JPS6237270B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 公知の負荷切換伝動装置例えば自動車のオート
マテイツク・トランスミツシヨンは、流体クラツ
チと単数又は複数の遊星歯車装置とを組合せて成
り、その場合所望の変速比又は所望の駆動方向
（前進又は後進）をセレクトするために、クラツ
チとブレーキとから成る機構が設けられており、
該機構によつて入力軸並びに出力軸を遊星歯車装
置の太陽歯車、腕又は冠歯車と連結することが可
能である。

本発明の課題は、公知の遊星歯車式負荷切換伝
動装置よりも構造が著しく単純で、しかも流体ク
ラツチも、また切換動作のための個々の伝動機素
を停止させるための固有のブレーキも必要としな
いような負荷切換伝動装置を提供することであ
る。

異なつた歯数をもつた２つの歯車を夫々保持す
る入力軸及び出力軸と、該入力軸と出力軸との間
の動力伝達経路内へクラツチにより選択的に接続
可能な歯車を有する副軸とを備えた負荷切換伝動
装置を技術的出発点とする本発明は、上記の課題
を解決するために、副軸が共軸の内軸と外軸を２
対有し、この内軸同士及び外軸同士が軸方向で整
合しかつ互いに対向した方の軸端部には内向きに
突出した有効クラツチ面を備えた夫々１つのクラ
ツチ円板を、かつ又、他方の軸端部の近くには
夫々１つの歯車を保持しており、これらの歯車が
入力軸又は出力軸の所属歯車と常時噛合つてお
り、前記の両内軸の互いに対向した方の軸端部間
には該内軸に対して軸方向に摺動自在に１つの中
央クラツチ円板が支承されており、共軸の両軸対
の一方の軸対が互いに無関係に、ばねによつて保
たれる不作用位置から軸方向内向きにシフト可能
に、また他方の軸対が軸方向に移動不能に支承さ
れており、かつ、両軸対の不作用位置において前
記の軸方向に移動不能に支承された軸対に設けた
両クラツチ円板の有効クラツチ面が、もう一方の
軸対に設けた両クラツチ円板の有効クラツチ面よ
りも前記中央クラツチ円板に近く位置しているこ
とを特徴としている。

有利な実施態様では副軸の、軸方向にシフト可
能な軸対はばねによつて、伝動装置のアイドリン
ング状態に相当する不作用位置にばね負荷されて
おりかつ圧力媒体シリンダによつて、中央クラツ
チ円板の方に向つてシフト可能に配置されてい
る。

このような伝動装置は単純な歯車しか有せずか
つ単純な油圧式切換機構によつて負荷下において
切換えることができる。また２つ又はそれ以上伝
動装置ユニツトを直列に接続することによつて、
複数の後進変速段を含む多数のギヤ段を構成する
ことが可能になる。

次に図面につき本発明の２実施例を詳説する。

第１図によれば原動機（図示せず）と常時係合
している入力軸１に相対回動不能かつ相対移動不
能に２つの歯車２及び３が配置されている。同様
に２つの歯車４，５が出力軸６に配置されてお
り、該出力軸は、負荷例えば被駆動車軸又は工作
機械の駆動軸と常時作用結合している。

共軸に内外に配置された２対の中空軸７，８と
９，１０は副軸の選択的に連結可能な軸区分を形
成している。中空軸７と９は、ギヤケーシング内
で移動不能に軸支された中空外軸８と１０に対し
て長手方向にシフト可能に軸支されている。中空
内軸７，９の外端部は玉軸受７Ａ，９Ａに支承さ
れており、該玉軸受は円筒形ピストン１３，１４
の内孔に嵌込まれている。前記ピストンはシリン
ダ１５，１６内で摺動可能にガイドされておりか
つシリンダカバー内のポート１７，１８を介して
圧力媒体で負荷される。シリンダ１５，１６内に
内蔵されたコイルばね２１，２２は、ピストン１
３，１４が圧力媒体の負荷を受けない限り、ピス
トン１３，１４を、ひいては空内軸７，９を不作
用位置に保ち、該不作用位置は同時に又、伝動装
置のアイドリング位置でもある。

