JP6741552B2 - トルク断続機構 - Google Patents

Description

本発明は、一対の回転体の間でトルクを断続するトルク断続機構に関する。

特許文献１には、互いに対向して相対回転する一対の回転体を備えるトルク断続機構が開示されている。

上記トルク断続機構では、各々の回転体に複数の突歯が周方向に並んで設けられる。相手側回転体には、複数の突歯が周方向について所定間隔毎に高低を有するように形成される。これらの突歯の頂部は、曲面で形成される。

上記トルク断続機構の接続作動時には、一方の回転体が軸方向に移動して相手側回転体に接近する。このとき、一方の回転体の突歯が相手側回転体の突歯の間に嵌合して噛み合うことで、トルクが伝達される。

特開２００７−１２０７２３号公報

しかしながら、上記トルク断続機構の接続作動時に、一方の回転体の突歯が相手側回転体の低い突歯の角部に衝突して弾かれると、突歯どうしの噛み合いが遅れてトルクが円滑に伝達されないおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、トルクが円滑に伝達されるトルク断続機構を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、回転体及び相手側回転体が軸方向に相対移動して噛み合うことでトルクを伝達するトルク断続機構であって、前記回転体は、周方向について均等な間隔を持って軸方向に突出し、前記相手側回転体の歯と噛み合う複数の高歯と、前記高歯より軸方向に低い高さを持って突出し、前記相手側回転体の歯と噛み合う低歯と、を有し、前記低歯は、周方向について隣り合う前記高歯の一方に近接し、前記高歯は、前記歯からドライビングトルクが伝達されるトルク受け部を有し、前記低歯は、前記歯からコースティングトルクが伝達されるトルク受け部を有し、前記低歯と周方向について隣り合う前記高歯の他方との間には、前記歯が嵌合する谷が形成され、前記谷の周方向の開口幅は、前記歯の周方向の突出幅よりも大きいことを特徴とするトルク断続機構が提供される。

上記態様によれば、トルク断続機構の接続作動時に、相手側回転体の歯は、一方の回転体の高歯を超えた後に、この高歯に近接する低歯に当たって弾かれることが抑えられる。これにより、トルク断続機構では、相手側回転体の歯と高歯とが速やかに噛み合い、トルクが円滑に伝達される。

図１は、本発明の実施形態に係るトルク断続機構を示す構成図である。 図２は、アップシフト時の作動状態を示すギヤの展開図である。 図３は、ダウンシフト時の作動状態を示すギヤの展開図である。 図４は、トルク断続機構の変形例を示すギヤの展開図である。 図５は、トルク断続機構の比較例を示すギヤの展開図である。 図６は、トルク断続機構の他の変形例を示すギヤの展開図である。 図７は、トルク断続機構の他の変形例を示すギヤの展開図である。 図８は、トルク断続機構の他の変形例を示すギヤの展開図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係るトルク断続機構１を示す構成図である。なお、説明の簡略化のため、トルク断続機構１は一部を省略して図示している。

トルク断続機構１は、車両に搭載される変速機１００に備えられる。変速機１００は、エンジン（図示省略）に駆動される入力側のシャフト２と、車輪（図示省略）を駆動する出力側のシャフト（図示省略）と、を備える。シャフト２上には、１速ギヤ１０、３速ギヤ３０、２速ギヤ（図示省略）、及び４速ギヤ（図示省略）が設けられる。出力側のシャフト上には、これらの各ギヤと噛み合う各カウンタギヤ（図示省略）が設けられる。

シャフト２と１速ギヤ１０と３速ギヤ３０との間には、トルク断続機構１が設けられる。トルク断続機構１は、シャフト２のトルクを１速ギヤ１０または３速ギヤ３０に伝達する。同様に、シャフト２と２速ギヤと４速ギヤとの間には、別のトルク断続機構１が設けられる。変速機１００では、各トルク断続機構１が１速ギヤ１０、３速ギヤ３０、２速ギヤ、及び４速ギヤを選択的にシャフト２に接続することにより、シャフト２の回転を出力側のシャフトに伝達する変速比が４段階に切り換えられる。

