(57)【要約】【課題】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。【解決手段】トルク断続機構１はクラッチリング２０（回転体）の高歯２５及び低歯２６がギヤ３０（回転体）の高歯３５及び低歯３６と噛み合う。低歯２６、３６の間には高歯２５、３５の突出幅ｄより小さい開口幅ｃを有する浅い谷間４１〜４３、５１〜５３が形成される。高歯２５、３５の一方のトルク受け部２５ａ、３５ａと低歯２６、３６との間には高歯２５、３５の突出幅ｄより小さい開口幅ｃを有する狭い谷間４１、５１が形成される。高歯２５、３５の他方のトルク受け部２５ｅ、３５ｅと低歯２６、３６との間には高歯２５、３５の突出幅ｄより大きい開口幅ｅを有する広い谷間４４、５４が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の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、
一対の前記回転体は、
周方向について均等な間隔を持って軸方向に突出する複数の高歯と、
隣り合う一対の前記高歯の間にそれぞれ複数設けられ、前記高歯より軸方向に低い高さを持って突出する複数の低歯と、を有し、
周方向について隣り合う前記低歯の間には、相手側の前記低歯が嵌合し、周方向について前記高歯の突出幅より小さい開口幅を有する浅い谷間が形成され、
前記高歯には、相手側の前記高歯と当接してトルクを受ける一対のトルク受け部が回転方向両側に形成され、
一方の前記トルク受け部と前記低歯との間には、相手側の前記低歯が嵌合し、周方向について前記高歯の突出幅より小さい開口幅を有する狭い谷間が形成され、
相手側の前記トルク受け部と前記低歯との間には、周方向について前記高歯の突出幅より大きい開口幅を有する広い谷間が形成されることを特徴とするトルク断続機構。
【請求項２】
請求項１に記載のトルク断続機構であって、
前記高歯の突出幅は、前記浅い谷間の開口幅と、互いに噛み合う前記高歯及び前記低歯の角部に形成される面取り幅の合計値と、を加算した寸法より大きいことを特徴とするトルク断続機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。一方の回転体には、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。
【０００４】
上記トルク断続機構の接続作動時には、相手側回転体が軸方向に移動して一方の回転体に接近する。このとき、相手側回転体の突歯が一方の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２０７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記トルク断続機構の接続作動時に、相手側回転体の突歯が一方の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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、一対の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、一対の前記回転体は、周方向について均等な間隔を持って軸方向に突出する複数の高歯と、隣り合う一対の前記高歯の間にそれぞれ複数設けられ、前記高歯より軸方向に低い高さを持って突出する複数の低歯と、をそれぞれ有し、周方向について隣り合う前記低歯の間には、相手側の前記低歯が嵌合し、周方向について前記高歯の突出幅より小さい開口幅を有する浅い谷間が形成され、前記高歯には、相手側の前記高歯と当接してトルクを受ける一対のトルク受け部が回転方向両側に形成され、一方の前記トルク受け部と前記低歯との間には、相手側の前記低歯が嵌合し、周方向について前記高歯の突出幅より小さい開口幅を有する狭い谷間が形成され、相手側の前記トルク受け部と前記低歯との間には、周方向について前記高歯の突出幅より大きい開口幅を有する広い谷間が形成されることを特徴とするトルク断続機構が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、トルク断続機構の接続作動時において、一対の回転体が軸方向に相対移動する際に、高歯は浅い谷間及び狭い谷間に入り込まない。このため、高歯が低歯に衝突して弾かれることが抑えられ、高歯が広い谷間に嵌合して噛み合う動作が速やかに行われる。したがって、トルク断続機構では、トルクが円滑に伝達される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】図２は、ギヤ及びクラッチリングの歯形状を示す展開図である。
【図３】図３は、ギヤ及びクラッチリングの歯形状を拡大して示す展開図である。
【図４】図４は、アップシフト時の作動状態を示す展開図である。
【図５】図５は、アップシフト時の作動状態を示す展開図である。
