JP2001330053A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動力伝達をオフからオンに切り換えるときに
生じるギヤ鳴りやショック等を抑制できる動力伝達装置
を提供する。 【解決手段】 駆動回転体１１と、駆動回転体１１に対
向配置された従動回転体１２と、従動回転体１２に係脱
される動力取出部９とを備えた動力伝達装置１であっ
て、駆動回転体１１に設けられた駆動凸部１１ｂと、駆
動凸部１１ｂに係合すべく従動回転体１２に設けられた
従動凸部１２ｂと、これら駆動凸部１１ｂと従動凸部１
２ｂとを周方向に所定回動角θ離した状態で弾性的に保
持する弾性保持部材２５とを備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力伝達装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】動力伝達装置として、エンジンによって
回転駆動されているトランスミッションの駆動回転体
（アウトプットギヤ等）の側部に、動力取出部（ドグク
ラッチ等）を係脱させることにより、駆動回転体（アウ
トプットギヤ等）の回転を動力取出部（ドグクラッチ
等）を介し、出力軸（ＰＴＯ軸等）にオンオフするよう
にしたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるタイプ
においては、回転駆動されている駆動回転体（アウトプ
ットギヤ等）の側部に対し、静止状態の動力取出部（ド
グクラッチ等）を係脱させるため、その係合時すなわち
動力伝達をオフからオンに切り換えるときに、両者の相
対回転差に基づくギヤ鳴りが生じ易い。また、係合時に
大きなショックが生じるため、シフトフィーリングが悪
化し、コントロール系（シフトロッド、シフトフォーク
等）に大きな衝撃が加わってしまう。

【０００４】これらの問題は、運転者が車両のクラッチ
を切ってトランスミッションの駆動回転体（アウトプッ
トギヤ等）の回転が十分下がるのを待った後、動力取出
部（ドグクラッチ等）を係合させれば生じないものの、
運転者が常にこのような使用方法を取るとは限らない。
すなわち、運転者が誤って、駆動回転体（アウトプット
ギヤ等）がある程度以上の速度で回転しているときに、
動力取出部（ドグクラッチ等）を係合させてしまうこと
も考えられ、この場合、前述したギヤ鳴り等の種々の問
題が生じる。

【０００５】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、動力伝達をオフからオンに切り換えるときに生
じるギヤ鳴りやショック等を抑制できる動力伝達装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、駆動回転体と、該駆動回転体に対向配置された
従動回転体と、該従動回転体に係脱される動力取出部と
を備えた動力伝達装置であって、上記駆動回転体に設け
られた駆動凸部と、該駆動凸部に係合すべく上記従動回
転体に設けられた従動凸部と、これら駆動凸部と従動凸
部とを周方向に所定回動角離した状態で弾性的に保持す
る弾性保持部材とを備えたものである。

【０００７】本発明によれば、従動回転体は、駆動回転
体の回転に伴って、弾性保持部材を介して回転する。こ
のように回転する従動回転体に動力取出部（静止状態）
を係合させると、その瞬間、従動回転体は回転が止めら
れる。このとき、それまで回転していた従動回転体は、
弾性保持部材によって駆動回転体に弾性的に接続されて
連れ回されており、実質的には駆動回転体の回転トルク
を伝えていないため、動力取出部が係合されるとき、ギ
ヤ鳴り（歯鳴り）が生じることはない。

【０００８】こうして動力取出部が係合されて静止され
た従動回転体に対し、駆動回転体は、その駆動凸部が従
動回転体の従動凸部に係合するまでの所定回動角分だ
け、弾性保持部材が変形することで相対的に回転する。
この相対回転の間、駆動回転体の回転は動力取出部に伝
わらない。よって、その間に、静止している従動回転体
に対する動力取出部の係合を完了させれば、それらをス
ムースに係合できる。従って、シフトフィーリングが向
上し、コントロール系（シフトロッド等）に加わる衝撃
が小さくなる。

