トランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ
【課題】トランスミッションに対するメイン駆動シャフトに、マルチコーンクラッチを適切に使用する。
【解決手段】流体継手は、複数の流体スプリングまたはバッグ26として形成される。流体スプリングアウトレットピストンの冠部は、スラスト軸受29のハウジングにクリップ留めするように、形成される。スラスト軸受29の機能は、コーンクラッチ雄型部分30と流体スプリングのピストンとの間に、アイドリングまたは動力伝達モードでも、相対的な回転動作を与えることである。ツインコーン選択装置は、雄型部分30と、雌型部分22と、コーン31及び32を備える。コーン31は、駆動コーンとして動作し、抑えられるが、円形スロット33において回転軸と平行して自由に摺動する。コーン32は、被駆動コーンとして動作し、抑えられるが、円形スロット36において回転軸と平行して自由に摺動する。
【解決手段】流体継手は、複数の流体スプリングまたはバッグ26として形成される。流体スプリングアウトレットピストンの冠部は、スラスト軸受29のハウジングにクリップ留めするように、形成される。スラスト軸受29の機能は、コーンクラッチ雄型部分30と流体スプリングのピストンとの間に、アイドリングまたは動力伝達モードでも、相対的な回転動作を与えることである。ツインコーン選択装置は、雄型部分30と、雌型部分22と、コーン31及び32を備える。コーン31は、駆動コーンとして動作し、抑えられるが、円形スロット33において回転軸と平行して自由に摺動する。コーン32は、被駆動コーンとして動作し、抑えられるが、円形スロット36において回転軸と平行して自由に摺動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トランスミッション組立体に関するものであり、特に限定するものではないが二つのシャフトを使用した小型トランスミッション組立体に関する。
【0002】
本出願人の米国特許第6,092,432号及び国際特許出願明細書WO 00/71909は、参照例として挙げられ、第1のシャフトにおけるフリー回転ギアを、隣接シャフトにおける固定ギアに係合して動力を伝達するのに使用される、油圧ギア選択装置を利用した、コンスタントメッシュトランスミッションが記載されている。本発明は、米国特許第6,092,432号及び国際特許明細書WO 00/71909に開示されている、一般的な形式の構成に関連して制御される形式のトランスミッションに適したマルチコーンクラッチの使用に関する。
【発明の開示】
【0003】
一つの概念において、本発明は、トランスミッションが主インプット駆動軸を備え、トランスミッションへの主インプット駆動軸に設けられているトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチに関する。本明細書で使用した用語“マルチコーン”は、二つ以上のコーン表面を意味し、そして特に他のコーン表面間に挟み込まれた被駆動コーン表面の使用に関するものである。
【0004】
好ましくは、クラッチは、主インプット駆動軸に設けられた四分円形コーンクラッチであり、通常のトルクコンバータの代わりに用いられる。従ってクラッチは任意のトランスミッションに適応され得る。
【0005】
好ましくは、マルチコーンクラッチは、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面は駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体は、前記コーン表面を係合させ、それによりインプット駆動を駆動軸及びトランスミッションに結合するために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動である。
【0006】
好ましくは、雄コーン本体駆動手段は、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有する。流体継手は、好ましくは加えられた力を増幅するように構成されている。雄コーン本体駆動手段の流体シリンダ組立体は、好ましくは、アウトプットピストンを雄コーン本体に結合するスラスト軸受を備えた固定環状シリンダー組立体である。
【0007】
好ましくは、表面領域の増加は、雄型コーン表面と雌型コーン表面との間の被駆動コーン表面の数を増やすことによって成され得る。
【0008】
一つの好ましい形態において、雄型及び雌型コーン本体が四分円形コーン構造体(quad cone structure)の一部分である。
【0009】
好ましくは、コーン本体は、それぞれの案内部材によって軸線方向に動くように拘束される。案内部材は典型的には、軸線方向に延びる案内路を動くそれぞれの同軸に軸線方向に摺動可能な案内部材である。
【0010】
好ましい実施形態では、基本マルチコーン構造はまたトランスミッション内に用いられ得る。この場合マルチコーンクラッチは、メッシュ(噛み合い)トランスミッションにおけるギアを選択し、係合するギア選択装置として用いられ得る。
【0011】
別の概念では、本発明は、インプットと、アウトプットと、ギアの選択によるインプットとアウトプットとの予定の割合すなわち比で、インプットをアウトプットに選択的に結合するため、恒久的にかみ合うギアとを有し、少なくとも一つのギアが、マルチコーンギア選択装置を備えたフリー回転ギアであり、マルチコーンギア選択装置が、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄型コーン本体とを備え、被駆動コーン表面が、駆動コーン表面と雌型コーン表面との間に位置し、雄型コーン本体が、前記コーン表面を係合させるため雄型コーン表面駆動手段によって軸線方向に可動であるトランスミッション組立体に関する。
【0012】
好ましくは、トランスミッションは、トランスミッションにおける全てのギアに関してマルチコーン選択装置を混成して使用し、第1及び逆転ギア用のコーン表面の数が別のギア用のコーン表面の数より多い、コンスタントメッシュトランスミッションである。
【0013】
別の実施形態において、トランスミッションは、トランスミッションに対するメイン駆動シャフトに、マルチコーント選択装置組立体を適切に使用する。
【0014】
