JP7505122B2 - トルク伝達要素 - Google Patents

Description

本発明はドッグクラッチの一部を構成するトルク伝達要素に関する。

同軸上にある駆動側と被動側との間のトルクの伝達・遮断を行うドッグクラッチ（ジョークラッチ）は、相対する円筒端面にある角形形状、放射状などの凹凸部によって係合を行うかみあいクラッチである。特許文献１に開示されたドッグクラッチのうち軸に沿って移動するトルク伝達要素は、軸を囲むリングと、リングから軸方向に突出する複数の突起と、を備えている。トルク伝達要素は突起とリングとの間の高低の差が大きい一体成形品である。

特許第５１０６３８５号公報

先行技術では、トルク伝達要素の突起を作製する加工が煩雑である。

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、簡易に作製できるトルク伝達要素を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明は、軸方向に延びる複数の溝が外周に設けられた軸に配置されるトルク伝達要素であり、軸を囲むリングと、リングの周方向に互いに間隔をあけてリングと軸との間に複数配置され、各々の一部がリングの軸方向の外側に位置するブロックと、を備える。ブロックは、軸の外周に面する内面に設けられた歯と、内面の反対の外面に設けられた第１の結合部と、を備える。歯は軸の溝にはまり合い、リングは第１の結合部にはまり合う第２の結合部を備える。

第１の態様によれば、軸を囲むリングの周方向に互いに間隔をあけて、リングと軸との間にブロックが複数配置され、リングの軸方向の外側にブロックの一部が位置する。軸の外周に面するブロックの内面に設けられた歯が、軸の溝にはまり合う。ブロックの内面の反対の外面に設けられた第１の結合部が、リングの第２の結合部にはまり合い、トルク伝達要素が作製される。リングとブロックとが別の部材なので、トルク伝達要素の作製を簡易にできる。

第２の態様によれば、第１の態様において、第２の結合部に隣接するリングの接触部がブロックの外面に対向する。ブロックの径方向の外側への移動がリングに制限される。

第３の態様によれば、第１又は第２の態様において、第１の結合部および第２の結合部は、片方が凸部であり、もう片方が凸部にはまり合う穴である。凸部と穴とがはまり合うので、ブロックの軸方向および周方向への移動がリングに制限される。

第４の態様によれば、第３の態様において、凸部と穴との間に軸方向の第１の隙間がある。第１の隙間の分だけリングに対してブロックが移動できるので、ブロックがトルクを伝達するときのブロックのモーメントによる、リングに作用する力を低減できる。よってリングの破損を低減できる。

第５の態様によれば、第３又は第４の態様において、凸部と穴との間に周方向の第２の隙間がある。第２の隙間の分だけリングに対するブロックの周方向の位置の制限を緩和できる。トルクを伝達するときにブロックがリングに加える力を低減できるので、リングの破損を低減できる。

第６の態様によれば、第１から第５の態様のいずれかにおいて、ブロックは焼結体である。よって切削等のブロックの二次加工を低減できる。

一実施の形態におけるトルク伝達要素の斜視図である。 リング及びブロックの斜視図である。 ドッグクラッチの正面図である。 トルク伝達要素の断面図である。 図３のＶ－Ｖ線におけるトルク伝達要素の断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は一実施の形態におけるトルク伝達要素１０の斜視図である。トルク伝達要素１０は、軸線Ｏを中心とする円形のリング１１と、リング１１の周方向に互いに間隔をあけて複数配置されたブロック２０と、を備えている。本実施形態では同じ形をした同じ大きさの６つのブロック２０が、周方向に等しい間隔をあけてリング１１に配置されている。

ブロック２０は、軸線Ｏを向く内面２１に、軸線Ｏに平行な歯２２が複数設けられている。歯２２の形状は特に限定されない。歯２２は、軸方向から見て、例えばインボリュート曲線などの曲線に囲まれたものや角型など適宜設定される。

図２はリング１１及びブロック２０の斜視図である。リング１１及びブロック２０はそれぞれ金属製である。リング１１は例えば鍛造による一体成形品（鍛造品）である。ブロック２０は例えば焼結体である。リング１１には油溝（図示せず）が設けられている。

