JPH04110252U - 歯車変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、正転運転時と逆転運転時における変
速比を同一にするために、入力用低速歯車とかみ合う正
転歯車と、歯車を介して前記低速歯車とかみ合う逆転歯
車の歯数を同じにした歯車変速機において、正転歯車に
隣接して装着される逆転歯車とかみ合う歯車を廃止し、
軽量でコンパクトな歯車変速機を提供することを目的と
している。 【構成】入力軸１、正転軸３および逆転軸４に垂直な、
低速歯車５と正転歯車６とがかみ合っている平面で正転
歯車６と逆転歯車９とがかみ合い、正転歯車６、逆転ピ
ニオン１０および出力歯車８を正の転位歯車に、低速歯
車５、逆転歯車９および正転ピニオン７を負の転位歯車
として、低速歯車５と逆転歯車９との歯先間に僅かな隙
間を形成したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、歯車変速機に関し、特にディーゼル動車用の動力伝達装置に適し た、機関の出力軸からトルクコンバータを介して駆動されるか、または、その機 関の出力軸と一体の入力軸から高速切替クラッチを介して駆動される入力用の低 速歯車を有し、その出力軸が前記入力軸と同一軸心上に配置され、かつ正転時と 逆転時の変速比が同一である歯車変速機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、ディーゼル動車（以下、「車両」と呼ぶ。）において、ディーゼル機 関（以下、「機関」と呼ぶ。）の出力は、一般的にトルクコンバータと歯車変速 機からなる動力伝達装置を介してその車軸に伝達されており、その歯車変速機に よって機関の回転速度が１対１またはそれ以下に減速されている。

【０００３】 そして、鉄道車両の場合には、自動車などと異なってＵターンができないため に、車両の進行方向にしたがって正転もしくは逆転を選択して運転することとな り、必然的に正転時と逆転時の変速比が同一であることが要求される。また、機 関に対する配置上の理由から、機関の出力軸と一体の歯車変速機の入力軸がこの 歯車変速機の出力軸と同一軸心上にあることが要求されている。

【０００４】 そのために、入力用の低速歯車、それとかみ合う正転歯車およびこの正転歯車 とかみ合う逆転歯車のそれぞれに標準歯車を採用して中心距離を標準寸法に取り 、正転時と逆転時の変速比を同一とするために、正転歯車と逆転歯車の歯数を同 一とし、これらの歯車を同一平面上に配列すると、低速歯車、正転歯車および逆 転歯車の歯がそれぞれ同時にかみ合うこととなって、回転することができない。 このことを解決するために、従来は、正転歯車に隣接して正転歯車と同じ歯数で 同じ歯幅のもう１個の歯車を正転軸に装着し、この歯車と逆転歯車とをかみ合わ せ、正転歯車と低速歯車とが直接にかみ合わないようにしていた（実開平２ー１ ０３５５５号公報参照）。

【０００５】 すなわち、図３および図４に示されるように、従来のディーゼル動車用動力伝 達装置の歯車変速機２６は、トルクコンバータ１８からなる流体変速機１６とと もに動力伝達装置を構成しており、その入力軸１は、図示されていない弾性継手 を介してディーゼル機関１４に接続されている。

【０００６】 この入力軸１には、油圧クラッチ１５およびトルクコンバータ１８が同軸上に 設けられており、油圧クラッチ１５を嵌合すると、機関１４の出力はトルクコン バータ１８およびフリーホィール１７を経て歯車変速機２６の低速歯車５と一体 の円筒軸１３に伝達され、いわゆる変速運転となる。 一方、油圧クラッチを脱にすると、機関１４の出力は直接歯車変速機２６の入 力軸１に伝達され、いわゆる（低速または高速の）直結運転となる。

【０００７】 低速歯車５とかみ合う正転歯車６とこの正転歯車６に隣接する補助歯車６ａと が正転軸３に固定されており、その歯数が正転歯車６と同じで逆転軸４に回転自 在に装着されている逆転歯車９ａは低速歯車５および正転歯車６とかみ合うこと なく、逆転歯車９ａは補助歯車６ａとかみ合っている。すなわち、逆転歯車９ａ は、入力軸１、正転軸３および逆転軸４に垂直な、低速歯車５と正転歯車６とが かみ合う平面でそれらとかみ合うことなく、その平面と隣接する平面で補助歯車 ６ａとかみ合っている。

