(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車からなる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達方法において、前記正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合して動力を伝達している時に、非結合状態で遊転している他方の正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれかの駆動側クラッチプレートと被動側クラッチプレートをそれらの間に回転速度差をもつようにスリップ結合させ、出力軸にブレーキトルクを作用させることを特徴とする動力伝達方法。
【請求項２】
上記正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれかと同時に、非結合状態で遊転している１速クラッチの駆動側クラッチプレートと被動側クラッチプレートをそれらの間に回転速度差をもつようにスリップ結合させることを特徴とする請求項１記載の動力伝達方法。
【請求項３】
湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車からなる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達装置において、前記正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合している時に、非結合状態で遊転している他方の正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれかの駆動側クラッチプレートと被動側クラッチプレートをそれらの間に回転速度差をもつようにスリップ結合させる速度抑制手段が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項４】
上記速度抑制手段には、各クラッチのクラッチプレートを押圧するピストンの受圧室を大受圧面積の大受圧室と小受圧面積の小受圧室とが分離して設けられるとともに、前記大受圧室には完全結合圧力に調整した圧油を供給し、前記小受圧室にはスリップ結合圧力に調整した圧油を供給する手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載の動力伝達装置。
【請求項５】
上記速度抑制手段には、圧油をスリップ結合圧力に調整する比例電磁弁と、出力側の回転速度を検出する回転検出センサと、この回転検出センサからの検出信号と設定信号とに基づいて前記比例電磁弁に油圧調整信号を出力するコントローラとが備えられ、出力軸の回転速度を設定回転速度に保持するように制御することを特徴とする請求項３記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力源にエンジンを使用する鉄道車両、例えばディーゼル動車や軌道モータカー（鉄道保全作業車）等の走行用動力伝達方法およびその装置に関し、特に、湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車からなる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来のディーゼル動車の走行用動力伝達装置においては、下り勾配や走行中の速度抑制用ブレーキとして液体式リターダが使用されている。これは、二つの向かい合った羽根の一方を固定し、他方を回転させて羽根の間に充満させた油の攪拌ロスを速度抑制のための制動力として用いるものであり、特に、勾配の多い路線を走行する場合には、摩擦機械ブレーキ（圧縮空気や油圧等を用いて制輪子を車輪踏面に押しつけるか、あるいはブレーキディスクにブレーキライニングに押しつけるかして制動力を発生させる。）の使用頻度が増えるので、この液体式リターダを使用して速度抑制を行い、ブレーキライニングや制輪子の使用を控えてそれらの交換間隔を延長することが行われている。
【０００３】
この液体式リターダを装備したディーゼル動車の走行用動力伝達装置が、図７に例示されている。すなわち、図７には、液体式リターダを内蔵した正逆転４速段のディーゼル動車用トランスミッションの伝動機構が示され、この伝動機構では、各歯車が常時かみ合い、入力軸と出力軸の回転速度比および車両の走行方向が、それぞれの油圧クラッチで選択的に切り換えることにより切り換えられる構成になっている。
【０００４】
ディーゼル機関の動力は、トランスミッション５０の入力軸５１に伝達され、直結クラッチ５３を一体に組み合わせたインペラホイールカバーを経て、トルクコンバータ５２のインペラホイール５６に伝達される。このインペラホイール５６が回転することによって、トルクコンバータ５２のサーキット内の油の循環によるポンプ作用によってタービンホイール５７が回転され、タービンホイール５７と一体の変直軸５４にトルクコンバータ５２を介して動力が伝達される。
【０００５】