トルク断続機構１は、シャフト２に支持されて相対回転する回転体として、１速ギヤ１０と、３速ギヤ３０と、これらの一方に噛み合うクラッチリング２０と、を備える。

シャフト２は、円柱状のクラッチカム２７を有する。クラッチカム２７の外周には、Ｖ字形に延びるＶ字溝２８が形成される。

円盤状のクラッチリング２０は、クラッチカム２７の外周に摺動自在に嵌合する内周と、Ｖ字溝２８に係合する突起２９と、変速機１００のシフトフォーク３に係合する外周端部と、を有する。変速機１００のシフト操作が行われるときに、シフトフォーク３が軸方向に移動することで、クラッチリング２０がＶ字溝２８に沿って移動する。

クラッチリング２０は、両端面からそれぞれ軸方向に突出する複数の歯２１、２５を有する。なお、「軸方向」は、回転軸が延在する方向を意味する。歯２１は、１速ギヤ１０に対向する端面から図１において左方向に突出する。歯２５は、３速ギヤ３０に対向する端面から図１において右方向に突出する。

１速ギヤ１０は、クラッチリング２０に対向する端面から軸方向（図１において右方向）に突出する複数の高歯１５及び低歯（図示省略）を有する。同様に、３速ギヤ３０は、クラッチリング２０に対向する端面から軸方向（図１において左方向）に突出する複数の高歯３５及び低歯３６（図２参照）を有する。

次に、変速機１００のシフト作動について説明する。

変速機１００の１速位置では、図１に示すように、１速ギヤ１０の高歯１５または低歯とクラッチリング２０の歯２１とが噛み合い、シャフト２からのトルクが１速ギヤ１０に伝達される。

１速位置から、アップシフト操作が行われると、２速位置に切換わり、シャフト２からのトルクが２速ギヤ（図示省略）に伝達される。このとき、１速位置にあるクラッチリング２０は、１速ギヤ１０との噛み合い部に作用する循環トルクによって、突起２９がＶ字溝２８に沿って図１の右方向に移動することで、１速ギヤ１０から離れる。こうして、クラッチリング２０は、１速ギヤ１０との噛み合いが解除され、中立位置に保持される。

２速位置から、アップシフト操作が行われると、３速位置に切換わり、シャフト２からのトルクが３速ギヤ３０に伝達される。このとき、中立位置にあるクラッチリング２０がシフトフォーク３によって図１において右方向に移動する。これにより、クラッチリング２０の歯２５が３速ギヤ３０の高歯３５または低歯３６と噛み合い、シャフト２からのトルクが３速ギヤ３０に伝達される。

このようにして、変速機１００では、互いに回転速度差を持つクラッチリング２０（相手側回転体）及び３速ギヤ３０（回転体）が軸方向に相対移動して噛み合うことで、トルクが途切れることなく伝達される。

次に、図２を参照して、３速ギヤ３０（以下、単に「ギヤ３０」と称する。）の歯形状について説明する。図２は、ギヤ３０の周方向に延びる断面を展開して示す展開図である。なお、「周方向」は、回転軸回りの方向を意味する。

ギヤ３０は、クラッチリング２０に対向する端面３０ａと、端面３０ａから軸方向に突出する複数の高歯３５及び低歯３６を有する。端面３０ａは、回転軸に直交する平面状に延在する。低歯３６は、高歯３５より軸方向に低い高さを持って突出する。

複数の高歯３５は、ギヤ３０の周方向に均等な間隔を持ち、放射線Ｒに沿って形成される。なお、放射線Ｒは、ギヤ３０の回転軸を中心とする放射方向に延びる直線である。

隣り合う高歯３５の間には、１つの低歯３６が設けられる。つまり、高歯３５及び低歯３６は、ギヤ３０の周方向について交互に並ぶように突出している。

上記構成により、周方向について隣り合う高歯３５の間隔を大きくして、クラッチリング２０の歯２５が高歯３５と噛み合う経路が広い範囲に設けられる。そして、隣り合う高歯３５と低歯３６との間隔を任意に設定することで、クラッチリング２０の歯２５が高歯３５または低歯３６と噛み合うバックラッシュ（間隙）が適度に設けられる。

