JP5880843B2 - Dog clutch for automatic transmission - Google Patents
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Description
本発明は、車両用自動変速機に使用されるドグクラッチに関する。 The present invention relates to a dog clutch used in an automatic transmission for a vehicle.
従来、車両のパワートレインには、駆動に使用されるエンジンや電動モータなどの駆動装置からの回転やトルクを、走行状況に応じて駆動輪に伝達するため、トルクや回転数を変換する変速機を備える。変速機には幾つかの種類があるが、例えば駆動輪に連結された回転軸に相対回転可能かつ回転軸線方向に移動不能に嵌合された複数の遊転ギヤと回転軸に平行に設けられたカウンタ軸に周設された複数のギヤとが常時噛み合った常時噛み合い式のものが知られている。これは、回転軸に回転軸線方向に移動可能にスプライン嵌合したスリーブを遊転ギヤに並設し、スリーブの遊転ギヤへの接合面に設けられた係合歯(スプライン)を遊転ギヤの被接合面に設けられた被係合歯(ドグクラッチ歯)に係合せ、係合された遊転ギヤと回転軸とを一体回転させるものである。そして、回転軸と一体回転する遊転ギヤとその遊転ギヤと噛合するカウンタ軸のギヤとが連動して回転することにより、回転軸のトルクや回転数をカウンタ軸に伝達するものであり、歯数の異なった複数の遊転ギヤのうち、回転軸と一体回転させる遊転ギヤを選択してスリーブを係合させることにより、変速動作をおこなうものである。そしてこの場合、回転軸(スリーブ)の回転数と遊転ギヤの回転数を同期させて、スリーブと遊転ギヤとを係合させることが必要となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a power train of a vehicle, a transmission that converts torque and rotational speed in order to transmit rotation and torque from a driving device such as an engine and an electric motor used for driving to a driving wheel according to a traveling state. Is provided. There are several types of transmissions, for example, a plurality of idler gears that are fitted relative to a rotating shaft connected to a drive wheel and that are immovable in the direction of the rotating axis and are provided in parallel to the rotating shaft. There is known a constant meshing type in which a plurality of gears provided around the counter shaft are always meshed. This is because a sleeve spline-fitted to the rotation shaft so as to be movable in the direction of the rotation axis is juxtaposed with the idler gear, and the engagement teeth (splines) provided on the joint surface of the sleeve to the idler gear are idled. Is engaged with engaged teeth (dog clutch teeth) provided on the surfaces to be joined, and the engaged idle gear and the rotating shaft are integrally rotated. Then, the rotating gear that rotates integrally with the rotating shaft and the counter shaft gear that meshes with the rotating gear rotate in conjunction with each other, thereby transmitting the torque and the rotational speed of the rotating shaft to the counter shaft. Of the plurality of freewheeling gears having different numbers of teeth, a freewheeling gear that rotates integrally with the rotating shaft is selected and engaged with the sleeve to perform a shifting operation. In this case, it is necessary to synchronize the rotational speed of the rotating shaft (sleeve) and the rotational speed of the idle gear so that the sleeve and the idle gear are engaged.
このような回転数の同期を行なわせるため、特許文献1には、回転軸と遊転ギヤとの回転数を同期させるためのシンクロメッシュ機構が記載されている。
シンクロメッシュ機構は、スリーブと遊転ギヤとの間にスリーブと共に回転するシンクロナイザーリングを配置し、スリーブを遊転ギヤ方向に移動させるとシンクロナイザーリングが遊転ギヤと一体化しているシンクロナイザーコーンに相対回転しながら圧接し、押付摩擦力によって回転差をなくしてドライブシャフトと遊転ギヤとを同期させる。
In order to synchronize the rotational speed, Patent Document 1 describes a synchromesh mechanism for synchronizing the rotational speeds of the rotating shaft and the idle gear.
The synchromesh mechanism has a synchronizer cone in which a synchronizer ring that rotates with the sleeve is arranged between the sleeve and the idler gear, and the synchronizer ring is integrated with the idler gear when the sleeve is moved in the idler gear direction. The drive shaft and the idler gear are synchronized with each other by eliminating the rotational difference by the pressing friction force.
また、特許文献2において、遊転ギヤに一体化されたクラッチリングには歯数の少ない前歯と前歯よりも回転軸線方向に後退し最終的な係合を行なう後歯との2段構造が記載され、スリーブにはクラッチリングの前歯に係合する高歯と、クラッチリングの前歯に係合しないが後歯に係合する低歯が記載されている。これはクラッチリングの前歯の端面とスリーブの高歯の端面とを回転軸方向に繰り返し接触させることで、回転差を減少させるものである。そして、歯数の少ない前歯とし、隣り合う前歯間の歯間距離を長くすることで、スリーブとクラッチリングとの回転差を許容してスリーブの歯とクラッチリングの歯との係合を容易にするとともに、最終的にはスリーブの高歯および低歯と、クラッチリングの前歯および後歯との噛合いで高トルクの伝達を可能にする。 Further, in Patent Document 2, the clutch ring integrated with the idler gear has a two-stage structure of a front tooth having a smaller number of teeth and a rear tooth that moves backward in the rotation axis direction than the front tooth and performs final engagement. The sleeve describes a high tooth that engages with the front teeth of the clutch ring and a low tooth that does not engage with the front teeth of the clutch ring but engages with the rear teeth. This is to reduce the rotational difference by repeatedly contacting the end surface of the front teeth of the clutch ring and the end surface of the high teeth of the sleeve in the direction of the rotation axis. And, by making the front teeth with a small number of teeth and increasing the inter-tooth distance between adjacent front teeth, the rotation difference between the sleeve and the clutch ring is allowed and the engagement between the sleeve teeth and the clutch ring teeth is facilitated. At the same time, high torque can be transmitted by meshing the high and low teeth of the sleeve with the front and rear teeth of the clutch ring.
