クラッチＤ１は、スリーブ５６とギヤピース５４とを噛合させる際に回転を同期させる、同期機構としての公知のシンクロメッシュ機構Ｓ１を備えている。シンクロメッシュ機構Ｓ１を構成するシンクロナイザリング５８は、円環状に形成されており、外周部には、スリーブ５６の内周歯５６ｓと嵌合可能な外周歯５８ｓが形成されている。外周歯５８ｓは、スリーブ５６が軸心Ｃ方向でアイドラギヤ４８側に移動すると、内周歯５６ｓと嵌合可能な寸法とされている。また、シンクロナイザリング５８の内周側には、ギヤピース５４のテーパ状外周面７６と面接触するテーパ状内周面７８が形成されている。テーパ状内周面７８は、軸心Ｃ方向でクラッチハブ５２から遠ざかるほど内径の寸法が大きくなっている。シンクロナイザリング５８は、ギヤピース５４に相対回転可能に支持されている。シンクロナイザリング５８の軸心Ｃ方向でクラッチハブ５２側の端部には、キー８０の軸心Ｃ方向の一端を収容するキー溝９２が、キー５８と同じ数だけ形成されている。キー８０は、シンクロナイザリング５８に対して所定の回転角だけ周方向の相対回転が許容されるように、キー溝９２の周方向の寸法が、キー８０の周方向の寸法よりも大きくされている。

また、シンクロナイザリング５８は、キー８０が軸心Ｃ方向のギヤピース５４側に移動すると、キー８０の軸心Ｃ方向の端部がシンクロナイザリング５８に当接することで、キー８０によって軸心Ｃ方向のギヤピース５４側に押圧されるようになっている。

上記のように構成される車両用噛合式クラッチＤ１において、スリーブ５６に軸心Ｃ方向の操作力が入力され、スリーブ５６が軸心Ｃ方向でアイドラギヤ４８側に移動させられると、スリーブ５６とともにキー８０が軸心Ｃ方向でアイドラギヤ４８側に移動する。そして、キー８０の軸心Ｃ方向の端部がシンクロナイザリング５８に当接すると、キー８０によってシンクロナイザリング５８が軸心Ｃ方向のアイドラギヤ４８側に押し付けられる。このとき、シンクロナイザリング５８のテーパ状内周面７８とギヤピース５４のテーパ状外周面７６とが摩擦係合することで、クラッチハブ５２とギヤピース５４との回転速度差が徐々に減少する。

スリーブ５６がさらに軸心Ｃ方向に移動すると、スリーブ５６は、キー８０の突起８４を超えて移動し、スリーブ５６の内周歯５６ｓが、シンクロナイザリング５８の外周歯５８ｓの間に押し入れられる。回転同期が完了すると、内周歯５６ｓが、ギヤピース５４の外周歯５４ｓまで押し入れられ、ギヤ機構カウンタ軸４４の回転が、車両用噛合式クラッチＤ１を介してアイドラギヤ４８に伝達される。

図３から図５は、図２のスリーブ５６の内周歯５６ｓとギヤピース５４の外周歯５４ｓとの噛み合いの挙動を拡大して示す図である。図３は、外周歯５４ｓに形成された一対の第１側面部１００と内周歯５６ｓに形成された一対の第２側面部１１０とが係合開始前にある状態を示す図である。具体的には、スリーブ５６がシフトフォーク６０によって軸心Ｃと平行にギヤピース５４に向かって移動させられたことにより、内周歯５６ｓがシンクロナイザリング５８の外周歯５８ｓに押し入れられて、スリーブ５６とシンクロメッシュ機構Ｓ１との回転同期が完了した状態を示している。図３の矢印Ａは、スリーブ５６の噛合方向すなわち内周歯５６ｓの噛合方向を示している。図３の矢印Ｒは、軸心Ｃ方向に位置固定されたギヤピース５４の軸心Ｃの回転に基づく回転方向すなわち軸心Ｃの回転に基づく外周歯５４ｓの回転方向を示している。図３の状態におけるシフトフォーク６０は、スリーブ５６に対して図２の一点鎖線示すＰ１の位置にあり、環状溝７２内のギヤピース５４側の側壁面にピークパッド６２が当接させられている。