低歯３６は、隣り合う高歯３５の中央線Ｋに対して回転方向後側（図２において左側）の高歯３５に近づくように配置される。なお、中央線Ｋは、ギヤ３０の周方向について隣り合う高歯３５に対して均等な間隔を持つ放射線である。

駒状の高歯３５は、端面３０ａから立ち上がるトルク受け部３５ａと、トルク受け部３５ａの先端から曲折する角部３５ｂと、角部３５ｂを一端としてクラッチリング２０に対向するように延びる頂部３５ｃと、頂部３５ｃの他端となって曲折する角部３５ｄと、を有する。

トルク受け部３５ａは、端面３０ａに対向するように、ギヤ３０の放射線Ｒに対して傾斜した面を有する。これにより、高歯３５とクラッチリング２０の歯２５との噛み合い状態が維持される。なお、トルク受け部３５ａは、放射線Ｒに対して略平行に形成されてもよい。

一方の角部３５ｂ、頂部３５ｃ、及び他方の角部３５ｄは、曲面状に膨出して形成される。これにより、高歯３５がクラッチリング２０の歯２５に当たる際に生じる衝撃が小さく抑えられる。

頂部３５ｃは、２つの角部３５ｂ、３５ｄから山状に膨出する。角部３５ｂ、頂部３５ｃ、及び角部３５ｄは、放射線Ｒについて対称な形状を有する。

低歯３６は、回転方向後側の高歯３５に連結される。低歯３６は、一端が高歯３５の角部３５ｄに連接してクラッチリング２０に対向するように延びる頂部３６ｃと、頂部３６ｃの他端となる角部３６ｄと、端面３０ａから立ち上がって角部３６ｄへと延びるトルク受け部３６ｅと、を有する。低歯３６は、頂部３６ｃの回転方向後側に連接して突出する角部を有さない。

トルク受け部３６ｅは、端面３０ａに対向するように、放射線Ｒに対して傾斜した面を有する。これにより、低歯３６とクラッチリング２０の歯２５との噛み合い状態が維持される。なお、トルク受け部３６ｅは、放射線Ｒに対して略平行に形成されてもよい。

頂部３６ｃ及び角部３６ｄは、高歯３５の角部３５ｄから離れるのにしたがって回転方向前側（図２において右側）の端面３０ａに次第に近づくように傾斜する傾斜面によって形成される。これにより、クラッチリング２０の歯２５は、図２に矢印Ｃで示すように、高歯３５を超えて頂部３６ｃ及び角部３６ｄの傾斜面に当たると、傾斜面に沿って回転方向前側の端面３０ａに向かう速度成分を持つ力が与えられる。

頂部３６ｃ及び角部３６ｄは、曲面状に膨出している。これにより、ダウンシフト時においてクラッチリング２０の歯２５が低歯３６に当たる際に生じる衝撃が小さく抑えられる。

低歯３６は、回転方向前側の高歯３５から離れて突出する。低歯３６と回転方向前側の高歯３５との間には、クラッチリング２０の歯２５が入り込む谷３７が形成される。谷３７の開口幅は、周方向についてクラッチリング２０の歯２５の突出幅より大きく形成される。

トルク断続機構１は、互いに回転速度差を持つクラッチリング２０（相手側回転体）及びギヤ３０（回転体）が軸方向に相対移動して噛み合うことでトルクを伝達する。次に、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５がギヤ３０の高歯３５または低歯３６と噛み合う動作について説明する。

変速機１００の作動時、クラッチリング２０及びギヤ３０は、図２において矢印Ａで示す方向に回転している。変速機１００が２速位置から３速位置に切換わるアップシフト時に、シフトフォーク３が中立位置にあるクラッチリング２０を図２に矢印Ｂで示すように軸方向に移動させる。