好ましい形態において、トランスミッションは、円周状に間隔を置いて設けたパッドを使用したドラム選択装置から成る少なくとも一つ別のギア選択装置を備え、各パッドは円周状に延びるパッド表面を備え、パッド駆動手段はパッドを駆動してドラム表面すなわちフリー回転ギア組立体のドラム表面と駆動係合させ、ギア組立体はギアを備え、そして前記パッド表面が前記駆動手段の作用により前記ドラムに係合する際に係合でき、パッドは第1の回動軸の周囲におけるドラム表面と係合しない位置に回動され、また第1の回動軸から離間した第2の回動軸の周囲におけるドラム表面と係合する位置に回動される。
【0015】
好ましくは、普通のフリー回転ギア組立体は、固定ギアと恒久的にかみ合うギアを備えている。好ましくは、各パッドは、回動軸から間隔を空けて重心をもつパッドキャリアによって、前記パッドを遠心力の影響により、ドラム表面と係合しない位置に強制するために、支持される。好ましくは、パッドキャリアは重心に近い第1の端部と、前記第1の端部と反対側の第2の端部とを備え、また前記駆動手段に対して前記第2の端部をバイアスするバイアス手段が設けられ、前記バイアス手段によって動かされるまで、前記パッドをドラム表面と係合しない位置に保持する。
【0016】
パッド駆動手段は好ましくは、軸線方向に可動なインプットピストンと、放射方向に可動なアウトプットピストンと、それらピストンの間の中間流体継手とを有する環状流体シリンダー組立体である。好ましくは、アウトプットピストンは、前記バイアス手段の作用により、円周状に間隔をあけた位置の間で周囲上を動くことができる。駆動手段の流体シリンダー組立体は好ましくは、アウトプットピストンを雄型コーン本体に結合するスラスト軸受を備えた固定環状シリンダー組立体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図面、最初に図1を参照すると、トランスミッション(図示していない)と組み合わせて使用するマルチコーンクラッチが示されている。この場合はインプットシャフト106における四分円形コーンクラッチ105は従来のトルク変換装置に代えて使用される。クラッチ105は歯付きフライホイール107内に示されており、好ましくはマルチコーンクラッチの形態は、ギア付きフライホイール間で使用され得、トランスミッションを、フライホイールと係合した駆動部に結合するようにしている。
【0018】
以下に好ましい形態のトランスミッションに関して説明するように、クラッチ105の動作は、トランスミッション内の同一構成の動作に関して説明し、ギアを選択するのに用いられる。コーンを係合したり解放したりするためにコーン及び駆動部の同一構成は、トランスミッションの内側及び外側において適切に使用されることが認められる。従って、マルチコーンギア選択装置についての以下の説明はインプットシャフトにおけるマルチコーンクラッチに適用する。
【0019】
図2を参照すると、シャフトと、説明されるギア選択によるインプット及びアウトプットに関連して動作するフリー及び固定ギアとを備えたトランスミッション10が示されている。このタイプのトランスミッションは、フリー回転ギアと、付属するギア選択組立体とを具備しており、各フリー回転ギアは、固定ギアと接触してかみ合う。第1から第5の選択に必要なギアと逆転ギアは、図2においてコンスタントメッシュフリー回転及び固定ギアの対の組合せである、各固定ギアでは、符号1〜5及びRで示されている。シャフト11及び11Aは、軸受12A、13及び13Bで支持されており;シャフト14及び14Aは、軸受12、13A及び13Cで支持されている。シャフト11及び11Aは、スプラインによって、それら個々の接合点で固く接続されている。第1のギア1と逆転ギア(R)は、個々にインプットシャフト11A及び11に固定されている。全てのフリーギア1A〜RAは、プレーン軸受において回転し、図2に示されているようなトランスミッションの一般的な構成によると、ツインコーンまたはドラム選択装置に取り付けられている。典型的なツインコーン選択装置の配置は、部分的に符号15で示されており、その詳細は図4及び図5に示されている。典型的なドラム選択装置は、部分的に符号16で示されており、その詳細が図8、図9及び図10に示されている。
【0020】
図3は、環状油圧シリンダー17及び18と、油圧シリンダーを保持するギアケーシングフランジ取り付け部19の構成を示している。油圧シリンダーに対する流体圧力は、入口ポート20を介して供給され、ポート21を介してトラップ空気を抜く。対応するポートが、油圧シリンダー18に備えられている。シリンダー17はギア1を選択し、その間にシリンダー18がギア3を選択する。各ギアの対は、それ自体環状油圧シリンダーを有している。
【0021】
図4及び図5は、ギア1の選択装置として使用され得る、典型的なツインコーン選択装置の拡大詳細図を示している。図示されている選択装置は、一般的な応用例であり、選択装置を何らかのギアに応用している。ツインコーン選択装置は、シングルコーンによって発生されるよりも、動力とトルクの伝達を三倍に増やす。これは、摩擦表面の数を一対から三対に増やすことによって、達成される。図5の頂部を参照すると、摩擦表面は19A、20A及び21Aの符号をつけており、それらはフリーすなわち解除状態を示しており、図5の底部分は、連結して対応する摩擦表面を符号19、20及び21で示している。適切には単なる比較図面であり、“A付の”表面と“Aなしの”表面は同じ円周表面であり、実際の動作の際の摩擦表面を、その適時で図示したもので、単に位置の一つである。ギア1のインプットシャフト11Aから被駆動シャフト14への合力及びトルクの伝達は、以下で記載され且つ明らかになるであろう。
【0022】
