(57)【要約】【課題】ギヤの切換を伴わない完全無断変速機能、安価な構造，小さな場積、良好な伝達効率を持つ油圧機械式変速装置を提供する。【解決手段】この油圧機械式変速装置は、駆動源の出力を遊星歯車に分割し、一方は可変容量形油圧ポンプに、他方を出力軸に出力し、駆動源にリングギヤ、サンギヤ、プラネタリーギヤのいずれかのギヤが連結された遊星歯車減速機と、駆動源に連結されたギヤ以外のギヤに連結された可変容量形油圧ポンプと、駆動源及び可変容量形油圧ポンプに連結された出力軸と、出力軸に併設される、可変容量形油圧ポンプからの圧油を受けて駆動力を出力軸に出力する第１可変容量形油圧モータと、可変容量形油圧ポンプからの圧油を受けて駆動力を出力軸に出力する第２可変容量形油圧モータと、第２可変容量形油圧モータと出力軸の間に配設されたクラッチとからなる。【選択図】        図１
2004353685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧機械式変速装置において、
駆動源と、
駆動源に連結された遊星歯車減速機とを備え、
前記遊星歯車減速機による出力を一方は可変容量形油圧ポンプに連結し、他方を出力軸に連結し、
前記可変容量形油圧ポンプからの圧油を受けて駆動力を前記出力軸に出力する第１可変容量形油圧モータと、
可変容量形油圧ポンプからの圧油を受けて駆動力を前記出力軸に出力する第２可変容量形油圧モータとを備え、
前記第２可変容量形油圧モータと前記出力軸の間にクラッチを備えたことを特徴とする油圧機械式変速装置。
【請求項２】
前記第２可変容量形油圧モータと前記出力軸との間に配設された減速機を備えたことを特徴とする請求項１記載の油圧機械式変速装置。
【請求項３】
前記可変容量形油圧ポンプは二方向可変容量形油圧ポンプであって、前記遊星歯車減速機と前記第１可変容量形油圧モータとの間に配設された正逆転用クラッチを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の油圧機械式変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧機械式変速装置（ＨＭＴ）に係り、特に、無段変速の変速範囲が広い車両に適する油圧機械式変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧ポンプと油圧モータを組み合わせた油圧駆動装置を用いて速度を無段階に変える変速機は一般的に知られている。
また、油圧駆動装置と遊星歯車減速機を用いて速度を無段階に、また油圧機械式変速装置と多段変速機を用いて速度を段階に変える変速機は非特許文献１に提案されている。
非特許文献１で油圧駆動装置と遊星歯車減速機が用いられる場合に、入力トルクが分割され、一方は油圧駆動装置の油圧ポンプに入って油圧モータを駆動し、その油圧モータの出力がサンギヤに入力している。また、他方は遊星歯車減速機のプラネタリーギヤに入力され、リングギヤから所定のトルクが出力されている。このとき、リングギヤは、油圧モータの出力によるサンギヤの回転速度に応じて可変とされる。
【０００３】
また、油圧機械式変速装置と多段変速機が用いられる場合には、入力トルクが分割され、一方は油圧駆動装置の油圧ポンプに入って油圧モータを駆動し、その油圧モータの出力がプラネタリーギヤに入力している。また、他方が多段変速機を介して遊星歯車減速機のサンギヤに入力され、リングギヤから出力されている。
このとき、プラネタリーギヤの入力された回転速度により、リングギヤから所定の無段階の速度として出力されている。また、この変速機は、走行開始時は純油圧駆動装置としてゼロから所定速度まで変速し、所定速度からは油圧機械式変速装置で無段階に変速している。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｈｉｒｏｙｕｋｉ  Ｍｉｔｓｕｙａ、外４名、「ＳＡＥ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＰＡＰＥＲ  ＳＥＲＩＥＳ  ９４１７２２」、ＳＡＥ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ、１９９４年、ｐ．３、ｐ．５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方式では無断変速といっても、ギヤによる切換を伴うため変速ショックが発生してしまう。又変速用ミッションが必要となりコストも高くなってしまう。
