JP2016118258A - Meshing engagement mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ドグ歯を係合させることにより、相対回転する二つの部材を連結するように構成された噛み合い式係合機構に関するものである。 The present invention relates to a meshing engagement mechanism configured to connect two members that rotate relative to each other by engaging dog teeth.
特許文献1には、内歯が形成されたスリーブと、外歯が形成された固定部材および回転部材とを備え、スリーブが固定部材と回転部材とに噛み合うことにより回転部材の回転を停止させるように構成された噛み合い式係合機構が記載されている。このスリーブには、固定部材と回転部材とを係合させる方向に電磁力が作用し、かつその電磁力に抗してリターンスプリングの弾性力が作用するように構成されている。また、各歯は、所定のねじれ角を有している。具体的には、噛み合い式係合機構が係合した状態で回転部材にトルクが入力されたときに、各歯の歯面に作用するトルクに応じた軸線方向の分力が、リターンスプリングの弾性力に抗する方向に生じるように各歯がねじれている。
特許文献2には、支持軸に摺動可能に嵌合したスリーブの外周面にドグ歯が形成され、そのスリーブが所定の位置まで移動した際に、他の回転部材に形成されたドグ歯に、スリーブのドグ歯が噛み合うように構成された噛み合い式係合機構が記載されている。また、スリーブには、貫通孔が形成されており、スリーブの板厚とほぼ外径が同じボールが、貫通孔に挿入されている。さらに、支持軸の外周面には、軸線方向に沿った溝が形成されている。その溝は、各ドグ歯が噛み合う位置までスリーブが移動した場合における貫通孔の位置と同一箇所まで形成されている。支持軸の外周面に軸線方向に沿った溝が形成されている。したがって、各ドグ歯が噛み合っていないときには、ボールの一部が溝に挿入され、各ドグ歯が噛み合う際に、溝の壁面とボールトが接触して、スリーブの軸線方向への移動を制限される。なお、特許文献2に記載された各ドグ歯は、伝達するトルクに応じて各ドグ歯が離隔する方向の分力が生じるように傾斜して形成されている。
In
ところで、噛み合い式係合機構が係合している際には、特許文献1に記載されたようなリターンスプリングの弾性力や、特許文献2に記載されたようなドグ歯の噛み合いに基づいて生じる分力などの荷重が、各ドグ歯が離隔する方向に作用する場合がある。そのような各ドグ歯を離隔させる方向の荷重が作用する構成では、噛み合い状態を維持するためには、その荷重に抗した押圧力を作用させることになる。この押圧力を油圧アクチュエータにより生じさせる場合には、油圧源などの動力損失を低減するために油圧アクチュエータに供給する油圧を低くすることが好ましい。そのため、油圧アクチュエータの受圧面積を大きくすることが好ましい。一方、油圧アクチュエータにより一方のドグ歯を他方のドグ歯に向けて押圧して係合させる場合には、上述したように油圧アクチュエータの受圧面積を大きくすると、油圧アクチュエータの容積も大きくなるので、噛み合い式係合機構を噛み合わせるまでに要する油量が増大する。その結果、油圧アクチュエータにオイルを供給し始めてから、各ドグ歯が噛み合い始めるまでの時間が長くなる。
By the way, when the meshing engagement mechanism is engaged, it is generated based on the elastic force of the return spring as described in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、各ドグ歯を噛み合わせるまでに要する油量を低減することができる噛み合い式係合機構を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object thereof is to provide a meshing engagement mechanism that can reduce the amount of oil required to mesh each dog tooth. is there.
