JP7472672B2

JP7472672B2 - ドグクラッチ

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Publication number: JP7472672B2
Application number: JP2020105149A
Authority: JP
Inventors: 勇塩津
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-06-18
Also published as: JP2021196042A

Description

本発明は、ドグクラッチに関し、特にその構造に関する。

ドグクラッチは、２つの回転要素のそれぞれに周方向に間隔を空けて配列されたドグ歯を係合させて２つの回転要素の間で動力伝達を行う動力伝達装置である。２つの回転要素を分離することでドグ歯の係合が解けて動力の伝達が遮断される。動力伝達時に意図せずにドグ歯の係合が解けることを防止するために、２つの回転要素のそれぞれのドグ歯の互いに接触する歯面には逆テーパが設けられている。逆テーパによる歯面の傾斜により、ドグ歯の歯面に作用する力が、ドグ歯の係合を解こうとする力に対抗する方向の成分を有するようになり、ドグ歯の係合解除が防止される。下記特許文献１には、逆テーパが付与されたドグクラッチのドグ歯が示されている。

特開２０１２－１２７４３４号公報

ドグクラッチのドグ歯に逆テーパを付けると、ドグ歯の間隔は、相手のドグ歯を受け入れる入口側が狭く、奥側が広くなる。このため、ドグクラッチが係合状態となったとき、２つの回転要素のドグ歯の間に比較的大きな隙間が存在する。

本発明は、逆テーパが付されたドグ歯を有するドグクラッチにおいて、係合するドグ歯の間の隙間を減少させる、または無くすことを目的とする。

本発明に係るドグクラッチは、動力伝達軸と同軸に回転自在に配置された回転要素と、周方向において動力伝達軸と係合し、軸線方向において移動可能に動力伝達軸と同軸に配置された第１ドグリングおよび第２ドグリングを備え、回転要素と、第１ドグリングおよび第２ドグリングとは、互いに係合可能な、周方向に配列されたドグ歯を有している。第１ドグリングは、回転要素に向けて軸線方向に沿って移動して当該第１ドグリングのドグ歯が回転要素のドグ歯の周方向において第１の向きを向いた歯面と係合する。第２ドグリングは、第１ドグリングに対して回転要素とは反対側に配置され、回転要素に向けて軸線方向に沿って移動して当該第２ドグリングのドグ歯が回転要素のドグ歯の第１の向きと反対の第２の向きを向いた歯面と係合する。

さらに、本発明に係るドグクラッチは、第１ドグリングを回転要素に向けて軸線方向に沿って移動させ、第２ドグリングを回転要素とは反対側に向けて軸線方向に沿って移動させるシフトフォークと、第１ドグリングと第２ドグリングとが互いに密着するように第１ドグリングと第２ドグリングとを引っ張る張設ばねと、第１ドグリングと第２ドグリングの周方向の動きを制御するカム機構とを備える。カム機構は、動力伝達軸に形成されたカム溝と、このカム溝に係合し、第１ドグリングと第２ドグリングにそれぞれ設けられた第１カムフォロワおよび第２カムフォロワとを有する。

第１ドグリングのドグ歯と回転要素のドグ歯の互いに接触する歯面および第２ドグリングのドグ歯と回転要素のドグ歯の互いに接触する歯面には、それぞれ逆テーパが付けられている。また、第１ドグリングと第２ドグリングは、所定の範囲で相対的に回動可能である。

カム溝は、第１ドグリングのドグ歯と第２ドグリングのドグ歯が回転要素のドグ歯に係合を開始する以前において、第１カムフォロワおよび第２カムフォロワを当該カム溝内の第２の向きの側にそれぞれ保持する第１保持部および第２保持部と、第１ドグリングのドグ歯が回転要素のドグ歯に係合を開始するときから完了するときまでの間で第１カムフォロワを第１保持部から回転要素に向けてかつ第１の向きに向けて斜めに案内し、係合を解除するときには係合するときとは逆向きに案内する第１傾斜部と、第２ドグリングのドグ歯が回転要素のドグ歯に係合を開始するときから完了するときまでの間で第２カムフォロワを第２保持部から回転要素向けてかつ第１の向きに向けて斜め案内し、係合を解除するときには係合するときとは逆向きに案内する第２傾斜部と、有する。

