(57)【要約】【課題】  ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)とを同心上に配置したＨＳＴ(2) を有するＨＭＴ(1) を小型化する。【解決手段】  ＭＴ(3) の遊星歯車機構(20)をＨＳＴ(2) （ピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)）と同心上に配置し、入力軸(4) への回転をＨＳＴ(2) とＭＴ(3) とに分割した後に遊星歯車機構(20)で合成し、入力軸(4) と同一の中心線上に配置した出力軸(5) から出力する。【選択図】  図１
2005172018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸(4) 及び出力軸(5) と、
上記入力軸(4) 及び出力軸(5) の間に介設された差動歯車機構(20)を備えた機械式変速機(3) と、
上記入力軸(4) に接続された液圧ピストンポンプ(30)と、該液圧ピストンポンプ(30)に閉回路(60)により接続されるとともに上記差動歯車機構(20)を介して出力軸(5) に接続された液圧ピストンモータ(40)とを有し、ポンプ軸(32)とモータ軸(42)とが同一の中心線上に配置され、該ピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)の少なくとも一方が容量可変とされた静液圧式変速機(2) とを備え、
入力軸(4) と出力軸(5) がケーシング(10)に回転可能に保持され、機械式変速機(3) と静液圧式変速機(2) が該ケーシング(10)内に収納された液圧機械式変速装置において、
上記入力軸(4) 及び出力軸(5) が互いに同一の中心線上に配置される一方、上記入力軸(4) に並設された中間軸(6) と、入力軸(4) から中間軸(6) に回転を伝達する第１回転伝達機構(70)とを備え、
差動歯車機構(20)は、出力軸(5) と同一中心線上で液圧ピストンモータ(40)に連結された第１入力ギヤ(21)と、中間軸(6) に第２回転伝達機構(75)を介して連結された第２入力ギヤ(23)と、第１入力ギヤ(21)と第２入力ギヤ(23)に噛合する出力ギヤ(22)と、該出力ギヤ(22)を支持するとともに出力軸(5) に連結された出力部材(24)とを備えていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧機械式変速装置において、
差動歯車機構(20)の第２入力ギヤ(23)は、液圧ピストンモータ(40)が有するモータケース(41)に回転可能に保持されていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液圧機械式変速装置において、
中間軸(6) の一端がケーシング(10)の外方に突出し、ケーシング(10)から突出した中間軸(6) の端部(6a)が第２の出力軸を構成していることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載の液圧機械式変速装置において、
潤滑油を貯留するリザーブタンク(61)と、ケーシング(10)内に溜まる潤滑油を吸い上げてリザーブタンク(61)に供給する吸い上げポンプ(50)と、リザーブタンク(61)の潤滑油をケーシング(10)内の可動部に供給する潤滑油供給機構(52,56) とを備え、
上記吸い上げポンプ(50)が中間軸(6) に設けられていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液圧機械式変速装置において、
静液圧式変速機(2) の作動油が潤滑油と共用されるとともに、該静液圧式変速機(2) の閉回路(60)にリザーブタンク(61)から作動油を供給するチャージポンプ(52)を備え、
上記チャージポンプ(52)が中間軸(6) に設けられていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の液圧機械式変速装置において、
ケーシング(10)の底部に潤滑油を受けるドレンパン(17)が設けられ、
吸い上げポンプ(50)が該ドレンパン(17)の近傍に配置されていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【請求項７】
