以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
(変速機の概要)
図1は、自動車用の変速機1の概略を示す図である。エンジンEの駆動力を駆動輪に伝達する本実施形態の変速機1は、ミッションケースに保持されたベアリングに回転自在に軸支され、発進クラッチ2を介してエンジンEのクランクシャフトに接続された入力軸3を備えている。入力軸3は、エンジンEの駆動力によって回転するものであり、エンジンEからの動力の伝達経路の上流側に配される第1入力軸3aと、下流側に配される第2入力軸3bと、で構成され、これら第1入力軸3aおよび第2入力軸3bの間に、緩衝機構300が設けられている。緩衝機構300は、入力軸3に設定トルク以上のトルク変動をもたらすスパイクトルクが生じると、すべり運動を生じさせて第1入力軸3aと第2入力軸3bとを相対回転させ、スパイクトルクを予め設定された設定トルクまでカットする。
また、変速機1は、ミッションケースに保持されたベアリングに回転自在に軸支され、入力軸3と相対回転自在に配された第1メインシャフト4および第2メインシャフト5を備えている。第1メインシャフト4および第2メインシャフト5は、入力軸3に対して平行に配されるとともに、互いに軸心を一致させた状態で、軸方向に離隔して対向配置されている。また、第1メインシャフト4は中空で構成され、第1メインシャフト4の内部に入力軸3(第2入力軸3b)が相対回転自在に挿通されている。さらに、ミッションケースには、ベアリングに回転自在に軸支され、入力軸3、第1メインシャフト4および第2メインシャフト5に対して平行に配された出力軸6が収容されている。
第1メインシャフト4および第2メインシャフト5には、それぞれ複数のドライブギヤDv(1速用ドライブギヤ11〜4速用ドライブギヤ14)が固定されている。より詳細には、第2メインシャフト5には、1速用ドライブギヤ11および3速用ドライブギヤ13が固定されており、第1メインシャフト4には、2速用ドライブギヤ12および4速用ドライブギヤ14が固定されている。このように、本実施形態の変速機1は、第1メインシャフト4および第2メインシャフト5に、それぞれギヤ比を異にする複数段のドライブギヤDvが設けられ、連続するギヤ比のドライブギヤDvが、第1メインシャフト4および第2メインシャフト5に交互に配されている。
一方、出力軸6は、駆動輪に接続されており、ドライブギヤDvそれぞれに噛合するドリブンギヤDn(1速用ドリブンギヤ21〜4速用ドリブンギヤ24)が相対回転自在に設けられている。また、出力軸6には、当該出力軸6にドリブンギヤDnを連結させて、当該ドリブンギヤDnと出力軸6とを一体回転させる連結状態、および、出力軸6とドリブンギヤDnとが相対回転する切り離し状態のいずれかを選択的に切り替えるギヤ切替機構100a、100bが設けられている。
ギヤ切替機構100aは、1速用ドリブンギヤ21と3速用ドリブンギヤ23との間に設けられ、出力軸6に対して1速用ドリブンギヤ21および3速用ドリブンギヤ23のいずれか一方を連結状態にしたとき、出力軸6に対して1速用ドリブンギヤ21および3速用ドリブンギヤ23のいずれか他方を切り離し状態にする。
具体的に説明すると、ギヤ切替機構100aは、1速用ドリブンギヤ21と3速用ドリブンギヤ23との間において、出力軸6に相対回転不能に固定されたハブ101aと、ハブ101aに出力軸6の軸方向に移動自在に保持されたスリーブ102aと、を有する。スリーブ102aの外周には、不図示のシフトフォークが係合されており、不図示のアクチュエータ(電動シリンダ等)によって出力軸6の軸方向に移動される。
また、ギヤ切替機構100aは、1速用ドリブンギヤ21に固定されたハブ21aと、3速用ドリブンギヤ23に固定されたハブ23aと、を備えている。これらハブ21a、23aは互いに対向配置されており、いずれもスリーブ102aに係合可能に構成されている。そして、スリーブ102aが図示のニュートラル位置にある場合には、スリーブ102aが1速用ドリブンギヤ21のハブ21aおよび3速用ドリブンギヤ23のハブ23aと切り離し状態にあり、1速用ドリブンギヤ21および3速用ドリブンギヤ23が、出力軸6に対して相対回転する。
これに対して、スリーブ102aが軸方向に沿って1速用ドリブンギヤ21側に移動されると、スリーブ102aが1速用ドリブンギヤ21のハブ21aに係合し、出力軸6のハブ101aと、1速用ドリブンギヤ21のハブ21aとが、スリーブ102aによって架け渡された状態となる。これにより、出力軸6に対して1速用ドリブンギヤ21が連結状態となり、1速用ドリブンギヤ21が出力軸6と一体回転するとともに、出力軸6に対して3速用ドリブンギヤ23が切り離し状態となり、3速用ドリブンギヤ23が出力軸6と相対回転する。また、スリーブ102aが軸方向に沿って3速用ドリブンギヤ23側に移動されると、スリーブ102aが3速用ドリブンギヤ23のハブ23aに係合し、出力軸6のハブ101aと、3速用ドリブンギヤ23のハブ23aとが、スリーブ102aによって架け渡された状態となる。これにより、出力軸6に対して3速用ドリブンギヤ23が連結状態となり、3速用ドリブンギヤ23が出力軸6と一体回転するとともに、出力軸6に対して1速用ドリブンギヤ21が切り離し状態となり、1速用ドリブンギヤ21が出力軸6と相対回転する。
