JP6065691B2 - シフトディテント装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用自動変速機に使用されるシフトディテント装置に関する。

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、この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、変速機には、スリーブを選択された遊転ギヤと係合する係合位置に保持し、または、スリーブが遊転ギヤと係合しないニュートラル位置（中間位置）に、スリーブを保持するシフトディテント装置（保持装置）が必要である。

特許文献１には、このようなシフトディテント装置として、ギヤシャフトのスリーブを軸線方向に移動させるフォークシャフトに、Ｌ速段、ニュートラル、後進段のギャシャフト位置に対応する３つの位置決め用の溝が設けられ、ばねで付勢されたスチールボールが溝に嵌込むものが記載されている。このシフトディテント装置によって、フォークシャフトの位置を一定の圧力で保持するようになっている。そして、初期ギヤシフトにおいて、ギャシフト目標値を、最も深いギヤシフト位置に設定し、シフト制御の際に生じるおそれのある所定の停止位置までスリーブが移動しないギヤシフト不足や所定の停止位置をスリーブが超えてしまうギヤシフト過剰を防止する。そして、ギヤストッパ位置とは別に、シフトアクチュエータの油圧バルブを開放することで、初期ギャシフト以後のロックボール荷重による停止位置を学習し、変速機の連結機構の寸法のバラツキ等に影響されずにギヤシフト操作を確実にかつ安全に実行するとしている。

また、特許文献２によると、変速機のシフトロッド（フォークシャフト）に形成され、シフトロッドの軸方向に沿って配列された複数のロッド溝（位置決め用溝）と、複数のロッド溝上を摺動自在及びロッド溝と係合自在なロックボールと、ロックボールをシフトロッドに向かって付勢する付勢手段と、を有し、一本のシフトロッドに対して、複数のロッド溝とロックボールから構成されるシフト荷重発生部を複数組有するシフトディテント装置が記載されている。これによって、シフト荷重特性の操作を容易におこなうとしている。

特公平６−７２６５９号公報 特開２００９−１２１５８０号公報

しかし、特許文献１および特許文献２にあるシフトディテント装置では、フォークシャフトにロックボール荷重で位置決めされるスリーブの停止位置が、スリーブがドグクラッチに完全に噛合するギャストッパの位置に近いので、シフトギヤ入れ時にギヤストッパ衝突音が発生したり、ニュートラル時におけるドグクラッチに嵌装されているブロックリング（クラッチリング）とスリーブとの間隔が狭いので、スリーブの中間位置への移動時にスリーブとリング端面との接触音が発生したりする可能性があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、スリーブがドグクラッチに噛合する際のギヤストッパ衝突音や、スリーブが中立位置へ移動する際におけるフォークシャフトに嵌装されたリングとの接触音の発生を防止するシフトディテント装置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、前記ハブと相対回転を規制され軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブと、ハウジングに軸線方向に摺動可能に支承されたフォークシャフトおよび該フォークシャフトによって支承され軸線方向に移動されるシフトフォークを有し、前記シフトフォークを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リーブと係脱可能に噛合するドグクラッチ部と、を備えたドグクラッチ機構において、 付勢部材によって前記フォークシャフトと直角な方向に付勢されたロック部材と、前記クラッチリングに接触しない中立位置と前記クラッチリングのドグクラッチ部に噛合する噛合位置とに前記スリーブを位置決めするために、前記フォークシャフトの外周面に刻設され、前記ロック部材が嵌入する位置決め用溝とを備え、前記シフトフォークは、前記フォークシャフトに、軸線方向の相対移動を規制して相対回転可能に支承され、前記フォークシャフトを、軸線方向の移動を許容した状態で軸線回りに調整回転する回転調整部を備え、
前記位置決め用溝は、前記フォークシャフトの外周面に、前記スリーブが前記中立位置及び前記噛合位置で停止する停止位置に対応してそれぞれ形成された螺旋溝であることである。

これによると、スリーブがクラッチリングに接触しない中立位置とスリーブがドグクラッチ部に噛合する噛合位置とにおいて、スリーブがそれぞれ停止位置で停止される。スリーブが停止するこれらの停止位置は、ロック部材が嵌入した位置決め用溝の位置で定まるフォークシャフトの軸線方向の位置によって位置決めされる。そして、スリーブの停止位置を位置決めするための位置決め用溝が螺旋溝で形成されている。そのため、例えばドグクラッチの組み立て時において、位置決め用溝の位置により位置決めされた停止位置が、スリーブがクラッチリング又はギヤストッパと接触する位置となった場合にも、フォークシャフトを調整回転させ、ロック部材に対して螺旋溝に沿って移動させることで、スリーブが、スリーブとクラッチリング及びギヤストッパと接触しない所定の隙間を有して位置決め停止されるようにシフトディテント装置を設定し直すことができる。これによって、スリーブをドグクラッチ部の奥端（ギヤストッパ）との間に所定の隙間を設けて停止させることでギヤストッパ衝突音の発生を防止するとともに、スリーブが中立位置に位置する際におけるクラッチリングとの接触を防止することで、スリーブとクラッチリングとの接触音の発生を防止することができる。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記螺旋溝は、前記フォークシャフトの軸線回りに周回して形成された螺旋溝である請求項１に記載のドグクラッチ機構用シフトディテント装置であることである。

