JPH05502091A - 遊星歯車装置 - Google Patents

遊星歯車装置

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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】 ダ奥か1g目 /¥ID−f− この発明は、遊星歯車装置に関し、特に、排他的にではないけれども、トラクタ ーの伝動装置に用いられる装置に関する。
同日の、一緒にm続している英国特許出願第9017921.9号は、遊星歯車 列及びクラッチを包含する遊星歯車装置を開示しクレームしているが、これは、 或る組合せで操作されるときに複数の実質的に均等に離間しているが比較的に密 接にグループ化される比を与える。該遊星歯車装置は、付加のギヤボックスと共 に用いるトラクター伝動装置の入力段として用いるのに特に適した多比勤カシフ ト装置を提供するように設計されている。
本発明の目的は、動作比の制御のための単純であるが効率的な装置を有する上記 の一緒に継続している英国特許出願に記載されている種頚の遊星歯車装置を提供 することである。
よって、本発明により、複数の動作比を提供する、複数の流体圧作動比接続クラ ッチを有する歯車装置が提供され、この歯車装置は、・ 各流体圧作動クラッチ について一つずつの、複数の流体圧作動クラッチ・アクチュエータと、 ・ 各流体圧作動アクチュエー夕について一つずつの、複数の2位置・流れ反転 バルブとを包含し、 ・ 該バルブは、当該直列接続中の最後のバルブの下流側に接続された少なくと も一つのアクチュエータと、該接続の各バルブ間に接続された少1!<とも一つ のアクチュ工一夕とに流体圧的に直列に接続されおり、更に、一度に一つのバル ブの作動状態を変化させることによって、J!歯車装置の作動比を、該装置によ り提供される次の隣接する比に、該装置の比の範囲全体にわたって漸進的に変え ることが出来る様に、該バルブの作動シーケンスを制御するバルブ制御手段を包 含することを特徴とする。
上記の一緒に継続している英国特許出願による遊星歯車装置においては、使用可 能な比を比の順序で上下するときには、使用可能な比の全範囲を順次に変化する ことが該クラッチの動作により真に二進的に行えない様に(即ち、一つのクラッ チだけの加圧状態を変えることによって全ての隣接する比と比の間を変化するこ とが出来ない様に)或る隣接する比と比の間を変化するときには両方のクラッチ の加圧状態を変化させる必要がある。
本発明の歯車装置は、該バルブのうちの一つだけの位置を変える単一の動作によ り両方のクラッチの加圧状態を変更できる様にし、従って制御システムを、その 制御を大いに簡単化する二進的態様で脊効に操作出来る様にすることによって上 記の因難を克服する。
第1及び第2の流体圧作動比接続クラッチを有する歯車装置においては二つの流 れ反転バルブが直列に設けられ、その直列中の最後のバルブは3ボート・バルブ で他方は4ボート・バルブである。
該第1流体圧作動クラッチは第1のバ不接続クラッチと対にされることが出来、 該第2流体圧作動クラッチは第2のバネ接続クラッチと対にされることが出来る が、各々の対の圧力作動クラッチが接続するときにそれぞれの対のバ不接続クラ ッチが自動的に切断されると共に、その逆も行われて、4個の接続クラッチ状態 を提供することとなる様に構成される。
この様な装置は、第1及び第2のクラッチの加圧状態を単に制御することによっ て四つの比の全ての間で全出力で比を変更出来るようにする動力シフト能力をも たらすように構成されることが出来る。
別の鋼製では、該歯車装置は、その四比セクションの中に直列に追加の2比セク ションを包含しており、前記の追加の2比セクションは、第3の流体圧作動クラ ッチと、その2個の追加の比を接続するための第3のバネ接続クラッチと、該第 3流体圧作動クラッチのためのアクチュエータを制御する第3の流れ反転ノイル ブとを包含する。
上記装置の一つの形では、その追加の2比セクションの流体圧作動クラッチは該 直列接続中の最後のバルブの下流側に接続され、他の2個のクラッチ・アクチ二 エー夕は、一つは第2のバルブと最後のバルブとの間に、他の一つは第1のバル ブと第2のバルブとの間に、それぞれ接続される。
上記の装置の他の形では、該4比セクションのクラッチ・アクチュエー夕の一つ は該直列接続中の最後のバルブの下流側に接続され、該4比セクションの他方の クラッチ・アクチ二二一タは第2バルブ及び最後のノイルブの間に接続され、該 2速セクションの流体圧作動クラッチのアクチコエー夕は第1ノイノレブ及び第 27イノレブの間に接続される。
上記装置の更に別の形では、該4比セクシヨンのアクチュエータの一つは該直列 接続中の最後のバルブの下流側に接続され、該4比セクションの他のクラッチ・ アクチュエータは第1バルブ及び第2バルブの間に接続され、該2比セクシヨン の流体圧作動クラッチのアクチュエータは第2バルブ及び最後のバルブの間に接 続される。
好ましくは本発明の遊星歯車装置において、該バルブ制御手段は、2個の流体圧 作動クラッチの接続状況の変化を必要とする隣接する比と比の間で変化するとき に、その二つのクラッチの接続/切断が、若し他の経過的な比状態が該比変化時 に接続されれば、それが所望の比変化と同じ方向(即ち、上向き又は下向き)に 動いている比状態であることを保証するべぐ順序つけられることを保証する。
例えば、遊星歯車装置が増大する比A、B、 C,Dを持っていて、両方のクラ ッチの接続状況の変化を必要とする比B及び比Cの間で変化が行われる場合には 、経過的な比状況が瞬間的に接続されるならば、それは、急にぐいと動く運動( ジャーク)をなるべく小さくするために、状!l八では1シ<で状!!Dである ことを保証するべく該順序っけが制御される。
同様に、CからBへと変化するときには、該順序づけは、何らかの経過的比が瞬 間的に接続されるならば、それが、ジャークをなるべく小さくするために、状! !Dではなくて状態Aであることを保証する。
この順序づけは、加圧流体の流れを、クラッチ・アクチュエータ、該アクチュエ ータの容積、及び該クラッチ内の自由な遊びに慎重に適合させることにより達成 されることが出来る。クラッチの自由な遊びは、一連の製造許容誤差に依存する ことを考慮すると、制御するのが困難であるので、自由な遊びが繰り返しに適し ていて全ての歯車装置について設計範囲内に維持されることが出来る様にするた めに各クラッチを正確にンムを使用する必要があるであろう。
