JP3194098B2 - 多段変速機のシフト時間及び作動力を等化するための自己付勢形同期装置 - Google Patents

多段変速機のシフト時間及び作動力を等化するための自己付勢形同期装置

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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、自己付勢同期装置を備
える変速機に関するものである。特に、本発明は、幾つ
かの変速比歯車のシフト時間及び作動力をほぼ等化する
ために多段変速機の幾つかの変速比歯車に用いられる同
期装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多段変速機において、同期装置を用いて
変速比の全部または一部のシフト時間を減少させること
は公知である。また、自己付勢形の同期装置を用いるこ
とによって、運転者に必要とされるシフト作動力すなわ
ちシフトレバーに加える力を減少させることも公知であ
る。運転者のシフト作動力は一般的に車両の大きさ及び
重量に伴って増大するので、自己付勢形の同期装置は重
量形トラックに特に重要である。そのような機構の従来
技術が、例えば米国特許第２，４１０，５１１号、第
２，８９６，７６０号、第３，５４８，９８３号、第
４，４１３，７１５号、第４，８３６，３４８号及び第
４，８６９，３５３号明細書に記載されており、これら
は引例として本説明に含まれる。
【０００３】上記特許の同期装置には、それぞれ歯車を
軸に同期させてかみ合い係合する摩擦部材及びジョー部
材と、シフト力によるジョー部材の１つの初期係合移動
に応じて予付勢手段が摩擦部材を初期係合するのに応じ
て係合して、ジョー部材の非同期係合を防止し、シフト
力を摩擦部材に伝達してそれの同期トルクを増大させる
ことができるブロッカーと、トルクに反動して、シフト
力の方向の付加力をシフト力に追加することによって摩
擦部材の同期トルクをさらに増大させるようにする自己
付勢ランプ部材とが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの特許の同期装
置の構造は、本発明のピン形同期装置の構造とは大きく
異なっている。これらの構造的な違いが少なくとも一因
となって、ピン形同期装置に上記の自己付勢機能を持た
せることが困難であった。
【０００５】さらに、これらの特許の同期装置はシフト
時間及びシフト作動力を低減させることはできるが、こ
れらは変速機全体におけるシフト要件の変化、すなわち
低速の変速比歯車は一般的に高速の変速比歯車の場合よ
りもシフト作動力及び／または時間を多く必要とし、ま
たダウンシフトは一般的にアップシフトの場合よりもシ
フト作動力及び／または時間を多く必要とすることを考
慮に入れていなかった。
【０００６】本発明の目的は、幾つかの変速比のシフト
時間及び作動力を等化するための自己付勢同期装置を備
える変速機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】および
【作用】本発明の特徴によれば、チェンジギヤ式変速機
は、回転可能に取り付けられた軸手段に一度に１つずつ
選択的に連結して変速機のアップシフト及びダウンシフ
トを行うための複数の前進変速比手段を有している。
【０００８】変速比手段には、それぞれ順次高い変速比
になる第１、第２、第３及び第４変速比手段が設けられ
ている。各変速比手段に対応して同期装置が設けられて
おり、各同期装置は、それぞれ係合することによって、
軸方向に前記変速比手段側へ向けられてシフト手段を前
記変速比手段の方へ移動させるシフト力Ｆｏに応じて前
記変速比手段を軸手段に摩擦的に同期させてかみ合い係
合する摩擦手段及びジョー手段を有している。
【０００９】軸手段の軸線に対する各摩擦手段の平均半
径はＲｃであり、各摩擦手段はアップシフト及びダウン
シフト時に係合して、それぞれアップシフト及びダウン
シフト同期トルクを発生することができるようになって
いる。
【００１０】ブロッカー手段が係合することによって、
同期化される前にジョー手段が係合することを防止でき
るようになっている。予付勢手段が、中立位置から前記
変速比手段側へのシフト力Ｆｏによるシフト手段の初期
軸方向移動に応じた初期係合力で摩擦手段を係合させ
て、摩擦手段の係合に応じてブロッカー手段を係合させ
ることによって初期同期トルクＴｏを発生させて、また
ブロッカー手段を介してシフト力Ｆｏを摩擦手段に伝達
することによって摩擦手段の初期係合力を増大させるこ
とができるようになっている。
【００１１】少なくともダウンシフト同期トルクに応じ
て傾斜自己付勢ランプ手段が作動して、シフト力Ｆｏに
付け加えられる軸方向付加力Ｆａを発生して、摩擦手段
の係合力をさらに合計係合力Ｆｔに増大させることがで
きるようにする。
【００１２】各同期装置のダウンシフトブースト比率が
Ｆｔ／Ｆｏであり、Ｆｔ／Ｆｏは少なくともＲｃ／Ｒｒ
比及びランプ手段の角度の関数である。変速比手段に対
応した同期装置の合計ダウンシフトブースト比率は１よ
り大きく５よりも小さい範囲である。
【００１３】第１変速比手段に対応した同期装置のブー
スト比率は、第２変速比手段に対応した同期装置のブー
スト比率以上である。第３変速比手段に対応した同期装
置のブースト比率は第１変速比手段に対応した同期装置
のブースト比率より小さく、第４変速比手段に対応した
同期装置のブースト比率以上である。
【００１４】
【実施例】「複式変速機」とは、主変速部と補助変速部
とを直列に連結して、主変速部で選択された歯車減速を
補助変速部で選択されたさらなる歯車減速と組み合わせ
るようにしたチェンジギヤ変速機のことである。本説明
において「アップシフト」とは、低速比から高速比への
シフトのことである。「ダウンシフト」とは、高速比か
ら低速比へのシフトのことである。
【００１５】本説明において、「低速歯車」または「低
歯車」とは、変速機において比較的低速の前進に用いら
れる歯車比、すなわち入力軸の速度に対する出力軸の速
度の減速比が高い歯車組のことである。
【００１６】「同期装置クラッチ機構」とは、確動クラ
ッチを用いて所定の変速比歯車を軸に非回転的に連結
し、確動クラッチの部材がその確動クラッチに対応した
同期摩擦クラッチとほぼ同期回転するようになるまで、
確動クラッチが連結しないようにしたクラッチ機構のこ
とである。
【００１７】「自己付勢手段」とは、摩擦クラッチの同
期トルクに比例して同期クラッチの係合力を増加させる
ランプまたはカム等を設けた同期装置クラッチ機構のこ
とである。
【００１８】図１は、主変速部１４をレンジ形補助部１
５に直列に連結した複式変速機１２を概略的に示してい
る。両変速部は公知であって、２副軸形である。変速機
１２は、主変速部１４だけ、または補助部をスプリッタ
形またはスプリッタ／レンジ形にした別の複式変速機に
することもできる。そのような変速機は米国特許第４，
７８８，８８９号に開示されており、この特許は引例と
して本説明に含まれる。
【００１９】一般的に、変速機１２はハウジングＨ内に
収納されており、入力軸１６がディーゼルエンジンＥ等
の原動機によって、エンジンのクランク軸２０に駆動連
結している入力すなわち駆動部分１８と、変速機入力軸
１６に回転可能に固定されている従動部分２２とを備え
た、常時係合しているが選択的に切り離される摩擦マス
タークラッチＣを介して駆動される。
【００２０】変速機１２において、入力軸には、複数の
ほぼ同一の副軸アセンブリ２６、２６Ａをほぼ同一の回
転速度で同時に駆動するための入力歯車２４が取り付け
られている。変速機１２において、図２に示されている
２つの副軸アセンブリ２６、２６Ａは、入力軸１６とほ
ぼ同軸的に整合している主軸２８の直径方向の両側に設