請求項４，５または６に記載の液圧機械式変速装置において、
吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(63)に、潤滑油に含まれる汚れ成分を除去するフィルタ(64)が設けられていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【請求項８】
請求項４，５，６または７に記載の液圧機械式変速装置において、
吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(63)に、潤滑油に含まれる気泡を除去する気泡除去手段(65)が設けられていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンポンプ及びピストンモータからなる静液圧式変速機と、遊星歯車機構などの差動歯車機構からなる機械式変速機とを組み合わせた液圧機械式変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、静液圧式変速機（Hydro-Static Transmission：以下ＨＳＴという）と機械式変速機（Mechanical Transmission：以下ＭＴという）とを組み合わせた液圧機械式変速装置（Hydro-Mechanical Transmission：以下ＨＭＴという）は、例えば、トラクタ、農業車両、運搬車等の変速装置として用いることが知られている。
【０００３】
上記ＨＭＴは、入力軸と、出力軸と、上記ＨＳＴと、上記ＭＴとを備えている。上記ＨＳＴは斜板式の液圧ピストンポンプと液圧ピストンモータとから液圧（油圧）の閉回路を構成したもので、これらの少なくとも一方が斜板角度を調整することにより容量可変に構成されている。また、上記ＭＴは遊星歯車機構を用いたものであり、この遊星歯車機構は、第１入力ギヤ（サンギヤ）と、第２入力ギヤ（リングギヤ）と、両入力ギヤに噛み合う出力ギヤ（プラネタリギヤ）及びこれを保持する保持部材（プラネタリキャリア）とを備えている。そして、上記ＨＭＴでは、上記入力軸からの伝達経路が２つに分岐されており、第１経路側がピストンポンプ及びピストンモータを介して遊星歯車機構のサンギヤに、第２経路側が遊星歯車機構のリングギヤに、プラネタリキャリアが上記出力軸に接続されている。
【０００４】
この構成によれば、入力軸に入力された回転動力をいったん２つに分割した後、第１経路側の回転動力と第２経路側の回転動力とを遊星歯車機構で合成することにより、ＨＭＴの出力回転を得ることができる。また、ＨＳＴの斜板の角度を調整してピストンモータの回転数を変化させることで、出力回転数も変化させることができる。
【０００５】
このＨＭＴとして、上記ピストンポンプとピストンモータとを同一中心線上に対向配置したＨＳＴを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このＨＭＴでは、ＨＭＴの入力軸と同一中心上に出力軸を配置するとともに、これらの軸と平行にＨＳＴのポンプ軸及びモータ軸を配置している。また、遊星歯車機構は、入力軸及び出力軸の中心線上に配置されている。
【特許文献１】特開平１０−３１１４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の構成では、ＨＭＴのケーシングを、遊星歯車機構とＨＳＴとを上下に並べて配置できるだけの大きさにしなければならないため、ケーシングが上下方向に大きくなってしまう問題があった。このため、場合によっては車両への搭載が困難になることもあった。このことは、遊星歯車機構とＨＳＴとを上下に並べた場合だけでなく、左右に並べて配置した場合であっても同様である。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、ピストンポンプとピストンモータとを同一中心線上に対向配置したＨＳＴを備えたＨＭＴのコンパクト化を可能にし、車両への搭載の自由度も高められるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、静液圧変速機(2) の液圧ピストンポンプ(30)と液圧ピストンモータ(40)とが同一中心線上に配置された液圧機械式変速装置において、静液圧式変速機(2) のポンプ軸(32)及びモータ軸(42)と同一の中心線上に遊星歯車機構(20)を配置するようにしたものである。