なお、ここでは、ギヤ切替機構100aについて説明したが、ギヤ切替機構100bもギヤ切替機構100aと同様に構成されている。すなわち、ギヤ切替機構100bは、2速用ドリブンギヤ22と4速用ドリブンギヤ24との間において、出力軸6に相対回転不能に固定されたハブ101bと、ハブ101bに出力軸6の軸方向に移動自在に保持されたスリーブ102bと、2速用ドリブンギヤ22に固定されたハブ22aと、4速用ドリブンギヤ24に固定されたハブ24aと、を備えている。そして、スリーブ102bが図示のニュートラル位置にある場合には、スリーブ102bが2速用ドリブンギヤ22のハブ22aおよび4速用ドリブンギヤ24のハブ24aと切り離し状態にあり、2速用ドリブンギヤ22および4速用ドリブンギヤ24が、出力軸6に対して相対回転する。
一方、スリーブ102bが軸方向に沿って2速用ドリブンギヤ22側に移動されると、スリーブ102bが2速用ドリブンギヤ22のハブ22aに係合し、出力軸6のハブ101bと、2速用ドリブンギヤ22のハブ22aとが、スリーブ102bによって架け渡された状態となる。これにより、出力軸6に対して2速用ドリブンギヤ22が連結状態となり、2速用ドリブンギヤ22が出力軸6と一体回転するとともに、出力軸6に対して4速用ドリブンギヤ24が切り離し状態となり、4速用ドリブンギヤ24が出力軸6と相対回転する。また、スリーブ102bが軸方向に沿って4速用ドリブンギヤ24側に移動されると、スリーブ102bが4速用ドリブンギヤ24のハブ24aに係合し、出力軸6のハブ101bと、4速用ドリブンギヤ24のハブ24aとが、スリーブ102bによって架け渡された状態となる。これにより、出力軸6に対して4速用ドリブンギヤ24が連結状態となり、4速用ドリブンギヤ24が出力軸6と一体回転するとともに、出力軸6に対して2速用ドリブンギヤ22が切り離し状態となり、2速用ドリブンギヤ22が出力軸6と相対回転する。
なお、スリーブ102aと1速用ドリブンギヤ21のハブ21aとの間、スリーブ102aと3速用ドリブンギヤ23のハブ23aとの間、スリーブ102bと2速用ドリブンギヤ22のハブ22aとの間、および、スリーブ102bと4速用ドリブンギヤ24のハブ24aとの間には、それぞれシンクロメッシュ機構(同期機構)が設けられている。
そして、図1に示すように、変速機1は、入力軸3の回転動力の伝達経路を、第1メインシャフト4および第2メインシャフト5のいずれかに選択的に切り替える動力伝達装置50を備えている。動力伝達装置50は、動力伝達経路として第1メインシャフト4が選択されると、入力軸3と第1メインシャフト4とを一体回転させ、動力伝達経路として第2メインシャフト5が選択されると、入力軸3と第2メインシャフト5とを一体回転させるものである。以下に、動力伝達装置50の構成について詳細に説明する。
(動力伝達装置50の構成)
図2は、動力伝達装置50を説明する概略断面図である。動力伝達装置50は、第2入力軸3bに設けられたドグ部材51(第2回転体)、第1メインシャフト4に設けられた第1伝達装置50a、および、第2メインシャフト5に設けられた第2伝達装置50bで構成されている。図1、図2に示すように、第2入力軸3bは、第1メインシャフト4よりも軸長が長く形成されており、第2入力軸3bのうち、緩衝機構300が設けられた端部と反対側の端部が、中空の第1メインシャフト4よりも軸方向に突出している。そして、この第2入力軸3bにおける第1メインシャフト4よりも突出した部位、すなわち、第1メインシャフト4と第2メインシャフト5との間にドグ部材51が設けられている。
このドグ部材51は、第2入力軸3bの端部にスプライン係合されており、軸方向の移動が規制されたまま、第2入力軸3bと一体回転する。詳しくは後述するが、ドグ部材51は、第1伝達装置50a側に位置する端面と、第2伝達装置50b側に位置する端面に、それぞれ、複数(本実施形態では3つ)の待機ドグ51a(第2ドグ)が、周方向に等間隔を維持して突設されている。
また、第1伝達装置50aは、第1メインシャフト4におけるドグ部材51側の端部に設けられており、第2伝達装置50bは、第2メインシャフト5におけるドグ部材51側の端部に設けられている。これら第1伝達装置50aおよび第2伝達装置50bは、一部の部品の寸法が異なる点を除いて同一の構成である。
また、第1伝達装置50aおよび第2伝達装置50bは、それぞれ、第1メインシャフト4および第2メインシャフト5の軸方向(以下、単に軸方向と称す)に移動自在なドライブ側スリーブ52(第1回転体)およびコースト側スリーブ53(第1回転体)を備えている。
