WO2023175742A1 - ドッグクラッチ - Google Patents

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WO2023175742A1
WO2023175742A1 PCT/JP2022/011721 JP2022011721W WO2023175742A1 WO 2023175742 A1 WO2023175742 A1 WO 2023175742A1 JP 2022011721 W JP2022011721 W JP 2022011721W WO 2023175742 A1 WO2023175742 A1 WO 2023175742A1
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WO
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tooth
teeth
torque
dog clutch
angle
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/011721
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English (en)
French (fr)
Inventor
忠彦 加藤
Original Assignee
株式会社ユニバンス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP2024507272A priority patent/JP7562040B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/08—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially
    • F16D11/10—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially with clutching members movable only axially

Definitions

  • the present invention relates to a dog clutch.
  • a dog clutch which transmits and interrupts torque between a driving side and a driven side that are coaxial, performs engagement by mechanical meshing of teeth on opposing cylindrical end surfaces. If the corners of the teeth touch each other when they mesh together, it may cause abnormal noises or chipping of the corners of the teeth.
  • the rotation angle of the teeth is detected and the timing of meshing is controlled so that the corners of the teeth do not hit each other.
  • the timing of meshing is controlled, the larger the difference in rotational speed between the driving side and the driven side, the more the relative rotation of the teeth occurs between the detection of the tooth rotation angle and the time the teeth engage. Because the distance traveled is longer, the corners of the teeth are more likely to hit each other when biting. To prevent this, by making the distance between the teeth in the circumferential direction sufficiently long compared to the circumferential length of the teeth, it becomes difficult for the corners to contact each other when the teeth mesh even if the free running distance is long.
  • the present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a dog clutch that can reduce the occurrence of shocks and abnormal noises when the torque on the drive side fluctuates after engagement.
  • the present invention provides a dog clutch that engages by meshing a first tooth on an axial end face on the driving side and a second tooth on an axial end face on the driven side
  • the first tooth includes a first surface facing one side in the circumferential direction and a second surface facing the other side in the circumferential direction
  • the second tooth has a first surface facing the first tooth when the first tooth and the second tooth are engaged with each other. It includes a third surface that faces at least a portion of the surface, and a fourth surface that faces at least a portion of the second surface when the first tooth and the second tooth are engaged.
  • the first aspect when the first tooth and the second tooth engage each other, there are cases in which the distances in the circumferential direction between the first surface and the third surface that face each other are unequal, and There are some cases in which the distances in the circumferential direction between the second surface and the fourth surface are not equal.
  • the circumferential distance between the facing first and third surfaces is equal and the circumferential distance between the facing second and fourth surfaces is equal.
  • the first tooth and the second tooth are connected to the first surface and the third surface.
  • the number of contact points between the first surface and the third surface is greater than or equal to the number of distances between the first surface and the third surface.
  • the torque transmitted from the first surface on the driving side to the third surface on the driven side is larger than the torque transmitted from the fourth surface on the driven side to the second surface on the driving side, so the first surface and the third surface are in contact with each other.
  • the transmitted torque can be increased compared to the case where the number of distances between the first and third surfaces is less than the number of distances between the first and third surfaces.
  • the first surface and the third surface include a first portion that transmits a torque in a direction that presses the first surface and the third surface.
  • the second surface and the fourth surface include a second part and a third part adjacent to the tooth tip side of the second part, and the second part and the third part include a second part and a third part adjacent to the tooth tip side of the second part.
  • a thrust force is generated to separate the first tooth and the second tooth in the axial direction according to the torque in the pressing direction.
  • the angle obtained by subtracting the angle ⁇ 2 from 90° is greater than or equal to the friction angle at which the first tooth and the second tooth begin to slip when pressed against each other in the axial direction. .
  • the second surface and the fourth surface include a fourth part adjacent to the tooth tip side of the third part, and the fourth part A thrust force is generated to separate the first tooth and the second tooth in the axial direction according to the torque in the direction of pressing the surface and the fourth surface. Since the angle ⁇ 3 formed between the plane containing the shaft and the fourth part is smaller than the angle ⁇ 2, the fourth part provides an opportunity for the first tooth and the second tooth to mesh with each other.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram of a transmission 40 including a dog clutch 10 in the first embodiment.
  • the transmission 40 includes a drive shaft 41 to which power is input, and a driven shaft 42 arranged parallel to the drive shaft 41, and an output gear 43 arranged on the driven shaft 42.
  • the drive shaft 41 has two cylindrical hubs 44 fixed to it that rotate together with the drive shaft 41, and the driven shaft 42 has one cylindrical hub 45 that rotates together with the driven shaft 42. Fixed in place.
  • the drive-side sleeve 11 of the dog clutch 10 is disposed on the hub 44 so as to be non-rotatable with respect to the hub 44 and movable in the axial direction.
  • the driven-side sleeve 21 of the dog clutch 10 is disposed on the hub 45 so as to be non-rotatable with respect to the hub 45 and movable in the axial direction.
  • the drive shaft 41 and the driven shaft 42 support a first gear 46, a second gear 49, a third gear 52, a fourth gear 55, a fifth gear 58, and a sixth gear 61, which are multiple gears.
  • the transmission 40 is mounted on an automobile (not shown).
  • the first gear 46 includes a fixed gear 47 that is fixed to the drive shaft 41 so as not to be relatively rotatable, and an idling gear 48 that is fixed to the driven shaft 42 so as to be relatively rotatable while constantly meshing with the fixed gear 47. .
  • the idle gear 48 is provided on the outer periphery of the sleeve 11.
  • the second gear 49 includes an idling gear 50 fixed to the drive shaft 41 so as to be relatively rotatable, and a fixed gear 51 constantly meshing with the idling gear 50 and fixed to the driven shaft 42 so as not to be relatively rotatable. There is.
  • the idle gear 50 is provided on the outer periphery of the sleeve 21.
  • the third speed gear 52 includes a fixed gear 53 that is fixed to the drive shaft 41 so as not to be relatively rotatable, and an idling gear 54 that is fixed to the driven shaft 42 so as to be relatively rotatable while constantly meshing with the fixed gear 53. .
  • the idle gear 54 is provided on the outer periphery of the sleeve 11.
  • the fourth gear 55 includes an idling gear 56 fixed to the drive shaft 41 so as to be relatively rotatable, and a fixed gear 57 constantly meshing with the idling gear 56 and fixed to the driven shaft 42 so as not to be relatively rotatable. There is.
  • the idle gear 56 is provided on the outer periphery of the sleeve 21.
  • the 5th speed gear 58 includes an idling gear 59 that is fixed to the drive shaft 41 so as to be relatively rotatable, and a fixed gear 60 that is fixed to the driven shaft 42 so as not to be relatively rotatable while always meshing with the idling gear 59. There is.
  • the idle gear 59 is provided on the outer periphery of the sleeve 21.
  • the 6th gear 61 includes an idling gear 62 fixed to the drive shaft 41 so as to be relatively rotatable, and a fixed gear 63 constantly meshing with the idling gear 62 and fixed to the driven shaft 42 so as not to be relatively rotatable. There is.
  • the idle gear 62 is provided on the outer periphery of the sleeve 21.
  • the axial end face 12 (see FIG. 2) of the sleeve 11 is provided with first teeth 13 that protrude in the axial direction.
  • a second tooth 23 that meshes with the first tooth 13 is provided on an axial end surface 22 (see FIG. 2) of the sleeve 21 .
  • the shift device 64 sets the axial position of the sleeves 11 and 21.
