(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１１）と、ハウジング（１１）内に回転可能に取り付けられ且つ動力を受け取るための入力端（１４）を含み且つ回転可能な固定入力ギヤ（ＧＦ１）が設けられた入力シャフト（Ｓ１）と、ハウジング（１１）内に回転可能に取り付けられた少なくとも一つの変速カウンタシャフト（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）を含んでいる変速区分と、ハウジング（１１）内に回転可能に取り付けられ且つ動力を出力するための出力端（１８）を有している出力シャフト（Ｓ６）と、ハウジング（１１）内に回転可能に取り付けられた少なくとも一つのレンジギヤカウンタシャフト（Ｓ５，Ｓ７）を含むレンジ区分とを備え、少なくとも一つの固定ギヤ（ＧＦ２，ＧＦ３，ＧＦ４，ＧＦ５，ＧＦ６，ＧＦ７）がカウンタシャフト（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７）の各々に固定されており、関連するクラッチ（Ｃ１，Ｃ２，ＣＲ，ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＨ，ＣＭ，ＣＬ）によって対応するシャフトに選択的に連結することができる少なくとも一つのギヤ（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲＲ，ＧＲＡ，ＧＲＢＢ，ＧＲＢＡ，ＧＲＣ，ＧＲＨ，ＧＲＭ，ＧＲＬ）が対応するシャフトに回転可能に取り付けられており、前記シャフト、ギヤ及びクラッチが、種々の変速ギヤ速度伝達比すなわち種々の回転速度が前記レンジ区分によって選択可能な低速、中速及び高速レンジの各々における構成要素の選択的な駆動結合によって設定することができ、前記低速レンジは最も低速のギヤボックス出力速度を含み、前記高速レンジは最も高速のギヤボックス出力速度を含むようになされたギヤボックスであって、
前記中速レンジが、前記低速レンジの少なくとも一つのギヤボックス出力速度よりも低速の少なくとも一つのギヤボックス出力速度ばかりでなく前記高速レンジの少なくとも一つのギャボックス出力速度よりも速い少なくとも一つのギヤボックス出力速度を有し、
前記高速レンジが前記出力動力のための最も高速のステップを含むレンジギヤ回転伝達比の組み合わせを形成するために、前記出力動力のための高速レンジが、出力シャフト（Ｓ６）に回転可能に取り付けられ且つ同出力シャフト（Ｓ６）上の関係するクラッチ（ＣＨ）によって選択的に固定することができる少なくとも一つのギヤ（ＧＲＨ）を備えていることを特徴とするギヤボックス。
【請求項２】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
前記回転可能なギヤが、前記入力ギヤ（ＧＦ１）と噛み合う入力ギヤの組（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲＲ）を含んでおり、前記変速区分のシャフト、ギヤ及びクラッチが、前記入力ギヤの組のうちの任意に選択された回転可能なギヤ（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲＲ）を関係するクラッチ（Ｃ１，Ｃ２，ＣＲ）を介してシャフト（Ｓ４，Ｓ２，Ｓ３）に固定し且つ一組の回転伝達比の組み合わせから任意に選択することができる変速ギヤボックス回転伝達比の組み合わせを駆動するように切り換わるような構造にされており、前記変速ギヤボックス回転伝達比の組み合わせは、複数のギヤを使用することによって形成されていることを特徴とするギヤボックス。
【請求項３】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
前記レンジ区分が、一組の回転伝達比の組み合わせから任意に選択することができる一つのレンジギヤ回転伝達比を駆動するように切り換わるような構造とされており、前記レンジギヤ回転伝達比の組み合わせが、出力シャフト（Ｓ６）の出力端（１８）に少なくとも６つの速度ステップを提供するように前記レンジ区分の複数のギヤを使用して形成されており、更に、
第１のレンジギヤのカウンタシャフト（Ｓ５）に回転可能に取り付けられたギヤ（ＧＲＬ）によって示され且つそのレンジギヤ回転伝達比の組み合わせを形成するために関連するクラッチ（ＣＬ）によってシャフト（Ｓ５）に選択的に固定することができる出力動力のための低速レンジであって、出力動力のための最も低速のステップを含んでいる低速レンジと、
第２のレンジギヤのカウンタシャフト（Ｓ７）に回転可能に取り付けられた少なくとも一つのギヤ（ＧＲＭ）によって示され且つそのレンジギヤ回転伝達比の組み合わせを形成するために関連するクラッチ（ＣＭ）によってシャフト（Ｓ７）に選択的に固定することができる出力動力のための中速レンジであって、前記低速レンジの速度ステップのうちの少なくとも一つよりも低速の出力動力のための速度ステップのうちの少なくとも一つと前記高速レンジの速度ステップのうちの少なくとも一つよりも高速の出力動力のための速度ステップのうちの少なくとも一つの他のステップとを含んでいる中速レンジと、を含むギヤボックス。
【請求項４】
請求項２に記載のギヤボックスであって、
前記回転可能なギヤの入力ギヤの組が、前記変速ギヤのカウンタシャフト（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の各々に回転可能に取り付けられているギヤ（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲＲ）のうちの少なくとも１つを含んでいることを特徴とするギヤボックス。
【請求項５】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