第１ドグリングと第２ドグリングが回転要素に係合するとき、第１ドグリングのドグ歯が第１の向きに回転する回転要素のドグ歯に押され、第１カムフォロワが第１傾斜部に案内されて第１ドグリングが第２ドグリングに対して相対的に回動して、第１ドグリングのドグ歯と第２ドグリングのドグ歯の歯先における総合歯厚が回転要素のドグ歯の歯先間隔より大きい値から歯先間隔より小さい値に減少し、係合が完了したときには、第２カムフォロワが第２傾斜部に案内されて第２ドグリングが第１ドグリングに対して相対的に回動したことによって、減少した総合歯厚が回転要素のドグ歯の歯先間隔より大きい値に増加する。
また、第１ドグリングと第２ドグリングが回転要素から係合解除するとき、シフトフォークによる第２ドグリングの軸線方向の移動によって第２カムフォロワが第２傾斜部に案内されて第２ドグリングが第１ドグリングに対して相対的に回動して、第１ドグリングのドグ歯と第２ドグリングのドグ歯の歯先における総合歯厚が回転要素のドグ歯の歯先間隔より大きい値から歯先間隔より小さい値に減少し、第１ドグリングが軸線方向に移動可能となって第１ドグリングと第２ドグリングが回転要素から係合解除される。

さらに、張設ばねによって、第１ドグリングと第２ドグリングに対し、これらの相対的な回動に関して中立位置に戻す力を作用させるようにすることができる。

さらに、回転要素の周方向に隣接するドグ歯の間に、第１ドグリングのドグ歯と第２ドグリングのドグ歯が１つずつ、周方向に並んで配置されるようにすることができる。

さらに、第１ドグリングと第２ドグリングが回転要素に係合しているとき、第１ドグリングのドグ歯と前記回転要素のドグ歯の互いに係合する歯面、および第２ドグリングのドグ歯と回転要素のドグ歯の互いに係合する歯面が共に接するようにすることができる。

ドグ歯に逆テーパを付したドグクラッチにおいて、カム機構によって第１および第２ドグリングの周方向の動きを制御することにより、ドグ歯の間の隙間を減少または無くすことができる。

本実施形態のドグクラッチの概略構成を示す分解斜視図である。本実施形態のドグクラッチの構成を模式的に示す径方向視した図である。本実施形態のドグクラッチが一方のギヤに係合を開始した時点の状態を模式的に示す図である。本実施形態のドグクラッチが係合を完了した時点の状態を模式的に示す図である。本実施形態のドグクラッチの動力伝達経路を模式的に示す図である。本実施形態のドグクラッチの係合を解除中の状態を模式的に示す図である。本実施形態のドグクラッチが他方のギヤに係合を開始した時点の状態を模式的に示す図である。本実施形態のドグクラッチの係合開始前後の状態の詳細を模式的に示す図である。

＜ドグクラッチの概略構成＞
以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態のドグクラッチ１００を模式的に示す斜視図である。図１において、少なくとも一部がドグクラッチ１００を構成する第１ドグリング１０、第２ドグリング２０、動力伝達軸３０、および回転要素としてのギヤ４０が分解された状態で示されている。以下、動力伝達軸３０の中心線Ｌ（図２等参照）に沿う方向を軸線方向、この中心線Ｌを中心とした円周に沿う方向を周方向、中心線Ｌに直交する方向を径方向と記す。また、中心線Ｌ周りの回転の向きは、第１および第２ドグリング１０，２０の側から軸線方向に沿ってギヤ４０を見たときに時計回りの向きを第１の向き、反時計回りの向きを第２の向きと記す。

