JPH05263928A - シフトアクチュエータの制御方法およびその装置 - Google Patents

シフトアクチュエータの制御方法およびその装置

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JPH05263928A
JPH05263928A JP2861293A JP2861293A JPH05263928A JP H05263928 A JPH05263928 A JP H05263928A JP 2861293 A JP2861293 A JP 2861293A JP 2861293 A JP2861293 A JP 2861293A JP H05263928 A JPH05263928 A JP H05263928A
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transmission
clutch
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shift
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William R Pankratz
ラッセル パンクラッツ ウイリアム
Thomas A Genise
アラン ゲニーズ トーマス
Iii John Dresden
ドレスデン，ザ サード ジョン
Ronald K Markyvech
キース マーキィベッチ ロナルド
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Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 補助部に同期ジョークラッチを用いた形式の
複式変速機用のシフトアクチュエータを制御する方法／
装置を提供すること。 【構成】 補助部のシフト中に主変速部(12)が連結した
場合に補助部同期クラッチ(92、128)の損傷を防止する制
御部材(246、328)を設けた流体圧作動式補助変速部(14)
シフト制御装置(230)/方法で、二圧力式圧力レギュレー
タアセンブリ(234) を設けて、補助部の高速比へのシフ
ト中に主変速部が連結したことを感知した時、高速比に
連結するために用いられる力を、作動加圧流体の加圧を
減少させることによって第１レベルから相当に低い第２
レベルに減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用複式変速機の補
助部アクチュエータを制御するための装置および方法に
関するものである。特に本発明は、１段または多段速度
補助変速部を多段速度主変速部に直列に接続した形式の
複式変速機の補助部同期ジョークラッチの係合力を制御
するための装置および方法に関するものである。さらに
言えば、本発明は、主変速部が連結状態か非連結状態で
あるかを感知するのに基づいてシフトアクチュエータに
第１または第２の比較的低い圧力を作用させることによ
り、重量形車両用複式変速機の補助部同期ジョークラッ
チを複式シフト中に保護する装置および方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】１つまたは複数の補助部を主変速部と直
列に接続した形式の複式チェンジギヤ変速機は従来から
公知である。そのような変速機は、一般的に大型トラッ
ク、トラクタ／セミトレーラ等の重量形車両に用いられ
ている。簡単に説明すると、主及び補助変速部を直列に
接続して使用することによって、変速ステップが適当な
相対的大きさであるとして、使用可能な変速比の合計
が、主部及び補助部比の積に等しくなる。例えば、少な
くとも理論的には、４速主部を３速補助変速部と直列に
接続した複式チェンジギヤ変速機では、12（４×３＝1
2）の変速比が使用可能になる。
【０００３】補助変速部には一般的にレンジ形、スプリ
ッタ形またはレンジ／スプリッタ結合形の３種類があ
る。
【０００４】レンジ形補助部を備えた複式変速機では、
レンジ部の変速ステップが、主変速部の合計比範囲より
も大きく、主変速部は各レンジ内の比に順次シフトされ
る。レンジ形補助部を備えた複式変速機の例が、米国特
許第4,974,474 号、第4,964,313 号、第4,920,815 号、
第3,105,395 号、第2,637,222 号及び第2,637,221 号に
記載されており、それらの開示内容は参考文献として本
説明に含まれる。
【０００５】譲受人の公知のRT/RTO11609 及びRT/RTO11
610 形「ロードレンジャー(Roadranger)」変速機は、
「（４＋１）×（２）」の９速、及び「（５）×
（２）」の10速重量形車両レンジ形変速機の例である。
【０００６】スプリッタ形補助部を備えた複式変速機で
は、スプリッタ補助部の変速ステップが、主変速部の変
速ステップよりも少なく、各主変速部のギア比はスプリ
ッタ部によってスプリット、すなわち細分割される。ス
プリッタ形補助部を備えた複式チェンジギヤ変速機の例
が、米国特許第4,290,515 号、第3,799,002 号、第4,44
0,037 号及び第4,527,447 号に記載されており、それら
の開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【０００７】レンジ／スプリッタ結合形補助部では、レ
ンジ及びスプリッタ形の両方のギア比が与えられて、主
変速部が少なくとも２つのレンジのそのギア比に順次シ
フトされ、また主変速部のギア比が少なくとも１つのレ
ンジでスプリットされるようになっている。
【０００８】単一のレンジ／スプリッタ結合形補助部を
備えた複式変速機は、例えば米国特許第3,283,613 号、
第3,648,546 号に記載されており、それらの開示内容は
参考文献として本説明に含まれる。３歯車層４速度レン
ジ／スプリッタ結合形補助部が、例えば米国特許第4,75
4,665 号に記載されており、それらの開示内容は参考文
献として本説明に含まれる。譲受人の公知のRT/RTO1161
3 及びRT/RTO14718 形「イートン・ロードレンジャー(E
aton Roadranger)」変速機は、「（４＋１）×（３）」
の13速及び「（４＋１）×（４）」の18速レンジ／スプ
リッタ結合形変速機の例である。
【０００９】別の例として、ドイツ国、フリードリッヒ
シャッフェンのザーンラドファブリック・フリードリッ
ヒシャッフェン・アクチエンゲゼルシャフトが販売して
いる「エコスプリット」モデルがあり、これは主変速部
の前方に個別のスプリッタ補助部を、後方に個別のレン
ジ部を用いている。
【００１０】主及び補助部の用語は相対的であって、主
及び補助部の指定を逆にした場合、補助部の形式（レン
ジまたはスプリッタ）も逆になることに注意されたい。
言い換えれば、２速レンジ形補助部を備えた４速主変速
部であると一般的に考えられているものの場合、通常の
指定で補助部であるものが主部であると考えられる場
合、通常の指定で主部であるものがそのための４速スプ
リッタ形補助部であると考えられる。一般的に認められ
ている変速機業界の慣習により、また本発明の説明で用
いられているように、複式変速機の主変速部は、最大
（または少なくとも同程度の）数の前進変速比を含み、
ニュートラル位置の選択を許可し、後進変速比を含み、
及び／またはマスター／スレーブ弁／シリンダ構造体等
に対抗したシフトバーまたはシフトレールまたはシフト
軸／シフトフィンガアセンブリの操作によって（手動ま
たは半自動変速機で）シフトさせる部分である。
【００１１】レンジ形、レンジ／スプリッタ結合形また
はスプリッタ／レンジ形の複式変速機では、主変速部は
一般的に手動作動式シフトレバー等によって操作される
シフトバーハウジングアセンブリまたは単一のシフト軸
アセンブリでシフトされ、「リピートＨ」形変速機の補
助レンジ部は、遠隔スレーブ弁／アクチュエータ機構を
制御する一般的に手動作動式のボタンまたはスイッチに
よってシフトされる。いわゆる「ダブルＨ」または「1.
