JP2009281512A - 多軸式トランスミッション - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな多軸式トランスミッションを提供する。
【解決手段】入力軸３と、入力軸３の動力が伝達される第１中間軸４と、第１中間軸４の動力が伝達される第２中間軸５と、第２中間軸５の動力が伝達される第３中間軸６と、第１中間軸４と同軸上に配される第４中間軸７と、第３中間軸６と同軸上に配される後側出力軸８と、後側出力軸８の動力が伝達される前側出力軸９と、入力軸３からの動力を接断するＦＬクラッチ１３および後進用クラッチ１４と、第１中間軸４上に配され、入力軸３からの動力を接断するＦＨクラッチ１８および第１クラッチ１９と、第２中間軸５上に配され、入力軸３からの動力を接断する第２クラッチ２７および第３クラッチ２６と、第３中間軸６上に配され、入力軸３からの動力を接断する第４クラッチ３２と、第３中間軸６上の第４クラッチ３２と中壁１１を挟んで反対側に配されるインターアクスルディファレンシャル３５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーティキュレートダンプトラック等の作業車両に用いられる多軸式トランスミッションに関し、より詳しくはインターアクスルディファレンシャルを備えた前進８速後進４速の多軸式トランスミッション関するものである。

従来、運転室およびエンジンを搭載した前部車体とベッセルを搭載した後部車体とが鉛直軸線を中心に屈折操向できるようにした作業車両としてアーティキュレートダンプトラックが知られている。このアーティキュレートダンプトラックは、旋回半径が小さく、かつ凹凸路における走破性に優れていることから、砕石、鉱山、トンネル工事などにおいて多く使用されている。このアーティキュレートダンプトラックには、多軸式のトランスミッションが搭載されるとともに、エンジンの出力を前輪と後輪とに所定の比率で分配する差動装置であるインターアクスルディファレンシャルが設けられている。このインターアクスルディファレンシャルは、例えば車両の旋回時などに前輪と後輪とで負荷が異なる場合に、前輪と後輪との回転差を吸収するために、タイヤの移動距離に応じて前後輪の回転差をつけることによって、車両の走行をスムーズにする働きをしている。

次に、この種従来の多軸式トランスミッションを図２によって説明する。この従来例の多軸式トランスミッション５０は、前進６速後進３速（Ｆ６Ｒ３）のインターアクスルディファレンシャル付きトランスミッションであって、入力軸５１と、インターアクスルディファレンシャル５２の前側出力軸５３および後側出力軸５４と、これら入力軸５１と出力軸５３，５４との間に配される第１中間軸５５および第２中間軸５６とを備えた軸構成とされている。

前記入力軸５１には、第１ギヤ５８が固着されるとともに、ＦＬクラッチ（前進ロークラッチ）５９とＲクラッチ（後進クラッチ）６０とが設けられ、さらにＦＬクラッチ５９の出力側の第２ギヤ６１と、Ｒクラッチ６０の出力側の第３ギヤ６２とがそれぞれ回転自在に設けられている。

前記第１中間軸５５には、前記第１ギヤ５８と噛み合う第４ギヤ６３が回転自在に設けられるとともに、ＦＨクラッチ（前進ハイクラッチ）６４と第１速用クラッチ６５とが設けられ、これらＦＨクラッチ６４および第１速用クラッチ６５用の一体の第５ギヤ６６が前記第２ギヤ６１と噛み合うように設けられている。さらに、この第１中間軸５５には、第６ギヤ６７が回転自在に設けられるとともに、第７ギヤ６８が固着されている。前記第７ギヤ６８は、アイドル軸５７に回転自在に設けられた第８ギヤ６９を介して前記第３ギヤ６２と噛み合うように構成されている。