図１には、さらにもう１つのギヤ５０が示されており、このギヤ５０は、第１ドグリング１０、第２ドグリング２０および動力伝達軸３０と共にもう１つのドグクラッチを構成する。第１および第２ドグリング１０，２０は、２つのギヤ４０，５０を選択的に動力伝達軸３０に結合することができ、これらは全体として変速機構として機能する。図２～８は、ドグクラッチ１００を側方から見た状態を模式的に示す図である。また、図２～８において、第１および第２ドグリング１０，２０とギヤ４０は、動力伝達軸３０の中心線より上側部分が示されており、中心線Ｌより下側には、動力伝達軸３０と、第１および第２ドグリング１０，２０に設けられたカム機構６０が模式的に示されている。さらに、第１および第２ドグリング１０，２０とギヤ４０，５０のそれぞれに設けられたドグ歯１２，１３，２２，２３，４１，５１は、周方向に配列されたものであるが、図２～８においては、これらを平面に展開して示している。

ギヤ４０は、動力伝達軸３０と同軸に回転自在に配置されている。特に、軸受を介して動力伝達軸３０に支持されるように配置されてよい。第１および第２ドグリング１０，２０は、概略円環板形状を有し、動力伝達軸３０と同軸に配置されている。また、ギヤ４０に近い側に第１ドグリング１０が配置され、遠い側に第２ドグリング２０が配置されている。第１および第２ドグリング１０，２０は、カム機構６０を介して動力伝達軸３０と係合しており、カム機構６０によって周方向の動きが制御される。また、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０は、所定の範囲で相対的な回動が許容されている。さらに、ギヤ５０が動力伝達軸３０と同軸に回転自在に配置されている。ギヤ５０は、ギヤ４０と同様、軸受を介して動力伝達軸３０に支持されるように配置されてよい。ギヤ４０とギヤ５０は、動力伝達軸３０上に、間に第１および第２ドグリング１０，２０を挟むように配置される。

このドグクラッチ１００は、車両に搭載されたトランスミッションに採用され得るものであり、ギヤ４０，５０が車両を駆動するエンジン等の原動機側に位置し、動力伝達軸３０が駆動輪側に位置する。例えば、ギヤ４０，５０は、原動機により駆動される入力軸上に配置されたギヤとかみ合っており、動力伝達軸３０は、差動装置を含む終減速機の入力軸であるか、またはこの入力軸に接続されている。以下、この構成を前提として説明するが、他の構成、例えば動力伝達軸３０が原動機側に位置し、ギヤ４０，５０が駆動輪側の位置する逆の配置についてもこのドグクラッチ１００を採用することができる。

＜第１および第２ドグリングの構成＞
第１ドグリング１０は、略円環板状の本体１１と、本体１１のギヤ４０側の面からギヤ４０に向けて突出して設けられた第１ドグ歯１２と、本体１１のギヤ５０側の面からギヤ５０に向けて突出して設けられた第２ドグ歯１３とを有する。第１ドグ歯１２と第２ドグ歯１３は、それぞれ周方向に所定の間隔で配列され、配列される周の半径はほぼ等しい。第１ドグ歯１２は、径方向に沿って見たときくさび形であり、第２ドグ歯１３は、径方向に沿って見たとき方形である。

第２ドグリング２０は、第１ドグリング１０と中心線Ｌに直交する平面に関し、面対称な形状を有する。第２ドグリング２０は、略円環板状の本体２１と、本体２１のギヤ５０側の面からギヤ５０に向けて突出して設けられた第１ドグ歯２２と、本体２１のギヤ４０側の面からギヤ４０に向けて突出して設けられた第２ドグ歯２３とを有する。第１ドグ歯２２と第２ドグ歯２３は、それぞれ周方向に所定の間隔で配列され、配列される周の半径はほぼ等しい。第１ドグリング１０と同様、第１ドグ歯２２はくさび形であり、第２ドグ歯２３は方形である。