一方、直結クラッチ５３を結合すると、インペラホイール５６とタービンホイール５７が一体に連結され、機関の動力はトルクコンバータ５２を介さないで直接変直軸５４に伝達され、駆動歯車６０に伝達される。また、入力軸５１と一体に回転するインペラホイール５６には、歯車列を介してチャージングポンプ６１が連結されていて、トルクコンバータ５２や液体式リターダ５５に圧油が供給される。
【０００６】
液体式リターダ５５は駆動歯車６０の入力側に設置されていて、変直軸５４に連結されたロータ５８とケーシングに固定されたステータ５９とから成っている。リターダの作動時には、機関回転をアイドルに下げ、トルクコンバータ５２内の油が排出された状態でロータ５８とステータ５９間に油が充満され、ロータ５８は出力側（車輪側）から回転される。（このとき、正転クラッチ６２または逆転クラッチ６３のいずれか一方と、選択された一つの速度段クラッチ６５、６６、６７または６８が結合された状態にある。）このロータ５８の回転に伴う油の攪拌によって生ずる熱エネルギーが制動力として出力軸６４に作用するものである。
【０００７】
一方、架線作業車や電気作業車等の鉄道保全用作業車では、作業現場へ移動するための通常走行運転と、保全作業を行うために一定の低速度で走行する作業走行運転とが行われる。この作業走行運転時に行われる定速走行方法として、専用の湿式多板ブレーキを設けてその押圧力を制御し、湿式多板ブレーキをスリップさせながら必要とする一定の車速を保持する方式や、トランスミッションに歯車列を介してＰＴＯ軸を設けて油圧ポンプと油圧モータを取り付け、この油圧ポンプの発生油圧によって油圧モータを駆動して一定速の車輪回転速度を得る、静油圧駆動方式等が用いられている。
【０００８】
この静油圧駆動方式の定速走行装置を装備した鉄道保全作業車用のトランスミッションには、特開平９−１３２１３６の図１に開示されるようなものがあり、湿式多板ブレーキを装備したものとしては図８に示されるような装置が知られている。
【０００９】
すなわち、図８には、湿式多板ブレーキを備えた、正逆転２速段の鉄道保全作業車トランスミッションの伝動機構が示され、各歯車は常時かみ合い、入力軸と出力軸の回転速度比および車両の走行方向を、それぞれの油圧クラッチによって選択的に切り換えられる構成になっている。
【００１０】
図８において、ディーゼル機関からの動力は、トランスミッション８０の入力継手８１に入力され、入力継手と一体に連結されたインペラホイールカバーを経てトルクコンバータ８２のインペラホイール８３に伝達される。このインペラホイール８３が回転することによって、トルクコンバータ８２のサーキット内の油の循環によるポンプ作用によってタービンホイール８４が回転され、タービンホイール８４と一体のタービン軸８５にトルクコンバータ８２を介した動力が伝達される。このタービン軸８５に伝達された動力は、走行する方向に応じて結合された正転クラッチ８６または逆転クラッチ８７、必要車速に応じて結合される１速クラッチ８８または２速クラッチ８９、およびそれらのクラッチの結合により選択された各歯車を経由して出力軸９１に伝達される。
【００１１】
出力軸９１の軸端部には、トランスミッションのケーシングに固定する形で湿式多板ブレーキ９０が取り付けられていて、チャージングポンプ９２からの圧油によって湿式多板ブレーキ９０が結合される。作業走行運転時には、この湿式多板ブレーキ９０に供給される作動油圧を制御し、湿式多板ブレーキ９０をスリップ結合させることによって出力軸９１に作用する制動力を調整し、出力軸９１を一定の回転速度に維持して必要とする低車速を保持することができる。なお、通常走行運転時には湿式多板ブレーキ９０への作動油圧は遮断され、制動力は作用しない。
【００１２】
また、入力継手８１と一体に回転するインペラホイール８３には、歯車列を介してチャージングポンプ９２が連結されていて、その反対側にはポンプクラッチ９４を介して湿式多板ブレーキ９０に潤滑油を供給する潤滑油ポンプ９３が連結されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来のトランスミッションにおいては、次のような問題がある。すなわち、液体式リターダを装備したものにおいては、リターダのブレーキトルクがロータ回転数の２乗に比例して変化する特性を有しているために、大きなブレーキトルクを得るには、いずれの速度段運転においても高速回転する軸にリターダを設置することが望ましい。このため、トルクコンバータと減速機構の間のタービンホイール軸上に設置することになり、リターダを装備しないものに比べてトランスミッションの全長寸法が長くなり、ケーシングの共用ができなくなると共に装置全体の重量も増えることとなる。
【００１４】
さらに、ブレーキトルクがロータ回転数の２乗に比例する特性から、同一の速度段においては車速の２乗に比例して制動力が変化する。このため、高速運転域では、車速の変化による制動力の変動が顕著になるので、リターダの内圧を制御して制動力の変動を抑える必要があり、かつ、低速運転域では、制動力が急激に低下するので、その不足分を摩擦機械ブレーキの併用で補う必要があって、液体式リターダのみでは高速運転から低速運転までの速度抑制ブレーキとして使用することが困難である。
【００１５】