クラッチリング２０の回転速度がギヤ３０より高い場合、クラッチリング２０の歯２５は、例えば図２に矢印Ｃで示すように、ギヤ３０の高歯３５及び低歯３６を乗り換えた後に、谷３７へと入り込む。このときに、クラッチリング２０の歯２５は、ギヤ３０の高歯３５の頂部３５ｃまたは低歯３６の頂部３６ｃに当たっても、大きく弾かれることなく、谷３７へと円滑に入り込み、高歯３５と噛み合う。この噛み合い状態で、シャフト２に働くドライビングトルクは、クラッチリング２０を介してギヤ３０に伝達される。

一方、変速機１００が４速位置から２速位置に切換わるダウンシフト時においてクラッチリング２０の回転速度がギヤ３０より低い場合に、クラッチリング２０の歯２５は、図３に矢印Ｄで示すように、谷３７へと入り込み、低歯３６と噛み合う。この噛み合い状態で、シャフト２に働くコースティングトルクは、クラッチリング２０を介してギヤ３０に伝達される。

以上のように、アップシフト時にクラッチリング２０の歯２５が高歯３５と噛み合う経路は、ダウンシフト時より広い範囲に設定される。これにより、クラッチリング２０とギヤ３０が円滑に噛み合う回転速度差は、アップシフト時でダウンシフト時より大きくなる。

次に、図４に示すトルク断続機構１の変形例について説明する。

図４に示すように、ギヤ３０の低歯３６は、回転方向前後に並ぶ２つの高歯３５の間から独立して突出し、回転方向後側の高歯３５に近接するように配置される。低歯３６は、頂部３６ｃの回転方向後側に連接して突出する角部３６ｂを有する。

低歯３６と回転方向後側の高歯３５との間には、谷３８が形成される。低歯３６と回転方向前側の高歯３５との間には、谷３７が形成される。ギヤ３０及びクラッチリング２０の周方向について、谷３８の開口幅ａは、クラッチリング２０の歯２５の突出幅ｃより小さく形成される。谷３７の開口幅ｂは、クラッチリング２０の歯２５の突出幅ｃより大きく形成される。

本変形例では、低歯３６の角部３６ｂが回転方向後側の高歯３５に近接している。このため、クラッチリング２０の歯２５は、高歯３５を乗り換えた後に、低歯３６の角部３６ｂに衝突することが回避される。そして、クラッチリング２０の歯２５は、低歯３６の頂部３６ｃに当たっても、図４に矢印Ｅで示すように、大きく弾かれることなく、谷３７へと円滑に入り込で高歯３５と噛み合う。

次に、図５に示すトルク断続機構１の比較例について説明する。

図５に示すように、ギヤ３０の低歯３６は、中央線Ｋを中心とし、回転方向前後に並ぶ対の高歯３５の間から独立して突出する。

低歯３６と回転方向後側の高歯３５との間には、谷３９が形成される。低歯３６と回転方向前側の高歯３５との間には、谷３７が形成される。ギヤ３０の周方向について、谷３７、３９の開口幅ｅは、クラッチリング２０の歯２５の突出幅ｃより大きい同一寸法に形成される。

本比較例では、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５が低歯３６の角部３６ｂに当たることがある。この場合に、クラッチリング２０の歯２５は、図４に矢印Ｆで示すように大きく弾かれるため、谷３７に入り込んで高歯３５と噛み合う確率が低くなる。

これに対して、本実施例の図１〜４に示すトルク断続機構１では、低歯３６が周方向について隣り合う高歯３５の一方に近接する構成とした。

このように構成することで、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５がギヤ３０の高歯３５を乗り換えた後に、周方向について高歯３５に近接する低歯３６に当たって弾かれることが抑えられる。これにより、トルク断続機構１では、クラッチリング２０の歯２５と高歯３５とが速やかに噛み合い、トルクが円滑に伝達される。

