JPH0756326B2 - 動力同期装置 - Google Patents

動力同期装置

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JPH0756326B2
JPH0756326B2 JP61109365A JP10936586A JPH0756326B2 JP H0756326 B2 JPH0756326 B2 JP H0756326B2 JP 61109365 A JP61109365 A JP 61109365A JP 10936586 A JP10936586 A JP 10936586A JP H0756326 B2 JPH0756326 B2 JP H0756326B2
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gear
transmission
sun gear
power synchronizer
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イ−トン コ−ポレ−シヨン
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は自動また半自動機械式ギア変換変速（伝動）
装置に用いる動力同期（シンクロ）装置に関する。特
に、この発明は原動機の回転速度に関係なく、入力シャ
フトで駆動される変速（伝動）部材の回転速度を選択的
に加速する動力同期装置用の、改良された小型構造に関
する。この装置は前記変速部材を選択的に減速する装置
をも包含している。
（従来の技術） 手動シフトされ、かつ非同期かつ非閉塞型で機械式の定
常かみ合いギア変換変速装置、たとえばオットーサイク
ルまたはジーゼルエンジンのような原動機から陸上車両
を駆動する装置は、当該技術において良く知られている
ものである。この種の変速装置の例は、米国特許第3,10
5,395号、同第3,138,965号、同第3,283,613号および同
第3,611,823号明細書に示されており、その開示内容は
ここに参考のために包含されている。このタイプの変速
装置は選択的に係合できるかみ合いまたはジョークラッ
チを利用している。このタイプのかみ合いクラッチは摩
擦クラッチ、同期クラッチおよび／または閉塞型クラツ
チに比較して比較的小型かつ安価であると共に、何らか
のタイプの同期装置と組合せて用いられた場合は、非常
に信頼性を有するものである。
通常の個々に同期および／または閉塞されるかみ合いク
ラッチ構造は従来から知られており、たとえば米国特許
第3,221,851号；同第3,929,029号、同第4,307,624号、
同第4,497,396号、同第3,799,002号、同第4,428,469号
および第4,132,122号明細書に示されており、その開示
内容は参考のためにここに包含されている。通常の独立
同期装置は変速装置においてギアのシフトを容易にする
が、変速装置のハウジングに比較的大きいスペースを必
要としており、かつ変速装置のハウジング内に可能なス
ペースは比較的限られていることから、その性能および
／または寿命は比較的限定されることになる。これは、
トルク移転能力と包含される慣性が大きい重負荷車両に
用いられる変速装置に関しては特に正しい。個々の閉塞
されるかみ合いクラッチ装置は変速装置の比較的容易な
シフトをもたらすが、同期を達成するにあたりある程度
の熟練を必要とすると共に、さらに通常の非同期かつ非
閉塞型ジョークラッチ装置より複雑であり、かつスペー
スを要するものである。
運転者によるエンジン速度の操作、通常は入力シャフト
またはエンジンブレーキおよび「ダブルクラッチ操作」
を包含する操作において、通常の非同期かつ非閉塞型ジ
ョークラッチの同期操作は非常に有効であり、良く知ら
れていると共に、変速装置のシフト法として広範に利用
されている。しかし、このような機械式変速装置の手動
同期操作は高度の運転者の熟練、努力および注意を必要
とすることから、未熟な運転者が操作している場合およ
び／または運転者の注意が他の事柄、たとえば混雑した
交通状況における車両操作に多く向けられているような
場合は適さない。
エンジン速度および車両マスタークラッチの自動操作に
より、かみ合いジョークラッチを自動的に同期させるた
めに中央処理ユニット（CPU）を用いる自動機械式変速
装置は、米国特許第4,361,060号明細書に示されるよう
に従来から知られており、その開示内容は参考のために
ここに包含されている。この種の制御システムは、完全
自動変速装置に最適てあるが、半自動変速装置には適し
ておらず、またかなり複雑なエンジンおよびマスターク
ラッチ制御装置が必要となると共に、ダウンシフトのた
めにジョークラッチを同期させる時は、変速装置の入力
シャフトにより駆動されるジョークラッチ部材の変速、
加速および応答時間に関して、エンジン調整された速
度、加速および応答時間により制限される。
動力同期装置、すなわち変速装置要素たとえば通常では
ない同期機械式ギア変換変速装置の入力シャフトにより
回転駆動されるシャフト、ギアおよびジョークラッチ部
材の回転速度を、駆動エンジンの速度に関係なく加速お
よび場合によっては減速させる装置は、従来良く知られ
ている。この種の動力同期装置の例は米国特許第3,478,
851号、同第3,736,806号および同第4,023,443号明細書
に示されており、その開示内容は参考のためにここに包
含されている。この従来装置は、外部補助動力源を必要
とし、かつ主要な変速装置の大きな修正を必要とし、お
よび／または入力シャフトにより駆動される変速装置要
素の加速および／または最大回転速度に関して、それを
ダウンシフト中に主シャフトまたは出力シャフトに同期
させるための変速装置のギア比により制限されている。
（発明が解決しようとする問題点） 主要変速装置に大きな修正を行なわないでダウンシフト
動力同期装置を詰め込むことが困難であることが解って
いる。
その理由は、標準変速装置、特に重積載用のトラック等
に使用するものにおいて装置全体のハイコンパクト化を
実現させ、変速装置が車両のフレームレール間あるいは
車両の決められたエンジンルーム内に載置するために、
容積密度を高めて、適合する大きさの変速装置を用いな
ければならないからであり、動力の取出し、シフト結合
等の標準的なアドオン特性も可能にするためである。こ
のような点において商業的に製造できる動力同期装置は
今だに開発されていない。
このようなことから、本発明は変速装置の最適なクラッ
チ切換を容易に行なえるように、アップシフトおよびダ
ウンシフト中にクラッチ要素との同期を達成し、変速装
置の入力シャフトにより駆動される変速装置要素を選択
的に加速するのに適し、かつ装置のコンパクト化を図つ
た動力同期装置を提供することを目的としている。
（問題点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、変速装置ハウジ
ング、該ハウジングに回転自在に支持されると共に、か
み合い継手を介してエンジンにより駆動される入力シャ
フト、前記ハウジングに回転自在に支持される出力シャ
フト、および入力シャフトと出力シャフト間に複数の選
択自在な駆動比をもたらす複数のかみ合い非同期ジョー
クラッチ装置を有する１つの主シャフトを備え、前記か
み合い非同期ジョークラッチ装置の各々が、前記主シャ
フトと連動して回転する第１ジョークラッチ部材と、選
択自在なレシオギアと連動して回転しかつこのレシオギ
アが常時かみ合うカウンタシャフトギアを有するカウン
タシャフトに連動して回転する第２ジョークラッチ部材
を含んでいる機械式ギア変換変速装置とともに使用し
て、前記エンジンの回転速度とは無関係に、前記カウン
ターシャフトおよびこれと連動して回転する前記第２ジ
ョークラッチ部材の回転速度を選択的に変更させるよう
に作動する動力同期装置であって、 ハウジング内で回転可能に支持され、かつカウンターシ
ャフトと連動して回転可能な太陽ギアシャフトと、太陽
ギアシャフトに固定されて共転する太陽ギアと、太陽ギ
アの回りに配置され、太陽ギアに常時かみ合う複数の遊
星ギアと、遊星ギアを回転自在に支持すると共に、前記
ハウジングおよび前記太陽ギアに対して相対的に回転す
るように支持された遊星キャリアと、遊星キャリアを出
力シャフトに連結して駆動させる手段と、前記遊星ギア
を取り囲み、かつ遊星ギアに常時かみ合って、前記ハウ
ジング、太陽ギアおよび遊星キャリアに対して相対的に
回転するように支持されたリングギアとを備えており、 さらに、摩擦手段によって前記リングギアを前記ハウジ
ングに対して選択的に回転しながら係合させて、前記リ
ングギアの回転速度を調整するための同期操作手段を備
えていることを特徴としている。
（作用） 前記装置は原動機または駆動エンジンの回転速度からは
独立していると共に、自動および／または半自動変速装
置に用いるのに適している。この動力同期装置は変速装
置のアップシフト中にジョークラッチ要素の同期を達成
