JP3407077B2 - レンジ部保護弁アセンブリ - Google Patents

レンジ部保護弁アセンブリ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用複式変速機の補
助部アクチュエータを制御するための弁アセンブリに関
するものである。特に本発明は、１段または多段速度補
助変速部を多段速度主変速部に直列に接続した形式の複
式変速機の補助部同期ジョークラッチの連結を制御する
ための加圧流体（空気圧）スレーブ弁アセンブリに関す
るものである。さらに言えば、本発明は、重量形車両用
複式変速機の補助部同期ジョークラッチ、特に補助部高
速同期ジョークラッチを複式シフト中に保護する加圧流
体スレーブ弁アセンブリに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１つまたは複数の補助部を主変速部と直
列に接続した形式の複式チェンジギヤ変速機は従来から
公知である。そのような変速機は、一般的に大型トラッ
ク、トラクタ／セミトレーラ等の重量形車両に用いられ
ている。簡単に説明すると、主及び補助変速部を直列に
接続して使用することによって、変速段階が適当な相対
的大きさであるとして、使用可能な変速比の合計が、主
部及び補助部比の積に等しくなる。例えば、少なくとも
理論的には、４速主部を３速補助変速部と直列に接続し
た複式チェンジギヤ変速機では、12（４×３＝12）の変
速比が使用可能になる。
【０００３】補助変速部には一般的にレンジ形、スプリ
ッタ形またはレンジ／スプリッタ結合形の３種類があ
る。
【０００４】レンジ形補助部を備えた複式変速機では、
レンジ部の変速段階が、主変速部の合計比範囲よりも大
きく、主変速部は各レンジ内の比に順次シフトされる。
レンジ形補助部を備えた複式変速機の例が、米国特許第
4,974,474 号、第4,964,313号、第4,920,815 号、第3,1
05,395 号、第2,637,222 号及び第2,637,221 号に記載
されており、それらの開示内容は参考文献として本説明
に含まれる。
【０００５】譲受人の公知のRT/RTO11609 及びRT/RTO11
610 形「ロードレンジャー(Roadranger)」変速機は、
「（４＋１）×（２）」の９速、及び「（５）×
（２）」の10速重量形車両レンジ形変速機の例である。
【０００６】スプリッタ形補助部を備えた複式変速機で
は、スプリッタ補助部の変速段階が、主変速部の変速段
階よりも少なく、各主変速部のギア比はスプリッタ部に
よってスプリット、すなわち細分割される。スプリッタ
形補助部を備えた複式チェンジギヤ変速機の例が、米国
特許第4,290,515 号、第3,799,002 号、第4,440,037号
及び第4,527,447 号に記載されており、それらの開示内
容は参考文献として本説明に含まれる。
【０００７】レンジ／スプリッタ結合形補助部では、レ
ンジ及びスプリッタ形の両方のギア比が与えられて、主
変速部が少なくとも２つのレンジのそのギア比に順次シ
フトされ、また主変速部のギア比が少なくとも１つのレ
ンジでスプリットされるようになっている。
【０００８】単一のレンジ／スプリッタ結合形補助部を
備えた複式変速機は、例えば米国特許第3,283,613 号、
第3,648,546 号に記載されており、それらの開示内容は
参考文献として本説明に含まれる。３歯車層４速度レン
ジ／スプリッタ結合形補助部が、例えば米国特許第4,75
4,665 号に記載されており、それらの開示内容は参考文
献として本説明に含まれる。譲受人の公知のRT/RTO1161
3 及びRT/RTO14718 形「イートン・ロードレンジャー(E
aton Roadranger)」変速機は、「（４＋１）×（３）」
の13速及び「（４＋１）×（４）」の18速レンジ／スプ
リッタ結合形変速機の例である。
【０００９】別の例として、ドイツ国、フリードリッヒ
シャッフェンのザーンラドファブリック・フリードリッ
ヒシャッフェン・アクチエンゲゼルシャフトが販売して
いる「エコスプリット」モデルがあり、これは主変速部
の前方に個別のスプリッタ補助部を、後方に個別のレン
ジ部を用いている。
【００１０】主及び補助部の用語は相対的であって、主
及び補助部の指定を逆にした場合、補助部の形式（レン
ジまたはスプリッタ）も逆になることに注意されたい。
言い換えれば、２速レンジ形補助部を備えた４速主変速
部であると一般的に考えられているものの場合、通常の
指定で補助部であるものが主部であると考えられる場
合、通常の指定で主部であるものがそのための４速スプ
リッタ形補助部であると考えられる。一般的に認められ
ている変速機業界の慣習により、また本発明の説明で用
いられているように、複式変速機の主変速部は、最大
（または少なくとも同程度の）数の前進変速比を含み、
ニュートラル位置の選択を許可し、後進変速比を含み、
及び／またはマスター／スレーブ弁／シリンダ構造体等
に対抗したシフトバーまたはシフトレールまたはシフト
軸／シフトフィンガアセンブリの操作によって（手動ま
たは半自動変速機で）シフトさせる部分である。
【００１１】レンジ形、レンジ／スプリッタ結合形また
はスプリッタ／レンジ形の複式変速機では、主変速部は
一般的に手動作動式シフトレバー等によって操作される
シフトバーハウジングアセンブリまたは単一のシフト軸
アセンブリでシフトされ、「リピートＨ」形変速機の補
助レンジ部は、遠隔スレーブ弁／アクチュエータ機構を
制御する一般的に手動作動式のボタンまたはスイッチに
よってシフトされる。いわゆる「ダブルＨ」または「1.
5 Ｈ」形制御装置では、シフトレバーの位置決めに応答
するスイッチによってレンジがシフトされる。「ダブル
Ｈ」形制御装置は、米国特許第4,633,725 号及び第4,27
5,612 号等の従来技術から公知であって、これらの開示
内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００１２】レンジ部には同期ジョークラッチが用いら
れることが多いため、許容できるシフト品質が得られ、
またレンジ部の同期ジョークラッチの不当な摩耗及び／
または破損を防止できるようにするため、主変速部がニ
ュートラル状態の間にレンジシフトを開始し、望ましく
は完了できるようにする装置を提供することが、従来技
術の目的であった。
【００１３】上記の点から、従来形の複式変速機には一
般的に、レンジシフトをマスター制御弁のセレクタボタ
ンまたはスイッチで事前選択できるようにするが、主変
速部がニュートラル位置へ、または少なくともその方向
へシフトされるまで開始しないようにするインターロッ
ク装置を含む制御装置、一般的に空気圧制御装置が設け
られている。そのような装置は一般的に、主部がニュー
トラルにシフトされるまでレンジ部シフトフォークの移
動を物理的に阻止するレンジ部アクチュエータ機械式リ
ンク機構に機械式のインターロックを用いるか、加圧空
気をレンジ部ピストンへ供給する弁（「スレーブ弁」と
呼ばれることが多い）が、主部のニュートラルへのシフ
トが感知されるまで作動しないか、加圧流体を供給され
ない、または主部がニュートラルへシフトされてニュー
トラルに留まる間だけ、作動して加圧流体が供給される
形式のインターロックを用いている。そのような変速機
及びそれの制御装置は、例えば米国特許第2,654,268
号、第3,138,965 号及び第4,060,005 号に記載されてお
り、これらの開示内容は参考文献として本説明に含まれ
る。主部がニュートラルにシフトされるまでインターロ
ックされるレンジ部制御弁（供給及び／または排気）を
用いた変速機は、例えば米国特許第3,229,551号、第4,4
50,869 号、第4,793,378 号及び第4,974,474 号に記載
されており、これらの開示内容は参考文献として本説明
に含まれる。
【００１４】従来装置は、主部がニュートラルにシフト
されるまでレンジシフトの開始を阻止することによって
レンジ部シンクロナイザを相当に保護しているが、それ
らは主部がニュートラル状態になるまでレンジ部シフト
を開始させないようにしている一方で、主部シフトがレ
ンジシフトよりも速い（すなわちビート）状態を防止し
ないため、完全には満足できない。公知のように、状況
によっては、主部が連結している間にレンジ同期クラッ
チが連結しようとした場合、エンジントルクの一部がも
っぱら連結しているシンクロナイザの摩擦表面によって
車両駆動輪に伝達されるため、シンクロナイザの摩擦部
材が急激に破損する。そのような状態では、レンジシン
クロナイザ、特に直接または高速レンジシンクロナイザ
が比較的早く破損または破壊されるであろう。誤ってレ
ンジだけのシフトを試みた場合、約２秒以内でそのよう
な破壊を招くであろう。
【００１５】剛直及び弾性形の両方の機械式インターロ
ック装置を用いた変速機が、米国特許第4,974,474 号、
第4,944,197 号及び第4,296,642 号に記載されており、
これらの開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
そのような装置は一般的に、主部がニュートラル位置に
ない間、レンジクラッチを高速または低速位置にロッ
ク、及び／またはレンジクラッチが高速または低速位置
に連結していない場合、主部をニュートラルにロックす