本発明の他の面に従うと、上記の順序づけ思想が、該装置の作動比の接続のため にクラッチを採用する歯車装置に適用され、該クラッチは対を成してグループ化 され、その各対は流体圧作動クラッチと、その対の相手方の流体圧作動クラッチ が接続するときに自動的に解放されるバネ使用クラッチとから成り、この歯車装 置では、隣接する比と比の間での比変化が2個の流体圧作動jラッチの接続状況 の変化を必要とするときには前北の2個のクラッチの接続/切断は、該比変化時 に他の経過的比が接続されるならば、それは、畝上に略述した様に所望の比変化 と同じ方向(即ち、上向き又は下向き)に動く比状況となることを保証するべく 順序づけられる。
本発明の更に他の面に従うと、第1歯車装置(例えば、図1及び図5の遊星歯車 装置P)が成る比のグループを提供し、該第1装置と直列に配置された第2歯車 装置(例えば図2の主ギヤボックス)が、該第1歯車装置の提供する比のグルー プの数を増大させる複数の別の比を提供する様になっている車両伝動装置が提供 されるが、第2歯車装置の比は、関連する車両を操作する必要のある如何なる速 度でも、該車両の運転者が、該第1歯車装置の提供する比のグループの一つの中 間比により所要の操作速度が提供される様に該第2歯車装置の比を選択出来るこ とを保証するために、第1歯車装置の提供する比の隣接するグループ間に著しい 重なりを提供するように選択される(図8を見よ)。
本発明は、上記の全ての歯車装置のための作動システムも提供する。
ここで、本発明のいくつかの実施例を、下記の図面を参照して例として説明する 。
図面において、 図1は4比・遊星歯車装置の略垂直断面図である。
図2の遊星歯車装置を包含するトラクター伝動装置の略図である。
図3は、図1の遊星歯車装置の各比についての各クラッチの接続状況を示す表で ある。
図4は、図1の遊星歯車装置のクラッチのための作動システムの略図である。
図5は、図」の遊星歯車装置の実働型の垂直半断面図である。
図6a及び図6bは、該歯車装置の比RAとRBとの間の変更に関わるステップ を示す。
図7aS図7b、図7C及び図7dは、該歯車装置の比RB及びRCの間の変更 に関わるステップを示す。
図8は、図1の遊星歯車装置を使用するトラクター伝動装置についての前速図を 示す。
図9は、8比・遊星歯車装置の略垂直断面図である。
図10は、図9の歯車装置の比を選択するのに使われるクラッチ及びノクルブの 状況の表である。
図11は、図10の表に従う図9の歯車装置の比の部分についての制御回路の略 図である。
図12は、図9の歯車装置の別の形の比を選択するのに使われるクラッチ及びバ ルブの状況の表である。
図13は、図12の表に従う図9の歯車装置の比の選択のための制御回路の略図 である。
図14は、図9の歯車装置の更に別の形の比を選択するのに使われるクラッチ及 びバルブの状況の表である。
図15は、図44の表に従う図9の歯車装置の比の選択のための制御回路の略図 である。
図1及び図2を参照すると、これらはトラクター伝動装置を略図示しており、こ の装置ではエンジンEは、差動歯車装置D1及びD2、主クラツチC1遊星歯車 装置P、主ギヤボックスG、及び伝達ボックスTを介して前輪W1及び後輪W2 を駆動する。主ギヤボックスGは一般的には4比と前方向/逆方向選択列を有し 、また、図2に点線で示されている高/低範囲設備H/Lも包含することが出来 る。
遊星歯車装置P(これは、前述した一緒に継続している英国特許出願の主題であ る)は人力シャフト10と、同軸の出力シャフト11と、第1遊星歯亜列12及 び第2遊星歯車列13とを有する。
第1遊星歯車列12は、環状歯車14、太陽歯車15、及び、環状歯車14及び 太1i11i1車15と噛み合う遊星歯車16を包含し、遊星キャリヤー17に 担持されている。同様に、第2遊星歯車列13は、環状歯車18、太陽歯車19 、及び、遊星キャリヤー21に担持された遊星歯車20を包含する。
環状歯車14は入力シャフト10と結合され、遊星キャリヤー17は出力シャフ ト11と結合され、太陽歯車15は遊星キャリヤー21ど結合されている。
該遊星歯車装置は4個のクラッチも含む。第1クラツチC1が設けられていて、 これは、接続したときに環状歯車18を該歯車装置のハウジング22につなぐ。
第2クラツチC2は、接続したとき、太陽歯車19をハウジング22につなぐ。
第3クラツチC3は、接続したとき、太陽歯車19を巳カシャフト11につなぎ 、第4クラツチC4は、接続したとき、人力シャフト10を環状歯車18につな ぐ。
第1クラツチ及び第4クラツチと対として作動し、第4クラツチC4はベルヴイ ル・スプリング(ballville sρring)23によりノく本接続さ れるが、このスプリングは現状歯車18に付随する摩擦要素24を、大カンヤフ 目0に付随する摩擦要素25と接触させる。第1クラツチC1は、環状歯車18 に付随する摩擦要素27を押圧してハウジング22に取りつけられた要素28と 接触させる環状ピストン26の形のアクチュエータにより液圧的に接続される。
第1クラツチC1は、クラッチ接続圧力FAを、環状ピストン26の背後のチャ ンバ29に加えることにより接続される。
チャンバ29が加圧されて第1クラツチC1を接続するとき、これは、バルブイ ル・スプリング23の作用に抗して摩擦要素24を自動的に動かして第4クラツ チC4を切断することが理解されよう。
同様にして、第2クラツチC2と第3クラツチC3とは対として作動し、第3ク ラツチC3は、出力シャフト11及び太陽歯車19にそれぞれ付随するクラッチ 要素31及び32を接触させるバルブイル・スプリング30によりバネ接続され る。第2クラツチは、太陽歯車19及びハウジング22に付随するクラッチ要素 34及び35を接触させる環状ピストン33の形のアクチュエータにより液圧的 に操作される。クラッチC2は、ピストン33の背後のチャンバ36にクラッチ 作動圧力PBを加えることにより接続される。第2クラツチC2が接続すると、 バルブイル・スプリング30の作用に抗して第3クラツチC3が切断される結果 となることも理解されよう。
上記遊星歯車装置の利点の一つは、2個の環状歯車14の歯の数が、2個の太陽 歯車15及び19と、噛み合う遊星歯車16及び20の歯の数と同じであり得る ということである。これにより、遊星歯車装置の構成が大いに簡単になると共に 、製造コストが著しく減少する。
