JPH01105021A - ドグクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、差回転が小さい範囲内での連結を可能にした
ドグクラッチに関するものである。

（従来の技術） 従来から車両のトランスミッションに多く使用されてい
るように、スリーブが軸方向に摺動することによりギヤ
と噛合して動力伝達を行うようにしたシステムにおいて
、スリーブとギヤがスムーズに噛み合いを行うためには
、差回転がないことが必要条件である。従って通常のマ
ニュアル式トランスミッションはシンクロ機構を有して
おり、クラッチを切ることにより被同期部分の慣性マス
を小さくシ、シンクロ機構の摩擦トルクにより同期させ
てから噛み合いを開始するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、被同期部分の慣性マスが非常に大きい場
合は、シンクロ機構は容量不足のため、ギヤとスリーブ
間の差回転が０になるまでの時間が長いものとなってい
た。

そこで本発明の目的は、被同期部分の慣性マスが十分大
きい場合において、差回転がＯでなくても小さい範囲内
であれば入・出力軸間の連結をスムーズに行えるように
したドグクラッチを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題を解決して目的を達成すべく本発明は、同軸
上に設けられた入・出力軸１．２の連結・遮断を行うド
グクラッチ３であって、入・出力軸１．２の一方に固定
され、噛合面を有するギヤ５と、入・出力軸１．２の他
方に軸方向摺動可能にスプライン嵌合され、前記ギヤ５
と噛合可能なスリーブ４と、このスリーブ４の軸方向摺
動を規制するとともに、その規制力が前記ギヤ５とスリ
ーブ４との差回転に応じて増大し、且つ差回転がある一
定レベルより小さい範囲内で前記ギヤ５とスリーブ４と
の噛合を許容する規制部材６と、を備えたことを特徴と
する。

（作用） ドグクラッチ３は、スリーブ４の軸方向摺動を規制する
とともに、その規制力がギヤ５とスリーブ４との差回転
に応じて増大し、且つ差回転がある一定レベルより小さ
い範囲内でギヤ５とスリーブ４との噛合を許容する規制
部材が設けられているので、被同期部分の慣性マスが十
分大きい場合において、差回転がＯでなくても小さい範
囲内であればギヤ５とスリーブ４との噛合が許容され、
即ち入・出力軸１．２間の連結がスムーズに行われる。

（実施例） 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

第１図において、１は入力軸、２は出力軸、３はドグク
ラッチであり、ドグクラッチ３は、スリーブ４、ギヤ５
、規制部材６及び高粘性流体７等をもって構成される。

即ち入力軸１の端部外周にスリーブ４が軸方向摺動可能
にスプライン１１゜４１嵌合され、出力軸２の端部外周
にはギヤ５がスプライン２１．５１嵌合してサークリッ
プ２２により軸方向位置決めされている。このスリーブ
４とギヤ５の対向する先端部にはともにドグ歯４５．５
５が備えられている。

そしてギヤ５の内周にスプライン５１を有する胴部５２
はスリーブ４の内方に突出しており、このギヤ胴部５２
の外周に規制部材をなすブロッキングリング６が内周に
ラジアル隙間を形成して設置される。即ちギヤ胴部５２
外周とブロッキングリング６内周とのラジアル隙間に高
粘性流体（実施例ではシリコンオイル）７を充填してシ
ールリング６６．６７にて封入して成る。

更にギヤ５とのブロッキングリング６の相対回転を容易
ならしめるため、ギヤ基部５３とブロッキングリング６
端面との間にスラストワッシャ６８を介装するとともに
、ギヤ胴部５２の先端に嵌着したサークリップ５９とブ
ロッキングリング６端面との間にもスラストワッシャ６
９を介装する。特に欠円状をなすサークリップ５９とブ
ロッキングリング６との間にスラストワッシャ６９を介
装することで、ギヤ胴部５２上のブロッキングリング６
の相対回転がスムーズに行われる。

