JP2969308B2 - 多段歯車変速機の自動速段選択装置 - Google Patents

多段歯車変速機の自動速段選択装置

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JP2969308B2 JP4178795A JP17879592A JP2969308B2 JP 2969308 B2 JP2969308 B2 JP 2969308B2 JP 4178795 A JP4178795 A JP 4178795A JP 17879592 A JP17879592 A JP 17879592A JP 2969308 B2 JP2969308 B2 JP 2969308B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，軸方向ピストンの構造
の選択アクチユエータにより操作可能でそれぞれ１つの
速段を形成する選択手段と，電子制御装置と，選択アク
チユエータに対して共通な多方切換え弁と，制御装置に
関係して動作して多方切換え弁を操作する電動弁アクチ
ユエータとか設けられ，多方切換え弁が各速段に対応す
る弁位置を持ち，この弁位置で対応する選択アクチユエ
ータが動作圧力源に接続される，多段歯車変速機の自動
速段選択装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の公知の速段選択装置（ドイツ連
邦共和国特許出願公開第２７４４２８６号明細書）で
は，すべての選択アクチユエータに対して共通な多方切
換え弁により動作圧力が直接供給又は遮断され，このた
め多方切換え弁は，電子制御装置に関係して動作するス
テツプモータにより，それぞれの速段に対応する弁位置
へ操作される。速やかな選択運動のため多量の圧力媒体
が選択アクチユエータに必要なので，公知の多方切換え
弁は，特に必要な流通断面のため大きくかつ重く構成さ
れるので，電動ステツプモータの使用が困難である。
【０００３】農業用トラクタの駆動のため８つの前進速
段と４つの後退速段とを持つ遊星歯車装置の自動速段選
択装置は，米国特許第３２７４８５８号明細書から公知
であり，動力伝達経路において，駆動原動機により駆動
可能な入力軸と遊星歯車装置との間に２つの多板クラツ
チがあり，遊星歯車装置と走行装置へ至る出力軸との間
に第３の多板クラツチがあり，３つの多板ブレーキが遊
星歯車装置の外側同心歯車にそれぞれ結合され，第４の
多板ブレーキが内側同心歯車に結合されている。単動軸
方向ピストンを持つ選択アクチユエータによりそれぞれ
操作される全部で７つのこれらの選択手段のうち，両方
の入力側多板クラツチの選択アクチユエータは別体の選
択弁にそれぞれ接続されている。２つの最低前進速段及
び２つの最高前進速段において係合する一方の入力側多
板クラツチの選択弁として，２ポート６位置切換え弁が
使用される。これに反し６つの前進速段において係合す
る他方の入力側多板クラツチの選択弁として，２ポート
５位置切換え弁が使用される。後者の２ポート５位置切
換え弁は，蓄圧槽から出る蓄圧導管に直接接続され，前
者の２ポート６位置切換え弁は，クラツチペダルにより
操作可能な遮断弁を介して，加圧ポンプから蓄圧槽へ圧
力を補給する吐出圧力導管に接続されている。外側同心
歯車にそれぞれ結合される２つの多板ブレーキの両方の
選択アクチユエータに対して共通な２ポート５位置切換
え弁は，一方の入力側多板クラツチの２ポート６位置切
換え弁から出て他方の入力側多板クラツチの２ポート５
位置切換え弁を経て導かれる圧力導管から圧力を供給さ
れ，両方の入力側多板クラツチが係合を解除されている
時，この圧力導管は，遮断弁から出る吐出導管部分に接
続されている。出力側にある第３の多板クラツチ及び内
側同心歯車に結合される第３の多板ブレーキの両力の選
択アクチユエータに対して同様に共通な２ポート５位置
切換え弁は，直接ではなく軸方向滑り弁構造の３ポート
４位置切換え弁を介して，遮断弁を蓄圧槽に接続する蓄
圧導管部分に接続されている。これとは異なり，第４の
多板ブレーキの選択アクチユエータに対して特別な選択
弁は設けられておらず，後退速段の１つが選択される
と，動作圧力が３ポート４位置切換え弁を介してこの選
択アクチユエータへ供給される。従つてこの公知の速段
選択装置では，３つの多板クラツチ及び３つの多板ブレ
ーキに対して，１つの２ポート６位置切換え弁と，第２
の切換え弁即ち軸方向滑り弁構造の９ポート６位置切換
え弁に関係して切換え可能な３つの２ポート５位置切換
え弁とが使用され，この第２の切換え弁は吐出導管から
