(57)【要約】【課題】入力分割モードと複合分割モードとの切換えの基準となるモード切換点の設定に関わらず、ポンプ／モータあるいはジェネレータ／モータとして、従来よりも容量の小さな小型のものを用いることのできる油圧−機械式変速装置、あるいは電気−機械式変速装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】第１遊星歯車機構５のサンギヤ７を入力軸４に接続し、第１遊星歯車機構５のキャリア９を第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１と第１ポンプ／モータ１６とに接続し、第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０を第２ポンプ／モータ２０に接続し、第２遊星歯車機構６のリングギヤ１４を出力軸２５に接続し、第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とを接続または切断する第１クラッチ２７を設け、第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とを接続または切断する第２クラッチを設ける。【選択図】図１
2006329244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータと第３ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ポンプ／モータを、前記第１ポンプ／モータ側または前記第２ポンプ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とする変速装置。
【請求項３】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とする変速装置。
【請求項４】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータと第３ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ポンプ／モータを、前記第１ポンプ／モータ側または前記第２ポンプ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とする変速装置。
【請求項５】
前記第３ポンプ／モータへの圧油の流れが常に一定方向になるように切換える切換え弁が設けられる請求項２または４に記載の変速装置。
【請求項６】
前記第１ポンプ／モータ、第２ポンプ／モータおよび第３ポンプ／モータは、ほぼ同じ容量に設定されている請求項２，４，５のいずれかに記載の変速装置。
【請求項７】
前記第２ポンプ／モータの回転数が０となる低速側ダイレクト点と、前記第１ポンプ／モータの回転数が０となる高速側ダイレクト点との速度比が３〜４に設定される請求項１〜６のいずれかに記載の変速装置。
【請求項８】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とする変速装置。
【請求項９】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータと第３ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ジェネレータ／モータを、前記第１ジェネレータ／モータ側または前記第２ジェネレータ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とする変速装置。
【請求項１０】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とする変速装置。
【請求項１１】
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータと第３ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ジェネレータ／モータを、前記第１ジェネレータ／モータ側または前記第２ジェネレータ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とする変速装置。
【請求項１２】
前記第２ジェネレータ／モータの回転数が０となる低速側ダイレクト点と、前記第１ジェネレータ／モータの回転数が０となる高速側ダイレクト点との速度比が３〜４に設定される請求項８〜１１のいずれかに記載の変速装置。
【請求項１３】
前記第１遊星歯車機構の第１要素および前記第２遊星歯車機構の第１要素はそれぞれサンギヤであり、前記第１遊星歯車機構の第２要素および前記第２遊星歯車機構の第２要素はそれぞれプラネタリギヤを備えたキャリアであり、前記第１遊星歯車機構の第３要素および前記第２遊星歯車機構の第３要素はそれぞれリングギヤである請求項１〜１２のいずれかに記載の変速装置。
【請求項１４】
前記第１クラッチおよび前記第２クラッチは、それぞれドグクラッチまたはシンクロメッシュ機構である請求項１〜１３のいずれかに記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ／モータもしくはジェネレータ／モータと遊星歯車機構とを組み合わせてなる油圧−機械式もしくは電気−機械式変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧式の変速装置として、エンジンからの入力パワーの全部を油圧に変換して伝達する純油圧式の変速装置（ハイドロスタティックトランスミッション；ＨＳＴ）と、入力パワーの一部を油圧に伝達するとともに、残部を機械的に伝達する油圧−機械式（動力分割式）の変速装置（ハイドロメカニカルトランスミッション；ＨＭＴ）が知られている。このうち、後者の変速装置（ＨＭＴ）は、機械的動力の一部を油圧動力に変換すれば良く、機械的動力の伝達効率が高いことから、前者の変速装置（ＨＳＴ）に比べて高効率を達成することができるという利点を有しており、ブルドーザ、ホイールローダといった負荷変動の激しい車両に対して理想的な変速機と言われて一部車両で採用されている。
【０００３】
前記油圧−機械式変速装置（ＨＭＴ）の代表的なものとして、その無段変速特性を遊星歯車機構により達成するようにしたものがある。すなわち、遊星歯車機構のサンギヤ、プラネタリギヤを備えたキャリアおよびリングギヤの三要素のうちの第１要素を入力軸に、第２要素を出力軸にそれぞれ結合するとともに、第３要素を油圧ポンプもしくは油圧モータに結合し、この油圧ポンプもしくは油圧モータの回転数を変化させて出力軸の回転数を変化させるように構成されたものである。
【０００４】
このＨＭＴは、前記遊星歯車機構に連結したポンプ／モータと油圧回路により接続される他のポンプ／モータを、変速装置の入力軸と回転比一定で連結する出力分割型のものと、前記遊星歯車機構に連結した油圧ポンプもしくは油圧モータと油圧回路により接続される他の油圧ポンプもしくは油圧モータを、変速装置の出力軸と回転比一定で連結する入力分割型のものの２形式がある。
【０００５】
なお、ＨＭＴに類似する技術としてＥＭＴ（電気−機械式変速装置）がある。このＥＭＴは、ＨＭＴにおけるポンプ／モータのかわりにジェネレータ／モータを用い、機械的動力の一部を電気動力に変換して伝達するものである。このＥＭＴに関する先行技術としては、特許文献１に開示されたものがある。この文献に開示された変速装置は、２つの遊星歯車機構と２つの電動機をもつ電気−機械式変速装置であって、低速側で入力分割モードをつくり、高速側で複合分割モードをつくるためにクラッチにて切換えるように構成されたものである。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，４７８，７０５号明細書
【０００７】
図１６には、前記特許文献１に係る変速装置の概略構成図が示されている。この図１６に示される変速装置１００は、エンジン１０１からの動力がクラッチ１０２を介して入力される入力軸１０３と、この入力軸１０３と同軸上に配される２つの遊星歯車機構１０４，１０５と、これら遊星歯車機構１０４，１０５と同軸上に配される２つのジェネレータ／モータ１０６，１０７と、差動装置を介して駆動輪（いずれも図示省略）に連結される出力軸１０８と、選択的に係合される一対のクラッチ１０９，１１０とを備えている。前記各遊星歯車機構１０４，１０５は、サンギヤ１１１，１１２と、このサンギヤ１１１，１１２の外周に噛合される複数のプラネタリギヤ１１３，１１４と、これらプラネタリギヤ１１３，１１４を軸支するキャリア１１５，１１６と、プラネタリギヤ１１３，１１４群の外周に噛合されるリングギヤ１１７，１１８とより構成されている。
【０００８】
ここで、前記遊星歯車機構１０４のリングギヤ１１７は入力軸１０３に接続されている。前記遊星歯車機構１０４のキャリア１１５と前記遊星歯車機構１０５のキャリア１１６とは、出力軸１０８によって結合されてその出力軸１０８と共に回転するようにされている。前記各遊星歯車機構１０４，１０５のサンギヤ１１１，１１２は、出力軸１０８に外嵌されるスリーブ軸１１９，１２０を介してジェネレータ／モータ１０６，１０７の回転子１０６ａ，１０７ａに結合されている。前記クラッチ１０９はリングギヤ１１８と固定端とを接続または切断するものであり、前記クラッチ１１０はリングギヤ１１８とスリーブ軸１１９とを接続または切断するものである。前記ジェネレータ／モータ１０６の固定子１０６ｂおよび前記ジェネレータ／モータ１０７の固定子１０７ｂは、それぞれＥＣＵ（電子制御装置）１２１を介して蓄電池１２２に電気的に接続されている。
【０００９】
この変速装置１００においては、入力分割モードと複合分割モードとの切換えをジェネレータ／モータ１０６の回転数が０となる車速（以下、この車速を「モード切換点」という。）を基準にして行うようにされている。すなわち、現在の車速がモード切換点よりも低い車速領域にある場合には、クラッチ１０９が接続される一方、クラッチ１１０が切断されて入力分割モードとなり、現在の車速がモード切換点よりも高い車速領域にある場合には、クラッチ１０９が切断される一方、クラッチ１１０が接続されて複合分割モードとなるようにされている。