5 Ｈ」形制御装置では、シフトレバーの位置決めに応答
するスイッチによってレンジがシフトされる。「ダブル
Ｈ」形制御装置は、米国特許第4,633,725 号及び第4,27
5,612 号等の従来技術から公知であって、これらの開示
内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００１２】レンジ部には同期ジョークラッチが用いら
れることが多いため、許容できるシフト品質が得られ、
またレンジ部の同期ジョークラッチの不当な摩耗及び／
または破損を防止できるようにするため、主変速部がニ
ュートラル状態の間にレンジシフトを開始し、望ましく
は完了できるようにする装置を提供することが、従来技
術の目的であった。
【００１３】上記の点から、従来形の複式変速機には一
般的に、レンジシフトをマスター制御弁のセレクタボタ
ンまたはスイッチで事前選択できるようにするが、主変
速部がニュートラル位置へ、または少なくともその方向
へシフトされるまで開始しないようにするインターロッ
ク装置を含む制御装置、一般的に空気圧制御装置が設け
られている。そのような装置は一般的に、主部がニュー
トラルにシフトされるまでレンジ部シフトフォークの移
動を物理的に阻止するレンジ部アクチュエータ機械式リ
ンク機構に機械式のインターロックを用いるか、加圧空
気をレンジ部ピストンへ供給する弁（「スレーブ弁」と
呼ばれることが多い）が、主部のニュートラルへのシフ
トが感知されるまで作動しないか、加圧流体を供給され
ない、または主部がニュートラルへシフトされてニュー
トラルに留まる間だけ、作動して加圧流体が供給される
形式のインターロックを用いている。
【００１４】そのような変速機及びそれの制御装置は、
例えば米国特許第2,654,268 号、第3,138,965 号及び第
4,060,005 号に記載されており、これらの開示内容は参
考文献として本説明に含まれる。主部がニュートラルに
シフトされるまでインターロックされるレンジ部制御弁
（供給及び／または排気）を用いた変速機は、例えば米
国特許第3,229,551 号、第4,450,869 号、第4,793,378
号及び第4,974,474 号に記載されており、これらの開示
内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００１５】従来装置は、主部がニュートラルにシフト
されるまでレンジシフトの開始を阻止することによって
レンジ部シンクロナイザを相当に保護しているが、それ
らは主部がニュートラル状態になるまでレンジ部シフト
を開始させないようにしている一方で、主部シフトがレ
ンジシフトよりも速い（すなわちビート）状態を防止し
ないため、完全には満足できない。公知のように、状況
によっては、主部が連結している間にレンジ同期クラッ
チが連結しようとした場合、エンジントルクの一部がも
っぱら連結しているシンクロナイザの摩擦表面によって
車両駆動輪に伝達されるため、シンクロナイザの摩擦部
材が急激に破損する。そのような状態では、レンジシン
クロナイザ、特に直接または高速レンジシンクロナイザ
が比較的早く破損または破壊されるであろう。誤ってレ
ンジだけのシフトを試みた場合、約２秒以内でそのよう
な破壊を招くであろう。
【００１６】剛直及び弾性形の両方の機械式インターロ
ック装置を用いた変速機が、米国特許第4,974,474 号、
第4,944,197 号及び第4,296,642 号に記載されており、
これらの開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
そのような装置は一般的に、主部がニュートラル位置に
ない間、レンジクラッチを高速または低速位置にロッ
ク、及び／またはレンジクラッチが高速または低速位置
に連結していない場合、主部をニュートラルにロックす
る。これらの装置は、適切に作動する時、主部がニュー
トラルにない間にレンジクラッチの連結を試みることに
よるレンジシンクロナイザの破損を防止するが、(1) 主
部の速いシフトによって補助部が望ましくない変速比に
ロックされること、(2) レンジクラッチがブロッカ上に
引っかかった場合に主部を連結してクラッチを操作する
ことができないこと、(3) 弾性装置は適切なインターロ
ックまたは固着することができないこと、(4) インター
ロック及び／またはシフトアクチュエータに相当な摩耗
及びストレスが生じること、(5) 摩耗によりインターロ
ック機構が摩擦ロックが起こること、から、従来装置で
は完全に満足できるものがなかった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明の目的は、補助変速部に同期ジョークラッチ
を用いた形式の複式変速機における補助変速部のシフト
アクチュエータを制御する方法およびその装置を提供す
ることである。
【００１８】本発明の別の目的は、主変速部が連結して
いない場合には相対的に強い力で、また主変速部が連結
している（ニュートラル状態にない）場合には相対的に
弱い力で選択の補助部同期クラッチ（一般的に直接また
は高速レンジ比）を連結させるシフトアクチュエータの
制御装置及び方法を提供することである。
【００１９】本発明のさらなる目的は、第１圧力または
第２の比較的低い圧力に選択的に加圧されたアクチュエ
ータ流体（一般的に加圧空気）を送るための補助部アク
チュエータ制御装置用の二圧力式圧力レギュレータを提
供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シフトアクチュエータアセンブリが、選
択可能な比に選択的に連結及び切り離しを行う同期ジョ
ークラッチに連動しており、２つの選択的に加圧及び排
気される室を形成した加圧流体作動式ピストン／シリン
ダアセンブリと、選択的に前記室のうちの選択された一
方を加圧して前記室の他方を排気する制御弁と、第１圧
力またはこの圧力よりも小さい第２圧力に加圧した加圧
流体を前記制御弁へ送る二圧力式圧力レギュレータとを
有し、このシフトアクチュエータアセンブリを制御する
制御装置は、第１変速部の選択可能な比の連結が選択さ
れたことを感知する手段と、第２変速部が連結状態か非
連結状態のいずれであるかを感知する手段と、(i) 第１
変速部の選択可能な比の連結が選択されたこと及び第２
変速部が非連結状態にあることの感知に応答して前記室
の一方を第１圧力に加圧して前記室の他方を排気するこ
とによってアクチュエータによって同期ジョークラッチ
を第１力で連結させ、また(ii)第１変速部の選択可能な
比の連結が選択されたこと及び第２変速部が連結状態に
あることの感知に応答して前記室の一方を第２圧力に加
圧して前記室の他方を排気することによって、アクチュ
エータによって同期ジョークラッチを第１力よりも相当
に小さい第２力で連結させる手段とを有していることを
特徴としている。
【００２１】
【作用】本発明によれば、試みられている補助部シフト
が完了する前に主変速部が連結した場合に補助部シンク
ロナイザを保護し、また連結中の同期クラッチのジョー
クラッチ部材がほぼ同期回転速度に達した時に試みられ
ている補助部シフトを完了させる補助部アクチュエータ
制御装置及び方法を提供することによって、従来技術の
欠点を最小限に抑えるか、解決することができる。
【００２２】これは、主変速部がニュートラル状態にあ
るか、非ニュートラル状態にあるかを感知して、主変速
部がニュートラル状態にある場合には第１の相対的に強
い力が、また主変速部がニュートラル状態にない場合に
は第２の相対的に弱い力が選択されたレンジクラッチに
加えられる。
【００２３】本発明は、特にレンジ高速または直接同期
クラッチの連結の制御に適しており、補助部低速比への
シフト時には、シンクロナイザ摩擦表面の両側のトルク
が、特にピン形シンクロナイザでは、ブロックされてい
るシンクロナイザのブロックを解除しようとすることに
よってクラッチが迅速に連結されるため、低速または減
速同期補助部クラッチの保護を考慮する必要がなくな
る。
【００２４】
【実施例】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、制限的なものではな
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。「内向き」及び「外向き」
は、装置または指定部品の構造中心に対してそれぞれ向
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。
【００２５】「複式変速機」は、多段前進速度主変速部
と少なくとも１つの多段速度補助変速部とを直列に接続
して、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
るようにした変速またはチェンジギヤ伝達装置を表すた
めに用いられている。「同期クラッチアセンブリ」及び