中空外軸８及び１０はギヤケーシングの中間壁
１１，１２内に玉軸受８Ａ，１０Ａを介して移動
不能に支承されており、前記中間壁１１，１２内
には、入力軸１及び出力軸６の端部を軸支する玉
軸受１Ａ，６Ａも設けられている。

中空内軸７には相対回動不能かつ相対移動不能
に歯車２３が結合されており、該歯車は入力軸の
歯車２と常時噛合つているが、該歯車２に対して
軸方向にシフト可能である。同様に中空内軸９に
は相対回動不能かつ相対移動不能に歯車２４が結
合されており、該歯車は出力軸の歯車５と常時噛
合つているが、該歯車５に対して軸方向にシフト
可能である。

中空内軸７は、ピストン１３に離隔した方の内
端部に、該中空内軸に相対回動不能かつ相対移動
不能に結合されたクラツチ円板２５を保持し、ま
た同様に中空内軸９も内端部にクラツチ円板２６
を保持している。

中空外軸８及び１０は夫々外端部に１つの歯車
２７又は２８を保持し、しかも歯車２７は入力軸
の歯車３と常時噛合い、また歯車２８は出力軸の
歯車４と常時噛合つている。中空外軸８及び１０
は内端部に夫々１つのクラツチ円板３０又は３１
を保持し、該ラツチ円板は伝動装置のアイドリン
グ位置では、中空内軸７，９の内端部に設けたク
ラツチ円板２５，２６にかぶさつている。

クラツチ円板２５，３１とクラツチ円板２６，
３０との間には１つの中央クラツチ円板３２が配
置されていて、該中央クラツチ円板は、２本の短
軸３３，３４を介して中空内軸７，９内に遊動支
承されている。

本発明にとつて重要な点は、クラツチ円板２
５，２６，３０，３１が、クラツチ連結動作時に
働く端面２５′，３１′及び２６′，３０′を異なつ
た平面内に位置せしめるように構成されているこ
とである。第１図に示した実施例では、クラツチ
円板２５と２６の端面間の距離は該クラツチ円板
の不作用状態において、クラツチ円板３０と３１
の端面間の距離よりも大である。

前記伝動装置の作用形式は次の通りである。両
ピストン１３，１４がポート１７，１８を介して
圧力媒体で同時に負荷されると、両ピストンはコ
イルばね２１，２２の圧力に抗して相互接近方向
に移動する。これによつて中空内軸７と９も、所
属のクラツチ円板２５，２６が中央クラツチ円板
３２に反対側から当接するまで、相互接近方向に
移動せしめられる。

この最低速ギヤ段時における動力の流れは次の
通りである、すなわち、入力軸１から歯車２―歯
車２３―中空内軸７―クラツチ円板２５―中央ク
ラツチ円板３２―クラツチ円板２６―中空内軸９
―歯車２４―歯車５を経て出力軸６に至る。

その次に高い変速ギヤ段に入れようとする場合
にはシリンダ１６内の圧力は解消される。その場
合コイルばね２２は伸長し、これによつてピスト
ン１４を、ひいては又、中空内軸９及びクラツチ
円板２６を出発位置へ再び戻す。

しかしながらピストン１３は更に受圧してお
り、殊に中央クラツチ円板３２がもはや逆圧を生
ぜしめないので、ピストン１３はコイルばね２１
を一層緊縮させかつ中空内軸７とクラツチ円板２
５及び中央クラツチ円板３２を更に右手へシフト
させる。この運動時にクラツチ円板２５は、遊動
支承された中央クラツチ円板３２がクラツチ円板
３０に当接するまで、前記中央クラツチ円板３２
を連動する。

こうして次の動力伝達経路が生じる、すなわ
ち、入力軸１から歯車２―歯車２３―け中空内軸
７―クラツチ円板２５―中央クラツチ円板３２―
クラツチ円板３０―中空外軸１０―歯車２８―歯
車４を経て出力軸６に至る経路である。

