(57)【要約】【課題】係合時に待ちバネの全たわみを抑制することができるドグクラッチを提供すること。【解決手段】ドグクラッチ１は、同軸上で相対回転可能なピース１１およびスリーブ１３と、ピース１１に設けられたドグ歯１２と、スリーブ１３に設けられ、ピース１１およびスリーブ１３が軸方向に相対移動することにより、ドグ歯１２と係合するドグ歯１４と、ドグ歯１４に設けられ、ドグ歯１４を軸方向に付勢する待ちバネ１５と、を備えており、待ちバネ１５が、ドグクラッチ１の動作範囲内において、式（１）が常に成り立つ変曲点を有している。【選択図】図１
2019196788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上で相対回転可能な第一部材および第二部材と、
前記第一部材に設けられた第一ドグ歯と、
前記第二部材に設けられ、前記第一部材および前記第二部材が軸方向に相対移動することにより、前記第一ドグ歯と係合する第二ドグ歯と、
前記第二ドグ歯に設けられ、前記第二ドグ歯を前記軸方向に付勢する待ちバネと、
を備えるドグクラッチにおいて、
前記待ちバネは、ドグクラッチの動作範囲内において、以下の式（１）が常に成り立つ変曲点を有することを特徴とするドグクラッチ。
【数１】
2019196788.tif 000005
但し、上記式（１）において、
入射角α：第一ドグ歯および第二ドグの軸方向の相対移動速度／第一ドグ歯および第二ドグ歯の相対回転速度
入射角β：第一ドグ歯および第二ドグの歯隙と、第一ドグ歯および第二ドグ歯の深さと、で決まる定数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドグクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイブリッド車両の第一回転機（ＭＧ１）の回転を規制するドグクラッチについて、当該ドグクラッチのスリーブに待ちバネを設けた構成が開示されている。このドグクラッチでは、スリーブに待ちバネを設けることにより、例えばスリーブおよびピースのドグ歯同士が上手く噛み合わない場合であっても、待ちバネの付勢力によってスリーブを係合方向に押し出すことにより、両者の係合を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０９６７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図５に示すように、特許文献１で開示されたような従来のドグクラッチ１０１では、ピース１１１とスリーブ１１３とが係合する際に、軸方向の相対移動速度および相対回転速度が大きいと、スリーブ１１３のドグ歯１１４が、ピース１１１のドグ歯１１２に勢いよく弾かれてしまう。そしてこれにより、同図のＡ部に示すように、待ちバネ１１５が全たわみし、当該待ちバネ１１５のバネ機能が失われるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合時に待ちバネの全たわみを抑制することができるドグクラッチ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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るドグクラッチは、同軸上で相対回転可能な第一部材および第二部材と、前記第一部材に設けられた第一ドグ歯と、前記第二部材に設けられ、前記第一部材および前記第二部材が軸方向に相対移動することにより、前記第一ドグ歯と係合する第二ドグ歯と、前記第二ドグ歯に設けられ、前記第二ドグ歯を前記軸方向に付勢する待ちバネと、を備えるドグクラッチにおいて、前記待ちバネは、ドグクラッチの動作範囲内において、以下の式（１）が常に成り立つ変曲点を有することを特徴とする。
【数１】
2019196788.tif 000003
但し、上記式（１）において、
入射角α：第一ドグ歯および第二ドグの軸方向の相対移動速度／第一ドグ歯および第二ドグ歯の相対回転速度
入射角β：第一ドグ歯および第二ドグの歯隙と、第一ドグ歯および第二ドグ歯の深さと、で決まる定数
【０００７】
これにより、ドグクラッチは、第一ドグ歯および第二ドグ歯の軸方向の相対移動速度および相対回転速度が小さい場合には、変曲点手前まで待ちバネがたわむ。この場合、変曲点手前では待ちバネが柔らかくなるため、第一ドグ歯および第二ドグ歯の噛み合いが上手くいかない場合であっても、第二ドグ歯が係合先に追従するように動き、再び係合しやすい状態を維持することができる。
【０００８】