第１ドグリング１０と第２ドグリング２０のそれぞれには、相手方の第２ドグ歯２３，１３を受け入れるための貫通孔１４，２４が形成されている。第１ドグリング１０と第２ドグリング２０は、貫通孔１４，２４に相手方の第２ドグ歯２３，１３を受け入れることで、図２等に示すように接合できる。第２ドグ歯１３，２３は、各々の先端が相手方の貫通孔２４，１４を通って反対側に突出し、本体１１，２１どうしが密着している場合、先端が相手方の第１ドグ歯１２，２２の先端とほぼそろっている。貫通孔１４，２４の周方向の寸法は、対応する第２ドグ歯２３，１３の周方向の寸法よりも大きく、これにより第１ドグリング１０と第２ドグリング２０は、寸法差の分だけ周方向に相対的に変位可能、つまり回動可能である。また、第１ドグリング１０の第１ドグ歯１２と第２ドグリング２０の第２ドグ歯２３は、周方向において隣り合うように位置し、同様に第２ドグリング２０の第１ドグ歯２２と第１ドグリング１０の第２ドグ歯２３も周方向において隣り合うように位置している。

第１ドグリングの本体１１と第２ドグリングの本体２１の外周縁には、それぞれ半径の差によって段差１５，２５が形成されており（図３，６参照）、本体１１，２１どうしが密着した状態では段差１５，２５によってドグリング外周溝７１が形成される。このドグリング外周溝７１にシフトフォーク７０が係合している。シフトフォーク７０を軸線方向に動かすことで、動作の向きに応じて第１ドグリング１０または第２ドグリング２０が軸線方向に動かされる。シフトフォーク７０をギヤ４０に向けて動かすと第１ドグリング１０がギヤ４０に向けて動かされ、ギヤ５０に向けて動かすと第２ドグリング２０がギヤ５０に向けて動かされる。

第１ドグリングの本体１１と第２ドグリングの本体２１の外周部には、張設ばね７２（図２等参照）を収容するばね収容孔１６，２６が形成されている。張設ばね７２は、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０を引き寄せて密着させるようにこれらに引張力を作用させる。また、張設ばね７２の引張力は、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０の周方向の相対変位に関し、中立位置に戻すように作用する。

第１ドグリング１０と第２ドグリング２０の内周縁には、それぞれカム機構６０の一部を構成する第１カムフォロワ１７と第２カムフォロワ２７が径方向内側に向けて突出して形成されている。

＜動力伝達軸＞
動力伝達軸３０には、周面に軸線方向に沿って延びるカム溝３１が形成されている。カム溝３１は、第１ドグリング１０の第１カムフォロワ１７および第２ドグリング２０の第２カムフォロワ２７と共にカム機構６０を構成する。カム溝３１は、第１の向きを向いた第１側面３１ａおよび第２の向きを向いた第２側面３１ｂを有する。第１側面３１ａおよび第２側面３１ｂは、それぞれ所定のカムプロフィールを有し、第１および第２ドグリング１０，２０が軸線方向に動くとき、第１および第２カムフォロワ１７，２７がカムプロフィールに従って動き、第１および第２ドグリング１０，２０の回動が制御される。

＜ギヤ＞
ギヤ４０の第１ドグリング１０に対向する側面には、ドグ歯４１が形成されている。ドグ歯４１は、第１ドグリングの第１ドグ歯１２と第２ドグリングの第２ドグ歯２３と係合してギヤ４０と動力伝達軸３０を結合する。ギヤ５０の第２ドグリング２０に対向する側面には、ドグ歯５１が形成されている。ドグ歯５１は、第２ドグリングの第１ドグ歯２２と、第１ドグリングの第２ドグ歯１３と係合してギヤ５０と動力伝達軸３０を結合する。

＜ドグ歯の構成＞
図８は、第１ドグリング１０の第１ドグ歯１２、第２ドグリング２０の第２ドグ歯２３およびギヤ４０のドグ歯４１を示す拡大図である。

ギヤ４０のドグ歯４１は、周方向の寸法が基端で狭く先端で広い、いわゆる逆テーパが付いた形状である。このドグ歯４１の第１の向きを向いた歯面を第１歯面４１ａ、第２の向きを向いた歯面を第２歯面４１ｂと記す。ギヤのドグ歯の第１歯面４１ａと係合する第１ドグリングの第１ドグ歯１２の歯面１２ｂも、第１歯面４１ａにならうように傾斜し、逆テーパが付けられている。ギヤのドグ歯の第２歯面４１ｂに係合する第２ドグリングの第２ドグ歯２３の歯面２３ａも、第２歯面４１ｂにならうように傾斜し、逆テーパが付けられている。