図３に示すように、外周歯５４ｓは、歯幅方向のスリーブ５６側端部に向かって歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第１側面部１００を有している。第１側面部１００は、曲率半径Ｒ１の曲面で凹形状に形成されている。また、内周歯５６ｓは、歯幅方向のギヤピース５４側端部に向かって歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第２側面部１１０を有している。第２側面部１１０は、曲率半径Ｒ２の曲面で凸形状に形成されている。第１側面部１００の曲率半径Ｒ１は、第２側面部１１０の曲率半径Ｒ２よりも大きく形成されている。外周歯５４ｓは、第１側面部１００のスリーブ５６側端縁すなわち歯先側の端縁から外周歯先端部１０２が尖ったテーパ形状に形成されている。また、内周歯５６ｓは、第２側面部１１０のギヤピース５４側端縁すなわち歯先側の端縁から内周歯先端部１１２が尖ったテーパ形状に形成されている。

図４は、スリーブ５６の内周歯５６ｓとギヤピースの５４外周歯５４ｓとの噛合いの挙動を拡大して示す図であり、第１側面部１００と第２側面部１１０とが係合途中にある状態を示している。具体的には、図３の状態から、たとえば外力である伝達トルクによって内周歯５６ｓが外周歯５４ｓ側へ押し入るとともに、逆テーパ形状の第１側面部１００および第２側面部１１０の係合に基づき内周歯５６ｓすなわちスリーブ５６が矢印Ａ方向へ移動させられた状態を示している。図４の状態におけるシフトフォーク６０は、スリーブ５６に対して図２の実線で示すＰ０の位置にあり、環状溝７２内の側壁面にピークパッド６２は当接していない。図４に示すように、凹形状の第１側面部１００および凸形状の第２側面部１１０はそれぞれ異なる曲率半径で形成されているため、第１側面部１００と第２側面部１１０との第１接触面Ｈａは第１側面部１００および第２側面部１１０のそれぞれ一部の面同士による接触部分により形成されている。図４の角度θａは、第１側面部１００と第２側面部１１０との接触面Ｈａが軸心Ｃを通る面に対して成す第１接触角を示している。

図５は、スリーブ５６の内周歯５６ｓとギヤピース５４の外周歯５４ｓとの噛み合いの挙動を拡大して示す図であり、第１側面部１００と第２側面部１１０とが係合を完了した状態を示している。具体的には、図４に示す係合途中にある状態から、たとえば伝達トルクによって内周歯５６ｓが外周歯５４ｓ側へさらに押し入るとともに、逆テーパ形状の第１側面部１００および第２側面部１１０の係合に基づき内周歯５６ｓが矢印Ａ方向へさらに移動させられて、必要な噛合い代が確保された状態すなわち内周歯５６ｓと外周歯５４ｓとが十分に噛み合った状態を示している。図５の状態におけるシフトフォーク６０は、スリーブ５６に対して図２の一点鎖線で示すＰ２の位置にあり、環状溝７２のギヤピース５４側の壁面とは反対側の壁面にピークパッド６２が当接させられている。図５の角度θｂは、第１側面部１００と第２側面部１１０との第２接触面Ｈｂが軸心Ｃを通る面に対して成す第２接触角を示している。図４および図５に示すように、第１側面部１００および第２側面部１１０は、第１接触角θａが第２接触角θｂよりも大きくなるような曲率半径Ｒ１、Ｒ２によってそれぞれ形成されている。

図４の矢印Ｆａおよび図５の矢印Ｆｂは、第１側面部１００と第２側面部１１０との接触面すなわち第１接触面Ｈａおよび第２接触面Ｈｂにおいて、たとえば伝達トルクなどに応じてスリーブ５６の内周歯５６ｓに入力されるスラスト力をそれぞれ示している。スラスト力は、内周歯５６ｓの噛合方向すなわち矢印Ａ方向に入力される。スラスト力の大きさは、前記接触面が軸心Ｃを通る面に対して成す接触角度の大きさによって異なり、前記接触角度が大きくなるとスラスト力も大きくなる。したがって、図４および図５に示すように、第２接触角θｂを成して第１側面部１００と第２側面部１１０とが接触している状態において内周歯５６ｓに入力される第２スラスト力Ｆｂよりも、第１接触角θａを成して第１側面部１００と第２側面部１１０とが接触している状態において内周歯５６ｓに入力される第１スラスト力Ｆａの方が大きくなる。すなわち、第１側面部１００と第２側面部１１０とが係合を完了した状態の第２接触面Ｈｂの位置における第２スラスト力Ｆｂよりも、第１接触部１００と第２側面部１１０とが係合途中にある状態の第１接触面Ｈａの位置における第１スラスト力Ｆａの方が大きくなる。

