JPS5831493B2 - ヘンソクハグルマデンドウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は転位可能な変速歯車伝動装置、さらに詳しく
いえば簡単な構造の弾性変形可能な摩擦部材をもち、作
動を改善するブロッカリングを具えた伝動装置に関する
ものである。

とくにトラックに用いるような重負荷伝動装置を設計す
る際には、種々の速度比に亘って伝動装置をシフトさせ
る点に問題があり、この問題は、伝動装置が速度比の数
を増加するために、補助伝動部を具えているときにさら
に大きい問題となる。

一般によく知られた伝動装置において、シフト作用はか
なり困難であり、シフト機構はかなり複雑である。

シフト作用を改善してシフトが急速に行われるようにし
、シフト機構を簡単にしてその製作費を低減するための
努力が、伝動装置の設計に当って長い間続けられてきた
。

この発明は既知の多くのシフト機構でえられるような作
動性をそこなうことなく、前記の問題を従来可能であっ
たよりも一層よく解決できる伝動装置を提供することを
目的とする。

とくに、大部分の既知の伝動装置は、１つの速度比から
別の速度比ヘシフトする間、クラッチの速度をそれらの
噛合い前にほぼ同期させるために、多くの種類の同期装
置を使用した。

同期装置の使用によってシフト作用を可能にしたが、既
に知られているように同期装置は重量を増し、広い空間
を必要とするという問題がある。

既知の伝動装置に起りがちな上記ならびに他の問題は、
米国特許第３７９９００２号明細書に記述されていて、
その装置は、とくに重負荷用として信頼性に富み、実用
的かつ効果的な伝動装置を提供するとともに、これらの
諸問題を有効に解決するものとして述べられている。

前記特許明細書に述べられた発明の画形式のもの、すな
わちブロッカリングを使用するものと使用しないものと
が、その目的を遂行するのに有効であり、騒音およびク
ラッチ歯の摩耗は極減されることが判明し、そのためこ
の時点からブロッカリングの構造の簡易化及びその作動
の改良について、かなりの量にのぼる研究が行われてき
た。

このことに関し、ブロッカリングを使用する前記特許の
実施例においては、車輌が停止した中立状態が経過した
のちには、ときによって補助伝動部を加速方向にシフト
することが不可能であった。

これは最初に中立位置から逆転位置に瞬間的にシフトす
ることによって除くことができるが、それはあきらかに
不便であり、かつ望ましくない高い技術を要し、また商
業的に満足できるものではない。

したがってこの発明の目的は、上述の不利点を克服する
改良された転位構造をもつ伝動装置を提供することであ
る。

さらに詳しくいえばこの発明の目的は、以下の装置、す
なわち （１）シフトが容易であって、大形の同期装置を必要と
することなく迅速にシフトでき、かつ機構を簡単にして
その製作費を低減することのできる伝動装置、 （２）所望の速度同期状態に達したのちに、クラッチの
噛合いを行わせる弾性部材を用いる上述のような伝動装
置、 （３）主軸の慣性を減少するために、複数の中間軸歯車
によって主軸に対して遊動的に支持された主軸歯車をも
ち、かつ主軸歯車と協働するように主軸に取付けられた
クラッチを含む上述のような伝動装置、 （４）円滑で騒音のないシフト作業ができ、とくにクラ
ッチ歯の摩耗を減少するブロッカリングを使用する上述
のような伝動装置、 （５）無負荷運転状態からシフトするに先だって、瞬間
的に逆転操作を必要としない上述のような伝動装置、 （６）伝動装置の他の構成部品に関連して、クラッチ構
成部品に対して不正確に位置決めされることのないブロ
ッカリングを含む上述のような伝動装置、 （７）クラッチの主軸部上のブロッカリングが、十分な
軸方向の力を受けてその円錐形面を歯車の円錐形面に当
てて、慣性力を超える回転力を生じ、これによってその
適当な位置決めを行う上述のような伝動装置、 （８）簡単化され、しかも既知のブロッカリングよりも
強固なブロッカリングを含む上述のような伝動装置、 を提供することである。