解説している特別の例においては、環状歯J[14及び18は94個の歯(下記 の式ではraJという項が使われている)を備えており、太陽歯車15及び19 は58個の歯(下記の式ではrsJという項が使われている)を備えている。
該遊星歯車装置の四つの作動比は、以下に説明するようにして得られる。得られ る比について引用されたいろいろな式は2個の環状歯車、2個の太陽歯車、及び 噛み合う遊星歯車が畝上の様に同数の歯を有するときに当てはまる式である。
クラッチC1及びC2が接続しクラッチ03及びC4が切断された状態に保たれ るように液圧をチャンバ29及び35に加えることにより第1クラツチ01及び 第2クラツチC2が接続されたときに第4の比へが得られる。この状態において 太陽歯車19及び環状歯車18は共に該歯車装置のノλウジング22につながれ るので、第2遊星歯車列13は完全にロックされ、比RAは式RA=a/ (s +a) =94/ (58+94)=、6184で与えられる。への比であるときには、 動力の全部が第1遊星歯車列12を通じて伝達され、第1クラツチC1における トルクはエンジン・トルクの38.16%であり、クラッチC2におけるトルク はエンジン・トルクの23.54%である。
第2の比Bは、第1クラツチC1及び第3クラツチC3が接続しているときに得 られる。この状態では、太陽歯車19は出力シャフト11に連結され、環状歯車 18はハウジング22に連結される。この状態では太陽歯車15及び遊星キャリ ヤー21は一緒に回転し、比RBは式 %式% で与えられる。範囲RBにおいて、クラッチC1のトルクはエンジン・トルクの 38.16%であり、クラッチC3のトルクはエンジン・トルクの2354%で ある。
比Bは、比へより17.04%速い出力速度を与える(比Aは比Bより1456 %だけ低い)。
第3の比RCは、クラッチC2が接続していてクラッチC4が接続しているとき に得られる。この比では、環状歯車は大力シャフト10と連結され、太陽歯車1 9はハウジング22と連結される。その結果として、遊星キャリヤー21と太陽 歯車」5とは 94 (94+58> =、6152X(大カンヤフト10の速度)の速度で回転する。
1.1704 =、8544 で与えられる。
比RCであるときには、クラッチC4のトルクはエンジン・トルクの27.62 %であり、クラッチC2のトルクはエンジン・トルクの17.04%である。比 RCは、比Bより18.04%速い出力速度を与える(比Bは比Cより15.3 %だけ低い)。
第4の比RDは、クラッチC3及びクラッチC4が接続しているときに得られる 。
この状態では、1状歯車18は入力シャフト10に連結され、太陽歯車19は出 力シャフト11に連結されるので、2個の遊星歯車列12及び13は強制的に同 一速度で回転させられて該遊星歯車装置を通じて直接駆動比を、従って比RD= 1を与える。
比RDにおいては、クラッチC4のトルクはエンジン・トルクの27.62%で あり、クラッチC3のはエンジン・トルクの1704%である。
比RDはバルブイル・スプリング23及び30により完全に機械的に接続される ので、たとえ液圧的又は電気的故障があっても該遊星歯車装置はなお比RDで機 能することも分る。車両がその基地から成る距離だけ離れて故障しても、この特 徴はr家に連れ帰る」便宜(“get yo、u homa”facility )を与えるので、重要な実用的特徴である。
よって、該遊星歯車装置実質的に均等に離間していて比較的に密接にグループ化 された比、61841.72381.8544及び1をもたらすものであり、こ れは、主ギヤボックスGで適切に選ばれた比と組み合わされたときには、トラク ター伝動装置の作動比の良好な展朋を与える。
四つの比A、B、 C,Dの各々についてのクラッチ状況が図3に表の形で示さ れている。図3から分る様に、一度に唯一のクラッチの加圧状態を変えるだけで 全ての隣接の比と比の間で変更することは不可能であるので、該クラッチ接続状 況は真の二進態様では変化しない。クラッチのこの非二進動作はクラッチCI及 びC4の制御のための作動システムの設備を著しく複雑化し、それは、本発明が 関連する様な作動システムの設備である。
図4は、クラッチ01及びC2の制御に適する作動システムを略図示する。該シ ステムは、直列に接続された4ボート・2位置・流れ反転バルブ50と、3ボー ト・2位置・流れ反転バルブ51とを包含する。両方のバルブが、それぞれのバ ネ50a及び51aにより第4位置へバイアスされていて、付随のソレノイド5 0b及び51bによってそれぞれの第2位置へと移動可能である。ソレノイド5 0b及び5ibは、比選択レバー55により動かされるカム54により操作され るスイッチ52及び53によって制御される。
該直列接続中の第4バルブ50は、ポンプPから加圧流体が供給され、容器57 に流体を戻すダンプ・ライン56に接続されている。バルブ50はバルブ5Iに 第」ライン58及び第2ライン59を介して接続されており、これも第1バルブ 50をクラッチC1のアクチュエータの操作チャンバ29に接続する。クラッチ C2のアクチュエータの操作チャンバ36は第3ライン60によりバルブ51の 下流側に接続されており、これは該直列接続中の最後のバルブである。
図4は付随の遊星歯車装置における比RDを選択する位置にある作動システムを 示す。この状態で、両方のスイッチ52.53の操作ロッド52a及び53aは カム54の低位置1及び2に対向しているので、スイッチ52及び53は開いて いて付随のソレノイド50b及び51bは作動されていない。よって、バルブ5 0及び51は、それぞれに付随するバネ50a及び51aによって図4に示され ている位置にバイアスされる。
図3を考察すれば、比RDを接続するためには両方のクラッチCI及びC2を切 断しなければならないことが分かろう。これは図4に示されている状態であり、 この場合には両方の操作チャンバ29及び36がダンプ・ライン56と接続され ているので、クラッチC1及びC2は接続しておらず、比RDの状態は、接続し ているクラッチ63及びC4により得られる。
比RDから比RCに変更するには、選択レバー55を位置Cへ動かす必要があり 、これはスイッチ53の操作ロッド53aに対向するカム54上の高位置3を動 かしてスイッチ53を閉じる。カム54上の低位置2は、今、スイッチ52の操 作ロッド52aに対向するので、スイッチ52は關いたままである。
