JP7063194B2

JP7063194B2 - 車両用断接装置

Info

Publication number: JP7063194B2
Application number: JP2018156692A
Authority: JP
Inventors: 大堀▲崎▼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: JP2020029924A

Description

本発明は、第１回転部材と第２回転部材との間を選択的に切断または接続する車両用断接装置に関し、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間を切断する状態と接続する状態との間で切り替えるときに発生する音を好適に抑制する技術に関する。

（ａ）一回転軸線まわりに回転可能な第１回転部材と、前記第１回転部材と同心に回転可能な第２回転部材と、の間を選択的に切断または接続する車両用断接装置であって、（ｂ）前記第１回転部材に形成された第１噛合歯に噛合可能な第２噛合歯を有して前記第２回転部材に対して相対回転不能且つ前記第２回転部材に対して前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記第２噛合歯に前記第１噛合歯を噛み合わせて前記第１回転部材と前記第２回転部材とを相対回転不能に連結する噛合位置と、前記第１噛合歯と前記第２噛合歯との噛み合いを解いて前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転を許容する非噛合位置と、の間で移動させられる断接スリーブと、（ｃ）前記断接スリーブを前記非噛合位置から前記噛合位置に向けて付勢するスプリングと、（ｄ）アクチュエータと、（ｅ）前記アクチュエータの作動により前記回転軸線方向に往復移動させられる第１ピストンと、前記第１ピストンにより前記スプリングの付勢力に抗して前記断接スリーブを前記非噛合位置へ移動させる第２ピストンと、複数段の鋸歯状の掛止歯を有して前記第２回転部材に対して相対回転不能且つ前記第２回転部材に対して前記回転軸線方向に移動不能に設けられ、前記複数段の掛止歯のいずれかで前記第１ピストンにより移動させられた前記第２ピストンを掛け止めるホルダと、を含み、前記ホルダの掛止歯によって前記第２ピストンを掛け止める位置を変えることにより、前記断接スリーブを前記非噛合位置と前記噛合位置との間で移動させるラチェット機構と、を備える車両用断接装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用断接装置がそれである。この特許文献１には、前記ホルダにおいて、前記複数段の鋸歯状の掛止歯のうちの所定の掛止歯の先端から前記所定の掛止歯に隣接する掛止歯の立上り面までの間に前記隣接する掛止歯に向かうほど前記第２ピストンから離れるように傾斜して形成され、前記第２ピストンを前記所定の掛止歯から前記隣接する掛止歯に掛け止める位置を変えるときにおいて、前記スプリングの付勢力によって前記第２ピストンを摺動させて前記第２ピストンを前記隣接する掛止歯に案内する摺動案内面が設けられている。これによって、前記第２ピストンを前記摺動案内面に摺動させて、前記第２ピストンを前記隣接する掛止歯の立上り面に当接させることによって、前記第２ピストンを前記隣接する掛止歯に掛け止める。

特開２０１５－１９３３６８号公報

ところで、特許文献１のような車両用断接装置では、前記第２ピストンを前記所定の掛止歯から前記隣接する掛止歯に掛け止める位置を変えるときにおいて、前記第２ピストンが前記摺動案内面で前記スプリングの付勢力によって増速させられて前記隣接する掛止歯の立上り面に衝突するので、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間を切断した状態から接続する状態へ切り替えるとき、または、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間を接続した状態から切断する状態へ切り替えるときに運転者に違和感を与える比較的大きな衝突音が発生するという問題があった。

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、第１回転部材と第２回転部材との間を切断した状態から接続する状態へ切り替えるとき、または、第１回転部材と第２回転部材との間を接続した状態から切断する状態へ切り替えるときの切替音を好適に低減する車両用断接装置を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、（ａ）一回転軸線まわりに回転可能な第１回転部材と、前記第１回転部材と同心に回転可能な第２回転部材と、の間を選択的に切断または接続する車両用断接装置であって、（ｂ）前記第１回転部材に形成された第１噛合歯に噛合可能な第２噛合歯を有して前記第２回転部材に対して相対回転不能且つ前記第２回転部材に対して前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記第２噛合歯に前記第１噛合歯を噛み合わせて前記第１回転部材と前記第２回転部材とを相対回転不能に連結する噛合位置と、前記第１噛合歯と前記第２噛合歯との噛み合いを解いて前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転を許容する非噛合位置と、の間で移動させられる断接スリーブと、（ｃ）前記断接スリーブを前記非噛合位置から前記噛合位置に向けて付勢するスプリングと、（ｄ）アクチュエータと、（ｅ）前記アクチュエータの作動により前記回転軸線方向に往復移動させられる第１ピストンと、前記第１ピストンにより前記スプリングの付勢力に抗して前記断接スリーブを前記非噛合位置へ移動させる第２ピストンと、複数段の鋸歯状の掛止歯を有して前記第２回転部材に対して相対回転不能且つ前記第２回転部材に対して前記回転軸線方向に移動不能に設けられ、前記複数段の掛止歯のいずれかで前記第１ピストンにより移動させられた前記第２ピストンを掛け止めるホルダと、を含み、前記ホルダの掛止歯によって前記第２ピストンを掛け止める位置を変えることにより、前記断接スリーブを前記非噛合位置と前記噛合位置との間で移動させるラチェット機構と、を備えており、（ｆ）前記ホルダには、前記複数段の掛止歯のうちの所定の掛止歯の先端から前記所定の掛止歯に隣接する掛止歯の立上り面までの間に前記隣接する掛止歯に向かうほど前記第２ピストンから離れるように傾斜して形成され、前記第２ピストンを前記所定の掛止歯から前記隣接する掛止歯に掛け止める位置を変えるときにおいて、前記スプリングの付勢力によって前記第２ピストンを摺動させて前記第２ピストンを前記隣接する掛止歯に案内する摺動案内面が設けられ、（ｇ）前記摺動案内面の一部には、前記隣接する掛止歯に向かうほど前記第２ピストンに向かうように逆傾斜した逆傾斜面、または前記回転軸線が直交する水平面が形成されていることにある。

