JP2003300456A - 動力伝達方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、専用のブレーキ機構を設ける必要
がなく、構成が簡単で小型・軽量であるばかりでなく、
従来のトランスミッションのケーシングを使用すること
ができる動力伝達装置を利用して制動力を付与する動力
伝達方法とその装置を提供する。 【解決手段】 湿式多板式の、正転クラッチ（２０）、
逆転クラッチ（１８）および各速度段クラッチ（１９、
２６，２７，３１）と、常時かみ合う歯車からなる歯車
減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力軸
（１３）の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達
方法において、正転クラッチ（２０）もしくは逆転クラ
ッチ（１８）のいずれか一方と速度段クラッチ（１９、
２６，２７，３１）の一つとが完全に結合して動力を伝
達している時に、非結合状態にある駆動側クラッチプレ
ートと被動側クラッチプレートとの間に回転速度差をも
って遊転している、一つないし複数のクラッチをスリッ
プ結合させて出力軸（１３）にブレーキトルクを作用さ
せるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力源にエンジン
を使用する鉄道車両、例えばディーゼル動車や軌道モー
タカー（鉄道保全作業車）等の走行用動力伝達方法およ
びその装置に関し、特に、湿式多板式の、正転クラッ
チ、逆転クラッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ
合う歯車からなる歯車減速機構とからなり、各クラッチ
の嵌脱により出力軸の回転方向と回転速度とを切り換え
る動力伝達方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来のディーゼル動車の走行用
動力伝達装置においては、下り勾配や走行中の速度抑制
用ブレーキとして液体式リターダが使用されている。こ
れは、二つの向かい合った羽根の一方を固定し、他方を
回転させて羽根の間に充満させた油の攪拌ロスを速度抑
制のための制動力として用いるものであり、特に、勾配
の多い路線を走行する場合には、摩擦機械ブレーキ（圧
縮空気や油圧等を用いて制輪子を車輪踏面に押しつける
か、あるいはブレーキディスクにブレーキライニングに
押しつけるかして制動力を発生させる。）の使用頻度が
増えるので、この液体式リターダを使用して速度抑制を
行い、ブレーキライニングや制輪子の使用を控えてそれ
らの交換間隔を延長することが行われている。

【０００３】この液体式リターダを装備したディーゼル
動車の走行用動力伝達装置が、図７に例示されている。
すなわち、図７には、液体式リターダを内蔵した正逆転
４速段のディーゼル動車用トランスミッションの伝動機
構が示され、この伝動機構では、各歯車が常時かみ合
い、入力軸と出力軸の回転速度比および車両の走行方向
が、それぞれの油圧クラッチで選択的に切り換えること
により切り換えられる構成になっている。

【０００４】ディーゼル機関の動力は、トランスミッシ
ョン５０の入力軸５１に伝達され、直結クラッチ５３を
一体に組み合わせたインペラホイールカバーを経て、ト
ルクコンバータ５２のインペラホイール５６に伝達され
る。このインペラホイール５６が回転することによっ
て、トルクコンバータ５２のサーキット内の油の循環に
よるポンプ作用によってタービンホイール５７が回転さ
れ、タービンホイール５７と一体の変直軸５４にトルク
コンバータ５２を介して動力が伝達される。

【０００５】一方、直結クラッチ５３を結合すると、イ
ンペラホイール５６とタービンホイール５７が一体に連
結され、機関の動力はトルクコンバータ５２を介さない
で直接変直軸５４に伝達され、駆動歯車６０に伝達され
る。また、入力軸５１と一体に回転するインペラホイー
ル５６には、歯車列を介してチャージングポンプ６１が
連結されていて、トルクコンバータ５２や液体式リター
ダ５５に圧油が供給される。

【０００６】液体式リターダ５５は駆動歯車６０の入力
側に設置されていて、変直軸５４に連結されたロータ５
８とケーシングに固定されたステータ５９とから成って
いる。リターダの作動時には、機関回転をアイドルに下
げ、トルクコンバータ５２内の油が排出された状態でロ
ータ５８とステータ５９間に油が充満され、ロータ５８
は出力側（車輪側）から回転される。（このとき、正転
クラッチ６２または逆転クラッチ６３のいずれか一方
と、選択された一つの速度段クラッチ６５、６６、６７
または６８が結合された状態にある。）このロータ５８
の回転に伴う油の攪拌によって生ずる熱エネルギーが制
動力として出力軸６４に作用するものである。

【０００７】一方、架線作業車や電気作業車等の鉄道保
全用作業車では、作業現場へ移動するための通常走行運
転と、保全作業を行うために一定の低速度で走行する作
業走行運転とが行われる。この作業走行運転時に行われ
る定速走行方法として、専用の湿式多板ブレーキを設け
てその押圧力を制御し、湿式多板ブレーキをスリップさ
せながら必要とする一定の車速を保持する方式や、トラ
ンスミッションに歯車列を介してＰＴＯ軸を設けて油圧
ポンプと油圧モータを取り付け、この油圧ポンプの発生
油圧によって油圧モータを駆動して一定速の車輪回転速
度を得る、静油圧駆動方式等が用いられている。

【０００８】この静油圧駆動方式の定速走行装置を装備
した鉄道保全作業車用のトランスミッションには、特開
平９−１３２１３６の図１に開示されるようなものがあ
り、湿式多板ブレーキを装備したものとしては図８に示
されるような装置が知られている。