ソレノイド51bが作動させられてクラッチC2の操作チャンバ36を経由ライ ン58及び60により加圧し、ソレノイド50.bは作動しないままで、クラッ チCIの作動チャンバ29とダンプ・ライン56との接続を保つ。
この様にして、比RCは、ソレノイド・バルブ51だけの作動位置を変えること によって接続される。
比RCとRBとの間で変更するには、クラッチC1の操作チャンバ29を加圧す ると共にクラッチC2の操作36の口を開ける必要がある。該クラッチ操作チャ ンバの両方の加圧状態のこの変化は、カム54上の高位置3及び4が操作ロッド 52a及び53aにそれぞれ対向して両方のスイッチ52及び53が閉じられて いるときに図4に示されているB位置へ選択レバー55を移動させることによっ て達成される。
斯くしてソレノイド50b及び51bは共に作動させられ、ライン59はバルブ 50を介して供給源Pから加圧されてクラッチC1を作動させ、そしてライン5 8及び60は今やバルブ50及び51を介してダンプ・ライン56と接続されて いる。斯くして両方のクラッチC1及びC2の加圧の状態が変更されて比RBが 得られる。
比RBから比RAを得るために、選択レバー55は図4のA位置へ動かされ、こ こでカム54の高位置4は操作ロッド52aに対向し、該カムの低位置5は操作 ロッド53aに対向する。この状態でスイッチ52は閉じられていてスイッチ5 3は開いている。斯くしてライン59はバルブ50を介して供給源Pから加圧さ れたままでクラッチC1を操作し、ライン59は今やバルブ51を介してライン 60と接続されてクラッチC2も加圧する。斯くして比RAは接続される。
該選択レバーを位WLAから図4に示されている位置りへ動かすことによって比 R斯くして、図4に示されている作動システムは、制御スイッチ52及び53の 状態を一度に一つ各隣接比変化間で変化させることによって該遊星歯車装置を二 進的に制御することの出来る構成を提供する。
図3から、クラッチC1の加圧状態が変化するときには、クラッチC2の状態も そうなり、従ってクラッチC1は、両方のクラッチの状況を変化させる4ボート ・バルブ50を介して制御されることが分る。図3も、クラッチC1とは無関係 にクラッチC2の状態を変化させる必要があり、従ってこれが3ポート・バルブ 51により制御されることを示す。
比RA及びRBtl!びに比RC及びRDの間の変化は、クラッチC1及びC2 の一方の状況の変化を必要とするだけであり、従って比較的に達成しやすく且つ 制御しやすいということが畝上の記述と図3の考察とから理解されるであろう。
しかし、比RB及びRCの間での両方向の変化はクラッチ01及びC2の両方の 状態の変化を伴い、これは、クラッチC1及びC2の接続/切断が適切に順序づ けられなければ、重大な問題を引き起こす可能性がある。
例えば図3を考察すると、RBからRCへの比の変化が行われていて、C1が解 放される前にクラッチC2が接続されれば、比RAが瞬間的に選択され、これが 該伝動装置の動作にひどいジャークを引き起こすことが分る。
同様に、比RCをRBに変えるときに、若しクラッチC1が接続される前にクラ ッチC2が切断されると、比RDが瞬間的に接続され、これもひどいジャークを 引き起こす。
斯くして、望ましくない比が瞬間的に接続することから生じるぎくしゃくした接 続の上記した可能性を除去するために、クラッチC1及びC2の接続/切断の順 序つげは、比RBからRC^、上向きに変化するときに、クラッチC2が接続さ れる前にクラッチC1が切断されるので、若し他の比が瞬間的に接続されるとす れば、それは比較的に高い比R,Dであり、比RB及びRCの間の所望の比変化 と同じ方向(即ち、上向き)に動いていることとなるように行われる。これによ り、比変化のジャーク(ぎくしゃくした変化)が実際上除去される。
同様にして、比RCからRBへ下向きに変化するとき、クラッチC1及びC2の 順序づけは、クラッチC2より前にクラッチC1が瞬間的に接続されるので、若 し他の比を接続する傾向があるとすれば、それは比較的に低い比である比RAで あり、従ってRCからRBへの所望の比変化と同じ方向(即ち、下向き)である こととなる様に行われる。これも、比のぎくしゃくした変化を実際上除去する。
比RB及びRCの間で変化するときのクラッチ01及σC2の状況の変化の上記 順序づけは、クラッチCI及びC2の操作チャンバ29及び36から出入りする 流体の流量を慎重に調整し、これらの操作チャンバの容積を調整し、該遊星歯車 装置の4個のクラッチの全てにおける自由遊びを慎重に調整することにより達成 される。
図5を参照すると、これは、図1に示されている遊星歯車装置の実働型の垂直半 断面図であり、この場合には各クラッチは多板型のクラッチであり、図1に関し て上記した素子と同等の素子には同様の番号が付されている。
上記した様に、比RBから比RCへ上向きに変化するときには、クラッチC1及 びC2の状態の変化の順序づけは、クラッチC2が接続される前にクラッチC1 が切断されることとなる様に行われる。換言すれば、クラッチC2における自由 遊びを塞ぐためにクラッチC2のピストン33を移動させるのにかかる時間は、 クラッチC1のピストン26を充分に動かしてクラッチC1を実際上切断するの に要する#f間より長くなければならない。C1を実際上切断する運動は、対に なっているクラッチC4の自由遊びと同等である。
この順序つけ要件は、数学的に下記の様に表現することが出来る:(AC2XD C2)/IC2≧(ACIXFC>10CIここで AC2= 圧力にさらされ るクラッチC2のピストン33の表面積。
A、C1= 圧力にさらされるクラッチC1のピストン26の表面積。
DC2= クラ1チC2の接続時のピストン33の接近行程。
Fe2 = クラッチC4の接続の前の自由遊び。
IC2= クラッチC2の接続中のチャンバ36中への流体流量。
OCI = クラッチC1の切断時のチャンバ29からの流体流出量。
距離DC2及びFe2には図5において印が付されている。
流量r02及びOCIは、図4に示されている液圧回路の設計により画定される ことが分る。クラッチC1からの流れOCIは一つのバルブ50を通って流れる のに対して、クラッチC2への流れIC2は二つのバルブ50及び51を通って 流れることが図4から分る。斯くして、クラッチC2について出入りする流れは 、クラッチC2について出入りする流れより大きくなりがちである。これは、上 記の数学的関係を維持するのに役立つ。必要ならば、固定式又は可変式の絞り1 00をチャンバ36への供給ラインに配!して、流量の差を更に強調することが 出来る。