インプットシャフト14は、動力源に接続されており、それに固く固定され且つフリー回転ギア(図2の実施形態では1A)に恒久的にかみ合う、第1のギア1を支持しており、フリー回転ギアは、この場合、図5に示されているようなコーン選択装置の雌型部分22である。ピストン、シール、スプリング、及び圧力ワッシャのような流体構成要素を有した、流体アクチュエータ23は、アクチュエータ23のいかなる放射方向または軸線方向の動きも防止するように形成された、内部ギアケース壁24によって受容される。油圧シリンダーピストンの冠部または円形部分は、流体継手26と結合可能な環状インレットピストン25に適合して、作動するように形成されており、この場合は流体継手が27で図示された流体スプリングまたはバッグとして形成されている。流体継手26の冠部は、個々のスラスト軸受29のハウジングにクリップ止めするように形成された、アウトレットピストンを28で形成する。スラスト軸受29の摩擦は、アイドリングまたは動力伝達モードにおいて、コーンクラッチ雄型部分30と流体継手26のピストン28との間を、相対的に回転動作させる。ツインコーン選択装置は、雄型部分30と、雌型部分22と、コーン31及び32とを備えている。コーン31は駆動コーンとして動作し、抑えられるが、雄型部分30に形成された円形スロット31Aにおける回転の軸と平行して、自由に摺動する。コーン32は、被駆動コーンとして動作し、抑えられるが、選択組立体の被駆動雌型部分22に形成された、円形スロット33における回転の軸と平行して、自由に摺動する。コーン31及び32の動きは、ストッパー34及び35と、圧縮スプリング36及び37によって制御される。
【0023】
作動油圧が、図5の油圧シリンダー23に加えられると、軸線方向の力がピストン25に掛かる。この力は、流体継手26のスプリングと、スプリングバッグ27に対して作用し、スプリングバッグはシャフト39に沿った溝38において、雄型コーン30の進行動作させて、コーン31及び32を雌型コーン22に対してクランプ留めする。円錐形スプリング40は、雄型コーンと雌型コーンとの間に配置されており、油圧を遮断する時、雄型コーンを引き込んで自由回転状態にする。図4及び図5に示されたような圧縮スプリング36及び37は、油圧を遮断する時、駆動コーン31と被駆動コーン32を、自由回転状態に引き込む。図5における距離“X”は、選択装置を連結または解除する際の、雄型コーンの全動作を示すものである。ストッパー34及び35は、“X”の2/3のコーン31及び32に対応したクリアランスを有している。これは、ニュートラルまたは解除状態の時に、コーンの間に一定のクリアランスが設けられる。
【0024】
図6及び図7は、同じ符号で同じ主要部を図示した別の実施形態を示しており、流体スプリング継ぎ手43と組み合わされた、電気ソレノイド41及び42によって、ツインコーン選択装置の作動を含んでいる。ソレノイドは電圧が加えられると、起磁力によって作動させられる円形プランジャー44が、流体スプリング43とそのピストンを、雄型コーン30に対して押し、本質的に前記のように、コーン選択装置の連結を達成する。雌型コーン22は、部分的に示されたもので、多数の雄型コーン31及び32は除いている。図6及び図7は、単に別の駆動を駆動法を図示している。
【0025】
好ましい実施形態において、ツインコーン選択装置は、図2に示されているように、第一及び逆転ギアに応用できる。一般的な構成のトランスミッションにおいて、別のギアは、油圧シリンダー組立体と、異なる形状の流体スプリングによって作動されるドラム選択装置によって動作するが、主に上記のように機能する。
【0026】
図8及び図9を参照すると、典型的なドラム選択装置9が駆動パッド45とドラム46との間に、摩擦領域接触部を有することは明らかであろう。流体スプリング本体47は、インプットピストン48とアウトプットピストン49との間の継手として利用されている。流体スプリングは、駆動パッド45における圧力を数倍に増やし、結果的により高い動力とトルクが、少ない油圧ポンプの圧力で伝達することができる。この点で、流体継手は力マルチプライヤーまたは力増幅器(force amplifier)として機能する。
【0027】
流体スプリングは、本体47と、アウトプットピストン49と、インプットピストン48と、スプリングサック50とを備えている。サック50は、伝動及び作動流体と融和性のある弾性材料から作られている。それは流体または流体特性を有するゲルで満たされ、且つ漏れ防止のため完全にシールされる。スプリングサック50は、ピストン49及び48とバネ本体47によって画定された、キャビティに確実に適合するように形成されている。それによって、スプリングサック50がピストン48によって押されると、アウトプットピストンからパッド45に一定の圧力を提供し、軸線方向の動きを放射方向の動きに変換する。環状油圧シリンダー52によってもたらされる、プッシュリング51からの力と同様に、アウトプットピストン49によって作られた力は、その横断面とインプットピストン48の横断領域の関数である。
【0028】
図10を参照すると、ドラムタイプのギア選択装置9は、パッドを、ドラムと流体スプリング継手の傾斜部に、完全に接触させる、前記のような駆動パッド結合構造を利用しており、組立体をギアの動力シフトのために簡単で効果的な解決手段にしている。完全な接触は、水平方向に“H1”、垂直方向に“V1”、回動部53の穴を伸ばすことによって行われる。駆動パッド45は、それ自体も必要とされる領域で強くすることによって、強度を改善する。各パッドは、回動ポイント53の左側で、その重心“Cg”を有し、従ってパッドの遠心力“Cf”が図10に示されたような方向に作用し、ゆえにドラムがニュートラルで回転する時、パッドをドラムと接触しないように保持する。スプリング54は、パッド45のスロット55に掛かる一端部を有し、その他端部がポイント56で係止され、またポイントS2で流体スプリングに止まっている。スプリングの構成とその形状は、スプリング54を、パッド45の適切な動作のため必要な二つの主要な方向に、作用させる。一つの動作は、パッド45を回動部53の周囲を距離“H1、V1”程度回転させて、ポイントP1からポイントP2へ動かすことによって、パッド45をその回動ポイント53の周囲で、ニュートラル位置45Aへ引くことである。パッド45が位置45Aへ引かれる時と同時に、流体スプリング47が、その回動ポイントS1の周囲を、スプリング54に対する位置47Aへ回転させられる。それら二つの動作により、個々にパッドの後方と前方でクリアランス間隔“G1”及び“G2”を保って、パッド45をその静止位置に配置する。遠心力“Cf”は主要な力であり、それによりギアが自由動作モードにある時、パッドをニュートラル位置に保持することは明らかである。異なる回動部P1、P2は結果的に、パッド45とドラム46との間の表面接触を改善する。
【0029】
図示実施形態は、ツインコーン摩擦選択装置とドラム摩擦選択装置の使用を例示しており、両方ともギアを選択し且つ連結する装置として流体スプリングに取り付けられている。
【0030】