図3は、第2伝達装置50bの分解斜視図である。第2伝達装置50bは、ドライブ側スリーブ52とコースト側スリーブ53の双方を備え、双方のいずれに対しても、後述する規制部と突起部は同様に作用するため、ここでは、コースト側スリーブ53については図示および説明を省略する。
図3に示すように、第2伝達装置50bは、第2メインシャフト5に固定され第2メインシャフト5と一体回転する略円筒状のハブ54を備えている。ハブ54の外周面には、ハブ54の径方向内側に窪み、軸方向に延在する溝54aが、第2メインシャフト5の周方向(以下、単に周方向と称す)に等間隔に複数形成されている。
複数の溝54aのうちの2つには、溝54aからハブ54の径方向内側にさらに窪んだ窪み部54bがそれぞれ形成されている。窪み部54bは、溝54aの軸方向の全長に亘って延在する。
ドグ部材51は、軸方向に貫通し不図示のスプライン溝が形成された貫通孔51bを有する。そして、ドグ部材51は、貫通孔51bに第2入力軸3bが挿通され、ハブ54に対して軸方向に対向して配置される。また、ドグ部材51の外周側には、上述したように、待機ドグ51aが周方向(回転方向)に等間隔に複数配列されている。
また、ドグ部材51におけるハブ54側の面には、貫通孔51bよりドグ部材51の径方向外側であって、待機ドグ51aよりドグ部材51の径方向内側に、規制部51cが形成されている。規制部51cは、待機ドグ51aと同程度にハブ54側に突出し、一端51dから他端51eまで、ドグ部材51の周方向(回転方向)に、約240度に亘って延在している。すなわち、規制部51cの一端51dから他端51eまでのドグ部材51の周方向の対向間隔によって、約120度に亘る切り欠き部51fが形成されることとなる。
ドグ部材51の外周面には、切り欠き部51fの径方向外側に、ドグ部材51の径方向に突出する突起51gが形成されている。図1に示すセンサS1は、ドグ部材51の周方向に1つ設けられており、ドグ部材51が回転し、センサS1の測定対象の位置に突起51gが移動すると、パルス波信号を制御部10に出力する。このように、センサS1は、突起51gを検出することで、ドグ部材51の回転方向の位置を検出する。
ドライブ側スリーブ52は、環状のリング部52aを有し、リング部52aの中心にハブ54が挿通される。また、ドライブ側スリーブ52は、キー部52bを有する。キー部52bは、リング部52aからリング部52aの径方向内側に突出するとともに、ドグ部材51に向かって軸方向に延在する。
キー部52bは、周方向(回転方向)に等間隔に複数(ここでは3つ)配列されており、キー部52bの先端には、待機ドグ51aと噛合可能な飛込ドグ52c(第1ドグ)が形成されている。そして、キー部52bは、ハブ54の溝54aに嵌合しており、ドライブ側スリーブ52は、キー部52bがハブ54の溝54aを摺動することで、軸方向に移動する。
複数のキー部52bのうちの1つには、キー部52b(飛込ドグ52c)からリング部52aの径方向内側に突出する突起部52dが形成されている。突起部52dは、ドライブ側スリーブ52の一部であることから、ドライブ側スリーブ52と一体回転する。ドグ部材51の径方向における規制部51cの位置は、ドライブ側スリーブ52の径方向における突起部52dの位置と少なくとも一部が重なる位置関係を有しており、ドグ部材51に設けられた規制部51cは、突起部52dよりも、周方向(回転方向)に長く延在している。
また、突起部52dは、キー部52bの軸方向の全長に亘って延在し、ハブ54の溝54aに形成された2つの窪み部54bのうちの一方に摺動自在に嵌合する。2つの窪み部54bのうちの他方には、不図示のコースト側スリーブ53のキー部に設けられた突起部52dが嵌合する。
そして、ドライブ側スリーブ52は、キー部52bがハブ54の溝54aに嵌合し、突起部52dが窪み部54bに嵌合していることから、ハブ54に対する相対回転が規制され、第2メインシャフト5およびハブ54とともに一体回転することとなる。
ドライブ側スリーブ52の外周面には、ドライブ側スリーブ52の径方向に窪んだ切り欠き52eが形成されている。図1に示すセンサS2は、ドライブ側スリーブ52の周方向に1つ設けられており、ドライブ側スリーブ52が回転し、センサS2の測定対象の位置に切り欠き52eが移動すると、パルス波信号を制御部10に出力する。このように、センサS2は、切り欠き52eを検出することで、ドライブ側スリーブ52の回転方向の位置を検出する。ドライブ側スリーブ52とコースト側スリーブ53はハブ54と共に一体回転していることから、センサS2は、コースト側スリーブ53の回転方向の位置を検出してもよい。
図1、図2に示すように、ドライブ側スリーブ52およびコースト側スリーブ53にはシフトフォーク7が係合している。シフトフォーク7は、図1に示す制御部10の制御によって駆動するアクチュエータ8からの押圧力を受けて軸方向に可動する。シフトフォーク7とアクチュエータ8の間、すなわち、アクチュエータ8からドライブ側スリーブ52、コースト側スリーブ53への押圧力の伝達経路には、コイルばねで構成される付勢部9が配される。付勢部9は、アクチュエータ8からの押圧力およびドライブ側スリーブ52、コースト側スリーブ53からの反力を受けて弾性変形する。制御部10の制御処理および付勢部9の作用については後に詳述する。そして、シフトフォーク7の可動によって、飛込ドグ52cと待機ドグ51aとを噛合させたり、あるいは、その噛合を解除したりする。
