特開 2022-146837 噛み合いクラッチ機構、摩擦クラッチ機構、及び２段変速装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022146837

(43)【公開日】2022-10-05

(54)【発明の名称】噛み合いクラッチ機構、摩擦クラッチ機構、及び２段変速装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 11/04 20060101AFI20220928BHJP

   F16D 13/52 20060101ALI20220928BHJP

   F16H 3/48 20060101ALI20220928BHJP

   F16H 3/02 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

F16D11/04 Z

F16D13/52 D

F16H3/48

F16H3/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2021080672

(22)【出願日】2021-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】597021598

【氏名又は名称】株式会社イケヤフォ－ミュラ

(72)【発明者】

【氏名】池谷 信二

【テーマコード（参考）】

3J056

3J528

【Ｆターム（参考）】

3J056AA03

3J056AA60

3J056BA02

3J056BB02

3J056BB05

3J056BB15

3J056BB21

3J056CA02

3J056CA07

3J056CA12

3J056CC03

3J056CC12

3J056DA18

3J056GA05

3J056GA12

3J528EA21

3J528EA27

3J528EB33

3J528EB63

3J528EB74

3J528FC14

3J528FC32

3J528FC63

3J528FC64

3J528GA08

3J528JA01

3J528JD01

3J528JE02

3J528JG01

3J528JJ01

(57)【要約】

【課題】 変速時にトルクが途切れないようにする事と、低速段時にコーストトルクを伝達できようにした噛み合いクラッチ機構、摩擦クラッチ機構、及び２段変速装置を提供する。
【解決手段】低速段は、ロック機能を有する噛み合いクラッチで、高速段は摩擦クラッチでトルク伝達する機構である。高速段、低速段ともにコーストトルク伝達が可能で、変速はアップダウンともにシームレス変速が可能である。ドライブ、コーストの両方向のトルク伝達が可能で、例えば電動車両に使用した時、後進時及びエネルギー回生時の逆トルク伝達が可能となる。更にワンウエイクラッチ機能で、高速段への変速時にトルク切れがなくその上スムーズな変速が可能となる。更に高速段での使用時は、低速段に噛み合いクラッチを使用するため、摩擦クラッチのドラッグトルクによるロスが発生せず、効率が上昇する。
【選択図】図３２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

後述するケースに回転自在に支持された第一回転体と、該第一回転体に設けられた第一ドッグクラッチの歯底から歯先までの距離をＨとし、第一ドッグクラッチの、後述する第二ドッグクラッチに正トルク（ドライブトルク）を伝達する側の歯面にＸ＜ＨなるＡ点を定義し、Ａ点から歯先Ｈにかけての歯面が回転軸線に対し平行または第二クラッチを引き込む方向に傾斜し、前記Ａ点から前記歯底を結ぶ傾斜面を設け、第一ドッグクラッチの第二ドッグクラッチに負のトルク（コーストトルク）を伝達する歯面は、歯底からＸ－△Ｘの距離まで回転軸線に平行または第二噛み合いクラッチを引き込む方向、または離脱する方向であって摩擦角以下に僅かに傾斜し、前記Ｘ－△Ｘから歯先Ｈまでは前記回転軸線に対し４５度以上であって８０度以下に傾いた斜面から構成される第一ドッグクラッチと、ドライブ側歯面が前記第一ドッグクラッチのドライブ歯面のＸから先端Ｈまでと回転軸線に対し同一角度であり、コースト歯面は第一ドッグクラッチのコースト歯面の歯底からＸ－△Ｘまでの歯面と同一角度で、該部分は互いに隙間なく接触する歯型を有し、内径部に後述する第一ハブに回転方向は固定され軸方向にのみ摺動自在に係合し、後述する押圧手段で、第一ドッグクラッチとの噛み合い方向に押圧される推力を受圧する手段及び後述するシフト機構の軸移動力を授受する手段を有する第二ドッグクラッチと、第二ドッグクラッチに第一ドッグクラッチとの噛み合い方向への軸力を付勢する押圧手段と、第二ドッグクラッチを軸方向に移動させ、第一ドッグクラッチとの噛み合いを、結合分離させるシフト機構と、シフト機構を駆動するアクチュエーターと、外周部に第二ドッグクラッチを回転方向に固定し、軸方向には摺動可能に係合する手段を有し、内径部に前記第一回転体を回転自在に支持するベアリングを係合する後述するケースに締結部材等で固定または一体に作られた第一ハブと、前記第一回転体、第一、第二ドッグクラッチ、第一ハブ、シフト機構、アクチュエーター等をマウントするケースからなる噛み合いクラッチ機構。

【請求項2】

請求項１の第一回転体が、ケースに回転自在に取り付けられたドライブシャフトまたはトルク伝達軸の外周に回転自在に係合する第二回転体であって、請求項１の第一ハブが、前記ドライブシャフトまたはトルク伝達軸に締結または一体に成形された第二ハブであることを特徴とする噛み合いクラッチ機構。

