JPS58152960A - 負荷条件下で切換可能なギア装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は負荷条件下で切換可能なギア装置に関するも
のであり、別しては負荷が掛ったま＼の状態で切換可能
な変速ギア機構を具えたギア装置の改良に関するもので
ある。

従来公知の負荷条件下で切換可能なギア装置にあっては
、動作切換えに際しての駆動側の回転質量の同１期はギ
ア装置の切換要素を介して行われる。

この切換要素においては通常価々の動作要素のディスク
結合が主役をはたしている。このような駆動方式による
と、極端に大きな回転質量を有した駆動機構を用いた場
合、切換要素の寸法を大とする必要があり、この結果全
体が大型化し、重量も犬となり、空転損失が大となり伝
達仕事の程度も悪くなる。

更に負荷が掛った状態で切換可能な変速ギア機構を動水
圧クラッチに連結することがある。この動水圧クラッチ
は滑りなしに動作することはできないから、これを橋架
けするブリッジクラッチが必要となる。動水圧クラッチ
は、その第１の部分と第２の部分との間の滑りが与えら
れた負荷に対応するから、変速ギア機構の同期仕事の一
部を負担する。この際、同期仕事の制御を所望のように
行うのが不可能である。

この発明の目的は、従来の負荷条件下で切換可能なギア
装置に見られる諸欠点を除去することにある。

即ちこの発明においては、変速ギア機構と駆動機構との
間の駆動伝達系に同期要素を配し、同期要素の第１の部
分と第２の部分との間の滑りなしに伝達可能な回転モー
メントを切換動作に際して自動制御することにより、切
換動作に必要な同期仕事の大部分を同期要素に負担させ
、残りの小部分のみを切換要素に負担させるようにした
ものである。

以下図面によって更に詳細にこの発明について説明する
。

第１図に示すのは、例えばタービンホイール２ヲ有した
２軸付ガスタービンなどの駆動機構１であって、高い運
転回転数で大きな回転エネルギーを有するものである。

この駆動機構１は伝導ギア機構３とクラッチ状の同期要
素４とを介して変速ギア機構５を駆動するものである。

この変速ギア機構５はクラッチもしくはブレーキ状の切
換要素６．７．８および遊星歯車セット１０．１１を内
装しており、これｔこより入力軸９と出力軸１２とが連
結されている。変速ギア機構５は負荷状態下で、離ち駆
動機構１と変速ギア機構５との間の伝導ギア機構３と同
期要素４を切離すことなしに、切換えをすることができ
る。

従来技術にあっては同期要素４がなく、切換動作中は駆
動機構１の負荷回転モーメントと入力軸９および切換要
素６，７．８の回転エネルギーを遮断しなければならず
、このため切換動作中は入力軸９は回転数を変えこれと
の連結の故に駆動機構１も同様に回転数を変えなければ
ならない。この際回転エネルギーは上るか下るかによっ
て低い方か高い方に切換えられる。この結果切換要素６
゜７．８を介して入出力軸９，１２間で回転数が同一と
なる。従ってこれらおよび入力軸９は同じ強度を有する
様に形成しなければならない。前記の駆動機構１の負荷
回転モーメントにより、調節された駆動出力に応じて駆
動機構により又燃焼モーターにあってはガスペダルの調
節により形成された駆動回転モーメントが駆動機構出力
軸１３に掛る。

負荷状態下で切換え可能な変速ギア機構５にあっては、
切換動作中負荷回転モーメントあるいはガスペダル調節
は不変に保たれるかもしくは全んど変えられず、この結
果切換要素６，７．８の負荷が高くなる。これｌこ更に
切換動作時に大となる回転数変化による回転エネルギー
が加わる。

この発明においては同期要素４を設けたものである。図
中にはその一例を示すにとゾまるが、この同期要素はク
ラッチ、ブレーキ状の連結、もしくは静水圧クラッチな
どの形で与えられるもので、これらはいずれも同期要素
４の第１部分１４と第２部分１５との間の運転を滑りな
しに行うものである。動水圧クラッチはこれには適さな
い。

第４図に示す同期要素４は次のように作用するものであ
る。即ち正常運転中は第１部分１４と第２部分１５との
間の駆動連結は滑りなく行われ、切換動作中も完全には
切離されない。これは切換動作中も同期要素が所定の最
小回転モーメントを伝達できることを意味している。こ
Ｎで切換動作に際して必要な同期動作の大部分、例えば
８０Ｌ％は同期要素ｌこ与えられ残りが切換要素６，７
．８によって取られる。このため切換動作に際して切換
要素６，７．８は比較的迅速に開閉され、滑りを伴う動
きは僅かの間だけとなる。従ってこれらは公知の負荷状
態下で切換可能な切換機構の切換要素より小型に構成す
ることができる。同様にして入力軸９の最大負荷も小さ
くなり、それだけ軽量に形成することができる。