次に、図６に示すトルク断続機構１の変形例について説明する。

図６に示すように、高歯３５は、低歯３６と連結される部位に、クラッチリング２０の歯２５が当接してコースティングトルクを受けるトルク受け部３５ｅを有する。トルク受け部３５ｅは、回転方向前側の角部３５ｄから低歯３６の頂部３６ｃへと延びるように形成される。トルク受け部３５ｅは、低歯３６の頂部３６ｃに対向するように、ギヤ３０の放射線Ｒに対して傾斜した面を有する。なお、トルク受け部３５ｅは、放射線Ｒに対して略平行に形成されてもよい。そして、低歯３６と回転方向前側の高歯３５との間には、クラッチリング２０の歯２５が入り込む谷３７が形成される。低歯３６の頂部３６ｃは、軸方向に一定の高さを持って延在する円筒面状に形成される。

この場合に、クラッチリング２０の歯２５は、図６に矢印Ｈで示すように移動して低歯３６のトルク受け部３６ｅに当接する位置と、図６に矢印Ｉで示すように移動して高歯３５のトルク受け部３５ｅに当接する位置との両方で、シャフト２に働くコースティングトルクをギヤ３０に伝達する。これにより、トルク断続機構１は、車両のダウンシフト時にクラッチリング２０の歯２５がギヤ３０と噛み合う確率が高められる。

次に、図７に示すトルク断続機構１の変形例について説明する。

図７に示すように、ギヤ３０は、周方向について低歯３６の突出幅ｃが高歯３５の突出幅ｄより大きく形成される。そして、低歯３６と回転方向前側の高歯３５との間には、クラッチリング２０の歯２５が入り込む谷３７が形成される。

この場合に、ギヤ３０は、回転方向前後に並ぶ対の高歯３５の間のスペースにおいて、低歯３６の突出幅ｃが任意に設定される。こうして、谷３７の開口幅ｂは、クラッチリング２０の歯２５の突出幅ｇよりバックラッシュｆの長さだけ大きく形成されることにより、ギヤ３０とクラッチリング２０の噛み合い部に生じる音を低減することができる。

次に、図８に示すトルク断続機構１の変形例について説明する。

図８に示すように、高歯３５の頂部３５ｃは、回転方向後側（図８において左側）の角部３５ｂから回転方向前側（図８において右側）角部３５ｄに向かうのにしたがって近接する低歯３６の頂部３６ｃに次第に近づくように傾斜する。つまり、高歯３５は、近接する低歯３６に向かって傾斜する頂部３５ｃを有する構成とした。

この場合に、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５は、高歯３５の頂部３５ｃに当たると、図２に矢印Ｊで示すように、頂部３５ｃの傾斜面に沿って近接する低歯３６の頂部３６ｃに向かう。これにより、トルク断続機構１では、クラッチリング２０の歯２５と高歯３５とが速やかに噛み合い、トルクが円滑に伝達される。

以上述べたように、本実施形態では、トルク断続機構１は、互いに回転速度差を持つクラッチリング２０（相手側回転体）及びギヤ３０（回転体）が軸方向に相対移動して噛み合うことでトルクを伝達する。ギヤ３０は、周方向について均等な間隔を持って軸方向に突出し、クラッチリング２０の歯２５と噛み合う複数の高歯３５と、高歯３５より軸方向に低い高さを持って突出し、クラッチリング２０の歯２５と噛み合う低歯３６と、を有する。低歯３６は、周方向について隣り合う高歯３５の一方に近接する。

これによれば、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５がギヤ３０の高歯３５を乗り換えた後に、周方向について高歯３５に近接する低歯３６に当たって弾かれることが抑えられる。これにより、トルク断続機構１では、クラッチリング２０の歯２５と高歯３５とが速やかに噛み合い、トルクが円滑に伝達される（請求項１に対応する効果）。

なお、変速機１００は、シフト操作を自動的に行う制御装置（図示省略）を備えてもよい。この場合に、制御装置は、トルク断続機構１を作動させるのに、クラッチリング２０及びギヤ３０の位置をきめ細かに合わせる必要がなく、要求される制御精度が高くならないで済む（請求項１に対応する効果）。