しかし、特許文献1にあるシンクロメッシュ機構では、スリーブと共に回転するシンクロナイザーリングを遊転ギヤのシンクロナイザーコーンに押付ける押付摩擦力を利用するため、スリーブを駆動させるシフトアクチュエータに高出力が要求される。また、シンクロメッシュ機構は、作動していない場合であっても、シンクロナイザーリングがシンクロナイザーコーンに接触する引摺りが生じて、動力損失および燃費の悪化の原因となるおそれがあった。 However, the synchromesh mechanism disclosed in Patent Document 1 uses a pressing friction force that presses the synchronizer ring that rotates together with the sleeve against the synchronizer cone of the idler gear, so that a high output is required for the shift actuator that drives the sleeve. The Further, even when the synchromesh mechanism is not operated, dragging of the synchronizer ring with the synchronizer cone may occur, which may cause power loss and deterioration of fuel consumption.
特許文献2のものでは、クラッチリングの数の少ない前歯とスリーブの高歯とが当接するまで位相を合わせて嵌合させるため、スリーブとクラッチリングとの回転差が少なくなった場合に、前歯と高歯とが当接して嵌合できる位相に至るまでに長い時間を要し、すばやい変速動作を損なうおそれがあった。 In Patent Document 2, since the front teeth having a small number of clutch rings and the high teeth of the sleeve are fitted in phase until they come into contact with each other, when the rotational difference between the sleeve and the clutch ring decreases, It takes a long time to reach the phase where the high teeth can come into contact with each other, and there is a possibility that the quick shifting operation is impaired.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、シフトアクチュエータでスリーブを移動させる場合に、すばやい変速動作を可能とする自動変速機用ドグクラッチを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a dog clutch for an automatic transmission that enables a quick shifting operation when a sleeve is moved by a shift actuator.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、自動変速機の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に回転連結されたクラッチリングと、前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたハブと、前記ハブとスプラインで前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブと、前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置と、前記クラッチリングの前記スリーブ側に突出した噛合部に形成され前記スリーブの軸動に応じて前記スプラインと係脱可能に噛合するドグクラッチ部とを備え、前記スリーブに形成されたスプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、前記ドグクラッチ部は、外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さく前記高歯と同数のクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記噛合部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、外径が前記高歯の内径より大きく前記低歯の内径より小さい前記高歯と同数のクラッチ中歯が、前記クラッチ前歯と位相が異なる位置で前記噛合部の前端面から第1所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されるとともに、前記スプラインの歯溝と噛合可能な後歯が、前記噛合部の前端面から前記第1所定量より大きい第2所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されていることである。 In order to solve the above-mentioned problem, the structural feature of the invention according to claim 1 is that a rotating shaft that is rotatably connected to one of an input shaft and an output shaft of an automatic transmission and is rotatably supported about an axis line, and the rotation A clutch ring rotatably supported on a shaft and rotationally connected to the other of the input shaft and the output shaft; a hub fixed to the rotary shaft adjacent to the clutch ring; and the hub and spline in the axial direction A sleeve that is movably fitted, an axial movement device that moves the sleeve in the axial direction, and a spline that is formed in a meshing portion that protrudes toward the sleeve side of the clutch ring, according to the axial movement of the sleeve; A dog clutch portion that meshes so as to be disengageable, and the spline formed on the sleeve has a plurality of high teeth formed higher in height than the remaining low teeth, and the dog clutch portion is The rear end position of the dog clutch portion from the front end surface of the meshing portion at a position corresponding to the high teeth is the same number of clutch front teeth as the outer diameter is larger than the inner diameter of the high teeth and smaller than the inner diameter of the low teeth. The clutch intermediate teeth having the same number of the high teeth as the outer teeth having an outer diameter that is larger than the inner diameter of the high teeth and smaller than the inner diameter of the low teeth are positioned at different positions from the front teeth of the clutch. A rear tooth that extends from the position retracted from the first predetermined amount to the rear end position of the dog clutch portion and can mesh with the tooth groove of the spline is formed from the front end surface of the mesh portion. It is formed to extend from a position retracted by a second predetermined amount larger than a predetermined amount to a rear end position of the dog clutch portion.
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記クラッチ前歯は前記クラッチリングの円周上に対向して2本設けられ、前記クラッチ中歯は、各前記クラッチ前歯より円周方向に90度位相をずらしてそれぞれ設けられることである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a structural feature of the invention according to the first aspect, wherein the clutch front teeth are provided on the circumference of the clutch ring so as to oppose each other, and the clutch middle teeth are more circular than the clutch front teeth. It is to be provided by shifting the phase by 90 degrees in the circumferential direction.