同様な意味の言葉は、クラッチの部材がほぼ同期回転す
るまでそのクラッチの連結が試みられず、クラッチ連結
の開始時にクラッチ部材及びそれと共転するすべての部
材をほぼ同期速度で回転させることができる比較的大き
い容量の摩擦手段がクラッチ手段と共に使用されている
確動クラッチによって選択歯車を軸に非回転状態で連結
するために用いられる確動ジョー形クラッチアセンブリ
を示している。
【００２６】「ニュートラル」及び「非連結」は、互い
に交換可能に用いられており、トルクが（図１及び図３
a に示されている一般形式の変速機では）変速機入力軸
から主軸に伝達されない主変速部状態のことである。
「非ニュートラル」及び「連結」は、互いに交換可能に
用いられており、主部駆動比が連結して、駆動トルクが
（図１及び図３a に示されいる一般形式の変速機では）
変速機入力軸から主軸に伝達される主変速部状態のこと
である。
【００２７】「高速」比は、ある入力回転速度に対して
出力部の回転速度が最高になる変速部のギア比のことで
ある。
【００２８】図１, ２a および２b は、レンジ形複式変
速機10を示している。複式変速機10では、多段速度主変
速部12が、レンジ形補助変速部14と直列に接続してい
る。変速機10はハウジングＨ内に収容されており、常時
連結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を介してディーゼルエンジンＥ等の原動機によっ
て駆動される入力軸16を設けており、マスタークラッチ
Ｃの入力すなわち駆動部18はエンジンクランク軸20に駆
動連結し、従動部22は変速機入力軸16に回転可能に固着
されている。
【００２９】主変速部12では、入力軸16に入力歯車24が
取り付けられて、複数のほぼ同一の副軸アセンブリ26及
び26Ａをほぼ同一回転速度で同時に駆動できるようにな
っている。２つのほぼ同一の副軸アセンブリは、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
に配置されている。副軸アセンブリの各々は、ハウジン
グＨ内の軸受32及び34によって支持されている副軸30を
有しており、その一部分だけが概略的に図示されてい
る。副軸の各々には、同一群の副軸歯車38、40、42、4
4、46及び48がそれと共転可能に固着されている。複数
の主軸歯車50、52、54、56及び58が主軸28を取り囲むよ
うに設けられており、クラッチカラー60、62及び64を滑
らせることによって一度に１つが主軸28に選択的にクラ
ッチ連結されて共転することは公知の通りである。クラ
ッチカラー60はまた、入力歯車24を主軸28にクラッチ連
結して入力軸16と主軸28との間を直結するためにも使用
できる。
【００３０】一般的に、クラッチカラー60、62及び64
は、公知のようにシフトハウジングアセンブリ70に連動
したシフトフォーク60Ａ、62Ａ及び64Ａによってそれぞ
れ軸方向に位置決めされる。クラッチカラー60、62及び
64は、公知の同期または非同期複動作動形ジョークラッ
チ形式である。
【００３１】主軸歯車58は後進歯車であって、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と継
続的に噛み合っている。また、主変速部12には５ステッ
プの選択可能な前進速度比が設けられているが、最も低
い前進速度比、すなわち主軸駆動歯車56を主軸28に駆動
連結して得られる速度比は、減速比が多くの場合に非常
に高いため、厳しい状態での車両の始動だけに使用さ
れ、高い変速レンジでは一般的に使用されないローまた
は「クリーパ」歯車と見なされるべきであることに注意
する必要がある。
【００３２】従って、主変速部12には５ステップの前進
速度が設けられているが、前進速度のうちの４つだけが
併用の補助レンジ変速部14と組み合わされるので、一般
的には「４＋１」主部と呼ばれている。
【００３３】ジョークラッチ60、62及び64は三位置クラ
ッチであって、シフトレバー72によって図示の中央非連
結位置、最右側連結位置または最左側連結位置に位置決
めされる。公知のように、一度にクラッチ60、62及び64
のうちの１つだけを連結でき、他のクラッチをニュート
ラル状態にロックするために主部インターロック手段
（図示せず）が設けられている。
【００３４】補助変速レンジ部14には２つのほぼ同一の
補助部副軸アセンブリ74及び74Ａが設けられており、そ
の各々には、ハウジングＨ内の軸受78及び80によって支
持されて、２つの補助部副軸歯車82及び84が共転可能に
取り付けられている補助副軸76が設けられている。補助
副軸歯車82は、主軸28と共転可能に固着されているレン
ジ／出力歯車86と常時噛み合ってそれを支持しているの
に対して、補助部副軸歯車84は、変速機出力軸90を取り
囲むように設けられた出力歯車88と常時噛み合ってい
る。
【００３５】シフトフォーク94及びレンジ部シフトアク
チュエータアセンブリ96によって軸方向に位置決めされ
る二位置同期ジョークラッチアセンブリ92によって、複
式変速機10の低速レンジ作動用に歯車88が出力軸90に、
あるいは直接または高速レンジ作動用に歯車86が出力軸
90にクラッチ連結される。複式レンジ形変速機10のため
の「リピートＨ」形シフトパターンが図２b に概略的に
示されている。変速機10の低速または高速レンジ作動の
選択及び／または事前選択は、一般的にシフトレバー72
に設けられている運転者作動式スイッチまたはボタン98
によって実施される。
【００３６】レンジ形補助部14は、直歯またははすば歯
車機構を用いた２速度部として図示されているが、本発
明が３以上の選択可能なレンジ比を備えたスプリッタ／
レンジ結合形補助部、及び／または遊星形歯車機構を用
いたレンジ形変速機にも適用可能であることは理解され
るであろう。また前述のように、クラッチ60、62または
64の１つまたは複数が同期ジョークラッチ形でもよく、
また変速部12及び／または14が単一副軸形でもよい。
【００３７】主変速部12は、シフトバーハウジング70内
に収容され、シフトレバー72の作動によって制御される
少なくとも１つのシフトレールまたはシフト軸の軸方向
移動によって制御される。公知のように、シフトレバー
72は変速機に直接に、またはそれから離して取り付ける
ことができる。この形式の装置は従来より公知であっ
て、例えば米国特許第4,621,537 号に記載されており、
その開示内容は参考文献として本説明に含まれる。レン
ジ部は、ボタン98、あるいは「ダブルＨ」形制御装置の
場合には位置スイッチ98Ａの操作で制御され、それらは
共に公知である。シフトバーハウジング70は、より一般
的な多重シフトレール形でもよく、例えば米国特許第4,
782,719 号、第4,738,863 号、第4,722,237 号及び第4,
614,126 号に記載されており、その開示内容は参考文献
として本説明に含まれる。
【００３８】本発明の制御装置は、レンジ形、レンジ／
スプリッタ結合形、またはスプリッタ／レンジ形補助部
を備えた複式変速機に等しく適用できる。
【００３９】図３a に示されている複式チェンジギヤ機
械式変速機100 は、従来形変速機10を参照しながら以上
に説明してきた主変速部12と同一またはほぼ同一である
主変速部12Ａを有する18前進速度変速機である。変速機
100 の主変速部12Ａが変速機10の主変速部12と異なる唯
一の点は、主軸28が補助変速部14内へ延出しているより
もわずかに長く主軸28Ａが補助変速部102 内へ延出して
いることである。主変速部12及び12Ａの構造がほぼ同一
であることから、主変速部12Ａについては詳細な説明を
繰り返さない。
【００４０】補助変速部102 には、２つのほぼ同一の補
助部副軸アセンブリ104 及び104Aが設けられており、そ
の各々には、ハウジングＨ内の軸受108 及び110 によっ
て支持されて、３つの補助部副軸歯車112 、114 及び11
6 が共転可能に固着されている補助部副軸106 が設けら
れている。補助副軸歯車112 は、主軸28Ａを取り囲むよ
うに設けられた補助部スプリッタ歯車118 と常時噛み合
ってそれを支持している。補助副軸歯車114 は、主軸28
Ａの同軸端部に隣接した出力軸122 の端部を取り囲むよ
うに設けられた補助部スプリッタ／レンジ歯車120 と常
時噛み合ってそれを支持している。補助部副軸歯車116
は、出力軸122 を取り囲むように設けられた補助部レン
ジ歯車124 と常時噛み合ってそれを支持している。従っ
て、補助部副軸歯車112 及びスプリッタ歯車118 によっ
て、スプリッタ／レンジ結合形補助変速部102 の歯車群
の第１歯車層が形成され、補助部副軸歯車114 及びスプ
リッタ／レンジ歯車120 によって第２歯車層が形成さ
れ、補助部副軸歯車116 及びレンジ歯車124 によって第
３歯車層が形成されている。