【０００９】
具体的に、第１の発明は、入力軸(4) 及び出力軸(5) と、上記入力軸(4) 及び出力軸(5) の間に介設された差動歯車機構(20)を備えた機械式変速機(3) と、上記入力軸(4) に接続された液圧ピストンポンプ(30)と、該液圧ピストンポンプ(30)に閉回路(60)により接続されるとともに上記差動歯車機構(20)を介して出力軸(5) に接続された液圧ピストンモータ(40)とを有し、ポンプ軸(32)とモータ軸(42)とが同一の中心線上に配置され、該ピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)の少なくとも一方が容量可変とされた静液圧式変速機(2) とを備え、入力軸(4) と出力軸(5) が該ケーシング(10)に回転可能に保持され、機械式変速機(3) と静液圧式変速機(2) が該ケーシング(10)内に収納された液圧機械式変速装置を前提としている。
【００１０】
そして、この液圧機械式変速装置は、上記入力軸(4) 及び出力軸(5) が互いに同一の中心線上に配置される一方、上記入力軸(4) に並設された中間軸(6) と、入力軸(4) から中間軸(6) に回転を伝達する第１回転伝達機構(70)とを備え、差動歯車機構(20)が、出力軸(5) と同一中心線上で液圧ピストンモータ(40)に連結された第１入力ギヤ(21)と、中間軸(6) に第２回転伝達機構(75)を介して連結された第２入力ギヤ(23)と、第１入力ギヤ(21)と第２入力ギヤ(23)に噛合する出力ギヤ(22)と、該出力ギヤ(22)を支持するとともに出力軸(5) に連結された出力部材(24)とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
この第１の発明では、入力軸(4) に入力された回転動力は、２つの経路に分割され、静液圧式変速機(2) 側の第１経路では液圧ピストンポンプ(30)に伝達され、さらに閉回路(60)を介して液圧ピストンモータ(40)に伝達される。その際、ピストンポンプ(30)またはピストンモータ(40)の容量を変化させることで、ピストンモータ(40)のモータ軸(42)の回転数が変化する。この液圧ピストンモータ(40)のモータ軸(42)が回転すると、該モータ軸(42)に連結された差動歯車機構(20)の第１入力ギヤ(21)が回転する。
【００１２】
入力軸(4) の回転動力は、第２経路側では、第１回転伝達機構(70)を介して中間軸(6) に伝達され、さらに第２回転伝達機構(75)を介して差動歯車機構(20)の第２入力ギヤ(23)に伝達される。差動歯車機構(20)では、第１入力ギヤ(21)と第２入力ギヤ(23)が回転することによって、出力ギヤ(22)が回転する。そして、出力ギヤ(22)を支持した出力部材(24)が回転することになり、その回転動力が出力軸(5) に伝達される。その際、上記ピストンポンプ(30)またはピストンモータ(40)の容量を変化させてモータ軸(42)の回転数を変化させることで、液圧機械式変速装置の出力軸(5) の回転数も変化させることができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の液圧機械式変速装置において、差動歯車機構(20)の第２入力ギヤ(23)が、液圧ピストンモータ(40)の有するモータケース(41)に回転可能に保持されていることを特徴としている。
【００１４】
この第２の発明では、入力軸(4) から第１回転伝達機構(70)及び第２回転伝達機構(75)を介して回転動力が伝達される第２入力ギヤ(23)は、液圧ピストンモータ(40)のモータケース(41)に保持されて回転する。上記モータケース(41)はモータ軸(42)よりも大径であるため、第２入力ギヤ(23)は、モータ軸(42)で回転可能に保持する構造にした場合よりも回転動作が安定する。
【００１５】
第３の発明は、第１または第２の発明の液圧機械式変速装置において、中間軸(6) の一端がケーシング(10)の外方に突出し、ケーシング(10)から突出した中間軸(6) の端部(6a)が第２の出力軸を構成していることを特徴としている。
【００１６】
この第３の発明では、入力回転を変速した出力を出力軸(5) から取り出せるのに加え、上記入力軸(4) から第１回転伝達機構(70)を介して回転動力が伝達される中間軸(6) からも第２の出力を取り出すことが可能となる。中間軸(6) からの出力は、例えばトラクタや農業車両において、走行系動力以外の作業系動力として用いることができる。