  • the shift device 64 includes shift forks 65, 66, 67 that engage with the sleeves 11, 21, respectively, shift arms 68, 69, 70 that are coupled to the shift forks 65, 66, 67, respectively, and a cylindrical shift drum 71. , is equipped with.
  • the shift drum 71 is fixed to the case C, and is rotated around an axis by an actuator (not shown) such as a motor.
  • the shift drum 71 rotates based on an operation signal from a shift lever (not shown), or based on an accelerator opening amount and vehicle speed signal generated by operation of an accelerator pedal (not shown).
  • the shift drum 71 (cylindrical cam) rotates, the shift forks 65, 66, 67 move through the shift arms 68, 69, 70 guided by cam grooves 72, 73, 74 provided on the outer periphery of the shift drum 71. Move in the axial direction.
  • the shift forks 65, 66, 67 move, the sleeves 11, 21 move in the axial direction.
  • the shift device 64 includes a spring mechanism 75.
  • the spring mechanism 75 includes a plurality of recesses 76 provided on the outer periphery of the shift arms 68, 69, and 70, a ball 77 that engages with the recess 76, and a spring mechanism 75 that presses the ball 77 against the recess 76 with elastic force.
  • a spring 78 is provided.
  • the recess 76 has a pair of inclined surfaces facing each other in the axial direction.
  • the ball 77 When the sleeves 11 and 21 of the dog clutch 10 are in the neutral position and when the first tooth 13 and the second tooth 23 of the dog clutch 10 are at their deepest engagement, the ball 77 is located at the bottom of the recess 76. When the ball 77 runs up or over the slope of the recess 76, the spring 78 applies an axial force to the shift arms 68, 69, 70.
  • the spring mechanism 75 uses the elastic force of the spring 78 to assist in positioning the sleeves 11 and 21 in the axial direction and in meshing the first teeth 13 and the second teeth 23.
  • FIG. 2 is a developed view of the dog clutch 10 expanded on one plane by cutting open the sleeves 11 and 21 (also shown in FIGS. 3(a), 3(b), 4(a), and 4(b)). same).
  • the arrow attached to the sleeve 11 in FIG. 2 indicates the direction in which the sleeve 11 is rotationally driven when the transmission 40 is shifted up.
  • a plurality of (four in this embodiment) first teeth 13 protruding in the axial direction are provided at intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of first teeth 13 having the same size and shape are arranged at irregular intervals.
  • the sleeve 11 has two parts where the circumferential distance S1 between adjacent first teeth 13 is long, and two parts where the circumferential distance S2 between adjacent first teeth 13 is short.
  • the first tooth 13 includes a first surface 14 facing one circumferential direction and a second surface 15 facing the other circumferential direction.
  • An axial end surface 22 of the sleeve 21 faces the end surface 12 of the sleeve 11 in the axial direction.
  • a plurality of (four in this embodiment) second teeth 23 protruding in the axial direction are provided on the end surface 22 of the sleeve 21 at intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of second teeth 23 having the same size and shape are lined up.
  • the circumferential distance S3 between adjacent second teeth 23 is the same.
  • the interval S1 is longer than the interval S3, and the interval S3 is longer than the interval S2.
  • the second tooth 23 includes a fourth surface 25 facing one circumferential direction and a third surface 24 facing the other circumferential direction.
  • the third surface 24 faces at least a portion of the first surface 14, and the fourth surface 25 faces at least a portion of the second surface 15.
  • the first surface 14 includes a first portion 16 that transmits a torque in a direction that presses the first surface 14 and the third surface 24 together.
  • the first portion 16 is inclined so as to approach the second surface 15 as it goes toward the root of the tooth.
  • the second surface 15 includes a second portion 17 , a third portion 18 adjacent to the tip side of the second portion 17 , and a fourth portion 19 adjacent to the tip side of the third portion 18 .
  • the second portion 17 and the fourth portion 19 are inclined so as to approach the first surface 14 toward the tooth tip.
  • the fifth section 20 connects the fourth section 19 and the first section 16.
  • the fifth portion 20 is a plane perpendicular to the axis of the sleeve 11.
  • the corner connecting 16 can be chamfered or rounded.
  • the angle ⁇ 1 between the plane P including the axis of the sleeve 11 and the second part 17, and the angle ⁇ 3 between the plane P and the fourth part 19 are smaller than the angle ⁇ 2 between the plane P and the third part 18. .
  • the angle obtained by subtracting the angle ⁇ 2 between the plane P and the third portion 18 from 90° is equal to or greater than the friction angle at which the first tooth 13 and the second tooth 23 begin to slip when pressed against each other in the axial direction.
  • the angle ⁇ 4 between the plane P and the first portion 16 is ⁇ 4>0°.
  • the third surface 24 includes a first portion 26 that transmits torque in the direction of pressing the first surface 14 and the third surface 24, and a sixth portion 31 adjacent to the root side of the first portion 26.
  • the first portion 26 is inclined so as to approach the fourth surface 25 as it goes toward the root of the tooth.
  • the sixth portion 31 is inclined away from the fourth surface 25 toward the root of the tooth.
  • the first portions 16 and 26 transmit torque (drive torque) in the direction of pressing the first surface 14 and the third surface 24 together.
  • the sixth portion 31 generates a thrust force that separates the first tooth 13 and the second tooth 23 in the axial direction according to the torque in the direction of pressing the first surface 14 and the third surface 24.
  • the fourth surface 25 includes a second portion 27 , a third portion 28 adjacent to the tip side of the second portion 27 , and a fourth portion 29 adjacent to the tip side of the third portion 28 .
  • the second portion 27, the third portion 28, and the fourth portion 29 are inclined so as to approach the third surface 24 toward the tooth tip.
  • the fifth section 30 connects the fourth section 29 and the first section 26 .
  • the fifth portion 30 is a plane perpendicular to the axis of the sleeve 21.
  • the corner connecting the first part 26 and the sixth part 31 can be chamfered or rounded.
  • the second parts 17, 27, the third parts 18, 28, and the fourth parts 19, 29 are connected to the first teeth 13 according to the torque in the direction of pressing the second surface 15 and the fourth surface 25 (coasting torque).
  • a thrust force is generated that separates the second teeth 23 from each other in the axial direction.
  • the angle ⁇ 1 between the plane P including the axis of the sleeve 21 and the second part 27 and the angle ⁇ 3 between the plane P and the fourth part 29 are smaller than the angle ⁇ 2 between the plane P and the third part 28. .
  • the angle ⁇ 5 between the plane P and the sixth portion 31 is smaller than the angle ⁇ 2 between the plane P and the third portion 28.
  • the angle obtained by subtracting the angle ⁇ 2 between the plane P and the third portion 28 from 90° is equal to or greater than the friction angle at which the first tooth 13 and the second tooth 23 begin to slip when pressed against each other in the axial direction.
  • the angle ⁇ 4 between the plane P and the first portion 26 is ⁇ 4>0°.
  • the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 3 are preferably larger than the angle at which locking does not occur due to frictional force and 20° or less.
  • the angle ⁇ 2 between the plane P and the third portion 18 may be the same as or different from the angle ⁇ 2 between the plane P and the third portion 28.
  • the first teeth 13 and the second teeth 23 are the same in number.
  • the size and shape of the second tooth 23 excluding the sixth portion 31 are the same as the size and shape of the first tooth 13.
  • the length of the sixth portion 31 in the axial direction is equal to the length of the second portion 27 in the axial direction.