けられている。
【００２１】副軸アセンブリ２６、２６Ａの各々は、ハ
ウジングＨ内において両端部が軸受３２、３４で支持さ
れている副軸３０を有している。ハウジングＨは、一部
分だけが概略的に図示されている。各副軸３０には、同
一群の副軸歯車３８、４０、４２、４４、４６及び４８
がそれと共転可能に固定されている。複数の駆動すなわ
ち主軸歯車５０、５２、５４、５６及び５８が主軸２８
に取り付けられており、自己付勢同期装置クラッチ機構
６０、６２及びクラッチカラー機構６４の滑り移動によ
って一度に１つずつが主軸２８と選択的に連結してそれ
と共転できるようになっている。
【００２２】クラッチ機構６０は左方向へ移動して、入
力歯車２４を主軸２８に連結することによって、入力軸
１６と主軸２８との間を直結駆動状態にすることができ
る。好ましくは、主軸２８に取り付けられた主軸歯車
は、対応の副軸歯車群と常時噛み合って、それらによっ
て遊動支持されている。
【００２３】このような主軸歯車の取り付け方及びそれ
から得られる利点は、米国特許第３，１０５，３９５号
及び第３，３３５，６１６号に詳細に説明されており、
これらの特許は引例として本説明に含まれる。一般的
に、クラッチ機構６０、６２及び６４は、従来から公知
のようにシフトバーハウジングアセンブリ（図示せず）
に対応させたシフトフォーク（図示せず）によって軸方
向に位置決めされる。クラッチカラー６４は、公知の非
同期複動式ジョークラッチ形である。
【００２４】本発明を公知の２副軸遊動主軸及び遊動主
軸歯車形の変速機について説明するが、本発明は単一副
軸形の変速機にも同様に適用可能である。また、本発明
は手動操作式変速機に用いるのが好都合であって、それ
について説明するが、本発明は米国特許第４，３６１，
０６０号及び第４，５２７，４４７号に記載されている
形式の半または全自動機械式変速機にも同様に適用可能
である。
【００２５】主軸歯車５８はリバース歯車であって、従
来形の中間アイドラ歯車（図示せず）を介して副軸歯車
４８と常時噛み合っている。主変速部１４は５つの選択
可能な前進速度比を備えているが、最低前進速度比、す
なわち主軸歯車５６を主軸２８に駆動連結することによ
って得られる比は、過酷な条件下において車両を始動さ
せるためだけに使用されるローまたはクリーパギヤであ
ると考えられる高い歯車減速であることが多い。主変速
部１４を補助変速部、例えば本実施例では２速度レンジ
部１５と共に用いた場合、ローギヤは通常は組み合わさ
れない。従って、本実施例の変速機１２には９段の前進
速度比が設けられている。
【００２６】補助変速部１５にはほぼ同一の補助副軸ア
センブリ６６，６６Ａが設けられており、その各々は、
ハウジングＨ内において両端部が軸受７０、７２で支持
されている補助副軸６８を有し、２つの補助部副軸歯車
７４、７６がそれと共転可能に固定されている。補助部
副軸歯車７４は、主軸２８に取り付けられているレンジ
歯車７８と常時噛み合ってこれを支持している。補助部
副軸歯車７６は、出力軸８２に取り付けられてそれと共
転可能であるレンジ／出力歯車８０と常時噛み合ってこ
れを支持している。
【００２７】滑り複動式自己付勢同期装置クラッチ機構
８４が主軸２８に回転可能に固定されており、レンジ歯
車７８または出力歯車８０を主軸２８に選択的に連結す
るために使用される。クラッチ機構８４は、複動式自己
付勢同期装置クラッチ機構６０、６２の原理と、１９９
０年１２月２４日に提出された同時継続出願番号６３
３、７３９に記載されている一方向同期装置クラッチ機
構の原理とを利用している。
【００２８】レンジクラッチ機構８４を左側に位置決め
してレンジ歯車７８を主軸２８に連結し、主変速部をそ
れの５段の前進速度比５６、５４、５２、５０及び１６
にシフトすることによって、変速機１２の９段の前進速
度比の中の最初の５段に順次アップシフトすることがで
きる。続いて残りの４段の前進速度比へのシフトは、レ
ンジクラッチ機構８４を右側に位置決めして主軸２８を
直接的に出力歯車８０すなわち出力軸８２に連結してか
ら、主変速部をそれの４段の前進速度比５４、５２、５
０及び１６にシフトすることによって実施される。ダウ
ンシフトは、アップシフトの逆にすぎない。
【００２９】以下の詳細な説明において、図１に概略的
に示されている部材に直接的に相当する部材には同一の
参照番号が付けられている。
【００３０】次に、主に図２及び３を参照しながら歯車
／同期装置アセンブリ８６について詳細に説明すると、
アセンブリには、中心軸線２８ａ回りに回転できるよう
に取り付けられた軸２８と、軸方向に互いに離して軸に
回転可能に支持されており、環状のスラスト部材８８、
９０によって軸に対して軸方向移動できないように固定
されている歯車５２、５４と、複動式同期装置クラッチ
機構６２とが設けられている。スラスト部材８８、９０
は、軸のスプライン歯２９内に設けられた環状溝２８
ｂ、２８ｃにはめ込まれており、２つのスプライン歯２
９の間の空間に設けられた固定ピン９２（図３）によっ
て軸に対して回転しないように取り付けられている。
【００３１】同期装置６２は、歯車５２、５４に一体成
形された環状摩擦部材部分９４、９６及びジョー部材部
分９８、１００と、軸に一体成形されるか他の方法でそ
れに取り付けられた外側スプライン歯２９と摺動可能に
噛み合った内側スプライン歯１０６、１０８を設けたジ
ョークラッチ部材１０２、１０４と、軸方向の両側面１
１０ａ、１１０ｂがジョー部材１０２、１０４の軸方向
表面１０２ａ、１０４ａ間に挟まれている、半径方向に
延在したシフトフランジ１１０と、フランジ及びジョー
部材を相対軸方向移動しないように固定するための３つ
のＨ形リテーナ部材１１２（１つが図５に斜視図で示さ
れている）と、各々から軸方向に延出してフランジの開
口１１０ｃを通るようにして円周方向に間隔をおいて設
けられた３本のピン１１８によって互いに固着された環
状の摩擦リング部材１１４、１１６と、それぞれがばね
１２２及びピンに形成された表面に当接するプランジャ
１２４を備えている３つの予付勢手段／中立センタリン
グアセンブリ１２０とを有している。あるいは、同期装
置６２は、単動ピン形でもよい、すなわち１つの歯車だ
けを軸に同期させて噛み合い連結させる構造でもよく、
そのような機構は米国特許第３，２２１，８５１号に記
載されており、この特許は引例として本説明に含まれ
る。また、リテーナ１１２、ピン１１８及びアセンブリ
１２０の数は、ここに示したものよりも増減させること
ができる。
【００３２】図面から明らかなように、摩擦部材９４、
１１４及び９６、１１６は協働して、ジョークラッチが
連結するのに先立って歯車を軸に同期させる摩擦クラッ
チを形成している。円錐クラッチが好適であるが、他の
形式の摩擦クラッチを用いることもできる。摩擦部材９
４、９６は、公知の様々な方法で対応の歯車に取り付け
られる。摩擦部材９４、９６には、それぞれ外側円錐摩
擦表面１１４ａ、１１６ａと係合する内側円錐摩擦表面
９４ａ、９６ａが設けられている。部材９４、９６及び
１１４、１１６は、それぞれ同期装置のカップ及びリン
グとも呼ばれる。
【００３３】広範囲の円錐角度を用いることができる
が、本実施例では円錐角度が７．５度になっている。摩
擦表面１１４ａ，１１６ａ及び／または９４ａ、９６ａ
は様々な公知の摩擦素材を基材に取り付けて形成するこ
とができる。ここでは米国特許第４，７００，８２３
号、第４，８４４，２１８号及び第４，７７８，５４８
号に開示されているような熱分解炭素摩擦材が好まし
い。これらの特許は引例として本説明に含まれる。
【００３４】ピン１１８が図６に詳細に示されている。
各ピンには、フランジの開口１１０ｃの直径よりもわず
かに小径の大径部分１１８ａと、摩擦リング１１４、１
１６間に（ここでは中央に）設けられた小径の溝部分１
