JP4875302B2 - ドグクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、主として多段変速機の切換手段に使用されるドグクラッチに関し、特に、伝動軸に回転自在に支承される回転伝動部材に相対回転可能に支持される第１ドグクラッチ部材と、この第１ドグクラッチ部材に係合、離脱し得るように前記伝動軸に摺動可能に支承される第２ドグクラッチ部材と、前記回転伝動部材及び第１ドグクラッチ部材間に介装されて、その間の発生トルクにより所定の相対回転遊びの範囲で弾性変形されるダンパばねとからなり、第１及び第２ドグクラッチ部材の係合時のトルクショックをダンパばねにより緩和するようにしたドグクラッチの改良に関する。

かゝるドグクラッチは、下記特許文献１に開示されるように、既に知られている。
特開２０００−３５１２９号公報

従来のかゝるドグクラッチでは、第１及び第２ドグクラッチ部材の各ドグ爪の先端面がフラットになっているため、クラッチオン状態にすべく、第２ドグクラッチ部材を第１ドグクラッチ部材側にシフトしたとき、屡々ドグ爪の先端面同士が衝突してしまい、シフト操作の繰り返しを余儀なくされることがある。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、常に１回のクラッチオン操作によりクラッチオン状態を、ショックを伴なうことなくスムーズに得ることができるようにした前記ドグクラッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、伝動軸と、この伝動軸に回転自在に支承される回転伝動部材との間のトルク伝達経路に介装されるドグクラッチであって、前記回転伝動部材に相対回転可能に支持される円環状の第１ドグクラッチ部材と、この第１ドグクラッチ部材に係合、離脱し得るように前記伝動軸に摺動可能に支承される円環状の第２ドグクラッチ部材と、前記回転伝動部材及び第１ドグクラッチ部材間に介装されて、その間の発生トルクにより所定の相対回転遊びの範囲で弾性変形されるダンパばねとからなるものにおいて、前記回転伝動部材と前記第１ドグクラッチ部材との相互間を、その相互が前記所定の相対回転遊びの範囲でのみ相対回転し得るよう連結し、その連結部とは独立して配置されて前記第１ドグクラッチ部材及び前記第２ドグクラッチ部材間を係合、離脱するための機構を備え、前記機構は、前記第１ドグクラッチ部材の周面にその全周に亘り同一ピッチで形成されたスプライン歯よりなる第１ドグ歯と、前記第２ドグクラッチ部材の、前記第１ドグクラッチ部材との対向面に設けた筒状壁にその全周に亘り前記第１ドグ歯と同一ピッチで形成されて該第１ドグ歯に対し軸方向摺動可能且つ相対回転不能に嵌合するスプライン歯よりなる第２ドグ歯とを有していて、その両ドグ歯が第２ドグクラッチ部材の軸方向移動により互いに係合、離脱可能であり、前記第１及び第２ドグ歯の対向端には、前記第２ドグクラッチ部材の第１ドグクラッチ部材側への軸方向移動により互いに当接して第２ドグ歯の第１ドグ歯との係合位置への移動を誘導するチャンファをそれぞれ形成して、前記第２ドグクラッチ部材の第１ドグクラッチ部材側への軸方向移動過程では、前記両ドグ歯のチャンファ相互が当接して滑り合う時点から前記ダンパばねの圧縮変形が進むようにしたことを特徴とする。

尚、前記伝動軸は、本発明の後述する実施例中の出力軸３に対応し、前記回転伝動部材は同実施例中の第１従動ギヤ及び第２従動ギヤに対応し、第２ドグクラッチ部材は同実施例中の第５従動ギヤ１５ｂ及び第６従動ギヤ１６ｂに対応する。

