JP4379665B2 - 歯車箱アダプター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は標準歯車箱を順序歯車箱に変更するために標準歯車箱に挿入するための歯車箱アダプターに関するものである。ここで使用している用語“標準歯車箱”は、一方のギヤーから他方のギヤーに切換えるため、どのギヤーの噛合せを外し、そしてどのギヤーを新たに噛合わせるかに依存する方向にギヤーレバーを移動させねばならない歯車箱を意味する。用語“順序歯車”はアップするギヤーに変更するために常に１方向にギヤーレバーを移動させ、ダウンするギヤーに変更するために常にそれと反対の方向にギヤーレバーを移動させる歯車箱を意味する。
【０００２】
順序歯車箱は、ギヤーレバーを目で見ることなく迅速なギヤー変更が必要とされるレーシングカー（競技用の車）やラリーカー（ラリー用の車）に特に必要である。
【０００３】
【背景技術】
特定の目的に応ずるようつくられた順序歯車箱は周知であるが、標準歯車箱よりかなり高価である。更に、周知の順序歯車箱は比較的遅いギヤー変更を備え、エンジンはギヤー変更にあたって無負荷状態にしなければならず、そのため自動車はギヤー変更のための時間（典型的には約０．１秒）だけ減速され、その結果約３．５ｋｐｈの失速をもたらすことになる。
【０００４】
従って本発明の目的は標準歯車箱を順序歯車箱に変更するために標準歯車箱に挿入することができる歯車箱アダプターを提供するもので、特にギヤー変更を迅速（典型的には０．０２秒）にかつ全スロットルで行うことができ、それによりギヤー変更中に自動車を失速させることのない順序歯車箱に組合せることができる歯車箱アダプターを提供することにある。
【０００５】
【発明の概要】
本発明による歯車箱アダプターは回転できるように歯車軸に係合可能にさせたハブと、ハブ内に取付けられた少なくとも１つのピストンと、ピストンを第１方向に移動させるように流体をハブの外部からピストンに供給するための供給手段と、ピストンに隣接する少なくとも１つのクラッチ手段とを備え、クラッチ手段の一側部をハブに係合させ、クラッチ手段の異なる他側部をハブに隣接する歯車軸上に配置させた歯車に係合可能にし、ピストンの第１方向への移動が歯車と歯車軸を駆動係合させるためにクラッチを相互に係合するように構成したものである。
【０００６】
ピストンとクラッチ手段の双方は環状であり、そして互いに同軸であると共にハブと同軸であることが好ましい。ハブも前記歯車軸と同軸的に係合できることが好ましい。
【０００７】
アダプターは好ましくはハブの外周の少なくとも一部分を包囲するケーシングを備え、該ケーシングはハブ上に取付けられていて、ハブと共に回転しないようにし、ケーシングの内側とハブの外側との間に少なくとも１つの第１流体流路を形成し、該第１流体流路はハブを通って形成された少なくとも１つの第２流体流路を構成するピストンに流体を供給する第１流体流路と連通されている。
【０００８】
液圧作動形式のピストン、クラッチおよびハブを歯車箱に配設することは周知であるが、周知の装置は圧力流体を歯車軸に供給するものである。この構成は現存する標準歯車箱において、歯車軸には油圧流路を備えることはできないので、この構成を現存する歯車箱に適応できない。
【０００９】
本発明は、同期ハブとコーンを取外した標準歯車箱を備え、本発明による歯車箱アダプターを各歯車に取付けた上述した順序歯車箱を提供する。本発明のアダプターを使用するために各歯車を個々に適応させることができるが、各アダプターが標準歯車箱における一対の隣接歯車間に取付けられるように本発明の複式アダプターを使用することが好ましい。
【００１０】
標準歯車箱の全ての歯車を本発明のアダプターに適応させることが好ましいが、標準歯車箱の特定の歯車に限って適応させ、残りの歯車を周知の方法で運転させておくこともできる。
【００１１】