【０００８】 逆転歯車９ａは逆転クラッチ２１を介して逆転軸４に連結され、その逆転軸４ には、出力軸２に固定されている出力歯車８とかみ合う逆転ピニオン１０が固定 されている。また、正転軸３には、前記出力歯車８とかみ合う正転ピニオン７が 回転自在に装着されている。

【０００９】 入力軸１上には、軸方向に摺動する摺動体２３の外周スプライン２４と低速歯 車５と一体の内周スプライン２５または高速駆動歯車１１と一体の内周スプライ ンと嵌脱可能に接続する低・高速切替クラッチ１９，２０が備えられており、正 転軸３には、同様の構成の正転クラッチ２２が正転軸３と正転ピニオン７とを連 結するために備えられている。なお、逆転クラッチ２１の構成もまた同様である 。高速駆動歯車１１は正転軸３に固定されている高速被駆動歯車１２とかみ合っ ている。 なお、入力軸１と出力軸２とは同一軸心上に配置されている。

【００１０】 このような歯車変速機２６は正転運転時と逆転運転時における変速比を同一に する必要から、正転歯車６、補助歯車６ａおよび逆転歯車９の歯数は同一であり 、正転ピニオン７と逆転ピニオン１０の歯数も同一である。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

上述のように、従来の歯車変速機においては、低速歯車とかみ合う正転歯車と 隣接して、もう１個の歯車を配置するために、それだけ歯車変速機の全長が伸び 、かつ、重量も増加するという問題点があった。 そこで、この考案は、上記正転歯車に隣接して装着されるもう１個の歯車を廃 止し、しかも、正転と逆転が同一の変速比でかつ入力軸と出力軸とが同一軸心上 に配置される、軽量でコンパクトな歯車変速機を提供することを目的としている 。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案は、機関の出力軸からトルクコンバータ を介して駆動されるか、または、その機関の出力軸と一体の入力軸から低速切替 クラッチを介して駆動される入力用の低速歯車を有し、その出力軸が前記入力軸 と同一軸心上に配置され、かつ正転時と逆転時の変速比が同一である歯車変速機 において、前記軸心と平行な正転軸に固定され、前記低速歯車とかみ合う正転歯 車と、同じく前記軸心と平行でかつ前記軸心との軸間距離が前記軸心と前記正転 軸との軸間距離より大きい軸間距離の位置に配置された逆転軸に回転自在に装着 され、前記正転歯車とかみ合う、正転歯車と同一歯数の逆転歯車と、前記正転軸 に回転自在に装着され、正転クラッチを介して正転軸と一体に連結される正転ピ ニオンと、前記逆転軸に固定され、逆転クラッチを介して逆転歯車から駆動され る、正転ピニオンと同一歯数の逆転ピニオンと、そして正転ピニオンおよび逆転 ピニオンとかみ合う出力歯車とからなり、入力軸、正転軸および逆転軸に垂直な 、低速歯車と正転歯車とがかみ合っている平面で正転歯車と逆転歯車とがかみ合 い、正転歯車、逆転ピニオンおよび出力歯車を正の転位歯車に、低速歯車、逆転 歯車および正転ピニオンを負の転位歯車として、低速歯車と逆転歯車との歯先間 に僅かな隙間を形成したものである。

【００１３】

【作用】

正転歯車と同一歯数の逆転歯車を、入力軸軸心との軸間距離が入力軸軸心と前 記正転軸との軸間距離より大きい位置に配置された逆転軸に回転自在に装着し、 入力軸、正転軸および逆転軸に垂直な、低速歯車と正転歯車とがかみ合っている 同一平面で正転歯車と逆転歯車とがかみ合い、正転歯車、逆転ピニオンおよび出 力歯車を正の転位歯車に、低速歯車、逆転歯車および正転ピニオンを負の転位歯 車として、低速歯車と逆転歯車の歯先間に僅かな隙間を形成したので、正転歯車 と逆転歯車とが同一平面で自由に回転することができる。したがって、正転歯車 に近接して同軸上に逆転歯車とかみ合う他の歯車を設ける必要がなく、従来のも のに比して軽量でコンパクトな歯車変速機を得ることができる。