図4は、第2伝達装置50bの側面図であり、ドライブ側スリーブ52の飛込ドグ52cと、ドグ部材51の待機ドグ51aの近傍を抽出して示す。図4(a)では、ドライブ側スリーブ52の飛込ドグ52cと、ドグ部材51の待機ドグ51aが噛合していない。この状態では、ドライブ側スリーブ52は、ハブ54とともに、第2メインシャフト5と一体回転する。一方、ドグ部材51は、第2メインシャフト5と相対回転自在となっている。
そして、上述したシフトフォーク7が、ドライブ側スリーブ52をドグ部材51側に移動させる。すると、図4(b)に示すように、ドライブ側スリーブ52の飛込ドグ52cが、ドグ部材51に設けられた複数の待機ドグ51aの周方向の隙間に入る。
このように、図4(a)から図4(b)へと、ドグ部材51およびドライブ側スリーブ52が互いに近接する近接方向に相対移動すると、待機ドグ51aおよび、ドライブ側スリーブ52に設けられた飛込ドグ52cが噛合して待機ドグ51aと飛込ドグ52cが一体回転する動力伝達状態となる。
また、図4(b)から図4(a)へと、ドグ部材51およびドライブ側スリーブ52が互いに離隔する離隔方向に相対移動すると、ドグ部材51およびドライブ側スリーブ52の噛合が解除されて待機ドグ51aと飛込ドグ52cが相対回転する切り離し状態となる。
図5は、本実施形態の待機ドグ51aおよび飛込ドグ52c、53cの噛み合いを説明するための説明図である。図5(a)に示すように、待機ドグ51aは、ドグ部材51の回転方向(図5中、下方向)前方側に位置するリーディング面51afと、回転方向後方側に位置するトレーリング面51arと、を備えている。待機ドグ51aは、ドグ部材51の回転方向(図5(a)中、上下方向)の幅が、基端側よりも先端側の方が広い、先端幅広の形状となっている。
ドライブ側スリーブ52に設けられた飛込ドグ52cは、ドグ部材51側の端部に、待機ドグ51aのリーディング面51afに係合可能なリーディング爪52rを備えている。リーディング爪52rは、リーディング面51afに面接触状態で係合するように、テーパ状に形成されている。
一方、コースト側スリーブ53に設けられた飛込ドグ53c(第1ドグ)は、ドグ部材51側のトレーリング爪53fが、待機ドグ51aのトレーリング面51arに係合可能となっている。トレーリング爪53fは、トレーリング面51arに面接触状態で係合するように、テーパ状に形成されている。
そして、例えば、図5(a)に示すように、ドグ部材51が第2メインシャフト5(ドライブ側スリーブ52およびコースト側スリーブ53)よりも高速回転している状態で、車両の加速時のアップシフト(例えば2速から3速)を行う場合には、図5(b)に示すように、飛込ドグ52c、53cをドグ部材51側に移動させる。このとき、ドライブ側スリーブ52の飛込ドグ52c、コースト側スリーブ53の飛込ドグ53cの順に移動する。
そうすると、ドグ部材51のリーディング面51afと、飛込ドグ52cのリーディング爪52rが係合する。これにより、入力軸3から第2メインシャフト5へと動力が伝達している状態(加速状態)となる。なお、このとき、ドグ部材51と飛込ドグ53cとは非係合状態に維持されている。
また、エンジンE側の回転モーメントによる車両の減速(所謂、エンジンブレーキ)時のダウンシフト(例えば3速から2速)では、図5(c)に示すように、コースト側スリーブ53の飛込ドグ53c、ドライブ側スリーブ52の飛込ドグ52cの順にドグ部材51側に移動する。そうすると、ドグ部材51のトレーリング面51arと、飛込ドグ53cのトレーリング爪53fが係合する。これにより、第2メインシャフト5から入力軸3へと、駆動輪側の慣性力を抑える力が伝達している状態(減速状態)となる。なお、このとき、ドグ部材51と飛込ドグ52cとは非係合状態に維持されている。
このように、動力伝達装置50は、第2入力軸3bと第2メインシャフト5を、動力伝達状態と切り離し状態とで切り替える。例えば、図1に示すように、2速から3速へのアップシフトの場合、まず、ギヤ切替機構100aにおいて、スリーブ102aを3速用ドリブンギヤ23のハブ23aに係合させ、出力軸6のハブ101aと、3速用ドリブンギヤ23のハブ23aとが、スリーブ102aによって架け渡された状態とする。その後、第2伝達装置50bが、第2入力軸3bと第2メインシャフト5を動力伝達状態とする。そして、第1伝達装置50aが、第2入力軸3bと第1メインシャフト4とを切り離し状態とする。同時に、ギヤ切替機構100bにおいて、2速用ドリブンギヤ22のハブ22aに係合していたスリーブ102bを、ニュートラル位置に戻す。これにより、出力軸6に対して3速用ドリブンギヤ23が連結状態となり、3速用ドライブギヤ13および3速用ドリブンギヤ23を介した動力伝達が可能となる。