ギヤ４０の隣り合うドグ歯４１の間に、第１ドグリングの第１ドグ歯１２と第２ドグリングの第２ドグ歯２３が一つずつ、周方向に並んで配置される。この並んだ第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２３全体を総合した歯厚を総合歯厚と記す。特に、歯先の歯厚、つまり周方向における歯面１２ｂと歯面２３ａのそれぞれの歯先の距離をドグリング側歯先歯厚ｔと記す。また、ギヤ４０の隣り合うドグ歯４１の歯先間の距離をギヤ側歯先間隔ｓと記す。周方向の相対位置に関して、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０が中立位置にあるとき、ドグリング側歯先歯厚ｔは、ギヤ側歯先間隔ｓより大きく、このままでは、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２３は、ギヤのドグ歯４１の間に進入できない。進入する際には、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０が周方向において相対的に回動し、ドグリング側歯先歯厚ｔを小さくする。第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２３がギヤのドグ歯４１の間に進入し、係合状態あるときには、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０は中立位置にあり、これとともに歯面１２ｂと第１歯面４１ａおよび歯面２３ａと歯面４１ｂは共に接する。この状態でもドグリング側歯先歯厚ｔは、ギヤ側歯先間隔ｓよりも大きく、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２３がギヤのドグ歯４１の間から退避する際には、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０の相対的な回動が必要となる。

＜カム機構＞
図８には、ドグ歯の構成に加えてカム機構６０が示されている。前述のように、動力伝達軸３０に形成されたカム溝３１は、周方向の第１の向きを向いた第１側面３１ａと、第２の向きを向いた第２側面３１ｂを有する。カム溝３１内には、第１カムフォロワ１７と第２カムフォロワ２７が位置し、第１カムフォロワ１７と第２カムフォロワ２７は、カム溝３１のプロフィールに従って、軸線方向の移動に伴って周方向にも移動する。この周方向の移動により、第１および第２ドグリング１０，２０は所定の範囲で回動する。カム溝の第２側面３１ｂは、第１および第２カムフォロワ１７，２７に係合して、これらをカム溝３１内で第２の向きの側に保持する保持頂面３２，３３を含む。第１カムフォロワ１７に係合する保持頂面を第１保持頂面３２，第２カムフォロワ２７に係合する保持頂面を第２保持頂面３３と記す。カム溝３１の、第１保持頂面３２で規定され、第１カムフォロワ１７がカム溝３１内で第２の向きの側に保持される部分を第１保持部６１、同様に第２保持頂面３３で規定される部分を第２保持部６２と記す。

カム溝の第２側面３１ｂには、第１保持頂面３２からギヤ４０に向けて、かつ周方向の第１の向きに向けて傾斜する第１傾斜面３４が形成されている。第１ドグリング１０の第１ドグ歯１２がギヤ４０のドグ歯４１に係合を開始するときから、係合が完了するまでの間、第１ドグリング１０の移動に伴って第１カムフォロワ１７は第１傾斜面３４に沿って移動する。また、第１ドグリング１０がこれと逆に移動するときも第１カムフォロワ１７は第１傾斜面３４に沿って移動する。カム溝３１の、第１傾斜面３４で規定され、第１ドグリングの第１ドグ歯１２とギヤのドグ歯４１の係合開始点から完了点の間で第１カムフォロワ１７を斜めに案内する部分を第１傾斜部６３と記す。

カム溝の第２側面３１ｂには、第２保持頂面３３からギヤ４０に向けて、かつ周方向の第１の向きに向けて傾斜する第２傾斜面３５が形成されている。また、カム溝の第１側面３１ａには、第２傾斜面３５と周方向において対向する第３傾斜面３６が形成されている。第２ドグリング２０の第２ドグ歯２３がギヤ４０のドグ歯４１に係合を開始するときから、係合が完了するまでの間、第２ドグリング２０の移動に伴って第２カムフォロワ２７は第２および第３傾斜面３５，３６に沿って移動する。また、第２ドグリング２０がこれと逆に移動するときも第２カムフォロワ２７は第２および第３傾斜面３５，３６に沿って移動する。カム溝３１の、第２および第３傾斜面３５，３６で規定され、第２ドグリングの第２ドグ歯２３とギヤのドグ歯４１の係合開始点から完了点の間で第２カムフォロワ２７を斜めに案内する部分を第２傾斜部６４と記す。