【００１０】
前記モード切換点を設定するに際しては、３つのパターンが考えられる。第１のパターンは、図１７（ａ）に示されるように、ジェネレータ／モータ１０７の回転数が０となる車速Ｖｄのちょうど半分の車速Ｖｂにモード切換点を設定するパターンである。第２のパターンは、図１７（ｂ）に示されるように、前記車速Ｖｂよりも高速側の車速Ｖｃにモード切換点を設定するパターンである。第３のパターンは、図１７（ｃ）に示されるように、前記車速Ｖｂよりも低速側の車速Ｖａにモード切換点を設定するパターンである。なお、ここで、図１７（ａ）〜（ｃ）の各図は、エンジン１０１の回転数を一定にして車両を前進方向に加速する場合におけるジェネレータ／モータ１０６，１０７の回転数の変化を表わすものである。この図１７（ａ）〜（ｃ）の各図において、横軸は車速を、縦軸はジェネレータ／モータ１０６，１０７の回転数を、記号Ａにて示される実線は車速に対するジェネレータ／モータ１０７の回転数の変化を、記号Ｂにて示される破線は車速に対するジェネレータ／モータ１０６の回転数の変化を、それぞれ表わしている。
【００１１】
ところで、ジェネレータ／モータ１０６の回転数が０となる速度（モード切換点：図１７（ａ）におけるＶｂ、図１７（ｂ）におけるＶｃ、図１７（ｃ）におけるＶａ）においては、ジェネレータ／モータ１０６の回転数は０であり、この点ではエンジン動力は電気動力に変換されず、すべて機械機構のみを介して出力軸１０８に伝達される。このことから、以下、前記「モード切換点」のことを、「低速側ダイレクト点」ともいう。また、複合分割モードの速度領域におけるジェネレータ／モータ１０７の回転数が０となる速度（図１７（ａ）〜（ｃ）におけるＶｄ）においても、エンジン動力は電気動力に変換されず、すべて機械的に出力軸１０８に伝達される。このことから、以下、この速度を、「高速側ダイレクト点」という。
【００１２】
前記遊星歯車機構１０４においては、リングギヤ（第３要素）１１７が入力軸１０３に接続され、キャリア（第２要素）１１５が出力軸１０８に接続され、残りのサンギヤ（第１要素）１１１がジェネレータ／モータ１０６の回転子１０６ａに接続されている。このため、エンジン１０１の回転数が一定であるとした場合において車速（出力軸１０８の回転数）が直線的に変化すると、図１７（ａ）〜（ｃ）の各図における記号Ｂの破線で示されるように、ジェネレータ／モータ１０６の回転数が、入力分割モードおよび複合分割モードの全モードに亘って直線的に変化することになる。つまり、ジェネレータ／モータ１０６の回転数は出力軸１０８の回転数の影響を入力分割モードおよび複合分割モードの全モードに亘って直接的に受けるようになっている。
【００１３】
したがって、図１７（ａ）に示される第１のパターンでは、車速０から車速Ｖｂまでの車速領域（入力分割モード時）におけるジェネレータ／モータ１０６の回転方向と、車速Ｖｂから車速Ｖｄまでの車速領域（複合分割モード時）におけるジェネレータ／モータ１０６の回転方向とが異なるとともに、車速０のときのジェネレータ／モータ１０６の回転数Ｎａと、車速Ｖｄのときのジェネレータ／モータ１０６の回転数Ｎｂとの関係はＮａ＝Ｎｂとなる。また、図１７（ｂ）に示される第２のパターンでは、車速０から車速Ｖｃまでの車速領域（入力分割モード時）におけるジェネレータ／モータ１０６の回転方向と、車速Ｖｃから車速Ｖｄまでの車速領域（複合分割モード時）におけるジェネレータ／モータ１０６の回転方向とが異なるとともに、車速０のときのジェネレータ／モータ１０６の回転数Ｎｃと、車速Ｖｄのときのジェネレータ／モータ１０６の回転数Ｎｄとの関係はＮｃ＞Ｎｄとなる。また、図１７（ｃ）に示される第３のパターンでは、車速０から車速Ｖａまでの車速領域（入力分割モード時）におけるジェネレータ／モータ１０６の回転方向と、車速Ｖａから車速Ｖｄまでの車速領域（複合分割モード時）におけるジェネレータ／モータ１０６の回転方向とが異なるとともに、車速０のときのジェネレータ／モータ１０６の回転数Ｎｅと、車速Ｖｄのときのジェネレータ／モータ１０６の回転数Ｎｆとの関係はＮｅ＜Ｎｆとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、前記各ダイレクト点は、エンジン１０１からの動力が全て機械機構のみを介して伝達される一番効率の良い車速である。このため、例えば、中高速域で走行することの多いバスや輸送用トラック等の車両では、モード切換点の設定として、図１７（ａ）または同図（ｂ）に示される第１のパターンまたは第２のパターンを適用するのが好適であり、低速域での作業と高速域での移動の両方を行うことの多いブルドーザやホイールローダ等の建設車両では、モード切換点の設定として、図１７（ｃ）に示される第３のパターンを適用するのが好適であると言える。
【００１５】
しかしながら、前記従来の変速装置１００において、モード切換点の設定として図１７（ｂ）に示される第２のパターンを適用した場合には、入力分割モード時におけるジェネレータ／モータ１０６の使用回転数域（０〜Ｎｃ）と、複合分割モード時におけるジェネレータ／モータ１０６の使用回転数域（０〜Ｎｄ）とのバランスが悪くなり、ジェネレータ／モータ１０６として、比較的低い回転数Ｎｄ（＜Ｎｃ）でも十分な能力（トルク）を発揮する容量の大きなものを選定せざるを得ず、その結果、大型で高価なジェネレータ／モータを用いなければならないという問題点がある。また、モード切換点の設定として図１７（ｃ）に示される第３のパターンを適用した場合には、入力分割モード時におけるジェネレータ／モータ１０６の使用回転数域（０〜Ｎｅ）と、複合分割モード時におけるジェネレータ／モータ１０６の使用回転数域（０〜Ｎｆ）とのバランスが悪くなり、ジェネレータ／モータ１０６として、比較的低い回転数Ｎｅ（＜Ｎｆ）でも十分な能力（トルク）を発揮する容量の大きなものを選定せざるを得ず、やはり大型で高価なジェネレータ／モータを用いなければならないという問題点がある。
【００１６】
なお、前記従来の変速装置１００におけるジェネレータ／モータ１０６，１０７の代わりにポンプ／モータを用い、機械的動力の一部を油圧動力に変換して伝達するように構成される油圧−機械式変速装置（ＨＭＴ）においても、前記問題点と同様の問題点が生じるのは言うまでもない。さらに、ＨＭＴの場合、ジェネレータ／モータ１０６に相当するポンプ／モータの回転方向が、車速０のときと車速Ｖｄのときとで逆になることから、このポンプ／モータとして両振り仕様のものを選定せざるを得ない。
【００１７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、入力分割モードと複合分割モードとの切換えの基準となるモード切換点の設定に関わらず、ポンプ／モータあるいはジェネレータ／モータとして、従来よりも容量の小さな小型のものを用いることのできる油圧−機械式変速装置、あるいは電気−機械式変速装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、第１発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とするものである。
【００１９】
また、第２発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータと第３ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ポンプ／モータを、前記第１ポンプ／モータ側または前記第２ポンプ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とするものである。
【００２０】
また、第３発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とするものである。
【００２１】
また、第４発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数のポンプ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ／モータが、第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータと第３ポンプ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ポンプ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ポンプ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ポンプ／モータを、前記第１ポンプ／モータ側または前記第２ポンプ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とするものである。
【００２２】
第２発明または第４発明において、前記第３ポンプ／モータへの圧油の流れが常に一定方向になるように切換える切換え弁が設けられるのが好ましい（第５発明）。
【００２３】
第１発明乃至第６発明において、前記第２ポンプ／モータの回転数が０となる低速側ダイレクト点と、前記第１ポンプ／モータの回転数が０となる高速側ダイレクト点との速度比が３〜４に設定されるのが好ましい（第７発明）。
【００２４】
次に、第８発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とするものである。
【００２５】
また、第９発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータと第３ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第３要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ジェネレータ／モータを、前記第１ジェネレータ／モータ側または前記第２ジェネレータ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とするものである。