【０００９】すなわち、図８には、湿式多板ブレーキを
備えた、正逆転２速段の鉄道保全作業車トランスミッシ
ョンの伝動機構が示され、各歯車は常時かみ合い、入力
軸と出力軸の回転速度比および車両の走行方向を、それ
ぞれの油圧クラッチによって選択的に切り換えられる構
成になっている。

【００１０】図８において、ディーゼル機関からの動力
は、トランスミッション８０の入力継手８１に入力さ
れ、入力継手と一体に連結されたインペラホイールカバ
ーを経てトルクコンバータ８２のインペラホイール８３
に伝達される。このインペラホイール８３が回転するこ
とによって、トルクコンバータ８２のサーキット内の油
の循環によるポンプ作用によってタービンホイール８４
が回転され、タービンホイール８４と一体のタービン軸
８５にトルクコンバータ８２を介した動力が伝達され
る。このタービン軸８５に伝達された動力は、走行する
方向に応じて結合された正転クラッチ８６または逆転ク
ラッチ８７、必要車速に応じて結合される１速クラッチ
８８または２速クラッチ８９、およびそれらのクラッチ
の結合により選択された各歯車を経由して出力軸９１に
伝達される。

【００１１】出力軸９１の軸端部には、トランスミッシ
ョンのケーシングに固定する形で湿式多板ブレーキ９０
が取り付けられていて、チャージングポンプ９２からの
圧油によって湿式多板ブレーキ９０が結合される。作業
走行運転時には、この湿式多板ブレーキ９０に供給され
る作動油圧を制御し、湿式多板ブレーキ９０をスリップ
結合させることによって出力軸９１に作用する制動力を
調整し、出力軸９１を一定の回転速度に維持して必要と
する低車速を保持することができる。なお、通常走行運
転時には湿式多板ブレーキ９０への作動油圧は遮断さ
れ、制動力は作用しない。

【００１２】また、入力継手８１と一体に回転するイン
ペラホイール８３には、歯車列を介してチャージングポ
ンプ９２が連結されていて、その反対側にはポンプクラ
ッチ９４を介して湿式多板ブレーキ９０に潤滑油を供給
する潤滑油ポンプ９３が連結されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のトランス
ミッションにおいては、次のような問題がある。すなわ
ち、液体式リターダを装備したものにおいては、リター
ダのブレーキトルクがロータ回転数の２乗に比例して変
化する特性を有しているために、大きなブレーキトルク
を得るには、いずれの速度段運転においても高速回転す
る軸にリターダを設置することが望ましい。このため、
トルクコンバータと減速機構の間のタービンホイール軸
上に設置することになり、リターダを装備しないものに
比べてトランスミッションの全長寸法が長くなり、ケー
シングの共用ができなくなると共に装置全体の重量も増
えることとなる。

【００１４】さらに、ブレーキトルクがロータ回転数の
２乗に比例する特性から、同一の速度段においては車速
の２乗に比例して制動力が変化する。このため、高速運
転域では、車速の変化による制動力の変動が顕著になる
ので、リターダの内圧を制御して制動力の変動を抑える
必要があり、かつ、低速運転域では、制動力が急激に低
下するので、その不足分を摩擦機械ブレーキの併用で補
う必要があって、液体式リターダのみでは高速運転から
低速運転までの速度抑制ブレーキとして使用することが
困難である。

【００１５】また、定速走行装置を装備したものにおい
ては、定速走行運転時にのみ使用する専用の油圧ポンプ
・油圧モータおよびそれらを結合する高圧ホースを設け
たり、専用の湿式多板ブレーキを設置する必要があっ
て、形状が複雑になるとともに部品点数が増加し、装置
全体の重量も増える。

【００１６】このように、従来は専用の速度抑制ブレー
キ装置を付加する必要があって構造が複雑になるととも
に、標準型のトランスミッションに改造を加えないと速
度抑制ブレーキを設けることができず、寸法や重量が大
きくなって高価になる欠点があった。

【００１７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、専用のブレーキ機構を設ける必要が
なく、構成が簡単で小型・軽量であるばかりでなく、従
来の標準型のトランスミッションのケーシングを使用す
ることができる動力伝達装置を利用して制動力を付与す
る動力伝達方法とその装置を提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラ
ッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車から
なる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により
出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達方
法において、正転クラッチもしくは逆転クラッチのいず
れか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合して動
力を伝達している時に、非結合状態にある駆動側クラッ
チプレートと被動側クラッチプレートとの間に回転速度
差をもって遊転している、一つないし複数のクラッチを
スリップ結合させて出力軸にブレーキトルクを作用させ
るものである。なお、前記遊転しているクラッチの内、
正転クラッチ又は逆転クラッチと１速クラッチとをスリ
ップ結合させることが特に好適である。