第１発明によれば、（ｇ）前記摺動案内面の一部には、前記隣接する掛止歯に向かうほど前記第２ピストンに向かうように逆傾斜した逆傾斜面、または前記回転軸線が直交する水平面が形成されている。このため、前記スプリングの付勢力によって増速させられた前記第２ピストンが前記摺動案内面に形成された前記逆傾斜面または前記水平面で一旦減速するので、前記第２ピストンが前記隣接する掛止歯の前記立上り面に衝突する速度が、例えば前記摺動案内面に前記逆傾斜面または前記水平面が形成されていないものに比較して低下する。これによって、前記第２ピストンが前記立上り面に衝突したときの衝突音が好適に低減されるので、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間を切断した状態から接続する状態へ切り替えるとき、または、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間を接続した状態から切断する状態へ切り替えるときの切替音を好適に低減することができる。

本発明が好適に適用された四輪駆動車両の構成を概略的に説明する骨子図である。図１の四輪駆動車両に設けられた第１断接装置の構成を説明する断面図である。図２の第１断接装置に設けられたラチェット機構の一例の作動原理を説明する模式図であり、ラチェット機構にそれぞれ設けられた、環状の第１ピストン、環状の第２ピストン、および環状のホルダをそれぞれ展開した状態を示している。図３のラチェット機構で第２ピストンの突起を第３掛止歯から第１掛止歯に掛け止める位置を変えるときにおいて、スプリングの付勢力によって第２ピストンの突起を第３掛止歯に形成された第３摺動案内面で摺動させている状態を説明する図である。図２の第１断接装置とは異なる比較例の第１断接装置を説明する図であり、その比較例の第１断接装置に設けられたラチェット機構の一例の作動原理を説明する模式図である。図５のラチェット機構で第２ピストンの突起を第３掛止歯から第１掛止歯に掛け止める位置を変えるときにおいて、スプリングの付勢力によって第２ピストンの突起を第３掛止歯に形成された第３摺動案内面で摺動させている状態を説明する図である。図２から図４に示す第１断接装置において第３掛止歯に形成された第３摺動案内面で摺動する第２ピストンの突起の速度と、図５および図６に示す比較例の第１断接装置において第３掛止歯に形成された第３摺動案内面で摺動する第２ピストンの突起の速度と、を比較する図である。本発明の他の実施例すなわち実施例２の第１断接装置を示す図である。本発明の他の実施例すなわち実施例３の第１断接装置を示す図である。

以下、本発明の実施例を、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、本発明が好適に適用された四輪駆動車両１０の構成を概略的に説明する骨子図である。図１において、四輪駆動車両１０は、エンジン１２を駆動力源とし、エンジン１２からの駆動力を主駆動輪に対応する左右一対の前輪１４Ｌ、１４Ｒに伝達する第１の動力伝達経路と、四輪駆動状態においてエンジン１２の駆動力の一部を副駆動輪に対応する左右一対の後輪１６Ｌ、１６Ｒに伝達する第２の動力伝達経路と、を備えているＦＦベースの四輪駆動装置を有している。

四輪駆動車両１０が二輪駆動状態のときには、エンジン１２から自動変速機１８を介して伝達された駆動力が、前輪用駆動力配分装置２０を通して左右一対の前輪車軸２２Ｌ、２２Ｒおよび左右一対の前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達される。この二輪駆動状態のときには、少なくとも第１断接装置（車両用断接装置）２４に設けられた第１噛合式クラッチ２６が解放され、トランスファ２８、プロペラシャフト３０、後輪用駆動力配分装置３２、および、左右一対の後輪１６Ｌ、１６Ｒへは、エンジン１２から駆動力が伝達されない。しかし、四輪駆動車両１０が四輪駆動状態のときには、第１噛合式クラッチ２６および第２断接装置３４に設けられた第２噛合式クラッチ３６が共に係合されて、上記トランスファ２８、プロペラシャフト３０、後輪用駆動力配分装置３２、および、左右一対の後輪１６Ｌ、１６Ｒへエンジン１２から駆動力が伝達される。

前輪用駆動力配分装置２０には、図１に示すように、第１差動装置３８が第１回転軸線（回転軸線）Ｃ１まわりに回転可能に備えられている。第１差動装置３８には、例えば、自動変速機１８の出力歯車１８ａと噛み合うリングギヤ３８ｒと、そのリングギヤ３８ｒに一体的に固定され、一対のサイドギヤ３８ｓが内部に組み付けられたデフケース（デファレンシャルケース）３８ｃ等と、が備えられている。このように構成された第１差動装置３８では、リングギヤ３８ｒにエンジン１２から駆動力が伝達されると、左右の前輪車軸２２Ｌ、２２Ｒの差回転を許容しつつ前輪１４Ｌ、１４Ｒへ駆動力を伝達する。なお、デフケース３８ｃには、トランスファ２８に設けられた入力軸（第２回転部材）４０の前輪１４Ｌ側の軸端部に形成された第１外周スプライン歯４０ａと嵌合する内周噛合歯３８ａが形成されている。これにより、エンジン１２からデフケース３８ｃに伝達する駆動力の一部が、入力軸４０を介してトランスファ２８に入力される。