＜ドグクラッチの動作＞
図２および図８の上の図のように、第１および第２ドグリング１０，２０が互いに接合して２つのギヤ４０，５０の間の初期位置に位置するときには、ドグリング側歯先歯厚ｔは、ギヤ側歯先間隔ｓよりも大きい。シフトフォーク７０により第１ドグリング１０をギヤ４０に向けて動かすと、張設ばね７２によって接合している第２ドグリング２０も第１ドグリング１０と一緒に移動する。しかし、第２ドグリング２０の第２ドグ歯２３の先端面がギヤ４０のドグ歯４１の先端面に当接した後は、第１ドグリング１０のみがシフトフォーク７０によって動かされる。第２ドグリング２０は、カム機構の第２保持部６２により周方向いおいても動きが阻止される。

回転しているギヤ４０のドグ歯４１に、第１ドグリング１０の第１ドグ歯１２が接触すると、図３および図８の下の図のように、ギヤのドグ歯の歯面４１ａが第１ドグリングの第１ドグ歯の歯面１２ｂを押して、第１ドグリング１０が第１の向きに回動し、これと共に第１カムフォロワ１７がカム機構の第１傾斜部６３に案内されてギヤ４０に向けて移動する。前記のように、第２ドグリング２０は軸線方向および周方向の動きが阻止さており、このため、第１ドグリング１０が第２ドグリング２０に対して相対的に第１の向きに回動する。この第１ドグリング１０の相対的な回動により、張設ばね７２は、軸線方向に対して傾斜し、また伸張する。さらに、第１ドグリング１０の相対的な回動は、ドグリング側歯先歯厚ｔの減少をもたらし、ドグリング側歯先歯厚ｔがギヤ側歯先間隔ｓより小さくなり、第２ドグリング２０の軸線方向の移動が許容される。第２ドグリング２０は、張設ばね７２の張力により、第１ドグリング１０側に引かれて、軸線方向に沿ってギヤ４０に向けて移動し、第１ドグリング１０と接合する。第２ドグリング２０の軸線方向の移動においては、第２カムフォロワ２７がカム機構の第２傾斜部６４に案内されて斜めに移動し、これにより、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０の周方向の相対位置が、元の中立位置に戻る。また、張設ばね７２の引っ張り力も中立位置への復帰を補助する。中立位置に戻ることにより、図４のように、第１ドグリングの第１ドグ歯の歯面１２ｂとギヤのドグ歯の歯面４１ａ、および第２ドグリングの第２ドグ歯の歯面２３ａとギヤのドグ歯の歯面４１ｂが共に接触する。これにより、ドグ歯間の歯面の隙間がなくなる。

エンジン等に駆動され、第１の向きに回転するギヤ４０の回転は、図５の太い実線の矢印にて示すように、ギヤのドグ歯４１と第１ドグリングの第１ドグ歯１２を介して第１ドグリング１０に伝わり、さらに第１ドグリングの第１カムフォロワ１７を介して動力伝達軸３０に伝達される。また、惰性走行となったときは、動力伝達軸３０の第１の向きの回転は、図５の太い破線の矢印で示すように、第２カムフォロワ２７を介して第２ドグリング２０に伝わり、第２ドグリングの第２ドグ歯２３とギヤのドグ歯４１を介してギヤ４０に伝達される。