これによると、位置決め用溝は、フォークシャフトの外周に周回した螺旋状に形成されているので、低い製造コストで極めて容易に製作することができる。

本発明に係る第１の実施形態のシフトディテント装置を有する自動変速機を備えた車両の概略図である。 本発明に係るシフトディテント装置を有する自動変速機の概要図である。 制御装置のブロック図である。 ドグクラッチ機構の分解斜視図である。 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。 フォークシャフトに設けられた螺旋溝を示す図である。 シフトディテント装置の概要を示す図である。 フォークシャフトがシフトフォークを支持する機構を示す側面図である。 図１０におけるXI-XI断面図である。 回転調整部と調整回転拘束部とを示す断面図である。 回転調整部と調整回転拘束部とを示す正面図である。 スリーブがニュートラル位置にあるドグクラッチを示す断面図である。 スリーブがドグクラッチのクラッチ前歯に接触した状態を示す断面図である。 スリーブがクラッチ後歯に接触した状態を示す断面図である。 スリーブが噛合位置にあるドグクラッチを示す図である。 フォークシャフトのスライドによってロック部材が中立位置に対応する位置決め用溝の縁部に乗り上げた状態を示す図である。 噛合位置に対応する位置決め用溝にロック部材が嵌入した状態において、フォークシャフトを軸線回りに調整回転することを示す図である。 ロック部材の別例を示す図である。 第２実施形態のシフトディテント装置を有する自動変速機の概要図である。 制御装置のブロック図である。 中立位置に対応する位置決め用溝にロック部材が嵌入した状態において、フォークシャフトを軸線回りに回転することで、螺旋状の位置決め用溝に沿ってロック部材を移動させることを示す図である。 フォークシャフトを軸線回りに回転することで、ロック部材が噛合位置に対応する位置決め用溝の位置まで移動した状態を示す図である。

（実施例１）
本発明によるドグクラッチ用シフトディテント装置を備えた自動変速機を車両に適用した実施形態について図面を参照して以下に説明する。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、及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（ＥＣＵ）１０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６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、ファイナルギヤ及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、ハウジング２２、入力シャフト（回転軸）２４、第１入力ギヤ２６、第２入力ギヤ２８、第３クラッチリング（第３入力ギヤ）３０、第４クラッチリング（第４入力ギヤ）３２、クラッチハブ（ハブ）３４、スリーブ３６、ストローク位置センサ３８、シフトディテント装置５８を備えた軸動装置４０、出力シャフト（出力軸）４２、クラッチハブ４３、第１クラッチリング（第１出力ギヤ）４４、スリーブ４５、第２クラッチリング（第２出力ギヤ）４６、第３出力ギヤ４８及び第４出力ギヤ５０を含んで構成されている。そして、第１クラッチリング（第１出力ギヤ）４４、第２クラッチリング（第２出力ギヤ）４６、クラッチハブ（ハブ）４３、スリーブ４５、軸動装置（図略）等により第１のドグクラッチ機構が構成され、第３クラッチリング（第３入力ギヤ）３０、第４クラッチリング（第４入力ギヤ）３２、クラッチハブ（ハブ）３４、スリーブ３６、ストローク位置センサ３８、及び軸動装置４０等により第２のドグクラッチ機構が構成される。

ハウジング２２は、ほぼ有底円筒状に形成された本体２２ａ、本体２２ａの底壁である第１壁２２ｂ、及び本体２２ａ内を左右方向に区画する第２壁２２ｃを含んで構成されている。

入力シャフト２４は、ハウジング２２に回転自在に支承されている。すなわち、入力シャフト２４の一端（左端）が軸受２２ｂ１を介して第１壁２２ｂに軸承され、入力シャフト２４の他端（右端）側が軸受２２ｃ１を介して第２壁２２ｃに軸承されている。入力シャフト２４の他端は、クラッチ１２を介してエンジン１１の出力軸（図略）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２４に入力される。入力シャフト２４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）２４は、自動変速機１３の入力軸に直結して回転連結され、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２４には、第１入力ギヤ２６、第２入力ギヤ２８、第３クラッチリング（第３入力ギヤ）３０、及び第４クラッチリング（第４入力ギヤ）３２が設けられている。第１及び第２入力ギヤ２６，２８は、スプライン嵌合等で入力シャフト２４に対して相対回転不能に固定されている。第３入力ギヤは、入力シャフト２４に対して回転自在に支承される第３クラッチリング３０の外周に形成されている。第４入力ギヤは入力シャフト２４に対して回転自在に支承される第４クラッチリング３２の外周に形成されている。さらに、入力シャフト２４には、第３クラッチリング３０と第４クラッチリング３２との間にこれらと隣接して、クラッチハブ（ハブ）３４がスプライン嵌合等で相対回転不能に固定されている。第３入力ギヤ（第３クラッチリング）３０は後述する第３出力ギヤと噛合し、第４入力ギヤ（第４クラッチリング）３２は、後述する第４出力ギヤ５０と噛合する。