１８ｂと、ピンの軸線から半径方向外向きに、ここでは
ピンの軸線に直交する線に対して約４０度の角度で互い
に軸方向に離反するように設けられた円錐形のブロッカ
ー肩部表面１１８ｃ、１１８ｄと、さらに特に必要では
ないが設けることが好ましい独立予付勢表面１１８ｅ、
１１８ｆ及び延長補助センタリング表面１１８ｇ、１１
８ｈとを備えている。
【００３５】溝部分が対応のフランジ開口にはめ込まれ
ると、剛性の摩擦リング及びピンアセンブリがフランジ
に対して限定回転できるため、ピンのブロッカー肩部を
フランジ開口の周囲に形成された面取りブロッカー肩部
１１０ｄ、１１０ｅと係合させることができる。予付勢
表面１１８ｅ、１１８ｆは円錐形のブロッカー肩部１１
８ｃ、１１８ｄに弦方向に交差してその一部を取り除い
て形成され、好ましくは（必ずしもそうでなくてもよ
い）平坦な平面であり、ピンの軸線に対してブロッカー
表面の角度よりも幾分小さい角度が付けられている。セ
ンタリング表面１１８ｇ、１１８ｈも平坦な平面であ
り、図面から明らかなように、ピンの軸線に対してブロ
ッカー及び予付勢表面の角度よりも相当に小さい角度が
付けられている。図示のように、平坦表面の弦部分はピ
ン軸線及び軸の軸線と同心の円に対して接線方向に延在
している。補助センタリング表面によって与えられる軸
方向力は、そのような位置決めがフランジ１１０を移動
させるシフト機構によって完全には実施されなかった場
合、フランジ１１０を中立位置へ戻すことができる大き
さでなければならない。
【００３６】プランジャ１２４が、フランジのスロット
１１０ｆ内に配置されたコイル圧縮ばね１２２によって
ピンの予付勢表面及びセンタリング表面の方へ半径方向
外向きに付勢されている。必ずしもそれに限定されない
が、好ましくはスロットの大部分を軸の軸線に対して半
径方向に設ける。スロットはまた軸方向にフランジ側部
１１０ａ、１１０ｂを貫通してフランジ開口１１０ｃを
形成しており、半径方向内側の端部１１０ｇにばねが当
接している。
【００３７】ばねの半径方向内側部分は、スロット端部
から半径方向外向きに設けられたペグ等の図示しない手
段によって保持することができる。プランジャ１２４
は、板金で形成することもできるが、好ましくは鋼等の
鋳込みまたは圧縮材で形成して、構造剛度及び表面硬さ
が得られるようにする。各プランジャ１２４は断面がほ
ぼＵ字形であり、その閉端部に形成された頭部分に、対
応のピン１１８の平坦な予付勢表面及びセンタリング表
面と協働する平坦な傾斜表面１２４ａ、１２４ｂが設け
られている。
【００３８】各プランジャの側壁は、スロット１１０ｆ
の半径方向に延在している側壁表面と摺動可能に協働し
てプランジャを円周方向に保持する表面１２４ｃ、１２
４ｄを備えている。フランジの側壁はさらに、ジョー部
材１０２、１０４の半径方向に延在して軸方向に面して
いる端面１０２ａ、１０４ａと摺動可能に協働してプラ
ンジャを軸方向に保持する表面１２４ｅ、１２４ｆを備
えている。
【００３９】前述したように、ジョー部材１０２、１０
４には、軸に取り付けられた外側スプライン歯２９と摺
動可能に噛み合った内側スプライン歯１０６、１０８が
設けられている。外側スプラインには、軸の軸線に平行
なインボリュートフランク表面２９’が設けられてお
り、これらがジョー部材スプラインのフランク表面と噛
み合うことによって、その間での相対回転が防止され
る。
【００４０】Ｈ形部材１１２の各々は、ジョー部材の表
面１０２ｂ、１０４ｂに当接する端部分１１２ａ、１１
２ｂと、端部分を連結する中央部分１１２ｃとを有して
いる。中央部分は、ジョー部材の軸方向スロット１０２
ｃ、１０４ｃにすべりばめされて開口１１０ｈ内を自在
に通っており、開口１１０ｈに形成された半径方向のス
トッパ表面１１０ｎ、１１０ｍが中央部分１１２ｃと協
働して、以下に説明する理由のためジョー部材及び軸に
対するフランジの回転移動を制限できるようにしてい
る。
【００４１】図２、３及び図８ないし図１０からわかる
ように、軸の外歯２９の、フランジ１１０の図１及び９
の中立位置から軸方向の両側の部分に変更を加えて設け
られた１つまたは複数のランプ表面が、フランジ１１０
から半径方向内向きに軸スプライン２９間の軸方向空間
内へ延出している反動手段すなわち内歯１１１に形成さ
れた同数のランプ表面と協働するようになっている。
【００４２】ランプ表面は、フランジがジョー部材１０
２、１０４及び軸２８に対して限定回転できるようにし
て、円錐クラッチ及び軸間の同期トルクに反動して軸方
向の付加自己付勢を発生して、フランジ１１０に加えら
れたシフト力によって最初に係合した円錐クラッチの係
合力を増大させ、それによって円錐クラッチによって得
られる同期トルクを増大させることができるようにして
いる。
【００４３】ランプ表面は、一方または両方の歯車に対
する同期力及び／またはアップシフト及びダウンシフト
に伴ったいずれの方向のトルクにも対応した同期力を増
加させることができるように設けることができる。すな
わち円周方向において各Ｈ形リテーナの中央部分１１２
ｃの間にある各歯２９には軸方向に間隔をおいて第１及
び第２くぼみが設けられ、これらによって形成された環
状溝には、ポスト状部分２９ａによって定められた第１
端部と、軸方向に向き合った端部２９ｂ、２９ｃと、最
小外径部分２９ｄとが設けられている。
【００４４】最小外径部分２９ｄは、スプライン２９の
谷径よりも大きく、またジョークラッチスプライン１０
６、１０８の内径部分１０６ａ、１０８ａよりも大き
い。また、最小外径部分２９ｄは、内歯１１１の内径部
分１１１ｅよりも小さい。ポスト状部分２９ａは、各歯
の両軸方向部分を除去して形成されたひし形をしてい
る。除去部分の軸方向及び半径方向長さは、ブーストラ
ンプ表面２９ｅ、２９ｆ、２９ｇ、２９ｈを加工し易く
すると共に、そのような除去が歯の強度に対して与える
影響を最小に抑えることができるように選択される。
【００４５】さらに、スプライン歯２９は、ランプ表面
がそれに作用する力による摩耗を最小に抑えることがで
きる十分な表面積を確保できるように、十分な半径方向
深さを与えられている。ポスト部分２９ａの軸方向端部
２９ｍ、２９ｎ間の除去部分すなわちくぼみの軸方向部
分及び歯２９の軸方向端部２９ｂ、２９ｃは、歯に環状
溝を研削加工するだけで形成される。除去部分の軸方向
長さは、ランプ表面を形成するための機械工具を挿入で
きる十分な長さになっている。
【００４６】ランプ表面２９ｅ、２９ｆは、それぞれフ
ランジ歯１１１のランプ表面１１ａ、１１１ｂに対して
反動して付加軸方向力を発生することによって、いずれ
かの方向のトルクに応じて歯車５４の同期速度を促進ま
たは援助するようになっている。ランプ表面２９ｇ、２
９ｈは、それぞれランプ表面１１１ｃ、１１１ｄに対し
て反動して、いずれかの方向の同期トルクに応じて歯車
５２に対する付加軸方向力を発生するようになってい
る。ランプ表面の角度を変化させることによって、アッ
プシフト及びダウンシフトに対して、また高速比及び低
速比に対して異なった大きさの付加軸方向力を与えるこ
とができる。また、１つまたは複数の歯車に対して１方
向では付加軸方向力が望まれない場合、ランプ表面をス
プライン歯に平行にする、すなわち有効ランプ表面を設
けないこともできる。
【００４７】以下に説明するように、付加軸方向力の大
きさまたは量は、摩擦クラッチ及び自己付勢ランプの平
均半径の比の関数でもある。従って、シフトフォークに
よってシフトフランジ１１０に加えられたあるシフト力
に対する付加軸方向力の大きさは、ランプ角度及び／ま
たは平均半径比を変化させることによって変更すること
ができる。
【００４８】フランジ１１０が図１及び図９の中立位置
にある時、ピン１１８の小径部分１１８ｂが対応のフラ
ンジ開口１１０ｃと半径方向に整合し、円錐クラッチの