少なくとも３つのカウンタシャフト（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）を備えているギヤボックス。
【請求項６】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
複数のギヤ（ＧＲ２，ＧＲＡ；ＧＲ３，ＧＲＢＢ，ＧＲＢＡ；ＧＲ４，ＧＲ１，ＧＲＣ）が変速ギヤのカウンタシャフト（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の各々に回転可能に取り付けられており且つ複数のクラッチ（Ｃ２，ＣＡ；Ｃ３，ＣＢ；Ｃ４，ＣＣ）のうちの対応するクラッチによって選択的に固定することができることを特徴とするギヤボックス。
【請求項７】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
少なくとも１２個の第一の方向に回転するギヤを含んでおり、前記中速レンジ及び低速レンジの各々が、１つおきに配列された前記第一の方向に回転する少なくとも３つのギヤを含んでおり、前記中速レンジが、前記第一の方向に回転する前記高速レンジの２つのギヤと１つおきに配列された更に別の少なくとも２つの前記第一の方向に回転するギヤを含んでいることを特徴とするギヤボックス。
【請求項８】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
少なくとも６個の第二の方向に回転するギヤを含んでおり、前記中速レンジが、前記第二の方向に回転する低速レンジの少なくとも一つのギヤに対して１つおきに配列されている少なくとも一つの前記第二の方向に回転するギヤを含んでおり、更に、前記中速レンジは、前記第二の方向に回転する前記高速レンジの少なくとも一つのギヤに対して１つおきに配列され且つ前記第二の方向に回転する更に別の少なくとも一つのギヤを含んでいることを特徴とするギヤボックス。
【請求項９】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
少なくとも１８個の第一の方向に回転するギヤと、少なくとも９個の前記第一の方向と逆の第二の方向に回転するギヤとを含んでいるギヤボックス。
【請求項１０】
請求項１に記載のギヤボックスであって、
前記入力シャフト（Ｓ１）が、例えば、ＰＴＯシャフト駆動装置のような駆動装置のための駆動端（１６）を含んでいることを特徴とするギヤボックス。
【請求項１１】
動力を受け取るための入力端（１４）を含み且つ入力ギヤ（ＧＦ１）が回転可能に配置された回転可能な入力シャフト（Ｓ１）と複数の回転可能なカウンタシャフト（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７）とを使用して回転可能な出力シャフト（Ｓ６）の出力端（１８）に複数のギヤを提供する方法であって、
少なくとも一つの固定ギヤ（ＧＦ２，ＧＦ３，ＧＦ４，ＧＦ５，ＧＦ６，ＧＦ７）が出力シャフト（ＧＦ６）の各々に回転可能に配置されており、少なくとも一つのギヤ（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲＲ，ＧＲＡ，ＧＲＢＢ，ＧＲＢＡ，ＧＲＣ，ＧＲＨ，ＧＲＭ，ＧＲＬ）がカウンタシャフト（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７）の各々に選択的に固定することができ、前記回転可能なギヤが入力ギヤ（ＧＦ１）と係合している入力の組を含んでおり、前記シャフトとギヤとが、前記入力の組の任意に選択された回転可能なギヤ（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲＲ）をそのシャフト（Ｓ４，Ｓ２，Ｓ３）に固定し且つ一組の回転伝達比を有する組み合わせから任意に選択することができる駆動のための回転伝達比の組み合わせに切り換えるように配置され、前記回転伝達比の組み合わせが複数のギヤを使用して形成され、任意に請求項１乃至１０のいずれかの特徴によって、最も低速のギヤを含んでいる低速レンジと、最も高速のギヤを含んでいる高速レンジと、中速レンジとに配置された少なくとも６つのギヤを含んでおり、
前記中速レンジの少なくとも一つのギヤのギヤボックス出力回転速度が前記低速レンジの少なくとも一つのギヤのギヤボックスの出力回転速度よりも遅くなるように、前記中速レンジの少なくとも一つのギヤと低速レンジの少なくとも一つのギヤとの１つおきの配列を提供することと、
前記中速レンジの少なくとも一つのギヤのギヤボックス出力回転速度が前記高速レンジの少なくとも一つのギヤのギヤボックスの出力回転速度よりも速くなるように、前記中速レンジの少なくとも一つの他のギヤと前記高速レンジの少なくとも一つのギヤとの１つおきの配列を提供することと、
選択的に固定される少なくとも一つのギヤ（ＧＲＨ）を前記出力シャフト（Ｓ６）に回転可能に取り付けることと、を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記出力動力のための速度ステップが少なくとも１２個の第一の方向に回転するギヤを含んでおり、更に、
前記中速レンジの少なくとも３つの前記第一の方向に回転するギヤと前記低速レンジの少なくとも３つの前記第一の方向に回転するギヤとの１つおきの配列構造を提供するステップと、
前記中速レンジの更に別の２つの前記第一の方向に回転するギヤと、前記高速レンジの少なくとも２つの前記第一の方向に回転するギヤとの１つおきの配列構造を提供するステップとを含む方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、
前記出力動力のための速度ステップが少なくとも６個の第二の方向に回転するギヤを含んでおり、更に、
