(57)【要約】 簡単かつ安価な構造で、スリーブと変速ギヤの相対回転位置に関わらずこれらの係合動作を確実に行わせることが可能なドグ式クラッチ機構を提供する。スリーブ（２０）が変速ギヤ（３０）側に摺動するときに、スリーブ（２０）のドグ歯（２１ｂ）がキー部材（５０）に当接（衝突）した場合、コイルスプリング（５５）の付勢力に抗してキー部材（５０）が変速ギヤ（３０）側の退避位置に退避し、ドグ歯（２１ｂ）が複数のキー部材（５０）の間に形成したキー溝（５１）に嵌合して、回転軸（２）と変速ギヤ（３０）とが一体に回転する噛合状態となる。スリーブ（２０）のドグ歯（２１ｂ）がキー部材（５０）に衝突しても、ドグ歯（２１ｂ）が衝突したキー部材（５０）が退避位置へ退避するので、一度のみの係合動作でドグ式クラッチ機構（１）を確実に係合させることができる。
2016158581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に対して相対回転不能且つ軸方向に摺動可能に設置された摺動部材と、
前記回転軸の軸方向において前記摺動部材に隣接して配置され、前記回転軸と同心上で相対回転可能に設けられた回転部材と、
軸方向における前記摺動部材の前記回転部材側の端部に設けたドグ歯と、
前記回転部材に形成された軸方向に延びる複数のスプライン溝と、
各々が前記回転部材に対して軸方向に相対移動可能に設けられ、前記複数のスプライン溝それぞれに挿入された複数のキー部材と、
前記複数のキー部材の周方向の隙間に形成された複数の隙間部と、
前記複数のキー部材を軸方向で前記摺動部材に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
前記摺動部材が前記回転部材側に摺動するときに、前記ドグ歯が前記キー部材に当接した場合、前記付勢手段の付勢力に抗して前記キー部材が前記回転部材側の退避位置に退避し、前記ドグ歯が前記隙間部に嵌合して、前記回転軸と前記回転部材とが一体に回転する噛合状態となることを特徴とするドグ式クラッチ機構。
【請求項２】
前記回転部材の前記摺動部材側の端面に形成した凹部と、
前記凹部内で周方向における前記複数のスプライン溝の間に形成されて軸方向に延びる複数のスプライン突起と、を備え、
前記スプライン突起は、前記凹部内の外径側に形成された複数の外径スプライン突起と、該凹部内の内径側に形成された複数の内径スプライン突起とからなり、
前記キー部材は、前記複数の外径スプライン突起の間に形成した外径スプライン溝と、前記複数の内径スプライン突起の間に形成した内径スプライン溝とに跨って挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のドグ式クラッチ機構。
【請求項３】
前記付勢手段は、
周方向に延びて前記複数のキー部材に取り付けられたホルダ部材と、
前記ホルダ部材を付勢する一又は複数のコイルスプリングと、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドグ式クラッチ機構。
【請求項４】
前記ホルダ部材として、周方向における１個おきの前記キー部材に取り付けられた第１ホルダ部材と、周方向における他の１個おきの前記キー部材に取り付けられた第２ホルダ部材と、を備え、
前記コイルスプリングとして、少なくとも、前記第１ホルダ部材を付勢する第１コイルスプリングと、前記第２ホルダ部材を付勢する第２コイルスプリングと、を備えることを特徴とする請求項３に記載のドグ式クラッチ機構。
【請求項５】
前記摺動部材は、前記回転軸の周囲に設けた環状のスリーブであり、
前記回転部材は、外周に歯列が形成された歯車であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のドグ式クラッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸上で軸方向に摺動可能に設けたスリーブなどの摺動部材を隣接するギヤなどの回転部材に向かって摺動させることで、摺動部材のドグ歯を回転部材側に係合させて回転軸と回転部材を一体に回転させるように構成したドグ式クラッチ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される変速機では、特に複数の変速ギヤ対を有する多段式の変速機において、メインシャフトおよびカウンタシャフト上に軸方向に摺動可能に設置したスリーブをシフトフォークで駆動することで、当該スリーブを変速ギヤに嵌合させて変速動作を行う構成が採用されている。また、例えば特許文献１に示すように、上記のスリーブと変速ギヤとの嵌合をスリーブに設けたドグ歯と変速ギヤに設けたドグ孔との嵌合で行うようにしたドグ式クラッチ機構がある。さらには、上記のようなドグ式クラッチ機構にシンクロメッシュ機構を併せて備えたシンクロメッシュ付きのドグ式クラッチ機構もある。このようなドグ式クラッチ機構は、変速段を切り替えるためのスリーブの摺動を手動で行う手動変速機のほか、スリーブの摺動を油圧式のアクチュエータで自動的に行うアクチュエータ機構を備えた自動変速機にも搭載されている。【０００３】
