JP3598477B2 - 複式歯車変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段速度比主変速部（以下、主部ともいう）を多段速度比補助変速部（以下、補助部ともいう）に直列に接続した複式変速機、特に、シフトレール（以下、シフトロッドまたはシフトバーともいう）インターロック機構を備えたそのような変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
手動シフト式の多段速度比主変速部を、一般的にレンジ（大減速比）形、スプリッタ（小減速比）形またはレンジ／スプリッタ複合形の少なくとも１つの補助変速部に直列に接続した機械式の複式歯車変速機は公知である。補助変速部は、一般的に主変速部の入力側及び出力側の少なくとも一方に設けられるが、本発明の範囲内において、トランスファケースまたは多段速度ドライブアクスル等の他の装置を含んでもよい。そのような複式変速装置の例が、米国特許第４，７５４，６６５ 号及び第４，９４４，１９７ 号に記載されており、これらの両特許は本発明の譲受人に譲渡され、それらの開示内容は参考として本説明に含まれる。
【０００３】
当業者には公知のように、レンジ補助部シフト移行中には主変速部をニュートラルに保持すること、及び／または、主変速部がニュートラルにないときには補助部のシフトを阻止／禁止することを達成するためには、主変速部と補助変速部との間に何らかのインターロック機構を設けることが必要である。このようなレンジインターロック機構の例が、前述の米国特許第４，９４４，１９７ 号及び本発明の譲受人に譲渡され、参考として本説明に含まれる米国特許第４，４４５，３９３ 号に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインターロック機構は、基本的なインターロック機能に関してはほぼ満足できる作動をするが、公知のインターロック機構では完全には満足できない一定の作動状態がある。例えば、補助部がレンジ／スプリッタ複合形である複式変速機では、変速機を比較的高いギヤ（例えば前進１６速変速機において第１６速ギヤ）に連結した状態で運転者が車両を停止させたときに問題が生じる。この場合、必然的にレンジ／スプリッタ補助変速部は「高／高」状態でなければならない。後に（例えば翌朝）、運転者が車両の作動を再開して、変速機を低いギヤにシフトしようとするとき、インターロック機構がレンジシフト（すなわち高レンジから低レンジへのシフト）を阻止するため、変速機を第９速ギヤ（すなわち「高」レンジの最低ギヤ）までしか「ダウン」シフトできない。なぜなら、一般的に、停車中でのレンジシフトは、主変速部をニュートラル以外のギヤへシフトして主軸を回転させなければ行うことができず、主軸の回転によって補助部のシンクロナイザのブロッキングが解除されて補助部を高レンジから低レンジへシフトできるようになるが、補助部シフト移行中にはインターロック機構が主部のシフトを阻止するので主軸を回転させることができないからである。これは特に、変速機内のオイルが低温で高粘度の停止期間後に言えることで、このような状態では、シンクロナイザがローブロッカに「引っかかる（ｈｕｎｇ ｕｐ ）」傾向がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、インターロック機構が本来ならば補助部のシフトを阻止する状況において、補助部のシフトを容易に行えるようにする改良形複式歯車変速機を提供することである。
【０００６】
本発明のさらに具体的な目的は、インターロック機構が係合している状況において、補助部内のシフトを容易にするため、主軸を一定量だけ回転できるようにする改良形複式歯車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】