ギヤ４０と、第１および第２ドグリングの係合を解除するときには、図６に示すように、シフトフォーク７０を軸線方向に沿ってギヤ４０から離れる向きに動かす。このシフトフォーク７０の動きにより、第２ドグリング２０が同じ向きに移動する。この第２ドグリング２０の移動の際、第２カムフォロワ２７がカム機構の第２傾斜部６４に案内されて移動することで、第２ドグリング２０は、第１ドグリング１０に対して周方向の第２の向きに相対的に回動する。第１ドグリング１０は、逆テーパのために、つまりドグリング側歯先歯厚ｔがギヤ側歯先間隔ｓより大きいため、第２ドグリング２０と同時には移動できない。第２ドグリング２０が相対的に回動し、ドグリング側歯先歯厚ｔがギヤ側歯先間隔ｓより小さくなると、第２ドグリング２０と共に移動可能となる。そして、ギヤ４０と、第１および第２ドグリング１０，２０の係合が解除され、図２に示す状態に戻る。

ギヤ５０と動力伝達軸３０を結合するときには、図７に示すようにシフトフォーク７０をギヤ５０に向けて動かす。各部の動きは、前述したギヤ４０の場合と同様である。ギヤ５０のドグ歯５１が第２ドグリング２０の第１ドグ歯２２に当接すると、第２ドグリング２０が第１ドグリング１０に対して第１の向きに相対的に回動し、張設ばね７２が図３に示す向きとは反対向きに傾く。また、第１ドグリング１０と第２ドグリング２０の相対的な回動により、第１および第２ドグリング１０，２０のドグ歯の総合歯厚が減少し、ギヤ５０のドグ歯に係合可能となる。ドグ歯の係合が完了すると、カム機構６０および張設ばね７２の作用によって第１ドグリング１０と第２ドグリング２０は中立位置に戻り、係合する歯面どうしが接触する。

以上のように、ドグクラッチ１００においては、ドグ歯に逆テーパを付けても、ドグ歯の歯面間の隙間を小さくする、または無くすことができる。歯面間の隙間を小さくすることで、例えば、伝達する動力の向きが変わるときに生じるギクシャク感や歯打ち音を低減することができる。

１０第１ドグリング、１１（第１ドグリングの）本体、１２第１ドグ歯、１２ｂ（第１ドグ歯１２の）歯面、１３第２ドグ歯、１４貫通孔、１５段差、１６ばね収容孔、１７第１カムフォロワ、２０第２ドグリング、２１（第２ドグリングの）本体、２２第１ドグ歯、２３第２ドグ歯、２３ａ（第２ドグ歯２３の）歯面、２４貫通孔、２５段差、２６ばね収容孔、２７第２カムフォロワ、３０動力伝達軸、３１カム溝、３１ａ第１側面、３１ｂ第２側面、３２第１保持頂面、３３第２保持頂面、３４第１傾斜面、３５第２傾斜面、３６第３傾斜面、４０ギヤ、４１ドグ歯、４１ａ，４１ｂ（ドグ歯４１の）歯面、５０ギヤ、５１ドグ歯、６０カム機構、６１第１保持部、６２第２保持部、６３第１傾斜部、６４第２傾斜部、７０シフトフォーク、７１ドグリング外周溝、７２張設ばね、１００ドグクラッチ、ｔドグリング側歯先歯厚、ｓギヤ側歯先間隔。