ところで、上記のようなドグ式クラッチ機構では、スリーブを変速ギヤ側に摺動させて係合させる際、スリーブのドグ歯とギヤ側のドグ歯の先端同士が衝突すると、それ以上のドグ歯の噛み込みができずドグクラッチ機構を係合できない場合がある。この場合は、一度スリーブを退避させるなどして、再度の係合動作を行う必要がある。そのため、手動変速機においては、変速操作のやり直しによる煩わしさがある。また、上記のアクチュエータ機構を備えた自動変速機においては、ドグクラッチ機構の係合不能をセンサなどの検知手段が検知した後、再度の変速操作（リトライ）を実施することになる。そのため、変速動作の遅れが生じるなどして、スムーズな変速動作を確保できない懸念がある。これらによって、変速機を搭載した車両の運転者に運転操作に対する不快感を与えてしまうおそれがある。【０００４】
また、上記のようなドグ歯の衝突によって、ドグ歯の微小な破損片が発生するおそれがある。そうすると、この微小な破損片が変速機のバルブ機構やポンプなどの油圧機器に噛み込まれることでそれらの正常な動作に支障をきたす懸念がある。また、この微小な破損片がベアリングに噛み込まれると、ベアリングの寿命が低下するおそれがある。【０００５】
しかしながら、従来のドグ式クラッチ機構では、ドグ歯の先端同士の衝突によるシフト不能状態を完全に解消することはできなかった。そのため、従来のドグ式クラッチ機構を備えた変速機では、ドグ式クラッチ機構の係合不能に伴う再度の変速動作が必要であった。【０００６】
なお、特許文献１には、内主軸と外主軸の回転速度差およびギヤポジションセンサの出力信号を使用して、ドグクラッチの噛合状態を検知する技術が開示されている。これによれば、ドグクラッチを係合できない場合、そのことを的確に検知して再度の係合動作（変速動作）を実行できる。しかしながら、ドグクラッチの係合動作をやり直すことで、スムーズな変速動作が阻害される点は依然として改善できない。【０００７】
また、特許文献２には、ツインクラッチ式変速機のドグ式クラッチの課題として、ドグ歯の先当たりでスムーズな嵌合ができないことに対処するため、油圧制御によって１速用及び２速用のドグクラッチを確実に嵌合させることができる構成を採用している。しかしながら、特許文献２に記載の従来技術では、油圧作動装置及びその複雑な制御と所定の制御時間が必要である。【０００８】
このように、ドグ式クラッチ機構におけるドグ歯の衝突に伴う不具合を改善するための提案は多々なされている。しかしながら、更なる技術改善によって、スリーブ（摺動部材）とギヤ（回転部材）の相対回転位置に関わらずドグ式クラッチ機構の係合動作を確実に行わせる構造をより簡単かつ安価に実現することが可能になると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１５６３７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−７８１１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単かつ安価な構造で、摺動部材と回転部材の相対回転位置に関わらずドグ式クラッチ機構の係合動作を確実に行わせることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明にかかるドグ式クラッチ機構は、回転軸（２）と、回転軸（２）に対して相対回転不能且つ軸方向に摺動可能に設置された摺動部材（２０）と、軸方向において摺動部材（２０）に隣接して配置され、回転軸（２）と同心上で相対回転可能に設けられた回転部材（３０）と、摺動部材（２０）の軸方向における回転部材（３０）側の端部に設けたドグ歯（２１ｂ）と、回転部材（３０）に形成された軸方向に延びる複数のスプライン溝（３１）と、各々が回転部材（３０）に対して軸方向に相対移動可能に設けられ、複数のスプライン溝（３１）それぞれに挿入された複数のキー部材（５０）と、複数のキー部材（５０）の周方向の隙間に形成された複数の隙間部（５１）と、複数のキー部材（５０）を軸方向で摺動部材（２０）に向けて付勢する付勢手段（５５）と、を備え、摺動部材（２０）が回転部材（３０）側に摺動するときに、ドグ歯（２１ｂ）がキー部材（５０）に当接した場合、付勢手段（５５）の付勢力に抗してキー部材（５０）が回転部材（３０）側の退避位置に退避し、ドグ歯（２１ｂ）が隙間部（５１）に嵌合して、回転軸（２）と回転部材（３０）とが一体に回転する噛合状態となることを特徴とする。【００１２】
本発明にかかるドグ式クラッチ機構によれば、摺動部材が回転部材側に摺動するときに、摺動部材のドグ歯がキー部材に衝突（当接）した場合、キー部材が付勢手段の付勢力に抗して退避位置へ退避することで、ドグ歯が隙間部（ドグ孔）に係合（嵌合）するように構成した。これにより、摺動部材と回転部材との周方向の相対位置（相対回転位置）に関わらず、ドグ式クラッチ機構が係合不能状態とならずに済むため、一度のみの係合動作でドグ式クラッチ機構を確実に係合させることができる。したがって、ドグ式クラッチ機構の再係合操作を行う必要が無くなり、ドグ式クラッチ機構を備えた変速機における迅速かつスムーズな変速段の切替動作が可能となる。また、当該変速機を搭載した車両のスムーズな加速・減速走行が可能となるので、車両の運転者に運転操作に伴う不快感を与えずに済む。【００１３】
