(57)【要約】【課題】ハウジングを変更することなく、少量多種の車両の走行性能を満足することが可能な多段トルクコンバータを備えた動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置１は、第１及び第２ステータ８、９を有する多段トルクコンバータ２と、主トランスミッション１２と、副トランスミッション１３とを備えている。副トランスミッション１４は、第１ステータ８が固定されたステータシャフト２８と、シャフト２８に固定されたステータサポートギア２９と、アイドラシャフト３０と、シャフト３０に固定されギア２９に噛み合う第１アイドラギア３１と、シャフト３０に固定された第２アイドラギア３２と、ギア３２に噛み合い主トランスミッション１２の中間シャフト２１に固定されたカウンタギア２５とを有し、第１ステータ８の出力トルクを主トランスミッション１２のトルクに加算することが可能である。【選択図】　　　図２
2004092844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンと、前記タービンの回転方向と逆方向に回転するように設けられた第１ステータと、ハウジングに固定された第２ステータとを有し、エンジンから入力されたトルクを前記タービンと前記第１ステータとに出力することが可能な多段トルクコンバータと、
前記タービンが固定された第１主シャフトと、前記第１主シャフトに固定された第１出力歯車と、前記第１主シャフトに回転自在に支持された第１入力歯車と、前記第１主シャフトと前記第１入力歯車との間に配置された第１クラッチとを有する第１クラッチ機構と、前記第１主シャフトと逆回転するように設けられた第２主シャフトと、前記第２主シャフトに固定され前記第１出力歯車に噛み合う第２出力歯車と、前記第２主シャフトに回転自在に支持された第２入力歯車と、前記第２主シャフトと前記第２入力歯車との間に配置された第２クラッチとを有する第２クラッチ機構と、出力シャフトと、前記出力シャフトに固定され前記第１及び第２入力歯車に噛み合う主出力歯車とを有する出力機構とを有し、前記タービンからのトルクを伝達することが可能な主トランスミッションと、
前記第１主シャフトの軸回りに回転自在に設けられ前記第１ステータが固定されたステータシャフトと、前記ステータシャフトに固定された第１ステータ出力歯車と、副シャフトと、前記副シャフトに固定され前記第１ステータ出力歯車に噛み合う従動歯車と、前記副シャフトに固定された駆動歯車と、前記駆動歯車に噛み合い前記第２主シャフトに固定された副トランスミッション出力歯車とを有し、前記第１ステータの出力トルクを前記主トランスミッションのトルクに加算することが可能な副トランスミッションと、
を備えた動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置、特に、多段トルクコンバータを備えた動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から産業機械のパワートランスミッション等の動力伝達装置において、複数のステータを備えた多段トルクコンバータを使用する場合がある。このような動力伝達装置は、多段トルクコンバータとトランスミッションとを備えている。この多段トルクコンバータは、エンジン側のフライホイールに装着されており、例えば、インペラーと、タービンと、インペラーとタービンとの間でこれらの半径方向内周側に配置された第１ステータ及び第２ステータとを有する４要素２段３相型のトルクコンバータである。タービンは、トランスミッション側から延びるメインドライブシャフトに連結されている。第１ステータは、回転可能なステータシャフトにワンウェイクラッチを介して連結されている。第２ステータは、ミッションハウジングに固定された固定シャフトにワンウェイクラッチを介して連結されている。
【０００３】
トランスミッションは、主に、タービンからのトルクを伝達するための主トランスミッションと、第１ステータの出力トルクを主トランスミッション側に加算するための副トランスミッションとから構成されている。
主トランスミッションは、主に、後進用クラッチ部と、前進用クラッチ部と、出力部とから構成されている。
【０００４】
後進用クラッチ部は、主に、メインドライブシャフトの軸回りに回転自在に支持されたピニオンと、メインドライブシャフトとピニオンとの間に配置された後進用クラッチと、メインドライブシャフトに固定されたクラッチギアとから構成されている。