また、定速走行装置を装備したものにおいては、定速走行運転時にのみ使用する専用の油圧ポンプ・油圧モータおよびそれらを結合する高圧ホースを設けたり、専用の湿式多板ブレーキを設置する必要があって、形状が複雑になるとともに部品点数が増加し、装置全体の重量も増える。
【００１６】
このように、従来は専用の速度抑制ブレーキ装置を付加する必要があって構造が複雑になるとともに、標準型のトランスミッションに改造を加えないと速度抑制ブレーキを設けることができず、寸法や重量が大きくなって高価になる欠点があった。
【００１７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、専用のブレーキ機構を設ける必要がなく、構成が簡単で小型・軽量であるばかりでなく、従来の標準型のトランスミッションのケーシングを使用することができる動力伝達装置を利用して制動力を付与する動力伝達方法とその装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車からなる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達方法において、正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合して動力を伝達している時に、非結合状態で遊転している他方の正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれかの駆動側クラッチプレートと被動側クラッチプレートをそれらの間に回転速度差をもつようにスリップ結合させ、出力軸にブレーキトルクを作用させるものである。なお、正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれかと同時に、非結合状態で遊転している１速クラッチの駆動側クラッチプレートと被動側クラッチプレートをそれらの間に回転速度差をもつようにスリップ結合させることが好ましい。
【００１９】
本発明の方法を実施するために適した装置としては、湿式多板式の、正転クラッチ、逆転クラッチおよび各速度段クラッチと、常時かみ合う歯車からなる歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達装置において、前記正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれか一方と速度段クラッチの一つとが完全に結合している時に、非結合状態で遊転している他方の正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれかの駆動側クラッチプレートと被動側クラッチプレートをそれらの間に回転速度差をもつようにスリップ結合させる速度抑制手段が設けられているものである。なお、速度抑制手段には、各クラッチのクラッチプレートを押圧するピストンの受圧室を大受圧面積の大受圧室と小受圧面積の小受圧室とが分離して設けられるとともに、前記大受圧室には完全結合圧力に調整した圧油を供給し、前記小受圧室にはスリップ結合圧力に調整した圧油を供給する手段が設けられているのが好ましく、また、速度抑制手段には、圧油をスリップ結合圧力に調整する比例電磁弁と、出力側の回転速度を検出する回転検出センサと、この回転検出センサからの検出信号と設定信号とに基づいて前記比例電磁弁に油圧調整信号を出力するコントローラとが備えられ、出力軸の回転速度を設定回転速度に保持するように制御することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態における正逆転４速段のディーゼル動車用動力伝達装置を示す略図で、図７に示された従来のものに置き代わるものである。
【００２１】
基本的な構成は図７に示された従来のものと同じであり、液体式リターダが無いこと、および正転クラッチ、逆転クラッチ、１速クラッチをスリップ結合できる構成にした点で異なっている。図１において、ディーゼル機関（図示しない）の動力は、動力伝達装置の入力軸１に伝達され、直結クラッチ２を一体に組み合わせたインペラホイールカバーを経て、トルクコンバータ３のインペラホイール４に伝達される。このインペラホイール４の回転によって、タービンホイール５が回転され、タービンホイール５と一体に回転する変直軸６にトルクコンバータ３を介した動力が伝達される。
【００２２】
一方、直結クラッチ２を結合すると、インペラホイール４とタービンホイール５が一体に連結され、機関の動力はトルクコンバータ３を介さないで機関から直接変直軸６に伝達され、駆動歯車９に伝達される。入力軸１と一体に回転するインペラホイール４には、歯車列を介してメインポンプ７および潤滑油ポンプ８が連結されている。このメインポンプ７から吐出される圧油はトルクコンバータ３に供給されると共に、各クラッチを結合する作動油としても供給され、残りは各部の潤滑油として供給される。一方、速度抑制手段の作用時にはポンプクラッチ３２が結合されて潤滑油ポンプ８が同時に駆動され、このポンプから吐出される圧油は、スリップ結合しているクラッチの潤滑油（冷却油）として供給される。
【００２３】