【００１７】
第４の発明は、第１，第２または第３の発明の液圧機械式変速装置において、潤滑油を貯留するリザーブタンク(61)と、ケーシング(10)内に溜まる潤滑油を吸い上げてリザーブタンク(61)に供給する吸い上げポンプ(50)と、リザーブタンク(61)の潤滑油をケーシング(10)内の可動部に供給する潤滑油供給機構(52,56) とを備え、上記吸い上げポンプ(50)が中間軸(6) に設けられていることを特徴としている。
【００１８】
ここで、静液圧式変速機(2) と差動歯車機構(20)とが上下に並べて配置された液圧機械式変速装置では、一般に、ケーシング内に潤滑油が貯留され、静液圧式変速機(2) が遊星歯車機構(20)の下方に配置されている場合は、その油溜まりの中に静液圧式変速機(2) が浸漬されている。そして、液圧機械式変速装置の運転時に静液圧式変速機(2) が回転すると、ピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)が油を撹拌することで、静液圧式変速機(2) 、機械式変速機(3) 、あるいは軸受けなどの摺動部の潤滑が行われる。
【００１９】
一方、この第４の発明では、運転中にケーシング(10)内に溜まる静液圧式変速機(2) や遊星歯車機構(20)の潤滑油は、中間軸(6) に設けられた吸い上げポンプ(50)により吸い上げられ、リザーブタンク(61)に送られる。リザーブタンク(61)に送られた潤滑油は、潤滑油供給機構(52,56) により再度静液圧式変速機(2) や遊星歯車機構(20)の可動部に供給される。
【００２０】
第５の発明は、第４の発明の液圧機械式変速装置において、静液圧式変速機(2) の作動油が潤滑油と共用されるとともに、該静液圧式変速機(2) の閉回路(60)にリザーブタンク(61)から作動油を供給するチャージポンプ(52)を備え、上記チャージポンプ(52)が中間軸(6) に設けられていることを特徴としている。
【００２１】
この第５の発明では、ケーシング(10)内に溜まる潤滑油（作動油）がリザーブタンク(61)に溜められ、この作動油がチャージポンプ(52)によってリザーブタンク(61)から静液圧式変速機(2) の閉回路(60)に送られ、該閉回路(60)の漏れ油が補給される。
【００２２】
第６の発明は、第４または第５の発明の液圧機械式変速装置において、ケーシング(10)の底部に潤滑油を受けるドレンパン(17)が設けられ、吸い上げポンプ(50)が該ドレンパン(17)の近傍に配置されていることを特徴としている。
【００２３】
この第６の発明では、吸い上げポンプ(50)をドレンパン(17)の近傍に配置しているため、吸い上げポンプ(50)への油の吸入効率を高められる。つまり、吸い上げポンプ(50)がドレンパン(17)から離れていると、油に含まれる気泡の体積がその吸い上げ経路(62)中で拡大し、油の吸入効率が低下するのに対して、この発明によれば吸い上げ経路(62)が短くなるので気泡の体積が拡大しにくくなり、油の吸入効率が向上する。さらに、油の吸入不良が起こりにくいので、高速回転で運転することもできる。
【００２４】
第７の発明は、第４，第５または第６の発明の液圧機械式変速装置において、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(63)に、潤滑油に含まれる汚れ成分を除去するフィルタ(64)が設けられていることを特徴としている。
【００２５】
この第７の発明では、ドレンパン(17)に溜まった潤滑油が吸い上げポンプ(50)によってリザーブタンク(61)へ送られるときに、供給経路(63)に設けられた吸い上げフィルタ(64)によって潤滑油の汚れ成分が除去される。したがって、静液圧式変速機(2) と遊星歯車機構(20)の可動部に送られる潤滑油や、静液圧式変速機(2) の閉回路(60)に送られる作動油が汚れの少ない油になるので、動作が安定する。また、フィルタ(64)の部分で一旦流速が低下するので、作動油から気泡が分離しやすくなる。
【００２６】
