JP5091514B2 - 産業車両用変速機 - Google Patents

Description

本発明は、産業車両用変速機、特に、前進及び後進において多段変速が可能であり、エンジン側からの回転を変速して出力する産業車両用変速機に関する。

ホイールローダ等の産業車両用の変速機として、一般的に、特許文献１に示されたような油圧式変速機が提供されている。この種の変速機は、エンジンと変速機本体との間にトルクコンバータが設けられ、変速機本体内には、前後進切換用の前進用油圧式クラッチ及び後進用油圧式クラッチと、前進時及び後進時のいずれにおいても作動可能な複数の変速段用油圧式クラッチとが設けられている。

このような変速機では、前進時には、前進用油圧式クラッチをオン（動力伝達状態）、後進用油圧式クラッチをオフ（動力遮断状態）にした上で、走行状態等に応じて適切な変速段が選択されるように、対応する変速段の油圧式クラッチがオンされるようになっている。また、逆に後進時には、前進用油圧式クラッチをオフ、後進用油圧式クラッチをオンにした上で、走行状態等に応じて適切な変速段が選択されるように、対応する変速段の油圧式クラッチがオンされるようになっている。

一方、乗用車においては、変速時の切換を素早くするために、ツインクラッチ式の車両用変速機が提供されている（例えば、特許文献２）。この文献２に示された変速機では、奇数段変速用の第１変速機構と、偶数段変速用の第２変速機構と、それぞれの変速機構に対応して設けられた第１，第２クラッチ機構とを有している。

ここでは、例えば奇数段の変速段で走行している際に、偶数段変速用の第２変速機構側で変速の準備（プリシフト）をしておくことにより、奇数段から偶数段への変速を素早く行うことができる。
特開２００５−２８２８３０号公報 特開２００１−９９２４６号公報

従来の産業車両用の変速機は、一般的に特許文献１に示されているように、トルクコンバータと複数の油圧式クラッチとを用いて構成されている。トルクコンバータは流体を用いて動力を伝達するために、動力の伝達効率が悪い。また、従来の変速機は、各変速段に油圧式クラッチが設けられているために、構成が複雑になり、また油圧式クラッチへの油圧供給用の油路の構成が複雑になる。

そこで、乗用車の変速機として用いられている特許文献２に示されたような構成を、ホイールローダ等の産業車両用の変速機に利用することが考えられる。

しかし、産業車両用の変速機では、前進側と同様に後進側においても前進走行時と同様に複数の変速段が必要となり、特許文献２に示されたような構成をそのまま利用することはできない。

本発明の課題は、簡単な構成で効率のよい産業車両用変速機を実現することにある。

第１の発明に係る産業車両用変速機は、前進及び後進において多段変速が可能であり、エンジン側からの回転を変速して出力する変速機であって、入力軸と、第１変速機構と、第２変速機構と、クラッチ機構と、回転方向切換用ギア列と、変速用ギア列と、出力軸と、カウンタ軸と、を備えている。入力軸はエンジン側からの回転が入力される。第１変速機構は入力軸からの回転を複数段の間で変速するための機構である。第２変速機構は、第１変速機構に併設され、入力軸からの回転を複数段の間で変速するための機構である。クラッチ機構は、第１及び第２変速機構の入力側に配置され、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチと、第１変速機構にエンジンからの回転を入力するための第１スナップクラッチ及び第２変速機構にエンジンからの回転を入力するための第２スナップクラッチと、を含む。回転方向切換用ギア列は前進用クラッチ及び後進用クラッチに対して前進用及び後進用の回転を入力する。変速用ギア列は前進用クラッチ及び後進用クラッチからの出力を第１スナップクラッチ及び第２スナップクラッチに入力する。出力軸は第１及び第２変速機構からの回転が入力されて出力する。カウンタ軸は入力軸と平行に配置されている。

また、第１及び第２変速機構はそれぞれ入力軸と平行に配置された第１，第２変速軸を有しており、前進用クラッチは入力軸と同軸上に配置され、後進用クラッチはカウンタ軸に同軸上に配置され、第１スナップクラッチは第１変速軸と同軸上に配置され、第２スナップクラッチは第２変速軸と同軸上に配置されている。

さらに、変速用ギア列は、前進用ギアと、後進用ギアと、第１変速用ギアと、第２変速用ギアと、を備えている。前進用ギアは、入力軸に回転自在に支持され、前進用クラッチからの出力を第１及び第２変速機構に伝達する。後進用ギアは、カウンタ軸に回転自在に支持され、後進用クラッチからの出力を第１及び第２変速機構に伝達する。第１変速用ギアは、第１変速軸に回転自在に支持され、前進用ギア及び後進用ギアに噛み合い前進用及び後進用ギアからの回転を第１スナップクラッチに入力する。第２変速用ギアは、第２変速軸に回転自在に支持され、前進用ギア及び後進用ギアに噛み合い前進用及び後進用ギアからの回転を第２スナップクラッチに入力する。