【００１９】本発明の方法を実施するために適した装置
としては、湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラッチ
および各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車からなる
歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力
軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達装置に
おいて、前記正転クラッチもしくは逆転クラッチのいず
れか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合してい
る時に、非結合状態にある駆動側クラッチプレートと被
動側クラッチプレートとの間に回転速度差をもって遊転
している、一つないし複数のクラッチをスリップ結合さ
せる速度抑制手段を設けたものである。なお、速度抑制
手段には、各クラッチのクラッチプレートを押圧するピ
ストンの受圧室を大受圧面積の大受圧室と小受圧面積の
小受圧室とに分離して設け、前記大受圧室には完全結合
圧力に調整した圧油を供給し、前記小受圧室にはスリッ
プ結合圧力に調整した圧油を供給する手段を設けること
が好ましく、速度抑制手段が、圧油をスリップ結合圧力
に調整する比例電磁弁と、出力側の回転速度を検出する
回転検出センサと、この回転検出センサからの検出信号
と設定信号とに基づいて前記比例電磁弁に油圧調整信号
を出力するコントローラとを備え、出力軸の回転速度を
設定回転速度に保持するように制御することが好まし
い。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態におけ
る正逆転４速段のディーゼル動車用動力伝達装置を示す
略図で、図７に示された従来のものに置き代わるもので
ある。

【００２１】基本的な構成は図７に示された従来のもの
と同じであり、液体式リターダが無いこと、および正転
クラッチ、逆転クラッチ、１速クラッチをスリップ結合
できる構成にした点で異なっている。図１において、デ
ィーゼル機関（図示しない）の動力は、動力伝達装置の
入力軸１に伝達され、直結クラッチ２を一体に組み合わ
せたインペラホイールカバーを経て、トルクコンバータ
３のインペラホイール４に伝達される。このインペラホ
イール４の回転によって、タービンホイール５が回転さ
れ、タービンホイール５と一体に回転する変直軸６にト
ルクコンバータ３を介した動力が伝達される。

【００２２】一方、直結クラッチ２を結合すると、イン
ペラホイール４とタービンホイール５が一体に連結さ
れ、機関の動力はトルクコンバータ３を介さないで機関
から直接変直軸６に伝達され、駆動歯車９に伝達され
る。入力軸１と一体に回転するインペラホイール４に
は、歯車列を介してメインポンプ７および潤滑油ポンプ
８が連結されている。このメインポンプ７から吐出され
る圧油はトルクコンバータ３に供給されると共に、各ク
ラッチを結合する作動油としても供給され、残りは各部
の潤滑油として供給される。一方、速度抑制手段の作用
時にはポンプクラッチ３２が結合されて潤滑油ポンプ８
が同時に駆動され、このポンプから吐出される圧油は、
スリップ結合しているクラッチの潤滑油（冷却油）とし
て供給される。

【００２３】歯車が常時噛み合っている歯車減速機構の
構成は以下のように構成されている。なお、逆転軸１０
については図２に拡大して示されている。先ず、変直軸
６（入力軸１と同心に配置されている。）、逆転軸１
０、正転軸１１、中間軸１２および出力軸１３はそれぞ
れ平行に配置されている。ただし、車両床下に設置され
ることから、入力軸１と出力軸１３がほぼ同心の配置に
なるので、各軸心は同一平面上にはない。逆転歯車１
４、小歯車２１、正転歯車１５、中間小歯車２３、中間
大歯車２２、４速歯車２５および３速歯車２８は、それ
ぞれの軸に軸受を介して回転自在に支持されている。な
お、中間小歯車２３と中間大歯車２２とは一体に形成さ
れている。さらに、駆動歯車９、歯車１６、１７、２
９、３０および出力歯車２４は、それぞれの軸に一体に
固定されている。逆転軸１０には、逆転クラッチ１８と
１速クラッチ１９が背中合わせに配置され、正転軸１１
には、正転クラッチ２０と２速クラッチ３１が背中合わ
せに配置されている。さらに、中間軸１２には３速クラ
ッチ２７が、出力軸１３には４速クラッチ２６が設けら
れている。

【００２４】このような構成において、各速度段の動力
伝達経路は以下のようになる。 ａ．正転時の１速運転 駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→歯車１
７→歯車１６→１速クラッチ１９→小歯車２１→中間大
歯車２２→中間小歯車２３→出力歯車２４→出力軸１３
→車輪 ｂ．正転時の２速運転 駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→２速ク
ラッチ３１→中間小歯車２３→出力歯車２４→出力軸１
３→車輪 ｃ．正転時の３速運転 駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→歯車１
７→４速歯車２５→３速歯車２８→３速クラッチ２７→
歯車２９→歯車３０→出力軸１３→車輪 ｄ．正転時の４速運転 駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→歯車１
７→４速歯車２５→４速クラッチ２６→歯車３０→出力
軸１３→車輪

【００２５】ｅ．逆転時の１速運転 駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→１速ク
ラッチ１９→小歯車２１→中間大歯車２２→中間小歯車
２３→出力歯車２４→出力軸１３→車輪 ｆ．逆転時の２速運転 駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→歯車１
６→歯車１７→２速クラッチ３１→中間小歯車２３→出
力歯車２４→出力軸１３→車輪 ｇ．逆転時の３速運転 駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→歯車１
６→歯車１７→４速歯車２５→３速歯車２８→３速クラ
ッチ２７→歯車２９→歯車３０→出力軸１３→車輪 ｈ．逆転時の４速運転 駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→歯車１
６→歯車１７→４速歯車２５→４速クラッチ２６→歯車
３０→出力軸１３→車輪 なお、トルクコンバータ３を介した運転（直結クラッチ
脱時）は、１速でのみ行う。また、速度段がアップする
につれて減速比が小さくなるので、出力軸１３の回転速
度は入力軸回転速度に近づくことになる。