また、3速から2速へのダウンシフトの場合、まず、ギヤ切替機構100bにおいて、スリーブ102bを2速用ドリブンギヤ22のハブ22aに係合させ、出力軸6のハブ101bと、2速用ドリブンギヤ22のハブ22aとが、スリーブ102bによって架け渡された状態とする。その後、第1伝達装置50aが、第2入力軸3bと第1メインシャフト4を動力伝達状態とする。そして、第2伝達装置50bが、第2入力軸3bと第2メインシャフト5とを切り離し状態とする。同時に、ギヤ切替機構100aにおいて、3速用ドリブンギヤ23のハブ23aに係合していたスリーブ102aを、ニュートラル位置に戻す。これにより、出力軸6に対して2速用ドリブンギヤ22が連結状態となり、2速用ドライブギヤ12および2速用ドリブンギヤ22を介した動力伝達が可能となる。
本実施形態において、「加速」とは、エンジンEの駆動力によって車両が加速する状態をいうものであり、例えば、坂を下るときに、自重によって車両が加速する状態をいうものではない。また、「減速」とは、エンジンブレーキによる車両の減速状態をいうものであり、例えば、坂を上るときに車両が減速する状態をいうものではない。
図6は、比較例の待機ドグD1および飛込ドグD2の噛み合いを説明するための説明図である。ここでは、図6(a)に示すように、待機ドグD1の方が飛込ドグD2よりも高速で回転しているとき、不図示のシフトフォークによってドライブ側スリーブがドグ部材DG側に移動する場合を例に挙げる。
図6(b)に示すように、飛込ドグD2が待機ドグD1に衝突せずにドグ部材DGの本体まで到達すれば、図5(b)に示した状態と同様に、飛込ドグD2と待機ドグD1は、噛み合いが適切になされる。しかし、飛込ドグD2と待機ドグD1の差回転やシフトフォークの移動タイミングによっては、図6(c)に示すように、飛込ドグD2がドグ部材DGの本体に到達する前に待機ドグD1と噛合し、浅い噛み合い状態となってしまう。
このように、比較例においては、飛込ドグD2と待機ドグD1が噛合するとき、浅い噛み合い状態となって、噛み合い部分に作用する面圧が大きくなるといった課題があった。以下、このような課題を解決する本実施形態の第2伝達装置50bの構造について詳述する。
図7は、規制部51cと突起部52dとの接触を説明するための説明図であり、第2伝達装置50bの側面図について、ドライブ側スリーブ52の3つのキー部52bのうち、突起部52dが形成されたキー部52bの先端の飛込ドグ52c近傍を抽出して示す。
上述したように、図3に示すドグ部材51の径方向における規制部51cの位置は、ドライブ側スリーブ52の径方向における突起部52dの位置と一部が重なっている。そのため、ドライブ側スリーブ52とドグ部材51とが近接方向に相対移動する過程において、図7に示すように、待機ドグ51aと飛込ドグ52cが噛合する前に、規制部51cと突起部52dが接触することがある。
この場合、ドライブ側スリーブ52は、規制部51cと突起部52dが接触したときの位置から、ドグ部材51に向かって移動できなくなる。
図8は、第2伝達装置50bおよびドグ部材51の正面図であり、第2伝達装置50bおよびドグ部材51をハブ54側から見た図を示す。理解を容易とするため、図8において、ハブ54を除外して示し、ドグ部材51の規制部51cをハッチングで示し、待機ドグ51aをクロスハッチングで示す。
上述したように、規制部51cは、ドグ部材51の周方向に、約240度に亘って延在している。そのため、ドグ部材51に対するドライブ側スリーブ52の回転軸周りの位置(以下、位相差と称す)によっては、規制部51cと突起部52dが接触する。
ここでは、規制部51cと突起部52dが軸方向に対向する位相差の範囲を、規制範囲とする。位相差が規制範囲内の場合、ドライブ側スリーブ52とドグ部材51とが近接方向に相対移動すると、規制部51cと突起部52dが接触する。そして、ドライブ側スリーブ52とドグ部材51は、規制部51cと突起部52dが接触した位置から、近接方向への相対移動が規制される。すなわち、ドライブ側スリーブ52は、規制部51cと突起部52dが接触した位置から、ドグ部材51側に移動できなくなる。
一方、切り欠き部51fと突起部52dが軸方向に対向する位相差の範囲を、規制範囲外とする。位相差が規制範囲外の場合、ドライブ側スリーブ52がドグ部材51側に移動した際、規制部51cと突起部52dが接触せず、ドライブ側スリーブ52は、規制部51cと突起部52dによって何ら規制されることなく、ドグ部材51に向かって移動可能となる。
図9〜図13は、待機ドグ51aおよび飛込ドグ52cの噛み合いにおける規制部51cと突起部52dの作用を説明するための図であり、動力伝達装置50のうち、ドグ部材51を周方向に360度に亘って、図中、左右方向に展開し、ドグ部材51の径方向外側から見た状態を示す。
ここでは、図9(a)に示すように、第1伝達装置50aに設けられた飛込ドグ53cが、ドグ部材51の一方の端面に形成された待機ドグ51aと噛合しているとき、第2伝達装置50bに設けられた飛込ドグ52cが、ドグ部材51の他方の端面に形成された待機ドグ51aと噛合する場合を例に挙げる。