る。これらの装置は、適切に作動する時、主部がニュー
トラルにない間にレンジクラッチの連結を試みることに
よるレンジシンクロナイザの破損を防止するが、(1) 主
部の速いシフトによって補助部が望ましくない変速比に
ロックされること、(2) レンジクラッチがブロッカ上に
引っかかった場合に主部を連結してクラッチを操作する
ことができないこと、(3) 弾性装置は適切なインターロ
ックまたは固着することができないこと、(4) インター
ロック及び／またはシフトアクチュエータに相当な摩耗
及びストレスが生じること、(5) 摩耗によりインターロ
ック機構が摩擦ロックが起こること、から、従来装置で
は完全に満足できるものがなかった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明の目的は、補助部に同期ジョークラッチを用
いた形式の複式変速機用の新しい改良形補助部（レン
ジ）シフト制御装置を提供することである。
【００１７】また、従来技術の欠点を最小限に抑える
か、解決するために、補助部シフトが完了する前に主部
が連結された場合に補助部シンクロナイザを保護し、ま
た連結している同期クラッチのジョークラッチ部材がほ
ぼ同期回転速度に達した場合に補助部シフトを完了させ
る、スレーブ弁アセンブリを有する加圧流体作動式補助
部アクチュエータ制御装置を提供することを目的として
いる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】および
【作用】上記目的を達成するために、弁アセンブリは、
主変速部がニュートラル状態か、非ニュートラル状態か
を感知し、主部がニュートラル状態である場合、第１の
相対的に強い力が、主部がニュートラルにない場合、第
２の相対的に弱い力が選択されたレンジクラッチに、一
般的に高速比レンジクラッチに加えられるようにする手
段を設けている。
【００１９】これにより、主変速部が連結していない場
合には比較的強い力で、主変速部が連結している（ニュ
ートラルにない）場合には比較的弱い力で選択補助部同
期クラッチ（一般的に直接または高速レンジ比）を連結
させる。相対的に強い力は面積差ピストンの大面積面を
加圧することによって得られ、相対的に弱い力は面積差
ピストンの両面を加圧することによって得られる。
【００２０】本発明は、特に高速レンジ比または直接同
期クラッチの連結の制御に適している。補助部低速比へ
のシフト時にはシンクロナイザ摩擦表面の両側のトルク
が、特にピン形シンクロナイザでは、ブロックされてい
るシンクロナイザのブロックを解除しようとすることに
よってクラッチが迅速に連結するため、低速または減速
同期補助部クラッチの保護は一般的に必要ない。
【００２１】本発明の弁アセンブリによれば、面積差ピ
ストン形シフトアクチュエータ内の第１の大面積ピスト
ン面室及び第２の小面積ピストン面室の加圧及び排気を
制御することができる。
【００２２】弁は、第１室を加圧しかつ第２室を排気す
ることによって、比較的強い力で補助部の高速ギア比に
連結する第１位置に常時押し付けられており、第２室を
加圧しかつ第１室を排気することによって、比較的強い
力で補助部の低速ギア比に連結する第２位置へセレクタ
作動式パイロット手段によって移動可能である。
【００２３】また、弁を第１位置から第３位置へ移動さ
せるオーバライド手段が設けられており、これにより、
(1) 高速比に連結中であり、かつ、(2) 主変速部がニュ
ートラルにないことを感知した時点で、両室が加圧され
る。弁が第３位置にある時、高速比クラッチは比較的小
さい力で連結位置へ押し付けられる。
【００２４】
【実施例】以下の説明において、便宜上一定の用語を用
いるが、それらは参考にすぎず、制限的なものではな
い。「上方」「下方」「右方向」及び「左方向」は、参
照している図面上での方向を示している。「前方」及び
「後方」は、それぞれ従来通りに車両に取り付けた時の
変速機の前及び後端部を示しており、図１において変速
機の左側及び右側である。「内向き」及び「外向き」
は、装置または指定部品の構造中心に対してそれぞれ向
かう方向及び離れる方向を示している。以上の定義は、
上記用語及びその派生語及び類似語に適用される。
【００２５】「複式変速機」は、多段前進速度主変速部
と少なくとも１つの多段速度補助変速部とを直列に接続
して、主変速部で選択された歯車減速比をさらに補助変
速部で選択された歯車減速比と組み合わせることができ
るようにした変速またはチェンジギヤ伝達装置を表すた
めに用いられている。「同期クラッチアセンブリ」及び
同様な意味の言葉は、クラッチの部材がほぼ同期回転す
るまでそのクラッチの連結が試みられず、クラッチ連結
の開始時にクラッチ部材及びそれと共転するすべての部
材をほぼ同期速度で回転させることができる比較的大き
い容量の摩擦手段がクラッチ手段と共に使用されている
確動クラッチによって選択歯車を軸に非回転状態で連結
するために用いられる確動ジョー形クラッチアセンブリ
を示している。
【００２６】「ニュートラル」及び「非連結」は、互い
に交換可能に用いられており、トルクが（図１及び図３
a に示されている一般形式の変速機では）変速機入力軸
から主軸に伝達されない主変速部状態のことである。
「非ニュートラル」及び「連結」は、互いに交換可能に
用いられており、主部駆動比が連結して、駆動トルクが
（図１及び図３a に示されいる一般形式の変速機では）
変速機入力軸から主軸に伝達される主変速部状態のこと
である。
【００２７】「高速」比は、ある入力回転速度に対して
出力部の回転速度が最高になる変速部のギア比のことで
ある。
【００２８】図１, ２a および２b は、レンジ形複式変
速機10を示している。複式変速機10では、多段速度主変
速部12が、レンジ形補助変速部14と直列に接続してい
る。変速機10はハウジングＨ内に収容されており、常時
連結しているが選択的に切り離される摩擦マスタークラ
ッチＣを介してディーゼルエンジンＥ等の原動機によっ
て駆動される入力軸16を設けており、マスタークラッチ
Ｃの入力すなわち駆動部18はエンジンクランク軸20に駆
動連結し、従動部22は変速機入力軸16に回転可能に固着
されている。
【００２９】主変速部12では、入力軸16に入力歯車24が
取り付けられて、複数のほぼ同一の副軸アセンブリ26及
び26Ａをほぼ同一回転速度で同時に駆動できるようにな
っている。２つのほぼ同一の副軸アセンブリは、入力軸
16とほぼ同軸的に整合している主軸28の直径方向の両側
に配置されている。副軸アセンブリの各々は、ハウジン
グＨ内の軸受32及び34によって支持されている副軸30を
有しており、その一部分だけが概略的に図示されてい
る。副軸の各々には、同一群の副軸歯車38、40、42、4
4、46及び48がそれと共転可能に固着されている。複数
の主軸歯車50、52、54、56及び58が主軸28を取り囲むよ
うに設けられており、クラッチカラー60、62及び64を滑
らせることによって一度に１つが主軸28に選択的にクラ
ッチ連結されて共転することは公知の通りである。クラ
ッチカラー60はまた、入力歯車24を主軸28にクラッチ連
結して入力軸16と主軸28との間を直結するためにも使用
できる。
【００３０】一般的に、クラッチカラー60、62及び64
は、公知のようにシフトハウジングアセンブリ70に連動
したシフトフォーク60Ａ、62Ａ及び64Ａによってそれぞ
れ軸方向に位置決めされる。クラッチカラー60、62及び
64は、公知の同期または非同期複動作動形ジョークラッ
チ形式である。
【００３１】主軸歯車58は後進歯車であって、従来形の
中間アイドラ歯車（図示せず）を介して副軸歯車48と継
続的に噛み合っている。また、主変速部12には５段階の
選択可能な前進速度比が設けられているが、最も低い前
進速度比、すなわち主軸駆動歯車56を主軸28に駆動連結
して得られる速度比は、減速比が多くの場合に非常に高
いため、厳しい状態での車両の始動だけに使用され、高
い変速レンジでは一般的に使用されないローまたは「ク
リーパ」歯車と見なされるべきであることに注意する必
要がある。
【００３２】従って、主変速部12には５段階の前進速度
が設けられているが、前進速度のうちの４つだけが併用
の補助レンジ変速部14と組み合わされるので、一般的に
は「４＋１」主部と呼ばれている。
【００３３】ジョークラッチ60、62及び64は三位置クラ
ッチであって、シフトレバー72によって図示の中央非連
結位置、最右側連結位置または最左側連結位置に位置決
めされる。公知のように、一度にクラッチ60、62及び64
のうちの１つだけを連結でき、他のクラッチをニュート
ラル状態にロックするために主部インターロック手段
（図示せず）が設けられている。
【００３４】補助変速レンジ部14には２つのほぼ同一の
補助部副軸アセンブリ74及び74Ａが設けられており、そ
の各々には、ハウジングＨ内の軸受78及び80によって支
持されて、２つの補助部副軸歯車82及び84が共転可能に
取り付けられている補助副軸76が設けられている。補助
副軸歯車82は、主軸28と共転可能に固着されているレン
ジ／出力歯車86と常時噛み合ってそれを支持しているの
に対して、補助部副軸歯車84は、変速機出力軸90を取り
囲むように設けられた出力歯車88と常時噛み合ってい
る。
【００３５】シフトフォーク94及びレンジ部シフトアク