  • the interval S2 between the first teeth 13 is longer than the length of the fifth portion 30 of the second tooth 23 in the circumferential direction.
  • the circumferential length of the third portions 18, 28 is longer than the circumferential length of the second portions 17, 27 and the circumferential length of the fifth portions 20, 30.
  • the dog clutch 10 detects the rotation angle of the first tooth 13 and the second tooth 23, and controls the timing of meshing so that the angles of the first tooth 13 and the second tooth 23 do not come into contact.
  • the rotationally driven sleeve 11 approaches the sleeve 21 and the second tooth 23 enters the orbit of the first tooth 13, the fourth part 19 and the fifth part of the first tooth 13
  • the corner connecting the section 20 is pressed against the third section 28 of the second tooth 23, and the corner connecting the fourth section 29 and the fifth section 30 of the second tooth 23 presses against the third section 18 of the first tooth 13. be forced to. Since the angle obtained by subtracting the angle ⁇ 2 from 90° is greater than the friction angle, the first tooth 13 slides on the second tooth 23, resulting in a deeper mesh.
  • FIG. 3(a) is an exploded view of the dog clutch 10 that transmits drive torque from the sleeve 11 to the sleeve 21.
  • FIG. 3(b) is an exploded view of the dog clutch 10 that transmits coasting torque from the sleeve 21 to the sleeve 11.
  • the two first surfaces 14 of the first tooth 13 facing the short interval S2 are 24.
  • the sixth part 31 generates a thrust force that separates the first tooth 13 and the second tooth 23 in the axial direction according to the drive torque, so the sleeve 11 and the sleeve 21 are separated by the amount of the sixth part 31, and the sleeve 21 is separated by the amount of the sixth part 31.
  • 1 parts 16 and 26 are in contact to transmit drive torque.
  • the two first surfaces 14 of the first tooth 13 facing the long distance S1 are separated from the third surface 24 of the second tooth 23.
  • the spring mechanism 75 applies an elastic force in the direction of bringing the sleeve 11 and the sleeve 21 closer together to prevent them from coming out of engagement.
  • the torque on the driving side may fluctuate in a short time due to the operation of an accelerator pedal (not shown), but the torque on the driven side fluctuates slowly. Therefore, when the torque on the drive side fluctuates after the dog clutch 10 is engaged, the first surface 14 and the third surface 24 contact each other to transmit drive torque (FIG. 3(a)), and the second surface 15 and the fourth surface 24 contact each other to transmit the drive torque. It changes between a state in which it is in contact with the surface 25 and transmits coasting torque (FIG. 3(b)).
  • Some dog clutches 10 have unequal circumferential distances between the first surface 14 and the third surface 24 that face each other when the first tooth 13 and the second tooth 23 engage with each other, and There are some cases in which the distances in the circumferential direction between the second surface 15 and the fourth surface 25 that face each other are not equal.
  • the distance in the circumferential direction between the first surface 14 and the third surface 24 facing each other is equal, and the distance between the facing second surface 15 and the third surface 24 is equal.
  • the amount of relative rotation between the first tooth 13 and the second tooth 23 can be made smaller when the torque on the drive side fluctuates after engagement. Since the speed at which the first tooth 13 and the second tooth 23, which have rotated relative to each other while being engaged, come into contact with each other can be reduced, it is possible to reduce noise and shock caused by the contact between the first tooth 13 and the second tooth 23.
  • the second surface 15 of the first tooth 13 facing the short interval S2 is The corner connecting the first part 16 and the fifth part 20 of the first tooth 13, which is in contact with the fourth surface 25 and facing the short distance S2, is in contact with the end of the sixth part 31 of the second tooth 23.
  • the state in which the first tooth 13 and the second tooth 23 transmit coasting torque changes to the state in which the first portion 16 of the first tooth 13 and the first portion 26 of the second tooth 23 contact and transmit drive torque.
  • the amount of relative movement can be reduced. Therefore, responsiveness can be ensured.
  • the angle connecting the first part 16 and the fifth part 20 of the first tooth 13 facing the short interval S2 is the second It does not have to be in contact with the end of the sixth portion 31 of the tooth 23.
  • the angle connecting the first part 16 and the fifth part 20 should exist between the end of the sixth part 31 of the second tooth 23 and a position separated by the circumferential length of the sixth part 31. good.
  • the number of contacts between the first surface 14 and the third surface 24 increases. This is equal to the number of distances between the surfaces 24 and 24.
  • the drive torque transmitted from the first surface 14 on the driving side to the third surface 24 on the driven side is larger than the coasting torque transmitted from the fourth surface 25 on the driven side to the second surface 15 on the driving side.
  • the transmitted torque can be made larger than when the number of first surfaces 14 and third surfaces 24 that are in contact with each other during transmission is less than the number of times that first surfaces 14 and third surfaces 24 are apart.
  • the first portion 16 of the first tooth 13 and the first portion 26 of the second tooth 23 are in contact with each other, so no thrust is generated that causes the first tooth 13 and the second tooth 23 to separate in the axial direction.
  • the shift drum 71 rotates further, the sleeve 11 moves closer to the sleeve 21, and the meshing between the first teeth 13 and the second teeth 23 becomes deeper.
  • first tooth 13 and the second tooth 23 have the third portions 18 and 28 with the angle ⁇ 2> ⁇ 1, when the first tooth 13 and the second tooth 23 are separated in the axial direction, the third portion 18, 28, the member including the first teeth 13 and sleeve 11 disengages and moves in the axial direction, compared to the case where the teeth of the other party do not come into contact with the third portions 18, 28. Kinetic energy can be reduced.
  • the fourth parts 19, 29 are not present and the third parts 18, 28 are in contact with each other, while the first The thrust force that prevents the first tooth 13 and the second tooth 23 from approaching can be made smaller than when the tooth 13 and the second tooth 23 begin to mesh. Therefore, the fourth portions 19 and 29 create an opportunity for the first tooth 13 and the second tooth 23 to mesh with each other. Furthermore, even if the output of the actuator (not shown) that rotates the shift drum 71 is small, the sleeve 11 can be moved in the axial direction against the thrust force that prevents engagement, so the actuator can be made smaller.
  • FIG. 4(a) is a developed view when the dog clutch 32 in the second embodiment transmits drive torque.
  • FIG. 4(b) is a developed view of the dog clutch 32 that transmits coasting torque.
  • a plurality (an odd number) of first teeth 13 protruding in the axial direction are provided at intervals in the circumferential direction.
  • the sleeve 11 includes a portion where the circumferential distance S4 between adjacent first teeth 13 is the shortest, a portion where the circumferential distance S5 between adjacent first teeth 13 is longer than the distance S4, and a portion where the circumferential distance S4 between adjacent first teeth 13 is longer than the distance S4. There is one portion where the interval S6 is longer than the interval S5.
  • a plurality (odd number) of second teeth 23 protruding in the axial direction are provided on the axial end surface 22 of the sleeve 21 at intervals in the circumferential direction.
  • the circumferential distance S7 between adjacent second teeth 23 is the same.
  • the interval S7 is longer than the interval S4 and shorter than the interval S5.
  • the first tooth 13 and the second tooth 23 are such that when the drive torque is transmitted, the number in which the first surface 14 and the third surface 24 are in contact is the number in which the first surface 14 and the third surface 24 are apart. is more than. Therefore, the transmission torque when the drive torque is transmitted can be increased.
  • the dog clutches 10 and 32 in which the drive-side sleeve 11 moves in the axial direction with respect to the driven-side sleeve 21 have been described, but the invention is not necessarily limited to this. It is of course possible to move the sleeve 21 on the driven side in the axial direction with respect to the sleeve 11 on the driving side.
