JPH11506523A - パワーシフト式可逆変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は流体トルクコンバータを備えたパワーシフト式可逆変速機に関する。前進／後進の方向切替えのため少なくとも２つの切替えクラッチ（１７，１８）が設けられており、これらの切替えクラッチは受動式クラッチとして構成されている。可逆切替え中の圧力調節のためにリザーバ（３３）が設けられていて、このリザーバから圧力媒体がオリフィス（３７）を介して流出する。インチングのために可変横断面の絞り（３９）が設けられており、この絞りを介して切替えクラッチ（１７もしくは１８）へ背圧を作用させることができる。この可逆変速機は特に構内運搬車の駆動装置用としてか又は多段変速機の入力側構成ユニットとして適している。

Description

【発明の詳細な説明】 パワーシフト式可逆変速機 本発明は、パワーシフト式可逆変速機であって、１つの流体トルクコンバータ と、各１つの入力軸並びに出力軸と、少なくとも１つの中間軸と、可逆歯車組を 構成する歯車と、可動歯車を有する複数の切替えクラッチとを備え、切替えクラ ッチは操作機構を有していて方向切替えのため選択的に入力軸又は中間軸と相対 回動不能に結合可能である形式のものに関する。 この種の変速機は、例えばフォークリフトのような構内運搬車において特に使 用される可逆変速機に該当する。さらに、例えばホイールローダ、ショベルロー ダ等のような建設機械において特に使用される多段式の可逆変速機の入力側構成 ユニットに該当するものでもある。 一般にこの種の可逆変速機は１つの入力軸および複数の中間軸を備えているの が通例である。複数の中間軸上には可動歯車を有する切替えクラッチ（いわゆる 方向兼変速段切替えクラッチ）が配置されており、これらの切替えクラッチは変 速段切替え並びに方向切替えのために選択的に各軸と相対回動不能に接続可能で ある。被駆動は被駆動歯車組を介してなされる。固定歯車の数は変速機の変速段 数に依存する。 中間軸構造形式でのパワーシフト式可逆変速機は-連の多くの利点によって優 れている。従ってこの種の変速機は多くの産業車両において使用される。このよ うな変速機はコンパクトに構成する必要があり、かつ快適に切替えできる必要が ある。加えて、油圧操作可能な切替えクラッチが、操作圧の調節によって、制御 された負荷受け入れが生じるように切り替えられるということも重要である。特 定の自動車、例えばフォークリフトのような構内運搬車の場合、可逆運転と並ん で別の運転状態も特別な意味を持っている。これについてはとりわけ発進、イン チングおよび制動があげられる。 本発明の根底をなす課題は、簡単な構造にも拘わらず高度の操作快適性によっ て優れた可逆変速機を提供することである。このことは単に可逆運転にとっての みならず、その他の前記運転状態にとっても重要であるといえる。 このような課題を本発明は次のようにして解決した。すなわち、各切替えクラ ッチがばね力によって閉鎖方向へ、かつばね力に抗して油圧によって開放方向へ 操作可能であり、切替えクラッチを操作するために方向制御弁が設けられていて 、この方向制御弁は一方の切替え位置において操作機構のリング室を供給導管に 接続して、他方の切替え位置においてこのリング室を戻し導管を介してリザーバ に接続し、リザーバからは前記リング室からこのリザーバ内へ移された圧力媒体 がオリフィスを介して流出されるのである。方向切替え用に使われる切替えクラ ッチ（可逆クラッチ）は受動式に操作され、すなわち、ばね力によって閉鎖され て油圧によって開放される。このことは、付加的な調節弁を必要とすることなし に、リザーバと関連して切替えクラッチの調節を可能にするための前提である。 極めて簡単な構造形式にも拘わらず、そのつど一方の切替えクラッチによる負荷 受け入れを圧力調節によって制御することができる。シート弁とは反対に、粘性 が異なってもなんら問題ない。というのは、使われるオリフィスが比較的粘性に 左右されずに働くからである。制御は油圧式又は電気油圧式に行うことができ、 このことは所要コストを軽減する。