上記特徴によれば、回転伝動部材が出力軸に対して回転しているとき、ドグクラッチをオン状態にすべく、第２ドグクラッチ部材を第１ドグクラッチ部材側にシフトすると、先ず第１及び第２ドグ歯のチャンファ同士が必ず当接し、次いで当接したチャンファ同士を滑らせながら、スプライン歯よりなる第２ドグ歯は、これと同一ピッチのスプライン歯よりなる第１ドグ歯との正規の係合位置へとシフトされる。しかも、当接したチャンファ同士が滑り合うときから、回転伝動部材及び第１ドグクラッチ部材間の相対回転が前記遊びの限界に達するまで、ダンパばねの弾性変形が進むので、両ドグクラッチ部材の係合時のトルクショックを緩和することができる。したがって、常に１回のシフト操作によりトルクショックの少ないクラッチオン状態をスムーズに得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の好適な実施例に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施例例及び第２実施例に係るドグクラッチを備えた自動二輪車用多段変速機の縦断平面図、図２は図１中の第１実施例の１速用ドグクラッチの２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の４−４線断面図、図５は第１実施例のドグクラッチのオン過渡状態説明図、図６は同ドグクラッチのオン状態説明図、図７は図１中の第２実施例の２速用ドグクラッチの７−７線断面図である。

先ず図１において、自動二輪車用変速機Ｔは、図示外のエンジンのクランクケースと一体に形成されるミッションケース１と、このミッションケース１に支持されて互いに並行に並ぶ入力軸２及び出力軸３とを備える。入力軸２は、ミッションケース１の左右両側壁にニードルベアリング４及びボールベアリング５を回転自在に支承されると共に、そのミッションケース１の右側壁外に突出した外端部に、エンジンの動力が発進クラッチ（図示せず）を介して伝達されるようになっている。

また出力軸３は、ミッションケース１の左右両側壁にボールベアリング６及びニードルベアリング７を介して回転自在に支承されると共に、そのミッションケース１の左側壁外に突出した外端部には、図示外の後輪に動力を伝達するチェーン伝動装置の駆動スプロケット８が取り付けられる。

ミッションケース１内において、入力軸２及び出力軸３間には、右側から１速ギヤ列１１、５速ギヤ列１５、４速ギヤ列１４、３速ギヤ列１３、６速ギヤ列１６及び２速ギヤ列１２が順次配設される。

１速ギヤ列１１は、入力軸２に一体に形成される１速駆動ギヤ１１ａと、出力軸３に回転自在且つ軸方向移動不能に支持されて、１速駆動ギヤ１１ａに噛合する１速従動ギヤ１１ｂとで構成される。５速ギヤ列１５は、入力軸２に回転自在且つ軸方向移動不能に支持される３速駆動ギヤ１３ａと、出力軸３に摺動自在にスプライン嵌合されて５速駆動ギヤ１５ａに噛合する５速従動ギヤ１５ｂとで構成される。４速ギヤ列１４は、入力軸２に摺動自在にスプライン嵌合される４速駆動ギヤ１４ａと、出力軸３に回転自在且つ軸方向移動不能に支持されて４速駆動ギヤ１４ａに噛合する４速従動ギヤ１４ｂとで構成される。３速ギヤ列１３は、４速駆動ギヤ１４ａに一体に連結されて入力軸２に摺動自在にスプライン嵌合される３速駆動ギヤ１３ａと、出力軸３に回転自在且つ軸方向移動不能に支持されて３速駆動ギヤ１３ａに噛合する３速従動ギヤ１３ｂとで構成される。６速ギヤ列１６は、入力軸２に回転自在且つ軸方向移動不能に支持される６速駆動ギヤ１６ａと、出力軸３に摺動自在に嵌合されて６速駆動ギヤ１６ａに噛合する３速従動ギヤ１３ｂとで構成される。２速ギヤ列１２は、入力軸２に軸方向移動不能にスプライン嵌合される２速駆動ギヤ１２ａと、出力軸３に回転自在且つ軸方向移動不能に支持されて２速駆動ギヤ１２ａに噛合する２速従動ギヤ１２ｂとで構成される。