またシリンダ１５内の圧力を解消し、これと同
時にポート１８を介してシリンダ１６内のピスト
ン１４を圧力媒体で負荷すると、コイルばね２１
はピストン１３及び該ピストンと結合された全部
材を不作用位置へ戻す。これと同時にピストン１
４はコイルばね２２を緊縮させかつ、このピスト
ン１４と結合された全部材を左手へ向つて移動さ
せる。この運動時にクラツチ円板２６は先ず中央
クラツチ円板３２に当接し次いで該中央クラツチ
円板を連動し、これによつて中央クラツチ円板３
２はクラツチ円板３１に当接するに至る。

こうして次の動力伝達経路が形成される、すな
わち、入力軸１から歯車３―歯車２７―中空外軸
８―クラツチ円板３１―中央クラツチ円板３２―
クラツチ円板２６―中空内軸９―歯車２４―歯車
５を経て出力軸６に至る経路である。

両シリンダ１５，１６から液圧が同時に放圧さ
れると、すべての部材はコイルばね２１，２２の
作用を受けて、第１図に示した不作用位置へ戻
り、該不作用位置は伝動装置のアイドリング位置
を同時に意味する。

以上を要約すると、両シリンダ１５，１６から
同時に放圧した場合にはクラツチはアイドリング
位置を占め、両シリンダ１５，１６に同時に給圧
した場合にはクラツチは最大減速比で、要するに
最低速の、例えば第１速のギヤ段で作動し、シリ
ンダ１５のみに給圧した場合には２番目に大きな
減速比つまり第２速ギヤ段で作動し、シリンダ１
６のみに給圧した場合には最小減速比つまり第３
速ギヤ段で作動する。

前記の本発明の伝動装置は種々異なつた態様で
実施することができる。例えば第２図に示した実
施例では中空内軸７及び９は軸受ブツシユ３９，
４０内で移動不能に支承されているが、これに対
して中空外軸８及び１０は中空内軸７，９に対し
て長手方向に移動可能である。

中空外軸８及び１０の内端近くに夫々１つの環
状室４１，４２が設けられており、該環状室の、
クラツチ円板寄りの端壁はピストン４３，４４と
して構成されている。前記環状室４１，４２への
圧力媒体の供給はポート３７，３８を介して行な
われる。コイルばね４５，４６は、ピストン４
３，４４が圧力媒体で負荷されていない場合に
は、伝動装置のアイドリング位置に相当する不作
用位置に中空外軸８，１０を保持する。

伝動装置の本実施例では歯車２７及び２８は歯
車３及び４に対してシフト可能であるが、いかな
るシフト位置にあつても歯車３，４と常時噛合つ
た状態にある。

中空内軸７及び９は、互いに向い合つた内端に
夫々クラツチ円板４７又は４８を保持し、また中
空外軸８及び１０もやはり互いに向い合つた内端
に夫々クラツチ円板４９又は５０を保持してい
る。クラツチ円板４７，４９と４８，５０との間
には、やはり遊動支承された中央クラツチ円板３
２が配置されており、該中央クラツチ円板の短軸
３３，３４は中空内軸７，９の内孔の中に軸支さ
れている。

第１図に示した実施例と対比して、第２図に示
した実施例ではアイドリング状態において中空内
軸７，９のクラツチ円板４７及び４８の端面４
７′と４８′相互の距離は、中空外軸８，１０のク
ラツチ円板４９及び５０の端面４９′と５０′相互
の距離よりも小であり、これによつてクラツチ円
板４９と４８又はクラツチ円板４７と５０を間接
的に切換連結することが可能になる。

