JP3082043B2 - 二段変速歯車列組立体 - Google Patents

二段変速歯車列組立体

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は複合多段変速装置のスプリッタ型補助部
品、すなわち副部品のような二段変速歯車列組立体に関
する。特に、この発明は複雑な制御装置等を使用する必
要がなくスムーズ且つ容易にシフトするための比較的簡
単で確実なクラッチ構造が得られるように特別に構成さ
れた非同期式のクラッシュ型つめクラッチを使用した二
段変速歯車列に関する。
（従来の技術） 主変速伝動部品と直列に連結された１つ以上の補助部
品を有する形式の複合変速伝動部品は従来公知である。
簡略に述べると、直列に連結された主及び補助伝動部品
を使用することによって、変速比段のサイズが適切であ
れば、利用できる全変速比は主部品と補助部品の変速比
の積に等しい。
補助伝動部品には一般に次の３種類がある。すなわち
レンジ型、スプリッタ型、及びレンジ／スプリッタの複
合型である。
レンジ型の補助部品を有する複合変速装置では、変速
比段（単数又は複数）は主変速部品の全有効範囲よりも
大きく、主部品は各レンジ内の変速比を通して順次シフ
トされる。レンジ型補助部品を有する複合変速装置の例
は、本明細書に参考文献として引用されている米国特許
明細書第3105395号、2637222号、及び2637221号に開示
されている。
スプリッタ型補助部品を有する複合変速装置の場合
は、スプリッタ補助部品の変速比段は主伝動部品の変速
比段よりも少なく、且つ各々の主部品の変速比はスプリ
ッタ部品によって分割、すなわち小分けされる。スプリ
ッタ型補助部品を有する複合変速装置の例は本明細書に
参考文献として引用されている米国特許明細書第429051
5号、3799002号、4375172号、4440037号、及び4527447
号に開示されている。
レンジ及びスプリッタの複合型補助部品の場合は、レ
ンジ型とスプリッタ型の両方の変速比が得られるので、
少なくとも二つのレンジ内で主部品はその変速比を通し
て順次シフトされることができ、又、主部品の変速比は
少なくとも一つのレンジで分割されることができる。
単一のレンジ及びスプリッタの複合型補助部品を有す
る複合変速装置の一例は、本明細書に参考文献として引
用されている米国特許明細書第3283613号、3648546号、
及び本明細書に参考文献として引用されている刊行物
「小規模プリントNo.016−AD:フラー変速装置；モデルR
T−14613,ROT−14613,RTOO−14613」（本発明の譲受人
であるイートン・コーポレーションから1981年３月発
行）に開示されている。別の例はドイツ連邦共和国のフ
リードリッヒシャーフェンのフリードリッヒシャーフェ
ン歯車工業株式会社から販売されている“エコスプリッ
ト”型の変速装置であり、これは主変速部品の前に別個
のスプリッタ補助部品を、又、主変速部品の後に別個の
レンジ補助部品を使用している。
三層、四速の複合レンジ／スプリッタ型補助部品は本
明細書に参考文献として引用されている米国特許明細書
第4754665号に開示されている。
主及び補助部品と言う用語は相対的なものであり、主
及び補助部品の名称が逆になると補助部品の形式（レン
ジまたはスプリット型）も逆になることに留意された
い。
換言すると、従来二段変速レンジ型補助部品を有する
四段変速主部品とみなされる部品の場合、通常は補助部
品と呼ばれる部品を主部品とみなすと、通常主部品と呼
ばれる部品は四段変速スプリッタ型補助部品とみなされ
る。変速装置産業において一般に受け入れられている用
語では、発明の説明でも使用している通り、複合変速装
置の主変速伝動部品は最大数（又は少なくともそれ以
上）の前進変速比を含む部品のことであり、これは主／
従の弁／シリンダ構造等とは異なり逆変速比（単数又は
複数）を含み、且つ（又は）シフト・バー又はシフト・
レール又シフト軸／はシフト・フィンガ組立体の操作に
よって（手動又は半自動変速で）シフトされるニュート
ラル位置の選択が可能である。
イートン・コーポレーションが提供する“ロードレン
ジャー”型及びフリードリッヒシャーフェン歯車工業株
式会社が提供する“エャースプリット”型のようなレン
ジ及びスプリッタ型の両方の補助部品変速を有する形式
の複合変速装置は手動シフトの大型車両に受け入れら
れ、広く活用されている。
（発明が解決しようとする課題） これらの種類及び他の種類の複合変速装置はスプリッ
タ型シフトにはかなり繊細なシフト手順が必要であり、
又はスプリッタ・クラッチが同期機構を必要とし、且つ
（又は）スプリッタ・クラッチ同期装置を保護するため
マスター・クラッチ連動装置が必要であったので充分に
満足できるものではなかった。スプリッタ・クラッチが
同期化されない補助部品を特に考察してみると、通常は
空気起動の非同期式つめクラッチの操作にはシフト・ヨ
ーク係合力及びクラッチ・バックラッシュの制御によっ
てクラッチが噛み合う最大の非同期回転の制御が含まれ
る。バックラッシュと係合力の正しい平衡を達成し、維
持することは困難であった。バックラッシュ及び係合力
の双方又は一方が大き過ぎるとクラッチの噛み合いが許
容できない程粗くなり、一方、係合力及びバックラッシ
ュの双方又は一方が小さ過ぎるとシフト・ミスが生ず
る。
このような事情に鑑みて本発明は、比較的簡単で確実
で容易にシフトされ、スムーズに噛み合う非同期式クラ