直接圧力を供給され，前記の３ポート２位置切換え弁と
共に手で操作される。この公知の速段選択装置では，農
業において使用する際牽引力の中断なしに，負荷時選択
を短い選択時間で可能にし，前進速段走行と後退速段走
行との間で急速な切換えを可能にすることが試みられ
た。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９０８
９１４号明細書から公知の歯車変速機用自動液圧速段選
択装置では，圧力媒体ポンプ，この圧力媒体ポンプに接
続される選択圧力弁，この選択圧力弁に並列に接続され
る複数の速段選択弁，速段選択弁を介して係合又は係合
解除可能な摩擦クラツチ，及び係合すべき摩擦クラツチ
の圧力を受ける弁装置が使用されている。この弁装置に
より，係合解除すべき摩擦クラツチの圧力除去が係合す
べき摩擦クラツチの圧力上昇に関係して制御される。こ
の選択装置では，機関トルクの影響を受ける選択圧力弁
が，機関トルクと共に変化する選択圧力を圧力導管に維
持するために設けられ，両方向に液圧を受ける弁装置
が，係合解除すべき摩擦クラツチの圧力低下又は係合解
除すべき摩擦クラツチの圧力上昇と可変選択圧力とによ
り，開閉制御可能である。こうして弁選択を開きかつ係
合解除すべき摩擦クラツチの圧力を除くため係合すべき
摩擦クラツチに存在する圧力が，係合すべき摩擦クラツ
チがそのつどの負荷トルクを伝達する際の圧力（伝達圧
力）に合わされる。それぞれ１つの電磁アクチユエータ
により速段選択弁を個々に操作可能なこの公知の選択装
置では，変速の際摩擦クラツチの係合解除及び係合を重
ねて制御して，駆動トルクの中断を回避するようにして
いる。その際伝達すべき機関トルクに応じて摩擦クラツ
チが可変伝達圧力で操作されるようにする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にある課
題は，軸から切離し可能な歯車を持つ多段歯車変速機の
自動速段選択装置において，選択アクチユエータの急速
な選択運動のため単位時間当り多量の圧力媒体と高い圧
力レベルが使用可能で，流通断面が一般に比較的小さい
多数の電磁制御弁を必要としないようにすることであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば，それぞれ２つの隣接する速段に対し
て，選択アクチユエータとして複動ピストンを持つ３位
置シリンダが設けられ，この３位置シリンダのピストン
の両側の動作圧力室に動作圧力が存任しない時，このピ
ストンか，その両側に作用するばねにより中間の中立位
置に保たれ，また一方又は他方の動作圧力室へ供給され
る動作圧力により，中立位置から，２つの隣接する速段
のうち低い速段用の位置又は高い速段用の位置へ操作さ
れ，３位置シリンダにそれぞれ４ポート３位置選択切換
え弁が付属して，第１の位置又は第２の位置で３位置シ
リンダの一方の動作圧力室又は他方の動作圧力室を高い
圧力の主圧力導管に接続すると共に，他方の動作圧力室
又は一方の動作圧力室を圧力のない貯蔵容器に接続し，
第３の位置で両方の動作圧力室を主圧力導管から遮断し
て貯蔵容器に接続し，これらの選択切換え弁に共通な制
御弁として多方切換え弁が付属して，１つの選択切換え
弁を第１又は第２の位置へ操作するために，主圧力導管
とは無関係な補助圧力導管の制御圧力を制御圧力導管を
介してこの選択切換え弁へ供給すると共に，他の選択切
換え弁の制御圧力を貯蔵容器へ除く。
【０００７】
【発明の効果】こうして本発明によれば，例えば軸から
切離し可能な歯車を持つ多段歯車変速機において，歯車
を軸に同期させてこの軸に連結する同期化クラツチを軸
方向に操作するため，複動ピストンを持つ普通の３位置
シリンダを使用し，主圧力導管の高い動作圧力でこの３
位置シリンダのピストンを両方向に急速に動かして，速
段の速やかな選択運動を行うことができ。
【０００８】しかも３位置シリンダの動作圧力室への圧
力媒体の供給又は動作圧力室からの圧力媒体の排出を制
御する選択切換え弁として，大きい流通断面に構成可能
なスプール弁を使用できるので，高い圧力及び大きい流
量の圧力媒体で，３位置シリンダのピストンを強力にか
つ確実に操作することができる。これらの選択切換え弁
の数は，切換えるべき速段の数の半分ですむ。
【０００９】これらの選択切換え弁の制御は，主圧力導
管の動作圧力より低い圧力でしかも小さい流量で行わ
れ，従つてこれらの選択切換え弁を制御する共通な制御
弁としての多方切換え弁にも小さく構成することがで
き，従来のように多数の電磁弁を必要としない。