ハウジング２２には入力シャフト２４と平行して出力シャフト４２が設けられている。出力シャフト（出力軸）４２は、ハウジング２２に回転自在に支承されている。すなわち、出力シャフト４２の一端（左端）が軸受２２ｂ２を介して第１壁２２ｂに軸承され、出力シャフト４２の他端（右端）が軸受２２ｃ２を介して第２壁２２ｃに軸承されている。

出力シャフト４２には、第１クラッチリング（第１出力ギヤ）４４、第２クラッチリング（第２出力ギヤ）４６、第３出力ギヤ４８、第４出力ギヤ５０及び第５出力ギヤ５２が設けられている。第１クラッチリング（第１出力ギヤ）４４は第１入力ギヤ２６と噛合するものであり、外周面には第１入力ギヤ２６と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第２クラッチリング（第２出力ギヤ）４６は第２入力ギヤ２８と噛合するものであり、外周面には第２入力ギヤ２８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４８は第３クラッチリング（第３入力ギヤ）３０と噛合するものであり、外周面には第３クラッチリング（第３入力ギヤ）３０と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第４出力ギヤ５０は第４クラッチリング（第４入力ギヤ）３２と噛合するものであり、外周面には第４クラッチリング（第４入力ギヤ）３２と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第５出力ギヤ 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。第１クラッチリング４４のクラッチハブ４３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４４ａが形成されている。第２クラッチリング４６のクラッチハブ４３と対向する面（噛合部）にはリング状の第２ドグクラッチ部４６ａが形成されている。

第１クラッチリング４４と第２クラッチリング４６との間にこれらと隣接して、クラッチハブ（ハブ）４３がスプライン嵌合等で出力シャフト４２に固定されている。第１クラッチリング４４、第２クラッチリング４６及びクラッチハブ４３等の構成は、入力シャフト２４における第３クラッチリング３０、第４クラッチリング３２及びクラッチハブ３４と同様であるので説明を省略する。第３出力ギヤ４８、第４出力ギヤ５０及び第５出力ギヤ５２は、スプライン嵌合等で出力シャフト４２に固定されている。エンジン１１の駆動力は、入力シャフト２４から入力し、出力シャフト４２に伝達し最終的に第５出力ギヤ５２を介してディファレンシャル装置１４に出力される。

入力シャフト２４の第２のドグクラッチ機構と、出力シャフト４２の第１のドグクラッチ機構とは同様な構成なので、入力シャフト２４の第２のドグクラッチ機構を代表して説明する。

入力シャフト２４には、クラッチハブ３４がスプライン嵌合（図略）によって一体回転可能に支持されている。クラッチハブ３４は、図４及び図６に示すように、入力シャフト２４とスプライン嵌合する嵌合穴（スプライン形状省略）３５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３４の外周面にはスプライン歯３４ａが形成されている。スプライン歯３４ａ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３４ａは同一の歯先円の径で形成されている。スプライン歯３４ａの歯底円の径は、スリーブ３６の高歯３６ａ１及び低歯３６ａ２が、共に噛合可能な深さの噛合溝３４ａ１となるよう、すべて同一に形成されている。クラッチハブ３４のスプライン歯３４ａにはスリーブ３６の内歯（スプライン）３６ａがスライド自在に係合される。

スリーブ３６は略円環状に形成され、スリーブ３６の外周には軸動装置４０のシフトフォーク４０ａ（図２参照）が摺動可能に係合する外周溝３６ｂが円周方向に形成されている。スリーブ３６の内周に形成された内歯３６ａは、図４及び図７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３６ａは歯丈の異なる高歯３６ａ１と低歯３６ａ２とを備え、歯丈の高い高歯３６ａ１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３６ａ２は同一の歯丈で高歯３６ａ１よりも低い歯丈で形成されている。スリーブ３６の第３及び第４クラッチリング３０，３２に対向する端面（前端面３６ａ４）であって、高歯３６ａ１及び低歯３６ａ２の軸線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３６ａ３が形成されている（図７参照）。これによって、第３、第４クラッチリング３０，３２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。隣り合う高歯３６ａ１と低歯３６ａ２との間、及び隣り合う低歯３６ａ２の間には歯溝３６ａ５が形成されている。これらの歯溝３６ａ５には、後述する第３クラッチリング３０のクラッチ前歯３０ｂ１及びクラッチ後歯３０ｂ２が嵌合する。スリーブ３６の高歯３６ａ１及び低歯３６ａ２が前記クラッチハブ３４の噛合溝３４ａ１に係合する。

入力シャフト２４にはクラッチハブ３４に隣接する両側には第３クラッチリング３０及び第４クラッチリング３２が設けられている。なお、第３クラッチリング３０と第４クラッチリング３２とは、クラッチハブ３４を中心にして略対称の構造なので、第３クラッチリング３０について代表して説明する。