ここで、高粘性流体７の封入は、第２図のようにブロッ
キングリング６に形成した孔６４から高粘性流体７を注
入した後、孔６４をボルト６５で封止する。

そしてブロッキングリング６の先端部外周にはスリーブ
４内周のスプライン４１山部の先端と対向する凸部６１
が形成されており、この凸部６１とスプライン４１山部
の対向面には第３図に示すように規制面６２．６２と被
規制面４２゜４２とがそれぞれ形成される。即ち規制面
６２゜６２は対称的に同角度傾斜するテーバ面であり、
被規制面４２．４２もこれに対応して面接触可能な同様
のテーバ面である。このようにブロッキングリング６と
スリーブ４はチャンファ面を有している。

以上のドグクラッチ３はシフト機構８によってシフト操
作される。第１図のようにシフト機構８は、シフトフォ
ーク８１、シフトロッド８３及びシフトスプリング８５
等から成る。即ちスリーブ４外周の溝部４Ｂにシフトフ
ォーク８１の爪部８２が嵌め込まれ、シフトフォーク８
１はクラッチケース９に摺動自在に支持されたシフトロ
ッド８３にスプリングビン８４で結合され、シフトフォ
ーク８１とクラッチケース９間でシフトロツド８３外周
側にシフトスプリング８５が縮装されている。

このように構成したドグクラッチ３において、第１図で
はシフトスプリング８５が圧縮状態にあり、そのスプリ
ング力によりシフトフォーク８１は矢印Ｓで示されるシ
フト方向へ押されている。

従ってスリーブ４もスプリング力によりギヤ５方向へ移
動しようとしている。ブロッキングリング６の規制面６
２．６２とスリーブ４のスプライン４１山部先端の被規
制面４２．４２の形状が第３図の如く対称的に面接触可
能なテーパ面、つまりチャンファ面形状となっているた
め、入・出力軸１．２間に差回転がある場合は図のよう
にチャンファ面（規制面６２と被規制面４２）同士が当
たってスリーブ４とブロッキングリング６は同一回転す
る。

そしてブロッキングリング６はラジアル隙間をもってギ
ヤ５の胴部５２上にあり、且つラジアル隙間には高粘性
流体（シリコンオイル）フが充填されているため、この
高粘性流体７により差回転に応じた剪断抵抗がブロッキ
ングリング６とギヤ５間で発生する。その剪断抵抗力で
ブロッキングリング６は第３図（ａ）の矢印り方向また
は同図（ｂ）の矢印Ｒ方向へ回転しようとしている。

従ってスリーブ４のシフト力（スプリング力）の回転方
向成分、つまりブロッキングリング６を押しのける力よ
りも差回転に比例して高粘′性流体７により発生する剪
断抵抗力が大の場合は、図示の状態、即ちギヤ５のドグ
歯５５にスリーブ４のドグ歯４５が噛合しない状態を保
つことになる。

また逆に差回転がある一定レベルより小さくてブロッキ
ングリング６を押しのける力が高粘性流体７により発生
する剪断抵抗力よりも小の場合は、スリーブ４によりブ
ロッキングリング６をスリーブ４と同一回転方向にチャ
ンファ面（被規制面４２、規制面６２）で押しのけ、ド
グ歯４５．５５の噛合開始となる。

次に従来のシンクロ機構と本発明に係るドグクラッチ３
との相違を簡単に解析する。

第８図は従来のシンクロ機構の模式的概略構成を示し、
Ｓはスリーブ、Ｇはギヤ、Ｂはブロッキングリングであ
り、また第９図はブロッキングリングＢとスリーブＳと
のチャンファ面の噛合を展開して示し、更に第１０図は
ギヤＧも含めた展開図である。

