JPH0545832B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の発進の際などの変速運転にお
いて、２速段の歯車のかみ合比を与えるようにし
たデイーゼル動車用変速機に関するものである。

（従来の技術） デイーゼル動車の高速化にともない、変速機の
トランスミツシヨンに、低速度域から高速度域に
渡りエンジンの出力を有効に引き出すために２速
段のものが用いられるようになつてきた。しか
し、これまでの上記のような２速段のトランスミ
ツシヨンにおいては、発進時のトルクコンバータ
による変速運転において、大きい出力トルクが得
られる１速段の低回転速度を出力する歯車比のか
み合にすることが常識とされてきた。

第４図は実願昭63−35164に記載された上記の
目的を達成するためのデイーゼル動車用の変速機
を図示したものである。第４図において、デイー
ゼル機関１の出力軸２にフライホイール及び継手
３を介して変速機４の入力軸５を接続し、この入
力軸５に、多板式摩擦クラツチとしての変速クラ
ツチ６及びトルクコンバータ７が同軸に設けら
れ、変速クラツチ６の入力側のクラツチキヤリア
８を入力軸５に、出力側のハブ９をトルクコンバ
ータ７の入力側のインペラホイール１０に、それ
ぞれ一体に取付け、トルクコンバータ７の出力側
のタービンホイール１１を、入力軸５と同軸の円
筒状の変速軸１２にフリーホイール１３を介して
一方向回転自在に接続し、入力軸５に多板式摩擦
クラツチとしての１速段クラツチ１４を設け、こ
の１速段クラツチ１４の入力側のクラツチキヤリ
ア１５を入力軸５に、出力側のハブ１６に変速軸
１２にそれぞれ一体に取付け、変速軸１２に一体
に取付けた１速駆動歯車１７を、２速軸１８に一
体に取付けた１速被動歯車１９にかみ合せ、この
２速軸１８に多板式摩擦クラツチとしての２速段
クラツチ２０を設け、この２速段クラツチ２０の
２速軸１８に回転自在に軸支したハブ２１に一体
に取付けた２速被動歯車２２を、入力軸５に一体
に取付けた２速駆動歯車２３にかみ合せ、２速軸
１８に一体に取付けたクラツチキヤリア２４と一
体の歯車２５を、逆転軸２６及び出力軸２７に設
けた多板式摩擦クラツチとしての逆転クラツチ２
８及び正転クラツチ２９のそれぞれの入力側と一
体の逆転入力歯車３０と正転入力歯車３１とにか
み合せ、逆転クラツチ２８の出力側の逆転軸２６
と一体の逆転中間歯車３２を出力軸２７と一体の
逆転出力歯車３３にかみ合せた構成となつてい
る。

このような構成のもとで、車両を発進させると
きは、車両の進行方向に合せて、正転クラツチ２
９又は逆転クラツチ２８のどちらか一方を嵌合し
てから、まず、変速クラツチ６を嵌合して、機関
１から入力軸５、変速クラツチ６、トルクコンバ
ータ７，フリーホイール１３、変速軸１２、１速
駆動歯車１７、１速被動歯車１９、及び歯車２５
を経て、正転クラツチ２９又は逆転クラツチ２８
を介して１速段の変速運転の回転速度を出力軸２
７に出力し、次いで、この変速運転によつて所定
の車速に達したならば、変速クラツチ８を脱にし
て１速段クラツチ１４を嵌合し、入力軸５を変速
軸１２に直結して、機関１から入力軸５、１速段
クラツチ１４、変速軸１２、１速駆動歯車１７、
１速被動歯車１９及び歯車２５を経て、同様にし
て、直結１速の回転を出力軸２７に出力し、更
に、この直結１速運転によつて所定の車速に達し
たならば、１速段クラツチ１４を脱にして、２速
段クラツチ２０を嵌し、機関１から入力軸５、２
速駆動歯車２３、２速被動歯車２２、２速段クラ
ツチ２０及び歯車２５を経て、直結２速の回転速
度を出力軸２７に出力して車速を最高速度まで漸
次上げていくように操作される。

（本発明が解決しようとする問題点） トルクコンバータを介して動力を伝達する変速
運転のもとでは、大きな出力トルク、即ち、大き
なけん引力が得られるので、車両の発進が容易に
なるが、従来のように歯車のかみ合比の大きい１
速段のもとでの変速運転では、特に低速時におい
て、出力トルクが大きくなりすぎて、けん引力が
車輪とレールの間の粘着力を越えてしまうことが
あり、車輪が空転するという問題がしばしば発生
している。例えば、降雨時や、レールに油状物質
などが付着したようなときは車輪とレールの間の
摩擦係数が低下するので粘着力が減少し空転が起
り易くなる。