第３クラッチリング３０は、図４及び図５に示すように、入力シャフト２４にベアリング（図略）を介して相対回転自在かつ軸線ＣＬ方向の相対移動不能に設けられている。第３クラッチリング３０の外周面に形成された第３入力ギヤは、入力シャフト２４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３クラッチリング３０のクラッチハブ３４と対向する面（噛合部）にはリング状の第３ドグクラッチ部３０ａが形成されている。第３ドグクラッチ部３０ａの外周にはスリーブ３６の内歯３６ａと噛み合う複数のドグクラッチ歯３０ｂが形成されている。ドグクラッチ歯３０ｂは、歯丈の異なる２種類のクラッチ前歯３０ｂ１及びクラッチ後歯３０ｂ２を備えている。また、ドグクラッチ歯３０ｂ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３０ｂ１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３０ｂ１は、歯先円の外径が、前記スリーブの高歯３６ａ１の歯先円の内径より大きく、かつ、低歯３６ａ２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３０ｂ１は、噛合部を構成する第３ドグクラッチ部３０ａの前端面ＦＥより軸線ＣＬ方向に第３ドグクラッチ部３０ａの後端位置ＲＥまで延在して形成される。クラッチ前歯３０ｂ１のスリーブ３６側の両側面３０ｂ９には、回転方向より４５度傾斜する面取部３０ｂ３が形成されている。第３クラッチリング３０に対してスリーブ３６が相対回転しながら接近した場合に、クラッチ前歯３０ｂ１は、スリーブ３６の高歯３６ａ１と係合し、低歯３６ａ２とは係合しないようになっている。クラッチ前歯３０ｂ１のスリーブ３６側の前端面３０ｂ５及び面取部３０ｂ３によって、クラッチ前歯３０ｂ１の前端部が構成される。

クラッチ後歯３０ｂ２は、図４及び図５に示すように、２本のクラッチ前歯３０ｂ１間の位相位置に各５本ずつ合計１０本配設され、各歯先円の外径がスリーブ３６の低歯３６ａ２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３０ｂ２は、噛合部を構成する第３ドグクラッチ部３０ａの前端面ＦＥより軸線ＣＬ方向にスリーブ３６側より所定量ｔ後退した位置から第３ドグクラッチ部３０ａの後端位置ＲＥまで延在して形成される。クラッチ後歯３０ｂ２のスリーブ３６側の両側面３０ｂ７には、回転方向に４５度傾斜する面取部３０ｂ４が設けられている。隣り合うクラッチ後歯３０ｂ２の間には歯溝３０ｂ８が形成され、クラッチ前歯３０ｂ１とクラッチ後歯３０ｂ２との間に歯溝３０ｂ１０が形成されている。第３クラッチリング３０に対してスリーブ３６が相対回転しながら接近した場合に、第３クラッチリング３０の所定量ｔ後退した位置まで高歯３６ａ１及び低歯３６ａ２が進入すると、クラッチ後歯３０ｂ２はスリーブの高歯３６ａ１及び低歯３６ａ２と係合するようになっている。クラッチ後歯３０ｂ２がスリーブの高歯３６ａ１及び低歯３６ａ２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ようになっている。クラッチ後歯３０ｂ２のスリーブ３６側の前端面３０ｂ６及び面取部３０ｂ４によって、クラッチ後歯３０ｂ２の前端部が構成される。

ストローク位置センサ３８として、例えば光位置センサやリニアエンコーダ等の各種位置センサを使用する。

制御装置１０は、図３に示すように、記憶部、演算部及び制御部を有し、ストローク位置センサ３８が検出したスリーブ３６の先端（高歯３６ａ１の前端面３６ａ４）の第３ドグクラッチ部３０ａの前端面ＦＥに対する位置、クラッチ後歯３０ｂ２の前端部及びドグクラッチ部３０ａの後端位置ＲＥに対する相対位置信号に基づいて、軸動装置４０を駆動させるリニアアクチュエータ４０ｉの推力荷重値及び高歯３６ａ１の前端面３６ａ４の移動位置を制御する。

軸動装置４０は、スリーブ３６を軸線（ＣＬ）方向に沿って往復動させるものであり、スリーブ３６を第３クラッチリング３０または第４クラッチリング３２に押圧させる際に、第３クラッチリング３０または第４クラッチリング３２から反力が加わった場合に、スリーブ３６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４０は、シフトフォーク４０ａ、フォークシャフト４０ｂ及び駆動装置４０ｃを含んで構成されている。シフトフォーク４０ａの先端部は、スリーブ３６の外周溝３６ｂの外周形状にあわせて形成されている。シフトフォーク４０ａの基端部は、先端が開放したＵ字形に形成され、図１０及び図１１に示すように、フォークシャフト４０ｂの中間部に設けられた細径のフォーク支承部４０ｂ１の外周にフォークシャフト４０ｂの相対回転を許容して支承されている。フォーク支承部４０ｂ１はシフトフォーク４０ａを挟んでフランジ状のストッパ部４０ｂ２が周設され、ストッパ部４０ｂ２によりシフトフォーク４０ａに対して軸線ＳＣＬ方向のフォークシャフト４０ｂの相対移動を規制している。シフトフォーク４０ａの中間部には後述するガイド部材（回り止め）４０ｅの先端側を摺動自在に嵌入するガイド穴４０ａ１が設けられ、ガイド部材４０ｅにガイドされてシフトフォーク４０ａは円滑に摺動する。