第８の発明は、第４，第５，第６または第７の発明の液圧機械式変速装置において、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(63)に、潤滑油に含まれる気泡を除去する気泡除去手段(65)が設けられていることを特徴としている。この気泡除去手段(65)は、例えば、リザーブタンク(61)の開口部、つまり、上記供給経路(63)からリザーブタンク(61)への油の流入口に設けることができる。
【００２７】
この第８の発明では、ドレンパン(17)に溜まった潤滑油が吸い上げポンプ(50)によってリザーブタンク(61)へ送られるときに、上記気泡除去手段(65)によって潤滑油内の気泡が除去される。したがって、静液圧式変速機(2) の閉回路(60)に気泡が混入しにくくなるので、液圧機械式変速装置の動作が安定する。
【発明の効果】
【００２８】
上記第１の発明によれば、静液圧式変速機(2) の液圧ピストンポンプ(30)及び液圧ピストンモータ(40)と同一の中心線上に差動歯車機構(20)を配置し、静液圧式変速機(2) 及び差動歯車機構(20)が入力軸(4) 及び出力軸(5) と同一中心線上に位置するようにしている。また、入力軸(4) から差動歯車機構(20)への動力の伝達は、第１経路側では静液圧式変速機(2) の液圧ピストンポンプ(30)及び液圧ピストンモータ(40)を介して行い、第２経路側では入力軸(4) 及び出力軸(5) と中間軸(6) との間に設けた第１，第２回転伝達機構(75)を介して行うようにしている。
【００２９】
ここで、第１，第２回転伝達機構(75)は、入力軸(4) から中間軸(6) へ、また中間軸(6) から差動歯車機構(20)へ回転動力を伝達するだけの機構であり、差動歯車機構(20)と比べて構成が単純であるため、小型にすることができる。したがって、静液圧式変速機(2) 及び差動歯車機構(20)を入力軸(4) 及び出力軸(5) と同一の中心線上に配置し、中間軸(6) をそれと並設した本発明によれば、ケーシング(10)が上下方向や左右方向に大型になるのを抑えられるので、車両への搭載の自由度も高めることが可能となる。
【００３０】
上記第２の発明によれば、差動歯車機構(20)の第２入力ギヤ(23)を液圧ピストンモータ(40)のモータケース(41)で回転可能に保持している。そして、モータケース(41)がモータ軸(42)よりも大径であるため、第２入力ギヤ(23)をモータ軸(42)で回転可能に保持する構造とした場合よりも回転動作を安定させることができる。また、このようにすれば、差動歯車機構(20)の一部がモータケース(41)の一部と軸方向にオーバーラップする。つまり、差動歯車機構(20)と液圧ピストンモータ(40)とを同一軸心上に並べて配置するよりも液圧機械式変速装置の軸方向長さを短縮できるので、該液圧機械式変速装置の小型化が可能となる。
【００３１】
第３の発明によれば、中間軸(6) の一端をケーシング(10)から突出させ、その端部(6a)を第２の出力軸にしているので、液圧機械式変速装置の出力をトラクタや農業車両の作業系動力にも用いることが可能となる。したがって、この液圧機械式変速装置を様々な用途に適用することが可能となる。
【００３２】
第４の発明によれば、潤滑油を貯留するリザーブタンク(61)と、ケーシング(10)内に溜まる潤滑油を吸い上げてリザーブタンク(61)に供給する吸い上げポンプ(50)と、リザーブタンク(61)の潤滑油をケーシング(10)内の可動部に供給する潤滑油供給機構(52,56) とを設けているため、従来とは違って、ケーシング(10)に潤滑油を貯留して静液圧式変速機(2) や遊星歯車機構(20)をその油溜まりに浸漬する構造を採らなくてよい。したがって、静液圧式変速機(2) や遊星歯車機構(20)を油溜まりに浸漬する場合は運転時における油の撹拌抵抗が大きく、動力の伝達ロスが生じるのに対して、この発明ではそのような問題を回避できる。また、吸い上げポンプ(50)を中間軸(6) に設けているため、吸い上げポンプ(50)用の駆動軸を別途設ける必要がなく、構成を簡素化できる。
【００３３】
第５の発明によれば、静液圧式変速機(2) の作動油を潤滑油と共用するとともに、該静液圧式変速機(2) の閉回路(60)にリザーブタンク(61)から作動油を供給するチャージポンプ(52)を中間軸(6) に設けているため、リザーブタンク(61)内の油は、潤滑油として静液圧式変速機(2) や遊星歯車機構(20)に供給されるだけでなく、作動油として静液圧式変速機(2) の閉回路(60)にも供給される。上記閉回路(60)に供給される油は、いったんリザーブタンク(61)に溜められているため、その際に気泡が消失しやすい。したがって、この発明によれば、閉回路(60)内の油に気泡が混じることで性能が低下してしまうのを抑えることが可能となる。