上述した順序歯車箱は順次作動機構を介して一組のソレノイド弁に接続されている２つのマイクロスイッチから成る電子制御装置を備え、ソレノイド弁が開放されると流体がピストンに供給され、そしてソレノイド弁が閉鎖されると流体がピストンから抜取られるように１つのソレノイド弁をピストンに対して流体を供給するための供給手段に接続し、この電子制御手段は第１マイクロスイッチが閉じられるたびに、順次作動機構が開放されているソレノイド弁も閉鎖し、そして予め決められた第１順序の次のソレノイド弁を開放し、また第２マイクロスイッチが閉じられるたびに、順次作動機構が開放されているソレノイド弁も閉鎖し、そして予め決められた第２順序の次のソレノイド弁を開放するようになっている。
【００１２】
クラッチ手段はハブに回転可能に係合され、かつハブの長手方向軸線に平行に往復運動可能な一連の第１離間板と、歯車軸上に取付けられた歯車と係合可能で、かつハブの長手方向軸線に平行に往復運動可能な一連の第２離間板とからなり、一連の第１離間板と一連の第２離間板とを互いに交互に嵌挿させたクラッチパックから構成されている。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
図１および図２に関し、歯車箱アダプター２は中央スプライン軸３から成り、該中央スプライン軸３上にはハブ４と、第１歯車５と、第２歯車６と、２つのピストン７、８と、クラッチパック９、１０とが取付けられている。
【００１４】
軸３は標準歯車箱の主軸であって外側にスプラインが施され、そして公知の方法で駆動される。ハブ４は内側にスプラインが施され、ハブ４のスプラインは軸３のスプラインに係合しているので、ハブ４は軸３により回転する。
【００１５】
第１歯車５と第２歯車６は標準歯車箱の一部を形成する周知の形式の歯車であり、軸３に対して自由に回転できるが、軸３の全長に対して所定の位置に固定されている。
【００１６】
ハブ４は軸３と同軸の中央部分４ａを有し、中央部分４ａはその外周の回りにリム１１を備えている。リム１１は中央部分４ａよりも幅が広い。
【００１７】
ハブ４の中央部分４ａを超えるリムの延長部は２つの環状凹部を備え、該環状凹部内にはピストン７、８とクラッチパック９、１０が軸３と同軸的に取付けられている。
【００１８】
各ピストン７、８は環状であってハブ４の中央部分４ａの片側に隣接して流路１３、１４によりハブ４から一定の間隔を有して取付けられている。流路１３、１４はハブ４内に形成した対応流路１５、１６に接続され、該流路１５、１６を通して圧力流体が以下に説明するように流路１３、１４に供給できる。
【００１９】
複数組の環状シール材１７、１８、１９、２０はピストン７、８の端縁と歯車５、６及びハブ４の隣接壁との間の間隙をそれぞれ封止する。
【００２０】
前記流路１５と１６との間のリム１１の外壁の回りには別の環状シール材２１（たとえば鋳鉄製シール環）が延伸している。このシール材２１はリムの外壁とハブ４を包囲しかつ環状クリップ２３によりハブ４上に配置されたケーシング２２との間に延伸している。ハブ４とケーシング２２の対向面間にブッシュ２４が配置され、ハブ４が回転している間に、ケーシング２２を静止したままにさせることができる。変形例として、シール材２１と、リムの外壁とケーシング２２の内壁との間の流路１５b、１６b中の圧力流体との組合せが実際には軸受として有効に作用するので、前記ブッシュ２４を省略させることができる。
【００２１】
流路１５と１６に対応する流体流路１５ａ、１６ａがケーシング２２内に形成されており、該流体流路１５ａ、１６ａを通して圧力流体を供給する。
【００２２】
各クラッチパック９、１０は一連の環状青銅板２６と、該環状青銅板２６と交互に挿入させた一連の環状鋼板２５とからなっている。各鋼板２５は４つの等距離に離間させた座２７（図２ａ参照）を形成してあるが、座２７はリム１１の隣接面に形成した対応溝（図示せず）と係合するような寸法と構成を有しているので、前記鋼板２５はハブ４と共に回転するが、ハブ４に対し矢印ＡとＢで示した方向に移動することができる。
【００２３】
変形例において、前記鋼板２５は座２７の代りに外側にスプラインを形成することができるが、このスプラインは前記リム１１に形成した対応スプラインと係合する。
【００２４】