  • the second surface 15 of the first tooth 13 has a step (second part 17 and third part 18), and the fourth surface 25 of the second tooth 23 has a step (second part 27 and third part 28). ), but the case is not necessarily limited to this. It is naturally possible to make the first tooth 13 and the second tooth 23 into a prismatic shape without steps. The shapes of the first tooth 13 and the second tooth 23 can be set as appropriate.
  • the present invention is not necessarily limited to this. It is of course possible to provide the sixth portion at the root of the first surface 14 of the first tooth 13 instead of the third surface 24 of the second tooth 23. Further, in addition to the sixth portion 31 on the third surface 24 of the second tooth 23, it is naturally possible to provide the sixth portion at the root of the first surface 14 of the first tooth 13.
  • the first portion 16 of the first tooth 13 is inclined so as to approach the second surface 15 as it goes toward the tooth root
  • the first portion 26 of the second tooth 23 is inclined toward the second surface 15 as it goes toward the tooth root.
  • ⁇ 5 may be 0°.
  • first teeth 13 is three or four
  • second teeth 23 is three or four
  • present invention is not necessarily limited to this.
  • the number of first teeth 13 and second teeth 23 can be set as appropriate.
  • first teeth 13 on the driving side are arranged at unequal intervals on the sleeve 11
  • the second teeth 23 on the driven side are arranged at equal intervals on the sleeve 21, but this is not necessarily the case. It is not limited to. It is of course possible to arrange the first teeth 13 at equal intervals and the second teeth 23 at irregular intervals. Furthermore, it is naturally possible to make both the first teeth 13 and the second teeth 23 at irregular intervals.
  • first teeth 13 and second teeth 23 of the same size and shape are arranged at unequal intervals, but the invention is not necessarily limited to this. It is naturally possible to make the spacing between adjacent teeth unequal by making the sizes (circumferential lengths) of the teeth different.

Landscapes

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  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

係合後に駆動側のトルクが変動したときのショックや異音の発生を低減できるドッグクラッチを提供する。ドッグクラッチ（１０）は駆動側の軸方向の端面（１２）にある第１歯（１３）と被動側の軸方向の端面（２２）にある第２歯（２３）とのかみあいにより係合を行う。第１歯は、周方向の一方を向く第１面（１４）と、周方向の他方を向く第２面（１５）と、を含み、第２歯は、周方向の他方を向く第３面（２４）と、周方向の一方を向く第４面（２５）と、を含む。第１歯と第２歯とがかみあったときに、対面する第１面と第３面との間の周方向の距離が等しくないものが存在し、かつ、対面する第２面と第４面との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。

Description

ドッグクラッチ
　本発明はドッグクラッチに関する。
　同軸上にある駆動側と被動側との間のトルクの伝達・遮断を行うドッグクラッチ（ジョークラッチ）は、相対する円筒端面にある歯の機械的かみあいによって係合を行う。歯がかみあうときに歯の角が当たると、異音が発生したり歯の角が欠けたりすることがある。特許文献１に開示された先行技術では、歯の回転角を検出し、歯の角が当たらないようにかみあいのタイミングを制御する。しかし、かみあいのタイミングを制御しても駆動側と被動側との間の回転速度差が大きくなればなるほど、歯の回転角を検出してから歯がかみあうまでの間に歯が相対回転する空走距離が長くなるので、かみあうときに歯の角が当たりやすくなる。これを防ぐため、歯の周方向の長さに比べて歯の周方向の間隔を十分長くすると、空走距離が長くても歯がかみあうときに角が当たりにくくなる。
特開２０２０－８５０６６号公報
　しかし、歯の周方向の長さに比べて歯の周方向の間隔が十分長い歯同士がかみあってドッグクラッチが係合すると、駆動側のトルクが変動したときに、係合したまま駆動側と被動側とが大きく相対回転し、歯が当たってショックや異音が発生するという問題点がある。
　本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、係合後に駆動側のトルクが変動したときのショックや異音の発生を低減できるドッグクラッチを提供することを目的とする。
　この目的を達成するために本発明は、駆動側の軸方向の端面にある第１歯と被動側の軸方向の端面にある第２歯とのかみあいにより係合を行うドッグクラッチであって、第１歯は、周方向の一方を向く第１面と、周方向の他方を向く第２面と、を含み、第２歯は、第１歯と第２歯とがかみあったときに第１面の少なくとも一部に対面する第３面と、第１歯と第２歯とがかみあったときに第２面の少なくとも一部に対面する第４面と、を含む。第１歯と第２歯とがかみあったときに、対面する第１面と第３面との間の周方向の距離が等しくないものが存在し、かつ、対面する第２面と第４面との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。