【００４１】滑り二位置ジョークラッチカラー126 によ
って、スプリッタ歯車118 またはスプリッタ／レンジ歯
車120 が主軸28Ａに選択的に連結されるのに対して、滑
り二位置同期アセンブリ128 によって、スプリッタ／レ
ンジ歯車120 またはレンジ歯車124 が出力軸122 に選択
的に連結される。複動作動形滑りジョークラッチカラー
126 の構造及び機能は、変速機10に用いられている滑り
クラッチカラー60、62及び64の構造及び機能とほぼ同一
であるのに対して、複動作動形同期アセンブリ128 の構
造及び機能は、変速機10に用いられている同期クラッチ
アセンブリ92の構造及び機能とほぼ同一である。アセン
ブリ92及び128 等の同期クラッチアセンブリは従来より
公知であって、例えば米国特許第4,462,489 号、第4,12
5,179 号及び第2,667,955 号に記載されており、それら
すべての開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００４２】そのようなクラッチは、一般的に１対の軸
方向に連結可能なジョークラッチ部材と、ジョークラッ
チ部材の非同期回転を感知してそれの軸方向連結を阻止
するセンサ／ブロッカ装置と、ジョークラッチ部材を摩
擦接続させてほぼ同期回転させることができるように接
触位置へ押し付けられる、円錐形であることが多い１対
の摩擦表面とを設けている。そのようなアセンブリが連
結を試みている間、ほぼ非同期状態であるとすると、ク
ラッチは、ブロッカ装置がジョークラッチ部材の軸方向
連結を阻止するブロック位置をとり、摩擦表面が力を受
けて係合する。主変速部が長時間に渡って連結している
間にクラッチアセンブリが強い軸方向連結力を受けなが
らブロック位置に留まっている場合、過大なトルク負荷
によって摩擦表面が破損及び／または破壊される。
【００４３】補助部102 の好適な実施例の詳細な構造が
図４及び図５に示されており、補助変速部102 内へ延出
している主軸28Ａの後端部に外側スプライン130 が設け
られて、これがクラッチカラー126 に設けられた内側ス
プライン132 と噛み合うことによって、クラッチカラー
126 及び主軸28Ａ間を相対的に軸方向移動できるように
しながら、クラッチカラー126 を主軸28Ａに回転結合し
ていることがわかるであろう。クラッチカラー126 には
クラッチ歯134 及び136 が設けられており、それぞれ歯
車118 及び120 に設けられたクラッチ歯138 及び140 と
選択的に軸方向連結できるようになっている。クラッチ
カラー126 には、シフトフォーク142 を収容する溝141
も設けられている。
【００４４】歯車118 が、主軸28Ａを取り囲むように設
けられており、常時それに対して回転自在であり、リテ
ーナ144 によって主軸28Ａに対して軸方向に固定され
る。クラッチ歯136 及び138 には、主軸28Ａの軸線に対
して約35゜傾斜させたテーパ表面146 及び148 が設けら
れており、これらによって非同期連結に抵抗し、同期回
転させようとする有益な相互作用が得られ、これについ
ては米国特許第3,265,173 号に詳細に記載されており、
その開示内容は参考文献として本説明に含まれる。クラ
ッチ歯136 及び140 にも同様な相補形のテーパ表面が設
けられている。
【００４５】スプリッタ／レンジ歯車120 は、１対のス
ラスト軸受によって出力軸122 の内側端部150 に回転可
能に支持されているのに対して、レンジ歯車124 は、出
力軸122 を取り囲むように設けられて、スラストワッシ
ャによってその上に軸方向に固定されている。軸方向に
おいて歯車120 と124 との間の位置で、複動作動形二位
置同期クラッチアセンブリ128 が外側スプライン及び内
側スプラインによって出力軸122 に共転可能に固定され
ている。公知の同期確動クラッチ構造の多くのものを本
発明の補助変速部に用いることができる。
【００４６】図示の同期クラッチアセンブリ128 は、上
記米国特許第4,462,489 号に記載されているピン形であ
る。簡単に説明すると、同期クラッチアセンブリ128 に
は、シフトフォーク164 によって軸方向に位置決めされ
る滑りジョークラッチ部材162 が設けられ、これに形成
されたクラッチ歯166 及び168 がそれぞれ歯車120 及び
124 に形成されたクラッチ歯170 及び172 と軸方向に連
結するようになっている。
【００４７】歯車120 及び124 には、同期クラッチアセ
ンブリの摩擦リング182 及び184 にそれぞれ設けられた
対応の摩擦円錐表面178 及び180 と摩擦同期係合する円
錐摩擦表面174 及び176 がそれぞれ設けられている。ブ
ロッカピン186 及び188 がそれぞれ摩擦リング184 及び
182 に共転可能に固着されており、滑り部材162 に設け
られたブロッカ開口190 と相互作用してブロッキング機
能を実施するすることは、公知の通りである。同期アセ
ンブリ128 にはさらに、クラッチ連結作動の開始時に円
錐形摩擦表面を初期係合させる複数のばねピン（図示せ
ず）が設けられている。
【００４８】出力軸122 は、ハウジングＨ内の軸受192
によって支持されてそれから延出しており、一般的にプ
ロペラ軸を駆動するユニバーサル継手の一部を形成して
いるヨーク部材Ｙ等を差動装置等に取り付けている。出
力軸122 には、速度計歯車194 及び／または様々なシー
ル部材（図示せず）も取り付けられている。
【００４９】図３a および図４に示されているように、
スプリッタクラッチ126 及びレンジクラッチ128 の両方
を前方及び後方軸方向位置に選択的に軸方向位置決めす
ることによって、出力軸回転に対する主軸回転の比を４
種類得ることができる。従って、補助変速部102 は、入
力（副軸28Ａ）と出力（出力軸122 ）との間に４つの選
択可能な速度すなわち駆動比を与えるレンジ／スプリッ
タ結合形の３層補助部である。この形式の変速機は従来
より公知であって、本発明の譲受人であるイートン社か
ら「スーパ(Super)10 」及び「スーパ18」の商品名で販
売されており、米国特許第4,754,665 号に詳細に記載さ
れており、その開示内容は参考文献として本説明に含ま
れる。
【００５０】変速機100 のシフトパターンが図３b に概
略的に示されており、矢印「Ｓ」はスプリッタシフトを
表し、矢印「Ｒ」はレンジシフトを表している。
【００５１】本発明の好適な実施例では、図６に示され
ている形式の単一シフト軸形シフト機構200 が用いられ
ている。この形式の機構は従来より公知であって、例え
ば米国特許第4,920,815 号及び第4,621,537 号に記載さ
れており、それらの開示内容は参考文献として本説明に
含まれる。
【００５２】簡単に説明すると、シフトレバー98がブロ
ック部材202 と相互作用することによって、変速機ハウ
ジングに対して軸204 が回転及び軸方向移動する。回転
移動によって、キー206 及び他の見えないキー等のキー
がシフトフォーク60Ａ、62Ａ及び64Ａのハブに設けられ
たランドまたはスロットと相互作用して、２つのシフト
フォークをハウジングに対して軸方向に固定し、残りの
シフトフォークを軸204 に軸方向固定する。軸204 及び
それに軸方向固定された選択シフトフォークを軸方向移
動させることによって、それに連動したジョークラッチ
の連結及び切り離しが行われる。
【００５３】従って、シフト軸204 の選択セグメント、
例えば１つまたは複数のニュートラル止めノッチ210 の
軸方向位置を監視することによって、変速機10の主部12
のニュートラル−非ニュートラル状態を感知することが
できる。
【００５４】本発明はまた、米国特許第4,445,393 号、
第4,275,612 号、第4,584,895 号及び第4,722,237 号に
記載されているような公知の多重パラレルレール形シフ
トバーハウジングアセンブリを用いた複式変速機にも適
用可能であり、それらの特許の開示内容は参考文献とし
て本説明に含まれる。そのような装置には一般的に、シ
フトレール（多くの場合にシフトレールインターロック
機構と連動している）に垂直方向に延出し、すべてのシ
フトレールが軸方向中央のニュートラル位置にある時の
第１位置、またはいずれか１つのシフトレールが軸方向
中央のニュートラル位置から変位している第２位置をと
るアセンブリが設けられている。
【００５５】本発明はまた、変速機主部のニュートラル
（非連結）または非ニュートラル（連結）状態を表す状
態を感知するために他の機械式、電気式、電磁式または
他の形式のセンサを用いた複式変速機にも適用可能であ
る。
【００５６】補助変速部は、一般的に主変速部に取り付
けられているが、ここで使用する「補助変速部」は、多
段速度車軸、多段速度トランスファケース等の分離駆動
列装置にも適用可能である。