ッチ機構を有するスプリッタ補助部品のような二段変速
歯車列を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段および作用） これは共通の軸に選択的にクラッチ係合可能である第
一ギヤと第二ギヤとを有する二段変速歯車列によって達
成され、該第二ギヤは常に第一ギヤよりも大きい回転速
度で駆動され、クラッチ機構は第一ギヤを軸にクラッチ
する選択可能な第一位置と、第二ギヤを軸にクラッチす
る第二位置だけを有しており、該クラッチ機構はギヤと
共に回転するように固定されて第一クラッチ部材と、軸
と共に回転するように固定された第二クラッチ部材とを
含んでいる。
このような駆動列では、クラッチ機構は二つの位置の
うちの一方から他方へと直接移動されるので、これに固
定された軸及び第二クラッチ部材は丁度離脱されたギヤ
とほぼ同じ速度で回転し、且つ係合されたギヤと常に同
じ相対回転速度を有し、クラッチ部材はこれと共に回転
する。従って、変速装置が搭載された車両の前進移動に
対応する方向のような所定の軸回転方向では、軸から第
一ギヤを離脱し、且つ第二ギヤを軸に係合させると、係
合した第一クラッチ部材のクラッチ歯の先端と、係合し
た第二クラッチ部材のクラッチ歯の後端は軸と第二ギヤ
が同期回転方向に移動するにつれて係合する。逆に、所
定の回転方向では、軸から第二ギヤを離脱し、且つ第一
ギヤを軸に係合させると、係合した第一クラッチ部材の
クラッチ歯の先端と、係合した第二クラッチ部材のクラ
ッチ歯の後端は軸と第一ギヤが同期回転方向に移動する
につれて係合する。
この発明では、第一クラッチ部材のクラッチ歯の先端
及び第二ギヤと連結された第二クラッチ部材のクラッチ
歯の後端の双方又は一方、及び、 第一クラッチ部材のクラッチ歯の後端及び第一ギヤと連
結された第二クラッチ部材のクラッチ歯の先端の双方又
は一方には傾斜表面が設けられ、これらはクラッチ部材
を係合状態に押しやる比較的軽い係合力のもとで相互作
用して、クラッチ部材を軸方向に分離させ、且つ軸係合
状態から離脱させる。係合したクラッチ部材が同期的回
転を達成すると直ちに、係合クラッチ歯の傾斜表面は係
合状態に強制されず、且つ傾斜に沿って生じる係合によ
り相互に係合するクラッチ歯の初期係合度が比較的大き
いので、クラッチ部材は迅速且つスムーズな係合を達成
する。
従って、クラッチはバックラッシュに対する反応か比
較的鈍く、そのため製造コストも安くなる。
（実施例） 以下の説明では特定の用語が使用されるが、それは単
に便宜上であって、限定的なものではない。“上方”、
“下方”、“右方向”、及び“左方向”の単語は図面中
参照される方向を示している。“前方”及び“後方”の
単語はそれぞれ、第三図に示すように、従来通り車両に
搭載された変速装置のそれぞれ左側と右側である伝動機
構の前端及び後端を示している。“内側”及び“外側”
の単語はこの装置の幾何的な中心へ向かい、又は中心か
ら離れる方向及びその部品を示す。前記の用語には上記
に特に記載した単語及びその派生語及び同義語が含まれ
る。
“複合変速装置”の用語は互いに直列に連結されるこ
とによって、主変速伝動部品内の選択されたギヤ減速を
補助伝動部品内の更に選択されたギヤ減速と合成できる
ような主伝動部品と補助伝動部品とを有する変速すなわ
ちギヤ切り換え変速装置を表す。“アップ・シフト”の
用語はここではより低速の変速比からより高速の変速比
へのシフトを意味する。“ダウン・シフト”の用語はこ
こではより高速の変速比からより低速の変速比へのシフ
トを意味する。ここで使用される“低速の変速比”又は
“ロー・ギヤ”の用語は変速装置において比較的低速の
前進速度運転に利用される変速比、すなわち、入力軸の
速度に対して出力軸の減速比がより高いギヤの組を表
す。“同期クラッチ組立体”及びその同義語は選択され
たギヤを噛み合いクラッチによって軸と非回転的に連結
するために使用されるクラッチ組立体を意味し、そこで
はクラッチ部材がほぼ同期的に回転し、摩耗力が比較的
大きい摩耗装置がクラッチ部材と連結し、且つクラッチ
係合が開始された時点でクラッチ部材及びこれと共に回
転する全ての部材がほぼ同じ同期速度で回転されるのに
充分の摩擦力になるまで前記クラッチの意図される係合
は阻止される。
第３図、第3A図、第4A図及び第4B図を参照すると、直
列に連結された多段変速主伝動部品12Aと補助部品102と
から成る複合18段前進変速装置100が図示されている。
変速装置100は前述の特許認可された米国特許出願連続
番号第826430号に詳細に開示されている。
一般に変速装置100は、単一のハウジング内に収納さ
れ、かつディーゼルエンジンＥのような原動機により駆
動される入力軸16を含んでいる。エンジンと入力軸の間
には、選択的に切り離されるが、通常は噛み合っている
主摩擦クラッチＣが設けられている。このクラッチは、
エンジンクランク軸20に駆動的に連結された入力、即
ち、駆動部分18と、変速装置の入力軸16に回転可能に取
り付けられた駆動部分22とを有している。
主伝動部品の主軸ギヤのそれぞれは好適に主軸（第１
軸）28Aを囲み、且つ関連する副軸ギヤ群によって浮動
的に支持されており、その据え付け手段及びそれによる
特別の利点は、本明細書に参考文献として引用されてい
る米国特許明細書第3105395号、及び3335616号により詳
細に開示されている。一般に、クラッチ鍔は従来の技術