そして諸元記号については、 Ｆ　；スリーブＳ操作力 −θ　；コーンのテーパ角度 θ′　；スリーブＳとブロッキングリングＢのチャンフ
ァ角 Ｗ　；操作力Ｆによってチャ２７１面に発生する垂直抗
力 μ６　；コーンのテーバ面上の摩擦係数μ、；チャンフ
ァ面上の摩擦係数 「　；コーンの有効半径 ｒ′；チャンファ面の有効半径 Ｆｔ；ｒ’上で発生する回転方向力 である。

図面において、矢印方向に操作力ＦでスリーブＳを移動
させると、テーパ面上で摩擦トルクＴｃを発生する。こ
の摩擦トルクＴｃは、 で表される。

一方、ｒ′上においては、チャンファ面で力の釣り合い
により次式が成立する。

故にチャンファ面でブロッキングリングＢを押しのける
回転方向力ＴＩは、 で表される。

そして通常　Ｔｃ＞Ｔｓ　　でなければ、シンクロ機構
は成立しない。

つまりギヤＧとスリーブＳ間で差回転がある場合、第１
０図の状態でスリーブＳはブロッキングリングＢを押し
続け、ＴＣによってギヤＧとブロッキングリング８間で
同期（差回転Ｏ）後、Ｔ！によってギヤＧと一体化した
ブロッキングリングＢをスリーブＳと同一回転方向に回
転させてギヤＧとスリーブＳが噛合する。

この過程において、ギヤＧ側とスリーブＳ側の慣性マス
が十分大きい（Ｔｃに比較して）場合、第１０図の状態
でスリーブＳは長時間停止しなければならない。即ちギ
ヤＧとスリーブＳ間の差回転がＯになるまで、シフト完
了しない。

しかしながら、本発明のドグクラッチ３は、スリーブ４
の軸方向移動を阻止するための摩擦トルクＴｃを差回転
数比例としたことに従来のシンクロ機構との相違がある
。

つまり模式的に示した第４図において、ブロッキングリ
ング６と出力軸２間の差回転により粘性カップリング（
高粘性流体７）の発生するトルク（剪断抵抗）をＴｃｎ
とすると、 で表される。

上式における諸元記号については、 μ；高粘性流体７の粘性係数 ｎニブロッキングリング６と出力軸２間のｈ；ブロッキ
ングリング６と出力軸２間の半径方向隙間 である。

そしてスリーブ４とギヤ５がスムーズに噛合し得る差回
転を００とすると、 ｎｕｎ、の場合は、 Ｔｃ、１＞　Ｔ＋ ｎ≦ｎｏの場合は、 ＴＣｎ≦ＴＩ となるように各諸元を決定すればよい。

故に本発明のドグクラッチ３はシフト可能差回転の設定
幅を任意にとることができる。

ところで、このドグクラッチ３において、第５図のよう
にチャンファ角、即ち規制面６２．６２及び被規制面４
２．４２の角度を、θ３．θ２の如く非対称（θ１くθ
２）にすることで、差回転方向によってシフトさせる差
回転数を変化させることも可能である。

以下に第５図の非対称チャンファ角によるドグクラッチ
３を四輪駆動（４ＷＤ）車におけるブレーキ時に４ＷＤ
を解除するクラッチとして用いた場合を説明する。

第６図は４ＷＤ車の模式的構成を示し、４ＷＤ車の例え
ばエンジン１０１に直結した前輪駆動系１０２から後輪
駆動系１０３への推進軸１０４上にドグクラッチ３が設
けられ、１０５はリヤデフ並びにセンターデフを兼ねる
ビスカスカップリングである。またドグクラッチ３のシ
フト機構８のアクチュエータ８６の作動は車載コンピュ
ータ（ｃｐｕ）　　ｔ　０６によって制御される。

即ち通常はドグクラッチ３の連結による４ＷＤ状態に保
持されるが、ブレーキ時にはドグクラッチ３を遮断して
前輪のみによる２ＷＤ状態に保持され、これによりブレ
ーキ時における前後のブレーキ力配分の変化が防止され
る。