【００２６】図２は、図１の実施形態における逆転軸１
０の断面を拡大して示すものである。図２において、逆
転歯車１４は軸受４９によって逆転軸１０上に回転自在
に支持されており、スプラインを備えたクラッチハブ４
７と一体に形成されている。歯車１６は逆転軸１０に一
体に固定されていてクラッチピストン３５を収容し、逆
転クラッチ１８および１速クラッチ１９のクラッチドラ
ム４８が歯車と一体に形成されている。逆転クラッチ１
８および１速クラッチ１９は、公知のように、クラッチ
ハブ４７にスプライン嵌合された多数のインナプレート
４１と、クラッチドラム４８にスプライン嵌合されると
ともにインナプレート４１と交互に配列された多数のア
ウタプレート４０とから構成されている。これらのクラ
ッチプレート４０，４１は、環状の大受圧面積を有する
大受圧室３６もしくは環状の小受圧面積を有する小受圧
室３７に供給された圧油で移動するクラッチピストン３
５によって押圧され、結合又はスリップ結合される。

【００２７】本発明の方法を実施するための速度抑制手
段は、正転クラッチ２０または逆転クラッチ１８のいず
れかが結合されてディーゼル動車が走行（速度段のクラ
ッチの一つが結合）している時に、脱状態にあって遊転
しているクラッチのいくつかをスリップ結合させ、スリ
ップ時の発熱エネルギーを制動力として利用するもので
ある。例えば、図１および図２において、正転クラッチ
２０と４速クラッチ２６が結合され、４速で走行してい
る状態を仮定する。（この時、正転クラッチ２０と４速
クラッチ２６以外は脱状態にある。）

【００２８】遊転している逆転クラッチ１８において
は、アウタプレート４０は逆転軸１０と一体に回転し、
インナプレート４１は逆転歯車１４と一体に回転してい
る。この例では、逆転歯車１４と正転歯車１５の歯数お
よび歯車１６と歯車１７の歯数が同じに設定されている
ので、インナプレート４１とアウタプレート４０の回転
速度は等しくなり、かつ、互いに逆方向に回転すること
になって、クラッチプレート４０と４１の相対回転速度
は逆転軸１０の回転速度の２倍になっている。

【００２９】一般に、クラッチを半クラッチの状態で滑
らすと、クラッチプレートは発熱し、この発熱エネルギ
ーの大きさは、クラッチ伝達トルク×相対回転速度で表
わされる。つまり、相対回転速度の大きいクラッチをス
リップ結合することによって、より大きな制動力を得る
ことができる。

【００３０】この実施例では、正転クラッチ２０と逆転
クラッチ１８以外に１速から４速までのクラッチが設け
られているので、逆転クラッチ１８のスリップ結合に加
えて、遊転している他の速度段クラッチを同時にスリッ
プ結合することが可能になり、２つ以上のクラッチをス
リップ結合することによってさらに大きな制動力を得る
ことができる。

【００３１】通常、正転クラッチおよび逆転クラッチは
高速回転軸上に設置されることが多く、また、１速は最
も減速比（歯数比）が大きいことから、これらのクラッ
チは他のクラッチに比べてクラッチプレートの相対回転
速度が大となり、大きな制動力を得やすい。このため本
実施例では、正転クラッチ２０と逆転クラッチ１８およ
び１速クラッチ１９をスリップ結合できる構成にし、正
転クラッチ２０または逆転クラッチ１８のどちらか一方
と１速クラッチ１９を同時にスリップ結合させて、効果
的に制動力を得るものである。

【００３２】なお、スリップ結合させるクラッチの数
は、必要とする最大ブレーキトルクから決まるものであ
り、より大きなブレーキトルクを必要とする場合には２
速クラッチ３１もスリップ結合できる構造にし、３つの
クラッチを同時にスリップ結合させることも可能であ
る。また、スリップ結合するクラッチの数を増加させる
代わりに、一つのクラッチに組み込むクラッチプレート
の枚数を増加させ、必要なブレーキトルクを確保するこ
とも可能である。

【００３３】さらに、スリップ結合しているクラッチに
は、クラッチプレートの表面に供給される冷却油量を直
結時より増加するよう構成されており（図４の油圧回路
図参照）、クラッチプレートは油膜を介して滑るので、
スリップ結合によるプレートの焼損や摩耗は無い。

【００３４】次に、嵌脱クラッチと速度抑制手段とを兼
用させたクラッチ（スリップクラッチ）の構造と作動に
ついて説明する。図２において、スリップ結合する１速
クラッチ１９および逆転クラッチ１８は、クラッチプレ
ートを別系統の押圧力で作動できるように、クラッチピ
ストン３５の受圧面積が異なる大小２つの受圧室すなわ
ちピストン室３６，３７を備えている。すなわち、クラ
ッチを完全に結合する圧油（以下、「直結作動油」とい
う。）が供給される大受圧室すなわち大ピストン室３６
と、クラッチをスリップ結合する圧油（以下、「スリッ
プコントロール油」という。）が供給される小受圧室す
なわち小ピストン室３７とを備えている。大ピストン室
３６には、メインポンプ７から吐出されて所定の圧力に
調整された高圧の直結作動油が、それぞれの供給孔４２
ａおよび４３ａから逆転軸１０に設けられた油路４２お
よび４３を経て供給され、小ピストン室３７には、比例
電磁弁により任意の低圧力に調整されたスリップコント
ロール油が供給孔４６ａから油路４６を経て供給され
る。