させ、変速要素を減速させるのにも適している。ダウン
シフト中にジョークラッチ部材の同期を達成する場合
は、動力同期装置が入力シャフトまたはそこに駆動的に
係合されているカウンタシャフト、カウンタシャフトギ
ア、及びレシオギア等の変速要素を、その回転速度を増
大させるための遊星ギアセットを介して出力シャフトに
選択的にクラッチ連結するようになっており、それによ
り車両の移動質量に貯蔵された運動エネルギーの一部分
が、入力シャフトへ移転される。作動のため以外には動
力同期装置は何ら補助動力源を必要とせず、かつ最少の
修正により通常の機械式ギア変換変速装置に取付けるの
に適している。
前述の点は遊星ギアセット、およびブレーキバンドおよ
び低プロフィルのダウンシフト動力同期装置をもたらす
ために結合されたブレーキバンド作動機構を利用するこ
とにより達成される。この装置はアップシフト同期用の
機構を包含することもできる。動力同期装置は、主変速
部に補助変速部を直列に連結した複合変速装置に特に適
している。この装置は、太陽ギアを固定して共転する太
陽ギアシャフトを有し、太陽ギアシャフトは、主部カウ
ンタシャフトと同軸に配置されるとともにこれに連動し
て回転駆動されるようにスプライン連結されていること
が好ましい。複数の遊星ギアを包含する遊星キャリアは
太陽ギアと常にかみ合っていると共に、太陽ギアシャフ
トの回りに回転支持され、かつ変速装置出力シャフトに
より常に駆動されている遊星キャリアが、出力シャフト
と共に回転するように固定されたギアと絶えずかみ合う
ギアを保持していることが好ましい。
リングギアは遊星ギアを包囲し、それとともに絶えず遊
星ギアにかみ合っている。リングギアは太陽ギアシャフ
トの回りに回転自在に支持され、バンドフレーキ機構に
より変速装置ハウジングに選択的に係合させられるよう
になっており、ここで前記バンドブレーキ機構はリング
ギアの外部を包囲すると共に、変速装置ハウジングに係
合されている。所望により、太陽ギアまたは太陽ギアシ
ャフトが、主変速部の主部カウンタシャフトを減速させ
る目的で変速装置ハウジングに固定された第１摩擦要素
を協動させるとともに、選択的に摩擦係合自在な第２摩
擦要素を保持することができ、さらにカウンタシャフ
ト、カウンタギア、及びレシオギア等の変速要素が、変
速装置のアップシフト時に同期を達成するために連結さ
れる。
ジョークラッチの係合されるべきクラッチ部材の正確あ
るいは実質的な同期を達成かつ維持し、太陽ギアシャフ
トを変速装置ハウジングに係合させるために用いられる
バンドブレーキおよび／または摩擦装置は、電子制御ユ
ニットにより調整制御されることが好ましい。ブレーキ
バンドおよび／または摩擦装置の制御には、パルス幅変
調もしくは同等の変調方式で応答するアクチュエータ
（作動装置）の利用が包含されている。
また、本発明は、自動および／または半自動機械式ギア
変換変速装置と共に利用するのに適し、補助外部駆動動
力源を何ら必要とせず、変速装置の通常の駆動比により
限定されることがなく、かつ比較的小型サイズを有する
ことにより、標準的な変速装置、特に複合ギア変換変速
装置に対して最少の修正で付加することができる。
（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明で使用する「上方」、「下方」、「右
方」および「左方」という用語は、参照している図面中
での方向を示している。
「内方」および「外方」という用語はそれぞれ、説明さ
れている装置および／またはそのための表示部品の幾何
学的中心へ向かう、そしてそれから離れる方向を引用し
ている。前記語法には上記の詳述した用語、その派生語
および類似の意味を有する用語を包含している。
この発明の動力同期装置10は、陸上車両の駆動列の一部
として機械式ギア変換変速装置12を備えるシステム11に
用いることを目的としており、ここで前記車両には駆動
エンジン14のような原動機と、駆動エンジンおよびギア
変換変速装置間に挿入されるマスター摩擦クラッチ16と
が包含されているが、前記同期装置10はこのような利用
に限られるものではない。
この発明の動力同期装置10は前述の米国特許第4,361,06
0号明細書に図示し説明されているタイプの、完全自動
機械式変速システムに用いるのに適しているが、補助変
速装置セクション20に直列連結された主変速装置セクシ
ョン18を備えるタイプの、半自動機械式複合ギア変換変
速装置に用いられるものとして説明されている。このタ
イプの変速装置は従来良く知られており、その例は米国
特許第3,105,395号、同第3,138,965号、同第3,283,613
号および同第3,799,002号に示されており、その開示内
容はここに参考のために包含されている。簡単に言う
と、この種の変速装置は典型的には、入力ギアを共に回
転するように保持する入力シャフト22と、主シャフト26
と、駆動車軸、トランスファケースまたは類似物の入力
部に駆動的に連結される出力シャフト28とを備えてい
る。
変速装置12は半自動のものと考えられ、ここでは入力シ
ャフト22および主シャフト28間の種々の駆動比を選択的
に係合させるために利用される、かみ合いジョークラッ
チのクラッチ部材の回転速度が動力同期装置10により自
動的に同期されるようになっており、かつ好ましくは、
かみ合い係合へのジョークラッチ部材の移動が、クラッ
チ部材間に前述の同期が達成されるまで自動的に防止さ
れるようになっている。同期および／または閉塞機能以
外に、変速システムの作動の残りの部分は運転者により
手動で行なわれるようになっており、エンジン14への燃
料の供給、マスタークラッチ16の係合および／または離
脱、変速装置がシフトされるべき時期、およびギア比の
選択が制御される。手動シフトはシフトレバー30、シフ
トレバーノブ34上の補助セクションシフトボタン32、お
よびシフトレールハウジング装置36により行なわれる。
手動操作されるマスター摩擦クラット16は、エンジン出
力またはクランクシャフト40により駆動される第１摩擦
部材38と、変速装置の入力シャフト22と共に回転するよ
うに固定される第２摩擦部材42とを包含している。手動
操作されるクラッチペダル（図示しない）はマスターク
ラッチ16を係合もしくは離脱させるために用いられ、こ
のマスタークラッチ16は係合状態にスプリング付勢され
ていることが好ましい。
好ましくはマイクロプロセッサに基づいたユニットであ
る制御用の中央処理ユニット（CPU）44は、マスターク
ラッチ16の係合または離脱状態を表示するセンサ46から
の入力と、入力シャフト22およびそれにより駆動される
変速装置要素の回転速度を表示する信号をもたらすセン
サ48からの入力と、変速装置主シャフト26の回転速度を
表示する信号をもたらすセンサ50から入力とを受信する
ようになっている。中央処理ユニット44はさらに、現在
のシフトレールハウジングの状態、および運転者により
選択されようとしているギア比を表示する、シフトレー
ルハウジング装置のセンサ（閉塞装置アクチュエータ）
52からの信号を受信するようになっている。センサ52は
中央処理ユニット44からの指令信号を受信するアクチュ
エータであり、これにより所望のギア比に連結するジョ
ークラッチ部材の同期回転が達成されるまで、シフトレ
ールの軸方向移動を選択的に閉塞するようになってい
る。同期装置センサ（アクチュエータ）54は中央処理ユ
ニット44からの指令出力を受信し、所望ギア比のジョー
クラッチ部材の同期回転を選択的にもたらすと共に、動
力同期装置10の現在の運転状態を表示する入力信号を中
央処理ユニット44へ送信するようになっている。
入力を受信し、この入力を所定論理規定にしたがって処
理し、かつ指令出力を発信する中央処理ユニット44は米
国特許第4,361,060号明細書に示されるように知られて
おり、その開示内容はここに参考のために包含されてい
る。
詳細は後述するように、運転者がマスタークラッチ16を
離脱し、かつシフトレバー30を介して、前の係合ギア比
に関連するジョークラッチ部材を離脱し、所望比のシフ
トレールおよびジョークラッチ部材を係合移動させるこ
とにより、主変速部18においてダウンシフトしようとす
る場合は、センサ（アクチュエータ）52より中央処理ユ
ニットへ信号を与え、その信号によって示される所望の
ギヤ比のかみ合いがなされるようになっており、かつ好
ましくは、所望のシフトレールおよびジョークラッチ部
材が係合に向けてさらに軸方向に移動することを、閉塞
または抑制するように指令を受けるようになっている。
中央処理ユニット44は、前述米国特許第4,023,443号明
細書に示されるように、それぞれ入力シャフト22と主シ
ャフト26との回転速度を表示するセンサ48および50から
の入力信号を比較すると共に、これら両者の間に選択さ
れたジョークラッチ部材の同期回転を達成するのに必要
な回転速度比を関連させて、さらに入力シャフト22の加