このように変速運転時に発生する車輪の空転を
防止する出力トルクを与えるような構成の変速機
を得ることが本発明の目的である。

（問題を解決するための手段） 上記したように、従来においては、歯車のかみ
合比が大きくて大きな出力トルクが得られる１速
段と、歯車のかみ合比が小さくて小さな出力トル
クが得られる２速段とを有する高速デイーゼル動
車用の変速機について、発進時などのトルクコン
バータを介して動力を伝達する変速運転では、す
べての場合において、大きな出力トルクを生ずる
１速段の回転速度が与えられていた。

本発明では、変速運転時に従来の大きいトルク
を出力する１速段のかみ合から、それよりも低い
トルクを出力する２速段のかみ合にすることによ
つて車両の発進時のけん引力を、車輪とレールの
間の粘着力よりも下回る値にして車輪の空転を未
然に防止するものとした。

（作 用） 第２図は、横軸に車速Km／ｈを、縦軸にデイー
ゼル動車の変速運転及び直結運転におけるけん引
力Kg、及び車輪とレールとの間の粘着力Kgを目盛
り車速に対するけん引力（実線）及び粘着力（点
線）の関係を従来例と本発明のものについて図示
したものである。

第２図より、従来の変速機に適用されている１
速変速運転の曲線ａをみると、特に低速において
けん引力が大きくて、粘着力の曲線ｅに接近して
いることがわかる。従つて、レールが雨や油など
で濡れると粘着力がけん引力よりも小さくなつて
車輪が空転を起し易くなる。しかし、本発明の場
合の２速変速運転の曲線ｂをみると、低速時のけ
ん引力が、１速変速運転ａに比較して小さくなつ
ているので、粘着力との差が大きくなり、粘着力
が常にけん引力よりも大きく維持されることから
空転が防止される。

変速運転時でも、車速が増加してくると従来の
１速変速運転及び本発明の２速変速運転ともにけ
ん引力が急な減少を示し、粘着力との差が大きく
なるので空転の心配がなくなる。

又、低速時には、１速変速運転よりも小さかつ
た２速変速運転のけん引力が高速になると逆に大
きくなつてくる。

けん引力については、車速が０から30Km／ｈ位
までの範囲では１速変速運転が２速変速運転より
も上回つているが、１速変速運転下でのこの間の
所要時間は僅かに10秒位であり、この間における
両者の走行距離の差は殆んどなく、けん引力の大
きい１速変速運転の方が走行距離は僅かに長い
が、車速が40Km／ｈを越えると、けん引力は逆転
して、２速変速運転の方が僅かに大きくなり、両
者ともに変速運転から１速直結運転に切換わる車
速50Km／ｈ位（第２図のｆ）のときは両者の走行
距離はほぼ接近し、その後、両者とも車速80Km／
ｈ位（第２図のｇ）に達すると１速直結運転から
２速直結運転に切換わつていくというように直結
運転ではともに同じ条件で出力が伝達されるの
で、直結運転時における走行距離の差は、上記の
変速運転のもとで生じた僅かな距離差がそのまま
一定に保たれるので、発進後の両者の車速に対す
る走行距離は殆んど同じになる。第３図はその結
果を図示したもので、変速運転が１速の場合と２
速の場合とについて車速と走行距離との関係を表
わす。２速変速運転を示す実線と、１速変速運転
を示す点線とはほぼ一致している。

このように空転を防止するために、変速運転の
もとで、歯車のかみ合比を従来の１速段から本発
明の２速段にしても、この変速運転の時間が短い
ことから、両者の間にけん引力の差があつても、
加速運転の全体からみると、加速の性能には殆ん
ど差がみられず変速運転を２速段にしても何ら問
題を生じないものである。