選択装置の追加変更は、設計の要求に依存して行われてもよく、幾つかのギアは、大きなクラッチング表面、例えば第一ギアと逆転ギアは、他のギアよりも特別な被駆動コーンを利用してもよい。それは図11及び図12の比較図面に示されており、図12は単一の図面であるが、実際には二つの異なる選択装置を示しており、一方は符号100の方形コーンクラッチを利用しており、他方は符号101のツインコーンクラッチを利用しており、方形コーンクラッチは、下方ギアに適した増加表面エリアを備えており、ツインコーンクラッチは、同じ基礎的な横断面を使った高ギア(higher gears)に適しており、ゆえに小型組立体はドラム摩擦クラッチよりも、全て複数のコーンクラッチを使用することで達成され得る。図13は典型的な例であり、トランスミッションは実際に、図2の実施形態と同じ一般的な形式であり、トランスミッションはコンスタントメッシュトランスミッションであり、この場合でコーンクラッチタイプの選択装置が、いたる所に使用されている以外、四分円形コーンクラッチタイプの選択装置が、第一及び逆転ギア103、104に使用され、ツインコーンクラッチタイプの選択装置が、別のギアに使用されている。
【0031】
図1は、トランスミッションと組み合わせたマルチコーンクラッチタイプのトランスミッションの更なる応用例を図示しており、この場合はインプットシャフト106に四分円形コーンクラッチ105を利用した、トランスミッションが、従来のトルク変換装置に代えて使用されており、クラッチ105はフライホイール107内に見られ、好ましくはマルチコーンクラッチの形態は、トランスミッション組立体とトルク変換装置が、組立体の外部で使用するであろう状態において、使用される。
【0032】
それにより、多くの変形例と改善例が上記で例示したような、トランスミッションの一般的な構成システムとギア選択装置に関し、添付の請求項に記載された本発明の広い範囲内と意図の中でもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明好ましい実施形態を示す図。
【図2】トランスミッションの五速二シャフト構成を示す概略図。
【図3】図2の矢印B−Bに沿った断面図。
【図4】第1のギアを作動するため使用される図2に示すツインコーンクラッチの拡大端面図。
【図5】ツインコーンクラッチ、油圧スプリング、図2に示す第1のギア用の油圧アクチュエータの構成を示す、図4の矢印A−Aに沿った断面図。
【図6】図2に示すドラム及びツインコーンギア選択装置用の電気ソレノイドアクチュエータと、油圧スプリングの構成を示す拡大端面図。
【図7】コーンクラッチの動作用の電気アクチュエータと油圧バネの構成を示す、図6の矢印C−Cに沿った断面図。
【図8】図2に示す第2、第3、第4及び第5のギアを使用したドラムタイプのクラッチの拡大端面図。
【図9】図2に示すドラムクラッチを作動するための油圧アクチュエータと油圧バネの構成を示した図8の矢印D−Dに沿った断面図。
【図10】駆動要素と油圧スプリングに関する詳細な構造を示す図8の拡大部分図。
【図11】図12の下半分に示されたタイプと、雄型コーン表面と雌型コーン表面との間の被駆動コーン表面の数を増やすことによって、表面領域を増やした図12の上半分に示されたタイプのツインコーンとの比較図。
【図12】図12の下半分に示されたタイプと、雄型コーン表面と雌型コーン表面との間の被駆動コーン表面の数を増やすことによって、表面領域を増やした図12の上半分に示されたタイプのツインコーンとの比較図。
【図13】五速トランスミッションにおける全てのギア用のマルチコーン選択装置の混成を利用した本発明による別の実施形態であり、第1及び逆転ギア用の四分円形コーン選択装置と、実質的に上記のような、別のギア用のツインコーン選択装置を具備した図。
【技術分野】
【0001】
本発明は、トランスミッション組立体に関するものであり、特に限定するものではないが二つのシャフトを使用した小型トランスミッション組立体に関する。
【0002】
本出願人の米国特許第6,092,432号及び国際特許出願明細書WO 00/71909は、参照例として挙げられ、第1のシャフトにおけるフリー回転ギアを、隣接シャフトにおける固定ギアに係合して動力を伝達するのに使用される、油圧ギア選択装置を利用した、コンスタントメッシュトランスミッションが記載されている。本発明は、米国特許第6,092,432号及び国際特許明細書WO 00/71909に開示されている、一般的な形式の構成に関連して制御される形式のトランスミッションに適したマルチコーンクラッチの使用に関する。
【発明の開示】
【0003】
一つの概念において、本発明は、トランスミッションが主インプット駆動軸を備え、トランスミッションへの主インプット駆動軸に設けられているトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチに関する。本明細書で使用した用語“マルチコーン”は、二つ以上のコーン表面を意味し、そして特に他のコーン表面間に挟み込まれた被駆動コーン表面の使用に関するものである。
【0004】
好ましくは、クラッチは、主インプット駆動軸に設けられた四分円形コーンクラッチであり、通常のトルクコンバータの代わりに用いられる。従ってクラッチは任意のトランスミッションに適応され得る。
【0005】
好ましくは、マルチコーンクラッチは、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面は駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体は、前記コーン表面を係合させ、それによりインプット駆動を駆動軸及びトランスミッションに結合するために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動である。
【0006】
好ましくは、雄コーン本体駆動手段は、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有する。流体継手は、好ましくは加えられた力を増幅するように構成されている。雄コーン本体駆動手段の流体シリンダ組立体は、好ましくは、アウトプットピストンを雄コーン本体に結合するスラスト軸受を備えた固定環状シリンダー組立体である。
【0007】
好ましくは、表面領域の増加は、雄型コーン表面と雌型コーン表面との間の被駆動コーン表面の数を増やすことによって成され得る。
【0008】