【０００９】その後、駆動回転体と従動回転体との相対
回転が進み、駆動凸部が従動凸部に係合すると、駆動回
転体と従動回転体とは再び一体的に回転し、駆動回転体
の回転が動力取出部に伝えられる。これにより、動力の
伝達がオンされる。その後、動力取出部を従動回転体か
ら切り離すと、動力の伝達がオフされ、従動回転体は、
弾性保持部材によって元の位置（駆動凸部と従動凸部と
を周方向に所定回動角離した位置）に戻される。

【００１０】また、上記弾性保持部材は、上記従動凸部
を、上記駆動凸部の回転方向後方の隣に位置させて、弾
性的に保持するものであってもよい。こうすれば、駆動
凸部と従動凸部とを周方向に離す上記所定回動角、すな
わち、従動回転体に対して相対的に回転する駆動回転体
の所定回動角が最大となるため、従動回転体に動力取出
部を係合させるときの両者の静止時間（係合に利用でき
る時間）を最大とすることができる。

【００１１】また、上記弾性保持部材は、上記駆動側回
転体と従動側回転体との間に設けられたバネからなって
いてもよい。また、上記動力取出部は、上記従動回転体
に対するドグクラッチを有するものであってもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を添付図面に
基いて説明する。

【００１３】図１は本実施形態に係る動力伝達装置の各
部品の組付説明図、図２は上記動力伝達装置の側断面
図、図３は図２の III-III線断面図であり、図３(a) は
動力伝達前、図３(b) は動力伝達後を夫々示す図であ
る。

【００１４】図２に示すように、この動力伝達装置１
は、フレーム２に軸支された出力軸３（ＰＴＯ軸）を有
する。フレーム２は、所定間隔を隔てて平行に配置され
た一対の支持板部４、４と、それら支持板部４、４を繋
ぐ接続部５、５とからなる。ＰＴＯ軸３は、各支持板部
４、４に軸受６、６を介して軸支されている。各支持板
部４、４には、シフトロッド７が挿通される穴８が、形
成されている。シフトロッド７は、その軸方向にスライ
ドし、後述するシフトスリーブ９（動力取出部）に係合
するシフトフォーク１０を有する。

【００１５】ＰＴＯ軸３は、軸受６、６が装着される小
径部３ａ、３ａと、アウトプットギヤ１１（駆動回転
体）および従動回転体１２が回転自在に装着される中径
部３ｂと、シフトスリーブ９（動力取出部）が回転固定
されて軸方向移動自在に装着される大径部３ｃとから一
体的に成形されている。中径部３ｂには、アウトプット
ギヤ１１が、軸受１４（滑り軸受、ニードルベアリング
等）を介して装着されている。アウトプットギヤ１１
は、図示しないトランスミッションのギヤと噛合されて
おり、エンジンによって矢印Ａの方向に回転駆動され
る。

【００１６】アウトプットギヤ１１は、図１にも示すよ
うに、ＰＴＯ軸３が挿通される穴を有し外周面に歯１５
が形成された円板状のギヤ本体１１ａと、ギヤ本体１１
ａの側面１６に一体成形された円筒状の挿通部１１ｃ
と、挿通部１１ｃの外周面１７およびギヤ本体１１ａの
側面１６に一体成形された駆動凸部１１ｂとから一体的
に成形されている。駆動凸部１１ｂは、図３にも示すよ
うに、軸方向から見て開き角45度程度の扇状の柱体から
なり、その側面１８、１９がＰＴＯ軸３の中心からの放
射線上に位置するように成形されている。

【００１７】また、ＰＴＯ軸３の中径部３ｂには、図１
および図２に示すように、アウトプットギヤ１１に対向
するようにして、従動回転体１２が軸受２０（滑り軸
受、ニードルベアリング等）を介して装着されている。
従動回転体１２は、ＰＴＯ軸３が挿通される厚肉の円筒
部１２ａと、円筒部１２ａの側面２１（アウトプットギ
ヤ１１の対向面）に一体成形された従動凸部１２ｂとか
ら一体的に成形されている。従動凸部１２ｂは、駆動凸
部１１ｂと同様に扇状の柱体からなり、円筒部の側面２
１からアウトプットギヤ１１側へ延出されている。

