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(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】P2022072263
(43)【公開日】2022-05-17
(54)【発明の名称】ドグクラッチ
(51)【国際特許分類】
F16D 11/04 20060101AFI20220510BHJP
【ＦＩ】
F16D11/04 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020181614
(22)【出願日】2020-10-29
(71)【出願人】
【識別番号】000149033
【氏名又は名称】株式会社エクセディ
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】大橋 悠介
(72)【発明者】
【氏名】北村 太一
(72)【発明者】
【氏名】桂 斉士
【テーマコード（参考）】
3J056
【Ｆターム（参考）】
3J056AA03
3J056AA62
3J056BA04
3J056BB15
3J056CC04
3J056DA02
(57)【要約】
【課題】ドグクラッチでは、任意のタイミングでトルク接続状態を切り替えることができる。
【解決手段】第１回転体１０と、第２回転体２０と、切替機構５０と、を備える。第１回転体１０は、第１ドグ歯１２を有する。第２回転体２０は、第２ドグ歯２２を有する。第２ドグ歯２２は、第１ドグ歯１２と係合する。切替機構５０は、第１切替部材５１と、第２切替部材５２と、カム機構１１０と、を有する。第１切替部材５１は、回転可能に配置される。第２切替部材５２は、第１切替部材５１に対して軸方向第１側に配置される。第２切替部材５２は、第１回転体１０に係合し軸方向に移動可能に配置される。カム機構１１０は、第１切替部材５１の回転を第２切替部材５２の軸方向の移動に変換する。
【選択図】図１
【解決手段】第１回転体１０と、第２回転体２０と、切替機構５０と、を備える。第１回転体１０は、第１ドグ歯１２を有する。第２回転体２０は、第２ドグ歯２２を有する。第２ドグ歯２２は、第１ドグ歯１２と係合する。切替機構５０は、第１切替部材５１と、第２切替部材５２と、カム機構１１０と、を有する。第１切替部材５１は、回転可能に配置される。第２切替部材５２は、第１切替部材５１に対して軸方向第１側に配置される。第２切替部材５２は、第１回転体１０に係合し軸方向に移動可能に配置される。カム機構１１０は、第１切替部材５１の回転を第２切替部材５２の軸方向の移動に変換する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１ドグ歯を有し、軸方向に移動可能かつ回転可能に配置された第１回転体と、
前記第１ドグ歯と係合する第２ドグ歯を有し、前記第１回転体に対して相対回転可能であり、前記第１回転体に対して軸方向第２側に配置された第２回転体と、
回転可能に配置される第１切替部材と、前記第１切替部材に対して軸方向第１側に配置されかつ前記第１回転体に係合し軸方向に移動可能に配置される第２切替部材と、前記第１切替部材の回転を前記第２切替部材の軸方向の移動に変換するカム機構と、を有する切替機構と、
を備える、
ドグクラッチ。
前記第１ドグ歯と係合する第２ドグ歯を有し、前記第１回転体に対して相対回転可能であり、前記第１回転体に対して軸方向第２側に配置された第２回転体と、
回転可能に配置される第１切替部材と、前記第１切替部材に対して軸方向第１側に配置されかつ前記第１回転体に係合し軸方向に移動可能に配置される第２切替部材と、前記第１切替部材の回転を前記第２切替部材の軸方向の移動に変換するカム機構と、を有する切替機構と、
を備える、
ドグクラッチ。
【請求項2】
前記第１切替部材は、係止部を有し、
前記第２切替部材は、前記係止部に係合して前記第１切替部材の相対回転をロックする被係止部を有する、
請求項１に記載のドグクラッチ。
前記第２切替部材は、前記係止部に係合して前記第１切替部材の相対回転をロックする被係止部を有する、
請求項１に記載のドグクラッチ。
【請求項3】
前記係止部は、前記第１切替部材の軸方向第１側を向く面において回転可能に配置された球を含み、
前記被係止部は、前記第２切替部材の軸方向第２側を向く面に形成された第１凹部を含み、
前記球は、前記第１凹部に係合する、
請求項２に記載のドグクラッチ。
前記被係止部は、前記第２切替部材の軸方向第２側を向く面に形成された第１凹部を含み、
前記球は、前記第１凹部に係合する、
請求項２に記載のドグクラッチ。
【請求項4】
前記被係止部は、周方向において前記第１凹部と間隔をあけて配置されている第２凹部を含み、
前記第２切替部材は、前記第１凹部と前記第２凹部との間において周方向に延びるスロープを有する、
請求項３に記載のドグクラッチ。
前記第２切替部材は、前記第１凹部と前記第２凹部との間において周方向に延びるスロープを有する、
請求項３に記載のドグクラッチ。
【請求項5】
前記第２切替部材を収容するケースをさらに備え、
前記第２切替部材は、前記ケースに回転不能に軸方向に移動可能である係合する廻り止めツメを有する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のドグクラッチ。