本発明の上記及び他の目的は、直列に連結された多段速度比主変速部と補助変速部とを含む形式の改良形複式歯車変速機を提供することによって達成される。。前記主変速部は、ニュートラル位置すなわち非変位位置からその内部を軸方向に移動して選択された主変速部ギヤ比のそれぞれの連結及び切り離しを行うことができる少なくとも１つの第１シフトロッドを含むシフト制御アセンブリを備えている。前記補助変速部は、その内部を軸方向に移動して選択された補助変速部ギヤ比の連結及び切り離しを行うことができる少なくとも１つの第２シフトロッドを備えている。さらに、前記複式変速機には、第１シフトロッドと係合して、その軸方向非変位位置からの軸方向移動を阻止するとともに、第２シフトロッドの軸方向移動を許容する第１位置と、第２シフトロッドと係合して、その軸方向移動を阻止するとともに、第１シフトロッドの軸方向移動を許容する第２位置との間で作動可能なインターロックピン部材を有する形式のシフトロッドインターロック機構が含まれている。
【０００８】
改良形変速機は、第１シフトロッドが、少なくとも１つの通常位置と、主変速部のニュートラルでない所定ギヤ比に対応したインターロック解除位置とを有していることを特徴としている。第１シフトロッドには、第１シフトロッドがインターロック解除位置で軸方向変位位置にあるとき、インターロックピン部材を受入れる受入れることによって第２シフトロッドの軸方向移動を許容するインターロック凹部が設けられている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下の説明において、便宜上一定の用語を用いるが、それらは参考にすぎず、限定的なものではない。「上方」「下方」「右方向」及び「左方向」は、参照している図面上での方向を示している。「前方」及び「後方」は、それぞれ従来通りに車両に取り付けた時の変速機の前及び後端部を示しており、図１において変速機の左側及び右側である。「内方」及び「外方」は、それぞれ、装置またはそれの指定部品の構造中心に対して、向かう方向及び離れる方向を示している。以上の定義は、上記用語及びその派生語及び類似語に適用される。
【００１０】
「複式変速機」は、主変速部と補助変速部とを直列に連結することによって、主変速部で選択された歯車減速比をさらに補助変速部で選択された歯車減速比と組み合わせることができるようにした変速装置すなわち歯車変速装置を表すために用いられている。ここで使用されている「アップシフト」は、低速ギヤ比から高速ギヤ比へのシフト動作のことであり、ここで使用されている「ダウンシフト」は、高速ギヤ比から低速ギヤ比へのシフト動作のことである。
【００１１】
図１は、１６速複式変速機１１を概略的に示している。変速機１１は、２速スプリッタ部１３と、前進４速主部１５と、２速レンジ部１７とをすべて直列に連結した「（２）×（４）×（２）」形の１６速変速機である。変速機１１の歯車機構は、直歯形でもはすば形でもよい。
【００１２】
入力軸１９は、軸受２１によって変速機ハウジング前壁（図示せず）内に支持され、２つの入力歯車２３及び２５に挿通されており、これらの歯車２３，２５が同期クラッチ２７によって入力軸１９に選択的にクラッチ連結されることによって、２速スプリッタ入力部が形成されている。
【００１３】
前方副軸アセンブリ２９の各々は、副軸歯車３３、３５、３７、３９、４１及び４３を担持している副軸３１を備えている。歯車３３及び３５は、それぞれ入力歯車２３及び２５と常時噛み合っている。主部１５内において、歯車３７、３９、４１及び４３は、それぞれ主軸歯車４５、４７、４９及び後退主軸歯車５１と噛み合った後退アイドラ（図示せず）と常時噛み合っている。複動形同期クラッチ５３及び５５が主軸５７上に設けられており、主軸５７を入力軸１９または主軸歯車４５、４７及び４９のうちの選択されたものにクラッチ連結するようになっている。非同期形クラッチ５９は、後退主軸歯車５１を主軸５７にクラッチ連結するために用いられている。
【００１４】
主軸５７の後端部が２速レンジ部１７内へ延出しており、それに歯車６１が共転可能に固定されている。１対の補助部副軸アセンブリ６３の各々は、２つの補助部副軸歯車６７及び６９を担持している補助部副軸６５を備えている。歯車６７は、補助部入力歯車６１と常時噛み合っているのに対して、歯車６９は、出力軸７３が挿通された出力歯車７１と常時噛み合っている。出力軸７３は、軸受７５によってハウジングの後端部壁（図示せず）内に支持されている。２位置同期形レンジクラッチ７７は、出力軸７３によって担持されており、出力歯車７１または主軸５７を出力軸７３にクラッチ連結するために用いられる。