残念なことに、ACI及びAC2は、所望の関係に反している。DC2及びFe 2も!a造許容誤差で変化するので、これらの距離についての設計数値を確実に 達成するように各装置にシムを使用しなければならない。
上記した様に、比RCから比RBに変化するときには、クラッチCI及びC2の 状態の変化の順序づけは、クラッチC2が切断される前にクラッチC1が瞬間的 に接続されなければならないことになる様な順序潰である。換言すると、クラッ チC1における自由遊びを吸収するためにピストン26を動かすのに要する時間 は、クラッチC2を充分に切断するためにピストン33を動かすのに要する時間 よりは短くなければならない。クラッチC2を切断するピストン33の運動は、 対になっているクラッチC3の自由遊びと同等である。
この順序づけ要件は、数学的に下記の様に表現できる:(AC2xFC3)10 C2≧(ACl xDCl、)/IC1ここで Fe2 : クラッチC3の接 続の前の自由遊び。
DC1= クラッチC1の接続時のピストン26の接近行程。
OC2= クラッチC2の切断時のチャンバ36からの流体流出量。
ICI = クラッチCIの接続時のチャンバ29への流体流入量。
流量OC2はIC1より少ないので、RBからRCへの変化についての以前の所 望の関係とは何らの矛盾もない。この場合にも、距離FC3及びDCIが各装置 において設計値に維持される様に/ムを使用する必要がある。
比RA及びRBの間での変化に伴う実際のステップが図6a及び図6bに略図示 されている。両方の場合にピストン33への加圧だけが解除されなければならな いので、同じシーケンスが比RC及びRDの間の変化にも当てはまる。
比RAでは、ピストン33は16バールに加圧される。クラッチC2は、12バ ールという低い圧力でエンジンが見る最大トルクの1,8倍を伝達することが出 来る。
オペレータがレバー55を位置へから位置Bへ動かすとき、バルブ51はチャン バ36を容器57に接続し、約0. 1秒間持続する第1ステツプ中に、クラッ チ板101 (図5を見よ)はバネ30の作用を受けてクラッチC3の自由遊び Fe2を吸収する。この位置においてチャンバ36内の圧力は約10バールであ り、クラッチC2は、エンジンの最大トルクにほぼ等しい静トルクを伝達してい る。
0.01秒間持続する非常に短い第2のステップにおいては圧力は10バールか ら1バールに低下する。10バールでピストン33が及ぼす力はバネ30の力と 等しいので、クラッチC3にかかるトルクはゼロである。1バールでクラッチC 3は完全に接続する(1バールは、クラッチC2のリターン・スプリングを釣り 合わせるのに必要な圧力である)。このステップ時に、クラッチC2が滑り始め る(約7バールで)までクラッチC2の静トルクは減少し、クラッチC3の動ト ルクは増大し、比が変化する。
これら二つの圧力の間(10バールから1バールまでンではピストン33は理論 通りには動かないので、発生する変位はクラッチ板の機械的歪みなどによって決 まる。
この理由から、比を変化させるのに必要な時間は短く、その結果として比例流れ ノイルブを使用する必要無しに一つのクラッチから他のクラッチへ明確に且つ短 く荷重が伝達されることになる。
変化の第3の最終ステップにふいて、チャンバ36内の圧力は1から0バールに 落ち、ピストン33はリターン・スプリング102の作用により戻されてクラッ チC2の接近行程DC2を確立する。荷重に依存する車両を加速するのに必要な エネルギーが消費されるまでクラッチC3は滑り続ける。
同じ3ステツプ変化シーケンスが比RBとRCとの間の一層複雑な変化に該当し 、図7a、b、c、dに略図示されている。
上記した様に、液圧クラッチC1及びC2の最大トルクは16バールの圧力で得 られる。クラッチ03及びC4における自由遊びFe2及びFe2を吸収するの に要する時間は約061秒であるので、接続するクラッチが滑るときにトルクが エンジン・トルク程度であるので良好な漸進的で滑らかな液圧クラッチへの荷重 伝達がこの時に起こる。
上記の遊星歯車の重要な特徴は、該遊星歯車の部分をケーシングにつなぐ作用を する非回転型ピストン26及び33を両方の液圧操作クラッチC1及びC2がそ れぞれ使用することである。これは、応答時間を短くすると共に、非回転型ピス トン・シールを使用するために信頼性が向上し、コストが低くなる。
また、該クラッチ間での荷重の伝達の制御は該システムの機械的設計に組み込ま れるので、i雌な電子的又は液圧制御システムは不要である。
図8は、4速ギヤボツクスGに接続された図1及び5に示されている遊星歯車装 置についての加速チャートを示しており、このギヤボックスは、与えられた例に おいて30に、p、h、より少し上までの32前進速度を提供するために高/低 範囲変更段H/Lを包含する。遊星歯車装置と、2速度範囲変更役を有する主ギ ヤボックスとのこの組合せは、トラクター伝動装置のための特に適切な全体的グ ループ化をもたらす。
図8から分る様に、比1が主ギヤボックスで接続しているとき、該遊星歯車装置 の比RA、、RB、RC及びRDの間で変更することにより約0〜3.25Kp hにわたる速度で駆動することが可能である(図BのIIPを見よ)。同様に、 主ギヤボックスで比2が接続していて該遊星歯車装置が比RAとRDとの間で変 更されるときには、約0.75〜4.75Kphの速度範囲がカバーされる(図 8のaQを見よ)。図8の線R及びSは、主ギヤボックスで比3及び4ヴ接続さ れて該遊星歯車装置がその比RA−RDの間で変更されるときにカバーされる速 度範囲を示す。
図8の上側半分は、該伝動装置の範囲変更役(H/L)がその低範囲比にある時 に得られる16個の速度範囲を示し、図8の下側半分は該範囲変更役がその高範 囲比に変更された時に得られる別の16個の速度範囲を示す。高範囲比における 速度範囲は、上記した低範囲比における速度範囲と同様にグループ化されている ことが分る。