前記第２切替部材は、前記ケースに回転不能に軸方向に移動可能である係合する廻り止めツメを有する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のドグクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ドグクラッチに関する。
【背景技術】
【0002】
駆動源の出力軸と、車両等の駆動軸との間にトルクの伝達を断続するクラッチが用いられている。クラッチの種類のひとつとして、ドグクラッチがある。ドグクラッチは、相対回転可能な第１回転体及び第２回転体のそれぞれに、ドグクラッチの歯（以下、ドグ歯という）を有する。ドグクラッチは、ドグ歯同士を係合させることでトルクを伝達する。また、ドグクラッチは、第１回転体と第２回転体とを軸方向において互いに離れるように移動させて、ドグ歯同士の係合を解除することで、トルク遮断状態にする。
【0003】
ドグクラッチに過大なトルクが入力される場合がある。そこで、特許文献１（特開２０１７－２２７２２６号公報）及び特許文献（特開２０１５－９６７５９号公報）は、ドグ歯に斜面を有することにより、過大なトルクを逃がしてトルク遮断状態にすることができるドグクラッチを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－２２７２２６号公報
【特許文献2】特開２０１５－９６７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２のドグクラッチでは、トルク遮断状態にするタイミングは、過大なトルクが入力されるときに限られている。つまり、特許文献１及び特許文献２のドグクラッチでは、任意のタイミングでトルク接続状態を切り替えることができない。
【0006】
本発明の課題は、ドグクラッチにおいて、任意のタイミングでトルク接続状態を切り替えることができることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
（１）本発明の一側面に係るドグクラッチは、第１回転体と、第２回転体と、切替機構と、を備える。第１回転体は、第１ドグ歯を有する。第１回転体は、軸方向に移動可能かつ回転可能に配置されている。第２回転体は、第２ドグ歯を有する。第２ドグ歯は、第１ドグ歯と係合する。第２回転体は、前記第１回転体に対して相対回転可能である。第２回転体は、第１回転体に対して軸方向第２側に配置されている。切替機構は、第１切替部材と、第２切替部材と、カム機構と、を有する。第１切替部材は、回転可能に配置される。第２切替部材は、第１切替部材に対して軸方向第１側に配置される。第２切替部材は、第１回転体に係合し軸方向に移動可能に配置される。カム機構は、第１切替部材の回転を第２切替部材の軸方向の移動に変換する。
【0008】
このドグクラッチでは、第１切替部材が回転すると、カム機構が第１切替部材の回転を第２切替部材の軸方向の移動に変換する。これにより、第２切替部材が軸方向第１側に移動する。第２切替部材は第１回転体に係合しているため、移動した第２切替部材が第１回転体を軸方向第１側に移動して、第１回転体を第２回転体から軸方向に移動させる。これにより、第１ドグ歯と第２ドグ歯との係合を解除することができる。つまり、第１切替部材を回転させることにより任意のタイミングでトルク遮断状態にすることができる。
【0009】
（２）好ましくは、第１切替部材は、係止部を有する。第２切替部材は、被係止部を有する。被係止部は、係止部に係合して第１切替部材の相対回転をロックする。この場合、トルク接続状態において係止部と被係止部とが係合しているため、予期せず第１切替部材と第２切替部材とが離れるのを防止できる。つまり、予期しない第１ドグ歯及び第２ドグ歯の係合状態の切り替えを抑制できる。
【0010】
（３）好ましくは、係止部は、球を含む。球は、第１切替部材の軸方向第１側を向く面において回転可能に配置されている。被係止部は、第１凹部を含む。第１凹部は、第２切替部材の軸方向第２側を向く面に形成されている。この場合、第１切替部材と第２切替部材とが離れていく間に、球が回転するため、第１切替部材と第２切替部材とをさらにスムーズに離すことができる。
【0011】
（４）好ましくは、被係止部は、第２凹部を含む。第２凹部は、周方向において第１凹部と間隔をあけて配置されている。第２切替部材は、スロープを有する。スロープは、第１凹部と第２凹部との間において周方向に延びる。
【0012】
（５）好ましくは、ドグクラッチは、ケースをさらに備える。ケースは、第２切替部材を収容する。第２切替部材は、廻り止めツメを有する。廻り止めツメは、ケースに回転不能に係合する。廻り止めツメは、軸方向に移動可能である。この場合、第２切替部材が回転するのを防止できる。
【発明の効果】
【0013】
以上のような本発明のドグクラッチでは、任意のタイミングでトルク接続状態を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明のドグクラッチの斜視図。
【図2】第１回転体を軸方向の第２側からみた斜視図。
【図3A】第１回転体１０の軸方向第２側からの軸方向視したときの第１ドグ歯１２の一部を示す図。
