(57)【要約】【課題】エンジンの動力を任意の変速比で変速してＰＴＯ軸から取り出すことができる油圧機械式無段変速機を提供すること。【解決手段】駆動源と接続される入力要素、第１のポンプモータと接続される第１の出力要素および第２のポンプモータと接続される第２の出力要素を備える差動機構と、第１および第２のポンプモータを閉回路で接続するとともに、第１または第２のポンプモータの回転を出力軸へ出力する油圧変速部と、第１の出力要素に対してクラッチを介して接続されるＰＴＯ軸と、を備える油圧機械式無段変速機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と接続される入力要素、第１のポンプモータと接続される第１の出力要素および第２のポンプモータと接続される第２の出力要素を備える差動機構と、
前記第１および第２のポンプモータを閉回路で接続するとともに、前記第１または第２のポンプモータの回転を出力軸へ出力する油圧変速部と、
前記第１の出力要素に対してクラッチを介して接続されるＰＴＯ軸と、を備える、
油圧機械式無段変速機。
【請求項２】
前記第２の出力要素は固定要素に対して固定可能である、
請求項１に記載の油圧機械式無段変速機。
【請求項３】
前記第１または第２のポンプモータの回転を選択的に前記出力軸へ出力する選択部をさらに備える、
請求項１または２に記載の油圧機械式無段変速機。
【請求項４】
前記第１または第２のポンプモータの回転を複数の変速段で変速して前記出力軸へ出力可能である、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の油圧機械式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、油圧機械式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静油圧式無段変速機（ハイドロ  スタティック  トランスミッション：ＨＳＴ）と差動機構とを組み合わせた、油圧機械式無段変速機（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（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、エンジンからの駆動力を遊星歯車機構で分割して２つの油圧ポンプモータに入力する、いわゆる「入力分割型」のＨＭＴが開示されている。また、特許文献１には、エンジンの駆動力によって作業機を駆動させるための動力取り出し装置（パワーテイクオフ：ＰＴＯ）を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８０２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のＰＴＯでは、エンジンからの動力は、車両後方へ延出した入力軸から、ＰＴＯクラッチ、ＰＴＯ変速軸および作業１〜３速駆動ギヤを介してＰＴＯ軸へ伝達される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＰＴＯでは、エンジンの動力を任意の変速比で変速してＰＴＯ軸から取り出すことができないという問題がある。
【０００６】
本開示の目的は、エンジンの動力を任意の変速比で変速してＰＴＯ軸から取り出すことができる油圧機械式無段変速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る油圧機械式無段変速機は、駆動源と接続される入力要素、第１のポンプモータと接続される第１の出力要素および第２のポンプモータと接続される第２の出力要素を備える差動機構と、前記第１および第２のポンプモータを閉回路で接続するとともに、前記第１または第２のポンプモータの回転を出力軸へ出力する油圧変速部と、前記第１の出力要素に対してクラッチを介して接続されるＰＴＯ軸と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る油圧機械式無段変速機によれば、エンジンの動力を任意の変速比で変速してＰＴＯ軸から取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る車両の全体構成を示すスケルトン図
【図２】有段変速部の状態と各スリーブの動作状態との関係を示す図表
【図３】ＰＴＯ軸を駆動源に対して０．５の固定変速比で回転させる制御の処理内容を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。
【００１１】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る油圧機械式変速機を搭載した車両１の全体構成について説明する。図１には、車両１の前後方向が描かれている。以下の説明では、車両前側を単に「前」、車両後側を単に「後」と呼ぶことがある。