流体トルクコンバータによって簡単な発進が 可能である。使われるリザーバは可逆切替え用に設計されている。このことは、 リザーバが、切替えクラッチの操作の際に操作機構のリング室から急激に排除さ れる油をほぼ完全に受け入れるということを意味している。引き続く調節過程は 自動的に経過し、従って運転者は圧力調節をすることを免れる。切替えクラッチ の閉鎖のための時間関数はオリフィス開口の簡単な変更によって調整することが でき る。切替えクラッチの操作に伴い、圧力調節が始まる時点に極めて迅速に到達す る。定比弁をもってしてはこのような利点は得られない。というのは、切替えク ラッチの能動式操作は、まず最初に切替えクラッチが圧油で充填されねばならな いために当然一定の時間を要するからである。最も簡単な形態の場合、本発明に よる可逆変速機は、例えばフォークリフトの駆動装置に使われるような前進一段 後進一段の変速機である。しかしこの変速機は、例えばホイールローダ、ショベ ルローダ等の建設機械に特に使用されるような多段変速の可逆変速機の入力部を 構成することもできる。 リザーバおよびオリフィスを前にして戻し導管に方向制御弁が配置され、この 方向制御弁によって、正常運転時には戻し導管が常に開かれていて、電流が流れ ない状態ではこの戻し導管が制動過程を導入するために別のリザーバに接続され るならば有利である。この別のリザーバからは別のオリフィスを介して圧力媒体 が流出する。このような処置は非常ブレーキの場合のために特に有利である。こ のような非常ブレーキ中の圧力調節は、たとえ別の圧力範囲および時間範囲だと しても、切替え過程中の圧力調節と同様になされる。 インチング運転にとっては、供給導管から戻し導管へ接続導管が通じている構 成が有利である。この接続導管には可変横断面の絞りが設けられている。この絞 りは有利な形式でインチングペダルを介して調整可能である。インチング過程で のインチングペダルの操作によって、閉鎖されていた切替えクラッチが接続導管 並びに戻し導管を介して供給導管からの圧力媒体によって背圧を受けることにな る。この背圧の発生によって切替えクラッチはすベりを生ずることができる。こ のための別個のインチング弁を必要としない。この構成により絞りの前に常に供 給導管からの圧力媒体が支配していることも有利である。 切替えクラッチの接続の際に、制御された負荷受け入れがなされる時点に迅速 に達するためには、リザーバの容積が、切替えクラッチのクラッチ円板が接触す るに至るまでリング室から排除される油量にほぼ相当する容積であるならば極め て有利である。 本発明による可逆変速機は、複数の中間軸および歯車、変速段切替え並びに被 駆動歯車組のための別の切替えクラッチによって補完して１つの多段変速機とし て構成することができる。 本発明による可逆変速機は、例えばフォークリフトのような構内運搬車の駆動 用に特に適している。 本発明の別の重要な特徴並びにその結果として得られる利点は以下の図示の実 施例の説明によって明らかにすることとする。 第１図はフォークリフト駆動用の流体トルクコンバータを備えたパワーシフト 式可逆変速機の縦断面図であり、第２図は第１図の可逆変速機の切替えクラッチ を操作するための油圧回路の概略図である。 第１図にパワーシフト式可逆変速機１が縦断面図で示されている。この可逆変 速機は、例えばフォークリフトのような特に構内運搬車の駆動系内の前進１段後 進１段の可逆変速機である。可逆変速機１には流体トルクコンバータ２が前置さ れている。コンバータケーシング４の構成部分であるポンプインペラー３は図示 してない内燃機関と駆動結合している。 流体トルクコンバータ２のタービンランナー５が可逆変速機１の中空軸として 構成された入力軸６と相対回動不能に結合されている。 入力軸６は２つの転がり軸受７，８を介して変速機ケーシング９内に回転可能 に支承されている。この入力軸６には、図で見て左に位置して１つの固定歯車１ ０が相対回動不能に結合されている。この固定歯車１０は１つの中間軸１２の別 の固定歯車１１と常時かみ合い状態にある。中間軸１２は、分かり易くするため に図平面内へ転回させてある。