上記したJIP、 Q、R,Sから明らかに、主ギヤボックス比1〜4の各々が 接続されているときに該遊星歯車装置の提供する速度範囲は相当型なり合うので 、トラクターの運転者が何処(例えば図8の上側品分の0〜約8.25Kphの 範囲)で運転しているかに関わらず、運転者は、適切な主ギヤボックス比を選択 することによって、低範囲が接続されているときに該遊星歯車装置が提供する中 間比(例えばRB、RC)の一つで運転するべく取り決めることが出来る。斯く して運転者は、主クラッチCを操作して主ギヤボックスGの比を変更することを 必要とせずに、発生することのある荷重等の変化に対処するために該遊星歯車装 置が提供する速度範囲内で上げ下げすることが出来るべきである。これは、トラ クターで使用するのには特に好都合な構成である。
この明細書全体で使われているクラッチという用語は、遊星歯車の2個の回転可 能部材を一緒に回転させるべく互いに結合させるクラッチC3又はC4プCどの 装置を指し、又は遊星歯車の回転可能部材をグランドに連結する(即ち、回転を 止め又は該回転可能部材を制動する)クラッチC1及びC2などの装置を指すの に使われている。
図1及び5の4比・遊星歯車装置に関して上記した制御原理は、例えば図9の8 速・遊星歯車装置に拡張することが出来るものであり、この装置は図1及び5の 4比・装置と、太陽m本1t]1、遊星歯車」02、環状歯車103及びキャリ ヤー104を有する追加の2速・遊星歯車入力セクション100から成るもので ある。該4比・遊星歯車装置の入力10は環状歯車103に連結されており、入 力105はキャリヤー104を駆動する。
バネ接続クラッチC5が設けられており、このクラッチにおいてバルブイル・ワ ッンヤ−106は、太陽歯車101に付随する摩擦要素107をバイアスして、 キャリヤー104に付随する要素108と接続させて、入力セクション100を 固定して直接駆動比をもたらす。液圧作動クラッチC6は、チャンバ11Gで作 動する環状ピストン109の形のアクチユエータにより接続される。加圧された とき、ピストン109は、太陽歯車101に付随する要素107を、装置のケー シングに付随する要素111に接続して遊星歯車オーバドライブ比を提供する。
4比・装置の場合と同様に、クラッチC5及びC6は対にされていて、クラッチ C6が接続されるときにクラッチC5が自動的に切断され、またその逆も起こる ようになっている。
大カシャフ[05が環状歯車103を駆動しキャリヤー104が4・比人力10 に連結される様に入力セクション100を反転させることにより、アンダードラ イブ比を得ることが出来ることが理解されよう。
下記の関係を有する均等に離間した4個の比を提供するべくIj7i4比セクシ ョンを構成することが出来る。
2速・入力セクションがPl−1の直接駆動比とP2=xのオーバードライブ比 とを提供するように構成されたならば、2比セクション及び4比セクシヨンの組 合せにより提供される8個の比は下記の通りとなる:R1,= RAxPl =  1/x” R2= RAXP2 = l/x” R3= RBxPl = l/x’ R4= RBxP2 = 1/x’°ゝR5= RCXPI = 1/x’ R6= RCXPI = l/x”ゝ R7= RDxPl = 1/x’ =1R8= RDxP2 = 1/x−” ’ =(x図10に示されている表の左側半分は、図9に示されている構成にお いて上記の比を得るための3個の液圧クラッチC1,02及びC6の状況を示す 。図11に略図示されている液圧制御回路を使って、図10の右側半分に示され ている二進バルブ操作シーケンスを得ることが可能である。
この回路は3個の2位置・流れ反転バルブ150.200及び250の直列接続 から成る。各バルブは、付随のバネ151.201及び251により、図11に 示されている位置にバイアスされ、付随のソレノイド152.202及び252 によりその代わりの位置へ移動可能である。バルブ150及び200は4ボート ・/ <ルブであり、バルブ250は3ボート・バルブである。
クラッチC6の操作チャンバ110は、ライン253によりバルブ250の下流 側に接続されている。クラッチC2の操作チャンバ36は第2バルブ200と第 3の又は最後のバルブ250との間に接続され、クラッチC1の操作チャンバ2 9は第1バルブ150と第2バルブ200との間に接続されている。
第1バルブ150の状況が変化すると3個のクラッチの全部の加圧状態が変化す るのに対して、バルブ200の状況の変化はクラッチ02及びC6だけの状況を 変化させることが分る。バルブ250はクラッチC6の状況だけを制御する。
図10の右側半分のバルブ状況チャートから明らかに分る様に、図11の回路は 8比・構成の二進制御を達成するものである。
オーバードライブ比を変えることにより図9に示されている8比・構成について 異なる比の関係の系列全体が可能である。例えば、P1=1の直接駆動比とP2 =x4のオーバードライブ比(又は1/X4の比のアンダードライブ)とを使っ て、一定ステップXを伴う下記の連続する比を得ることが出来る:R1= RA XPI = 1/x3 R2= RBXPI = 1/x” R3= RCXPI = 1/x’ R4= RDxPl = 1 R5= RAxP2 = x R6= RBXP2 = x2 R7= RCxP2 = x’ R8= RDxP2 = x’ 図12の左側半分は、上記の8個の比を得るために必要なりラッチC1,02及 びC6の状況を示し、図13は、図12の右側半分に示されている二進ノクルブ 状況制御を行えるようにする制御回路を示す。
図13においてバノげ150.200及び250が再び直列接続をなして使用さ れているけれども、クラッチC1、C2及びC6の操作チャンバ29.36及び 11ルブ250の下流側に接続され、クラッチCIの操作チャンバ36は第2バ ルフ200と最後のバルブ250との間に接続され、クラッチC6の操作チャン バ110は第1バルブ150と第2バルブ200との間に接続されている。
jJ(1バルブ150の状況の変化は3個のクラッチCL C2及びC6の全て の状況を変化させ、第2バルブ200の状況の変化はクラッチ01及びC2の状 況だけを変化させ、最後のバルブ250の状況の変化はクラッチC2の状況だけ を変化させることが分る。このバルブ構成は、図12の右側半分に示されている 二進バルブ操作シーケンスの実現を可能にするものである。