【００１２】
車両１は、駆動源１０と、ダンパ２０と、差動機構３０と、油圧変速部４０と、有段変速部５０と、制御装置８０と、動力取り出し装置（ＰＴＯ）９０とを備えている。そして、有段変速部５０の出力側に、プロペラシャフト６１、デファレンシャル６２およびドライブシャフト６３を介して、駆動輪６４が動力伝達可能に連結されている。なお、以下の説明において、差動機構３０、油圧変速部４０および有段変速部５０を合わせて「変速機２」と呼ぶことがある。
【００１３】
駆動源１０は、例えばディーゼルエンジンである。なお、駆動源１０は、ガソリンエンジンでも構わない。駆動源１０の出力軸１１には、ダンパ２０の入力側部材２１が接続されている。なお、以下において、駆動源１０はディーゼルエンジンであるとして説明を行う。また、以下の説明において、駆動源１０をエンジン１０という場合がある。
【００１４】
ダンパ２０は、入力側部材２１と、出力側部材２２と、入力側部材２１と出力側部材２２とを弾性的に連結する弾性連結部材２３とを備える。ダンパ２０の出力側部材２２は、差動機構３０の入力軸３１と接続されている。ダンパ２０は、駆動源１０の発生する回転振動が差動機構３０に伝達されるのを抑制する機能を有する。ダンパ２０の構造は一般的なダンパの構造と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００１５】
差動機構３０は、円周方向に等配に設けられた複数のベベルギヤ３２、第１差動出力ギヤ３３および第２差動出力ギヤ３４を備えている。ベベルギヤ３２は、図１に示すように、入力軸３１に相対回転可能に軸支されている。第１差動出力ギヤ３３は、第１ポンプモータ４１の第１入出力軸４１ａの前端に設けられている。第２差動出力ギヤ３４は、差動出力軸３５の前端に設けられている。
【００１６】
差動出力軸３５は、第１入出力軸４１ａと同軸かつ第１入出力軸４１ａの外周側に設けられた円筒状の部材である。差動出力軸３５の後端には、第１ギヤ３６が設けられている。差動出力軸３５は、不図示の軸受を介して、第１入出力軸４１ａに軸支されている。第１ギヤ３６は、第２ポンプモータ４２の第２入出力軸４２ａの前端に設けられた第２ギヤ３７と噛合している。また、第１ギヤ３６は、ＰＴＯ入力ギヤ９１ａ（後述する）とも噛合している。
【００１７】
なお、本実施形態では、第１差動出力ギヤ３３の歯数は、第２差動出力ギヤ３４の歯数と同一である。また、第１ギヤ３６の歯数は、第２ギヤ３７の歯数と同一である。差動機構３０の構造は一般的なベベルギヤ型差動機構の構造と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００１８】
油圧変速部４０は、第１ポンプモータ４１と、第２ポンプモータ４２と、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２を油圧接続する閉回路４３とを備えている。なお、閉回路４３の構成については一般的なＨＳＴ閉回路と同様であるため、図１では、閉回路４３における構成部品（チャージポンプ、チャージ油路、リリーフ油路、バイパス油路等）を省略している。
【００１９】
第１ポンプモータ４１は、押し除け容積をゼロから正負の両方向に変化させることのできる、いわゆる両振り型のポンプモータである。第１ポンプモータ４１としては、アキシャルピストン型、ラジアルピストン型等、各種の形式のものを採用することができる。第１ポンプモータ４１の第１入出力軸４１ａは、第１ポンプモータ４１を前から後へ貫通している。
【００２０】
第２ポンプモータ４２は、押し除け容積をゼロから正負の両方向に変化させることのできる、いわゆる両振り型のポンプモータである。第２ポンプモータ４２の第２入出力軸４２ａは、第２ポンプモータ４２を前から後へ貫通している。
【００２１】
なお、本実施形態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２は同形式のものを用いている。また、第１ポンプモータ４１の最大押し除け容積は、第２ポンプモータ４２の最大押し除け容積と等しい。
【００２２】
有段変速部５０は、第１入出力軸４１ａと、第１入出力軸４１ａと平行に配置された第２入出力軸４２ａと、副軸５１と、出力軸５２とを備えている。
【００２３】
第１入出力軸４１ａの前端には、上述のとおり、差動機構３０の第１差動出力ギヤ３３が設けられている。また、第１入出力軸４１ａの後端には、第１入力ハブ４１ｂが、第１入出力軸４１ａと一体回転するように設けられている。
【００２４】
第１入力ギヤ４１ｃは、第１入出力軸４１ａの外周側に、第１入出力軸４１ａに対して相対回転可能に設けられている。第１入力ギヤ４１ｃは、副軸５１と第１入力ハブ４１ｂとの間に設けられている。
【００２５】
第２入出力軸４２ａの前端には、上述のとおり、差動機構３０の第２ギヤ３７が設けられている。また、第２入出力軸４２ａの後端には、第２入力ハブ４２ｂが、第２入出力軸４２ａと一体回転するように設けられている。