前記中速レンジの少なくとも１つの前記第二の方向に回転するギヤと前記低速レンジの少なくとも１つの前記第二の方向に回転するギヤとの１つおきの配列構造を提供するステップと、
前記中速レンジの更に別の少なくとも１つの前記第二の方向に回転するギヤと、前記高速レンジの少なくとも１つの前記第二の方向に回転するギヤとの１つおきの配列構造を提供するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、カウンタシャフト式トランスミッションに関し、更に詳細には、農業用トラクタのような作業用車輛や産業用機械で使用するのに適した多数の速度段を持つカウンタシャフト式トランスミッションに関する。更に、本発明は、このような速度を提供するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広範な仕事を効率よく実行するため、農業用トラクタのような作業用車輛及び産業用機械は多数の速度段を有する。通常、こうした車輛のオペレータは、約５ km/時乃至１５ km/時の通常の作業ゾーンの前進速度段が多いのを好む。
【０００３】
大抵の場合、これらの作業用車輛は、シャフト、ギヤ、クラッチ、及びベアリングといった多数の回転部品を持つカウンタシャフト式トランスミッションを使用する。代表的なカウンタシャフト式トランスミッションでは、パワートレインは（動力伝達列）、レンジ区分（range section ）に連結された速度区分（speed section ）を含む。一般的には、速度区分はレンジ区分の前に設けられており、エンジンから入力される動力を受け入れる。レンジ区分は、出力動力用のレンジ即ち一連の作動速度を選択するのに使用される。レンジ区分の選択された設定の各々について、速度区分は、一連の速度のうちの任意の一つの速度を選択するように機能する。
【０００４】
カウンタシャフト式トランスミッションの改良には多くの方法がある。異なるレンジ間でのシフト中の回転部品の回転数の変化を小さくすることによって、シフトの滑らかさを増すばかりでなく、特定のシフトに要する時間を短くする。更に、部品点数を少なくすることによって、トランスミッションの組み立てに必要な材料の量を減らす。更に、カウンタシャフト式トランスミッションをよりコンパクトにすることによって、作業用車輛でトランスミッションが占める空間を小さくし、これによって、車輛内へのトランスミッションの装着を更に自由に行うことができる。現在、ファンク製造社（Ｆｕｎｋ  Ｍａｍｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ）は、前進が１８段で後退が９段の農業用トラクタ用カウンタシャフト式トランスミッションを製造−販売している。前進段のうちの７段が通常作業ゾーンに含まれている。このトランスミッションは、２２個のギヤ及び９個のクラッチを使用する。これらのクラッチは、６個のクラッチが速度区分を形成し３個のクラッチがレンジ区分を形成するように配置されている。更に、一つのクラッチは、専ら後退段だけを含むレンジを提供する。更に、シャフトは、互いに組み立てられてハウジングを形成する三つの壁によって回転自在に支持されるように、互いに長手方向に食い違っている。トランスミッションは、変速比シーケンスに伝達された速度の減速、直結、又は加速のいずれかを行うのに専用の変速比シーケンス（gear ratio sequence）を使用する。第１レンジは９段の前進段を含む。第２レンジは、第１レンジに続く９段の前進段を含む。第３レンジは９段の後退段を含む。従って、前進段間のレンジシフトを行うには、異なるレンジ間でエネルギレベルすなわち回転部品の回転数を完全に変化させる必要がある。
【０００５】
米国特許第５，０６３，７９３号には、前進が２４段で後退が１２段のカウンタシャフト式トランスミッションが開示されている。随意の動力取り出し（power takeoff ）を除くと、トランスミッションの好ましい実施例は２５個のギヤ、１０個のクラッチを使用し、これらのクラッチは、６個のクラッチが速度区分に、及び４個のクラッチがレンジ区分にあるように配置されている。速度区分の６個のクラッチは、６つの前進段及び３つの後退段を提供するように各々配置されており、従って、専ら後退段に割当てられたレンジはない。更に、シフトは互いに関して長手方向に食い違っている。トランスミッションは、変速比シーケンスを、専ら、変速比シーケンスに伝達された速度の減速、直結、又は加速のいずれかを行うのに使用する。四つのレンジの各々は、６段の前進段及び３段の後退段からなる連続した群を含む。従ってレンジシフトを行うには、異なるレンジ間でエネルギレベルすなわち回転部品の回転数を完全に変化させる必要がある。
【０００６】
農業用トラクタのような作業用車輛及び産業用機械のカウンタシャフト式トランスミッションに行った改良にも関わらず、異なるレンジ間のシフト中の回転部品のエネルギレベルすなわち回転数の変化を更に小さくし、トランスミッションの部品点数を少なくし、トランスミッションを更にコンパクトにすることが望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、多数の変速段を持つトランスミッションの異なるレンジ間でのシフト中の回転部品のエネルギレベルすなわち回転数の変化を小さくすることである。
【０００８】
本発明の別の目的は、多数の変速段を持つトランスミッションに含まれる回転する部品の点数を少なくすることである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、多数の変速段を持つトランスミッションを更にコンパクトにすることである。
【００１０】