請求項1に係る発明によれば、クラッチ前歯の外径が、スリーブの高歯の内径より大きく低歯の内径より小さいので、軸動装置によってスリーブがクラッチリングに接近すると、スリーブの高歯は、クラッチリングのクラッチ前歯に端面同士が接触し、スリーブとクラッチリングとの回転差が減少する。そして、クラッチ前歯の間にスリーブの高歯が回転軸線方向に進入し、高歯の側面とクラッチ前歯の側面とが当接し、例えばスリーブが慣性モーメントが小さくフリー状態である場合、高歯が間に進入した隣り合うクラッチ前歯の対向する側面に対して高歯が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させるとともにスリーブがクラッチリングにより接近する。そして、クラッチ前歯とそのクラッチ前歯に隣り合うクラッチ前歯との間には、クラッチ中歯が配置されているので、高歯が噛合部の前端面から第1所定量進入すると、スリーブの高歯はクラッチ中歯と当接する。そして、高歯が間に進入したクラッチ前歯とクラッチ中歯の対向する側面或いは隣り合うクラッチ中歯の対向する側面に対して高歯が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させる。そして、高歯はクラッチ中歯の側面をガイドとしてクラッチ中歯に隣接する歯溝に嵌入する。このときに、スリーブの低歯とクラッチリングのクラッチ後歯を含むすべてのドグクラッチ歯が同時に噛合する。これによって、回転差が小さくなった場合でも、スリーブの高歯が進入した隣り合うクラッチ前歯の対向する側面間で移動する時間よりも短い時間で、スリーブの高歯が進入した隣り合うクラッチ中歯とクラッチ前歯との対向する側面間を移動するので、高歯は素早くクラッチ中歯の隣接する歯溝に嵌入することができる。このようにして、回転差が小さくなった場合でも、スリーブのスプラインとクラッチリングのドグクラッチ部とを完全かつ迅速に噛合させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the outer diameter of the front teeth of the clutch is larger than the inner diameter of the high teeth of the sleeve and smaller than the inner diameter of the low teeth. The end surfaces contact the clutch front teeth of the clutch ring, and the rotational difference between the sleeve and the clutch ring is reduced. Then, the high teeth of the sleeve enter the rotational axis direction between the clutch front teeth, and the side surfaces of the high teeth and the side surfaces of the clutch front teeth come into contact.For example, when the sleeve has a small moment of inertia and is in a free state, the high teeth The high teeth repeatedly contact and repel the adjacent side surfaces of the adjacent clutch front teeth that have entered the shaft, thereby further reducing the rotational difference and bringing the sleeve closer to the clutch ring. And since the clutch middle teeth are arranged between the clutch front teeth and the clutch front teeth adjacent to the clutch front teeth, when the high teeth enter the first predetermined amount from the front end surface of the meshing portion, the high teeth of the sleeve Abuts with clutch inner teeth. Further, the rotation difference is further reduced by the high teeth repeatedly abutting and repelling the opposite side surfaces of the clutch front teeth and the clutch middle teeth where the high teeth have entered, or the adjacent clutch middle teeth. Let The high teeth are inserted into the tooth gap adjacent to the clutch middle teeth with the side surfaces of the clutch middle teeth as a guide. At this time, all the dog clutch teeth including the low teeth of the sleeve and the clutch rear teeth of the clutch ring are meshed simultaneously. As a result, even when the rotation difference becomes small, the adjacent clutch middle teeth into which the high teeth of the sleeve have entered in a shorter time than the time required to move between the opposing side surfaces of the adjacent clutch front teeth into which the high teeth of the sleeve have entered. And the front teeth of the clutch move between the opposing sides, so that the high teeth can be quickly fitted into the adjacent tooth gaps of the clutch middle teeth. In this way, even when the rotational difference becomes small, the spline of the sleeve and the dog clutch portion of the clutch ring can be engaged completely and quickly.
請求項2に係る発明によれば、クラッチ前歯は円周上に対向して2本設けられており、両歯の歯間距離が長いので、スリーブとクラッチリングとの回転差が多い場合でも、スリーブの高歯がクラッチリングのクラッチ前歯の間に容易に進入できる。スリーブの高歯がクラッチ前歯の間に侵入して回転差が少なくなった場合において、高歯は、クラッチ前歯より90度位相がずれたクラッチ中歯に係合する。そして、高歯がクラッチ中歯の間またはクラッチ前歯とクラッチ中歯の間に進入し、高歯とクラッチ中歯とが隣接した状態で噛み合うことで、高歯とクラッチ前歯が次に当接するまでの半分の時間でスリーブのスプラインとクラッチリングのドグクラッチ部とを迅速に噛合させることができる。 According to the invention according to claim 2, two clutch front teeth are provided opposite to each other on the circumference, and since the distance between both teeth is long, even when there is a large rotational difference between the sleeve and the clutch ring, The high teeth of the sleeve can easily enter between the clutch front teeth of the clutch ring. When the high teeth of the sleeve enter between the clutch front teeth and the rotation difference is reduced, the high teeth engage with the clutch middle teeth that are 90 degrees out of phase with the clutch front teeth. The high teeth enter between the clutch middle teeth or between the clutch front teeth and the clutch middle teeth until the high teeth and the clutch middle teeth are engaged with each other until the high teeth and the clutch front teeth come into contact with each other. The spline of the sleeve and the dog clutch portion of the clutch ring can be quickly engaged in half the time.
(実施例)
以下、本発明によるドグクラッチを備えた自動変速機を車両に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図1はその車両の構成を示す概要図である。
車両Mは、図1に示すように、エンジン11、クラッチ12、自動変速機13、ディファレンシャル装置14、駆動輪(左右前輪)Wfl,Wfrを含んで構成されている。エンジン11は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させるものである。エンジン11の駆動力は、クラッチ12、自動変速機13、およびディファレンシャル装置14を介して駆動輪Wfl,Wfrに伝達されるように構成されている(いわゆるFF車両である)。
(Example)
Hereinafter, an embodiment in which an automatic transmission having a dog clutch according to the present invention is applied to a vehicle will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the vehicle.