【００２６】
第２入力ギヤ４２ｃは、第２入出力軸４２ａと一体回転するように設けられている。第２入力ギヤ４２ｃは、第２ポンプモータ４２と第２入力ハブ４２ｂとの間に設けられている。第２入力ギヤ４２ｃは、第１副ギヤ５１ａ（後述する）と噛合している。
【００２７】
副軸５１は、第１入出力軸４１ａと同軸かつ第１入出力軸４１ａの外周側に設けられた円筒状の部材である。副軸５１の前端には第１副ギヤ５１ａが設けられ、副軸５１の後端には第２副ギヤ５１ｂが設けられている。
【００２８】
出力軸５２の前端には、出力ハブ５２ａが、出力軸５２と一体回転するように設けられている。
【００２９】
第１出力ギヤ５２ｂは、出力軸５２の外周側に、出力軸５２に対して相対回転可能に設けられている。第１出力ギヤ５２ｂは、出力ハブ５２ａの後側に設けられている。第１出力ギヤ５２ｂは、第２副ギヤ５１ｂと噛合している。
【００３０】
第２出力ギヤ５２ｃは、出力軸５２と一体回転するように設けられている。第２出力ギヤ５２ｃは、第１出力ギヤ５２ｂの後側に設けられている。第２出力ギヤ５２ｃは、第１入力ギヤ４１ｃと噛合している。
【００３１】
有段変速部５０には、第１入出力軸４１ａと第１入力ギヤ４１ｃ、または、第１入出力軸４１ａとハウジング３とを、選択的に連結する第１連結機構７１が設けられている。第１連結機構７１は、第１入力ハブ４１ｂと、第１入力ギヤ４１ｃと一体に設けられた入力クラッチギヤ４１ｄと、ハウジング３に固定されたドグブレーキ４１ｅと、第１スリーブ７２とを備えている。なお、ハウジング３は、本開示の「固定要素」に相当する。
【００３２】
第１スリーブ７２は、第１入力ハブ４１ｂの外周側に、第１入力ハブ４１ｂと一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に設けられている。第１スリーブ７２が図１に示す中央位置の場合、第１入出力軸４１ａと第１入力ギヤ４１ｃとは相対回転可能である。また、第１スリーブ７２が図１に示す中央位置の場合、第１入出力軸４１ａはハウジング３に対して固定されない。
【００３３】
第１スリーブ７２を前位置とすることで、第１入力ギヤ４１ｃは、第１入出力軸４１ａと一体に回転する。また、第１スリーブ７２を後位置とすることで、第１入出力軸４１ａは、ハウジング３に対して固定される。本実施形態では、第１連結機構７１として一般的なシンクロナイザ方式のものを使用している。シンクロナイザ方式の連結機構は公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
有段変速部５０には、第２入出力軸４２ａと出力軸５２、または、第１出力ギヤ５２ｂと出力軸５２とを、選択的に一体回転可能に連結する第２連結機構７３が設けられている。第２連結機構７３は、第２入力ハブ４２ｂと、出力ハブ５２ａと、第１出力ギヤ５２ｂと一体に設けられた出力クラッチギヤ５２ｄと、第２スリーブ７４とを備えている。
【００３５】
第２スリーブ７４は、出力ハブ５２ａの外周側に、出力ハブ５２ａと一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に設けられている。第２スリーブ７４が図１に示す中央位置の場合、第２入出力軸４２ａと出力軸５２とは相対回転可能である。また、第２スリーブ７４が図１に示す中央位置の場合、第１出力ギヤ５２ｂと出力軸５２とは相対回転可能である。
【００３６】
第２スリーブ７４を前位置とすることで、出力軸５２は、第２入出力軸４２ａと一体に回転する。また、第２スリーブ７４を後位置とすることで、出力軸５２は、第１出力ギヤ５２ｂと一体に回転する。
【００３７】
ＰＴＯ９０は、ＰＴＯ入力軸９１と、ＰＴＯ出力軸９２と、ＰＴＯクラッチ９３とを備える。
【００３８】
ＰＴＯ入力軸９１は、第１入出力軸４１ａおよび第２入出力軸４２ａと平行に設けられている。なお、ＰＴＯ入力軸９１は、第１入出力軸４１ａおよび第２入出力軸４２ａと平行に設けられなくてもよい。ＰＴＯ入力軸９１の前端には、ＰＴＯ入力ギヤ９１ａが、ＰＴＯ入力軸９１と一体回転するように設けられている。
【００３９】
ＰＴＯ出力軸９２は、車両後方へ向かって延在している。なお、ＰＴＯ出力軸９２の延在方向は、車両後方には限られない。ＰＴＯ出力軸９２の後端側には、例えば、不図示の作業機が接続される。
【００４０】
ＰＴＯクラッチ９３は、ＰＴＯ入力軸９１からＰＴＯ出力軸９２へ動力が伝達される状態と、ＰＴＯ入力軸９１からＰＴＯ出力軸９２への動力伝達を遮断する状態とを切り換える機能を有する。本実施形態では、ＰＴＯクラッチ９３は摩擦クラッチである。なお、ＰＴＯクラッチ９３はドグクラッチ等の他の形式のクラッチでもよい。
【００４１】