速が必要かどうかが決定される。もし入力シャフト22の
加速が必要ならば、そしてマスタークラッチ16が離脱状
態に維持されているだけならば、動力同期装置10はセン
サ（アクチュエータ）54への指令信号により作動され
て、詳細は後述する速度増進遊星ギアセットにより、出
力シャフト28を入力シャフト22へ連結させて駆動するよ
うになっている。所望ジョークラッチの同期が検出され
ると、センサ（アクチュエータ）52はシフトレールの軸
方向移動の閉塞を停止するように指令を受ける。
電力源（図示しない）および／または圧力流体源（図示
しない）も、図示のシステムの一部を構成するものであ
る。
ここで用いられる「低」ギア比または駆動比というの
は、出力シャフト速度に対して入力シャフト速度が高い
比を有する駆動比を言うものとする。たとえば、10段前
進速度変速装置の場合は、第10ギアは第９ギアより高
く、第10ギアから第９ギアへのシフトはダウンシフトと
なる。
手動シフト半自動機械式の変速装置12と共に用いられる
この発明の動力同期装置10の一実施例が、第４図により
概略的に説明される。複合した変速装置12は、５段の選
択自在な前進駆動比と１つの後退比とを有する主変速部
18と、主変速部18に直列連結されると共に、２段の選択
自在な駆動比を有する補助変速部20とを備えている。変
速装置12を手動シフトするために用いられるシフトレバ
ーノブ34および補助シフトボタン32と、変速装置12をシ
フトするシフトパターンとが、それぞれ第２および３図
に示されている。動力同期装置10はレンジタイプの複合
型変速装置と共に利用されるものとして図示されている
が、この発明の動力同期装置10がスプリッタタイプの複
合もしくは単純型変速装置を用いてもよい。
第４図に示される複合型の変速装置12は、主変速部18の
カウンタシャフト（単一または複数）58が、補助変速部
20のカウンタシャフト60と同軸に配置構成されているタ
イプのものである。変速装置12は比較的標準的な設計形
態のもので、ツインカウンタシャフト型のものが好まし
く、主および補助変速部18,20のそれぞれの一つのカウ
ンタシャフト58,60のみが示されている。同軸に配置さ
れた主部カウタンシャフトおよび補助部カウンタシャフ
トを備える変速装置の例は、前述米国特許第3,105,395
号および同第3,138,965号明細書に示されている。
変速装置12は入力シャフト22を包含しており、この入力
シャフト22にはマスタークラッチ16の第２摩擦部材42が
それと共に回転するように固定されていると共に、さら
に回転しないように取付けられた入力ギア24を保持して
いる。主変速部18には、変速装置ハウジング68内に回転
するようにベアリング62,63により支持された主変速部
のカウンタシャフト、すなわち、主部カウンタシャフト
が備えられている。この主部カウンタシャフト58、ほぼ
主シャフト26に平行であると共に、カウンタシャフトギ
ア70,72,74,76,78および80が固定保持されて共に回転す
るようになっている。レシオギアとも呼ばれる複数の主
シャフトギア82,84,86および88が主シャフト26を包囲し
ていると共に、それに対して二側面でかみ合うジョーク
ラッチカラー90,92および94により、一回に一つだけ選
択的にクラッチ係止されるようになっている。ジョーク
ラッチカラー90も入力シャフト22を直接主シャフト26に
クラッチ係止させると共に、ジョークラッチカラー94は
後退主シャフトギア96を主シャフト26にクラッチ係止さ
せるようになっている。
主シャフトギア82,84,86および88は主シャフトを包囲し
ていると共に、対向する対をなすカウンタシャフトギア
72,74,76および78に、定常的にかみ合い係合し、かつそ
れに支持されており、その取付け装置およびそれからの
利点は米国特許第3,105,395号および同第3,335,616号明
細書に詳細に示されている。後退主シャフトギア96は通
常の中間遊転ギア（図示しない）により、カウンタギア
80に定常的にかみ合い係合している。最前部カウンタシ
ャフトギア70は入力ギア24に定常的にかみ合っていると
共に、それにより駆動されて、入力ギアが回転駆動され
る時にはカウンタシャフト58を回転させるようになって
いる。主シャフトギア82,84,86,88および96、カウンタ
シャフトギア70,72,74,76,78および80、および図示しな
い遊転ギアはすべて、入力ギア24に定常的にかみ合うと
共に、それにより駆動されており、したがって組合せに
より変速装置12の入力ギア装置を形成している。入力ギ
ア24および主シャフトギア82,84,86,88および96は、そ
れぞれ、第２ジョークラッチ部材としてのクラッチ歯24
A,82A,84A,86A,88Aおよび96Aを保持して、それと共に回
転し、その歯または第２ジョークラッチ部材は入力ギア
装置と組み合わされて入力シャフトにより駆動される。
クラッチカラー90はかみ合いジョークラッチ歯24Bおよ
び82Bを保持しており、これらの歯はそれぞれクラツチ
歯24Aおよび82Aと係合自在で、それぞれかみ合いジョー
クラッチ24Cおよび82Cを形成している。クラッチカラー
92はかみ合いジョークラッチ歯84Bおよび86Bを保持して
おり、これらの歯はそれぞれジョークラッチ歯84Aおよ
び86Aと係合自在で、それぞれかみ合いジョークラッチ8
4Cおよび86Cを形成しており、またジョークラッチカラ
ー94はジョークラッチ歯88Bおよび96Bを保持しており、
これらの歯はそれぞれジョークラッチ歯88Aおよび96Aと
確実に係合自在であり、それぞれかみ合いジョークラッ
チ88Cおよび96Cを形成している。
上記クラッチ歯82B,84B,86B,88B等は、主シャフト26と
連動して回転する第１ジョークラッチ部材を構成し、ま
た、第２ジョークラッチ部材のクラッチ歯82A,84A,86A,
88A等は、選択自在なレシオギア82,84,86,88と連動して
回転し、かつこのレシオギアが常時かみ合うカウンタシ
ャフトギア72,74,76,78を有する主部カウンタシャフト5
8に連動して回転する。
これらの互いにかみ合う第1,第２のジョークラッチ部材
によってかみ合い非同期ジョークラッチ装置が構成され
る。
従来から知られているように、各クラッチカラー90,92
および94は主シャフト26に対して直接または間接的にス
プライン係合されて、それと共に回転すると共に相対的
に軸方向に移動するようにすることが好ましい。クラッ
チカラーの他の取付け装置が従来知られており、この発
明の範囲内に包含されるものである。各クラッチカラー
90,92および94にはそれぞれシフトフオークまたはシフ
トヨーク98,100および102を受容する装置が設けられて
おり、したがってクラッチカラーは第４図に示される位
置から、一度に軸方向に移動される。
シフトバーハウジング装置36が、主変速部18をシフトす
るためにクラッチカラーを手動操作するために設けられ
ている。これもシフトバーハウジング装置として知られ
ているシフトレール装置は複数の実質的に平行で、軸方
向に可動なシフトレール104,106および108を備えてお
り、これらに対してそれぞれシフトフオーク98,100およ
び102が軸方向に固定されている。各シフトレール104,1
06および108にはそれぞれシフトノッチまたはシフトブ
ロック部材110,112および114が設けられていて、従来か
ら知られるように、通常のシフトレバー、たとえばシフ
トレバー30の端部、あるいはシフトシャフトのシフトフ
インガーに係合されるようになっている。
補助変速部20は出力シャフト28を包含しており、出力シ
ャフト28は入力シャフト22および主シャフト26と同軸で
あることが好ましく、かつベアリング116および118によ
りハウジング内に回転自在に支持されている。補助変速
部20は、さらにベアリング120,122によりハウジング68
内に回転自在に支持された補助部カウンタシャフト60を
備え、このカウンタシャフトには、主シャフト26ととも
に回転するように補助部駆動ギア124が固定されてい
る。
補助部カウンタシャフト60は、補助部カウンタシャフト
ギア126,128を有し、ギア126を補助部入力ギア124と常
時かみ合い、ギア128は出力シャフト28を包囲する出力
ギア130に常時かみ合っている。通常の個個に同期され
るジョークラッチ設計上の同期クラッチ構造140は、主
シャフト26および補助駆動ギア124を直接出力シャフト2
8へ選択的にクラッチ係止して、主シャフト26と出力シ
ャフト28との間に直接駆動連結をもたらすか、あるいは
出力ギア130を出力シャフト28にクラッチ係止して、従
来良く知られるように、カウンタシャフト60を介して主
シャフト26から出力シャフト28を減速駆動をもたらすた
めに利用されるようになっている。
同期クラッチ140は、補助部シフトフォーク142により制
御され、このシフトフォークは、補助部シフトボタン32
により制御される補助部ピストン144により軸方向に移