各青銅板２６はその内周の回りにスプライン２８を形成させてある。このスプライン２８は歯車５、６の隣接部分３０上の対応溝（図示せず）に収容されているので、青銅板２６は歯車５、６と共に回転するが、歯車に対し矢印ＡとＢの方向に移動することができる。
【００２５】
銅板２６はスプラインよりはむしろ座を形成することもできる。そのうえ、クラッチパックが形成される材料は種々のものが可能であり、許容できる摩耗特性を有し、良好な摩擦把握特性を備える適当な材料であればどのようなものでも使用できる（たとえば炭素繊維、焼結青銅）。
【００２６】
本発明を用いて標準歯車箱の全体を変更するためには、同期ハブとコーンのすべてを標準歯車箱から取外し、そして上述した歯車箱アダプターを各組の歯車、すなわち第１／第２歯車と第３／第４歯車との間に取付けることが必要である。逆歯車に対しては、標準クラッチ装置が保持されるか、あるいは以下に説明する単一歯車アダプターが使用できる。標準歯車箱が奇数の前進歯車を有する場合、標準クラッチ装置がこの“奇数”の歯車に使用されるか、あるいは単一歯車アダプターが利用できるかのいずれかとなる。
【００２７】
上述したアダプターを単一歯車アダプターに変形するには、図１に示したハブを、図１のＸ−Ｘ線で適当な盲壁を用いて終端させれば、有効に２つに分割させることになる。これで単一歯車アダプターを備えることができる。多重歯車箱の各歯車に単一歯車アダプターを備えることができるが、非常に小型の構造を提供できるので、図１に示したように２歯車アダプターの使用が好ましい。
【００２８】
図１に示した構成を拡げることにより３つ又はそれ以上の歯車用の単一ユニットとしてアダプターを構成することも可能である。そのうえ、本発明は現存する歯車箱用のアダプターとして説明しているが、本発明のアダプターを組込んで最初から新しい歯車箱をつくることが可能である。
【００２９】
上述した装置は適切な制御装置によって制御でき、好ましくは図３に示した電子液圧装置で制御させることができる。
【００３０】
制御装置は第１マイクロスイッチ３２と第２のマイクロスイッチ３３に接続されている電子操作レバー（図示せず）を備え、電子操作レバーを一方の方向に移動させると、前記第１マイクロスイッチ３２が閉じられ、また電子操作レバーを反対方向に移動させると、第２マイクロスイッチ３３が閉じられるようになっている。マイクロスイッチ３２、３３は一連のソレノイド弁５０、６０、７０、８０に接続され、各ソレノイド弁５０、６０、７０、８０はそれぞれ圧力流体の流れを一連のリレー５１、６１、７１、８１と、第１マイクロスイッチ３２が閉じられるたびにソレノイド弁５０、６０、７０、８０中の次のソレノイド弁が開放され、そして第２マイクロスイッチ３３が閉じられるたびにソレノイド弁８０、７０、６０、５０中の次のソレノイド弁が開放されるようにしてある順次作動機構（たとえば制御集中回路）とを介してハブ４の１つの部分に流すよう制御する。
【００３１】
前記第１ソレノイド弁が開放されると、圧力流体はこの弁を通って流路１６ａの１つに、そしてその流路１６ａから流路１６と１４に供給されてピストン８を矢印Ｂの方向に押込む。このピストン８はクラッチパック１０の板と接触し、クラッチパック１０の板を同じ方向に押込んで、クラッチパック１０の板を互いに、また第１歯車５の対向面３１に強く接触させる。クラッチパックの板２５はハブ４に対してスプライン結合されており、また板２６が歯車５に対してスプライン結合され、さらにハブ４は軸３に対してスプライン結合されているので、板２５、２６を共に押圧させかつ互いに駆動接触させることにより、第１歯車５と軸３とを駆動係合させ、そして歯車５が軸３と共に回転するので、自動車は第１歯車で駆動する。第２ソレノイド弁が開放されると、電子制御回路が第１ソレノイド弁を閉鎖させる。第１ソレノイド弁が閉鎖されると、歯車箱の回転は流体を流路１４、１６、１６ａから放出させて、ピストン８を図１の位置まで引戻して第１歯車との係合を解く。
【００３２】
第２ソレノイド弁が開放されると、流体は流路１５ａ、１５、１３に供給され、第２歯車は第１歯車と同一の方法で係合される。