　第１の態様によれば、第１歯と第２歯とがかみあったときに、対面する第１面と第３面との間の周方向の距離が等しくないものが存在し、かつ、対面する第２面と第４面との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。これにより対面する第１面と第３面との間の周方向の距離が等しく、かつ、対面する第２面と第４面との間の周方向の距離が等しい場合に比べ、係合後に駆動側のトルクが変動したときの第１歯と第２歯との間の相対回転量を小さくできる。係合したまま相対回転した第１歯と第２歯とが当たるときの速度を小さくできるので、第１歯と第２歯とが当たって生じる異音やショックを低減できる。
　第２の態様によれば、第１の態様において、第１歯および第２歯は、駆動側の第１面から被動側の第３面にトルクが伝わるときは、第１面と第３面とが接している数が、第１面と第３面とが離れている数以上である。一般に、駆動側の第１面から被動側の第３面に伝わるトルクは、被動側の第４面から駆動側の第２面に伝わるトルクより大きいので、第１面と第３面とが接している数が、第１面と第３面とが離れている数未満の場合に比べ、伝達トルクを大きくできる。
　第３の態様によれば、第１又は第２の態様において、第１面および第３面は、第１面と第３面とを押し付ける方向のトルクを伝える第１部を含む。第２面および第４面は、第２部と、第２部の歯先側に隣接する第３部と、を含み、第２部および第３部は、第２面と第４面とを押し付ける方向のトルクに応じて第１歯と第２歯とを軸方向に離す推力を発生する。駆動側にドッグクラッチをつなぐときは、第３部に沿って動きながら第１歯と第２歯とのかみあいが成立する。軸を含む平面と第３部とのなす角θ２は、その平面と第２部とのなす角θ１よりも大きいので、第１歯と第２歯との間の回転速度差が大きいときも、かみあいが成立する確度を上げることができる。
　第４の態様によれば、第３の態様に加え、角θ２を９０°から減じた角度は、第１歯と第２歯とを軸方向に押し付け合ったときに滑り始める摩擦角以上である。これにより第１歯と第２歯との相対回転により第１歯の第２面と第２歯の第４面とが当たって第１歯と第２歯とがかみあうときは、第３部に生じる摩擦力を上回る軸方向の押し付け力が必要であるものの第１歯と第２歯との連結が完了するまでの時間を短くできる。
　第５の態様によれば、第３又は第４の態様に加え、第２面および第４面は、第３部の歯先側に隣接する第４部を含み、第４部は、第２面と第４面とを押し付ける方向のトルクに応じて第１歯と前記第２歯とを軸方向に離す推力を発生する。軸を含む平面と第４部とのなす角θ３は角θ２よりも小さいので、第４部によって第１歯と第２歯とがかみあうきっかけができる。
第１実施の形態におけるドッグクラッチを含む変速機のスケルトン図である。 ドッグクラッチの展開図である。 （ａ）はドライブトルクを伝えるドッグクラッチの展開図であり、（ｂ）はコースティングトルクを伝えるドッグクラッチの展開図である。 （ａ）は第２実施の形態におけるドッグクラッチがドライブトルクを伝えるときの展開図であり、（ｂ）はコースティングトルクを伝えるドッグクラッチの展開図である。
　以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照してドッグクラッチ１０を含む変速機４０の概略構成を説明する。図１は第１実施の形態におけるドッグクラッチ１０を含む変速機４０のスケルトン図である。
　変速機４０は、動力が入力される駆動軸４１と、駆動軸４１と平行に配置される被動軸４２とを備え、被動軸４２に出力ギヤ４３が配置されている。駆動軸４１には、駆動軸４１と一体に回転する円筒状のハブ４４が２か所に固定されており、被動軸４２には、被動軸４２と一体に回転する円筒状のハブ４５が１か所に固定されている。ハブ４４には、ハブ４４に対して回転不能、且つ、軸方向へ移動可能に、ドッグクラッチ１０の駆動側のスリーブ１１が配置されている。ハブ４５には、ハブ４５に対して回転不能、且つ、軸方向へ移動可能に、ドッグクラッチ１０の被動側のスリーブ２１が配置されている。
　駆動軸４１及び被動軸４２は、複数段の変速ギヤとしての１速ギヤ４６、２速ギヤ４９、３速ギヤ５２、４速ギヤ５５、５速ギヤ５８及び６速ギヤ６１を支持する。本実施形態では変速機４０は自動車（図示せず）に搭載されている。
　１速ギヤ４６は、駆動軸４１に相対回転不能に固定された固定ギヤ４７と、固定ギヤ４７と常にかみあいつつ被動軸４２に相対回転可能に固定された遊転ギヤ４８と、を備えている。遊転ギヤ４８はスリーブ１１の外周に設けられている。
　２速ギヤ４９は、駆動軸４１に相対回転可能に固定された遊転ギヤ５０と、遊転ギヤ５０と常にかみあいつつ被動軸４２に相対回転不能に固定された固定ギヤ５１と、を備えている。遊転ギヤ５０はスリーブ２１の外周に設けられている。
　３速ギヤ５２は、駆動軸４１に相対回転不能に固定された固定ギヤ５３と、固定ギヤ５３と常にかみあいつつ被動軸４２に相対回転可能に固定された遊転ギヤ５４と、を備えている。遊転ギヤ５４はスリーブ１１の外周に設けられている。
　４速ギヤ５５は、駆動軸４１に相対回転可能に固定された遊転ギヤ５６と、遊転ギヤ５６と常にかみあいつつ被動軸４２に相対回転不能に固定された固定ギヤ５７と、を備えている。遊転ギヤ５６はスリーブ２１の外周に設けられている。
　５速ギヤ５８は、駆動軸４１に相対回転可能に固定された遊転ギヤ５９と、遊転ギヤ５９と常にかみあいつつ被動軸４２に相対回転不能に固定された固定ギヤ６０と、を備えている。遊転ギヤ５９はスリーブ２１の外周に設けられている。
　６速ギヤ６１は、駆動軸４１に相対回転可能に固定された遊転ギヤ６２と、遊転ギヤ６２と常にかみあいつつ被動軸４２に相対回転不能に固定された固定ギヤ６３と、を備えている。遊転ギヤ６２はスリーブ２１の外周に設けられている。
　スリーブ１１の軸方向の端面１２（図２参照）には、軸方向に突出する第１歯１３が設けられている。スリーブ２１の軸方向の端面２２（図２参照）には、第１歯１３にかみあう第２歯２３が設けられている。駆動側の第１歯１３と被動側の第２歯２３とがかみあうと、ドッグクラッチ１０を介して駆動軸４１や被動軸４２に遊転ギヤ４８，５０，５４，５６，５９，６２のいずれかが選択的に結合する。
　シフト装置６４はスリーブ１１，２１の軸方向の位置を設定する。シフト装置６４は、スリーブ１１，２１にそれぞれ係合するシフトフォーク６５，６６，６７と、シフトフォーク６５，６６，６７にそれぞれ結合するシフトアーム６８，６９，７０と、円柱状のシフトドラム７１と、を備えている。シフトドラム７１はケースＣに固定されており、モーター等のアクチュエータ（図示せず）により軸回りに回転する。
　シフトドラム７１は、シフトレバー（図示せず）の操作信号に基づき、或いはアクセルペダル（図示せず）の操作によるアクセル開度および車速信号等に基づき回転する。シフトドラム７１（円筒カム）が回転すると、シフトドラム７１の外周に設けられたカム溝７２，７３，７４にガイドされたシフトアーム６８，６９，７０を介して、シフトフォーク６５，６６，６７は軸方向に移動する。シフトフォーク６５，６６，６７の移動に伴いスリーブ１１，２１は軸方向に移動する。
　シフト装置６４は、ばね機構７５を備えている。本実施形態では、ばね機構７５は、シフトアーム６８，６９，７０の外周にそれぞれ設けられた複数の凹み７６と、凹み７６に係合するボール７７と、ボール７７を弾性力によって凹み７６に押し付けるばね７８と、を備えている。凹み７６は、軸方向に互いに向かい合う一対の傾斜面を有する。
　ドッグクラッチ１０のスリーブ１１，２１が中立位置にあるとき、及び、ドッグクラッチ１０の第１歯１３と第２歯２３とのかみあいが最も深いときに、ボール７７は凹み７６の底に位置する。凹み７６の傾斜面をボール７７が乗り上げたり乗り越えたりするときに、ばね７８はシフトアーム６８，６９，７０に軸方向の力を加える。ばね機構７５は、ばね７８の弾性力によって、スリーブ１１，２１の軸方向の位置決めの補助や第１歯１３と第２歯２３とのかみあいの補助をする。