本発明の他の目的は、通常の作業ゾーンに多数の前進段を割当てるとともにトランスミッションを更にコンパクトにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、入力シャフト、複数のカウンタシャフト、及びハウジング内に回転自在に取り付けられた出力シャフトを含むトランスミッションによって、以上の目的及び他の目的及び利点が得られる。入力シャフトは、入力を受け入れるための入力端を有する。入力ギヤは、入力シャフトに固定されている。出力シャフトは、出力を提供するための出力端を有する。出力シャフト及びカウンタシャフトの各々に固定ギヤが固定されている。少なくとも一つの回転自在のギヤが出力シャフト及びカウンタシャフトの各々に回転自在に取り付けられている。回転自在のギヤの各々は、夫々のクラッチによってそのシャフトに選択的に固定される。複数の回転自在のギヤが入力組を形成し、この入力組が入力ギヤと噛み合う。入力組の任意の選択された回転自在のギヤをそのシャフトに固定でき、出力用出力シャフトの出力端に速度を提供するため、複数のギヤを使用して形成された変速比組み合わせからなる組の任意の選択された一つの組み合わせに駆動連結できる。複数のギヤを駆動連結することによって形成された変速比シーケンスは、変速比組み合わせのうちの少なくとも一つの組み合わせで減速を行い、変速比組み合わせのうちの少なくとも一つの他の組み合わせで加速を行う。
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、トランスミッションは速度区分及びレンジ区分を有する。複数のカウンタシャフトが、速度区分を形成する速度カウンタシャフトとして設計されている。第１及び第２のレンジカウンタシャフト及び出力シャフトがレンジ区分を形成する。速度区分の構成により、入力組の任意の選択された回転自在のギヤをそのシャフトに固定でき、速度区分の結果を提供するため、速度区分の複数のギヤを使用して形成された変速比速度組み合わせの組の任意の選択された一つの組み合わせに駆動連結される。レンジ区分の構成により、出力用出力シャフトの出力端に速度を提供するため、レンジ区分の複数のギヤを使用して形成された変速比レンジ組み合わせの組の任意の選択された一つの組み合わせに速度区分の結果を駆動連結する。出力用中速レンジは、出力用低速レンジの少なくとも一つの速度よりも低速の少なくとも一つの速度を含み、出力用高速レンジの少なくとも一つの速度よりも高速の少なくとも一つの他の速度を含む。
【００１３】
本発明の別の特徴によれば、複数の速度を提供する方法は、複数のギヤを駆動連結して変速比シーケンスを形成し、このシーケンスは、伝達された速度を減速するため、少なくとも一つの変速比組み合わせに含まれ、伝達された速度を加速するため、少なくとも一つの他の変速比組み合わせに含まれる。
【００１４】
本発明の別の特徴によれば、複数の速度を提供する方法は、中速レンジの少なくとも一つの速度を低速レンジの少なくとも一つの速度と互い違いにし、中速レンジの少なくとも一つの他の速度を高速レンジの少なくとも一つの速度と互い違いにする。
【００１５】
本発明の別の目的、利点、及び新規な特徴は、当業者には、本発明の好ましい実施例の以下の詳細な説明を添付図面と関連して読むことによって、明らかになるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明において、図１が図２と図３との相互関係を示すものであるということは理解されよう。
【００１７】
明瞭化を図るため、以下の説明において、シャフトには参照符号Ｓで始まる参照番号が附してある。固定ギヤ、即ち、シャフトと一体に形成されたギヤ又は他の方法でシャフトに固定されたギヤの各々には、参照符号ＧＦで始まり、その対応するシャフトの参照番号で終わる参照番号が附してある。例えば、固定ギヤＧＦ１は、シャフトＳ１に固定されている。回転自在のギヤ、即ちシャフト上でいずれかの方向に随意に回転できるギヤ、又は対応するクラッチでシャフトに取り付けられたギヤの参照番号は、参照符号ＧＲで始まる。クラッチの参照番号の各々は、参照符号Ｃで始まり参照番号又は参照符号で終わる。回転自在のギヤと対応するクラッチとの間の相互関係を示すため、回転自在のギヤの参照番号の各々の残りの部分は、その対応するクラッチの参照番号又は参照符号を含み、これで終わる。例えば、回転自在のギヤＧＲ１はクラッチＣ１と対応し、回転自在のギヤＧＲＡは、クラッチＣＡと対応する。同じクラッチと対応する多数の回転自在のギヤの参照番号の各々は、順次の参照符号で終わる。例えば、回転自在のギヤＧＲＢＡ及びＧＲＢＢは、クラッチＣＢと対応する。
【００１８】
図２及び図３は、複数の回転自在のシャフト、ギヤ、クラッチ、及びベアリングを支持するハウジング１１を含むトランスミッション１０を示す。シャフトは、互いに平行に整合しており、互いに組み立てられてハウジング１１を形成する二つの壁１２、１３によって回転自在に支持されている。
【００１９】
入力シャフトＳ１は、ハウジング１１に回転自在に取り付けられており、入力動力を受け入れるための入力端１４を有する。固定入力ギヤＧＦ１は、入力シャフトＳ１に固定されている。好ましい実施例では、固定入力ギヤＧＦ１は、入力シャフトＳ１と一体に形成されている。更に、入力シャフトＳ１は、好ましくは、トラクタのような作業用車輛と関連して一般的に使用される種々の器具及び附属装置に動力を周知の方法で与えるのに使用できる、取り出し動力を提供するための取り出し端１６を有する。
【００２０】