フォークシャフト４０ｂは、ハウジング２２に軸線ＳＣＬ方向に沿って摺動自在かつ相対回転可能に支承されている。すなわち、フォークシャフト４０ｂの一端（左端）が後述する回転調整部４７及び軸受（滑り軸受）２２ｂ３を介して第１壁２２ｂに支承され、フォークシャフト４０ｂの他端（右端）側がブラケット４０ｄに相対回転可能かつ軸線方向の相対移動不能に支承されている。フォークシャフト４０ｂの一端には、図１２及び図１３に示すように、鍔状の頭部４７ｃを有する円筒形に形成された回転調整部４７が外嵌されている。

回転調整部４７は軸受２２ｂ３に回転自在に支承され、回転調整部４７の中心にはフォークシャフト４０ｂが嵌入される嵌入穴４７ａが設けられている。嵌入穴４７ａにはキー溝４７ｂが設けられ、該キー溝４７ｂとフォークシャフト４０ｂの外壁に軸線（ＳＣＬ）方向に沿って設けられたキー部４０ｂ３との間に設けられるキー部材４９が嵌入されている。これらによって、フォークシャフト４０ｂは、回転調整部４７に対して相対回転不能かつ軸線（ＳＣＬ）方向に摺動可能になる。回転調整部４７の頭部４７ｃには例えば作業者が手で把持して回転できるように、外周縁に滑り止め４７ｄが形成されている。頭部４７ｃの外周縁と嵌入穴４７ａとの間には円周方向に沿って平行に形成された円弧状縁を有する長穴４７ｅが形成され、長穴４７ｅの円周方向の開口幅は例えば円周方向の１２０°に対応するよう形成されている。長穴４７ｅにはボルト部材５１の軸部が遊嵌される。第１壁２２ｂの外側壁（図１２において左側）の前記長穴４７ｅに対応する位置には、フォークシャフト４０ｂを囲むように例えば９０°のピッチで位置決め穴５３が４箇所において設けられている。位置決め穴５３の内周壁には雌ねじが形成され、ボルト部材５１が係脱可能に螺着可能になっている。いずれかの位置決め穴５３にボルト部材５１をねじ込み、ボルト部材５１の頭部の裏側で長穴の縁部を圧接することで、回転調整部４７を第１壁２２ｂに対して相対回転不能に固定することが可能になっている。９０°毎に配した４箇所の位置決め穴に１２０°の開口幅を有する長穴４７ｅを介して固定することで、フォークシャフト４０ｂについて３６０°の調整可能な回転範囲を確保している。

ブラケット４０ｄは第２壁２２ｃより軸線方向に突出するガイド部材（回り止め）４０ｅによって摺動可能であるとともに、ナット部材４０ｆに相対回転不能に固定されている。ナット部材４０ｆは駆動装置４０ｃを備えた駆動シャフト４０ｈに進退可能に螺合されている。駆動シャフト４０ｈは軸受２２ｃ３を介して第２壁２２ｃに支承されている。

駆動装置４０ｃは、リニアアクチュエータ４０ｉを駆動源とするリニア駆動装置であり、リニアアクチュエータ４０ｉとしては、例えば、ボールねじ式のリニアアクチュエータがある。これは例えば、円筒状に形成され内周方向に複数のコイルをステータ（図略）として配設させたハウジングと、ステータに対して回転自在に設けられ該ステータと磁気的空隙を設けて対向する複数のＮ極磁石とＳ極磁石とが外周に交互に配設されたロータ（図略）と、ステータの軸線を中心にロータとともに一体回転する駆動シャフト４０ｈ（ボールねじ軸）と、駆動シャフト４０ｈに螺合されるボールナットからなるナット部材４０ｆとから構成される。駆動シャフト４０ｈはナット部材４０ｆに複数のボール（図略）を介して相対回転可能に螺入されている。ステータの各コイルへの通電を制御することで、駆動シャフト４０ｈが正逆双方向に任意に回転し、ナット部材４０ｆ及びフォークシャフト４０ｂを往復動させるとともに、任意の位置に位置決め固定させる。また、この駆動装置４０ｃは、前記ボールねじ軸のリードを長く形成することで、第３クラッチリング３０または第４クラッチリング３２から反力が加わった場合に、スリーブ３６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。

フォークシャフト４０ｂの第１壁２２ｂ近傍には、シフトディテント装置５８が設けられている。シフトディテント装置５８は、フォークシャフト４０ｂの外周に設けられる位置決め用溝６０と、位置決め用溝６０に嵌入するロック部材（ロックボール）６２と、ロック部材６２の進退をガイドするガイド部材６４と、ロック部材６２をフォークシャフト４０ｂに接近する方向に付勢する付勢部材（コイルばね）６６とを主に備えている。