As shown in FIG. 1, the vehicle M includes an engine 11, a clutch 12, an
クラッチ12は、制御装置(図示省略)の指令に応じて自動で断接されるように構成されている。自動変速機13は、ドグクラッチ機構を組み込んで例えば前進5段、後進1段を自動的に選択するものである。ディファレンシャル装置14は、ファイナルギヤおよびディファレンシャルギヤの両方を含んで構成されており、自動変速機13と一体的に形成されている。
The clutch 12 is configured to be automatically connected and disconnected in response to a command from a control device (not shown). The
自動変速機13は、図2に示すように、ケーシング21、入力シャフト22、第1クラッチリング(第1入力ギヤ)23、第2クラッチリング(第2入力ギヤ)24、クラッチハブ(ハブ)25、スリーブ26、軸動装置27および出力シャフト28を含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the
ケーシング21は、ほぼ有底円筒状に形成された本体21a、本体21aの底壁である第1壁21b、および本体21a内を左右方向に区画する第2壁21cを含んで構成されている。
The
入力シャフト22は、ケーシング21に回転自在に支承されている。すなわち、入力シャフト22の一端(左端)が軸受21b1を介して第1壁21bに軸承され、入力シャフト22の他端(右端)側が軸受21c1を介して第2壁21cに軸承されている。入力シャフト22の他端は、クラッチ12を介してエンジン11の出力軸に回転連結されている。よって、エンジン11の出力はクラッチ12が接続されているときに入力シャフト22に入力される。入力シャフト22が本願発明の回転軸である。なお、本実施形態における入力シャフト(回転軸)22は、自動変速機13の入力軸に直結して回転連結され、回転軸線(軸線)CL回りに回転可能に軸承されるものである。
The
入力シャフト22には、第1クラッチリング23および第2クラッチリング24が回転自在に支承されている。さらに、入力シャフト22には、第1クラッチリング23と第2クラッチリング24との間にこれらと隣接して、クラッチハブ(ハブ)25がスプライン嵌合等で固定されている。なお、第1クラッチリング23の外周面には、後述する第1出力ギヤ28aと噛合する第1入力ギヤ(ヘリカルギヤ)23cが形成されている。第2クラッチリング24の外周面には、後述する第2出力ギヤ28bと噛合する第2入力ギヤ(ヘリカルギヤ)24cが形成されている。
A first
入力シャフト22には、図7に示すように、クラッチハブ25がスプライン嵌合によって一体回転可能に支持されている。クラッチハブ25は、図3および図6に示すように、入力シャフト22とスプライン嵌合する嵌合穴を有するとともに、平たい円柱状に形成され、クラッチハブ25の外周面にはスプライン歯25aが形成されている。スプライン歯25aは円周方向に同一のピッチで12本形成され、各スプライン歯25aは同一の歯先円の径で形成されている。スプライン歯25aの歯底円の径は、対向する一対だけ小さく形成され(深溝25a1)、他の10ヵ所のスプライン歯25aの歯底円の径は前記歯底円の径より少し大きく(浅溝25a2)それぞれ同一に形成されている。クラッチハブ25のスプライン歯25aにはスリーブ26の内歯(スプライン)26aがスライド自在に係合される。
As shown in FIG. 7, a
スリーブ26は略円環状に形成され、スリーブ26の外周には軸動装置27のフォーク27a(図2参照)が摺動可能に係合する外周溝26bが円周方向に形成されている。スリーブ26の内周に形成された内歯26aは、図3および図5に示すように、歯底円の径が同一に形成されるとともに、円周方向に同一のピッチで合計12本形成されている。内歯26aは歯丈の異なる高歯26a1と低歯26a2とを備え、歯丈の高い高歯26a1は円周上に180度で対向して一対形成されている。その他10本の低歯26a2は同一の歯丈で高歯26a1よりも低い歯丈で形成されている。スリーブ26のクラッチリング23,24に対向する端面であって、高歯26a1および低歯26a2の回転軸線CLに直角な面が回転方向の前後に有する角には、回転方向に対して45度の面取面26a3が形成されている(図6参照)。これによって、第1、第2クラッチリング23,24の後述するドグクラッチ歯との衝撃で角部が欠落しないようになっている。スリーブ26の高歯26a1が前記クラッチハブ25の小さな歯底円の径(深溝25a1)の箇所に係合し、他の低歯26a2は前記クラッチハブ25のそれぞれ少し大きな歯底円の径(浅溝25a2)の箇所に係合する。
The
入力シャフト22にはクラッチハブ25に隣接する両側に第1クラッチリング23および第2クラッチリング24が設けられている。なお、第1クラッチリング23と第2クラッチリング24とは、クラッチハブ25を中心にして略対称の構造なので、第1クラッチリング23について代表して説明する。第1クラッチリング23は、図3および図4に示すように、入力シャフト22にベアリング23cを介して相対回転自在かつ回転軸線CL方向の相対移動不能に設けられている(図7参照)。第1クラッチリング23の外周面に形成された第1入力ギヤ23bは、入力シャフト22に対して相対回転自在に回転する遊転ギヤを構成する。第1クラッチリング23のクラッチハブ25と対向する面(噛合部)にはリング状の第1ドグクラッチ部23aが形成されている。第1ドグクラッチ部23aの外周にはスリーブ26の内歯26aと噛み合う複数のドグクラッチ歯23bが形成されている。ドグクラッチ歯23bは、歯丈の異なる3種類のクラッチ前歯23b1、クラッチ中歯23b2およびクラッチ後歯23b3を備えている。また、ドグクラッチ歯23bは、それぞれ同一の歯底円の径で、かつ円周方向に同じピッチで形成されている。クラッチ前歯23b1は、円周方向に180度回転する対向位置に一対(2本)設けられている。クラッチ前歯23b1は、歯先円の外径が、前記スリーブの高歯26a1の歯先円の内径より大きく、かつ、低歯26a2の歯先円の内径より小さく形成されている。クラッチ前歯23b1は、噛合部を構成する第1ドグクラッチ部23aの前端面FEより回転軸線CL方向に第1ドグクラッチ部23aの後端位置REまで延在して形成される。クラッチ前歯23b1のスリーブ26側の端面には、該端面の中央部から第1ドグクラッチ部23aの後端位置RE側に向かって回転方向より傾斜する傾斜面23b4が各二面ずつ形成されている。この二つの傾斜面23b4は、例えば、回転軸線CLに直交する面に対して反対方向に75%の傾斜で形成される。第1クラッチリング23に対してスリーブ26が相対回転しながら接近した場合に、クラッチ前歯23b1は、スリーブ26の高歯26a1と係合し、低歯26a2とは係合しないようになっている。
The