チュエータアセンブリ96によって軸方向に位置決めされ
る二位置同期ジョークラッチアセンブリ92によって、複
式変速機10の低速レンジ作動用に歯車88が出力軸90に、
あるいは直接または高速レンジ作動用に歯車86が出力軸
90にクラッチ連結される。複式レンジ形変速機10のため
の「リピートＨ」形シフトパターンが図２b に概略的に
示されている。変速機10の低速または高速レンジ作動の
選択及び／または事前選択は、一般的にシフトレバー72
に設けられている運転者作動式スイッチまたはボタン98
によって実施される。
【００３６】レンジ形補助部14は、直歯またははすば歯
車機構を用いた２速度部として図示されているが、本発
明が３以上の選択可能なレンジ比を備えたスプリッタ／
レンジ結合形補助部、及び／または遊星形歯車機構を用
いたレンジ形変速機にも適用可能であることは理解され
るであろう。また前述のように、クラッチ60、62または
64の１つまたは複数が同期ジョークラッチ形でもよく、
また変速部12及び／または14が単一副軸形でもよい。
【００３７】主変速部12は、シフトバーハウジング70内
に収容され、シフトレバー72の作動によって制御される
少なくとも１つのシフトレールまたはシフト軸の軸方向
移動によって制御される。公知のように、シフトレバー
72は変速機に直接に、またはそれから離して取り付ける
ことができる。この形式の装置は従来より公知であっ
て、例えば米国特許第4,621,537 号に記載されており、
その開示内容は参考文献として本説明に含まれる。レン
ジ部は、ボタン98、あるいは「ダブルＨ」形制御装置の
場合には位置スイッチ98Ａの操作で制御され、それらは
共に公知である。シフトバーハウジング70は、より一般
的な多重シフトレール形でもよく、例えば米国特許第4,
782,719 号、第4,738,863 号、第4,722,237 号及び第4,
614,126 号に記載されており、その開示内容は参考文献
として本説明に含まれる。
【００３８】本発明の制御装置は、レンジ形、レンジ／
スプリッタ結合形、またはスプリッタ／レンジ形補助部
を備えた複式変速機に等しく適用できる。
【００３９】図３a に示されている複式チェンジギヤ機
械式変速機100 は、従来形変速機10を参照しながら以上
に説明してきた主変速部12と同一またはほぼ同一である
主変速部12Ａを有する18前進速度変速機である。変速機
100 の主変速部12Ａが変速機10の主変速部12と異なる唯
一の点は、主軸28が補助変速部14内へ延出しているより
もわずかに長く主軸28Ａが補助変速部102 内へ延出して
いることである。主変速部12及び12Ａの構造がほぼ同一
であることから、主変速部12Ａについては詳細な説明を
繰り返さない。
【００４０】補助変速部102 には、２つのほぼ同一の補
助部副軸アセンブリ104 及び104Aが設けられており、そ
の各々には、ハウジングＨ内の軸受108 及び110 によっ
て支持されて、３つの補助部副軸歯車112 、114 及び11
6 が共転可能に固着されている補助部副軸106 が設けら
れている。補助副軸歯車112 は、主軸28Ａを取り囲むよ
うに設けられた補助部スプリッタ歯車118 と常時噛み合
ってそれを支持している。補助副軸歯車114 は、主軸28
Ａの同軸端部に隣接した出力軸122 の端部を取り囲むよ
うに設けられた補助部スプリッタ／レンジ歯車120 と常
時噛み合ってそれを支持している。補助部副軸歯車116
は、出力軸122 を取り囲むように設けられた補助部レン
ジ歯車124 と常時噛み合ってそれを支持している。従っ
て、補助部副軸歯車112 及びスプリッタ歯車118 によっ
て、スプリッタ／レンジ結合形補助変速部102 の歯車群
の第１歯車層が形成され、補助部副軸歯車114 及びスプ
リッタ／レンジ歯車120 によって第２歯車層が形成さ
れ、補助部副軸歯車116 及びレンジ歯車124 によって第
３歯車層が形成されている。
【００４１】滑り二位置ジョークラッチカラー126 によ
って、スプリッタ歯車118 またはスプリッタ／レンジ歯
車120 が主軸28Ａに選択的に連結されるのに対して、滑
り二位置同期アセンブリ128 によって、スプリッタ／レ
ンジ歯車120 またはレンジ歯車124 が出力軸122 に選択
的に連結される。複動作動形滑りジョークラッチカラー
126 の構造及び機能は、変速機10に用いられている滑り
クラッチカラー60、62及び64の構造及び機能とほぼ同一
であるのに対して、複動作動形同期アセンブリ128 の構
造及び機能は、変速機10に用いられている同期クラッチ
アセンブリ92の構造及び機能とほぼ同一である。アセン
ブリ92及び128 等の同期クラッチアセンブリは従来より
公知であって、例えば米国特許第4,462,489 号、第4,12
5,179 号及び第2,667,955 号に記載されており、それら
すべての開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００４２】そのようなクラッチは、一般的に１対の軸
方向に連結可能なジョークラッチ部材と、ジョークラッ
チ部材の非同期回転を感知してそれの軸方向連結を阻止
するセンサ／ブロッカ装置と、ジョークラッチ部材を摩
擦接続させてほぼ同期回転させることができるように接
触位置へ押し付けられる、円錐形であることが多い１対
の摩擦表面とを設けている。そのようなアセンブリが連
結を試みている間、ほぼ非同期状態であるとすると、ク
ラッチは、ブロッカ装置がジョークラッチ部材の軸方向
連結を阻止するブロック位置をとり、摩擦表面が力を受
けて係合する。主変速部が長時間に渡って連結している
間にクラッチアセンブリが強い軸方向連結力を受けなが
らブロック位置に留まっている場合、過大なトルク負荷
によって摩擦表面が破損及び／または破壊される。
【００４３】補助部102 の好適な実施例の詳細な構造が
図４及び図５に示されており、補助変速部102 内へ延出
している主軸28Ａの後端部に外側スプライン130 が設け
られて、これがクラッチカラー126 に設けられた内側ス
プライン132 と噛み合うことによって、クラッチカラー
126 及び主軸28Ａ間を相対的に軸方向移動できるように
しながら、クラッチカラー126 を主軸28Ａに回転結合し
ていることがわかるであろう。クラッチカラー126 には
クラッチ歯134 及び136 が設けられており、それぞれ歯
車118 及び120 に設けられたクラッチ歯138 及び140 と
選択的に軸方向連結できるようになっている。クラッチ
カラー126 には、シフトフォーク142 を収容する溝141
も設けられている。
【００４４】歯車118 が、主軸28Ａを取り囲むように設
けられており、常時それに対して回転自在であり、リテ
ーナ144 によって主軸28Ａに対して軸方向に固定され
る。クラッチ歯136 及び138 には、主軸28Ａの軸線に対
して約35゜傾斜させたテーパ表面146 及び148 が設けら
れており、これらによって非同期連結に抵抗し、同期回
転させようとする有益な相互作用が得られ、これについ
ては米国特許第3,265,173 号に詳細に記載されており、
その開示内容は参考文献として本説明に含まれる。クラ
ッチ歯136 及び140 にも同様な相補形のテーパ表面が設
けられている。
【００４５】スプリッタ／レンジ歯車120 は、１対のス
ラスト軸受によって出力軸122 の内側端部150 に回転可
能に支持されているのに対して、レンジ歯車124 は、出
力軸122 を取り囲むように設けられて、スラストワッシ
ャによってその上に軸方向に固定されている。軸方向に
おいて歯車120 と124 との間の位置で、複動作動形二位
置同期クラッチアセンブリ128 が外側スプライン及び内
側スプラインによって出力軸122 に共転可能に固定され
ている。公知の同期確動クラッチ構造の多くのものを本
発明の補助変速部に用いることができる。
【００４６】図示の同期クラッチアセンブリ128 は、上
記米国特許第4,462,489 号に記載されているピン形であ
る。簡単に説明すると、同期クラッチアセンブリ128 に
は、シフトフォーク164 によって軸方向に位置決めされ
る滑りジョークラッチ部材162 が設けられ、これに形成
されたクラッチ歯166 及び168 がそれぞれ歯車120 及び
124 に形成されたクラッチ歯170 及び172 と軸方向に連
結するようになっている。
【００４７】歯車120 及び124 には、同期クラッチアセ
ンブリの摩擦リング182 及び184 にそれぞれ設けられた
対応の摩擦円錐表面178 及び180 と摩擦同期係合する円
錐摩擦表面174 及び176 がそれぞれ設けられている。ブ
ロッカピン186 及び188 がそれぞれ摩擦リング184 及び
182 に共転可能に固着されており、滑り部材162 に設け
られたブロッカ開口190 と相互作用してブロッキング機
能を実施するすることは、公知の通りである。同期アセ
ンブリ128 にはさらに、クラッチ連結作動の開始時に円
錐形摩擦表面を初期係合させる複数のばねピン（図示せ
ず）が設けられている。
【００４８】出力軸122 は、ハウジングＨ内の軸受192
によって支持されてそれから延出しており、一般的にプ
ロペラ軸を駆動するユニバーサル継手の一部を形成して
いるヨーク部材Ｙ等を差動装置等に取り付けている。出
