(57)【要約】【課題】係合が容易で、かつ、引き摺り損失を抑制することのできるドグクラッチを提供すること。【解決手段】回転可能な回転部材４と、回転部材４に対向して配置され、軸線方向に移動可能でかつ回転方向に回転不可能な固定部材５と、固定部材５を軸線方向に移動させる推力を発生するアクチュエータ６とを備え、回転部材４と固定部材５とを噛み合わせて係合させることにより、回転部材４の回転を止めて固定するドグクラッチにおいて、固定部材５に内径が先端へ向かって大きくなる第１テーパ部５ｃを形成し、第１テーパ部５ｃに対応して摺動可能に接触する第２テーパ部７ａが形成され、アクチュエータ６の推力の分力が作用することによって径方向に収縮し、固定部材５と回転部材４との噛み合い係合に先行して、回転部材４に摩擦係合する可変径リング部材７を設けた。【選択図】図１
2017082822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１係止部が形成され、回転軸を回転中心にして回転可能な回転部材と、前記第１係止部に対向して配置されると共に前記第１係止部と対応する部分に第２係止部が形成され、前記回転軸の軸線方向に移動可能でかつ前記回転軸の回転方向に回転不可能な固定部材と、前記固定部材を前記軸線方向に移動させる推力を発生するアクチュエータとを備え、前記固定部材を前記軸線方向で前記回転部材へ向けて前進移動させ、前記第１係止部と前記第２係止部とを噛み合わせて係合させることにより、前記回転部材の回転を止めて固定するドグクラッチにおいて、
前記固定部材の前記回転部材と対向する側の先端に形成された環状部の内周部分に、内径が前記先端へ向かって大きくなる第１テーパ部が形成されており、
環状に形成されて前記第１テーパ部に対向して配置されると共に前記第１テーパ部と対向する側の外周部分に前記第１テーパ部に対応して摺動可能に接触する第２テーパ部が形成され、前記第２テーパ部に径方向で中心を向いた前記推力の分力が作用することによって前記径方向に収縮し、前記第１係止部と前記第２係止部との係合に先行して、前記回転部材に摩擦係合する可変径リング部材と、
前記固定部材が前記前進移動させられる際に、前記固定部材を介して前記可変径リング部材に作用する前記推力を受け止めて前記可変径リング部材の前記軸線方向への移動を規制する反力部材とを備えている
ことを特徴とするドグクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、相対回転する２つの部材にそれぞれ設けられた係止部（つめ，歯）を噛み合わせて係合することにより、それら２つの部材を連結させるドグクラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドグクラッチに関する発明が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたドグクラッチは、変速機の後進段用ブレーキとして用いられており、後進段を設定する際に所定の回転要素（遊星歯車機構のリングギヤ）の回転を止めて反力要素とするためのブレーキ手段として構成されている。具体的には、リングギヤには噛み合い部が形成されている。また、リングギヤの噛み合い部と噛み合って係合する噛み合い部材が設けられている。噛み合い部材は、ケースの回り止めに支持されて回転方向には回転が不可能であり、かつ、軸方向には移動が可能なように構成されている。したがって、噛み合い部材を軸方向にリングギヤへ向けて移動させ、リングギヤの噛み合い部と噛み合わせて係合させることにより、リングギヤの回転が止められて固定される。その結果、リングギヤを遊星歯車機構の反力要素として機能させることができる。さらに、この特許文献１には、上記のドグクラッチにおける噛み合い部材とリングギヤの噛み合い部とを係合させる際に、それら噛み合い部材とリングギヤとの係合に先行して、リングギヤに摩擦係合する摩擦係合部材を設けた構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８９４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドグクラッチは、堅実な係合状態が得られると共に、開放状態で噛み合い係止部同士が接触することがないので、摩擦クラッチと比較して引き摺り損失の発生を抑制することができる。