【００３４】
第６の発明によれば、ケーシング(10)の底部にドレンパン(17)を設け、このドレンパン(17)の近傍に吸い上げポンプ(50)を配置しているので、油に含まれる気泡の体積がドレンパン(17)から吸い上げポンプ(50)までの吸い上げ経路(62)中で拡大にしにくくなり、吸い上げ経路(62)が長くなる場合と比べて油の吸入効率を高められる。さらに、油の吸入不良が起こりにくいので、高速回転で運転することもできる。
【００３５】
第７の発明によれば、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(63)に、潤滑油に含まれる汚れ成分を除去するフィルタ(64)を設けているので、静液圧式変速機(2) や遊星歯車機構(20)の動作が安定する。また、フィルタ(64)の部分で一旦流速が低下するので、作動油から気泡が分離しやすくなる。
【００３６】
第８の発明によれば、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(63)に、潤滑油に含まれる気泡を除去する気泡除去手段(65)を設けているので、静液圧式変速機(2) の動作をさらに安定させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本実施形態に係るＨＭＴ(1) の断面構造図、図２は図１のII−II線断面における部分拡大図、図３はこのＨＭＴ(1) を油圧の閉回路(60)とともに示した概略構成図である。このＨＭＴ(1) は、主に、トラクタ、農業車両、運搬車などの変速機として用いられるものである。
【００３９】
上記ＨＭＴ(1) は、ケーシング(10)と、このケーシング(10)の内部に収納されたＨＳＴ(2) 及びＭＴ(3) と、入力軸(4) と、出力軸(5) と、中間軸(6) とを有している。そして、このＨＭＴ(1) は、エンジンのクランク軸（図示せず）からの入力回転を上記入力軸(4) 上で一旦２つに分割し、それぞれＭＴ(3) 及びＨＳＴ(2) に伝達した後に、ＭＴ(3) の遊星歯車機構（差動歯車機構）(20)により合成して出力軸(5) から出力するように構成されている。
【００４０】
上記ＨＳＴ(2) は、斜板式液圧（油圧）アキシャルピストンポンプ(30)（以下、単にピストンポンプ(30)という）と斜板式液圧（油圧）アキシャルピストンモータ(40)（以下、単にピストンモータ(40)という）とから構成され、これらのピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)により油圧の閉回路(60)が構成されている。上記入力軸(4) と出力軸(5) は同一中心線上に配置され、中間軸(6) は入力軸(4) 及び出力軸(5) の下方で該入力軸(4) 及び出力軸(5) と平行に配置されている。上記ＭＴ(3) は、入力軸(4) 及び出力軸(5) と同一の回転中心上に設けられた遊星歯車機構(20)と、入力軸(4) と中間軸(6) との間に設けられた第１回転伝達機構(70)と、中間軸(6) と遊星歯車機構(20)との間に設けられた第２回転伝達機構(75)とから構成されている。
【００４１】
上記遊星歯車機構(20)は、モータ軸(42)に回転一体に設けられたサンギヤ（第１入力ギヤ）(21)と、このサンギヤ(21)に噛み合ってその周囲を自転しながら公転する複数のプラネタリギヤ（出力ギヤ）(22)と、内周には上記複数のプラネタリギヤ(22)に噛合する内歯(23a) が形成されるとともに外周には外歯(23b) が形成されたリングギヤ（第２入力ギヤ）(23)と、出力軸(5) の一側の端部に回転一体に設けられ、上記複数のプラネタリギヤ(22)をそれぞれ回転自在に支持するプラネタリキャリア（出力部材)(24)とから構成されている。
【００４２】
上記第１回転伝達機構(70)は、互いに噛み合った駆動側ギヤ(71)と被駆動側ギヤ(72)により構成されている。駆動側ギヤ(71)は、図１においてピストンポンプ(30)の右側で入力軸(4) にスプライン結合をしており、被駆動側ギヤ(72)は、中間軸(6) の右側部分とスプライン結合をしている。また、第２回転伝達機構(75)は、中間軸(6) の左側端部にスプライン結合をした中間ギヤ(76)からなり、この中間ギヤ(76)は遊星歯車機構(20)におけるリングギヤ(23)の外歯(23b) と噛み合っている。