１速従動ギヤ１１ｂ及び５速従動ギヤ１５ｂ間には１速ギヤ列１１を確立するための１速用ドグクラッチ２１が、また５速駆動ギヤ１５ａ及び４速駆動ギヤ１４ａ間には５速ギヤ列１５を確立するための５速用ドグクラッチ２５が、４速従動ギヤ１４ｂ及び５速従動ギヤ１５ｂ間には４速ギヤ列１４を確立するための４速用ドグクラッチ２４が、３速従動ギヤ１３ｂ及び６速従動ギヤ１６ｂ間には３速ギヤ列１３を確立するための３速用ドグクラッチ２３が、６速駆動ギヤ１６ａ及び３速駆動ギヤ１３ａ間には６速ギヤ列１６を確立するための６速用ドグクラッチ２６が、２速従動ギヤ１２ｂ及び６速従動ギヤ１６ｂ間には２速ギヤ列を確立するための２速用ドグクラッチ２２がそれぞれ設けられる。これらドグクラッチのうち、１速用ドグクラッチ２１に本発明の第１実施例が、また２速用ドグクラッチ２２に第２実施例がそれぞれ適用される。３速用〜６速用ドグクラッチ２３〜２６は、ダンパばねを持たない従来一般型の構成であるので、その説明は省略する。

さて、図１〜図６により、本発明の第１実施例に係る１速用ドグクラッチ２１について説明する。

図１及び図２において、１速従動ギヤ１１ｂの、５速従動ギヤ１５ｂ側の側面には、１速従動ギヤ１１ｂのハブ３０を囲繞する環状凹部３１が形成され、この凹部３１において第１ドグクラッチ部材３２がハブ３０の外周にスプライン嵌合される。その際、ハブ３０及び第１ドグクラッチ部材３２の各スプライン嵌合部では、スプライン溝３６，３７の幅がスプライン歯３４，３５の幅より遥かに大きく、図示例ではスプライン歯３４，３５の幅の数倍に設定され、これにより第１ドグクラッチ部材３２及びハブ３０間に所定の相対回転遊びθ、θが設けられる。またハブ３０には、第１ドグクラッチ部材３２のハブ３０からの離脱を阻止する止環３３が係止される。

図１、図２及び図４に示すように、１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２の各対向側面には、開口面を互いに対向させて対をなすばね保持凹部３８，３９が複数組形成される。各組のばね保持凹部３８，３９は、１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２と同心の円弧状をなしており、両ばね保持凹部３８，３９内に一個のコイルばねからなるダンパばね４０が収容される。その際、各ダンパばね４０には、これがばね保持凹部３８，３９の内端面を押圧するよう、圧縮方向に予荷重が付与される。而して、相対向するばね保持凹部３８，３９が図３のように同位相となっている第１ドグクラッチ部材３２の無負荷状態では、１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２の各スプライン歯３４，３５は、図２に示すように、対応するスプライン溝３６，３７の中央位置を占めるようになっている。

第１ドグクラッチ部材３２の外周面には歯車状の第１ドグ歯４１が形成される。一方、１速従動ギヤ１１ｂに隣接する５速従動ギヤ１５ｂには、１速従動ギヤ１１ｂの凹部３１に突入する筒状壁４４が一体に形成されており、この筒状壁４４の内周面には、上記第１ドグ歯４１と全周に亙り実質上ガタ無く係合し得る歯車状の第２ドグ歯４２が形成される。しかも第１ドグ歯４１及び第２ドグ歯４２の各対向端部には回転方向に沿って山形に並ぶ一対のチャンファ４１ａ，４２ａが形成される。

而して、第２ドグ歯４２を備えた５速従動ギヤ１５ｂは、１速用ドグクラッチ２１の第２ドグクラッチ部材を兼ねるものであるから、以下、これを第２ドグクラッチ部材１５ｂと呼ぶことにする。

次に、本発明の第１実施例の作用について説明する。

変速機Ｔがニュ−トラル状態にあれば、１速ギヤ列１１では、エンジンから発進クラッチを介して入力軸２に伝達される回転が、入力軸２と一体の１速駆動ギヤ１１ａに伝達して、それを回転し続け、その回転は、さらに１速従動ギヤ１１ｂに伝達して、それを矢印Ａ方向に回転させるが、１速従動ギヤ１１ｂは出力軸３上を空転するのみである。１速従動ギヤ１１ｂのこのような無負荷状態では、前述のように、ダンパばね４０の予荷重によって、１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２の各スプライン歯３４，３５は、対応するスプライン溝３６，３７の中央位置を占めている（図２参照）。

