JPH0814337A - 車輌用補助変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多段変速を必要とする車輌に於いて、発進な
どの抵抗の多いときには減速し、少ないときには自動的
に直結となる遊星歯車装置。 【構成】 変速機の駆動主軸の延長に太陽歯車を固着
し、更に回転伝動伝動軸を有する内歯歯車ケースを嵌入
し、ケースのデスク上に突出させた複数の軸に遊星歯車
を嵌入させ、内歯歯車及太陽歯車と噛み合せ抵抗の多い
ときには遊星歯車の公転により減速させ、惰力で後車輪
の回転が早くなったときは、内歯歯車が遊星歯車の回転
を止めロックし、太陽歯車と直結としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多段変速を必要とする車
輌において、主変速機で変速されたものを遊星歯車の補
助装置によって抵抗に応じて自動的に、減速、直結に変
速させるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の手動ギア変速機では、変速段数
を増して走行性能の向上を目的とした多段変速機には種
々あるが、従来のものでは常時噛合いのドッグクラッチ
形式のもの、それにシンクロ機構つきのもの、遊星歯車
装置によるものなどである。

【０００３】遊星歯車は比較的小さな構造で、大きな減
速比が得られる特徴があり、自動変速機のトルコンの補
機として内蔵されていることは周知の通りであるが、ギ
ア変速機にも広く利用されている。例えば大陽歯車を固
定したオーバードライブ、内歯歯車固定、太陽歯車駆
動、遊星キャリヤ被動の減速装置など、性能面でのメリ
ットがある反面、主変速機、補助変速機と別個の二本の
レバーを操作しなけれならないので煩雑になる欠点があ
る。本発明は主変速機に補助装置を併設したものである
が、レバー操作は主変速機のみとし補助装置は自動的に
調整するようにしたものである

【０００４】ドッグクラッチ形式のものについては、主
変速機で変速したものを更にローレンジと、ハイレンジ
にドッグの係合、離脱で行うもので、前進５段の場合は
２倍の１０段に変速するものであるがレバー操作が２本
になる欠点がある。（例えば特公昭５５−４０７７２号
公報参照）

【０００５】前記２本のレバー操作に対し、常時噛合の
シンクロメッシュ付であるが１本のレバーを前後左右に
動かせて切換えを行うものもある。左右に傾動させて主
変速機の切換えをし、前後に傾動させて補助変速機の切
換えを行うものであるが、構造が複雑でコスト高にな
り、レバー操作が前後には力が入りやすいが、左右には
力が入りにくいので時間がかかる欠点がある。農業用ト
ラクターにもこれに似た、レバー操作が１本形式のもの
もあるがスピートが出ないので問題はないが、自動車に
は不安な面もある。（例えば特公昭６１−２２１８６号
公報参照）

【０００６】次に遊星歯車装置を利用した多段変速装置
について述べると、建設機械などで旋回する場合極めて
高い減速比が必要なときには、一組の遊星歯車装置の減
速では不可能で、複数段連設した多段変速装置もある
が、複雑になっている。

【０００７】大型トラックではアクスルシャフトとホイ
ールハブとの間に遊星歯車の減速装着を介在させ、トラ
ンスミッシヨン及びデフ機構等の負荷トルクを軽減させ
たものもあるが、ホイールデスクの着脱作業を容易にす
るための小型化、車輌巾を許容内に納めるなど複雑で、
後車両輪に装備するのでコスト高になる。

【０００８】又農業用トラクターではブレーキ帯で、内
歯歯車の外周を緊張、弛緩させることにより、減速作用
とクラッチを兼用にしたものであるが、手動で労力を要
する欠点がある。

【０００９】又補助変速装置の歯車切換えを、油圧アク
チュエータにより、作動させるものもあるが、操作はレ
バーに設けた電気スイッチで行ひ、操作は容易であるが
油圧ポンプの設置など複雑になる。

【００１０】本発明は基本的には内歯歯車固定による減
速又は直結であるが、これと対照的に同期噛合機構を手
動的に切換へ、太陽歯車固定して増速又は回転可能とし
直結としたものもあるが操作レバーが２本である。（特
公昭５１−２０７７８号）