【００５７】本発明は、図１に示されている変速機10及
び図３a 及び図４に示されている変速機100 、さらに同
期補助部ジョークラッチアセンブリを用いた他の複式変
速機もに同様に適用可能であるが、簡単にして理解しや
すくするため、本発明を特に図１、および図２a,２b,２
c に示されている複式レンジ形変速機に用いた場合につ
いて説明する。
【００５８】図２b に示されている形式のシフト制御、
すなわち「リピートＨ」形の制御であるとすると、第４
速から第５速への複式シフトでは、ジョークラッチ60を
第４／第８速入力歯車24から切り離し、次にクラッチ92
をレンジ低速または減速歯車86から切り離してから、ク
ラッチ92を高速または直接レンジ歯車88に連結し、次に
ジョークラッチ62を第１／第５速主部歯車54に連結す
る。これを達成するため、車両運転者は、レンジセレク
タボタン98で「ＨＩ」を事前選択し、シフトレバー72で
第４／第８速位置からＮへ、さらに第１／第５速へシフ
トする。イートン社が製造販売している９速RT/RTO1160
9 「ロードレンジャ」変速機等の従来のレンジ形変速機
では、主変速部10がニュートラルにない場合はいつも、
「ＨＩ」レンジが選択されるようにする第１位置及び
「ＬＯ」レンジが選択されるようにする第２位置を備え
た二位置スレーブ弁が、プランジャ等によって２つの位
置の一方にインターロックされた。そのような弁及びイ
ンターロックの例が、上記の米国特許第3,229,551 号、
第4,450,869 号、第4,793,378 号及び第4,974,474 号に
記載されている。
【００５９】前述したように、これらの装置は、ほとん
どの状態では主部がニュートラルへシフトされるまでは
レンジシフトの開始を阻止することによってレンジ部シ
ンクロナイザを保護するが、状況によってはレンジシフ
トの前に主部シフトが完了し、レンジシンクロナイザが
危険な状態になる。この問題は、レンジダウンシフト
（第５速から第４速へ）の場合よりもレンジアップシフ
ト（第４速から第５速へ）の場合の方が重大化するが、
それは、直接レンジ歯車88に連結している時にはシンク
ロナイザ摩擦円錐表面（図４の174 ／178 ）間のトルク
がシンクロナイザのシンクロナイザブロッカへの引っか
かり易さを増大させる傾向があるのに対して、減速レン
ジ歯車86に連結している時には摩擦円錐表面（図５の17
6 ／180 ）間のトルクがシンクロナイザを非ブロック位
置へ引っ張る傾向があるためである。一般的に、図１及
び３a に示されている形式の変速機において、レンジ部
ダウンシフトではレンジ部シンクロナイザのバーンアウ
トが重大な問題になっていない。
【００６０】図１の変速機では、第４歯車にある時に運
転者がアップシフトを決定して、レンジアップを事前選
択し、シフトレバーをニュートラル位置へ、またはその
方向へ移動させた時に別の重大な問題が発生する可能性
がある。運転者がすぐに気持ちを変えて、レンジ選択を
変更しないでシフトレバーを第４／第８速位置へ戻した
場合、レンジクラッチはレンジの第４／第８速アップシ
フトだけを完了しようとするため、シンクロナイザの円
錐摩擦表面間に大きな速度差が生じて、それが急激に破
損する。そのような状況では、シンクロナイザは２秒で
重大な損傷または破壊を受けるであろう。
【００６１】同様に不注意から複式スキップアップシフ
トを試みた場合にも同様な結果が生じる。別の例とし
て、運転者が不注意からレンジアップシフトを事前選択
するか、それの事前選択を忘れて、第４速から第３速へ
ダウンシフトしようとした場合、実際には第４速から第
７速へアップシフトしようとしたことになるため、シン
クロナイザ摩擦表面間に大きな速度差が生じる。
【００６２】本発明の補助部制御装置／方法は、主部が
非ニュートラル位置にあることが感知された時、高速レ
ンジ歯車86に連結するためにシフトフォーク94によって
加えられる力を比較的低レベルに減少させることによっ
て、従来技術の問題点を解決している。比較的低レベル
の力は、同期状態にある時は同期クラッチを連結させる
ことができる十分な大きさであるが、シンクロナイザの
バーンアウトの危険を最小限にするか、なくすことがで
きる十分に低レベルに選択される。
【００６３】本発明は、複式変速機の同期レンジクラッ
チ、特に高速または直接レンジクラッチの連結の制御に
用いるのに特に適しているが、そのような用途に限定さ
れるものではなく、同期スプリッタクラッチ等の連結の
制御にも用いることができる。
【００６４】説明を簡単にするため、本発明を最も有益
な用途が期待される場合について、すなわちレンジ形(1
0)、レンジ／スプリッタ形またはスプリッタ／レンジ形
(100) の複式変速機の直接または高速同期レンジクラッ
チ（図４のクラッチ歯166 及び170 ）を連結するために
加えられる力の制御について説明する。
【００６５】レンジクラッチを連結するために加えられ
る一般的な力は有効ピストン面積に加えられる有効流体
圧（一般的に空気圧）の関数である。流体圧を加える装
置では、レンジクラッチに加えられる力は、有効流体圧
及び／または有効ピストン面積を変えることによって変
更可能である。以下では、二圧力式圧力レギュレータに
よって流体圧を変化させることによって作動力が変化す
る空気圧作動装置の好適な態様について本発明を説明す
る。
【００６６】作動圧力を変化させるために他の手段を用
いることもできる。米国特許第4,928,544 号は、二段階
作動圧力を与える別の方法を示しており、その開示内容
は引例として本説明に含まれる。
【００６７】従来形レンジクラッチアクチュエータで
は、レンジシフトが選択／事前選択され、主変速部がニ
ュートラルにシフトしており、レンジ弁インターロック
が解除されているとすると、選択されたクラッチを連結
及び／またはブロック位置へ迅速に移動させて、シンク
ロナイザ摩擦円錐表面を介して大きい同期化力を加える
ことによって、クラッチ部材を迅速に同期回転させ、シ
ンクロナイザのブロックを解除し、クラッチ部材をブロ
ッカから確実連結位置へ移動させることができるよう
に、レンジ弁は約 300〜400 lbs の力を加えることがで
きる十分な圧力（一般的に約 60psi〜80psi に調整され
ている）をレンジクラッチ作動シリンダ／ピストンの選
択室に与える。主部がニュートラルに留まっている場
合、またはレンジ低速または減速比へのレンジ部シフト
の場合、その力はシンクロナイザに損傷を与えることは
なく、また比較的迅速にレンジ部を連結させる。しか
し、レンジ部高速または直接比へ試みられているレンジ
部アップシフトが完了する前に主部が連結した場合、シ
ンクロナイザの重大な破損及び／または破壊が比較的急
激に、スキップアップシフトが試みられている場合、一
般的に約2.0 秒以内に発生する。
【００６８】レンジ部の高速または直接比へ試みられて
いるレンジ部シフトが完了する前に主部が連結（すなわ
ち非ニュートラル）位置へシフトしたことを表す状態を
感知した時、直接レンジクラッチを連結するために加え
られる力を比較的低い第２レベル（約40〜80 lbs）まで
減少させた場合、クラッチ部材（図４のスリーブ162及
び歯車114 ）のほぼ同期回転時に直接比同期レンジクラ
ッチが連結するが、シンクロナイザが、少なくとも所定
時間（例えば20〜45秒）内に破損または破壊されること
はないことがわかっている。
【００６９】シンクロナイザ摩擦クラッチに十分な力が
加えられず、多くのレンジシフトに不当に長時間かかる
ため、第２低レベルの力をレンジシンクロナイザクラッ
チの通常の連結に用いることは容認できない。
【００７０】本発明によれば、主変速部の非ニュートラ
ル状態が感知された時に作動圧力を低い方の圧力に調整
することによって直接レンジクラッチに加えるための第
２レベル力を得るために圧力可変形圧力レギュレータ23
4 を用いることができる。図７及び９に示されている好
適な実施例では、レンジクラッチアクチュエータのピス
トンアセンブリ220 に、低速レンジクラッチを連結する
ために加圧される第１表面積222 と、高速レンジクラッ
チを連結するために加圧される第２の大きい表面積224
とを備えたピストン221 が設けられている。
【００７１】ピストン221 は、シリンダ内に密着状で摺
動可能に収容されて、それを２つの室222A及び224Aに分
割している。ピストン221 に設けられた軸226 に、同期
クラッチ128 または92を選択位置へシフトさせるための
シフトヨーク164 が取り付けられている。
【００７２】直接レンジクラッチを連結位置へ押し付け
ながらシンクロナイザの保護効果を与えるため、本発明
は、(i) 直接比へのレンジシフトが選択され、主部がニ
ュートラルにある時、第２表面積224 を第１の完全圧力
（約80psi)で加圧し、(ii)直接比へのレンジ部シフトが
選択され、主部がある比に連結している（非ニュートラ
ルにある）時、第１表面積（224)を第２の低い圧力（約