から公知であるように、シフト・バー・ハウジング組立
体（図示せず）と連結されたシフト・フォーク（図示せ
ず）によって軸方向に位置決めされている。
補助伝動部品102は二つのほぼ同じ補助副軸組立体104
及び104Aを含み、その各々がハウジングＨ内の軸受108
及び110により支持された補助副軸（第２軸）106を備
え、且つこれと共に回転するように取り付けられた３つ
の補助部品副軸ギヤ112,124及び116を担持している。補
助副軸ギヤ112は主軸28Aを囲む補助部品スプリッタ・ギ
ヤ（第１回転部材または第１ギヤ）118と絶えず噛み合
い且つこれを支持している。補助副軸ギヤ114は主軸28A
の同軸端の近傍で出力軸122をその端部で囲む補助部品
スプリッタ／レンジ・ギヤ（第２回転部材または第２ギ
ヤ）120と絶えず噛み合い、且つこれを支持している。
補助副軸106と補助副軸ギヤ112,114によって、第２回転
部材120を第１回転部材118よりも早く回転させる駆動装
置を構成する。補助部品の副軸ギヤ116は出力軸112を囲
む補助部品のレンジ・ギヤ124と絶えず噛み合い、且つ
これを支持している。従って、補助部品の副軸ギヤ（第
３ギヤ）112とスプリッタ・ギヤ118が第１ギヤ層を形成
し、補助部品の副軸ギヤ（第４ギヤ）114とスプリッタ
／レンジ・ギヤ120が第２ギヤ層を形成し、又、副軸ギ
ヤ116とレンジ・ギヤが第三ギヤ層すなわちスプリッタ
とレンジ型を組合せた補助伝動部品102を形成する。
スプリッタ・ギヤ118とスプリッタ／レンジ・ギヤ120
の何れかを主軸28Aに選択的に連結するため二位置スラ
イド式つめクラッチ鍔（クラッチ・スリーブ）126が使
用され、一方、スプリッタ／レンジ・ギヤ120とレンジ
・ギヤ124の何れかを選択的に出力軸122に選択的に連結
するため二位置同期式組立体128が使用される。複動ス
ライド式つめクラッチ鍔126の構造と機能は、変速装置1
00と関連して使用されるスライド式クラッチ鍔96の構造
と機能とほぼ同一であり、一方、複動同期式クラッチ組
立体128の構造と機能は変速装置100と関連して使用され
る同期式クラッチ組立体の構造と機能とほぼ同一であ
る。
組立体92,128のような同期式クラッチ組立体は従来の
技術から公知であり、その実施例は本明細書に参考文献
として引用されている米国特許明細書第4462489号及び2
667955号に開示されている。
補助部品102の好適な実施例の詳細な構造は第３図に
示されており、この図から補助伝動部品102内に延びた
主軸28Aの後端に外部スプライン130を設けていることが
わかる。この外部スプラインはクラッチ鍔126を主軸28A
に回転的に連結し、一方両者間の相対軸運動を可能にす
る内部スプライン132と適合する。クラッチ鍔126にはギ
ヤ118と120のそれぞれに設けた第1,第３配列のクラッチ
歯138,140と選択的に軸方向に係合するための第2,第４
配列のクラッチ歯134,136が設けられている。クラッチ
鍔126には更にシフト・フォーク142を受け入れるための
溝141が設けてある。
ギヤ118は主軸28Aを囲み且つ定常は該主軸に対して回
転自由であり、且つ保持器144によって主軸28Aに対して
軸方向に保持されている。クラッチ歯136と138は主軸28
Aの軸に対して約35゜に傾斜した先細の表面146と148を
有しており、それによって、本明細書に参考文献として
引用されている米国特許明細書第3265173号に詳細に開
示されているように、非同期的係合に抗し、且つ同期的
回転を起させようとする有利な相互作用を行う。クラッ
チ歯136と140にも同様の相補形先細表面が設けてある。
スプリッタ／レンジ・ギヤ120は一対のスラスト軸受1
52によって出力軸122の内端で回転式に支持され、一
方、レンジ・ギヤ124は出力軸122を囲み、且つスラスト
・ワッシャ154,156によって出力軸122上で軸方向に保持
されている。複動二位置同期式クラッチ組立体128がギ
ヤ120と124との間に軸方向に配設され、且つ外部スプラ
イン158と内部スプライン160とによって出力軸122に回
転式に取り付けられている。公知の同期式噛み合いクラ
ッチ構造の多くはこの発明の補助伝動部品用に使用する
のに適している。図示した同期式クラッチ組立体128は
前述の米国特許明細書第4462489号に記載されているピ
ン型のものである。簡略に述べると、同期式クラッチ組
立体128はシフト・フォーク164によって軸方向に位置決
めされ、且つギヤ120,124のそれぞれに設けられたクラ
ッチ歯170と172のそれぞれと軸係合するためのクラッチ
歯166と168を設けたスライド自在のつめクラッチ部材16
2を備えている。ギヤ120と124は同期式クラッチ組立体
の摩擦リング182と184のそれぞれに設けた適合摩擦円錐
面面178と180のそれぞれと摩擦同期係合するための円錐
形の表面174と176をそれぞれ形成している。ブロッカー
・ピン186,188は摩擦リング184,182のそれぞれに回転式
に取り付けられ、且つ従来の技術で公知であるようにブ
ロック機能を果たすためスライド部材162を設けられた
ブロッカ開口部190と相互作用する。同期式組立体128は
更にクラッチ係合動作の開始時に円錐形摩擦表面の初期
係合をもたらすため、複数個のバネピン（図示せず）を
含んでいてもよい。
出力軸122はハウジングＨ内で軸受192によって支持さ