前記第２中間軸５６には、第３速用クラッチ７０と第２速用クラッチ７１とが設けられるとともに、これら第３速用クラッチ７０および第２速用クラッチ７１用の一体の第９ギヤ７２および第１０ギヤ７３がそれぞれ設けられている。また、前記第２中間軸５６には、第３速用クラッチ７０の入力用の第１１ギヤ７４と、第２速用クラッチ７１の入力用の第１２ギヤ７５が回転自在に設けられている。そして、第１０ギヤ７３が第６ギヤ６７と、第１１ギヤ７４が第５ギヤ６６と、第１２ギヤ７５が第７ギヤ６８と、それぞれ噛み合っている。

前記出力軸５３，５４に配されるインターアクスルディファレンシャル５２は、第９ギヤ７２に噛み合う第１３ギヤ７６にキャリア７７が固定され、このキャリア７７に複数個のプラネタリギヤ７８が軸支され、これらプラネタリギヤ７８に噛み合うリングギヤ７９が後側出力軸５４に固定される一方、サンギヤ８０が前側出力軸５３に固定されるとともに、キャリア７７と前側出力軸５３とのトルク伝達状態を制御するために係合、解放されるクラッチ８１が配されて構成されている。

なお、トランスミッションにインターアクスルディファレンシャルを一体的に設ける構造は、特許文献１に開示されるように広く知られたものであるが、図２に示されるようなインターアクスルディファレンシャル付き前進６速後進３速トランスミッションの具体的構造が開示された特許文献について、発明者は把握していない。

特開２００４−１９７８８４号公報

ところで、図２に示されているような前進６速後進３速（Ｆ６Ｒ３）のギヤトレーンを、例えば前進８速後進４速（Ｆ８Ｒ４）に多段化したい場合、通常は、スピードクラッチ（第４速用速度段クラッチ）が装着された軸を第２中間軸５６と、前後の出力軸５３，５４との間に１軸追加した軸構成を採用することが考えられる。しかしながら、このようにスピードクラッチ付きの軸を１軸追加した場合には、入力軸と出力軸との軸間距離が長くなって、トランスミッションが大型化し、最低地上高が下がってしまうという問題点がある。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、トランスミッションを大型化することなく、多段化することのできる多軸式トランスミッションを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による多軸式トランスミッションは、
インターアクスルディファレンシャルを介して結合される２つの出力軸を有する前進８速後進４速の多軸式トランスミッションであって、
入力軸と、
入力軸よりも下方で、入力軸に並列に配される第１中間軸と、
第１中間軸に並列に配される第２中間軸と、
第２中間軸に並列に配される第３中間軸と、
第１中間軸と同軸上に配される第４中間軸と、
第３中間軸よりも下方で、第３中間軸に並列に配される第１出力軸と、
第３中間軸と同軸上に配される第２出力軸と、
入力軸上に固着される第１ギヤと、
入力軸上に回転自在に配される第２ギヤと、
入力軸と第２ギヤとを接続可能な前進低速用副変速段クラッチと、
入力軸上に回転自在に配される第３ギヤと、
第３ギヤに噛み合うアイドル回転用の第４ギヤと、
入力軸と第３ギヤとを接続可能な後進用クラッチと、
第１中間軸上に回転自在に配され、第１ギヤと噛み合う第５ギヤと、
第１中間軸と第５ギヤとを接続可能な前進高速用副変速段クラッチと、
第１中間軸に固着され、第２ギヤと噛み合う第６ギヤと、
第１中間軸に固着される第７ギヤと、
第１中間軸に固着され、アイドル回転用の第４ギヤと噛み合う第８ギヤと、
第１中間軸と第４中間軸とを接続可能な第１速用変速段クラッチと、
第４中間軸に固着される第９ギヤと、
第２中間軸上に回転自在に配され、第７ギヤと噛み合う第１１ギヤと、
第２中間軸上に第１１ギヤと一体で回転自在に配される第１０ギヤと、
第２中間軸上に回転自在に配され、第８ギヤと噛み合う第１２ギヤと、
第２中間軸に固着され、第９ギヤと噛み合う第１３ギヤと、
第２中間軸と第１２ギヤとを接続可能な第２速用変速段クラッチと、
第２中間軸と第１０ギヤおよび第１３ギヤとを接続可能な第３速用変速段クラッチと、
第３中間軸上に回転自在に配され第１０ギヤと噛み合う第１４ギヤと、
第３中間軸と第１４ギヤとを接続可能な第４速用変速段クラッチと、
第３中間軸に固着され、第１３ギヤと噛み合う第１５ギヤと、
第３中間軸と同軸に配置され、第３中間軸の回転を第１出力軸と第２出力軸に伝達するインターアクスルディファレンシャルとを備える
ことを特徴とするものである。