15〜25psi)で加圧することができる。
【００７３】第２レベルの力（ｐ2 ×ａ224 ）は、高速
レンジクラッチのクラッチ部材の同期またはほぼ同期し
た回転が得られた時に直接レンジクラッチを連結させる
ことができる十分な大きさであり、好ましくは、直接レ
ンジを連結状態に維持できる大きさでなければならない
（または噛み合い止め手段を設けなければならない）。
第２レベルの力は、主変速部が連結した状態でシンクロ
ナイザがブロックに係合した時、シンクロナイザの円錐
クラッチ等が所定時間で、例えば20〜45秒で重大な損傷
を受けないように、十分に低くする必要がある。
【００７４】例えば、第１レベル力（ｐ1 ×ａ224 ）を
約 300〜400 lbs 、第２レベル力を約40〜80 lbsにする
ことが非常に好都合であることがわかっている。
【００７５】前述したように、変速機10の主部12の非連
結（ニュートラル）及び連結（非ニュートラル）状態
は、主変速部シフト軸204 が軸方向に変位していない
か、変位しているかを感知することによって感知でき
る。そのようなシフト軸またはシフトレールの軸方向変
位は、その軸またはレール自身で、その延長部で、また
はクロス軸等で感知できる。
【００７６】本発明の二圧力式圧力レギュレータ以外
で、第１力または比較的小さい第２力をシフトフォーク
に加える、例えば大きい第１力で係合し、小さい第２力
で離脱する装置は従来より公知であり、例えば米国特許
第4,928,544 号に開示されており、その開示内容は引例
として本説明に含まれる。
【００７７】シンクロナイザ保護レンジシフトの空気制
御装置230 が図７に示されている。マスターレンジ弁23
2 が、二圧力式フィルタレギュレータ234 から送られる
ろ過調整空気源に接続している。重量形車両では、第１
の完全調整空気圧力は通常60〜80psi である。スイッチ
またはレバー98によって、低圧信号またはパイロット線
236 を加圧（低速）または排気（高速）することができ
る。低速レンジパイロット線236 はレンジスレーブ弁23
8 に接続しており、これは、高速レンジ位置へばね(24
0) 付勢された（すなわち室224Aが加圧され、室222Aが
排気されている）二位置四方向弁であり、パイロット線
236 の加圧に応答して、低速レンジ位置（すなわち室22
2Aが加圧され、室224Aが排気される）へ移動する。
【００７８】軸204 は噛み合い位置またはニュートラル
位置へ移動可能であり、主部用のプランジャ244 がニュ
ートラル位置へシフトされているかを感知するセンサを
備えている。
【００７９】アップシフトまたはダウンシフトが事前選
択されているかを感知する第２センサ246 が設けられて
いる。センサ244 及び246 は、レギュレータ234 を制御
するコントローラ248 へ機械的、電気的または空気圧的
信号を送る。
【００８０】レンジアップシフトの開始後に主変速部が
連結（非ニュートラル）位置へシフトした場合、コント
ローラはレギュレータ234 によって供給空気の加圧を第
２低レベルへ低下させる。
【００８１】スレーブ弁238 には、主変速部が非連結位
置にあることが感知されるまで現在の位置から選択位置
への移動を禁止するインターロック手段を設けることが
できる。これらの形式の弁は、上記米国特許第3,229,55
1 号、第4,450,869 号、第4,793,378 号及び第4,974,47
4 号に記載されている。
【００８２】従来形のフィルタ及び圧力レギュレータア
センブリ270 は、一般的に「フィルタレギュレータ」と
呼ばれており、図８に示されている。簡単に説明する
と、公知のように搭載形コンプレッサ等の供給源からの
加圧空気が入口272 から流入し、フィルタ274 を通過す
る。中空の押しロッド276 が、圧縮ばね280 で上向きに
付勢されているピストン部材278 に固定されている。ば
ね280 のばね力は、ばね受け284 に作用する止めねじ28
2 によって調節可能である。
【００８３】弁座構造体286 が本体288 に固定されてお
り、それに貫設された内孔290 に中空押しロッド276 が
遊嵌されて、ロッド276 が内孔の中を軸方向に移動でき
ると共に、空気が内孔の内径表面とロッドの外径表面と
の間を通過できるようになっている。内孔290 は、フィ
ルタ274 の内部空洞部292 から出口296,298 及び300用
のマニホルドとして機能している本体288 の環状通路29
4 まで延在している。使用に際して、一般的に１つの出
口が使用され、他のものには蓋がされる。
【００８４】弁座構造体286 を通る内孔290 の上端部に
円錐形の弁座302 が設けられており、これは、圧縮ばね
306 によって弁座302 に密着する位置へ下向きに付勢さ
れている弁部材304 と協働する。
【００８５】ピストン278 が本体288 内のシリンダ308
内に密着状に摺動可能にはめ込まれており、その上表面
310 に室294 内の空気圧が作用する。上表面310 はばね
280の反対側である。
【００８６】作用を説明すると、ばね280 がピストン27
8 及び押しロッド276 を上向きに付勢することによっ
て、押しロッドが弁部材304 を弁座302 から離脱させる
ため、圧縮空気が入口272 からフィルタ274 及び内孔29
0 を通ってマニホルド室294 へ流入し、出口の１つまた
は複数296 、298 及び／または300 から流出する。これ
は、マニホルド室294 内の圧力が調整圧力を超えて、ピ
ストン278 及びロッド276 がばね280 の付勢力に逆らっ
て下向きに移動し、弁部材304 がばね306 の付勢力を受
けて下向きに移動して弁座302 に密着係合するまで継続
する。
【００８７】従って、フィルタレギュレータアセンブリ
270 の調整（すなわち遮断）圧力は、ばね280 の圧縮力
の関数であり、この圧縮力はばね受け284 の軸方向位置
の関数である。
【００８８】オプションの特徴として、押しロッド276
が中空である場合、ピストン278 の下方にベント312 を
設けた通気室310 へ通じる流通路を設けることによっ
て、下流系統内の過剰圧力を排出することができる。す
なわち、フィルタレギュレータ270 が図８の閉鎖位置に
ある時、マニホルド室294 内の過剰圧力が弁部材304 の
弾性的な下側に作用して、中空ロッド276 の内孔314 の
上端部を開放するが、弁部材を弁座302 から離脱させ
ず、過剰圧力が内孔314 及びベント312 を通って排出さ
れる。
【００８９】前述したように、フィルタレギュレータア
センブリ270 の作用は公知であり、そのようなアセンブ
リは米国コロラド州、リトルトンのノーグレン社が販売
している。
【００９０】本発明の二圧力式圧力レギュレータ234 が
図９に示されている。ばね受け284を位置決めする機構
を除いて、アセンブリ234 の構造及び機能はアセンブリ
270と同じである。従って、アセンブリ234 の構造的及
び機能的にほぼ同じ部材には同一番号を付けて示し、詳
細な説明を繰り返さない。
【００９１】本発明のアセンブリ234 では、図８の止め
ねじアセンブリ282 の代わりに、本体288 の蓋部分324
の内孔に摺動可能にはめ込まれたピストン320 が設けら
れている。蓋部分324 は、調節できるように戻り止めね
じ接続部326 で本体288 に取り付けられている。ピスト
ン320 の内孔322 内での軸方向移動は、内部スナップリ
ングとして示されているストップ部材328 によって制限
される。
【００９２】ピストン320 の下の室332 の加圧または排
気を行うため、二位置ソレノイド制御弁330 が設けられ
ている。室332 を加圧すると、ピストン320 がストップ
部材328 に逆らって上方位置へ移動して、ばね280 の圧
縮力を増加させると共に調整圧力を増加させるのに対し
て、室332 を排気すると、ピストン320 が下向きに移動
して、ばね280 の圧縮力及びフィルタレギュレータの調
整圧力を減少させる。ソレノイド制御弁は、コントロー
ラ248 によってセンサ244 及び／または246 からの入力
に基づいて制御される。
【００９３】アクチュエータ220 を作動させるために第
１の高レベルの加圧を行うためには、室332 が加圧され
る。主変速部が連結した状態で補助部をアップシフトす
る時にアクチュエータ220 を作動させるために第２の低
レベルの加圧を行うためには、室332 が排気される。上
下の調整圧力の特定値は、本体288 に対する蓋部材324
の軸方向位置を調節することによって調節できる。
【００９４】図10及び図11は、第１ピストン360 、第２
ピストン362 及び２つの独立的に加圧及び排気されるパ
イロット接続部、パイロット１及びパイロット２を設け
た変更形二圧力式圧力レギュレータを示している。図か
らわかるように、電源が故障して、パイロット１及びパ