【０００６】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、油圧機械式変速装置に係り、特に、ギヤの切換を伴わない完全無断変速機能、安価な構造、小さな場積、良好な伝達効率を持つ油圧機械式変速装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る油圧機械式変速装置の発明では、駆動源と、駆動源に連結された遊星歯車減速機とを備え、前記遊星歯車減速機による出力を一方は可変容量形油圧ポンプに連結し、他方を出力軸に連結し、前記可変容量形油圧ポンプからの圧油を受けて駆動力を前記出力軸に出力する第１可変容量形油圧モータと、可変容量形油圧ポンプからの圧油を受けて駆動力を前記出力軸に出力する第２可変容量形油圧モータとを備え、前記第２可変容量形油圧モータと前記出力軸の間にクラッチを備えた構成としている。
【０００８】
この場合において、第２可変容量形油圧モータと出力軸との間に配設された減速機を備えた構成としている。
また、可変容量形油圧ポンプは二方向可変容量形油圧ポンプとし、遊星歯車減速機と第１可変容量形油圧モータとの間に配設された正逆転用クラッチを備えたようにすると良い。
【０００９】
上記の油圧機械式変速装置によれば、駆動源の出力を遊星歯車減速機で２分割にして、一方を油圧ポンプに、他方を出力軸に出力して、それぞれを駆動している。油圧ポンプは２個の可変容量形油圧モータに圧油を供給し、その１個の油圧モータを第１の所定車速でゼロとし、また、他の１個の油圧モータを第２の所定車速で押除け容積をゼロとし、車速を無段階に変速している。
【００１０】
また、第２の可変容量形油圧モータと出力軸との間に減速機を用いて減速比を大きくしているため、小型の油圧モータを用いても高出力を得ることが可能となり、その押除け容積を小さくできて油圧モータを小型にできる。また、第２の可変容量形油圧モータを最初に許容回転速度で押除け容積をゼロにするとともにクラッチで出力軸と切断し、回転速度がそれ以上に上昇しないようにしているため、油圧モータの回転速度を許容回転速度に設定することができる。
遊星歯車減速機と第１の可変容量形油圧モータとの間の出力軸に正逆転用クラッチが配設されており、伝達トルクが小さいため、正逆転用クラッチの場積を小さくすることができるとともに、コストを低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る油圧機械式変速装置の実施形態について図面を参照して説明する。
先ず、実施例の油圧機械式変速装置について、図１、図２および図３を用いて説明する。図１は油圧機械式変速装置の構成図、図２は、横軸に出力軸の回転速度である車速を、また縦軸に出力トルク、油圧ポンプと油圧モータの押除け容積を示す図、図３は、横軸に出力軸の回転速度である車速を、また縦軸に油圧ポンプと油圧モータの回転速度を示す図である。
【００１２】
図１において、油圧機械式変速装置１は、エンジン等の駆動源３が遊星歯車減速機５（以下、遊星減速機５という）のプラネタリーキャリア７ａを介してプラネタリーギヤ７に、また油圧ポンプ１１が第１サンギヤ９に、更に出力軸１７が正転用歯車１５を介して第２サンギヤ１３に、それぞれ接続されている。これにより、駆動源３の出力トルクは、遊星減速機５で２分割にされて、一方が第１サンギヤ９から油圧ポンプ１１に、また、他方が第２サンギヤ１３から出力軸１７に出力されている。
出力軸１７には、遊星減速機５と詳細を後述する第１油圧モータ３１との間に正転用クラッチ１９と逆転用クラッチ２１が並列して設けられている。
【００１３】
正転用クラッチ１９は、遊星減速機５が出力する駆動源３の出力トルクを第２サンギヤ１３に噛み合った正転用歯車１５からのメカニカルラインで受けている。この正転用クラッチ１９は、正転用歯車１５と一体に形成された正転用クラッチケース１９ａと、出力軸１７と一体に形成された正転用クラッチ板１９ｂとにより構成されており、正転時に接続して駆動源３の出力トルクを遊星減速機５から受けて正転トルクとして出力軸１７に伝達している。