ドグ部材51と第2伝達装置50bのドライブ側スリーブ52は、差回転が生じているとともに、制御部10の制御によってアクチュエータ8がドライブ側スリーブ52をドグ部材51側に移動させている。そのため、飛込ドグ52cは、図9(a)中、矢印で示す向きに、ドグ部材51に対して相対移動する。
3つの飛込ドグ52cの1つには、上記の突起部52dが設けられており、図9(b)に示すように、突起部52dがドグ部材51の規制部51cに当接した時点で、飛込ドグ52cのドグ部材51側への移動が規制される。
アクチュエータ8による変位量は増加し続けることから、付勢部9は、アクチュエータ8からの押圧力およびドライブ側スリーブ52からの反力を受けて弾性変形する。
ドグ部材51とドライブ側スリーブ52の差回転によって、図9(c)に示す位置まで飛込ドグ52cが移動すると、突起部52dと規制部51cとが軸方向に非対向となる(対向しない状態となる)。そうすると、突起部52dと規制部51cとの接触が解除され、ドグ部材51とドライブ側スリーブ52とがさらに近接方向に相対移動する。そして、図9(d)に示すように、突起部52dが切り欠き部51fに飛び込むのと同時に、飛込ドグ52cが、ドグ部材51の周方向に隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込む。
その後、飛込ドグ52cが、待機ドグ51aに対して相対回転し、図9(e)に示すように、待機ドグ51aと飛込ドグ52cが噛合することとなる。
上述したように、飛込ドグ52cが隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込まずに待機する間に、アクチュエータ8による変位量分は、付勢部9が弾性変形することで吸収される。付勢部9には、弾性力としてシフトフォーク7の可動方向への付勢力が蓄積される。そして、付勢部9の付勢力が徐々に増加しドライブ側スリーブ52がドグ部材51側に移動する速度が上昇する。
そのため、位相差が規制範囲外となると、待機ドグ51aと飛込ドグ52cが十分な深さで噛み合う位置まで、ドライブ側スリーブ52がドグ部材51側に移動する。このとき、付勢部9の付勢力によって、ドライブ側スリーブ52の移動速度が十分に高められることから、飛込ドグ52cが浅い噛み合い状態では待機ドグ51aに衝突し難く、待機ドグ51aと飛込ドグ52cが十分な深さで噛み合う位置まで移動し易くなる。
しかし、ドグ部材51とドライブ側スリーブ52との回転方向の位置関係や差回転によっては、図10(a)、(b)に示すように、突起部52dが規制部51cに当接することなく、飛込ドグ52cが隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込んでしまう場合がある。この場合、上記付勢部9による付勢力の蓄積が不足して十分に作用せず、図10(b)に示すように、浅い噛み合い状態となってしまうおそれがある。
また、突起部52dが規制部51cに当接しても、当接時間が短すぎれば、付勢部9による付勢力の蓄積が不足してしまう。具体的には、例えば、図10(c)に示すように、領域Aに突起部52dが当接すれば、付勢部9による付勢力の蓄積は十分なされるが、領域Bに飛込ドグ52cが向かうと、突起部52dが当接したとしても、付勢部9による付勢力が不十分となる。
そこで、本実施形態では、制御部10によるタイミング制御が行われる。具体的には、制御部10は、センサS1、S2からの出力である、図11(a)に示すパルス波信号を監視している。ここで、センサS1は、ドグ部材51の突起51gが測定対象の位置を通過すると、出力値が高くなる(以下、パルス波が検出されると称す)。一方、センサS2は、ドライブ側スリーブ52の切り欠き52eが測定対象の位置を通過すると、パルス波が検出される。センサS1、S2の測定対象は、回転方向の位置が互いに等しい。
センサS1の検出用に設けた突起51gは、規制部51cのない部位(切り欠き部51f)の径方向外側に形成されている。すなわち、図11(a)に示すように、センサS1からパルス波が検出されるとき、センサS1の測定対象の回転位置には規制部51cがないこととなる。
同様に、センサS2の検出用に設けた切り欠き52eは、突起部52dの径方向外側において、回転方向後方側に向かって延在している。すなわち、図11(a)に示すように、センサS2からパルス波の先頭が検出されるとき、センサS2の測定対象の回転位置には突起部52dが位置することとなる。
図11(a)に一点鎖線で示すように、センサS1、S2のいずれからも、パルス波が検出されると、制御部10は、アクチュエータ8を駆動し、ドライブ側スリーブ52をドグ部材51に向かって移動させる。ここでは、アクチュエータ8による移動速度は定速とする。
そして、図11(b)、(c)に示すように、突起部52dを規制部51cに当接させて付勢力を蓄積し、飛込ドグ52cを待機ドグ51aに確実に噛合させることができる。