力軸122 には、速度計歯車194 及び／または様々なシー
ル部材（図示せず）も取り付けられている。
【００４９】図３a および図４に示されているように、
スプリッタクラッチ126 及びレンジクラッチ128 の両方
を前方及び後方軸方向位置に選択的に軸方向位置決めす
ることによって、出力軸回転に対する主軸回転の比を４
種類得ることができる。従って、補助変速部102 は、入
力（副軸28Ａ）と出力（出力軸122 ）との間に４つの選
択可能な速度すなわち駆動比を与えるレンジ／スプリッ
タ結合形の３層補助部である。この形式の変速機は従来
より公知であって、本発明の譲受人であるイートン社か
ら「スーパ(Super)10 」及び「スーパ18」の商品名で販
売されており、米国特許第4,754,665 号に詳細に記載さ
れており、その開示内容は参考文献として本説明に含ま
れる。
【００５０】変速機100 のシフトパターンが図３b に概
略的に示されており、矢印「Ｓ」はスプリッタシフトを
表し、矢印「Ｒ」はレンジシフトを表している。
【００５１】本発明の好適な実施例では、図６に示され
ている形式の単一シフト軸形シフト機構200 が用いられ
ている。この形式の機構は従来より公知であって、例え
ば米国特許第4,920,815 号及び第4,621,537 号に記載さ
れており、それらの開示内容は参考文献として本説明に
含まれる。
【００５２】簡単に説明すると、シフトレバー98がブロ
ック部材202 と相互作用することによって、変速機ハウ
ジングに対して軸204 が回転及び軸方向移動する。回転
移動によって、キー206 及び他の見えないキー等のキー
がシフトフォーク60Ａ、62Ａ及び64Ａのハブに設けられ
たランドまたはスロットと相互作用して、２つのシフト
フォークをハウジングに対して軸方向に固定し、残りの
シフトフォークを軸204 に軸方向固定する。軸204 及び
それに軸方向固定された選択シフトフォークを軸方向移
動させることによって、それに連動したジョークラッチ
の連結及び切り離しが行われる。
【００５３】従って、シフト軸204 の選択セグメント、
例えば１つまたは複数のニュートラル止めノッチ210 の
軸方向位置を監視することによって、変速機10の主部12
のニュートラル−非ニュートラル状態を感知することが
できる。
【００５４】本発明はまた、米国特許第4,445,393 号、
第4,275,612 号、第4,584,895 号及び第4,722,237 号に
記載されているような公知の多重パラレルレール形シフ
トバーハウジングアセンブリを用いた複式変速機にも適
用可能であり、それらの特許の開示内容は参考文献とし
て本説明に含まれる。そのような装置には一般的に、シ
フトレール（多くの場合にシフトレールインターロック
機構と連動している）に垂直方向に延出し、すべてのシ
フトレールが軸方向中央のニュートラル位置にある時の
第１位置、またはいずれか１つのシフトレールが軸方向
中央のニュートラル位置から変位している第２位置をと
るアセンブリが設けられている。
【００５５】本発明はまた、変速機主部のニュートラル
（非連結）または非ニュートラル（連結）状態を表す状
態を感知するために他の機械式、電気式、電磁式または
他の形式のセンサを用いた複式変速機にも適用可能であ
る。
【００５６】補助変速部は、一般的に主変速部に取り付
けられているが、ここで使用する「補助変速部」は、多
段速度車軸、多段速度トランスファケース等の分離駆動
列装置にも適用可能である。
【００５７】本発明は、図１に示されている変速機10及
び図３a 及び図４に示されている変速機100 、さらに同
期補助部ジョークラッチアセンブリを用いた他の複式変
速機もに同様に適用可能であるが、簡単にして理解しや
すくするため、本発明を特に図１、および図２a,２b,２
c に示されている複式レンジ形変速機に用いた場合につ
いて説明する。
【００５８】図２b に示されている形式のシフト制御、
すなわち「リピートＨ」形の制御であるとすると、第４
速から第５速への複式シフトでは、ジョークラッチ60を
第４／第８速入力歯車24から切り離し、次にクラッチ92
をレンジ低速または減速歯車86から切り離してから、ク
ラッチ92を高速または直接レンジ歯車88に連結し、次に
ジョークラッチ62を第１／第５速主部歯車54に連結す
る。これを達成するため、車両運転者は、レンジセレク
タボタン98で「ＨＩ」を事前選択し、シフトレバー72で
第４／第８速位置からＮへ、さらに第１／第５速へシフ
トする。イートン社が製造販売している９速RT/RTO1160
9 「ロードレンジャ」変速機等の従来のレンジ形変速機
では、主変速部10がニュートラルにない場合はいつも、
「ＨＩ」レンジが選択されるようにする第１位置及び
「ＬＯ」レンジが選択されるようにする第２位置を備え
た二位置スレーブ弁が、プランジャ等によって２つの位
置の一方にインターロックされた。そのような弁及びイ
ンターロックの例が、上記の米国特許第3,229,551 号、
第4,450,869 号、第4,793,378 号及び第4,974,474 号に
記載されている。
【００５９】前述したように、これらの装置は、ほとん
どの状態では主部がニュートラルへシフトされるまでは
レンジシフトの開始を阻止することによってレンジ部シ
ンクロナイザを保護するが、状況によってはレンジシフ
トの前に主部シフトが完了し、レンジシンクロナイザが
危険な状態になる。この問題は、レンジダウンシフト
（第５速から第４速へ）の場合よりもレンジアップシフ
ト（第４速から第５速へ）の場合の方が重大化するが、
それは、直接レンジ歯車88に連結している時にはシンク
ロナイザ摩擦円錐表面（図４の174 ／178 ）間のトルク
がシンクロナイザのシンクロナイザブロッカへの引っか
かり易さを増大させる傾向があるのに対して、減速レン
ジ歯車86に連結している時には摩擦円錐表面（図５の17
6 ／180 ）間のトルクがシンクロナイザを非ブロック位
置へ引っ張る傾向があるためである。一般的に、図１及
び３a に示されている形式の変速機において、レンジ部
ダウンシフトではレンジ部シンクロナイザのバーンアウ
トが重大な問題になっていない。
【００６０】図１の変速機では、第４歯車にある時に運
転者がアップシフトを決定して、レンジアップを事前選
択し、シフトレバーをニュートラル位置へ、またはその
方向へ移動させた時に別の重大な問題が発生する可能性
がある。運転者がすぐに気持ちを変えて、レンジ選択を
変更しないでシフトレバーを第４／第８速位置へ戻した
場合、レンジクラッチはレンジの第４／第８速アップシ
フトだけを完了しようとするため、シンクロナイザの円
錐摩擦表面間に大きな速度差が生じて、それが急激に破
損する。そのような状況では、シンクロナイザは２秒で
重大な損傷または破壊を受けるであろう。
【００６１】同様に不注意から複式スキップアップシフ
トを試みた場合にも同様な結果が生じる。別の例とし
て、運転者が不注意からレンジアップシフトを事前選択
するか、それの事前選択を忘れて、第４速から第３速へ
ダウンシフトしようとした場合、実際には第４速から第
７速へアップシフトしようとしたことになるため、シン
クロナイザ摩擦表面間に大きな速度差が生じる。
【００６２】本発明の補助部制御装置／方法は、主部が
非ニュートラル位置にあることが感知された時、高速レ
ンジ歯車86に連結するためにシフトフォーク94によって
加えられる力を比較的低レベルに減少させることによっ
て、従来技術の問題点を解決している。比較的低レベル
の力は、同期状態にある時は同期クラッチを連結させる
ことができる十分な大きさであるが、シンクロナイザの
バーンアウトの危険を最小限にするか、なくすことがで
きる十分に低レベルに選択される。
【００６３】本発明は、複式変速機の同期レンジクラッ
チ、特に高速または直接レンジクラッチの連結の制御に
用いるのに特に適しているが、そのような用途に限定さ
れるものではなく、同期スプリッタクラッチ等の連結の
制御にも用いることができる。
【００６４】説明を簡単にするため、本発明を最も有益
な用途が期待される場合について、すなわちレンジ形(1
0)、レンジ／スプリッタ形またはスプリッタ／レンジ形
(100) の複式変速機の直接または高速同期レンジクラッ
チ（図４のクラッチ歯166 及び170 ）を連結するために
加えられる力の制御について説明する。
【００６５】レンジクラッチを連結するために加えられ
る一般的な力は有効ピストン面積に加えられる有効流体
圧（一般的に空気圧）の関数であるが、連結力は、電気
モータ駆動式ボールスクリュー等の電気機械式手段、ソ
レノイド形装置等の電磁手段、または他の力を加える手
段によって加えることもできる。流体圧を加える装置で
は、レンジクラッチに加えられる力は、有効流体圧及び
／または有効ピストン面積を変えることによって変更可
能である。電磁及び電気機械式装置では、電流、電圧等
を変えることによって力を変更できる。
【００６６】以下に本発明を空気圧作動装置の好適な態
様について説明するが、本発明がそれに制限されること
はない。
【００６７】従来形レンジクラッチアクチュエータで
は、レンジシフトが選択／事前選択され、主変速部がニ
ュートラルにシフトしており、レンジ弁インターロック
が解除されているとすると、選択されたクラッチを連結
及び／またはブロック位置へ迅速に移動させて、シンク
ロナイザ摩擦円錐表面を介して十分な同期化力を加える