動すると共に、シフトボタン32は直接駆動レンジのため
に「Ｈ」位置へ、あるいは主シャフトと出力シャフトと
の間に減速駆動結合をもたらすために「Ｌ」位置へ選択
的に移動される。通常、ピストン144は主および出力シ
ャフト間にギア減速駆動をもたらすためにシフトカラー
140を最右方位置へ、あるいは主および出力シャフト間
に直接駆動結合をもたらすためにはシフトカラー140を
最左方位置へ確実に位置決めするようになっている。
変速装置12をシフトするシフトパターンは第３図に示さ
れている。後退速度の係止のためには、シフトレール10
8およびそれに保持されるシフトフオーク102が、第４図
に示されるように右方向に移動される。第１または第６
速度の係合のためには、シフトレール108およびそれに
保持されるシフトフオーク102が、第４図に示されるよ
うに左方向に移動される。第２および第７速度、あるい
は第３および第８速度をそれぞれ係合するためには、シ
フトレール106およびそれに保持されるシフトフオーク1
00が、それぞれ第４図に示されるように右方向または左
方向に移動される。第４および第９速度、または第５お
よび第10速度をそれぞれ係合するためには、シフトレー
ル104およびそれに保持されるシフトフオーク98が、そ
れぞれ第４図に示されるように右方向または左方向に移
動される。
各シフトレール104,106および108には、それぞれ軸方向
に隔置された位置に、一対のセンサ傾斜面構造体146お
よび148,150および152,154および156が設けられてお
り、各傾斜面または切欠構造体は個々の２位置型センサ
と協働し、組合わされてセンサ（アクチュエータ装置）
52の一部を形成して、変速装置がギア係合する時、変速
装置が中立状態にある時、そして運転者が係合しようと
望むレシオ、を表示する入力信号を中央処理ユニット44
へ送るようになっている。各シフトレール104,106およ
び108はそれぞれ結合ノッチ162,164および166を包含し
ており、標準的な結合／中立センサ機構と協働して、一
部に中立位置からシフトレールが１シフトされて移動す
ることを防止し、主変速部を中立状態にする信号を与え
るようになっている。後述する結合／中立センサ機構
は、選択された主変速部ギア比のかみ合いクラッチの部
材に同期回転が達成されるまで、すべてのシフトレール
の移動を防止または抑制するためにも用いられる。
操作にあたり、ギア変速を達成するには運転者はマスタ
ークラッチ16を離脱し、現在係合中のギア比に関連する
シフトレールをその中立位置へ移動して、現在係合中の
ギア比を離脱させる。好ましくは、その時点で、すべて
のシフトレールは後述するように、結合機構および結合
ノッチ162,164および166に作用する抑制機構により、主
変速部18における任意のギア比に係合させるため軸方向
の移動が抑制されている。運転者はジョークラッチ装置
に連結するシフトレールを移動して所望のギヤ比を得よ
うとする。このシフトレールの軸方向への移動はジョー
クラッチ装置を軸方向に係合させるのではなくて、セン
サの一つが傾斜面146〜156の一つによって置き換えられ
ることにより行われる。したがって望ましいギヤ比に係
合させるための信号が中央処理ユニット44へ送られ、中
央処理ユニット44はセンサ48および50からの入力信号に
より、所望ギヤ比に関連するジョークラッチのジョーク
ラッチ部材が同期されているかどうかを決定し、かつ動
力同期装置10に対して、前述ジョークラッチ部材の同期
を達成し維持させるように作動させる。それから制御装
置44はシフトレールの閉塞または抑制機構を解除し、ジ
ョークラッチ部材が前述の同期回転を達成するとシフト
レールが抑制されずに軸方向に移動できるようにする。
前述のように動力同期装置10は、エンジン14の回転速度
とは無関係に、出力シャフト28により駆動される速度増
加用遊星ギアセットを有しており、このギアセットによ
り、カウンターシャフト58およびこれと連動して回転す
る第２ジョークラッチ部材82A,84A,86A,88の回転速度を
選択的に変更して加速するように作動する。動力同期装
置10が入力シャフト22により駆動されるカウンタシャフ
ト、カウンタギア、及びレシオギア等の変速装置要素を
減速する装置を包含してもよい。入力シャフトにより駆
動される変速装置要素の減速は、好ましくは中央処理ユ
ニット44により制御される入力シャフトおよび／または
エンジン制御装置によっても達成される。
動力同期装置10は、同軸に配置構成された主および補助
部カウンタシャフト58および60を備える複合変速装置に
用いられるような特徴を有している。動力同期装置10の
構造は軸方向および半径方向において比較的コンパクト
であり、したがって少しの修正により標準手動の変速装
置に利用することができると共に、この動力同期装置10
を後販売の追加アクセサリーとして供給することもでき
る。
補助部カウンタシャフト60には、主部カウンタシャフト
58の後端部に設けられた凹所としての盲孔172に同軸な
貫通孔170が設けられている。カウンタシャフト58の後
端部に開口する盲孔172には内部スプラインが設けられ
ている。太陽ギアシャフト174は、その後端部に太陽ギ
ア176が共に回転するように固定されていると共に、補
助部カウンタシャフト60の孔170を通して前方へ、そし
て主部カウンタシャフト58の盲穴172内へ延長してお
り、かつ外部スプラインが設けられて、盲穴172に設け
られた内部スプラインに組合せ係合するようになってい
る。したがって太陽ギアシャフト174および太陽ギア176
は、主部カウンタシャフト58およびそれと共に回転する
変速装置の全要素、と共に回転するように固定されてお
り、この要素には入力ギア24およびすべての主シャフト
ギア82,84,86,88および96に保持されるすべてのクラッ
チ歯24A,82A,84A,86A,88Aおよび96Aが包含されている。
遊星キャリア178は補助カウンタシャフト60と共に回転
するように固定されると共に、絶えず太陽ギア176にか
み合う複数の遊星ギア180を保持している。したがっ
て、同期クラッチ140がその最右方または最左方位置で
係合されると、補助カウンタシャフト60と遊星キャリア
178およびそれに保持された遊星ギア180は、出力シャフ
ト28により駆動される。
リングギア182が遊星キャリアを包囲していると共に、
遊星ギア180は絶えずかみ合っている。リングギア182は
リングギアキャリアに固定あるは一体化されており、こ
のキャリアはハウジング68、遊星キャリア178および太
陽ギアシャフト174に対して回転自在に支持されてい
る。リングギアキャリア184およびリングギア182は、バ
ンドブレーキ186によりハウジングに選択的に摩擦係止
されるようになっており、前記バンドブレーキ186は、
通常の設計形態におけるバンドブレーキ作動装置188に
より、リングギアキャリア184に摩擦係合するように選
択的に作動する。太陽ギアシャフト174がそれと共に回
転する複数の第１摩擦要素190を保持することが好まし
く、この摩擦要素はハウジング68に回転自在に固定され
た第２摩擦要素192に選択的に摩擦係合されて、太陽ギ
アシャフト174をハウジング168に摩擦的に係止して、入
力シャフトにより駆動される変速装置要素を選択的に減
速するようになっている。
中央処理ユニット44が、所望の主変速部のかみ合いクラ
ッチの同期にあたり、入力シャフトにより駆動される第
２ジョークラッチ部材（24A,82A,84A,86A,88A）の一つ
の加速が必要であることを検出した場合、通常はダウン
シフト中に、バンドブレーキ作動装置188がセンサ（ア
クチュエータ）54への指令信号により作動され、バンド
ブレーキ186がリングギア182を変速装置ハウジング68へ
摩擦的に連結するようになっている。こうして、リング
ギア182が係止されると、出力シャフト28により駆動さ
れる遊星キャリア178および遊星ギア180は、太陽ギア17
6、太陽ギアシャフト174および主部カウンタシャフト58
を、出力シャフト28の速度に対して増大した速度で駆動
するようになっている。
例として、主変速部のギア24,70,78および88がそれぞれ
28歯、40歯、24歯および46歯の歯数を有するものとす
る。また、リングギア182が歯数70で、遊星ギア180が歯
数14とし、太陽ギア176は歯数を42とする。さらに、補
助部ギア124,126,128および130がそれぞれ42歯、51歯、
15歯および42歯の歯数を有するものとする。
入力シャフト22および主シャフト26の速度間に最大差を
必要とする主変速部の状態は、最高比（すなわち最低速
度）ギア88の係合である。クラッチ88Cを実質的に同期
させるのに、すなわちギア88に固定されているクラッチ
部材88Aを、主シャフト26に回転自在に固定されている
クラッチ部材88Bとほぼ同一の速度で回転させるのに必
要な、主シャフト速度に対する入力シャフトの比は、2.