上記の目的を達成するために、この発明は、複数の第1ドグ歯が軸線方向に向けて突出しかつ円周方向に一定の間隔を空けて形成された第1部材と、前記第1ドグ歯の間に差し込まれる第2ドグ歯が軸線方向に向けて突出して形成された第2部材と、供給される油圧に応じて前記第2部材を前記第1部材側に押圧する油圧アクチュエータとを備えた噛み合い式係合機構において、前記油圧アクチュエータは、油圧が供給されるシリンダと、前記シリンダに供給された油圧を受けて前記第2部材を前記第1部材側に押圧するピストンとを有し、前記ピストンは、前記第2部材に連結された第1ピストンと、前記各ドグ歯が所定量以上噛み合っている場合に、前記第1ピストンに固定され、前記各ドグ歯が所定量噛み合っていない場合に、前記シリンダに固定される第2ピストンとにより構成されていることを特徴するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first member in which a plurality of first dog teeth project in the axial direction and are spaced apart in the circumferential direction, and the first dog teeth The second dog tooth inserted between the second member is formed to protrude in the axial direction, and a hydraulic actuator that presses the second member toward the first member according to the supplied hydraulic pressure. In the meshing engagement mechanism, the hydraulic actuator includes a cylinder to which hydraulic pressure is supplied, and a piston that receives the hydraulic pressure supplied to the cylinder and presses the second member toward the first member. The piston is fixed to the first piston when the first piston connected to the second member and the dog teeth are engaged with each other by a predetermined amount or more, and the dog teeth are not engaged with the predetermined amount. And the above It is to characterized in that it is constituted by a second piston fixed to Sunda.
この発明によれば、各ドグ歯が所定量以上噛み合っている場合には、第1ピストンと第2ピストンとが固定される。したがって、第1ピストンと第2ピストンとに作用する油圧に基づいた押圧力を第2部材に作用させることができる。すなわち、受圧面積を増大させることができる。それとは反対に、各ドグ歯が所定量噛み合っていない場合には、第2ピストンがシリンダに固定される。したがって、各ドグ歯を噛み合わせるために、シリンダにオイルが供給されると、第1ピストンのみが移動する。そのため、各ドグ歯を噛み合わせるために要する油量は、第1ピストンが移動することにより増大する容積の変化分であって、各ピストンが一体となって移動する場合よりも要求される油量を低減することができる。 According to the present invention, the first piston and the second piston are fixed when the respective dog teeth are engaged with each other by a predetermined amount or more. Therefore, the pressing force based on the hydraulic pressure acting on the first piston and the second piston can be applied to the second member. That is, the pressure receiving area can be increased. On the other hand, when the dog teeth do not mesh with each other by a predetermined amount, the second piston is fixed to the cylinder. Therefore, when the oil is supplied to the cylinder to mesh the dog teeth, only the first piston moves. Therefore, the amount of oil required for meshing the dog teeth is a change in volume that increases as the first piston moves, and is more required than when the pistons move together. Can be reduced.