また、摺動部材のドグ歯とキー部材とが衝突しても、ドグ歯が衝突したキー部材が退避位置へ退避するので、ドグ歯の先端に強い衝撃的な衝突が発生せずに済む。これにより、ドグ歯の先端の欠け破損や摩耗破損が大幅に減少する。したがって、破損片や摩耗粉の他の装置や機構への噛み込みによる二次的な不具合が発生するおそれを大幅に低減させることができる。【００１４】
また、上記のドグ式クラッチ機構では、回転部材（３０）の摺動部材（２０）側の端面（３０ｂ）に形成した凹部（３２）と、凹部（３２）内で周方向における複数のスプライン溝（３１）の間に形成されて軸方向に延びる複数のスプライン突起（３３，３６）と、を備え、スプライン突起（３３，３６）は、凹部（３２）内の外径側に形成された複数の外径スプライン突起（３３）と、該凹部（３２）内の内径側に形成された複数の内径スプライン突起（３６）とからなり、キー部材（５０）は、複数の外径スプライン突起（３３）の間に形成した外径スプライン溝（３１）と、複数の内径スプライン突起（３６）の間に形成した内径スプライン溝（３７）とに跨って挿入されていてよい。【００１５】
この構成によれば、キー部材を外径スプライン溝と内径スプライン溝とに挿入したので、キー部材は内径側と外径側との両端を支持された状態となる。したがって、キー部材の動作を安定させることができ、ドグ式クラッチ機構のよりスムーズかつ確実な係合動作が可能となる。また、キー部材を外径スプライン溝と内径スプライン溝とに挿入したことで、キー部材に必要な強度を確保することも可能となる。【００１６】
また、上記のドグ式クラッチ機構では、付勢手段（５５）は、周方向に延びて複数のキー部材（５０−１，５０−２）に取り付けられたホルダ部材（６１−１，６１−２）と、ホルダ部材（６１−１，６１−２）を付勢する一又は複数のコイルスプリング（５５−１，５５−２）と、を含んで構成されていてよい。【００１７】
この構成によれば、複数のキー部材に跨って取り付けられたホルダ部材を備えたことで、コイルスプリングによる付勢力を複数のホルダ部材に対して均等に付与することができる。したがって、初期位置と退避位置との間でのキー部材のスムーズかつ確実な動作が可能となる。また、キー部材を初期位置に戻す付勢力を付与するためのコイルスプリングをホルダ部材と一体構造としたことで、ドグ式クラッチ機構及び変速機の組立工程の容易化を図ることができる。【００１８】
またこの場合、ホルダ部材として、周方向における１個おきのキー部材（５０−１）に取り付けられた第１ホルダ部材（６１−１）と、周方向における他の１個おきのキー部材（５０−２）に取り付けられた第２ホルダ部材（６１−２）と、を備え、コイルスプリング（５５）として、少なくとも、第１ホルダ部材（６１−１）を付勢する第１コイルスプリング（５５−１）と、第２ホルダ部材（６１−２）を付勢する第２コイルスプリング（５５−２）と、を備えるとよい。【００１９】
この構成によれば、摺動部材のドグ歯が隣り合うキー部材のどちらに当接した場合でも同様の動作でキー部材を退避させることができ、ドグ式クラッチ機構のよりスムーズな係合動作を実現できる。【００２０】
また、本発明にかかるドグ式クラッチ機構の一実施態様として、摺動部材（２０）は、回転軸（２）の周囲に設けた環状のスリーブ（２０）であり、回転部材（３０）は、外周に歯列（３０ｃ）が形成された歯車（３０）であってよい。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡単かつ安価な構造で係合動作を確実に行わせることが可能なドグ式クラッチ機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるドグ式クラッチ機構を示す概略の側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視に対応する部分の概略側断面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ矢視に対応する部分を直線状に展開した概略側断面図である。
【図４】ドグ式クラッチ機構の動作を説明するための図である。
【図５】ドグ歯とキー部材及び変速ギヤを周方向に沿って直線状に展開した模式図で、ドグ歯がキー部材に衝突しない場合の動作を説明するための図である。
【図６】ドグ歯とキー部材及び変速ギヤを周方向に沿って直線状に展開した模式図で、ドグ歯がキー部材に衝突する場合の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるドグ式クラッチ機構を示す概略の側断面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ矢視に対応する部分の概略側断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態にかかるドグ式クラッチ機構を示す概略の側断面図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ矢視に対応する部分の概略側断面図である。
【図１１】第１キー部材と第２キー部材を示す斜視図である。