ハウジング１１には、カウンタシャフトＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、出力シャフトＳ６、及びカウンタシャフトＳ７が回転自在に取り付けられている。固定ギヤＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、ＧＦ５、ＧＦ６、ＧＦ７が溶接等で対応するシャフトＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７に固定されている。回転自在のギヤＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲ、ＧＲＡ、が対応するシャフトＳ４、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ２に取り付けられており、夫々のクラッチＣ１、Ｃ２、ＣＲ、ＣＡによってこれらのシャフトに選択的に固定されている。回転自在のギヤＧＲＢＡ、ＧＲＢＢは、シャフトＳ３に取り付けられており、クラッチＣＢによってこのシャフトに選択的に固定される。好ましくは、回転自在のギヤＧＲＢＡ、ＧＲＢＢは、図２に示すように二重ギヤとして形成されている。回転自在のギヤＧＲＣ、ＧＲＬ、ＧＲＭ、ＧＲＨは、対応するシャフトＳ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ６に回転自在に取り付けられており、これらのシャフトに夫々のクラッチＣＣ、ＣＬ、ＣＭ、ＣＨによって選択的に固定される。出力シャフトＳ６は、出力動力を提供するための出力端１８を有する。
【００２１】
図４乃至図８に示すように、入力シャフトＳ１は、ほぼ円形に配置されたカウンタシャフトＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、出力シャフトＳ６、及びカウンタシャフトＳ７のほぼ中央に位置決めされている。これらのシャフトは、カウンタシャフトＳ２から反時計周り方向にこの順番で並んでいる。図２乃至図５に示すように、入力ギヤＧＦ１は、回転自在のギヤからなる入力組を形成する回転自在のギヤＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲと噛み合っている。
【００２２】
図２乃至図５から決定できるように、クラッチＣ１、Ｃ２、ＣＲは、入力動力から得られた速度を入力ギヤＧＦ１から受け入れるため、回転自在のギヤＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲからなる入力組のうちの一つのギヤを、対応するシャフトＳ４、Ｓ２、Ｓ３に夫々選択的に固定でき、多数の速度のうちの任意の選択された一つの速度を、動力を出力するための出力シャフトＳ６の出力端１８に提供するため、この速度の結果を、ギヤＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、ＧＦ５、ＧＦ６、ＧＦ７、ＧＲＡ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＣ、ＧＲＬ、ＧＲＭ、ＧＲＨの選択された変速比の組み合わせに従って伝達できる。変速比の組み合わせは、ギヤが実際に駆動連結されているため、はっきりとしている。
【００２３】
ギヤは、駆動連結されて変速比組み合わせを形成する。このような駆動連結には、夫々のシャフトに固定された又は夫々のシャフトに回転自在に取り付けられたギヤが、１つ又はそれ以上の夫々のクラッチを賦勢することによって又は賦勢を伴わずに、直接噛み合うことが含まれる。更に、駆動連結には、同じシャフトに固定された又は同じシャフトに回転自在に取り付けられた一つ又はそれ以上のギヤを、夫々のクラッチを賦勢することによって、駆動連結することが含まれる。
【００２４】
トランスミッション１０は、速度区分とレンジ区分とに配置されている。シャフトＳ２、Ｓ３、Ｓ４、ギヤＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、ＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲ、ＧＲＡ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＣ、及びクラッチＣ１、Ｃ２、ＣＲ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣが速度区分を形成する。シャフトＳ５、Ｓ６、Ｓ７、ギヤＧＦ５、ＧＦ６、ＧＦ７、ＧＲＬ、ＧＲＭ、ＧＲＨ、及びクラッチＣＬ、ＣＭ、ＣＨがレンジ区分を形成する。
【００２５】
速度区分は、図２乃至図５から分かるように、クラッチＣ１、Ｃ２、ＣＲを使用して、入力組の回転自在のギヤＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲの夫々のうちの一つのギヤを、シャフトＳ４、Ｓ２、Ｓ３のうちの対応する一つのシャフトに選択的に固定することによって、入力動力から得られた速度を受け入れる。入力動力から得られた速度を受け入れるためにクラッチＣ１、Ｃ２、ＣＲのうちの一つが賦勢されるといつでも、クラッチＣＡ、ＣＢ、ＣＣの一つもまた賦勢される。これは、図２，３，７及び８から分かるように、入力された動力から得られた速度の一組の速度区分における選択された１つの結果を、速度区分のギヤＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、ＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲ、ＧＲＡ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＣを使用して形成された一組の変速比組み合わせのうちの選択された一つの変速比組み合わせを通してギヤＧＲＡ，ＧＲＣのうちの一方においてレンジ区分に伝達するためである。
【００２６】