また、ドグクラッチを所定の回転部材の回転を止めるブレーキ機構として用いる場合に、上記の特許文献１に記載された構成のような摩擦係合部材を設けることにより、ドグクラッチの係合時に、回転部材の回転を止める、もしくは、回転部材の回転数を減少させることができる。そのため、ドグクラッチの係合を容易にすることができる。しかしながら、ドグクラッチに上記のような摩擦係合部材を設けた場合には、摩擦係合部材と回転要素との間の隙間が十分でないと、ドグクラッチを採用したにもかかわらず、摩擦クラッチのような引き摺り損失が発生してしまう可能性がある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、係合が容易で、かつ、引き摺り損失を抑制することのできるドグクラッチを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は、第１係止部が形成され、回転軸を回転中心にして回転可能な回転部材と、前記第１係止部に対向して配置されると共に前記第１係止部と対応する部分に第２係止部が形成され、前記回転軸の軸線方向に移動可能でかつ前記回転軸の回転方向に回転不可能な固定部材と、前記固定部材を前記軸線方向に移動させる推力を発生するアクチュエータとを備え、前記固定部材を前記軸線方向で前記回転部材へ向けて前進移動させ、前記第１係止部と前記第２係止部とを噛み合わせて係合させることにより、前記回転部材の回転を止めて固定するドグクラッチにおいて、前記固定部材の前記回転部材と対向する側の先端に形成された環状部の内周部分に、内径が前記先端へ向かって大きくなる第１テーパ部が形成されており、環状に形成されて前記第１テーパ部に対向して配置されると共に前記第１テーパ部と対向する側の外周部分に前記第１テーパ部に対応して摺動可能に接触する第２テーパ部が形成され、前記第２テーパ部に径方向で中心を向いた前記推力の分力が作用することによって前記径方向に収縮し、前記第１係止部と前記第２係止部との係合に先行して、前記回転部材に摩擦係合する可変径リング部材と、前記固定部材が前記前進移動させられる際に、前記固定部材を介して前記可変径リング部材に作用する前記推力を受け止めて前記可変径リング部材の前記軸線方向への移動を規制する反力部材とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、アクチュエータの推力によって固定部材を前進移動させて回転部材に係合させる場合、固定部材に形成された第１テーパ部を介して、可変径リング部材に形成された第２テーパ部に、径方向で中心へ向かう方向の推力の分力が作用する。その結果、可変径リング部材が、半径が小さくなるように収縮し、その収縮変形によって可変径リング部材と回転部材とが摩擦接触する。可変径リング部材は反力部材によって軸線方向への移動が規制されているため、上記のように収縮変形して回転部材と摩擦接触することにより、可変径リング部材と回転部材とが摩擦係合し、回転部材の回転が止められる、もしくは、回転部材の回転数が減少させられる。このとき、可変径リング部材と回転部材とは、回転部材と固定部材との噛み合い係合に先行して、上記のように摩擦係合させられる。そして、その摩擦係合の後に、回転部材の第１係止部と固定部材の第２係止部とが噛み合わされて、回転部材と固定部材とが係合させられる。そのため、可変径リング部材と回転部材との摩擦係合により、回転部材の回転を止めた状態、もしくは、回転部材の回転数を減少させた状態で、回転部材と固定部材とを容易に噛み合い係合させることができる。また、可変径リング部材は、上記のように推力の分力を受けた場合にのみ収縮して回転部材に接触する。すなわち、固定部材にアクチュエータの推力が作用しないドグクラッチの開放時には、可変径リング部材と回転部材とは接触しない。そのため、ドグクラッチの引き摺り損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明のドグクラッチの構成例を説明するための断面図であって、ドグクラッチの開放（非係合）状態を示す図である。
【図２】この発明に係るドグクラッチに設けられる可変径リング部材の第１構成例を示す図である。
