JPH01120480A

JPH01120480A - 流体逆転トランスミッション

Info

Publication number: JPH01120480A
Application number: JP22489888A
Authority: JP
Inventors: Gerhard Staudenmaier; ゲルハルト、シユタウデンマイエル; Martin Harz; マルテイン、ハルツ
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1989-05-12
Also published as: DE3730340C2; DE3730340A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は特許請求の範囲（１）の前文に記載の、特には
鉄道車両用の流体逆転トランスミツシランに関する。

〔従来の技術〕

フォイト社刊行物Ｇ９９５から、Ｌ２ｒ４ｚの形式表示
で、走行方向毎に夫々二つのトルクコンバーターを有し
、規定の構成ではトルクコンバーターの後に配設された
トランスミッション出力部の前に位置している二段の変
速歯車機構を有している、流体トランスミッションが公
知である。この変速歯車機構は、静止している時にのみ
連結可能である噛み合いづめ連結手段を含んでいる。こ
の構成は単純な構造、堅固さ及び信頬性によってきねだ
っている。変速歯車ａ構は、車両の走行範囲全体を広げ
るか、又は、操車又は貨物列車運転泪の高い牽引力を伴
った低い速度範囲と線区走行又は長距離旅客列車運転用
の高い速度範囲とが提供されるように車両の走行範囲全
体を分つという役目を有している。各ギヤ連結段で、静
止から夫々の最高速度に至る二つのトルクコンバーター
の作動範囲が連結運転可能である。

従来は、車両の運転者が走行の開始前にその運転状況に
必要な速度範囲を選択し、車両が静止している時に当該
ギヤ段を入れるのが普通である。

しかしながら、操車走行の直後に高速ギヤ段が入れられ
ていなければならないようなより大きな線区区間を走行
せねばならないことや、高速ギヤが入れられている時に
、例えば勾配のような、低速ギヤ段の方がより相応しい
運転イｋａが生じることが、運転中に起こり得る。何れ
の場合も列車運転者は不経済な運転を避けるために、車
両又は列車を止めて適切なギヤ段を入れねばならない。

この処置も同様に運転の妨げになり不経済であるが、こ
れは’！ｔｌの大きなものを制動し、新たに加速せねば
ならないからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課題は、公知の流体トランスミッションを、不
利な運転の妨げが回避され、運転上の必要のすべてを満
たす運行が可能であるように発展させることにある。

Ｃ問題点を解決するための手段及び作用］この課題は特
許請求の範囲ｆｉｌの特徴部分に従い、変速歯車機構の
ギヤ段の切換えが走行中に自動的に実施され、このため
に、走行中の切換えに必要な、トランスミッション出力
回転数と伝達されるべき動力との瞬間的なデータを検知
し、該データから切換え信号を形成する制御手段が備え
られていることによって、解決される。更に各段連結用
の操作手段には二つのギヤ連結位置の間に中立位置が備
えられていて、この中立位置で、切換えに関与している
連結要素の回転数の検知が行われ、また差込まれるべき
噛み合い連結要素が同期化される。連結手段の同期化手
段として、その時の反対方向に関連したトルクコンバー
ターが、制御手段による充填規制によって用いられる。

機械的な変速歯車機構の切換えを支持するために流体ト
ルクコンバーターを使用することは、それのみとしては
西ドイツ国特許明細書第９４３５３２号から公知である
。トルクコンバーターのタービン羽根車はここでは軸方
向に移動可能に構成されており（解除コンバーター）、
解除された状態で有効に働く制動羽根配列を備えている
。メキュドロ（Ｍｅｋｙｄｒｏ）の名称でも知られてい
るこのトランスミッションでは、変速歯車機構の別の段
への切換えの前にコンバータータービンが軸方向に釈放
され、タービン軸はタービン軸と結合している変速歯車
機構の部分もろとも、その時に有効となる後退羽根配列
によって制動される。それまでのギヤの噛み合いづめは
解除され、新たなギヤ用のつめが、連結されるべき片側
のつめの平行走行が確立されるまでの間、差込み位置に
押圧される。