レンジ区分は、回転自在のギヤＧＲＡ，ＧＲＣのうちの一方を使用して入力された動力から受け取った速度の速度区分における結果を受け取って、レンジ区分のギヤＧＦ５、ＧＦ６、ＧＦ７、ＧＲＬ、ＧＲＭ、ＧＲＨの選択された変速比レンジ組み合わせを駆動して出力動力を提供する。図２，３，６及び８に示すように、好ましい実施例では、クラッチＣＬを賦勢することによって、出力動力について低速レンジを選択し、ギヤＧＦ５を、ギヤＧＲＬに駆動連結し、速度区分のギヤＧＲＣから速度区分の結果を受け取る。更に、図２，３，６及び７に示すように、クラッチＣＭ、ＣＨのうちの一方を賦勢することによって、出力動力として、対応する中速レンジ及び高速レンジを選択し、ギヤＧＦ７を、ギヤＧＲＭ、ＧＲＨのうちの所定の一方に駆動連結させ、速度区分の結果をギヤＧＲＡから受け取る。
【００２７】
クラッチＣＬを賦勢することによって選択された低速レンジは、出力動力についての速度のうちの最も低い速度を含む。クラッチＣＨを賦勢することによって選択された高速レンジは、出力動力についての速度のうちの最も高い速度を含む。クラッチＣＭを賦勢することによって選択された中速レンジでは、低速レンジ及び高速レンジが重なる。特に、中速レンジは、低速レンジの速度のうちの少なくとも一つの速度よりも低速の、出力動力についての少なくとも一つの速度、及び高速レンジの速度のうちの少なくとも一つの速度よりも高速の、出力動力についての少なくとも一つの他の速度を含む。以下に論じるように、中速レンジが低速レンジ及び高速レンジと重なるため、作業用車輛のオペレータは、通常の作業ゾーンで大きな範囲に亘って速度を選択できる。更に、オペレータは、異なる速度レンジの連続した速度間で、異なるレンジ間でエネルギレベルすなわち回転部品の回転数を完全に変えないで、シフトを行うことができる。
【００２８】
速度区分及びレンジ区分のギヤの変速比組み合わせは、ギヤの予め選択された噛み合い、クラッチの選択的賦勢、及びギヤの各々についての予め選択された歯数で決まる。図２乃至図５に示すように、入力ギヤＧＦ１は、入力組の回転自在のギヤＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲと噛み合っている。図２、図３、及び図６に示すように、固定ギヤＧＦ３は、固定ギヤＧＦ２、ＧＦ４と噛み合っている。図２、図３、図７、及び図８に示す二重ギヤとして形成された回転自在のギヤＧＲＢＡ、ＧＲＢＢは、一緒に、シャフトＳ３に回転自在に取り付けられており、クラッチＣＢを賦勢することによってシャフトＳ３に選択的に固定される。図２、図３、及び図７に示すように、回転自在のギヤＧＲＡは、回転自在のギヤＧＲＢＢ及び固定ギヤＧＦ７と噛み合っている。ＧＦ７は、回転自在のギヤＧＲＨと噛み合っている。図２、図３、及び図８に示すように、回転自在のギヤＧＲＣは回転自在のギヤＧＲＢＡ及び固定ギヤＧＦ５と噛み合っている。図２、図３、及び図６に示すように、固定ギヤＧＦ６は回転自在のギヤＧＲＬ、ＧＲＭと噛み合っている。ギヤＧＦ１、ＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、ＧＦ５、ＧＦ６、ＧＦ７、ＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲ、ＧＲＡ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＣ、ＧＲＬ、ＧＲＭ、ＧＲＨからなる任意の対を噛み合わせることによって得られる変速比は、対応する歯数の関数である。好ましい実施例では、図２、図３に示すギヤは以下の表１に示す歯数を有する。
【００２９】
【表１】
0003935226.tif 000002
【００３０】
当業者には理解されることであろうが、ギヤＧＦ１、ＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、ＧＦ５、ＧＦ６、ＧＦ７、ＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲ、ＧＲＡ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＣ、ＧＲＬ、ＧＲＭ、ＧＲＨからなる駆動的に連結された対の変速比を選択的に組み合わせることによって、所望の速度を出力できる。更に、駆動連結されたギヤの変速比及びギヤＧＲＢＡ、ＧＲＢＢを使用して形成された二重ギヤの位置は、作業用車輛の製造者、販売者、購入者及びオペレータに好まれる速度を反映した設計上の配慮に従って定められる。
【００３１】
好ましい実施例では、入力動力から得られた速度を受け入れ、出力動力を提供するため、クラッチＣ１、Ｃ２、ＣＲ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＬ、ＣＭ、ＣＨを以下の表２に示すように選択的に賦勢し、夫々のギヤを対応するシャフトに固定する。表２に概略 km/時（approximate kilometer per hour）で示す値は、本発明の記載を補完するためのものであって、単なる例示であり、ホイールの大きさ、アクスル比、及び作業用車輛の他の特徴に応じて変化するということは、当業者には理解されよう。
【００３２】
【表２】
0003935226.tif 000003
【００３３】
表１及び表２に示すように、トランスミッション１０は、１７個のギヤ及び９個のクラッチを使用して１８段の前進速度及び９段の後退速度を提供する。上文中に論じたように、６つのクラッチＣ１、Ｃ２、ＣＲ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣが速度区分を形成し、３つのクラッチＣＬ、ＣＭ、ＣＨがレンジ区分を形成する。
【００３４】
各速度についての変速比は、入力シャフトＳ１の回転数の、出力シャフトＳ６の回転数に対する比である。変速比がマイナスであるということは、出力シャフトＳ６が入力シャフトＳ１に対して反対方向に回転しているということを表わし、表２に示すように、前進速度の一つと対応する。更に、変速比がプラスであるということは、出力シャフトＳ６が入力シャフトＳ１と同方向に回転しているということを表し、後退速度の一つと対応する。例示の目的で、入力シャフトＳ１を反時計廻り方向に一定速度で回転しているものと考える。従って、時計廻り方向が前進速度と対応し、反時計廻り方向が後退速度と対応する。