【図３】図１，図２に示す可変径リング部材の半径の変化を説明するための図であって、（ａ）はドグクラッチが開放（非係合）状態である場合の可変径リング部材の半径を示す図であり、（ｂ）はドグクラッチが係合状態である場合の可変径リング部材の半径を示す図である。
【図４】この発明のドグクラッチの構成例を説明するための断面図であって、ドグクラッチの係合状態を示す図である。
【図５】この発明のドグクラッチに設けられる可変径リング部材の第２構成例を示す図であって、（ａ）はドグクラッチが開放（非係合）状態である場合の可変径リング部材の半径を示す図であり、（ｂ）はドグクラッチが係合状態である場合の可変径リング部材の半径を示す図である。
【図６】この発明のドグクラッチに設けられる可変径リング部材の第３構成例を示す図であって、（ａ）はドグクラッチが開放（非係合）状態である場合の可変径リング部材の半径を示す図であり、（ｂ）はドグクラッチが係合状態である場合の可変径リング部材の半径を示す図であり、（ｃ）はこの第３構成例の可変径リング部材で用いられるピース部材単体の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を、図を参照して具体的に説明する。図１に、この発明を適用したドグクラッチの一例を示してある。図１に示すドグクラッチ１は、以下の各主要部材を収容するケース２、回転軸３と共に回転する回転プレート４、回転プレート４と噛み合い係合し、回転プレート４の回転を止めて固定する固定プレート５、固定プレート５を回転軸３の軸線方向（図１の左右方向）に移動させて回転プレート４に係合させるアクチュエータ６、回転プレート４と摩擦係合し、回転プレート４の回転を止めるもしくは回転数を減少させる可変径リング７、および、軸線方向における可変径リング７の移動を規制する反力プレート８を備えている。なお、この図１には、ドグクラッチ１の開放（非係合）状態を示してある。
【００１０】
回転プレート４は、回転軸３と一体回転すると共に固定プレート５と相対回転する円盤状の回転部材である。回転プレート４の固定プレート５に対向する面には、第１係止部４ａが形成されている。第１係止部４ａは、後述の第２係止部５ａと噛み合い、このドグクラッチ１の噛み合い爪もしくは噛み合い歯を構成している。これら第１係止部４ａおよび第２係止部５ａは、例えばキーとキー溝との関係のように、それぞれ、回転プレート４および固定プレート５に１箇所ずつ形成されていてもよい。あるいは、例えばスプライン軸とスプライン溝との関係のように、それぞれ、回転プレート４および固定プレート５に、同じピッチで複数形成されていてもよい。
【００１１】
固定プレート５は、回転軸３と同一軸線上で回転プレート４に対向して配置されている。固定プレート５は、ケース２に形成された回転止め部２ａにより、回転軸３の回転方向への回転移動が規制されている。回転止め部２ａは、例えばキーやスプライン構造と同様に機能するように構成されている。したがって、固定プレート５は、回転軸３の軸線方向には移動が可能であり、かつ、回転軸３の回転方向には回転不可能なように構成されている。固定プレート５の第１係止部４ａに対向する面には、第２係止部５ａが形成されている。第２係止部５ａは、上記の第１係止部４ａと噛み合い、第１係止部４ａと共にこのドグクラッチ１の噛み合い爪もしくは噛み合い歯を構成している。
【００１２】
固定プレート５の第２係止部５ａが形成されている面の外周側には、環状部５ｂが形成されている。この環状部５ｂの最小内径は、回転プレート４の最大外径よりも大きい。したがって、回転プレート４および固定プレート５は、環状部５ｂの内周面に回転プレート４が干渉することがないように構成されている。環状部５ｂの内周部分には、環状部５ｂの回転プレート４に対向する側（図１の左側）の先端へ向かって内径が大きくなる第１テーパ部５ｃが形成されている。
【００１３】
固定プレート５の第２係止部５ａが形成されている面と反対側の面は、後述するアクチュエータ６のピストン６ｂの先端部分に固定されている。固定プレート５とピストン６ｂとは、一体に形成されていてもよい。したがって、固定プレート５は、アクチュエータ６によってピストン６ｂを作動させることにより、そのピストン６ｂと共に軸線方向に移動するように構成されている。
【００１４】