この発明における油圧アクチュエータの一例を図7に示している。図7に示す油圧アクチュエータ1は、オイルが供給されかつケースに一体化されたシリンダ2と、そのシリンダ2に挿入される主ピストン3および補助ピストン4とにより構成されている。シリンダ2は、円筒状の外周壁5と、その外周壁5の内周面に所定の間隔を空けて挿入された円筒状の内周壁6と、外周壁5および内周壁6の一方の端部(図7における右側の端部)を閉じる環状の底壁8とにより構成されている。その底壁8の一部に、図示しない油圧源に連通した貫通孔9が形成されている。また、外周壁5の内面には、後述するボールの一部が嵌まり込む環状の第1溝10が形成されている。この第1溝10のうちシリンダの開口部側(図7における左側)の側面は、テーパ状に形成されている。さらに、内周壁6の外周面のうちの開口部側には、軸線方向に沿って形成された回転止め溝11が形成されている。
An example of the hydraulic actuator according to the present invention is shown in FIG. A
補助ピストン4は、外径が外周壁5の内径とほぼ同一になるように円筒状に形成されている。また、補助ピストン4には、円周方向に所定の間隔を空けて複数の第1貫通孔12が形成されている。なお、その第1貫通孔12に、補助ピストン4の板厚よりも外径が大きいボール13が挿入される。さらに、補助ピストン4の軸線方向における底壁8側の外周面に、第1シール部材14が設けられ、内周面に第2シール部材15が設けられている。
The
主ピストン3は、外径が補助ピストン4の内径とほぼ同一になるように円筒状に形成されている。また、主ピストン3の外周面には、上述したボール13の一部が嵌まり込む環状の第2溝16が形成されている。この第2溝16のうちシリンダ2の開口部側の側面は、テーパ状に形成されている。また、上述した補助ピストン4における一方の端部(図7における右側の端部)から第1貫通孔12のうちシリンダ2の開口部側の内周面までの距離よりも、主ピストン3の一方の端部(図7における右側の端部)から第2溝16のうちテーパ状に形成された側面までの距離が短くなるように、第2溝16が形成されている。さらに、主ピストン3の軸線方向における底壁9側の内周面に第3シール部材17が設けられている。また、上述した回転止め溝11に係合する突起部18が、軸線方向に沿って主ピストン3の内周面に形成され、この突起部18と回転止め溝11とが円周方向に係合することにより、主ピストン3とシリンダ2とが円周方向で一体化されている。そして、主ピストン3の端部(図7における左側の端部)には、軸線方向に突出した複数の第1ドグ歯19が形成されている。この第1ドグ歯19は円周方向に所定の間隔を空けて形成されている。
The
この油圧アクチュエータ1を組み付けた状態を説明するための断面図を図1に示している。図1に示す例では、油圧アクチュエータ1に対向して回転部材20が設けられており、その回転部材20の側面に、油圧アクチュエータ1側に突出した複数の第2ドグ歯21が形成されている。また、各ドグ歯19,21の歯面は、トルクを伝達することにより各ドグ歯19,21が離隔する方向の分力を生じるように傾斜している。この第2ドグ歯21の間に第1ドグ歯19が差し込まれて回転部材20とシリンダ2とが連結されて、回転部材20の回転が停止させられる。すなわち、図1に示す構成は、ブレーキとして機能する噛み合い式係合機構22である。なお、図1に示す例では、噛み合い式係合機構22が解放された状態を示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a state where the
図1に示す例では、図示しないリターンスプリングに押圧されて主ピストン3がシリンダ2側に押圧されている。この際に、上記回転止め溝11における端部と、突起部18とが軸線方向で接触することにより主ピストン3の移動量が制限される。また、その主ピストン3には補助ピストン4が嵌め合わされている。上述したように主ピストン3の端部から第2溝16の側面までの距離が、補助ピストン4の端部から第1貫通孔12の内周面までの距離よりも短く形成されている。そのため、図1に示すように主ピストン3と補助ピストン4との端部が揃ったときには、第1貫通孔12の一部を、主ピストン3が閉じる。そのため、ボール13の一部が、補助ピストン4の外側に露出する。そのようにボール13の一部が、補助ピストン4の外側に露出することにより第1溝10の側面とボール13とが接触して、補助ピストン4の軸線方向の移動量が制限される。
In the example shown in FIG. 1, the