74:1（すなわち、（40/28）×（46/24））である。
実際に、重負荷の機械式変速装置12に用いられるタイプ
のジョークラッチについては、かみ合いクラッチの部材
が両者間に150R.P.Mを越えない速度差を有する場合は、
かみ合いクラッチは実質的に同期されたものと考えられ
る。
これを達成するためには、カウンタシャフト58は主シャ
フト26に対して1.92:1の比で回転されなければならな
い。もちろん、太陽ギア176および太陽ギアシャフト174
は図示の実施例においては、カウンタシャフト58に回転
自在に固定されている。
第６ギアを係合するにあたり、クラッチ140が出力シャ
フト28を主シャフト26に連結するため（低レンジ）に左
方位置にある時、主シャフト26および出力シャフト28の
回転速度は等しく、かつ補助部カウンタシャフト60と遊
星キャリア178とは、出力シャフトに対して1:1.21（す
なわち、51/42）の比で回転する。したがって、動力同
期装置10の可能な最大比（すなわち、遊星キャリア178
に対する太陽ギアシャフトの回転速度比）は、2.33:1
（すなわち1.21×1.92）に等しいか、それより大きくな
ければならない。
第１ギアを係合するにあたり、クラッチ140がギア130を
出力シャフト28に連結するため（低レンジ）に右方位置
にある時、同一の利用可能な動力同期比（2.33:1）が必
要になる。低レンジにおいて、主シャフト26は出力シャ
フト28に対して3.4:1（すなわち、（42/15）×（51/4
2））で回転する。したがって、主部カウンタシャフト5
8は出力シャフト28に対して、6.54:1（3.4×1.92）の比
で回転しなければならない。補助部カウンタシャフト60
および遊星キャリア178は出力シャフト28に対して、2.
8:1（すなわち42/15）の比で駆動される。したがって、
2.33:1（すなわち、6.53/2.8）の動力同期比が必要にな
る。
遊星駆動システムについて、軸心208の回りの回転速度
は下式により計算される： NC×（TR＋TS）＝（NS＋TS）＋（NR＋TR） ここで、 NC：プラネットキャリアの速度、 NR：リングギアの速度、 NS：太陽ギアの速度、 TR：リングギアの歯数、 TS：太陽ギア上の歯数 この例において、NCに対するNSの最大比（すなわち、動
力同期比）は、リングギア182が係止（すなわち：NR＝
Ｏ）の時に生じる。
NC(TR＋TS)＝NSTS NS／NC＝（TR＋TS）／TS NS／NC＝（70＋42）/42 NS／NC＝2.67 クラッチ88Cの正確な同期回転を達成するためには、NS
／NCは2.33に等しくなければならない。もし、リングギ
アが、中央処理ュニット44によりブレーキバンド作動装
置188の調整により、回転またはスリップさせられるな
らば、N/Nは2.33に等しくなる。
NC(TR＋TS)＝NSTS＋NRTR 112NC＝42NS＋70NR もし、NS＝2.33NCならば NR＝0.20NC したがって、この例においては、リングギア183は遊星
キャリア178の回転速度の20％の速度で回転させられ
る。
別の例において、変速装置12が高レンジ（クラッチ140
が左方位置）において、かつ1.83:1の主変速比において
作動されており、かつ1800R.P.M.の初期入力シャフト速
度から2.45:1の主変速比へのダウンシフトが選択された
ものとする。同期をもたらすのに必要な入力シャフト速
度は、2450R.P.Mである。典型的には、重負荷ディーゼ
ルエンジンは2100R.P.M.に調整されているから、エンジ
ン速度の操作では同期を達成できない。入力シャフト速
度は、動力同期装置10のリングギア182を停止まで低速
化することにより、3100R.P.M.の高速で容易に駆動され
得る。この特別のシャフトに対してはもちろん、バンド
ブレーキ186は、リングギア182を1137R.P.M.の速度でス
リップして主変速部の同期をもたらすように調整されて
いる。
この発明の別の実施態様で複合機械式変速装置202と共
に用いられる動力同期装置200が第５図に概略的に示さ
れていると共に、第６および７図に構造上の細部が示さ
れている。動力同期装置200は、複合変速装置202と共に
用いられることを特徴としている点を除いて、前述の動
力同期装置10と類似のものであり、また前記複合変速装
置202は、補助セクションカウンタシャフト204が主セク
ションカウンタシャフト58と同軸に配置構成されていな
い点を除いて、前述の変速装置12と類似のものである。
動力同期装置200および複合ギア変換変速装置202におい
て、それぞれ前述の動力同期装置10およびギア変換変速
装置12の要素と同一または実質的に同一の要素は、類似
の引用数字が付されている。
複合ギア変換機械式変速装置において、主部カウンタシ
ャフト58が補助部カウンタシャフト204と同軸に配置構
成されていないものは従来から良く知られると共に米国
特許第3,283,613号、同第3,799,002号および同第4,492,
196号明細書に示されており、その開示内容はここに参
考のために包含されている。例えば、第5A図において、
206は入力シャフト22、主シャフト26および出力シャフ
ト28の回転軸心を示すのに対して、208は主部カウンタ
シャフト58の回転軸心を示し、さらに210は補助部カウ
ンタシャフト204の回転軸心を示している。詳細は後述
するように、208は動力同期装置200の太陽ギア、遊星キ
ャリアおよびリングギアの回転軸心をも示している。
第５および5A図において、補助部カウンタシャフト204
はベアリング120および122により、ハウジング68内に回
転自在に支持されていると共に、補助部カウンタシャフ
トギア126および128を共に回転するように保持してお
り、この補助部カウンタシャフトギアは、補助部駆動ギ
ア124および出力ギア130にかみ合い係合している。補助
部駆動ギア124および出力ギア130は、前述の従来から良
く知られている通常の同期ジョークラッチ装置140によ
り、出力シャフト28に対して選択的にクラッチ係合され
るようになっている。前述のギア変換変速装置における
のと同様に、主部カウンタシャフト58の一つにはその後
端部に盲穴172が設けられており、この盲穴172には内部
スプラインが設けられて、太陽ギアシャフト212の前端
部に設けられた外部スプラインに駆動係合するようにな
っている。したがって、太陽ギアシャフト212が主部カ
ウンタシャフト58の盲穴172内に、スプラインを係合し
て受容されると、シャフト58および212は軸心208の回り
に結合回転するように結合される。太陽ギアシャフト21
2には、太陽ギア176が一体形成されており、この太陽ギ
ア176は遊星キャリア178に保持された複数の遊星ギア18
0と絶えずかみ合い係合している。遊星キャリア178は当
該技術において良く知られるように、遊星ギアシヤフト
222およびニードルベアリング224により遊星ギアを保持
している。遊星キャリア178は遊星キャリアスリーブ226
と共に回転するように固定されており、このスリーブは
ベアリング228によりハウジング68内に回転自在に支持
されていると共に、複数のニードルベアリング230によ
り太陽ギアシャフト212を包囲し、かつ回転自在に支持
している。遊星キャリア駆動ギア232は、たとえばスリ
ーブ226上の外部スプラインおよびギア232上の内部スプ
ラインからなるスプライン結合234において、遊星キャ
リアスリーブ226と共に回転するように固定されてい
る。遊星キャリア駆動ギア232は出力ギア130とかみ合い
係合しており、したがって同期されたクラッチ機構がそ
れぞれその完全右方向または左方向位置にある時、出力
シャフト28によりそれぞれ直接または間接的に駆動され
るようになっている。
リングギア182が遊星ギア180を包囲すると共に、それに
絶えずかみ合い係合しており、かつニードルベアリング
236により太陽ギアシャフト212上に回転自在に支持され
たリングギアキャリア184により支持されてる。バンド
ブレーキ186がリングギアキャリア184の外周縁238を包
囲すると共に、選択的に作動されて、リングギアキャリ
ア184の外周縁の回りに半径方向内方へ締付けられて、
リングギアキャリア184およびリングギア182がバンドブ
レーキ作動装置188により、ハウジング68に係止される
ようになっている。
簡単に言うと、ブレーキバンド186は、ハウジング68に
固定される第１端部186Aと、第２端部186Bを備えてお
り、第２端部186Bはハウジング68に対して188Bにおいて
ピボット止めされたレバー188Aに固定されている。圧力
流体で作動されるピストン188Cは、ハウジング68に形成
されたシリンダ188Dに摺動自在かつ密閉状に受容され、
レバー188Aの一端に戻りスプリング188Eを係合して、レ
バー188Aを第７図に示す旋動位置から、レバー188を戻
してバンドブレーキを係合又は離脱状態にする位置へ旋
動させるようになっている。もちろん、当該技術におい