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように常時噛合
式とシンクロ機構付の多段変速機と、補助装置として遊
星歯車を備えた多段変速機について述べたが、本発明は
補助装置として遊星歯車を備えたものに関する。

【００１２】従来は主変速機と補助装置の遊星歯車の切
換えは、別個のレバー操作でするようなっているが、運
転者にとっては２本のレバーを操作することは煩雑で、
事故などは突発的に起こるので狼狽して、的確な判断を
誤ることもあり２本のレバーを接近して設けると、間違
いがおこり易い。本発明はレバー操作は主変速機のみの
１本とし補助変速装置は負荷に応じて、自動調整する簡
単な装置を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車輌用補
助変速装置は以上のような課題を解決したもので、次の
ようなものである。主変速機の駆動主軸の後端に、太陽
歯車をスプラインで嵌着し、更に駆動主軸の端部に駆動
主軸と同一軸芯の、回転伝動軸を有する内歯歯車ケース
を回転可能に嵌入し、内歯歯車ケースのデイスク上に突
出した複数の軸に回転可能に遊星歯車を嵌入させ、前記
太陽歯車と噛合せ、内歯歯車ケースの周縁に設けた内歯
歯車と遊星歯車と噛合せる。

【００１４】内歯歯車ケースにカバーを設置し、太陽歯
車、遊星歯車、内歯歯車を収納して遊星歯車装置を構成
する。内歯歯車ケースと一体構想の回転伝動軸は主変速
機ケースに設けた軸受けに支持され、回転伝動軸の端部
はユニバーサルジヨイントを経て伝動軸に連結されてい
る。

【００１５】

【作用】従来と異なる点は、従来の遊星歯車装置の減速
装置では内歯歯車を固定し、負荷に関係なく一定の減速
比が得られるが、本発明では内歯歯車を固定せずフリー
とし、惰力走行のエネルギーを利用したもので減速比は
流動的で不規則である。

【００１６】動力の伝動系統を略図により説明すると、
符号５は太隔歯車、６は遊星歯車、７は内歯歯車（内歯
歯車ケースと一体）を示し、手印は抵抗があることを示
す。 図４ （従来のもの） 図６ （本発明の直結） 本発明では内歯歯車は固定されていないが、必ずしも固
定しなくともこれに相応する抵抗（走行抵抗、負荷状
態）があれば、遊星歯車は公転減速する。

【００１７】内歯歯車は回転伝動軸、伝動軸、更にデフ
機構、アクスルシャフト、後車輪（車体重量を支える）
と連結され内歯歯車は後車輪とは、間接的に連結されて
いるので、その間の抵抗を合わせると可成りの抵抗とな
り、内歯歯車を固定した近い状態になることもある。発
進の時は抵抗が多いので減速比も高いが惰力走行が加わ
ると低くなり、回転も流動的で不規則である。惰力で後
車輪の回転の方が早くなると、従来ではエンジン制御で
変化はみられないが、本発明では遊星歯車駆動内歯歯車
被動が、逆に内歯歯車駆動遊星歯車被動となり、内歯歯
車と太陽歯車で遊星歯車の回転を止めロック状態で回転
し直結とし、内歯歯車が抵抗を受け回転が落ちるとロッ
クが解け、遊星歯車が自転公転し減速に戻るものであ
る。

【００１８】図４は従来のものを示したもので、太陽歯
車は時計の針方向に矢印右回転するので遊星歯車は矢印
左回転するが、内歯歯車が固定されているので遊星歯車
は矢印Ｓ方向に自転公転し、負荷に関係なく一定の減速
比で回転する。

【００１９】図５本発明の減速装置で、内歯歯車をフリ
ーにしたもので、太陽歯車を矢印右回転させると遊星歯
車は矢印左回転するが、内歯歯車は固定されていないが
相応の抵抗があるので矢印Ｓ方向に自転公転するが、惰
力走行との関係で減速比は流動的で不規則である。