【図６】図６は、ダウンシフト時の作動状態を示す展開図である。
【図７】図７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８】図８は、比較例におけるアップシフト時の作動状態を示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、これらの一方と噛み合うクラッチリング２０と、を備える。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
クラッチリング２０は、１速ギヤ１０に対向する端面から軸方向（図１において左方向）に突出する高歯２１及び低歯（図示省略）と、３速ギヤ３０に対向する端面から軸方向（図１において右方向）に突出する高歯２５及び低歯２６（図２参照）と、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。
【００１９】
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。
【００２０】
次に、変速機１００のシフト作動について説明する。
【００２１】
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及び低歯とクラッチリング２０の高歯２１及び低歯とが噛み合い、シャフト２からのトルクが１速ギヤ１０に伝達される。
【００２２】
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グトルクによって、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。
【００２３】
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の高歯２５及び低歯２６が３速ギヤ３０の高歯３５及び低歯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。
【００２４】
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（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。こうして、変速機１００ではアップシフト作動が行われる。
【００２５】
次に、図２を参照して、クラッチリング２０及び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、クラッチリング２０及びギヤ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。図２おいて、クラッチリング２０及びギヤ３０は、矢印Ａで示す方向に回転する。
【００２６】
クラッチリング２０は、ギヤ３０に対向する端面２０ａと、端面２０ａから軸方向に突出する複数の高歯２５と、周方向について隣り合う高歯２５の間から軸方向に突出する複数の低歯２６と、を有する。
【００２７】
複数の高歯２５は、クラッチリング２０の周方向に均等な間隔を持つ放射線に沿って形成される。なお、放射線は、回転軸を中心とする放射方向に延びる直線である。
【００２８】
周方向について隣り合う高歯２５の間には、複数（例えば３つ）の低歯２６が並ぶように突出している。端面２０ａと高歯２５及び各低歯２６との間には、複数（例えば４つ）の谷間４１〜４４が形成される。
【００２９】
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と、周方向について隣り合う高歯３５の間から軸方向に突出する複数の低歯３６と、を有する。端面３０ａは、回転軸に直交する平面状に延在する。
【００３０】
複数の高歯３５は、ギヤ３０の周方向に均等な間隔を持つ放射線に沿って形成される。なお、放射線は、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。
【００３１】
周方向について隣り合う高歯３５の間には、３つの低歯３６が並ぶように突出している。端面３０ａと高歯３５及び各低歯３６との間には、４つの谷間５１〜５４が形成される。
【００３２】
クラッチリング２０の歯形状は、周方向について各部の寸法が以下のように設定される。
【００３３】
谷間４１〜４３の開口幅（間隔）をｃとする。低歯２６の突出幅をａとする。各谷間４２〜４４に各低歯２６が嵌合した噛み合い状態において、両者の間に設けられるバックラッシュ（間隙）をｂとする。各谷間４１〜４３の開口幅ｃは、低歯２６の突出幅ａと、バックラッシュｂと、を加算した寸法に設定される。つまり、各部の寸法は、次の（１）式を満たすように設定される。
ｃ＝ａ＋ｂ  …（１）
【００３４】
高歯２５の回転方向前側（図２において右側）に設けられる谷間４４の開口幅（間隔）をｅとする。高歯２５の突出幅をｄとする。谷間４４の開口幅ｅは、高歯２５の突出幅ｄとバックラッシュｂとを足した寸法に設定される。つまり、各部の寸法は、次の（２）式を満たすように設定される。