また、第２サンギヤ１３には逆転用入力歯車２３が噛み合っており、この逆転用入力歯車２３の一端側歯車２３ａが第２サンギヤ１３に、また他端側歯車２３ｂが逆転用歯車２５に噛み合っており、逆転用歯車２５を介して第２サンギヤ１３のトルクをメカニカルラインで逆転用クラッチ２１に伝達している。
【００１４】
逆転用クラッチ２１は、逆転用歯車２５と一体に形成された逆転用クラッチケース２１ａと、出力軸１７と一体に形成された逆転用クラッチ板２１ｂとにより構成されており、逆転時に接続して駆動源３の出力トルクを遊星減速機５から受けて逆転トルクとして出力軸１７に伝達している。
出力軸１７に配設された正転用クラッチ１９と逆転用クラッチ２１の後方には詳細を後述する第１油圧モータ３１が付設され、第１油圧モータ３１の出力トルクは出力軸１７に出力されている。これにより、第１油圧モータ３１の出力トルクは、正転用クラッチ１９と逆転用クラッチ２１を経ることなく、出力軸１７に出力される。
【００１５】
第１サンギヤ９に連結された油圧ポンプ１１には、配管３３，３５を介して第１油圧モータ３１が、また配管３３，３５より分岐した配管３３ａ，３５ａを介して第２油圧モータ３７が並列に接続されている。
第２油圧モータ３７の出力軸３７ａにはモータ出力ギヤ３９が付設され、モータ出力ギヤ３９はモータ出力軸用ギヤ４１と噛み合っている。モータ出力ギヤ３９はモータ出力軸用ギヤ４１とでモータ用減速機４３を形成し、第２油圧モータ３７の回転速度を減速して出力軸１７に伝達している。これにより、第２油圧モータ３７は小型の第２油圧モータ３７で出力軸１７に大きいトルクを出力できる。
【００１６】
モータ出力軸用ギヤ４１はモータ用クラッチ４５を介して出力軸１７に連結されており、出力軸１７の大きい回転速度が第２油圧モータ３７に伝達することを回避している。
モータ用クラッチ４５は、出力軸１７に一体に形成されたモータクラッチ用ケース４５ａと、モータ出力軸用ギヤ４１と一体に形成されたモータクラッチ板４５ｂとにより形成されており、接続時に第２油圧モータ３７の出力トルクをモータ用クラッチ４５の出力軸１７に出力している。
【００１７】
可変容量形油圧ポンプである油圧ポンプ１１は、二方向可変容量形油圧ポンプにより形成されており、操作レバー５１の操作を受けて斜板が傾転角を中立位置から正転方向あるいは逆転方向に傾動している。
この油圧ポンプ１１の押除け容積は、図２の点線（Ａ）で示すように、点Ｘｏから第１所定車速の点Ｘａまでは順次増加し、第１所定車速の点Ｘａを越えると斜板が一定の所定角度に留まって最大押除け容積を保持している。油圧ポンプ１１は、操作レバー５１の操作方向に合わせて圧油を配管３３あるいは配管３５に吐出している。
【００１８】
油圧ポンプ１１は、図３の点線（Ｂ）で示すように、車速の増加、即ち出力軸１７の回転速度の増加に伴って遊星減速機５により回転速度を順次減じている。即ち、第２サンギヤ１３の回転速度の増加に伴って第１サンギヤ９を通して油圧ポンプ１１の回転速度が順次減じている。
【００１９】
可変容量形油圧モータである第１油圧モータ３１は、一方向可変容量形油圧モータにより形成されており、出力軸１７に併設され、その出力トルクは出力軸１７に出力されて、遊星減速機５から正転用クラッチ１９あるいは逆転用クラッチ２１を経たメカニカルトルクに加算されている。
第１油圧モータ３１の押除け容積は、レバー５１の指令を基にしたコントローラ６０からの指令を受けた第１斜板角制御機構５５により、その斜板が傾転角を最大傾転から中立位置に傾動し、押除け容積を可変としている。
【００２０】
第１油圧モータ３１の押除け容積は、図２の一点鎖線（Ｃ）で示すように、点Ｘｏから第１所定車速の点Ｘｂまでは第１斜板角制御機構５５により最大押除け容積を一定とし、第１所定車速の点Ｘｂを超えてから最高車速の点Ｘｍまでは押除け容積を順次減じて、最高車速の点Ｘｍでゼロとしている。
第１油圧モータ３１は、図３の一点鎖線（Ｄ）で示すように、車速が点Ｘｏのゼロから最高車速の点Ｘｍまでは、出力軸１７に合わせて回転速度を順次増加させている。
【００２１】
可変容量形油圧モータである第２油圧モータ３７は、一方向可変容量形油圧モータにより形成されており、モータ出力ギヤ３９に付設されている。第２油圧モータ３７の出力トルクは、モータ用減速機４３、モータ用クラッチ４５を介して出力軸１７に出力されて、第１油圧モータ３１および遊星減速機５から正転用クラッチ１９あるいは逆転用クラッチ２１を経たメカニカルトルクに加算されている。