この発明の他の目的：・ま、以下の記述を読みかつ添付
図面を検討することによって、この種の装置に熟練した
者にはあきらかになるであろう。

この装置についてさらに詳細に述べるが、その構造およ
び作動の一部についての詳細説明は、前記特許明細書に
記載されているので、これを参照する。

そして主としてこの発明部分について説明する。

伝動装置にフロツカリングを組付げるに際しては、ブロ
ッカリングは、伝動装置のクラッチの２つの相対滑動可
能な構成部品間に配置され、クラッチの操作中にクラッ
チの構成部品が相互に移動するときブロッカリングをそ
れらの１つとともに回転させるために摩擦部材が提供さ
れる。

この状態になると、ブロッカリングは、シフト中のクラ
ッチ構成部品間がかなりの同期状態に達するまで、相対
軸方向運動を抑制する。

この発明において、ブロッカリングは、小さな角度の前
面をもった突起を具えていて、主軸が主軸歯車と非結合
状態にあり、したがって最小慣性状態にあるときブロッ
クを解除する作用を実施する。

しかし、ブロッカリングの突起の前面の角度は、正常の
シフト中にブロック解除作用を実施するには不十分であ
り、したがって正常シフト中はブロック作用を妨げない
。

回転抵抗が最小で、かつかなりの軸方向の抵抗をブロッ
カリングとクラッチカラーとの間に常時発生する部材が
設けられる。

よって、前記ブロッカリングは、クラッチカラーの円錐
形面が歯車円錐形面と係合するように軸方向に運動する
と軸方向に押され、かつこれによって、組合った歯車に
対して自己の慣性に抗して適当な位置に保持される。

これによってブロッカリングがクラッチと接触するのに
先だって所望位置をとることを保証する。

クラッチカラーの歯の一部分のみが除去され、ブロッカ
リングが一部分が除去されているクラッチカラーの歯の
両側に延びる対になった突起を具えている。

前記対になった突起は十分な円周上の間隔をもち、非ブ
ロツク状態を採らせるために同期状態とされたとき残り
の歯部分にまたがるが、ブロッカリングの突起の円周方
向の寸法がクラッチカラーの歯間の間隔よりも小さいか
ら、円周方向の変位が可能でかつブロック状態の発生を
許す。

添付図面において、おのおのが複数の選択可能な比をも
つ主伝動部１２及び補助伝動部１３０両方を具えた伝動
装置１１が示されている。

主伝動部１２及び補助伝動部１３はともに普通のノ・ウ
ジングに適宜収納されている。

伝動装置１１は、その後端部近くを軸受１７により支持
され、かつスプラインによって非回転的に連結された入
力歯車１８を具えた入力軸１６を含む。

入力歯車１８は複数の中間軸２１．２２を同一速度で同
時に駆動する。

図示の実施例において、伝動装置１１は主軸２３の直径
上対向位置に配置された２つの中間軸２１，２２（第２
図）を具え、主軸２３は入力軸１６と同軸的に整合し、
かつそり前端部に、入力軸１６の後端部内に回転可能に
収容されて支持される案内部分２４を具えている。

中間軸２１．２２はおのおの複数の中間軸歯車２５．２
６，２７，２８，２９をもち、同じ符号の歯車は、それ
ぞれ大きさおよび歯数が同一であって、かつ主軸２３の
直径上対向位置に配置されている。

複数の主軸駆動歯車３１．３２，３３，３４が主軸２３
の周囲を囲み、これらの歯車はクラッチによって一時に
１つだけが選択的に主軸に係合される。

主軸２３を囲む主軸駆動歯車３１，３２，３３は、主軸
２３の直径上に対向する中間軸歯車２６゜２７．２８と
それぞれ継続的に噛合ってそれによって支持され、この
取付装置及びこれによって得られる特別の利点について
は、米国特許第３１０５３９５号、同第３３３５６１６
号各明細書に詳細に説明されている。