以上のように構成された車両用噛合式クラッチＤ１では、逆テーパ形状に形成された第１側面部１００と第２側面部１１０とが係合することにより、外力たとえば伝達トルクなどに応じてスリーブ５６の内周歯５６ｓにスラスト力が入力されて、スリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いが外れることが抑制されている。車両用噛合式クラッチＤ１では、第１スラスト力Ｆａが第２スラスト力Ｆｂよりも大きくなるように第１側面部１００および第２側面部１１０を形成していることにより、過大な外力たとえば過大なトルクに対して、第２スラスト力Ｆｂではスリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いが外れる場合であっても、第１スラスト力Ｆａではスリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いが外れることが抑制される。すなわち、スリーブ５６がギヤピース５４と十分に噛み合っている噛合い完了状態から、前記過大なトルクが入力されることによってスリーブ５６がギヤピース５４から離れる方向へ移動させられる場合に、スリーブ５６の移動に伴ってスリーブ５６に入力される前記過大なトルクに対するスラスト力は増大していくので、スラスト力と前記過大なトルクによるスリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いを外そうとする力とが釣り合う位置でスリーブ５６の移動が止まる。したがって、スリーブ５６とギヤピース５４との噛合い完了状態において、スリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いに不具合が発生しないような通常の想定トルクに対応する第２スラスト力Ｆｂに対して、前記通常の想定トルクよりも大きいトルクたとえば捩れや衝撃などによる前記過大なトルクに対応する第１スラスト力Ｆａが生じる第１接触角θａを成す第１側面部１００および第２側面部１１０を形成することにより、外力によってスリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いが外れることが抑制できる。

このように、本実施例の車両用噛合式クラッチＤ１によれば、外周歯５４ｓは、歯幅方向のスリーブ５６側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第１側面部１００を有し、内周歯５６ｓは、歯幅方向のギヤピース５４側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第２側面部１１０を有している。また、第１側面部１００および第２側面部１１０は、相互に係合可能に形成されるとともに、第１側面部１００および第２側面部１１０のうちの一方が凹形状に形成され且つ他方が凸形状に形成されている。さらに、ギヤピース５４とスリーブ５６とが噛み合わされる場合に、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い完了の位置まで移動させられた状態において第１側面部１００と第２側面部１１０とのうちの相互に接触した第２接触面Ｈｂが成す軸心Ｃを通る面に対する第２接触角θｂは、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い途中の位置まで移動させられた状態において第１側面部１００と第２側面部１１０とのうちの相互に接触した第１接触面Ｈａが成す軸心Ｃを通る面に対する第１接触角θａよりも小さくなるように形成されている。これにより、スリーブ５６がギヤピース５４に対して噛合い完了の位置まで移動させられた状態、すなわちスリーブ５６とギヤピース５４との噛合い完了状態においてスリーブ５６に入力される第２スラスト力Ｆｂは、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い途中の位置まで移動させられた状態においてスリーブ５６に入力される第１スラスト力Ｆａよりも小さくなる。すなわち、捩れや衝撃などによる過大なトルクがスリーブ５６またはギヤピース５４に入力された場合に、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い完了の位置から噛合い途中の位置まで移動させられて、スリーブ５６に入力されるスラスト力が増大させられる。そのため、前記過大なトルクによるスリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いを外そうとする力と第１スラスト力Ｆａとが釣り合うことにより、スリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いが外れることを抑制することができるとともに、スリーブ５６とギヤピース５４との噛合い完了状態における状態におけるスリーブ５６に対する比較的大きなスラスト力の入力を抑制し、摩耗によるスリーブ５６やピークパッド６２などの接触部品の耐久性の低下を抑制することができる。