ｅ＝ｄ＋ｂ  …（２）
【００３５】
高歯２５の突出幅ｄは、谷間４１〜４３の開口幅ｃより大きい寸法に設定される。つまり、各部の寸法は、次の（３）式を満たすように設定される。
ｄ＞ｃ  …（３）
【００３６】
図３は、図２の一部を拡大して示す展開図である。以下、図３に基づいてクラッチリング２０及びギヤ３０の歯形状を説明する。
【００３７】
駒状の高歯２５は、端面２０ａから立ち上がる対のトルク受け部２５ａ、２５ｅと、トルク受け部２５ａの先端から曲折する対の角部（面取り部）２５ｂ、２５ｄと、角部２５ｂ、２５ｄを結んでギヤ３０に対向するように延びる頂部２５ｃと、を有する。
【００３８】
トルク受け部２５ａ、２５ｅは、放射線に対して略平行に形成される。これにより、高歯２５とギヤ３０の高歯３５及び低歯３６との噛み合いが円滑に行われる。
【００３９】
なお、トルク受け部２５ａ、２５ｅは、上記した形状に限らず、端面２０ａに対向するように、放射線に対して傾斜した面を有する構成としてもよい。これにより、高歯２５とギヤ３０の高歯３５及び低歯３６との噛み合い状態が維持される。
【００４０】
頂部２５ｃ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。これにより、後述する図４に示すように、高歯２５がギヤ３０の低歯３６に摺接する際に、頂部２５ｃが低歯３６に当たって弾かれることが抑えられる。
【００４１】
なお、頂部２５ｃは、上記した形状に限らず、曲面状に膨出する構成としてもよい。
【００４２】
角部２５ｂ、２５ｄは、面取り部として、曲面状に膨出して形成される。
【００４３】
なお、角部２５ｂ、２５ｄは、上記した形状に限らず、面取り部として、平面状に曲折する形状であってもよい。
【００４４】
角部２５ｂ、２５ｄは、周方向について面取り幅ｒの寸法範囲に形成される。
【００４５】
駒状の低歯３６は、端面３０ａから立ち上がる対のトルク受け部３６ａ、３６ｅと、トルク受け部３６ａの先端から曲折する対の角部３６ｂ、３６ｄと、角部３６ｂ、３６ｄを結んでクラッチリング２０に対向するように延びる頂部３６ｃと、を有する。
【００４６】
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。これにより、後述する図４に示すように、高歯２５がギヤ３０の低歯３６の頂部３６ｃに摺接する際に、高歯２５が低歯３６の頂部３６ｃに当たって弾かれることが抑えられる。
【００４７】
なお、頂部３６ｃは、上記した形状に限らず、曲面状に膨出する構成としてもよい。
【００４８】
角部３６ｂ、３６ｄは、面取り部として、曲面状に膨出して形成される。
【００４９】
なお、角部３６ｂ、３６ｄは、上記した形状に限らず、面取り部として、平面状に曲折する形状であってもよい。
【００５０】
角部３６ｂ、３６ｄは、周方向について面取り幅ｒの寸法範囲に形成される。
【００５１】
高歯２５の突出幅ｄは、谷間４１〜４３の開口幅ｃと、角部２５ｂ、２５ｄの面取り幅ｒと、角部３６ｂ、３６ｄの面取り幅ｒと、バックラッシュｂと、を加算した寸法より大きい寸法に設定される。つまり、各部の寸法は、次の（４）式を満たすように設定される。
ｄ＞ｃ＋４ｒ＋ｂ  …（４）
【００５２】
なお、クラッチリング２０とギヤ３０の歯形状は、互いに同じ寸法構成を有する。
【００５３】
次に、図４〜６を参照して、変速機１００の作動時、クラッチリング２０がギヤ３０と噛み合う動作について説明する。
【００５４】
クラッチリング２０及びギヤ３０は、図４〜６において矢印Ａで示す方向に回転している。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４に矢印Ｂで示すように軸方向に移動する。
【００５５】
クラッチリング２０の回転速度がギヤ３０より高いアップシフト時では、クラッチリング２０の高歯２５が、図４に矢印Ｃで示すように、ギヤ３０の高歯３５を乗り超える。このとき、高歯２５の突出幅ｄが相手側の谷間５１〜５３の開口幅ｃより大きいため、高歯２５が低歯３６の谷間５１〜５３に入り込まない。これにより、高歯２５の角部２５ｄが低歯３６の角部３６ｄに衝突して弾かれることが抑えられる。よって、高歯２５の頂部２５ｃが低歯３６の頂部３６ｃに摺接して回転方向前方へと円滑に移動する。
【００５６】
続いて、図５に矢印Ｄ示すように、高歯２５は、そのトルク受け部２５ｅが高歯３５のトルク受け部３５ｅに当接して、谷間５４へと入り込む。こうして、クラッチリング２０の高歯２５及び低歯２６がギヤ３０の高歯３５または低歯３６にそれぞれ噛み合う。
【００５７】
図５に示す噛み合い状態では、シャフト２に作用するドライビングトルクが、クラッチリング２０を介してギヤ３０に伝達される。このとき、各高歯２５のトルク受け部２５ｅが高歯３５のトルク受け部３５ｅに当接するとともに、各低歯２６のトルク受け部２６ｅが低歯３６のトルク受け部３６ｅに当接する。こうして、クラッチリング２０及びギヤ３０は、各当接部の面積が確保されることで、互いの当接部に生じる面圧が小さく抑えられる。