【図3B】有効半径Ｒｍにおいて軸方向に平行な断面で第１ドグ歯１２を切断した場合の第１ドグ歯１２の断面図。
【図4】第２回転体を軸方向の軸方向第１側からみた斜視図。
【図5】第１回転体と第２回転体とが係合した状態を示す図。
【図6】第１ドグ歯と第２ドグ歯とが係合する状態を示す簡略図。
【図7】切替機構の第１切替部材を軸方向第１側からみた斜視図。
【図8】切替機構の第２切替部材を軸方向第２側からみた斜視図。
【図9】切替機構の第１切替部材と第２切替部材との斜視図。
【図10】切替機構の第１切替部材と第２切替部材とが係合している状態を示す斜視図。
【図11】検知機構の斜視図。
【図12】切替機構が作動する状態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
［全体構成］
図１に、本発明の一実施形態によるドグクラッチ１００を示している。図１の斜視図において、Ｏ－Ｏ線が回転軸線である。なお、以下の説明において、「軸方向」とは回転軸Ｏが延びる方向を示し、図１の左側を「軸方向第１側」、図１の右側を「軸方向第２側」とする。また、「径方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の半径方向を意味する。「周方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。また、図１の回転軸Ｏを中心とした反時計回りの方向を「正回転側」、時計回りの方向を「負回転側」とする。
図１に、本発明の一実施形態によるドグクラッチ１００を示している。図１の斜視図において、Ｏ－Ｏ線が回転軸線である。なお、以下の説明において、「軸方向」とは回転軸Ｏが延びる方向を示し、図１の左側を「軸方向第１側」、図１の右側を「軸方向第２側」とする。また、「径方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の半径方向を意味する。「周方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。また、図１の回転軸Ｏを中心とした反時計回りの方向を「正回転側」、時計回りの方向を「負回転側」とする。
【0016】
ドグクラッチ１００は、駆動源と駆動輪との間でトルクを伝達したり、その伝達を遮断したりするように構成されている。ドグクラッチ１００は、第１回転体１０と、第２回転体２０と、を備える。ドグクラッチ１００は、第３回転体３０をさらに備える。
【0017】
ドグクラッチ１００は、複数の付勢部材４０と、切替機構５０と、検知機構６０と、スプリングシート７０と、ケース８０と、第１側ケース９２と、切替機構用スプリングシート９１と、切替機構用付勢部材５３と、軸受機構９０と、をさらに備える。軸方向第１側から、第１側ケース９２、切替機構用スプリングシート９１、切替機構用付勢部材５３、軸受機構９０、スプリングシート７０、付勢部材４０、第１回転体１０、第３回転体３０、第２回転体２０、切替機構５０、検知機構６０、ケース８０、の順に並んでいる。
【0018】
切替機構用スプリングシート９１、切替機構用付勢部材５３、軸受機構９０、スプリングシート７０、付勢部材４０、第１回転体１０、第３回転体３０、第２回転体２０、切替機構５０、検知機構６０は、第１側ケース９２とケース８０とによって画定される空間に収納される。
【0019】
［第１回転体１０］
第１回転体１０は、回転可能に配置されている。第１回転体１０は、軸方向に移動可能である。
第１回転体１０は、回転可能に配置されている。第１回転体１０は、軸方向に移動可能である。
【0020】
【0021】
第１ドグ歯１２は、本体部１１の外周部から軸方向第２側に突出している。第１ドグ歯１２は、互いに周方向に間隔をあけて配置されている。
【0022】
第１ドグ歯１２は、一対の垂直面１３と、第１傾斜面１４と、第３傾斜面１５と、を含む。
【0023】
垂直面１３は、本体部１１に対して垂直かつ軸方向第２側に延びる。垂直面１３は、周方向を向く。一対の垂直面１３のうち、一方は、第１ドグ歯１２の周方向の正回転側を向き、他方は、負回転側を向く。
【0024】
第１傾斜面１４は、周方向の正回転側を向きつつ、軸方向第２側に向くように傾斜している。第１傾斜面１４はさらに、径方向外側を向いている。第１傾斜面１４は、垂直面１３から軸方向第２側に延びる。
【0025】
第１傾斜面１４は、回転軸Ｏを中心とした仮想らせん面の一部によって構成されている。詳細には、第１傾斜面１４は、第１ドグ歯１２の内周面に沿ったらせん曲線の一部である曲線と、第１ドグ歯１２の外周面に沿ったらせん曲線の一部である曲線と、これらの曲線と交わりかつ回転軸Ｏに向かう２本の直線とで画定される面である。第１傾斜面１４は、曲面でもよいし、平面でもよい。第１ドグ歯１２の内周面に沿ったらせん曲線は、第１ドグ歯１２の外周面に沿ったらせん曲線の一部である曲線よりも傾きが大きい。
【0026】
図３Ａ及び図３Ｂを参照して、第１ドグ歯１２の形状を説明する。図３Ａは、軸方向第２側から軸方向視したときの第１ドグ歯１２の一部を示す。Ｒｍは第１ドグ歯１２の有効半径、Ｒ１は第１ドグ歯１２の内周面を画定する円の半径、Ｒ２は第１ドグ歯１２の外周面を画定する円の半径である。図３Ａ中の１点鎖線は、第１傾斜面１４の正回転側直線と第３傾斜面１５の負回転側直線に対する二等分線（以下、傾斜面の二等分線ともいう）である。βは前述の傾斜面の二等分線と第１傾斜面１４の正回転側直線の角度、γ１は傾斜面の二等分線と第１傾斜面１４の負回転側直線の角度である。