アクチュエータ６は、上記の固定プレート５を軸線方向で回転プレート４側（図１の左側）へ前進移動させる推力を発生する作動装置である。この図１に示す例では、アクチュエータ６は、ケース２に内蔵されたシリンダ６ａおよびシリンダ６ａ内を摺動するピストン６ｂを備え、所定の係合油圧が供給されることにより、上記の推力を発生する油圧アクチュエータによって構成されている。アクチュエータ６は、単動式または複動式のいずれの油圧アクチュエータであってもよい。この図１に示す例では、アクチュエータ６は、係合油圧が供給されることによりピストン６ｂを軸線方向で回転プレート４側（図１の左側）へ移動させる単動式の油圧アクチュエータによって構成されている。そのため、係合油圧を抜いた場合にピストン６ｂを軸線方向で回転プレート４の反対側（図１の右側）へ移動させるためのリターンスプリング６ｃが設けられている。なお、図１では、上記のようにケース２の内部にアクチュエータ６が設けられた構成例を示しているが、アクチュエータ６は、例えばケース２の外部に設置される構成であってもよい。
【００１５】
可変径リング７は、環状もしくはほぼ環状の部材によって構成され、回転軸３と同一軸線上で固定プレート５の第１テーパ部５ｃに対向して配置されている。可変径リング７の第１テーパ部５ｃと対向する側（図１の右側）の外周部分には、第１テーパ部５ｃに対応する第２テーパ部７ａが形成されている。第１テーパ部５ｃおよび第２テーパ部７ａは、テーパ角度が等しく、互いのテーパ面同士が面接触する（対応する）ように構成されている。テーパ角度は、固定プレート５にアクチュエータ６の推力が作用した場合に、その推力の分力が可変径リング７の径方向で中心向きに発生するように設定されている。可変径リング７は、反力プレート８によって軸線方向の移動が規制されている。反力プレート８は、上記のように可変径リング７の軸線方向への移動を規制するために、ケース２に固定されている。そして、可変径リング７は、第２テーパ部７ａに上記のような推力の分力が作用することにより、径方向に収縮して回転プレート４に摩擦係合するように構成されている。
【００１６】
具体的には、可変径リング７は、図２，図３に示すように、円周方向の一部を切り欠いた切り欠き部７ｂを有するほぼ環状の部材によって構成されている。その場合、可変径リング７は、所定の剛性と弾性を有する材料によって形成される。したがって、可変径リング７は、第２テーパ部７ａに上記のような推力の分力が作用した場合に弾性変形し、径方向に収縮する。
【００１７】
図３の（ａ）に示すように、可変径リング７は、アクチュエータ６が推力を発生していない状態（すなわち、ドグクラッチ１の開放状態）では、切り欠き部７ｂの円周方向の隙間がＡ１であり、内周面の半径がＲ１となっている。半径Ｒ１は、回転プレート４の外周面の最大半径よりも大きい値に設定されている。したがって、ドグクラッチ１の開放状態では、回転プレート４と可変径リング７とは接触しない。その結果、回転プレート４と可変径リング７とが接触することによる引き摺り抵抗が発生しない。そのため、ドグクラッチ１の引き摺り損失を抑制することができる。
【００１８】
図３の（ｂ）に示すように、可変径リング７は、アクチュエータ６が推力を発生し、固定プレート５を前進移動させる（すなわち、ドグクラッチ１の係合させる）際に、径方向に収縮する。その収縮変形した場合の、切り欠き部７ｂの円周方向の隙間がＡ２であり、内周面の半径がＲ２となっている。半径Ｒ２は、回転プレート４の外周面の最大半径よりも小さい値に設定されている。したがって、ドグクラッチ１を係合させる際には、回転プレート４と可変径リング７とが接触し、アクチュエータ６の推力に応じて摩擦係合する。また、ドグクラッチ１を係合させる場合、回転プレート４と可変径リング７とは、ドグクラッチ１の係合すなわち第１係止部４ａと第２係止部５ａとが噛み合って係合するのに先行して、摩擦係合するように構成されている。
【００１９】
図４に、ドグクラッチ１の係合状態を示してある。ドグクラッチ１は、アクチュエータ６に所定の係合油圧が供給されることにより、アクチュエータ６のピストン６ｂが、リターンスプリング６ｃの付勢力に対抗して、軸線方向における回転プレート４側（図２の左側）に突出する。すなわち、アクチュエータ６が固定プレート５を回転プレート４側へ移動させる推力を発生する。
【００２０】