【請求項3】

請求項１、２のシフト機構が、第二ドッグクラッチを駆動する部材とアクチュエーターにより駆動されるシフト部材から構成され、該部材同士が相対運動を惹起しないように固定締結または一体的に成形され、第二ドッグクラッチを前記第一ドッグクラッチと噛み合い及び離脱方向に駆動する、請求項１、２の噛み合いクラッチ機構。

【請求項4】

請求項３の前記第二ドッグクラッチを駆動する部材が、前記アクチュエーターにより駆動される部材と軸方向または揺動方向に摺動可能に係合し、前記アクチュエーターにより駆動される部材が、前記第二ドッグクラッチを前記第一ドッグクラッチと離脱する方向にのみ弾性体を介し駆動し、結合する方向には弾性体を介さず駆動されることを特徴とする請求項１、２の噛み合いクラッチ機構。

【請求項5】

前記第二ドッグクラッチを駆動する部材を、前記アクチュエーターで駆動される部材により、第一ドッグクラッチと噛み合い及び離脱の双方向に弾性体を介して駆動されることを特徴とする請求項１、２の噛み合いクラッチ機構。

【請求項6】

第二ドッグクラッチを第一ドッグクラッチ方向に押圧する手段と、請求項５の弾性体が同一部材であるであることを特徴とする請求項１、２の噛み合いクラッチ機構。

【請求項7】

モーター等の駆動部材の出力を受ける手段を有し、ケースにベアリング等で回転自在に支持されるドライブシャフトと、該ドライブシャフトに回転自在または固定された低速ドライブギヤー及び高速ドライブギヤーと、外部材を駆動する外部材駆動手段を有し、ケースにベアリング等で回転自在に支持されるドリブンシャフトと、該ドリブンシャフトに回転自在に係合または固定された前記低速ドライブギヤーと噛み合う低速ドリブンギヤー及び高速ドライブギヤーと噛合する高速ドリブンギヤーからなる２列歯車機構であって、低速歯車列の低速ドライブギヤーまたは低速ドリブンギヤーの一方の低速ギヤーはその支持軸に固定され、他の低速ギヤーがその支持軸に回転自在に係合し、該軸と他の低速ギヤー間のトルクの伝達解放を行う噛み合いクラッチと、高速歯車列の一方の高速ギヤーが該高速ギヤーの支持軸に固定され、他の高速ギヤーが該ギヤーの支持軸に回転自在に係合し、他の高速ギヤーと該ギヤーの係合する軸の間を摩擦クラッチ機構でトルク伝達及び解放することを特徴とする２段変速装置。

【請求項8】

請求項７の噛み合いクラッチ機構が請求項２～６の噛み合いクラッチであることを特徴とする２段変速装置。

【請求項9】

請求項７の摩擦クラッチ機構が前記ドライブシャフトまたはドリブンシャフトに回転自在に係合し、該ドライブシャフトまたはドリブンシャフトが内径部を貫通しケースに第二ボスをベアリングで支持された高速ドライブギヤーまたは高速ドリブンギヤーと、該第二ボスのギヤーと反対側に前記ベアリングを挟んで、締結された内径部に第一摩擦部材を係合する手段と、摩擦部材押圧力を受圧する手段を有する第二クラッチハウジングと、該クラッチハウジングの内径軸方向位置に外径部に第二摩擦部材を係合する手段を有し、前記高速ドライブギヤーまたは前記高速ドリブンギヤーを回転自在に係合し、該歯車の中心部を貫通する前記ドライブシャフトまたは前記ドリブンシャフトに締結された第二摩擦クラッチハブと、前記第一、第二摩擦部材に与える押圧力を調整する押圧力調整部材と、該部材に押圧力を印加する弾性体と、前記弾性体の反力を前記第二クラッチハウジングに伝達する締結部材と、前記押圧力調整部材に前記弾性体の摩擦部材押圧力低減方向の軸力を印加するベアリングと、前記ベアリングに前記軸力を印加する第二摩擦クラッチアクチュエーターシャフトと、前記第二摩擦クラッチアクチュエーターシャフトを駆動する第二摩擦クラッチアクチュエーターからなる第二摩擦クラッチ機構。

【請求項10】

請求項１の第一回転体が後述のインターナルギヤーであり、前記インターナルギヤーは内歯歯車と、第一摩擦部材の外径部を係合し、第一、第二摩擦部材の押圧力を受圧する手段を有する第一クラッチハウジングと、第一ハブの内径にベアリングで回転自在に、軸方向には固定係合される第一ボスと、第一ドッグクラッチを有し、前記インターナルギヤーに噛み合う第一プラネットピニオンと、モーター等の駆動部材の動力を受ける第一サンギヤーシャフトと、前記第一プラネットピニオンを回転自在に支持する手段と、外部材を駆動する外部材駆動手段と、前記第二摩擦部材の内径部を係合する手段を有し、第一サンギヤーの外周と第一ボスの内径に回転自在にベアリングで係合する第一プラネットキャリアと、駆動部材の動力を受け、ケースに回転自在に係合し、前記第一プラネットピニオンと噛み合う前記第一サンギヤーと、第一ドッグクラッチと前記第一ハブに係合する第二ドッグクラッチ等から構成される請求項１、３～６の噛み合いクラッチ機構と、前記インターナルギヤーと前記第一プラネットキャリア間のトルクの結合解放をする第一摩擦クラッチ機構とからなる２段変速装置。