一つの好ましい形態において、雄型及び雌型コーン本体が四分円形コーン構造体(quad cone structure)の一部分である。
【0009】
好ましくは、コーン本体は、それぞれの案内部材によって軸線方向に動くように拘束される。案内部材は典型的には、軸線方向に延びる案内路を動くそれぞれの同軸に軸線方向に摺動可能な案内部材である。
【0010】
好ましい実施形態では、基本マルチコーン構造はまたトランスミッション内に用いられ得る。この場合マルチコーンクラッチは、メッシュ(噛み合い)トランスミッションにおけるギアを選択し、係合するギア選択装置として用いられ得る。
【0011】
別の概念では、本発明は、インプットと、アウトプットと、ギアの選択によるインプットとアウトプットとの予定の割合すなわち比で、インプットをアウトプットに選択的に結合するため、恒久的にかみ合うギアとを有し、少なくとも一つのギアが、マルチコーンギア選択装置を備えたフリー回転ギアであり、マルチコーンギア選択装置が、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄型コーン本体とを備え、被駆動コーン表面が、駆動コーン表面と雌型コーン表面との間に位置し、雄型コーン本体が、前記コーン表面を係合させるため雄型コーン表面駆動手段によって軸線方向に可動であるトランスミッション組立体に関する。
【0012】
好ましくは、トランスミッションは、トランスミッションにおける全てのギアに関してマルチコーン選択装置を混成して使用し、第1及び逆転ギア用のコーン表面の数が別のギア用のコーン表面の数より多い、コンスタントメッシュトランスミッションである。
【0013】
別の実施形態において、トランスミッションは、トランスミッションに対するメイン駆動シャフトに、マルチコーント選択装置組立体を適切に使用する。
【0014】
好ましい形態において、トランスミッションは、円周状に間隔を置いて設けたパッドを使用したドラム選択装置から成る少なくとも一つ別のギア選択装置を備え、各パッドは円周状に延びるパッド表面を備え、パッド駆動手段はパッドを駆動してドラム表面すなわちフリー回転ギア組立体のドラム表面と駆動係合させ、ギア組立体はギアを備え、そして前記パッド表面が前記駆動手段の作用により前記ドラムに係合する際に係合でき、パッドは第1の回動軸の周囲におけるドラム表面と係合しない位置に回動され、また第1の回動軸から離間した第2の回動軸の周囲におけるドラム表面と係合する位置に回動される。
【0015】
好ましくは、普通のフリー回転ギア組立体は、固定ギアと恒久的にかみ合うギアを備えている。好ましくは、各パッドは、回動軸から間隔を空けて重心をもつパッドキャリアによって、前記パッドを遠心力の影響により、ドラム表面と係合しない位置に強制するために、支持される。好ましくは、パッドキャリアは重心に近い第1の端部と、前記第1の端部と反対側の第2の端部とを備え、また前記駆動手段に対して前記第2の端部をバイアスするバイアス手段が設けられ、前記バイアス手段によって動かされるまで、前記パッドをドラム表面と係合しない位置に保持する。
【0016】
パッド駆動手段は好ましくは、軸線方向に可動なインプットピストンと、放射方向に可動なアウトプットピストンと、それらピストンの間の中間流体継手とを有する環状流体シリンダー組立体である。好ましくは、アウトプットピストンは、前記バイアス手段の作用により、円周状に間隔をあけた位置の間で周囲上を動くことができる。駆動手段の流体シリンダー組立体は好ましくは、アウトプットピストンを雄型コーン本体に結合するスラスト軸受を備えた固定環状シリンダー組立体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図面、最初に図1を参照すると、トランスミッション(図示していない)と組み合わせて使用するマルチコーンクラッチが示されている。この場合はインプットシャフト106における四分円形コーンクラッチ105は従来のトルク変換装置に代えて使用される。クラッチ105は歯付きフライホイール107内に示されており、好ましくはマルチコーンクラッチの形態は、ギア付きフライホイール間で使用され得、トランスミッションを、フライホイールと係合した駆動部に結合するようにしている。
【0018】
以下に好ましい形態のトランスミッションに関して説明するように、クラッチ105の動作は、トランスミッション内の同一構成の動作に関して説明し、ギアを選択するのに用いられる。コーンを係合したり解放したりするためにコーン及び駆動部の同一構成は、トランスミッションの内側及び外側において適切に使用されることが認められる。従って、マルチコーンギア選択装置についての以下の説明はインプットシャフトにおけるマルチコーンクラッチに適用する。
【0019】
図2を参照すると、シャフトと、説明されるギア選択によるインプット及びアウトプットに関連して動作するフリー及び固定ギアとを備えたトランスミッション10が示されている。このタイプのトランスミッションは、フリー回転ギアと、付属するギア選択組立体とを具備しており、各フリー回転ギアは、固定ギアと接触してかみ合う。第1から第5の選択に必要なギアと逆転ギアは、図2においてコンスタントメッシュフリー回転及び固定ギアの対の組合せである、各固定ギアでは、符号1〜5及びRで示されている。シャフト11及び11Aは、軸受12A、13及び13Bで支持されており;シャフト14及び14Aは、軸受12、13A及び13Cで支持されている。シャフト11及び11Aは、スプラインによって、それら個々の接合点で固く接続されている。第1のギア1と逆転ギア(R)は、個々にインプットシャフト11A及び11に固定されている。全てのフリーギア1A〜RAは、プレーン軸受において回転し、図2に示されているようなトランスミッションの一般的な構成によると、ツインコーンまたはドラム選択装置に取り付けられている。典型的なツインコーン選択装置の配置は、部分的に符号15で示されており、その詳細は図4及び図5に示されている。典型的なドラム選択装置は、部分的に符号16で示されており、その詳細が図8、図9及び図10に示されている。
【0020】
図3は、環状油圧シリンダー17及び18と、油圧シリンダーを保持するギアケーシングフランジ取り付け部19の構成を示している。油圧シリンダーに対する流体圧力は、入口ポート20を介して供給され、ポート21を介してトラップ空気を抜く。対応するポートが、油圧シリンダー18に備えられている。シリンダー17はギア1を選択し、その間にシリンダー18がギア3を選択する。各ギアの対は、それ自体環状油圧シリンダーを有している。