【００３５】一方、クラッチハブ４７のスプライン歯底
には多数のキリ孔が設けられていて、潤滑油ポンプ８か
ら吐出され、所定の潤滑油圧に調整された圧油が逆転軸
１０の右端部空間に供給され、入口４５ａから油路４５
を通って１速クラッチの油室３９に供給され、前記キリ
孔よりクラッチプレートに潤滑油（冷却油）として供給
される。（逆転クラッチ１８には、シールカバー３４に
設けられた供給孔４４ａから油路４４を通ってクラッチ
プレートの潤滑油が別個に供給されている。）

【００３６】スリップしているクラッチに供給される潤
滑油は、クラッチが直結になると油量が減少するように
潤滑油供給回路に分配弁が設置されている（図４参
照。）。

【００３７】受圧面積の異なる２つの大ピストン室３６
と小ピストン室３７とを設ける理由は、クラッチの直結
時とスリップ結合時とで圧接されるクラッチプレートの
許容面圧に差があるためで、スリップ結合時におけるプ
レート面圧は、発熱を伴う関係もあって直結時のそれよ
りかなり低い値に抑える必要があり、クラッチピストン
３５を押す荷重を小さく設定する必要がある。押しつけ
荷重が制限されることから、クラッチピストン３５の受
圧面積が大きいとスリップコントロール油は低圧の範囲
で使用することになって、少しの油圧変動でもブレーキ
トルクが大きく変化し、ブレーキトルクの制御が不安定
になる。このため、小ピストン室３７の受圧面積を小さ
く設定してスリップコントロール油圧を高めて使用し、
ブレーキトルクの制御をし易くするものである。

【００３８】なお、この実施例では逆転クラッチ１８と
１速クラッチ１９のプレート枚数は同一であるが、それ
ぞれのインナプレートと一体に回転する歯車１４と２１
の歯数比が異なるために、逆転クラッチ１８と１速クラ
ッチ１９の遊転時の相対回転速度に差がでる。このため
に、両者に同一のクラッチを使用して一つの供給口４６
ａを有する油路４６で両者の小ピストン室３７に同じ圧
力のコントロール油を供給する場合には、相対回転速度
の小さいクラッチ側の発熱エネルギーが小さくなって他
方よりブレーキ能力に余裕ができることになる。この場
合には、相対回転速度の小さいクラッチの小ピストン室
３７ａの受圧面積を他方の小ピストン室３７ｂの受圧面
積より大きく設定することによって、同一のコントロー
ル油圧の供給で最大限にブレーキトルクを活用すること
ができる（図３参照）。

【００３９】また、この実施例では、構成を簡素化する
ために逆転クラッチ１８と１速クラッチ１９のスリップ
コントロール油を一つの油路４６でそれぞれの小ピスト
ン室３７に供給しているが、前記のように小ピストン室
の受圧面積に差を設けないで、クラッチ毎にそれぞれ独
立した油路と比例電磁弁を設け、別個にコントロール油
の圧力を制御しても同様の効果を得ることができる。

【００４０】上記のように構成された動力伝達装置の作
動を以下に説明する（図１参照）。車両を発進するとき
は、まず機関をアイドリング状態とし、車両の進行方向
に応じて正転クラッチ２０又は逆転クラッチ１８のどち
らか一方を結合してから、１速クラッチ１９を結合する
と共に機関の出力をアップしていくと、機関の出力は入
力軸１からトルクコンバータ３、駆動歯車９、正転クラ
ッチ２０または逆転クラッチ１８、１速クラッチ１９、
小歯車２１を経て出力軸１３に伝達され、トルクコンバ
ータ３を介した１速運転（１速変速運転）となる。

【００４１】この１速変速運転のもとで所定の車速に到
達すると直結クラッチ２が結合され、直結１速運転に移
行する。さらに、この直結１速運転によって所定の車速
に到達すると、１速クラッチ１９が脱になって２速クラ
ッチ３１が結合される。同様にして、３速クラッチ２
７、４速クラッチ２６と切り換えられて車速が漸次増加
し、最高速度に達する。

【００４２】ディーゼル動車の場合、線路の勾配の大き
さにもよるが、勾配区間は通常５０〜７０Ｋｍ／ｈ程度
の車速で走行するので、この間は３速クラッチ２７が結
合された状態で走行することが多い。また、下り勾配
は、機関回転をアイドリング状態に下げ、燃料をカット
した状態で走行する（この時、直結クラッチ２が結合さ
れているのでエンジンブレーキが作用する。）が、エン
ジンブレーキだけでは減速しきれず車速が超過すること
がある。このため、所定の車速以下に減速させる必要が
あり、摩擦機械ブレーキに代えて本発明による速度抑制
手段を実施する。すなわち、遊転している逆転クラッチ
１８（正転クラッチ２０を結合している場合）及び１速
クラッチ１９を同時にスリップ結合させてブレーキトル
クを発生させ、出力軸１３の回転速度を減速させる。こ
のブレーキトルクは、小ピストン室３７に供給されるス
リップコントロール油の油圧を変化させる（この例では
比例電磁弁１０５、１０６で変える。）ことにより任意
の大きさに調整される。