トランスファ２８は、図１および図２に示すように、エンジン１２に動力伝達可能に接続された円筒状の入力軸４０と、プロペラシャフト３０に動力伝達可能に接続された第１リングギヤ（第１回転部材）４２と、第１リングギヤ４２と入力軸４０との間の動力伝達経路を選択的に切断または接続する第１断接装置２４と、を備えている。なお、トランスファ２８では、第１断接装置２４によって入力軸４０と第１リングギヤ４２との間の動力伝達経路が接続されると、エンジン１２から伝達される駆動力の一部が、プロペラシャフト３０へ出力されるようになっている。

円筒状の第１リングギヤ４２は、図２に示すように、例えば斜歯又はハイポイドギヤが形成された傘歯車であり、第１リングギヤ４２の内周部から前輪１４Ｒ側に略円筒状に突出する軸部４２ａが形成されている。また、円筒状の第１リングギヤ４２は、例えば第１断接装置２４等を収容する第１ケース４４内に設けられた軸受４６を介して第１ケース４４により軸部４２ａが支持されることによって第１回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に片持状に支持されている。

円筒状の入力軸４０は、図２に示すように、円筒状の第１リングギヤ４２の内側を貫通して、その入力軸４０の一部が第１リングギヤ４２の内側に配置されている。また、円筒状の入力軸４０は、第１ケース４４内に設けられた一対の第１軸受４８および第２軸受５０を介して第１ケース４４に両端部が支持されることによって、その入力軸４０が第１回転軸線Ｃ１まわりに回動可能にすなわちその入力軸４０が第１リングギヤ４２と同心に回転可能に支持されている。また、円筒状の入力軸４０には、前述した第１外周スプライン歯４０ａと、入力軸４０の中央部の外周面に形成された第２外周スプライン歯４０ｂと、入力軸４０の前輪１４Ｒ側の端部の外周面に形成された第３外周スプライン歯４０ｃと、が形成されている。

第１噛合式クラッチ２６には、図２に示すように、第１リングギヤ４２の軸部４２ａの前輪１４Ｌ側の側面４２ｂに形成された複数の第１噛合歯４２ｃと、第１噛合歯４２ｃに噛合可能な第２噛合歯５２ａが複数形成された円筒状の断接スリーブ５２と、が備えられている。なお、断接スリーブ５２には、入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１まわりの相対回転が不能且つ入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１方向の相対移動が可能に、その入力軸４０に形成された第２外周スプライン歯４０ｂに噛み合う内周噛合歯５２ｂが形成されている。すなわち、断接スリーブ５２は、入力軸４０に対して相対回転不能且つ入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に、入力軸４０に設けられている。

第１断接装置２４には、第１噛合式クラッチ２６に設けられた断接スリーブ５２を噛合位置と非噛合位置とに移動させる移動装置５４が備えられている。なお、断接スリーブ５２は、移動装置５４によって前記噛合位置と前記非噛合位置との間で移動させられる。また、前記噛合位置は、断接スリーブ５２が第１回転軸線Ｃ１方向に移動して断接スリーブ５２の第２噛合歯５２ａに第１リングギヤ４２の第１噛合歯４２ｃが噛み合わせられる位置であり、前記噛合位置では、第１リングギヤ４２と入力軸４０とが相対回転不能に連結されて、第１噛合式クラッチ２６が係合させられる。また、前記非噛合位置は、断接スリーブ５２が第１回転軸線Ｃ１方向に移動して第１リングギヤ４２の第１噛合歯４２ｃと断接スリーブ５２の第２噛合歯５２ａとの噛み合いを解く位置であり、前記非噛合位置では、第１リングギヤ４２と入力軸４０との相対回転が許容されて、第１噛合式クラッチ２６が解放させられる。

移動装置５４は、図２に示すように、電磁アクチュエータ（アクチュエータ）５６と、ラチェット機構５８と、を備えている。なお、電磁アクチュエータ５６には、例えば、ボールカム６０と、電磁コイル６２と、補助クラッチ６４等と、が備えられている。電磁アクチュエータ５６は、入力軸４０が回転している時すなわち車両走行時において、電磁コイル６２によって可動片６６が吸着されて補助クラッチ６４を介してボールカム６０の環状の第２カム部材７０に回転制動トルクが発生させられると、ボールカム６０において環状の第２カム部材７０と環状の第１カム部材６８とを相対回転させて、第１カム部材６８を第１回転軸線Ｃ１方向に移動させる。ラチェット機構５８は、電磁アクチュエータ５６によって第１カム部材６８が第１回転軸線Ｃ１方向に移動させられると、その第１カム部材６８の移動によって第１回転軸線Ｃ１方向に移動させられた断接スリーブ５２の移動位置を保持する。なお、移動装置５４には、断接スリーブ５２を前記非噛合位置から前記噛合位置に向けて常時付勢、すなわち断接スリーブ５２を第１回転軸線Ｃ１方向において前輪１４Ｒ側に常時付勢するスプリング７２が備えられている。