【００１０】このように多方切換え弁を小さく構成でき
るため，これを操作する弁アクチユエータとして，比較
的小さいトルクの普通のステツプモータが使用され，し
かもステツブモータの使用により，速段の数に相当する
多方切換え弁の切換え位置が精確に得られるという利点
もある。
【００１１】
【実施態様】本発明による速段選択装置では，軸方向ピ
ストン構造の多方切換え弁を使用することが可能であ
る。回転運動を直線運動に変換する装置を節約するた
め，本発明による速段選択装置では，多方切換え弁をス
テツプモータにより駆動するため，この多方切換え弁を
回転滑り弁として構成するのが有利である。
【００１２】本発明による速段選択装置では，トルクの
小さいステツプモータを使用するため，ステツプモータ
が中間伝動装置を介して多方切換え弁に作用するのが有
利である。
【００１３】回転滑り弁構造の多方切換え弁の特に有利
な構成が請求項５及び６に示されている。
【００１４】
【実施例】図面に概略的に示す実施例の以下の説明から
本発明の詳細が明らかになる。
【００１５】図１を参照して，５つの前進速段と１つの
後退とを選択するため，３つの３位置シリンダ４〜６に
まとめられる６つの選択アクチユエータを持つ速段選択
装置が動作し，それぞれの３位置シリンダ４〜６は，ば
ね手段１５，１６により図示した中立位置に保たれるか
又はこの位置へ操作可能な複動軸方向ピストン１３を持
つている。３位置シリンダ４〜６の両方の動作圧力室
は，それぞれ１つの動作圧力導管１７，１８を介してそ
れぞれ１つの対応する選択弁に接続され，１つの３位置
シリンダ４又は５又は６の両方の選択弁は４ポート２位
置選択切換え弁１０〜１２にまとめられ，これらの選択
切換え弁はばね手段２１，２２によりそれぞれ中間の遮
断位置へ操作可能で，この弁に接続される両方の動作圧
力導管１７，１８がこの遮断位置でほぼ圧力なしの貯蔵
容器１９に接続され，更にこの弁に接続される主圧力導
管２０が動作圧力導管１７，１８及び貯蔵容器１９に対
して遮断されている。
【００１６】選択切換え弁１０は第１の制御圧力導管３
１を介して第１速位置へ選択可能で，この位置で主圧力
導管２０が３位置シリンダ４の動作圧力導管１７に接続
され，この動作圧力導管を介して軸方向ピストン１３
が，第１速の歯車段の遊び歯車を軸に連結する歯車クラ
ツチを公知のように係合させる。選択切換え弁１０のこ
の第１速位置において，他方の動作圧力導管１８が貯蔵
容器１９に接続される。
【００１７】選択切換え弁１０は第２の制御圧力導管３
２を介して第２速位置へ選択可能で，この位置において
主圧力導管２０が３位置シリンダ４の他方の動作圧力導
管１８に接続され，この動作圧力導管を介して軸方向ピ
ストン１３が，第２速の歯車段の遊び歯車を軸に連結す
る歯車クラツチを公知のように係合させる。選択切換え
弁１０のこの第２速位置において，他方の動作圧力導管
１７が貯蔵容器１９にされる。
【００１８】同じようにして選択切換え弁１１が第３の
制御圧力導管３３を介して第３速位置へ操作され，また
第４の制御圧力導管３４を介して第４速位置へ操作さ
れ，前者の場合３位置シリンダ５が，動作圧力導管１７
を介して第３速の歯車段の遊び歯車を軸に連結する歯車
クラツチを係合させ，後者の場合３位置シリンダが，動
作圧力導管１８を介して第４速の歯車段の遊び歯車を軸
に連結する歯車クラツチを係合させる。
【００１９】選択切換え弁１２も同じように動作して，
第５の制御圧力導管３５により第５速位置へ操作され，
また第６の制御圧力導管３６により後退速位置へ操作さ
れ，前者の場合３位置シリンダ６が，動作圧力導管１７
を介して第５速の歯車段の遊び歯車を軸に連結する歯車
クラツチを係合させ，後者の場合動作圧力導管１８を介
して３位置シリンダが，後退速の歯車段の歯車の歯へ中
間歯車を係合させる。
【００２０】貯蔵容器１９主圧力導管２０及び６つの制
御圧力導管３１〜３６は，制御弁としての８ポート６位
置多方切換え弁８に接続されて，歯車変速機の６つの速
段にそれぞれ対応する制御弁８の６つの位置で，１つの
制御圧力導管が補助圧力導管２４に接続され，残りの５
つの制御圧力導管が貯蔵容器１９に接続される。
【００２１】制御弁８は更に中立位置を持ち，この位置
ですべての制御圧力導管３１〜３６が貯蔵容器１９に接
続され，補助圧力導管２４がすべての制御圧力導管及び
貯蔵容器１９に対して遮断される。
【００２２】制御弁８はステツプモータ９により操作さ
れ，このステツプモータは電子制御装置７に関係して動
作する。制御装置７は，駆動原動機のそれぞれの動作