入力軸６、中間軸１２および１つの被駆動軸１３ の各中心は、変速機縦方向で見て三角形の各角点内に位置する。 入力軸６上および中間軸１２上には可動歯車１４，１５が回転可能に支承され ている。これらの可動歯車１４、１５は１つの被駆動歯車１６と常時かみ合い状 態にあり、この被駆動歯車１６は被駆動軸１３に相対回動不能に結合されている 。 可動歯車１４、１５には切替えクラッチ１７、１８が付属している。切替えク ラッチ１７が閉鎖されている際、可動歯車１４は入力軸６に相対回動不能に接続 されている。この切り替えクラッチ１７は前進走行方向のための方向切替えに役 立てられる。駆動出力は閉鎖された切替えクラッチ１７および可動歯車１４を介 して被駆動歯車１６および被駆動軸１３へ流れる。 走行方向転換のためには切替えクラッチ１８（後進走行方向用の方向切替え） が閉鎖され、切替えクラッチ１７は解放される。駆動出力は、入力軸６から発し て、固定歯車１０、１１、閉鎖された切替えクラッチ１８および可動歯車１５を 介して被駆動歯車１６および被駆動軸１３へ流れる。 切替えクラッチ自体は通例の形式で構成されており、従ってこの点の詳細な記 述は省略する。 切替えクラッチ１７，１８は可逆変速機１の可逆クラッチである。このクラッ チは受動式に操作され、すなわち、対をなして協動する皿ばね１９の力によって 閉鎖され、油圧によって開放される。各切替えクラッチ１７，１８には操作機構 ２０が付属されている。この操作機構２０は次のような部分から構成される： １つのピストン２１が軸方向可動にかつシールされて変速機ケーシング９内で 案内されている。このピストン２１は変速機ケーシング９と共に１つのリング室 ２２を形成しており、このリング室２２へ圧力媒体が供給されたりこのリング室 ２２から圧力媒体が排出されたりすることができる。ピストン２１の一方の端面 ２３は１つのスラスト軸受２４に接触している。スラスト軸受２４の反対側には 、その１つが図示されている多くのピン２５が接触しており、これらのピン２５ は軸方向しゅう動可能に入力軸６並びに中間軸１２の孔２６内で案内されている 。 ピン２５は切替えクラッチ１７，１８のプレッシャープレート２７と不動に結合 されている。リング室２２が無圧の場合、切替えクラッチ１７もしくは１８は皿 ばね１９の力によってピストン２１、スラスト軸受２４およびピン２５を介して 閉鎖されれる。切替えクラッチ１７もしくは１８はリング室２２に圧力媒体が供 給されると開放される。リング室２２内に支配する圧力媒体の圧力の高さ次第で 、切替えクラッチ１７もしくは１８が程度の差はあれ閉鎖されるかもしくは開放 されるかすることになる。このような場合に切替えクラッチ１７もしくは１８は すべりを生じる。 切替えクラッチ１７、１８を操作するための油圧回路の概略図が第２図に示さ れている。ポンプ２８が、圧力媒体を、１つの分岐する流入導管２９を介して切 替えクラッチ１７もしくは１８のリング室２２へ、ただし、１つの電磁切り替え 可能な方向制御弁３０（切替えクラッチ１７用）又は方向制御弁３１（切替えク ラッチ１８用）へ電流が流れていて右側の区域が切り替えられていることを前提 として、圧送する。このような前提にない場合、切替えクラッチ１７もしくは１ ８のリング室２２は１つの戻し導管３２に接続されている。この戻し導管３２は １つのリザーバ３３に接続されている。リザーバ３３内には１つのばね３５によ る負荷を受けたピストン３４が可動案内されている。戻し導管３２には１つの導 管３６が接続されており、この導管３６内にはオリフィス３７が設けられている 。この場合、オリフィス３７をピストン３４に一体に設け、これによってオリフ ィスおよびピストンが共通の一部品をなすと有利である。 なお、導管３６もしくはオリフィス３７とピストン３４との間に１つの接続導 管３８が接続されており、この接続導管３８を介して供給導管２９から戻し導管 ３２への接続がなされている。この接続導管３８には可変横断面の１つの絞り３ ９が設けられている。 図示の実施例の場合戻し導管３２には別の方向制御弁４０が配置されている。 正常運転の間この方向制御弁４０には電流が流れており、これによって図で見て 右の区域が切り替えられている。