【0021】
図4及び図5は、ギア1の選択装置として使用され得る、典型的なツインコーン選択装置の拡大詳細図を示している。図示されている選択装置は、一般的な応用例であり、選択装置を何らかのギアに応用している。ツインコーン選択装置は、シングルコーンによって発生されるよりも、動力とトルクの伝達を三倍に増やす。これは、摩擦表面の数を一対から三対に増やすことによって、達成される。図5の頂部を参照すると、摩擦表面は19A、20A及び21Aの符号をつけており、それらはフリーすなわち解除状態を示しており、図5の底部分は、連結して対応する摩擦表面を符号19、20及び21で示している。適切には単なる比較図面であり、“A付の”表面と“Aなしの”表面は同じ円周表面であり、実際の動作の際の摩擦表面を、その適時で図示したもので、単に位置の一つである。ギア1のインプットシャフト11Aから被駆動シャフト14への合力及びトルクの伝達は、以下で記載され且つ明らかになるであろう。
【0022】
インプットシャフト14は、動力源に接続されており、それに固く固定され且つフリー回転ギア(図2の実施形態では1A)に恒久的にかみ合う、第1のギア1を支持しており、フリー回転ギアは、この場合、図5に示されているようなコーン選択装置の雌型部分22である。ピストン、シール、スプリング、及び圧力ワッシャのような流体構成要素を有した、流体アクチュエータ23は、アクチュエータ23のいかなる放射方向または軸線方向の動きも防止するように形成された、内部ギアケース壁24によって受容される。油圧シリンダーピストンの冠部または円形部分は、流体継手26と結合可能な環状インレットピストン25に適合して、作動するように形成されており、この場合は流体継手が27で図示された流体スプリングまたはバッグとして形成されている。流体継手26の冠部は、個々のスラスト軸受29のハウジングにクリップ止めするように形成された、アウトレットピストンを28で形成する。スラスト軸受29の摩擦は、アイドリングまたは動力伝達モードにおいて、コーンクラッチ雄型部分30と流体継手26のピストン28との間を、相対的に回転動作させる。ツインコーン選択装置は、雄型部分30と、雌型部分22と、コーン31及び32とを備えている。コーン31は駆動コーンとして動作し、抑えられるが、雄型部分30に形成された円形スロット31Aにおける回転の軸と平行して、自由に摺動する。コーン32は、被駆動コーンとして動作し、抑えられるが、選択組立体の被駆動雌型部分22に形成された、円形スロット33における回転の軸と平行して、自由に摺動する。コーン31及び32の動きは、ストッパー34及び35と、圧縮スプリング36及び37によって制御される。
【0023】
作動油圧が、図5の油圧シリンダー23に加えられると、軸線方向の力がピストン25に掛かる。この力は、流体継手26のスプリングと、スプリングバッグ27に対して作用し、スプリングバッグはシャフト39に沿った溝38において、雄型コーン30の進行動作させて、コーン31及び32を雌型コーン22に対してクランプ留めする。円錐形スプリング40は、雄型コーンと雌型コーンとの間に配置されており、油圧を遮断する時、雄型コーンを引き込んで自由回転状態にする。図4及び図5に示されたような圧縮スプリング36及び37は、油圧を遮断する時、駆動コーン31と被駆動コーン32を、自由回転状態に引き込む。図5における距離“X”は、選択装置を連結または解除する際の、雄型コーンの全動作を示すものである。ストッパー34及び35は、“X”の2/3のコーン31及び32に対応したクリアランスを有している。これは、ニュートラルまたは解除状態の時に、コーンの間に一定のクリアランスが設けられる。
【0024】
図6及び図7は、同じ符号で同じ主要部を図示した別の実施形態を示しており、流体スプリング継ぎ手43と組み合わされた、電気ソレノイド41及び42によって、ツインコーン選択装置の作動を含んでいる。ソレノイドは電圧が加えられると、起磁力によって作動させられる円形プランジャー44が、流体スプリング43とそのピストンを、雄型コーン30に対して押し、本質的に前記のように、コーン選択装置の連結を達成する。雌型コーン22は、部分的に示されたもので、多数の雄型コーン31及び32は除いている。図6及び図7は、単に別の駆動を駆動法を図示している。
【0025】
好ましい実施形態において、ツインコーン選択装置は、図2に示されているように、第一及び逆転ギアに応用できる。一般的な構成のトランスミッションにおいて、別のギアは、油圧シリンダー組立体と、異なる形状の流体スプリングによって作動されるドラム選択装置によって動作するが、主に上記のように機能する。
【0026】
図8及び図9を参照すると、典型的なドラム選択装置9が駆動パッド45とドラム46との間に、摩擦領域接触部を有することは明らかであろう。流体スプリング本体47は、インプットピストン48とアウトプットピストン49との間の継手として利用されている。流体スプリングは、駆動パッド45における圧力を数倍に増やし、結果的により高い動力とトルクが、少ない油圧ポンプの圧力で伝達することができる。この点で、流体継手は力マルチプライヤーまたは力増幅器(force amplifier)として機能する。
【0027】
流体スプリングは、本体47と、アウトプットピストン49と、インプットピストン48と、スプリングサック50とを備えている。サック50は、伝動及び作動流体と融和性のある弾性材料から作られている。それは流体または流体特性を有するゲルで満たされ、且つ漏れ防止のため完全にシールされる。スプリングサック50は、ピストン49及び48とバネ本体47によって画定された、キャビティに確実に適合するように形成されている。それによって、スプリングサック50がピストン48によって押されると、アウトプットピストンからパッド45に一定の圧力を提供し、軸線方向の動きを放射方向の動きに変換する。環状油圧シリンダー52によってもたらされる、プッシュリング51からの力と同様に、アウトプットピストン49によって作られた力は、その横断面とインプットピストン48の横断領域の関数である。
【0028】