本発明において、インターアクスルディファレンシャルは遊星歯車式であるのが好ましい。

本発明によれば、入力軸と出力軸との軸間距離が大きくなるのを防止でき、トランスミッションを小型化することができる。また、本発明では、インターアクスルディファレンシャルを最下段の軸上に配さず、中間軸上に配しているので、オイルパン内のオイルの撹拌ロスが低減されるという効果もある。

本発明において、インターアクスルディファレンシャルを遊星歯車式とすることにより、前後のトルク配分を１：１以外の任意の比率に設定することができるという利点がある。

次に、本発明による多軸式トランスミッションの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る多軸式トランスミッションのギヤトレーンを示すスケルトン図である。なお、図１（ａ）では、各軸のギヤの噛み合い関係をわかりやすくするために、断面を展開して示している。このため、図１（ａ）ではすべての軸が縦に並ぶように表現されているが、ギヤトレーン全体の高さを低くするために、各軸を図１（ｂ）に示すように配置することができる。

本実施形態の多軸式トランスミッション１は、前進８速後進４速（Ｆ８Ｒ４）のインターアクスルディファレンシャル付きトランスミッションであって、ケース本体とそのケース本体を覆うカバー部とにより形成される段付きボックス型のミッションケース２内に収納された構成とされている。ミッションケース２内には、上部に入力軸３が配され、この入力軸３の下方に、第１中間軸４とその第１中間軸４と同軸上の第４中間軸７とが配され、第１中間軸４および第４中間軸７の側方に、第２中間軸５が配される。第１中間軸４および第２中間軸５の下方には第３中間軸６が配され、第３中間軸６と同軸上に後側出力軸（第２出力軸）８が配されている、第３中間軸６および後側出力軸８の下方には前側出力軸（第１出力軸）９が配されている。また、入力軸３と第１中間軸４との間にはアイドル軸１０が配されている。

以下の説明においては、図１（ａ）における左側（入力軸３の入力側、前側出力軸９側）を「前側」と表現し、図１（ａ）における右側（入力軸３の入力側とは反対側、後側出力軸８側）を「後側」と表現することとする。
ミッションケース２内には、中壁１１が設けられ、前記第１中間軸４、第２中間軸５、第３中間軸６および前側出力軸９の中間部がその中壁１１に支承されている。また、アイドル軸１０はその基端部が中壁１１に支承されている。

前記入力軸３には、前側に第１ギヤ１２が固着されるとともに、この第１ギヤ１２に隣接した後側に、前進低速用クラッチパックであるＦＬクラッチ（前進低速用副変速段クラッチ）１３が、このＦＬクラッチ１３の後側に後進用クラッチパックであるＲクラッチ１４がそれぞれ設けられている。前記入力軸３には第２ギヤ１５が回転可能に設けられている。第２ギヤ１５はＦＬクラッチ１３を係合することにより入力軸３と一体で回転可能とされている。また、入力軸３には第３ギヤ１６が回転可能に設けられている。第３ギヤ１６はＲクラッチ１４を係合することにより入力軸３と一体で回転可能とされている。第３ギヤ１６は、前記アイドル軸１０に固着された第４ギヤ１７に噛み合っている。