れ、且つ一般にプロペラ軸を差動装置又はこれに類する
装置へと駆動するための自在継手の一部を形成するヨー
ク部材Ｈ又はこれに類する部材を取り付けるためハウジ
ングから延びている。出力軸122は更に回転速度形ギヤ1
94及び種々の密閉部材（図示せず）の双方又は一方を担
持している。
ここで、表１、および表２を参照する。
表−１は第３図に示した形式の複合変速装置の代表的
な最適変速比を示す。
表−２は第２、第３図に示した形式の複合変速装置に
おける選択可能な変速比のクラッチ位置を示した図表で
ある。
これらの表−１、表−２から明らかなように、スプリ
ッタ・クラッチ126とレンジ・クラッチ128の双方または
一方をその前方及び後方の軸位置に選択的に軸方向に位
置決めすることによって、出力軸回転に対する主軸回転
の４つの異なる比率が得られる。従って、補助伝動部品
120は入力（副軸28A）と出力（出力軸122）との間の４
つの選択可能な速度比すなわち駆動比が得られるレンジ
及びスプリッタの組合せ型の三層補助部品である。複合
変速装置100内で主伝動部品12Aは一つの逆方向速度及び
潜在的に選択可能な５つの順方向速度をもたらす。しか
し、これらの選択可能な順方向変速比の一つは高速レン
ジでは利用することが意図されないクリーパ・ギヤ又は
低速ギヤであることが多い、従って、変速装置100は低
速又はクリーパ・ギヤの分割の必要性及び実用性の双方
又は一方に応じて17又は18の選択可能な順方向速度をも
たらす（４＋１）×（２）×（２）型の変速装置として
呼ばれることが適切である。
クラッチ128、すなわちレンジ・クラッチは同期式ク
ラッチであるが、発明に基づく複動クラッチ鍔126、す
なわちスプリッタ・クラッチは特別に構成される非同期
クラッチである。
変速装置100をシフトするためのシフト・パターンが
第3A図に概略的に示されている。縦方向の区分はレンジ
・シフトを示し、一方、横方向の区分はスプリッタ・シ
フトを示している。
表１には所望の変速比を選択する方法が概略的に示さ
れている。クリーパ（破線で示す）及び逆進速比を考慮
せず、又、変速装置が基本的に等しい変速比段を有する
ことが望ましいものと仮定すると、主伝動部品の変速比
段は基本的に等しい段数となり、スプリッタ段は主伝動
部品の変速比段の平方根と基本的に等しく、且つ、レン
ジ段は主伝動部品の平均変速比のＮ乗にほぼ等しくな
る。この場合、Ｎは、高／低レンジの双方で利用される
選択可能な主伝動部品の前進変速比の段数に等しい。
（すなわち、（４＋１）×（２）×（２）の変速でＮ＝
４である。）所望の最適な比率が与えられるとこれらの
比率に近似する変速が選択される。
第３図、第4A図及び第4B図を参照し、且つ一例として
ギヤ（118,120,124,112,114及び116）がそれぞれギヤ
（40,38,54,41,45及び19）の歯を有するものと仮定する
と、次の４つの補助部品の変速比を得ることができる。
１）ギヤ120に係合したクラッチ126及びギヤ124に係合
したクラッチ128は約３・365:1の補助部品の減速比をも
たらす。
２）ギヤ118に係合されたクラッチ126及びギヤ124に係
合されたクラッチ128は約2.913:1の補助部品の減速比を
もたらす。
３）ギヤ120に係合されたクラッチ126及びギヤ120に係
合されたクラッチ128は約1.000:1の補助部品の減速比を
もたらす。
４）ギヤ118に係合されたクラッチ126及びギヤ120に係
合されたクラッチ128は約0.865:1の補助部品の減速比を
もたらす。
上記の例ではスプリッタ段は約15.6％であり、一方レ
ンジ段は約336.6％であり、これは1.35の平方根は約1.1
6に等しく、又、４乗に累乗された（すなわちＮ＝４）
1.35は約3.32に等しいので、基本的に約35％の段数を有
する“４＋1"主伝動部品用に適している。表−２は変速
装置100の種々の選択可能な順方向速度用に係合された
種々のギヤを図示している。
上記の例は“オーバードライブ”（増速）型変速装置
を示したものである。変速装置の分野では公知のよう
に、スプリッタとスプリッタ／レンジ型ギヤの組を逆に
し、且つスプリッタ・クラッチ126の動作順を逆にする
ことによって発明の補助伝動部品を使用して“直接駆
動”式変速装置を得ることができる。一例として、この
ような伝動用にギヤ（118,120,112及び114）はそれぞれ
ギヤ（38,40,45及び41）の歯を有し、且つスプリッタ・
クラッチ126はギヤ118と変速比1,3,5,7,9,11,13,15で係
合し、又、ギヤ120と変速比2,4,6,8,10,12,14及び16で
係合するであろう。このような変速は、一例として前述
のものと同じスプリッタ段を、しかし幾分小さいレンジ
段をもたらすであろう。勿論、種々の補助部品ギヤの歯
の数を修正することによって、許容できるレンジ及びス
プリッタ段が得られる。
第１図を参照すると、発明のスプリッタ型補助部品と
しての二段変速歯車列組立体200が概略示されている。
この組立体200はスプリッタ・ギヤ118とスプリッタ／レ
ンジ・ギヤ120に囲まれた主軸28Aを備えており、前記両
方のギヤは軸28Aに対して回転可能であり、且つ二位置
スライド式クラッチ鍔126によって一度に一つを選択的
に前記軸にクラッチ可能である。スライド式クラッチ12
6はスプライン130/132によって軸28Aとともに回転する
ように軸28Aに取り付けられ、且つシフト・フォーク142