歯車が常時噛み合っている歯車減速機構の構成は以下のように構成されている。なお、逆転軸１０については図２に拡大して示されている。先ず、変直軸６（入力軸１と同心に配置されている。）、逆転軸１０、正転軸１１、中間軸１２および出力軸１３はそれぞれ平行に配置されている。ただし、車両床下に設置されることから、入力軸１と出力軸１３がほぼ同心の配置になるので、各軸心は同一平面上にはない。逆転歯車１４、小歯車２１、正転歯車１５、中間小歯車２３、中間大歯車２２、４速歯車２５および３速歯車２８は、それぞれの軸に軸受を介して回転自在に支持されている。なお、中間小歯車２３と中間大歯車２２とは一体に形成されている。さらに、駆動歯車９、歯車１６、１７、２９、３０および出力歯車２４は、それぞれの軸に一体に固定されている。逆転軸１０には、逆転クラッチ１８と１速クラッチ１９が背中合わせに配置され、正転軸１１には、正転クラッチ２０と２速クラッチ３１が背中合わせに配置されている。さらに、中間軸１２には３速クラッチ２７が、出力軸１３には４速クラッチ２６が設けられている。
【００２４】
このような構成において、各速度段の動力伝達経路は以下のようになる。
ａ．正転時の１速運転
駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→歯車１７→歯車１６→１速クラッチ１９→小歯車２１→中間大歯車２２→中間小歯車２３→出力歯車２４→出力軸１３→車輪
ｂ．正転時の２速運転
駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→２速クラッチ３１→中間小歯車２３→出力歯車２４→出力軸１３→車輪
ｃ．正転時の３速運転
駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→歯車１７→４速歯車２５→３速歯車２８→３速クラッチ２７→歯車２９→歯車３０→出力軸１３→車輪
ｄ．正転時の４速運転
駆動歯車９→正転歯車１５→正転クラッチ２０→歯車１７→４速歯車２５→４速クラッチ２６→歯車３０→出力軸１３→車輪
【００２５】
ｅ．逆転時の１速運転
駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→１速クラッチ１９→小歯車２１→中間大歯車２２→中間小歯車２３→出力歯車２４→出力軸１３→車輪
ｆ．逆転時の２速運転
駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→歯車１６→歯車１７→２速クラッチ３１→中間小歯車２３→出力歯車２４→出力軸１３→車輪
ｇ．逆転時の３速運転
駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→歯車１６→歯車１７→４速歯車２５→３速歯車２８→３速クラッチ２７→歯車２９→歯車３０→出力軸１３→車輪
ｈ．逆転時の４速運転
駆動歯車９→逆転歯車１４→逆転クラッチ１８→歯車１６→歯車１７→４速歯車２５→４速クラッチ２６→歯車３０→出力軸１３→車輪
なお、トルクコンバータ３を介した運転（直結クラッチ脱時）は、１速でのみ行う。また、速度段がアップするにつれて減速比が小さくなるので、出力軸１３の回転速度は入力軸回転速度に近づくことになる。
【００２６】
図２は、図１の実施形態における逆転軸１０の断面を拡大して示すものである。図２において、逆転歯車１４は軸受４９によって逆転軸１０上に回転自在に支持されており、スプラインを備えたクラッチハブ４７と一体に形成されている。歯車１６は逆転軸１０に一体に固定されていてクラッチピストン３５を収容し、逆転クラッチ１８および１速クラッチ１９のクラッチドラム４８が歯車と一体に形成されている。逆転クラッチ１８および１速クラッチ１９は、公知のように、クラッチハブ４７にスプライン嵌合された多数のインナプレート４１と、クラッチドラム４８にスプライン嵌合されるとともにインナプレート４１と交互に配列された多数のアウタプレート４０とから構成されている。これらのクラッチプレート４０，４１は、環状の大受圧面積を有する大受圧室３６もしくは環状の小受圧面積を有する小受圧室３７に供給された圧油で移動するクラッチピストン３５によって押圧され、結合又はスリップ結合される。
【００２７】
本発明の方法を実施するための速度抑制手段は、正転クラッチ２０または逆転クラッチ１８のいずれかが結合されてディーゼル動車が走行（速度段のクラッチの一つが結合）している時に、非結合状態で遊転している他方の正転クラッチもしくは逆転クラッチをスリップ結合させ、スリップ時の発熱エネルギーを制動力として利用するものである。例えば、図１および図２において、正転クラッチ２０と４速クラッチ２６が結合され、４速で走行している状態を仮定する。（この時、正転クラッチ２０と４速クラッチ２６以外は非結合状態にある。）
【００２８】
遊転している逆転クラッチ１８においては、アウタプレート４０は逆転軸１０と一体に回転し、インナプレート４１は逆転歯車１４と一体に回転している。この例では、逆転歯車１４と正転歯車１５の歯数および歯車１６と歯車１７の歯数が同じに設定されているので、インナプレート４１とアウタプレート４０の回転速度は等しくなり、かつ、互いに逆方向に回転することになって、クラッチプレート４０と４１の相対回転速度は逆転軸１０の回転速度の２倍になっている。
【００２９】