【0027】
図３Ｂは、任意の半径Ｒにおいて軸方向に平行な断面での第１ドグ歯１２の断面図である。ｈは第１傾斜面１４の軸方向の長さ、Ｗ１は任意の半径Ｒにおける第１傾斜面１４の周方向の長さである。なお、図３Ｂにおいて、第１ドグ歯１２の垂直面１３は省略している。任意の半径Ｒにおける断面図において、第１傾斜面１４が軸方向に対してなす角度αは、式（１）のとおりである。特に有効半径Ｒｍのときの角度αを第１傾斜面１４の角度αｍという。
【0028】
【数1】
【0029】
第１傾斜面１４は、第１傾斜面１４の角度αが上記の式（１）を満たす複数の線を連続的につないだ面である。
【0030】
第３傾斜面１５は、周方向の負回転側を向きつつ、軸方向第２側に向くように傾斜している。第３傾斜面１５はさらに、径方向外側を向いている。第３傾斜面１５は、垂直面１３から軸方向第２側に延びる。第３傾斜面１５の形状は、第１傾斜面１４と同様である。第３傾斜面１５は、第１傾斜面１４と同様に回転軸Ｏを中心とした仮想らせん面の一部によって構成されている。
【0031】
【0032】
［第２回転体２０］
図１、図４及び図５を参照して、第２回転体２０は、図示しないトルク出力軸と一体的に回転する。第２回転体２０は、出力軸に取り付けられている。第２回転体２０は、第１回転体１０と同軸上で相対回転可能である。第２回転体２０は、本体部２１と、複数の第２ドグ歯２２と、を有している。本体部２１は、円板状である。本体部２１は、中央部に孔を有している。
図１、図４及び図５を参照して、第２回転体２０は、図示しないトルク出力軸と一体的に回転する。第２回転体２０は、出力軸に取り付けられている。第２回転体２０は、第１回転体１０と同軸上で相対回転可能である。第２回転体２０は、本体部２１と、複数の第２ドグ歯２２と、を有している。本体部２１は、円板状である。本体部２１は、中央部に孔を有している。
【0033】
第２ドグ歯２２は、本体部２１の外周部から軸方向第１側に突出している。第２ドグ歯２２は、互いに周方向に間隔をあけて配置されている。
【0034】
第２ドグ歯２２は、第１ドグ歯１２と係合する。第２ドグ歯２２は、第２傾斜面２３と、第４傾斜面２４と、を含む。
【0035】
第２傾斜面２３は、周方向の負回転側を向きつつ、軸方向第１側に向くように傾斜している。第２傾斜面２３はさらに、径方向内側を向いている。第２傾斜面２３は、本体部２１から軸方向第１側に延びる。第２傾斜面２３が、第１傾斜面１４に当接することで、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２とが係合する。
【0036】
第２傾斜面２３は、回転軸Ｏを中心とした仮想らせん面の一部によって構成されている。詳細には、第２傾斜面２３は、第２ドグ歯２２の内周面に沿ったらせん曲線の一部である曲線と、第２ドグ歯２２の外周面に沿ったらせん曲線の一部である曲線と、これらの曲線と交わりかつ回転軸Ｏに向かう２本の直線と、で画定される面である。第２傾斜面２３は、曲面でもよいし、平面でもよい。第２ドグ歯２２の内周面に沿ったらせん曲線は、第２ドグ歯２２の外周面に沿ったらせん曲線の一部である曲線よりも傾きが大きい。
【0037】
第４傾斜面２４は、周方向の正回転側を向きつつ、軸方向第１側に向くように傾斜している。第４傾斜面２４はさらに、径方向内側を向いている。第４傾斜面２４は、本体部２１から軸方向第１側に延びる。第４傾斜面２４は、第３傾斜面１５に当接する。
【0038】
第４傾斜面２４の形状は、第２傾斜面２３と同様である。第４傾斜面２４は、第２傾斜面２３と同様に回転軸Ｏを中心とした仮想らせん面の一部によって構成されている。
【0039】
［第３回転体３０］
図１を参照して、第３回転体３０は、第２回転体２０に対して相対回転可能に配置されている。第３回転体３０は、軸方向に移動しない。第３回転体３０は、図示しないトルク入力軸に取り付けられている。第３回転体３０は、筒状部３１と、複数の歯３２と、フランジ部３３と、を有する。
図１を参照して、第３回転体３０は、第２回転体２０に対して相対回転可能に配置されている。第３回転体３０は、軸方向に移動しない。第３回転体３０は、図示しないトルク入力軸に取り付けられている。第３回転体３０は、筒状部３１と、複数の歯３２と、フランジ部３３と、を有する。
【0040】
筒状部３１は、第１回転体１０の本体部１１の孔を軸方向に貫通し、軸方向第１側に延びる。
【0041】
フランジ部３３は、円環状である。フランジ部３３は、第１回転体１０と第２回転体２０との間に配置されている。フランジ部３３は、筒状部３１の外周面から径方向外側に延びる。フランジ部３３は、筒状部３１の軸方向第２側に形成してもよい。
【0042】
歯３２は、フランジ部３３の外周面から径方向外側に突出する。歯３２は、フランジ部３３の外周面に互いに間隔をあけて配置されている。好ましくは、歯３２は、周方向に等間隔で配置されている。歯３２は、第１回転体１０の垂直面１３に係合する。歯３２は、第１回転体１０の互いに隣り合う一対の第１ドグ歯１２の隙間に配置されている。歯３２の高さ（歯３２の径方向の長さ）は、第１回転体１０の垂直面１３の径方向の長さと略同じである。