主軸歯車３４は後進歯車であり、普通の中間歯車（図示
されていない）によって中間軸歯車２９と継続的に噛合
っている。

最前方中間軸歯車２５は、入力歯車１８と継続的に噛合
ってそれにより駆動され、入力軸１６が回転駆動される
ときは常に中間軸２１．２２を同時に回転させる。

第１図に示すように、入力歯車１８には普通のシフトフ
ォーク３９が結合され、このフォーク３９は軸棒３７に
よって制御されて入力歯車１８を軸方向にシフトさせ、
入力軸１６と主軸２３とを選沢的に結合させる。

主軸歯車３１，３２は軸方向に相互連結されて普通のシ
フトフォーク３６に結合され、シフトフォーク３６の位
置は軸棒３７に類似した適当な軸棒によって普通の方法
で制御される。

したがって主軸歯車３１．３２は、前記軸棒によってフ
ォーク３６が軸方向にシフトすると、これに応答して主
軸２３に対して軸方向にシフト可能である。

しかし、歯車３Ｌ３２はそれぞれ別々に回転可能である
。

同様に、主軸歯車３３．３４もまた、適当なシフト装置
により制御されるシフトフォーク３８によって１組にな
って主軸２３に対して軸方向にシフト可能なように軸方
向に相互連結されている。

補助伝動部１３について考えると、主軸２３はこの補助
伝動部１３内に延び、かつ出力軸５８と同軸的に配置さ
れてその内部に支持され、出力軸５８は軸受５９によっ
てハウジングに支持される。

補助伝動部１３は複数の中間軸６６．６γ（第３図）を
含み、各中間軸６６．６７Ｅ第１図において中間軸６６
について示した２つの中間軸歯車６８．６９をもってい
る。

第１中間軸歯車６８は主軸２３の直径上対向位置に配置
されて主軸歯車７１と継続的に噛合い、主軸歯車７１は
主軸２３をほぼ同心的に囲む歯車６８によって支持され
る。

別の主軸７２もまた歯車６９によって、主軸２３に対し
てほぼ同心的に支持される。

シフトフォーク７３，７４がそれぞれ歯車７Ｌ７２をシ
フトさせるために提供され、シフトフォーク７３゜７４
は、圧力シリンダ７７のような装置によって作動される
軸棒７６によって作動される。

既知の形式の適当な制御装＃１８が、入力歯車１８、主
軸歯車３１〜３４及び主軸歯車７１．７２用のシフト装
置を適切に制御し、かつ相互に関連づけるために提供さ
れる。

複数のクラッチ４１が、主伝動部１２及び補助伝動部１
３の両方において主軸とシフト可能な主軸歯車間に配置
され、各クラッチ４１は相互に同一ではないが類似して
いるので、その１つだけについて詳細説明すれば、当業
者には困難な（他のクラッチが理解されるであろう。

このクラッチ４１は第４図に詳細に示すように、主軸歯
車７２と主軸２３との間に配置された主軸２３を囲む環
状クラッチカラー４２を含む。

クラッチカラー４２は内側スプライン４３をもち、この
内側スフライン４３は、クラッチカラー４２を主軸２３
とともに回転するように、主軸２３に連結するために主
軸２３に配置された対応する外側スプライン４４と係合
する。