【図１２】第１キー部材及び第１ホルダ部材と、第２キー部材及び第２ホルダ部材を示す部分拡大斜視図である。
【図１３】第１、第３ホルダ部材及びそれらの間に取り付けた第１コイルスプリングと、第２、第３ホルダ部材及びそれらの間に取り付けた第２コイルスプリングを示す斜視図である。
【図１４】第３実施形態にかかるドグ式クラッチ機構の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかるドグ式クラッチ機構１を示す概略の側断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視に対応する部分の概略側断面図である。これらの図に示すドグ式クラッチ機構１は、車両用の変速機が備える所定の変速段用のドグ式クラッチ機構であって、回転軸２と、回転軸２上に回転可能に支持された変速ギヤ（歯車）３０と、回転軸２上に固定されて該回転軸２と一体に回転するハブ１０と、シフトフォーク２５の駆動でハブ１０に対して相対回転不能且つ軸方向に摺動可能に取り付けられたスリーブ（摺動部材）２０と、変速ギヤ３０に形成した複数の外径スプライン溝３１それぞれに嵌合する複数のキー部材５０とを備えて構成されている。なお、以下の説明で軸方向というときは、回転軸２の軸方向を指すものとする。
【００２４】
変速ギヤ３０は、ニードルベアリング３を介して回転軸２上に回転自在に支持されている。また、変速ギヤ３０の外周には、他の変速ギヤ（図示せず）に噛合する複数の歯からなる歯列３０ｃが形成されている。また、ハブ１０の内周面に形成されたスプライン１４と回転軸２の外周面に形成されたスプライン４とが係合していることで、ハブ１０は回転軸２と一体に回転するように該回転軸２上に固定されている。また、ハブ１０の外周面には、スプライン歯（ハブスプライン）１１が形成されており、スリーブ２０の内周面には、ハブスプライン１１に噛み合うスプライン歯（スリーブスプライン）２１が形成されている。ハブスプライン１１とスリーブスプライン２１は、軸方向に延びる複数の突起と溝が周方向に沿って交互に配列された構成である。これらハブスプライン１１とスリーブスプライン２１が噛み合っていることで、スリーブ２０はハブ１０に対して相対回転不能かつ軸方向に摺動可能に取り付けられている。そして、スリーブスプライン２１の軸方向における変速ギヤ３０側（キー部材５０側）の端部は、変速ギヤ３０側に噛み合うドグ歯２１ｂとなっている。
【００２５】
変速ギヤ３０の軸方向におけるスリーブ２０側の端面３０ｂには凹部３２が形成されている。この凹部３２内には、軸方向で端面３０ｂから変速ギヤ３０の奥側（図の右側）に延びる複数の外径スプライン突起（スプライン突起）３３と、周方向におけるこれら複数の外径スプライン突起３３の間に形成された複数の外径スプライン溝（スプライン溝）３１とが設けられている。図２に示すように、外径スプライン突起３３は、凹部３２内の外周面から内周側に向かって径方向に突出する突起である。また、外径スプライン溝３１は、凹部３２内の外周面から外周側に向かって窪んだ窪みである。そして、これら外径スプライン突起３３と外径スプライン溝３１は、周方向に沿って等間隔に複数個が形成されている。
【００２６】
複数の外径スプライン溝３１それぞれに挿入された複数のキー部材５０は、各々が変速ギヤ３０に対して軸方向に相対移動（摺動）可能に設けられている。そして、複数のキー部材５０の周方向の隙間には、スリーブ２０が変速ギヤ３０側に摺動したときに該スリーブ２０のドグ歯２１ｂが嵌合する複数のキー溝（隙間部）５１（図３及び図５参照）が形成されている。なお、ドグ歯２１ｂの軸方向の先端面とキー部材５０の軸方向の後端面は、いずれも平坦形状である。
【００２７】
図２に示すように、軸方向から見たキー部材５０の断面は、内径側よりも外径側の幅（周方向の幅）が大きい略扇形状である。また、外径スプライン溝３１に収容されたキー部材５０は、周方向の両側の外径スプライン突起３３との間に若干のクリアランスを設けた状態で設置されている。また、キー部材５０の外径側の端面は、外径スプライン溝３１の底部（外径側の底面）に形成された径方向の内側に突出する微小高さの小突起３４に接している。小突起３４は、外径スプライン溝３１の底部で軸方向に延びている。これにより、外径スプライン溝３１内で軸方向に摺動するキー部材５０のスムーズな動作を確保するようになっている。
【００２８】
また、図１に示すように、複数のキー部材５０を付勢してなるコイルスプリング（付勢手段）５５が設けられている。コイルスプリング５５は、長手方向の一端がキー部材５０の変速ギヤ３０側の端面に設けた保持穴（スプリング保持穴）５０ａに保持されており、他端が凹部３２の軸方向の端面（底面）に設けた受け穴（スプリング受け穴）３２ａに保持されている。これにより、コイルスプリング５５は、キー部材５０を軸方向に沿ってスリーブ２０に向けて付勢している。また、コイルスプリング５５によって付勢されたキー部材５０を係止するためのスナップリング（係止具）３５が設置されている。したがって、キー部材５０は、スリーブ２０のドグ歯２１ｂが当接していない状態で、コイルスプリング５５によってスリーブ２０側に付勢されて、スナップリング３５で係止された左端の位置（以下ではこの位置を「初期位置」という。）で停止している。その一方で、キー部材５０がスリーブ２０のドグ歯２１ｂで軸方向の右側に押圧されると、キー部材５０がコイルスプリング５５の付勢力に抗して外径スプライン溝３１（凹部３２）の奥側（軸方向の右側）の位置（以下では、この位置を「退避位置」という。）へ退避するように構成されている。