【００１５】
変速機１１のシフトパターンが図２に概略的に示されており、上下方向（矢印Ｒ）の分割がレンジ部１７のシフトを表しているのに対して、水平方向（矢印Ｓ）の分割がスプリッタ部１３のシフトを表している。しかし、請求項に特記された範囲を除いて、本発明がいずれの特定のシフトパターンにも限定されないことは、当業者には理解されるであろう。
【００１６】
本実施形態では、スプリッタ部１３が主部１５の前方に配置されているが、本発明がそれに限定されないことは、当業者には理解されるであろう。あるいは、スプリッタ部をレンジ部１７と結合させて、単一の補助部を主部１５の後方に配置することもできる。さらに別の変更例として、本発明は、スプリッタ部を全く備えず、主部１５及びレンジ部１７のみを備えた変速機にも適用できる。
【００１７】
次に、主に図３を参照しながら、主部１５及びレンジ部１７をシフトするためのシフト制御ユニットについて説明する。シフト制御ユニットは、変速機１１の上部開口に取付けられるシフトバーハウジングアセンブリ８１を備えている。シフトバーハウジング８１は、その内部に第１シフトバー（「シフトレール」とも呼ばれる）８３（第１シフトロッド）と第２シフトバー（すなわちシフトレール）８５（第２シフトロッド）とを独立して軸方向に移動可能に支持している。シフトレール８３及び８５の各々は、それと共に軸方向移動するシフトフォーク（図示せず）を担持している。
【００１８】
本実施形態のシフトレール８３の構造及び作動は、本発明の譲受人に譲渡され、参考として本説明に含まれる米国特許第４，９２０，８１５ 号に記載されているものであることが好ましい。このように、シフトレール８３は、軸方向（図３の右から左へ、また、左から右へ）及びシフトレール８３の軸線８７回りの回転方向の両方に移動可能である。シフトレール８３の機能は、主軸歯車４５、４７、４９及び後退主軸歯車５１を主軸５７に連結するためのものである。
【００１９】
第２シフトレール８５は、軸方向のみに移動し、シフトバーハウジング８１から軸方向にレンジ部１７内へ延出したシフトレール延長部分８９と作動連動しており、これがレンジクラッチ７７と作動連結することによって、図２に関連して説明したように、低レンジ及び高レンジの選択を行うことができる。
【００２０】
符号９１で概略示されるインターロック機構は、シフトレール８３及び８５が図３に示されている中央のニュートラル位置（シフトレール８５に関しては、低レンジまたは高レンジ連結位置）から同時に移動することを阻止するために設けられている。ここで、本発明によれば、両シフトレール８３，８５がそれらの図３に示されている位置から同時に変位できないというインターロック機構の「通常の作動」に対して１つの例外を設けている。
【００２１】
シフトバーハウジング８１には、当業者には公知のように、標準的な直接制御シフトレバーか、遠隔操作機構のクロス軸のいずれかによって担持されたシフトフィンガ（図示せず）を受入れるための開口９３が設けられている。シフトレール８３は、それと共に回転及び軸方向移動するように固定されたブッシュ部材９５を担持しており、これにほぼ上向きに形成されたソケット９７が、シフトフィンガの下端部を受けて、それとボール及びソケット形の接続が行われるようになっている。
【００２２】
次に、図３及び図４を参照しながら、インターロック機構９１を詳細に説明する。シフトレール８３は、その前端部（図３の左端部）側に環状溝９９を備えている。同様に、シフトレール８５は、その前端部側に環状溝１０１ （図３のみに図示されている）を備えている。シフトレール８３とシフトレール８５との間には、環状溝９９に係合する第１位置と環状溝１０１ に係合する第２位置との間で作動可能なインターロックピン１０３ （インターロックピン部材）が配置されており、その軸方向両端部は、好ましくは傾斜面を有する円錐台形に形成する。また、本実施形態では、以下に説明する理由から、シフトレール８３には、環状溝９９に開口する軸方向溝１０５ （インターロック凹部）が設けられている。
【００２３】