及び二位置加圧流体作動装置202によってギヤ118を軸28
Aに係合する第一位置、又はギヤ120を軸28Aに係合する
第二位置（第四図Ａ）に軸方向に位置決めされる。
ギヤ118は常に補助副軸ギヤ112と噛み合い、ギヤ120
は常に補助副軸ギヤ114と噛み合う。双方の補助副軸ギ
ヤ112と114とは補助副軸106とともに回転するように取
り付けられている。
ギヤ118はスリーブ126に設けられたクラッチ歯134と
選択的に係合するための歯138を設け、一方ギヤ120はス
リーブ126に設けられたクラッチ歯136と選択的に係合す
るようにクラッチ歯140を設けている。従って、クラッ
チ歯138と134とはギヤ118と軸28Aとの係合と離脱に関連
する第一噛み合いクラッチ204を形成し、一方、クラッ
チ歯140と136とはギヤ120と軸28Aとの係合と離脱に関連
する第二噛み合いクラッチ206を形成する。
作動装置202は好適にクラッチ歯を弾力的に係合させ
るよう流体（気体）作動され、クラッチ部材138,134,14
0,及び136の全て又は何れかは前述の米国特許明細書第3
799002号に記載されているように弾力的に移動可能であ
る。
ギヤ118,120,112及び114はそれぞれ40,38,41,及び48
の歯を有しているので、ギヤ120は常にギヤ118の回転速
度の約115.6％の速度で回転する。更に、クラッチ・ス
リーブ126はその第一と第二の位置の間で直接シフトさ
れるので（すなわちギヤ列200にはニュートラル位置が
ないので）、シフト動作中、軸28A及びクラッチ・スリ
ーブ126、及びクラッチ部材134及び136は丁度離脱され
たギヤ118又は120とほぼ同じ速度で回転する。
従って、主軸28Aの所定の回転方向において、歯車列
組立体200のシフトを行うために、第１非同期噛み合い
クラッチ204の係合時に、第２配列のクラッチ歯134は、
第１配列のクラッチ歯138よりも早く初期回転し、かつ
クラッチ歯134の先縁208は、クラッチ歯138の後縁210と
接触する。また、同様に、第２非同期噛み合いクラッチ
206の係合時、第４配列のクラッチ歯136は第３配列のク
ラッチ歯140よりも遅く初期回転し、第４配列のクラッ
チ歯136の後縁212は、第３クラッチ歯140の先縁に接触
することになる。
第２図を参照すると、矢印216,218及び220はギヤ118
クラッチ・スリーブ126/軸28A及びギヤ120のそれぞれの
回転速度を表している。220の値は常に216の値の約115.
6％である。
クラッチ歯134の先縁208とクラッチ歯136の後縁212に
は傾斜部222が設けてある。或いは、傾斜部は後縁210及
び先縁214又は初期接触縁208,210,212,及び214の全ての
上に設けることもできよう。
傾斜部222の寸法は、作動装置202から供給される比較
的軽い係合力のもとで、クラッチ126が超過速度ギヤ118
である場合（すなわちほぼ丁度離脱されたギヤ120の速
度で回転）、傾斜によってクラッチ204の係合を阻止す
るのに充分な軸方向の分離もしくはラチェット力が生じ
るような寸法になっている。しかし、クラッチ126はギ
ヤ118と等しい速度で、その後ギヤ118よりも相対的に遅
い速度で回転されるので、傾斜部222は強制的には歯138
と接触せず、又、比較的大きい初期係合力によって噛み
合いクラッチ204のクラッチ部材、すなわち歯134,138が
ほぼ同期的な速度で迅速且つスムーズに係合することが
できる。
同様に傾斜部222の寸法は、作動装置202から供給され
る比較的軽い係合力のもとで、クラッチ126が超過速度
ギヤ120である場合（すなわちほぼ丁度離脱されたギヤ1
18の速度で回転）、傾斜部によってクラッチ206の係合
を阻止するのに充分な軸方向の分離もしくはラチェット
力が生じるような寸法になっている。しかし、クラッチ
126はギヤ120と等しい速度で、その後ギヤ120と等しい
速度で、その後ギヤ120よりも相対的に遅い速度で回転
されるので、傾斜部222は強制的にはクラッチ歯140と接
触せず、又、比較的大きい初期係合力によってクラッチ
206がほぼ同期状態で迅速且つスムーズに係合すること
ができる。
係合位置では、クラッチ204のクラッチ部材134,138,
又はクラッチ206のクラッチ部材136,140は弾力的に軸係
合状態に駆り立てられ、又はその状態に保持される。
前記の弾力性は前述の米国特許明細書第3799002号に
記載のバネ付勢部材及び加圧流体作動装置の使用の双方
は一方によって得られる。
第５図を参照すると、クラッチ歯140がクラッチ歯136
に対して矢印220Aの方向にわずかに回転されるとき、す
なわちクラッチ206が丁度同期的に通過するとき、歯140
の表面214は傾斜部222を乗り越えて係合する歯の間の最
大バックラッシュ224の時点で大きい初期軸方向係合力2
30が達成される。この大きい初期係合力によって、クラ
ッチはスムーズで確実な係合のため“一歯ごとに同期”
（one to oth past synchronous）係合し、これはクラ
ッチ歯のバックラッシュに比較的鈍感である。この発明
は多くの種類の二段変速歯車列に関連するものである
が、変速比段階が比較的小さいスプリッタ型の変速機構
にとくに好適である。
従って、複合変速装置のスプリッタ型補助部品又は副
部品のような改良型の二段変速歯車列が得られることが
理解されよう。
発明の好適な実施態様のこれまでの説明は単なる例示