【００１８】従動凸部１２ｂは、図３にも示すように、
軸方向から見て開き角45度程度の断面扇状となってお
り、その側面２２、２３がＰＴＯ軸３の中心からの放射
線上に位置するように成形されている。従動凸部１２ｂ
は、その軸方向の長さが駆動凸部１１ｂの軸方向の長さ
よりも僅かに長く、その外周面の半径が駆動凸部１１ｂ
の外周面の半径と一致しており、その内周面の半径がア
ウトプットギヤ１１の挿通部１１ｃの外周面の半径より
僅かに大径に成形されている。かかる従動凸部１２ｂの
両側面２２、２３は、アウトプットギヤ１１体と従動回
転体１２との相対回転によって、上記駆動凸部１１ｂの
両側面１８、１９と夫々係脱する。

【００１９】従動回転体１２の外周面には、図１および
図２に示すように、円筒状のカバー２４が被嵌されてい
る。カバー２４は、その内方に駆動凸部１１ｂおよび従
動凸部１２ｂを収容する長さに成形されており、駆動凸
部１１ｂと従動凸部１２ｂとが相対回転したとき、両者
の間に何等かの物体（後述のバネ２５等）が介入して挟
まるのを防止する。カバー２４は、従動回転体１２の円
筒部１２ａの外周面に、圧入やネジ止め等によって固定
されている。なお、このカバー２４は省略しても構わな
い。

【００２０】アウトプットギヤ１１と従動回転体１２と
の間には、図１、図２および図３(a) に示すように、駆
動凸部１１ｂと従動凸部１２ｂとを周方向に所定回動角
θ離した状態で弾性的に保持する弾性保持部材として、
弦巻状のバネ２５が介設されている。バネ２５は、一端
２５ａが軸方向に直線的に延ばされてアウトプットギヤ
１１のギヤ本体１１ａの側面１６に形成された穴２６に
装着され、他端２５ｂが径方向内方に直線的に延ばされ
てカバー２４の穴を挿通して従動回転体１２の円筒部１
２ａに形成された穴２７に装着されている。

【００２１】バネ２５は、図３(a) に示すように、通常
の状態では、従動凸部１２ｂを、駆動凸部１１ｂの回転
方向Ａ（アウトプットギヤ１１の回転方向）と逆方向の
隣に位置させて、弾性的に保持する。すなわち、バネ２
５は、通常の状態では、駆動凸部１１ｂの回転方向後方
の側面１９に従動凸部１２ｂの一側面２３が当接するよ
うに、アウトプットギヤ１１と従動回転体１２との相対
回動位置を保持し、図３(b) に示すように、アウトプッ
トギヤ１１が従動回転体１２に対して相対的に回転した
とき、駆動凸部１１ｂの回転方向前方の側面１８が従動
凸部１２ｂの他側面２２に当接するまで、両者の相対回
転を許容する。また、バネ２５は、図３(b) の状態を図
３(a) の状態に復帰させるリターン機能を有する。

【００２２】バネ２５の巻回方向は、バネ２５のリター
ン機能に考慮して、アウトプットギヤ１１が従動回転体
１２に対して図１に矢印で示す方向Ａに相対的に回転し
たとき、巻き締まる方向に設定されている。但し、逆方
向でも構わない。また、このような弦巻状のバネ２５に
限らず、弾性保持部材として、板バネを渦巻き状に徐々
に縮径成形したものを用いてもよい。要は、図３(a) の
状態から、駆動凸部１１ｂの回転方向前方の側面１８が
従動凸部１２ｂの他側面２２に当接するまでアウトプッ
トギヤ１１と従動回転体１２との相対回転を許容でき、
且つ、図３(b)の状態を図３(a) の状態に復帰させる機
能を有するものであればよい。