要するに本伝動装置を構成するに当つて重要な
普遍的な原則は、伝動装置のアイドリング状態に
おいて、副軸の軸方向にシフト可能な両クラツチ
円板の有効クラツチ面と、遊動支承された中央ク
ラツチ円板の、前記有効クラツチ面に所属したク
ラツチ面との距離の和が、副軸の軸方向にシフト
不能な両クラツチ円板の有効クラツチ面と、遊動
支承された中央クラツチ円板の、前記有効クラツ
チ面に所属したクラツチ面との距離の和よりも大
でなければならないということである。その場合
あくまで相互距離の和が問題であるという確認が
重要であるのは、遊動支承された中央クラツチ円
板がいかなる位置にあつても（例えばアイドリン
グ状態へ戻し切換えたのち前記中央クラツチ円板
が先行切換動作に基づいてクラツチ円板４７，４
８の何れか一方に接したままになつている場合に
も）上述の確認が妥当するからである。更に前記
原則は、本発明の思想の範囲内で充分考えられう
ることであるが、単純なデイスククラツチの代り
に、より大きな動力を伝達するために円錐形のク
ラツチ体を設ける場合にも普遍的な妥当性を有し
ている。

また、所望の場合には駆動方向を任意に変換し
うるようにするために、中空内軸９に沿つてシフ
ト可能なかつ該中空内軸９と相対回動不能に結合
された中空軸５２が設けられており、該中空軸は
両端に夫々１つの歯車５３，５４を保持してい
る。中空軸５２は、手動操作式の切換セレクタ機
構５５によつて中空内軸９に沿つてシフトされ
る。

第２図に示した位置では歯車５と５３が互いに
噛合つておりかつ伝動装置は「前進」位置に切換
わつた状態にある。

「後進」位置では歯車５４が後退歯車５６と噛
合わされ、該後退歯車は中間歯車５７を介して歯
車５を逆転方向に駆動する。

後進時にはシリンダ４３が給圧され、それゆえ
に動力の流れは次の通りである、すなわち、入力
軸１から歯車３―歯車２７―中空外軸８―クラツ
チ円板４９―中央クラツチ円板３２―クラツチ円
板４８―中空内軸９―歯車５４―後退歯車５６―
中間歯車５７―歯車５を経て出力軸６に至る。

例えば第１図に示した伝動装置と第２図に示し
た伝動装置とを互いに相前後して配置することに
よつて、９つの前進変速段と３つの後進変速段を
セレクトできる駆動装置を構成することが可能で
ある。更に又、中央クラツチ円板３２を、相対回
動不能に互いに結合されていて油圧によつて互い
に拡開可能な２つの部分から構成することによつ
て、その他は同じ伝動機構で第４速ギヤ段を切換
えうるようにすることも可能であり、その場合動
力の流れは第１図で見れば次の通りである。

入力軸１から歯車３―歯車２７―中空外軸８―
クラツチ円板３１―拡開された中央クラツチ円板
組３２―クラツチ円板３０―中空外軸１０―歯車
２８―歯車４を経て出力軸６に至る。

伝動装置に圧力媒体を供給しかつ切換動作を制
御するためには公知の装置を適用することがで
き、該装置は、本発明の埓外にあるので、その図
示及び説明はここでは省く。例えば圧力は、原動
機によつて直接駆動されるギヤポンプによつて形
成することができる。