【００４３】また、図示されていないが、動力伝達装置
の出力軸部分には車速検出用の回転センサが設置されて
いて、その検出信号がコントローラに入力されている。
車両が発進し、所定の車速に到達したことの検出信号が
回転センサからコントローラに入力されると、図４に示
す各速度段クラッチの切換え電磁弁１１２、１１３にオ
ン・オフ信号が出力され、１速クラッチから順次クラッ
チが切り換え制御され、必要とされる車速に加速または
減速される。

【００４４】速度抑制手段の作動は運転席からの抑速指
令信号により行われ、抑速指令信号がコントローラに入
力されると、速度抑制用電磁弁１０２にオン信号が出力
されると同時に、機関をアイドルに低下させる燃料噴射
量制御信号が機関の燃料噴射装置に出力される。その
後、スリップコントロール油の圧力を調整する比例電磁
弁１０６に予め設定された油圧調整信号が出力され、逆
転クラッチ１８と１速クラッチ１９の小ピストン室３
７，３７にスリップコントロール油が供給され、それぞ
れのクラッチがスリップ結合して出力軸１３にブレーキ
トルクを作用させることができる。

【００４５】回転センサからの検出信号がコントローラ
に入力されているので、車速に応じて前記比例電磁弁１
０６の油圧調整信号を変更して、スリップコントロール
油の圧力を制御し、ブレーキトルクの大きさを変化させ
ることにより、下り勾配でも最高車速を制限速度内に保
持して走行することが可能になる。また、スリップコン
トロール油の圧力を適当に制御すれば、一定車速での走
行も可能となる。

【００４６】また、ブレーキトルクの大きさは比例電磁
弁１０６の油圧調整信号を変化させることによって任意
に変えられるので、運転席の操作レバーと前記油圧調整
信号とを連動させることによって、低速で走行時のブレ
ーキとしても使用することが可能である。

【００４７】図４は、図１の実施形態における動力伝達
装置の油圧系統を示すものである。メインポンプ７から
吐出された油は、メイン油圧調整弁１００で直結作動油
圧に調整された後、トルクコンバータ３の入口でバイパ
ス弁１０１により減圧されてトルクコンバータ３内に供
給される。潤滑油ポンプ８は、速度抑制手段の作動時の
みにポンプクラッチ３２が結合して駆動され、スリップ
結合しているクラッチの潤滑油量を増量するもので、ト
ルクコンバータ３から排出された油と合流し、油冷却器
で冷却されたのち第１潤滑油ライン１２４および第２潤
滑油ライン１２５に供給される。

【００４８】一方、メイン油圧調整弁１００の手前で分
岐された直結作動油は、油路１２２を通り電磁弁を介し
て各クラッチの押圧力として大ピストン室３６に供給さ
れ、各クラッチを直結させる。また、正転クラッチ１２
０と逆転クラッチ１２１は、同時に直結作動油が供給さ
れないように、逆転クラッチ電磁弁１１０が脱位置にあ
るときにのみ正転クラッチ電磁弁１１１に圧油が供給さ
れる構成になっている。もう一方の作動油は、油路１２
３から速度抑制用電磁弁１０２を通過して比例電磁弁１
０５および１０６に送られ、この比例電磁弁１０５およ
び１０６で所定のスリップコントロール油の圧力に減圧
調整された後、正転クラッチもしくは逆転クラッチと１
速クラッチ１１９の小ピストン室３７に供給される。

【００４９】各部に供給される潤滑油は、第１潤滑油圧
調整弁１０３によってその圧力が設定される第１潤滑油
ライン１２４と、第１潤滑油圧調整弁１０３の下流に設
けられた第２潤滑油圧調整弁１０４によってその圧力が
設定される第２潤滑油ライン１２５を通じて供給され、
前記２つの潤滑油圧調整弁１０３と１０４の設定圧力
は、速度抑制用電磁弁１０２がオフのときはほぼ同じで
あるが、速度抑制用電磁弁１０２をオンにすると、第１
潤滑油圧調整弁１０３に背圧が作用して設定圧力が上昇
するように構成されている。従って、速度抑制手段の作
動時には、第１潤滑油ライン１２４の圧油の圧力が第２
潤滑油ラインの圧油の圧力より高くなり、この第１潤滑
油ライン１２４から供給される箇所においては、速度抑
制手段の作動時には、その作動前より潤滑油の供給量が
増加する構成になっている。

【００５０】第２潤滑油ライン１２５からは、嵌脱での
み使用するクラッチ（この例では２速、３速、４速およ
び直結クラッチ１１８、１１７、１１６および１１５）
のクラッチプレートに所定の圧力の潤滑油が供給され
る。なお、第２潤滑油ライン１２５からは、その他の軸
受や歯車等にも潤滑油が供給される。