ことによって、クラッチ部材を迅速に同期回転させ、シ
ンクロナイザのブロックを解除し、クラッチ部材をブロ
ッカから確実連結位置へ移動させることができるよう
に、レンジ弁は約 300〜400lbsの力を加えることができ
る十分な圧力（一般的に約 60psi〜80psi に調整されて
いる）をレンジクラッチ作動シリンダ／ピストンの選択
室に加える。主部がニュートラルに留まっている場合、
またはレンジ低速または減速比へのレンジ部シフトの場
合、その力はシンクロナイザに損傷を与えることはな
く、また比較的迅速にレンジ部を連結させる。しかし、
レンジ部高速または直接比へ試みられているレンジ部ア
ップシフトが完了する前に主部が連結した場合、シンク
ロナイザの重大な破損及び／または破壊が比較的急激
に、スキップアップシフトが試みられている場合、一般
的に約2.0 秒以内に発生する。
【００６８】レンジ部の高速または直接比へ試みられて
いるレンジ部シフトが完了する前に主部が連結（すなわ
ち非ニュートラル）位置へシフトしたことを表す状態を
感知した時、直接レンジクラッチを連結するために加え
られる力を比較的低い第２レベル（約40〜80lbs)まで減
少させた場合、クラッチ部材（図４のスリーブ162 及び
歯車114)のほぼ同期回転時に直接比同期レンジクラッチ
が連結するが、シンクロナイザが、少なくとも所定時間
（例えば20〜45秒）内には破損または破壊されることは
ないことがわかっている。
【００６９】シンクロナイザ摩擦クラッチに十分な力が
加えられず、多くのレンジシフトに不当に長時間かかる
ため、第２低レベルの力をレンジシンクロナイザクラッ
チの通常の連結に用いることは容認できない。
【００７０】直接レンジクラッチに加えるための第２レ
ベル力を得るために圧力可変形圧力レギュレータを用い
ることができるが、好適な実施例では面積差ピストン方
法が用いられる。図７、８及び９を参照しながら説明す
ると、レンジクラッチアクチュエータピストンアセンブ
リ220 には、低速レンジクラッチを連結するために加圧
される第１表面積222 （約3.96平方インチ）と、第１レ
ベルの力（ｐ×ａ224)で高速レンジクラッチを連結する
ために加圧される第２表面積224 （約4.65平方インチ）
とを備えた面積差ピストン221 が設けられている。両表
面積を加圧することによって、差面積（第２表面積224
から第１表面積222 を差し引いた面積）に加えられる調
整圧力（80psi)が得られ、約54lbs の比較的低い第２レ
ベルの力ｐ×（ａ224 −ａ222)を直接レンジクラッチに
加えることができる。
【００７１】ピストン221 は、シリンダ内に密着状で摺
動可能に収容されて、それを２つの室222A及び224Aに分
割している。ピストン221 に設けられた軸226 に、同期
クラッチ128 または92を選択位置へシフトさせるための
シフトヨーク164 が取り付けられている。
【００７２】直接レンジクラッチを連結位置へ押し付け
ながらシンクロナイザの保護効果を与えるため、本発明
は、(i) 直接比へのレンジシフトが選択され、主部がニ
ュートラルにある時、第２表面積224 だけを加圧し、(i
i)直接比へのレンジ部シフトが選択され、主部がある比
に連結している（非ニュートラルにある）時、第１及び
第２表面積（222 及び224 ）の両方を加圧することがで
きる。
【００７３】第２レベルの力は、高速レンジクラッチの
クラッチ部材の同期またはほぼ同期した回転が得られた
時に直接レンジクラッチを連結させることができる十分
な大きさであり、好ましくは、直接レンジを連結状態に
維持できる大きさでなければならない（または噛み合い
止め手段を設けなければならない）。第２レベルの力
は、主変速部が連結した状態でシンクロナイザがブロッ
クに係合した時、シンクロナイザの円錐クラッチ等が所
定時間で、例えば20〜45秒で重大な損傷を受けないよう
に、十分に低くする必要がある。
【００７４】例えば、第１レベル力を約 300〜400lbs、
第２レベル力を約40〜80lbs にすることが非常に好都合
であることがわかっている。
【００７５】上記効果を達成するための空気制御装置の
概略が、図７〜図９に示されており、上記効果の達成に
特に適した弁アセンブリが、図10〜図12に示されてい
る。
【００７６】前述したように、変速機10の主部12の非連
結（ニュートラル）及び連結（非ニュートラル）状態
は、主変速部シフト軸204 が軸方向に変位していない
か、変位しているかを感知することによって感知でき
る。そのようなシフト軸またはシフトレールの軸方向変
位は、その軸またはレール自身で、その延長部で、また
はクロス軸等で感知できる。
【００７７】第１力または比較的小さい第２力をシフト
フォークに加える、例えば大きい第１力で係合し、小さ
い第２力で離脱する装置は従来より公知であり、例えば
米国特許第4,928,544 号に開示されており、その開示内
容は参考文献として本説明に含まれる。
【００７８】シンクロナイザ保護レンジシフト空気制御
装置230 が図７に示されている。マスターレンジ弁232
が、フィルタレギュレータ234 から送られるろ過調整空
気源に接続している。重量形車両では、調整空気圧力は
通常60〜80psi である。スイッチまたはレバー98によっ
て、低圧信号またはパイロット線236 を加圧（低速）ま
たは排気（高速）することができる。低速レンジパイロ
ット線236 はレンジスレーブ弁238 に接続しており、こ
れは、高速レンジ位置へばね(240) 付勢された（すなわ
ち室224Aが加圧され、室222Aが排気されている）二位置
四方向弁であり、パイロット線236 の加圧に応答して、
低速レンジ位置（すなわち室222Aが加圧され、室224Aが
排気される）へ移動する。
【００７９】噛み合い位置またはニュートラル位置へ移
動可能な軸242 に、主部がニュートラル位置へシフトさ
れるまでスレーブ弁238 の初期移動を防止するインター
ロックプランジャ244 が設けられている。制御装置230
の上記部材はすべて従来のレンジ形変速機では比較的標
準的なものである。
【００８０】上記部材に加えて、二位置三方向保護弁24
6 が設けられている。レンジ保護弁246 は、線248 を介
して常に加圧源に接続しており、また低速レンジ室222A
に連動したスレーブ弁の出口ポート250 に接続してい
る。レンジ保護弁246 には、主部の噛み合いまたはニュ
ートラル状態を感知するプランジャ252 が設けられてい
る。弁246 の出口ポート253 は、レンジアクチュエータ
ピストンアセンブリ220の低速レンジ室222Aに接続して
いる。
【００８１】図７に示されているように主部がニュート
ラルにある時、スレーブ弁238 の出口ポート250 は、レ
ンジ保護弁246 を介して室222Aに直接的に接続してい
る。主部が連結している時、スレーブ弁238 の位置に無
関係に、レンジ保護弁246 は低速レンジ室222Aを加圧源
に接続する。
【００８２】従って、レンジシフトの開始後に主変速部
が連結（非ニュートラル）状態にシフトした場合、スレ
ーブ弁238 の位置に無関係に、低速レンジ室222Aが加圧
される。これによって、レンジ低速へのシフトまたは相
当に低減させた第２力でのレンジ高速へのシフトが通常
に完了する。
【００８３】同様な制御装置270 が図８に示されてい
る。装置270 と上記装置230 との主な相違点は、単一の
シフト軸204 の溝210 と相互作用する軸272 が、レンジ
保護弁246 を機械的に作動させており、また機械式イン
ターロック機構ではなく空気インターロック弁274 を作
動させることである。簡単に説明すると、二位置二方向
インターロック弁274 が、変速機主部がニュートラルに
シフトされるまで、スレーブ弁238 での低速パイロット
線236 の加圧または排気を防止する。
【００８４】装置230 では、他の弁部材の位置に無関係
に、主変速部が連結（非ニュートラル）した時、レンジ
保護弁246 が低速レンジ室222Aを加圧する。このため、
低速が選択され、変速機主部がニュートラルにシフトさ
れた時、ピストンアセンブリ220 の高速レンジ室224Aが
排気され、次に主部が連結位置へシフトした時、低速レ
ンジ室222Aが加圧されて、レンジダウンシフトが完了す
る。
【００８５】弁246 は、ばね273 によって右方向へ付勢
されており、このばねは室224Aに通じている加圧線の左
方向付勢力に抵抗するには不十分である。
【００８６】ほぼ同一の構造及び機能を備えた装置230
、270 及び300 （以下に説明する）の部材には同一の
参照番号が付けられている。
【００８７】空気制御装置300 が図９に概略的に示され
ている。制御装置300 には、高速（ＨＩ）または低速
（ＬＯ）レンジ比を選択するためのセレクタスイッチ98
を設けた、上記のマスター弁232 と同様なマスター弁30
1 が設けられている。マスター弁301 にはさらに、スプ
リッタ高速またはスプリッタ低速スプリッタ比を選択す
るための第２セレクタスイッチ302 が設けられている。
スプリッタ低速パイロット線304 が、二位置三方向スプ
リッタスレーブ弁306 を制御する。301 のようなマスタ
ー弁は、図３a 及び４に示されているようなレンジ及び
スプリッタ結合形複式変速機に対応している。