前記第１中間軸４には、前進高速用クラッチパックであるＦＨクラッチ（前進高速用副変速段クラッチ）１８と、第１速用変速段クラッチである第１クラッチ１９がそれぞれ設けられる。第１中間軸４には、第１ギヤ１２と噛み合う第５ギヤ２０が回転可能に設けられる。第５ギヤ２０はＦＨクラッチ１８を係合することにより第１中間軸４と一体で回転可能とされている。また、前記第１中間軸４には第６ギヤ２１、第７ギヤ２２および第８ギヤ２３が、前側から順にそれぞれ固着されている。第６ギヤ２１は第２ギヤ１５と噛み合い、第８ギヤ２３は第４ギヤ１７に噛み合っている。前記第１中間軸４の後側には、第１中間軸４と同軸に第４中間軸７が設けられる。この第４中間軸７は、中壁１１を貫通して第１中間軸４側まで延長され、第４中間軸７の端部には軸継手２４が設けられている。こうして、第１中間軸４は軸継手２４により第４中間軸７に回転自在に支承されている。また、第４中間軸７には第９ギヤ２５が固着されている。

前記第２中間軸５は、中間部が中壁１１によって支承されている。この第２中間軸５には、第３速用変速段クラッチである第３クラッチ２６と、第２速用変速段クラッチである第２クラッチ２７とがそれぞれ設けられる。第２中間軸５には、前側から順に、第１０ギヤ２８、第１１ギヤ２９、第１２ギヤ３０が第２中間軸５に対して回転可能に配される。第１０ギヤ２８と第１１ギヤ２９とは互いに結合され、第２中間軸５に対して一体で回転する。また、第２中間軸には第９ギヤと噛み合う第１３ギヤ３１が固着されている。

第３中間軸６は、中間部が中壁１１によって支承されており、この第３中間軸６と同軸上に後側出力軸８が配されている。前記第３中間軸６には、第４速用変速段クラッチである第４クラッチ３２が設けられる。第３中間軸６には、第１０ギヤ２８と噛み合う第１４ギヤ３３が回転可能に配される。第１４ギヤ３３は第４クラッチ３２を係合することにより第３中間軸６と一体で回転可能とされている。また、第４クラッチ３２と中壁１１を挟んで反対側に、第１３ギヤ３１と噛み合う第１５ギヤ３４が固着されている。この第１５ギヤ３４の後側にはインターアクスルディファレンシャル３５が配されている。

前記インターアクスルディファレンシャル３５は、第１サンギヤ３７および第２サンギヤ３６と、第１サンギヤ３７に噛み合う第１プラネタリギヤ３８と、第２サンギヤ３６および第１プラネタリギヤ３８の各々に噛み合う第２プラネタリギヤ３９と、この第２プラネタリギヤ３９を支持する軸方向のキャリア４０とを備え、前記キャリア４０が前記第３中間軸６に結合されるとともに、前記第２サンギヤ３６が後側出力軸８に結合されて構成されている。第２サンギヤ３６には第１６ギヤ４１が固着されている。また、第２サンギヤ３６とキャリア４０との相対回転を不能とするデフロッククラッチ４３が設けられている。前側出力軸９は後側出力軸８よりも下方に配置される。前側出力軸９には第１６ギヤ４１と噛み合う第１７ギヤ４２が固着されている。キャリア４０から入力される駆動力は、インターアクスルディファレンシャル３５のギヤ比によって決まる所定のトルク比で前側出力軸９および後側出力軸８に配分される。

このように構成されている多軸式トランスミッション１は次のように作動する。

前進第１速（Ｆ１）の速度状態にする際には、第１クラッチ１９とＦＬクラッチ１３とを係合させると、入力軸３の動力は、第２ギヤ１５、第６ギヤ２１、軸継手２４、第９ギヤ２５、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。前進第１速（Ｆ１）から前進第２速（Ｆ２）にシフトするには、ＦＬクラッチ１３を解放してＦＨクラッチ１８を係合させると、入力軸３の動力は、第１ギヤ１２、第５ギヤ２０、軸継手２４、第９ギヤ２５、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。前進第２速（Ｆ２）から前進第３速（Ｆ３）にシフトするには、第１クラッチ１９とＦＨクラッチ１８とを解放して第２クラッチ２７とＦＬクラッチ１３とを係合させると、入力軸３の動力は、第２ギヤ１５、第６ギヤ２１、第８ギヤ２３、第１２ギヤ３０、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。