また、本実施例の車両用噛合式クラッチＤ１によれば、第１側面部１００および第２側面部１１０は、それぞれ曲率半径が異なる曲面で形成され、凹形状に形成された第１側面部１００および第２側面部１１０のうちの一方の曲率半径は、凸形状に形成された第１側面部１００および第２側面部１１０のうちの他方の曲率半径よりも大きく形成されている。これにより、ギヤピース５４とスリーブ５６とが噛み合わされる場合に、第２接触角θｂを第１接触角θａよりも確実に小さくすることができる。

また、本実施例の車両用噛合式クラッチＤ１によれば、ギヤピース５４に相対回転可能に支持されたシンクロナイザリング５８を有するシンクロメッシュ機構Ｓ１を備えている。これにより、スリーブ５６はシンクロナイザリング５８を経てギヤピース５４に噛み合わされて回転同期されるので、スリーブ５６とギヤピース５４との回転同期をスムーズに行うことができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、前述の実施例１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図６から図８は、本実施例の車両用噛合式クラッチＤ１において、スリーブ５６の内周歯２０２ｓとギヤピース５４の外周歯２００ｓとの噛み合いの挙動を拡大して示す図である。図６は、外周歯２００ｓに形成された一対の第１側面部２１０と内周歯２０２ｓに形成された一対の第２側面部２２０とが係合開始前にある状態を示す図である。具体的には、スリーブ５６がシフトフォーク６０によって軸心Ｃと平行にギヤピース５４に向かって移動させられたことにより、内周歯２０２ｓがシンクロナイザリング５８の外周歯５８ｓに押し入れられて、スリーブ５６とシンクロメッシュ機構Ｓ１との回転同期が完了した状態を示している。図６の矢印Ａは、スリーブ５６の軸心Ｃ方向すなわち内周歯２０２ｓの噛合い方向を示している。図６の矢印Ｒ方向は、軸心Ｃの回転に伴うギヤピース５４の回転方向を示している。図６の状態におけるシフトフォーク６０は、スリーブ５６に対して図２の一点鎖線に示すＰ１の位置にあり、環状溝７２内のギヤピース５４側の側壁面にピークパッド６２が当接させられる。

図６に示すように、外周歯２００ｓは、歯幅方向のスリーブ５６側端部に向かって歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第１側面部２１０を有している。第１側面部２１０は、複数のテーパ角を有する段付き形状に形成されている。第１側面部２１０は、凹形状に形成されて、軸心Ｃを通る面に対してテーパ角度θｄを成す歯元側第１側面部２１０ｄと、軸心Ｃを通る面に対してテーパ角度θｅを成す歯先側第１側面部２１０ｅとを有している。また、内周歯５６ｓは、歯幅方向にギヤピース５４側端部に向かって歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第２側面部２２０を有している。第２側面部２２０は、複数のテーパ角を有する段付き形状に形成されている。第２側面部２２０は、凸形状に形成されて、軸心Ｃを通る面に対してテーパ角度θｅを成す歯元側第２側面部２２０ｅと、軸心Ｃを通る面に対してテーパ角度θｄを成す歯先側第２側面部２２０ｄとを有している。ここで本実施例では、歯元側第１側面部２１０ｄおよび歯先側第２側面部２２０ｄは、同じテーパ角度θｄを為して形成されているが、必ずしもこれに限らず、歯元側第１側面部２１０ｄおよび歯先側第２側面部２２０ｄは、異なるテーパ角度を為して形成されていてもよい。また、歯先第１側面部２１０ｅおよび歯元側第２側面部２２０ｅは、同じテーパ角度θｅを為して形成されているが、必ずしもこれに限らず、歯先第１側面部２１０ｅおよび歯元側第２側面部２２０ｅは、異なるテーパ角度を為して形成されていてもよい。外周歯２００ｓは、第１側面部２１０のスリーブ５６側端縁すなわち歯先側端縁から外周歯先端部２１２が尖ったテーパ形状となっている。また、内周歯２０２ｓは、第２側面部２２０のギヤピース５４側端縁すなわち歯先側端縁から内周歯先端部２２２が尖ったテーパ形状となっている。