ブロック２０は、内面２１の反対を向く外面２３に第１の結合部２４が設けられている。第１の結合部２４は、外面２３の軸方向の中央の位置に設けられている。本実施形態では第１の結合部２４は、軸方向の幅よりも周方向の長さが長く、外面２３に開口し内面２１に通じていない閉じた穴である。内面２１に穴が開口していないので、歯２２はブロック２０の内面２１の軸方向の全長に亘って連続している。これにより歯２２が破損し難くなる。

リング１１は、ブロック２０の第１の結合部２４にはまり合う第２の結合部１２と、第２の結合部１２に隣接する接触部１３と、を備えている。接触部１３は、第２の結合部１２の周方向の両側に隣接してリング１１に設けられている。第２の結合部１２と接触部１３とがつながる隅には丸みが施されている。隅の応力を緩和するためである。

本実施形態では第２の結合部１２は、軸方向の厚さよりも周方向の長さが長く、リング１１の径方向の内側へ突出する凸部である。凸部の軸方向の厚さはリング１１の軸方向の厚さとほぼ等しい。凸部を軸方向から見た形は、径方向の内側へ向かうにつれて周方向の長さが短くなる台形である。リング１１の径方向の厚さは、第２の結合部１２（凸部）及び油溝（図示せず）を除き、リング１１の周方向の全長に亘ってほぼ一定である。リング１１の特定の部分の応力が過大にならないようにするためである。

ブロック２０は、第１の結合部２４と第２の結合部１２とがはまり合ったときに、リング１１の径方向の内側に位置する第１部２５と、第１部２５の軸方向の外側に隣接する第２部２６と、を備えている。第１の結合部２４は、第１部２５に設けられている。本実施形態では、第１部２５の径方向の厚さは、第２部２６の径方向の厚さと等しい。第２の結合部１２（凸部）と第１の結合部２４（穴）とのはめあいは、すきまばめである。

図１に戻って説明する。第２部２６は、リング１１の軸方向の外側に位置する。本実施形態では第２部２６は、リング１１の軸方向の両側に設けられている。第２部２６は、周方向の一方を向く第１面２７と、第１面２７の反対側に位置し周方向の他方を向く第２面２８と、を備えている。第１面２７は、軸線Ｏとほぼ平行な平面を含む。第２面２８は、リング１１から軸方向へ離れるにつれて、第１面２７へ近づくように傾斜する傾斜面を含む。

図３はトルク伝達要素１０を含むドッグクラッチ３０の正面図である。ドッグクラッチ３０は、軸３１と第１部材３６又は第２部材４０との間のトルクの伝達・遮断を行う装置である。軸３１の外周には軸方向に延びる溝３２が複数設けられている。軸３１には、円環状のハブ３３が、軸方向に移動不能に固定されている。ハブ３３の内周面には、軸３１の溝３２にはまり合う歯３４（図４参照）が設けられている。軸３１の溝３２にハブ３３の歯３４がはまり合い、ハブ３３は軸３１と一体に回転する。ハブ３３は軸３１の一部である。

ハブ３３の外周面には、軸方向に延びる溝３５が設けられている。溝３５は、ハブ３３の軸方向の全長に亘って延びている。ハブ３３の溝３５に、トルク伝達要素１０のブロック２０に設けられた歯２２（図１参照）がはまり合う。トルク伝達要素１０は軸３１と一体に回転しながら、歯２２がはまり合う溝３５に沿って軸方向に移動できる。アクチュエータ（図示せず）を作動してリング１１を軸方向に移動させると、リング１１に連れてブロック２０が移動する。

第１部材３６は、軸３１と相対回転可能、且つ、軸方向に移動不能に軸３１に固定されている。第１部材３６の外周面には、第１のギヤを構成する山（図示せず）が設けられている。第１部材３６の軸方向の端面には複数の突起３７が設けられている。トルク伝達要素１０が軸方向に移動してブロック２０の第２部２６に第１部材３６の突起３７がかみ合うと、軸３１と第１部材３６との間にトルクが伝達される。第２部２６と突起３７とのかみ合いが解除されると、軸３１と第１部材３６との間のトルクの伝達が遮断される。

突起３７は、周方向の一方を向く第３面３８と、第３面３８の反対側に位置し周方向の他方を向く第４面３９と、を備えている。第３面３８は、軸線Ｏとほぼ平行な平面を含む。第４面３９は、突起３７の軸方向の先端へ向かうにつれて、第３面３８へ近づくように傾斜する傾斜面を含む。第２部２６の第１面２７に突起３７の第３面３８が対面し、第２部２６の第２面２８に突起３７の第４面３９が対面すると、トルク伝達要素１０の第２部２６と突起３７とがかみ合う。