イロット２が共に排気された場合、レギュレータの出力
はゼロ圧となって、アクチュエータ220 はその時のまま
となる。パイロット１及びパイロット２の加圧及び排気
は、２つの独立的に制御されるソレノイド弁等によって
行うことができる。
【００９５】以上に本発明の好適な実施例を説明してき
たが、発明の範囲内において様々な変更を加えることが
できることは理解されるであろう。
【００９６】
【発明の効果】本発明のシフトアクチュエータを制御す
る方法および装置によれば、主部がニュートラル状態で
ある場合、相対的に強い力で、主部がニュートラルにな
い場合、相対的に弱い力で、クラッチ連結することがで
き、補助部シフトが完了する前に主部が連結された場合
に補助部シンクロナイザを保護し、また連結している同
期クラッチのジョークラッチ部材がほぼ同期回転速度に
達した場合に補助部シフトを完了させることができ、さ
らに、二圧力式圧力レギュレータアセンブリを設けたこ
とにより、補助部の高速比へのシフト中に主変速部が連
結したことを感知した時、高速比に連結するために用い
られる力を、作動加圧流体の加圧を減少させることによ
って第１レベルから相当に低い第２レベルに減少させる
ので、補助部のシフト中に主変速部が連結した場合に補
助部同期クラッチの損傷を防止することができる。
【００９７】この結果、本発明は、特に高速のレンジ比
に連結する場合または直接同期クラッチの連結する場合
の制御に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンジ形補助部を備え、本発明の空気圧制御装
置を用いた複式変速機の概略図である。
【図２】（ａ）図は、図１の変速機のシフト機構の概略
図、（ｂ）図は、図１の変速機の「リピートＨ」形シフ
トパターンの概略図、（ｃ）図は、図１の変速機の「ダ
ブルＨ」形シフトパターンの概略図である。
【図３】（ａ）図は、本発明の空気圧制御装置が特に有
効であるスプリッタ／レンジ結合形補助部を備えた複式
変速機の概略図、（ｂ）図は、その「リピートＨ」形シ
フトパターンの概略図である。
【図４】変速機100 の補助部102 における実施例の部分
断面図である。
【図５】変速機100 の補助部102 における他の実施例の
部分断面図である。
【図６】単一シフト軸形シフト機構の斜視図である。
【図７】本発明を実行するための空気制御装置の概略図
である。
【図８】従来のフィルタレギュレータの部分断面図であ
る。
【図９】本発明に係る二圧力式圧力レギュレータの部分
断面図である。
【図１０】他の変形実施例を示す部分概略図である。
【図１１】図10の実施例の作動を説明するための表図で
ある。
【符号の説明】
10 複式変速機 12 主変速部 14 補助変速部 92、128 同期ジョークラッチアセンブリ 98、98Ａ、412 セレクタ 220 シフトアクチュエータ 221 面積差ピストン 222 小面積ピストン表面 222A 低速レンジ室 224 大面積ピストン表面 224A 高速レンジ室 230 空気制御装置（シフトアクチュエータ） 234 圧力レギュレータ 238 スレーブ弁 248 コントローラ 276 ロッド 310 通気室 330 ソレノイド制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ドレスデン，ザ サード アメリカ合衆国 ミシガン 48024 ファ ーミングトン ヒルズ ジャクソンビレ 21406 (72)発明者 ロナルド キース マーキィベッチ アメリカ合衆国 ミシガン 48101 アレ ン パーク ウエスト アウター ドライ ブ 23260

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１(14)及び第２(12)多段速度変速部が
    直列に接続されている複式変速機(10)の第１変速部にお
    いて選択可能な比（高速）に選択的に連結及び切り離し
    を行う同期ジョークラッチ(92)に連動しており、２つの
    選択的に加圧及び排気される室(222A,224A) を形成した
    加圧流体作動式ピストン／シリンダアセンブリ(220)
    と、選択的に前記室のうちの選択された一方を加圧して
    前記室の他方を排気する制御弁(238) と、第１圧力 (ｐ
    1)または前記第１圧力（ｐ1)よりも小さい第２圧力（ｐ
    2)に加圧した加圧流体を前記制御弁へ送る二圧力式圧力
    レギュレータ(234) とを有しているシフトアクチュエー
    タアセンブリ(230) を制御する制御方法であって、 （ａ）前記第１変速部の選択可能な比の連結が選択され
    たことを感知し、 （ｂ）第２変速部が、連結状態か非連結状態のいずれで
    あるかを感知し、 （ｃ）(i) 前記第１変速部の選択可能な比の連結が選択
    されたこと、及び(ii)前記２変速部が非連結状態にある
    ことの感知に応答して、前記室の一方(224A)を前記第１
    圧力（ｐ1)に加圧して前記室の他方(222A)を排気するこ
    とによって、前記アクチュエータによって前記同期ジョ
    ークラッチを連結させ、 （ｄ）(i) 前記第１変速部の選択可能な比の連結が選択
    されたこと、及び(ii)前記２変速部が連結状態にあるこ
    との感知に応答して、前記室の一方(224A)を前記第２圧
    力（ｐ2)に加圧して前記室の他方(222A)を排気すること
    によって、前記アクチュエータによって前記同期ジョー
    クラッチを連結させる、各ステップを有していることを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第１圧力は第２圧力の少なくとも２
    倍の大きさであることを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記複式変速機は手動操作式レンジ形変
    速機であり、前記第１変速部は、高速及び低速比を備え
    た補助レンジ部であり、前記選択可能な比は高速レンジ
    部比であることを特徴とする請求項１または２の方法。
  4. 【請求項４】 ２つの選択的に加圧及び排気される室(2
    22A,224A) を形成した加圧流体作動式ピストン／シリン
    ダアセンブリ(220) と、選択的に前記室のうちの選択さ
    れた一方を加圧して前記室の他方を排気する制御弁(23
    8) と、第１圧力（ｐ1)または前記第１圧力（ｐ1)より
    も小さい第２圧力（ｐ2)に加圧した加圧流体を前記制御
    弁へ送る二圧力式圧力レギュレータ(234) とを有してい
    るアクチュエータアセンブリ(230) によってシフトされ
    てそれぞれ低速（減速）または高速（直接）補助部比に
    連結できるようにした低速(168/172) 及び高速(166/17
    0)同期ジョークラッチ(92)を含む多段速度補助部(14)に
    連結または非連結状態にシフト可能な手動シフト式多段
    速度主変速部(12)が直列に接続されている形式の複式チ
    ェンジギヤ変速機(10)のシフトを制御する方法であっ
    て、 低速及び高速補助部比のうちの選択された一方への前記
    補助部のシフトが選択されたことを感知し、 前記主変速部が連結状態か非連結状態のいずれであるか
    を感知し、 (i) 補助部高速比へのシフトが選択されたこと、及び(i
    i)前記主変速部が非連結状態にあることの感知に応答し
    て、前記室の一方(224A)を前記第１圧力（ｐ1)に加圧し
    て前記室の他方(222A)を排気することによって、前記ア
    クチュエータによって前記補助部高速同期ジョークラッ
    チを第１レベル力で連結させ、 その後、(i) 補助部高速比へのシフト選択が継続してい
    ること、及び(ii)前記主変速部が連結状態にあることの
    感知に応答して、前記室の一方(224A)を前記第２圧力
    （ｐ2)に加圧して前記室の他方(222A)を排気することに
    よって、前記アクチュエータによって前記補助部高速同
    期ジョークラッチを第１レベル力よりも相当に低い第２
    レベル力で連結させる、各ステップを有していることを
    特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 さらに、 (i) 補助部低速比へのシフトが選択されたこと、及び(i
    i)前記主変速部が非連結状態にあることの感知に応答し
    て、前記一方の室(224A)を排気して前記室の前記他方(2
    22A)を前記第１圧力（ｐ1)に加圧することによって、前
    記アクチュエータによって前記補助部低速同期クラッチ
    を前記第１レベル力とほぼ同じ第３レベル力で連結さ
    せ、 その後、補助部低速比へのシフト選択が継続しているこ