平行走行が確立されるまでは、つめは全面を介し。

て避けられる。つめの保合が行われた後にはコンバータ
ーのタービンは再び牽引用に定められた位置をとる。

本発明では、牽引用に定められたトルクコンバーターの
電動駆動装置は、先行技術の場合のように完全に保たれ
たままであるが、同期化は、何れにせよトランスミッシ
ョン中に逆方向用に備えられているトルクコンバーター
により行われる。特色は、同期化に利用されるこのトル
クコンバーターの充填を制御することによって、牽引ト
ルクとは逆方向のトルクが生ぜしめられて、充填を制御
することにより、変速歯車機構の、自由走行しり−ビン
羽根車と結合している部分の回転数が、正確に調節可能
になっていることにある。こうして、差込まれるべき噛
み合い連結要素の回転数を比較することにより、同期と
信幀性のある差込みとが達成可能である。

本発明の有利な構成は従属特許請求の範囲に挙げられて
いる。

特許請求の範囲（２）によれば、制御手段は第一ステッ
プとして速度又はトランスミッション出力回転数と、伝
達されるべき動力との瞬間値から切換え信号を形成し、
このために更に、その瞬間に作動しているトルクコンバ
ーターと変速歯車機構のその瞬間のギヤ段とを確認する
ようになっている。

これに基づいて逆方向に関連したトルクコンバーターの
充填が行われて、トランスミッション出力部で牽引力又
はトルクの低下が生じる。これによって連結要素が解除
されると、投入されているギヤ段用の連結手段が開放可
能となり、即ち変速歯車機構の操作手段が中立位置をと
る。その後、逆方向のトルクコンバーターの充填を、新
たに投入されるべきギヤ段用の連結要素の平行走行に対
応した回転数に向けて規制することにより、同期化が行
われる。この同期化過程に続いて、新たなギヤ段が無負
荷で投入され、充填が規制される逆方向のトルクコンバ
ーターは空にされる。こうして変速歯車機構は、その瞬
間に牽引に使われているトルクコンバーターのトルクを
再び伝達できる。

変速歯車機構の別のギヤ段への切換えは無負荷で、即ち
牽引力の中断を伴って実施される。しかしながら重要な
のは、駆動電動機は影響を！らないままであるというこ
とで、これは、牽引に関連したトルクコンバーターが充
填されたままで同時に、逆方向に関連したトルクコンバ
ーターが充填されるためである。これによって、駆動電
動機及び二次側のトランスミッション部分即ちタービン
羽根車と結合しているトランスミッション部分の回転数
の許容できない上昇も、同じく回避される。

経験によれば、逆方向のトルクコンバーターの充填規制
による同期化過程は、牽引力の中断が短時間しか生じな
いように特に迅速に行われることが明らかになった。

特許請求の範囲（６）の特徴部分によれば更に、トラン
スミッション流体部の高い方の速度に関連した進行トル
クコンバーターの作動範囲を経過した時に、始めて変速
歯車機構の切換えが行われるようになっているため、列
車は既に、何れにせよ牽引力が著しく減少してしまって
いる速度に到達しており、従って、上記の短時間の牽引
力の中断は運転経過の妨げにはならない。

逆方向用のトルクコンバーターに与えられた二重の機能
、即ち、一方で牽引コンバーターが空になっている時の
制動機能、他方で牽引コンバーターも同時に充填されて
いる時の、変速歯車機構の切換え過程中に同期化のため
に充填が規制されることによる、制御ｎされた制動機能
によって、本トランスミッションでは、最高の牽引力が
展開されている（低速ギヤ連結段）車両を最高速度（高
速ギヤ段）にまで至らしめる可能性が与えられている。

進行トルクコンバーターの作動範囲を経過した後に始め
てギヤ段の自動的な切換えが行われることは、これによ
って別のギヤ段への牽引力の移行が無段階的に行われる
がゆえにも、また有利である。こうして車両運転者はも
はや変速歯車機構の適切なギヤ連結段のことを気にかけ
る必要はなく、走行を開始する際に走行方向を選択する
だけでよい。