【００２０】図６は楕力走行で後車輪の方が回転が早く
なり直結となった場合で、本発明では主変速機で変速し
たものを併設した遊星歯車装置で、抵抗に応じて直結と
減速に自動切換えするもので、例えば前進５段後退１段
の場合には、レバー操作従来通り５段と１段であるが実
際には前進１０段後退２段に変速する。これは主変速機
の変速段階で、例えばトップ５段の枠内での直結、減速
であるので全体からみれば変速の範囲は狭くエンジンえ
の衝撃も少ない。次に直結について説明すると太陽歯車
は矢印Ａ方向に右回転しているので、遊星歯車は矢印Ｂ
方向に左回転する。これに惰力走行で後車輪の方が早く
なると、後車輪と連結した内歯歯車も早くなり矢印Ｃ方
向右回転して、左回転の遊星歯車を押返すように働くの
で遊星歯車は太陽歯車からは左回転させられ、内歯歯車
からは右回転させられ両方から違った方向の回転力が、
加わりロック状態となり回転が止まるが、太陽歯車の矢
印Ａ方向と内歯歯車の矢印Ｃ方向が、同じ右回転である
ので遊星歯車は太陽歯車、内歯歯車の両歯車に噛合って
はいるが回転できす、太陽歯車、内歯歯車に挟持され両
歯車に引きずられ、一体となって右回転し直結となる。

【００２１】直結走行中上り坂などで後車輪に抵抗がか
かると、速度が落ち後車輪と連結状態の内歯歯車ケース
の回転も落ちる。直結にするためには太陽歯車と内歯歯
車で、遊星歯車を挟持し回転を止めるが内歯歯車の回転
が落ちると挟む力も低下し、太陽歯車との均衡も崩れ直
結が解け開放され、図５のように太陽歯車の右回転で遊
星歯車は左回転するが、内歯歯車には後車輪の荷重がか
かっているので、遊星歯歯車は矢印Ｓ方向に自転公転し
内歯歯車ケースは減速して後車輪に伝える。下り坂など
での惰力走行では後車輪の回転が早くなり内歯歯車が遊
星歯車より、早くなると内歯歯車と太隔歯車で遊星歯車
を挟持しロックして回転を止め直結となる。道路事情に
もよるが少々の高低なら主変速機のレバー操作をしなく
とも、自動的に直結、減速が交錯しながら走行するので
運転し易い。

【００２２】尚直結に自動的に切換はる際には、内歯歯
車と遊星歯車の両歯車の回転が相接近し半クラッチ状態
で切換はるので衝撃も少なく、スムースに切換えができ
る。又本遊星歯車装置では遊星歯車が回転を停止すれば
直結となり自転、公転すれば減速となり遊星歯車がクラ
ッチ作用を兼用していることも特徴である。

【００２３】

【実施例】

実施例１ 図１及図２に基ずいて実施例１を説明する。１は主変速
機のケース本体で２はケース軸受部で、３はケース軸受
部２をケース本体１に固定するボルトで、４は駆動主軸
で、５は駆動主軸に嵌着した太陽歯車で、６は遊星歯車
で、７は内歯歯車で、８は内歯歯車ケースで周縁に内歯
歯車７を設置し、これらを支持し回転さす回転伝動軸９
を有し、駆動主軸４の軸芯と同一軸芯となっており、ケ
ース軸受部２にボールベヤリング１０又はローラベヤリ
ングに支持されている。内歯歯車ケース８のディスク上
に突出した複数個（本実施例では３個）の軸１１を内歯
歯車７の円周３等分位置に配置し、回転可能に遊星歯車
６を嵌入し太陽歯車５及内歯歯車７と噛合せ、内歯歯車
ケース８にカバー１２を複数のボルト１３で締着し、カ
バー１２には軸１１の頭部の嵌通孔１４を穿設し嵌入し
て、これを支持させて遊星歯車装置を形成する。又軸１
１の代わりにボルト（焼入れ）を用いることもできる。
内歯歯車ケース８とカバー１２にボルトの貫通孔を穿設
して、ボルトにカバーの嵌込み段部を設けてナットで締
付け遊星歯車６の回転軸とすることも可能である。主変
速機で変速された駆動主軸にスプライン１５で太陽歯車
５を嵌着し、駆動主軸４の端部の小径部１６はブッシュ
１７を介して回転伝動軸９の凹部１８に回転可能に嵌入
し支持されている。駆動主軸４の回転により太陽歯車５
と噛合っている遊星歯車６は、減速又は直結となって内
歯歯車ケース８を回転させ、一体構造の回転伝動軸９に
伝達され、端部のスプライン１９継手で固着されたジョ
イント２０へ更にフランジョーク２１へそしてユニバー
サルジョイント２２を経て後車輪の伝動軸２３に連結さ
れる。