一般に、クラッチを半クラッチの状態で滑らすと、クラッチプレートは発熱し、この発熱エネルギーの大きさは、クラッチ伝達トルク×相対回転速度で表わされる。つまり、相対回転速度の大きいクラッチをスリップ結合することによって、より大きな制動力を得ることができる。
【００３０】
この実施例では、正転クラッチ２０と逆転クラッチ１８以外に１速から４速までのクラッチが設けられているので、逆転クラッチ１８のスリップ結合に加えて、遊転している他の速度段クラッチを同時にスリップ結合することが可能になり、２つ以上のクラッチをスリップ結合することによってさらに大きな制動力を得ることができる。
【００３１】
通常、正転クラッチおよび逆転クラッチは高速回転軸上に設置されることが多く、また、１速は最も減速比（歯数比）が大きいことから、これらのクラッチは他のクラッチに比べてクラッチプレートの相対回転速度が大となり、大きな制動力を得やすい。このため本実施例では、正転クラッチ２０と逆転クラッチ１８および１速クラッチ１９をスリップ結合できる構成にし、正転クラッチ２０または逆転クラッチ１８のどちらか一方と１速クラッチ１９を同時にスリップ結合させて、効果的に制動力を得るものである。
【００３２】
なお、スリップ結合させるクラッチの数は、必要とする最大ブレーキトルクから決まるものであり、より大きなブレーキトルクを必要とする場合には２速クラッチ３１もスリップ結合できる構造にし、３つのクラッチを同時にスリップ結合させることも可能である。また、スリップ結合するクラッチの数を増加させる代わりに、一つのクラッチに組み込むクラッチプレートの枚数を増加させ、必要なブレーキトルクを確保することも可能である。
【００３３】
さらに、スリップ結合しているクラッチには、クラッチプレートの表面に供給される冷却油量を直結時より増加するよう構成されており（図４の油圧回路図参照）、クラッチプレートは油膜を介して滑るので、スリップ結合によるプレートの焼損や摩耗は無い。
【００３４】
次に、嵌脱クラッチと速度抑制手段とを兼用させたクラッチ（スリップクラッチ）の構造と作動について説明する。図２において、スリップ結合する１速クラッチ１９および逆転クラッチ１８は、クラッチプレートを別系統の押圧力で作動できるように、クラッチピストン３５の受圧面積が異なる大小２つの受圧室すなわちピストン室３６，３７を備えている。すなわち、クラッチを完全に結合する圧油（以下、「直結作動油」という。）が供給される大受圧室すなわち大ピストン室３６と、クラッチをスリップ結合する圧油（以下、「スリップコントロール油」という。）が供給される小受圧室すなわち小ピストン室３７とを備えている。大ピストン室３６には、メインポンプ７から吐出されて所定の圧力に調整された高圧の直結作動油が、それぞれの供給孔４２ａおよび４３ａから逆転軸１０に設けられた油路４２および４３を経て供給され、小ピストン室３７には、比例電磁弁により任意の低圧力に調整されたスリップコントロール油が供給孔４６ａから油路４６を経て供給される。
【００３５】
一方、クラッチハブ４７のスプライン歯底には多数のキリ孔が設けられていて、潤滑油ポンプ８から吐出され、所定の潤滑油圧に調整された圧油が逆転軸１０の右端部空間に供給され、入口４５ａから油路４５を通って１速クラッチの油室３９に供給され、前記キリ孔よりクラッチプレートに潤滑油（冷却油）として供給される。（逆転クラッチ１８には、シールカバー３４に設けられた供給孔４４ａから油路４４を通ってクラッチプレートの潤滑油が別個に供給されている。）
【００３６】
スリップしているクラッチに供給される潤滑油は、クラッチが直結になると油量が減少するように潤滑油供給回路に分配弁が設置されている（図４参照。）。
【００３７】
受圧面積の異なる２つの大ピストン室３６と小ピストン室３７とを設ける理由は、クラッチの直結時とスリップ結合時とで圧接されるクラッチプレートの許容面圧に差があるためで、スリップ結合時におけるプレート面圧は、発熱を伴う関係もあって直結時のそれよりかなり低い値に抑える必要があり、クラッチピストン３５を押す荷重を小さく設定する必要がある。押しつけ荷重が制限されることから、クラッチピストン３５の受圧面積が大きいとスリップコントロール油は低圧の範囲で使用することになって、少しの油圧変動でもブレーキトルクが大きく変化し、ブレーキトルクの制御が不安定になる。このため、小ピストン室３７の受圧面積を小さく設定してスリップコントロール油圧を高めて使用し、ブレーキトルクの制御をし易くするものである。
【００３８】
なお、この実施例では逆転クラッチ１８と１速クラッチ１９のプレート枚数は同一であるが、それぞれのインナプレートと一体に回転する歯車１４と２１の歯数比が異なるために、逆転クラッチ１８と１速クラッチ１９の遊転時の相対回転速度に差がでる。このために、両者に同一のクラッチを使用して一つの供給口４６ａを有する油路４６で両者の小ピストン室３７に同じ圧力のコントロール油を供給する場合には、相対回転速度の小さいクラッチ側の発熱エネルギーが小さくなって他方よりブレーキ能力に余裕ができることになる。この場合には、相対回転速度の小さいクラッチの小ピストン室３７ａの受圧面積を他方の小ピストン室３７ｂの受圧面積より大きく設定することによって、同一のコントロール油圧の供給で最大限にブレーキトルクを活用することができる（図３参照）。