また、前進第３速（Ｆ３）から前進第４速（Ｆ４）にシフトするには、ＦＬクラッチ１３を解放してＦＨクラッチ１８を係合させると、入力軸３の動力は、第１ギヤ１２、第５ギヤ２０、第８ギヤ２３、第１２ギヤ３０、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。前進第４速（Ｆ４）から前進第５速（Ｆ５）にシフトするには、第２クラッチ２７とＦＨクラッチ１８とを解放して第３クラッチ２６とＦＬクラッチ１３とを係合させると、入力軸３の動力は、第２ギヤ１５、第６ギヤ２１、第７ギヤ２２、第１１ギヤ２９、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。前進第５速（Ｆ５）から前進第６速（Ｆ６）にシフトするには、ＦＬクラッチ１３を解放してＦＨクラッチ１８を係合させると、入力軸３の動力は、第１ギヤ１２、第５ギヤ２０、第７ギヤ２２、第１１ギヤ２９、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。

また、前進第６速（Ｆ６）から前進第７速（Ｆ７）にシフトするには、第３クラッチ２６とＦＨクラッチ１８とを解放して第４クラッチ３２とＦＬクラッチ１３とを係合させると、入力軸３の動力は、第２ギヤ１５、第６ギヤ２１、第７ギヤ２２、第１１ギヤ２９、第１０ギヤ２８、第１４ギヤ３３および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。前進第７速（Ｆ７）から前進第８速（Ｆ８）にシフトするには、ＦＬクラッチ１３を解放してＦＨクラッチ１８を係合させると、入力軸３の動力は、第１ギヤ１２、第５ギヤ２０、第７ギヤ２２、第１１ギヤ２９、第１０ギヤ２８、第１４ギヤ３３および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。

一方、後進第１速（Ｒ１）の速度状態にする際には、第１クラッチ１９とＲクラッチ１４とを係合させると、入力軸３の動力は、第３ギヤ１６、第４ギヤ１７、第８ギヤ２３、軸継手２４、第９ギヤ２５、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。後進第１速（Ｒ１）から後進第２速（Ｒ２）にシフトするには、第１クラッチ１９を解放して第２クラッチ２７を係合させると、入力軸３の動力は、第３ギヤ１６、第４ギヤ１７、第８ギヤ２３、第１２ギヤ３０、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。後進第２速（Ｒ２）から後進第３速（Ｒ３）にシフトするには、第２クラッチ２７を解放して第３クラッチ２６を係合させると、入力軸３の動力は、第３ギヤ１６、第４ギヤ１７、第８ギヤ２３、第７ギヤ２２、第１１ギヤ２９、第１３ギヤ３１および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。後進第３速（Ｒ３）から後進第４速（Ｒ４）にシフトするには、第３クラッチ２６を解放して第４クラッチ３２を係合させると、入力軸３の動力は、第３ギヤ１６、第４ギヤ１７、第８ギヤ２３、第７ギヤ２２、第１１ギヤ２９、第１０ギヤ２８、第１４ギヤ３３および第１５ギヤ３４を介してインターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達される。

こうして、各速度段において、インターアクスルディファレンシャル３５のキャリア４０に伝達された駆動力は、所定のトルク比で第２サンギヤ３６および第１サンギヤ３７に配分され、第２サンギヤ３６から後側出力軸８へ伝達されるとともに、第１サンギヤ３７から第１６ギヤ４１および第１７ギヤ４２を介して前側出力軸９へ伝達される。なお、本実施形態において、前側出力軸９および後側出力軸８へのトルク配分比は２：３に設定されている。

本実施形態によれば、入力軸と出力軸との軸間距離の小さな小型の前進８速後進６速の多軸式トランスミッションを得ることができる。また、インターアクスルディファレンシャル３５が中壁１１の外側に配置されているので、大トルクによる軸の撓みを抑えることができる。さらに、インターアクスルディファレンシャル３５が最下段の前側出力軸９上ではなく、最下段より１段上の第３中間軸６上に配されているので、オイルパン内のオイル撹拌ロスを低減することができる。