て別のタイプのバンドブレーキ作動機構が知られてお
り、それもこの発明の範囲内のものと考えられる。
太陽ギアシャフト212はキャリア240により、複数の第１
摩擦要素190を保持することが好ましく、この摩擦要素
はハウジング68の後部カバー218に保持される第２摩擦
要素192にはさみ込まれている。流体作動されるピスト
ン242および戻しスプリング244は、それぞれ摩擦要素19
0および192を選択的かつ摩擦的に係合および離脱して、
太陽シャフト212および主センションカウンタシャフト5
8をハウジング68に、選択的かつ摩擦的に係合させて、
同期の達成に必要な場合に入力シャフトにより駆動され
るジョークラッチ部材を減速するようになっている。
動力同期装置10および200の作動は同一である。動力同
期装置10および200の利点は、組立体すなわち遊星駆動
列とブレーキバンドとの組立体が、主要変速装置の可能
な駆動比数を減少させることなく、追加装置として主要
変速装置に付加できること、ブレーキバンド186および
ブレーキバンド作動装置188との組合せ体は回転装置で
はなく、したがってピストンと反動ブレートとの間に回
転シールまたはベアリング装置を必要とする欠点を有し
ていないこと、ブレーキバンド作動装置188が非対称装
置であって、主要変速装置の長さに実質的に付加するこ
となく、主要変速装置にとって最も便利な回転位置に指
向配置させられること、ブレーキバンドを自己付勢型に
形成できること等であり、かつリングギアに対して可能
な最大径で作動することにより、発生されるトルクとエ
ネルギーの吸収に可能な摩擦面を最大にできる利点を有
している。さらに、動力同期装置10または200は、アッ
プシフトブレーキ、すなわち摩擦要素190および192がリ
ングギアーリングギアキャリア内へきちんと収容されて
いる構成を有しており、そこでは入力シャフトブレー
キ、エンジンブレーキおよび類似物のような追加装置を
も制御するためにマイクロプロセッサを必要としない
で、マイクロプロセッサにより制御されるアップシフト
およびダウンシフトの両方について、追加マクロプロセ
ッサにより制御される動力同期装置に対する滞在能力が
もたらされている。
主変速部18のシフトを制御するために用いられる、シフ
トバーハウジング装置36および選択センサ（シフトレー
ル抑制装置作動装置）52の構造が、第8,9および10図に
詳細に示されている。シフトバーハウジング装置36は、
変速装置ハウジング68に取付けることができるシフトバ
ーハウジング250は上部開口252を包含しており、そこに
通常のシフトレバータワー装置あるいは遠隔制御される
シフト装置が取付けられて、そこに設けられたシフトノ
ッチ110,112および114に、それぞれシフトレール104,10
6および108を係合することにより手動操作されるように
なっている。シフトレール104,106および108のいずれか
１つを選択的に軸方向に移動するために、別のタイプの
シフトレバーおよび／またはシフトシャフトと協働す
る、別の形態のノッチおよび／またはシフトブロック構
造を利用することも可能である。中央処理ユニット44も
シフトレールハウジング250に直接取付けることができ
る。
各シフトレール104,106および108にそれぞれ連結ノッチ
162,164および166が設けられており、標準的中立連結／
中立検出装置254と協働するようになっている。連結／
中立検出装置254と組合せて連結ノッチ162,164および16
6を用いることは従来から良く知られていると共に、２
つの重要な機能を提供している。すなわち、シフトレー
ルが中立位置から一度に軸方向に移動することを防止
し、かつ主変速部のシフトレールのすべてが中立位置に
あるという信号を発信することであり、この信号は補助
部のシフトを制御するのに利用されるようになってい
る。種々の構造を有する連結および／または中立検出機
構は通常、軸方向に可動なシャフト、プランジャーおよ
び類似物を、シフトレールの軸心に対して総体的に横方
向に指向配置された状態で備えているものが従来から良
く知られているが、その例は米国特許第4,445,393号、
同第4,406,356号、同第4,440,037号、同第4,120,212
号、同第3,387,501号、同第4,273,004号および同第4,29
6,642号明細書に示されており、その開示内容はここに
参考のために包含されている。
簡単に言って、変速装置12の連結／中立検出機能に対し
て、ハウジング250には、シフトレール104,106および10
8の軸心に対して総体的に横方向に延びる連結孔256が設
けられている。各連結ノッチ162,164および166は、それ
に連結するシフトレール104,106および108がそれぞれ中
立または軸方向に移動されない位置にある時、孔256と
同軸に整合するようになっている。一対の連結プランジ
ャー258および260が連結ノッチまたは溝の傾斜面と協働
して、一度に一つのシフトレールのみをその中立位置か
ら軸方向に移動できるようになっている。中立検出ピス
トンまたはプランジャー262は連結ノッチおよび連結プ
ランジャーと協働すると共に、シフトレールの任意の一
つがその中立位置から軸方向に移動される時には、軸方
向外方へ移動されるようになっている。中立検出プラン
ジャー262が軸方向内方へ付勢されると共に、２位置セ
ンサのプランジャー264と協働して、主変速部18がその
中立位置にあるか、またはないかを表示する信号を発す
るようにすることが好ましい。各シフトレールには複数
の係止ノッチ266,268,270を設けて、スプリング付勢さ
れている係合装置272と協働させて、シフトレールをそ
の選択ギア位置または中立位置に維持させることができ
る。シフトレールハウジング装置36に、知られているよ
うに一つまたはそれ以上のプリーザ（空気抜き）274を
設けることができる。
シフトレールハウジング装置36の前述の構造上の特徴は
良く知られていると共に、手動非同期型複合機械式ギア
変換変速装置のための標準的構成要素である。半自動変
速装置を提供するためには、標準的な構造に対して、各
シフトレールについて一対の２位置センサ278および28
0,282および284（図示略）,286および290（図示略）が
付加されている。センサ278,280,282,284,286および290
はそれぞれ、シフトレール104,106および108上に設けら
れたセンサノッチまたは斜面構造体146,148,150,152,15
4および156と協働するようになっている。各２位置セン
サは実質的に同一形態で関連するセンサ斜面構造体と協
働するようになっており、かつその組合せの一つのみを
詳細に説明することにする。
各センサには、内方へ延長すると共に軸方向に可動なプ
ランジャー292が設けられており、このプランジャー292
はそれに関連するセンサ斜面構造体に向けて内方へ延長
している。各センサプランジャーにはテーパチップ294
が設けられて、斜面構造体に設けられた実質的に補完す
る面296,298と協働するようになっている。シフトレー
ルが軸方向に移動していないレールの中立位置あるいは
中心位置と、軸方向の一方に十分移動させたレールの位
置との間における軸上の位置にあるときはいつでも、斜
面296,298はここで関連するセンサのブランジャ292のチ
ップ294に係合し、かつこのチップ294を外方へ移動させ
る。そこで一方のかみ合いクラッチが完全に係合される
ことになる。したがって、シフトレールおよびシフトフ
オーク、およびそれに保持されたジョークラッチ部材
が、中立位置から特定ギアの係合方向へ、あるいは特定
ギアの完全係合位置から中立位置へ軸方向移動すること
により、関連する２位置センサから信号が発信される。
シフトレールが中立位置、または関連するかみ合いクラ
ッチの一方の係合に対応する完全に軸方向に移動された
位置にある時、センサはそのプランジャー部材の外方移
動を表示する信号を発信することはない。
一例として第８図を参照すると、シフトレール104はシ
フトフオーク98を共に軸方向に移動するように保持して
いると共に、図示される位置から左方へ軸方向に移動さ
れて、かみ合いクラッチ24Cを係合させるか、右方へ移
動されてかみ合いクラッチ82Cを係合させるようになっ
ている。２位置センサ278はクラッチ24Cに関連し、かつ
２位置センサ280はクラッチ82Cに関連している。
２位置センサが、そのプランジャーが外方へ移動された
時のみ信号を発信するものと仮定して、その機能を以下
に説明する。第８図を参照すると、図示の位置において
シフトレール104は軸方向に移動されない、あるいは中
立位置にあり、センサ278および280のプランジャーは移
動されず、したがって信号を発信しない。センサ278お
よび280からの信号が存在しないことは、制御装置44に
対して、シフトレール104に関して変速装置が中立位置
にあること、あるいは一方のクラッチ24Cまたは82Cが完
全係合状態にあることを表示している。シフトレール10
4が左方向に移動されると、プランジャー292は外方へ移