その都度１つ又は２つの所望のピストンを圧力
媒体で負荷するために電気的なスライド弁がそれ
相応に電気的に制御される。圧力媒体導管内に
は、予めプログラミングされた圧力制御装置を挿
入し、該圧力制御装置によつて、各切換動作に応
じて圧力媒体導管内に圧力をゆつくり形成せし
め、ひいては該切換動作に相応した歯車組をソフ
トに連結させうるようにするのが有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は副軸を形成する共軸の中空内軸を軸方
向シフト可能にかつ中空外軸を軸方向シフト不能
に構成した第１実施例の軸方向断面図、第２図は
副軸の中空内軸と中空外軸を第１図とは逆の関係
に構成した第２実施例の軸方向断面図である。 １…入力軸、１Ａ…玉軸受、２，３，４，５…
歯車、６…出力軸、６Ａ…玉軸受、７…中空軸、
８…中空外軸、９…中空内軸、１０…中空外軸、
７Ａ，８Ａ，９Ａ，１０Ａ…玉軸受、１１，１２
…中間壁、１３，１４…ピストン、１５，１６…
シリンダ、１７，１８…ポート、２１，２２…コ
イルばね、２３，２４…歯車、２５，２６…クラ
ツチ円板、２５′，２６′…端面、２７，２８…歯
車、３０，３１…クラツチ円板、３０′，３１′…
端面、３２…中央クラツチ円板、３３，３４…短
軸、３７，３８…ポート、３９，４０…軸受ブツ
シユ、４１，４２…環状室、４３，４４…ピスト
ン、４５，４６…コイルばね、４７，４８…クラ
ツチ円板、４７′，４８′…端面、４９，５０…ク
ラツチ円板、４９′，５０′…端面、５２…中空
軸、５３，５４…歯車、５５…切換セレクタ機
構、５６…後退歯車、５７…中間歯車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なつた歯数をもつた２つの歯車を夫々保持
   する入力軸及び出力軸と、該入力軸と出力軸との
   間の動力伝達経路内へクラツチにより選択的に接
   続可能な歯車を有する副軸とを備えた負荷切換伝
   動装置において、副軸が共軸の内軸７，９と外軸
   ８，１０を２対有し、この内軸同士及び外軸同士
   が軸方向で整合しかつ互いに対向した方の軸端部
   には内向きに突出した有効クラツチ面２５′，２
   ６′；３１′，３０′を備えた夫々１つのクラツチ
   円板２５，２６；３１，３０を、かつ又、他方の
   軸端部の近くには夫々１つの歯車２３，２４；２
   ７，２８を保持しており、これらの歯車が入力軸
   １又は出力軸６の所属歯車２，５；３，４と常時
   噛合つており、前記の両内軸（７と９）の互いに
   対向した方の軸端部間には該内軸に対して軸方向
   に摺動自在に１つの中央クラツチ円板３２が支承
   されており、共軸の両軸対７，９；８，１０の一
   方の軸対（７，９又は８，１０）が互いに無関係
   に、ばね（２１，２２又は４５，４６）によつて
   保たれる不作用位置から軸方向内向きにシフト可
   能に、また他方の軸対（８，１０又は７，９）が
   軸方向に移動不能に支承されており、かつ両軸対
   の不作用位置において前記の軸方向に移動不能に
   支承された軸対（８，１０又は７，９）に設けた
   両クラツチ円板（３０，３１又は４７，４８）の
   有効クラツチ面（３０′，３１′又は４７′，４
   ８′）が、もう一方の軸対に設けた両クラツチ円
   板（２５，２６又は４９，５０）の有効クラツチ
   面（２５′，２６′又は４９′，５０′）よりも前記
   中央クラツチ円板３２に近く位置していることを
   特徴とする負荷切換伝動装置。 ２ 軸方向にシフト可能な軸対（７，９又は８，
   １０）がばね（２１，２２又は４５，４６）によ
   つて、伝動装置のアイドリング状態に相当する不
   作用位置にばね負荷されておりかつ圧力媒体シリ
   ンダ（１５，１６又は４１，４２）によつて、中
   央クラツチ円板３２の方に向つてシフト可能に配
   置されている特許請求の範囲第１項記載の負荷切
   換伝動装置。 ３ 中央クラツチ円板３２が、両側の短軸３３，
   ３４によつて、共軸に配置した両軸対７，９；
   ８，１０のうちの内軸対７，９の内孔の中に摺動
   自在に支承されている特許請求の範囲第１項記載
   の負荷切換伝動装置。 ４ 共軸に配置した両軸対７，９；８，１０のう
   ちの内軸対７，９が外端部で玉軸受７Ａ，９Ａを
   介して支承されている特許請求の範囲第３項記載
   の負荷切換伝動装置。 ５ 共軸に配置した両軸対７，９；８，１０のう
   ちの内軸対７，９が軸方向に移動不能に支承され
   ており、該内軸対７，９の一方の内軸９が切換可
   能な歯車（５３又は５４，５６，５７）を介し
   て、入力軸１の所属歯車又は出力軸６の所属歯車
   ５と逆転可能に連結される特許請求の範囲第１項
   記載の負荷切換伝動装置。 ６ 逆転不能な伝動装置ユニツトと逆転可能な伝
   動装置ユニツトとを直列に接続配置した特許請求
   の範囲第５項記載の負荷切換伝動装置。