【００８８】レンジスレーブ弁アセンブリ310 には、三
位置四方向弁312 と、ラッチ及びオーバライド機構314
とが設けられている。弁312 には、排気部に接続したポ
ート316 と、フィルタ／レギュレータ234 （80psi)から
の空気源に接続したポート318 と、面積差ピストンアセ
ンブリ220 の高速レンジシリンダ224Aに接続したポート
320 と、面積差ピストンアセンブリ220 の低速レンジシ
リンダ222Aに接続したポート322 とが設けられている。
【００８９】弁312 には、高速レンジを選択する第１位
置324 （図９の上方位置）が設けられ、この位置におい
て高速レンジシリンダ224Aが加圧源に接続され、低速レ
ンジシリンダ222Aが排気部に通気される。弁312 には、
低速レンジを選択する第２位置326 （図９の下方位置）
が設けられ、この位置において低速レンジシリンダ222A
が加圧源に接続され、高速レンジシリンダ224Aが排気部
に通気される。弁312には、高速224A及び低速222Aレン
ジシリンダの両方が加圧源に接続される中間の第３位置
328 が設けられている。
【００９０】弁312 は、第１の高速レンジ位置(324) に
ばね330 で付勢されており、線236からの低速レンジパ
イロット圧力の作用によって第２の低速レンジ位置326
へ移動することができる。シフト軸204 のノッチ201 及
び隣接のランドと相互作用するオーバライドアクチュエ
ータレバーまたはリンク332 の機械式手段によって、弁
が第１位置にある間に主変速部が連結位置へシフトした
場合、弁は第１位置324 から中間の第３位置328 へ移動
することができる。
【００９１】ラッチ及びオーバライドアセンブリ314 の
ラッチ機能によって、主部がニュートラルにある時、弁
が第１位置324 から中間の第３位置328 へ移動すること
は防止されないが、弁が第１位置324 から第２位置326
へ、または第２位置326 から第１位置324 へ移動するこ
とが防止される。このように、ラッチ及びオーバライド
アセンブリは、主部がニュートラルへシフトするまで、
レンジシフトの開始を阻止するレンジインターロック機
能を持っている。弁312 とラッチ及びオーバライドアセ
ンブリ314 との特殊な構造が、図10〜図12に示されてお
り、以下に詳細に説明する。
【００９２】図11に示されている変更実施例では、低速
レンジパイロット線236 が省略されており、「ダブル
Ｈ」形シフトパターンの低速レンジ部へのシフトに応答
してばね330 の付勢力に逆らって弁312 を第２の低速レ
ンジ位置326 へ機械式にシフトさせるため、変更形の追
加のアクチュエータレバー及びシフト軸204 が用いられ
ている。変更構造については後述し、図13〜図15に詳し
く示されている。
【００９３】作用を説明すると、高速レンジ比から低速
レンジ比へシフトする場合、セレクタ98を移動させて、
「ＬＯ」位置を選択／事前選択して、パイロット線236
を加圧する。主部がニュートラルにあることをシフト軸
位置が表示するとすぐに、ラッチ314 が解除されて、弁
機構312 が第２位置326 をとることができるため、低速
レンジ室222Aが加圧され、高速レンジ室224Aが排気され
る。オーバライドは、第２位置326 にある弁には作用し
ないため、セレクタ98を移動させるまで、弁312 はその
位置に留まっている。
【００９４】低速から高速レンジ比へシフトするために
は、セレクタ98を移動させて、「ＨＩ」位置を選択／事
前選択して、パイロット線236 を排気する。主変速部の
ニュートラル状態をシフト軸位置が表示するとすぐに、
ラッチが解除されて、ばね330 の付勢力を受けて弁312
が第１位置324 へ移動する。高速レンジ室224Aが加圧さ
れ、低速レンジ室222Aが排気される。その後、主変速部
が連結すると、アクチュエータリンク332 が弁312 を第
１位置324 から第３の中間位置328 へ移動させ、この位
置では高速レンジ比224A及び低速レンジ比222Aシリンダ
室の両方が加圧されて、シフトフォーク94または164 に
減少力を与えて、高速レンジ同期クラッチを連結させ
る。
【００９５】レンジスレーブ弁アセンブリの構造が、図
10〜図12に示されている。レンジスレーブ弁アセンブリ
310 は、スプールハウジング部分342 とラッチ及びオー
バライド機構部分344 とを形成している２部材形ハウジ
ング340 内に収容されている。弁スプール部分342 に内
孔346 が形成されて、内孔内に弁スプール348 が収容さ
れており、さらにそれぞれ排気部、供給部、低速レンジ
ピストン室222A及び高速レンジピストン室224Aに接続し
たポート316 （２つ）、318 、320 及び322 が設けられ
ている。低速パイロット線236 に接続するポート350
が、ラッチ及びオーバライド部分に形成されている。弁
スプールの左端部に設けられたピストン表面352 が、ポ
ート350 に連通している室354 内に密着状態で摺動可能
に収容されている。内孔346 の右端部にバイアスばね33
0 が配置されて、弁スプール348 の端部と係合して弁ス
プールを左方向へ押し付けている。
【００９６】弁312 の第１位置324 は、図10の上半分に
示されている弁スプール348 の最左位置に相当する。こ
の位置では、ポート318 及び322 が流体連通しており、
ポート320 及び左側ポート316 が流体連通しており、右
側ポート316 が他のポートから遮断されている。
【００９７】弁312 の第２位置326 は、図11に示されて
いる弁スプール348 の最右位置に相当する。この位置で
は、ポート318 及び320 が流体連通しており、ポート32
2 及び右側ポート316 が流体連通しており、左側ポート
316 が他のポートから遮断されている。図11の左側の上
下部分に示されているように、ポート350 及び低速レン
ジパイロット線236 （図11）を介して室352 を加圧する
か、レバー332 に類似しているが、ダブルＨシフトパタ
ーンに用いられている軸の大径表面に作用してスプール
348 のロッド部分356 （図14及び図15）を押すレバーま
たはリンク355によって、スプール348 を右側の第２位
置へ押し付けることができる。
【００９８】弁312 の第３の中間位置328 は、図10の下
部分に示されている。この位置では、両ポート320 及び
322 が供給源ポート318 に流体連通しており、両方の排
気ポートがが他のポートから遮断されている。図10から
わかるように、レバーアクチュエータ332 が軸204 の外
表面に載っている時、レバーが押しロッド356 の一部と
係合して、スプールを中間位置へ押し付ける。スプール
が最右位置にある、すなわち弁312 の第２位置326 の
時、オーバライドレバー332 （図10）はスプールの位置
に影響を与えない。
【００９９】ラッチ及びオーバライドアセンブリ314 の
ラッチ機能は、主変速部がニュートラルにシフトするま
で、レンジシフトの開始を阻止するレンジインターロッ
ク機能を与えており、コレット360 、止めローラ362 及
び弁スプールの押しロッド延長部分356 の溝364 及び36
6 によって構成されている。止め部材362 は、ハウジン
グ部分344 のスロットに半径方向移動可能にはめ込まれ
ており、押しロッド延長部分356 の外表面には、スプー
ルが第２位置（図11）にある時に止めローラと整合する
第１止め溝364 と、スプールが第１位置にあるか、第３
位置にあるか、その間の移行位置にある時に止めローラ
と整合する細長い第２止め溝366 とが設けられている。
ばね368 の付勢力を受けてコレット360 が後退位置にあ
る時、図10及び図11の上部に示されているように、止め
ボールまたはローラ362 が半径方向外向きに移動可能で
あって、弁スプール348 の軸方向移動に影響を与えな
い。しかし、コレットがレバー332 によって右方向へ押
し付けられた時、図10の下部に示されているように、止
めローラ362 が半径方向外向きに移動できないようにロ
ックされており、スプール348 は第１位置から中間（第
３）の軸方向位置間に、または第２軸方向位置にインタ
ーロックされる。
【０１００】レンジ弁アセンブリ310 の「分解」図が図
12に示されている。わかりやすくするため、幾つかのシ
ールやガスケット等には参照番号が付けられていない。
【０１０１】図９〜12に示されている空気制御装置300
及びレンジ弁アセンブリ310 の変更例が、図13〜図15に
示されている。
【０１０２】図13〜図15は、「ダブルＨ」シフト機構に
用いられる空気制御装置400 を示しており、スイッチ98
Ａが用いられていないが、「ダブルＨ」シフトパターン
のそれぞれ高速レンジ部または低速レンジ部の作用に相
当する相対的小径部分402 及び相対的大径部分404 がシ
フト軸204Aに設けられている。マスター弁406 は、スプ
リッタセレクタスイッチまたはボタン302 だけが設けら
れている点で、マスター弁301 と異なっている。
【０１０３】弁アセンブリ408 の弁部分312 は、弁アセ
ンブリ310 の弁部分312 と同一である。弁アセンブリ40
8 のアクチュエータ部分410 は、弁アセンブリ310 のラ
ッチ及びオーバライド部分314 とはかなり異なってい
る。