一方、ドグクラッチは、第一ドグ歯および第二ドグ歯の軸方向の相対移動速度および相対回転速度が大きくなると、変曲点を超えて待ちバネがたわむ。この場合、変曲点を超えると待ちバネが硬くなるため、第二ドグ歯が勢いよく弾かれても、待ちバネの全たわみを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るドグクラッチによれば、係合時に待ちバネの全たわみを抑制することができる。
【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ドグクラッチの要部構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るドグクラッチにおいて、入射角αを説明するための説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るドグクラッチにおいて、入射角βを説明するための説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るドグクラッチの作用を説明するための説明図である。
【図５】図５は、従来技術に係るドグクラッチの要部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係るドグクラッチについて、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１２】
本実施形態に係るドグクラッチは、例えばハイブリッド車両に搭載される。このハイブリッド車両は、例えば、動力源として機能するエンジン、第一回転機（ＭＧ１）および第二回転機（ＭＧ２）と、エンジンの動力を出力側と第一回転機とに分割する動力分割機構として機能する遊星歯車機構と、ハイブリッド車両を制御する制御部として機能するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）と、を備えている。本実施形態に係るドグクラッチは、例えば第一回転機に連結されており、第一回転機の回転を機械的にロックするＭＧ１ロック機構として機能する。
【００１３】
ドグクラッチ１は、図１に示すように、同軸上で相対回転可能なピース（第一部材）１１およびスリーブ（第二部材）１３と、ピース１１に設けられたドグ歯（第一ドグ歯）１２と、スリーブ１３に設けられたドグ歯（第二ドグ歯）１４と、ドグ歯１４に設けられた待ちバネ１５と、を備えている。
【００１４】
ピース１１は、図示しない回転軸に固定されており、当該回転軸と連動して回転可能に構成されている。図１では、ピース１１が回転する方向のことを「回転方向」と図示している。ピース１１は、スリーブ１３と対向する側に複数のドグ歯１２を備えている。
【００１５】
ドグ歯１２は、非対称形状に形成されており、具体的には頂面１２１と、面取面１２２と、テーパ面１２３と、を有している。
【００１６】
スリーブ１３は、図示しないハブブラケットにスプライン嵌合されており、当該ハブブラケットと連動して移動可能に構成されている。図１では、スリーブ１３が移動する方向のことを「軸方向」と図示している。スリーブ１３は、ピース１１と対向する側に複数のドグ歯１４を備えている。
【００１７】
ドグ歯１４は、非対称形状に形成されており、具体的には頂面１４１と、面取面１４２と、テーパ面１４３と、を有している。また、ドグ歯１４は、ピース１１およびスリーブ１３が軸方向に相対移動することにより、ドグ歯１２と係合可能に構成されている。
【００１８】
待ちバネ１５は、具体的にはスリーブ１３とドグ歯１４との間に設けられており、ドグ歯１４を軸方向に付勢している。待ちバネ１５は、例えばスリーブ１３のドグ歯１４がピース１１のドグ歯１２と上手く噛み合わない場合において、ドグ歯１４を係合方向に押し出すことにより、スリーブ１３のドグ歯１４をピース１１のドグ歯１２に係合させる機能を有している。なお、前記した「係合方向」とは、軸方向のうち、スリーブ１３からピース１１に近づく方向のことを意味している。
【００１９】
ここで、前記したように、従来のドグクラッチ１０１では、ピース１１１とスリーブ１１３とが係合する際に、軸方向の相対移動速度および相対回転速度が大きいと、スリーブ１１３のドグ歯１１４が、ピース１１１のドグ歯１１２に勢いよく弾かれ、待ちバネ１１５が全たわみしてしまうおそれがあった（図５のＡ部参照）。
【００２０】
そこで、本実施形態に係るドグクラッチ１では、上記全たわみを抑制するために、ドグクラッチ１の動作範囲内において、以下の式（１）が常に成り立つ変曲点を有する待ちバネ１５を用いることとした。