図７は、スリーブ５６の内周歯２０２ｓとギヤピース５４の外周歯２００ｓとの噛み合いの挙動を拡大して示す図であり、第１側面部２１０と第２側面部２２０とが係合途中にある状態を示している。具体的には、図６の状態から、たとえば外力である伝達トルクによって内周歯２０２ｓが外周歯２００ｓ側へ押し入るとともに、逆テーパ形状の第１側面部２１０および第２側面部２２０の係合に基づき内周歯２０２ｓすなわちスリーブ５６が矢印の方向へ移動させられた状態を示している。図７の状態におけるシフトフォーク６０は、スリーブ５６に対して図２の実線で示すＰ０の位置にあり、環状溝７２内の側壁面にピークパッド６２は当接していない。図７に示すように、第１側面部２１０と第２側面部２２０との第１接触面Ｈｆは、第１側面部２１０の歯先側第１側面部２１０ｅおよび第２側面部２２０の歯先側第２側面部２２０ｄのそれぞれ一部の面同士による接触部分により形成されている。図７の角度θｆは、歯先側第１側面部２１０ｅと歯先側第２側面部２２０ｄとの第１接触面Ｈｆが軸心Ｃを通る面に対して成す第１接触角を示している。

図８は、スリーブ５６の内周歯２０２ｓとギヤピース５４の外周歯２００ｓとの噛み合いの挙動を拡大して示す図であり、第１側面部２１０と第２側面部２２０とが係合を完了した状態を示している。具体的には、図８に示す係合途中にある状態から、たとえば伝達トルクによって内周歯２０２ｓが外周歯２００ｓ側へさらに押し入るとともに、逆テーパ形状の第１側面部２１０および第２側面部２２０の係合に基づき内周歯２０２ｓが矢印Ａ方向へさらに移動させられて、必要な噛合い代が確保された状態すなわち内周歯２０２ｓと外周歯２００ｓとが噛み合った状態を示している。図８の状態におけるシフトフォーク６０は、スリーブ５６に対して図２の一点鎖線で示すＰ２の位置にあり、環状溝７２内のギヤピース５４側の側壁面とは反対側の側壁面にピークパッド６２が当接させられている。図８に示すように、第１側面部２１０と第２側面部２２０との第１接触面Ｈｇは、第１側面部２１０の歯元側第１側面部２１０ｄおよび第２側面部２２０の歯先側第２側面部２２０ｄのそれぞれ一部の面同士による接触部分により形成されている。図８の角度θｇは、第１側面部２１０と第２側面部２２０との第２接触面Ｈｇが軸心Ｃを通る面に対して成す第２接触角を示している。図７および図８に示すように、第１側面部２１０および第２側面部２２０は、第１接触角θｆが第２接触角θｇよりも大きくなるような複数のテーパ角度θｄ、θｅを有する段付き形状にそれぞれ形成されている。

図７の矢印Ｆｆおよび図８の矢印Ｆｇは、第１側面部２１０と第２側面部２２０との接触面すなわち第１接触面Ｈｆおよび第２接触面Ｈｇにおいて、たとえば伝達トルクなどに応じてスリーブ５６の内周歯２０２ｓに入力されるスラスト力をそれぞれ示している。スラスト力は、内周歯２０２ｓの噛合方向すなわち矢印Ａ方向に入力される。スラスト力の大きさは、前記接触面が軸心Ｃを通る面に対して成す接触角度の大きさによって異なり、前記接触角度が大きくなるとスラスト力も大きくなる。したがって、図７および図８に示すように、第２接触角θｇを為して第１側面部２１０と第２側面部２２０と接触している状態において内周歯２０２ｓに入力される第２スラスト力Ｆｇよりも、第１接触角θｆを為して第１側面部２１０と第２側面部２２０と接触している状態において内周歯２０２ｓに入力される第１スラスト力Ｆｆの方が大きくなる。すなわち、第１側面部２１０と第２側面部２２０とが係合を完了した状態の第２接触面Ｈｇの位置における第２スラスト力Ｆｇよりも、第１接触部２１０と第２側面部２２０とが係合途中にある状態の第１接触面Ｈｆの位置における第１スラスト力Ｆｆの方が大きくなる。