【００２６】
また、第１０発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設けることを特徴とするものである。
【００２７】
また、第１１発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジェネレータ／モータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ／モータが、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータと第３ジェネレータ／モータとよりなり、
前記第１遊星歯車機構の第１要素を前記入力軸に接続し、前記第１遊星歯車機構の第３要素を前記第２遊星歯車機構の第１要素と前記第１ジェネレータ／モータとに接続し、前記第１遊星歯車機構の第２要素を前記第２ジェネレータ／モータに接続し、前記第２遊星歯車機構の第３要素を前記出力軸に接続し、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と前記第１遊星歯車機構の第２要素とを接続または切断する第１クラッチを設け、
前記第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とを接続または切断する第２クラッチを設け、
前記第３ジェネレータ／モータを、前記第１ジェネレータ／モータ側または前記第２ジェネレータ／モータ側のいずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とするものである。
【００２８】
第８発明乃至第１１発明において、前記第２ジェネレータ／モータの回転数が０となる低速側ダイレクト点と、前記第１ジェネレータ／モータの回転数が０となる高速側ダイレクト点との速度比が３〜４に設定されるのが好ましい（第１２発明）。
【発明の効果】
【００２９】
第１発明の変速装置が車両に搭載された場合においては、入力分割モードと複合分割モードとの切換えが、第２ポンプ／モータの回転数が０となる車速（以下、この車速を「モード切換点」という。）を基準にして行われる。すなわち、現在の車速がモード切換点よりも低い車速領域にある場合には、第１クラッチによって第２遊星歯車機構の第２要素と第１遊星歯車機構の第３要素とが切断される一方、第２クラッチによって第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とが接続されて、入力分割モードとされる。入力分割モードである車速０のとき、第１ポンプ／モータの回転数は０であり、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータの回転数Ｎｘは第１遊星歯車機構の歯数比に応じて一意に決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のとき（すなわち、第１ポンプ／モータの回転数が０のとき）においても、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータの回転数Ｎｙは、第１遊星歯車機構の歯数比に応じて一意に決定される。このため、Ｎｘ＝Ｎｙとなり、第２ポンプ／モータの回転数、回転方向ともに等しくすることができる。したがって、モード切換点がどの車速に設定されたとしても、入力分割モード時における第２ポンプ／モータの使用回転数域と複合分割モード時における第２ポンプ／モータの使用回転数域とのバランスをとることができ、第２ポンプ／モータとして従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。また、各モードでの回転方向が等しくなることから、第２ポンプ／モータとして片振り仕様のものを用いることができる。
【００３０】
第２発明の変速装置は、第１発明の変速装置とその基本構成を一にするものであるため、第１発明と同様の作用効果を得ることができる。さらに、この第２発明の変速装置によれば、第３ポンプ／モータが第１ポンプ／モータ側と第２ポンプ／モータ側とに付け替えて使用され、第３ポンプ／モータは常に他のいずれかのポンプ／モータの作用を補う働きをする。したがって、各ポンプ／モータとして容量のより小さな小型のものを用いることができる。
【００３１】
第３発明の変速装置が車両に搭載された場合においては、入力分割モードと複合分割モードとの切換えが、前記第１発明と同様に、第２ポンプ／モータの回転数が０となる車速（モード切換点）を基準にして行われる。すなわち、現在の車速がモード切換点よりも低い車速領域にある場合には、第１クラッチによって第２遊星歯車機構の第２要素と第１遊星歯車機構の第２要素とが切断される一方、第２クラッチによって第２遊星歯車機構の第２要素と固定端とが接続されて、入力分割モードとされる。入力分割モードである車速０のとき、第１ポンプ／モータの回転数は０であり、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータの回転数Ｎｘ′は第１遊星歯車機構の歯数比に応じて一意に決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のとき（すなわち、第１ポンプ／モータの回転数が０のとき）においても、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータの回転数Ｎｙ′は、第１遊星歯車機構の歯数比に応じて一意に決定される。このため、Ｎｘ′＝Ｎｙ′となり、第２ポンプ／モータの回転数、回転方向ともに等しくすることができる。したがって、前記第１発明と同様に、モード切換点がどの車速に設定されたとしても、入力分割モード時における第２ポンプ／モータの使用回転数域と複合分割モード時における第２ポンプ／モータの使用回転数域とのバランスをとることができ、第２ポンプ／モータとして従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。また、各モードでの回転方向が等しくなることから、第２ポンプ／モータとして片振り仕様のものを用いることができる。
【００３２】
第４発明の変速装置は、第３発明の変速装置とその基本構成を一にするものであるため、第３発明と同様の作用効果を得ることができる。さらに、この第４発明の変速装置によれば、第３ポンプ／モータが第１ポンプ／モータ側と第２ポンプ／モータ側とに付け替えて使用され、第３ポンプ／モータは常に他のいずれかのポンプ／モータの作用を補う働きをする。したがって、各ポンプ／モータとして容量のより小さな小型のものを用いることができる。
【００３３】
第５発明の構成を採用することにより、第３ポンプ／モータとして安価な片振り仕様のものを用いることができる。
【００３４】
第７発明または第１２発明によれば、建設車両に適用した場合に動力の伝達効率が非常に良くなるという効果を奏する。
【００３５】
第８発明の変速装置は、第１発明の油圧−機械式変速装置を電気−機械式変速装置に変更したものであって、第１発明と同様に、第２ジェネレータ／モータとして従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。
【００３６】
第９発明の変速装置は、第２発明の油圧−機械式変速装置を電気−機械式変速装置に変更したものであって、第２発明と同様に、各ジェネレータ／モータとして容量のより小さな小型のものを用いることができる。
【００３７】
第１０発明の変速装置は、第３発明の油圧−機械式変速装置を電気−機械式変速装置に変更したものであって、第３発明と同様に、第２ジェネレータ／モータとして従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。
【００３８】
第１１発明の変速装置は、第４発明の油圧−機械式変速装置を電気−機械式変速装置に変更したものであって、第４発明と同様に、各ジェネレータ／モータとして容量のより小さな小型のものを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
次に、本発明による変速装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
〔第１の実施形態〕
図１には、本発明の第１の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。本実施形態は、ブルドーザやホイールローダといった建設車両に適用された例に関するものである。
【００４１】
本実施形態の変速装置１は、エンジン２からの動力が前後進切換え機構３を介して入力される入力軸４と、この入力軸４と同軸上に配される第１遊星歯車機構５および第２遊星歯車機構６とを備えている。
【００４２】
前記第１遊星歯車機構５は、前記入力軸４に固定されるサンギヤ７と、このサンギヤ７の外周に噛合される複数のプラネタリギヤ８と、これらプラネタリギヤ８を軸支するキャリア９と、プラネタリギヤ８群の外周に噛合されるリングギヤ１０とを備えて構成されている。一方、前記第２遊星歯車機構６は、サンギヤ１１と、このサンギヤ１１の外周に噛合される複数のプラネタリギヤ１２と、これらプラネタリギヤ１２を軸支するキャリア１３と、プラネタリギヤ１２群の外周に噛合されるリングギヤ１４とを備えて構成されている。
【００４３】
前記第１遊星歯車機構５のキャリア９には第１ギヤ１５が一体結合され、この第１ギヤ１５には第１ポンプ／モータ１６の出力軸１７に固定された第２ギヤ１８が噛合されている。前記第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０には第３ギヤ１９が一体結合され、この第３ギヤ１９には第２ポンプ／モータ２０の出力軸２１に固定された第４ギヤ２２が噛合されている。前記第１遊星歯車機構５のキャリア９と前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１とは、入力軸４に回転自在に支承されるスリーブ軸２３によって結合されている。前記第２遊星歯車機構６のリングギヤ１４には第５ギヤ２４が一体結合され、この第５ギヤ２４には出力軸２５に固定された第６ギヤ２６が噛合されている。