第２油圧モータ３７は、レバー５１の指令を基にしたコントローラ６０からの指令を受けた第２斜板角制御機構５７により、その斜板が傾転角を最大傾転から中立位置に傾動し、押除け容積を可変としている。
【００２２】
第２油圧モータ３７の押除け容積は、図２の二点鎖線（Ｅ）で示すように、点Ｘｏから第１所定車速の点Ｘａまでは第２斜板角制御機構５７により最大押除け容積を一定とし、第１所定車速の点Ｘａを超えてから第２所定車速の点Ｘｂまで押除け容積を順次減じて、第２所定車速の点Ｘｂでゼロとしている。
第２油圧モータ３７は、図３の点線（Ｆ）で示すように、車速がゼロから第２所定車速の点Ｘｂまでは回転速度を順次増加させている。
【００２３】
上記構成における作動について、図１から図３を用いて説明する。
先ず、操作レバー５１が中立位置Ｎにある場合について説明する。油圧ポンプ１１は、操作レバー５１の操作を受けて傾動する斜板が中立位置にあり、その押除け容積がゼロになっている。これにより、油圧ポンプ１１は、第１油圧モータ３１と第２油圧モータ３７に圧油を吐出することがなく、その回転速度がゼロになっている。
同時に、操作レバー５１の指令が正転用クラッチ１９と逆転用クラッチ２１に出力され、両クラッチの接続は遮断されている。これにより、出力軸１７は、両油圧モータ３１，３７および駆動源３の出力トルクを遊星減速機５、正転用歯車１５からメカニカルラインを伝達されず、出力軸１７は回転せず、出力トルクをゼロとしている。
【００２４】
次に、操作レバー５１が中立位置Ｎから正転方向Ｆに操作され、例えば、車両が前進する場合について説明する。
油圧ポンプ１１が操作レバー５１の操作を受けて斜板を中立位置から正転方向に傾転し、押除け容積が図２の（Ａ）に沿って点Ｘｏのゼロから順次増加し、圧油を第１油圧モータ３１と第２油圧モータ３７に吐出する。
同時に操作レバー５１の指令が正転用クラッチ１９およびモータ用クラッチ４５に出力され、正転用クラッチ１９およびモータ用クラッチ４５は接続される。これにより、両油圧モータ３１，３７は合わせたモータ出力トルクＴｈを出力軸１７に出力する。また、遊星減速機５の第２サンギヤ１３は、駆動源３の出力トルクを正転用歯車１５および正転用クラッチ１９を経て、図２の細い実線（Ｇ）で示すメカニカルトルクＴｍとして出力軸１７に出力している。
出力軸１７のトルクは、モータ出力トルクＴｈとメカニカルトルクＴｍとの加算した図２の太い実線（Ｈ）で示す合力トルクＴａ（Ｔａ＝Ｔｈ＋Ｔｍ）となる。
【００２５】
駆動開始時に出力軸１７が走行抵抗により回転しない場合を考えると、遊星減速機５の第２サンギヤ１３は正転用歯車１５により係止され、駆動源３の出力トルクは第１サンギヤ９から油圧ポンプ１１に出力される。
また、出力軸１７の停止により、第１油圧モータ３１およびモータ用クラッチ４５およびモータ用減速機４３を経て出力軸１７に接続された第２油圧モータ３７も停止しているため、油圧ポンプ１１の吐出油は図示しないリリーフ弁より排出される。
【００２６】
油圧ポンプ１１の吐出圧により、第１油圧モータ３１に出力トルクが発生し、併設されている出力軸１７に出力される。また、同時に第２油圧モータ３７の出力トルクは、モータ用減速機４３で増大され、モータ用クラッチ４５を介して出力軸１７に出力され、第１油圧モータ３１の出力トルクに加算されてモータ出力トルクＴｈとして出力軸１７に出力される。
これにより、出力軸１７は、両油圧モータ３１，３７の加算したモータ出力トルクＴｈと、遊星減速機５のリングギヤ１３からのメカニカルトルクＴｍとの加算した合力トルクＴａｏを受けるため、大きな駆動力を出力する。
【００２７】
次に、出力軸１７が回転を始めた場合を考える。速度指令レバーとしての操作レバー５１の指令に従って油圧ポンプ１１の押除け容積が増加し、それに伴って第２サンギヤ１３が回転を始め、第１サンギヤ９の回転速度を点線（Ｂ）に沿って順次低減する。これに伴って、油圧ポンプ１１の回転速度は最大車速の点Ｘｍまで順次低減していく。