【数２】
2019196788.tif 000004
【００２１】
ここで、上記式（１）における入射角αは、「ドグ歯１２，１４の軸方向の相対移動速度／ドグ歯１２，１４の相対回転速度」によって算出することができる。なお、前記した「ドグ歯１２，１４の軸方向の相対移動速度」とは、具体的には、係合時に待ちバネ１５によって軸方向に押し出されたドグ歯１４の移動速度のことを意味している。また、前記した「ドグ歯１２，１４の相対回転速度」とは、具体的には、スリーブ１３に対するピース１１の回転速度（差回転速度）のことを意味している。
【００２２】
なお、入射角αは、例えば図２に示すように、ドグ歯１４がドグ歯１２に衝突して弾かれた際の飛び出し角θに基づいて決定してもよい。入射角αは、ドグ歯１２，１４の衝突時の条件（ドグ歯１２，１４の相対回転速度、ドグ歯１２，１４の等価慣性等）によって変化する値となる。
【００２３】
また、上記式（１）における入射角βは、ドグ歯１２，１４の歯隙と、ドグ歯１２，１４の深さと、によって算出される定数である。ドグ歯１２，１４の歯隙は、図３において（１）〜（５）で示した歯先（テーパ面１２３，１４３）形状と、スプライン諸元から決まるドグ歯１２，１４の寸法と、から算出することができる。また、ドグ歯１２，１４の深さは、同図の（６）、（７）で示した歯先（面取面１２２，１４２）形状から算出することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、図３に示すように、ドグ歯１２の頂面１２１およびテーパ面１２３の交点と、ドグ歯１４の頂面１４１およびテーパ面１４３の交点と、が接する状態において、幾何学的に決まる入射角βを、ドグ歯１４がドグ歯１２によって弾かれる「ラチェット域」と、ドグ歯１４がドグ歯１２に係合する「係合可能域」と、の境目と定義している。
【００２５】
以下、本実施形態に係る待ちバネ１５の機能について、図４を参照しながら説明する。同図では、待ちバネ１５の荷重および変位の関係を示すグラフと、ドグクラッチ１の非係合時および係合時の状態と、を上下に並べて示している。
【００２６】
本実施形態に係る待ちバネ１５は、係合時は変位しやすく（柔らかく）、かつ非係合時は変位しにくい（硬い）という特性を併せ持っている。すなわち、待ちバネ１５は、図４に示すように、係合時の要求性能を満たす待ちバネ１５１の荷重特性と、全たわみ抑制用の待ちバネ１５２の荷重特性と、を併せ持っている。また、待ちバネ１５は、同図に示すように、係合時におけるドグ歯１２の頂面１２１とドグ歯１４の頂面１４１との距離Ｌよりも大きく、かつ「入射角α＜入射角β」の関係を有する位置に、変曲点Ｐを有している。このような待ちバネ１５を備えることにより、ドグクラッチ１は、係合時の要求性能と、高速ラチェット時（ドグ歯１２，１４の衝突時）の全たわみ抑制と、を両立することができる。
【００２７】
以上説明したような本実施形態に係るドグクラッチ１では、ドグ歯１２およびドグ歯１４の軸方向の相対移動速度および相対回転速度が小さい場合には、図４に示すように、変曲点手前まで待ちバネ１５がたわむ。この場合、変曲点手前では待ちバネ１５が柔らかくなるため、ドグ歯１２およびドグ歯１４の噛み合いが上手くいかない場合であっても、ドグ歯１４が係合先に追従するように動き、再び係合しやすい状態を維持することができる。
【００２８】
一方、本実施形態に係るドグクラッチ１では、ドグ歯１２およびドグ歯１４の軸方向の相対移動速度および相対回転速度が大きくなると、変曲点を超えて待ちバネ１５がたわむ。この場合、変曲点を超えると待ちバネ１５が硬くなるため、ドグ歯１４がドグ歯１２に勢いよく弾かれても、待ちバネ１５の全たわみを抑制することができる。
【００２９】
以上、本発明に係るドグクラッチについて、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３０】
１，１０１  ドグクラッチ
１１，１１１  ピース（第一部材）
１２，１１２  ドグ歯（第一ドグ歯）
１２１  頂面
１２２  面取面
１２３  テーパ面
１３，１１３  スリーブ（第二部材）
１４，１１４  ドグ歯（第二ドグ歯）
１４１  頂面
１４２  面取面
１４３  テーパ面
１５，１５１，１５２，１１５  待ちバネ
【図１】
2019196788.tif 000006
【図２】
2019196788.tif 000007
【図３】
2019196788.tif 000008
【図４】
2019196788.tif 000009
【図５】
2019196788.tif 000010