〔実施例〕

本発明は以下で、一実施例を示す図面を用いてより詳細
に説明される。

概略縦断面図中流体逆転トランスミッションには１が付
されているが、この流体逆転トランスミッションの基本
的な構成は西独特許明細書第１６５０８８８号（米国特
許明細書第３５５５９３１号）から公知である。電動機
による駆動装置と車両軸の駆動装置は図示されていない
。歯車電動装置２は、トランスミッション駆動軸を、二
つの平行に並んだ軸に配設されているトルクコンバータ
ーのポンプ羽根車に結合させている。これらのトルクコ
ンバーターの一方は、例えば前進方向に関連していて、
発進トルクコンバーター又は進行トルクコンバーターと
して構成されているトルクコンバーター３及び４であり
、他方は後退用の同一の構成のトルクコンバーター７及
び８である。夫々のタービン軸５及び９は、これらに固
定されている歯車６及び１０を介して相互に回転結合し
ており、相互に逆方向に回転する。

トランスミッションの流体部には二段変速歯車機構１１
が接続されている。歯車１５と共に二段変速歯車機構１
１を形成する一方の歯車１４は、出力歯車１０と噛み合
っている。歯車１４と同じ軸には、歯車１３と噛み合い
二段変速歯車機構１１を形成する他方の歯車１２が固定
されている。

歯車１２の歯数は歯車１４の歯数よりも少ないので、歯
車対１２．１３は二段変速歯車機構１１の低速ギヤ段を
、歯車対１４．１５は高速ギヤ段を構成している。歯車
１３及び１５は緩く軸受けされていて連結手段Ｉ７を介
して出力軸１６と保合可能である。連結手段１７は、出
力軸１６に回転方向へは固定的に配設されているが軸方
向へは移動可能である、つめ１９を備えたスリーブ１８
から成り、このつめ１９が、移動路の二つの終端位置で
歯車１３のつめ２０又は歯車１５のつめ２１と係合可能
である。スリーブ１８の両終端位置の間に、図中に示さ
れている中立位置がある。

スリーブ１８の移動用の操作手段２２は、レバー２３．
二重に作用する操作シリンダー２４及びばね２５から成
る。このばね２５は、操作シリンダー２４が無圧の場合
にスリーブ１８を図示された中立位置に移動せしめる役
目を有している。操作シリンダー２４には、更に、操作
された時にスリーブ１８が終端位置に到達したことを示
す二つの終端スイッチ２６．２７がある。

図示されていない制御路及び矢印で示されているだけの
充填路を介してトルクコンバーターと結合している流体
制御手段２日は、公知のように、車両運転者の走行命令
により牽引及び制動のためにトルクコンバーターを充填
したり空にしたりするという役目を有している。

二段変速歯車機構１１のギヤ１２．１３又は１４．１５
の自動的な切換えの制御には制御手段３０が用いられる
。トランスミソシタン出力軸１６゜歯車１３及び１５の
ためのセンサー３１，３２゜３３を用いることにより、
連結されるべきトランスミッション要素の同期化に必要
な回転数を検知することが可能である。切換えは以下の
ようにして行われる。

本発明によれば発車時には常に低速ギヤ段が入れられて
いる。車両が前進走行の際の、従ってトルクコンバータ
ー３及び４を用いた牽引の際の、進行トルクコンバータ
ー４に対応した最高速度に到達すると、このことがトラ
ンスミッション出力軸Ｉ６のセンサー３Ｉによって示さ
れる。同時にまた電動機出力制御部（図示せず）から全
負荷の測定値が伝達されると信号が形成され、この信号
によって先ず終端スイッチ２６．２７の位置により何れ
のギヤ段が入れられているかが調べられる。