ラチェット機構５８は、図２に示すように、環状の第１ピストン６８ａと、環状の第２ピストン７４と、複数段の鋸歯状の掛止歯７６ａを周方向に複数有する環状のホルダ７６と、を備えている。なお、ラチェット機構５８には、第１カム部材６８を第２カム部材７０に接近する方向に常時付勢するために、第２ピストン７４と第１カム部材６８との間に圧縮された状態で配設されたコイル状のコイルスプリング７７が備えられている。第１ピストン６８ａは、電磁コイル６２が可動片６６を吸着したり可動片６６を吸着しないことによりボールカム６０によって所定のストロークで第１回転軸線Ｃ１方向に往復移動させられる。すなわち、第１ピストン６８ａは、電磁アクチュエータ５６の作動により所定のストロークで第１回転軸線Ｃ１方向に往復移動させられる。また、第２ピストン７４は、第１ピストン６８ａの第１回転軸線方向Ｃ１の往復移動によりスプリング７２の付勢力Ｆに抗して断接スリーブ５２を前記非噛合位置へ移動させる。また、ホルダ７６は、複数段の鋸歯状の掛止歯７６ａにおいて第１掛止歯７６ｂと第２掛止歯７６ｃと第３掛止歯７６ｄとのいずれか１つの掛止歯７６ｂ、７６ｃ、７６ｄで第１ピストン６８ａにより移動させられた第２ピストン７４を掛け止める。なお、第１ピストン６８ａは、入力軸４０に対して相対回転不能且つ入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に、入力軸４０に設けられている。また、第２ピストン７４は、入力軸４０に対して相対回転可能且つ入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１方向の移動可能に、入力軸４０に設けられている。また、ホルダ７６は、入力軸４０に対して相対回転不能且つ入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１方向に移動不能に、入力軸４０に設けられている。

ボールカム６０は、図２に示すように、ラチェット機構５８の第２ピストン７４と第２軸受５０との間において第１回転軸線Ｃ１方向で重なるように介挿された環状の一対の第１カム部材６８および第２カム部材７０と、第１カム部材６８に形成されたカム面６８ｂと第２カム部材７０に形成されたカム面７０ａとに挟まれた複数個の球状転動体７８と、を備えている。このように構成されたボールカム６０では、第１カム部材６８と第２カム部材７０とが相対回転させられると、第１カム部材６８が第２カム部材７０から第１回転軸線Ｃ１方向に離隔させられる。なお、第１カム部材６８には、入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１まわりの相対回転が不能且つ入力軸４０に対して第１回転軸線Ｃ１方向の相対移動が可能に、その入力軸４０に形成された第３外周スプライン歯４０ｃに噛み合う内周歯６８ｃが形成されている。また、ボールカム６０の第１カム部材６８には、図２に示すように、ラチェット機構５８の第１ピストン６８ａが一体的に設けられている。

補助クラッチ６４は、図２に示すように、前述した可動片６６と、可動片６６と電磁コイル６２との間に配設された円板状の一対の第１摩擦板８０、８２と、その一対の第１摩擦板８０、８２の間に配設された円板状の第２摩擦板８４と、を備えている。なお、一対の第１摩擦板８０、８２の外周部には、それぞれ、第１ケース４４に対して第１回転軸線Ｃ１まわり相対回転が不能且つ第１ケース４４に対して第１回転軸線Ｃ１方向の相対移動が可能に、第１ケース４４に形成された内周スプライン歯４４ａに噛み合う外周歯８０ａ、８２ａが形成されている。また、第２摩擦板８４の内周部には、第２カム部材７０に対して第１回転軸線Ｃ１まわりの相対回転が不能且つ第２カム部材７０に対して第１回転軸線Ｃ１方向の相対移動が可能に、第２カム部材７０の外周部に形成された外周スプライン歯７０ｂに噛み合う内周歯８４ａが形成されている。

上記のように構成された電磁アクチュエータ５６では、例えば車両走行中で入力軸４０が回転している状態において、図示しない電子制御装置から電磁コイル６２に駆動電流が供給されて電磁コイル６２に可動片６６が吸着されると、可動片６６によって補助クラッチ６４の第１摩擦板８０、８２および第２摩擦板８４が可動片６６と電磁コイル６２との間で挟圧されて第２摩擦板８４すなわち第２カム部材７０に回転制動トルクが伝達される。これにより、前記回転制動トルクによってそれら第１カム部材６８と第２カム部材７０とが相対回転し、第１カム部材６８に一体に形成された第１ピストン６８ａは、球状転動体７８を介して第２カム部材７０に対して第１回転軸線Ｃ１方向においてスプリング７２およびコイルスプリング７７の付勢力に抗して前輪１４Ｌ側へ移動する。また、前記電子制御装置から電磁コイル６２に駆動電流が供給されなくなると、すなわち電磁コイル６２に可動片６６が吸着されなくなると、第２カム部材７０に前記回転制動トルクが伝達されないので、第２カム部材７０が球状転動体７８を介して第１カム部材６８と連れまわって、第１ピストン６８ａが、スプリング７２およびコイルスプリング７７の付勢力によって前輪１４Ｒ側へ移動する。

第１断接装置２４では、電磁アクチュエータ５６によって、第１ピストン６８ａが第１回転軸線Ｃ１方向において前輪１４Ｌ側、前輪１４Ｒ側へ例えば２回往復移動させられると、図２に示すように、ラチェット機構５８を介して断接スリーブ５２が前記非噛合位置へスプリング７２の付勢力Ｆに抗して移動させられる。また、第１断接装置２４では、電磁アクチュエータ５６によって、第１ピストン６８ａが例えば３回往復移動、すなわち断接スリーブ５２が前記非噛合位置に配置された状態でさらに第１ピストン６８ａが１回往復移動させられると、図示しないが、第２ピストン７４がホルダ７６の第３掛止歯７６ｄから掛け外されて断接スリーブ５２がスプリング７２の付勢力Ｆによって前記噛合位置へ移動させられる。