クラッチ中歯23b2は、図3および図4に示すように、クラッチ前歯23b1より円周方向に回転して90度位相がずれた位置にそれぞれ設けられている。クラッチ中歯23b2は、歯先円の外径が、前記スリーブの高歯26a1の歯先円の内径より大きく、かつ、低歯26a2の歯先円の内径より小さく形成されている(本実施形態においては、クラッチ前歯23b1とクラッチ中歯23b2との歯丈は同一に形成されている)。クラッチ中歯23b2は、噛合部を構成する第1ドグクラッチ部23aの前端面FEより回転軸線CL方向にスリーブ26側から第1所定量t1後退した位置に第1ドグクラッチ部23aの後端位置REまで延在して形成される。クラッチ中歯23b2のスリーブ26側の端面には、該端面の中央部から前記後端位置RE側に向かって回転軸線CLに直交する面より傾斜する傾斜面23b5が各二面ずつ形成されている。この傾斜面23b5は、例えば、該傾斜面23b5がクラッチ中歯23b2の側面23Bb9と交差する位置が、後述するクラッチ後歯23b3のスリーブ側の端面を含む円周面(第2所定量t2後退した位置)と一致するよう形成されている。第1クラッチリング23に対してスリーブ26が相対回転しながら接近した場合に、第1クラッチリング23の第1所定量t1後退した位置まで高歯26a1が進入すると、クラッチ中歯23b2はスリーブ26の高歯26a1と係合するようになっている。また、クラッチ中歯23b2は、クラッチ前歯23b1と同様にスリーブ26の低歯26a2とは係合しない。
As shown in FIGS. 3 and 4, the clutch
クラッチ後歯23b3は、図3および図4に示すように、クラッチ前歯23b1とクラッチ中歯23b2との間の位相位置に各二本ずつ合計8本配設され、各歯先円の外径がスリーブ26の低歯26a2の歯先円の内径より大きく形成されている。クラッチ後歯23b3は、噛合部を構成する第1ドグクラッチ部23aの前端面FEより回転軸線CL方向にスリーブ26側より第2所定量t2後退した位置から第1ドグクラッチ部23aの後端位置REまで延在して形成される。この第2所定量t2は、第1所定量t1より大きい値である。クラッチ後歯23b3のスリーブ26側の両側面には、回転方向に傾斜する側方傾斜面23b6が設けられている。この側方傾斜面23b6は、例えば側面に対して約67%の傾斜で形成されている。第1クラッチリング23に対してスリーブ26が相対回転しながら接近した場合に、第1クラッチリング23の第2所定量t2後退した位置まで高歯26a1および低歯26a2が進入すると、クラッチ後歯23b3はスリーブの高歯26a1および低歯26a2と係合するようになっている。クラッチ後歯23b3がスリーブの高歯26a1および低歯26a2と係合することにより、大きな回転トルクを安全かつ確実に伝達する。
As shown in FIGS. 3 and 4, eight clutch rear teeth 23b3 are arranged at a phase position between the clutch front teeth 23b1 and the clutch middle teeth 23b2, and the outer diameters of the respective tip circles are set. The
軸動装置27は、スリーブ26を軸線方向に沿って往復動させるものであり、スリーブ26を第1クラッチリング23または第2クラッチリング24に押圧させている際に、第1クラッチリング23または第2クラッチリング24から反力が加わった場合に、スリーブ26がその反力によって移動することを許容するように構成されている。
The
軸動装置27は、フォーク27a、フォークシャフト27bおよび駆動装置(アクチュエータ)27cを含んで構成されている。フォーク27aの先端部は、スリーブ26の外周溝26bの外周形状にあわせて形成されている。フォーク27aの基端部は、フォークシャフト27bに固定されている。フォークシャフト27bは、ケーシング21に軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。すなわち、フォークシャフト27bの一端(左端)が軸受21b3を介して第1壁21bに支承され、フォークシャフト27bの他端(右端)側が軸受21c3を介して第2壁21cに支承されている。フォークシャフト27bの他端部は、駆動装置27cを貫通して配設されている。
The
駆動装置27cは、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置であり、リニアモータとしては、特開2008−259413号公報に記載されているものを採用すればよい。すなわち、リニア駆動装置27cは、複数のコイルが軸線方向に沿って並設されて円筒状のコアが形成され、その貫通穴を貫通しているフォークシャフト27bに複数のN極磁石とS極磁石を交互に並設することで構成されている。各コイルへの通電を制御することで、フォークシャフト27bを往復動させることも、任意の位置に位置決め固定させることも可能である。
The
なお、本実施形態では、駆動装置としてリニア駆動装置を採用したが、スリーブ26を第1クラッチリング23または第2クラッチリング24に押圧させている際に、第1クラッチリング23または第2クラッチリング24から反力が加わった場合に、スリーブ26がその反力によって移動することを許容するように構成されているものであれば、他の駆動装置であるソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置でもよい。
In this embodiment, a linear drive device is used as the drive device. However, when the
出力シャフト(カウンタシャフト)28は、ケーシング21に回転自在に支承されている。すなわち、出力シャフト28の一端(左端)が軸受21b2を介して第1壁21bに軸承され、出力シャフト28の他端(右端)が軸受21c2を介して第2壁21cに軸承されている。
The output shaft (counter shaft) 28 is rotatably supported by the
出力シャフト28には、第1出力ギヤ28a、第2出力ギヤ28bおよび第3出力ギヤ28cがスプライン嵌合等で固定されている。
A
第1出力ギヤ28aは第1クラッチリング23の外周に設けられた第1入力ギヤ23cと噛合するものであり、外周面には第1入力ギヤ23cと噛合するヘリカルギヤが形成されている。第2出力ギヤ28bは第2クラッチリング24の外周に設けられた第2入力ギヤ24cと噛合するものであり、外周面には第2入力ギヤ24cと噛合するヘリカルギヤが形成されている。第3出力ギヤ28cは、ディファレンシャル装置14の入力ギヤ(図示省略)と噛合するものであり、外周面にはその入力ギヤと噛合するヘリカルギヤが形成されている。よって、エンジン11の駆動力は、入力シャフト22から入力し、出力シャフト28に伝達し最終的に第3出力ギヤ28cを介してディファレンシャル装置14に出力される。
The