【請求項11】

請求項１の第一回転体が後述する第二プラネットキャリアであり、モーター等の駆動部材により駆動する手段を有し、ケースと後述の第二プラネットキャリア内径部にベアリングで回転自在に支持された第二サンギヤーを有する第二サンギヤーシャフトと、前記第二サンギヤーシャフト外周に回転自在に係合し、前記第二サンギヤーよりピッチ円径の大きい第三サンギヤーと、外部材駆動手段と第二摩擦部材の内周部が係合する第一摩擦クラッチハブを有する第三サンギヤーシャフトと、前記第二サンギヤーと噛み合う第三歯車と、前記第三サンギヤーと噛み合い前記第三歯車よりピッチ径の小さい第四歯車を一体的に有する第二プラネットピニオンと、第一ドッグクラッチと第一クラッチハウジングと前記第二プラネットピニオンを回転自在に支持する支持軸を有し、第一ハブの内径部にベアリングで回転自在に軸方向には固定され支持される第二プラネットキャリアと、前記第一ドッグクラッチと前記第一ハブ外周部に係合する第二ドッグクラッチ等を含む請求項１、３～６の噛み合いクラッチ機構と、前記第三サンギヤーシャフトと前記第二プラネットキャリア間のトルクを結合解放する摩擦クラッチ機構を有する２段変速装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、噛み合いクラッチ機構、摩擦クラッチ機構、及び２段変速装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の特許文献１に示されるような遊星ギヤーユニットでモーターの回転速度を減速または等速で維持することを特徴としている２段変速装置が提案されている。しかし、高速段への変速時に一旦ニュートラルを通過するためトルク切れが発生するという問題があった。
また、特許文献２に示されるような電磁コイルの非通電及び通電で低速段と高速段を割り当てることにより電力消費効率を高め、運転者が知覚し得る変速ショックの軽減を図る装置が提案されている。しかし、この装置ではダブル噛み合いを防止するため低速段及び高速段のクラッチが共に非締結のニュートラルを設ける必要があり、変速時にトルク切れが生じ、更に低速段時にワンウエイクラッチでトルクを伝達するためコーストトルクを伝達できない問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－０１７６３２号公報

【特許文献2】特許第６５４５９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

解決しようとする課題は、変速時にトルクが途切れる事と、低速段時にコーストトルクを伝達できない点である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、２段変速機の変速のための、低速段を噛み合いクラッチ、高速段を摩擦クラッチで遊離結合する変速クラッチ機構の発明と、該変速クラッチ機構を利用した遊星ギヤーまたは２軸式歯車の２段変速機に関するものである。前記低速段の噛み合いクラッチの形状を、歯底から歯先までの高さがＨの対向する第一、第二ドッグクラッチとし、前記第一ドッグクラッチのドライブトルク伝達歯面は回転軸線に対し平行または噛み合いトルクにより第二ドッグクラッチを引き込む方向に僅かに傾斜させると共に、前記第一ドッグクラッチの歯底とドライブ歯面の歯底からＸの高さの点を結ぶ傾斜面を設けた形状とし、該斜面より第二ドッグクラッチが前記第一ドッグクラッチのドライブ歯面に噛み合う時、歯底からＸだけ浮くようにした。該第二ドッグクラッチが、前記第一ドッグクラッチの歯底から所定の高さＸまで浮き上がる形状となっている。尚Ｘは０を含む正数である。
更に前記第一ドッグクラッチのコースト歯面は歯底から前記Ｘ－△Ｘの位置まで、回転軸線に対し平行または、噛み合いトルクにより第二ドッグクラッチが噛み込む方向、または摩擦角以下で第二ドッグクラッチが離脱する方向の歯面を有し、前記Ｘ－△Ｘの位置から先端まで、回転軸線に対し４５度から８０度の範囲で傾斜させた形状の歯面とする。尚△Ｘは負の値を含む。

【0006】

第二ドッグクラッチのドライブ歯面は、第一ドッグクラッチの歯底からＸより歯先側の歯面に合致する回転軸線に対する角度を有し、コースト歯面は第一ドッグクラッチの歯底からＸ－△Ｘ以下の歯面と回転軸線に対し同一の角度を有する形状とする。