　図２を参照してドッグクラッチ１０について説明する。図２では駆動軸４１に配置されたドッグクラッチ１０を例示する。図２はスリーブ１１，２１を切り開いて一平面上にひろげたドッグクラッチ１０の展開図である（図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）においても同じ）。図２のスリーブ１１に付した矢印は、変速機４０のシフトアップのときにスリーブ１１が回転駆動する方向を示している。
　図２に示すようにスリーブ１１の軸方向の端面１２には、軸方向に突出する複数（本実施形態では４つ）の第１歯１３が、互いに周方向に間隔をあけて設けられている。第１歯１３は同じ大きさ及び形のものが不等間隔に複数並んでいる。スリーブ１１には、隣り合う第１歯１３の周方向の間隔Ｓ１が長い部分が２か所あり、隣り合う第１歯１３の周方向の間隔Ｓ２が短い部分が２か所ある。第１歯１３は、周方向の一方を向く第１面１４と、周方向の他方を向く第２面１５と、を含む。
　スリーブ２１の軸方向の端面２２は、スリーブ１１の端面１２と軸方向に対向する。スリーブ２１の端面２２には、軸方向に突出する複数（本実施形態では４つ）の第２歯２３が、互いに周方向に間隔をあけて設けられている。第２歯２３は同じ大きさ及び形のものが複数並んでいる。スリーブ２１は、隣り合う第２歯２３の周方向の間隔Ｓ３が同一である。間隔Ｓ１は間隔Ｓ３より長く、間隔Ｓ３は間隔Ｓ２より長い。
　第２歯２３は、周方向の一方を向く第４面２５と、周方向の他方を向く第３面２４と、を含む。第１歯１３と第２歯２３とがかみあったときに、第３面２４は第１面１４の少なくとも一部に対面し、第４面２５は第２面１５の少なくとも一部に対面する。第１面１４は、第１面１４と第３面２４とを押し付ける方向のトルクを伝える第１部１６を含む。第１部１６は、歯元へ向かうにつれて第２面１５へ近づくように傾斜している。
　第２面１５は、第２部１７と、第２部１７の歯先側に隣接する第３部１８と、第３部１８の歯先側に隣接する第４部１９と、を含む。第２部１７及び第４部１９は、歯先へ向かうにつれて第１面１４へ近づくように傾斜している。第５部２０は、第４部１９と第１部１６とを接続している。第５部２０はスリーブ１１の軸に垂直な面である。第２部１７と第３部１８とをつなぐ角、第３部１８と第４部１９とをつなぐ隅、第４部１９と第５部２０とをつなぐ角、第５部２０と第１部１６とをつなぐ角に、面取りを施したり丸みを付したりできる。
　スリーブ１１の軸を含む平面Ｐと第２部１７とのなす角θ１、及び、平面Ｐと第４部１９とのなす角θ３は、平面Ｐと第３部１８とのなす角θ２よりも小さい。平面Ｐと第３部１８とのなす角θ２を９０°から減じた角度は、第１歯１３と第２歯２３とを軸方向に押し付け合ったときに滑り始める摩擦角以上である。本実施形態では、平面Ｐと第１部１６とのなす角θ４はθ４＞０°である。
　第３面２４は、第１面１４と第３面２４とを押し付ける方向のトルクを伝える第１部２６と、第１部２６の歯元側に隣接する第６部３１と、を含む。第１部２６は、歯元へ向かうにつれて第４面２５へ近づくように傾斜している。第６部３１は、歯元へ向かうにつれて第４面２５から離れるように傾斜している。第１部１６，２６は、第１面１４と第３面２４とを押し付ける方向のトルク（ドライブトルク）を伝える。第６部３１は、第１面１４と第３面２４とを押し付ける方向のトルクに応じて第１歯１３と第２歯２３とを軸方向に離す推力を発生する。
　第４面２５は、第２部２７と、第２部２７の歯先側に隣接する第３部２８と、第３部２８の歯先側に隣接する第４部２９と、を含む。第２部２７、第３部２８及び第４部２９は、歯先へ向かうにつれて第３面２４へ近づくように傾斜している。第５部３０は、第４部２９と第１部２６とを接続している。第５部３０はスリーブ２１の軸に垂直な面である。第２部２７と第３部２８とをつなぐ角、第３部２８と第４部２９とをつなぐ隅、第４部２９と第５部３０とをつなぐ角、第５部３０と第１部２６とをつなぐ角、第１部２６と第６部３１とをつなぐ隅に、面取りを施したり丸みを付したりできる。第２部１７，２７、第３部１８，２８及び第４部１９，２９は、第２面１５と第４面２５とを押し付ける方向のトルク（コースティングトルク）に応じて第１歯１３と第２歯２３とを軸方向に離す推力を発生する。
　スリーブ２１の軸を含む平面Ｐと第２部２７とのなす角θ１、及び、平面Ｐと第４部２９とのなす角θ３は、平面Ｐと第３部２８とのなす角θ２よりも小さい。平面Ｐと第６部３１とのなす角θ５は、平面Ｐと第３部２８とのなす角θ２よりも小さい。平面Ｐと第３部２８とのなす角θ２を９０°から減じた角度は、第１歯１３と第２歯２３とを軸方向に押し付け合ったときに滑り始める摩擦角以上である。本実施形態では平面Ｐと第１部２６とのなす角θ４はθ４＞０°である。
　第１歯１３及び第２歯２３において、角θ１及び角θ３は、摩擦力によってロックしない角度より大きく２０°以下が好適である。平面Ｐと第３部１８とのなす角θ２は、平面Ｐと第３部２８とのなす角θ２と同じであっても良いし異なっていても良い。θ１＜θ５且つθ３＜θ５が好適であり、θ２≧７０°が好適である。
　第１歯１３及び第２歯２３は同数である。第２歯２３のうち第６部３１を除く部分の大きさ及び形は、第１歯１３の大きさ及び形と同一である。第６部３１の軸方向の長さは、第２部２７の軸方向の長さに等しい。第１歯１３の間隔Ｓ２は、第２歯２３の第５部３０の周方向の長さより長い。第３部１８，２８の周方向の長さは、第２部１７，２７の周方向の長さ、及び、第５部２０，３０の周方向の長さより長い。
　ドッグクラッチ１０は、第１歯１３及び第２歯２３の回転角を検出し、第１歯１３及び第２歯２３の角が当たらないようにかみあいのタイミングを制御する。ドッグクラッチ１０をつなぐために、回転駆動しているスリーブ１１がスリーブ２１に近づき、第１歯１３の軌道の中に第２歯２３が入ると、第１歯１３の第４部１９と第５部２０とをつなぐ角が、第２歯２３の第３部２８に押し付けられ、第２歯２３の第４部２９と第５部３０とをつなぐ角が、第１歯１３の第３部１８に押し付けられる。角θ２を９０°から減じた角度は摩擦角以上なので第１歯１３が第２歯２３を滑り、かみあいが深くなる。
　図３（ａ）は、スリーブ１１からスリーブ２１へドライブトルクを伝えるドッグクラッチ１０の展開図である。図３（ｂ）は、スリーブ２１からスリーブ１１へコースティングトルクを伝えるドッグクラッチ１０の展開図である。
　図３（ａ）に示すようにスリーブ１１からスリーブ２１へドライブトルクを伝えるときは、短い間隔Ｓ２の部分に臨む第１歯１３の２つの第１面１４が、第２歯２３の第３面２４に接する。第６部３１は、ドライブトルクに応じて第１歯１３と第２歯２３とを軸方向に離す推力を発生するので、第６部３１の分だけスリーブ１１とスリーブ２１とが離され、第１部１６，２６が接してドライブトルクを伝える。長い間隔Ｓ１の部分に臨む第１歯１３の２つの第１面１４は、第２歯２３の第３面２４と離れている。すなわち第１歯１３と第２歯２３とがかみあったときに、対面する第１面１４と第３面２４との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。ばね機構７５は、スリーブ１１とスリーブ２１とを近づける方向の弾性力を加え、かみあい外れを防ぐ。
　図３（ｂ）に示すようにスリーブ２１からスリーブ１１へコースティングトルクを伝えるときは、スリーブ１１とスリーブ２１とが相対回転しながらばね機構７５の弾性力によって近づき、短い間隔Ｓ２の部分に臨む第１歯１３の２つの第２面１５が、第２歯２３の第４面２５に接する。第２部１７，２７、第３部１８，２８、第４部１９，２９は、コースティングトルクに応じて第１歯１３と第２歯２３とを軸方向に離す推力を発生するが、シフトドラム７１やばね機構７５によってスリーブ１１の軸方向の移動は規制されているので、第２面１５と第４面２５とが接し、第２歯２３から第１歯１３へコースティングトルクが伝わる。長い間隔Ｓ１の部分に臨む第１歯１３の２つの第２面１５は、第２歯２３の第４面２５と離れている。すなわち第１歯１３と第２歯２３とがかみあったときに、対面する第２面１５と第４面２５との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。
