JPH03363A - ディーゼル動車用変速機及びその制御方法 - 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】 （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ィーゼル動
車用変速機に関するものである。

（従来の技術） ディーゼル動車の高速化にともない、変速機のトランス
ミッションに、低速度域から高速度域に渡りエンジンの
出力をを効に引き出すために２速段のものが用いられる
ようになってきた。しかし、これまでの上記のような２
速段のトランスミッションにおいては、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ィ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、ディーゼル機関ｌ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、多板式摩擦クラッ
チとしての変速クラッチ６及びトルクコンバータ７が同
軸に設けられ、変速クラッチ６の入力側のクラッチキャ
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に多板式摩擦クラッチとしての１速段クラッチ１
４を設け、このＩ速段クラッチ１４の入力側のクラッチ
キャリア１５を入力軸５に、出力側のハブ１６を変速軸
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
摩擦クラッチとしての２速段クラッチ２０を設け、この
２速段クラッチ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ッチキャリア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
摩擦クラレチとしての逆転クラッチ２８及び正転クラッ
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、逆転クラッチ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２
７と一体の逆転出力歯車３３にかみ合せた構成となって
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、正転クラッチ２９又は逆転クラ
ッチ２日のどちらか一方を嵌合してから、まず、変速ク
ラッチ６を嵌合して、機関１から人力軸５、変速クラッ
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、正転クラッチ２９又は逆転クラッチ２８
を介して１速段の変速運転の回転速度を出力軸２７に出
力し、次いで、この変速運転によって所定の車速に達し
たならば、変速クラッチ８を脱にして１速段クラッチ１
４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速段クラッチ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ｌ速運転によって所定の車速に達したなら
ば、１速段クラッチ１４を脱にして、２速段クラッチ２
０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速段クラッチ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ｌ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
を有する高速ディ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っ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、縦軸にディーゼル動
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
って、レールが雨や油などで濡れると粘着力がけん引力
よりも小さくなって車輪が空転を起し易くなる。しかし
、本発明の場合の２速変速運転の曲線すをみると、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っ
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、車速か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った２速変
速運転のけん引力が高速になると逆に大きくなってくる
。

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って
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、車速か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速直結運転に切換ねる
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
結運転に切換わっ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、ｌ速度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、
歯車のかみ合圧を従来の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
けん引力の差があっても、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図は本発明のディ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図においてディーゼル機関３
４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
板式摩擦クラッチとしての変速クラッチ３８とトルクコ
ンバータ３９とが設けられ、この変速クラッチ３８の入
力端のクラッチキャリア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、このクラッチキャリア４０の内周部に
入力側クラッチ板４４を、ハブ４１の外周部に出力側ク
ラッチ板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、クラッチキャリア４０に、油圧と
戻しスプリングによって軸方向に摺動自在に嵌挿された
環状のクラッチピストン４６の押付は力を受けて変速ク
ラッチ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３７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ッチとしての
２速段クラッチ５３の入力側のクラッチキャリア５４に
、変速軸５１は同じく出力側のハブ５５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
ラッチとしての１速段クラッチ５７を設けた１速軸５８
、同じく正転クラッチ５９を設けた正転軸６０及び同じ
く逆転クラッチ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速段クラッチ５７の入力側のクラッチキャ
リア６４と一体の１速被動歯車６５とかみ合い、上記の
変速出力歯車５６は、１速段クラッチ５７の出力側のハ
ブ６６に、１速軸５８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、
正転クラッチ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、逆転クラッチ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、正転クラッチ５９の出力側
のクラッチキャリア７５と一体の正転駆動歯車７６を、
出力軸６２と一体の正転被動歯車７７にかみ合せて構成
されたものとなっている。

上記の各多板式摩擦クラッチの嵌脱は、クラッチキャリ
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
方のクラッチ板と、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ッチ板とを交互に配列し
、クラッチキャリアに、油圧及び戻しスプリングによっ
て軸方向摺動自在に嵌挿した環状のクラッチピストンに
よって嵌脱する公知の構成となっている。

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の構成となって
いる。従ってステータ４８も２段からなっている。又、
変速機３６の出力軸６２及びディーゼル機関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、各クラッチ
に、クラッチ作動圧油を供給するクラッチ切換電磁弁及
び機関のスロットルを操作する電子ガバナを自動的に制
御する構成を存するものとする。

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ッチ５９又は
逆転クラッチ６１のどちらか一方を嵌合してから、変速
クラッチ３８を嵌合するとともに機関３４の出力をアッ
プしてい（と機関３４からの出力は入力軸３７から変速
クラッチ３８、トルクコンバータ３９、フリーホイール
５０、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ッチ５９の正転入力
歯車７１、又は、逆転クラッチ６１の逆転入力歯車７４
との間で２速段のかみ合圧を構成し、どちらか一方の嵌
合されたクラッチを介して出力軸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ッチ３８を脱にし
て、その後、１速段クラッチ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速段クラッチ５７を嵌合し、再
び機関を出力アップすると、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
ラッチ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のかみ合圧
によって与えられる直結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か所定値に達し、
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速段クラッチ５７を脱にし、
その後、２速段クラッチ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速段クラッチ５３を嵌合し、再び機関
３４を出力アップすると、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
ッチ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） 本発明はディ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、正転クラッチ又は逆転クラッチの
入力歯車のかみ合圧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圧に比較
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、ｌ連軸と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速段クラッチ及び２速段
クラッチの出力側の歯車のかみ合圧を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、正転クラッチ及び逆転クラッチの入力歯車にか
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速段クラッチ及び
２速段クラッ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、正転クラッチ及
び逆転クラッチの入力歯車にかみ合せることが可能にな
った結果、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図は本発明のディ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図は従来のディ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・・・ディーゼル機関、３５・・・弾性継手、３６
・・・変速機、３７・・・入力軸、３８・・・変速クラ
ッチ、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・・・トランスミッション、５３・・・２
速段クラッチ、５６・・・変速出力歯車、５７・・・１
速段クラッチ、５８・・・１速軸、５９・・・正転クラ
ッチ、６０・・・正転軸、６１・・・逆転クラッチ、６
３・・・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・・
・正転中間歯車平逗 第２．図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディーゼル機関（３４）からフライホィール及び弾
   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、変速クラッチ（
   ３８）とトルクコンバータ（３９）とを同軸に設け、こ
   の変速クラッチ（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
   側のインペラホィール（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ィール（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）にフリーホィール（
   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、トランスミッション（
   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速段クラッチ（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速段クラッチ（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）に、１速段クラッチ（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）に設けた正転クラッチ（
   ５９）及び逆転クラッチ（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
   、正転クラッチ（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
   ィーゼル動車用変速機。 ２、請求項第１項記載のディ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ッ
   チ（５９）又は逆転クラッチ（６１）のどちらか一方を
   嵌合してから、まず、変速クラッチ（３８）を嵌合して
   、機関（３４）からの動力を変速クラッチ（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、正転クラッチ（５９）又は逆転クラッチ（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、
   変速クラッチ（３８）を脱にして、１速段クラッチ（５
   ７）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速段クラッチ（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速段クラッチ（５７）を脱にして、２速段ク
   ラッチ（５３）を嵌し、入力軸（３７）から２速段クラ
   ッチ（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ィーゼル動車
   用変速機の制御方法。