【００５１】第１潤滑油ライン１２４の圧油は、１速ク
ラッチ１１９の潤滑油として供給されると同時に、分配
弁１０７を介して正転クラッチ１２０または逆転クラッ
チ１２１の潤滑油として供給される。前記分配弁１０７
は、正転クラッチ１２０および逆転クラッチ１２１の直
結作動油によって供給ポートが切り換わるもので、分配
弁１０７の出口側油路は２つの逆止弁１０８を設けた油
路で連通していて逆止弁１０８を介して第２潤滑油ライ
ン１２５に合流している。これにより、例えば、正転ク
ラッチ１２０を直結すると、第１潤滑油ライン１２４か
ら逆転クラッチ１２１に潤滑油が供給され、正転クラッ
チ１２０にはそれより低圧の第２潤滑油ライン１２５か
ら潤滑油が供給されるので、スリップ結合のクラッチに
は多量の潤滑油が供給され、直結のクラッチへの潤滑油
量は減少する。

【００５２】図５は、本発明の他の実施形態である、正
逆転２速段の鉄道保全作業車用トランスミッションの伝
動機構を示し、図８に示された従来例のものに置き代わ
るものである。基本的な構成、作動は図１の実施例の場
合と同じであり、以下のように構成される。すなわち、
タービン軸３００、逆転軸３０１、中間軸３０２および
出力軸３０３はそれぞれ平行に配置されている。タービ
ン軸３００、中間軸３０２および出力軸３０３の各軸心
は垂直平面上にあり、逆転軸３０１は偏心位置に配置さ
れている。逆転小歯車３１６、正転小歯車３１５、１速
歯車３１０および２速歯車３１２は、それぞれの軸に軸
受を介して回転自在に支持されている。また、駆動歯車
３０８、被動歯車３０９、中間歯車３１１、出力大歯車
３１３および出力小歯車３１４は、それぞれの軸に一体
に固定されている。さらに、中間軸３０２には、１速ク
ラッチ３０６と２速クラッチ３０７が背中合わせに配置
され、タービン軸３００には正転クラッチ３０４が、逆
転軸３０１には逆転クラッチ３０５がそれぞれ設けられ
ている。

【００５３】このような構成における各速度段の動力伝
達経路を以下に示される。なお、車両の進行方向に合わ
せて正転クラッチ３０４又は逆転クラッチ３０５を結合
した後、必要に応じた速度段のクラッチ３０６、３０７
を結合する。

【００５４】ａ．正転時の１速運転 駆動歯車３０８→正転クラッチ３０４→正転小歯車３１
５→中間歯車３１１→１速クラッチ３０６→１速歯車３
１０→出力大歯車３１３→出力軸３０３→車輪 ｂ．正転時の２速運転 駆動歯車３０８→正転クラッチ３０４→正転小歯車３１
５→中間歯車３１１→２速クラッチ３０７→２速歯車３
１２→出力小歯車３１４→出力軸３０３→車輪 ｃ．逆転時の１速運転 駆動歯車３０８→被動歯車３０９→逆転クラッチ３０５
→逆転小歯車３１６→中間歯車３１１→１速クラッチ３
０６→１速歯車３１０→出力大歯車３１３→出力軸３０
３→車輪 ｄ．逆転時の２速運転 駆動歯車３０８→被動歯車３０９→逆転クラッチ３０５
→逆転小歯車３１６→中間歯車３１１→２速クラッチ３
０７→２速歯車３１２→出力小歯車３１４→出力軸３０
３→車輪

【００５５】なお、鉄道保全作業車は、それぞれの保線
区に配置されて作業を行い、ディーゼル動車のように長
距離を走行することが少ないので、この動力伝達装置で
は全ての速度段をトルクコンバータを介した変速運転で
使用される。（直結クラッチを設けていない。）

【００５６】図６は、図５の実施形態における逆転軸３
０１と中間軸３０２の断面を示すものである。基本的な
構成は、図２に示されたものと同じであり、タービン軸
３００上の構成が図示されていないが、これは逆転軸３
０１上の構成とほぼ同じである。

【００５７】この例では、逆転クラッチ３０５および正
転クラッチ３０４がスリップ結合可能な構成になってお
り、正転クラッチ３０４または逆転クラッチ３０５のい
ずれかが結合されて走行している時に、脱状態にある他
方の正転クラッチ３０４または逆転クラッチ３０５をス
リップ結合させ、速度抑制手段とするものである。前記
各クラッチは、一つのクラッチで大きなブレーキトルク
を得るために、直結でのみ使用する場合よりクラッチプ
レートの枚数を増加させてある。なお、クラッチプレー
トの枚数を増加するとクラッチの全長寸法が伸びるが、
この例では軸方向にスペースが余っているので、ケーシ
ングの全長に影響が及ぶことはない。

【００５８】なお、この実施例における油圧系統は図示
しないが、基本的には図４に示されたものと同様で、た
だ、３速クラッチ、４速クラッチおよび直結クラッチに
作動油を供給する油圧ラインがなくなる程度の相違であ
る。ただし、図４では、１個の比例電磁弁１０６で逆転
クラッチと１速クラッチにスリップコントロール油を供
給しているが、この実施例では逆転クラッチのみに供給
することになる。