本発明の多軸式トランスミッションは、アーティキュレートダンプトラックのトランスミッションに適用して好適である。

本発明の一実施形態に係る多軸式トランスミッションのギヤトレーンを示すスケルトン図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の側面方向から見た模式図 従来の多軸式トランスミッションのギヤトレーンを示すスケルトン図

符号の説明

１ 多軸式トランスミッション
２ ミッションケース
３ 入力軸
４ 第１中間軸
７ 第４中間軸
５ 第２中間軸
６ 第３中間軸
８ 後側出力軸（第２出力軸）
９ 前側出力軸（第１出力軸）
１１ 中壁
１３ ＦＬクラッチ（前進低速用副変速段クラッチ）
１４ Ｒクラッチ（後進用クラッチ）
１８ ＦＨクラッチ（前進高速用副変速段クラッチ）
１９ 第１クラッチ（第１速用速度段クラッチ）
２６ 第３クラッチ（第３速用速度段クラッチ）
２７ 第２クラッチ（第２速用速度段クラッチ）
３５ インターアクスルディファレンシャル

Claims (2)

1. インターアクスルディファレンシャルを介して結合される２つの出力軸を有する前進８速後進４速の多軸式トランスミッションであって、
   入力軸と、
   入力軸よりも下方で、入力軸に並列に配される第１中間軸と、
   第１中間軸に並列に配される第２中間軸と、
   第２中間軸に並列に配される第３中間軸と、
   第１中間軸と同軸上に配される第４中間軸と、
   第３中間軸よりも下方で、第３中間軸に並列に配される第１出力軸と、
   第３中間軸と同軸上に配される第２出力軸と、
   入力軸上に固着される第１ギヤと、
   入力軸上に回転自在に配される第２ギヤと、
   入力軸と第２ギヤとを接続可能な前進低速用副変速段クラッチと、
   入力軸上に回転自在に配される第３ギヤと、
   第３ギヤに噛み合うアイドル回転用の第４ギヤと、
   入力軸と第３ギヤとを接続可能な後進用クラッチと、
   第１中間軸上に回転自在に配され、第１ギヤと噛み合う第５ギヤと、
   第１中間軸と第５ギヤとを接続可能な前進高速用副変速段クラッチと、
   第１中間軸に固着され、第２ギヤと噛み合う第６ギヤと、
   第１中間軸に固着される第７ギヤと、
   第１中間軸に固着され、アイドル回転用の第４ギヤと噛み合う第８ギヤと、
   第１中間軸と第４中間軸とを接続可能な第１速用変速段クラッチと、
   第４中間軸に固着される第９ギヤと、
   第２中間軸上に回転自在に配され、第７ギヤと噛み合う第１１ギヤと、
   第２中間軸上に第１１ギヤと一体で回転自在に配される第１０ギヤと、
   第２中間軸上に回転自在に配され、第８ギヤと噛み合う第１２ギヤと、
   第２中間軸に固着され、第９ギヤと噛み合う第１３ギヤと、
   第２中間軸と第１２ギヤとを接続可能な第２速用変速段クラッチと、
   第２中間軸と第１０ギヤおよび第１３ギヤとを接続可能な第３速用変速段クラッチと、
   第３中間軸上に回転自在に配され第１０ギヤと噛み合う第１４ギヤと、
   第３中間軸と第１４ギヤとを接続可能な第４速用変速段クラッチと、
   第３中間軸に固着され、第１３ギヤと噛み合う第１５ギヤと、
   第３中間軸と同軸に配置され、第３中間軸の回転を第１出力軸と第２出力軸に伝達するインターアクスルディファレンシャルとを備える
   ことを特徴とする多軸式トランスミッション。
2. インターアクスルディファレンシャルは遊星歯車式であることを特徴とする請求項１に記載の多軸式トランスミッション。

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