図３は、ラチェット機構５８の一例の作動原理を説明する模式図であり、環状の第１ピストン６８ａ、環状の第２ピストン７４、および環状のホルダ７６をそれぞれ展開した状態を示している。環状の第２ピストン７４は、図３に示すように、環状の環状部７４ａと、その環状部７４ａからホルダ７６に接近する方向に複数突き出された突起７４ｂと、を備えている。環状のホルダ７６は、ホルダ７６の周方向に周期的に形成された複数段の鋸歯状の掛止歯７６ａと、その複数段の鋸歯状の掛止歯７６ａにおいてホルダ７６の周方向に連なる第１掛止歯（隣接する掛止歯）７６ｂ、第２掛止歯７６ｃ、および第３掛止歯（所定の掛止歯）７６ｄと、を備えている。図３に示すように、第１掛止歯７６ｂには、第１掛止歯７６ｂの先端Ｐ１に立ち上る第１立上面（立上り面）７６ｅと、第１掛止歯７６ｂの先端Ｐ１から隣接する第２掛止歯７６ｃの第２立上面７６ｆまでの間に第２掛止歯７６ｃに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａから離れるように傾斜して形成された第１摺動案内面７６ｇと、が設けられている。また、第２掛止歯７６ｃには、第２掛止歯７６ｃの先端Ｐ２に立ち上る第２立上面７６ｆと、第２掛止歯７６ｃの先端Ｐ２から隣接する第３掛止歯７６ｄの第３立上面７６ｈまでの間に第３掛止歯７６ｄに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａから離れるように傾斜して形成された第２摺動案内面７６ｉと、が設けられている。また、第３掛止歯７６ｄには、第３掛止歯７６ｄの先端Ｐ３に立ち上る第３立上面７６ｈと、第３掛止歯７６ｄの先端Ｐ３から隣接する第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅまでの間に第１掛止歯７６ｂに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａから離れるように全体として傾斜して形成された第３摺動案内面（摺動案内面）７６ｊと、が設けられている。環状の第１ピストン６８ａには、図３に示すように、ホルダ７６に形成された第１掛止歯７６ｂ、第２掛止歯７６ｃ、第３掛止歯７６ｄと略同様の鋸歯状であるが周方向に半位相ずれた形状で周方向に連なり、第２ピストン７４の突起７４ｂを受止める第１受止歯６８ｄ、第２受止歯６８ｅ、第３受止歯６８ｆが周期的に形成されており、第１ピストン６８ａは、電磁アクチュエータ５６によって、スプリング７２の付勢力Ｆに抗して第２ピストン７４をボールカム６０の１ストローク分だけ移動させられる。

なお、第１ピストン６８ａに形成された第１受止歯６８ｄ、第２受止歯６８ｅ、第３受止歯６８ｆは、図３に示すように、第３受止歯６８ｆに形成された斜面６８ｇと第３掛止歯７６ｄの第３摺動案内面７６ｊとの形状が異なる以外で、第１掛止歯７６ｂ、第２掛止歯７６ｃ、第３掛止歯７６ｄと同様な鋸歯形状で形成されており、それら第１掛止歯７６ｂ、第２掛止歯７６ｃ、第３掛止歯７６ｄに対して周方向に半波長ずらされて位置させられている。また、図３では、第１ピストン６８ａおよびホルダ７６は、理解を容易とするために意図的に第１回転軸線Ｃ１方向にずらして示しているが、実際は、例えば第３受止歯６８ｆの斜面６８ｇが図３において１点鎖線で示す斜面６８ｇの位置に配置されるように、第１ピストン６８ａはホルダ７６に対して配置されている。また、図３に示す移動ストロークＳＴは、電磁アクチュエータ５６の作動によって第１ピストン６８ａが第１回転軸線Ｃ１方向に往復移動させられる移動距離である。

図３に示すように、断接スリーブ５２が前記噛合位置にあるときに第２ピストン７４から突設された突起７４ｂがホルダ７６の第１掛止歯７６ｂに掛け止められた位置Ａに位置している初期状態において、第１ピストン６８ａが電磁アクチュエータ５６の作動により移動ストロークＳＴにて１回目の往復移動が行われると、第２ピストン７４の突起７４ｂは、第１ピストン６８ａの第３受止歯６８ｆの斜面６８ｇに持ち上げられることによりスプリング７２の付勢力Ｆに抗して第１掛止歯７６ｂの先端Ｐ１を超えて第１掛止歯７６ｂに形成された第１摺動案内面７６ｇによって位置Ｂに案内される。そして、第２ピストン７４の突起７４ｂは、スプリング７２の付勢力Ｆにより第２ピストン７４の突起７４ｂが第２掛止歯７６ｃの第２立上面７６ｆに当接することによって、位置Ｂに掛け止められる。次いで、第１ピストン６８ａが電磁アクチュエータ５６の作動により移動ストロークＳＴにて２回目の往復移動が行われると、第２ピストン７４の突起７４ｂは、第１ピストン６８ａの第１受止歯６８ｄに持ち上げられることによりスプリング７２の付勢力Ｆに抗して第２掛止歯７６ｃの先端Ｐ２を超えて第２掛止歯７６ｃに形成された第２摺動案内面７６ｉによって位置Ｃに案内される。そして、第２ピストン７４の突起７４ｂは、スプリング７２の付勢力Ｆにより第２ピストン７４の突起７４ｂが第３掛止歯７６ｄの第３立上面７６ｈに当接することによって、位置Ｃに掛け止められる。

次いで、第１ピストン６８ａが電磁アクチュエータ５６の作動により移動ストロークＳＴにて３回目の往復移動が行われると、第２ピストン７４の突起７４ｂは、第１ピストン６８ａの第２受止歯６８ｅに持ち上げられることによりスプリング７２の付勢力Ｆに抗して第３掛止歯７６ｄの先端Ｐ３を超えて第３掛止歯７６ｄに形成された第３摺動案内面７６ｊによって位置Ａに案内される。そして、第２ピストン７４の突起７４ｂは、スプリング７２の付勢力Ｆにより第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに当接することによって、位置Ａに掛け止められて位置Ａと同じ初期状態に戻される。すなわち、電磁アクチュエータ５６の作動によって第１ピストン６８ａが所定回数である３回目の往復移動が行われると、断接スリーブ５２が前記噛合位置へ戻されることで、第１断接装置２４の第１噛合式クラッチ２６が係合される。