ＰＴＯクラッチ９３が接とされると、ＰＴＯ入力軸９１からＰＴＯ出力軸９２へ動力が伝達される。これにより、駆動源１０の動力により作業機が駆動される。また、ＰＴＯクラッチ９３が断とされると、ＰＴＯ入力軸９１からＰＴＯ出力軸９２への動力伝達が遮断される。ＰＴＯクラッチ９３の断接は、制御装置８０によって制御される。
【００４２】
制御装置８０は、駆動源１０、油圧変速部４０（第１ポンプモータ４１、第２ポンプモータ４２）、有段変速部５０（第１スリーブ７２、第２スリーブ７４）、およびＰＴＯクラッチ９３を制御する。
【００４３】
次に、図２を参照して、車両走行状態における有段変速部５０の動作について説明する。図２は、有段変速部５０の状態と、第１スリーブ７２および第２スリーブ７４の動作状態との関係を示す図表である。
【００４４】
第１スリーブ７２が中央位置とされ、第２スリーブ７４が後位置とされる状態を、「第１伝動状態」という。第１伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が、第２入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂおよび第１出力ギヤ５２ｂを経由して出力軸５２へ伝達される。
【００４５】
第１スリーブ７２が前位置とされ、第２スリーブ７４が中央位置とされる状態を、「第２伝動状態」という。第２伝動状態では、第１入出力軸４１ａの回転が、第１入力ギヤ４１ｃおよび第２出力ギヤ５２ｃを経由して出力軸５２へ伝達される。
【００４６】
第１スリーブ７２が中央位置とされ、第２スリーブ７４が前位置とされる状態を、「第３伝動状態」または「直結状態」という。第３伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が出力軸５２へ直接伝達される。
【００４７】
第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が前位置とされる状態を、「オーバードライブ状態」という。オーバードライブ状態では、第１入出力軸４１ａがハウジング３に対して固定される。そのため、差動機構３０の作用により、第２入出力軸４２ａの回転数が駆動源１０の回転数よりも高くなる。そして、第２入出力軸４２ａの回転が、出力軸５２へ直接伝達される。
【００４８】
また、オーバードライブ状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる。
【００４９】
ここで、第２入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂおよび第１出力ギヤ５２ｂの歯数は、第１伝動状態において、第２入出力軸４２ａの回転を減速して出力軸５２に伝達するように、設定されている。また、第１入力ギヤ４１ｃおよび第２出力ギヤ５２ｃの歯数は、第２伝動状態において、第１入出力軸４１ａの回転を減速して出力軸５２に伝達するように、設定されている。
【００５０】
本実施形態では、第１伝動状態における変速比（第２入出力軸４２ａの回転数／出力軸５２の回転数）をα１、第２伝動状態における変速比（第１入出力軸４１ａの回転数／出力軸５２の回転数）をα２とすると、α１＞α２＞１（直結）である。
【００５１】
次に、図３を参照して、車両停止状態における有段変速部５０の動作について説明する。図３は、有段変速部５０の状態と、第１スリーブ７２および第２スリーブ７４の動作状態との関係を示す図表である。
【００５２】
車両停止状態では、エンジン１０の駆動力を利用して作業機の駆動が行われる。作業機を駆動させる場合、ＰＴＯクラッチ９３が接とされる。また、有段変速部５０は、以下の状態とされる。
【００５３】
第１スリーブ７２および第２スリーブ７４がともに中央位置とされる状態を、「ＰＴＯ無段変速状態」という。ＰＴＯ無段変速状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積を調整することにより、エンジン１０に対して、ＰＴＯ出力軸９２（すなわち、第２差動出力ギヤ３４）を任意の変速比で回転させることができる。すなわち、エンジン１０の回転数を一定とした状態で、ＰＴＯ出力軸９２を、ゼロを含む任意の回転数で回転させることができる。
【００５４】
第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が中央位置とされる状態を、「ＰＴＯ固定変速状態」という。ＰＴＯ固定変速状態では、第１入出力軸４１ａ（すなわち、第１差動出力ギヤ３３）がハウジング３に対して固定される。そのため、ＰＴＯ出力軸９２（すなわち、第２差動出力ギヤ３４）は、エンジン１０の回転数の２倍の回転数で回転する。
【００５５】