（実施例） 第１図は本発明のデイーゼル動車用変速機の簡
単な構成を示したものである。第１図においてデ
イーゼル機関３４の出力軸はフライホイール及び
弾性継手３５を介して変速機３６の入力軸３７に
接続され、入力軸３７には多板式摩擦クラツチと
しての変速クラツチ３８とトルクコンババータ３
９とが設けられ、この変速クラツチ３８の入力側
のクラツチキヤリア４０を入力軸３７に一体に取
付け、出力側のハブ４１を入力軸３７に同軸の円
筒軸４２を介してトルクコンバータ３９のインペ
ラホイール４３に一体に接続し、このクラツチキ
ヤリア４０の内周部に入力側クラツチ板４４を、
ハブ４１の外周部に出力側クラツチ板４５をそれ
ぞれ軸方向摺動自在に交互に配列してスプライン
嵌合し、クラツチキヤリア４０に、油圧と戻しス
プリングによつて軸方向に摺動自在に嵌挿された
環状のクラツチピストン４６の押付け力を受けて
変速クラツチ３８の入力側と出力側とを結合し、
トルクコンバータ３９は大きなストールトルクを
与える３段のタービンホイール４７と２段のステ
ータ４８からなり、トルクコンバータ３９のター
ビンホイール４７はこれと一体の円筒状の出力軸
４９からフリーホイール５０を介して、入力軸３
７と同軸の変速軸５１に接続し、入力軸３７は、
この入力軸３７に設けた多板式摩擦クラツチとし
ての２速段クラツチ５３の入力側のクラツチキヤ
リア５４に、変速軸５１は同じく出力側のハブ５
５にそれぞれ一体に取付けられ、変速軸５１には
変速出力歯車５６が一体に取付けられ、この入力
軸３７に対して、多板式摩擦クラツチとしての１
速段クラツチ５７を設けた１速軸５８、同じく正
転クラツチ５９を設けた正転軸６０及び同じく逆
転クラツチ６１を設けた出力軸６２がそれぞれ平
行に軸支され入力軸３７に一体に取付けられた１
速駆動歯車６３が、１速段クラツチ５７の入力側
のクラツチキヤリア６４と一体の１速被動歯車６
５とかみ合い、上記の変速出力歯車５６は、１速
段クラツチ５７の出力側のハブ６６に、１速軸５
８に回転自在に軸支した円筒状の出力軸６７を介
して一体に取付けた１速出力歯車６８と、正転ク
ラツチ５９の入力側のハブ６９に、正転軸６０に
回転自在に軸支した円筒状の入力軸７０を介して
一体に取付けた正転入力歯車７１と、及び、逆転
クラツチ６１の入力側のハブ７２に、出力軸６２
に回転自在に軸支した円筒状の入力軸７３を介し
て取付けられた逆転入力歯車７４とそれぞれかみ
合せ、正転クラツチ５９の出力側のクラツチキヤ
リア７５と一体の正転駆動歯車７６を、出力軸６
２と一体の正転被動歯車７７にかみ合せて構成さ
れたものとなつている。

上記の各多板式摩擦クラツチの嵌脱は、クラツ
チキヤリアの内周部のスプラインに軸方向摺動自
在に嵌合した一方のクラツチ板と、ハブの外周部
のスプラインに軸方向摺動自在に嵌合した他方の
クラツチ板とを交互に配列し、クラツチキヤリア
に、油圧及び戻しスプリングによつて軸方向摺動
自在に嵌挿した環状のクラツチピストンによつて
嵌脱する公知の構成となつている。

上記のように構成された本発明の変速機の作動
について第１図を引用して説明する。

第１図のトルクコンバータ３９は大きなストー
ルトルクが得られる３段のタービンホイール４７
の構成となつている。従つてステータ４８も２段
からなつている。又、変速機３６の出力軸６２及
びデイーゼル機関３４の出力側には図示されてい
ない回転速度検出器が設けられ、車速に相当する
出力軸回転速度及び機関回転速度を検出した信号
をコントローラに与えて、自動的に、各クラツチ
に、クラツチ作動圧油を供給するクラツチ切換電
磁弁及び機関のスロツトルを操作する電子ガバナ
を自動的に制御する構成を有するものとする。

車両を発進するときは、まず機関３４をアイド
リング状態とし、車両の進行方向に合せて正転ク
ラツチ５９又は逆転クラツチ６１のどちらか一方
を嵌合してから、変速クラツチ３８を嵌合すると
ともに機関３４の出力をアツプしていくと機関３
４からの出力は入力軸３７から変速クラツチ３
８、トルクコンバータ３９、フリーホイール５
０、変速軸５１及び変速出力歯車５６を経て、こ
の変速出力歯車５６とかみ合う正転クラツチ５９
の正転入力歯車７１、又は、逆転クラツチ６１の
逆転入力歯車７４との間で２速段のかみ合比を構
成し、どちらか一方の嵌合されたクラツチを介し
て出力軸６２に２速変速運転の回転が出力され
る。