第２部２６の第２面２８及び突起３７の第４面３９は、第２面２８と第４面３９とを押し付ける方向のトルク（例えばコースティングトルク）に応じて第１部材３６とトルク伝達要素１０とを軸方向に離隔する推力を発生する。第２部２６の第１面２７及び突起３７の第３面３８は、第１面２７と第３面３８とを押し付けて第１部材３６とトルク伝達要素１０との間にトルク（例えばドライブトルク）を伝達する。第１面２７と第３面３８とを押し付けてトルクを伝達するときにトルク伝達要素１０に加わる力は、第２面２８と第４面３９とを押し付けてトルクを伝達するときにトルク伝達要素１０に加わる力よりも大きい。

トルク伝達要素１０を挟んで第１部材３６の軸方向の反対側に第２部材４０が配置されている。第２部材４０は、軸３１と相対回転可能、且つ、軸方向に移動不能に軸３１に固定されている。第２部材４０の外周面には、第２のギヤを構成する山（図示せず）が設けられている。第２のギヤの歯数は、第１のギヤの歯数と異なる。

第２部材４０の軸方向の端面には複数の突起３７が設けられている。トルク伝達要素１０が軸方向に移動して第２部２６に突起３７がかみ合うと、軸３１と第２部材４０との間にトルクが伝達される。第２部２６と突起３７とのかみ合いが解除されると、軸３１と第２部材４０との間のトルクの伝達が遮断される。

図４は軸３１に配置されたトルク伝達要素１０の軸線Ｏを含む断面図である。図４では軸線Ｏを境にしたトルク伝達要素１０の片側の図示が省略されている。トルク伝達要素１０のリング１１の第２の結合部１２（凸部）とブロック２０の第１の結合部２４（穴）とがはまり合い、リング１１と軸３１（ハブ３３）との間にブロック２０が配置される。

リング１１とブロック２０とが別の部材なので、トルク伝達要素１０を構成するリング１１とブロック２０とを別々に製造できる。これにより軸方向の寸法の変化（リング１１と第２部２６との高低の差）が大きいトルク伝達要素１０の作製を簡易にできる。ブロック２０が焼結体であると、切削等のブロック２０の二次加工を低減できるので、より好ましい。

ブロック２０に設けられた穴２４に、リング１１に設けられた凸部１２がはまり合うので、リング１１に設けた穴に、ブロック２０に設けた凸部がはまり合う場合に比べ、リング１１の軸方向の厚さを薄くできる。

リング１１に設けられた凸部１２は、軸方向の厚さよりも周方向の長さが長く、凸部１２の軸方向の厚さは、リング１１の軸方向の厚さとほぼ等しい。これによりリング１１の軸方向の厚さを薄くしつつ、凸部１２の断面積を確保し、凸部１２の機械的強度を確保できる。

ブロック２０の歯２２とハブ３３の溝３５との間に遊び（隙間）があるので、ブロック２０がトルクを伝達するときに、遊びの分だけ凸部１２周りのモーメントがブロック２０に生じる。トルク伝達要素１０の凸部１２と穴２４との間には軸方向の第１の隙間１４がある。第１の隙間１４の分だけリング１１に対してブロック２０が軸方向に移動できるので、ブロック２０のモーメントによる、リング１１に作用する力を低減できる。よってリング１１によるブロック２０の拘束を低減し、リング１１の破損を低減できる。

第１の隙間１４の大きさを、凸部１２周りのモーメントによるブロック２０の移動量より大きくすると、ブロック２０のモーメントによってリング１１を回転させる力が、リング１１に加わらないようにできる。ブロック２０のモーメントによるリング１１の破損を防ぐことができる。