Claims

周方向に配列されたドグ歯を有し、動力伝達軸と同軸に回転自在に配置された回転要素と、
周方向に配列されたドグ歯を有し、周方向において前記動力伝達軸と係合し、軸線方向において移動可能に前記動力伝達軸と同軸に配置された第１ドグリングであって、前記回転要素に向けて軸線方向に沿って移動して当該第１ドグリングのドグ歯が前記回転要素のドグ歯の周方向において第１の向きを向いた歯面と係合する第１ドグリングと、
周方向に配列されたドグ歯を有し、周方向において前記動力伝達軸と係合し、軸線方向において移動可能に前記動力伝達軸と同軸に配置された、前記第１ドグリングに対して前記回転要素とは反対側に配置された第２ドグリングであって、前記回転要素に向けて軸線方向に沿って移動して当該第２ドグリングのドグ歯が前記回転要素のドグ歯の前記第１の向きと反対の第２の向きを向いた歯面と係合する第２ドグリングと、
前記第１ドグリングを前記回転要素に向けて軸線方向に沿って移動させ、前記第２ドグリングを前記回転要素とは反対側に向けて軸線方向に沿って移動させるシフトフォークと、
前記第１ドグリングと前記第２ドグリングとが互いに密着するように前記第１ドグリングと前記第２ドグリングとを引っ張る張設ばねと、
前記動力伝達軸に形成されたカム溝と、前記カム溝に係合し、前記第１ドグリングに設けられた第１カムフォロワと、前記カム溝に係合し、前記第２ドグリングに設けられた第２カムフォロワと、を有するカム機構と、
を備え、
前記第１ドグリングのドグ歯と前記回転要素のドグ歯の互いに接触する歯面および前記第２ドグリングのドグ歯と前記回転要素のドグ歯の互いに接触する歯面には、それぞれ逆テーパが付けられており、
前記第１ドグリングと前記第２ドグリングは、所定の範囲で相対的に回動可能であり、
前記カム溝は、
前記第１ドグリングのドグ歯と前記第２ドグリングのドグ歯が前記回転要素のドグ歯に係合を開始する以前において、前記第１カムフォロワおよび前記第２カムフォロワを当該カム溝内の前記第２の向きの側にそれぞれ保持する第１保持部および第２保持部と、
前記第１ドグリングのドグ歯が前記回転要素のドグ歯に係合を開始するときから完了するときまでの間で前記第１カムフォロワを前記第１保持部から前記回転要素に向けてかつ前記第１の向きに向けて斜めに案内し、係合を解除するときには係合するときとは逆向きに案内する第１傾斜部と、
前記第２ドグリングのドグ歯が前記回転要素のドグ歯に係合を開始するときから完了するときまでの間で前記第２カムフォロワを前記第２保持部から前記回転要素に向けてかつ前記第１の向きに向けて斜めに案内し、係合を解除するときには係合するときとは逆向きに案内する第２傾斜部と、
を有し、
前記第１ドグリングと前記第２ドグリングが前記回転要素に係合するとき、前記第１ドグリングのドグ歯が前記第１の向きに回転する前記回転要素のドグ歯に押され、前記第１カムフォロワが前記第１傾斜部に案内されて前記第１ドグリングが前記第２ドグリングに対して相対的に回動して、前記第１ドグリングのドグ歯と前記第２ドグリングのドグ歯の歯先における総合歯厚が前記回転要素のドグ歯の歯先間隔より大きい値から前記歯先間隔より小さい値に減少し、係合が完了したときには、前記第２カムフォロワが前記第２傾斜部に案内されて前記第２ドグリングが前記第１ドグリングに対して相対的に回動したことによって、減少した前記総合歯厚が前記回転要素のドグ歯の歯先間隔より大きい値に増加し、
前記第１ドグリングと前記第２ドグリングが前記回転要素から係合解除するとき、前記シフトフォークによる前記第２ドグリングの軸線方向の移動によって前記第２カムフォロワが前記第２傾斜部に案内されて前記第２ドグリングが前記第１ドグリングに対して相対的に回動して、前記第１ドグリングのドグ歯と前記第２ドグリングのドグ歯の前記総合歯厚が前記回転要素のドグ歯の歯先間隔より大きい値から前記歯先間隔より小さい値に減少し、前記第１ドグリングが軸線方向に移動可能となって前記第１ドグリングと第２ドグリングが前記回転要素から係合解除される、
ドグクラッチ。
請求項１に記載のドグクラッチであって、前記張設ばねが、前記第１ドグリングと前記第２ドグリングに対し、前記第１ドグリングと前記第２ドグリングの相対的な回動に関して中立位置に戻す力を作用させる、ドグクラッチ。
請求項１または２に記載のドグクラッチであって、前記回転要素の周方向に隣接するドグ歯の間に、第１ドグリングのドグ歯と第２ドグリングのドグ歯が１つずつ、周方向に並んで配置されている、ドグクラッチ。
請求項１から３のいずれか１項に記載のドグクラッチであって、前記第１ドグリングと前記第２ドグリングが前記回転要素に係合しているとき、前記第１ドグリングのドグ歯と前記回転要素のドグ歯の互いに係合する歯面、および前記第２ドグリングのドグ歯と前記回転要素のドグ歯の互いに係合する歯面が共に接している、ドグクラッチ。