この状態でシリンダ2にオイルを供給すると、主ピストン3が軸線方向に移動して、軸線方向における第1溝10と第2溝16との位置が一致する。このときに、第1ドグ歯19と第2ドグ歯21とが所定量噛み合うように各溝10,16の位置が定められている。その状態を図2に示している。また、図1に示す状態では、油圧に基づく荷重が補助ピストン4を押圧するが、第1溝10と第1貫通孔12とにボール13が挟まれ、かつ第1貫通孔12のうち主ピストン3側の開口部が閉じられているので、補助ピストン4は、シリンダ2に固定されたままとなる。そして、図2に示すように主ピストン3が移動することにより、第1貫通孔12の開口部が開くと、第1貫通孔12の壁面からボール13に作用する荷重と、第1溝10のテーパ状に形成された側面からボール13に作用する荷重との合力により、ボール13が第1貫通孔12のうち主ピストン3側の開口部から飛び出して、第2溝16にボール13の一部が嵌まり込む。そのため、補助ピストン4とシリンダ2との固定が解除されるとともに、補助ピストン4が主ピストン3に固定される。その状態で更にシリンダ2にオイルを供給することにより、主ピストン3と補助ピストン4とが軸線方向に移動して、第1ドグ歯19と第2ドグ歯21との噛み合いが完了する。すなわち、噛み合い式係合機構22の係合が完了する。
When oil is supplied to the
上述した噛み合い式係合機構22を係合させ始めてから、係合が完了するまでの時間と、主ピストン3および補助ピストン4の合計の受圧面積を有する一つのピストンを備えた従来の噛み合い式係合機構を係合させ始めてから、係合が完了するまでの時間とを比較する線図を図4に示している。なお、図4における横軸が、時間を示し、縦軸が第1ドグ歯19の移動量を示し、実線で上述した噛み合い式係合機構22における第1ドグ歯19の移動量を示し、破線で従来の噛み合い式係合機構におけるドグ歯の移動量を示している。図4に示すように、上述した噛み合い式係合機構22は、各ドグ歯19,21が所定量噛み合う位置まで、従来の噛み合い式係合機構におけるドグ歯よりも速く移動することが分かる。
A conventional meshing type engagement mechanism having a single piston having a time from the start of engagement of the meshing
上述したように噛み合い式係合機構22を係合させ始める時点では、主ピストン3のみが軸線方向に移動する。したがって、シリンダ2の容積の変化量は、主ピストン3が軸線方向に移動したことに起因する変化量のみになる。そのため、補助ピストン4と一体に主ピストン3が移動する場合と比較して容積の変化量を小さくすることができるので、噛み合い式係合機構22を係合させる際に要求される油量を低減することができる。言い換えると、単位油量当たりの第1ドグ歯19の移動量を大きくすることができる。その結果、噛み合い式係合機構22を係合させ始めてから各ドグ歯19,21が所定量噛み合うまでの時間を短くすることができる。なお、各ドグ歯19,21が噛み合ってトルクを伝達するまでは、リターンスプリングの弾性力のみが主ピストン3に反力として作用するものの、その弾性力は比較的小さいので、主ピストン3の端面のみが受圧面積として機能してもシリンダ2に比較的低い油圧を供給して主ピストン3を移動させることができる。
As described above, only the
一方、上述したように各ドグ歯19,21が噛み合ってトルクを伝達すると、そのトルクに応じた軸線方向の分力が、各ドグ歯19,21を離隔させる方向に作用する。その際には、上述したように主ピストン3と補助ピストン4との端面を受圧面積として主ピストン3を軸線方向に押圧するので、比較的大きな押圧力を主ピストン3に作用させることができる。その結果、噛み合い式係合機構22が係合している際、または各ドグ歯19,21が所定量噛み合っている際に、各ドグ歯19,21を離隔させる荷重が作用しても、それに抗する反力を油圧アクチュエータ1により生じさせることができる。つまり、噛み合い式係合機構22が意図せずに解放されることを抑制することができる。
On the other hand, when the
つぎに、上述した噛み合い式係合機構22を解放させる際の状態について説明する。図3に示すように各ドグ歯19,21が噛み合っている状態で、シリンダ2に供給された油圧を低下させるとともに、回転部材20からトルクを伝達すると、各ドグ歯19,21の歯面で生じる荷重により、主ピストン3が回転部材20から離隔する方向に押圧されて、各ドグ歯19,21が離隔し始める。そして、各ドグ歯19,21の噛み合い量が所定量未満になるとほぼ同時に、図5に示すように第1溝10と第2溝16とが軸線方向でほぼ一致する。その際に、第2溝16におけるテーパ状の側面からボール13が押圧され、その反力を第1貫通孔12の内壁面が受けることにより、ボール13には、第2溝16から抜け出る方向の荷重が作用する。したがって、第2溝16からボール13が抜け出て、第1溝10にボール13の一部が嵌まり込む。つまり、補助ピストン4がシリンダ2に固定される。上述したように主ピストン3には、リターンスプリングの弾性力が作用しているので、その後は、主ピストン3のみがシリンダ2側に後退し、突起部18と回転止め溝11の壁面とが接触する位置まで主ピストン3が移動する。すなわち、図1に示す状態に戻る。