【００４４】
ここで、この変速装置１には、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３と前記第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とを接続または切断する第１クラッチ２７が設けられるとともに、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とを接続または切断する第２クラッチ２９が設けられている。また、前記第１ポンプ／モータ１６と第２ポンプ／モータ２０とは、油圧配管３０を介して接続されている。なお、この油圧配管３０にはシャトル弁４６が介設され、このシャトル弁４６とタンク４７とを繋ぐ配管４８にはリリーフ弁４９が介設されている。
【００４５】
前記第１ポンプ／モータ１６および第２ポンプ／モータ２０はいずれも可変容量型油圧ポンプ／モータであり、第１ポンプ／モータ１６にはコントローラ５０からの指令信号に応じてその第１ポンプ／モータ１６の容量を調節する第１ポンプ／モータ容量調節装置５１が付設され、第２ポンプ／モータ２０にも同様にコントローラ５０からの指令信号に応じてその第２ポンプ／モータ２０の容量を調節する第２ポンプ／モータ容量調節装置５２が付設されている。また、前記第１クラッチ２７および第２クラッチ２９はいずれも油圧作動式クラッチであり、前記第１クラッチ２７にはコントローラ５０からの指令信号に応じてその第１クラッチ２７のクラッチ圧を調節する第１クラッチ圧調節弁５３が付設され、第２クラッチ２９にも同様にコントローラ５０からの指令信号に応じてその第２クラッチ２９のクラッチ圧を調節する第２クラッチ圧調節弁５４が付設されている。ここで、前記コントローラ５０は、主に、所定プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、このプログラム、更には各種テーブルを記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、このプログラムを実行するに必要なワーキングメモリとしての書込み可能メモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェイスおよび出力インターフェイスとより構成されている。
【００４６】
本実施形態の変速装置１において、エンジン２による入力軸４への入力回転数を一定に保ったまま、車速が０である状態から加速する場合について、図２および表１を参照しつつ説明する。ここで、図２には、本実施形態に係る変速装置の作動特性図で、車速に対する各ポンプ／モータの回転数の変化を表わす図（ａ）、車速に対する第１ポンプ／モータの容量の変化を表わす図（ｂ）および車速に対する第２ポンプ／モータの容量の変化を表わす図（ｃ）がそれぞれ示されている。また、表１には、各車速領域に対する各クラッチの作動状態（ＯＮ（接続）／ＯＦＦ（切断））が示されている。なお、図２（ａ）において、実線は車速に対する第１ポンプ／モータの回転数の変化を、点線は車速に対する第２ポンプ／モータの回転数の変化を、それぞれ表わしている。
【００４７】
【表１】
2006329244.tif 000003
【００４８】
各ポンプ／モータ１６，２０の容量は、コントローラ５０からの指令信号に応じて作動する各ポンプ／モータ容量調節装置５１，５２により、車速に応じて図２（ｂ）（ｃ）に示されるように調節され、この結果各ポンプ／モータ１６，２０の回転数は図２（ａ）に示されるように変化する。また、第１ポンプ／モータ１６の容量が０となる車速Ｖ２を境界として、各クラッチ２７，２９はコントローラ５０からの指令信号に応じて作動する各クラッチ圧調節弁５３，５４により表１に示されるように切り換えられる。
【００４９】
まず、車速がＶ２以下の領域Ａでは、表１に示されるように、第１クラッチ２７をＯＦＦとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とが切断されるとともに、第２クラッチ２９をＯＮとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とが接続されて入力分割モードとされる。このとき、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はキャリア９からスリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。一方、前記サンギヤ７に入力された動力はプラネタリギヤ８からリングギヤ１０に伝達され、第３ギヤ１９および第４ギヤ２２を介してポンプの働きをする第２ポンプ／モータ２０に出力される。そして、この第２ポンプ／モータ２０に出力された動力は、油圧配管３０を介してモータの働きをする第１ポンプ／モータ１６に伝達される。さらに、第１ポンプ／モータ１６の回転動力は、その出力軸１７から第２ギヤ１８、第１ギヤ１５、キャリア９、スリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリギヤ１２からリングギヤ１４、第５ギヤ２４、第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、建設車両に適用された例であり、車速０でも出力軸２５にトルクを発生させて牽引力を得るために、車速０のときに第２ポンプ／モータ２０の容量を０としていない（図２（ｃ）参照）。車速０のとき第２ポンプ／モータ２０は容量が０でないためポンプ作用を行うが、車速が０であるため第１ポンプ／モータ１６は回転せず、圧油はすべてリリーフ弁４９によりリリーフされる。車速が増加するに伴い第１ポンプ／モータ１６の回転数も増加し、圧油のリリーフは徐々に減少していく。すなわち、本実施形態においては、車速０においても、油圧伝動部を通じてリリーフ弁４９のリリーフ設定圧に見合ったトルクを出力軸２５に発生させることができる。
【００５１】
車速がＶ２を超える領域Ｂでは、表１に示されるように、第１クラッチ２７をＯＮとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とを接続するとともに、第２クラッチ２９をＯＦＦとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とを切断することにより、複合分割モードとなる。すなわち、車速Ｖ２は入力分割モードと出力分割モードとの切り換えが行われるモード切換点である。また、車速Ｖ２は、第１ポンプ／モータ１６の容量が０であり、エンジン動力がすべて機械伝動部のみを通じて出力軸２５に伝達される低速側ダイレクト点でもある。なお、車速Ｖ２において、第２ポンプ／モータ２０の回転数は０であり、第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０と第２遊星歯車機構６のキャリア１３の回転数は一致する。このため、第１クラッチ２７、第２クラッチ２９として構造の簡素なドグクラッチを用いることができる。
【００５２】
領域Ｂでは、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はキャリア９からスリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。一方、前記サンギヤ７に入力された動力はキャリア９から第１ギヤ１５および第２ギヤ１８を介してポンプの働きをする第１ポンプ／モータ１６に出力される。そして、この第１ポンプ／モータ１６に出力された動力は、油圧配管３０を介してモータの働きをする第２ポンプ／モータ２０に伝達される。さらに、第２ポンプ／モータ２０の回転動力は、その出力軸２１から第４ギヤ２２、第３ギヤ１９、リングギヤ１０を介して第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、このリングギヤ１４で合わさった動力が第５ギヤ２４および第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。
【００５３】
そして、車速Ｖ４において第１ポンプ／モータ１６の回転数が０になるとともに、第２ポンプ／モータ２０の容量が０になる。このとき、第１ポンプ／モータ１６が停止状態で第２ポンプ／モータ２０が空転し、油圧配管３０中の油の流れがなくなって油圧による動力伝達がなくなる状態となり、エンジン２からの動力はすべて機械伝動部のみを通じて伝達される高速側ダイレクト点となる。
【００５４】
本実施形態の変速装置１においては、入力分割モードと複合分割モードとの切り換えが、第２ポンプ／モータ２０の回転数が０となる車速（モード切換点）を基準にして行われる。すなわち、現在の車速がモード切換点よりも低い車速領域にある場合には、第１クラッチ２７によって第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とが切断される一方、第２クラッチ２９によって第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とが接続されて、入力分割モードとされる。入力分割モードである車速０のとき、第１ポンプ／モータ１６の回転数は０であり、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータ２０の回転数は第１遊星歯車機構５の歯数比に応じて一意に決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のとき（すなわち、第１ポンプ／モータ１６の回転数が０のき）においても、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータ２０の回転数は、第１遊星歯車機構５の歯数比に応じて一意に決定される。すなわち、図２（ａ）に示されるように、第２ポンプ／モータ２０の回転数は、車速０のときと高速側ダイレクト点Ｖ４のときとでともに−Ｎ１となり、回転数、回転方向ともに等しくすることができる。したがって、モード切換点がどの車速に設定されたとしても、入力分割モード時における第２ポンプ／モータ２０の使用回転数域と複合分割モード時における第２ポンプ／モータ２０の使用回転数域とのバランスをとることができ、第２ポンプ／モータ２０として従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。また、各モードでの回転方向が等しくなることから、第２ポンプ／モータ２０として片振り仕様のものを用いることができる。