前進用クラッチ部は、主に、ミッションハウジングに回転自在に支持された中間シャフトと、中間シャフトの軸回りに回転自在に支持されたピニオンと、中間シャフトとピニオンとの間に配置された前進用クラッチと、中間シャフトに固定され後進用クラッチ部のクラッチギアと噛み合うクラッチギアとから構成されている。中間シャフトは、前進用クラッチ部のクラッチギアが後進用クラッチ部のクラッチギアと噛み合うことにより、メインドライブシャフトと逆方向に回転する。後進用クラッチ及び前進用クラッチは、ミッションハウジングに固定されたコントロールバルブの操作によって動作するようになっている。
【０００５】
出力部は、主に、ミッションハウジングに回転自在に支持された出力シャフトと、出力シャフトに固定された出力ギアとから構成されている。出力ギアは、後進用クラッチ部のピニオンと、前進用クラッチ部のピニオンとに噛み合っている。
副トランスミッションは、ステータシャフトに設けられたステータサポートギアと、ミッションハウジングに回転自在に支持されたアイドラシャフトと、アイドラシャフトに固定されステータサポートギアに噛み合うアイドラギアと、このアイドラギアに噛み合うカウンタギアとから構成されている。このカウンタギアは、前進用クラッチ部の中間シャフトに固定されている。第１ステータの出力トルクは、副トランスミッションによって、主トランスミッションの出力トルクに加算される（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２３５４５９号公報（第３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の多段トルクコンバータを備えた動力伝達装置では、ストールトルク比の変更等の車両の走行性能に適した設計を行うために、副トランスミッションを構成するアイドラギアのギア径の変更によって、第１ステータの減速比の増減を行っている。
【０００８】
しかし、アイドラシャフトに固定されたアイドラギアは、ステータシャフトのステータサポートギア及び中間シャフトのカウンタギアの両方に噛み合うようになっているため、上記のように第１ステータの減速比を変更する場合には、アイドラシャフトのステータシャフト及び中間シャフトとの相対位置関係の変更を伴うため、アイドラシャフトのハウジングへの軸支位置を変更しなければならなくなること場合が多い。このため、少量多種の車両の走行性能に適した動力伝達装置の設計をしようとすると、ハウジングの変更が必要となる。
【０００９】
本発明の課題は、ハウジングを変更することなく、少量多種の車両の走行性能を満足することが可能な多段トルクコンバータを備えた動力伝達装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の動力伝達装置は、多段トルクコンバータと、主トランスミッションと、副トランスミッションとを備えている。多段トルクコンバータは、タービンと、タービンの回転方向と逆方向に回転するように設けられた第１ステータと、ハウジングに固定された第２ステータとを有し、エンジンから入力されたトルクをタービンと第１ステータとに出力することが可能である。主トランスミッションは、第１クラッチ機構と、第２クラッチ機構と、出力機構とを有している。第１クラッチ機構は、タービンが固定された第１主シャフトと、第１主シャフトに固定された第１出力歯車と、第１主シャフトに回転自在に支持された第１入力歯車と、第１主シャフトと第１入力歯車との間に配置された第１クラッチとを有している。第２クラッチ機構は、第１主シャフトと逆回転するように設けられた第２主シャフトと、第２主シャフトに固定され第１出力歯車に噛み合う第２出力歯車と、第２主シャフトに回転自在に支持された第２入力歯車と、第２主シャフトと第２入力歯車との間に配置された第２クラッチとを有している。出力機構は、出力シャフトと、出力シャフトに固定され第１及び第２入力歯車に噛み合う主出力歯車とを有する出力機構とを有し、タービンからのトルクを伝達することが可能である。副トランスミッションは、第１主シャフトの軸回りに回転自在に設けられ第１ステータが固定されたステータシャフトと、ステータシャフトに固定された第１ステータ出力歯車と、副シャフトと、副シャフトに固定され第１ステータ出力歯車に噛み合う従動歯車と、副シャフトに固定された駆動歯車と、駆動歯車に噛み合い第２主シャフトに固定された副トランスミッション出力歯車とを有し、第１ステータの出力トルクを主トランスミッションのトルクに加算することが可能である。
【００１１】
この動力伝達装置では、エンジンから入力されたトルクは、多段トルクコンバータに伝達される。そして、多段トルクコンバータから出力されるトルクは、第１ステータ及び第２ステータの反力を受け、タービンを介して主トランスミッションに伝達される。次に、多段トルクコンバータの速度比が上昇して第１ステータのカップリングポイントになると、多段トルクコンバータから出力されるトルクは、第２ステータのみの反力を受け、タービンを介して主トランスミッションに伝達される。