同時に制御手段３０によって何れの走行方向が選択され
ているか、従って進行トルクコンバーター４又は８の何
れかが牽引のために充填されているかが分かる。その後
逆方向に関連した発進トルクコンバーター、従ってこの
例では発進トルクコンバーター７の充填が行われる。こ
れによってスリーブ１８及び低速ギヤ段に属する歯車１
３のっめ１９及び２０の係合が解除され、操作シリンダ
ー２４の低速ギヤ段用の畏作圧力の緩和によってスリー
ブ１８は中立位置に引かれる。二つの終端スイッチ２６
’、２７によって中立位置が示されるので、発進トルク
コンバーター７の規制された充填が、例えば調整可能な
電磁弁３４を介して行われる。これによってタービン軸
９は歯車６，１０゜１２．１３，１４．１５を含めて、
同期化しようとする歯車１５の回転数が出力軸１６の回
転数に対応するまで制動される。

これらの回転数を監視するセンサー３工及び３３が平行
走行に達したことを制御手段３０に伝えると、操作シリ
ンダー２４が押し下げられてスリーブ１８が歯車１５の
つめ２１に無負荷で差込み可能となる。終端スイッチ２
７が終端位置への到達を示すので、制御手段３０は発進
トルクコンバーターを空にし始めることができる。これ
によって、進行トルクコンバーター４によって牽引のた
めに展開されているトルクが、今入れられている高速ギ
ヤ段を介しての力の伝達のために、再び完全に存効とな
る。

電動機制御部から発する信号の代わりに、歯車電動装置
２に装備される回転数センサー４０が用いられることも
可能であるが、これは、純粋な逆転トランスミッション
では入力回転数は伝達動力の尺度と見做されるからであ
る０発進トルクコンバーター３が制動又は同期化のため
に充填される場合の発進トルクコンバーター３の充填規
制用の別の電磁弁３５は矢印をもってその接続が示され
ている。更に別の電磁弁３６，３７，３８．３９は進行
トルクコンバーター４又は８及び操作シリンダー２４へ
の供給用に備えられている。

進行トルクコンバーター４から発進トルクコンバーター
３への自動的な再切換えがすでに行われていて而も車両
が最大伝達動力を要求する場合には、高速ギヤ段から低
速ギヤ段への自動的な再切換えのために信号が形成され
る。かかる信号が形成されると、逆方向に関連した発進
トルクコンバーター７が再び充填され、先ず操作手段２
２１！ＩＩちスリーブ１８が中立位置をとる。これに続
く発進トルクコンバーター７の充填規制により歯車１３
の回転数は出力軸１６の回転数にまで高められることに
なる。スリーブ１８の中立位置では走行抵抗によるトル
ク負荷はタービン軸５及び９には加えられず、当該牽引
トルクコンバーター３の充填は保持されたままであるの
で、タービン軸５は制動傾向を高められる。従ってこの
場合には、発進トルクコンバーター７の充填規制は高速
切換えの場合のように制動を行ってはならず、規制過程
は、タービン軸並びにタービン軸と結合しているトラン
スミツシラン部分すべての回転数を、歯車１３とスリー
ブ１８との平行走行が生じるように、上限が抑えられね
ばならないが、この平行走行の発生はセンサー３１及び
３２によって監視される。

ここで制御手段３０の規制過程、即ち電磁弁３４及び発
進トルクコンバーター７での規制過程も、高速切換えの
場合と同一である。つめ１９を備えたスリーブエ８の歯
車１３のつめ２０への差込み、及びこれに続く発進トル
クコンバーター３　（牽引）による新たな力の伝達も、
すでに述べた高速切換えの過程に対応する。

高速ギヤ段への新たな切換えは、既に述べたように、走
行抵抗及び線区状況によって進行トルクコンバーターの
最高速度が可能になりこの速度に到達した後に始めて行
われる。これによって、機械的な二段変速歯車機構の高
すぎる切換え頻度を回避する極めて大きな切換えヒステ
リシス、がっくり出されている。