【0007】

更に、低速段においては第二ドッグクラッチを弾性体により、第一噛み合いクラッチに噛み合う方向に押圧し、ドライブトルクにより、前記斜面効果で第一ドッグクラッチの歯底から△Ｘだけ浮き上がっている第二ドッグクラッチを、コーストトルクが印加され噛み合い面が移動する時、第一ドッグクラッチの歯底に押し付け、該第二ドッグクラッチが、前記第一ドッグクラッチの歯底からＸ－△Ｘ以下の歯面に噛み合うようにする。このため該第一、第二ドッグクラッチは、ドライブトルクのみならずコーストトルクも伝達することができる。

【0008】

高速段への変速時、第二ドッグクラッチを移動させるシフト機構により、第二ドッグクラッチをドライブトルクにより第一ドッグクラッチの歯底からＸだけ浮き上がっている位置に保ち、第二ドッグクラッチ５がコースト方向へ移動しても、第二ドッグクラッチが第一ドッグクラッチの歯底方向へ移動できないようにする。

【0009】

前記シフト機構の操作と同時または少し遅れ、高速段の摩擦クラッチを結合する。高速段の摩擦クラッチを結合し始めると、第一、第二ドッグクラッチに印加されるトルクはドライブトルク方向のトルクが減少し、コーストトルクに移行する。この時シフト機構の働きで、第二ドッグクラッチは、歯底からＸの位置から更に噛み合い方向へ離脱する。第一ドッグクラッチの前記歯底からＸ－△Ｘより歯先の斜面である前期回転軸線に対し４５度から８０度の間で傾斜した斜面に接触する。そして該斜面の作用で、第二ドッグクラッチは第一ドッグクラッチに対し噛み合い離脱方向に付勢され、第一、第二ドッグクラッチの噛み合いは解放される。そして駆動トルクの伝達は高速段の摩擦クラッチに移行する。このため低速段から高速段への変速時にドッグクラッチと摩擦クラッチ双方から非駆動体にトルクが伝達され、該トルクはドッグクラッチから摩擦クラッチへ移行する際はトルクが途切れることなくスムーズに行われる。

【0010】

また、シフト機構が素早く第二ドッグクラッチを駆動すれば、第二ドッグクラッチは第一ドッグクラッチのコースト歯面に接触せず直接噛み合いを離脱させることも可能である。

【0011】

更に高速段の摩擦クラッチを結合し始め、第一、第二ドッグクラッチのドライブ歯面の噛み合い面圧が減少または０となった時、素早く該ドッグクラッチ噛み合いを解放するため、シフト機構を駆動するアクチュエーターと結合する部材と、第二ドッグクラッチを駆動する部材間を弾性体で結合し、シフトアップ時、前記アクチュエーターと結合する部材を、前記ドッグクラッチのドライブ歯面がまだ噛み合っている時に高速段位置まで移動させ、前記弾性体を変形させ位置エネルギーを蓄積し、前記高速段摩擦クラッチの結合力が増大し、前記ドッグクラッチのドライブ歯面の面圧が減少または消滅した時、瞬時に前記弾性体部材の位置エネルギーにより前記第二ドッグクラッチを駆動する部材を駆動し、瞬時に第一、第二ドッグクラッチの噛み合いを解放するような機構にすることもできる。

【0012】

本発明の２段変速装置は、遊星歯車列、または２軸式歯車列の低速段に、前述した特別な機能を有する噛み合いクラッチ機構を使用し、高速段には摩擦クラッチ機構を使用することにより、変速時に駆動トルクを遮断することなく変速可能２段変速装置である。

【発明の効果】

【0013】

本発明は低速段の時、ドライブ、コーストの両方向のトルク伝達が可能で、例えば電動車両に使用した時、後進時及びエネルギー回生時の逆トルク伝達が可能となる。更にワンウエイクラッチ機能で、高速段への変速時にトルク切れがなくその上スムーズな変速が可能となる。更に高速段での使用時は、低速段に噛み合いクラッチを使用するため、摩擦クラッチのドラッグトルクによるロスが発生せず、効率が上昇する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第一噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図2】第一、第二ドッグクラッチの歯で、正トルク方向に噛合している状態の断面図である。

【図3】第一、第二ドッグクラッチが負トルク方向に噛合している状態の断面図である。

【図4】第一、第二ドッグクラッチの結合が解放された時の断面図である。

【図5】第二噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図6】第三噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図7】第四噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図8】第一シフト機構の断面図である。

【図9】第二シフト機構の断面図である。

【図10】第五噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図11】第六噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図12】第三シフト機構の断面図である。

【図13】第三シフト機構の断面図である。

【図14】第三シフト機構の変速動作中の断面図である。

【図15】第三シフト機構の変速後の断面図である。

【図16】第四シフト機構の主断面図である。

【図17】第七噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図18】第八噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図19】第五シフト機構の断面図である。