図12では、センサS1のパルス波の前端と、センサS2のパルス波の後端が同時に検出された場合を例に挙げる。このとき、飛込ドグ52cは、ドグ部材51およびドライブ側スリーブ52の差回転が小さいほど、回転方向前方側でドグ部材51に当接することから、領域Aの手前の領域Bで、隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込んでしまうおそれがある。
そこで、突起51gおよび切り欠き52eの配置を工夫している。具体的には、差回転が最小であるとき、アクチュエータ8が、ドライブ側スリーブ52をドグ部材51に向かって予め設定された定速で移動させる場合を想定する。このとき、図12(c)に示すように、突起部52dが、領域Aの先頭部分で規制部51cと当接可能となるタイミングで、センサS1、S2がパルス波を検出するように、突起51gおよび切り欠き52eを配している。
そのため、領域Aの先頭部分で、突起部52dが規制部51cに当接し、突起部52dが規制部51cとの接触状態のまま、規制部51cの全域に亘って突起部52dが回転移動した後、図12(d)に示すように、飛込ドグ52cが隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込む。そのため、飛込ドグ52cは、十分に付勢力を確保して飛び込むことができる。
図13では、センサS1のパルス波の後端と、センサS2のパルス波の前端が同時に検出された場合を例に挙げる。このとき、飛込ドグ52cは、ドグ部材51およびドライブ側スリーブ52の差回転が大きいほど、回転方向後方側でドグ部材51に当接することから、領域Aの後方の領域Bで、隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込んでしまうおそれがある。または、突起部52dが領域Bで規制部51cと当接するおそれがある。
そこで、差回転が最大であるとき、アクチュエータ8が、ドライブ側スリーブ52をドグ部材51に向かって予め設定された定速で移動させる場合を想定する。このとき、図13(b)に示すように、突起部52dが、領域Aの後端部分で規制部51cと当接可能となるタイミングで、センサS1、S2がパルス波を検出するように、突起51gおよび切り欠き52eを配している。
そのため、図13(b)に示すように、突起部52dは、領域Aの後端において規制部51cに当接し、付勢部9が最低限必要な付勢力を確保した状態で、図13(c)に示すように、飛込ドグ52cが隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込む。
上記のように突起51gおよび切り欠き52eの位置を配することで、制御部10は、センサS1、S2のパルス波が同時に検出された時点で、アクチュエータ8の駆動を開始させれば、待機ドグ51aと飛込ドグ52cを十分な深さで噛み合わせることができる。すなわち、アクチュエータ8による移動開始のタイミングや速度を調整する処理が不要となり、制御部10による処理負荷を低減することが可能となる。
図14は、変形例における待機ドグ51aおよび飛込ドグ52cの噛み合いの制御を説明するための第1の図であり、図15は、変形例における待機ドグ51aおよび飛込ドグ52cの噛み合いの制御を説明するための第2の図である。変形例においては、図14(a)に示すように、センサS1のパルス波の幅が、上記の実施形態よりも大きくなっている。すなわち、突起51gのドグ部材51の周方向の長さが、上記の実施形態よりも長い。ここでは、センサS1のパルス波の先頭位置は上記の実施形態と変わらないものとする。
そのため、図14(a)に示すように、センサS1のパルス波の前端と、センサS2のパルス波の後端が同時に検出された場合、上記の実施形態と同様、差回転が最小であっても、突起部52dが、領域Aの先頭部分で規制部51cと当接可能となる。
しかし、図14(b)に示すように、センサS1のパルス波の後端と、センサS2のパルス波の前端が同時に検出された場合、図14(c)に示すように、飛込ドグ52cは、領域Aの後方の領域Bで規制部51cに当接したり、規制部51cに当接しないまま、隣り合う待機ドグ51aの間に飛び込んでしまう。
そこで、変形例においては、制御部10は、センサS1、S2で同時にパルス波が検出されると、所定時間待機した後、アクチュエータ8の駆動を開始させる。その結果、図14(a)に示すように、センサS1、S2それぞれのパルス波の先頭が同時に検出された場合は、図15(a)に示すように、ドグ部材51とドライブ側スリーブ52とが相対回転して1回転した後、次に到来した領域Aの先頭部分で規制部51cと当接可能となる。
また、図14(b)に示すように、センサS1のパルス波の後端と、センサS2のパルス波の前端が同時に検出された場合は、図15(b)に示すように、ドグ部材51とドライブ側スリーブ52とが相対回転して1回転した後、次に到来した領域Aの後端部分で規制部51cと当接可能となる。