この変速機では、前進走行時には、前進用クラッチがオンされ（動力伝達状態）、後進用クラッチがオフされる（動力遮断状態）。エンジンからの回転は、入力軸に入力され、回転方向切換用ギア列によって前進用回転方向にされて前進用クラッチに入力される。そして、前進用クラッチの出力は、変速用ギア列を介して第１スナップクラッチ又は第２スナップクラッチに入力された後、第１変速機構又は第２変速機構に入力される。また、後進走行時には、逆に、前進用クラッチがオフ、後進用クラッチがオンされて、入力軸からの回転は、回転方向切換用ギア列によって後進用回転方向にされて後進用クラッチに入力される。そして、前記同様に、後進用クラッチの出力は変速用ギア列及び第１スナップクラッチ又は第２スナップクラッチを介して第１変速機構又は第２変速機構に入力される。また、前進又は後進走行時において、第１変速機構側への入力によって変速を行う場合は、第１スナップクラッチがオンされ、第２スナップクラッチがオフされる。逆に、第２変速機構側への入力によって変速を行う場合は、第１スナップクラッチがオフされ、第２スナップクラッチがオンされる。

ここでは、クラッチ機構を変速機構の前段に設けることによって、１組の変速機構を用いて前進走行時及び後進走行時の両方において複数の変速段を得ることができる。また、前後進の各変速段の変速を素早く行うことができる。

また、一般に以上のような構成の変速機構では、ドグクラッチを用いて構成できるので、従来の変速機に比較して各変速機構の構成を簡素化できる。

また、ここでは、横及び縦方向のスペースを、特許文献１に記載されるような産業車両用のトランスミッションと同様にすることができる。すなわち、従来の変速機では、入力軸、第１変速軸及び第２変速軸が設けられるとともに、後進用のカウンタ軸が設けられており、各軸に油圧式クラッチが配置されている。本発明では、入力軸と同軸上に前進用クラッチが設けられるとともに、カウンタ軸と同軸上に後進用クラッチが設けられ、第１及び第２変速軸と同軸上に第１及び第２スナップクラッチが設けられている。したがって、仮に各クラッチ機構を従来と同様に油圧式クラッチで構成したとしても、横及び縦方向のスペースが大きくなることはない。

さらに、ここでは、前進走行時には前進用クラッチがオンされ（動力伝達状態）、後進用クラッチがオフされる（動力遮断状態）。一方、後進走行時には、逆に、前進用クラッチがオフ、後進用クラッチがオンされる。そして、前進又は後進走行時において、第１変速機構側への入力によって変速を行う場合は、第１スナップクラッチがオンされ、第２スナップクラッチがオフされる。逆に、第２変速機構側への入力によって変速を行う場合は、第１スナップクラッチがオフされ、第２スナップクラッチがオンされる。

このとき、前進用クラッチからの出力は、前進用ギア及び第１変速用ギアの噛み合いによって第１スナップクラッチに入力され、第１変速機構に入力される。また、前進用ギア及び第２変速用ギアの噛み合いによって第２スナップクラッチに入力され、第２変速機構に入力される。一方、後進用クラッチからの出力は、後進用ギア及び第１変速用ギアの噛み合いによって第１スナップクラッチに入力され、第１変速機構に入力される。また、後進用ギア及び第２変速用ギアの噛み合いによって第２スナップクラッチに入力され、第２変速機構に入力される。

この場合も、前進用クラッチ及び後進用クラッチを切り換え、また第１スナップクラッチ及び第２スナップクラッチを切り換えることによって、第１及び第２変速機構を用いて、前進及び後進の両走行時において同様の複数の変速段を得ることができる。

第２の発明に係る産業車両用変速機は、第１の発明の産業車両用変速機において、回転方向切換用ギア列は、入力軸に固定された第１ギアと、カウンタ軸に固定され第１ギアと噛み合う第２ギアと、を有している。

この場合は、入力軸に入力されたエンジンからの回転は、この入力軸と同軸上に配置された前進用クラッチにそのまま入力される。一方、エンジンからの回転は、第１ギア及び第２ギアを介してカウンタ軸に入力され、入力軸とは逆方向の回転が、カウンタ軸に配置された後進用クラッチに入力される。

ここでは、簡単な構成で、前進用回転を前進用クラッチに、また後進用回転を後進用クラッチに、それぞれ入力することができる。

第３の発明に係る産業車両用変速機は、第１又は第２発明の産業車両用変速機において、エンジンとクラッチ機構との間に設けられ、エンジンからの回転を入力軸に伝達するためのメインクラッチ装置をさらに備えている。

この場合は、トルクコンバータではなくメインクラッチ装置によってエンジンからの回転を変速機構側に伝達するので、エンジンの動力を効率よく伝達することができる。なお、メインクラッチ装置は、例えば油圧クラッチで構成した場合、クラッチ油圧を制御することによってクラッチ容量を制御できるので、このメインクラッチ装置のクラッチ容量を低下させることによって、負荷の急激な増大時等におけるエンジン停止を避けることができる。

以上のような本発明によれば、簡単な構成で効率のよい産業車両用変速機を得ることができる。

［全体構成］
図１に本発明の一実施形態による変速機のスケルトン図を、図２にそのエンジン側から見た軸等の概略配置図を示している。さらに、図３に変速機構部分のみを取り出した模式図を示す。なお、図２では、一部の軸等の配置のみを示しており、出力軸等の構成は省略している。