次いで、この変速運転のもとで車速が所定値に
達し、その検出信号をコントローラが受けると、
機関３４にアイドリング指令を出すとともに変速
クラツチ３８を脱にして、その後、１速段クラツ
チ５７の入力側回転数と出力側回転数の同期を取
るべく、機関３４の回転数をコントローラにより
調整して１速段クラツチ５７を嵌合し、再び機関
を出力アツプすると、機関３４の出力は入力軸３
７から１速駆動歯車６３、１速被動歯車６５、１
速段クラツチ５７、１速出力歯車６８、変速歯車
５６を経て、同様にして、出力軸６２に歯車６３
及び６５のかみ合比によつて与えられる直結１速
の回転速度が出力される。

更に、この直結１速運転のもとで車速が所定値
に達し、その検出信号をコントローラが受ける
と、機関３４をアイドリングにしてから、１速段
クラツチ５７を脱にし、その後、２速段クラツチ
５３の入力側回転数と出力側回転数の同期を取る
べく機関３４の回転数をコントローラにより調整
して２速段クラツチ５３を嵌合し、再び機関３４
を出力アツプすると、入力軸３７と変速軸５１が
直結されて、機関３４の出力は入力軸３７から２
速段クラツチ５３、変速出力歯車５６を経て、２
速変速運転の場合と同様にして、出力軸６２に直
結２速の回転が度出力されて、車速は漸次増加し
て最高速度に達する。

（本発明の効果） 本発明はデイーゼル動車用変速機のトルクコン
バータを介した変速運転における出力回転速度を
２速段となるように変速出力歯車と、正転クラツ
チ又は逆転クラツチの入力歯車のかみ合比をきめ
た簡単な構成にして、発進時の出力トルクを従来
の１速段に相当するかみ合比に比較して小さいも
のとしたのでけん引力と車輪とレールとの間の粘
着力との差を従来の場合と比較して大きく保つこ
とが可能になり、車輪の空転が未然に防止でき、
車輪の摩耗寿命が大巾に延びるという効果を有す
るものである。