インターロック機構９１の一般的な作動は、前述の米国特許第４，４４５，３９３ 号及び第４，９４４，１９７ 号を参照すれば理解されるであろう。簡単に説明すると、シフトレール８３が図３に示されているニュートラル位置にあるとき、レンジ部のシフトレール８５は、図３に示されている位置（低レンジまたは高レンジ連結位置）からいずれかの方向へ軸方向に移動することができる。シフトレール８５が軸方向に移動すると、インターロックピン１０３ の上端部が環状溝１０１ に整合しなくなって、代わりにシフトレール８５の大径部分の１つと係合する。このため、シフトレール８５が図３に示されている位置（低レンジまたは高レンジ連結位置）から軸方向に変位した状態では、インターロックピン１０３ は下向きに押し付けられて、シフトレール８３の環状溝９９と係合するので、シフトレール８３は同期クラッチ５３または５５の一方と係合するために軸方向移動することができない。
【００２４】
「従来の技術」で説明したように、レンジシフトを行うことが望まれるが、主軸をある程度回転させて、レンジ部１７内のシンクロナイザのブロッキングを解除しなければ、実際にそのようなレンジシフトを実行できない一定の状況がある。
【００２５】
そのような状況に対応するため、軸方向溝１０５ が設けられている。前述したように、主部１５内の様々なギヤ比を選択するためのシフトレール８３の作動は、シフトレール８３を軸方向及び回転方向へ移動させることによって行われる。
【００２６】
本実施形態では、軸方向溝１０５ は、シフトレール８３が後退ギヤを選択してクラッチ５９に係合するように移動したとき、すなわち、通常位置からインターロック解除位置へ移動したとき、インターロックピン１０３ の下端部に対向するような部位に設けられている。
【００２７】
従って、例えば第１６速ギヤ（高レンジ）から第１速ギヤ（低レンジ）へシフトすることが必要な場合、前述したように、運転者は後退ギヤに対応した軸方向及び回転方向位置へシフトレール８３を移動させることができる。このシフトレール８３の移動位置では、インターロックピン１０３ が軸方向溝１０５ に受入れられる。したがって、主部１５が「ギヤ連結」状態にあっても、インターロックピン１０３ が軸方向溝１０５ 内に受入れられている事実から、シフトレール８５の高レンジ位置から低レンジ位置への移動が許容される。加えて、シフトレール８３が後退ギヤ位置にあるとき、レンジ部１７内のシンクロナイザのブロッキングの解除を容易に行うために十分な主軸５７の回転を得ることができる。
【００２８】
レンジ部１７が低レンジ位置へ移動すれば、運転者はシフトレール８３を後退ギヤ位置から第１速ギヤ位置へ移動させることができ、通常のシフトパターンで進行する準備ができる。
【００２９】
本発明を単一のシフトレール８３を備えた主部１５について説明してきたが、本発明がそれに限定されないことは、当業者には理解されるであろう。変更例として、例えば、主部に複数の平行なシフトレールを設けて、これらのシフトレールと補助部に対応したシフトレールとの間にインターロックを配置することも可能である。そのような状況では、後退ギヤの選択に使用される主部用のシフトレールに段差（ｎｏｔｃｈ） 溝（ｓｌｏｔ）等の凹部（ｒｅｃｅｓｓ）または他の適当な構造をインターロックピンに対向させて設けることによって、特定のレールが後退ギヤを選択したときは、常に、インターロックピンが段差、軸方向溝または凹部等に係合できるようにする。そして、前記実施形態で説明したようにして補助部の所望シフトを行うことができ、また、ある特定のシフトレールを後退ギヤ位置に移動させることによって、補助部内のシンクロナイザのブロッキングを解除して補助部の所望シフトを実行できるようにするために必要な主軸５７の回転を得ることができる。
【００３０】
また、本発明は、レンジ部１７のシフト中に主部１５を後退ギヤにシフトすることについて説明してきたが、本発明はそれに限定されるものではない。しかしながら、後退ギヤは非常に低いギヤ比で主軸５７をある程度回転させるため、後退ギヤが一般的に好ましい。もちろん、本発明の目的に対しては、主軸５７の回転方向が関係ないことは、当業者には理解されるであろう。