図１に示す変速機は、例えばホイールローダに設けられた変速機であって、前後進ともに１０段の変速段を有している。この変速機は、エンジンからの回転が入力されるメインクラッチ１と、メインクラッチ１を介してエンジン回転が入力される入力軸２と、第１変速機構３と、第２変速機構４と、クラッチ機構５と、回転方向切換用ギア列６と、変速用ギア列７と、出力軸１０とを備えている。また、第１及び第２変速機構３，４と出力軸１０との間には変速用アイドル軸８が設けられている。

［メインクラッチ及び入力軸］
メインクラッチ１は、油圧式のクラッチであり、クラッチ油圧を制御することによってクラッチ容量を制御することが可能である。入力軸２は変速機のハウジングに対して１対の軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。

［第１変速機構］
第１変速機構３は、１０段の変速段のうちの奇数段（１＆３速，５速，７＆９速）が選択されたときに回転が入力されるものであり、第１変速軸１２と、第１速・第３速用（以下、１＆３速）ドライブギア１３と、第５速用（以下、５速）ドライブギア１４と、第７速・第９速用（以下、７＆９速）ドライブギア１５と、を有し、さらに第１〜第３ドグクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３を有している。

第１変速軸１２は、入力軸２と偏倚してかつ入力軸２と平行に配置され、ハウジングに対して１対の軸受により回転自在に支持されている。そして、１＆３速ドライブギア１３、５速ドライブギア１４及び７＆９速ドライブギア１５は、それぞれ第１変速軸１２に１対の軸受により回転自在に支持されている。

ドグクラッチＣ１〜Ｃ３は、軸方向に移動して各ドライブギア１３〜１５を第１変速軸１２に相対回転不能に固定するか、あるいは２つのドライブギアを互いに連結するためのクラッチである。なお、第３ドグクラッチＣ３は第１変速軸１２に対して常に相対回転不能であり、第１及び第２ドグクラッチＣ１，Ｃ２は第１変速軸１２に対して相対回転不能な位置と相対回転自在な位置とを取り得る。

具体的には、第１ドグクラッチＣ１は、第１変速軸１２と１＆３速ドライブギア１３との間をオン（連結）するか、１＆３速ドライブギア１３と５速ドライブギア１４との間をオンするか、あるいはオフ（いずれの間も連結しない）するか、を切り換えるためのクラッチである。第２ドグクラッチＣ２は、第１変速軸１２と５速ドライブギア１４との間をオンするか、５速ドライブギア１４と７＆９速ドライブギア１５との間をオンするか、あるいはオフするか、を切り換えるためのクラッチである。第３ドグクラッチＣ３は、第１変速軸１２と７＆９速ドライブギア１５との間をオンするか、オフするかを切り換えるためのクラッチである。

さらに、この第１変速軸１２には、変速時におけるドグクラッチの噛み合いをスムーズに行わせるためのシンクロ機構１７が設けられている。シンクロ機構１７は、第１変速軸１２に対してそれぞれ相対回転自在に支持された第１シンクロギア１７ａ及び第２シンクロギア１７ｂと、これらのシンクロギア１７ａ，１７ｂと第１変速軸１２とを連結するためのコーンクラッチ１７ｃとを有している。

［第２変速機構］
第２変速機構４は、１０段の変速段のうちの偶数段（２＆４速，６速，８＆１０速）が選択されたときに回転が入力されるものであり、第２変速軸２０と、第２速・第４速用（以下、２＆４速）ドライブギア２１と、第６速用（以下、６速）ドライブギア２２と、第８速・第１０速用（以下、８＆１０速）ドライブギア２３と、を有し、さらに第４〜第６ドグクラッチＣ４，Ｃ５，Ｃ６を有している。

第２変速軸２０は、入力軸２と偏倚してかつ入力軸２及び第１変速軸１２と平行に配置され、ハウジングに対して１対の軸受により回転自在に支持されている。そして、２＆４速ドライブギア２１、６速ドライブギア２２及び８＆１０速ドライブギア２３は、それぞれ第２変速軸２０に１対の軸受により回転自在に支持されている。

第４〜第６ドグクラッチＣ４，Ｃ５，Ｃ６は、軸方向に移動して各ドライブギア２１〜２３を第２変速軸２０に固定（相対回転不能）にするか、あるいは２つのドライブギアを互いに連結するためのクラッチである。なお、第６ドグクラッチＣ６は第２変速軸２０に対して常に相対回転不能であり、第４及び第５ドグクラッチＣ４，Ｃ５は第２変速軸２０に対して相対回転不能な位置と相対回転自在な位置とを取り得る。

具体的には、第４ドグクラッチＣ４は、第２変速軸２０と２＆４速ドライブギア２１との間をオンするか、２＆４速ドライブギア２１と６速ドライブギア２２との間をオンするか、あるいはオフするか、を切り換えるためのクラッチである。第５ドグクラッチＣ５は、第２変速軸２０と６速ドライブギア２２との間をオンするか、６速ドライブギア２２と８＆１０速ドライブギア２３との間をオンするか、あるいはオフするか、を切り換えるためのクラッチである。第６ドグクラッチＣ６は、第２変速軸２０と８＆１０速ドライブギア２３との間をオンするか、オフするかを切り換えるためのクラッチである。