図9の歯車装置の4比セクシヨンが提供する比が比B及びCの間に大きなステッ プをもたらす様に編成されているならば、その提供される四つの比は次のとおり である: 次に、これを、オーバーライド比P2=xを提供する2速・入力と組み合わせて 下記の8個の均等に離間したシフト比を与えることが出来る:R1= RAXP I = 1/x’ R2= RBXPI = 1/x’ R3= RAxP2 = 1/x’ R4= RBxP2 = 1/x” R5= RCXPI = 1/x R6= RDxPl = 1 R7= RCxP2 = x R8= RDxP2 = x’ 図14の左側半分は、上記の比の系列を得るのに必要なりラッチC1、C2及び C6の状況を与えるものであり、図15は、図14の右側半分に示されている二 進ノイルブ状況系列を使ってこれらのクラッチ状況条件を達成するための液圧回 路を示す。
図15において、バルブ150.200及び250は再び直列に接続されている が、この場合にはクラッチC2の操作チャンノイ36は最後のノイルブ250の 下流側に接続されて右り、操作チャンバ110クラツチC6は最後のバルブ25 0と第2バルブ200との間に接続されており、クラッチC1の操作チャンバ2 9は第1バルブ150と第2バルブ200との間に接続されている。この構成で は、第4バルブ150の状況の変化は3個のクラッチC1,02及びC6の全部 の状況を変化させ、バルブ200の状況の変化はクラッチC6及びC2の状況だ けを変化させ、バルブ250の状況の変化はクラッチC2の状況だけを変化させ る。
図4はバルブ50及び51のソレノイドの動作を制御するために選択レバー55 により操作されるスイッチ装置を示す。マイクロプロセッサは、カム及びスイッ チの構成と置換されて、付随の選択レバーの運動に応じて所要の二進バルブ操作 系列を提供することが出来ることが理解されよう。この様な装置では、例えば、 センサーが咳選択レバーの位置を感知して、この位置を該マイクロプロセッサに 示し、このマイクロプロセッサは適切な出力信号を生成し、この信号は適切なバ ルブ・ソレノイドを起動させる。
カム及びスイッチ、又はその代わりのマイクロプロセッサの制御装置を使って、 図4.11.13及び15に示されている畝上に開示された全ての作動システム においてバルブ・ソレノイド作動シーケンスを制御することが出来る。
FIG、6a 要 約 書 歯車ユニットは、クラッチアクチュエーター(26゜29 : 33,36>に よって作動される流体圧力で操作される比率のかみ合いクラッチ(C1,C,) によって係合されるいくつかの操作比率(減速比)を与える。これらのアクチュ エーターは、夫々の流体圧力で操作されるアクチュエーターに対し1個のバルブ で、2−位置の逆流バルブ(50,51)によって抑制される。
これらのバルブは直列に接続された最後のバルブ(51)の下流に接続された少 なくとも1つのアクチュエーター(33,36)と並びに系列の各バルブの間に 接続された少なくとも1個のアクチュエーター(26,29)と油圧により直列 に接続されている。
1時に1個のバルブの操作条件を変えることによって。
ユニットの全体の比率範囲に亘って連続的にユニットに与えられた次の隣接する 比率に歯車ユニットの操作比率が変えられるように、バルブコントロール手段( 50a−54)がバルブの操作の順序をコントロールするために設けられている 。
開示された1台の4速(比率)のユニットにおいて、第1の流体圧力により操作 されるクラッチ(C1)は第1の特表千5−502091 (10) スプリング係合クラッチ(C,)と組になり、第2の流体圧力により操作される クラッチ(C8)は第2のスプリング係合クラッチ(C3)と組になるので、圧 力によって操作される夫々の組のクラッチが係合されるとき、夫々の組のスプリ ングで係合されたクラッチは自動的に解放され且つその反対のこともあり、斯く して4つの比率の係合クラッチの条件を与える。
r@扮1査報告

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数の動作比を提供する、複数の流体圧作動比接続クラッチ(C1、C2) を有する歯車装置であって、 各流体圧作動クラッチについて一つずつの、複数の流体圧作動クラッチ・アクチ ュエータ(26、 29:33、 36)と、各流体圧作動アクチュエータにつ いて一つずつの、複数の2位置・流れ反転バルブ(50、51)とを包含し、 該バルブは、当該直列接続中の最後のバルブ(51)の下流側に接続された少な くとも一つのアクチュエータ(33、36)と、該接続の各バルブ間に接続され た少なくとも一つのアクチュエータ(26、29)とに流体圧的に直列に接続さ れおり、更に、一度に一つのバルブの作動状態を変化させることによって、該歯 車装置の作動比を、該装置により提供される次の隣接する比に、該装置の比の範 囲全体にわたって漸進的に変えることが出来る様に、該バルブの作動シーケンス を制御するバルブ制御手段(50a−54)を包含することを特徴とする歯車装 置。
  2. 2.第1及び第2の流体圧作動比接続クラッチ(C1、C2)を有し、直列の2 個の流れ反転バルブ(50、51)を包含していて、その直列接続中の最後のバ ルブ(51)は3ポート・バルブで、他方のバルブ(50)は4ポート・バルブ であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の歯車装置。
  3. 3.該第1流体圧作動クラッチ(C1)は第1のバネ接続クラッチ(C4)と対 にされ、該第2流体圧作動クラッチ(C2)は第2のバネ接続クラッチ(C3) と対にされており、名々の対の流体圧作動クラッチが接続するときには、それぞ れの対のバネ接続クラッチは自動的に切断され、その逆も行われて、四つの比接 続クラッチ状態が提供されることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の歯車装 置。
  4. 4.該4比セクションと直列(100)の追加の2比セクションを包含しており 、前記の追加の2比セクションは、第3の流体圧作動クラッチ(C6)と、その 追加の二つの比を接続する第3バネ接続クラッチ(C5)と、該第3流体圧作動 クラッチのためのアクチュエータ(109、110)の制御のための第3流れ反 転バルブ(250)とを包含することを特徴とする請求の範囲第3項に記載の歯 車装置。