電流が流れてない状態、例えば故障時には、こ の方向制御弁４０はその図示の切替え位置を占める。この場合、戻し導管３２が 付加的な１つの導管４１を介して別のリザーバ４２と接続されている。このリザ ーバ４２内にも１つのばね負荷された（ばね４６）ピストン４３が可動案内され ている。導管４１から１つの導管４４がタンクへ通じている。この導管４４には 別のオリフィス４５が設けられている。この場合も、オリフィス４５をピストン ４３に一体に設けて、共通の一部品が形成されるようにしてもよい。 前進走行方向： 前進走行方向のためには切替えクラッチ１７が閉鎖されており、これに対して 切替えクラッチ１８は開放されている。方向制御弁３０は第２図に示すように切 り替えられており、これに対して方向制御弁３１の右区域が切り替えられている 。方向制御弁４０には電流が通じていて、これによって戻し導管３２を介してリ ザーバ３３への接続が生じている。 前進−後進切替え： 方向制御弁３０に電流が流され、これに対して方向制御弁３１はその図示の位 置を占める。切替えクラッチ１７が油圧で開放される。切替えクラッチ１８のリ ング室２２内に封じ込められていた圧力媒体は事実上遅れなしにほぼ完全に（約 ９０％）戻し導管３２を介してリザーバ３３内へ導かれる。この過程でピストン ３４がばね３５の力に抗して図で見て下へ動く。切替えクラッチ１８はこの時点 で既に、クラッチ板が相互接触するに至る程度に閉鎖されている。この時点から 切替えクラッチ１８による負荷受け入れが圧力調節されて行われる。切替えクラ ッチ１８によるその完全閉鎖までの制御された負荷受け入れは、時間に関連して 、リング室２２からリザーバ３３へ導かれた圧力媒体がオリフィス３７および導 管３６を介してタンク内へ流出するように行われる。前記の圧力調節の際の圧力 レ ベルはばね３５の適宜な設計によって容易に適合もしくは変化させることができ る。オリフィスによって、圧力調節が経過する期間が設定されることになる。圧 力調節のためになんら付加的な調節弁を必要としない。使用されるオリフィスは 比較的粘性によっては左右されず、このことはシート弁と比べて特別の利点とな る。 走行方向が後進へ切り替えられた場合、切替えクラッチ１７は開放されており 、これに対して切替えクラッチ１８は閉鎖されている。出力は、入力軸６から互 いにかみ合う固定歯車１０，１１を介して、連結された可動歯車１５へ伝達され る。可動歯車１５は被駆動軸１３の被駆動歯車１６とかみ合っている。 インチング運転： 走行方向が前進である場合、切替えクラッチ１７は皿ばね１９の力によって閉 鎖されている。インチングのためにはリング室２２内に、クラッチがすべること ができるような、すなわちクラッチ円板組へ作用する力が減少されるような圧力 を生ぜしめる必要がある。このような背圧を発生させるのに別個のインチング弁 を必要としない。インチング機構は可変横断面の絞り３９からなっている。横断 面は図示してない１つのインチングペダルによって調整することができる。イン チングペダルの操作によって、接続導管３８を介して供給導管２９から油量が調 量されて戻し導管３２へ導かれる。これによって、一面において所要の背圧を切 替えクラッチ１７内に発生させることが可能であり、他面においては圧力媒体を オリフィス３７を介してタンクへ流出させることができる。遅れを伴って流出す る圧力媒体量はリザーバ３３によって受け入れられる。 インチング運転中は直ちにアクセルペダルを操作することができる。この操作 は例えば作業用油圧装置を介して貨物を持ち上げようとする場合に必要である。 インチングペダルを介して「クリーピング」に切り替えることができる。 停止用ブレーキ機能： 両方の方向制御弁３０，３１に電流が通じてない場合、両方の切替えクラッチ １７，１８は閉鎖されており、これによって変速機はロックされている。従って 、特別な理由による要求があれば設けてもよいとはいえ、基本的にはなんら付加 的な停止用ブレーキの必要はない。 非常ブレーキ： 常用ブレーキが故障した場合、車両を停止用ブレーキを介して制動できねばな らない。