【００３５】
表２に示すように、本発明は前進速度にその多くを割き、約５ km/時乃至１５ km/時の通常の作業ゾーンに９個の前進速度Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ９、Ｆ１０、Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３を有する。これは、中速レンジが低速レンジ及び高速レンジと重なっているためである。即ち、通常の作業ゾーンには、低速レンジからの前進速度Ｆ５、Ｆ７、Ｆ９、中速レンジからの前進速度Ｆ６、Ｆ８、Ｆ１０、Ｆ１２、高速レンジからの前進速度Ｆ１１、Ｆ１３が含まれる。
【００３６】
好ましい実施例では、中速レンジの前進速度Ｆ４、Ｆ６、Ｆ８は、低速レンジの前進速度Ｆ５、Ｆ７、Ｆ９と互い違いになっている。更に、中速レンジの前進速度Ｆ１２、Ｆ１４は、高速レンジの前進速度Ｆ１１、Ｆ１３と互い違いになっている。従って、作業用車輛のオペレータは、種々のレンジ間でエネルギレベルすなわち回転部品の回転数を完全に変化させることなく前進速度のレンジ間でシフトを行うことができる。例えば、オペレータは、低速レンジと中速レンジとの間のエネルギレベルすなわち回転部品の回転数の変化を先ず最初に完了しなくても、低速レンジの前進速度Ｆ３から中速レンジの連続した前進速度Ｆ４に直接シフトすることができる。
【００３７】
クラッチを賦勢することによって、回転している部品の速度を制御する。更に、回転部品間の速度差が、前進速度間の又は後退速度の間のシフトによるエネルギレベルすなわち回転部品の回転数の変化を決定する。表２に示すように、クラッチＣ１、ＣＢ、ＣＬを賦勢することによって、低速レンジの前進速度Ｆ３に対する回転部品の速度が決定される。更に、クラッチＣ１、ＣＡ、ＣＭを賦勢することによって、中速レンジの前進速度Ｆ４に対する回転部品の速度を決定する。前進速度Ｆ３、Ｆ４間のレンジシフトにより、回転部品のエネルギレンジが僅かに変化する。これは、低速レンジと中速レンジが重なっているためである。更に、トランスミッション１０における連続した速度間のレンジシフトは、回転しているシャフト、ギヤ、クラッチ、及びベアリングのエネルギレベルすなわち回転数を僅かに変える。これは、低速レンジ、中速レンジ、及び高速レンジが重なっているためである。
【００３８】
望ましくは、回転部品間のエネルギレベルすなわち回転数の変化を小さくすることによって作業用シャフトのレンジシフトを滑らかにする。速度Ｆ３、Ｆ４間のレンジシフトは滑らかである。更に、異なるレンジからの他の連続した前進速度間のレンジシフトは滑らかである。更に、レンジシフトに要するエネルギレベルすなわち回転部品の回転数の変化を小さくすると、シフトに要する時間が短くなる。
【００３９】
更に、中速レンジの後退速度Ｒ３は、低速レンジの後退速度Ｒ４と互い違いになっている。中速レンジの後退速度Ｒ７は、高速レンジの後退速度Ｒ６と互い違いになっている。上文中に論じた連続した前進速度間のレンジシフトと同様にオペレータは、異なるレンジ間でエネルギレベルすなわち回転部品の回転数の変化を完了させなくても、連続した後退速度間でレンジシフトを行うことができる。
【００４０】
変速比シーケンス（gear ratio sequence ）は、複数のギヤを駆動連結することによって形成される。変速比シーケンスは、変速比シーケンスに伝達された速度の減速及び加速を行うため、変速比組み合わせのうちの少なくとも一つで使用され、変速比シーケンスに伝達された速度を加速するため、変速比組み合わせのうちの少なくとも一つの他の組み合わせで使用される。好ましい実施例では、回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣが駆動連結されており、図２乃至図８及び表２からわかるように、前進速度Ｆ１、Ｆ２、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ１７、Ｆ１８、及び後退速度Ｒ１、Ｒ７、Ｒ９の変速比組み合わせについて速度を所望の通りに加速し又は減速するため、乗り越えられた又は前後の変速比シーケンスを形成する。
【００４１】
一方では、クラッチＣＡ、ＣＬを賦勢することによって回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣを駆動連結し、変速比シーケンスに伝達された速度を、速度Ｆ１、Ｆ２、Ｒ１の変速比組み合わせについて所望の通りに減速する変速比シーケンスを形成する。回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣの歯数に基づいたこの変速比シーケンスの大きさは、表１から決定できるように、減速について、好ましくは、（７０／４２）（７０／４２）である。
【００４２】
他方では、クラッチＣＣ、ＣＭ又はＣＣ、ＣＨを賦勢することによって回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣを反対方向に駆動連結する。即ち、ＧＲＣ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＡが逆の変速比シーケンスを形成するように駆動連結する。回転自在のギヤＧＲＣ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＡからなるこの変速比シーケンスは、伝達された速度を、速度Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ１７、Ｆ１８、Ｒ７、Ｒ９の変速比組み合わせについて、この変速比シーケンスに伝達された速度を所望の通りに加速するのに使用される。回転自在のギヤＧＲＣ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＡの歯数に基づいたこの変速比シーケンスの大きさは、表１から決定できるように、減速について、好ましくは、（４２／７０）（４２／７０）である。