点，歯車変速機出力回転数，動作温度，手動選択機構を
介して運転者により設定される速段拘束付き又はなしの
選択範囲，運転者により設定される選択プログラム例え
は経済プログラム，及び選択された速段についての情報
を含む入力信号２５〜３０を公知のように処理する。
【００２３】図２及び３によれば，制御弁６は回転滑り
弁として構成され，その回転弁体３７は，中間伝動装置
１４例えば簡車な遊星歯車装置を介して，歯車変速機の
速段にそれぞれ対応する６つの回転角位置へステツプモ
ータ９により操作可能である。回転弁体３７の６つの回
転角位置には，弁軸線５４−５４に対して直角な制御弁
８の弁ケース５５の６つの弁ケース面が次のように対応
している。
【００２４】ステツプモータ９から遠い弁ケース５５の
端部にある第１速用弁ケース面には，第１速の制御圧力
導管３１に接続される弁ケース５５の弁出口４０と，回
転弁体３７を直径状に貫通する制御通路としての制御孔
４１（孔軸線のみが示されている）と，補助圧力導管２
４に接続される弁入口３９がある。
【００２５】同じように残りの５つの速段の制御圧力導
管３２〜３６に対して，対応する制御圧力導管に接続さ
れる弁出口４０，回転弁体３７の制御孔４２〜４６，及
び補助圧力導管２４に接続される弁入口３９を持つ弁ケ
ース面がそれぞれ設けられている。
【００２６】回転弁体３７が歯車変速機の速段に対応す
る回転角位置にあると，図２に第５速について示されて
いるように，対応する弁ケース面にある回転弁体の制御
孔が，この速段に対応する制御圧力導管に接続される弁
出口４０及び同じ面にある弁入口３９に一致する。この
回転弁体位置５６で，制御孔４５が第５速の制御圧力導
管３５に接続される弁出口４０に一致している。
【００２７】回転弁体３７は弁ケース５５へはめられる
制御スリーブ３８内で動作し，回転弁体３７にある制御
孔を介してそれぞれの弁出口４０を同じ弁ケース面内に
ある弁入口３９に接続できるようにするため，この制御
３８は接続孔５０及び５１を持つている。
【００２８】回転弁体３７の制御孔が一致する回転角位
置にない時，それぞれの弁出口４０を貯蔵容器１９に接
続するため，制御スリーブ３８の対応する接続孔５０
は，制御スリーブ３８の内壁にある制御溝４９へ開口
し，回転弁体のすべての回転角位置においてこの制御溝
４９が，対応する制御孔の一方の孔端部に連通してい
る。最後に制御スリーブ３８は２つの窓状制御開口５２
及び５３を持ち，これらの制御開口はそれぞれ別の弁出
口４７及び４８を介して貯蔵容器１９に接続されてい
る。これらの制御開口５２及び５３は弁入口３９の位置
に合わされる回転角範囲にわたつて延びて，制御溝４９
に近い 側の制御孔端部が，対応するする弁出口４０に
一致しない時，この制御溝４９から遠い側の制御孔端部
が制御開口５２又は５３に連通するようにしている。
【００２９】こうして回転弁体３７の各回転角位置にお
いて，対応する制御圧力導管のみが補助圧力導管２４に
接続され，他の５つの制御圧力導管が貯蔵容器１９に接
続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】それぞれ１つの歯車クラツチにより軸から切離
し可能な歯車を持つ歯車変速機用の本発明による速段選
択装置の接続図である。
【図２】図１の速段選択装置の多方切換え弁の軸線を通
る断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による多方切換え弁の
断面図である。
【符号の説明】
４〜６ ３位置シリンダ ７ 電子制御装置 ８ 制御弁（多方切換え弁） ９ 弁アクチユエータ １０〜１２ 選択切換え弁 １３ 軸方向ピストン １５，１６ ばね １９ 貯蔵容器 ２０ 主圧力導管 ２４ 補助圧力導管
フロントページの続き (72)発明者 ゲールハルト・ヴアーグネル ドイツ連邦共和国レムゼツク２・シユヴ エツツインゲル・ヴエーク27 (56)参考文献 特開 昭60−256650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−220246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−102455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−170955（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−6049（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−202745（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向ピストン構造の選択アクチユエー