Next, a state when releasing the meshing
上述した噛み合い式係合機構22を解放し始めてから、解放が完了するまでの時間と、従来の噛み合い式係合機構を係合させ始めてから、係合が完了するまでの時間とを比較する線図を図6に示している。なお、図6における横軸が、時間を示し、縦軸が第1ドグ歯19の移動量を示し、実線で上述した噛み合い式係合機構22における第1ドグ歯19の移動量を示し、破線で従来の噛み合い式係合機構におけるドグ歯の移動量を示している。図6に示すように、上述した噛み合い式係合機構22は、各ドグ歯の噛み合い量が所定量未満になる時点から、主ピストン3がシリンダ2側に完全に移動する解放完了までの時間が短くなることが分かる。これは、通常、シリンダ2からオイルを排出する量に応じてピストンが移動することになるから、同一の油量を排出したとしても、主ピストン3のみが移動する構成にすることで、その速度が増大するためである。
A line comparing the time from the start of releasing the meshing
上述したように、この噛み合い式係合機構22は、各ドグ歯19,21が所定量噛み合っていない状態における単位油量当たりの第1ドグ歯19の移動量を増大することができるので、係合時に限らず、噛み合い式係合機構22を解放させる過渡期の時間を短くすることができる。
As described above, the meshing
つぎに、この発明に係る噛み合い式係合機構の第2の実施例について説明する。図8および図9は、その構成を示す断面図であって、補助ピストン4をシリンダ2に固定し、また補助ピストン4を主ピストン3に固定する手段以外は、上述した第1の実施例と同一の構成である。したがって、以下の説明では、同一の構成には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。図8には、噛み合い式係合機構22が解放している状態を示し、図9には、噛み合い式係合機構22が係合している状態を示している。ここに示す例では、第1の実施例における第1溝10と軸線方向で同一の位置に第2貫通孔23が形成されており、その第2貫通孔23にピン24が挿入され、そのピン24を主ピストン3側に押圧するバネ25が設けられている。なお、図8には特に図示していないが、バネ25の座面となるように第2貫通孔23の一方の開口部が閉じられている。また、主ピストン3には、第1の実施例における第2溝16の側面がテーパ状に形成されていない。すなわち、断面形状が矩形状の第3溝26が形成されている。さらに、補助ピストン4の端面と底壁8との間に円筒状のストッパー部材27が設けられている。
Next, a second embodiment of the meshing engagement mechanism according to the present invention will be described. FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views showing the configuration of the first embodiment, except for the means for fixing the
この噛み合い式係合機構22では、解放時には、ピン24の一部が、第1貫通孔12から第2貫通孔23側に突出している。したがって、補助ピストン4に油圧が作用した場合であっても、補助ピストン4が軸線方向に移動しない。一方、主ピストン3には、油圧に抗する反力は、リターンスプリングのバネ力のみとなるので、主ピストン3が回転部材20側に移動する。そのように主ピストン3が回転部材20側に移動する過程で、第3溝26と第1貫通孔12とが軸線方向で一致すると、バネ25の弾性力により、ピン24が第1貫通孔12から抜け出すとともに、ピン24の一部が第3溝26に嵌まり込む。そのため、補助ピストン4と主ピストン3とが連結されて一体になって軸線方向に移動する。
In the meshing
一方、噛み合い式係合機構22を解放させる際に、第1貫通孔12と第2貫通孔23とが軸線方向で一致した場合に、ピン24が第3溝26から抜け出る方向の荷重を作用させるように構成されている。具体的には、ピン24の先端に傾斜面が形成されており、主ピストン3が押圧される荷重がその傾斜面に作用することによりピン24が第3溝26から抜け出すように構成されている。すなわち、傾斜面が形成された高さは、第3溝26の深さ以上に形成されている。また、補助ピストン4が軸線方向に押圧される荷重の反力は、ストッパー部材27が受ける。したがって、第1貫通孔12,23同士が軸線方向で一致した場合に、ピン24が第3溝26に押圧されて、第3溝26から抜け出るとともに、ピン24の一部が第2貫通孔23に挿入される。そのため、補助ピストン4とシリンダ2とが固定される。
On the other hand, when releasing the meshing