であり、以下の特許請求項の精神と範囲から離れること
なく部品の種々の修正が可能である。
（発明の効果） 本発明は、第1,第２の非同期噛み合いクラッチの互い
に対向するクラッチ歯の先縁または後縁に傾斜部を設け
たことを特徴とし、この傾斜部が、これに接触するクラ
ッチ歯に対して、傾斜した縁を設けたクラッチ歯とこれ
に接触するクラッチ歯とによって形成されるクラッチの
係合を阻止するのに十分な軸方向分離力を与えることが
できる。
その結果、第１クラッチ歯が第２クラッチ歯よりも遅
く回転する初期係合時には、第２クラッチ歯の傾斜部に
第１クラッチ歯の後縁が接触するが、第1,第２クラッチ
歯の相対速度の関係から、傾斜部の接触位置において軸
方向分離力が働き、第１クラッチ歯が第２クラッチ歯に
対して軸方向後方にずれるために第１クラッチは係合し
ない。さらに、第１クラッチ歯の回転が上昇し、同期速
度になり、その後、第２クラッチ歯の方が相対的に遅く
なると、傾斜部に第１クラッチ歯の後縁が接触しない
で、第１クラッチ歯は第２クラッチ歯の凹溝内にはまり
込む。この時までに、第1,第２クラッチ歯は、傾斜部を
介して一度接触する初期係合を経ているため、相互のク
ラッチ歯における噛み合い深さが得られており、従っ
て、本発明に係る非同期噛み合いクラッチでは、ほぼ同
期速度で迅速スムーズな係合を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の二段変速歯車列の概略図、 第1A図は従来のシフトパターン概略図、 第２図は本発明に使用されるクラッチ機構の概略図、 第３図は本発明の補助部品を使用した複合変速装置の概
略図、 第3A図は第２図の変速機構のシフト・パターン概略図、 第4A図及び第4B図は本発明の補助部品の部分平面図、 第５図は本発明のクラッチ歯が同期交差時に初期係合を
達成する状態を示した拡大概略図である。 28A……主軸、100……変速装置、102……補助伝動部
品、104,104A……補助副軸組立体106,……補助副軸、11
2,114,116……補助副軸ギヤ、118……スプリッタギヤ、
120……スプリッタ／レンジ・ギヤ、122……出力軸、13
4,136,138,140……クラッチ歯、200……ギヤ列、202…
…作動装置、204……第一確動スイッチ、206……第二確
動スイッチ、208,214……先縁、210,212……後縁、222
……傾斜部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−288748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−113349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−174748（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−1864（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭44−5012（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭39−2007（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 3/00 - 3/42 F16D 11/10

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１回転方向を有する主軸（28A）と、 該主軸（28A）に対して回転可能な第１回転部材（118）
    と、 前記第１回転部材及び主軸に対して回転可能な第２回転
    部材（120）と、 前記第1,第２回転部材と接触駆動関係にあり、第２回転
    部材を第１回転部材と同方向にかつ第１回転部材よりも
    速く回転させる駆動装置（112,106,114）と、 前記第１回転部材（118）に設けた第１配列のクラッチ
    歯（138）と、前記主軸（28A）とともに回転するように
    取り付けられるとともに前記第１配列のクラッチ歯と係
    合可能である第２配列のクラッチ歯（134）とから構成
    され、前記第１回転部材（118）を主軸（28A）に選択的
    に切り換えるための第１非同期噛み合いクラッチ（20
    4）と、 前記第２回転部材（120）に設けた第３配列のクラッチ
    歯（140）と、前記主軸（28A）と共に回転するように取
    り付けられるとともに前記第３配列のクラッチ歯と係合
    可能である第４配列のクラッチ歯（136）とから構成さ
    れ、前記第２回転部材（120）を主軸（28A）に選択的に
    切り換えるための第２非同期噛み合いクラッチ（206）
    とを備え、 前記クラッチ歯の配列（134,136,138,140）は第１回転
    方向に回転するとき、先縁（208,214）と後縁（210,21
    2）とを形成し、さらに、 前記第１クラッチ（204）と第２クラッチ（206）とを選
    択的に係合、離脱する作動装置（202,142）を備え、 該作動装置は、第1,第２配列のクラッチ歯（138,134）
    が所定の軸方向力で係合状態に付勢されかつ前記第3,第
    ４配列のクラッチ歯（140,136）が分離状態にある第１
    位置と、前記第3,第４配列のクラッチ歯（140,136）が