【００３３】
従って、手動操作レバーが一方の方向に移動されるたびに、開放されているソレノイド弁が閉鎖され、５０、６０、７０、８０の順に次のソレノイド弁が開放されて、次の高速の歯車と係合する。手動操作レバーが反対方向に移動されるたびに、開放されているソレノイド弁が閉鎖されて、８０、７０、６０、５０の順に次のソレノイド弁が開放されて、次の低速の歯車と係合する。
【００３４】
ソレノイド弁が積算回転計により自動的に制御出来るので、歯車はエンジンの回転に依存して自動的に加速もしくは減速するように切り換えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による一対の歯車用の歯車箱アダプターの概略断面図である。
【図２】 ２つのクラッチ構成部材の平面図である。
【図３】 電子制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ 歯車箱アダプター
３ スプライン軸
４ ハブ
４ａ 中央部分
５ 第１歯車
６ 第２歯車
７ ピストン
８ ピストン
９ クラッチパック
１０ クラッチパック
１１ リム
１３ 流路
１４ 流路
１５ 流路
１５ａ 流路
１５ｂ 流路
１６ 流路
１６ａ 流路
１６ｂ 流路
２２ ケーシング
２３ 環状クリップ
２４ ブッシュ
２５ 環状鋼板
２６ 環状青銅板
２７ 座
２８ スプライン
３０ 隣接部分
３１ 対向面
３２ 第１マイクロスイッチ
３３ 第２マイクロスイッチ
５０ ソレノイド弁
６０ ソレノイド弁
７０ ソレノイド弁
８０ ソレノイド弁
５１ リレー
６１ リレー
７１ リレー
８１ リレー

Claims (15)

1. 中央部において歯車軸と回転可能に係合し、該中央部の両端外周部から軸方向に延びて内側に環状凹部を形成するリムを有したハブと、
   前記環状凹部内に配置される少なくとも１つの環状のピストンと、
   前記ピストンを第１の方向に移動させるために流体を前記ハブの外部から前記ピストンに向けて供給するための供給手段と、
   該ピストンに隣接する少なくとも１つのクラッチ手段と、
   前記ピストン、クラッチ手段及びハブを収容し得るケーシングとを備え、
   前記クラッチ手段の一側が前記ハブのリムに係合され、クラッチ手段の他側が、前記ハブに隣接して前記歯車軸上に配置される歯車と係合可能であり、これらクラッチ手段の一側及び他側は前記ハブの環状凹部内に同軸的に配置可能であり、
   前記ピストンの前記第１の方向への移動によって、歯車と歯車軸との駆動係合のために前記クラッチ手段の一側と他側とが駆動接触するように構成され、
   前記ケーシングは前記歯車軸上に配置される歯車の間に全体が収められる寸法とされ前記ハブを回転可能に支持する
   ことを特徴とする歯車箱アダプター。
2. 前記クラッチ手段が、相互に駆動接触し得るように対をなすクラッチ板を備え、一方のクラッチ板が外周部を前記ハブのリムに係合され、他方のクラッチ板の内周部が、前記ハブに隣接して前記歯車軸上に配置される歯車と係合可能であることを特徴とする請求項１に記載の歯車箱アダプター。
3. 前記ハブと、ピストンと、クラッチ手段を同軸的に配置させ、ハブを歯車軸に同軸的に係合可能にさせたことを特徴とする請求項１に記載のアダプター。
4. 前記ピストンとクラッチ手段とを環状にさせたことを特徴とする請求項３に記載のアダプター。
5. クラッチ手段を、ハブにそれぞれ回転可能に係合させかつハブの長手方向軸線と平行に往復運動可能にした一連の第１離間板と、歯車軸上に取付けられた歯車と係合しかつハブの長手方向軸線と平行に往復運動可能にした一連の第２離間板とからなるクラッチパックから構成し、そして一連の第１離間板と一連の第２離間板とを交互に嵌挿させたことを特徴とする請求項３または４に記載のアダプター。
6. クラッチ手段とピストンとをハブに形成した凹部に取付けたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のアダプター。