切換動作時には、切換を行っている切換要素６゜７．８
より小さな伝達回転モーメントで同期要素４が制御され
ている。従って、変速ギア機構５に切換えが起きたとき
、同期要素４の第１と第２の部分１４．１５間に滑りが
起きる。従って、この変速ギア機構５の切換えに際して
は、切換要素６゜７．８が短い滑り時間で開くとともに
、他の切換要素６，７．８がやはり短い滑り時間で閉じ
ることができ、これによりこの短い時間に駆動機構１の
出力軸が新たな回転数となることなくして、入力軸は新
たな回転数となる。上記出力軸１３は比較的長い時間掛
って、入力軸９の新たな回転数ｌこ適合する。

切換要素６，７．８の同期仕事は、実質的には入力軸９
の小さな回転エネルギーの同期間、更には同期要素４が
完全ｌこ閉じていないから駆動機構１の大きな回転エネ
ルギーの小さな同期部分間のみ、存続し、この間駆動機
構１の回転エネルギーの大きな部分は同期要素４によっ
て与えられる。

同期仕事を分割することにより、切換要素６，７゜８を
従来のものより小型軽量かつ安価に形成する−　ことが
できる。これによる経費の節約は同期要素４への出費よ
りも遥かに大きなものとなる。

第２〜４図に他の実施態様を示すが、第１図におけるも
のと同一の部品には同一の参照数字を用いる。

第２図のものにあっては駆動機構１の伝導ギア機構２２
の支持要素２３がタービンホイール２のための同期要素
として構成されており、例えば変速ギア機構５における
切換動作中それに必要な同期仕事の一部を負担する。こ
の支持要素２３はディスククラッチやバンドブレーキの
形で与えられる。同期（支持）要素２３の第一部分１３
は駆動溝ギア機構２２の出力軸である。

第３図に示す構造にあっては、変速ギア機構５に連結さ
れた遊星歯車機構３６の切換要素３３゜３４が、駆動機
構１のタービンホイール用同期要素として構成されてい
る。これらの切換要素３３゜３４はディスククラッチあ
るいはバンドブレーキなどの形で与えられる。遊星歯車
機構３６は正逆転切換えされるが、切換要素３３と３４
とは交互に動作する。このため遊星歯車機構３６は互に
連結された２個の遊星歯車列３７．３８を有している。

両方の切換要素３３．３４について第一部分は入力軸で
あり第二部分は遊星歯車機構３６の出力軸である。

第１図の場合と同様第２．３図においても同期要素２３
，３３．３４などは正常運転中はそれぞれ完全に閉じて
おり、切換動作中も開かれない。

しかし滑り運転に際してのみは所定の最小伝達可能回転
モーメントで連結している。即ち変速に必要な切換動作
のために、変速ギア機構【こ連結された切換要素の伝達
可能な回転モーメントおよび変速ギア機構中の切換要素
の滑り回転モーメントの掛っている同期要素の拘束力が
同期要素の軸に作用し、ゼロにはならないがこれに相応
して低下し、これによりけん引力の完全な遮断が回避さ
れる。

次いで変速ギア機構における切換動作の後、変速ギア機
構の入力軸の新しい回転数【こ駆動機構の回転数を等し
くするために、同期要素の伝達可能な回転モーメントが
駆動機構の負荷モーメント布上る。駆動機構の負荷モー
メントとは駆動機構の回転モーメントを除いた例えばガ
スペダルにより調節された駆動機構ｌこおける駆動回転
モーメントである。

この発明によった場合には、同期要素の滑り回転モーメ
ントが、駆動機構の回転数および駆動回転モーメントに
応じて制御されるという利点があり、この制御は切換動
作に際して駆動機構から変速ギア機構ｌこ至る駆動系に
おいて、駆動機構のそれぞれの負荷回転モーメントに対
して、回転モーメントが過度に上昇せずしかも同期要素
における滑り時間が過度に長くはならないように、行わ
れるのである。伝達可能な回転モーメントの影響は同期
要素および切換要素の作用圧の調節から生じるものであ
る。また駆動機構がその目的で使われる場合には、一部
自動的に駆動出力の戻りが生じる。