    所定の軸方向力で係合状態に付勢されかつ第1,第２配列
    のクラッチ歯（138,134）が分離状態にある第２位置と
    を有して、中間位置を維持することなく前記第1,第２位
    置の間を直接移動するようになっている、２段変速歯車
    列組立体（200）であって、 前記第1,第2,第3,第４配列のクラッチ歯の互いに対向す
    る先縁（208,214）または後縁（210,212）の少なくとも
    一方に傾斜部（222）を設け、 該傾斜部は、これと係合可能となるクラッチ歯の縁に向
    って軸方向に傾斜しかつ半径方向には前記縁から遠ざか
    るように内方に傾斜しており、前記傾斜部が、これに接
    触するクラッチ歯に対して、傾斜した縁を設けたクラッ
    チ歯とこれに接触するクラッチ歯とによって形成される
    クラッチの係合を阻止するのに十分な軸方向分離力を与
    えるように形成されていることを特徴とする組立体。
  2. 【請求項２】歯車列が車両の駆動列を形成し、第１回転
    方向は、車両の前進運動の方向に対応することを特徴と
    する請求項１記載の組立体。
  3. 【請求項３】第2,第４配列のクラッチ歯（134,136）
    は、共通のクラッチスリーブ（126）によって担持さ
    れ、該クラッチスリーブは、主軸（28A）に取付けら
    れ、この軸に対して軸方向移動およびこれと共に回転運
    動することを特徴とする請求項２記載の組立体。
  4. 【請求項４】第１回転方向を有する第１軸（28A）と、 該第１軸に対して同軸かつ回転可能な第１ギヤ（118）
    と、 前記第１軸に対して同軸かつ回転可能な第２ギヤ（12
    0）と、 前記第１ギヤと常に噛み合い、第２軸（106）と共に回
    転するように取り付けられた第３ギヤ（112）と、 前記第２ギヤと常に噛み合い、第２軸（106）と共に回
    転するように取り付けられた第４ギヤ（114）とを備
    え、 前記第１ギヤの歯数の前記第３ギヤの歯数に対する比率
    は、前記第２ギヤの歯数の前記第４ギヤの歯数に対する
    比率よりも小さく、そのため前記第２ギヤは、第１ギヤ
    よりも速く、かつこれと同方向に回転し、さらに、 前記第１ギヤ（118）に設けた第１配列のクラッチ歯（1
    38）と、該第１軸（28A）とともに回転するように取り
    付けられるとともに前記第１配列のクラッチ歯と係合可
    能である第２配列のクラッチ歯とから構成され、前記第
    １ギヤ（118）を第１軸（28A）に選択的に切り換えるた
    めの第１非同期噛み合いクラッチ（204）と、 前記第２ギヤ（120）に設けた第３配列のクラッチ歯（1
    40）と、前記第１軸（28A）と共に回転するように取り
    付けられるとともに第３配列のクラッチ歯と係合可能で
    ある第４配列のクラッチ歯（136）とから構成され、前
    記第２ギヤ（120）を第１軸（28A）に選択的に切り換え
    るための第２非同期噛み合いクラッチ（206）とを備え
    ており、 前記クラッチ歯の配列（134,136,138,140）は第１回転
    方向に回転するとき、先縁（208,214）と後縁（210,21
    2）とを形成し、さらに、 前記第１クラッチ（204）と第２クラッチ（206）とを選
    択的に係合、離脱する作動装置（202,142）を備え、 該作動装置は、第1,第２配列のクラッチ歯（138,134）
    が所定の軸方向力で係合状態に付勢されかつ前記第3,第
    ４配列のクラッチ歯（140,136）が分離状態にある第１
    位置と、前記第3,第４配列のクラッチ歯（140,136）が
    所定の軸方向力で係合状態に付勢されかつ第1,第２配列
    のクラッチ歯（138,134）が分離状態にある第２位置と
    を有して、中間位置を維持することなく前記第１第２位
    置の間を直接移動するようになっている、２段変速歯車
    列組立体（200）であって、 前記第1,第2,第3,第４配列のクラッチ歯の互いに対向す
    る先縁（208,214）または後縁（210,212）の少なくとも
    一方に傾斜部（222）を設け、 該傾斜部は、これと係合可能となるクラッチ歯の縁に向
    かって軸方向に傾斜しかつ半径方向には前記縁から遠ざ
    かるように内方に傾斜しており、前記傾斜部が、これに
    接触するクラッチ歯に対して、傾斜した縁を設けたクラ
    ッチ歯とこれに接触するクラッチ歯とによって形成され
    るクラッチの係合を阻止するのに十分な軸方向分離力を
    与えるように形成されていることを特徴とする組立体。
  5. 【請求項５】変速歯車列が車両の駆動列を形成し、第１
    回転方向は前記車両の前進運動の方向に対応することを
    特徴とする請求項４記載の組立体。
  6. 【請求項６】第２、第４配列のクラッチ歯（134,136）
    が、第１軸（28A）に取付けられて第１軸（28A）に対し
    軸方向移動およびこの軸とともに回転運動するクラッチ
    ・スリーブ（126）の両側に担持されたことを特徴とす
    る請求項５記載の変速歯車列組立体。
  7. 【請求項７】クラッチ・スリーブ（126）が第1,第３配
    列のクラッチ歯に軸方向に挿入され、このクラッチ・ス