【００２９】
なお、キー部材５０の保持穴５０ａとギヤ３０の受け穴３２ａの深さ寸法及びコイルスプリング５５の長さ寸法は、キー部材５０が初期位置にあるときに、コイルスプリング５５の付勢力でキー部材５０をスナップリング３５に押し付けることができる寸法、かつ、キー部材５０が退避位置にあるときにコイルスプリング５５が一杯に圧縮した状態でも、該コイルスプリング５５が線間干渉しない寸法に設定されている。
【００３０】
図３は、図１のＸ−Ｘ矢視に対応する部分を周方向に沿って直線状に展開した概略側断面図である。以下の説明におけるピッチや幅は、同一径の円周上における角度ピッチや幅である。同図に示すように、ドグ歯２１ｂの円周方向ピッチＰｓは、外径スプライン突起３３の円周方向ピッチＰｋの２倍に設定されている。また、ドグ歯２１ｂの幅Ｐｄは、変速ギヤ３０の外径スプライン突起３３の幅Ｐｔよりも若干狭くなっている。これにより、スリーブ２０の隣り合うドグ歯２１ｂの互いに向き合う内面間の幅Ｐ１は、変速ギヤ３０の１個おきで隣り合う外径スプライン突起３３の互いに向き合う内面間の幅Ｐ２よりも若干広くなっている。したがって、幅Ｐ１内に隣接する２個のキー部材５０が配置される（挟まれる）ことによって、ドグ式クラッチ機構１のスリーブ２０が変速ギヤ３０に噛み合う（係合する）ようになっている。
【００３１】
次に、上記構成のドグ式クラッチ機構１の動作を説明する。図４は、ドグ式クラッチ機構１の動作を説明するための図である。また、図５及び図６は、スリーブ２０（ドグ歯２１ｂ）とキー部材５０及び変速ギヤ３０を周方向に沿って直線状に展開した状態を示す模式図で、図５は、スリーブ２０のドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突しない場合の動作を説明するための図であり、図６は、スリーブ２０のドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突する場合の動作を説明するための図である。
【００３２】
スリーブ２０が変速ギヤ３０側に摺動したときに、スリーブ２０のドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突しなかった場合は、図５に示すように、スリーブ２０のドグ歯２１ｂは２つのキー部材５０を跨いで変速ギヤ３０側（キー溝５１）に係合する。これにより、ドグ式クラッチ機構１の係合動作が完了し、変速ギヤ３０とスリーブ２０とが相対回転不能な状態となる。このように、スリーブ２０のドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突しなかった場合は、スリーブ２０の変速ギヤ３０に対する係合がスムーズに行われる。
【００３３】
その一方で、スリーブ２０が変速ギヤ３０側に摺動したときに、スリーブ２０のドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突した場合は、図４及び図６（ａ）に示すように、ドグ歯２１ｂが衝突したキー部材５０は、ドグ歯２１ｂの押圧力でコイルスプリング５５を縮めながら退避位置まで後退する。このとき、円周方向で隣接する他のキー部材５０は、ドグ歯２１ｂと衝突しないので初期位置のまま移動しない。したがって、初期位置にあるキー部材５０がスリーブ２０のドグ歯２１ｂと円周方向で若干の隙間（ガタ）をもって重なるので、これら初期位置のキー部材５０とスリーブ２０のドグ歯２１ｂとが噛み合った状態となる。
【００３４】
そして、スリーブ２０のドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突した後、変速ギヤ３０とハブ１０及びスリーブ２０とが相対回転を持続するか、もしくはこれらが加減速により相対回転する。そして、図６（ｂ）に示すように、ドグ歯２１ｂの側面（軸方向に対する側面）とキー部材５０の側面とが当接することで、変速ギヤ３０とハブ１０及びスリーブ２０との相対回転が停止する。それまでの変速ギヤ３０とハブ１０及びスリーブ２０との相対回転により、退避位置にあるキー部材５０は、スリーブ２０のドグ歯２１ｂとの当接位置から横（円周方向）にずれる。これにより、図６（ｃ）に示すように、キー部材５０がコイルスプリング５５の付勢力で退避位置から初期位置に復帰する。
【００３５】
こうして、円周方向で隣接する２個のキー部材５０の間のキー溝５１にスリーブ２０のドグ歯２１ｂが噛み合う。これにより、ドグ式クラッチ機構１の係合動作が完了し、変速ギヤ３０とスリーブ２０とが相対回転不能な状態となる。
【００３６】