【００１２】
一方、第１ステータにおいては、第１ステータのカップリングポイントまで反力を受けながらタービンの回転方向とは逆方向に回転する。このトルクは、副トランスミッションに伝達される。具体的には、第１ステータからのトルクは、ステータシャフトを介して第１ステータ出力歯車に出力され、従動歯車及び副シャフトに伝達される。副シャフトに伝達されたトルクは、副シャフトに固定された駆動歯車に伝達され、さらに、駆動歯車に噛み合うとともに主トランスミッションにトルクを出力可能な副トランスミッション出力歯車に伝達されて、主トランスミッションのトルクに加算される。
【００１３】
例えば、第２クラッチが連結されると、タービンから第１主シャフトに出力されたトルクは、第１出力歯車から第２主シャフトに固定された第２出力歯車へ伝達され、さらに、第１ステータから第２主シャフトに固定された副トランスミッション出力歯車に伝達されたトルクと合流する。そして、合流したトルクは、第２クラッチを介して、第２入力歯車、出力機構の主出力歯車に伝達され、出力シャフトに出力される。
【００１４】
また、第１クラッチが連結されると、第１ステータから第２主シャフトに固定された副トランスミッション出力歯車に伝達されたトルクは、第２出力歯車を介して、第１主シャフトに固定された第１出力歯車に伝達され、さらに、タービンから第１主シャフトに伝達されたトルクと合流する。そして、合流したトルクは、第１クラッチを介して、第１入力歯車、出力機構の主出力歯車に伝達され、出力シャフトに出力される。
【００１５】
この動力伝達装置では、副トランスミッションを構成する副シャフトは、従動歯車と駆動歯車とが設けられており、第１ステータ出力歯車から従動歯車を介してトルクが入力され、副トランスミッション出力歯車に駆動歯車を介してトルクを出力する。このように、副シャフトのトルクの入出力を２枚の歯車によって行っているため、従動歯車の歯数と駆動歯車の歯数とを変更することで、減速比を変更することができる。つまり、従来とは異なり、副トランスミッションの減速比を変更する際に、副シャフトのハウジングへの軸支位置の変更を行う必要がない。これにより、ハウジングを変更することなく、動力伝達装置のストールトルク比を変更することができるようになり、少量多種の車両の走行性能を満足することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の動力伝達装置について、図面に基づいて説明する。
（１）動力伝達装置の構成
図１は本発明の一実施形態にかかる動力伝達装置１のパワートレインを示す構成図であり、図２は動力伝達装置１の概略側面断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ方向から見た図であって各シャフトの中心及び各ギアのピッチ円を示す図である。
【００１７】
動力伝達装置１は、例えば、フォークリフト等の産業用機械に使用されるものであり、多段トルクコンバータ２とトランスミッション３とを備えている。多段トルクコンバータ２はミッションハウジング４の側方に固定されたフランジ部５内に配置されており、トランスミッション３はミッションハウジング４内に配置されている。
【００１８】
多段トルクコンバータ２は、エンジン側のフライホイール（図示せず）に装着されている。多段トルクコンバータ２は、４要素２段３相型であり、インペラー６と、タービン７と、インペラー６とタービン７との間でこれらの半径方向内周側に配置された第１ステータ８及び第２ステータ９とを有している。ここで、軸Ｏ−Ｏは、多段トルクコンバータ２の回転軸線である。
【００１９】
インペラー６は、エンジン側からフライホイールを介してトルクが入力されるフロントカバー１０に固定されている。タービン７は、トランスミッション３側から延びるメインドライブシャフト１７に連結されている。第１ステータ８は、ワンウェイクラッチ８ａを介して回転可能なステータシャフト２８（後述）に連結されている。第２ステータ９は、ワンウェイクラッチ９ａを介してミッションハウジング４に固定された固定シャフト１１に連結されている。インペラー６、タービン７及びステータ８、９は、それぞれ複数のブレードを有している。ここで、軸Ｏ−Ｏは、メインドライブシャフト１７及びステータシャフト２８の回転軸線でもある。
【００２０】
トランスミッション３は、主に、タービン７からのトルクを伝達するための主トランスミッション１２と、第１ステータ８の出力トルクを主トランスミッション１２側に加えるための副トランスミッション１３とから構成されている。
主トランスミッション１２は、１段変速式であり、主に、後進用クラッチ部１４と、前進用クラッチ部１５と、出力部１６とから構成されている。