　アクセルペダル（図示せず）の操作などによって駆動側のトルクは短時間のうちに変動することがあるが、被動側のトルクの変動は緩やかである。従ってドッグクラッチ１０の係合後に駆動側のトルクが変動すると、第１面１４と第３面２４とが接してドライブトルクを伝える状態（図３（ａ））と、第２面１５と第４面２５とが接してコースティングトルクを伝える状態（図３（ｂ））と、の間で変動する。
　ドッグクラッチ１０は、第１歯１３と第２歯２３とがかみあったときに、対面する第１面１４と第３面２４との間の周方向の距離が等しくないものが存在し、かつ、対面する第２面１５と第４面２５との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。これにより第１歯１３と第２歯２３とがかみあったときに、対面する第１面１４と第３面２４との間の周方向の距離が等しく、かつ、対面する第２面１５と第４面２５との間の周方向の距離が等しい場合に比べ、係合後に駆動側のトルクが変動したときの第１歯１３と第２歯２３との間の相対回転量を小さくできる。係合したまま相対回転した第１歯１３と第２歯２３とが当たるときの速度を小さくできるので、第１歯１３と第２歯２３とが当たって生じる異音やショックを低減できる。
　第１歯１３及び第２歯２３は、コースティングトルクが伝わるときは（図３（ｂ）参照）、短い間隔Ｓ２の部分に臨む第１歯１３の第２面１５が第２歯２３の第４面２５に接し、短い間隔Ｓ２の部分に臨む第１歯１３の、第１部１６と第５部２０とをつなぐ角が、第２歯２３の第６部３１の端に接している。これにより第１歯１３及び第２歯２３がコースティングトルクを伝える状態から、第１歯１３の第１部１６と第２歯２３の第１部２６とが接してドライブトルクを伝える状態になるまでの相対移動量を小さくできる。よって応答性を確保できる。
　なお、第１歯１３及び第２歯２３がコースティングトルクを伝えるときは、短い間隔Ｓ２の部分に臨む第１歯１３の、第１部１６と第５部２０とをつなぐ角は、第２歯２３の第６部３１の端に接していなくても良い。第１部１６と第５部２０とをつなぐ角は、第２歯２３の第６部３１の端から第６部３１の周方向の長さの分だけ離れた位置までの間に存在すれば良い。
　第１歯１３及び第２歯２３は、ドライブトルクが伝わるときは（図３（ａ）参照）、第１面１４と第３面２４とが接している数が、第１面１４と第３面２４とが離れている数と等しい。一般に、駆動側の第１面１４から被動側の第３面２４に伝わるドライブトルクは、被動側の第４面２５から駆動側の第２面１５に伝わるコースティングトルクより大きいので、ドライブトルクが伝わるときに第１面１４と第３面２４とが接している数が、第１面１４と第３面２４とが離れている数未満の場合に比べ、伝達トルクを大きくできる。
　次に変速機４０の低速段から高速段へのシフトアップの動作を説明する。低速段のドッグクラッチ１０では、第１歯１３の第１面１４と第２歯２３の第３面２４との間にドライブトルクが伝達されている。シフトドラム７１が回転して高速段のドッグクラッチ１０において第１歯１３と第２歯２３とが当たり、第５部２０，３０から第４部１９，２９を通り第３部１８，２８に沿って動きながら第１歯１３と第２歯２３とがかみあうと、各ギヤ比により低速段はコースト状態、高速段はドライブ状態となる。高速段では第１歯１３の第１部１６と第２歯２３の第１部２６とが接するので、第１歯１３と第２歯２３とが軸方向へ離れる推力が生じない。シフトドラム７１がさらに回転すると、スリーブ１１がスリーブ２１へより近づき、第１歯１３と第２歯２３とのかみあいが深くなる。
　低速段の第１歯１３と第２歯２３との間に伝達されるトルクがドライブトルクからコースティングトルクに変わると、第１歯１３の第１面１４と第２歯２３の第３面２４とのかみあいから、第１歯１３の第２面１５と第２歯２３の第４面２５とのかみあいに変わり、第１歯１３と第２歯２３とが軸方向に離れる推力が生じる。第１歯１３及び第２歯２３は、角θ２＞θ１となる第３部１８，２８を有しているので、第１歯１３と第２歯２３とが軸方向に離れるときに第３部１８，２８に相手側の歯が当たると、第３部１８，２８に相手側の歯が当たらない場合に比べ、かみあいが外れて軸方向へ移動する第１歯１３及びスリーブ１１を含む部材の運動エネルギーを小さくできる。
　これにより、かみあいが外れた第１歯１３及びスリーブ１１を含む部材が軸方向へ移動して静止するときに発生する異音を低減できる。さらに第１歯１３及びスリーブ１１を含む部材を静止させるための機構が要する機械的強度、及び、第１歯１３及びスリーブ１１を含む部材が要する機械的強度を小さくできる。
　次に変速機４０の高速段から低速段へのシフトダウンの動作を説明する。高速段のドッグクラッチ１０では、第１歯１３の第１面１４と第２歯２３の第３面２４との間にドライブトルクが伝達されている。シフトドラム７１が回転して低速段のドッグクラッチ１０において第１歯１３と第２歯２３とが近づくと、第１歯１３の第４部１９に第２歯２３の第４部２９が当たりながら第１歯１３と第２歯２３とがかみあい始める。
　第１歯１３及び第２歯２３は角θ３＜θ２となる第４部１９，２９を有しているので、第４部１９，２９が無くて第３部１８，２８同士が当たりながら第１歯１３と第２歯２３とがかみあい始める場合に比べ、第１歯１３と第２歯２３との接近を妨げるスラスト力を小さくできる。従って第４部１９，２９によって第１歯１３と第２歯２３とがかみあうきっかけができる。さらにシフトドラム７１を回転するアクチュエータ（図示せず）の出力が小さくても、かみあいを妨げるスラスト力に抗してスリーブ１１を軸方向に移動させることができるので、アクチュエータを小型化できる。
　シフトドラム７１がさらに回転し、低速段において第１歯１３の第３部１８と第２歯２３の第３部２８と押し付けられると、角θ２＞θ３である第３部１８，２８に働く摩擦力によって第１歯１３と第２歯２３とのかみあいが維持される。角θ２を９０°から減じた角度は摩擦角以上なので、第３部１８，２８に生じる摩擦力を上回る軸方向の押し付け力（シフト力）が必要であるものの第１歯１３と第２歯２３との連結が完了するまでの時間を短くできる。
　シフトドラム７１がさらに回転すると、低速段において第１歯１３と第２歯２３とのかみあいがさらに深くなり、高速段において第１歯１３と第２歯２３とのかみあいが外れる。これにより切れ目のないシフトダウンができる。
　次に図４を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では第１歯１３及び第２歯２３がそれぞれ偶数（４つ）の場合について説明した。これに対し第２実施形態では、第１歯１３及び第２歯２３がそれぞれ奇数（３つ）の場合について説明する。第２実施形態において第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４（ａ）は第２実施の形態におけるドッグクラッチ３２がドライブトルクを伝えるときの展開図である。図４（ｂ）はコースティングトルクを伝えるドッグクラッチ３２の展開図である。
　図４（ａ）に示すようにスリーブ１１の軸方向の端面１２には、軸方向に突出する複数（奇数）の第１歯１３が、互いに周方向に間隔をあけて設けられている。スリーブ１１には、隣り合う第１歯１３の周方向の間隔Ｓ４が最も短い部分、隣り合う第１歯１３の周方向の間隔Ｓ５が間隔Ｓ４より長い部分、隣り合う第１歯１３の周方向の間隔Ｓ６が間隔Ｓ５より長い部分が１か所ずつある。
　スリーブ２１の軸方向の端面２２には、軸方向に突出する複数（奇数）の第２歯２３が、互いに周方向に間隔をあけて設けられている。スリーブ２１は、隣り合う第２歯２３の周方向の間隔Ｓ７が同一である。間隔Ｓ７は間隔Ｓ４より長く間隔Ｓ５より短い。