【００５５】
ところで、ブルドーザやホイールローダといった建設車両においては、作業時の車速と移動時の車速が概ね３倍から４倍となるような使われ方をされることが多い。例えば、ブルドーザでは、ドージング作業が３ｋｍ／ｈ程度に対して最高速度が１１ｋｍ／ｈ程度であり、ホイールローダでは、Ｖシェイプローディング時には１０ｋｍ／ｈ程度で作業するのに対し最高速度が３５ｋｍ／ｈ程度である。一方、前記低速側ダイレクト点および高速側ダイレクト点は、いずれもエンジン２からの動力が全て機械機構を介して伝達されるため、変速装置の伝達効率が最も良い車速である。そこで、本実施形態では、低速側ダイレクト点（車速Ｖ２）を作業時車速に、高速側ダイレクト点（車速Ｖ４）を最高速度に合わせるように、言い換えれば低速側ダイレクト点と高速側ダイレクト点との速度比（Ｖ４／Ｖ２）が３〜４になるように、前記モード切換点が設定されている（以下の各実施形態においても同様）。これにより、効率が非常に良くなるという効果を奏する。なお、中高速域で走行することの多いバスや輸送用トラック等の車両に本実施形態に係る変速装置１を適用して効率の向上を図る場合には、低速側ダイレクト点と高速側ダイレクト点との速度比（Ｖ４／Ｖ２）が２以下になるように、前記モード切換点を設定するのが良い。
【００５６】
〔第２の実施形態〕
図３には、本発明の第２の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と共通する部分には図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
【００５７】
本実施形態の変速装置１Ａにおいては、前記油圧配管３０に対して第３ポンプ／モータ３１が油圧配管３２を介して接続されている。この第３ポンプ／モータ３１にはコントローラ５０からの指令信号に応じてその第３ポンプ／モータ３１の容量を調節する第３ポンプ／モータ容量調節装置５５が付設されている。また、前記入力軸４に平行に第１軸３３および第２軸３４がそれぞれ配されている。
【００５８】
前記第１軸３３には、第７ギヤ３５が固定されるとともに、第８ギヤ３６が第３クラッチ３７を介して結合されている。また、前記第２軸３４には、第９ギヤ３８が固定されるとともに、第１０ギヤ３９が第４クラッチ４０を介して結合されている。ここで、前記第７ギヤ３５には、前記第１０ギヤ３９が噛合されるとともに、第３ポンプ／モータ３１の出力軸４１に固定された第１１ギヤ４２が噛合されている。また、前記第８ギヤ３６には前記第１ギヤ１５が噛合され、前記第９ギヤ３８には前記第３ギヤ１９が噛合されている。なお、前記第３クラッチ３７および第４クラッチ４０を含む歯車機構４４（以下、「切換え機構４４」という。）が本発明における「切換え機構」に相当する。
【００５９】
前記第３クラッチ３７および第４クラッチ４０はいずれも油圧作動式クラッチであり、前記第３クラッチ３７にはコントローラ５０からの指令信号に応じてその第３クラッチ３７のクラッチ圧を調節する第３クラッチ圧調節弁５６が付設され、第４クラッチ４０にも同様にコントローラ５０からの指令信号に応じてその第４クラッチ４０のクラッチ圧を調節する第４クラッチ圧調節弁５７が付設されている。
【００６０】
本実施形態の変速装置１Ａにおいて、エンジン２による入力軸４への入力回転数を一定に保ったまま、車速が０である状態から加速する場合について、図４および表２を参照しつつ説明する。ここで、図４には、本実施形態に係る変速装置の作動特性図で、車速に対する各ポンプ／モータの回転数の変化を表わす図（ａ）、車速に対する第１ポンプ／モータの容量の変化を表わす図（ｂ）、車速に対する第２ポンプ／モータの容量の変化を表わす図（ｃ）および車速に対する第３ポンプ／モータの容量の変化を表わす図（ｄ）がそれぞれ示されている。また、表２には、各車速領域に対する各クラッチの作動状態（ＯＮ（接続）／ＯＦＦ（切断））が示されている。なお、図４（ａ）において、実線は車速に対する第１ポンプ／モータの回転数の変化を、点線は車速に対する第２ポンプ／モータの回転数の変化を、一点鎖線は車速に対する第３ポンプ／モータの回転数の変化を、それぞれ表わしている。
【００６１】
【表２】
2006329244.tif 000004
【００６２】
各ポンプ／モータ１６，２０，３１の容量は、コントローラ５０からの指令信号に応じて作動する各ポンプ／モータ容量調節装置５１，５２，５５により、車速に応じて図４（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示されるように調節され、この結果各ポンプ／モータ１６，２０，３１の回転数は図４（ａ）に示されるように変化する。また、第１ポンプ／モータ１６の容量が０となる車速Ｖ２および第３ポンプ／モータ３１の容量が０となる車速Ｖ１，Ｖ３を境界として、各クラッチ２７，２９，３７，４０はコントローラ５０からの指令信号に応じて作動する各クラッチ圧調節弁５３，５４，５６，５７により表１に示されるように切り換えられる。
【００６３】
まず、車速が０の初期状態では、表２に示されるように、第１クラッチ２７をＯＦＦとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とが切断されるとともに、第２クラッチ２９をＯＮとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とが接続されて入力分割モードとされる。また、前記初期状態では、車速はＶ１以下であるので、表２に示されるように、第３クラッチ３７をＯＮ、第４クラッチ４０をＯＦＦとして第３ポンプ／モータ３１が第１ポンプ／モータ１６に並列に接続される（領域Ａ）。
【００６４】
この領域Ａにおいては、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はキャリア９からスリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。一方、前記サンギヤ７に入力された動力はプラネタリギヤ８からリングギヤ１０に伝達され、第３ギヤ１９および第４ギヤ２２を介してポンプの働きをする第２ポンプ／モータ２０に出力される。そして、この第２ポンプ／モータ２０に出力された動力は、油圧配管３０を介してモータの働きをする第１ポンプ／モータ１６に、油圧配管３２を介してモータの働きをする第３ポンプ／モータ３１にそれぞれ伝達される。さらに、第１ポンプ／モータ１６の回転動力は、その出力軸１７から第２ギヤ１８、第１ギヤ１５、キャリア９、スリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される一方、前記第３ポンプ／モータ３１の回転動力は、その出力軸４１から第１１ギヤ４２、第７ギヤ３５、第１軸３３、第８ギヤ３６、第１ギヤ１５、キャリア９、スリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリギヤ１２からリングギヤ１４、第５ギヤ２４、第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。また、第１ポンプ／モータ１６に並列に接続された第３ポンプ／モータ３１は、第１ポンプ／モータ１６のモータ作用を応援する役目をする。
【００６５】
なお、本実施形態の変速装置１Ａは、建設車両に適用された例であり、前記第１の実施形態と同様に、車速０でも出力軸２５にトルクを発生させて牽引力を得るために、車速０の初期状態において第２ポンプ／モータ２０の容量を０としていない（図４（ｃ）参照）。詳細な説明については、前記第１の実施形態と同じであるため省略する。
【００６６】
車速がＶ１を超える領域Ｂでは、表２に示されるように、第３クラッチ３７をＯＦＦ、第４クラッチ４０をＯＮとして、第３ポンプ／モータ３１を第２ポンプ／モータ２０に並列に接続する。この切り換えの際、まず車速が領域ＡからＶ１へ至る瞬間において、第３ポンプ／モータ３１の容量は０である。同時に、第１〜第３の各ポンプ／モータ１６，２０，３１に接続される歯車の歯数を適切に選定することにより、この状態での第１０ギヤ３９と第２軸３４の相対回転数差、すなわち空転状態にある第４クラッチ４０の相対回転数差を０とすることができる。しかしながら、車速がＶ１となり、第３クラッチ３７をＯＦＦとした瞬間以降、第３ポンプ／モータ３１を回転させていた駆動力が切断されるため、第３ポンプ／モータ３１およびこれに接続される第１１ギヤ４２、第７ギヤ３５、第１０ギヤ３９は自身の摩擦などにより速度が低下し始める。その結果、次に第３ポンプ／モータ３１を第２ポンプ／モータ２０に並列に接続するために第４クラッチ４０をＯＮにする際、第１０ギヤ３９と第２軸３４との間にはある相対回転数差が生じていることになる。このような回転数差を吸収し得るクラッチ機構として、油圧多板クラッチや、またはこれに比べて構造が簡素で安価なシンクロメッシュ機構を採用することができる。また、後述するような手法により両者の回転数差を０にすることができる場合には、さらに構造が簡素なドグクラッチを採用することができる。
【００６７】