【００２３】従動回転体１２には、図１および図２に示
すように、動力取出部としてのシフトスリーブ９が係脱
される。シフトスリーブ９の内周面には、ＰＴＯ軸３の
大径部３ｃに形成されたスプライン２９に係合される溝
３０が成形されている。シフトスリーブ９は、前述した
シフトフォーク１０を介しシフトロッド７によって軸方
向に移動され、従動回転体１２の円筒部１２ｓに形成さ
れたスプライン３１に係脱する。すなわち、このシフト
スリーブ９は、従動回転体１２に対し、ドグクラッチと
して機能する。なお、スプライン２９、３１は、同一形
状であることは勿論である。

【００２４】以上の構成からなる本実施形態の作用を述
べる。

【００２５】アウトプットギヤ１１は、エンジンによっ
て回転駆動されるトランスミッションのギヤに噛合され
ているため、エンジンとトランスミッションとの間に介
設された車両用クラッチが繋がっていれば、回転駆動さ
れる。このとき、シフトスリーブ９が図２に示すように
ＰＴＯ軸３のスプライン２９上にのみ位置していると、
アウトプットギヤ１１は、図３(a) に示すように従動回
転体１２ｂをバネ２５を介して回転方向後方に引き連れ
て、ＰＴＯ軸３上を回転する。この状態では、アウトプ
ットギヤ１１の回転は、ＰＴＯ軸３に伝わらない（動力
伝達オフ状態）。

【００２６】アウトプットギヤ１１の回転をＰＴＯ軸３
に伝えるには、図２に示すシフトスリーブ９（静止して
いることが多い）を、シフトフォーク１０およびシフト
ロッド７を介して左方に移動させ、ＰＴＯ軸３のスプラ
イン２９および従動回転体１２のスプライン３１に跨が
るようにする。このように、ＰＴＯ軸３と従動回転体１
２との間のドグクラッチをオンすると、それまでアウト
プットギヤ１１にバネ２５を介して連れ回されていた従
動回転体１２の回転が、シフトスリーブ９によって止め
られる。

【００２７】このとき、それまで回転していた従動回転
体１２は、バネ２５によってアウトプットギヤ１１に弾
性的に接続されて連れ回されており、実質的にはアウト
プットギヤ１１の回転トルクを伝えていないため、従動
回転体１２のスプライン３１にシフトスリーブ９の先端
部が係合されてその回転が停止される際、軽いシフト力
でシフトスリーブ９をスプライン３１に係合でき、また
ギヤ鳴り（歯鳴り）が生じることもない。

【００２８】すなわち、シフトスリーブ９の先端部を従
動回転体１２のスプライン３１に係合させる瞬間（ドグ
クラッチオンの瞬間）、従動回転体１２には実質的にア
ウトプットギヤ１１の回転トルクが伝わっていないの
で、ギヤ鳴り（歯鳴り）が生じることなく速やかに係合
させることができる。よって、シフトショックが小さ
く、シフトフィーリングが向上し、コントロール系（シ
フトロッド７、シフトフォーク１０等）への衝撃入力が
小さくなる。

【００２９】その後、シフトスリーブ９の先端部の係合
によって静止された従動回転体１２に対し、図３(b) に
示すように、アウトプットギヤ１１は、その駆動凸部１
１ｂが従動回転体１２の従動凸部１２ｂに係合するまで
の所定回動角θ分だけ、バネ２５が変形する（巻き締ま
る）ことで、相対的に回転する。この相対回転の間（図
３(a) から図３(b) の間）、アウトプットギヤ１１の回
転はシフトスリーブ９すなわちＰＴＯ軸３に伝わらな
い。

【００３０】このように、アウトプットギヤ１１が従動
回転体１２に対して図３(b) に示す所定回動角θ分だけ
相対回転する間に、静止している従動回転体１２のスプ
ライン３１に対してシフトスリーブ９を奥部まで係合さ
せれば即ちシフトを完了させれば、シフト中には従動回
転体１２とシフトスリーブ９とが共に静止状態であるた
め、それらをスムースに係合できる。よって、シフトに
要する力が小さくて済み、シフトフォーク１０およびシ
フトロッド７に無理な力が加わらない。従って、シフト
フィーリングが向上する。