【図20】第五シフト機構の断面図である。

【図21】第五シフト機構の変速動作中の断面図である。

【図22】第五シフト機構の変速後の断面図である。

【図23】第六シフト機構の断面図である。

【図24】第九噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図25】第十噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図26】第十一噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図27】第十二噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図28】第十三噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図29】第十四噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図30】第十五噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図31】第十六噛み合いクラッチ機構の主断面図である。

【図32】第三Ａ２段変速装置の主断面図である。

【図33】第三Ｂ２段変速装置の主断面図である。

【図34】第一Ａ２段変速装置の主断面図である。

【図35】第一Ｂ２段変速装置の主断面図である。

【図36】第五２段変速装置の主断面図である。

【図37】第六２段変速装置の主断面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0015】

図１に示す０１ａは、第一噛み合いクラッチ機構の主断面図である。図２に示す３、５は第一、第二噛み合いクラッチ（以下ドッグクラッチと称する）の歯の形状で、形状及び両者が正トルク（以下ドライブトルクと称する）方向に噛合している状態を示す。図３は第一及び第二ドッグクラッチ３、５が負のトルク（以下コーストトルクと称する）方向に噛み合っている状態を示す。図４は第一、第二ドッグクラッチ３、５の結合が解放された時の図を示す。図５に示す０１ｂは第二噛み合いクラッチ機構、図６に示す０１ｃは第三噛み合いクラッチ機構、図７に示す０１ｄは第四噛み合いクラッチ機構の主断面図である。
図８に示す０７ａは第一シフト機構、図９に示す０７ｂは第二シフト機構である。尚図１、３、４、５の噛み合いクラッチ機構は２段変速装置の低速段を受け持つ噛み合いクラッチである。

【0016】

図１の第一噛み合いクラッチ機構０１ａに示す０９はケース、１はケース０９に回転自在に取り付けられたトルク伝達軸、７ｂはトルク伝達軸１に回転自在に係合する第一ドッグクラッチ３を有する第二回転体を示す。９ｂはトルク伝達軸１に固定または一体的に加工された第二ハブを示す。１３ｂは第二ハブ９ｂに回転方向には固定され軸方向には摺動自在に係合し、第二ドッグクラッチ５及び外周部に第一シフト機構０７ａにより軸方向に鼓動される手段である第二スリーブ外周溝１１ｂを有する第二スリーブを示す。０３は第二ドッグクラッチ５を第一ドッグクラッチ３の噛み合い方向へ付勢する第一押圧手段を示す。１５は第二スリーブ１３ｂの内径部に設けられた一個または複数の斜面溝１５で、１９は前記第二ハブ９ｂに設けられた斜面溝１５に対応する穴１７と、穴１７に係合する弾性体１９であり、２１は弾性体１９の押圧力を斜面溝１５に伝達する伝達部材である。伝達部材２１が斜面溝１５をラジアル方向へ押圧することにより、斜面効果により、第二スリーブ１３ｂを第一ドッグクラッチ３方向に押圧する。尚、図６の０５は第二押圧手段である。第二押圧手段０５は第二スリーブ１３ｂに軸推力を印加する第二弾性体３３と、第二弾性体３３の軸推力を第二ハブ９ｂに伝達するリングプレート３５とリングプレート３５を第二ハブ９ｂに締結するストッパーリング３７から構成される。

【0017】

図２は前記第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５の歯型及び、該ドッグクラッチが正トルク（以下ドライブトルクと称する）で噛み合っている状態、図３は該両ドッグクラッチ３と５同士が負トルク（以下コーストトルクと称する）で噛み合っている状態、図４は第一、第二ドッグクラッチ３、５が離脱している状態を示す。
第一ドッグクラッチ３のドライブトルクを伝達する側の第一ドライブトルク伝達歯面２３は、歯底２５からＸの距離にあるＡ点から歯先２７までの歯面２９は回転軸線に対し第二ドッグクラッチ５を噛み込む方向の角度または回転軸線に対し平行な噛み合い面を有し、Ａ点から歯底２５までは斜面３１で結ばれている。第一ドッグクラッチ３の第一コーストトルク伝達歯面３９は、歯底２５からＸ－△Ｘの距離にあるＢ点から歯底２５までは回転軸線に対し第二ドッグクラッチ５を引き込む方向または軸線に平行、または第二ドッグクラッチ５を離脱させる角度であって摩擦角以下の角度を有する歯面４１を持ちＢ点から歯先２７まではその面が回転軸線に対し４５度から８０度まで傾いた単一斜面または複合斜面を有す歯面４３を持つ。