領域Ｂでは、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はキャリア９からスリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。一方、前記サンギヤ７に入力された動力はプラネタリギヤ８からリングギヤ１０を介して第３ギヤ１９に出力される。この第３ギヤ１９に出力された動力は、第４ギヤ２２を介してポンプの働きをする第２ポンプ／モータ２０に出力されるとともに、第９ギヤ３８、第２軸３４、第１０ギヤ３９、第７ギヤ３５、第１１ギヤ４２を介してポンプの働きをする第３ポンプ／モータ３１に出力される。そして、この第２ポンプ／モータ２０に出力された動力および第３ポンプ／モータ３１に出力された動力は、それぞれ油圧配管３０および油圧配管３２を介してモータの働きをする第１ポンプ／モータ１６に伝達される。さらに、第１ポンプ／モータ１６の回転動力は、その出力軸１７から第２ギヤ１８、第１ギヤ１５、キャリア９、スリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリギヤ１２からリングギヤ１４、第５ギヤ２４、第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。このように領域Ｂにおいては、第３ポンプ／モータ３１は第２ポンプ／モータ２０のポンプ作用を応援する役目をする。この領域Ｂも、第３ポンプ／モータ３１による応援先が変わるだけであり入力分割モードのままである。
【００６８】
車速がＶ２を超える領域Ｃでは、表２に示されるように、第１クラッチ２７をＯＮとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とを接続するとともに、第２クラッチ２９をＯＦＦとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とを切断することにより、複合分割モードとなる。すなわち、車速Ｖ２は入力分割モードと複合分割モードとの切り換えが行われるモード切換点である。また、車速Ｖ２は、第１ポンプ／モータ１６の容量が０であり、エンジン動力がすべて機械伝動部のみを通じて出力軸２５に伝達される低速側ダイレクト点でもある。なお、本実施形態においては、車速Ｖ２において、第２ポンプ／モータ２０の回転数と第３ポンプ／モータ３１の回転数はともに０であり、第３クラッチ３７、第４クラッチ４０の状態にかかわらず、第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０と第２遊星歯車機構６のキャリア１３の回転数とは一致する。このため、第１クラッチ２７、第２クラッチ２９として構造の簡素なドグクラッチを用いることができる。
【００６９】
領域Ｃでは、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はキャリア９からスリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。一方、前記サンギヤ７に入力された動力はキャリア９から第１ギヤ１５および第２ギヤ１８を介してポンプの働きをする第１ポンプ／モータ１６に出力される。そして、この第１ポンプ／モータ１６に出力された動力は、油圧配管３０を介してモータの働きをする第２ポンプ／モータ２０に、油圧配管３２を介してモータの働きをする第３ポンプ／モータ３１にそれぞれ伝達される。さらに、第２ポンプ／モータ２０の回転動力は、その出力軸２１から第４ギヤ２２、第３ギヤ１９、リングギヤ１０を介して第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力される一方、前記第３ポンプ／モータ３１の回転動力は、その出力軸４１から第１１ギヤ４２、第７ギヤ３５、第１０ギヤ３９、第２軸３４、第９ギヤ３８、第３ギヤ１９、リングギヤ１０を介して第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、このリングギヤ１４で合わさった動力が第５ギヤ２４および第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。このように領域Ｃにおいては、第３ポンプ／モータ３１が領域Ｂに引き続き第２ポンプ／モータ２０のモータ作用を応援する役目をする。
【００７０】
車速がＶ３を超える領域Ｄでは、表２に示されるように、第３クラッチ３７をＯＮ、第４クラッチ４０をＯＦＦとして第３ポンプ／モータ３１を第１ポンプ／モータ１６に並列に接続する。この切り換えの際、まず車速が領域ＣからＶ３へ至る瞬間において、第３ポンプ／モータ３１の容量は０である。同時に、第１〜第３の各ポンプ／モータ１６，２０，３１に接続される歯車の歯数を適切に選定することにより、この状態での第１０ギヤ３９と第２軸３４の相対回転数差、すなわち空転状態にある第４クラッチ４０の相対回転数差を０とすることができる。しかしながら、車速がＶ３となり、第４クラッチ４０をＯＦＦとした瞬間以降、第３ポンプ／モータ３１を回転させていた駆動力が切断されるため、第３ポンプ／モータ３１およびこれに接続される第１１ギヤ４２、第７ギヤ３５、第１０ギヤ３９は自身の摩擦などにより速度が低下し始める。その結果、次に第３ポンプ／モータ３１を第１ポンプ／モータ１６に並列に接続するために第３クラッチ３７をＯＮにする際、第８ギヤ３６と第１軸３３との間にはある相対回転数差が生じていることになる。このような回転数差を吸収し得るクラッチ機構として、油圧多板クラッチや、またはこれに比べて構造が簡素で安価なシンクロメッシュ機構を採用することができる。また、後述するような手法により両者の回転数差を０にすることができる場合には、さらに構造が簡素なドグクラッチを採用することができる。
【００７１】
領域Ｄでは、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はプラネタリギヤ８からリングギヤ１０を介して第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力される。一方、前記サンギヤ７に入力された動力はキャリア９に出力され、このキャリア９に出力された動力は、スリーブ軸２３を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力されるとともに、第１ギヤ１５に出力される。この第１ギヤ１５に出力された動力は、第２ギヤ１８を介してポンプの働きをする第１ポンプ／モータ１６に出力されるとともに、第８ギヤ３６、第１軸３３、第７ギヤ３５、第１１ギヤ４２を介してポンプの働きをする第３ポンプ／モータ３１に出力される。そして、この第１ポンプ／モータ１６に出力された動力および第３ポンプ／モータ３１に出力された動力は、それぞれ油圧配管３０および油圧配管３２を介してモータの働きをする第２ポンプ／モータ２０に伝達される。さらに、第２ポンプ／モータ２０の回転動力は、その出力軸２１から第４ギヤ２２、第３ギヤ１９、リングギヤ１０を介して第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、このリングギヤ１４で合わさった動力が第５ギヤ２４および第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。このように領域Ｄおいては、第３ポンプ／モータ３１が第１ポンプ／モータ１６のポンプ作用を応援する役目をする。この領域Ｄも、第３ポンプ／モータ３１による応援先が変わるだけであり複合分割モードのままである。
【００７２】
車速Ｖ４において第１ポンプ／モータ１６および第３ポンプ／モータ３１の回転数が０になるとともに、第２ポンプ／モータ２０の容量が０になる。このとき、第１ポンプ／モータ１６および第３ポンプ／モータ３１が停止状態で第２ポンプ／モータ２０が空転し、油圧配管３０，３２中の油の流れがなくなって油圧による動力伝達がなくなる状態となり、エンジン２からの動力はすべて機械伝動部のみを通じて伝達される高速側ダイレクト点となる。
【００７３】
本実施形態の変速装置１Ａは、前記第１の実施形態の変速装置１とその基本構成を一にするものであるため、前記第１の実施形態の変速装置１と同様の作用効果を得ることができる。さらに、本実施形態の変速装置１Ａによれば、第３ポンプ／モータ３１を第１ポンプ／モータ１６側と第２ポンプ／モータ２０側とに付け替えて使用することで、第３ポンプ／モータ３１は常に他のいずれかのポンプ／モータ１６，２０の作用を補う働きをする。したがって、各ポンプ／モータ１６，２０，３１として容量のより小さな小型のものを用いることができる。なお、ここで、第１ポンプ／モータ１６、第２ポンプ／モータ２０および第３ポンプ／モータ３１は、ほぼ同じ容量に設定されるのが好ましい。こうすると、ほぼ同一仕様のポンプ／モータを使用することができ、補給性を向上させることができる。
【００７４】
ところで、車速Ｖ１，Ｖ３における第３ポンプ／モータ３１の接続先の切り換えの際、第３クラッチ３７と第４クラッチ４０とを同時にＯＮする状態を設けることで、この車速Ｖ１，Ｖ３は動力をすべて機械伝動部のみを通じて伝達するダイレクト点となる。この場合、前述の低速側ダイレクト点（モード切換点）、高速側ダイレクト点と合わせて、合計４つのダイレクト点を設けることができる。
【００７５】
ここで、低車速から高車速への加速状態において、車速Ｖ１時点で前述のダイレクト状態への移行を例に、切換え機構４４の作動を説明する。まず、車速Ｖ１よりも低速である場合、第３ポンプ／モータ３１は第１ポンプ／モータ１６と並列に接続されている。つまり、第３クラッチ３７はＯＮ、第４クラッチ４０はＯＦＦとされている。この状態から車両を加速し、車速Ｖ１へ至った瞬間、この段階ではＯＦＦとされている第４クラッチ４０の相対回転速度、つまり第９ギヤ３８と第１０ギヤ３９との相対回転速度差は無くなる。すなわち、車速が低速側からＶ１に達したとき、第４クラッチ４０は相対回転速度差が無い状態で接続することが可能となる。したがって、第３クラッチ３７、第４クラッチ４０として、油圧多板クラッチやシンクロメッシュ機構などに比べて構造が簡素で安価なドグクラッチを採用することができる。また、ダイレクト点において車両を駆動する際には、図５に示されるような、第１ポンプ／モータ１６と第２ポンプ／モータ２０とを接続する油圧配管３０に設けられた連通弁５８により油圧配管３０を連通させる。これにより、油圧による動力伝達を完全に遮断することができるため、油圧経路における動力ロスを最小限に抑制し、変速機の効率を高めることができる。