【0043】
［付勢部材４０］
付勢部材４０のそれぞれは、第１回転体１０のそれぞれの突起部１７に取り付けられる。付勢部材４０は、第１回転体１０と、スプリングシート７０と、の間に配置される。スプリングシート７０は、軸受機構９０に支持されている。付勢部材４０は、コイルスプリングである。
付勢部材４０のそれぞれは、第１回転体１０のそれぞれの突起部１７に取り付けられる。付勢部材４０は、第１回転体１０と、スプリングシート７０と、の間に配置される。スプリングシート７０は、軸受機構９０に支持されている。付勢部材４０は、コイルスプリングである。
【0044】
付勢部材４０は、第１回転体１０を軸方向第２側に付勢する。つまり、付勢部材４０は、軸方向第２側に向かう荷重（プリロード）を第１回転体１０に付与する。これにより、第１ドグ歯１２及び第２ドグ歯２２が予期せず軸方向に相対的に移動するのを防止できる。詳細には、以下のとおりである。
【0045】
図６は、第１ドグ歯１２と、第２ドグ歯２２と、が係合している部分（以下、係合部ともいう）を示す簡略図である。入力側が第１ドグ歯１２、出力側が第２ドグ歯２２である。入力側からトルクＴが入力されると、係合部にはトルクＴに応じた垂直抗力Ｎが入力される。垂直抗力Ｎと、第１傾斜面１４の角度αｍと、第１ドグ歯１２の数ｎと、有効半径Ｒｍと、トルクＴと、の関係は式（２）のとおりである。
【0046】
【数2】
【0047】
このとき、垂直抗力Ｎの軸方向の成分は、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２との係合を妨げる力となる。
【0048】
ここで、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２との係合面には、摩擦力が発生する。静摩擦係数をμとすれば、係合面には摩擦力μＮが働く。この摩擦力μＮの軸方向の成分は、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２との係合を維持しようとする力となる。そのため、垂直抗力Ｎの軸方向の成分と、摩擦力μＮの軸方向の成分と、の大きさが等しければ、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２との係合が外れることはない。
【0049】
しかしながら、実際には、入力トルクによる係合を妨げる力のほうが大きくなる。そこで、付勢部材４０により、入力側の第１回転体１０にプリロードＰを入力する。プリロードＰは、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２との係合を維持させるための力である。そのため、プリロードＰは、垂直抗力Ｎの軸方向の成分と、摩擦力μＮの軸方向の成分と、の合力と等しいか、または合力より大きい必要がある。したがって、プリロードＰの大きさは式（３）のとおりである。
【0050】
【数3】
【0051】
式（３）を満たすプリロードＰ１を入力すれば、係合面に発生する係合を妨げる力よりもプリロードＰ１のほうが大きくなる。そのため、係合が意図せず外れることがない。
【0052】
さらに、過大なトルクを逃がす際には、第１ドグ歯１２は係合面を駆け上がるように滑る。このとき、プリロードＰ１を発生させている付勢部材４０は、ドグの高さｈ分だけたわむことになる。つまり、過大なトルクが完全に遮断される瞬間、つまりドグの係合が完全に外れる瞬間には、伝達トルクＴ１を伝達できるプリロードＰ１以上のプリロードＰ２が係合面に発生している。つまり、伝達トルクＴ１よりも大きいトルクＴ２を伝達していることになる。このトルクＴ２を遮断トルクと考えれば、ドグクラッチ１００をトルクリミッターとしても作用させることができる。さらに、プリロードＰ１とＰ２、ドグの高さｈより、プリロードを発生させる付勢部材４０のバネ定数ｋは、式（４）のとおりである。
【0053】
【数4】
【0054】
なお、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２とが滑っている状態におけるトルクを計算する際には、動摩擦係数を用いるべきである。しかしながら、過大なトルクを逃がすことを目的とし、動摩擦係数が静摩擦係数より小さいため、目標の遮断トルクよりも実際の遮断トルクが小さくなることを許容している。
【0055】
［切替機構５０］
図１、図７～図１０、図１２及び図１３を参照して、切替機構５０は、第２回転体２０の軸方向第２側に配置されている。切替機構５０は、第１ドグ歯１２及び第２ドグ歯２２の係合状態を切り替える。つまり、切替機構５０は、トルク接続状態を制御する。切替機構５０は、第１切替部材５１と、第２切替部材５２と、カム機構１１０を有する。
図１、図７～図１０、図１２及び図１３を参照して、切替機構５０は、第２回転体２０の軸方向第２側に配置されている。切替機構５０は、第１ドグ歯１２及び第２ドグ歯２２の係合状態を切り替える。つまり、切替機構５０は、トルク接続状態を制御する。切替機構５０は、第１切替部材５１と、第２切替部材５２と、カム機構１１０を有する。
【0056】
第１切替部材５１は、回転可能に配置されている。
【0057】