これにより、ラチェット機構５８では、電磁アクチュエータ５６による第１ピストン６８ａの往復移動で第２ピストン７４を１回ずつ周方向へ送りつつ断接スリーブ５２を前記噛合位置から前記非噛合位置へ向かって順次移動させられる。そして、第２ピストン７４の移動回数が２回目に到達すると、すなわち第１ピストン６８ａが２回往復移動すると、断接スリーブ５２が前記非噛合位置に位置させられる。また、ラチェット機構５８では、第２ピストン７４の移動回数が２回目を超えて３回目になると、第２ピストン７４の突起７４ｂがホルダ７６の第３掛止歯７６ｄから掛け外されてスプリング７２の付勢力Ｆにより断接スリーブ５２が前記噛合位置へ移動する。

図４は、第２ピストン７４の突起７４ｂを第３掛止歯７６ｄから隣接する第１掛止歯７６ｂに掛け止める位置を変えるときにおいて、スプリング７２の付勢力Ｆによって第２ピストン７４の突起７４ｂを第３掛止歯７６ｄに形成された第３摺動案内面７６ｊで摺動させている状態を説明する図である。その図４に示すように、第３掛止歯７６ｄに形成された第３摺動案内面７６ｊには、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａから離れるように傾斜した増速傾斜面７６ｋと、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ｂに向かうように逆傾斜した減速傾斜面（逆傾斜面）７６ｌと、第１掛止歯７６ｂに一旦掛け止められた第２ピストン７４の突起７４ｂの第３掛止歯７６ｄ側への戻りを防止するために、減速傾斜面７６ｌと第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅとの間に穿設されたピストン戻り防止溝７６ｍと、が順次連ねて形成されている。

図４に示すように、第２ピストン７４の突起７４ｂが増速傾斜面７６ｋを摺動しているときには、スプリング７２の付勢力Ｆにおける第２ピニオン７４の突起７４ｂが増速傾斜面７６を摺動する進行方向Ｅ１成分の分力Ｆ１が、第２ピニオン７４の突起７４ｂが増速傾斜面７６を摺動するときに作用する摩擦力Ｆｒ１より大きいので、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）が増速させられる。なお、増速傾斜面７６ｋに対する第２ピストン７４の突起７４ｂの垂直効力Ｒ１の大きさは、スプリング７２の付勢力Ｆにおける進行方向Ｅ１に対して垂直方向成分の分力Ｆ２の大きさと同じである。また、図４に示す切替区間Ｓ１は、第２ピストン７４の突起７４ｂが増速傾斜面７６ｋを摺動する区間であり、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）を増速、すなわち第２ピストン７４の突起７４ｂの第１回転軸線Ｃ１方向における速度を増速して比較的素早く断接スリーブ５２を前記非噛合位置から前記噛合位置に素早く切り替える区間である。

また、図４に示すように、第２ピストン７４の突起７４ｂが減速傾斜面７６ｌを摺動しているときには、第２ピストン７４の突起７４ｂが減速傾斜面７６ｌを摺動する進行方向Ｅ２に対して逆方向の力、例えば、摩擦力Ｆｒ１ｄやスプリング７２の付勢力Ｆにおける進行方向Ｅ２成分の分力Ｆ１ｄ等によって、増速傾斜面７６ｋにより増速させられた第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）が減速させられる。なお、減速傾斜面７６ｌに対する第２ピストン７４の突起７４ｂの垂直効力Ｒ１ｄの大きさは、スプリング７２の付勢力Ｆにおける進行方向Ｅ２に対して垂直方向成分の分力Ｆ２ｄの大きさと同じである。また、減速傾斜面７６ｌは、増速傾斜面７６ｋに比べて、表面が粗くなっているので、減速傾斜面７６ｌでの摩擦力Ｆｒ１ｄを好適に大きくすることができる。また、図４に示す減速区間Ｓ２は、第２ピストン７４の突起７４ｂが減速傾斜面７６ｌを摺動する区間であり、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）を減速して第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突するエネルギを好適に小さくする区間である。

図５および図６は、本実施例の第１断接装置２４とは異なる比較例の第１断接装置を説明する図である。なお、比較例の第１断接装置は、本実施例の第１断接装置２４に比較して、ホルダ７６の第３掛止歯７６ｄに形成された第３摺動案内面７６ｊとは異なる形状の第３摺動案内面Ｋが形成されている点で相違しており、その他の点は、本実施例の第１断接装置２４と略同じである。なお、第３摺動案内面Ｋは、図５および図６に示すように、第３掛止歯７６ｄの先端Ｐ３から第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅまでの間において第１掛止歯７６ｂに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａから離れるように傾斜した傾斜面であり、第３摺動案内面Ｋで第２ピストン７４の突起７４ｂを摺動させると、スプリング７２の付勢力Ｆによって第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）が増速するようになっている。