【００７６】
〔第３の実施形態〕
図６には、本発明の第３の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。また、図７には、第３の実施形態に係る変速装置の作動特性図が示されている。本実施形態は、前記第２の実施形態の変速装置１Ａに対し、第３ポンプ／モータ３１への圧油の流れが常に一定方向になるように切り換える切換え弁４３を付加したものに関わる例である。したがって、本実施形態において、前記第２の実施形態と共通する部分には図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
【００７７】
本実施形態の変速装置１Ｂは、第３ポンプ／モータ３１に片振り仕様のポンプ／モータを用いた点を特徴としている（図７（ｄ）参照）。この第３ポンプ／モータ３１は、第１ポンプ／モータ１６側に接続される場合と、第２ポンプ／モータ２０側に接続される場合とにおいてその回転方向が逆方向になることがある。このため、前記第２の実施形態の変速装置１Ａでは、この第３ポンプ／モータ３１に両振り仕様のものを用いる必要がある（図４（ｄ）参照）。これに対して、本実施形態のように、油圧配管３２の途中に切換え弁４３を配置し、第３ポンプ／モータ３１の第１ポンプ／モータ１６側への接続と第２ポンプ／モータ２０側への接続との切換えに応じて、前記切換え弁４３をＡ位置またはＢ位置に切換えるようにすれば、第３ポンプ／モータ３１として片振り仕様のものを用いることが可能となって、コスト低減を図ることができる。
【００７８】
〔第４の実施形態〕
図８には、本発明の第４の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
【００７９】
本実施形態の変速装置１Ｃは、エンジン２からの動力が前後進切換え機構３を介して入力される入力軸４と、この入力軸４と同軸上に配される第１遊星歯車機構５および第２遊星歯車機構６とを備えている。
【００８０】
前記第１遊星歯車機構５は、前記入力軸４に固定されるサンギヤ７と、このサンギヤ７の外周に噛合される複数のプラネタリギヤ８と、これらプラネタリギヤ８を軸支するキャリア９と、プラネタリギヤ８群の外周に噛合されるリングギヤ１０とを備えて構成されている。一方、前記第２遊星歯車機構６は、サンギヤ１１と、このサンギヤ１１の外周に噛合される複数のプラネタリギヤ１２と、これらプラネタリギヤ１２を軸支するキャリア１３と、プラネタリギヤ１２群の外周に噛合されるリングギヤ１４とを備えて構成されている。
【００８１】
前記第１遊星歯車機構５のキャリア９には第１ギヤ１５が一体結合され、この第１ギヤ１５には第２ポンプ／モータ２０の出力軸２１に固定された第４ギヤ２２が噛合されている。前記第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０には第３ギヤ１９が一体結合され、この第３ギヤ１９には第１ポンプ／モータ１６の出力軸１７に固定された第２ギヤ１８が噛合されている。前記第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０と前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１とは、中間出力軸６０に回転自在に支承されるスリーブ軸６１によって結合されている。前記第２遊星歯車機構６のリングギヤ１４には第５ギヤ２４が一体結合され、この第５ギヤ２４には出力軸２５に固定された第６ギヤ２６が噛合されている。
【００８２】
ここで、この変速装置１Ｃには、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３と前記第１遊星歯車機構５のキャリア９とを中間出力軸６０を介して接続または切断する第１クラッチ２７が設けられるとともに、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とを接続または切断する第２クラッチ２９が設けられている。
【００８３】
本実施形態の変速装置１Ｃにおいて、エンジン２による入力軸４への入力回転数を一定に保ったまま、車速が０である状態から加速する場合について、図９および表３を参照しつつ説明する。ここで、図９には、本実施形態に係る変速装置の作動特性図で、車速に対する各ポンプ／モータの回転数の変化を表わす図（ａ）、車速に対する第１ポンプ／モータの容量の変化を表わす図（ｂ）および車速に対する第２ポンプ／モータの容量の変化を表わす図（ｃ）がそれぞれ示されている。また、表３には、各車速領域に対する各クラッチの作動状態（ＯＮ（接続）／ＯＦＦ（切断））が示されている。なお、図９（ａ）において、実線は車速に対する第１ポンプ／モータの回転数の変化を、点線は車速に対する第２ポンプ／モータの回転数の変化を、それぞれ表わしている。
【００８４】
【表３】
2006329244.tif 000005
【００８５】
各ポンプ／モータ１６，２０の容量は、コントローラ５０からの指令信号に応じて作動する各ポンプ／モータ容量調節装置５１，５２により、車速に応じて図９（ｂ）（ｃ）に示されるように調節され、この結果各ポンプ／モータ１６，２０の回転数は図９（ａ）に示されるように変化する。また、第１ポンプ／モータ１６の容量が０となる車速Ｖ２を境界として、各クラッチ２７，２９はコントローラ５０からの指令信号に応じて作動する各クラッチ圧調節弁５３，５４により表３に示されるように切り換えられる。
【００８６】
まず、車速がＶ２以下の領域Ａでは、表３に示されるように、第１クラッチ２７をＯＦＦとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のキャリア９とが切断されるとともに、第２クラッチ２９をＯＮとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とが接続されて入力分割モードとされる。このとき、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はプラネタリギヤ８からリングギヤ１０に伝達され、スリーブ軸６１を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。一方、前記サンギヤ７に入力された動力はキャリア９から第１ギヤ１５および第４ギヤ２２を介してポンプの働きをする第２ポンプ／モータ２０に出力される。そして、この第２ポンプ／モータ２０に出力された動力は、油圧配管３０を介してモータの働きをする第１ポンプ／モータ１６に伝達される。さらに、第１ポンプ／モータ１６の回転動力は、その出力軸１７から第２ギヤ１８、第３ギヤ１９、リングギヤ１０、スリーブ軸６１を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリギヤ１２からリングギヤ１４、第５ギヤ２４、第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。
【００８７】
なお、本実施形態の変速装置１Ｃは、建設車両に適用された例であり、前記第１の実施形態と同様に、車速０でも出力軸２５にトルクを発生させて牽引力を得るために、車速０の初期状態において第２ポンプ／モータ２０の容量を０としていない（図９（ｃ）参照）。詳細な説明については、前記第１の実施形態と同じであるため省略する。
【００８８】
車速がＶ２を超える領域Ｂでは、表３に示されるように、第１クラッチ２７をＯＮとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のキャリア９とを接続するとともに、第２クラッチ２９をＯＦＦとして第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とを切断することにより、複合分割モードとなる。すなわち、車速Ｖ２は入力分割モードと出力分割モードとの切り換えが行われるモード切換点である。また、車速Ｖ２は、第１ポンプ／モータ１６の容量が０であり、エンジン動力がすべて機械伝動部のみを通じて出力軸２５に伝達される低速側ダイレクト点でもある。なお、車速Ｖ２において、第２ポンプ／モータ２０の回転数は０であり、第１遊星歯車機構５のキャリア９と第２遊星歯車機構６のキャリア１３の回転数は一致する。このため、第１クラッチ２７、第２クラッチ２９として構造の簡素なドグクラッチを用いることができる。
【００８９】
領域Ｂでは、エンジン２からの動力は第１遊星歯車機構５のサンギヤ７に入力され、この動力はプラネタリギヤ８からリングギヤ１０に伝達される。このリングギヤ１０に伝達された動力は、スリーブ軸６１を介して第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力されるとともに、第３ギヤ１９および第２ギヤ１８を介してポンプの働きをする第１ポンプ／モータ１６に出力される。そして、この第１ポンプ／モータ１６に出力された動力は、油圧配管３０を介してモータの働きをする第２ポンプ／モータ２０に伝達される。さらに、第２ポンプ／モータ２０の回転動力は、その出力軸２１から第４ギヤ２２、第１ギヤ１５、キャリア９および中間出力軸６０を介して第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力される。こうして、前記第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、前記第２遊星歯車機構６のキャリア１３に出力された動力はプラネタリアギヤ１２を介してリングギヤ１４に出力され、このリングギヤ１４で合わさった動力が第５ギヤ２４および第６ギヤ２６を介して出力軸２５に伝達されてその出力軸２５の回転動力となる。
【００９０】
そして、車速Ｖ４において第１ポンプ／モータ１６の回転数が０になるとともに、第２ポンプ／モータ２０の容量が０になる。このとき、第１ポンプ／モータ１６が停止状態で第２ポンプ／モータ２０が空転し、油圧配管３０中の油の流れがなくなって油圧による動力伝達がなくなる状態となり、エンジン２からの動力はすべて機械伝動部のみを通じて伝達される高速側ダイレクト点となる。