【００２１】
後進用クラッチ部１４は、主に、メインドライブシャフト１７の軸回りに軸受を介して回転自在に支持されたピニオン１８と、メインドライブシャフト１７とピニオン１８との間に配置された後進用クラッチ１９と、メインドライブシャフト１７に固定されたクラッチギア２０とから構成されている。後進用クラッチ１９は、湿式の多板クラッチである。
【００２２】
前進用クラッチ部１５は、後進用クラッチ部１４の下側に配置され、主に、ミッションハウジング４に回転自在に支持された中間シャフト２１と、中間シャフト２１の軸回りに軸受を介して回転自在に支持されたピニオン２２と、中間シャフト２１とピニオン２２との間に配置された前進用クラッチ２３と、中間シャフト２１に固定され後進用クラッチ部１４のクラッチギア２０と噛み合うクラッチギア２４とから構成されている。前進用クラッチ２３は、湿式の多板クラッチである。中間シャフト２１は、前進用クラッチ部１５のクラッチギア２４が後進用クラッチ部１４のクラッチギア２０と噛み合うことにより、メインドライブシャフト１７と逆方向に回転する。ここで、軸Ｐ−Ｐは、中間シャフト２１の回転軸線である。後進用クラッチ１９及び前進用クラッチ２３は、ミッションハウジング４に固定されたコントロールバルブ（図示せず）の操作によって動作されるようになっている。
【００２３】
出力部１６は、前進用クラッチ部１５の側方であって後進用クラッチ部１４の下側に配置され、主に、ミッションハウジング４に軸受を介して回転自在に支持された出力シャフト２６と、出力シャフト２６に固定された出力ギア２７とから構成されている。ここで、軸Ｑ−Ｑは、出力シャフト２６の回転軸線である。出力ギア２７は、後進用クラッチ部１４のピニオン１８と、前進用クラッチ部１５のピニオン２２とに噛み合っている。
【００２４】
副トランスミッション１３は、メインドライブシャフト１７の側方に設けられ、主として、ステータシャフト２８の後端に設けられたステータサポートギア２９と、ミッションハウジング４に回転自在に支持されたアイドラシャフト３０と、アイドラシャフト３０に固定されステータサポートギア２９に噛み合う第１アイドラギア３１と、アイドラシャフト３０に固定され第１アイドラギア３１に並んで設けられた第２アイドラギア３２と、アイドラシャフト３０の第２アイドラギア３２に噛み合うカウンタギア２５とから構成されている。軸Ｒ−Ｒは、アイドラシャフト３０の回転軸線である。カウンタギア２５は、前進用クラッチ部１５の中間シャフト２１の軸方向エンジン側に固定されている。第１ステータ８の出力トルクは、副トランスミッション１３によって、主トランスミッション１２の出力トルクに加算される。
【００２５】
（２）動力伝達装置の動作
次に、動力伝達装置１の動作について説明する。
エンジン側のフライホイールエンジン側のフライホイールからトルクがフロントカバー１０に伝達されると、インペラー６の回転により流体に速度エネルギーが与えられ、この速度エネルギーによってタービン７が回転させられる。これによってタービン７にトルクが発生する。
【００２６】
そして、タービン７のトルクは、メインドライブシャフト１７に伝達される。このとき、前進用クラッチ部１５の中間シャフト２１は、前進用クラッチ部１５のクラッチギア２４と後進用クラッチ部１４のクラッチギア２０とが噛み合っているため、メインドライブシャフト１７と反対方向に回転する。
一方、タービン７から流出した流体は、第１ステータ８及び第２ステータ９に流入し、流体の流れ方向がインペラー６の回転方向に方向転換される。このときに、タービン７と同様に、第１ステータ８のブレードに流体による力が作用し、これが第１ステータ８のトルクとなる。ただし、第１ステータ８の回転方向はタービン７の回転方向と反対である。
【００２７】
そして、第１ステータ８のトルクは、副トランスミッション１３を介してメインドライブシャフト１７及び中間シャフト２１に加算される。具体的には、第１ステータ８からのトルクは、ステータシャフト２８を介してステータサポートギア２９に出力され、第１アイドラギア３１及びアイドラシャフト３０に伝達される。アイドラシャフト３０に伝達されたトルクは、アイドラシャフト３０に固定された第２アイドラギア３２に伝達され、さらに、第２アイドラギア３２に噛み合うとともに中間シャフト２１に固定されたカウンタギア２５に伝達されて、主トランスミッション１２のトルクに加算される。これにより、動力伝達装置１のストールトルク比が大きくなる。すなわち、フォークリフトのような車両の場合、発進及び初期走行時は低速走行となり、大きな出力トルクが得られる。
【００２８】