【０１０４】主部の連結状態を感知した時にニュートラ
ルノッチ210 と協働して弁部分312を第１位置324 から
第２位置326 へ移動させるリンク部材332 に加えて、第
２の独立したリンクまたはレバー412 が設けられてい
る。レバー412 は、高速／低速レンジアクチュエータで
あって、シフト軸204Aが「ダブルＨ」シフトパターンの
高速レンジ部へ回転移動した時、シフト軸204Aの***表
面404 と協働して弁部分312 を第２位置326 へ移動させ
る。
【０１０５】図14及び図15に示されているように、弁ア
センブリ310 に用いられているピストンアセンブリ352
／354 の代わりにレバー412 が用いられており、このた
め低速レンジパイロットポート350 はプラグ414 で密閉
されている。
【０１０６】図14は、高速レンジ位置にある弁アセンブ
リ410 を示しており、図15は、低速レンジ位置にある弁
アセンブリ410 を示している。コレット360 が用いられ
ているが、レンジセレクタスイッチをなくすことによっ
てレンジシフトを事前選択する可能性もなくなるため、
ラッチ機能が不必要となり、止めローラが必要なくな
る。
【０１０７】以上に本発明をある程度特定して説明して
きたが、単なる例であって、本発明の精神の範囲内にお
いて様々な変更が可能であることは理解されるであろ
う。
【０１０８】
【発明の効果】本発明の弁アセンブリは、特に高速のレ
ンジ比に連結する場合または直接同期クラッチの連結す
る場合の制御に適しており、主部がニュートラル状態で
ある場合、相対的に強い力で、主部がニュートラルにな
い場合、相対的に弱い力で、クラッチ連結することがで
き、補助部シフトが完了する前に主部が連結された場合
に補助部シンクロナイザを保護し、また連結している同
期クラッチのジョークラッチ部材がほぼ同期回転速度に
達した場合に補助部シフトを完了させることができる。
【０１０９】この結果、許容可能なシフト性能が得ら
れ、またレンジ部の同期ジョークラッチの不当な摩耗及
び／または破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンジ形補助部を備え、本発明の空気圧制御装
置を用いた複式変速機の概略図である。
【図２】（ａ）図は、図１の変速機のシフト機構の概略
図、（ｂ）図は、図１の変速機の「リピートＨ」形シフ
トパターンの概略図、（ｃ）図は、図１の変速機の「ダ
ブルＨ」形シフトパターンの概略図である。
【図３】（ａ）図は、本発明の空気圧制御装置が特に有
効であるスプリッタ／レンジ結合形補助部を備えた複式
変速機の概略図、（ｂ）図は、その「リピートＨ」形シ
フトパターンの概略図である。
【図４】変速機100 の補助部102 における実施例の部分
断面図である。
【図５】変速機100 の補助部102 における他の実施例の
部分断面図である。
【図６】単一シフト軸形シフト機構の斜視図である。
【図７】本発明を実行するための空気制御装置の概略図
である。
【図８】変更形空気制御装置の概略図である。
【図９】本発明の弁アセンブリを用いた好適な空気制御
装置の概略図である。
【図１０】図９に示されている空気制御装置用の弁アセ
ンブリの断面図である。
【図１１】図10の弁アセンブリの、別の作動位置にある
時の断面図である。
【図１２】図10の弁アセンブリの分解図である。
【図１３】図９に示されている空気制御装置の変更構造
の断面図である。
【図１４】図13の空気制御装置用の弁アセンブリ構造が
高速レンジ位置にあるときの部分断面図である。
【図１５】図13の空気制御装置用の弁アセンブリ構造が
低速レンジ位置にあるときの部分断面図である。
【符号の説明】
10 複式変速機 12 主変速部 14 補助変速部 92、128 同期ジョークラッチアセンブリ 98、98Ａ、412 セレクタ 204 シフト軸 210 溝 220 シフトアクチュエータ 221 面積差ピストン 222 小面積ピストン表面 222A 低速レンジ室 224 大面積ピストン表面 224A 高速レンジ室 234 フィルタ／レギュレータ 310 弁アセンブリ 312 三位置弁 324 第１位置 326 第２位置 328 第３位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テリー フロイド テルウィリガー アメリカ合衆国 コロラド 80122 リ トルトン イースト コスティラ プレ イス 4855 (72)発明者 ジョセフ ダグラス レイノルズ アメリカ合衆国 ミシガン 49034 ク ライマックス ダブリュ．メイプル 206 ピー．オー．ボックス 129 (72)発明者 マイケル ジェームズ フギンズ アメリカ合衆国 ミシガン 49001 カ ラマズー ブランシェ アベニュー 18 (72)発明者 マーク アンソニー ヒルシュ アメリカ合衆国 ミシガン 49097 ビ ックスバーグ イースト ヴイダブリュ アベニュー 10675 (56)参考文献 特開 平２−51662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−259254（ＪＰ，Ａ) 米国特許5092187（ＵＳ，Ａ) 米国特許5101942（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/36 F16H 63/00 - 63/48

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】連結位置及び非連結位置を備えた主変速部
    (12)が、選択可能な高速比（直接）及び選択可能な低速
    比（減速）を備えた補助変速部(14)に直列に接続されて
    おり、前記速度比の各々が同期ジョークラッチアセンブ
    リ(92/128)によって連結可能である複式変速機(10)の補
    助変速部(14)用の加圧流体作動式シフトアクチュエータ
    (220) を制御するための制御装置(300/400) に用いられ
    る弁アセンブリ(310)であって、 前記アクチュエータ(220) は、第１室(224A)を形成する
    第１ピストン面(224)及び第２室(222A)を形成する第２
    ピストン面(222) を備える面積差ピストン(221) を有
    し、前記第１ピストンの表面積が前記第２ピストン表面
    の面積(a222)よりも大きくなっており、前記第１室(224
    A)を加圧すると、前記アクチュエータが前記同期クラッ
    チアセンブリを前記高速比に連結させ、前記第２室(222
    A)を加圧すると、前記アクチュエータが前記同期クラッ
    チアセンブリを前記低速比に連結させるようになってお
    り、 前記制御装置は、前記主変速部の現在の連結または非連
    結状態を表す手段(204、210) と、所望の補助部比を選択
    するためのセレクタ手段（98/98A/412) と、加圧流体の
    共通源(234) と、排気部(EX)とを含んでおり、 前記第１室を加圧して前記第２室を排気する第１位置(3
    24) と、前記第２室を加圧して前記第１室を排気する第
    ２位置(326) と、前記第１及び第２室を共に加圧する第
    ３位置(328) とを備えた三位置弁(312) を有しているこ
    とを特徴とする弁アセンブリ。
  2. 【請求項２】前記弁は、前記第１位置へ常時(330) 付勢
    されており、また前記セレクタに応答して前記弁を前記
    第１位置から前記第２位置へ移動させるパイロット手段
    (352/412) と、前記主変速部の現在の連結または非連結
    状態を表す前記手段と協働して前記主変速部が連結状態
    にある時に前記弁を第１位置から第３位置へ付勢するオ
    ーバライド手段(332) とを設けていることを特徴とする
    請求項１記載の弁アセンブリ。
  3. 【請求項３】前記パイロット手段は、前記弁に連動した
    ピストン(352) が摺動可能に収容されているシリンダ(3
    54) と流体連通している、選択的に加圧及び排気される
    パイロット導管(236) を圧縮し、前記セレクタ(98/98A)
    によって前記パイロット導管が選択的に加圧及び排気さ
    れることを特徴とする請求項２記載の弁アセンブリ。
  4. 【請求項４】さらに、前記主変速部の現在の連結または
    非連結状態を表す前記手段と協働して、前記主変速部が
    連結状態にある時に前記第１位置から前記第２位置へ
    の、前記第３位置から前記第２位置への、また前記第２
    位置から前記第１または第３位置のいずれかへの前記弁
    の初期移動を禁止するラッチ手段(360,362,364,366) を
    有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
    かに記載の弁アセンブリ。
  5. 【請求項５】前記ラッチ手段は、前記第１位置から前記
    第３位置への、または前記第３位置から前記第１位置へ
    の前記弁の移動を禁止しないことを特徴とする請求項４
    記載の弁アセンブリ。
  6. 【請求項６】前記主変速部は、この主変速部が連結して
    いる時の第１軸方向位置及び前記主変速部が連結してい
    ない時の第２軸方向位置を備えた少なくとも１つの溝(2