【0018】

図８に示す０７ａは第一シフト機構、４５は回転アクチュエーター、４７は回転アクチュエーター４５で駆動される第一回転アクチュエーター軸、４９は第一回転アクチュエーター軸４７に固定されたアーム、５１はアーム４９に締結し、第二スリーブ外周溝１１ｂに係合するスリーブ移動部材である。回転アクチュエーター４５の回転により、スリーブ移動部材５１は円弧上に運動し、第二スリーブ１３ｂを軸方向に移動させ、第一、第二ドッグクラッチ３、５の噛み合い離脱を駆動する。
図９に示す０７ｂは第二シフト機構で、５３は直動アクチュエーター、５５は直動アクチュエーター５３で駆動するシフトロッド、５７は第二スリーブ外周溝１１ｂに係合し、シフトロッド５５に締結され、直動アクチュエーター５３により軸方向に移動し、第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５の噛み合い離脱を行うシフトフォークであり、第二シフト機構０７ｂは以上の部材から構成される。
回転または直動アクチュエーター４５、５３は、電動、油圧、空圧、電磁ソレノイド、手動等のものを用いることが可能である。
スリーブ移動部材５１及びシフトフォーク５７の第二スリーブ外周溝１１ｂに係合する部位５８及び６０と第二スリーブ外周溝１１ｂの間は、前記したＸと同一または僅かに大きい隙間Ｙを有する。第一、第二ドッグクラッチ３、５がドライブトルクでの噛み合い位置にある時、隙間Ｙは第二ドッグクラッチ５の噛み合い離脱方向に、コーストトルクで噛み合っている時は、第一ドッグクラッチ３側に生じる位置に回転アクチュエーター４５は制御される。

【0019】

図５は第二噛み合いクラッチ機構０１ｂの主断面図で、第一噛み合いクラッチ機構０１ａのシフト機構を第一シフト機構０７ａから、第二シフト機構０７ｂに変更したものである。図６は第三噛み合いクラッチ機構０１ｃの主断面図で、第一噛み合いクラッチ機構０１ａの第二スリーブ押圧手段を第一押圧手段０３から第二押圧手段０５に変更したものである。図７は第四噛み合いクラッチ機構０１ｄの主断面図で、第一噛み合いクラッチ機構０１ａの第一シフト機構０７ａを第二シフト機構０７ｂに変更し、更に第二スリーブ１３ｂの押圧手段を、第一押圧手段０３から第二押圧手段０５に変更した噛み合いクラッチ機構である。

【0020】

第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５がドライブトルクにより噛み合っている時は、図２に示すように第二ドッグクラッチ５の第二ドライブトルク伝達歯面２３ｂが第一ドッグクラッチ３の斜面３１により歯底２５からＸだけ浮き上がっている。この時、前記隙間Ｙは第一ドッグクラッチ３の反対方向に生じている。両ドッグクラッチがコーストトルクで噛み合っている時は、図３に示すように第一または第二押圧手段０３、０５により第二ドッグクラッチの歯先５９は、第一ドッグクラッチの歯底２５に接し、第二ドッグクラッチ５の第二コーストトルク伝達歯面３９ｂは、第一ドッグクラッチ３の第一コーストトルク伝達歯面３９の歯底からＸ－△ＸのＢ点以下の歯面４１に噛み合い、コーストトルクを伝達する。この時、前記隙間Ｙは第一ドッグクラッチ３側に移行する。
このように本噛み合いクラッチ機構はドライブ、コースト両方向のトルク伝達が可能となる。

【0021】

高速段へのシフト時、後述の高速段の摩擦クラッチに駆動トルク移行が開始されると、第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５の第一、第二ドライブトルク伝達歯面２３、２３ｂの伝達トルクは減少し、最終的には０となり、噛み合いは第一、第二コーストトルク伝達歯面３９と３９ｂに移行し高速段、低速段のダブル噛み合いによる内部循環トルクが発生しドッグクラッチ噛み合い部にはコーストトルクが発生する。
本発明に置いては、高速段へのシフト開始直前または同時に、前記隙間Ｙが、第一ドッグクラッチ３の反対側にある時に、第一シフト機構０７ａまたは第二シフト機構０７ｂを噛み合い離脱方向へ駆動し、隙間Ｙを第一ドッグクラッチ３側に移行させる。このため、第二ドッグクラッチ５のドライブトルクが失われても、第二ドッグクラッチ歯先５９は第一または第二シフト機構０７ａ、０７ｂにより、第一ドッグクラッチの歯底２５からＸだけ離れた軸方向位置に保たれても第一、第二シフト機構０７ａ、０７ｂによりスリーブ押圧部材の軸推力をブロックし、更にドライブトルクの消滅により、第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５の歯面摩擦が失われるため、第一または第二シフト機構０７ａ、０７ｂは第二スリーブ１３ｂを容易に第一ドッグクラッチ３から離脱方向に△Ｙだけ移動可能である。つまり第二ドッグクラッチ歯先５９は第一ドッグクラッチ３の歯底２５からＸ＋△Ｙだけ浮き上がる。