ここで、油圧ポンプ１１の押除け容積の増加は、第１所定車速の点Ｘａまで行なわれ、油圧ポンプ１１は、車速が第１所定車速の点Ｘａまでは点線（Ａ）に示すごとく、押除け容積が増加しているため、その吐出油量は回転速度が低減しても増加している。これにより、両油圧モータ３１，３７は回転速度を増加し、車速も増加している。
【００２８】
第１所定車速の点Ｘａに達すると、速度指令レバーとしての操作レバー５１の指令に従って、第２油圧モータ３７は第２斜板角制御機構５７により第２油圧モータ３７の押除け容積を順次減じていき、第２油圧モータ３７の回転速度は押除け容積の減じる量に応じて増している。
【００２９】
ここで、第１油圧モータ３１は、最大押除け容積が維持されるが、第２油圧モータ３７の減じた油量と、油圧ポンプ１１の吐出量の増加を受けて回転速度を増していき、出力軸１７の回転速度を増している。
この第２油圧モータ３７の押除け容積の減少は、第１所定車速の点Ｘａを超えてから第２所定車速の点Ｘｂまでの間で行なわれる。
【００３０】
第２所定車速の点Ｘｂに達すると、第２斜板角制御機構５７は第２油圧モータ３７の押除け容積を減じてゼロとなると同時にクラッチ４５が切り離され、第２油圧モータ３７は出力軸１７との連結が遮断されるため、出力軸１７が高速で回転しても影響を受けることがなくなっている。
【００３１】
次に、第１油圧モータ３１は、その第１斜板角制御機構５５により押除け容積を順次減じていくとともに、油圧ポンプ１１の回転速度の低下から受ける油量を減じるが、第１油圧モータ３１は押除け容積の減じる量を大きくして回転速度を増していき、出力軸１７の回転速度を増している。
この第１油圧モータ３１の押除け容積の減少は、第２所定車速の点Ｘｂを超えてから最高車速の点Ｘｍまでの間で行なわれる。
【００３２】
第１斜板角制御機構５５は第１油圧モータ３１の押除け容積を減じてゼロにした点で最高車速となる。
第１油圧モータ３１の容量がゼロであるから油圧ポンプ１１の回転速度がゼロになって第１サンギヤ９を停止する。この第１サンギヤ９の停止により、遊星減速機５は駆動源３の全出力をリングギヤ１３から正転用歯車１５、正転用クラッチ１９を経てメカニカルラインで全メカニカルトルクＴｍａとして出力軸１７に出力する。
【００３３】
操作レバー５１が操作Ｆ，Ｒから中立位置Ｎに戻される場合については、車速の増速とは逆の行程で行なわれる。詳細についての説明は省略する。
【００３４】
また、操作レバー５１が中立位置Ｎから逆転方向Ｒに操作されて、例えば、車両が後進する場合については、正転Ｆと同様なため詳細な説明は省略する。
【００３５】
上記実施例において、駆動源３、油圧ポンプ１１および出力軸１７は、前記実施例に囚われることなく、プラネタリーギヤ７、第１サンギヤ９および第２サンギヤ１３のいずれかに適宜選択して連結しても良い。
遊星減速機５はダブルサンプラネタリ式で示しているが通常の１段の遊星歯車式でも良く、またモータ用減速機４３も遊星歯車式を用いても良い。また、油圧ポンプ１１は、二方向可変容量形油圧ポンプを用いたが、一方向可変容量形油圧ポンプと切換弁を組み合わせて用いても良い。駆動源は電動モータでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例である油圧機械式変速装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施例の車速と油圧ポンプの押除け容積、油圧モータの押除け容積およびトルクとの関係を説明する図である。
【図３】本発明に係る実施例の車速と油圧ポンプおよび油圧モータの回転速度との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１…油圧機械式変速装置、３…駆動源、５…遊星歯車減速機、７…プラネタリーギヤ、９…第１サンギヤ、１１…油圧ポンプ（可変容量形油圧ポンプ）、１３…第２サンギヤ、１７…出力軸、１９…正転用クラッチ、２１…逆転用クラッチ、３１…第１油圧モータ（第１可変容量形油圧モータ）、３７…第２油圧モータ（第２可変容量形油圧モータ）、４３…モータ用減速機、４５…モータ用クラッチ、５１…操作レバー、５３…速度センサ、５５…第１斜板角制御機構、５７…第２斜板角制御機構。
【図１】
2004353685.tif 000003
【図２】
2004353685.tif 000004
【図３】
2004353685.tif 000005