対応するスプライン４３，４４はクラッチカラー４２を
主軸２３に対して軸方向に自由に摺動させる。

止リング４６が主軸２３の外周に形成された適当な溝内
に取付けられて、クラッチカラー４２と接触してその軸
方向の移動を制限するために配置される。

クラッチカラー４２は通常、ばね４７によって止リング
４６に対してそれと接触係合するように押されている。

クラッチカラー４２は複数個の外歯４８を具え、主軸歯
車７２に設けられた複数個の内歯５０と噛合うようにな
っている。

クラッチカラー４２０外歯４８は後端に円錐形面５１を
もち、主軸歯車７２の内歯５０の前端は円錐形面５２を
もっている。

向合った円錐形面５１，５２は、おのおの主軸２３の軸
方向に対して３０〜４０°の範囲の角度でほぼ平行に延
びている。

正確な傾斜角度及びその利点については、米国特許第３
２６５１７３号明細書に詳細に説明されている。

ばね４１の他端は別のクラッチカラー５３（第１図）に
対して弾力的に作用し、このカラー５３はカラー４２と
同じであるが反対向きに配置されている。

はぼ同一のクラッチが別のシフト歯車用に設けられるが
、これらについての詳細は前記した特許明細書に述べら
れているからこれ以上の説明は要しない。

よって前記特許明細書、とくにその第１〜５図について
述べられているところを引用する。

この特許明細書にとくに荷重が大きく、そのため相対歯
車速度がきわめて速く変化する場合に、ブロッカリング
を用いることが望ましいことが述べられており、この発
明はこの点に関するものである。

上記のことを考えると、クラッチに組込まれてこれとと
もに作動する図示のブロッカリングに注意が向けられる
。

第４図を再び参照すると、選択された数（ここでは３つ
）の外歯４８が、後述するブロッカリング８１を配置す
るために部分的に除去され、このように部分的に除去さ
れた外歯４８は、ブロッカリング８１と協働する短歯４
９を残す。

ブロッカリング８１はクラッチカラ・−４２を囲み半径
方向向きの１組の突起８２．８３を適当数組（ここでは
３組）もち、これらの突起８２゜８３は、その外側形状
が隣接する外歯４８とその側部で当り、かつ短歯４９と
その両側の外歯４８との間の空所内に突出するように配
置される（第５、第６図）が、短歯４９とその両側の外
歯４８との間の空所の対応する寸法よりも小さい寸法を
もっている。

しかし、突起８２，８３間の空所は短歯４９の対応する
寸法よりも大きいから、歯車７２とクラッチ４１との相
対速度が同期状態となると、突起８２，８３は短歯４９
にまたがり、かつクラッチカラー４２はブロッカ８１を
通りすぎない程度に軸方向右方向に移動して、その外歯
４８は対応する歯車の内歯５０と噛合することができる
。

突起８２，８３は前端に傾斜面をもち（第９図）、その
傾斜方向は相互に内向きとなっている。

この傾斜量は突起の垂直面に対して約１２〜１５°が最
良であり、かつ実施可能な範囲は約１０〜１７゜である
。

ブロッカリング８１の半径方向内側には、外歯４８の外
径よりもわずかに小さい内径をもった第１摩擦部材を構
成する環状弾性リング５５を受入れる内向きの溝５４が
設けられていて、そのためこれらの各部分が第４図に示
す状態にあるときは、リング５５はわずかに外方にゆが
められ、これによって外歯４８の外面に軽度の圧力を加
える。

リング５５は溝５４の壁面にゆるくかつわずかな摩擦接
触をもって嵌合しているので、ブロッカリング８１とク
ラッチカラー４２との間の相対軸方向運動には十分に抵
抗するが、両者間の相対回転運動にはごくわずかの抵抗
を示すのみである。

適当な円錐形面５６がブロッカリング８１から半径方向
外方へ突出し、歯車７２の内壁の類似した円錐形面５７
と係合するようになっている。

これら周円錐形面５６，５７が第２摩擦部材を構成して
いる。

円錐形面５７によるフロンカリング８１に対する回転駆
動力は、フロツカリング８１とクラッチリング４１との
間の回転抵抗がどのようにあってもそれより十分に大き
い。

止リング６０は、シフトフォーク７４により歯車７２が
第４図で右方へ移動して、クラッチ４１との係合が外れ
るとき、ブロッカリング８１が円錐形面５７から離間す
る方向に動くことを制限する。

第５図において短歯４９に対応する別の２つの短歯は４
９Ａ、４９Ｂで示され、突起８２，８３に対応する突起
８２Ａ、８３Ａ及び８２Ｂ。

８３Ｂは短歯４９Ａ、４９Ｂと協働する。

ブロッカリング８１の作動は既知のブロッカリングの作
動と同様である。

たとえば、もし歯車７２が、主軸２３と同じ速度で回転
するクラッチ４１よりも速く回転している際、歯車７２
をシフトフォーク７４により左方向へ移動すると、ブロ
ッカリング８１も歯車７２とともに移動して回転し、突
起８３．８３Ａ、８３Ｂが短歯４９゜４９Ａ、４９Ｂと
それぞれ干渉する位置（第７図）に変位するので、この
干渉によりクラッチカラー４２もばね４７の力に抗して
左方向へ移動し、クラッチ作用を行う右方向への移動が
防止される。