第４図に示すのは自動制御された同期要素を具えたこの
発明のギア装置の一例である。例え２本の軸を有したガ
スタービンなどの駆動機構ｌはタービンホイール２と、
ガス発生タービン４３と、調節可能なガイドバッフル４
５と、パワーコントロール４２と、ガイドバルブ４５用
の制御機構４６とを、有している。更に第１〜３図に示
したと同様の同期要素４７および変速ギア機構５が設け
られている。駆動機構ｌと同期要素４７との間の駆動系
−こは、例えば出力軸１３に回転数センサー５０が付設
されている。同期要素４７と変速ギア機構５との間の駆
動系には、例えば入力軸９ｃこ回転数センサー５２が付
設されている。更に変速ギア機構５の出力軸１２にも回
転数センサー５４が付設されている。

駆動機構ｌのパワーコントロール４２はガスペダル５５
によって駆動され、これにはセンサー５６が連結されて
いて、これによりガスペダル５５の調節ひいては駆動機
構１の負荷回転モーメントを掌握する。動作選定スイッ
チ５７は電源５８から電流を供給され、かつ電気的制御
器５９に接続されている。この制御器には例えばマイク
ロセッサーを用いる。制御器５９の入力側には入力線６
０により回転数センサー５０，５２．５４およびセンサ
ー５６が接続されている。更にブレーキペダル６８のセ
ンサー６９もこれに接続されている。

制御器５９の出力管６１は水圧装置の制御要素に接続さ
れている。この制御要素とは、変速ギア機構５に接続さ
れた吸引管６２と、これに設けられた圧力ポンプ６３と
、高圧弁６５を有した高圧渓流管６４と、変速ギア機構
５の切換要素駆動用の電気／水圧制御弁６６と、同期要
素４７のための電気／水圧制御弁６７と、電気／空気圧
制御機構４６と、駆動機構ｌのパワーコントロール４２
などを指すものである。

作業員が動作選定スイッチ５７を操作するか、ないしは
センサー５４．５６の信号に応じて制御器５９が自動的
に働いて出力管６１に出力された切換動作は、同期要素
４７の作動圧力の制御弁６７により、次のように制御さ
れる。即ち、切換動作時には伝導された回転モーメント
および滑り回転モーメントの下に変速ギア機構５の切換
要素が下動する。続いて切換動作後に伝達された同期要
素４７の回転モーメントが、駆動機構１の負荷回転モー
メントより上で伝達された切換要素の回転モーメントよ
りは下側迄、上げられる。この作用は好ましくは同時に
センサー５０，５．２からの信号によっても惹起される
ものである。

更に駆動機構ｌを適宜構成することにより、切換および
用期動作中、駆動機構ｌの負荷回転モーメントおよび与
えられた仕事出力をして制御装置番こより自動的に左右
することも可能である。このような調節は、負荷回転モ
ーメントを上げるが少くとも駆動機構ｌの負荷回転モー
メントを減少させるかして、変速ギア機構５において上
下に切換えることにより達成される。か＼る駆動機構１
の負荷回転モーメントの調節は制御器５９を介して、好
ましくは制御機構４６従ってガイドバッフル４５の調節
を介して、および／あるいはパワーコントロール４２を
介して達成される。

更に切換要素あるいはそれが伝達する変速ギア機構５の
回転モーメントを負荷回転モーメントに応じて（即ち駆
動機構ｌの設定された仕事出力に応じて）調節すると有
利である。これはセンサー５６により行われる。加えて
駆動機構１の高速回転により制動動作が行われるような
駆動装置にもこの発明のギア装置は適している。更に変
速ギア機構５における戻し切換によって制動４作が行わ
れる場合にもこの発明は適している。

変速ギア機構５に連結される連結ギア機構は第２図に示
す伝導ギア機構２２．伝導機構、変速ギア３６，３７．
３８などに相当する。集団ギア機構にあっては更に動作
切換機構が用いられ変速ギア機構ｊ５で切換えられる動
作の数を倍加している。