また、ＰＴＯ固定変速状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる。そのため、エンジン１０の駆動力が油圧変速部４０で消費されず、作業機を高効率な状態で駆動することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、第２差動出力ギヤ３４にＰＴＯ出力軸９２を接続するようにした。これにより、車両停止状態で、エンジン１０の動力を無段階に変速してＰＴＯ出力軸９２に伝達することができる。そのため、エンジン１０の回転数を一定に保ちつつ、作業機の要求に応じた任意の回転数でＰＴＯ出力軸９２を回転させることが可能となる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、第１入出力軸４１ａをハウジング３に対して固定可能とした。これにより、車両停止状態で、第１差動出力ギヤ３３を停止させることができる。そのため、ＰＴＯ出力軸９２をエンジン１０の回転数に対して一定の比率で回転させることができる。また、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２を、仕事をしない状態とすることで、作業機を高効率な状態で駆動することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、ＰＴＯ入力軸９１とＰＴＯ出力軸９２とを、ＰＴＯクラッチ９３を介して接続するようにした。これにより、車両走行状態で、ＰＴＯ入力軸９１とＰＴＯ出力軸９２とを切り離すことができる。そのため、作業機を駆動せずに車両を走行させることができる。
【００５９】
なお、上述の実施形態では、第２差動出力ギヤにＰＴＯ出力軸を接続し、第１入出力軸をハウジングに対して固定する構成としたが、これに限定されない。例えば、ＰＴＯ出力軸を第２差動出力ギヤとともに回転する回転要素（例えば、上述の実施形態における第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂ等）に接続するようにしてもよい。また、例えば、第１差動出力ギヤにＰＴＯ出力軸を接続し、第２入出力軸をハウジングに対して固定するようにしてもよい。さらに、第１または第２入出力軸はハウジングに対して固定可能でなくともよい。
【００６０】
また、上述の実施形態では、第１ポンプモータまたは第２ポンプモータを選択的に出力軸と接続するＨＭＴを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、第１ポンプモータおよび第２ポンプモータのいずれか一方が出力軸と接続されるＨＭＴでもよい。
【００６１】
また、上述の実施形態では、ＰＴＯ出力軸に作業機を接続するものを例に説明を行ったが、これに限定されない。ＰＴＯ出力軸に如何なる機器を接続するかは、車両の用途に応じて適宜決定され得る。なお、本開示による利点が、エンジンの回転数を一定に保ちつつ、任意の回転数でＰＴＯ出力軸を回転させることができる点であることを考慮すると、ＰＴＯ出力軸に接続される機器としては、様々な回転数で回転することが要求される機器が好適である。
【００６２】
また、上述の実施形態では、車両停止状態でＰＴＯクラッチを接続し、車両走行状態でＰＴＯクラッチを切断するものを例に説明を行ったが、これに限定されない。車両走行状態でＰＴＯクラッチを接続し、動力取り出しを行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示に係る油圧機械式無段変速機は、ＰＴＯによって回転力を取り出す車両に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６４】
１  車両
２  変速機
３  ハウジング
１０  駆動源（エンジン）
１１  出力軸
２０  ダンパ
２１  入力側部材
２２  出力側部材
２３  弾性連結部材
３０  差動機構
３１  入力軸
３２  ベベルギヤ
３３  第１差動出力ギヤ
３４  第２差動出力ギヤ
３５  差動出力軸
３６  第１ギヤ
３７  第２ギヤ
４０  油圧変速部
４１  第１ポンプモータ
４１ａ  第１入出力軸
４１ｂ  第１入力ハブ
４１ｃ  第１入力ギヤ
４１ｄ  入力クラッチギヤ
４１ｅ  ドグブレーキ
４２  第２ポンプモータ
４２ａ  第２入出力軸
４２ｂ  第２入力ハブ
４２ｃ  第２入力ギヤ
４３  閉回路
５０  有段変速部
５１  副軸
５１ａ  第１副ギヤ
５１ｂ  第２副ギヤ
５２  出力軸
５２ａ  出力ハブ
５２ｂ  第１出力ギヤ
５２ｃ  第２出力ギヤ
５２ｄ  出力クラッチギヤ
６１  プロペラシャフト
６２  デファレンシャル
６３  ドライブシャフト
６４  駆動輪
７１  第１連結機構
７２  第１スリーブ
７３  第２連結機構
７４  第２スリーブ
８０  制御装置
９０  動力取り出し装置（ＰＴＯ）
９１  ＰＴＯ入力軸
９１ａ  ＰＴＯ入力ギヤ
９２  ＰＴＯ出力軸
９３  ＰＴＯクラッチ
【図１】
2019049296.tif 000003
【図２】
2019049296.tif 000004
【図３】
2019049296.tif 000005