図７は、本実施例の第１断接装置２４において第３掛止歯７６ｄに形成された第３摺動案内面７６ｊで摺動する第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）と、前記比較例の第１断接装置において第３掛止歯７６ｄに形成された第３摺動案内面Ｋで摺動する第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）と、を比較する図である。なお、図７で示す破線Ｌ１は、本実施例の第１断接装置２４が使用された場合の速度Ｖ（ｍ／ｓ）を示す線であり、図７で示す実線Ｌ２は、前記比較例の第１断接装置が使用された場合の速度Ｖ（ｍ／ｓ）を示す線である。図７に示すように、本実施例の第１断接装置２４では、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）が、増速傾斜面７６ｋによって前記比較例の第１断接装置に比べて増速させられて、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）が、減速傾斜面７６ｌによって前記比較例の第１断接装置に比べて減速させられるようになっている。すなわち、本実施例の第１断接装置２４において第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突する第１速度Ｖ１（ｍ／ｓ）は、前記比較例の第１断接装置において第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突する第２速度Ｖ２（ｍ／ｓ）より遅く（Ｖ２＞Ｖ１）なる。

上述のように、本実施例の第１断接装置２４によれば、第３摺動案内面７６ｊの一部には、第１掛止歯７６ｂに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａに向かうように逆傾斜した減速傾斜面７６ｌが形成されている。このため、スプリング７２の付勢力Ｆによって増速させられた第２ピストン７４の突起７４ｂが第３摺動案内面７６ｊに形成された減速傾斜面７６ｌで一旦減速するので、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突する速度Ｖ１が、例えば第３摺動案内面Ｋに減速傾斜面７６ｌが形成されていないものに比較して低下する。これによって、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１立上面７６ｅに衝突したときの衝突音が好適に低減されるので、第１リングギヤ４２と入力軸４０との間を切断した状態から接続する状態へ切り替えるときの切替音を好適に低減することができる。

続いて、本発明の他の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施例の第１断接装置は、第３掛止歯７６ｄの第３摺動案内面（摺動案内面）７６ｎに減速傾斜面７６ｌおよびピストン戻り防止溝７６ｍが形成されていない点と、減速傾斜面７６ｌにかえて減速水平面（水平面）７６ｏが形成されている点と、で相違しており、その他の点は、前述の実施例１の第１断接装置２４と略同様である。

図８に示すように、第３掛止歯７６ｄに形成された第３摺動案内面７６ｎには、例えば、増速傾斜面７６ｋと、第１回転軸線Ｃ１に直交する減速水平面７６ｏ等と、が順次連ねて形成されている。第２ピストン７４の突起７４ｂが減速水平面７６ｏを摺動しているときには、第２ピストン７４の突起７４ｂが減速水平面７６ｏを摺動する進行方向Ｅ３に対して逆方向の力、例えば摩擦力Ｆｒ２等によって、増速傾斜面７６ｋにより増速させられた第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）が減速させられる。なお、減速水平面７６ｏに対する第２ピストン７４の突起７４ｂの垂直効力Ｒ２の大きさは、スプリング７２の付勢力Ｆの大きさと同じである。また、図８に示す減速区間Ｓ３は、第２ピストン７４の突起７４ｂが減速水平面７６ｏを摺動する区間であり、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）を減速して第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突するエネルギを好適に小さくする区間である。

上述のように、本実施例の第１断接装置によれば、第３摺動案内面７６ｎの一部には、第１回転軸線Ｃ１に直交する減速水平面７６ｏが形成されている。このため、スプリング７２の付勢力Ｆによって増速させられた第２ピストン７４の突起７４ｂが第３摺動案内面７６ｎに形成された減速水平面７６ｏで一旦減速するので、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突する速度Ｖが、例えば第３摺動案内面７６ｎに減速水平面７６ｏが形成されていないものに比較して低下する。これによって、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１立上面７６ｅに衝突したときの衝突音が好適に低減されるので、第１リングギヤ４２と入力軸４０との間を切断した状態から接続する状態へ切り替えるときの切替音を好適に低減することができる。

本実施例の第１断接装置は、第３掛止歯７６ｄの第３摺動案内面（摺動案内面）７６ｐに減速傾斜面７６ｌおよびピストン戻り防止溝７６ｍが形成されていない点と、その減速傾斜面７６ｌにかえて第３摺動案内面７６ｐの複数箇所すなわち３箇所において第１掛止歯７６ｂに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａに向かうように逆傾斜した第１減速傾斜面（逆傾斜面）７６ｑ、第２減速傾斜面（逆傾斜面）７６ｒ、第３減速傾斜面（逆傾斜面）７６ｓがそれぞれ形成されている点で相違しており、その他の点は、前述の実施例１の第１断接装置２４と同様である。なお、図９に示す第１減速区間Ｓａ１は、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１減速傾斜面７６ｑを摺動する区間であり、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）を減速して第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突するエネルギを好適に小さくする区間である。また、図９に示す第２減速区間Ｓａ２は、第２ピストン７４の突起７４ｂが第２減速傾斜面７６ｒを摺動する区間であり、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）を減速して第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突するエネルギを好適に小さくする区間である。また、図９に示す第３減速区間Ｓａ３は、第２ピストン７４の突起７４ｂが第３減速傾斜面７６ｓを摺動する区間であり、第２ピストン７４の突起７４ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）を減速して第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突するエネルギを好適に小さくする区間である。

上述のように、本実施例の第１断接装置によれば、第３摺動案内面７６ｐの一部には、第１掛止歯７６ｂに向かうほど第２ピストン７４の環状部７４ａに向かうように逆傾斜した第１減速傾斜面７６ｑ、第２減速傾斜面７６ｒ、第３減速傾斜面７６ｓが形成されている。このため、スプリング７２の付勢力Ｆによって増速させられた第２ピストン７４の突起７４ｂが第３摺動案内面７６ｐに形成された第１減速傾斜面７６ｑ、第２減速傾斜面７６ｒ、第３減速傾斜面７６ｓで一旦減速するので、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１掛止歯７６ｂの第１立上面７６ｅに衝突する速度Ｖが、例えば第３摺動案内面７６ｐに第１減速傾斜面７６ｑ、第２減速傾斜面７６ｒ、第３減速傾斜面７６ｓが形成されていないものに比較して低下する。これによって、第２ピストン７４の突起７４ｂが第１立上面７６ｅに衝突したときの衝突音が好適に低減されるので、第１リングギヤ４２と入力軸４０との間を切断した状態から接続する状態へ切り替えるときの切替音を好適に低減することができる。