第１切替部材５１は、本体部５１１と、操作部５１２と、係止部５１３と、を有する。本体部５１１は、円環状である。操作部５１２は、本体部５１１の外周面から径方向外側に延びる。本実施形態においては、操作部５１２は１個である。操作部５１２は、レバーである。係止部５１３は、本体部５１１の軸方向第１側の面に周方向において間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、係止部５１３は３個である。係止部５１３は、凹部５１３Ａと、突起部５１３Ｂと、鋼球５４と、を有する。凹部５１３Ａに、鋼球５４が配置される。鋼球５４は、凹部５１３Ａ内において回転可能に配置されている。鋼球５４の一部は、凹部５１３Ａから突出している。
【0058】
第２切替部材５２は、第１切替部材５１に対して軸方向第１側に配置されている。第２切替部材５２は、軸方向に移動可能である。第２切替部材５２は、回転不能である。
【0059】
第２切替部材５２は、本体部５２１と、複数の廻り止めツメ５２４と、内側フランジ５２５と、を有する。本体部５２１は、円環状である。本体部５２１は、複数の被係止部５２２と、複数のスロープ５２３と、を含む。
【0060】
被係止部５２２は、複数の第１凹部５２２Ａを含む。第１凹部５２２Ａは、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、第１凹部５２２Ａは３個である。第１凹部５２２Ａは、第２切替部材５２の軸方向第２側を向く面に形成されている。この第１凹部５２２Ａに、鋼球５４が係合する。第１切替部材５１の係止部５１３と、第２切替部材５２の第１凹部５２２Ａと、鋼球５４を介して係合することにより、第１切替部材５１の相対回転をロックする。つまり、第１切替部材５１と第２切替部材５２との係合状態を維持する。これにより、切替機構５０が意図せず作動するのを抑制する。
【0061】
被係止部５２２は、複数の第２凹部５２２Ｂをさらに含む。第２凹部５２２Ｂは、第１凹部５２２Ａよりも軸方向第２側に配置されている。第２凹部５２２Ｂは、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、第２凹部５２２Ｂは３個である。第２凹部５２２Ｂは、第２切替部材５２の軸方向第２側を向く面に形成されている。この第２凹部５２２Ｂに、鋼球５４が係合する。第１切替部材５１の係止部５１３と、第２切替部材５２の第２凹部５２２Ｂと、鋼球５４を介して係合することにより、第１切替部材５１の相対回転をロックする。つまり、第１切替部材５１と第２切替部材５２とが離れている状態を維持する。これにより、切替機構５０が意図せず戻るのを抑制する。
【0062】
第１凹部５２２Ａと第２凹部５２２Ｂとの間にスロープ５２３が形成されている。スロープ５２３は、周方向に延びる。このスロープ５２３上を鋼球５４が転動することにより、トルク接続状態の制御をスムーズに行うことができる。
【0063】
廻り止めツメ５２４は、本体部５２１の外周面から径方向外側に突出する。本実施形態において、廻り止めツメ５２４は３個である。廻り止めツメ５２４は、第１側ケース９２に回転不能に係合する。そのため、第２切替部材５２は、回転軸Ｏを中心として回転しない。廻り止めツメ５２４は、第１側ケース９２に対して、軸方向に移動可能に係合する。
【0064】
切替機構用付勢部材５３は、第１回転体１０よりも軸方向第１側に配置され、第２切替部材５２に軸方向第２側に向かうプリロードを付与する。これにより、係止部５１３と被係止部５２２とを係合させておくことができる。また、トルク接続状態において、第２切替部材５２と第１回転体１０とが接触しないように保持できる。切替機構用付勢部材５３は、ウェイブスプリングである。切替機構用付勢部材５３は、切替機構用スプリングシート９１により支持されている。
【0065】
内側フランジ５２５は、第２切替部材５２の内周面に配置されている。内側フランジ５２５は、第２切替部材５２の軸方向第２側に配置されている。内側フランジ５２５は、円環状である。第２切替部材５２は、内側フランジ５２５において、第１回転体１０に係合している。詳細には、内側フランジ５２５は、第１側の面において、第１回転体１０の本体部１１の外周部に当接する。
【0066】
カム機構１１０は、第１切替部材５１の回転を第２切替部材５２の軸方向の移動に変換する。カム機構１１０は、第１切替部材５１の係止部５１３の鋼球５４と、第２切替部材５２のスロープ５２３と、からなる。
【0067】
［検知機構６０］
図１１を参照して、検知機構６０は、第１切替部材５１と、ケース８０と、の間に配置されている。検知機構６０は、第１切替部材５１の回転を検知して、トルクの断接を検知する。トルク遮断状態を検知したときにトルクを停止させる。これにより、エネルギー消費を抑えることができる。検知機構６０は、マイクロスイッチである。マイクロスイッチは、ケース８０にビス止めされている。
図１１を参照して、検知機構６０は、第１切替部材５１と、ケース８０と、の間に配置されている。検知機構６０は、第１切替部材５１の回転を検知して、トルクの断接を検知する。トルク遮断状態を検知したときにトルクを停止させる。これにより、エネルギー消費を抑えることができる。検知機構６０は、マイクロスイッチである。マイクロスイッチは、ケース８０にビス止めされている。
【0068】
［動作及び作用］