上記の説明は二つの段で構成されている二段変速歯車機
構１１に関している。しかしながら、本発明はより大き
なギヤ数を有する多段変速歯車機構にも適している。更
に、歯車１３又は１５の噛み合いつめ歯形成形部へのス
リーブ１８の確実な差込みが、完全な平行走行の場合に
のみ生じるのではないことが明らかになった。むしろ約
２％の回転数のずれがあってもよく、そのようなずれの
あることは、つめにとって許容できない衝撃負荷とはな
らない、制御手段３０は好適には、公知のように逆方向
に関連した発進トルクコンバーター（本実施例では発進
トルクコンバーター７）が規制された充填によって利用
される流体制動過程の間、高速ギヤ段から低速ギヤ段へ
の自動的な再切換えが生じないように構成される。さも
ないと、制動の際に再切換えが生じる範囲にまで速度の
低下が生じることによって、結果として制動力の中断も
生じてしまう、これは運転過程では受は入れられない。

更に、駆動電動機を停止させる際に、操作手段２２、従
ってスリーブ１８が中立位置をとり、回転するトランス
ミッション部分なしに車両が牽引され得るように、制御
手段３０を構成することが可能である。制御手段３０は
好適には、車両の発進のために電動機が始動せしめられ
て後、原則的に二段変速歯車機構１１の低速ギヤ段が入
れられるようになっている。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば、低速ギヤ段から高速ギヤ段
への切換え及び高速ギヤ段から低速ギヤ段への切換えが
、運転に支障を来すことなく常に円滑且つ適確に行われ
得るトランスミッションを提供することができる。また
本発明によれば、ギヤ段の切換えの際駆動電動機には何
の影響も及ぼすことなく迅速に行われ得るから、牽引の
場合にも牽引力の移行が無段階的に行われ、鉄道車両等
に適用した場合、極めて快適な乗心地を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例の概略縦断面図である。ｌ・・・・流体逆転トランスミッション、２・・・・歯
ＴＪ、Ｍａｈ装ｅ、３，４，７．８・・・・トルクコン
バーター、５．９・・・・タービン軸、６，１０，１２
゜１３．１４．１５・・・・歯車、１１・・・・変速歯
車機構、１６・・・・軸、１７・・・・連結手段、１８
・・・・スリーブ、１９．２０．２１・・・・つめ、２
２・・・・操作手段、２３・・・・山形レバー、２４・
・・・操作シリンダー、２５・・・・ばね配設、２６．
２７・・・・終端スイッチ、２８．３０・・・・制御手
段、３１，３２゜３３．４０・・・・センサー、３４．
３５，３６．３７．３８．３９・・・・電磁弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）走行方向毎に少なくとも一つの流体トルクコンバ
ーター（３、４、７、８）を有しており、該流体トルク
コンバーターは、逆方向に定められたトルクコンバータ
ーを用いての制動のためにも必要とあれば、充填したり
空にしたりすることによって交互に接続したり切断した
りすることが可能であり、また該トルクコンバーターの
二次側の後に配設された機械的な変速歯車機構（１１）
を有していて、該変速歯車機構の歯車（１２、１３、１
４、１５）は常時係合していて、噛み合い連結手段（１
７）を介して歯車軸（１６）から切り離し可能である、
特に鉄道車両用の流体逆転トランスミッションにおいて
、ａ）変速歯車機構（１１）の個々のギヤ段の間に中立位
置が備えられており、ｂ）変速歯車機構（１１）は走行中自動的に切換え可能
であり、連結されるべき連結手段の平行走行の達成のた
めに、変速歯車機構（１１）のすべての段に有効な制御
手段（３０）が用いられ、該制御手段は、トランスミッ
ション出力回転数と伝達されるべき動力との瞬間値によ
り、自動的な切換えを行わせるための切換え信号を形成
し、ｃ）連結されるべき噛み合い連結手段（１７）の同
期化手段としては、流体トランスミッションの、その時
の逆方向に関連しているトルクコンバーター（３、７）