図10を参照すると、ドラムタイプのギア選択装置9は、パッドを、ドラムと流体スプリング継手の傾斜部に、完全に接触させる、前記のような駆動パッド結合構造を利用しており、組立体をギアの動力シフトのために簡単で効果的な解決手段にしている。完全な接触は、水平方向に“H1”、垂直方向に“V1”、回動部53の穴を伸ばすことによって行われる。駆動パッド45は、それ自体も必要とされる領域で強くすることによって、強度を改善する。各パッドは、回動ポイント53の左側で、その重心“Cg”を有し、従ってパッドの遠心力“Cf”が図10に示されたような方向に作用し、ゆえにドラムがニュートラルで回転する時、パッドをドラムと接触しないように保持する。スプリング54は、パッド45のスロット55に掛かる一端部を有し、その他端部がポイント56で係止され、またポイントS2で流体スプリングに止まっている。スプリングの構成とその形状は、スプリング54を、パッド45の適切な動作のため必要な二つの主要な方向に、作用させる。一つの動作は、パッド45を回動部53の周囲を距離“H1、V1”程度回転させて、ポイントP1からポイントP2へ動かすことによって、パッド45をその回動ポイント53の周囲で、ニュートラル位置45Aへ引くことである。パッド45が位置45Aへ引かれる時と同時に、流体スプリング47が、その回動ポイントS1の周囲を、スプリング54に対する位置47Aへ回転させられる。それら二つの動作により、個々にパッドの後方と前方でクリアランス間隔“G1”及び“G2”を保って、パッド45をその静止位置に配置する。遠心力“Cf”は主要な力であり、それによりギアが自由動作モードにある時、パッドをニュートラル位置に保持することは明らかである。異なる回動部P1、P2は結果的に、パッド45とドラム46との間の表面接触を改善する。
【0029】
図示実施形態は、ツインコーン摩擦選択装置とドラム摩擦選択装置の使用を例示しており、両方ともギアを選択し且つ連結する装置として流体スプリングに取り付けられている。
【0030】
選択装置の追加変更は、設計の要求に依存して行われてもよく、幾つかのギアは、大きなクラッチング表面、例えば第一ギアと逆転ギアは、他のギアよりも特別な被駆動コーンを利用してもよい。それは図11及び図12の比較図面に示されており、図12は単一の図面であるが、実際には二つの異なる選択装置を示しており、一方は符号100の方形コーンクラッチを利用しており、他方は符号101のツインコーンクラッチを利用しており、方形コーンクラッチは、下方ギアに適した増加表面エリアを備えており、ツインコーンクラッチは、同じ基礎的な横断面を使った高ギア(higher gears)に適しており、ゆえに小型組立体はドラム摩擦クラッチよりも、全て複数のコーンクラッチを使用することで達成され得る。図13は典型的な例であり、トランスミッションは実際に、図2の実施形態と同じ一般的な形式であり、トランスミッションはコンスタントメッシュトランスミッションであり、この場合でコーンクラッチタイプの選択装置が、いたる所に使用されている以外、四分円形コーンクラッチタイプの選択装置が、第一及び逆転ギア103、104に使用され、ツインコーンクラッチタイプの選択装置が、別のギアに使用されている。
【0031】
図1は、トランスミッションと組み合わせたマルチコーンクラッチタイプのトランスミッションの更なる応用例を図示しており、この場合はインプットシャフト106に四分円形コーンクラッチ105を利用した、トランスミッションが、従来のトルク変換装置に代えて使用されており、クラッチ105はフライホイール107内に見られ、好ましくはマルチコーンクラッチの形態は、トランスミッション組立体とトルク変換装置が、組立体の外部で使用するであろう状態において、使用される。
【0032】
それにより、多くの変形例と改善例が上記で例示したような、トランスミッションの一般的な構成システムとギア選択装置に関し、添付の請求項に記載された本発明の広い範囲内と意図の中でもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明好ましい実施形態を示す図。
【図2】トランスミッションの五速二シャフト構成を示す概略図。
【図3】図2の矢印B−Bに沿った断面図。
【図4】第1のギアを作動するため使用される図2に示すツインコーンクラッチの拡大端面図。
【図5】ツインコーンクラッチ、油圧スプリング、図2に示す第1のギア用の油圧アクチュエータの構成を示す、図4の矢印A−Aに沿った断面図。
【図6】図2に示すドラム及びツインコーンギア選択装置用の電気ソレノイドアクチュエータと、油圧スプリングの構成を示す拡大端面図。
【図7】コーンクラッチの動作用の電気アクチュエータと油圧バネの構成を示す、図6の矢印C−Cに沿った断面図。
【図8】図2に示す第2、第3、第4及び第5のギアを使用したドラムタイプのクラッチの拡大端面図。
【図9】図2に示すドラムクラッチを作動するための油圧アクチュエータと油圧バネの構成を示した図8の矢印D−Dに沿った断面図。
【図10】駆動要素と油圧スプリングに関する詳細な構造を示す図8の拡大部分図。
【図11】図12の下半分に示されたタイプと、雄型コーン表面と雌型コーン表面との間の被駆動コーン表面の数を増やすことによって、表面領域を増やした図12の上半分に示されたタイプのツインコーンとの比較図。
【図12】図12の下半分に示されたタイプと、雄型コーン表面と雌型コーン表面との間の被駆動コーン表面の数を増やすことによって、表面領域を増やした図12の上半分に示されたタイプのツインコーンとの比較図。
【図13】五速トランスミッションにおける全てのギア用のマルチコーン選択装置の混成を利用した本発明による別の実施形態であり、第1及び逆転ギア用の四分円形コーン選択装置と、実質的に上記のような、別のギア用のツインコーン選択装置を具備した図。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランスミッションが主インプット駆動軸を備え、トランスミッションへの主インプット駆動軸に設けられていることを特徴とするトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項2】