    10)及び隣接ランドを備えた軸(204) を備えており、前
    記主変速部の現在の連結または非連結状態を表す手段
    は、第１位置及び第２位置間を移動する前記溝及び隣接
    ランドによって変位可能な部材(332) を備えていること
    を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の弁ア
    センブリ。
  7. 【請求項７】前記軸(204A)は、前記変速機が高速の補助
    部変速比にある時の第１直径(402)と、前記変速機が低
    速の補助部変速比にある時の、前記第１直径とは異なっ
    た第２直径(404) とを備えているカム表面部分を設けて
    おり、前記パイロット手段は、前記カム表面部分と係合
    するカムフォロワレバー(412) を有していることを特徴
    とする請求項６記載の弁アセンブリ。
  8. 【請求項８】連結位置及び非連結位置を備えた主変速部
    (12)が、選択可能な高速比（直接比）及び選択可能な低
    速比（減速）を備えた補助変速部(14)に直列に接続され
    ており、前記比の各々が同期ジョークラッチアセンブリ
    (92/128)によって連結可能である複式変速機(10)の補助
    変速部(14)用の加圧流体作動式シフトアクチュエータ(2
    20) を制御するための制御装置(300/400) に用いられる
    弁アセンブリ(310) であって、 前記アクチュエータ(220) は、第１室(224A)を形成する
    第１ピストン面(224) 及び第２室(222A)を形成する第２
    ピストン面(222) を備える面積差ピストン(221) を有
    し、前記第１ピストンの表面積が前記第２ピストン表面
    の面積(a222)よりも大きくなっており、前記第１室(224
    A)を加圧すると、前記アクチュエータが前記同期クラッ
    チアセンブリを前記高速比に連結させ、前記第２室(222
    A)を加圧すると、前記アクチュエータが前記同期クラッ
    チアセンブリを前記低速比に連結させるようになってお
    り、 前記制御装置は、前記主変速部の現在の連結または非連
    結状態を表す手段(204、210) と、所望の補助部比を選択
    するためのスイッチ手段（98/98A/412) と、加圧流体の
    共通源(234) と、排気部(EX)とを含んでおり、 弁体(342) は、弁スプール(348) が摺動可能に密着状態
    で収容するための軸方向の弁孔(346) を形成し、さら
    に、前記弁孔に開放した４つのポートを備え、第１ポー
    ト(316) は前記排気部に接続され、第２ポート(318) は
    前記流体源に接続され、第３ポート(320) は前記第２室
    に接続され、第４ポート(322) は前記第１室に接続され
    ており、前記弁スプールは、前記第１及び第３ポート間
    及び前記第２及び第４ポート間を流体連通させる前記弁
    孔内での第１軸方向位置(324) と、前記第１及び第４ポ
    ート間及び前記第２及び第３ポート間を流体連通させる
    前記弁孔内での第２軸方向位置(326) と、前記第２、第
    ３及び第４ポート間を流体連通させ前記第１ポートを他
    のポートから遮断する第３位置(328) とを備えているこ
    とを特徴とする弁アセンブリ。
  9. 【請求項９】前記弁は、第１位置へ常時(330) 付勢さ
    れ、また前記セレクタに応答して前記弁を第１位置から
    第２位置へ移動させるパイロット手段(352/412) と、前
    記主変速部の現在の連結または非連結状態を表す手段と
    協働して、前記主変速部が連結状態にある時に前記弁を
    第１位置から第３位置に付勢するオーバライド手段(33
    2) とを備えていることを特徴とする請求項８記載の弁
    アセンブリ。
  10. 【請求項１０】さらに、前記主変速部の現在の連結また
    は非連結状態を表す手段と協働するラッチ手段(360,36
    2,364,366) を有しており、前記主変速部が連結状態に
    ある時に前記第１位置から前記第２位置へ、前記第３位
    置から前記第２位置へ、また前記第２位置から前記第１
    または第３位置へのいずれかの前記弁の初期移動を禁止
    するようにしたことを特徴とする請求項８または９記載
    の弁アセンブリ。
  11. 【請求項１１】前記ラッチ手段は、前記第１位置から前
    記第３位置への、または前記第３位置から前記第１位置
    への前記弁の移動を禁止しないことを特徴とする請求項
    １０記載の弁アセンブリ。
  12. 【請求項１２】前記主変速部は、前記主変速部が連結し
    ている時の第１軸方向位置及び前記主変速部が連結して
    いない時の第２軸方向位置を有する、少なくとも１つの
    溝(210) 及び隣接ランドを備えた軸(204) を設けてお
    り、前記主変速部の現在の連結または非連結状態を表す
    手段が、第１位置及び第２位置間を移動する前記溝及び
    隣接ランドによって変位可能な部材(332) を備えている
    ことを特徴とする請求項８または９記載の弁アセンブ
    リ。
  13. 【請求項１３】前記パイロット手段は、前記弁に連動し
    たピストン(352) が摺動可能に収容されているシリンダ
    (354) と流体連通している、選択的に加圧及び排気され
    るパイロット導管(236) を圧縮し、前記セレクタ(98)に
    よって前記パイロット導管が選択的に加圧及び排気され
    ることを特徴とする請求項９記載の弁アセンブリ。
  14. 【請求項１４】前記弁スプールは、弁孔内を所定の軸方
    向へ第１軸方向位置から第２の最も軸方向に変位した位
    置へ軸方向移動可能であり、第１弁位置は、前記弁スプ
    ールが第１軸方向位置にある状態に、第２弁位置は、前
    記弁スプールが第２軸方向位置にある状態に、第３弁位
    置は、前記弁スプールが前記第１及び第２軸方向位置の
    中間の軸方向位置にある状態に、それぞれ対応している
    ことを特徴とする請求項８記載の弁アセンブリ。
  15. 【請求項１５】さらに、前記弁スプールを前記第１軸方
    向位置へ常時付勢している付勢手段(330) と、前記セレ
    クタに応答して前記弁スプールを前記第２位置へ付勢す
    るパイロット作動手段(352/355/412) と、前記主変速部
    の連結または非連結状態を表す前記手段に応答して、前
    記主変速部が連結状態にある時に前記弁スプールと係合
    してそれを第１軸方向位置から第３軸方向位置へ軸方向
    変位させるオーバライド手段とを有していることを特徴
    とする請求項１４記載の弁アセンブリ。
  16. 【請求項１６】前記付勢手段はばねであり、前記パイロ
    ット作動手段はピストンであり、前記オーバライド手段
    は、軸方向位置で前記主変速部の連結または非連結状態
    を表す軸(204) に設けられたランド及び溝(210) に一端
    部が係合するレバーであることを特徴とする請求項１５
    記載の弁アセンブリ。
  17. 【請求項１７】前記付勢手段はばねであり、前記オーバ
    ライド手段は、軸方向位置で前記主変速部の連結または
    非連結状態を表す軸(204) に設けられたランド及び溝(2
    10) に一端部が係合するレバー(352) であることを特徴
    とする請求項１５記載の弁アセンブリ。
  18. 【請求項１８】前記軸(204A)は、前記変速機が高速の補
    助部変速比にある時の第１直径(402)と、前記変速機が
    低速の補助部変速比にある時の、前記第１直径とは異な
    った第２直径(404) とを備えているカム表面部分を設け
    ており、前記パイロット手段は、前記カム表面部分と係
    合するカムフォロワレバー(412) を有していることを特
    徴とする請求項１７記載の弁アセンブリ。
  19. 【請求項１９】さらに、前記ハウジング内を半径方向に
    移動可能な止め部材(362) と、 前記弁スプールが第１及び第３軸方向位置間にある時に
    前記止め部材と整合する、前記弁スプールに形成された
    第１の細長い止め溝(364) と、 前記弁スプールが第２軸方向位置にある時に前記止め部
    材と整合する第２止め溝(366) と、 前記止め部材を半径方向に移動可能にする第１位置、お
    よび前記止め部材を半径方向内向きに付勢して整合溝に
    はめ込む第２位置を備えたコレット部材(360)とを備
    え、前記コレットは前記第１位置へ弾性的に付勢され
    て、前記主変速部が連結状態にあることに応答して前記
    第２位置へ変位することを特徴とする請求項１４ないし
    １８のいずれかに記載の弁アセンブリ。
  20. 【請求項２０】前記オーバライド手段が前記コレットを
    第１位置から第２位置へ移動させることを特徴とする請
    求項１９記載の弁アセンブリ。
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