この４ＷＤ車において、ブレーキ時にドグクラッチ３を
遮断し、その後接続される前に急加速をした場合や自動
変速（ＡＴ）車でアクセルとブレーキを同時に踏んでい
た状態からブレーキをＯＦＦにした場合を考えると、こ
れは前輪の回転が後輪の回転よりも大きい状態から４Ｗ
Ｄとして加速したい時であるため、差回転（前輪回転数
〉後輪回転数）が大きくても・ドグクラッチ３は接続可
能となる方が望ましい。

従ってドグクラッチ３を差回転（前輪回転数〉後輪回転
数）が大きくても接続可能にするためには、その差回転
方向におけるチャンファ角を接続が容易となる小さい一
方のθ、側に設定すればよい。

また急ブレーキをかけた後、ブレーキをＯＦＦにして４
ＷＤに戻す場合を考えれば、これは一般に前輪側のブレ
ーキ力の方が後輪側のブレーキ力よりも強く設定されお
り、即ち前輪の回転が後輪の回転よりも小さい状態から
４ＷＤに戻される時であるため、急にドグクラッチ３を
接続すると、後輪回転数の落ち込みが大きくなってしま
う。

従ってこの差回転（前輪回転数〈後輪回転数）が大きい
場合には、ドグクラッチ３を徐々に接続する方がよいた
め、その差回転方向（前輪回転数〉後輪回転数の場合と
反対方向）におけるチャンファ角を大きい方の０２側に
設定すればよい。

これにより第７図に示すように急ブレーキをかけた後に
４ＷＤに戻す場合おけるドグクラッチ３の急な接続を防
止し、徐々にドグクラッチ３が接続されるようになる。

尚、第７図において、Ｆｒは前輪の回転数変化、Ｒｒは
後輪の回転数変化を示している。

以上の４ＷＤ車における前後輪間のクラッチの他、本発
明のドグクラッチ３は種々の用途に適用できるものであ
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ドグクラッチにおいて、
スリーブの軸方向摺動を規制するとともに、その規制力
がギヤとスリーブとの差回転に応じて増大し、且つ差回
転がある一定レベルより小さい範囲内でギヤとスリーブ
との噛合を許容する規制部材を設けたため、被同期部分
の慣性マスが十分大きい場合においても、差回転が設定
値より小さい範囲内であればギヤとスリーブとの噛合が
許容されることとなり、従って入・出力軸間の連結をス
ムーズに行うことができる。

４、図面の簡単な説明　　　　　　− 第１図は本発明に係るドグクラッチの要部を破断して示
す概略構成図、第２図はその規′制部材の部分断面図、
第３図（ａ）及び（ｂ）は回転方向に応じた第１図の矢
印！！！部展開図、第４図は規制部材の模式図、第５図
は変更例を示す第３図と略同様の展開図、第６図は４Ｗ
Ｄ車の模式的構成図、第７図はその一例としての特性図
、第８図は従来のシンクロ機構の模式的概略構成−、第
９図は第８図の矢印■部展開図、第１０図はギヤも含め
た展開図である。

尚、図面中、１は入力軸、２は出力軸、３はドグクラッ
チ、４はスリーブ、４２は被規制面、４５はドグ歯、５
はギヤ、５５はドグ歯、６は規制部材、６２は規制面、
７は高粘性流体である。

第４図 第５図 第７図 時間 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 同軸上に設けられた入・出力軸の連結・遮断を行うドグ
   クラッチであって、 入・出力軸の一方に固定され、噛合面を有するギヤと、 入・出力軸の他方に軸方向摺動可能にスプライン嵌合さ
   れ、前記ギヤと噛合可能なスリーブと、このスリーブの
   軸方向摺動を規制するとともに、その規制力が前記ギヤ
   とスリーブとの差回転に応じて増大し、且つ差回転があ
   る一定レベルより小さい範囲内で前記ギヤとスリーブと
   の噛合を許容する規制部材と、 を備えて成るドグクラッチ。