【００３１】その後、アウトプットギヤ１１の従動回転
体１２に対する相対回転が進行して、アウトプットギヤ
１１の駆動凸部１１ｂの側面１８が従動回転体１２の従
動凸部１２ｂの側面２２に当接すると（図３(b) の状
態）、以降、従動回転体１２は、従動凸部１２ｂおよび
駆動凸部１１ｂを介してアウトプットギヤ１１に押さ
れ、再びアウトプットギヤ１１と一体的に回転する。こ
の結果、アウトプットギヤ１１の回転がシフトスリーブ
９すなわちＰＴＯ軸３に伝えられる（動力オン状態）。
このとき、バネ２５は、巻き締られるように変形する。

【００３２】その後、図３(b) の状態からシフトスリー
ブ９を従動回転体１２のスプライン３１から抜いて図２
の状態に戻すと（ドグクラッチをオフすると）、アウト
プットギヤ１１からＰＴＯ軸３への回転の伝達が切れ、
動力オフ状態となる。このとき、従動回転体１２は、巻
き締められていたバネ２５が緩む復元力によって、図３
(b) の状態から図３(a) の状態に戻され、アウトプット
ギヤ１１によってバネ２５を介して連れ回される状態に
戻される（リセット）。

【００３３】具体的には、本実施形態では、図３(b) に
示すように上記所定回動角θは略270 °（約 3/4回転）
であり、アウトプットギヤ１１の回転数は 600〜1000rp
m 程度である。よって、アウトプットギヤ１１の１回転
当たりの時間は、60sec ／（ 600〜1000rev ）＝ 0.100
〜0.060 sec/rev となる。従って、図３(a) の状態から
図３(b) の状態に移行する時間、すなわちシフトに利用
できる時間は、 0.100〜0.060 sec × 270°／360 °＝
0.075〜0.045 sec ＝75msec〜45msecとなる。

【００３４】他方、シフトに要する時間（シフトスリー
ブ９の先端部がスプライン３１に噛合し始めたときから
奥部までの噛合が完了する時間）は、10msec程度である
ことが実験で確認されており、シフトに利用できる時間
75msec〜45msecより短い。このため、シフト時、シフト
に要する時間中は常に従動回転体１２が停止状態とな
り、シフトフォーク１０およびシフトロッド７に無理な
力を生じさせることなく、シフトスリーブ９（停止状
態）によって動力オフからオンヘのスムーズなシフトを
確保できる。

【００３５】また、本実施形態では、図３(a) に示すよ
うに、バネ２５が従動凸部１２ｂを駆動凸部１１ｂの回
転方向Ａと逆方向の隣に位置させて弾性保持するように
設定されているので、駆動凸部１１ｂと従動凸部１２ｂ
とを周方向に離す所定回動角θ、すなわち、従動回転体
１２に対して相対的に回転し得るアウトプットギヤ１１
の所定回動角θが最大（略 270°）となる。よって、従
動回転体１２のスプライン３１にシフトスリーブ９を係
合させるときの両者の静止時間（シフトに利用できる時
間）を最大とすることができる。

【００３６】なお、バネ２５は、従動凸部１２ｂと駆動
凸部１１ｂとを略 180°間隔で弾性保持するように設定
されていてもよい。すなわち、上記所定回動角を略 180
°としてもよい。こうすれば、アウトプットギヤ１１の
回転方向が逆方向の場合であっても、既述したものと同
様の作用効果を奏することができる。この場合であって
も、シフトに利用できる時間は (75msec〜45msec) ／2
＝37.5msec〜22.5msecであり、シフトに要する時間10ms
ecよりも長く、問題ない。