このためにはすべての方向制御弁３０，３１，４０が電流遮断状態に切 り替えられる。これで方向制御弁は図示の切り替え位置を占める。圧力媒体で給 圧されている切替えクラッチ１７又は１８はリング室２２内に封入されている圧 力媒体をリザーバ４２内へ排出する。ばね４６によって切り替えクラッチのリン グ室内に背圧が生じ、これによって車両の相応の制動がなされる。リザーバ４２ 内へ流れた圧力媒体は今やオリフィス４５を介して流出する。オリフィス４５は 、車両が停止状態に達した場合にはじめてリザーバ４２が空になるように設計さ れている。車両が動いている間はリザーバ４２は空になるべきではない。 以上述べた切替えクラッチ内の背圧発生による制動過程は、許容できぬ大きさ の遅れ値が生じないよう保証する。切替えクラッチは全駆動モーメントを伝達で きるように設計されているので、このような背圧なしでは許容できない大きな遅 れ値に達することになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マン，エゴン ドイツ連邦共和国 フリードリッヒスハー フェン、アラマネンベーク、11 (72)発明者 アイミュラー，ヘルムート ドイツ連邦共和国 フリードリッヒスハー フェン、ヌスバウムベーク、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． パワーシフト式可逆変速機であって、１つの流体トルクコンバータ（２ ）と、各１つの入力軸（６）および出力軸（１３）と、少なくとも１つの中間軸 （１２）と、可逆歯車組をなす歯車（１０，１１，１４，１５）と、可動歯車（ １４，１５）を有する切替えクラッチ（１７，１８）とを備え、切替えクラッチ は操作機構（２０）を有していて、方向切替えのため選択的に入力軸又は中間軸 と相対回動不能に接続可能である形式のものにおいて、 各切替えクラッチ（１７，１８）は、ばね力によって閉鎖方向へ、かつばね力 に抗して油圧によって開放方向へ操作可能であり、切替えクラッチ（１７もしく は１８）の操作のために１つの方向制御弁（３０もしくは３１）が設けられてお り、この方向制御弁は一方の切替え位置において操作機構（２０）の１つのリン グ室（２２）を１つの供給導管（２９）に接続し、別の切替え位置においてリン グ室（２２）を１つの戻し導管（３２）を介して１つのリザーバ（３３）に接続 し、このリザーバ（３３）からはリザーバ内へリング室（２２）から導かれた圧 力媒体が１つのオリフィス（３７）を介して流出することを特徴とする、パワー シフト式可逆変速機。 ２． リザーバ（３３）およびオリフィス（３７）の前の戻し導管（３２）に １つの方向制御弁（４０）が接続されており、この方向制御弁（４０）は正常運 転中に戻し導管を常に開放し、電流遮断状態では戻し導管を制動過程の導入のた め別の１つのリザーバ（４２）に接続し、このリザーバ（４２）から圧力媒体が 別の１つのオリフィス（４５）を介して流出することを特徴とする、請求の範囲 第１項記載の可逆変速機。 ３． 戻し導管（３２）に、可変横断面の絞り（３９）が設けられた１つの接 続導管（３８）を介して供給導管（２９）が接続されていて、これにより切替え クラッチ（１７もしくは１８）のリング室（２２）内に皿ばね（１９）の力に対 する背圧を生ぜしめることを特徴とする、請求の範囲第１項および第２項記載の 可逆変速機。 ４． 絞り（３９）がインチングペダルを介して調節可能であることを特徴と する、請求の範囲第３項記載の可逆変速機。 ５． リザーバ（３３）が、切替えクラッチ（１７もしくは１８）のクラッチ 円板が接触に至るまでリング室（２２）から排除される油量にほぼ相当する容積 を有していることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の可逆変速機。 ６． 中間軸と歯車と変速段切替え並びに被駆動歯車組のための別の切替えク ラッチとによって補完されて１つの多段変速機をなしていることを特徴とする、 請求の範囲第１項記載の可逆変速機。 ７． 構内運搬車、特にフォークリフトに用いられていることを特徴とする、 請求の範囲第１項記載の可逆変速機。