【００９１】
本実施形態の変速装置１Ｃにおいても、入力分割モードと複合分割モードとの切り換えが、第２ポンプ／モータ２０の回転数が０となる車速（Ｖ２：モード切換点）を基準にして行われる。すなわち、現在の車速がモード切換点よりも低い車速領域にある場合には、第１クラッチ２７によって第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のキャリア９とが切断される一方、第２クラッチ２９によって第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とが接続されて、入力分割モードとされる。入力分割モードである車速０のとき、第１ポンプ／モータ１６の回転数は０であり、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータ２０の回転数は第１遊星歯車機構５の歯数比に応じて一意に決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のとき（すなわち、第１ポンプ／モータ１６の回転数が０のき）においても、ある入力回転数のもとにおける第２ポンプ／モータ２０の回転数は、第１遊星歯車機構５の歯数比に応じて一意に決定される。すなわち、図９（ａ）に示されるように、第２ポンプ／モータ２０の回転数は、車速０のときと高速側ダイレクト点Ｖ４のときとでともに＋Ｎ１となり、回転数、回転方向ともに等しくすることができる。したがって、モード切換点がどの車速に設定されたとしても、入力分割モード時における第２ポンプ／モータ２０の使用回転数域と複合分割モード時における第２ポンプ／モータ２０の使用回転数域とのバランスをとることができ、第２ポンプ／モータ２０として従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。また、各モードでの回転方向が等しくなることから、第２ポンプ／モータ２０として片振り仕様のものを用いることができる。
【００９２】
〔第５の実施形態〕
図１０には、本発明の第５の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。図１０に示される変速装置１Ｄは、前記第４の実施形態の変速装置１Ｃに切換え機構４４Ａ（切換え機構４４と基本的に同様のもの）を介して第３ポンプ／モータ３１を設け、この第３ポンプ／モータ３１と油圧配管３０とを油圧配管３２により接続して、第３ポンプ／モータ３１を第１ポンプ／モータ１６側と第２ポンプ／モータ２０側とに付け替えて使用することで、第３ポンプ／モータ３１が常に他のいずれかのポンプ／モータ１６，２０の作用を補う働きをするようにされたものである。本実施形態によれば、前記第２の実施形態と同様に、各ポンプ／モータ１６，２０，３１として容量のより小さな小型のものを用いることができる。
【００９３】
〔第６の実施形態〕
図１１には、本発明の第６の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。図１１に示される変速装置１Ｅは、前記第５の実施形態の変速装置１Ｄにおいて、油圧配管３２に切換え弁４３を介設することにより、第３ポンプ／モータ３１として片振り仕様のものを用いることができるようにされたものである。本実施形態によれば、前記第３の実施形態と同様に、コストをより低減することができる。
【００９４】
〔第７の実施形態〕
図１２には、本発明の第７の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。図１２に示される変速装置１Ｆは、前記第１の実施形態におけるポンプ／モータ１６，２０をジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａに置き換えた電気−機械式変速装置の例である。この場合、各ジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａはバッテリ６５に接続されたコントローラ５０Ａによってその駆動制御が行われる。ここで、コントローラ５０Ａは、前記コントローラ５０にインバータ回路が組み込まれてなるものである。なお、ジェネレータとモータ間に電気エネルギを蓄える蓄電装置を介挿させることが好ましい（以下の第８〜１０の各実施形態においても同様）。本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様に、第２ジェネレータ／モータ２０Ａとして従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。
【００９５】
〔第８の実施形態〕
図１３には、本発明の第８の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。図１３に示される変速装置１Ｇは、前記第２の実施形態におけるポンプ／モータ１６，２０，３１をジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａ，３１Ａに置き換えた電気−機械式変速装置の例である。本例においても、各ジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａ，３１Ａはバッテリ６５に接続されたコントローラ５０Ａによってその駆動制御が行われる。本実施形態によれば、前記第２の実施形態と同様に、各ジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａ，３１Ａとして容量のより小さな小型のものを用いることができる。
【００９６】
〔第９の実施形態〕
図１４には、本発明の第９の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。図１４に示される変速装置１Ｈは、前記第４の実施形態におけるポンプ／モータ１６，２０をジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａに置き換えた電気−機械式変速装置の例である。本例においても、各ジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａはバッテリ６５に接続されたコントローラ５０Ａによってその駆動制御が行われる。本実施形態によれば、前記第４の実施形態と同様に、第２ジェネレータ／モータ２０Ａとして従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。
【００９７】
〔第１０の実施形態〕
図１５には、本発明の第１０の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている。図１５に示される変速装置１Ｉは、前記第５の実施形態におけるポンプ／モータ１６，２０，３１をジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａ，３１Ａに置き換えた電気−機械式変速装置の例である。本例においても、各ジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａ，３１Ａはバッテリ６５に接続されたコントローラ５０Ａによってその駆動制御が行われる。本実施形態によれば、前記第５の実施形態と同様に、各ジェネレータ／モータ１６Ａ，２０Ａ，３１Ａとして容量のより小さな小型のものを用いることができる。
【００９８】
なお、前述の第１〜第１０の実施形態において、第１〜第４クラッチとして、油圧式クラッチ、シンクロメッシュ機構、ドグクラッチを採用することができるが、これに限らず電磁クラッチなど種々のクラッチ機構が適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図２】第１の実施形態に係る変速装置の作動特性図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図４】第２の実施形態に係る変速装置の作動特性図
【図５】油圧回路に連通弁を設ける態様を説明する図
【図６】本発明の第３の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図７】第３の実施形態に係る変速装置の作動特性図
【図８】本発明の第４の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図９】第４の実施形態に係る変速装置の作動特性図
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図１４】本発明の第９の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図１５】本発明の第１０の実施形態に係る変速装置の概略構成図
【図１６】従来技術に係る変速装置の概略構成図
【図１７】モード切換点の設定パターンを例示する図
【符号の説明】
【０１００】
１，１Ａ〜１Ｉ    変速装置
２    エンジン
４    入力軸
５    第１遊星歯車機構
６    第２遊星歯車機構
７，１１    サンギヤ（第１要素）
８，１２    プラネタリギヤ
９，１３    キャリア（第２要素）
１０，１４  リングギヤ（第３要素）
１６    第１ポンプ／モータ
１６Ａ  第１ジェネレータ／モータ
２０    第２ポンプ／モータ
２０Ａ  第２ジェネレータ／モータ
２５    出力軸
２７    第１クラッチ
２８    固定端
２９    第２クラッチ
３０，３２    油圧配管（油圧回路）
３１    第３ポンプ／モータ
３１Ａ  第３ジェネレータ／モータ
３７    第３クラッチ
４０    第４クラッチ
４３    切換え弁
４４，４４Ａ    切換え機構
５０，５０Ａ    コントローラ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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