図５は図３のＶ－Ｖ線におけるトルク伝達要素１０の軸線Ｏに垂直な断面図である。図５ではトルク伝達要素１０のブロック２０の一つが図示されている。凸部１２に隣接するリング１１の接触部１３は、ブロック２０の外面２３に対向している。ブロック２０に遠心力が作用しないときにブロック２０の外面２３と接触部１３との間に隙間があっても良いし、ブロック２０の外面２３と接触部１３とが常に接していても良い。接触部１３は、ブロック２０に遠心力が作用したときにはブロック２０に接し、ブロック２０の径方向の外側への移動を制限する。接触部１３は第２の結合部１２の周方向の両側に隣接しているので、第２の結合部１２と接触部１３とが軸方向に隣接する場合に比べ、リング１１の軸方向の厚さを薄くできる。

第１部材３６（図３参照）の突起３７にブロック２０の第２部２６（図４参照）がかみ合うと、トルク伝達要素１０は軸３１と第１部材３６との間にトルクを伝達する。第１部材３６の突起３７にかみ合う第２部２６はリング１１に６つ設けられているが、第２部２６と突起３７との間の実際のトルクの伝達は、６つの第２部２６のうち突起３７に接するものだけである。突起３７に接する第２部２６の数が多いほど、一つの第２部２６に加わる力は小さくなるので、トルク伝達要素１０に必要な機械的強度は小さくなり、好ましい。従来は突起とリングとを備えるトルク伝達要素が一体成形品なので（特許文献１）、第１部材３６の突起３７に接するトルク伝達要素の突起の数が多くなるように、突起の周方向の間隔（ピッチ）のばらつきを小さくするため、切削等の二次加工を突起に施している。

これに対しトルク伝達要素１０は、凸部１２と穴２４との間に周方向の第２の隙間１５がある。第２の隙間１５によって、リング１１に対してブロック２０がそれぞれ周方向に移動できる。第２の隙間１５の大きさは、リング１１がブロック２０の周方向の位置を拘束しないように、ブロック２０の周方向の位置が、ブロック２０の歯２２がハブ３３の溝３５にはまり合う位置で決まるような大きさにするのが好ましい。リング１１によるブロック２０の周方向の位置の制限が無くなるので、切削等の二次加工をしなくても、リング１１に配置された第２部２６の周方向の間隔（ピッチ）のばらつきを小さくできる。

第１部材３６の突起３７の周方向のピッチの精度を確保すれば、第１部材３６の突起３７にブロック２０の第２部２６がかみ合うときに、多数の第２部２６が突起３７に接するようにできる。トルク伝達要素が一体成形品の場合に比べ、トルクを伝達するときにトルク伝達要素１０に加わる力をリング１１の周方向において均等化できるので、トルク伝達要素１０の安全率を小さくできる。トルク伝達要素１０の機械的強度を過剰にする必要がなくなるので、リング１１を薄くしたりブロック２０を小さくしたりできる。よってトルク伝達要素１０の小型軽量化が期待できる。

第２の隙間１５が存在すると、ブロック２０がトルクを伝達するときにブロック２０がリング１１に加える力を低減できる。よってリング１１によるブロック２０の拘束を低減し、リング１１の破損を低減できる。第２の隙間１５の大きさが、ブロック２０の周方向の位置が、ブロック２０の歯２２がハブ３３の溝３５にはまり合う位置で決まるような大きさの場合には、トルクを伝達するときにブロック２０にかかる力がリング１１に伝わらないので、リング１１の破損を防ぐことができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えばリング１１やブロック２０の形状、リング１１に配置されるブロック２０の数などは適宜設定できる。

実施形態では、ブロック２０の第２部２６の第１面２７と軸線Ｏとがほぼ平行であり、第２部２６の第２面２８と軸線Ｏとがねじれの位置にある場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１面２７や第２面２８の軸線Ｏに対する角度は適宜設定できる。例えば第２部２６の第２面２８を軸線Ｏとほぼ平行な面にしたり、第１面２７や第２面２８の中に軸線Ｏに対する角度が異なる複数の面を設けたりすることは当然可能である。

実施形態では、リング１１に配置される複数のブロック２０が全て同じ大きさの場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸方向の長さが異なる複数種のブロック２０をリング１１に配置して、リング１１からの第２部２６の軸方向の高さを異ならせることは当然可能である。

実施形態では、ブロック２０の第１部２５の径方向の厚さが、第２部２６の径方向の厚さと等しい場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。トルク伝達要素１０の第２部２６がかみ合う部材との関係で、第１部２５の径方向の厚さを第２部２６の径方向の厚さより薄くしたり、第１部２５の径方向の厚さを第２部２６の径方向の厚さより厚くしたりすることは当然可能である。