【００１４】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図に示されたディーゼル動車用動力伝達装置の歯車 変速機について説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一符号が付さ れている。

【００１５】 図１および図２は、ディーゼル動車用の動力伝達装置にこの考案の歯車変速機 を適用した一実施例であり、動力伝達装置は流体変速機１６と歯車変速機２６と から構成されている。なお、ディーゼル機関１４は、図示されていない弾性継手 を介して流体変速機１６および歯車変速機２６の入力軸１に接続されている。

【００１６】 従来例と同一の部分には同一の符号が付されその作用も同じなので、その部分 についての詳しい説明は省略する。先ず、各歯車５，６，９，７，８，１０は同 一モジュールを採用し、逆転ピニオン１０と出力歯車８の歯数合計より低速歯車 ５と逆転歯車９の歯数合計を１枚少なく設定し、所望の変速比を得るように、低 速歯車５、正転歯車６、正転ピニオン７および出力歯車８の歯数が設定されてい る。

【００１７】 入力軸１と正転軸３との軸間距離Ｓ₁は標準寸法に近い値に設定し、入力軸１ と逆転軸４との軸間距離Ｓ₂は軸間距離Ｓ₁より約１モジュール相当分だけ大とな る位置にそれぞれ正転軸３および逆転軸４を配置し、圧力角２５°の歯車を採用 して正転歯車６、出力歯車８および逆転ピニオン１０を正の転位歯車に、逆転歯 車９、正転ピニオン７および低速歯車５を負の転位歯車とする。

【００１８】 このような軸配置と、転位歯車を組み合わせて用いることにより、低速歯車５ とかみ合う正転歯車６と正転歯車６とかみ合う逆転歯車９を同一平面に配置して も、低速歯車５と逆転歯車９の歯先との間に隙間ができ、したがって、前記低速 歯車５，正転歯車６および逆転歯車９とを同一平面で駆動することができる。

【００１９】 今、この考案により実際に製造された歯車変速機の各歯車の寸法および軸間距 離Ｓ₁、Ｓ₂は次の通りであった。なお、括弧内に歯数（Ｚ）と転位係数を示す。 低速歯車５（Ｚ＝３２，ー０．４８５）、正転歯車６（Ｚ＝３３，＋０．６）、 正転ピニオン７（Ｚ＝２７，ー０．４２５）、出力歯車８（Ｚ＝３９，＋０．０ ５）、逆転歯車９（Ｚ＝３３，ー０．４８５）、逆転ピニオン１０（Ｚ＝２７， ＋０．６）、そして軸間距離Ｓ₁＝１９５．６８３ｍｍに対し軸間距離Ｓ₂＝２０ １．７４４ｍｍであった。

【００２０】 以下、この動力伝達装置の作用について説明する。 先ず、始動にあたっては、車両の進行方向にしたがって、正転クラッチ２２も しくは逆転クラッチ２１のいずれかを選択して嵌合させる。今、トルクコンバー タ１８による変速運転を開始するために低速クラッチ１９を脱にし、機関１４の 始動とともに油圧クラッチ１５を嵌合すると、機関１４の動力は油圧クラッチ１ ５、トルクコンバータ１８、および円筒軸１３を経て、低速歯車５からこれとか み合う正転歯車６に伝達され、正転クラッチ２２が嵌合されている場合には、正 転軸３から正転クラッチ２２、正転ピニオン７、出力歯車８を経て出力軸２に機 関１４の回転方向と同じ回転方向で伝達される。また、逆転クラッチ２１が嵌合 している場合には、低速歯車５から正転歯車６、逆転歯車９、逆転クラッチ２１ 、逆転軸４、逆転ピニオン１０、出力歯車８を経て出力軸２に機関１４の回転方 向とは逆の回転方向で動力が伝達される。