【００３９】
また、この実施例では、構成を簡素化するために逆転クラッチ１８と１速クラッチ１９のスリップコントロール油を一つの油路４６でそれぞれの小ピストン室３７に供給しているが、前記のように小ピストン室の受圧面積に差を設けないで、クラッチ毎にそれぞれ独立した油路と比例電磁弁を設け、別個にコントロール油の圧力を制御しても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
上記のように構成された動力伝達装置の作動を以下に説明する（図１参照）。車両を発進するときは、まず機関をアイドリング状態とし、車両の進行方向に応じて正転クラッチ２０又は逆転クラッチ１８のどちらか一方を結合してから、１速クラッチ１９を結合すると共に機関の出力をアップしていくと、機関の出力は入力軸１からトルクコンバータ３、駆動歯車９、正転クラッチ２０または逆転クラッチ１８、１速クラッチ１９、小歯車２１を経て出力軸１３に伝達され、トルクコンバータ３を介した１速運転（１速変速運転）となる。
【００４１】
この１速変速運転のもとで所定の車速に到達すると直結クラッチ２が結合され、直結１速運転に移行する。さらに、この直結１速運転によって所定の車速に到達すると、１速クラッチ１９が脱になって２速クラッチ３１が結合される。同様にして、３速クラッチ２７、４速クラッチ２６と切り換えられて車速が漸次増加し、最高速度に達する。
【００４２】
ディーゼル動車の場合、線路の勾配の大きさにもよるが、勾配区間は通常５０〜７０Ｋｍ／ｈ程度の車速で走行するので、この間は３速クラッチ２７が結合された状態で走行することが多い。また、下り勾配は、機関回転をアイドリング状態に下げ、燃料をカットした状態で走行する（この時、直結クラッチ２が結合されているのでエンジンブレーキが作用する。）が、エンジンブレーキだけでは減速しきれず車速が超過することがある。このため、所定の車速以下に減速させる必要があり、摩擦機械ブレーキに代えて本発明による速度抑制手段を実施する。すなわち、遊転している逆転クラッチ１８（正転クラッチ２０を結合している場合）及び１速クラッチ１９を同時にスリップ結合させてブレーキトルクを発生させ、出力軸１３の回転速度を減速させる。このブレーキトルクは、小ピストン室３７に供給されるスリップコントロール油の油圧を変化させる（この例では比例電磁弁１０５、１０６で変える。）ことにより任意の大きさに調整される。
【００４３】
また、図示されていないが、動力伝達装置の出力軸部分には車速検出用の回転センサが設置されていて、その検出信号がコントローラに入力されている。車両が発進し、所定の車速に到達したことの検出信号が回転センサからコントローラに入力されると、図４に示す各速度段クラッチの切換え電磁弁１１２、１１３にオン・オフ信号が出力され、１速クラッチから順次クラッチが切り換え制御され、必要とされる車速に加速または減速される。
【００４４】
速度抑制手段の作動は運転席からの抑速指令信号により行われ、抑速指令信号がコントローラに入力されると、速度抑制用電磁弁１０２にオン信号が出力されると同時に、機関をアイドルに低下させる燃料噴射量制御信号が機関の燃料噴射装置に出力される。その後、スリップコントロール油の圧力を調整する比例電磁弁１０６に予め設定された油圧調整信号が出力され、逆転クラッチ１８と１速クラッチ１９の小ピストン室３７，３７にスリップコントロール油が供給され、それぞれのクラッチがスリップ結合して出力軸１３にブレーキトルクを作用させることができる。
【００４５】
回転センサからの検出信号がコントローラに入力されているので、車速に応じて前記比例電磁弁１０６の油圧調整信号を変更して、スリップコントロール油の圧力を制御し、ブレーキトルクの大きさを変化させることにより、下り勾配でも最高車速を制限速度内に保持して走行することが可能になる。また、スリップコントロール油の圧力を適当に制御すれば、一定車速での走行も可能となる。
【００４６】
また、ブレーキトルクの大きさは比例電磁弁１０６の油圧調整信号を変化させることによって任意に変えられるので、運転席の操作レバーと前記油圧調整信号とを連動させることによって、低速で走行時のブレーキとしても使用することが可能である。
【００４７】
図４は、図１の実施形態における動力伝達装置の油圧系統を示すものである。メインポンプ７から吐出された油は、メイン油圧調整弁１００で直結作動油圧に調整された後、トルクコンバータ３の入口でバイパス弁１０１により減圧されてトルクコンバータ３内に供給される。潤滑油ポンプ８は、速度抑制手段の作動時のみにポンプクラッチ３２が結合して駆動され、スリップ結合しているクラッチの潤滑油量を増量するもので、トルクコンバータ３から排出された油と合流し、油冷却器で冷却されたのち第１潤滑油ライン１２４および第２潤滑油ライン１２５に供給される。
【００４８】