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、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例１において、第３摺動案内面７６ｊに減速傾斜面７６ｌが形成されていたが、例えば、第１摺動案内面７６ｇや第２摺動案内面７６ｉにも減速傾斜面７６ｌを形成させて、第２ピストン７４の突起７４ｂが第２掛止歯７６ｃの第２立上面７６ｆや第３掛止歯７６ｄの第３立上面７６ｈに衝突する衝突音を低減させても良い。また、前述の実施例２において、第３摺動案内面７６ｎに減速水平面７６ｏが形成されていたが、例えば、第１摺動案内面７６ｇや第２摺動案内面７６ｉにも減速水平面７６ｏを形成させて、第２ピストン７４の突起７４ｂが第２掛止歯７６ｃの第２立上面７６ｆや第３掛止歯７６ｄの第３立上面７６ｈに衝突する衝突音を低減させても良い。

また、前述の実施例１には、第３摺動案内面７６ｊに減速傾斜面７６ｌが形成されていたが、さらに第３摺動案内面７６ｊに減速水平面７６ｏを形成させても良い。また、第３摺動案内面７６ｊには、増速傾斜面７６ｋとピストン戻り防止溝７６ｍとが必ずしも設けられていなくても良い。

また、前述の実施例１では、第２ピストン７４の突起７４ｂが第３掛止歯７６ｄから第１掛止歯７６ｂに掛け止められると、断接スリーブ５２が前記非噛合位置から前記噛合位置に移動して、第１リングギヤ４２と入力軸４０との間を切断した状態から接続する状態へ切り替えていたが、例えば、第２ピストン７４の突起７４ｂが第３掛止歯７６ｄから第１掛止歯７６ｂに掛け止められると、第１リングギヤ４２と入力軸４０との間を接続した状態から切断する状態へ切り替えられるようにトランスファ２８の構造を変更しても良い。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

２４：第１断接装置（車両用断接装置）
４０：入力軸（第２回転部材）
４２：第１リングギヤ（第１回転部材）
４２ｃ：第１噛合歯
５２：断接スリーブ
５２ａ：第２噛合歯
５６：電磁アクチュエータ（アクチュエータ）
５８：ラチェット機構
６８ａ：第１ピストン
７２：スプリング
７４：第２ピストン
７６：ホルダ
７６ａ：掛止歯
７６ｂ：第１掛止歯（隣接する掛止歯）
７６ｄ：第３掛止歯（所定の掛止歯）
７６ｅ：第１立上面（立上り面）
７６ｊ、７６ｎ、７６ｐ：第３摺動案内面（摺動案内面）
７６ｌ：減速傾斜面（逆傾斜面）
７６ｏ：減速水平面（水平面）
７６ｑ：第１減速傾斜面（逆傾斜面）
７６ｒ：第２減速傾斜面（逆傾斜面）
７６ｓ：第３減速傾斜面（逆傾斜面）
Ｃ１：第１回転軸線（回転軸線）
Ｆ：付勢力
Ｐ３：先端

Claims

一回転軸線まわりに回転可能な第１回転部材と、前記第１回転部材と同心に回転可能な第２回転部材と、の間を選択的に切断または接続する車両用断接装置であって、
前記第１回転部材に形成された第１噛合歯に噛合可能な第２噛合歯を有して前記第２回転部材に対して相対回転不能且つ前記第２回転部材に対して前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記第２噛合歯に前記第１噛合歯を噛み合わせて前記第１回転部材と前記第２回転部材とを相対回転不能に連結する噛合位置と、前記第１噛合歯と前記第２噛合歯との噛み合いを解いて前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転を許容する非噛合位置と、の間で移動させられる断接スリーブと、
前記断接スリーブを前記非噛合位置から前記噛合位置に向けて付勢するスプリングと、
アクチュエータと、
前記アクチュエータの作動により前記回転軸線方向に往復移動させられる第１ピストンと、前記第１ピストンにより前記スプリングの付勢力に抗して前記断接スリーブを前記非噛合位置へ移動させる第２ピストンと、複数段の鋸歯状の掛止歯を有して前記第２回転部材に対して相対回転不能且つ前記第２回転部材に対して前記回転軸線方向に移動不能に設けられ、前記複数段の掛止歯のいずれかで前記第１ピストンにより移動させられた前記第２ピストンを掛け止めるホルダと、を含み、前記ホルダの掛止歯によって前記第２ピストンを掛け止める位置を変えることにより、前記断接スリーブを前記非噛合位置と前記噛合位置との間で移動させるラチェット機構と、
を備えており、
前記ホルダには、前記複数段の掛止歯のうちの所定の掛止歯の先端から前記所定の掛止歯に隣接する掛止歯の立上り面までの間に前記隣接する掛止歯に向かうほど前記第２ピストンから離れるように傾斜して形成され、前記第２ピストンを前記所定の掛止歯から前記隣接する掛止歯に掛け止める位置を変えるときにおいて、前記スプリングの付勢力によって前記第２ピストンを摺動させて前記第２ピストンを前記隣接する掛止歯に案内する摺動案内面が設けられ、
前記摺動案内面の一部には、前記隣接する掛止歯に向かうほど前記第２ピストンに向かうように逆傾斜した逆傾斜面、または前記回転軸線が直交する水平面が形成されていることを特徴とする車両用断接装置。