　図４（ａ）に示すようにスリーブ１１からスリーブ２１へドライブトルクを伝えるときは、間隔Ｓ４，Ｓ５の部分に臨む第１歯１３の２つの第１面１４が、第２歯２３の第３面２４に接する。間隔Ｓ６の部分に臨む第１歯１３の第１面１４は、第２歯２３の第３面２４と離れている。すなわち第１歯１３と第２歯２３とがかみあったときに、対面する第１面１４と第３面２４との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。
　図４（ｂ）に示すようにスリーブ２１からスリーブ１１へコースティングトルクを伝えるときは、スリーブ１１とスリーブ２１とが相対回転しながらばね機構７５の弾性力によって近づき、最も短い間隔Ｓ４の部分に臨む第１歯１３の第２面１５が、第２歯２３の第４面２５に接する。間隔Ｓ５，Ｓ６の部分に臨む第１歯１３の２つの第２面１５は、第２歯２３の第４面２５と離れている。すなわち第１歯１３と第２歯２３とがかみあったときに、対面する第２面１５と第４面２５との間の周方向の距離が等しくないものが存在する。
　第１歯１３及び第２歯２３は、ドライブトルクが伝わるときは、第１面１４と第３面２４とが接している数が、第１面１４と第３面２４とが離れている数より多い。よってドライブトルクが伝わるときの伝達トルクを大きくできる。
　以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
　実施形態では、ドッグクラッチ１０，３２の用途が変速機４０の場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ドッグクラッチ１０，３２の用途に制限はない。また実施形態では６段の変速機４０の場合を説明したが、変速機４０の変速段数に制限はない。
　実施形態では、駆動側のスリーブ１１が、被動側のスリーブ２１に対して軸方向へ移動するドッグクラッチ１０，３２について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。駆動側のスリーブ１１に対して被動側のスリーブ２１を軸方向へ移動させることは当然可能である。
　実施形態では、第１歯１３の第２面１５に段（第２部１７及び第３部１８）があり、第２歯２３の第４面２５に段（第２部２７及び第３部２８）がある場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１歯１３及び第２歯２３の形を、段のない角柱状にすることは当然可能である。第１歯１３及び第２歯２３の形は適宜設定できる。
　実施形態では、第２歯２３の第３面２４に第６部３１が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２歯２３の第３面２４に代えて、第１歯１３の第１面１４の歯元に第６部を設けることは当然可能である。また、第２歯２３の第３面２４の第６部３１に加え、第１歯１３の第１面１４の歯元に第６部を設けることは当然可能である。
　実施形態では、第１歯１３の第１部１６が、歯元へ向かうにつれて第２面１５へ近づくように傾斜しており、第２歯２３の第１部２６が、歯元へ向かうにつれて第４面２５へ近づくように傾斜している場合について説明した（θ５＞０°）。しかし、これに限られるものではない。当然θ５＝０°でも良い。第１部１６，２６同士が接してトルクを伝達しているときに、そのトルクによる力の軸方向の成分と、第１部１６，２６の間に生じる摩擦力のうちの軸方向の成分と、の合力が、スリーブ１１とスリーブ２１とが離れる方向に作用しなければ良い。この関係を満たせば、第１部１６，２６は逆向きに傾斜していても良い。
　実施形態では、第１歯１３の数が３つ又は４つの場合、第２歯２３の数が３つ又は４つの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１歯１３及び第２歯２３の数は適宜設定できる。
　実施形態では、駆動側の第１歯１３がスリーブ１１に不等間隔に配置されており、被動側の第２歯２３がスリーブ２１に等間隔に配置されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１歯１３を等間隔、第２歯２３を不等間隔にすることは当然可能である。また、第１歯１３及び第２歯２３を両方とも不等間隔にすることは当然可能である。
　実施形態では、同じ大きさ及び形の第１歯１３及び第２歯２３が不等間隔に並んでいる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。歯の大きさ（周方向長さ）を異なるものにすることで、隣り合う歯の間隔を不等にすることは当然可能である。
　１０，３２　ドッグクラッチ
　１２　　　　端面
　１３　　　　第１歯
　１４　　　　第１面
　１５　　　　第２面
　１６　　　　第１部
　１７　　　　第２部
　１８　　　　第３部
　１９　　　　第４部
　２２　　　　端面
　２３　　　　第２歯
　２４　　　　第３面
　２５　　　　第４面
　２６　　　　第１部
　２７　　　　第２部
　２８　　　　第３部
　２９　　　　第４部
　Ｐ　　　　　平面

Claims (5)

  1. 　駆動側の軸方向の端面にある第１歯と被動側の軸方向の端面にある第２歯とのかみあいにより係合を行うドッグクラッチであって、
    　前記第１歯は、周方向の一方を向く第１面と、周方向の他方を向く第２面と、を含み、
    　前記第２歯は、前記第１歯と前記第２歯とがかみあったときに前記第１面の少なくとも一部に対面する第３面と、前記第１歯と前記第２歯とがかみあったときに前記第２面の少なくとも一部に対面する第４面と、を含み、
    　前記第１歯と前記第２歯とがかみあったときに、対面する前記第１面と前記第３面との間の周方向の距離が等しくないものが存在し、かつ、対面する前記第２面と前記第４面との間の周方向の距離が等しくないものが存在するドッグクラッチ。
  2. 　前記第１歯および前記第２歯は、前記駆動側の前記第１面から前記被動側の前記第３面にトルクが伝わるときは、前記第１面と前記第３面とが接している数が、前記第１面と前記第３面とが離れている数以上である請求項１記載のドッグクラッチ。
  3. 　前記第１面および前記第３面は、前記第１面と前記第３面とを押し付ける方向のトルクを伝える第１部を含み、
    　前記第２面および前記第４面は、第２部と、前記第２部の歯先側に隣接する第３部と、を含み、
    　前記第２部および前記第３部は、前記第２面と前記第４面とを押し付ける方向のトルクに応じて前記第１歯と前記第２歯とを軸方向に離す推力を発生し、
    　軸を含む平面と前記第３部とのなす角θ２は、前記平面と前記第２部とのなす角θ１よりも大きい請求項１又は２に記載のドッグクラッチ。
  4. 　前記角θ２を９０°から減じた角度は、前記第１歯と前記第２歯とを軸方向に押し付け合ったときに滑り始める摩擦角以上である請求項３記載のドッグクラッチ。
  5. 　前記第２面および前記第４面は、前記第３部の歯先側に隣接する第４部を含み、
    　前記第４部は、前記第２面と前記第４面とを押し付ける方向のトルクに応じて前記第１歯と前記第２歯とを軸方向に離す推力を発生し、
    　前記平面と前記第４部とのなす角θ３は前記角θ２よりも小さい請求項３又は４に記載のドッグクラッチ。
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JP2008248914A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Honda Motor Co Ltd 常時噛合い式歯車変速機のドッグクラッチ構造
JP2020133827A (ja) * 2019-02-22 2020-08-31 株式会社イケヤフォ−ミュラ トランスミッション及び噛合いクラッチ

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