動されてセンサ278により信号が発信されるが、センサ2
80はそのプランジャーが外方へ移動されないから信号を
発信することはない。センサ278からの信号は制御論理
装置に対して、２つの出来事のうちの一方が発生してい
ること、すなわち変速装置が中立からかみ合いクラッチ
24Cを係合させる位置へ移動されたか、または変速装置
がクラッチ24Cの完全係合位置から中立位置へ移動され
たか、を表示している。したがって、軸方向に移動され
る対の２位置センサおよび協働センサ斜面を用いること
により、特定のかみ合いクラッチの係合または離脱が車
両運転者により意図されたことを表示する信号が制御論
理装置へ送られる。もちろん、単一クラッチのみを制御
するシフトレールについては、単一のセンサ／斜面組合
せ体のみが必要となる。こうしてセンサと関連斜面とを
組合せることにより、運道者が手動係合または離脱させ
るべく選択した特定の主変速部のギアを検出する装置を
提供できる。
特定の２位置センサからの信号が存在しないことは、セ
ンサからの第１信号は、センサがその第１位置にあるこ
とを表示するものとみなされ、又、そのセンサからの信
号の圧力は、センサが第２位置にあることを表示する第
２信号とみなされる。
特定クラッチの係合または離脱が意図されていることを
検出することにより、中央処理ユニット44は２つの作
動、すなわち包含されるかみ合いクラッチのジョークラ
ッチ部材の同期と、前記同期の達成および／または保持
が検出されるまでシフトレールの軸方向移動を抑制する
こと、を指令する。もちろん、完全係合されたかみ合い
クラッチ位置から中立位置へ移動する場合は、同期は既
に達成されており、したがって抑制機構はあるとして
も、ほんの瞬間的に適用されることになる。かみ合いク
ラッチの一つが完全に係合されていること、あるいは変
速装置が中立位置にあること、を表示するあらゆる信号
が存在しない場合にも、抑制機構が作動される。
シフトレールの軸方向移動を選択的に抑制する構造は比
較的簡単であり、通常の中立連結／中立検出装置254と
協働すると共に、中央処理ユニット44により制御される
ことが好ましい。抑制構造体は作動された時、シフトレ
ールに軸方向の十分な自由遊びを与えることができ、そ
れにより特定のギアに関連するセンサ斜面の面296また
は298が、選択された特定ギアに関連するセンサプラン
ジャー292を外方へ移動させることができるが、選択さ
れた前に係合されているギアを係合させるのに十分な軸
方向移動を弾性的に抑制するようになっている。
通常の標準的変速装置に付加されることが必要なシフト
レール抑制構造体304は、軸方向に可動のロッド部材306
を包含しており、このロッド部材306は、中立表示ピス
トン262に設けられた補完テーパ面310と協働するテーパ
チップ308を備えていると共に、その一つの軸方向位置
においては、表示ピストン262を内方へ弾性的に付勢し
て、シフトレール104,106および108のすべてが少なくと
も軸方向中央位置から軸方向に移動された位置へ軸方向
に移動することを抑制するようになっている。第９図に
示される位置から上方の別の軸方向位置において、抑制
ロッド306は、連結および中立検出装置254の通常の作動
を妨害することはない、抑制ロッド306は、ソレノイド
により制御されるバルブ308および抑制装置作動ピスト
ン311により、その第１位置をとるように弾性的に強制
されている。もちろん、ソレノイドにより制御されるバ
ルブ308は、中央処理ユニット44により制御される。部
材310および308の協働斜面角度、および306上の斜面と
協働する作動ピストン311上の斜面角度は、ソレノイド
バルブ308により制御されるピストン部分312の流体圧力
と組合されて、所定角度に選択されることにより、ロッ
ド306がレバー30により、その第２位置へ強制されるの
で、シフトレールの移動を抑制するように作用するがこ
の移動を禁止することはない。そして、運転者に対し
て、同期状態にない場合および／またはシステムの不首
尾の場合にも、シフトを完了する能力を提供して、リン
プホーム（limp−home）または道路退避（Pull−off−t
he−road）能力を与えるようになっている。
プランジャーまたはロッド306は、ソレノイドバルブ308
の作動により直接流体によって作動されるが、図示の構
造物は抑制機構304のサービスおよび保守を容易にする
ために好ましい。また、抑制機構は連結プランジャー25
8または260に直接作用するようにできる。
各シフトレールに対して一対の隔置されたセンサと、協
働する対の斜面構造体を利用することにより、比較的簡
単な２位置（オン・オフ）センサの利用が可能になる。
もちろんこれより複雑なセンサおよびセンサ斜面構造体
を利用することにより、レール当り単一のセンサを利用
することができる。
センサ（アクチュエータ）52は、中立から特定ギアの係
合への移動、または前記特定ギアの係合から中立への移
動を包含する、シフトレールの軸方向移動を、運転者が
開始することを表示する信号を中央処理ユニット44へ発
信するようになっている。もちろん、所定時間に一つを
越える選択センサからの信号受信は、エラー信号であ
る。
中央処理ユニット44には、主変速部18が中立またはギア
比の一つに完全係合している状態にあることを表示す
る、あらゆる信号の不存在時に、抑制機構304が作動さ
れて、シフトレールが現在の位置から移動することを抑
制するようにした論理装置が設けられている。ギア係合
時あるいは中立時に、中立連結および／または抑制機構
が、シフトレールの移動を防止または抑制するが、セン
サの作動（すなわち、外方移動）を生じさせるのに十分
なシフトレールの移動は禁止または抑制しないことは明
らかである。一つのセンサから、特定ギアの係合または
離脱が開始されたことを表示する信号を受信することに
より、そのギア比に関連するジョークラッチ部材の速度
が計算されて、その間に同期回転が達成されたかどうか
が決定される。このような同期回転が検出される間、抑
制機構は、そのセンサからの、前記ギア比が完全係合さ
れたか、あるいは変速装置が中立位置にあることを表示
する信号が停止するまで、非作動状態にある。もし同期
回転が検出されなければ、中央処理ユニット44が動力同
期装置10（および／または入力シャフトまたは入力ブレ
ーキ装置）を作動して、同期回転を達成かつ維持させる
ようにし、それから抑制機構が非作動状態にされる。
明らかなように図示の実施例においては、主変速部18が
選択可能なレシオギアの任意の一つに完全係合している
時に、抑制または閉塞装置を作動することは、係合され
ているレシオギアの離脱を抑制するものではない。しか
し、２位置センサからのすべての信号が存在しない場合
に閉塞装置が作動されるようにした論理装置を利用する
ことにより、非移動位置から中間位置へ、そして係合す
る代りに非移動位置へ戻ることにより、論理性能にエラ
ーをもたらす潜在力は除去される。
この発明の種々の構成要素は、本発明の範囲内で他の置
換および／または再配置できる。
（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように、本発明は遊星ギ
アを用いてハイコンパクトな構成でなる動力同期装置を
その操作装置により駆動エンジンの回転速度に関係なく
アップシフトおよびダウンシフトを容易に行なえるよう
にしたので、エンジンルームの配置を自由に選択でき、
かつ、車両の走行性能を維持するとともに、走行時のシ
フト切換を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る実施例の動力同期機構を利用す
る半自動機械式の変速装置の概略図、 第２図は第１図の半自動複合機械式の変速装置を手動シ
フトするのに用いられる、シフトレバーのノブまたはハ
ンドルの頂面図、 第３図は第１図の半自動機械式複合変速装置のシフトパ
ターンの概略図、 第４図は主および補助部カウンタシャフトが同軸に配置
構成されている複合機械式変速装置と共に利用される、
この発明の動力同期機構の一実施例の概略図、 第５図は主および補助部カウンタシャフトが同軸に配置
構成されていないタイプの複合機械式変速装置と共に利
用される、この発明の動力同期機構の別の実施例の概略
図、 第5A図はカウンタシャフトの軸心を示す位置関係図、 第6A図は第５図に示される動力同期機構の断面部分側立
面図、第6B図は第6A図の要部を示す一部断面図、 第７図は第6A図の７−７線に沿う断面正面図、 第８図は第１図に示される半自動変速装置のシフトバー
ハウジング装置の断面部分側立面図、 第９図は第８図の９−９線に沿う頂面図、 第10図は第９図の10−10線に沿う断面正面図である。 10……動力同期装置、12……変速装置、14……エンジ
ン、16……非強制継手、22……入力シャフト、26……主
シャフト、28……出力シャフト、58……カウンタシャフ
ト、60,126,128,140……出力シャフト、68……ハウジン
グ、82,84,86,88……レシオギア、82A,84A,86A,88A……