次に、上述した自動変速機用ドグクラッチの作動について、図7乃至図8に基づき以下に説明する。ここで例えばシフトアップにおいて、スリーブ26が高速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第1クラッチリング23(第1入力ギヤ23a)が低速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合には、スリーブ26は減速される。一方、シフトダウンにおいてスリーブ26が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第1クラッチリング23が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合、スリーブ26は増速される。以下の動作ではシフトアップするときのスリーブ26の減速動作を説明する。
Next, the operation of the above-described automatic transmission dog clutch will be described with reference to FIGS. Here, for example, when shifting up, if the
図7(A)は、シフト前の状態を示す。この状態から軸動装置27によりスリーブ26を回転軸線CL方向上で第1クラッチリング23に向かってスライドさせると、スリーブ26は第1クラッチリング23に対して回転差分だけ相対回転しながら接近する。そして、図7(B)および図8(a)に示すように、スリーブ26の高歯26a1が第1クラッチリング23のクラッチ前歯23b1の傾斜面23b4の頂部に接触する。この接触によって、スリーブ26と第1クラッチリング23との回転差は少し減少する。このとき、低歯26a2は何にも接触していない。
FIG. 7A shows a state before the shift. In this state, when the
さらに軸動装置27によりスリーブ26を第1クラッチリング23側に移動させると、図7(C)および図8(b)に示すように、スリーブ26の面取面26a3が第1クラッチリング23のクラッチ前歯23b1に設けられた傾斜面23b4に当接する。この面取面26a3が当接する傾斜面23b4は回転方向に対する傾斜が緩やかであり、軸動装置27によってスリーブ26が押圧する力が加える回転方向への分力が小さいので、接触によってショックを生じるような急激なものでなく、複数回の当接と弾発とを繰り返すことで、回転差を徐々に減少させる。
When the
さらに軸動装置27によりスリーブ26を第1クラッチリング23側に移動させていった場合、高歯26a1が、クラッチ前歯23b1の間に進入し、慣性モーメントが小さくフリー状態となっている高歯26a1が、進入されたクラッチ前歯23b1間の対向する側面23b7に当接および弾発を繰り返し、回転差を減少させる。そして、スリーブ26を第1クラッチリング23側に移動させた場合、高歯26a1がクラッチ前歯23b1の側面23b7をガイドとしないで、ドグクラッチ歯23bのいずれかの歯溝に嵌入させることは可能であるが、高歯26a1(および低歯26a2)がクラッチ後歯23b3の間の歯溝に嵌入しようとすると、隣接するクラッチ後歯23b3の歯間距離は短いので、クラッチ後歯23b3に弾かれることが多いと考えられる。そのため、迅速に高歯26a1をドグクラッチ歯23bと噛み合わせるため、高歯26a1をクラッチ前歯23b1の側面23b7でガイドして、クラッチ前歯23b1に隣接する歯溝23b8に高歯26a1を嵌入することが有効と考えられる。
Further, when the
しかし、スリーブ26と第1クラッチリング23との回転差が少なくなった状態で、高歯26a1がクラッチ前歯23b1に隣接する歯溝23b8に入らないで弾かれると、高歯26a1は次のクラッチ前歯23b1に至るまで、少ない回転差分の相対速度で移動するので、長い時間を要してすばやい変速動作の実現に支障を生じるおそれがある。
However, when the high tooth 26a1 is bounced without entering the tooth groove 23b8 adjacent to the clutch front tooth 23b1 in a state where the rotational difference between the
本実施形態においては、クラッチ前歯23b1とそのクラッチ前歯23b1と隣り合うクラッチ前歯23b1(位相が180度で対向している)との間に、クラッチ前歯23b1から位相が90度ずれた位置にクラッチ前歯23b1と同じ歯丈で形成されたクラッチ中歯23b2が配置されている。そのため、図8(c)に示すように、スリーブ26の高歯26a1が、弾かれたクラッチ前歯23b1と次のクラッチ前歯23b1との中間に位置するクラッチ中歯23b2に当接し、図8(d)に示すように、クラッチ中歯23b2の傾斜面23b5や側面23b9をガイドとしてクラッチ中歯23b2に隣接する歯溝23b10に嵌入する。(なお、回転差の小ささの程度によっては、高歯26a1は、隣り合うクラッチ前歯23b1とクラッチ中歯23b2の対向する側面23b7,23b9の間で当接および弾発を繰り返しながら移動する。)このときスリーブ26の低歯は、第1クラッチリング23のクラッチ後歯23b3を含むすべてのドグクラッチ歯23bと同時に噛合する。これによって、スリーブ26と第1クラッチリング23との回転差が小さい場合でも、半分の時間でスリーブ26の内歯26aと第1クラッチリング23の第1ドッグクラッチ部23aとを噛合することができ、これによって迅速な変速動作を実現できる。
In the present embodiment, the clutch front teeth 23b1 and the clutch front teeth 23b1 adjacent to the clutch front teeth 23b1 (the phases are opposed at 180 degrees) are shifted from the clutch front teeth 23b1 by 90 degrees. Clutch middle teeth 23b2 formed with the same tooth height as 23b1 are arranged. Therefore, as shown in FIG. 8 (c), the high teeth 26a1 of the
なお、例えばシフトダウンするときのように、スリーブ26が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第1クラッチリング23が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合、スリーブ26は増速され、スリーブ26と第1クラッチリング23との相対回転は上記と逆となる。そのため、高歯26a1が嵌入するクラッチ前部23b1およびクラッチ中歯23b2の歯溝23b8,23b10は、クラッチ前歯23b1およびクラッチ中歯23b2に対して逆の位置の歯溝(図8におけるクラッチ前歯23b1またはクラッチ中歯23b2に隣接する下側の歯溝23b8,23b10)となる。その他の作用は、スリーブ26が減速する場合と同様である。