いま、１速ギヤ列１１を確立すべく、図示しない発進クラッチを遮断して入力軸２を自由にした状態で、第２ドグクラッチ部材１５ｂを第１ドグクラッチ部材３２側にシフトすると、先ず図５（Ｃ）に示すように、第２ドグクラッチ部材１５ｂにおける第２ドグ歯４２のチャンファ４２ａが第１ドグクラッチ部材３２における第１ドグ歯４１のチャンファ４１ａに必ず当接し、次いで当接したチャンファ４１ａ，４２ａ同士を滑らせながら、第２ドグ歯４２は、図６（Ｃ）に示すように第１ドグ歯４１との正規の係合位置へとシフトされ、１速用ドグクラッチ２１はオン状態となる。このように１速用ドグクラッチ２１は、第１及び第２ドグ歯４１，４２のチャンファ４１ａ，４２ａの誘導作用により、第２ドグクラッチ部材１５ｂの１回のシフト操作で確実にオン状態にすることができる。

ところで、発進クラッチを遮断したとは言え、発進クラッチに多少とも残存するクリープ現象及び慣性力により、入力軸２は軽微なトルクをもって回転を継続するため、１速駆動ギヤ１１ａを介して１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２を回転し続けることになる。そこで、出力軸３により回転を阻止されている第２ドグクラッチ部材１５ｂにおける第２ドグ歯４２のチャンファ４２ａが、回転中の第１ドグクラッチ部材３２における第１ドグ歯４１のチャンファ４１ａに当接して、第１ドグクラッチ部材３２の回転を阻止すると、１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２間の相対回転により、図５（Ｂ）に示すように、ばね保持凹部３８，３９に位相ずれが起きてダンパばね４０が圧縮され、このダンパばね４０の反発力により発生する反力トルクと１速従動ギヤ１１ｂの軽微な回転トルクとが釣り合うところで、入力軸２及び１速ギヤ列１１の回転は停止する。

したがって、第１及び第２ドグ歯４１，４２のチャンファ４１ａ，４２ａの当接時点から、両ドグ歯４１，４２が適正に係合するまでダンパばね４０の圧縮変形は進むから、その間に伝動系に発生するトルクショックを効果的に吸収することができる。

次に、車両を発進すべく、発進クラッチを遮断状態から接続状態に移すと、出力軸３から受ける負荷により、１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２の相対回転角度が増加して、ダンパばね４０の圧縮変形が更に進んだ後、１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２のスプライン歯３４，３５同士が当接する（即ち片側の遊びθが無くなる）ことになるので、その当接衝撃は比較的少ない。こうして１速従動ギヤ１１ｂ及び第１ドグクラッチ部材３２の相対回転が阻止される結果、入力軸２に伝達されるエンジンの駆動トルクは、１速駆動ギヤ１１ａ、１速従動ギヤ１１ｂ、１速従動ギヤ１１ｂのスプライン歯３４、第１ドグクラッチ部材３２のスプライン歯３５、第１ドグ歯４１、第２ドグ歯４２及び第１ドグクラッチ部材３２を順次経て出力軸３へと伝達される。

低速走行中、１速ギヤ列１１を確立すべく、第２ドグクラッチ部材１５ｂを第１ドグクラッチ部材３２側にシフトした場合には、第１ドグクラッチ部材３２が１速従動ギヤ１１ｂに対して駆動側となるだけで、上記と同様の作用により、ダンパばね４０の圧縮変形によりトルクショックを吸収、緩和しながら、１速用ドグクラッチ２１を確実にオン状態にすることができる。

再び図１において、本発明の第２実施例に係る２速用ドグクラッチ２２は、スプライン歯３４，３５を、２速従動ギヤ１２ｂの凹部３１に臨むリム４５の内周面と、それに嵌合される第１ドグクラッチ部材３２の外周面とにそれぞれ形成した点、並びに歯車状の第１ドグ歯４１及び第２ドグ歯４２を、第１ドグクラッチ部材３２の内周面と、第２ドグクラッチ部材を兼ねる６速従動ギヤ１６ｂの筒状壁４４外周面とにそれぞれ形成した点を除けば、前記１速用ドグクラッチ２１と同様の構成であるので、２速用ドグクラッチ２２において、前記１速用ドグクラッチ２１との対応する部分には、それと同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