このように、スリーブ２０が軸方向に摺動したときに、スリーブ２０のドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突する場合、ドグ歯２１ｂが衝突したキー部材５０が初期位置から退避位置へ押し込まれる。このとき、スリーブ２０のドグ歯２１ｂは、円周方向で隣接する他のキー部材５０には衝突しないので、当該他のキー部材５０は初期位置に留まる。これにより、スリーブ２０のドグ歯２１ｂとその両側で初期位置にあるキー部材５０とが円周方向で互いに重なり合うことで、これらが係合状態となる。したがって、変速ギヤ３０とスリーブ２０は互いに相対回転不能な状態となる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態のドグ式クラッチ機構１によれば、スリーブ２０が変速ギヤ３０側に摺動するときに、ドグ歯２１ｂがキー部材５０に衝突（当接）した場合、当該キー部材５０がコイルスプリング５５の付勢力に抗して退避位置へ退避することで、当該ドグ歯２１ｂがキー溝５１に係合（嵌合）するように構成した。これにより、スリーブ２０と変速ギヤ３０との円周方向の相対位置（相対回転位置）に関わらず、ドグ式クラッチ機構１が係合不能状態とならずに済むため、一度のみの係合動作でドグ式クラッチ機構１を確実に係合させることができる。したがって、ドグ式クラッチ機構１の再係合操作を行う必要が無くなる。これにより、ドグ式クラッチ機構１を備えた変速機における迅速かつスムーズな変速段の切替動作が可能となる。よって、ドグ式クラッチ機構１を備えた変速機を搭載した車両のスムーズな加速・減速走行が可能となるので、車両の運転者に運転操作に伴う不快感を与えずに済む。
【００３８】
また、スリーブ２０のドグ歯２１ｂとキー部材５０とが衝突しても、ドグ歯２１ｂが衝突したキー部材５０が退避位置へ退避するので、ドグ歯２１ｂの先端に強い衝撃的な衝突が発生せずに済む。これにより、ドグ歯２１ｂの先端の欠け破損や摩耗破損が大幅に減少する。したがって、破損片や摩耗粉のバルブやポンプおよびベアリングなど他の装置や機構への噛み込みによる二次的な不具合が発生するおそれを大幅に低減させることができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。この点は、他の実施形態においても同様である。
【００４０】
図７は、本発明の第２実施形態にかかるドグ式クラッチ機構１−２を示す概略の側断面図である。また、図８は、図７のＢ−Ｂ矢視に対応する部分の概略側断面図である。本実施形態のドグ式クラッチ機構１−２では、変速ギヤ３０の凹部３２内に形成された外径スプライン突起３３に加えて、内径スプライン突起３６を備えている。内径スプライン突起３６は、凹部３２の内周面において、外径スプライン突起３３と同角度及び同ピッチで形成されている。そして、キー部材５０は、複数の外径スプライン突起３３の間に形成した外径スプライン溝３１と、複数の内径スプライン突起３６の間に形成した内径スプライン溝３７とに跨って挿入されている。すなわちキー部材５０は、その外径端が外径スプライン溝３１に挿入されており、その内径端が内径スプライン溝３７に挿入されている。
【００４１】
本実施形態のドグ式クラッチ機構１−２によれば、キー部材５０が外径スプライン溝３１と内径スプライン溝３７とに挿入されているので、キー部材５０は内径側と外径側の両端を支持された状態となり、キー部材５０の動作を安定させることができる。したがって、ドグ式クラッチ機構１のよりスムーズかつ確実な係合動作を確保できる。また、キー部材５０を外径スプライン溝３１と内径スプライン溝３７とに挿入したことで、キー部材５０に必要な強度を確保することも可能となる。
【００４２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図９は、本発明の第３実施形態にかかるドグ式クラッチ機構１−３を示す概略の側断面図である。また、図１０は、図９のＣ−Ｃ矢視に対応する部分の概略側断面図である。
【００４３】
本実施形態のドグ式クラッチ機構１−３では、第１、第２実施形態のキー部材５０に代えて、変速ギヤ３０の凹部３２内には、互いの形状が異なる第１キー部材５０−１と第２キー部材５０−２とが交互に配列されている。図１１は、第１キー部材５０−１と第２キー部材５０−２を示す斜視図である。第１キー部材５０−１は、変速ギヤ３０側の端部の外径側が軸方向で凹部３２の奥側に突出する突出部５０−１ａを備えており、軸方向に対する側方から見た形状が上下反転した略Ｌ字型に形成された部材である。一方、第２キー部材５０−２は、変速ギヤ３０側の端部の内径側が軸方向で凹部３２の奥側に突出する突出部５０−２ａを備えており、軸方向に対する側方から見た形状が略Ｌ字型に形成された部材である。
【００４４】
また、本実施形態のドグ式クラッチ機構１−３は、第１キー部材５０−１及び第２キー部材５０−２を付勢する付勢手段として、第１キー部材５０−１を付勢する第１コイルスプリング５５−１と、第１キー部材５０−１に取り付けられて第１コイルスプリング５５−１の一端を支持する第１ホルダ部材６１−１と、第２キー部材５０−２を付勢する第２コイルスプリング５５−２と、第２キー部材５０−２に取り付けられて第２コイルスプリング５５−２の一端を支持する第２ホルダ部材６１−２と、凹部３２の軸方向の底部に取り付けられて、第１コイルスプリング５５−１の他端と第２コイルスプリング５５−２の他端を支持する第３ホルダ部材６１−３とを備えている。