【0022】

図４に示すように第一ドッグクラッチ３の第一コーストトルク伝達歯面３９は前記Ｂ点から歯先２７までは回転軸線に対し４５度から８０度まで傾斜した斜面３１ｂとなっている。このため、前記△Ｘより△Ｙを大きくなる設定とすることにより、第二ドッグクラッチ５の第二コーストトルク伝達歯面３９ｂは斜面３１ｂに当接する。このため斜面３１ｂの斜面効果により第一、第二ドッグクラッチ３、５間のコーストトルクが増大する前、つまり高速段と低速段のダブル噛み合いによる内部循環トルクが増大する前に第二ドッグクラッチ５は第一ドッグクラッチ３から離脱する方向の軸方向運動が生じ、更に第一または第二シフト機構０７ａ、０７ｂのドッグクラッチ噛み合い離脱方向への駆動により、第二ドッグクラッチ５は第一ドッグクラッチ３との噛み合いをスムーズに離脱することが可能となる。

【0023】

以上のように本実施例の噛み合いクラッチによれば、低速段における通常運転時においては、ドライブ、コーストの両方向のトルク伝達が可能で、更に高速段へのシフトにおいては、第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５の噛み合いを、高速段と低速段のダブル噛み合いによる内部循環トルクの増大を招くことなくスムーズに解放することができる。

【実施例0024】

図１０に示す０１ｅは第五噛み合いクラッチ機構の主断面図、図１１に示す０１ｆは第六噛み合いクラッチ機構の主断面図、図１２に示す０７ｃは第三シフト機構、図１３～１５は第三シフト機構０７ｃの断面図、図１６に示す０７ｄは第四シフト機構を示す。

【0025】

図１０に示す第五噛み合いクラッチ機構０１ｅは第四噛み合いクラッチ機構０１ｄのシフト機構を第二シフト機構０７ｂから第三シフト機構０７ｃに変更した噛み合いクラッチ機構である。
図１２に示す０７ｃは第三シフト機構の図である。６５ａは第二回転アクチュエーター軸４７ｂに結合した第一回転アーム、６５ｂは第二回転アクチュエーター軸４７ｂに回転摺動自在に支持され、第二スリーブ１３ｂの軸方向駆動手段６９を有する第二回転アーム、６１は鶴巻ばねを一例とした第三弾性体である。
第二回転アーム６５ｂが第二スリーブ１３ｂを第一ドッグクラッチ３から離脱する方向へ駆動する場合、第一回転アーム６５ａは第三弾性体６１を介し第二回転アーム６５ｂを駆動、ドッグクラッチを噛み合わせる方向には第一回転アーム６５ａが第三弾性体６１を介さず第二回転アーム６５ｂを直接駆動する構造としたものである。

【0026】

図１３は第三シフト機構０７ｃの断面図である。第二回転アクチュエーター軸４７ｂに第二回転アーム６５ｂが第一回転アーム６５ａと回転アクチュエーター４５に挟まれ回転方向に摺動自在に係合している。第一回転アーム６５ａは第二回転アクチュエーター軸４７ｂに締結固定され、鶴巻ばねを一例とした第三弾性体６１が支持されている。第一回転アーム６５ａに第三弾性体６１の第一端部７１を駆動する第一ピン７３と第二回転アーム６５ｂを直接駆動する第二ピン７５が設けられている。第二回転アーム６５ｂには第三弾性体６１の第二端部７７で駆動される第三ピン７９が第一回転アーム６５ａと干渉しない位置に設けられている。第三弾性体６１の第一端部７１は第一ピン７３に接し、第二端部７７は第三ピン７９にのみ接すればよい。第三弾性体６１は組み込まれる時、第二端部７７に対して第一端部７１が図の左方向に移動している状態の所定のトルクＴで第三ピン７９を時計回りに、第一ピン７３は反時計回りに捩じる方向のトルクが生じる角度で組み付けられる。その反力トルクＴは第一ピン７３で図の左方向へ吸収され、第一端部７１は図の右方向へ第三弾性体６１の第二端部７７に接する第三ピン７９と、第二回転アーム６５ｂに接する第二ピン７５により、第二回転アーム６５ｂは第一回転アーム６５ａに対しトルクＴの強さで、所定回転位置にトルクＴで固定される。Ｔは第二スリーブ１３ｂ及び後述の第一スリーブ１３ａを押圧する第一、第二押圧手段０３、０５の押圧力に打ち勝つ設定とする。

【0027】

第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５がドライブトルク方向に噛み合い、歯面の摩擦トルクにより、第二スリーブ１３ｂが離脱方向に移動しない状態で、回転アクチュエーター４５が第二スリーブ１３ｂを離脱させる位置までに駆動すると、第一回転アーム６５ａが回転し、第三弾性体６１を変形させながら第一ピン７３を図１４に示す所定位置まで移動させる。所定位置とは第一、第二ドッグクラッチ３、５が離脱した時の位置である。
図１４の状態は第三弾性体６１の第一端部７１と第二端部７７間に位置エネルギーが蓄積され第一端部７１が第二回転アーム６５ｂの第三ピン７９を第二ドッグクラッチ５の離脱方向に回転させるトルクＴ＋Ｔ△を印加し続けている。この状態で第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５の噛み合いトルクが消滅すると、第三弾性体６１のポテンシャルエネルギーにより第二回転アーム６５ｂは第二スリーブ１３ｂを一気に第一、第二ドッグクラッチ３、５の噛み合いを解放する位置まで移動させ、第一回転アーム６５ａと第二回転アーム６５ｂの相対位置は、当初の回転アクチュエーター４５の操作前の状態に戻り図１５に示す位置となる。