一方、メイン油圧調整弁１００の手前で分岐された直結作動油は、油路１２２を通り電磁弁を介して各クラッチの押圧力として大ピストン室３６に供給され、各クラッチを直結させる。また、正転クラッチ１２０と逆転クラッチ１２１は、同時に直結作動油が供給されないように、逆転クラッチ電磁弁１１０が脱位置にあるときにのみ正転クラッチ電磁弁１１１に圧油が供給される構成になっている。もう一方の作動油は、油路１２３から速度抑制用電磁弁１０２を通過して比例電磁弁１０５および１０６に送られ、この比例電磁弁１０５および１０６で所定のスリップコントロール油の圧力に減圧調整された後、正転クラッチもしくは逆転クラッチと１速クラッチ１１９の小ピストン室３７に供給される。
【００４９】
各部に供給される潤滑油は、第１潤滑油圧調整弁１０３によってその圧力が設定される第１潤滑油ライン１２４と、第１潤滑油圧調整弁１０３の下流に設けられた第２潤滑油圧調整弁１０４によってその圧力が設定される第２潤滑油ライン１２５を通じて供給され、前記２つの潤滑油圧調整弁１０３と１０４の設定圧力は、速度抑制用電磁弁１０２がオフのときはほぼ同じであるが、速度抑制用電磁弁１０２をオンにすると、第１潤滑油圧調整弁１０３に背圧が作用して設定圧力が上昇するように構成されている。従って、速度抑制手段の作動時には、第１潤滑油ライン１２４の圧油の圧力が第２潤滑油ラインの圧油の圧力より高くなり、この第１潤滑油ライン１２４から供給される箇所においては、速度抑制手段の作動時には、その作動前より潤滑油の供給量が増加する構成になっている。
【００５０】
第２潤滑油ライン１２５からは、嵌脱でのみ使用するクラッチ（この例では２速、３速、４速および直結クラッチ１１８、１１７、１１６および１１５）のクラッチプレートに所定の圧力の潤滑油が供給される。なお、第２潤滑油ライン１２５からは、その他の軸受や歯車等にも潤滑油が供給される。
【００５１】
第１潤滑油ライン１２４の圧油は、１速クラッチ１１９の潤滑油として供給されると同時に、分配弁１０７を介して正転クラッチ１２０または逆転クラッチ１２１の潤滑油として供給される。前記分配弁１０７は、正転クラッチ１２０および逆転クラッチ１２１の直結作動油によって供給ポートが切り換わるもので、分配弁１０７の出口側油路は２つの逆止弁１０８を設けた油路で連通していて逆止弁１０８を介して第２潤滑油ライン１２５に合流している。これにより、例えば、正転クラッチ１２０を直結すると、第１潤滑油ライン１２４から逆転クラッチ１２１に潤滑油が供給され、正転クラッチ１２０にはそれより低圧の第２潤滑油ライン１２５から潤滑油が供給されるので、スリップ結合のクラッチには多量の潤滑油が供給され、直結のクラッチへの潤滑油量は減少する。
【００５２】
図５は、本発明の他の実施形態である、正逆転２速段の鉄道保全作業車用トランスミッションの伝動機構を示し、図８に示された従来例のものに置き代わるものである。基本的な構成、作動は図１の実施例の場合と同じであり、以下のように構成される。すなわち、タービン軸３００、逆転軸３０１、中間軸３０２および出力軸３０３はそれぞれ平行に配置されている。タービン軸３００、中間軸３０２および出力軸３０３の各軸心は垂直平面上にあり、逆転軸３０１は偏心位置に配置されている。逆転小歯車３１６、正転小歯車３１５、１速歯車３１０および２速歯車３１２は、それぞれの軸に軸受を介して回転自在に支持されている。また、駆動歯車３０８、被動歯車３０９、中間歯車３１１、出力大歯車３１３および出力小歯車３１４は、それぞれの軸に一体に固定されている。さらに、中間軸３０２には、１速クラッチ３０６と２速クラッチ３０７が背中合わせに配置され、タービン軸３００には正転クラッチ３０４が、逆転軸３０１には逆転クラッチ３０５がそれぞれ設けられている。
【００５３】
このような構成における各速度段の動力伝達経路を以下に示される。なお、車両の進行方向に合わせて正転クラッチ３０４又は逆転クラッチ３０５を結合した後、必要に応じた速度段のクラッチ３０６、３０７を結合する。
【００５４】
ａ．正転時の１速運転
駆動歯車３０８→正転クラッチ３０４→正転小歯車３１５→中間歯車３１１→１速クラッチ３０６→１速歯車３１０→出力大歯車３１３→出力軸３０３→車輪
ｂ．正転時の２速運転
駆動歯車３０８→正転クラッチ３０４→正転小歯車３１５→中間歯車３１１→２速クラッチ３０７→２速歯車３１２→出力小歯車３１４→出力軸３０３→車輪
ｃ．逆転時の１速運転
駆動歯車３０８→被動歯車３０９→逆転クラッチ３０５→逆転小歯車３１６→中間歯車３１１→１速クラッチ３０６→１速歯車３１０→出力大歯車３１３→出力軸３０３→車輪
ｄ．逆転時の２速運転
駆動歯車３０８→被動歯車３０９→逆転クラッチ３０５→逆転小歯車３１６→中間歯車３１１→２速クラッチ３０７→２速歯車３１２→出力小歯車３１４→出力軸３０３→車輪
【００５５】
なお、鉄道保全作業車は、それぞれの保線区に配置されて作業を行い、ディーゼル動車のように長距離を走行することが少ないので、この動力伝達装置では全ての速度段をトルクコンバータを介した変速運転で使用される。（直結クラッチを設けていない。）
【００５６】
図６は、図５の実施形態における逆転軸３０１と中間軸３０２の断面を示すものである。基本的な構成は、図２に示されたものと同じであり、タービン軸３００上の構成が図示されていないが、これは逆転軸３０１上の構成とほぼ同じである。
【００５７】