    リーブは加圧気体作動のピストン／シリンダ組立体を含
    む作動装置により軸方向移動して２つの選択可能な位置
    の一方を選択することを特徴とする請求項６記載の変速
    歯車列組立体。
  8. 【請求項８】主伝動部品（12A）と直列に接続されて複
    合ギヤ変換変速装置（100）を形成するレンジ／スプリ
    ッタ複合形式の補助伝動部品（102）であって、ハウジ
    ング（Ｈ）と、該ハウジング内に延び前記主伝動部品に
    よって駆動され、第１回転方向に回転する補助部品入力
    軸（28A）と前記ハウジングから延びる出力軸（122）と
    を含み、さらに、 全てが前記補助部品入力軸及び出力軸と同軸かつこれら
    に対して回転可能であるスプリッタギヤ（118）と、ス
    プリッタ／レンジ・ギヤ（120）とレンジギヤ（124）
    と、 前記ハウジング内に回転自在に支持された補助副軸（10
    6）と、この補助軸に回転自在に取り付けられ、前記ス
    プリッタギヤと常に噛み合っている第１補助副軸ギヤ
    （112）と、前記補助副軸に回転自在に取り付けられて
    前記スプリッタ／レンジ・ギヤと常に噛み合っている第
    ２補助副軸ギヤ（114）と、前記補助副軸に回転自在に
    取り付けられ前記レンジギヤと常に噛み合っている第３
    補助副軸ギヤ（116）とから成る補助部品副軸組立体（1
    04）と、 前記補助部品入力軸とともに回転するように取り付けら
    れた両側クラッチスリーブ（126）を含み、かつ前記ス
    プリッタギヤを補助部品入力軸に連結するための第１位
    置と、前記スプリッタ／レンジギヤを補助部品入力軸に
    連結するための第２位置を有する２位置スプリッタ・ク
    ラッチ組立体と、 前記出力軸とともに回転するように取り付けられ、かつ
    前記スプリッタ／レンジギヤを補助部品出力軸に連結す
    るための第１位置と、該レンジギヤを補助部品出力軸に
    連結するための第２位置を有する２位置レンジ・クラッ
    チ組立体（128）と、 前記スプリッタ・クラッチ組立体とレンジ・クラッチ組
    立体のそれぞれをその２つの位置の選択された１つに独
    立して位置決めするための制御装置とを備え、 前記主伝動部品は主入力軸（16）を含み、かつこの主入
    力軸と前記補助入力軸との間でほぼ等しい変速比段階を
    有する複数の選択可能な前進速度比を供給し、その際、 （A/D）×（E/B）は、主伝動部品の平均変速比の平方根
    とほぼ等しく、かつ、 （C/F）×（E/B）は、主伝動部品の平均変速比のＮ乗に
    ほぼ等しく、その際、 Ａ＝スプリッタギヤの歯数 Ｂ＝スプリッタ／レンジギヤの歯数 Ｃ＝レンジギヤの歯数 Ｄ＝第１補助副軸ギヤの歯数 Ｅ＝第２補助副軸ギヤの歯数 Ｆ＝第３補助副軸ギヤの歯数 であり、かつ、 Ｎ＝高／低レンジの双方で利用される選択可能な主伝動
    部品の前進変速比の段数、 となっている特徴を有し、さらに、 前記スプリッタ・クラッチ組立体は、スプリッタギヤ
    （118）を補助入力軸（28A）に選択的に切り換えるため
    の第１非同期噛み合いクラッチ（204）を形成し、この
    第１クラッチは、前記スプリッタギヤに設けられた第１
    配列のクラッチ歯（138）と、前記スリーブ（126）に設
    けられ第１配列のクラッチ歯と係合可能な第２配列のク
    ラッチ歯（134）とから成っており、かつ該スプリッタ
    ・クラッチ組立体は該スプリッタ／レンジギヤ（120）
    を該スプリッタ／レンジギヤ補助入力軸（28A）に選択
    的に切り換えるための第２非同期噛み合いクラッチ（20
    6）を形成し、該第２クラッチは該スプリッタ／レンジ
    ギヤに設けられた第３配列のクラッチ歯（140）と、該
    クラッチ・スリーブ（126）に設けられ前記第３配列の
    クラッチ歯と係合可能な第４配列のクラッチ歯（136）
    とから成っており、 前記クラッチ歯の配列（134,136,138,140）は、第１回
    転方向に回転するとき、先縁（208,214）と後縁（210,2
    12）とを形成し、 前記第1,第2,第3,第４配列のクラッチ歯の互いに対向す
    る先縁（208,214）または後縁（210,212）の少なくとも
    一方に傾斜部（222）を設け、 該傾斜部は、これと係合可能となるクラッチ歯の縁に向
    かって軸方向に傾斜しかつ半径方向には前記縁から遠ざ
    かるように内方に傾斜しており、前記傾斜部が、これに
    接触するクラッチ歯に対して、傾斜した縁を設けたクラ
    ッチ歯とこれに接触するクラッチ歯とによって形成され
    るクラッチの係合を阻止するのに十分な軸方向分離力を
    与えるように形成されていることを特徴とする補助伝動
    部品組立体。
  9. 【請求項９】補助部品が車両駆動列の一部を形成し、第
    １回転方向は該車両の前進方向対応することを特徴とす
    る請求項８記載の補助伝動部品組立体。
  10. 【請求項１０】レンジクラッチ組立体が両位置に対して
    同期するクラッチであることを特徴とする請求項９記載
    の補助伝動部品組立体。
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