For example, when the
上述の説明から明らかなように、クラッチ前歯23b1の外径が、スリーブの高歯26a1の内径より大きく低歯26a2の内径より小さいので、軸動装置27によってスリーブ26が第1クラッチリング23に接近すると、スリーブ26の高歯26a1は、第1クラッチリング23のクラッチ前歯23b1に端面同士が接触し、スリーブ26と第1クラッチリング23との回転差が減少する。そして、クラッチ前歯23b1の間にスリーブ26の高歯26a1が回転軸線CL方向に進入し、高歯26a1の側面とクラッチ前歯23b1の側面23b7とが当接し、例えば高歯26a1が慣性モーメントが小さくフリー状態である場合、高歯26a1が間に進入した隣り合うクラッチ前歯23b1の対向する側面23b7に対して高歯26a1が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させるとともにスリーブ26が第1クラッチリング23により接近する。そして、クラッチ前歯23b1とそのクラッチ前歯23b1に隣り合うクラッチ前歯23b1との間には、クラッチ中歯23b2が配置されているので、高歯26a1が噛合部(第1ドグクラッチ部23a)の前端面から第1所定量t1進入すると、スリーブ26の高歯26a1はクラッチ中歯23b2と当接する。そして、高歯26a1が間に進入したクラッチ前歯23b1とクラッチ中歯23b2の対向する側面23b7,23b9に対して高歯26a1が当接および弾発を繰り返すことで、さらに回転差を減少させる。そして、高歯26a1はクラッチ中歯23b2の側面23b9をガイドとしてクラッチ中歯23b2に隣接する歯溝23b10に嵌入する。このときに、スリーブ26の低歯26a2と第1クラッチリング23のクラッチ後歯23b3を含むすべてのドグクラッチ歯23bが同時に噛合する。これによって、回転差が小さくなった場合でも、スリーブ26の高歯26a1が進入した隣り合うクラッチ前歯23b1の対向する側面23b7間で当接および弾発を繰り返して移動する時間よりも短い時間で、スリーブの高歯26a1が進入した隣り合うクラッチ前歯23b1とクラッチ中歯23b2との対向する側面間23b7,23b9を移動するので、高歯26a1は素早くクラッチ中歯23b2に隣接する歯溝23b10に嵌入することができる。このようにして、回転差が小さくなった場合でも、スリーブ26の内歯26aと第1クラッチリング23のドグクラッチ部23bとを完全かつ迅速に噛合することができる。
As is clear from the above description, the outer diameter of the clutch front teeth 23b1 is larger than the inner diameter of the high teeth 26a1 of the sleeve and smaller than the inner diameter of the low teeth 26a2. Then, the end surfaces of the high teeth 26a1 of the
また、クラッチ前歯23b1は円周上に対向して2本設けられており、両歯23b1の歯間距離が長いので、スリーブ26と第1クラッチリング23との回転差が多い場合でも、スリーブ26の高歯26a1が第1クラッチリング23のクラッチ前歯23b1の間に容易に進入できる。スリーブ26の高歯26a1がクラッチ前歯23b1の間に侵入して回転差が少なくなった場合において、高歯26a1は、クラッチ前歯23b1より90度位相がずれたクラッチ中歯23b2に係合する。そして、高歯26a1がクラッチ中歯23b2の間に進入し、高歯26a1とクラッチ中歯23b2とが隣接した状態で噛み合うことで、高歯26a1とクラッチ前歯23b1が次に当接するまでの半分の時間でスリーブ26の内歯26aと第1クラッチリング23の第1ドグクラッチ部23aとを迅速に噛合させることができる。
Further, the clutch front teeth 23b1 are provided on the circumference in opposition to each other, and the distance between both teeth 23b1 is long. Therefore, even when there is a large rotational difference between the
なお、本実施形態におけるクラッチ中歯23b2の歯丈が、クラッチ前歯23b1の歯丈と同一としたが、これに限定されず、クラッチ中歯は、歯先円の外径がスリーブの高歯の歯先円の内径より大きく、かつ低歯の歯先円の内径より小さいものであればよく、例えばクラッチ中歯の歯丈が、クラッチ前歯の歯丈よりも高いものでもよい。 In addition, although the tooth height of the clutch middle teeth 23b2 in this embodiment is the same as the tooth height of the clutch front teeth 23b1, the present invention is not limited to this, and the clutch middle teeth have an outer diameter of the tip circle of the high teeth of the sleeve. What is necessary is just to be larger than the inner diameter of the tooth tip circle and smaller than the inner diameter of the low tooth tip circle. For example, the tooth height of the clutch middle teeth may be higher than the tooth height of the clutch front teeth.
また、クラッチ前歯はクラッチリングの円周上に対向して2本のものとしたが、これに限定されず、例えば、クラッチリングの円周上に互いに均等な距離で3本或いはそれ以上配置されるものでもよい。 In addition, the clutch front teeth are two opposed to each other on the circumference of the clutch ring. However, the present invention is not limited to this. For example, three or more clutch teeth are arranged at equal distances from each other on the circumference of the clutch ring. May be used.