また、この第２変速機構４の第２変速軸２０には、シンクロ作動用の同期用ギア２４が固定されている。

［変速用アイドル軸］
変速用アイドル軸８は、各変速軸１２，２０と同様に、ハウジングに対して１対の軸受によって回転自在に支持され、第１及び第２変速軸１２，２０と平行に配置されている。この変速用アイドル軸８には、第１及び第２変速機構３，４に設けられた各ドライブギアに噛み合うドリブンギアと、第７及び第８ドグクラッチＣ７，Ｃ８とが設けられている。より詳細には、変速用アイドル軸８には、エンジン側から順に、第１〜第５ドリブンギア２６，２７，２８，２９，３０がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。なお、第１ドリブンギア２６と第２ドリブンギア２７とは互いに一体的に回転するように、また第４ドリブンギア２９と第５ドリブンギア３０とは互いに一体的に回転するように構成されている。そして、第１ドリブンギア２６は７＆９速ドライブギア１５に、第２ドリブンギア２７は２＆４速ドライブギア２１に、第３ドリブンギア２８は５速ドライブギア１４及び６速ドライブギア２２に、第４ドリブンギア２９は１＆３速ドライブギア１３に、第５ドリブンギア３０は８＆１０速ドライブギア２３に、それぞれ常時噛み合っている。

第７及び第８ドグクラッチＣ７，Ｃ８は、軸方向に移動して各ドリブンギアを変速用アイドル軸８に相対回転不能に固定するためのクラッチである。なお、第７及び第８ドグクラッチＣ７，Ｃ８は変速用アイドル軸８に対して常に相対回転不能である。

具体的には、第７ドグクラッチＣ７は、変速用アイドル軸８と第１及び第２ドリブンギア２６，２７との間をオン、オフするためのクラッチであり、第８ドグクラッチＣ８は、変速用アイドル軸８と第４及び第５ドリブンギア２９，３０との間をオン、オフするためのクラッチである。

なお、変速用アイドル軸８の後端（エンジンとは逆側の端部）には、同期用ギア２４に噛み合う同期用第１アイドルギア３２ａと、この同期用第１アイドルギア３２ａと一体に形成された同期用第２アイドルギア３２ｂとが、回転自在に支持されている。そして、同期用第１アイドルギア３２ａは第１シンクロギア１７ａに噛み合い、同期用第２アイドルギア３２ｂは第２シンクロギア１７ｂに噛み合っている。

［出力軸］
出力軸１０は、他の軸と同様に、ハウジングに対して１対の軸受によって回転自在に支持されている。また、出力軸１０は、各軸の下方で各軸と平行に配置されている。この出力軸１０には、出力ギア３４が固定されており、この出力ギア３４は第３ドリブンギア２８と噛み合っている。

［クラッチ機構］
クラッチ機構５は、前後進切換用の前進用クラッチＦ及び後進用クラッチＲと、第１変速機構３を選択するための第１スナップクラッチＳＣ１及び第２変速機構４を選択するための第２スナップクラッチＳＣ２とを有している。前進用クラッチＦは入力軸２と同軸上に配置されている。後進用クラッチＲは、入力軸２と平行に配置されたカウンタ軸３６と同軸上に配置されている。第１スナップクラッチＳＣ１は第１変速軸１２と同軸上に、第２スナップクラッチＳＣ２は第２変速軸２０に同軸上に配置されている。なお、これらの各クラッチは油圧式多板クラッチで構成されているが、特にこの構成に限定されるものではない。

ここで、入力軸２には前進用ギアＦＧが回転自在に支持され、カウンタ軸３６には後進用ギアＲＧが回転自在に配置されている。また、第１変速軸１２には第１変速用ギアＧ１が回転自在に配置され、第２変速軸２０には第２変速用ギアＧ２が回転自在に配置されている。図２から明らかなように、前進用ギアＦＧ及び後進用ギアＲＧはそれぞれ、第１変速用ギアＧ１と第２変速用ギアＧ２とに噛み合っている。

そして、前進用クラッチＦは、入力軸２と前進用ギアＦＧとの間において、動力を伝達したり（オン）、遮断したり（オフ）するものであり、後進用クラッチＲは、カウンタ軸３６と後進用ギアＲＧとの間において、動力を伝達したり（オン）、遮断したり（オフ）するものである。また、第１スナップクラッチＳＣ１は、第１変速用ギアＧ１と第１変速軸１２との間において、動力を伝達したり（オン）、遮断したり（オフ）するものであり、第２スナップクラッチＳＣ２は、第２変速用ギアＧ２と第２変速軸２０との間において、動力を伝達したり（オン）、遮断したり（オフ）するものである。

［回転方向切換用ギア列］
回転方向切換用ギア列６は、入力軸２に固定された入力ギア６ａと、カウンタ軸３６に固定され入力ギア６ａに噛み合うカウンタギア６ｂとから構成されている。

このような構成では、入力軸２に入力された回転は、そのままの回転方向で前進用クラッチＦに入力されるとともに、ギア６ａ，６ｂの噛み合いによって回転方向が逆方向に変換されて後進用クラッチＲに入力される。