摩擦表面間がわずかに離れており、ばね１２２の力でピ
ン１１８の予付勢表面１１８ｅ、１１８ｆに作用するプ
ランジャ１２４の傾斜予付勢表面１２４ａ、１２４ｂに
よってこの離れた状態に維持される。予付勢表面によっ
て与えられる軸方向力は、円錐クラッチ表面間のオイル
の粘性シアのために自己付勢ランプによってフランジに
加えられる付加軸方向力に対抗できる大きさであること
が好ましい。
【００４９】いずれかの歯車を軸に連結したい場合、引
例として本説明に含まれる米国特許第４，９２０，８１
５号に開示されているような適当な図示しないシフト機
構を公知の方法でフランジ１１０の外周に連結すること
によって、フランジを軸２８の軸線に沿って軸方向に、
歯車５２を連結する時には左に、歯車５４を連結する時
には右に移動させる。シフト機構は、リンク装置によっ
て運転者が手動で移動させてもよいが、アクチュエータ
で選択的に移動させたり、シフト機構の移動を自動的に
開始させると共にシフト機構によって加えられる力の大
きさを制御する手段によって移動させることもできる。
シフト機構を手動で移動させる場合、その力は運転者が
シフトレバーに加える力に比例する。手動または自動の
いずれで加える場合でも、力は軸方向にフランジ１１０
に加えられ、図１１に矢印Ｆｏの長さで表されている。
【００５０】運転者のシフト力Ｆｏによるフランジ１１
０の初期右側軸方向移動は、予付勢表面１１８ｆ、１２
４ｂによってピンに伝達されて、円錐表面１１６ａを円
錐表面９６ａに初期摩擦係合させる。もちろん、円錐表
面の初期係合力は、ばね１２２の力及び予付勢表面の角
度の関数である。初期摩擦係合（非同期状態が存在する
として、また自己付勢ランプ手段の効果を一時的に無視
する）によって、初期円錐クラッチ係合力及び同期トル
クＴｏが発生し、この同期トルクＴｏによってフランジ
１１０と係合摩擦リングとの間が限定相対回転し、これ
によって小径ピン部分１１８ｂがフランジ開口１１０ｃ
の適当な側へ移動して、ピンのブロッカー肩部１１８ｃ
がフランジのブロッカー肩部１１０ｄと係合する。
【００５１】ブロッカー肩部が係合した時、フランジ１
１０に加えられている運転者の全シフト力Ｆｏがブロッ
カー肩部を介して摩擦リング１１６に伝達されるため、
円錐クラッチが運転者の全シフト力Ｆｏで係合し、総運
転者同期トルクＴｏが得られる。この運転者同期トルク
Ｔｏは、図１１に矢印Ｔｏで表されている。
【００５２】ブロッカー肩部は運転者シフト力Ｆｏの軸
方向に対して角度を付けて設けられているので、それら
は、非同期状態では円錐クラッチからの同期トルクに対
向するが大きさが小さい対向力すなわちアンブロックト
ルクを発生する。ほぼ同期化が達成されると、同期トル
クがアンブロックトルク以下まで低下することから、ブ
ロッカー肩部がピンを開口１１０ｃに対して同心的に移
動させるため、継続的にフランジが軸方向移動し、図８
に示されているようにジョー部材１０４の外側ジョー歯
１０４ｄがジョー部材１００の内側ジョー歯１００ａと
係合することができる。
【００５３】公知のように、また図７にジョー部材９８
のジョー歯９８ａに対してだけ参照番号を付けて示され
ているように、ジョー歯の前部分には、初期接触時の歯
の破損を軽減するためのすくい角前縁部９８ｂと、歯を
整合位置に合わせる面取りすなわちウェッジ面９８ｃと
が設けられている。
【００５４】そのような前縁部を設けたジョー歯は、引
例として本発明に含まれる米国特許第４，２４６，９９
３号と、適当なすくい角について教示している米国特許
第３，２６５，１７３号とに詳細に記載されている。
【００５５】ウェッジ面は、非対称にしてもよく、歯の
前縁部の当接によるシフト完了の遅れを防止する。なめ
らかで比較的小さい作動力でシフトを完了できるように
するため、ジョー歯は円周方向にできるだけ細かく、す
なわち小さくして、ジョー歯に整合させるために必要な
数すなわわち回転調節度を最小に抑える。また、ジョー
歯はできるだけ大きい直径の周囲に設けることが好まし
い。
【００５６】やはり自己付勢ランプの効果を無視する
と、力Ｆｏによって与えられる円錐クラッチトルクは等
式（１）で表される。
【００５７】 Ｔｏ＝ＦｏＲｃμｃ／ｓｉｎα （１） 但し、Ｒｃ＝円錐摩擦表面の平均半径 μｃ＝円錐摩擦表面の摩擦係数 α ＝円錐摩擦表面の角度 次に、特に図９及び１０を参照しながら自己付勢ランプ
表面の作用を説明すると、運転者が加えた軸方向シフト
力Ｆｏによる同期トルクＴｏは、もちろんピン１１８に
よってフランジ１１０に伝達され、自己付勢ランプ表面
を介して軸２８に反応する。自己付勢ランプ表面が係合
することによって、軸２８及びジョー部材１０２、１０
４に対するフランジの回転を制限して、シフト力Ｆｏと
同じ方向でフランジに作用する軸方向力成分すなわち軸
方向付加力Ｆａを発生し、それによってさらに円錐クラ
ッチの係合力を増大させて、トルクＴｏに加えられる付
加同期トルクＴａを与える。
【００５８】図９は、シフトフランジ１１０が図２の位
置に対応した中立位置にある時の自己付勢ランプ表面の
位置及びジョー部材スプライン１０６、１０８の位置を
示している。図１０は、円錐表面９６ａ，１１６ａの係
合によって歯車５４が同期化された時のランプ及びスプ
ラインの位置を示している。
【００５９】係合した円錐表面によって、フランジ部材
のランプ表面１１１ｄを軸のランプ表面２９ｆと係合さ
せた方向の同期トルクが発生する。このため円錐クラッ
チを係合させるための軸方向力の合計はＦｏ＋Ｆａであ
り、円錐クラッチによって発生する同期トルクの合計は
Ｔｏ＋Ｔａであり、図９に図示されている通りである。
【００６０】ある運転者シフト力Ｆｏ及び運転者同期ト
ルクＴｏに対する軸方向付加力の大きさは、係合した自
己付勢ランプ表面の角度の関数であることが好ましい。
この角度は、運転者によるある適度なシフト作動力に応
じて大幅に同期トルクを増加させて同期時間を短くする
ことができる十分な大きさの付加力Ｆａを発生できる大
きさであることが好ましい。
【００６１】しかし、この角度はまた、制御された軸方
向付加力Ｆａを発生できる程度に小さいことも好まし
い、すなわち力Ｆａは力Ｆｏの増減に応じて増減させる
必要がある。ランプ角度が大きすぎる場合、ランプは自
己付勢ではなく自己固着作用を持つ。このため、円錐ク
ラッチが初期係合を行うと、力Ｆａが力Ｆｏに無関係に
無制御状態で急激に増大し、そのため円錐クラッチはロ
ックアップ側へ押し進められる。自己付勢ではなく自己
固着作用が生じることによって、シフト性すなわちシフ
ト感覚が低下し、同期装置部品に過度の応力が加わり、
過熱や円錐クラッチ表面の急速摩耗を発生させ、さらに
運転者のシフトレバー移動を無効化することもある。
【００６２】自己付勢ランプ角度θを計算し、運転者シ
フト力Ｆｏに比例して増減する付加軸方向力Ｆａを与え
るための主要な変数は、円錐クラッチの角度α、円錐ク
ラッチの摩擦係数μｃ，円錐クラッチの平均半径Ｒｃの
自己付勢ランプの平均半径Ｒｒに対する比、ランプの摩
擦係数μｒ、及び自己付勢ランプの圧力角φである。圧
力角φはゼロでもよい。ここではランプの圧力角を２０
度とする。
【００６３】円錐クラッチで発生する合計同期トルクＴ
ｔは次の等式の通りである。
【００６４】 Ｔｔ＝ＦｔＲｃμｃ／ｓｉｎα （２） 但し、 Ｔｔ＝Ｔｏ＋Ｔａであり、 （３） Ｆｔ＝Ｆｏ＋Ｆａである。 （４） 微分を行わずに得られる軸方向付加力Ｆａについての等
式は次の通りである。 Ｆａ＝Ｆｔａｎ［Ａ／Ｂ］ （５） 但し、 Ａ＝ｃｏｓθーμｒｓｉｎθ／ｃｏｓφ Ｂ＝ｓｉｎθ＋μｒｃｏｓθ／ｃｏｓφ ランプ角度θは軸の軸線２８ａに直交する平面から測定
したものであり、Ｆｔａｎはランプに作用し、Ｒｒにお
けるトルクＴｔの接線力成分である。１つのトルク方向
に対するＴｔ及びＦｔａｎはそれぞれ図３に同じ参照記