位置決め用溝６０は、図８に示すように、軸線ＳＣＬ回りに３周分連続した螺旋状に形成されている。位置決め用溝６０の中央溝６０Ｎはスリーブ３６が第３クラッチリング３０及び第４クラッチリング３２に接触しない中立位置（ニュートラル位置）で停止する停止位置に対応し、図８において右側の右溝６０Ｒは、スリーブ３６が第３クラッチリング３０のドグクラッチ部３０ａと噛合する第３噛合位置（後端位置ＲＥに該当）で停止する停止位置に対応し、図８において左側の左溝６０Ｌは、スリーブ３６が第４クラッチリング３２のドグクラッチ部（図略）と噛合する第４噛合位置（図略）で停止する停止位置に対応する。

ガイド部材６４は、円筒状に形成され、ガイド部材６４の基端部は図略のブラケット等を介してハウジング２２に固定されている。ガイド部材６４には付勢部材（コイルばね）６６が押圧状態で嵌設され、付勢部材６６の先端にはスチール製のロック部材（ロックボール）６２が相対回転可能に組み付けられている。ロック部材６２は、付勢部材６６によってフォークシャフト４０ｂに向かって直角な方向から付勢される。付勢によってガイド部材６４の先端部より進出してフォークシャフト４０ｂの位置決め用溝６０に嵌入するとともに、付勢部材６６の付勢力に抗する外力によってガイド部材６４の中に後退するようになっている。フォークシャフト４０ｂが軸線ＳＣＬ方向にスライドすると、ロック部材６２は嵌入している位置決め用溝６０の縁部に乗り上げ、隣の位置決め用溝６０に移動して該隣の位置決め用溝６０に嵌入する。嵌入した位置でフォークシャフト４０ｂの軸線ＳＣＬ方向の移動を規制する。

なお、本実施形態では、駆動装置としてボールねじ式リニアアクチュエータを採用したが、スリーブ３６を第３クラッチリング３０または第４クラッチリング３２に押圧させている際に、第３クラッチリング３０または第４クラッチリング３２から反力が加わった場合に、スリーブ３６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。

次に、上述した自動変速機に使用されたドグクラッチ機構用シフトディテント装置の作動について、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３６が高速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第３クラッチリング３０（第３入力ギヤ）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３６は減速される。一方、シフトダウンにおいてスリーブ３６が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第３クラッチリング３０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３６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３６の減速動作を説明する。

スリーブ３６は、第３クラッチリング３０及び第４クラッチリング３２の間に位置し、スリーブ３６のスプライン（内歯）３６ａが第３クラッチリング３０及び第４クラッチリング３２のいずれのドグクラッチ歯３０ｂ等と係合していない中立位置に位置決めされている（図１４Ａ）。

この時、シフトディテント装置５８において、図９に示すように、ロック部材６２は位置決め用溝６０の中央溝６０Ｎに嵌入し、フォークシャフト４０ｂの軸線方向の移動を規制してスリーブ３６を中立位置に保持している。スリーブ３６が第３クラッチリング３０又は第４クラッチリング３２のいずれかに偏って接近している場合には、回転調整部４７を回すことでフォークシャフト４０ｂを回転させる。そして、螺旋状の位置決め用溝６０に沿ってフォークシャフト４０ｂを移動させることで、スリーブ３６のクラッチリング３０，３２に対する停止位置を調整することができる。これによって、中立位置（ニュートラル位置）におけるスリーブ３６とクラッチリング３０，３２との接触音の発生を防止することができる。
また、この調整のときに、スリーブ３６が第３クラッチリング３０と噛合する噛合位置において、スリーブ３６とドグクラッチ部３０ａの後端位置ＲＥとの間に衝突音を生じない所定の隙間を生じるように構成されている。

制御装置１０は、変速開始の信号を受けて、軸動装置４０のリニアアクチュエータ４０ｉに移動に必要な推力荷重が付加される制御電流を印加し、スリーブ３６と第３クラッチリング３０との噛合を開始する（図１４Ｂ）。リニアアクチュエータ４０ｉにより駆動シャフト４０ｈを伸長させることで、フォークシャフト４０ｂを移動させ、シフトフォーク４０ａによりスリーブ３６を第３クラッチリング３０側にスライドさせる。スリーブ３６は第３クラッチリング３０に対して回転差分だけ相対回転しながら接近する。

この時、シフトディテント装置５８において、図１５に示すように、フォークシャフト４０ｂの軸線ＳＣＬ方向の移動によって、ロック部材６２は、中央溝６０Ｎの縁部の傾斜面による押圧力によってガイド部材６４の中に後退し、ロック部材６２は中央溝６０Ｎの縁部に乗り上げる。この際、リニアアクチュエータ４０ｉにはシフト時の駆動付加（シフト荷重）が生じている。

そして、スリーブ３６の高歯３６ａ１が第３クラッチリング３０のクラッチ前歯３０ｂ１の前端面３０ｂ５（又は面取部３０ｂ３）に接触する。この接触によって、スリーブ３６と第３クラッチリング３０との回転差は少し減少する。このとき、スリーブ３６の低歯３６ａ２は何にも接触していない。