［変速用ギア列］
変速用ギア列７は、前述の、前進用ギアＦＧ、後進用ギアＲＧ、第１変速用ギアＧ１及び第２変速用ギアＧ２から構成されている。

このような構成では、前進用クラッチＦの出力は、前進用ギアＦＧと第１変速ギアＧ１との噛み合いにより、回転方向が逆方向に変換されて第１スナップクラッチＳＣ１に入力されるとともに、前進用ギアＦＧと第２変速ギアＧ２との噛み合いにより、回転方向が逆方向に変換されて第２スナップクラッチＳＣ２に入力される。したがって、前進用クラッチＦの出力は、第１及び第２スナップクラッチＳＣ１，ＳＣ２に同じ方向の（前進）回転として入力される。一方、後進用クラッチＲの出力は、後進用ギアＲＧと第１変速ギアＧ１との噛み合いにより、回転方向が逆方向に変換されて第１スナップクラッチＳＣ１に入力されるとともに、後進用ギアＲＧと第２変速ギアＧ２との噛み合いにより、回転方向が逆方向に変換されて第２スナップクラッチＳＣ２に入力される。したがって、後進用クラッチＲの出力は、第１及び第２スナップクラッチＳＣ１，ＳＣ２に同じ方向の（後進）回転として入力される。

［動力伝達経路：入力側共通経路］
次に、以上のように構成された変速機の動力伝達経路について説明する。まず、各変速段において共通の経路、すなわち、入力軸２から各変速機構３，４に至るまでの動力伝達経路について説明する。

＜前進用クラッチＯＮ＋第１スナップクラッチＯＮ＞
前進用クラッチＦ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオン（後進用クラッチＲ及び第２スナップクラッチＳＣ２はオフ）の場合は、入力軸２からの回転は前進用クラッチＦ、前進用ギアＦＧ及び第１変速用ギアＧ１を介して第１スナップクラッチＳＣ１に入力され、第１変速機構３の第１変速軸１２に入力される。

このときの回転方向は、エンジンの回転方向を第１方向とすると（以下、すべて同様）、入力軸２及び前進用ギアＦＧは第１方向となり、第１変速用ギアＧ１及び第１変速軸１２の回転方向は第２方向（前進）となる。

＜前進用クラッチＯＮ＋第２スナップクラッチＯＮ＞
前進用クラッチＦ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオン（後進用クラッチＲ及び第１スナップクラッチＳＣ１はオフ）の場合は、入力軸２からの回転は前進用クラッチＦ、前進用ギアＦＧ及び第２変速用ギアＧ２を介して第２スナップクラッチＳＣ２に入力され、第２変速機構４の第２変速軸２０に入力される。

このときの回転方向は、エンジンの回転方向を第１方向とすると、入力軸２及び前進用ギアＦＧは第１方向となり、第２変速用ギアＧ２及び第２変速軸２０の回転方向は第２方向（前進）となる。

＜後進用クラッチＯＮ＋第１スナップクラッチＯＮ＞
後進用クラッチＲ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオン（前進用クラッチＦ及び第２スナップクラッチＳＣ２はオフ）の場合は、入力軸２からの回転は入力ギア６ａ、カウンタギア６ｂ及びカウンタ軸３６を介して後進用クラッチＲに入力され、後進用ギアＲＧ及び第１変速用ギアＧ１を介して第１スナップクラッチＳＣ１に入力され、第１変速機構３の第１変速軸１２に入力される。

このときの回転方向は、エンジンの回転方向を第１方向とすると、カウンタギア６ｂ及びカウンタ軸３６は第２方向となり、第１変速用ギアＧ１及び第１変速軸１２の回転方向は第１方向（後進）となる。

＜後進用クラッチＯＮ＋第２スナップクラッチＯＮ＞
後進用クラッチＲ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオン（前進用クラッチＦ及び第１スナップクラッチＳＣ１はオフ）の場合は、入力軸２からの回転は入力ギア６ａ、カウンタギア６ｂ及びカウンタ軸３６を介して後進用クラッチＲに入力され、後進用ギアＲＧ及び第２変速用ギアＧ２を介して第２スナップクラッチＳＣ２に入力され、第２変速機構４の第２変速軸２０に入力される。

このときの回転方向は、エンジンの回転方向を第１方向とすると、カウンタギア６ｂ及びカウンタ軸３６は第２方向となり、第２変速用ギアＧ２及び第２変速軸２０の回転方向は第１方向（後進）となる。

［動力伝達経路：各変速段］
以上のようにして第１又は第２変速機構３，４に入力された回転は、各変速段においては以下のようにして変速される。

＜前進第１速＞
前進第１速の場合は、前進用クラッチＦ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオンされ、後進用クラッチＲ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第１変速軸１２に入力される。また、前進第１速では、図４Ａに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第１ドグクラッチＣ１：第１変速軸１２＋１＆３速ドライブギア１３
第２ドグクラッチＣ２：５速ドライブギア１４＋７＆９速ドライブギア１５
第４ドグクラッチＣ４：第２変速軸２０＋２＆４速ドライブギア２１
第５ドグクラッチＣ５：６速ドライブギア２２＋８＆１０速ドライブギア２３
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第１変速軸１２に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ａでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第２変速機構４側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第２速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第１変速軸１２→第１ドグクラッチＣ１→１＆３速ドライブギア１３→第４及び第５ドリブンギア２９，３０→８＆１０速ドライブギア２３→第５ドグクラッチＣ５→６速ドライブギア２２→第３ドリブンギア２８→変速用アイドル軸８