【００４５】
図１２は、第１キー部材５０−１及び第１ホルダ部材６１−１と、第２キー部材５０−２及び第２ホルダ部材６１−２を示す概略の部分拡大斜視図である。なお、同図では、第１ホルダ部材６１−１に当接する第１コイルスプリング５５−１と、第２ホルダ部材６１−２に当接する第２コイルスプリング５５−２の図示は省略している。また、図１３は、第１、第３ホルダ部材６１−１，６１−３及びそれらの間に取り付けた第１コイルスプリング５５−１と、第２、第３ホルダ部材６１−２，６１−３及びそれらの間に取り付けた第２コイルスプリング５５−２を示す斜視図である。これらの図に示すように、大径の第１ホルダ部材６１−１と、小径の第２ホルダ部材６１−２と、第１ホルダ部材６１−１の外径と略同一の外径を有する円盤形状の第３ホルダ部材６１−３とが設けられている。第１ホルダ部材６１−１は、円形環状の部材でその長手方向の断面が軸方向で第１キー部材５０−１と反対側に向かって開いたコ字型である。同様に、第２ホルダ部材６１−２は、円形環状の部材でその長手方向の断面が軸方向で第２キー部材５０−２と反対側に向かって開いたコ字型である。
【００４６】
そして、第１ホルダ部材６１−１と第３ホルダ部材６１−３との間に複数の第１コイルスプリング５５−１が設置されており、第２ホルダ部材６１−２と第３ホルダ部材６１−３との間に複数の第２コイルスプリング５５−２が設置されている。複数の第１コイルスプリング５５−１は、円周方向の等角度ごとに複数個（図では６個）が設置されており、いずれもその両端部が第１ホルダ部材６１−１と第３ホルダ部材６１−３とに固定されている。同様に、複数の第２コイルスプリング５５−２は、円周方向の等角度ごとに複数個（図では６個）が設置されており、いずれもその両端部が第２ホルダ部材６１−２と第３ホルダ部材６１−３とに固定されている。
【００４７】
また、図１２に示すように、第１ホルダ部材６１−１は、第１キー部材５０−１の突出部５０−１ａの端面（軸方向の先端面）に取り付けられており、第２ホルダ部材６１−２は、第２キー部材５０−２の突出部５０−２ａの端面（軸方向の先端面）に取り付けられている。すなわち、第１ホルダ部材６１−１は、周方向で一個おきに配置された複数の第１キー部材５０−１を連結しており、この第１ホルダ部材６１−１でこれら複数の第１キー部材５０−１が一体的に付勢されるようになっている。同様に、第２ホルダ部材６１−２は、周方向で一個おきに配置された複数の第２キー部材５０−２を連結しており、この第２ホルダ部材６１−２でこれら複数の第２キー部材５０−２が一体的に付勢されるようになっている。なお、第３ホルダ部材６１−３の外周縁は、外径スプライン突起３３の内径端よりも内径側に位置しており、かつ、第３ホルダ部材６１−３の内周縁は、内径スプライン突起３６の外径端よりも外径側に位置している。したがって、第３ホルダ部材６１−３を変速ギヤ３０の凹部３２に容易に装着することができる。
【００４８】
図１４は、第３実施形態のドグ式クラッチ機構１−３の動作を説明するための図である。スリーブ２０が変速ギヤ３０側に摺動したときに、スリーブ２０のドグ歯２１ｂが第１キー部材５０−１と第２キー部材５０−２のいずれにも衝突しなかった場合は、第１実施形態の図５に示す場合と同様に、スリーブ２０のドグ歯２１ｂは２つのキー部材５０−１，５０−２を跨いで変速ギヤ３０側（キー溝５１）に係合する。これにより、ドグ式クラッチ機構１−３の係合動作が完了し、変速ギヤ３０とスリーブ２０とが相対回転不能な状態となる。このように、スリーブ２０のドグ歯２１ｂが第１キー部材５０−１と第２キー部材５０−２のいずれにも衝突しなかった場合は、スリーブ２０の変速ギヤ３０に対する係合がスムーズに行われる。
【００４９】
その一方で、図１４に示すように、スリーブ２０のドグ歯２１ｂが第１キー部材５０−１に衝突した場合は、第１キー部材５０−１がドグ歯２１ｂによって第１コイルスプリング５５−１の付勢力に抗して退避位置に押し込まれる。これにより、ドグ歯２１ｂが第２キー部材５０−２と円周方向で重なり合って噛み合う。そして、ドグ歯２１ｂが第１キー部材５０−１に衝突した後、変速ギヤ３０とハブ１０及びスリーブ２０とが相対回転を持続するか、もしくはこれらが加減速により相対回転する。これにより、ドグ歯２１ｂの側面（軸方向に対する側面）と第２キー部材５０−２の側面とが当接することで、変速ギヤ３０とハブ１０及びスリーブ２０との相対回転が停止する。それまでの変速ギヤ３０とハブ１０及びスリーブ２０との相対回転により、退避位置にある第１キー部材５０−１は、スリーブ２０のドグ歯２１ｂとの当接位置から円周方向にずれる。これにより、第１キー部材５０−１が第１コイルスプリング５５−１の付勢力で退避位置から初期位置に復帰する。
【００５０】
こうして、円周方向で隣接する第１キー部材５０−１と第２キー部材５０−２との間のキー溝（図示せず）にスリーブ２０のドグ歯２１ｂが挟まれて係合する。これにより、ドグ式クラッチ機構１−３の係合動作が完了し、変速ギヤ３０とスリーブ２０とが相対回転不能な状態となる。なお、図示及び詳細な説明は省略するが、スリーブ２０のドグ歯２１ｂが第２キー部材５０−２に衝突した場合の動作も同様である。