制御装置１０は、高歯３６ａ１の前端面３６ａ４が、クラッチ前歯３０ｂ１の前端面３０ｂ５に接触したが、進入できずに撥ねられたときには、付加している推力荷重によりスリーブ３６を再び第３クラッチリング３０に接近させる。

さらにスリーブ３６を第３クラッチリング３０に接近させ、ストローク位置センサ３８により、高歯３６ａ１の前端面３６ａ４が、クラッチ前歯３０ｂ１の前端面３０ｂ５より奥に進入させ、さらにスリーブ３６の高歯３６ａ１がクラッチ後歯３０ｂ２の前端面３０ｂ６に到達させる（図１４Ｃ）。

制御装置１０は、ストローク位置センサ３８により、スリーブ３６の高歯３６ａ１がクラッチ後歯３０ｂ２に到達し、スリーブ３６の高歯３６ａ１が、クラッチ前歯３０ｂ１の側面３０ｂ９に当接したと考えられる場合、推力荷重の付加を継続し、高歯３６ａ１を歯溝３０ｂ１０に進入させクラッチ後歯３０ｂ２の後端位置ＲＥまで到達させる（図１４Ｄ）。

この時、シフトディテント装置５８において、図１６に示すように、ロック部材６２は位置決め用溝６０の右溝６０Ｒに嵌入し、フォークシャフト４０ｂの軸線方向の移動を規制してスリーブ３６を噛合位置に保持している。

制御装置１０は、スリーブ３６の高歯３６ａ１がクラッチ後歯３０ｂ２の前端面３０ｂ６に接触し、わずかな回転差でスリーブ３６の高歯３６ａ１がクラッチ前歯３０ｂ１まで移動状態か、スリーブ３６と第３クラッチリング３０とが、全く同じ回転数で回転し、いわゆる連れ回りを生じていると判定する場合には、推力荷重を低減することで、高歯３６ａ１とクラッチ後歯３０ｂ２との間の摩擦力を低減し、スリーブ３６と第３クラッチリング３０との回転差が保たれやすくし、高歯３０ａ１がクラッチ前歯３０ｂ１の側面３０ｂ９まで迅速に移動できるようにすることで、スリーブ３６と第３クラッチリング３０との噛合をおこなう（図１４Ｄ）。

上記説明で明らかなように、本実施形態のドグクラッチ機構用シフトディテント装置５８によれば、スリーブ３６がクラッチリング３０，３２に接触しない中立位置とスリーブ３６がドグクラッチ部（第３ドグクラッチ部）３０ａに噛合する噛合位置とにおいて、スリーブ３６がそれぞれ停止位置で停止される。これらの停止位置は、ロック部材６８が嵌入した位置決め用溝６０の位置で定まるフォークシャフト４０ｂの軸線ＳＣＬ方向の位置によって位置決めされる。そして、スリーブ３６の停止位置を位置決めするための位置決め用溝６０は、螺旋溝で形成されている。そのため、例えばドグクラッチの組み立て時において、位置決め用溝６０の位置により位置決めされた停止位置が、スリーブ３６がクラッチリング３０又はギヤストッパ（後端位置ＲＥ）と接触する位置となった場合にも、回転調整部４７によってフォークシャフト３０ｂを調整回転させ、ロック部材６８に対して螺旋溝に沿って移動させることで、スリーブ３６が、スリーブ３６とクラッチリング３０，３２及びギヤストッパ（後端位置ＲＥ）と接触しない所定の隙間有して位置決め停止されるように、シフトディテント装置５８を設定し直すことができる。これによって、スリーブ３６をドグクラッチ部（噛合位置）３０ａの奥端（後端位置ＲＥ）との間に所定の隙間を設けて停止させることでギヤストッパ衝突音の発生を防止するとともに、スリーブ３６が中立位置に位置する際におけるクラッチリング３０，３２との接触を防止することで、スリーブ３６とクラッチリング３０，３２との接触音の発生を防止することができる。
また、位置決め用溝６０は、フォークシャフト４０ｂの外周に周回した螺旋状に形成されているので、低い製造コストで極めて容易に製作することができる。

（実施例２）
以下、本発明によるドグクラッチ用シフトディテント装置を備えた自動変速機について第２の実施形態について図１８〜図２１を参照して説明する。

本実施形態では、図１８及び図１９に示すように、フォークシャフト４０ｂの他端部側にはブラケット４０ｄに組付けられた回転アクチュエータ７０が設けられるとともに、フォークシャフト４０ｂの回転角度を検出する回転角センサ７２が設けられ、回転調整部４７が除かれている点において第１の実施形態と相違する。

回転アクチュエータ７０としては、例えばサーボモータ等の、正逆双方回転可能かつ回転位置制御が可能なモータを使用する。回転角センサ７２は、例えばロータリエンコーダを使用する。その他の構成は同様であるので、同じ符号を付与して説明を省略する。