＜前進第２速＞
前進第２速の場合は、前進用クラッチＦ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオンされ、後進用クラッチＲ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第２変速軸２０に入力される。また、前進第２速では、図４Ｂに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第１ドグクラッチＣ１：第１変速軸１２＋１＆３速ドライブギア１３
第２ドグクラッチＣ２：５速ドライブギア１４＋７＆９速ドライブギア１５
第４ドグクラッチＣ４：第２変速軸２０＋２＆４速ドライブギア２１
第８ドグクラッチＣ８：第４ドリブンギア２９＋変速用アイドル軸８
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第２変速軸２０に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｂでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第１変速機構３側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第３速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第２変速軸２０→第４ドグクラッチＣ４→２＆４速ドライブギア２１→第１及び第２ドリブンギア２６，２７→７＆９速ドライブギア１５→第２ドグクラッチＣ２→５速ドライブギア１４→第３ドリブンギア２８→変速用アイドル軸８

＜前進第３速＞
前進第３速の場合は、前進用クラッチＦ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオンされ、後進用クラッチＲ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第１変速軸１２に入力される。また、前進第３速では、図４Ｃに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第１ドグクラッチＣ１：第１変速軸１２＋１＆３速ドライブギア１３
第４ドグクラッチＣ４：第２変速軸２０＋２＆４速ドライブギア２１
第７ドグクラッチＣ７：第２ドリブンギア２７＋変速用アイドル軸８
第８ドグクラッチＣ８：第４ドリブンギア２９＋変速用アイドル軸８
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第１変速軸１２に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｃでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第２変速機構４側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第４速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第１変速軸１２→第１ドグクラッチＣ１→１＆３速ドライブギア１３→第４ドリブンギア２９→第８ドグクラッチＣ８→変速用アイドル軸８

＜前進第４速＞
前進第４速の場合は、前進用クラッチＦ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオンされ、後進用クラッチＲ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第２変速軸２０に入力される。また、前進第４速では、図４Ｄに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第２ドグクラッチＣ２：第１変速軸１２＋５速ドライブギア１４
第４ドグクラッチＣ４：第２変速軸２０＋２＆４速ドライブギア２１
第７ドグクラッチＣ７：第２ドリブンギア２７＋変速用アイドル軸８
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第２変速軸２０に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｄでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第１変速機構３側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第５速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第２変速軸２０→第４ドグクラッチＣ４→２＆４速ドライブギア２１→第２ドリブンギア２７→第７ドグクラッチＣ７→変速用アイドル軸８

＜前進第５速＞
前進第５速の場合は、前進用クラッチＦ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオンされ、後進用クラッチＲ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第１変速軸１２に入力される。また、前進第５速では、図４Ｅに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第２ドグクラッチＣ２：第１変速軸１２＋５速ドライブギア１４
第５ドグクラッチＣ５：第２変速軸２０＋６速ドライブギア２２
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第１変速軸１２に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｅでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第２変速機構４側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第６速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第１変速軸１２→第２ドグクラッチＣ２→５速ドライブギア１４→第３ドリブンギア２８→変速用アイドル軸８

＜前進第６速＞
前進第６速の場合は、前進用クラッチＦ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオンされ、後進用クラッチＲ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第２変速軸２０に入力される。また、前進第６速では、図４Ｆに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第３ドグクラッチＣ３：第１変速軸１２＋７＆９速ドライブギア１５
第５ドグクラッチＣ５：第２変速軸２０＋６速ドライブギア２２
第７ドグクラッチＣ７：第１及び第２ドリブンギア２６，２７＋変速用アイドル軸８
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第２変速軸２０に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｆでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第１変速機構３側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第７速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第２変速軸２０→第５ドグクラッチＣ５→６速ドライブギア２２→第３ドリブンギア２８→変速用アイドル軸８

＜前進第７速＞
前進第７速の場合は、前進用クラッチＦ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオンされ、後進用クラッチＲ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第１変速軸１２に入力される。また、前進第７速では、図４Ｇに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第３ドグクラッチＣ３：第１変速軸１２＋７＆９速ドライブギア１５
第６ドグクラッチＣ６：第２変速軸２０＋８＆１０速ドライブギア２３
第７ドグクラッチＣ７：第１及び第２ドリブンギア２６，２７＋変速用アイドル軸８
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第１変速軸１２に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｇでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第２変速機構４側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第８速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第１変速軸１２→第３ドグクラッチＣ３→７＆９速ドライブギア１５→第１及び第２ドリブンギア２６，２７→第７ドグクラッチＣ７→変速用アイドル軸８

＜前進第８速＞
前進第８速の場合は、前進用クラッチＦ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオンされ、後進用クラッチＲ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第２変速軸２０に入力される。また、前進第８速では、図４Ｈに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第３ドグクラッチＣ３：第１変速軸１２＋７＆９速ドライブギア１５
第４ドグクラッチＣ４：２＆４速ドライブギア２１＋６速ドライブギア２２
第６ドグクラッチＣ６：第２変速軸２０＋８＆１０速ドライブギア２３
第８ドグクラッチＣ８：第４及び第５ドリブンギア２９，３０＋変速用アイドル軸８
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第２変速軸２０に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｈでは動力伝達経路を実線で示している。この場合の第１変速機構３側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第９速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第２変速軸２０→第６ドグクラッチＣ６→８＆１０速ドライブギア２３→第４及び第５ドリブンギア２９，３０→第８ドグクラッチＣ８→変速用アイドル軸８