【0028】

第二ドッグクラッチ５を解放位置から、第一ドッグクラッチ３と噛み合う位置にシフトする時は、回転アクチュエーター４５を解放時とは逆回転させる。この時第一回転アーム６５ａに取り付けられた第二ピン７５が第二回転アーム６５ｂを直接駆動し、第二スリーブ１３ｂを最初の噛み合い位置に移動させる。

【0029】

図１１に示す０１ｆは第六噛み合いクラッチ機構の主断面図で、第四噛み合いクラッチ機構０１ｄに対しシフト機構を第二シフト機構０７ｂから図１６に示す第四シフト機構０７ｄに変更したクラッチ機構である。
図１６に第四シフト機構０７ｄの主断面図を示す。５３は直動アクチュエーターで、５５ｂは直動アクチュエーター５３で駆動される第二シフトロッドである。５７ｂは第二シフトロッド５５ｂに摺動自在に係合する第二シフトフォークである。８３は第二シフトロッド５５ｂに締結部材８１で締結された弾性体ストッパーである。８５は第二シフトロッド５５ｂに締結された第二シフトフォークストッパーである。

【0030】

第一、第二ドッグクラッチ３、５がドライブトルク伝達状態で噛み合っている状態にある時、図１６に示すように第二シフトフォーク５７ｂは第二シフトロッド５５ｂ外周に係合する第二弾性体３３の第一端部８７により第一、第二押圧手段０３、０５の押圧力より強いプリロードＰで押圧され、第二シフトフォーク５７ｂの端部９１がシフトフォークストッパー８５に接している。また第二弾性体３３の第二端部８９は弾性体ストッパー８３に接し、第二シフトフォーク５７ｂと第二シフトロッド５５ｂは前記プリロードＰ以下の力では相対運動を惹起しないように係合している。
この状態における第二弾性体３３は所定のプリロードを受け、第二シフトフォーク５５ｂの端部９１をシフトフォークストッパー８５に押し付けている。

【0031】

第一、第二ドッグクラッチ３、５がドライブトルクを受け噛み合っている状態では直動アクチュエーター５３により第二シフトロッド５５ｂを離脱方向に駆動しても第二シフトフォーク５７ｂは前記隙間Ｙしか移動しない。しかし、第二シフトフォーク５７ｂと第二シフトロッド５５ｂ間には第二弾性体３３が介在しているため、第二シフトロッド５５ｂは、第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５が離脱する所定の位置まで、第二弾性体３３を圧縮変形させながら移動可能である。第二弾性体３３の変形による推力の増加を△Ｐとすると、第二シフトフォーク５７ｂと第二スリーブ１３ｂ間にはＰ＋△Ｐの力が働いている。
この状態において第一ドッグクラッチ３と第二ドッグクラッチ５間の伝達トルクが消滅すると、第一、第二ドッグクラッチ３、５のドライブ歯面の摩擦力が減少するため、第二弾性体３３に蓄積されてポテンシャルエネルギーにより素早く、第二シフトフォーク５７ｂを、第二ドッグクラッチ５が第一ドッグクラッチ３と離脱する所定の位置まで駆動し、第一、第二ドッグクラッチ３、５の噛み合いは素早く解放される。一方で第二ドッグクラッチ５を第一ドッグクラッチ３と噛み合う方向へシフトする時は、第二シフトフォークストッパー８５が、第二シフトフォーク５７ｂを第一、第二ドッグクラッチ３、５が噛み合う所定位置まで直接駆動する。

【0032】

第三、第四シフト機構０７ｃ、０７ｄに弾性体を用いることにより、高速段へのシフト時、第三、第四シフト機構０７ｃ、０７ｄの駆動開始タイミングを早めることが可能で、更に、第二ドッグクラッチ５の噛み合いが第一ドッグクラッチ３の第一ドライブトルク伝達歯面２３から第一コーストトルク伝達歯面３９に移行する間に離脱方向へ弾性体により加速されるため、第二ドッグクラッチ５の第二コーストトルク伝達歯面３９ｂは第一ドッグクラッチの第一コーストトルク伝達歯面３９のより歯先２７に近い部位に接触するため、噛み合い離脱が確実となり、更に前記△Ｘの値を大きくすることが可能で、コースト歯面の噛み合い接触面積を向上し、耐久性向上が可能となる。