本実施形態のドグクラッチ機構用シフトディテント装置７４の作動を以下に説明する。
変速の際に、フォークシャフト４０ｂを軸線ＳＣＬ方向に移動させる場合においては、軸方向への移動と同時に回転アクチュエータ７０によってフォークシャフト４０ｂを軸線ＳＣＬ回りに回転させる。これによって、ロック部材６２が位置決め用溝６０の縁部に乗り上げることなく、螺旋溝に沿って相対移動し、例えば中立位置に対応する停止位置に応じた中央溝６０Ｎから第３クラッチリング３０との噛合位置に対応する停止位置に応じた右溝６０Ｒに移動する。このように、中央溝６０Ｎから右溝６０Ｒに移動する際に、ロック部材６２は中央溝６０Ｎの縁部に乗り上げることがないので、リニアアクチュエータ４０ｉにはシフト時の駆動付加（シフト荷重）を生じさせない。
この際のフォークシャフト４０ｂ回転は回転角センサ７２により検出され、フォークシャフト４０ｂの軸線方向の移動位置はストローク位置センサ３８により検出される。検出された位置信号は制御装置１０に送信され、制御装置１０によってリニアアクチュエータ４０ｉ（駆動装置４０ｃ）及び回転アクチュエータ７０の作動が同期されて制御される。

変速の際にシフトされた位置を保持する場合においては、回転アクチュエータ７０の回転を規制することで、フォークシャフト４０ｂを軸線ＳＣＬ方向に移動させるとロック部材６２が位置決め用溝６０の縁部を乗り上げようとするため、保持力を発生させることができる。
また、中立位置又は噛合位置で停止するスリーブ３６の停止位置を、調整する場合には、例えばリニアアクチュエータ４０ｉをフリー状態とし、回転アクチュエータ７０を駆動回転させる。これによって、フォークシャフト４０ｂを軸線ＳＣＬ方向に移動させ、スリーブ３６の停止位置を調整する。そのときの停止位置を、リニアアクチュエータ４０ｉがシフト動作を開始する制御の初期位置として定めることができる。

なお、上記実施形態におけるロック部材を球形のロックボールとしたが、これに限定されず、例えば図１７に示すように、砲弾型のロック部材６８でも良い。

また、回転調整部４７の回転範囲を３６０°確保するものとしたが、これに限定されず、より狭い範囲として１２０°の回転範囲でもよく、３６０°より広い回転範囲でもよい。

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、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。

また、回転角センサ７２を、ロータリエンコーダとしたが、これに限定されず、例えばレゾルバ等の公知のセンサを使用することができる。

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・・・ハウジング、２４・・・入力軸・回転軸（入力シャフト）、３０・・・クラッチリング・ドグクラッチ機構（第３クラッチリング）、３０ａ・・ドグクラッチ部（第３ドグクラッチ部）、３０ｂ１・・・クラッチ前歯、３０ｂ２・・・クラッチ後歯、３２・・・ドグクラッチ機構（第４クラッチリング）、３４・・・クラッチハブ・ドグクラッチ機構、３６・・・スリーブ・ドグクラッチ機構、３６ａ１・・・高歯、３６ａ２・・・低歯、３８・・・ストローク位置センサ・ドグクラッチ機構、４０・・・軸動装置・ドグクラッチ機構、４０ａ・・・シフトフォーク、４０ｂ・・・フォークシャフト、４２・・・出力軸（出力シャフト）、４３・・・クラッチハブ、４５・・・スリ−ブ、４７・・・回転調整部、５８・・・シフトディテント装置、６０・・・位置決め用溝、６２・・・ロック部材、６６・・・付勢部材、ＣＬ・・・軸線、ＳＣＬ・・・軸線、ＲＥ・・・後端位置、ｔ・・・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、前記ハブと相対回転を規制され軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブと、ハウジングに軸線方向に摺動可能に支承されたフォークシャフトおよび該フォークシャフトによって支承され軸線方向に移動されるシフトフォークを有し、前記シフトフォークを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リーブと係脱可能に噛合するドグクラッチ部と、を備えたドグクラッチ機構において、
   付勢部材によって前記フォークシャフトと直角な方向に付勢されたロック部材と、
   前記クラッチリングに接触しない中立位置と前記クラッチリングのドグクラッチ部に噛合する噛合位置とに前記スリーブを位置決めするために、前記フォークシャフトの外周面に刻設され、前記ロック部材が嵌入する位置決め用溝とを備え、
   前記シフトフォークは、前記フォークシャフトに、軸線方向の相対移動を規制して相対回転可能に支承され、
   前記フォークシャフトを、軸線方向の移動を許容した状態で軸線回りに調整回転する回転調整部を備え、
   前記位置決め用溝は、前記フォークシャフトの外周面に、前記スリーブが前記中立位置及び前記噛合位置で停止する停止位置に対応してそれぞれ形成された螺旋溝であるドグクラッチ機構用シフトディテント装置。
2. 前記螺旋溝は、前記フォークシャフトの軸線回りに周回して形成された螺旋溝である請求項１に記載のドグクラッチ機構用シフトディテント装置。
   
   
   
   
   

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