ここで、アクチュエータ8の駆動を待機させる所定時間は、ドグ部材51とドライブ側スリーブ52とが相対回転して1回転した後、領域Aにおいて、突起部52dが規制部51cに当接するように設定される。
図15(c)では、図14(a)に示す、センサS1のパルス波の前端と、センサS2のパルス波の後端が同時に検出されるとき、および、図14(b)に示す、センサS1のパルス波の後端と、センサS2のパルス波の前端が同時に検出されるときを比較して示す。それぞれの場合におけるドグ部材51の回転位置の位相差Cは、規制部51cにおいて突起部52dが当たる角度範囲の大きさとなる。ここでは、位相差Cは領域Aの角度範囲よりも小さくなるように突起51gや切り欠き52eの幅が設計されている。そのため、所定時間を適切に設定すれば、アクチュエータ8の速度を可変とせずとも、領域Aにおいて突起部52dを規制部51cに当接させることが可能となる。
以上、説明した変形例においても、上述した実施形態と同様、突起部52dを規制部51cに当接させて付勢力を蓄積し、飛込ドグ52cを待機ドグ51aに確実に噛合させることができる。
上述した実施形態のように、センサS1のパルス波の幅が狭い場合、制御部10は、センサS1、S2のパルス波が同時に検出されると、アクチュエータ8による飛込ドグ52cの移動を開始させるといった単純な制御を遂行すればよい。一方、上述した変形例では、制御部10は、上記のように所定時間を待機させる制御処理が必要となるものの、センサS1、S2のパルス波が同時に検出されるタイミングを増やすことが可能となる。
また、上述した実施形態および変形例では、制御部10は、差回転によらず一律の制御処理を行う場合について説明した。しかし、制御部10は、例えば、差回転が閾値よりも小さいときは一律の制御を行い、差回転が閾値以上となると、アクチュエータ8の駆動を待機させる所定時間を大きくしてもよい。
また、上述した実施形態および変形例において、制御部10は、センサS1、S2それぞれのパルス波が同時に検出されると、ドライブ側スリーブ52をドグ部材51に向かって予め定められた速度で移動させる場合について説明した。しかし、制御部10は、回転方向に隣り合う2つの待機ドグ51aの間に飛込ドグ52cが進入する前に、ドライブ側スリーブ52の突起部52dおよびドグ部材51の規制部51cが回転軸方向に接触するタイミングおよび移動速度で、アクチュエータ8を制御すればよく、アクチュエータ8が定速でなくてもよい。
また、上述した実施形態および変形例では、制御部10は、回転方向に隣り合う2つの待機ドグ51aの間に飛込ドグ52cが進入する前に、ドライブ側スリーブ52の突起部52dおよびドグ部材51の規制部51cが回転軸方向に接触するタイミングおよび移動速度で、アクチュエータ8を制御する場合について説明した。しかし、規制部51cおよび突起部52dは必須の構成ではない。制御部10は、例えば、規制部51cおよび突起部52dの代わりに、待機ドグ51aと飛込ドグ52cを、回転軸方向に接触するタイミングおよび移動速度で、アクチュエータ8を制御してもよい。
この場合、飛込ドグ52cは、待機ドグ51aに当接後、隣り合う待機ドグ51aの間の開始部分から飛び込みを開始することができ、次の待機ドグ51aに回転方向から接触するまでに、回転軸方向に移動する時間を十分に確保することが可能となる。ただし、突起部52dと規制部51cを設けることで、さらに、飛込ドグ52cは、回転軸方向に移動する時間をより一層確保することが可能となる。
また、上述した実施形態および変形例では、付勢部9を備える場合について説明したが、付勢部9は必須の構成ではない。
また、上述した実施形態および変形例では、規制部51cは、待機ドグ51aの径方向内側に設けられ、突起部52dは待機ドグ51aの径方向内側に設けられる場合について説明した。しかし、規制部51cは、ドグ部材51の本体に設けられていれば、待機ドグ51aの径方向外側に設けられてもよい。また、突起部52dは、ドライブ側スリーブ52の本体に設けられていれば、待機ドグ51aの径方向外側に設けられてもよい。
また、上述した実施形態および変形例では、突起部52dは飛込ドグ52cに1つ設けられる場合について説明したが、突起部52dを複数設けてもよい。また、突起部52dは、待機ドグ51aまたは飛込ドグ52cに近接して設けずともよいし、ドライブ側スリーブ52やドグ部材51と一体回転すれば、ドライブ側スリーブ52やドグ部材51から着脱可能な部材であってもよい。
また、上述した実施形態および変形例では、センサS1、S2は、1つずつ設けられる場合について説明したが、センサS1、S2は、ドグ部材51(ドライブ側スリーブ52、コースト側スリーブ53)の周方向に複数配されてもよい。
また、上述した実施形態および変形例では、規制部51cは、ドグ部材51の周方向に約240度に亘って延在している場合について説明したが、規制部51cが、ドグ部材51の周方向に延在する角度は何度であってもよい。
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。