＜前進第９速＞
前進第９速の場合は、前進用クラッチＦ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオンされ、後進用クラッチＲ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第１変速軸１２に入力される。また、前進第９速では、図４Ｉに示すように、各ドグクラッチは以下の部材間をオン（連結）するように制御される。
第１ドグクラッチＣ１：１＆３速ドライブギア１３＋５速ドライブギア１４
第３ドグクラッチＣ３：第１変速軸１２＋７＆９速ドライブギア１５
第４ドグクラッチＣ４：２＆４速ドライブギア２１＋６速ドライブギア２２
第６ドグクラッチＣ６：第２変速軸２０＋８＆１０速ドライブギア２３
他のドグクラッチ：オフ

ここでは、第１変速軸１２に入力された回転は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。図４Ｉでは動力伝達経路を実線で示している。また、この場合の第２変速機構４側の回転伝達経路を点線で示している。この点線で示す経路は第１０速の回転伝達経路であり、プリシフトされていることを示している。
第１変速軸１２→第３ドグクラッチＣ３→７＆９速ドライブギア１５→第１及び第２ドリブンギア２６，２７→２＆４速ドライブギア２１→第４ドグクラッチＣ４→６速ドライブギア２２→第３ドリブンギア２８→変速用アイドル軸８

＜前進第１０速＞
前進第１０速の場合は、前進用クラッチＦ及び第２スナップクラッチＳＣ２がオンされ、後進用クラッチＲ及び第１スナップクラッチＳＣ１がオフされる。この場合は、前述のように、第２方向の回転が第２変速軸２０に入力される。また、前進第１０速では、各ドグクラッチのオン、オフは前進第９速の場合と同様である。

ここでは、第２変速軸２０に入力された動力は、以下の経路により変速用アイドル軸８に伝達される。なお、この場合の第１変速機構３側の回転伝達経路は前進第９速の場合と同様である。
第２変速軸２０→第６ドグクラッチＣ６→８＆１０速ドライブギア２３→第４及び第５ドリブンギア２９，３０→１＆３速ドライブギア１３→第１ドグクラッチＣ１→５速ドライブギア１４→第３ドリブンギア２８→変速用アイドル軸８

＜後進第１速〜第１０速＞
後進の場合は、前進用クラッチＦをオフし、後進用クラッチＲをオンすることが前進の場合と異なる。したがって、後進の場合は、第１変速軸１２及び第２変速軸２０に前進とは逆方向の回転が入力されるが、各速度段でのドグクラッチの制御や動力の伝達経路は前進の各変速段の場合と全く同様である。

［動力伝達経路：出力側共通経路］
以上のようにして各変速段において変速用アイドル軸８に出力された回転は、変速用アイドル軸８の第３ドリブンギア２８に噛み合う出力ギア３４に伝達され、出力軸１０に出力される。

［変速時の同期について］
本実施形態では、前述のように、奇数段の変速段については第１変速機構３に回転を入力し、偶数段の変速段については第２変速機構４に回転を入力するようにしている。そして、１段ずつ変速していく際に、次の変速段側を担当する変速機構においてプリシフトを行うとともに、さらに次の変速段に変速する際にシンクロ機構１７を用いてドグクラッチの噛み合いがスムーズに行えるようにしている。

この変速時における同期のための動作について簡単に説明すると、以下の通りである。例えば、第６速から第５速さらには第４速に変速する場合を例にとると、第６速では、図４Ｅに示すような経路（点線）で動力が伝達されている。この第６速において、第１変速機構３側では、第５速の回転伝達経路が準備されている。すなわち、プリシフトされている。したがって、第６速から第５速に変速する際には、第２スナップクラッチＳＣ２をオフして第１スナップクラッチＳＣ１をオンするだけで、変速を実行することができる。この第５速における回転伝達経路を図４Ｅに実線で示している。

次に第５速から第４速に変速する場合は、シンクロ機構１７による同期化が実行される。すなわち、第５速が選択されているときに、それまで第２変速軸２０と６速ドライブギア２２とを連結していた第５ドグクラッチＣ５をオフし、その後、シンクロ機構１７を瞬間的に作動させて、第２変速軸２０の回転数を第４速が選択された場合の回転数と同じか、それに近い回転数にする。

以上のような同期化を行った後に、第４ドグクラッチＣ４を作動させて、第２変速軸２０と２＆４速ドライブギア２１とを連結する。このとき、前述のようなシンクロ機構１７による同期化によって、第２変速軸２０の回転数が制御されているので、第４ドグクラッチＣ４をスムーズに噛み合わせることができる。この後、第１スナップクラッチＳＣ１をオフするとともに、第２スナップクラッチＳＣ２をオンする。これにより、図４Ｄの実線で示す経路で動力が伝達され、第４速への変速が完了する。

他の変速動作時についても、以上の動作と基本的に同様の動作によって同期化が行われ、スムーズな変速が可能となる。

［本実施形態の効果］
この装置では、前後進切換用の１対のクラッチＦ，Ｒ及び２つのスナップクラッチＳＣ１，ＳＣ２を変速機構の前段に設けることによって、１組の変速機構３，４を用いて前進走行時及び後進走行時の両方において１０段の変速段を得ることができる。