実施形態では、トルク伝達要素１０の軸方向の両側に第１部材３６及び第２部材４０が配置されたドッグクラッチ３０を説明し、軸線Ｏに垂直な面に関して対称なブロック２０をリング１１に配置することで、ブロック２０の第２部２６がリング１１の軸方向の両側に設けられる場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材３６又は第２部材４０が省略されたドッグクラッチ３０の場合には、ブロック２０の第２部２６はリング１１の軸方向の片側に設けられていれば良い。この場合のトルク伝達要素１０は、軸線Ｏに垂直な面に関して非対称なブロックをリング１１に配置する。

実施形態では、軸３１に配置されたハブ３３にトルク伝達要素１０を配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ハブ３３を省略して、軸３１の溝３２にトルク伝達要素１０の歯２２をはまり合わせることは当然可能である。

実施形態では、凸部からなる第２の結合部１２をリング１１に設け、穴からなる第１の結合部２４をブロック２０に設ける場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。リング１１の第２の結合部１２を穴とし、ブロック２０の第１の結合部２４を凸部とすることは当然可能である。凸部や穴の形状や数は適宜設定できる。この場合も凸部と穴とのはめあいをすきまばめにすることにより、実施形態と同様の作用効果を実現できる。

実施形態では、リング１１の第２の結合部１２と接触部１３とが周方向に隣接する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２の結合部１２と接触部１３とが軸方向に隣接するように第２の結合部１２及び接触部１３をリング１１に設けることは当然可能である。

実施形態では、凸部からなる第２の結合部１２が設けられたリング１１が一体成形品（鍛造品）の場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。凸部とリング１１とを別々に製造し、圧入や溶接などによりリング１１に凸部を接合することは当然可能である。ブロック２０に凸部を設ける場合も、ブロック２０に凸部が一体に設けられた焼結体としたり、凸部とブロック２０とを別々に製造し、圧入や溶接などによりブロック２０に凸部を接合したりすることは当然可能である。

１０ トルク伝達要素
１１ リング
１２ 第２の結合部（凸部）
１３ 接触部
１４ 第１の隙間
１５ 第２の隙間
２０ ブロック
２１ 内面
２２ 歯
２３ 外面
２４ 第１の結合部（穴）
２６ 第２部（ブロックの一部）
３１ 軸
３３ ハブ（軸の一部）
３５ 溝

Claims (5)

1. 軸方向に延びる複数の溝が外周に設けられた軸に配置されるトルク伝達要素であって、
   前記軸を囲むリングと、
   前記リングの周方向に互いに間隔をあけて前記リングと前記軸との間に複数配置され、各々の一部が前記リングの軸方向の外側に位置するブロックと、を備え、
   前記ブロックは、前記軸の前記外周に面する内面に設けられた歯と、
   前記内面の反対の外面に設けられた第１の結合部と、を備え、
   前記歯は、前記軸の前記溝にはまり合い、
   前記リングは、前記第１の結合部にはまり合う第２の結合部と、
   前記第２の結合部に隣接する接触部と、を備え、
   前記接触部は、前記ブロックの前記外面に対向するトルク伝達要素。
2. 軸方向に延びる複数の溝が外周に設けられた軸に配置されるトルク伝達要素であって、
   前記軸を囲むリングと、
   前記リングの周方向に互いに間隔をあけて前記リングと前記軸との間に複数配置され、各々の一部が前記リングの軸方向の外側に位置するブロックと、を備え、
   前記ブロックは、前記軸の前記外周に面する内面に設けられた歯と、
   前記内面の反対の外面に設けられた第１の結合部と、を備え、
   前記歯は、前記軸の前記溝にはまり合い、
   前記リングは、前記第１の結合部にはまり合う第２の結合部を備え、
   前記第１の結合部および前記第２の結合部は、片方が凸部であり、もう片方が前記凸部にはまり合う穴であるトルク伝達要素。
3. 前記凸部と前記穴との間に軸方向の第１の隙間がある請求項２記載のトルク伝達要素。
4. 前記凸部と前記穴との間に周方向の第２の隙間がある請求項２又は３に記載のトルク伝達要素。
5. 前記ブロックは焼結体である請求項１から４のいずれかに記載のトルク伝達要素。

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