第２ジョークラッチ部材、82B,84B,86B,88B……第１ジ
ョークラッチ部材、174……太陽ギアシャフト、176……
太陽ギア、178…遊星キャリア、180……遊星ギア、182
……リングギア、186,188……同期操作手段

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】変速装置ハウジング（68）、該ハウジング
    に回転自在に支持されると共に、非かみ合い継手（16）
    を介してエンジン（14）により駆動れる入力シャフト
    （22）、前記ハウジングに回転自在に支持される出力シ
    ャフト（28）、および前記入力シャフトと出力シャフト
    間に複数の選択自在な駆動比をもたらす複数のかみ合い
    非同期ジョークラッチ装置を有する１つの主シャフト
    （26）を備え、前記かみ合い非同期ジョークラッチ装置
    の各々が、前記主シャフト（26）と連動して回転する第
    １ジョークラッチ部材（82B,84B,86B,88B）と、選択自
    在なレシオギア（82,84,86,88）と連動して回転しかつ
    このレシオギアが常時かみ合うカウンタシャフトギア
    （72,74,76,78）を有するカウンタシャフト（58）に連
    動して回転する第２ジョークラッチ部材（82A,84A,86A,
    88A）を含んでいる機械式ギア変換変速装置（12）とと
    もに使用して、前記エンジンの回転速度とは無関係に、
    前記カウンターシャフト（58）およびこれと連動して回
    転する前記第２ジョークラッチ部材の回転速度を選択的
    に変更させるように作動する動力同期装置（10）であっ
    て、 前記ハウジング（68）内で回転可能に支持され、かつ前
    記カウンターシャフト（58）と連動して回転可能な太陽
    ギアシャフト（174）と、 太陽ギアシャフト（174）に固定されて共転する太陽ギ
    ア（176）と、 太陽ギア（176）の回りに配置され、太陽ギアに常時か
    み合う複数の遊星ギア（180）と、 遊星ギア（180）を回転自在に支持すると共に、前記ハ
    ウジング（68）および前記太陽ギア（176）に対して相
    対的に回転するように支持された遊星キャリア（178）
    と、 遊星キャリア（178）を前記出力シャフト（28）に連結
    して駆動させる手段（60,126,128,140）と、 前記遊星ギアを取り囲み、かつ遊星ギアに常時かみ合っ
    て、前記ハウジング（68）、太陽ギア（176）および遊
    星キャリア（178）に対して相対的に回転するように支
    持されたリングギア（182）とを備えており、 さらに、摩擦手段によって前記リングギア（182）を前
    記ハウジング（68）に対して選択的に回転しながら係合
    させて、前記リングギア（182）の回転速度を調整する
    ための同期操作手段（186,188）を備えていることを特
    徴とする動力同期装置。
  2. 【請求項２】前記リングギア（182）が、総体的に環状
    の外面（238）を形成するリングギアキャリア（184）に
    より支持されていると共に、前記同期操作手段（186,18
    8）がブレーキバンド（186）を備えており、前記ブレー
    キバンドは、前記環状の外面を包囲していると共に、そ
    れに摩擦係合するように選択的に半径方向内方へ収縮し
    て締めつけることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載の動力同期装置。
  3. 【請求項３】前記太陽ギアシャフト（174）が、前記カ
    ウンタシャフト（58）に対して同軸に配置されている、
    特許請求の範囲第１項または第２項に記載の動力同期装
    置。
  4. 【請求項４】前記太陽ギアシャフト（174）が、前記カ
    ウンタシャフト（58）に固定されて回転することを特徴
    とする特許請求の範囲第３項に記載の動力同期装置。
  5. 【請求項５】前記太陽ギアシャフト（174）が、前記カ
    ウンタシャフトの凹所（172）に設けられた内部スプラ
    インとかみ合い係合する外部スプラインを備えているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の動力同期
    装置。
  6. 【請求項６】前記機械式ギア変換変速装置（12）は、主
    変速部（18）に補助変速部（20）を直列に連結する複合
    変速装置からなり、前記主変速部（18）の主部カウンタ
    シャフト（58）は入力シャフト（22）により駆動され、
    前記補助変速部（20）は、主変速部の主シャフト（26）
    により駆動される少なくとも一つの補助部カウンタシャ
    フト（60）を包含しており、前記太陽ギアシャフト（17
    4）が前記主部カウンタシャフト（58）と係合して駆動
    するように連結されている、特許請求の範囲第１項また
    は第２項に記載の動力同期装置。
  7. 【請求項７】前記太陽ギアシャフト（174）および前記
    主部カウンタシャフト（58）が、同軸に配置されてい
    る、特許請求の範囲第６項に記載の動力同期装置。
  8. 【請求項８】前記主部カウンタシャフト（58）および補
    助部カウンタシャフト（60）が、同軸に配置されている
    共に、前記太陽ギアシャフト（174）が前記補助部カウ
    ンタシャフトに設けられた貫通孔（170）を通して延び
    ている、特許請求の範囲第７項に記載の動力同期装置。
  9. 【請求項９】前記遊星キャリア（178）を前記出力シャ
    フト（28）に連結して駆動する手段（60,126,128,140）
    は、前記遊星キャリアを前記出力シャフトに常時連結し
    ている、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の動
    力同期装置。
  10. 【請求項１０】前記遊星キャリア（178）を前記出力シ
    ャフト（28）に連結して駆動する手段は、前記遊星キャ
    リアとともに共転し、かつ前記出力シャフトと共転する
    出力シャフトギア（130）と常時かみ合っている１つの
    補助部カウンタシャフトギア（128）を含んでいる、特
    許請求の範囲第１項に記載の動力同期装置。
  11. 【請求項１１】前記第１ジョークラッチ部材（82B,84B,
    86B,88B）が前記主シャフト（26）にスプライン係合さ
    れてそれと共に回転運動するカラーを構成し、このカラ
    ーに相対的に選択的軸方向移動を与えるようになってい
    る、特許請求の範囲第３項に記載の動力同期装置。
  12. 【請求項１２】前記第２ジョークラッチ部材（82A,84A,
    86A,88A）は、レシオギア（82,84,86,88）に形成された
    クラッチ歯であることを特徴とする特許請求の範囲第11
    項に記載の動力同期装置。
  13. 【請求項１３】同期操作手段（186,188）がさらに、前
    記太陽ギア（176）を前記ハウジング（68）に選択的に
    回転可能となるように摩擦係合させる手段（190,192）
    を備えている、特許請求の範囲第1,2,6項のいずれかに
    記載の動力同期装置。
  14. 【請求項１４】前記太陽ギアシャフト（174）を前記ハ
    ウジング摩擦係合させる手段が、前記ハウジング（68）
    に固定されて回転する複数の第１摩擦要素（190）と、
    前記太陽ギアシャフト（174）に固定されて回転すると
    共に、前記第１摩擦要素に差込まれた複数の第２摩擦要
    素（192）とを備えており、前記第１および第２摩擦要
    素が、前記リングギア（182）により形成された円周空
    間内に受容されている、特許請求の範囲第13項に記載の
    動力同期装置。
  15. 【請求項１５】（NS／NC）×（NC／NO）×（N2／NS）が
    （N2／N1）×（N1／NO）に等しいか、それにより大きく
    なるようにした、特許請求の範囲第1,2,6項のいずれか
    に記載の動力同期装置。 ただし、 NS／NC＝遊星キャリア回転速度に対する太陽ギア回転速
    度比、 NC／NO＝出力シャフト回転速度に対する遊星キャリア回
    転速度比、 N2／NS＝太陽ギア回転速度に対する第２変速装置要素回
    転速度比、 N2／N1＝任意の前記ジョークラッチ装置に同期回転を達
    成するために必要な、第１変速装置要素回転速度に対す
    る第２変速装置要素速度の最大比、そして、 N1／NO＝出力シャフト回転速度に対する第１変速装置要
    素回転速度比
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