又、１速軸と２速軸とのかみ合において、従来
は変速運転を１速段にする関係から、１速段クラ
ツチ及び２速段クラツチの出力側の歯車のかみ合
比を１速段にする必要から、第４図に示す如く歯
車の径の大きさからこの歯車を直接、正転クラツ
チ及び逆転クラツチの入力歯車にかみ合せること
ができず、別の歯車を介してかみ合せることにな
る。これに対して本発明の場合は第１図に示す如
く変速運転を２速段とした関係で、１速段クラツ
チ及び２速段クラツチの出力側のかみ合う歯車の
径が同じ位にすることができるのでこの歯車を直
接、正転クラツチ及び逆転クラツチの入力歯車に
かみ合せることが可能になつた結果、従来のもの
に比較して歯車を１ケ削減することができたこと
から製造コストが低減し構成がコンパクトになる
という効果も有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデイーゼル動車用変速機の簡
単な構成を、第２図は車速に対する車両のけん引
力と、車輪とレールとの間の粘着力の関係を、第
３図は車速と走行距離の関係を及び第４図は従来
のデイーゼル動車用変速機の簡単な構成をそれぞ
れ図示したものである。 ３４…デイーゼル機関、３５…弾性継手、３６
…変速機、３７…入力軸、３８…変速クラツチ、
３９…トルクコンバータ、４３…インペラホイー
ル、４７…タービンホイール、４９，６２…出力
軸、５０…フリーホイール、５１…変速軸、５２
…トランスミツシヨン、５３…２速段クラツチ、
５６…変速出力歯車、５７…１速段クラツチ、５
８…１速軸、５９…正転クラツチ、６０…正転
軸、６１…逆転クラツチ、６３…１速駆動歯車、
６５…１速被動歯車、６８…１速中間歯車、７１
…正転入力歯車、７４…逆転入力歯車、７６…正
転中間歯車、７７…正転出力歯車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ デイーゼル機関３４をフライホイール及び弾
   性継手３５を介して変速機３６の入力軸３７に接
   続し、この入力軸３７には、変速クラツチ３８と
   トルクコンバータ３９とを同軸に設け、この変速
   クラツチ３８の入力側を入力軸３７に一体に取付
   け、出力側をトルクコンバータ３９の入力側のイ
   ンペラホイール４３に接続し、このトルクコンバ
   ータ３９の出力側のタービンホイール４７と一体
   の円筒状の出力軸４９を、入力軸３７に対して同
   軸に設けた変速軸５１にフリーホイール５０を介
   して一方向回転自在に接続し、上記の入力軸３７
   及び変速軸５１を、トランスミツシヨン５２の入
   力側へ延長して設け、この入力軸３７及び変速軸
   ５１を２速段クラツチ５３の入力側及び出力側に
   それぞれ一体に接続し、この入力軸３７に対して
   １速軸５８、正転軸６０及び出力軸６２を平行に
   軸支して設け、入力軸３７に一体に取付けた１速
   駆動歯車６３を、１速軸５８に設けた１速段クラ
   ツチ５７の入力側と一体の１速被動歯車６５にか
   み合せ、変速軸５１に一体に取付けた変速出力歯
   車５６を、１速段クラツチ５７の出力側に一体の
   １速中間歯車６８に、及び、正転軸６０及び出力
   軸６２に設けた正転クラツチ５９及び逆転クラツ
   チ６１の入力側と一体の正転入力歯車７１及び逆
   転入力歯車７４にかみ合せ、正転クラツチ５９の
   出力側に一体に取付けた正転中間歯車７６を、出
   力軸６２に一体に取付けた正転出力歯車７７にか
   み合せたことを特徴とするデイーゼル動車用変速
   機。 ２ デイーゼル機関３４をフライホイール及び弾
   性継手３５を介して変速機３６の入力軸３７に接
   続し、この入力軸３７には、変速クラツチ３８と
   トルクコンバータ３９とを同軸に設け、この変速
   クラツチ３８の入力側を入力軸３７に一体に取付
   け、出力側をトルクコンバータ３９の入力側のイ
   ンペラホイール４３に接続し、このトルクコンバ
   ータ３９の出力側のタービンホイール４７と一体
   の円筒状の出力軸４９を、入力軸３７に対して同
   軸に設けた変速軸５１にフリーホイール５０を介
   して一方向回転自在に接続し、上記の入力軸３７
   及び変速軸５１を、トランスミツシヨン５２の入
   力側へ延長して設け、この入力軸３７及び変速軸
   ５１を２速段クラツチ５３の入力側及び出力側に
   それぞれ一体に接続し、この入力軸３７に対して
   １速軸５８、正転軸６０及び出力軸６２を平行に
   軸支して設け、入力軸３７に一体に取付けた１速
   駆動歯車６３を、１速軸５８に設けた１速段クラ
   ツチ５７の入力側と一体の１速被動歯車６５にか
   み合せ、変速軸５１に一体に取付けた変速出力歯
   車５６を、１速段クラツチ５７の出力側に一体の
   １速中間歯車６８に、及び、正転軸６０及び出力
   軸６２に設けた正転クラツチ５９及び逆転クラツ
   チ６１の入力側と一体の正転入力歯車７１及び逆
   転入力歯車７４にかみ合せ、正転クラツチ５９の
   出力側に一体に取付けた正転中間歯車７６を、出
   力軸６２に一体に取付けた正転出力歯車７７にか
   み合せたデイーゼル動車用変速機において、車両
   を発進させる際、進行方向に合せて正転クラツチ
   ５９又は逆転クラツチ６１のどちらか一方を嵌合
   してから、まず、変速クラツチ３８を嵌合して、
   機関３４からの動力を変速クラツチ３８からトル
   クコンバータ３９、変速軸５１及び変速出力歯車
   ５６及び、この変速出力歯車５６とかみ合う正転
   入力歯車７１又は逆転入力歯車７４より、正転ク
   ラツチ５９又は逆転クラツチ６１を経て、変速２
   速段の回転速度を出力軸６２に、次いで、この変
   速運転により、所定の車速に達したならば、変速
   クラツチ３８を脱にして、１速段クラツチ５７を
   嵌合し、入力軸３７から１速駆動歯車６３、１速
   被動歯車６５、１速段クラツチ５７、１速中間歯
   車６８及び変速出力歯車５６より、同様にして、
   直結１速段の回転速度を出力軸６２に、更に、こ
   の直結１速運転により、所定の車速に達したなら
   ば、１速段クラツチ５７を脱にして、２速段クラ
   ツチ５３を嵌合し、入力軸３７から２速段クラツ
   チ５３、変速出力歯車５６より、同様にして、直
   結２速段の回転速度を出力軸６２にそれぞれ出力
   するように制御することを特徴とするデイーゼル
   動車用変速機の制御方法。