【００３１】
以上に本発明をある程度詳細に説明してきたが、明細書を読んで理解すれば、当業者であれば様々な変更を考えることができるであろう。そのような変更は、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の範囲内にある限り、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用できる形式の複式歯車変速機の一例を示す概略図である。
【図２】図１の変速機のシフトパターンの概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る変速機のシフトバーハウジングアセンブリを幾分概略的に示す上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る変速機のシフトレールの要部を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ 複式変速機
１５ 主変速部
１７ 補助変速部
８１ シフトバーハウジングアセンブリ
８３ シフトレール
８５ シフトレール
９１ インターロック機構
９９ 環状溝
１０３ インターロックピン
１０５ 軸方向溝

Claims (4)

1. 多段速度比主変速部（１５）と多段速度比補助変速部（１７）とを直列に連結し、さらに、インターロック機構を設けた複式歯車変速機（１１）であって、
   前記主変速部（１５）は、選択された主変速部ギヤ比のそれぞれの連結及び切り離しを行うために、その内部をニュートラル位置すなわち非変位位置から軸方向に移動可能な少なくとも１つの第１シフトロッド（８３）を含むシフト制御アセンブリ（８１）を備え、
   前記補助変速部（１７）は、選択された補助変速部ギヤ比の連結及び切り離しを行うために、その内部を軸方向に移動可能な少なくとも１つの第２シフトロッド（８５）を備え、
   前記インターロック機構は、前記第１シフトロッド（８３）と係合してその前記ニュートラル位置からの軸方向移動を阻止するともに前記第２シフトロッド（８５）の軸方向移動を許容する第１位置と、前記第２シフトロッド（８５）と係合してその軸方向移動を阻止するとともに前記第１シフトロッド（８３）の軸方向移動を許容する第２位置との間で作動可能なインターロックピン部材（１０３） を含んでおり、
   （ａ）前記第１シフトロッド（８３）は、少なくとも１つの通常位置と、前記主変速部のニュートラルでない所定ギヤ比に対応するインターロック解除位置とを有し、
   （ｂ）前記第１シフトロッド（８３）には、該第１シフトロッドが前記インターロック解除位置で軸方向変位位置にあるとき、前記インターロックピン部材（１０３） を受入れることによって前記第２シフトロッド（８５）の軸方向移動を許容するインターロック凹部（１０５） が設けられていることを特徴とする複式歯車変速機。
2. 前記第１シフトロッド（８３）には、該第１シフトロッドが前記ニュートラル位置にあるとき、前記インターロックピン部材（１０３） を受入れるように配置された環状溝（９９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の複式歯車変速機。
3. 前記インターロック凹部（１０５） は、前記環状溝（９９）に直接隣接配置されて開口連通しており、前記第１シフトロッド（８３）の前記通常位置から前記インターロック解除位置への移動によって、前記第１シフトロッド（８３）に対する前記インターロックピン部材（１０３） の位置が前記環状溝（９９）から前記インターロック凹部（１０５） へ移動するようになっていること特徴とする請求項２に記載の複式歯車変速機。
4. 前記インターロック凹部（１０５） は、前記インターロックピン部材（１０３） に対して、前記主変速部（１５）において後退ギヤを選択したときの前記第１シフトロッド（８３）の移動に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の複式歯車変速機。

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