【００５９】鉄道保全作業車では、一定の低速度（１０
Ｋｍ／ｈ以下）で走行しながら作業を行う作業走行運転
があり、この作業走行運転時に前記の速度抑制手段を適
用するものである。この一定走行の制御は、図１の実施
例の場合と同様に、走行速度を検出する回転センサから
の検出信号に基づいて、スリップクラッチに供給するコ
ントロール油圧を比例電磁弁により制御し，ブレーキト
ルクを制御しながら一定の車速を得ることができる。す
なわち、機関はアイドル回転数よりやや高い所定の回転
速度にセットした状態で運転され、回転センサからの検
出信号がコントローラに入力されると、運転席から指示
された速度設定信号と比較し、その差をＰＩ調整した速
度補正信号を前記比例電磁弁に与えてコントロール油の
圧力を変化させ、ブレーキトルクが調整されて動力伝達
装置の出力軸回転速度が一定に保持される。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、湿式多板式のクラッチ
と歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出
力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達方法
において、正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれ
か一方と速度段クラッチの一つとを完全に結合して動力
を伝達している場合に、非結合状態にある駆動側クラッ
チプレートと被動側クラッチプレートとの間に回転速度
差をもって遊転している、一つないし複数のクラッチを
スリップ結合させて出力軸にブレーキトルクを作用させ
ることもできるので、専用のブレーキ機構を設ける必要
がなく、構成が簡素化されて小型・軽量になるととも
に、速度抑制手段の有無に関わらず従来のケーシングが
利用できる。

【００６１】また、各クラッチにブレーキ機能を持たせ
られるので、速度段クラッチを複数備えた動力伝達方法
では、ブレーキとして使用できるクラッチ数が多く、必
要に応じてブレーキトルクを増加させることが可能であ
る。さらに、ブレーキトルクは使用する回転速度の影響
を受けることがなく、また、クラッチプレートを押圧す
る油圧の制御でブレーキトルクを変化させられるので、
応答性が良くきめ細かい速度制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の方法を実施するディーゼル動
車の動力伝達装置の概略説明図である。

【図２】 図２は図１の動力伝達装置の要部拡大断面図
である。

【図３】 図３は図２の動力伝達装置の要部を拡大した
断面図である。

【図４】 図４は図１の動力伝達装置の作動油の回路図
である。

【図５】 図５は本発明の方法を実施する軌道モータカ
ーの動力伝達装置の概略説明図である。

【図６】 図６は図５の動力伝達装置の要部を拡大した
断面図である。

【図７】 図７は速度抑制のための液体リターダを有す
る従来の動力伝達装置の概略説明図である。

【図８】 図８は湿式多板ブレーキを有する従来の動力
伝達装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１、５１ 入力軸 ２、５３ 直結クラッチ ３、５２、８２ トルクコンバータ ６、５４ 変直軸 ７ メインポンプ ８、９３ 潤滑油ポンプ １０、３０１ 逆転軸 １１ 正転軸 １３、６４、９１、３０３ 出力軸 １８、６３、８７ 逆転クラッチ １９、６５、８８、３０６ １速クラッチ ２０、６２、８６、３０４ 正転クラッチ ２６、６８ ４速クラッチ ２７ ３速クラッチ ３１、６６、８９、３０７ ２速クラッチ ３５ クラッチピストン ３６ 大受圧室 ３７ 小受圧室 ４０ アウタプレート ４１ インナプレート ６１、９２ チャージングポンプ ８５、３００ タービン軸 ９０ 湿式多板ブレーキ １００ メイン油圧調整弁 １０３ 第１潤滑油圧調整弁 １０４ 第２潤滑油圧調整弁 １０５、１０６ 比例電磁弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラ
   ッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車から
   なる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により
   出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達方
   法において、前記正転クラッチもしくは逆転クラッチの
   いずれか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合し
   て動力を伝達している時に、非結合状態にある駆動側ク
   ラッチプレートと被動側クラッチプレートとの間に回転
   速度差をもって遊転している、一つないし複数のクラッ
   チをスリップ結合させて出力軸にブレーキトルクを作用
   させることを特徴とする動力伝達方法。
2. 【請求項２】 前記遊転しているクラッチの内、正転ク
   ラッチ又は逆転クラッチと１速クラッチとをスリップ結
   合させることを特徴とする請求項１記載の動力伝達方
   法。
3. 【請求項３】 湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラ
   ッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車から
   なる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により
   出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達装
   置において、前記正転クラッチもしくは逆転クラッチの
   いずれか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合し
   ている時に、非結合状態にある駆動側クラッチプレート
   と被動側クラッチプレートとの間に回転速度差をもって
   遊転している、一つないし複数のクラッチをスリップ結
   合させる速度抑制手段を設けたことを特徴とする動力伝
   達装置。
4. 【請求項４】 上記速度抑制手段には、各クラッチのク
   ラッチプレートを押圧するピストンの受圧室を大受圧面
   積の大受圧室と小受圧面積の小受圧室とに分離して設
   け、前記大受圧室には完全結合圧力に調整した圧油を供
   給し、前記小受圧室にはスリップ結合圧力に調整した圧
   油を供給する手段を設けたことを特徴とする請求項３記
   載の動力伝達装置。
5. 【請求項５】 上記速度抑制手段が、圧油をスリップ結
   合圧力に調整する比例電磁弁と、出力側の回転速度を検
   出する回転検出センサと、この回転検出センサからの検
   出信号と設定信号とに基づいて前記比例電磁弁に油圧調
   整信号を出力するコントローラとを備え、出力軸の回転
   速度を設定回転速度に保持するように制御することを特
   徴とする動力伝達装置。