駆動源から入力されたトルクは、トルク入力軸を介して第３回転体３０に伝達され、第３回転体３０から第１回転体１０に伝達される。
駆動源から入力されたトルクは、トルク入力軸を介して第３回転体３０に伝達され、第３回転体３０から第１回転体１０に伝達される。
【0069】
第１回転体１０には、軸方向第２側に向かうプリロードが付勢部材４０により付与されている。そのため、第１ドグ歯１２及び第２ドグ歯２２が予期せず軸方向に相対的に移動するのを抑制できる。トルク伝達状態では、第１回転体１０と第２回転体２０とは、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２において係合している。このため、第１回転体１０に伝達されたトルクは、第２回転体２０に伝達される。そして、第２回転体２０に伝達されたトルクは、トルク出力軸に伝達される。
【0070】
一方、入力されるトルクが大きくなりすぎると、第１傾斜面１４と第２傾斜面２３とが滑る。これにより、第１回転体１０が軸方向第１側に移動し、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２との係合が解除される。
【0071】
なお、本実施形態では、トルク入力軸からのトルクは、第１回転体１０に直接伝達されるのではなく、第３回転体３０を介して第１回転体１０に伝達される。すなわち、第３回転体３０がトルク入力軸に取り付けられており、第１回転体１０はトルク入力軸に取り付けられていない。このため、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２との係合が解除される際に第１回転体１０が軸方向に移動しても、トルク入力軸が移動することはない。
【0072】
第１回転体１０と第２回転体２０とが離れる間、第１傾斜面１４及び第２傾斜面２３はらせん面状の軌跡を描く。この間、第１傾斜面１４及び第２傾斜面２３は、回転軸を中心とした仮想らせん面の一部によって構成されているため回転軸を中心とした仮想らせん面の一部同士が面接触しながら移動する。これにより、面圧が急激に変化するのを抑制でき、第１傾斜面１４及び第２傾斜面２３の外周部で面圧が大きくなるのを抑制できる。その結果、第１ドグ歯１２及び第２ドグ歯２２の摩耗を低減することができる。
【0073】
トルクが過大な状態が解除されると、付勢部材４０の作用により、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２とは、係合状態に復帰する。
【0074】
ドグクラッチ１００は、第１回転体１０が第１ドグ歯１２の周方向の負回転側に第３傾斜面１５を有している。また、第２回転体２０が第２ドグ歯２２の周方向の負回転側に第４傾斜面２４を有している。そのため、トルクの入力方向が負回転側に変わっても、過大なトルクを逃がすことができる。
【0075】
また、ドグクラッチ１００は、切替機構５０を有する。そのため、操作部５１２を手動で操作すれば第１回転体１０と第２回転体２０とを軸方向に離すことができる。つまり、任意のタイミングでトルク接続状態を制御できる。詳細には、次のとおりである。
【0076】
切替機構５０は、第１切替部材５１と第２切替部材５２とを有する。切替機構５０が作動していない状態では、第１切替部材５１と第２切替部材５２とは、鋼球５４を介して、係止部５１３と、被係止部５２２と、で係合している。図１２を参照して、切替機構５０の第１切替部材５１の操作部５１２を操作すると、切替機構５０の第１切替部材５１が第２切替部材５２に対して相対回転する。第２切替部材５２は第１側ケース９２に廻り止めされているため第１切替部材５１が軸方向第１側に移動する。このとき、鋼球５４が外れ、係止部５１３の軸方向第１側の面と、第１凹部５２２Ａと、が離れる。
【0077】
図１３を参照して、鋼球５４が第２切替部材５２のスロープ５２３上を転動し、第１切替部材５１と第２切替部材５２とがスムーズに軸方向に相対的に移動する。第２切替部材５２は、軸方向第１側に移動する間に第１回転体１０の本体部１１の軸方向第１側の面において、内側フランジ５２５が第１回転体１０の本体部１１の外周部を軸方向第１側に向かって押圧する。これにより、第１回転体１０が第２回転体２０に対して軸方向に移動する。
【0078】
また、操作部５１２を戻すことで、第１切替部材５１を元の位置に戻すことができる。これにより、第１回転体１０への押圧が解除され、第１ドグ歯１２と第２ドグ歯２２とを係合させることができる。つまり、任意のタイミングでトルク接続状態を制御することができる。
【0079】
以上のように、切替機構５０は、第１回転体１０を第２回転体２０に対して移動させて第１ドグ歯１２及び第２ドグ歯２２の係合状態を切り替えることができる。つまり、切替機構５０は、任意のタイミングでトルク接続状態を制御することができる。
【0080】
［他の実施形態］
本発明は、以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
本発明は、以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
【0081】
変形例１