    との感知に応答して、前記主変速部の連結または非連結
    状態に無関係に、前記アクチュエータによって前記補助
    部低速同期クラッチを前記第３レベル力で連結させる、
    各ステップを有していることを特徴とする請求項４の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記補助部(14)は２速度レンジ部であ
    り、前記高速比は直接速度比であることを特徴とする請
    求項４または５の方法。
  7. 【請求項７】 さらに、 前記主変速部がニュートラル状態であることが感知され
    るまで、選択された補助部比シフトの開始を禁止するス
    テップを有していることを特徴とする請求項４または５
    の方法。
  8. 【請求項８】 前記第１レベル力は第２レベル力の少な
    くとも２倍の大きさであることを特徴とする請求項４ま
    たは５の方法。
  9. 【請求項９】 前記複式変速機は、最大定格入力トルク
    を備えた車両用変速機であって、最大予想ｇ．ｖ．ｗ．
    を有する車両に用いられるためのものであり、前記第２
    レベル力は、（ａ）ジョークラッチ部材がほぼ同期速度
    で回転している時に前記補助部高速同期クラッチを連結
    させることができる大きさで、（ｂ）(i) 前記主部が連
    結した状態で前記クラッチが連結位置へ押し付けられた
    時、(ii)前記ジョークラッチ部材がかなりの非同期速度
    で回転している時、(iii) 前記最大定格入力トルクが変
    速機入力軸に加えられた時、及び(iv)前記車両が最大予
    想ｇ．ｖ．ｗ．を有する時、所定時間に渡って補助部高
    速同期クラッチの摩擦表面に所定以上の摩耗を引き起こ
    さないように選択されることを特徴とする請求項４また
    は５の方法。
  10. 【請求項１０】 第１(14)及び第２(12)多段速度変速部
    が直列に接続され、前記第２変速部は持続可能な連結状
    態及び非連結状態にシフト可能である複式変速機(10)の
    第１変速部において、選択可能な比に選択的に連結及び
    切り離しを行う同期ジョークラッチ(92)に連動してお
    り、２つの選択的に加圧及び排気される室(222A,224A)
    を形成した加圧流体作動式ピストン／シリンダアセンブ
    リ(220)と、選択的に前記室のうちの選択された一方を
    加圧して前記室の他方を排気する制御弁(238) と、第１
    圧力（ｐ1)または前記第１圧力（ｐ1)よりも小さい第２
    圧力（ｐ2)に加圧した加圧流体を前記制御弁へ送る二圧
    力式圧力レギュレータ(234) とを有しているシフトアク
    チュエータアセンブリ(230) を制御する制御装置(230)
    であって、 （ａ）前記第１変速部の選択可能な比の連結が選択され
    たことを感知する手段(246) と、 （ｂ）第２変速部が、連結状態か非連結状態のいずれで
    あるかを感知する手段(244) と、 （ｃ）(i)(a)前記第１変速部の選択可能な比の連結が選
    択されたこと、及び(b) 前記第２変速部が非連結状態に
    あることの感知に応答して、前記室の一方(224A)を前記
    第１圧力（ｐ1)に加圧して前記室の他方(222A)を排気す
    ることによって、前記アクチュエータによって前記同期
    ジョークラッチを第１力で連結させ、また(ii)(a) 前記
    第１変速部の選択可能な比の連結が選択されたこと、及
    び(b) 前記第２変速部が連結状態にあることの感知に応
    答して、前記室の一方(224A)を前記第２圧力（ｐ2)に加
    圧して前記室の他方(222A)を排気することによって、前
    記アクチュエータによって前記同期ジョークラッチを第
    １力よりも相当に小さい第２力で連結させる手段(248/2
    34) とを有していることを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１圧力は前記第２圧力の少なく
    とも２倍の大きさであることを特徴とする請求項10の装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記複式変速機は手動操作式レンジ形
    変速機であり、前記第１変速部は、高速及び低速比を備
    えた補助レンジ部であり、前記選択可能な比は高速レン
    ジ部比であることを特徴とする請求項10または11の装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記複式変速機は、最大定格入力トル
    クを備えた車両用変速機であって、最大予想ｇ．ｖ．
    ｗ．を有する車両に用いられるためのものであり、前記
    第２力は、（ａ）ジョークラッチ部材がほぼ同期速度で
    回転している時に前記補助部高速同期クラッチを連結さ
    せることができる大きさで、（ｂ）(i)前記主部が連結
    した状態で前記クラッチが連結位置へ押し付けられた
    時、(ii)前記ジョークラッチ部材がかなりの非同期速度
    で回転している時、(iii) 前記最大定格入力トルクが変
    速機入力軸に加えられた時、及び(iv)前記車両が最大予
    想ｇ．ｖ．ｗ．を有する時、所定時間に渡って補助部高
    速同期クラッチの摩擦表面に所定以上の摩耗を引き起こ
    さないように選択されることを特徴とする請求項10また
    は11の装置。
  14. 【請求項１４】 前記二圧力式圧力レギュレータは、出
    口(296、298、300) に加えられる加圧流体の圧力を選択可
    能な第１最大流体圧（ｐ1)及び前記第１圧力（ｐ1)より
    も小さい第２最大流体圧（ｐ2)のうちの選択された一方
    に制限するアセンブリ(234) を有しており、前記アセン
    ブリは、 常時少なくとも前記第１圧力に加圧されている加圧流体
    源に接続される入口(272) と、前記出口に流体連通した
    室(294) と、前記入口を前記室に流体連通させる通路(2
    90) と、前記通路の一部の周囲に形成された弁座(302)
    とを設けた本体(288) と、 前記本体内を移動可能であり、前記弁座に密着係合して
    前記通路を通る流体の流れを遮断するように付勢(306)
    され、前記付勢力に抵抗して前記弁座から離れることに
    よって流体が前記通路を通って流れるようにする弁部材
    (304) と、 前記室内の流体圧を受ける第１表面(310) に前記弁部材
    と協働するようにアクチュエータ部材(276) が取り付け
    られ、前記アクチュエータ部材が前記弁部材に当接して
    それを弁座から離脱させる前記本体内の第１位置と、前
    記弁部材を前記弁座に密着状に係合させる前記本体内の
    第２位置とを備えており、前記第１表面に加えられる流
    体圧によって前記第２位置の方へ押し付けられるアクチ
    ュエータアセンブリ(276/278) と、 前記アクチュエータアセンブリを前記第１位置の方へ押
    し付ける圧力制御付勢手段(280/284) と、 前記圧力制御付勢手段が２つの選択可能な圧力のうちの
    選択された一方を前記アクチュエータアセンブリに選択
    的に加えることを可能にする手段(320、322) とを有して
    いることを特徴とする装置。
  15. 【請求項１５】 前記圧力制御付勢手段は、前記アクチ
    ュエータアセンブリの前記第１表面の反対側の第２表面
    に第１端部が接しており、ばね受け(284) に第２端部が
    接している圧縮ばねを有しており、前記ばね受けは圧力
    選択手段(330) によって前記本体内の第１位置または第
    ２位置へ移動可能であることを特徴とする請求項14の装
    置。
  16. 【請求項１６】 前記ばね受けは、ソレノイド制御弁(3
    30) によって２つの位置のうちの選択された一方に位置
    決めされた流体ピストン(320) と協働することを特徴と
    する請求項15の装置。
JP2861293A 1992-01-23 1993-01-25 シフトアクチュエータの制御方法およびその装置 Pending JPH05263928A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/824,960 US5186066A (en) 1992-01-23 1992-01-23 Dual pressure pressure regulator
US824960 1992-01-23

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