7. ハブの外周の少なくとも一部分を包囲しているケーシングを備え、該ケーシングをハブと一緒に回転しないように該ハブに取付け、ケーシングの内側とハブの外側との間に少なくとも１つの第１流体流路を形成し、第１流体流路をピストンに圧力流体を供給する供給手段に連通させ、該ピストンにはハブを通して形成された少なくとも１つの第２流体流路を備えたことを特徴とする請求項６に記載のアダプター。
8. ２つのピストンと２つのクラッチ手段とを備え、第１ピストンと該第１ピストンに対応する第１クラッチ手段とをハブの一端に形成した第１凹部に取付け、第２ピストンと該第２ピストンに対応する第２クラッチ手段とをハブの他端に形成した第２凹部に取付け、第１クラッチ手段の一部分を第１歯車に係合可能にし、第２クラッチ手段の一部分を第２歯車に係合可能にしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアダプター。
9. ハブの外側の少なくとも一部分を取囲むケーシングを備え、該ケーシングをハブと一緒に回転しないように該ハブ上に取付け、該ケーシングの内側とハブの外側との間に２つの別個の第１流体流路を形成させ、各第１流体流路をピストンに流体を供給する供給手段に連通させ、該ピストンにはハブを通し形成させた第２流体流路を備えたことを特徴とする請求項８に記載のアダプター。
10. 前記流体を液圧流体にしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のアダプター。
11. 前記流体を空気圧流体にしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のアダプター。
12. 歯車軸上で自由に回転し得る複数の歯車とこれらを切り換えるための同期ハブとコーンとを備える形式の標準歯車箱を用い、前記同期ハブとコーンとを取外した状態の標準歯車箱に請求項１乃至７のいずれか１項に記載した歯車箱アダプターを組み合わせた順序歯車箱であって、前記ハブを前記歯車軸上に取付け、前記クラッチ手段における前記他側を前記歯車に係合させ、前記ピストンを前記ハブの環状凹部内に配置し、クラッチ手段の前記一側を前記他側と駆動接触可能に配置して前記リムに係合させた状態とすることにより、前記ハブの環状凹部内に前記ピストンと前記クラッチ手段とを配置したことを特徴とする順序歯車箱。
13. 歯車軸上で自由に回転し得る複数の歯車とこれらを切り換えるための同期ハブとコーンとを備える形式の標準歯車箱を用い、前記同期ハブとコーンとを取外した状態の標準歯車箱に請求項８もしくは請求項９に記載した歯車箱アダプターを一対の隣接歯車間に組み合わせた順序歯車箱であって、前記ハブを２つの隣接する歯車間の前記歯車軸上に取付け、前記ピストンを前記ハブの環状凹部内に配置し、前記クラッチ手段の各々に関し、前記他側を前記歯車に係合させ、前記一側を前記他側と駆動接触可能に配置して前記リムに係合させた状態とすることにより、前記ハブの２つの環状凹部内に前記ピストンと前記クラッチ手段とを各々配置したことを特徴とする順序歯車箱。
14. 一組のソレノイド弁に作動機構を介して接続させた２つのマイクロスイッチから成る電子制御装置を備え、ソレノイド弁が開放されているときに流体がピストンに供給され、そしてソレノイド弁が閉鎖されているときに流体がピストンから抜取られるように１つのソレノイド弁をピストンに対して作動流体を供給するための供給手段に接続し、第１マイクロスイッチが閉じられるたびに作動機構が開放されているソレノイド弁を閉鎖し、そして予め定められた第１順序で次のソレノイド弁を開放させ、第２マイクロスイッチが閉じられるたびに、作動機構が開放されているソレノイド弁を閉鎖させそして予め定められた第２順序で次のソレノイド弁を開放させるように制御装置を構成したことを特徴とする請求項１２または１３に記載の順序歯車箱。
15. 予め定められた第２順序が予め決められた第１順序の逆であることを特徴とする請求項１４に記載の順序歯車箱。

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