号を付けた矢印で示されている。従って、 Ｆｔａｎ＝Ｔｔ／Ｒｒ （６） 等式（５）及び（６）を等式（４）に代入して、Ｆｔに
ついて解くと、次式が得られる。
【００６５】 Ｆｔ＝Ｆｏ／（１−［Ａ／Ｂ］［Ｃ／Ｄ］） （７） 但し、 Ｃ＝Ｒｃμｃ Ｄ＝Ｒｒｓｉｎα Ｆｔ／Ｆｏをブーストすなわち自己付勢比率とする。ブ
ースト比率が高くなるほど、ある運転者シフト力Ｆｏに
対する合計同期トルクＴｔが大きくなる。ブースト比率
１は、ランプ角度θが９０度であることに相当する。こ
の角度は軸のスプラインに平行になるので、自己付勢は
得られない。θが減少するのに伴って、ブースト比率が
増加する。約１から５までのブースト比率が用いられて
いる。
【００６６】しかし、１より大きく５より小さいブース
ト比率が好ましい。等式（７）の分母がゼロになると、
Ｆｔ／Ｆｏは無限大になる。これはもちろん、等式
（７）の分母のマイナス項が１に達した時である。従っ
て、 ［Ａ／Ｂ］ ［Ｃ／Ｄ］＜１ （８） の時、ランプは自己固着作用ではなく自己付勢作用を持
つ。ある同期装置構造に対して、Ｒｃ、μｃ、Ｒｒ、α
を定数Ｋになるように設定することによって式（８）を
簡単にすることができる。
【００６７】 ［Ｃ／Ｄ］＝１／Ｋ （９Ａ） すなわち ［Ｄ／Ｃ］＝Ｋ （９Ｂ） 等式（９）のいずれかを式（８）に代入して整理し、ラ
ンプ角度θについて解くと、最小角度θを求めるための
式（１０）が得られる。そのような最小角度で、運転者
シフト力Ｆｏに比例し、最大制御可能ブースト比率を与
え、自己固着しない自己増力軸方向力Ｆａが発生する。
【００６８】 θ＞ＴＡＮ-1［Ｅ／Ｆ］ （１０） 但し、Ｅ＝１−Ｋμｒ／ｃｏｓφ Ｆ＝Ｋ＋μｒ／ｃｏｓφ θは軸の軸線２８ａに直交する平面から測定されたもの
であることを考えると、角度θの増加に伴って、力Ｆａ
及びトルクＴａの値が減少し、もちろんトルクＴｔの値
が減少する。従って、自己固着作用を防止し、力Ｆｏに
比例した力Ｆａを維持するためには、他のすべての変数
が同一であるとした場合、Ｋの増加に伴って角度θを減
少させなければならない。
【００６９】すなわち、自己固着作用を防止し、力Ｆｏ
に比例した力Ｆａを維持するため、平均半径比Ｒｃ／Ｒ
ｒの増加時、及び／または、円錐角度αの減少時、及び
／または、クラッチの摩擦係数μｃの増加時、及び／ま
たは、ランプ圧力角φの増加時、及び／または、ランプ
の摩擦係数μｒの増加時には、最小角度θを増加させな
ければならない。
【００７０】また、いわゆる任意の構造に対する最小の
ランプ角度及び最大の所望ブースト比率を計算する時、
製造公差及び部品の通常摩耗による自己固着作用または
オーバーブーストを防止できる安全裕度が好ましい。
【００７１】自己付勢形同期装置６０は、機構６２とほ
ぼ同一であるので、ここでは説明しない。レンジ式自己
付勢形同期装置８４は、自己付勢ランプ手段の点ではほ
ぼ同一の構造及び機能であるが、円錐クラッチの予付勢
手段及びジョークラッチの非同期連結の阻止を行うピン
及びプランジャの形状が異なっている。従って、機構８
４についてはその予付勢手段及びブロッカー機構につい
てだけ説明する。
【００７２】同期装置８４は、歯車７４、７６に取り付
けられた環状摩擦部材１３０、１３２及び環状ジョー部
材７４ａ、７６ｂと、軸８２に一体成形されるか他の方
法でそれに取り付けられた外側スプライン歯８２ａと摺
動可能に噛み合った内側スプライン歯１３４ａ、１３６
ａを設けたジョークラッチ部材１３４、１１３６と、軸
方向の両側面１３８ａ、１３８ｂがジョー部材１３４、
１３６の軸方向表面１３４ｂ、１３６ｂ間に挟まれてい
る、半径方向に延在したシフトフランジ１３８と、フラ
ンジ及びジョー部材を相対軸方向移動できないように固
定するための３つのＨ形リテーナ部材１４０と、各々か
ら固定的に軸方向に延出してフランジの円周方向に離し
た開口１３８ｃ、１３８ｄを通るようにして円周方向に
間隔をおいて設けられた３本からなる１組のピン１４
６、１４８を含む環状の摩擦リング部材１４２、１４４
と、それぞれがばね１５２、及びピン１４６、１４８を
円周方向の対向方向へ付勢する２つのプランジャ１５４
を備えている３つのばねアセンブリ１５０とを有してい
る。
【００７３】ピン１４６、１４８には、対応のフランジ
の開口１３８ｃ、１３８ｄの直径よりもわずかに小径の
大径部分１４６ａ、１４８ａと、小径部分１４６ｂ、１
４８ｂと、ピンの軸線から半径方向外向きに、またここ
ではピンの軸線に直交する線に対して約４０度の角度を
付けて対応の摩擦リングに向かって軸方向に設けられた
円錐形のブロッカー肩部表面１４６ｃ、１４６ｄとが設
けられている。小径部分が対応のフランジ開口にはめ込
まれると、ピン及び対応の摩擦リングがフランジに対し
て限定回転できるため、ピンが開口内で非同心的に位置
決めされて、ピンのブロッカー肩部がフランジ開口の周
囲に形成された面取りブロッカー肩部１３８ｅ、１３８
ｆと係合する。
【００７４】次に、主に図１３及び図１４を参照しなが
らピン１４６、１４８及びばねアセンブリ１５０につい
てさらに詳細に説明すると、フランジの軸方向の両端面
１３８ａ、１３８ｂに軸方向に貫設され、両端部がフラ
ンジ開口１３８ｃ、１３８ｄに開放しているスロット１
３８ｇ内に各ばねアセンブリ１５０が配置されている。
【００７５】図１５、１６及び図１７に詳細に示されて
いるように、プランジャ１５４は板金で形成することも
できるが、好ましくは鋼等の鋳込みまたは圧縮材で形成
して、構造剛度及び表面硬さが得られるようにする。
【００７６】各プランジャには、対応のばね１５２の一
端部を収容する止まり内孔１５４ａと、対応のピンの大
径部分が開口に入ってシフトが完了した時にブロッカー
肩部に乗り上げる平坦な傾斜表面１５４ｂ、１５４ｃを
備えた頭部分とが形成されている。ばね１５２は圧縮コ
イルばねであることが好ましい。内孔の側部は、スロッ
ト壁と摺動可能に協働する側壁１５４ｄ、１５４ｅと、
フランジの表面１３８ａ、１３８ｂを摺動可能に包囲す
る側壁１５４ｆ、１５４ｇすなわち本実施例ではスロッ
トに平行に延在して内部にプランジャを緊縛せずに整合
した状態に保持するガイド溝によって定められている。
側壁１５４ｆ、１５４ｇは、フランジ開口からスロット
内へアセンブリを挿入しやすくするため、フランジ開口
１３８ｃ、１３８ｄよりも小径の円形に近い形状（図１
６）になっている。
【００７７】図１３において、ピン１４６は開口１３８
ｃ内の非同心位置へ時計回りに押し付けられており、ピ
ン１４８は開口１３８ｄ内の非同心位置へ反時計回りに
押し付けられている。そのように非同心的に位置決めさ
れ、図１３の右側から見た時に歯車７８、８０及び軸２
８、８２が反時計回りに回転すると仮定すると、同期装
置が左方向移動でアップシフトされて歯車７８を軸８２
に直結する時はいつも、ピンブロッカー肩部１４８ｃは
フランジブロッカー肩部１３８ｆと係合する位置にあ
り、同期装置が右方向移動でダウンシフトされて歯車７
４、７６及び８０を介して歯車７８を軸８２に連結する
時はいつも、ピンブロッカー肩部１４８ｃはフランジブ
ロッカー肩部１３８ｅと係合する位置にある。
【００７８】次に、多段変速機に自己付勢形同期装置を
用いた場合について説明すると、公知のように変速比歯
車を同期化するために必要な時間は、合計同期トルクの
増加に伴って減少する。さらに、反射慣性の違い、すな
わち同期化する部材の実際の慣性に摩擦が加わることか
ら、低速比歯車を同期化するために必要な作動力の量
は、高速比歯車に必要な作動力よりも大きいことが一般
的である。
【００７９】また、ダウンシフト用に変速比歯車を同期
化するために必要な作動力の量は、一般的にアップシフ
トに必要な作動力よりも大きい。さらに、変速比歯車を
同期化するために必要な作動力の量は、比の変化量に比
例して増加する。従って、レンジ歯車７８、８０間の比