また、クラッチ中歯は、クラッチ前歯から円周方向に90度位相をずらしたところに配置されるものとしたが、これに限定されず、例えば、隣り合うクラッチ前歯の円周方向上の間にあればよく、隣り合うクラッチ前歯間の中央付近に位置するのが望ましい。 Further, the clutch middle teeth are arranged at a position shifted by 90 degrees in the circumferential direction from the clutch front teeth. However, the present invention is not limited to this. For example, between the clutch front teeth on the circumferential direction of the clutch front teeth. It suffices if it is present, and it is desirable to be located near the center between adjacent front teeth of the clutch.
また、回転軸を、クラッチ12を介してエンジン11の出力軸に回転連結される自動変速機の入力シャフト(入力軸)22としたが、これに限定されず、例えば自動変速機より駆動輪側に回転トルクを伝達する出力シャフトを回転軸としてもよい。具体的には、エンジンの出力軸にクラッチを介して連結される自動変速機の入力軸と、該入力軸に対して平行に設けられるとともに伝達ギヤを介して回転連結されるカウンタシャフトと、該カウンタシャフトに対して平行な回転軸線を有し、前記カウンタシャフトに設けられた複数の伝達ギヤに噛合する複数の遊転ギヤが設けられた出力シャフトとを有する自動変速機の構造において、この出力シャフトを回転軸としてもよい。この場合、スリーブ側が大きな慣性モーメントを有し、クラッチリング側が小さな慣性モーメント(フリー)とを有するものとなる。 The rotation shaft is the input shaft (input shaft) 22 of the automatic transmission that is rotationally connected to the output shaft of the engine 11 via the clutch 12, but is not limited to this. An output shaft that transmits rotational torque may be used as the rotation axis. Specifically, an input shaft of an automatic transmission that is connected to an output shaft of the engine via a clutch, a counter shaft that is provided in parallel to the input shaft and is rotationally connected via a transmission gear, In the structure of an automatic transmission having an output shaft having a rotation axis parallel to the counter shaft and provided with a plurality of idle gears meshing with a plurality of transmission gears provided on the counter shaft, The shaft may be a rotational axis. In this case, the sleeve side has a large moment of inertia and the clutch ring side has a small moment of inertia (free).
また、自動変速機の入力軸に回転連結する回転軸とは、本実施形態のように回転軸が入力軸に直結している場合を含むものであり、自動変速機の出力軸に回転連結する回転軸とは、回転軸が出力軸(出力シャフト)に直結している場合を含むものである。 Further, the rotary shaft that is rotationally connected to the input shaft of the automatic transmission includes the case where the rotary shaft is directly connected to the input shaft as in this embodiment, and is rotationally connected to the output shaft of the automatic transmission. The rotating shaft includes a case where the rotating shaft is directly connected to the output shaft (output shaft).
本発明は、上記しかつ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。 The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist.
13・・・自動変速機、22・・・入力軸・回転軸(入力シャフト)、23・・・クラッチリング(第1クラッチリング)、23a・・・噛合部・ドグクラッチ部(第1ドグクラッチ部)、23b1・・・クラッチ前歯、23b2・・・クラッチ中歯、23b3・・・クラッチ後歯、24・・・クラッチリング(第2クラッチリング)、25・・・ハブ(クラッチハブ)、26・・・スリーブ、26a・・・スプライン(内歯)、27・・・軸動装置、28・・・出力軸(出力シャフト)、CL・・・軸線(回転軸線)、FE・・・前端面、RE・・・後端位置、t1・・・第1所定量、t2・・・第2所定量。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に回転連結されたクラッチリングと、
前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたハブと、
前記ハブとスプラインで前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブと、
前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置と、
前記クラッチリングの前記スリーブ側に突出した噛合部に形成され前記スリーブの軸動に応じて前記スプラインと係脱可能に噛合するドグクラッチ部とを備え、
前記スリーブに形成されたスプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、
前記ドグクラッチ部は、外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さく前記高歯と同数のクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記噛合部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、外径が前記高歯の内径より大きく前記低歯の内径より小さい前記高歯と同数のクラッチ中歯が、前記クラッチ前歯と位相が異なる位置で前記噛合部の前端面から第1所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されるとともに、前記スプラインの歯溝と噛合可能な後歯が、前記噛合部の前端面から前記第1所定量より大きい第2所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されている自動変速機用ドグクラッチ。 A rotary shaft that is rotatably connected to one of the input shaft and output shaft of the automatic transmission and is rotatably supported about the axis;
A clutch ring rotatably supported on the rotating shaft and rotationally connected to the other of the input shaft and the output shaft;
A hub fixed to the rotating shaft adjacent to the clutch ring;
A sleeve fitted to the hub and the spline so as to be movable in the axial direction;
An axial movement device for moving the sleeve in the axial direction;
A dog clutch portion that is formed in a meshing portion that protrudes toward the sleeve of the clutch ring and meshes with the spline in a releasable manner according to the axial movement of the sleeve;
The spline formed on the sleeve has a plurality of high teeth formed higher in height than the remaining low teeth,
The dog clutch portion has an outer diameter that is larger than an inner diameter of the high teeth and is smaller than an inner diameter of the low teeth, and the same number of clutch front teeth as the high teeth correspond to the high teeth from the front end surface of the meshing portion. The intermediate teeth of the same number of the high teeth as the outer teeth having an outer diameter larger than the inner diameter of the high teeth and smaller than the inner diameter of the low teeth are at a position out of phase with the front teeth of the clutch. The rear teeth that extend from the position retracted from the front end surface of the engagement portion by a first predetermined amount to the rear end position of the dog clutch portion and can mesh with the tooth groove of the spline are formed at the front end of the engagement portion. A dog clutch for an automatic transmission formed to extend from a position retracted from a surface by a second predetermined amount larger than the first predetermined amount to a rear end position of the dog clutch portion.
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