クラッチが主インプット駆動軸に設けられた四分円形コーンクラッチであり、通常のトルクコンバータの代わりに用いられることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項3】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させ、それによりインプット駆動を駆動軸及びトランスミッションに結合するために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項4】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であり、雄コーン本体駆動手段が、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有することを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項5】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であり、雄コーン本体駆動手段が、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有し、流体継手が加えられた力を増幅するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項6】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であり、雄コーン本体駆動手段が、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有し、前記雄コーン本体駆動手段の流体駆動組立体が、アウトプットピストンを雄コーン本体に結合するスラスト軸受を備えた固定環状シリンダー組立体であることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項7】
コーンが、それぞれの案内部材によって軸線方向に動くように拘束されることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項8】
コーンが、軸線方向に延びる複数の案内路を動く、それぞれの同軸方向に摺動可能な複数の案内部材によって、軸線方向に動くように拘束されることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項1】
トランスミッションが主インプット駆動軸を備え、トランスミッションへの主インプット駆動軸に設けられていることを特徴とするトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項2】
クラッチが主インプット駆動軸に設けられた四分円形コーンクラッチであり、通常のトルクコンバータの代わりに用いられることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項3】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させ、それによりインプット駆動を駆動軸及びトランスミッションに結合するために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項4】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であり、雄コーン本体駆動手段が、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有することを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項5】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であり、雄コーン本体駆動手段が、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有し、流体継手が加えられた力を増幅するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項6】
マルチコーンクラッチが、雌コーン表面と、被駆動コーン表面及び駆動コーン表面をもつ雄コーン本体とを有し、被駆動コーン表面が駆動コーン表面と雌コーン表面との間に位置し、雄コーン本体が、前記コーン表面を係合させために、雄コーン本体駆動手段によって軸方向に可動であり、雄コーン本体駆動手段が、インプットピストンと、アウトプットピストンと、インプットピストン及びアウトプットピストンの間の流体継手とを備えた流体駆動組立体を有し、前記雄コーン本体駆動手段の流体駆動組立体が、アウトプットピストンを雄コーン本体に結合するスラスト軸受を備えた固定環状シリンダー組立体であることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項7】
コーンが、それぞれの案内部材によって軸線方向に動くように拘束されることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【請求項8】
コーンが、軸線方向に延びる複数の案内路を動く、それぞれの同軸方向に摺動可能な複数の案内部材によって、軸線方向に動くように拘束されることを特徴とする請求項1に記載のトランスミッションと関連したマルチコーンクラッチ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2008−256213(P2008−256213A)
【公開日】平成20年10月23日(2008.10.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−138468(P2008−138468)
【出願日】平成20年5月27日(2008.5.27)
【分割の表示】特願2002−539699(P2002−539699)の分割
【原出願日】平成13年11月2日(2001.11.2)
【出願人】(503165048)セレクト デザイン テクノロジーズ リミテッド (1)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年10月23日(2008.10.23)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年5月27日(2008.5.27)
【分割の表示】特願2002−539699(P2002−539699)の分割
【原出願日】平成13年11月2日(2001.11.2)
【出願人】(503165048)セレクト デザイン テクノロジーズ リミテッド (1)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]