ここで、前後進のそれぞれにおいて複数段の変速段を得る構成として、変速機構の前段に、回転方向を切り換えるための遊星歯車機構を設けることも考えられるが、この遊星歯車機構を設けた場合に比較して、本実施形態では軸方向において短いスペースで構成することができ、装置全体を小型化することができる。また、この装置では、横及び縦方向（軸と直交する方向）において大型化することはなく、従来の変速機と同様にすることができる。すなわち、従来の変速機では、入力軸、カウンタ軸、第１変速軸及び第２変速軸が設けられており、各軸に油圧式クラッチが配置されているが、本装置においても同様であり、横及び縦方向のスペースが大きくなることはない。

また、各変速機構３，４では、従来装置のような油圧式クラッチではなくドグクラッチを用いて構成しているので、従来の変速機に比較して構成が簡単になる。

さらに、本実施形態では、各変速時にプリシフトを行うとともに、シンクロ機構２４により同期化を行っているので、前後進の各変速段の変速を素早くかつスムーズに行うことができる。

また、この装置では、各変速段の動力伝達経路において、ギアの噛み合い部分が比較的少ないので、伝達効率が向上する。

さらに、この装置では、エンジンと変速機とを、トルクコンバータではなく油圧式クラッチを用いて連結するようにしているので、エンジンの動力を効率よく伝達することができる。

［他の実施形態］
（ａ）前記実施形態では、前後進１０段を例にとって説明したが、変速段数はこの実施形態に限定されるものではない。

（ｂ）シンクロ機構の有無やドグクラッチを含む各クラッチの構成は、前記実施形態に限定されない。

本発明の一実施形態が採用されたホイールローダ用変速機のスケルトン図。 前記変速機を後方から見た概略構成図。 前記変速機の第１変速機構及び第２変速機構の構成を示す模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。 前記変速機の各変速段における動力伝達経路を説明するための模式図。

１ メインクラッチ
２ 入力軸
３ 第１変速機構
４ 第２変速機構
５ クラッチ機構
６ 回転方向切換用ギア列
６ａ 入力ギア
６ｂ カウンタギア
７ 変速用ギア列
８ 変速用アイドル軸
１０ 出力軸
１２ 第１変速軸
２０ 第２変速軸
Ｃ１〜Ｃ８ ドグクラッチ
Ｆ 前進用クラッチ
Ｒ 後進用クラッチ
ＦＧ 前進用ギア
ＲＧ 後進用ギア
Ｇ１ 第１変速用ギア
Ｇ２ 第２変速用ギア

Claims (3)

1. 前進及び後進において多段変速が可能であり、エンジン側からの回転を変速して出力する産業車両用変速機であって、
   エンジン側からの回転が入力される入力軸と、
   前記入力軸からの回転を複数段の間で変速するための第１変速機構と、
   前記第１変速機構に併設され、前記入力軸からの回転を複数段の間で変速するための第２変速機構と、
   前記第１及び第２変速機構の入力側に配置され、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチと、前記第１変速機構にエンジンからの回転を入力するための第１スナップクラッチ及び前記第２変速機構にエンジンからの回転を入力するための第２スナップクラッチと、を含むクラッチ機構と、
   前記前進用クラッチ及び前記後進用クラッチに対して前進用及び後進用の回転を入力するための回転方向切換用ギア列と、
   前記前進用クラッチ及び前記後進用クラッチからの出力を前記第１スナップクラッチ及び前記第２スナップクラッチに入力するための変速用ギア列と、
   前記第１及び第２変速機構からの回転が入力されて出力する出力軸と、
   前記入力軸と平行に配置されたカウンタ軸と、
   を備え、
   前記第１及び第２変速機構はそれぞれ前記入力軸と平行に配置された第１，第２変速軸を有しており、
   前記前進用クラッチは前記入力軸と同軸上に配置され、
   前記後進用クラッチは前記カウンタ軸に同軸上に配置され、
   前記第１スナップクラッチは前記第１変速軸と同軸上に配置され、
   前記第２スナップクラッチは前記第２変速軸と同軸上に配置され、
   前記変速用ギア列は、
   前記入力軸に回転自在に支持され、前記前進用クラッチからの出力を前記第１及び第２変速機構に伝達するための前進用ギアと、
   前記カウンタ軸に回転自在に支持され、前記後進用クラッチからの出力を前記第１及び第２変速機構に伝達するための後進用ギアと、
   前記第１変速軸に回転自在に支持され、前記前進用ギア及び前記後進用ギアに噛み合い前記前進用及び後進用ギアからの回転を前記第１スナップクラッチに入力するための第１変速用ギアと、
   前記第２変速軸に回転自在に支持され、前記前進用ギア及び前記後進用ギアに噛み合い前記前進用及び後進用ギアからの回転を前記第２スナップクラッチに入力するための第２変速用ギアと、
   を有している、
   産業車両用変速機。
2. 前記回転方向切換用ギア列は、
   前記入力軸に固定された第１ギアと、
   前記カウンタ軸に固定され前記第１ギアと噛み合う第２ギアと、
   を有している、請求項１に記載の産業車両用変速機。
3. エンジンと前記クラッチ機構との間に設けられ、前記エンジンからの回転を前記入力軸に伝達するためのメインクラッチ装置をさらに備えた、請求項１又は２に記載の産業車両用変速機。

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