【００４３】
回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣを再使用して速度Ｆ１、Ｆ２、Ｒ１を所望の通りに減速し、速度Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ１７、Ｆ１８、Ｒ７、Ｒ９を所望の通りに加速することによって、トランスミッション１０は、出力動力に速度を提供するのに必要なギヤの数を少なくする。更に、形成されたギヤの数が比較的少数であるため、トランスミッション１０を組み立てるのに必要な材料が少なくて済む。更に、トランスミッション１０全体において回転するギヤの数が少ないため、シフト中につくりだされる慣性が小さく、部品のエネルギレベルすなわち回転数の変化が小さい。更に、回転しているシャフト、ギヤ、クラッチ、及びベアリングのエネルギレベルすなわち回転数の変化が小さいため、レンジシフトに要する時間が短く、これらのシフトの滑らかさが増す。
【００４４】
回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣを再使用すると、使用されるギヤの総数が減少するばかりでなく、トランスミッション１０の全てのギヤを支持するシャフトＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７を、互いに組み立てられてハウジング１１を形成する二つの壁１２、１３で回転自在に支持することができる。回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣを再使用することによって、トランスミッション１０はシャフトＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７を、壁１２、１３によって構成された通路又は容積内で互いに平行に整合させることができる。従って、回転自在のギヤＧＲＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＢＡ、ＧＲＣを再使用すると、トランスミッション１０のコンパクトさが増大し、作業用車輛で必要とされる空間が小さくなる。
【００４５】
本発明の特定の実施例を示し且つ説明したこの記載から、当業者には、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明の種々の明らかな変更を行うことができるということが明らかになるであろう。例えば、シャフト、ギヤ、及びクラッチの配置により、レンジ区分が入力動力を受け入れ、速度区分が入力動力の結果をレンジ区分から受け入れ、速度区分が出力動力を提供するように、レンジ区分を速度区分の前に設けることができる。更に、出力動力用の高速レンジの少なくとも一つを出力動力用の低速レンジの少なくとも一つと互い違いにすることができる。更に、出力動力用の中速レンジを出力動力用の低速レンジ及び高速レンジと互い違いにすることによって、互いに入り組んだ速度を種々の程度の一貫性及び対称性で任意の通りに取り合わせることができる。更に、クラッチＣＬ、ＣＭ、ＣＨのうちの任意の一つを賦勢することによって、低速レンジ、中速レンジ、及び高速レンジのうちの任意の一つの速度レンジを選択できるように変速比を予め選択できる。更に、駆動連結したギヤの予め選択された変速比、並びにギヤＧＲＢＡ、ＧＲＢＢを使用することによって形成された二重ギヤの位置を変えることができる。上文中に説明した本発明の可能な変更のため、本発明は、詳細な説明又は特定の図に限定されず、特許請求の範囲の真の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２と図３との間の相互関係を示す概略図である。
【図２】本発明に従って製作されたトランスミッションを示す側方断面図である。
【図３】本発明に従って製作されたトランスミッションを示す側方断面図である。
【図４】図２及び図３の３−３線に沿った部分断面図である。
【図５】図２及び図３の４−４線に沿った部分断面図である。
【図６】図２及び図３の５−５線に沿った部分断面図である。
【図７】図２及び図３の６−６線に沿った部分断面図である。
【図８】図２及び図３の７−７線に沿った部分断面図である。
【符号の説明】
１０  トランスミッション
１１  ハウジング
１２、１３  側壁
１４  入力端
１６  取り出し端
１８  出力端
Ｓ１  入力シャフト
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５  カウンタシャフト
Ｓ６  出力シャフト
Ｓ７  カウンタシャフト
ＧＦ１  固定入力ギヤ
ＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、ＧＦ５、ＧＦ６、ＧＦ７  固定ギヤ
ＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＲ、ＧＲＡ、ＧＲＢＡ、ＧＲＢＢ、ＧＲＣ、ＧＲＬ、ＧＲＭ、ＧＲＨ  回転自在のギヤ
Ｃ１、Ｃ２、ＣＲ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ  クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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