【００２４】実施例２ 図７に基づいて実施例２を説明する。本発明の遊星歯車
の補助装置を主変速機からの駆動力をデファレンシャル
２４に伝達する前に設置して、従来の主変速機とデフと
の減速装置に本装置を増設したもので、３段階の減速装
置には前記ハブ減速装置もあるが大型トラック等特殊な
ものである。他の実施例と異なる点は遊星歯車装置から
動力を取り出すのに、内歯歯車ケース８とデフ２４のド
ライブピニオン２５のピニオンフランジ２６を皿ねじ２
７で締着し、遊星歯車装置の回転がドライブピニオン２
５に伝わることと、太陽歯車５と噛合っているスプライ
ン軸２８が、遊星歯車装置から抜出ないように径が大き
くなっていることで、内歯歯車ケース８とカバー１２で
スプライン軸２８を挟持しているので内歯歯車ケース８
の軸受孔とカバーの支持孔がスプライン軸２８より小さ
くなっている。従ってスプライン軸２８と噛合っている
太陽歯車の噛合部は本実施例のみ大きく、太陽歯車、遊
星歯車、内歯歯車のギャー寸法大きさは実施例１と皆同
じである。スプライン軸２８は中央部で太隔歯車５と噛
合い伝動軸側はカバー１２に支持され端部はスプライン
２９でジョイント３０と噛合いジョイント３０はフラン
ジョーク２１に更にユニバーサルジョイント２２にそし
て伝動軸２３に連結されている。デフ側は内歯歯車ケー
ス８に突出した軸受３２を設けスプライン軸２８の端部
３３を支持している。

【００２５】実施例３ 図８に基づいて実施例３を説明する。実施例１と同じ遊
星歯車装置を変速機とデフとの間に、実施例１のケース
軸受部２のボールベヤリング１０を除き吊下げ状にボデ
ーに装着したもので、内歯歯車ケース８の回転伝動軸９
を延長し軸受３４で支持し軸受３４はバンド３５で取付
板３６に固着されている。回転伝動軸９の端部はスプラ
イン３７でジョイント３８を固着しユニバーサルジョイ
ント２２経て伝動軸２３に連結されている。

【００２６】実施例４ 図９に基づいて実施例４を説明する。遊星歯車装置は実
施例１と同じである。実施例１のケース軸受部２のボー
ルベヤリンク１０を除いたもので、遊星歯車装置の振動
を防ぐため回転伝動軸９、及びケース軸受部２が回転伝
動軸９に沿って長くなっている。

【００２７】実施例５ 図１０に基づいて実施例５を説明する。遊星歯車装置は
実施例１と同じである。遊星歯車装置をケース本体１か
ら取出し、ケース本体１外に連設したもので振動防止の
ため、ケース本体１の後端面３９に駆動主軸４の軸受け
４０を設け、内歯歯車ケース８にべヤリング収納筒４１
を突設し、ボールベヤリンク１０又はローラーベヤリン
グを嵌着し、駆動主軸４の端部のナット４２締着するが
ナット４２がベヤリング収納筒４１の高さよりはみ出な
いようにする。又ベヤリング収納筒４１の端部に外接す
る方形の鍔部４３を設け、これにフランジョーク２１を
連結しユニバーサルジョント２２を経て伝動軸２３に連
結する。