【００２１】 トルクコンバータ１８による変速運転下において、充分な車速が得られた場合 には、油圧クラッチ１５を脱にし低速クラッチ１９を嵌合すると、従来例と同様 に直結運転に移行し、機関１４の動力は、低速クラッチ１９を介して低速歯車５ に伝達され、前述の変速運転の場合と同様に出力軸２に伝達される。この運転状 態において、所定の車速に達したならば、低速クラッチ１９を脱にし、機関１４ の回転速度を下げて高速クラッチ２０の駆動側と被駆動側の回転速度をほぼ等し くさせて高速クラッチ２０を嵌合することにより、従来例と同様に機関１４の動 力は高速駆動歯車１１から高速被駆動歯車１２を経て正転軸３に伝達され、出力 軸２に高速段の動力を伝達する。

【００２２】 なお、この実施例では、低速クラッチ１９、高速クラッチ２０、逆転クラッチ ２１および正転クラツチ２２にそれぞれ機械式クラッチを採用しているが、これ らのクラッチとして油圧式摩擦クラッチを採用しても、同様の効果が得られるも のである。

【００２３】

【考案の効果】

この考案の歯車変速機によれば、低速歯車と正転歯車とがかみ合う同一平面で 正転歯車と逆転歯車とがかみ合い、正転歯車と逆転歯車とが同一平面で自由に回 転できるので、正転歯車に近接して同軸上に逆転歯車とかみ合う他の歯車を設け る必要がなく、従来のものに比して、軽量でコンパクトな歯車変速機を得ること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例を示す歯車変速機を用いた動
力伝達装置の概略図である。

【図２】図１の歯車変速機における各歯車のかみ合い状
態を示す概略説明図である。

【図３】従来の歯車変速機を変速機を用いた動力伝達装
置の概略図である。

【図４】図３の歯車変速機における各歯車のかみ合い状
態を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ 正転軸 ４ 逆転軸 ５ 低速歯車 ６ 正転歯車 ７ 正転ピニオン ８ 出力歯車 ９ 逆転歯車 １０ 逆転ピニオン １３ 円筒軸 １４ ディーゼル機関 １５ 油圧クラッチ １６ 流体変速機 １８ トルクコンバータ １９ 低速クラッチ ２０ 高速クラッチ ２１ 逆転クラッチ ２２ 正転クラッチ ２６ 歯車変速機

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の出力軸からトルクコンバータを介
   して駆動されるか、または、その機関の出力軸と一体の
   入力軸から低速切替クラッチを介して駆動される入力用
   の低速歯車を有し、その出力軸が前記入力軸と同一軸心
   上に配置され、かつ正転時と逆転時の変速比が同一であ
   る歯車変速機において、前記軸心と平行な正転軸に固定
   され、前記低速歯車とかみ合う正転歯車と、同じく前記
   軸心と平行でかつ前記軸心との軸間距離が前記軸心と前
   記正転軸との軸間距離より大きい軸間距離の位置に配置
   された逆転軸に回転自在に装着され、前記正転歯車とか
   み合う、正転歯車と同一歯数の逆転歯車と、前記正転軸
   に回転自在に装着され、正転クラッチを介して正転軸と
   一体に連結される正転ピニオンと、前記逆転軸に固定さ
   れ、逆転クラッチを介して逆転歯車から駆動される、正
   転ピニオンと同一歯数の逆転ピニオンと、そして正転ピ
   ニオンおよび逆転ピニオンとかみ合う出力歯車とからな
   り、入力軸、正転軸および逆転軸に垂直な、低速歯車と
   正転歯車とがかみ合っている平面でその正転歯車と逆転
   歯車とがかみ合い、正転歯車、逆転ピニオンおよび出力
   歯車を正の転位歯車に、低速歯車、逆転歯車および正転
   ピニオンを負の転位歯車として、低速歯車と逆転歯車と
   の歯先間に僅かな隙間を形成したことを特徴とする歯車
   変速機。