の差が主変速部の比歯車間の比の差よりも相当に大きい
ため、レンジ歯車７８、８０を同期化するために必要な
作動力は、主変速部の比歯車を同期化するために必要な
作動力よりも相当に大きい。
【００８０】従って、本発明の同期装置を多段変速機に
用いる場合、低速比歯車用の同期装置のブースト比率を
高くし、高速比歯車用の機構のブースト比率を低くする
ことが好ましい。また、ある変速比歯車では、ダウンシ
フト用のブースト比率をアップシフトの場合よりも大き
くすることが好ましい。ブースト比率をそのように調節
することによって、自己付勢形同期装置を備えた変速機
の全ての変速比歯車に対して、ほぼ同一のシフトすなわ
ち同期時間が得られる。
【００８１】本発明の同期装置では、円錐クラッチ角度
α、半径比Ｒｃ／Ｒｒ及び自己付勢形ランプ角度θを変
えることによって、ブースト比率を簡単に変更すること
ができる。
【００８２】好ましくは、アップシフト用のブースト比
率をダウンシフトのブースト比率よりも小さくし、主変
速部用のブースト比率は変速比歯車の減速の減少に伴っ
て小さくし（すなわち同期装置６０のブースト比率は同
期装置６２のブースト比率よりも小さくする）、レンジ
部同期装置８４のブースト比率は主変速部の同期装置の
ブースト比率よりも大きくする。
【００８３】例えば、主変速部の同期装置のブースト比
率は１より大きく４より小さくすることができ、レンジ
部同期装置のブースト比率は３より大きく５より小さく
することができる。
【００８４】添付の図面から明らかなように、ジョー部
材１０２、１０４のいずれかが対応の歯車のジョー部材
と係合している時、フランジ１１０は軸２８と変速比歯
車５２、５４のいずれかとの間のトルク経路から遮断さ
れている。従って、比較的小さく摩耗を受け易い自己付
勢形ランプ手段は、変速比歯車の全トルク負荷の劣化影
響を受けることはない。軸の軸線２８ａに対するランプ
半径の減少に伴ってランプに作用する力が増加するの
で、これは特に自己付勢形ランプ手段が半径方向内向き
に移動する時に重要である。
【００８５】さらに、半径の違いから、ジョー部材のス
プライン１０６、１０８と軸スプライン２９との間に作
用する力は、ジョークラッチ歯間に作用する力よりも大
きい。従って、ジョー部材のスプライン１０６、１０８
と軸スプライン２９との間のスプライン連結部の軸方向
長さは、ジョークラッチ歯に十分な強度を与えるために
必要な長さよりも大きくすることが好ましい。
【００８６】本実施例では、フランジ１１０が円周方向
においてジョークラッチ部材１０２、１０４または軸２
８に固定されていないので、フランジ１１０を移動させ
るシフト機構のストロークを長くしないで軸方向スプラ
イン連結長さを延ばすことができる。このため、ジョー
部材のスプライン１０６、１０８を軸スプライン２９と
連続的に係合させることができる。
【００８７】これは特に、運転者が公知のようにして手
動操作式シフトレバーを用いてシフト機構を移動させる
時に重要である。そのようなレバーの例が、引例として
本説明に含まれる米国特許第３，８５０，０４７号に記
載されている。そのようなレバーは、シフトストローク
を長くするためには、運転者によるシフトレバーの移動
を増加させる（レバーの支点の変更による）か、ある運
転者のシフト作動力に対してシフト機構に加えられる力
を減少させることが必要である第１種レバー形であるこ
とが一般的である。
【００８８】図１８は、変速機１２と同様に２副軸遊動
主軸及び遊動主軸歯車形の複式変速機３００を示してい
る。変速機３００は、前述の主変速部１４と同一または
ほぼ同一の主変速部１４Ａをスプリッタ／レンジ形補助
変速部３０２に直列に連結した１８段前進速変速機であ
る。主変速部１４及び１４Ａがほぼ同一の構造であるこ
とから、主変速部１４Ａの詳細を繰り返して説明するこ
とはしないが、主変速部１４Ａの場合には２つの前進速
比歯車組及び対応の自己付勢形同期装置クラッチ及び機
構を削除して残りの歯車の比を適当に調節すれば、変速
機３００を１０段前進速の変速機として容易に製造でき
るようになっている。
【００８９】補助変速部３０２には２つのほぼ同一の副
軸アセンブリ３０４、３０４Ａが設けられており、各ア
センブリは、ハウジングＨ内に軸受３０８、３１０によ
って支持された補助副軸３０６と、それに固定されてそ
れと共転する３つの補助部副軸歯車３１２、３１４、３
１６とを有している。補助部副軸歯車３１２は、主軸２
８に取り付けられた補助部スプリッタ歯車３１８と常時
噛み合ってそれを支持している。補助部副軸歯車３１４
は、主軸２８の同軸端部に隣接している出力軸３２２の
端部に取り付けられた補助部スプリッタ／レンジ歯車３
２０と常時噛み合ってそれを支持している。補助部副軸
歯車３１６は、出力軸３２２に取り付けられた補助部レ
ンジ歯車３２４と常時噛み合ってそれを支持している。
【００９０】従って、補助部副軸歯車３１２及びスプリ
ッタ歯車３１８によってスプリッタ／レンジ複式補助変
速部３０２の第１歯車層または群が形成され、補助部副
軸歯車３１４及びスプリッタ／レンジ歯車３２０によっ
てその第２歯車層が形成され、補助部副軸歯車３１６及
びレンジ歯車３２４によってその第３歯車層が形成され
ている。選択的にスプリッタ歯車３１８またはスプリッ
タ／レンジ歯車３２０を主軸２８に連結したり、両歯車
３１８、３２０を主軸から切り離すために滑り非同期３
位置スプリッタ／レンジジョークラッチカラー３２６が
用いられている。選択的にスプリッタ／レンジ歯車３２
０またはレンジ歯車３２４を出力軸３２２に連結するた
めに２位置自己付勢形同期装置クラッチ機構３２８が用
いられている。自己付勢形同期装置クラッチ機構３２８
の構造及び機能は、前述のクラッチ機構８４とほぼ同一
である。
【００９１】レンジクラッチ機構３２８を右側に位置決
めして低レンジ歯車３２４を出力軸３２２に連結し、ま
たスプリッタカラー３２６を右側に位置決めして主軸２
８をスプリッタ／レンジ歯車３２０に連結し、さらにク
ラッチカラー６４を左側に位置決めして低歯車５６を主
軸２８に連結することによって、変速機３００の１８段
の前進速度比の中の最初の１０段を順次アップシフトす
ることができる。
【００９２】続いて第２低速比へのシフトは、スプリッ
タクラッチカラーを左側に位置決めしてスプリッタ歯車
３１８を主軸２８に連結することによって実施される。
第３〜第１０速度比へのシフトは、低速比について前述
したように、同期装置クラッチ機構６０、６２の各位置
においてスプリッタカラー３２６を右側または左側に位
置決めすることによって２つの速度比が得られる点を除
いて、変速機１２の場合と同様に同期装置クラッチ機構
６０、６２を連結させることによって実施される。
【００９３】第１１〜第１８速度比へのアップシフト
は、レンジ同期装置クラッチ機構を左側に位置決めして
スプリッタ／レンジ歯車３２０を出力軸に連結し、さら
に同期装置クラッチ機構６０、６２及びスプリッタカラ
ー３２６を第３〜第１０速度比に関して説明したように
位置決めすることによって実施される。
【００９４】以上の説明からわかるように、低歯車５６
を補助変速部３０２のスプリッタ部分と組み合わせるこ
とによって２つの低速比が得られ、また歯車５４、５
２、５０、１６の各々を補助変速部３０２のスプリッタ
及びレンジの両部分と組み合わせることによって、それ
ぞれ４つの前進速比が得られる。 ダウンシフトはアッ
プシフトの逆である。さらに、変速機３００は、主変速
部の比歯車の中の２組を、例えば歯車５４、５２に対応
した歯車を削除することによって、１０段前進速比の変
速機に容易に変更することができる。
【００９５】主変速部１４Ａの同期装置クラッチ機構６
０、６２は、ダウンシフトのブースト比率が１より大き
く５より小さいことが好ましい。同期装置クラッチ機構
６２の主軸歯車５４に関連した部分のブースト比率は、