この２速用ドグクラッチ２２においても、前記１速用ドグクラッチ２１と同様な作用効果を発揮することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことができる。例えば、３速〜６速用ドグクラッチ２３〜２６にも本発明を適用することができるが、特に、変速ショックが発生し易い低速側のドグクラッチに適用して効果的である。

本発明の第１実施例例及び第２実施例に係るドグクラッチを備えた自動二輪車用多段変速機の縦断平面図。 図１中の第１実施例の１速用ドグクラッチの２−２線断面図。 図１の３−３線断面図。 図１の４−４線断面図。 第１実施例のドグクラッチのオン過渡状態説明図。 同ドグクラッチのオン状態説明図。 図１中の第２実施例の２速用ドグクラッチの７−７線断面図。

３・・・・・・伝動軸（出力軸）
１１ｂ・・・・回転伝動部材（１速従動ギヤ）
１５ｂ・・・・第２ドグクラッチ部材（５速従動ギヤ）
１６ｂ・・・・第２ドグクラッチ部材（５速従動ギヤ）
２１・・・・・ドグクラッチ（１速用ドグクラッチ）
２２・・・・・ドグクラッチ（２速用ドグクラッチ）
３２・・・・・第１ドグクラッチ部材
４１・・・・・第１ドグ歯
４１ａ・・・・チャンファ
４２・・・・・第２ドグ歯
４２ａ・・・・チャンファ
θ・・・・・・相対回転遊び

Claims (1)

1. 伝動軸（３）と、この伝動軸（３）に回転自在に支承される回転伝動部材（１１ｂ，１２ｂ）との間のトルク伝達経路に介装されるドグクラッチであって、
   前記回転伝動部材（１１ｂ，１２ｂ）に相対回転可能に支持される円環状の第１ドグクラッチ部材（３２）と、この第１ドグクラッチ部材（３２）に係合、離脱し得るように前記伝動軸（３）に摺動可能に支承される円環状の第２ドグクラッチ部材（１５ｂ，１６ｂ）と、前記回転伝動部材（１１ｂ，１２ｂ）及び第１ドグクラッチ部材（３２）間に介装されて、その間の発生トルクにより所定の相対回転遊び（θ）の範囲で弾性変形されるダンパばね（４０）とからなるものにおいて、
   前記回転伝動部材（１１ｂ，１２ｂ）と前記第１ドグクラッチ部材（３２）との相互間を、その相互が前記所定の相対回転遊び（θ）の範囲でのみ相対回転し得るよう連結し、 その連結部とは独立して配置されて前記第１ドグクラッチ部材（３２）及び前記第２ドグクラッチ部材（１５ｂ，１６ｂ）間を係合、離脱するための機構を備え、
   前記機構は、前記第１ドグクラッチ部材（３２）の周面にその全周に亘り同一ピッチで形成されたスプライン歯よりなる第１ドグ歯（４１）と、前記第２ドグクラッチ部材（１５ｂ，１６ｂ）の、前記第１ドグクラッチ部材（３２）との対向面に設けた筒状壁（４４）にその全周に亘り前記第１ドグ歯（４１）と同一ピッチで形成されて該第１ドグ歯（４１）に対し軸方向摺動可能且つ相対回転不能に嵌合するスプライン歯よりなる第２ドグ歯（４２）とを有していて、その両ドグ歯（４１，４２）が第２ドグクラッチ部材（１５ｂ，１６ｂ）の軸方向移動により互いに係合、離脱可能であり、
   前記第１及び第２ドグ歯（４１，４２）の対向端には、前記第２ドグクラッチ部材（１５ｂ，１６ｂ）の第１ドグクラッチ部材（３２）側への軸方向移動により互いに当接して第２ドグ歯（４２）の第１ドグ歯（４１）との係合位置への移動を誘導するチャンファ（４１ａ，４２ａ）をそれぞれ形成して、前記第２ドグクラッチ部材（１５ｂ，１６ｂ）の第１ドグクラッチ部材（３２）側への軸方向移動過程では、前記両ドグ歯（４１，４２）のチャンファ（４１ａ，４２ａ）相互が当接して滑り合う時点から前記ダンパばね（４０）の圧縮変形が進むようにしたことを特徴とするドグクラッチ。

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