変速ギア機構５が全部で４通りの動作を有しこれに連結
された動作切換機構が２通りの動作を有しているとする
ならば、全部で８通りの調節を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のギア装置を示す断面側面図、第２〜
４図はその各実施態様を示す断面側面図である。 １・・・駆動機構　　　　　３・・・伝導ギア機構４１
０．同期要素　　　　　５・・・変速ギア機構６．７．
８・・・切換要素　９・・・入力軸１２．１３・・・出
力軸　　２３・・・同期要素２２・・・伝導ギア機構　
　３６・・・遊星歯車機構４７・・・同期要素 ５７・・・動作選定スイッチ 特　許　出　願　人　　ツアーンレーデルファブリーク
レンク　アクチェンゲゼルシャフト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　負荷が掛ったま＼の状態で切換可能な変速ギ
   ア機構（５）を有しており、 該変速ギア機構と駆動機構（１）との間の駆動伝達系に
   同期要素（４；２３；３３，３４；４７）が配設されて
   おり、かつ、 切換動作に必要な同期仕事の大部分が該同期要素によっ
   て負担されかつ残りの小部分が変速ギア機構の切換要素
   （６，７，８）によって負担される如（ｌこ、第１の部
   分とこれに対して相対動可能な第２の部分との間の滑り
   なしに伝達可能な回転モーメントが切換動作に際して自
   動的に制御される ことを特徴とする負荷条件下で切換可能なギア装置。 （２）前記の同期要素の第１の部分（１３）と第２の部
   分（１４）との間の連結が切換動作中央して完全には遮
   断されない ことを特徴とする特許請求の範囲第〔１〕項記載のギア
   装置。 〔３〕　　前期の同期要素（４；　２３　；３３，３４
   ；４７）が、変換ギア機構（５）の切換要素（６，７，
   ８）よりも長い期間に亘って、第１と第２の部分間の滑
   り運転を保つように構成されている ことを特徴とする特許請求の範囲第〔１〕もしくは（２
   ）項記載のギア装置。 ｅ〕　自動曲番こ動作する制御部が設けられており、切
   換えの行われない正常運転中は、同期要素（４；２３；
   ３３，３４；４７）の伝達可能な回転モーメントが駆動
   機構（１）の負荷回転モーメント以上となり、かつ、変
   速ギア機構（５）の切換要素（６，７，８）の伝達可能
   な回転モーメントも同様に駆動機構（１）の負荷回転モ
   ーメント以上となり、 変速ギア機構（５）における切換動作中は、同期要素の
   伝達５′ｆ能な回転モーメントが切換動作中滑りながら
   動作している変速ギア機構の切換要素の伝達可能な回転
   モーメントより小となり、かつ、変速ギア機構の切換動
   作の終了後は、少くとも同期要素の第１の部分の回転数
   が第２の部分の回転数と等しくなる迄の間、前記した同
   期要素の伝達可能な回転モーメントが変速ギア機構の切
   換要素の伝達可能な回転モーメントより小となり、し−
   ノ　　かも駆動機構の負荷回転モーメントよりは犬とな
   る ことを特徴とする特許請求の範囲第［１）　、　（２’
   ］もしくは〔３〕項記載のギア装置。 〔５〕　　同期要素（４；２３；３３，３４；４７）お
   よび変速ギア機構（５）の切換要素（６，７，８）の伝
   達可能な回転モーメントの自動制御が、駆動機構（１）
   の負荷回転モーメントおよび同期要素の第１と第２の部
   分間の回転数差に応じて、行われる ことを特徴とする特許請求の範囲第〔ｌ〕〜０のいずれ
   かの項記載のギア装置。 （６）　　１個以上の切換要素（３３，３４）もしくは
   （２２；３６，３７．３８）の支持要素（２３）が、自
   動制御可能な同期要素として構成されている ことを特徴とする特許請求の範囲第〔１〕〜印〕のいず
   れかの項記載のギア装置。 〔７〕　　切換要素（６，７，８）によって変速ギア機
   構に伝達可能な制御部の回転モーメントが切換動作の終
   了直後に駆動機構（１）の負荷回転モーメントより上に
   上昇される ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）〜０のいずれ
   かの項記載のギア装置。 ω〕　前記の回転モーメント上昇が、変速ギア機構の入
   出力回転数および駆動機構の負荷状態に応じて、行われ
   る ことを特徴とする特許請求の範囲第〔７〕項記載のギア
   装置。 〔９〕　　変速機構（５）の切換動作中および同期要素
   （４；２３；３３，３４．４７）の同期動作中、駆動機
   構（１）の負荷回転モーメントが自動的ｌこ影響を受け
   る ことを特徴とする特許請求の範囲第０〕〜ω〕のいずれ
   かの項記載のギア装置。 〔川　前記の負荷回転モーメントが減少されることを特
   徴とする特許請求の範囲第０３項記載のギア装置。 〔ｕ〕　　切換および同期動作のために設けられている
   部分が変速ギア機構（５）における切換動作中の制動４
   作のために制動系（６８，６９）に連結されており、こ
   れにより該部分が正常な切換動作時と同様に作用する ことを特徴とする特許請求の範囲第〔ｌ〕〜〔１１〕の
   いずれかの項記載のギア装置。