同機構６２の主軸歯車５２に関連した部分のブースト比
率以上にすることが好ましい。同期装置クラッチ機構６
０の主軸歯車５０に関連した部分のブースト比率は、機
構６２の主軸歯車５４に関連した部分のブースト比率よ
りも小さく、機構６０の歯車２４に関連した部分のブー
スト比率以上にすることが好ましい。同期装置８４また
は３２８のダウンシフトブースト比率は、主変速部にお
ける最高のブースト比率とほぼ同じかそれより大きくす
ることが好ましい。アップシフトブースト比率は一般的
にダウンシフトブースト比率よりも小さいことが好まし
いが、同じでもよい。変速機３００が前述のように１０
段前進速比の変速機である場合、主変速部の同期装置の
ブースト比率の範囲は、３以上で５よりも小さいことが
好ましい。
【００９６】以上に、自己付勢形同期装置の好適な実施
例を説明してきたが、本発明の精神の範囲内において様
々な変更及び変化を加えることができる。
【００９７】
【発明の効果】本発明によれば、ピン形同期装置に自己
付勢機能を備えて、予付勢手段が摩擦手段の係合に応じ
てブロッカー手段を係合させることにより初期同期トル
クを発生し、ブロッカー手段を介して摩擦手段の初期係
合力を増大させるので、低速と高速において異なるシフ
ト時間およびシフト作動力を等化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンジ形補助部を設けた複式変速機の概略図で
ある。
【図２】図３の２ー２線に沿って見た複動式同期装置の
断面図である。
【図３】図２の３ー３線に沿って見た同期装置の部分断
面図である。
【図４】図２の４ー４線に沿って見た同期装置の一部分
の断面図である。
【図５】図２及び３の部品の斜視図である。
【図６】図２及び３のピン及びプランジャの詳細図であ
る。
【図７】図２及び３のピン及びプランジャの詳細図であ
る。
【図８】図２の機構の部分図であって、ジョークラッチ
が係合位置にあるところを示している。
【図９】図２の８ー８線に沿って見た機構の噛み合い部
分の断面図である。
【図１０】図２の８ー８線に沿って見た機構の噛み合い
部分の断面図である。
【図１１】同期装置のシフトフランジに作用する軸方向
力及びトルクを表すグラフである。
【図１２】図１２の１１ー１１線に沿って見た一方向同
期装置の断面図である。
【図１３】図１１の１２ー１２線に沿って見た一方向同
期装置の部分断面図である。
【図１４】図１２の１３ー１３線に沿って見た機構の部
分断面図である。
【図１５】図１及び２のプランジャの詳細図である。
【図１６】図１及び２のプランジャの詳細図である。
【図１７】図１及び２のプランジャの詳細図である。
【図１８】スプリッタ／レンジ複合形補助部を設けた複
式変速機の概略図である。
【符号の説明】
１２ 変速機 １６ 入力軸 ２８ 主軸 ２８ａ 主軸の軸線 ２９ｅ、１１１ａ 自己付勢形ランプ表面 ５０、５２、５４ 主軸歯車 ６０、６２ 同期装置 ９６、１１６ 摩擦部材 １００、１０４ ジョー部材 １１０ フランジ １１８ ピン １１０ｅ、１１８ｄ ブロッカー肩部 １１８ｆ 予付勢手段表面 １２２ ばね １２４ プランジャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅ ｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ. Ａ. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 23/06 F16H 3/12

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チェンジギヤ式変速機（１２）であっ
    て、 回転可能に取り付けられた軸手段（２８）に一度に１つ
    ずつ選択的に連結して変速機のアップシフト及びダウン
    シフトを行うための、それぞれ順次高い変速比になる第
    １（５４）、第２（５２）、第３（５０）及び第４（１
    ６）変速比手段を含む複数の前進変速比手段と、 各変速比手段に対応して設けられた同期装置（８６）と
    を有しており、各同期装置は、 それぞれかみ合い係合することによって、軸方向に対応
    の変速比手段（５４）側へ向けられたシフト力Ｆｏに応
    じて前記変速比手段（５４）を軸手段（２８）に摩擦的
    に同期させてかみ合い係合する摩擦手段（９６、１１
    ６）及びジョー手段（１００、１０４）を有しており、
    軸手段（２８）の軸線（２８ａ）に対する各摩擦手段
    （９６、１１６）の平均半径がＲｃであり、各摩擦手段
    はアップシフト及びダウンシフト時に係合して、それぞ
    れアップシフト及びダウンシフト同期トルクを発生する
    ようになっており、 さらに、係合することによって、同期化される前にジョ
    ー手段が係合することを防止するブロッカー手段（１１
    ０ｅ、１１８ｄ）と、 中立位置から前記変速比手段（５４）側へのシフト力Ｆ
    ｏによるシフト手段（１１０）の初期軸方向移動に応じ
    た初期係合力で摩擦手段を係合させて、摩擦手段（９
    ６、１１６）の係合に応じてブロッカー手段（１１０
    ｅ、１１８ｄ）を係合させることによって初期同期トル
    クＴｏを発生させて、またブロッカー手段を介してシフ
    ト力Ｆｏを摩擦手段に伝達することによって摩擦手段の
    初期係合力を増大させる予付勢手段（１２０、１１８
    ｄ）と、 平均半径がＲｒであって、少なくともダウンシフト同期
    トルクに応じて作動してシフト力Ｆｏに付け加えられる
    軸方向付加力Ｆａを発生して、摩擦手段の係合力をさら
    に合計係合力Ｆｔに増大させることができるようにする
    傾斜自己付勢ランプ手段（１１１ａ、２９ｅ）とを有し
    ており、 各同期装置のダウンシフトブースト比率がＦｔ／Ｆｏで
    あり、Ｆｔ／Ｆｏが少なくともＲｃ／Ｒｒ比及びランプ
    手段の角度の関数であり、 変速比手段（５４）に対応した同期装置の合計ダウンシ
    フトブースト比率は１より大きく５よりも小さい範囲で
    あり、第１変速比手段（５４）に対応した同期装置のブ
    ースト比率は、第２変速比手段（５２）に対応した同期
    装置のブースト比率以上であり、第３変速比手段（５
    ２）に対応した同期装置のブースト比率は第１変速比手
    段（５４）に対応した同期装置のブースト比率より小さ
    く、第４変速比手段（１６）に対応した同期装置のブー
    スト比率以上であることを特徴とする変速機。
  2. 【請求項２】 第１、第２、第３及び第４変速比手段を
    含む主変速部（１４）と、第１変速比手段と第４変速比
    手段との間の変速比レンジとほぼ同じかそれよりも大き
    い変速比レンジの少なくとも低速比及び高速比手段（７
    ８及び２８、８２）を含むレンジ部（１５）とが設けら
    れており、 低速比及び高速比手段に対応した同期装置（８４）が、
    第１、第２、第３及び第４変速比手段に対応した同期装
    置とほぼ同一であって、低速比手段に対応した同期装置
    のブースト比率が主変速部における最高のブースト比率
    以上であることを特徴とする請求項１の変速機。
  3. 【請求項３】 変速機が２副軸（２６、２６Ａ）、遊動
    主軸（２８）及び遊動主軸歯車形であり、 軸手段が主軸（２８）であり、 第１、第２及び第３変速比手段の各々が、主軸（２８）
    に取り付けられた主軸歯車（５４、５２、５０）であ
    り、 副軸（２６、２６Ａ）の各々に少なくとも同一の第１、
    第２及び第３副軸歯車（４４、４２、４０）群が取り付
    けられて、それぞれ第１、第２及び第３主軸歯車（５