【００５８】
図６は、ダウンシフト時における噛み合い状態を示す。ダウンシフト時ではクラッチリング２０の回転速度がギヤ３０より低いため、クラッチリング２０の高歯２５が、図６において右から左方向へと移動する。このとき、クラッチリング２０の高歯２５が、図６に矢印Ｅ示すように、谷間５３〜５１に入り込むことなく移動した後に、ギヤ３０の高歯３５と噛み合う。
【００５９】
図６に示す噛み合い状態では、各高歯２５のトルク受け部２５ａの先端部のみが高歯３５のトルク受け部３５ａに当接するため、各当接部の面積が上記アップシフト時に比べて小さくなる。しかし、このとき、シャフト２に作用するコースティングトルクはドライビングトルクに比べて小さいため、上記当接部に生じる面圧が小さく抑えられる。
【００６０】
また、図６の状態でダウンシフトが完了した後にドライビングトルクが作用した場合には、図６においてクラッチリング２０の高歯２５が、谷間５１〜５３に入り込むことなく左から右方向に移動した後にギヤ３０の谷間５４に入り込み、図５に示す噛み合い状態と同様になる。
【００６１】
次に、図７、８に示すトルク断続機構１の比較例について説明する。
【００６２】
図７に示すように、高歯２５、３５の突出幅ｄと低歯２６、３６の突出幅ａとは、同一寸法に設定される。谷間４１〜４４、５１〜５４の開口幅ｃは、高歯２５、３５の突出幅ｄより大きい同一寸法に設定される。
【００６３】
本比較例では、トルク断続機構１の接続作動時において、クラッチリング２０の高歯２５が、ギヤ３０の高歯３５を乗り超えた後に、図８に矢印Ｆ、Ｇ、Ｈで示すように、各谷間５１〜５３に入り込むことがある。このため、クラッチリング２０の高歯２５が、図８に矢印Ｉで示すように、ギヤ３０の谷間５４に入りこんで高歯３５と噛み合う確率が低くなる。また、クラッチリング２０の高歯２５の角部２５ｄがギヤ３０の各低歯３６の角部３６ｂに衝突して弾かれると、騒音、衝撃が発生するおそれがある。
【００６４】
これに対して、本実施形態のトルク断続機構１では、周方向について隣り合う低歯２６、３６の間には、周方向について高歯２５、３５の突出幅ｄより小さい開口幅ｃを有する浅い谷間４２、４３、５２、５３が形成される。高歯２５、３５の一方のトルク受け部２５ａ、３５ａと低歯２６、３６との間には、周方向について高歯２５、３５の突出幅ｄより小さい開口幅ｃを有する狭い谷間４１、５１が形成される。そして、高歯２５、３５の他方のトルク受け部２５ｅ、３５ｅと低歯２６、３６との間には、周方向について高歯２５、３５の突出幅ｄより大きい開口幅ｅを有する広い谷間４４、５４が形成される構成とした。
【００６５】
このように構成することで、トルク断続機構１では、クラッチリング２０及びギヤ３０が軸方向に相対移動する際に、高歯２５、３５が浅い谷間５２、５３、４２、４３及び狭い谷間５１、４１に入り込むことがない。このため、トルク断続機構１の接続作動時に、高歯２５、３５が広い谷間５４、４４に嵌合して互いに噛み合う動作が速やかに行われる。そして、高歯２５、３５が低歯３６、２６の角部３６ｄ、２６ｄに衝突し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、騒音、衝撃の発生が防止され、トルクが円滑に伝達される（請求項１に対応する効果）。
【００６６】
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）。
【００６７】
また、図３に示すように、高歯２５の突出幅ｄは、浅い谷間５２、５３の開口幅ｃと、互いに噛み合う高歯２５及び低歯３６の角部２５ｂ、２５ｄ、３６ｂ、３６ｄに形成される面取り幅ｒの合計値４ｒと、を加算した寸法より大きい寸法に設定される構成とした。
【００６８】
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、高歯２５、３５の角部２５ｂ、２５ｄが低歯３６の角部３６ｂ、３６ｄが衝突することが回避される。これにより、トルク断続機構１では、騒音、衝撃の発生が防止され、トルクが円滑に伝達される（請求項２に対応する効果）。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
１    トルク断続機構
２０    クラッチリング（回転体）
３０    ギヤ（回転体）
２５、３５    高歯
２６、３６    低歯
２５ａ、２５ｅ、３５ａ、３５ｅ    トルク受け部
２５ｂ、２５ｄ、３６ｂ、３６ｄ、３６ｃ  角部
４１、５１    狭い谷間
４２、４３、５２、５３    浅い谷間
４４、５４    広い谷間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018071612.tif 000009
【図８】
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