また、図１〜３に示すトルク断続機構１は、周方向について近接する高歯３５と低歯３６とが互いに連結される構成とした。

このように構成することで、低歯３６の高歯３５に連接する部位には、クラッチリング２０の歯２５に対向して突出する角部が設けられない。したがって、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５が高歯３５に近接する低歯３６に衝突することが回避される（請求項２に対応する効果）。

また、図６に示すトルク断続機構１は、高歯３５は、低歯３６と連結される部位にクラッチリング２０の歯２５が当接してトルクを受けるトルク受け部３５ｅを有する。

これによれば、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５は、図６に２点鎖線で示すように低歯３６のトルク受け部３６ｅに当接する位置と、図６に実線で示すように高歯３５のトルク受け部３５ｅに当接する位置との両方で、シャフト２に働くコースティングトルクをギヤ３０に伝達する。これにより、トルク断続機構１は、車両のダウンシフト時にクラッチリング２０の歯２５がギヤ３０と噛み合う確率が高められる（請求項３に対応する効果）。

また、図７に示すギヤ３０は、周方向について低歯３６の突出幅ｃが高歯３５の突出幅ｄより大きく形成され、低歯３６と周方向について隣り合う回転方向前側の高歯３５との間にクラッチリング２０の歯２５が嵌合する谷３７を有する。

これによれば、ギヤ３０は、谷３７の開口幅ｂが適度に設定されることでより、ギヤ３０とクラッチリング２０の噛み合い部に生じる音を低減することができる（請求項４に対応する効果）。

また、図８に示す高歯３５は、近接する低歯３６に向かって傾斜する頂部３５ｃを有する。

これによれば、トルク断続機構１の接続作動時に、クラッチリング２０の歯２５は、傾斜する高歯３５の頂部３５ｃに当たって近接する低歯３６の頂部３６ｃに向かうことで、高歯３５とが速やかに噛み合い、トルクが円滑に伝達される（請求項５に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明は、変速機に設けられるトルク断続機構として適しているが、これに限らず、他の機械及び設備に設けられるトルク断続機構にも適用できる。

１ トルク断続機構
２０ クラッチリング（相手側回転体）
２５ 歯
３０ ギヤ（回転体）
３５ 高歯
３５ｅ トルク受け部
３６ 低歯
３６ｃ 頂部
３７ 谷

Claims (5)

1. 回転体及び相手側回転体が軸方向に相対移動して噛み合うことでトルクを伝達するトルク断続機構であって、
   前記回転体は、
   周方向について均等な間隔を持って軸方向に突出し、前記相手側回転体の歯と噛み合う複数の高歯と、
   前記高歯より軸方向に低い高さを持って突出し、前記相手側回転体の歯と噛み合う低歯と、を有し、
   前記低歯は、周方向について隣り合う前記高歯の一方に近接し、
   前記高歯は、前記歯からドライビングトルクが伝達されるトルク受け部を有し、
   前記低歯は、前記歯からコースティングトルクが伝達されるトルク受け部を有し、
   前記低歯と周方向について隣り合う前記高歯の他方との間には、前記歯が嵌合する谷が形成され、
   前記谷の周方向の開口幅は、前記歯の周方向の突出幅よりも大きいことを特徴とするトルク断続機構。
2. 請求項１に記載のトルク断続機構であって、
   前記高歯の一方と前記低歯とは、互いに連結されることを特徴とするトルク断続機構。
3. 請求項２に記載のトルク断続機構であって、
   前記高歯は、前記低歯と連結される部位に前記相手側回転体の歯が当接してトルクを受けるトルク受け部を有することを特徴とするトルク断続機構。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載のトルク断続機構であって、
   前記回転体は、
   周方向について前記低歯の突出幅が前記高歯の突出幅より大きく形成されることを特徴とするトルク断続機構。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載のトルク断続機構であって、
   前記高歯は、近接する前記低歯に向かって傾斜する頂部を有することを特徴とするトルク断続機構。

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