このように、本実施例の車両用噛合式クラッチＤ１によれば、外周歯２００ｓは、歯幅方向のスリーブ５６側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成され、且つ凹形状に形成された一対の第１側面部２１０を有し、内周歯２０２ｓは、歯幅方向のギヤピース５４側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成され、且つ凸形状に形成された一対の第２側面部２２０を有している。また、第１側面部２１０および第２側面部２２０は、複数のテーパ角度θｄ、θｅを有してそれぞれ形成されている。さらに、ギヤピース５４とスリーブ５６とが噛み合わされる場合に、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い完了の位置まで移動させられた状態において第１側面部２１０と第２側面部２２０とのうちの相互に接触した第２接触面Ｈｇが成す軸心Ｃを通る面に対する第２接触角θｇは、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い途中の位置まで移動させられた状態において第１側面部２１０と第２側面部２２０とのうちの相互に接触した第１接触面Ｈｆが成す軸心Ｃを通る面に対する第１接触角θｆよりも小さくなるように形成されている。これにより、スリーブ５６とギヤピース５４との噛合い完了状態においてスリーブ５６に入力される第２スラスト力Ｆｇは、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い途中の位置まで移動させられた状態においてスリーブ５６に入力される第１スラスト力Ｆｆよりも小さくなる。すなわち、捩れや衝撃などによる過大なトルクがスリーブ５６またはギヤピース５４に入力された場合に、スリーブ５６がギヤピース５４との噛合い完了の位置から噛合い途中の位置まで移動させられて、スリーブ５６に入力されるスラスト力が増大させられる。そのため、前記過大なトルクによるスリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いを外そうとする力と第１スラスト力Ｆｆとが釣り合うことにより、スリーブ５６とギヤピース５４との噛み合いが外れることを抑制することができるとともに、スリーブ５６とギヤピース５４との噛合い完了状態におけるスリーブ５６に対する比較的大きなスラスト力の入力を抑制し、摩耗によるスリーブ５６やピークパッド６２などの接触部品の耐久性の低下を抑制することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

５４：ギヤピース
５４ｓ、２００ｓ：外周歯
５６：スリーブ
５６ｓ、２０２ｓ：内周歯
６０：シフトフォーク
７２：環状溝
１００、２１０：第１側面部
１１０、２２０：第２側面部
Ｄ１：シンクロメッシュ機構付車両用噛合式クラッチ（車両用噛合式クラッチ）
θａ、θｆ：第１接触角
θｂ、θｇ：第２接触角
Ｈａ、Ｈｆ：第１接触面
Ｈｂ、Ｈｇ：第２接触面

Claims (1)

1. 変速操作に応じて一軸線方向に移動させられるシフトフォークと、前記シフトフォークが係合する環状溝が外周面に形成され、前記一軸線方向に移動可能且つ前記一軸線まわりに回転可能に設けられた円環状のスリーブと、前記スリーブに対して前記一軸線まわりに相対回転可能に設けられ、前記スリーブが移動させられた際に前記スリーブの内周面に形成されている内周歯と噛み合う外周歯が外周面に形成されているギヤピースとを、含む車両用噛合式クラッチであって、
   前記外周歯は、歯幅方向の前記スリーブ側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第１側面部を有し、
   前記内周歯は、歯幅方向の前記ギヤピース側端部に向かうほど歯厚が増大する逆テーパ形状に形成された一対の第２側面部を有し、
   前記第１側面部および前記第２側面部は、相互に係合可能に形成されるとともに、前記第１側面部および前記第２側面部のうちの一方が凹形状に形成され且つ他方が凸形状に形成され、
   前記ギヤピースと前記スリーブとが噛み合わされる場合に、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合い完了の位置まで移動させられた状態において前記第１側面部と前記第２側面部とのうちの相互に接触した第２接触面が成す前記一軸線を通る面に対する第２接触角は、前記スリーブが前記ギヤピースとの噛合い途中の位置まで移動させられた状態において前記第１側面部と前記第２側面部とのうちの相互に接触した第１接触面が成す前記一軸線を通る面に対する第１接触角よりも小さいことを特徴とする車両用噛合式クラッチ。
   
   
   

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