【００５１】
本実施形態のドグ式クラッチ機構１−３によれば、複数の第１キー部材５０−１に一体に取り付けられた第１ホルダ部材６１−１と、複数の第２キー部材５０−２に一体に取り付けられた第２ホルダ部材６１−２とを備えたことで、コイルスプリング５５−１，５５−２による付勢力を複数のキー部材５０−１，５０−２に対して均等に付与することができる。したがって、初期位置と退避位置との間でのキー部材５０−１，５０−２のスムーズかつ確実な動作が可能となる。また、キー部材５０−１，５０−２を初期位置に戻す付勢力を付与するためのコイルスプリング５５−１，５５−２をホルダ部材６１−１，６１−２と一体構造としたことで、ドグ式クラッチ機構１−３及びそれを備えた変速機の組立工程の容易化を図ることができる。
【００５２】
また、本実施形態のドグ式クラッチ機構１−３によれば、スリーブのドグ歯２１ｂが隣り合うキー部材５０−１，５０−２のどちらに当接した場合でも同様の動作でキー部材５０−１，５０−２を退避させることができるので、ドグ式クラッチ機構１−３のよりスムーズな係合動作を実現できる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明にかかる摺動部材として回転軸２の周囲に設けた円環状のスリーブ２０を備え、本発明にかかる回転部材として外周に歯列３０ｃが形成された変速ギヤ３０を備える場合を示したが、これ以外にも、本発明にかかる摺動部材と回転部材の両方が歯車（ギヤ）であってもよいし、その他の部材であってもよい。
【００５４】
また、上記実施形態に示すドグ式クラッチ機構１〜１−３は、スリーブ２０を手動で動かす構成の手動変速機と、スリーブ２０を油圧アクチュエータなどで自動的に動かす構成の自動変速機のいずれにも適用が可能である。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月8日(2016.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に対して相対回転不能且つ軸方向に摺動可能に設置された摺動部材と、
前記回転軸の軸方向において前記摺動部材に隣接して配置され、前記回転軸と同心上で相対回転可能に設けられた回転部材と、
軸方向における前記摺動部材の前記回転部材側の端部に設けたドグ歯と、
前記回転部材に形成された軸方向に延びる複数のスプライン溝と、
前記スプライン溝の径方向の内側に突出し軸方向に延びる小突起と、
各々が前記回転部材に対して軸方向に相対移動可能に設けられ、前記複数のスプライン溝それぞれに挿入された複数のキー部材と、
前記複数のキー部材の周方向の隙間に形成された複数の隙間部と、
前記複数のキー部材を軸方向で前記摺動部材に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
前記摺動部材が前記回転部材側に摺動するときに、前記ドグ歯が前記キー部材に当接した場合、前記付勢手段の付勢力に抗して前記キー部材が前記小突起に摺動しつつ前記回転部材側の退避位置に退避し、前記ドグ歯が前記隙間部に嵌合して、前記回転軸と前記回転部材とが一体に回転する噛合状態となることを特徴とするドグ式クラッチ機構。
【請求項２】
前記回転部材の前記摺動部材側の端面に形成した凹部と、
前記凹部内で周方向における前記複数のスプライン溝の間に形成されて軸方向に延びる複数のスプライン突起と、を備え、
前記スプライン突起は、前記凹部内の外径側に形成された複数の外径スプライン突起と、該凹部内の内径側に形成された複数の内径スプライン突起とからなり、
前記キー部材は、前記複数の外径スプライン突起の間に形成した外径スプライン溝と、
前記複数の内径スプライン突起の間に形成した内径スプライン溝とに跨って挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のドグ式クラッチ機構。
【請求項３】
前記付勢手段は、
周方向に延びて前記複数のキー部材に取り付けられたホルダ部材と、
前記ホルダ部材を付勢する一又は複数のコイルスプリングと、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドグ式クラッチ機構。
【請求項４】
前記ホルダ部材として、周方向における１個おきの前記キー部材に取り付けられた第１ホルダ部材と、周方向における他の１個おきの前記キー部材に取り付けられた第２ホルダ部材と、を備え、
前記コイルスプリングとして、少なくとも、前記第１ホルダ部材を付勢する第１コイルスプリングと、前記第２ホルダ部材を付勢する第２コイルスプリングと、を備えることを特徴とする請求項３に記載のドグ式クラッチ機構。
【請求項５】
前記摺動部材は、前記回転軸の周囲に設けた環状のスリーブであり、
前記回転部材は、外周に歯列が形成された歯車であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のドグ式クラッチ機構。
【国際調査報告】
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