上述した第1の実施例および第2の実施例に示すように、補助ピストン4に挿入されたボール13やピン24などの固定部材が、シリンダ2に形成された溝10またはバネ25に押圧されて、主ピストン3に形成された溝16,26に一部が係合し、または、主ピストン3に形成された溝16,26に押圧されて、シリンダ2に形成された溝10または第2貫通孔23に一部が係合するように構成されていればよい。したがって、図10に示す第3の実施例のようにシリンダ2および主ピストン3に断面形状が三角形状の溝28,29を形成し、その溝28(29)に嵌まり込む固定部材をボール13としてもよい。また、図11に示す第4の実施例のようにシリンダ2および主ピストン3に断面形状が矩形状の溝30,31を形成し、その溝30(31)に嵌まり込む固定部材を六角形状に形成したピン32としてもよい。さらに、図12に示す第5の実施例のようにシリンダ2および主ピストン3に断面形状が三角形状の溝28,29を形成し、その溝28(29)に嵌まり込む固定部材を六角形状に形成したピン32としてもよい。また、上述したように固定部材をシリンダ2の半径方向に押圧する荷重は、シリンダ2の軸線方向における回転部材20側から固定部材に作用する荷重の分力となる。したがって、図13に示す第6の実施例のようにシリンダ2および主ピストン3に断面形状が矩形状の溝30,31を形成し、その溝30(31)に嵌まり込む固定部材を、固定部材側のエッジに傾斜面を形成した略台形形状のピン33としてもよい。
As shown in the first and second embodiments described above, the fixing members such as the
なお、第2の実施例では、ピン24を主ピストン3側に押圧するようにバネ25を設けていたが、図14に示す第7の実施例のように、第3溝26にバネ25を設けて、ピン24をシリンダ2の外周壁5側に押圧するように構成してもよい。
In the second embodiment, the
1…油圧アクチュエータ、 2…シリンダ、 3…主ピストン、 4…補助ピストン、 10,16,26,28,29,30,31…溝、 12,23…貫通孔、 13…ボール、 19,21…ドグ歯、 20…回転部材、 22…噛み合い式係合機構、 24,32,33…ピン。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記油圧アクチュエータは、油圧が供給されるシリンダと、前記シリンダに供給された油圧を受けて前記第2部材を前記第1部材側に押圧するピストンとを有し、
前記ピストンは、前記第2部材に連結された第1ピストンと、前記各ドグ歯が所定量以上噛み合っている場合に、前記第1ピストンに固定され、前記各ドグ歯が所定量噛み合っていない場合に、前記シリンダに固定される第2ピストンとにより構成されている
ことを特徴とする噛み合い式係合機構。 A plurality of first dog teeth project in the axial direction and a second member inserted between the first dog teeth in the axial direction has a first member formed at a constant interval in the circumferential direction. A meshing engagement mechanism comprising: a second member that protrudes toward the first member; and a hydraulic actuator that presses the second member toward the first member according to a supplied hydraulic pressure.
The hydraulic actuator includes a cylinder to which hydraulic pressure is supplied, and a piston that receives the hydraulic pressure supplied to the cylinder and presses the second member toward the first member.
The piston is fixed to the first piston when the first piston connected to the second member and the dog teeth are engaged with each other by a predetermined amount or more, and the dog teeth are not engaged with the predetermined amount. And a second piston fixed to the cylinder.
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2014
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