しかし、主軸２３が加速して同期状態に近づき、又は相
対速度が逆になるときは、内方へ突出するブロッカリン
グ８１の突起８２，８３の中間にクラッチカラー４２の
短歯４９が位置するようになり（第６図）、ブロッカリ
ング８１はもはやブロックしなくなり、クラッチ４１は
普通の方法でクラッチ状態に移行する。

歯車７２が主軸２３よりも遅い速度で回転する場合、こ
の作動は一般に上述の作動と類似するが、ブロック作用
が終ってクラッチ作用が完成する相対速度となるまでは
、ブロッカリング８１はクラッチ４１よりも遅れる。

さて、前記特許明細書の装置内に組込まれた上述のよう
なブロッカリングの効果について述べると、伝動装置が
中立状態にもたらされ、低速用歯車７１が駆動状態にあ
る状態から車輌が停止され、かつ主伝動部１２の歯車が
中立化されるとき、歯車Ｔ２は主軸２３よりも遅い速度
で回転され、これによってクラッチカラー４２とともに
回転するブロッカリング８１は歯車７２よりも速く回転
する。

主軸２３が静止状態にある場合、クラッチカラー４２上
にブロッカリング８１を移動する過去における唯一の方
法は、主軸２３を瞬間的に逆転し、これによってブロッ
カリング８１をその開放位置に動かすように主伝動部１
２の後進歯車３４を瞬間的に係合することであった。

しかし、この発明で、すべての歯車との主軸の係合がな
い状態においては、歯車７２のシフトが開始されると、
突起８２または８３の傾斜端面ば対応する短歯４９と係
合するであろう。

これによって係合されたブロッカリング８１の突起８２
゜８３の傾斜端面ば、クラッチカラー４２及びこれと結
合された主軸４３をわずかに回転させる。

しかし、ブロッカリング８１の突起の面の比較的浅い角
度の傾斜端面によって発生されたトルクは比較的軽度で
、かつ主軸２３に他の歯車が結合されないときにのみ効
果があるから、主軸２３の慣性はきわめて低いことが判
る。

普通のシフトが実施されるように主軸２３に他の歯車が
結合されるときは、ブロッカリング８１の突起の傾斜端
面の角度は、浅すぎて主軸の慣性に打勝てず、ブロック
作用が普通の方法で進行する。

第４図で見るように右方向への圧力がフロツカリング８
１にかからないときは、円錐形面５６゜５７間には摩擦
が生じなく、したがってブロッカリング８１と歯車７２
とともに回転させる傾向は存在しない。

しかし、クラッチカラー４２がばね４７により第４図で
右方へ軸方向に運動し始めると、弾性リング５５によっ
て発生された軸方向の抵抗は、フロツカリング８１を同
様に軸方向に押して円錐形面５６，５７間に係合させる
。

ブロッカリング８１への円錐形面５γの回転駆動力は、
ブロッカリング８１とクラッチカラー４２との間の回転
抵抗よりも大きいから、ブロッカリング８１は歯車７２
とともに回転し始め、ブロッカリング８１の突起とクラ
ッチリング４１の歯４８との間の接触が生ずる前に回転
し始める。

それから後は普通の方法で作動する。

離脱に際しては、止具６０がブロッカリング８１がクラ
ッチカラー４２に追従するのを妨げる。

よって、前記特許明細書の装置に上記したブロッカリン
グ８１を組込むことによって、重い構成部品を含み、荷
重がかげられても上述のような不都合な傾向をブロッカ
リングに与えることなく、ブロッカリングを使用するこ
とによって得られる前記特許明細書に記載されたような
改良された作動をもたらす。