が、制御手段（３０）によって生ぜしめられる目標値へ
の規制された充填によって、用いられる、ようにしたことを特徴とする流体逆転トランスミッショ
ン。
（２）自動的な切換えと同期化とが、その瞬間に作動しているトルクコンバーターと、変速歯
車機構（１１）のギヤ段との確認、トランスミッション出力回転数（速度）と伝達動力との
瞬間値との探査、逆方向に関連したトルクコンバーター（３、７）の充填
、その時までのギヤ段に投入されていた連結手段（１７）
の解除、トルクコンバータータービンと共に回転するトランスミ
ッション部分（歯車６、１０、１２、１３、１４、１５
）の回転数の、差込まれるべき連結手段（１８、１９、
２０、２１）の平行走行に対応し新たに投入されるべき
ギヤ段に対応した目標値への規制、新たなギヤ段に対応した連結手段（１８、１９、２０、
２１）の差込み逆方向に関連したトルクコンバーター（３、７）を空に
する、というステップで行われる、制御装置（３０）を特徴と
する特許請求の範囲（１）に記載の流体逆転トランスミ
ッション。
（３）変速歯車機構（１１）が二段に構成されているこ
とを特徴とする、特許請求の範囲（１）及び（２）の何
れかに記載の流体逆転トランスミッション。
（４）走行方向毎に発進トルクコンバーター又は進行ト
ルクコンバーターとして構成されている二つのトルクコ
ンバーター（３、４、７、８）が備えられていて、変速
歯車機構（１１）の切換え過程の間の同期化には発進ト
ルクコンバーター（３、７）のみが利用されることを特
徴とする、特許請求の範囲（１）乃至（３）の何れかに
記載の流体逆転トランスミッション。
（５）変速歯車機構（１１）用の操作手段（２２）にお
いて、両終端位置の間の中立位置がばね力によって引き
起こされることを特徴とする、特許請求の範囲（１）乃
至（４）の何れかに記載の流体逆転トランスミッション
。
（６）静止状態から、変速歯車機構（１１）の低速段（
歯車１２、１３）と発進トルクコンバーター（３、７）
とで発進が行われ、発進トルクコンバーターには、より
高い走行速度に関連した進行トルクコンバーター（４、
８）の全走行範囲が続き、進行トルクコンバーター（４
、８）の範囲での低速ギヤ段（歯車１２、１３）の最高
速度に到達すると、変速歯車機構（１１）の高速ギヤ段
（歯車１４、１５）への自動的な切換えが生じるように
、制御手段（３０）が切換え経過を制御することを特徴
とする、特許請求の範囲（１）乃至（５）の何れかに記
載の流体逆転トランスミッション。
（７）速度が発進トルクコンバーター（３、７）の作動
範囲にある一定の値以下に下がって、進行トルクコンバ
ーター（４、８）から発進トルクコンバーターへの切換
えが生じて初めて、制御手段（３０）が変速歯車機構（
１１）の高速ギヤ段から低速ギヤ段への再切換えを引起
こすことを特徴とする、特許請求の範囲（１）乃至（６
）の何れかに記載の流体逆転トランスミッション。
（８）変速歯車機構（１１）のギヤ段の自動的な切換え
が、電動機が全負荷の場合にのみ生じることを特徴とす
る、特許請求の範囲（１）乃至（７）の何れかに記載の
流体逆転トランスミッション。
（９）新たに選択されたギヤ段用の噛み合い連結手段（
１７）の差込みのための、制御手段（３０）から発する
信号が、差込まれるべき連結部分の平行走行からのずれ
が最大約２％になるや否や、発せられるようになってい
ることを特徴とする、特許請求の範囲（１）乃至（８）
の何れかに記載の流体逆転トランスミッション。
（１０）、逆方向に関連したトルクコンバーター（３、
７）の一つを用いた流体制動過程の間、変速歯車機構（
１１）の自動的な切換えが阻止されていることを特徴と
する、特許請求の範囲（１）乃至（９）の何れかに記載
の流体逆転トランスミッション。
（１１）制御手段（３０）が電動機の停止時に、変速歯
車機構（１１）用の操作手段（２２）の中立位置（牽引
位置）を誘起し、電動機の始動は、操作手段（２２）の
中立位置でのみ可能になっていることを特徴とする、特
許請求の範囲（１）乃至（１０）の何れかに記載の流体
逆転トランスミッション。