  5. 5.その追加の2比セクション(100)の流体圧作動クラッチ(C6)のアク チュエータ(109、110)は該直列接続中の最後のバルブ(250)の下流 側に接続されており、その他の2個のクラッチ・アクチュエータ(26、29: 33、36)は、その一方(33、36)が該第2バルブ(200)と最後のバ ルブ(250)との間に、他方(26、29)が該第1バルブ(150)と該第 2バルブ(200)との間にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求の範 囲第4項に記載の歯車装置。
  6. 6.該4比セクションの該クラッチ・アクチュエータの一方(33、36)は該 直列接続中の最後のバルブ(250)の下流側に接続され、該4比セクションの 他方のクラッチ・アクチュエータ(33、36)は該第2バルブ(200)と最 後のバルブ(250)との間に接続されており、該2速セクション(100)の 流体圧作動クラッチ(C6)のアクチュエータ(109、110)は該第1バル ブ(150)と第2バルブ(200)との間に接続されていることを特徴とする 請求の範囲第4項に記載の歯車装置。
  7. 7.該4比セクションのクラッチ・アクチュエータの一方(33、36)は該直 列接続中の最後のバルブ(250)の下流側に接続されており、該4比セクショ ンの他方のクラッチ・アクチュエータ(26、29)は該第1バルブ(150) と第2バルブ(200)との間に接続されており、該2速セクション(100) の流体圧作動クラッチ(C6)のアクチュエータ(109、110)は該第2バ ルブ(200)と最後のバルブ(250)との間に接続されていることを特徴と する請求の範囲第4に記載の歯車装置。
  8. 8.二つの流体圧作動クラッチ(C1、C2)の接続状況の変化を必要とする隣 接するこれらの比(B、C)の間で変化するとき、該クラッチの接続/切断は、 若し他の過渡的な比状態(A、D)が該比変化時に接続されるとすれば、それは 所望の比変化と同じ方向(即ち、上向き又は下向き)に動く比状態であることを 保証するべく順序づけられることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第7項の いずれか一つに記載の歯車装置。
  9. 9.該流体圧作動クラッチ(C1、C2)の接続/切断は、付随のクラッチ・ア クチュエータ(26、29:33、36)に出入りする流量を調整すると共に該 クラッチにおける自由遊び(DC1.DC2)を調整することによって順序づけ られることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第8項のいずれか一つに記載の 歯車装置。
  10. 10.該流体圧作動クラッチ(C1、C2)を制御するバルブ(50、51)は ソレノイド操作され、各々一方の位置へバイアスされている(50a、51a) と共に、該ソレノイドに給電する付随のスイッチ(52、53)の閉成時にその 付随のソレノイド(50b、51b)によってその他方の位置へ移動可能である ことを特徴とする請求の範囲第1項ないし第9項に記載の歯車装置。
  11. 11.該バルブ制御手段(50a−54)は、比選択手段(55)によって動か されるカム手段(54)を包含しており、該カム手段は該スイッチ(52、53 )を所定順序で操作して該クラッチを所要の順序で操作することを特徴とする請 求の範囲第10項に記載の歯車装置。
  12. 12.該流体圧作動クラッチ(C1、C2)を制御するバルブ(50、51)は ソレノイド操作され、各々一方の位置へバイアスされている(50a、51a) と共に、比選択手段によって操作されるマイクロプロセッサの制御下でその付随 のソレノイド(50b、51b)によりその他方の位置へ移動可能であることを 特徴とする請求の範囲第1項ないし第9項に記載の歯車装置。
  13. 13.クラッチ(C1,C2,C3,C4)により接続される複数の作動比を提 供する歯車装置であって、該クラッチは対を成してグループ化され、その各対は 流体圧作動クラッチ(C1、C2)と、その対の相手方の流体圧作動クラッチが 接続するときに自動的に解放されるバネ使用クラッチ(C3、C4)とから成り 、隣接する比と比の間での比変化が2個の流体圧作動クラッチの接続状況の変化 を必要とするときには前記の2個のクラッチの接続/切断は、該比変化時に他の 経過的比が接続されるならば、それは、所望の比変化と同じ方向(即ち、上向き 又は下向き)に動く比状況となることを保証するべく順序づけられることとなる 様に該クラッチの操作が制御されることを特徴とする歯車装置。
  14. 14.成る比のグループを提供する請求の範囲第1項ないし第13項のいずれか 一つに記載の第1歯車装置(P)と、該第1装置と直列に配置された第2歯車装 置(G)との組合せを特徴とする車両伝動装置であって、前記第2歯車装置は該 第1歯車装置の提供する比のグループの数を増大させる複数の別の比を提供し、 第2歯車装置の比は、関連する車両を操作する必要のある如何なる速度でも、該 車両の運転者が、該第1歯車装置の提供する比のグループの一つの中間比により 所要の操作速度が提供される様に該第2歯車装置の比を選択出来ることを保証す るために、第1歯車装置の提供する比の隣接するグループ間に著しい重なりを提 供するように選択されることを特徴とする車両伝動装置。
  15. 15.成る比のグループを提供する第1歯車装置(P)と、該第1装置と直列に 配置された第2歯車装置(G)との組合せを特徴とする車両伝動装置であって、 前記第2歯車装置は該第1歯車装置の提供する比のグループの数を増大させる複 数の別の比を提供し、第2歯車装置の比は、開運する車両を操作する必要のある 如何なる速度でも、該車両の運転者が、該第1歯車装置の提供する比のグループ の一つの中間比により所要の操作速度が提供される様に該第2歯車装置の比を選 択出来ることを保証するために、第1歯車装置の提供する比の隣接するグループ 間に著しい重なりを提供するように選択されることを特徴とする車両伝動装置。
  16. 16.実質的に添付図面の図5又は図9を参照して叙上において説明し且つ図5 又は図9に示されている様に構成された歯車装置。
  17. 17.実質的に添付図面の図4又は図11又は図13又は図15を参照して叙上 において説明し且つ図4又は図11又は図13又は図15に示されている様に構 成された作動システムを使用する歯車装置。
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