上記実施形態では、第１ドグ歯１２の周方向の正回転側に第１傾斜面１４を有し、第１ドグ歯１２の周方向の負回転側に第３傾斜面１５を有していたが、特にこれに限定されない。例えば、第１傾斜面１４及び第３傾斜面１５のいずれか一方にのみ配置されていてもよい。第２傾斜面２３も及び第４傾斜面２４についても同様である。
上記実施形態では、第１ドグ歯１２の周方向の正回転側に第１傾斜面１４を有し、第１ドグ歯１２の周方向の負回転側に第３傾斜面１５を有していたが、特にこれに限定されない。例えば、第１傾斜面１４及び第３傾斜面１５のいずれか一方にのみ配置されていてもよい。第２傾斜面２３も及び第４傾斜面２４についても同様である。
【0082】
変形例２
上記実施形態では、第１ドグ歯１２の周方向の正回転側と、負回転側と、の両方を向いた第１傾斜面１４と、第３傾斜面１５と、の形状は同じであったが、特にこれに限定されない。例えば、第１傾斜面１４と、第３傾斜面１５と、で異なる形状であってもよい。第２ドグ歯２２の第２傾斜面２３と、第４傾斜面２４と、についても同様である。
上記実施形態では、第１ドグ歯１２の周方向の正回転側と、負回転側と、の両方を向いた第１傾斜面１４と、第３傾斜面１５と、の形状は同じであったが、特にこれに限定されない。例えば、第１傾斜面１４と、第３傾斜面１５と、で異なる形状であってもよい。第２ドグ歯２２の第２傾斜面２３と、第４傾斜面２４と、についても同様である。
【0083】
変形例３
上記実施形態では、第３回転体３０がトルク入力軸に接続され、第２回転体２０がトルク出力軸に接続されていたが、特にこれに限定されない。例えば、第３回転体３０がトルク出力軸に接続され、第２回転体２０がトルク入力軸に接続されていてもよい。
上記実施形態では、第３回転体３０がトルク入力軸に接続され、第２回転体２０がトルク出力軸に接続されていたが、特にこれに限定されない。例えば、第３回転体３０がトルク出力軸に接続され、第２回転体２０がトルク入力軸に接続されていてもよい。
【0084】
変形例４
上記実施形態では、切替機構５０において、鋼球５４を第２切替部材５２のスロープ５２３上を移動させたが、特にこれに限定されない。例えば、第１切替部材５１の軸方向第２側の面にもスロープを配置して、第１切替部材５１のスロープと、第２切替部材５２のスロープ５２３と、を相対移動させてもよい。また、切替機構５０は、カム機構であってもよい。
上記実施形態では、切替機構５０において、鋼球５４を第２切替部材５２のスロープ５２３上を移動させたが、特にこれに限定されない。例えば、第１切替部材５１の軸方向第２側の面にもスロープを配置して、第１切替部材５１のスロープと、第２切替部材５２のスロープ５２３と、を相対移動させてもよい。また、切替機構５０は、カム機構であってもよい。
【0085】
変形例５
上記実施形態では、切替機構５０の係止部５１３と被係止部５２２Ａ，５２２Ｂとを係合させるために鋼球５４を用いたが、特にこれに限定されない。例えば、係止部５１３と被係止部５２２Ａ，５２２Ｂとを突起にして、互いを係合させてもよい。また、鋼球５４ではなく、例えば樹脂の球などを用いてもよい。
上記実施形態では、切替機構５０の係止部５１３と被係止部５２２Ａ，５２２Ｂとを係合させるために鋼球５４を用いたが、特にこれに限定されない。例えば、係止部５１３と被係止部５２２Ａ，５２２Ｂとを突起にして、互いを係合させてもよい。また、鋼球５４ではなく、例えば樹脂の球などを用いてもよい。
【0086】
変形例６
上記実施形態では、第１切替部材５１が鋼球５４を有し、第２切替部材５２がスロープ５２３を有したが、特にこれに限定されない。例えば、第１切替部材５１がスロープを有し、第２切替部材５２が鋼球５４を有してもよい。
上記実施形態では、第１切替部材５１が鋼球５４を有し、第２切替部材５２がスロープ５２３を有したが、特にこれに限定されない。例えば、第１切替部材５１がスロープを有し、第２切替部材５２が鋼球５４を有してもよい。
【0087】
変形例７
上記実施形態では、第１回転体１０にプリロードを付与する付勢部材４０は、コイルスプリングであったが、特にこれに限定されない。例えば、付勢部材４０は、ダイヤフラムスプリング、または、ウェイブスプリングである。
上記実施形態では、第１回転体１０にプリロードを付与する付勢部材４０は、コイルスプリングであったが、特にこれに限定されない。例えば、付勢部材４０は、ダイヤフラムスプリング、または、ウェイブスプリングである。
【0088】
変形例８
上記実施形態では、切替機構５０の操作部５１２はレバーであったが、特にこれに限定されない。例えば、操作部５１２は、ソレノイドや空気圧機構、または、油圧機構などのアクチュエータである。
上記実施形態では、切替機構５０の操作部５１２はレバーであったが、特にこれに限定されない。例えば、操作部５１２は、ソレノイドや空気圧機構、または、油圧機構などのアクチュエータである。
【符号の説明】
【0089】
１０ 第１回転体
１２ 第１ドグ歯
１４ 第１傾斜面
２０ 第２回転体
２２ 第２ドグ歯
２３ 第２傾斜面
３０ 第３回転体
４０ 付勢部材
５０ 切替機構
６０ 検知機構
１００ ドグクラッチ
１２ 第１ドグ歯
１４ 第１傾斜面
２０ 第２回転体
２２ 第２ドグ歯
２３ 第２傾斜面
３０ 第３回転体
４０ 付勢部材
５０ 切替機構
６０ 検知機構
１００ ドグクラッチ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】