    タにより操作可能でそれぞれ１つの速段を形成する選択
    手段と，電子制御装置と，選択アクチユエータに対して
    共通な多方切換え弁と，制御装置に関係して動作して多
    方切換え弁を操作する電動弁アクチユエータとが設けら
    れ，多方切換え弁が各速段に対応する弁位置を持ち，こ
    の弁位置で対応する選択アクチユエータが動作圧力源に
    接続されるものにおいて，それぞれ２つの隣接する速段に対して，選択アクチユエ
    ータとして複動ピストン（１３）を持つ３位置シリンダ
    （４又は５又は６）が設けられ，この３位置シリンダの
    ピストン（１３）の両側の動作圧力室に動作圧力が存在
    しない時，このピストン（１３）が，その両側に作用す
    るばね（１５，１６）により中間の中立位置に保たれ，
    また一方又は他方の動作圧力室へ供給される動作圧力に
    より，中立位置から，２つの隣接する速段のうち低い速
    段用の位置又は高い速段用の位置へ操作され ，３位置シリンダ（４ないし６）にそれぞれ４ポート３位
    置選択切換え弁（１０）ないし１２）が付属して，第１
    の位置又は第２の位置で３位置シリンダ（４又は５又は
    ６）の一方の動作圧力室又は他方の動作圧力室を高い圧
    力の主圧力導管（２０）に接続すると共に，他方の動作
    圧力室又は一方の動作圧力室を圧力のない貯蔵容器（１
    ９）に接続し，第３の位置で両方の動作圧力室を主圧力
    導管（２０）から遮断して貯蔵容器（１９）に接続し， これらの選択切換え弁（１０ないし１２）に共通な制御
    弁（８）としての多方切換え弁が付属して，１つの選択
    切換え弁（１０又は１１又は１２）を第１又は第２の位
    置へ操作するために，主圧力導管（２０）とは無関係な
    補助圧力導管（２４）の制御圧力を制御圧力導管（３５
    又は３６）介してこの選択切換え弁へ供給すると共に，
    他の選択切換え弁の制御圧力を貯蔵容器（１９）へ除く
    ことを特徴とする，多段歯車変速機の自動速段選択装
    置。
  2. 【請求項２】 弁アクチユエータ（９）としてステツプ
    モータ（９）が使用されていることを特徴とする，請求
    項１に記載の選択装置。
  3. 【請求項３】 制御弁（８）が回転滑り弁として構成さ
    れていることを特徴とする，請求項１に記載の選択装
    置。
  4. 【請求項４】 制御弁（８）と弁アクチユエータ（９）
    との間に中間伝動装置（１４）が設けられていることを
    特徴とする，請求項１に記載の選択装置。
  5. 【請求項５】 各速段に対して制御弁（８）の回転弁体
    （３７）が，回転角位置（第５速に対して５６）と回転
    軸線（５４−５４）に対して直角な弁ケース面（第５速
    に対してＩＩＩ−ＩＩＩ）とを持ち，各弁ケース面にお
    いて，補助圧力源（２４）に接続される弁入口（３９）
    と，速段（第５速）に対応する制御圧力導管（３５）に
    接続される弁出口（４０）と，回転弁体（３７）の制御
    通路（４５）とが互いに関連づけられて，制御圧力導管
    （５３）に接続される弁出口（４０）が，速段に対応す
    る回転角位置（５６）では制御通路（４５）を介して弁
    入口（３９）に接続され，他の回転角位置では圧力なし
    の弁出口（４７又は４８）に接続されていることを特徴
    とする，請求項３に記載の選択装置。
  6. 【請求項６】 各速段に対応する弁ケース面（第５速に
    対してＩＩＩ−ＩＩＩ）において弁ケース（５５）が，
    回転弁体（３７）の方へ開く内側制御溝（４９）を持
    ち，制御圧力導管（第５速に対して３５）に接続される
    弁出口（４０）の弁ケース内側端部がこの制御溝（４
    ９）へ開口し，制御溝（４９）が周方向に延びて，制御
    圧力導管（第５速に対して３５）に接続される弁出口
    （４０）と共同作用する回転弁体（３７）の制御通路
    （４５）の端部が，すべての回転角位置（４１ないし４
    ６）において制御溝（４９）へ開口するようにしている
    ことを特徴とする，請求項５に記載の選択装置。
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