上記のアクチュエータ６の推力により、固定プレート５の回転プレート４側への移動が開始されると、先ず、固定プレート５の第１テーパ部５ｃを介して、可変径リング７の第２テーパ部７ａに上記の推力の分力が径方向の中心向きに作用する。その結果、可変径リング７が、その半径が減少するように収縮変形する。可変径リング７が収縮変形することにより、可変径リング７の回転プレート４との対向面に形成された摩擦面７ｃと、回転プレート４の可変径リング７との対向面に形成された摩擦面４ｂとが接触し、可変径リング７と回転プレート４とが摩擦係合する。この場合、第１係止部４ａと第２係止部５ａとの噛み合い係合に先行して、可変径リング７と回転プレート４とが摩擦係合するように構成されている。
【００２１】
したがって、上記のようにアクチュエータ６の推力によって可変径リング７と回転プレート４とを摩擦係合させた後に、更に固定プレート５を回転プレート４側へ移動させることにより、第１係止部４ａと第２係止部５ａとが噛み合わされて、回転プレート４と固定プレート５とが係合する。すなわち、図４に示すように、ドグクラッチ１が係合状態になる。上記のように第１係止部４ａと第２係止部５ａとが噛み合わされる際には、その噛み合い係合に先行して、可変径リング７と回転プレート４とが摩擦係合させられているので、回転プレート４は、回転が止められた状態、もしくは、回転数が０付近まで低下させられた状態になっている。そのため、第１係止部４ａと第２係止部５ａとの噛み合わせ、すなわち、ドグクラッチ１の噛み合い係合を容易に行うことができる。
【００２２】
図５，図６に、このドグクラッチ１に適用することができる可変径リング部材の他の構成を示してある。図５に示す可変径リング９は、前述の可変径リング７と同様の形状であって、切り欠き部９ｂを有するリング部材９ａと、所定の弾性を有する弾性部材９ｃとから構成されている。リング部材９ａには、前述の可変径リング７における第２テーパ部７ａと同様に機能するテーパ部（図示せず）、および、前述の可変径リング７における摩擦面７ｃと同様に機能する摩擦面（図示せず）が形成されている。弾性部材９ｃは、例えば、金属製のばね、あるいは、ゴムや樹脂等の弾性材料によって形成されており、リング部材９ａの切り欠き部９ｂに組み込まれている。したがって、この可変リング９においても、リング部材９ａに形成されたテーパ部に前述したような推力の分力が作用することにより、可変径リング９が径方向に収縮する。この図５に示す可変径リング９のように、例えば金属製で所定の剛性および弾性を有するリング部材９ａと、リング部材９ａと弾性係数が異なる弾性部材９ｃとを組み合わせて可変径リング９を構成することにより、可変径リング部材の形状設計や材料選定の自由度を高めることができる。
【００２３】
図６に示す可変径リング１０は、例えば金属製で所定の剛性を有する複数のピース部材１０ａと、所定の弾性を有する複数の弾性部材１０ｂとから構成されている。ピース部材１０ａには、前述の可変径リング７における第２テーパ部７ａと同様に機能する第２テーパ部１０ｃ、および、前述の可変径リング７における摩擦面７ｃと同様に機能する摩擦面１０ｄが形成されている。弾性部材１０ｂは、例えば、金属製のばね、あるいは、ゴムや樹脂等の弾性材料によって形成されており、両端にそれぞれピース部材１０ａを接続して各ピース部材１０ａを環状に連結している。したがって、この可変リング１０においても、ピース部材１０ａに形成された第２テーパ部１０ｃに前述したような推力の分力が作用することにより、可変径リング１０が径方向に収縮する。この図６に示す可変径リング１０も、例えば金属製で所定の剛性を有するピース部材１０ａと、所定の弾性を有する弾性部材１０ｂとを組み合わせて可変径リング１０を構成することにより、可変径リング部材の形状設計や材料選定の自由度を高めることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１…ドグクラッチ、  ２…ケース、  ３…回転軸、  ４…回転プレート（回転部材）、  ４ａ…第１係止部、  ５…固定プレート（固定部材）、  ５ａ…第２係止部、  ５ｂ…環状部、  ５ｃ…第１テーパ部、  ６…アクチュエータ、  ７，９，１０…可変径リング（可変径リング部材）、  ７ａ，１０ｃ…第２テーパ部、  ８…反力プレート（反力部材）。
【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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