【００２８】

【発明の効果】従来のレバー操作による多段変速機では
主変速機と補助変速機の別個の２本のレバー操作で対応
しているが、２本のレバーを操作することは煩わしく、
長距離運転など疲労にも影響する。本発明ではレバー操
作は主変速機のみとし補助変速機は、負荷に応じて自動
的に減速、直結に変化するのでレバー操作回数は従来の
半分ですみ運転し易く、減速、直結の切替えも簡単で故
障も考えられないし、減速、直結が交錯状態で走行する
ことも自由で、切換え加速もスムースで振動も少ない。
また環境問題などで、石油に変わる新型エンジンも開発
されつつあるが、限ぎられた駆動力を有効に使うために
も、多段変速装置も一つの課題であり本装置により煩わ
しいレバー操作も半減され、運転者の疲労も軽減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の縦断側面図である。

【図２】図１のＹ−Ｙ断面図である。

【図３】内歯歯車ケース（８）の斜視図である。

【図４】従来の遊星歯車装置による減速装置の説明図で
ある。

【図５】本発明の遊星歯車装置による減速装置の説明図
である。

【図６】本発明の遊星歯車装置による直結の場合の説明
図である。

【図７】遊星歯車装置をデフに装着したもので一部断面
図。

【図８】遊星歯車装置を変速機とデフとの間のボデーに
設置した斜視図。

【図９】内歯歯車ケース支持ボールベヤリングを取除い
た一部断面図。

【図１０】遊星歯車装置を変速機ケースから取出しケー
ス外に連設した一部断面図。

【符号の説明】

１ ケース本体 ２ ケース軸受部 ４ 駆動主軸 ５ 太陽歯車 ６ 遊星歯車 ７ 内歯歯車 ８ 内歯歯車ケース ９ 回転伝動軸 １０ ボールベヤリング １１ 軸 １２ カバー １５ スプライン １８ 凹部 ２０ ジョイント ２１ フランジヨーク ２２ ユニバーサルジョイント ２３ 伝動軸 ２４ デファレンシャル ２５ ドライブピニオン ２６ ピニオンフランジ ２８ スプライン軸 ３４ 軸受 ３５ バンド ３６ 取付板 ４１ ベヤリング収納筒 ４２ ナツト ４３ 鍔部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レバー操作により多段変速する車輌の駆
   動主軸上に設けて、駆動力を後車輪へ伝動する車輌用補
   助変速装置において、 前記駆動主軸に嵌着する太陽歯車と、 前記駆動主軸に回転可能に嵌入させ、前記駆動主軸の軸
   心と同一軸心の回転伝動軸を有する内歯歯車ケースと、 この内歯歯車ケースのデイスク上に突出させた複数の軸
   に回転可能に嵌入させて前記太陽歯車と噛み合わせた遊
   星歯車と、 前記内歯歯車ケースの周縁に設けて前記遊星歯車と噛み
   合わせた内歯歯車と、 前記内歯歯車ケースの前記回転伝動軸の出力端に設け、
   当該回転伝動軸の出力端を後車輪の伝動軸に連結する継
   手手段とを備えたことを特徴とする車輌用補助変速装
   置。
2. 【請求項２】 内歯歯車ケースの回転伝動軸を、レバー
   操作により多段変速する車輌の駆動主軸を内蔵する主変
   速機のケースに設けた軸受によって支持することを特徴
   とする請求項１記載の車輌用補助変速装置。
3. 【請求項３】 内歯歯車ケースとカバーとによって、太
   陽歯車、遊星歯車、内歯歯車を収納してなる遊星歯車装
   置を、主変速機のケース内に配設したことを特徴とする
   請求項１記載の車輌用補助変速装置。
4. 【請求項４】 内歯歯車ケースとカバーとによって、太
   陽歯車、遊星歯車、内歯歯車を収納してなる遊星歯車装
   置を、主変速機に併設して設けたことを特徴とする請求
   項１記載の車輌用補助変速装置。