この例では、逆転クラッチ３０５および正転クラッチ３０４がスリップ結合可能な構成になっており、正転クラッチ３０４または逆転クラッチ３０５のいずれかが結合されて走行している時に、脱状態にある他方の正転クラッチ３０４または逆転クラッチ３０５をスリップ結合させ、速度抑制手段とするものである。前記各クラッチは、一つのクラッチで大きなブレーキトルクを得るために、直結でのみ使用する場合よりクラッチプレートの枚数を増加させてある。なお、クラッチプレートの枚数を増加するとクラッチの全長寸法が伸びるが、この例では軸方向にスペースが余っているので、ケーシングの全長に影響が及ぶことはない。
【００５８】
なお、この実施例における油圧系統は図示しないが、基本的には図４に示されたものと同様で、ただ、３速クラッチ、４速クラッチおよび直結クラッチに作動油を供給する油圧ラインがなくなる程度の相違である。ただし、図４では、１個の比例電磁弁１０６で逆転クラッチと１速クラッチにスリップコントロール油を供給しているが、この実施例では逆転クラッチのみに供給することになる。
【００５９】
鉄道保全作業車では、一定の低速度（１０Ｋｍ／ｈ以下）で走行しながら作業を行う作業走行運転があり、この作業走行運転時に前記の速度抑制手段を適用するものである。この一定走行の制御は、図１の実施例の場合と同様に、走行速度を検出する回転センサからの検出信号に基づいて、スリップクラッチに供給するコントロール油圧を比例電磁弁により制御し，ブレーキトルクを制御しながら一定の車速を得ることができる。すなわち、機関はアイドル回転数よりやや高い所定の回転速度にセットした状態で運転され、回転センサからの検出信号がコントローラに入力されると、運転席から指示された速度設定信号と比較し、その差をＰＩ調整した速度補正信号を前記比例電磁弁に与えてコントロール油の圧力を変化させ、ブレーキトルクが調整されて動力伝達装置の出力軸回転速度が一定に保持される。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、湿式多板式のクラッチと歯車減速機構とからなり、各クラッチの嵌脱により出力軸の回転方向と回転速度とを切り換える動力伝達方法において、正転クラッチもしくは逆転クラッチのいずれか一方と速度段クラッチの一つとを完全に結合して動力を伝達している時に、非結合状態で遊転している他方の正転クラッチもしくは逆転クラッチの駆動側クラッチプレートと被動側クラッチプレートをそれらの間に回転速度差をもつようにスリップ結合させ、出力軸にブレーキトルクを作用させるので、専用のブレーキ機構を設ける必要がなく、装置の構成を簡素化して小型・軽量にできるとともに、従来の速度抑制手段の有無に関わらず従来のケーシングを利用できる。
【００６１】
また、各クラッチにブレーキ機能を持たせられるので、速度段クラッチを複数備えた動力伝達方法では、ブレーキとして使用できるクラッチ数が多く、必要に応じてブレーキトルクを増加させることが可能である。さらに、ブレーキトルクは使用する回転速度の影響を受けることがなく、また、クラッチプレートを押圧する油圧の制御でブレーキトルクを変化させられるので、応答性が良くきめ細かい速度制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の方法を実施するディーゼル動車の動力伝達装置
の概略説明図である。
【図２】  図２は図１の動力伝達装置の要部拡大断面図である。
【図３】  図３は図２の動力伝達装置の要部を拡大した断面図である。
【図４】  図４は図１の動力伝達装置の作動油の回路図である。
【図５】  図５は本発明の方法を実施する軌道モータカーの動力伝達装置の概略説明図である。
【図６】  図６は図５の動力伝達装置の要部を拡大した断面図である。
【図７】  図７は速度抑制のための液体リターダを有する従来の動力伝達装置の概略説明図である。
【図８】  図８は湿式多板ブレーキを有する従来の動力伝達装置の概略説明図である。
【符号の説明】
１、５１    入力軸
２、５３    直結クラッチ
３、５２、８２    トルクコンバータ
６、５４    変直軸
７    メインポンプ
８、９３    潤滑油ポンプ
１０、３０１    逆転軸
１１    正転軸
１３、６４、９１、３０３    出力軸
１８、６３、８７    逆転クラッチ
１９、６５、８８、３０６    １速クラッチ
２０、６２、８６、３０４    正転クラッチ
２６、６８    ４速クラッチ
２７    ３速クラッチ
３１、６６、８９、３０７    ２速クラッチ
３５    クラッチピストン
３６    大受圧室
３７    小受圧室
４０    アウタプレート
４１    インナプレート
６１、９２    チャージングポンプ
８５、３００    タービン軸
９０    湿式多板ブレーキ
１００    メイン油圧調整弁
１０３    第１潤滑油圧調整弁
１０４    第２潤滑油圧調整弁
１０５、１０６    比例電磁弁
【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】
0003933510.tif 000007
【図７】
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【図８】
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