【００３７】また、図３(a) の状態から図３(b) の状態
に移行するとき、駆動凸部１１ｂの側面１８が従動凸部
１２ｂの側面２２に衝突するため、少なくとも一方の側
面１８又は２２にウレタンゴム等の緩衝材を接着、溶
着、ネジ止め等により取り付け、衝突時の金属音を防止
するようにしてもよい。また、同様に、図３(b) の状態
から図３(a) の状態にリセット移行するときも、駆動凸
部１１ｂの側面１９が従動凸部１２ｂの側面２３に衝突
するため、少なくとも一方の側面１９又は２３にウレタ
ンゴム等の緩衝材を取り付けてもよい。

【００３８】また、シフトスリーブ９を従動回転体１２
のスプライン３１に係合させるとき（ドグクラッチオン
時）、シフトスリーブ９すなわちＰＴＯ軸３は、必ずし
も静止している必要はなく、回転していても構わない。
但し、シフトスリーブ９すなわちＰＴＯ軸３の回転数(r
pm) は、アウトプットギヤ１１の回転数(rpm) より遅く
なければならない。速い場合、図３(a) において受動凸
部１２ｂが駆動凸部１１ｂを矢印方向Ａに押し付けるこ
とになって図３(b) の状態に移行しないからである。

【００３９】また、図２において、ＰＴＯ軸３（小径部
３ａ）の左側に、既述した右側と同様の動力伝達装置１
を、回転方向勝手違いに改造して取り付けてもよい。こ
うすれば、アウトプットギヤ１１の回転方向が図１乃至
図３に矢印Ａで示す方向の場合は、図２に示す既述の動
力伝達装置１から動力を取り出すことができ、アウトプ
ットギヤ１１の回転方向が矢印Ａと逆方向の場合には、
図２にてＰＴＯ軸３（小径部３ａ）の左側に取り付けら
れる回転方向勝手違いに改造された動力伝達装置から動
力を取り出すことができる。

【００４０】別の実施形態を図４に示す。図示するよう
に、この実施形態に係る動力伝達装置１ａは、前実施形
態と基本的構成は同様であるため、同様の機能を発揮す
る部品には前実施形態と同一の符号を付してその説明を
省略する。この実施形態においては、従動凸部１２ｂが
従動回転体１２の外周面に取り付けられ、前実施形態の
アウトプットギヤ１１の挿通部１１ｃが省略されてお
り、従動凸部１２ｂが前実施形態のように駆動凸部１１
ｂの軸方向前方からではなく径方向内方から係合するよ
うになっているため、装置全体の長さを短くできる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る動力伝
達装置によれば、動力伝達をオフからオンに切り換える
ときに生じるギヤ鳴りやショック等を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の各部
品の組付説明図である。

【図２】上記動力伝達装置の側断面図である。

【図３】図２の III-III線断面図であり、図３(a) は動
力伝達前、図３(b) は動力伝達後を夫々示す図である。

【図４】別の実施形態に係る動力伝達装置の各部品の組
付説明図である。

【符号の説明】

１ 動力伝達装置 ９ 動力取出部としてのシフトスリーブ １１ 駆動回転体としてのアウトプットギヤ １１ｂ 駆動凸部 １２ 従動回転体 １２ｂ 従動凸部 ２５ 弾性保持部材としてのバネ θ 所定回動角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動回転体と、該駆動回転体に対向配置
   された従動回転体と、該従動回転体に係脱される動力取
   出部とを備えた動力伝達装置であって、上記駆動回転体
   に設けられた駆動凸部と、該駆動凸部に係合すべく上記
   従動回転体に設けられた従動凸部と、これら駆動凸部と
   従動凸部とを周方向に所定回動角離した状態で弾性的に
   保持する弾性保持部材とを備えたことを特徴とする動力
   伝達装置。
2. 【請求項２】 上記弾性保持部材は、上記従動凸部を、
   上記駆動凸部の回転方向後方の隣に位置させて、弾性的
   に保持するものである請求項１記載の動力伝達装置。
3. 【請求項３】 上記弾性保持部材は、上記駆動側回転体
   と従動側回転体との間に設けられたバネからなる請求項
   １乃至２記載の動力伝達装置。
4. 【請求項４】 上記動力取出部は、上記従動回転体に対
   するドグクラッチを有する請求項１記載の動力伝達装
   置。