例えば、前進時において、前進用クラッチ２３が連結されると、タービン７からメインドライブシャフト１７に出力されたトルクは、クラッチギア２０から中間シャフト２１に固定されたクラッチギア２４へ伝達され、さらに、第１ステータ８から中間シャフト２１に固定されたカウンタギア２５に伝達されたトルクと合流する。そして、合流したトルクは、前進用クラッチ２３を介して、ピニオン２２、出力部１６の出力ギア２７に伝達され、出力シャフト２６に出力される。
【００２９】
また、後進時において、後進用クラッチ１９が連結されると、第１ステータ８から中間シャフト２１に固定されたカウンタギア２５に伝達されたトルクは、クラッチギア２４を介して、メインドライブシャフト１７に固定されたクラッチギア２０に伝達され、さらに、タービン７からメインドライブシャフト１７に伝達されたトルクと合流する。そして、合流したトルクは、後進用クラッチ１９を介して、ピニオン１８、出力部１６の出力ギア２７に伝達され、出力シャフト２６に出力される。
【００３０】
次に、タービン７が一定回転数（第１ステータ８のカップリングポイント）に達すると、流体の第１ステータ８に流入する角度が変化し、ワンウェイクラッチ８ａの機能によって第１ステータ８が空転し始める。この第１ステータ８の空転以降は、メインドライブシャフト１７及び中間シャフト２１に与えられるトルクがタービン７の出力トルクだけになる。このため、トルク比が小さくなり、フォークリフトは高速で走行する。
【００３１】
さらに、第２ステータ９も空回転を開始（第２ステータ９のカップリングポイントに到達）すると、多段トルクコンバータ２は、流体カップリングとして機能する。
（３）動力伝達装置の特徴
動力伝達装置１では、副トランスミッション１３を構成するアイドラシャフト３０に第１アイドラギア３１及び第２アイドラギア３２の２枚の歯車を設けている。このため、第１アイドラギア３１の歯数と第２アイドラギア３２の歯数とを変更することで、アイドラシャフト３０のミッションハウジング４への軸支位置を変更を伴うことなく、副トランスミッション１３の減速比を変更することができる。つまり、従来の動力伝達装置のように、アイドラシャフト３０の回転軸線Ｒ−Ｒのステータシャフト２８の回転軸線Ｏ−Ｏ及び中間シャフトの回転軸線Ｐ−Ｐとの相対位置関係を変更する必要がない。
【００３２】
これにより、ミッションハウジング４を変更することなく、動力伝達装置１のストールトルク比を変更することができるようになり、少量多種の車両の走行性能を満足することが可能になっている。
また、種々の車両用の動力伝達装置１において、同一のミッションハウジング４を使用することができるため、ミッションハウジング４の共用化が可能となり、製造のコストダウンにも寄与できる。
【００３３】
（４）他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記実施形態において、各シャフトのＡ−Ａ方向から見た配置は、図３に示されるものに限定されない。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、ハウジングを変更することなく、少量多種の車両の走行性能を満足することが可能な多段トルクコンバータを備えた動力伝達装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる動力伝達装置のパワートレインを示す構成図。
【図２】動力伝達装置の概略側面断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ方向から見た図であって各シャフトの中心及び各ギアのピッチ円を示す図。
【符号の説明】
１　動力伝達装置
２　多段トルクコンバータ
４　ミッションハウジング（ハウジング）
７　タービン
８　第１ステータ
９　第２ステータ
１２　主トランスミッション
１３　副トランスミッション
１４　第１クラッチ機構（後進用クラッチ部）
１５　第２クラッチ機構（前進用クラッチ部）
１６　出力部（出力機構）
１７　メインドライブシャフト（第１主シャフト）
１８　ピニオン（第１入力歯車）
１９　後進用クラッチ（第１クラッチ）
２０　クラッチギア（第１出力歯車）
２１　中間シャフト（第２主シャフト）
２２　ピニオン（第２入力歯車）
２３　前進用クラッチ（第２クラッチ）
２４　クラッチギア（第２出力歯車）
２５　カウンタギア（副トランスミッション出力歯車）
２６　出力シャフト
２７　出力ギア（主出力歯車）
２８　ステータシャフト
２９　ステータサポートギア（第１ステータ出力歯車）
３０　アイドラシャフト（副シャフト）
３１　第１アイドラギア（従動歯車）
３２　第２アイドラギア（駆動歯車）
【図１】
2004092844.tif 000003
【図２】
2004092844.tif 000004
【図３】
2004092844.tif 000005