さらに、クラッチカラー４２は選沢された除去点におい
て歯の一部の除去を必要とするだけで、歯全体を除去す
る必要がないことが判るであろう。

したがって、これによって得られるクラッチは、多数の
歯が除去されているような装置よりもかなり丈夫である
。

さらに、ブロッカリング自身はきわめて簡単な構造であ
って、しかもとくに上述した内容を含むこの発明の目的
を達成するのに頑丈でかつ有効である。

説明の目的でこの発明の特定の実施例について述べたが
、この発明の主旨はさらに広い適用範囲をもつことが認
識され、かつこの実施例の種々の変形は当業者によって
実施し得ることはあきらかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施列を示し、その左半分が第３図
のＩ−Ｉ線に沿って、かつその右半分が第３図のＩ−Ｉ
Ａ線に沿ってそれぞれとられた断面図、第２図は第３図
の［−［線に沿ってとられた断面図、第３図は第１図の
■−■線に沿ってとられた断面図、第４図は第１，２図
の最右方歯車に用いられたクラッチ部分の拡大図、第５
図は第４図のｖ−Ｖ線に沿ってとられた断面図、第６図
は非ブロツク位置にあるブロッカリングを示す部分拡大
図、第７図はブロッカリングがブロック状態にある第６
図と同様の図、第８図は第５図の一部の拡大図、第９図
は第８図をＩＸ−ＩＸ線に沿ってみた図面である。 １１・・・・・・伝動装置、１２・・・・・・主伝動部
、１３・・・・・・補助伝動部、１６・・・・・・人力
軸、１８・・・・・・入力歯車、２１，２２・・・・・
・中間軸、２３・・・・・・主軸、２４・・・・・・案
内部分、２５〜２９・・山・中間軸歯車、３１〜３４・
・・・・・主軸駆動歯車、３６，３８，３９・・・・・
・転位フォーク、３７・・・・・・軸棒、４１・・・・
・・クラッチ、４２°°°°°・クラッチカラー ４３
，４４・・・・・・スプライン、４６・・・・・・止リ
ング、４７・・・・・・ばね、４８・・・・・・外歯、
４９，４９Ａ、４９Ｂ・・・・・・短歯、５０・・・・
・・内歯、５４・・・・・・溝、５５・・・・・・第１
摩擦部材（弾性リング）、５６，５７・・・・・・第２
摩擦部材（円錐形面）、６０・・・・・・止リング、６
６．６７・・・・・・中間軸、６８，６９・・・・・・
中間軸歯車、７１．γ２・・・・・・主軸歯車、７３，
７４・・・・・・シフトフォーク、７６・・・・・・軸
棒、７８・・・・・・制御装置、８１・・・・・・フロ
ツカリング、８２，８３，８２Ａ、８３Ａ、８２Ｂ。 ８３Ｂ・・・・・・突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主軸と、少なくとも１つの中間軸と、主軸と中間軸
   との間に配置された複数の転位可能な変速歯車と、変速
   歯車の少なくとも１つを主軸または中間軸の１つに結合
   し、かつ常時弾性的に係合位置へ付勢されて、その位置
   に維持されるクラッチカラーとを具えた変速歯車伝動装
   置において、クラッチカラーとクラッチカラーに組合さ
   れた歯車との間に配置されたブロッカリングと、ブロッ
   カリングとクラッチカラーとの間で作用して、ブロッカ
   リングがクラッチカラーに対して相対的に回転運動する
   ことを妨げないが、ブロッカリングがクラッチカラーに
   対して相対的に軸方向運動することを抑制する第１摩擦
   部材と、クラッチカラーがクラッチカラーに組合された
   歯車とクラッチ係合することに応答してブロッカリング
   が歯車に対して接近する方向抑圧作用を受けると、ブロ
   ッカリングを歯車とともに回転させる第２摩擦部材とを
   設け、それによりブロッカリングが、クラッチ操作が開
   始され、しかもクラッチカラーと軸方向に係合するまえ
   に、歯車とともに回転するようになっていることを特徴
   とする変速歯車伝動装置。