    ４、５２、５０）と常時噛み合っていることを特徴とす
    る請求項１または２の変速機。
  4. 【請求項４】 摩擦手段（９６、１１６）及びランプ手
    段（１１１ａ、２８）のＲｃ／Ｒｒ比が１〜４であり、
    ランプ手段の角度が軸手段の軸線（２８ａ）に直交する
    平面に対して５０〜８０度であることを特徴とする請求
    項１ないし３のいずれかの変速機。
  5. 【請求項５】 各同期装置（８６）は、シフト手段を形
    成する半径方向に延在したフランジ（１１０）と、ジョ
    ー手段の軸方向に移動可能なジョー部材（１０４）を形
    成する部材と、それぞれジョー部材（１０４）及び軸手
    段（２８）に形成された内側及び外側の噛み合いスプラ
    イン（１０８、２９）とを含むピン形であり、自己付勢
    ランプ手段は、それぞれフランジ（１１０）及び軸手段
    （２８）に取り付けられてランプ手段（１１１ａ、２９
    ｅ）を形成している少なくとも第１及び第２ランプ表面
    （１１１ａ、２９ｅ）を含むことを特徴とする請求項１
    ないし４のいずれかの変速機。
  6. 【請求項６】 ジョー部材（１０４）と共に軸方向移動
    できるようにフランジ（１１０）を取り付けると共に、
    フランジ（１１０）をジョー部材（１０４）及び軸手段
    （２８）に対して限定円周方向移動可能にする手段（１
    １２）が設けられていることを特徴とする請求項５の変
    速機。
  7. 【請求項７】 チェンジギヤ式変速機（１２）であっ
    て、 回転可能に取り付けられた軸手段（２８）に一度に１つ
    ずつ選択的に連結して変速機のアップシフト及びダウン
    シフトを行うための、それぞれ順次高い変速比になる第
    １及び第２変速比手段（５４、５２）を含む複数の前進
    変速比手段（５４、５２、５０、１６）を有する主変速
    部（１４Ａ）と、 各変速比手段（５４、５２）に対応して設けられた同期
    装置（８６）とを有しており、各同期装置は、 それぞれかみ合い係合することによって、軸方向に対応
    の変速比手段側へ向けられてシフト手段（１１０）を前
    記変速比手段の方へ移動させるシフト力Ｆｏに応じて前
    記変速比手段（５４、５２）を軸手段（２８）に摩擦的
    に同期させてかみ合い係合する摩擦手段（９６、１１６
    及び９４、１１４）及びジョー手段（１００、１０４及
    び９８、１０２）を有しており、軸手段（２８）の軸線
    （２８ａ）に対する各摩擦手段の平均半径がＲｃであ
    り、各摩擦手段（９６、１１６及び９４、１１４）はア
    ップシフト及びダウンシフト時に係合して、それぞれア
    ップシフト及びダウンシフト同期トルクを発生するよう
    になっており、 さらに、係合することによって、同期化される前にジョ
    ー手段（１００、１０４及び９８、１０２）が係合する
    ことを防止するブロッカー手段（１１０ｅ、１１８ｄ及
    び１１０ｄ、１１８ｃ）と、 中立位置から前記変速比手段（５４、５２）側へのシフ
    ト力Ｆｏによるシフト手段（１１０）の初期軸方向移動
    に応じた初期係合力で摩擦手段を係合させて、摩擦手段
    （９６、１１６及び９４、１１４）の係合に応じてブロ
    ッカー手段（１１０ｅ、１１８ｄ及び１１０ｄ、１１８
    ｃ）を係合させることによって初期同期トルクＴｏを発
    生させて、またブロッカー手段を介してシフト力Ｆｏを
    摩擦手段に伝達することによって摩擦手段の初期係合力
    を増大させる予付勢手段（１２４、１１８ｆ、１１８
    ｅ）と、 平均半径がＲｒであって、少なくともダウンシフト同期
    トルクに応じて作動して、シフト力Ｆｏに付け加えられ
    る軸方向付加力Ｆａを発生して、摩擦手段の係合力をさ
    らに合計係合力Ｆｔに増大させる傾斜自己付勢ランプ手
    段（１１１ａ、２９ｅ及び１１１ｄ、２９ｇ）とを有し
    ており、 各同期装置（８６）のダウンシフトブースト比率がＦｔ
    ／Ｆｏであり、Ｆｔ／Ｆｏが少なくともＲｃ／Ｒｒ比及
    びランプ手段の角度の関数であり、 変速比手段（５４、５２）に対応した同期装置の合計ダ
    ウンシフトブースト比率は２より大きく５よりも小さい
    範囲であり、第１変速比手段（５４）に対応した同期装
    置のブースト比率は、第２変速比手段（５２）に対応し
    た同期装置のブースト比率以上であり、 ス プリッタ及びレンジ組み合わせ変速部（３０２）が主
    変速部（１４Ａ）に直列に連結されており、スプリッタ
    部には、第１及び第２主変速比手段（５４、５２）間の
    変速比レンジより小さい変速比レンジの第１及び第２ス
    プリッタ速度比手段（３２０、３１８）と、スプリッタ
    速度比手段（３２０、３１８）を選択的に主軸（２８）
    に連結する摺動可能なスプリッタクラッチ（３２６）と
    が設けられ、レンジ部（３０２）には、第１及び第２主
    変速比手段（５４、５２）の変速比レンジより大きい変
    速比レンジの低速及び高速レンジ比手段（３２４、３２
    ０）が設けられており、 第１及び第２主変速比手段（５４、５２）に対応した同
    期装置（８６）とほぼ同一のレンジ同期装置（３２８）
    が設けられており、低速レンジ比手段（３２４）に対応
    したレンジ同期装置（３２８）のブースト比率が主変速
    部（１４Ａ）の場合のブースト比率以上であることを特
    徴とする変速機。
  8. 【請求項８】 変速機が２副軸（２６、２６Ａ）、遊動
    主軸（２８）及び遊動主軸歯車形であり、 軸手段が主軸（２８）であり、 第１、第２及び第３変速比手段（５４、５２、５０）の
    各々が、主軸（２８）に取り付けられた主軸歯車であ
    り、 副軸（２６、２６Ａ）の各々に少なくとも同一の第１、
    第２及び第３副軸歯車（４４、４２、４０）群が取り付
    けられて、それぞれ第１、第２及び第３主軸歯車（５
    ４、５２、５０）と常時噛み合っていることを特徴とす
    る請求項７の変速機。
  9. 【請求項９】 摩擦手段（９６、１１６及び９４、１１
    ４）及びランプ手段（１１１ａ、２９ｅ及び１１１ｄ、
    ２９ｇ）のＲｃ／Ｒｒ比が１ないし４であり、ランプ手
    段の角度が軸手段の軸線（２８ａ）に直交する平面に対
    して５０ないし８０度であることを特徴とする請求項７
    または８の変速機。
  10. 【請求項１０】 各同期装置（８６）は、シフト手段を
    形成する半径方向に延在したフランジ（１１０）と、ジ
    ョー手段の軸方向に移動可能なジョー部材（１０４）を
    形成する部材と、それぞれジョー部材（１０４）及び軸
    手段（２８）に形成された内側及び外側の噛み合いスプ
    ライン（１０８、２９）とを含むピン形であり、自己付
    勢ランプ手段は、それぞれフランジ（１１０）及び軸手
    段（２８）に取り付けられてランプ手段（１１１ａ、２
    ９ｅ）を形成している少なくとも第１及び第２ランプ表
    面（１１１ａ、２９ｅ）を含むことを特徴とする請求項
    ７ないし９のいずれかの変速機。
  11. 【請求項１１】 ジョー部材（１０４）と共に軸方向移
    動できるようにフランジ（１１０）を取り付けると共
    に、フランジ（１１０）をジョー部材（１０４）及び軸
    手段（２８）に対して限定円周方向移動可能にする手段
    （１１２）が設けられていることを特徴とする請求項１
    ０の変速機。
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