【００４３】
上記構成において、入力軸(4) へ入力された回転動力は、その一部分が第１回転伝達機構(70)及び第２回転伝達機構(75)から遊星歯車機構(20)のリングギヤ(23)へと伝達される。一方、入力軸(4) へ入力された残りの回転動力は、ピストンポンプ(30)により油圧力に変換されてから閉回路(60)を介してピストンモータ(40)に伝えられ、このピストンモータ(40)により再び回転力に変換されてモータ軸(42)上のサンギヤ(21)へ伝達される。そして、それぞれ回転するリングギヤ(23)とサンギヤ(21)とからそれらに噛合する複数のプラネタリギヤ(22)に伝えられた回転力により、該プラネタリギヤ(22)を保持するプラネタリキャリア(24)及び出力軸(5) が回転する。
【００４４】
以下、上記ＨＭＴ(1) の構成をさらに詳しく説明する。
【００４５】
まず、上記ケーシング(10)内には、上記入力軸(4) 、出力軸(5) 及び中間軸(6) の軸心と直交する面に沿って仕切板(11)が配置され、この仕切板(11)に対して図の右側に第１スペース(12)が形成され、左側に第２スペース(13)が形成されている。そして、第１スペース(12)側において上記仕切板(11)にＨＳＴ(2) が取り付けられ、第２スペース(13)側にＨＭＴ(1) の遊星歯車機構(20)が配置されている。
【００４６】
上記ＨＳＴ(2) はピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)と中間プレート(45)とを有し、図において中間プレート(45)の右側にピストンポンプ(30)が、左側にピストンモータ(40)が配置されている。このＨＳＴ(2) は、中間プレート(45)、ピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)を１つのユニットにしたものであり、具体的には、ピストンポンプ(30)のケーシング(10)であるポンプケース(31)と、ピストンモータ(40)のケーシング(10)であるモータケース(41)が、中間プレート(45)を挟んでボルトで締結されて一体化されている。また、このようにしてユニット化されたＨＳＴ(2) は、図示しないボルトで仕切板(11)に固定されている。なお、上記ポンプケース(31)とモータケース(41)は密閉構造ではなく、ケース(31,41) の内外を連通する開口部を有する構造になっている（破線参照）。
【００４７】
上記入力軸(4) は、クランク軸からの回転を受け入れる入力軸部(4a)と、ポンプ軸(32)の機能を有するポンプ軸部(4b)とが一体となったものである。ただし、入力軸(4) とポンプ軸(32)とを別々に形成して、それらをカップリング等により結合するようにしてもよい。この入力軸(4) は、一端が上記ケーシング(10)に転がり軸受け(14a) を介して回転自在に支持され、他端が上記中間プレート(45)に滑り軸受け(14b) を介して回転自在に支持され、中間部がポンプケース(31)に転がり軸受け(14c) を介して回転自在に支持されている。
【００４８】
上記出力軸(5) は、モータ軸(42)と同一の中心線上に配置され、プラネタリキャリア(24)が一体に形成されている。そして、上記出力軸(5) がケーシング(10)に転がり軸受け(15a) で回転自在に支持される一方、モータ軸(42)は、一端がプラネタリキャリア(24)に滑り軸受け(15b) を介して回転自在に支持され、他端が上記中間プレート(45)に滑り軸受け(15c) を介して回転自在に支持されている。また、上記中間軸(6) は、一端が上記ケーシング(10)に転がり軸受け(16a) を介して回転自在に支持され、他端が上記仕切板(11)に転がり軸受け(16b) を介して回転自在に支持されている。
【００４９】
上記遊星歯車機構(20)のリングギヤ(23)は、モータケース(41)上に配設され、サンギヤ(21)及びプラネタリキャリア(24)はモータ軸(42)上に配設されている。上記リングギヤ(23)は、モータケース(41)に転がり軸受け(23c) を介して回転自在に支持されており、外歯(23b) が上記中間ギヤ(76)に噛み合う一方、内歯(23a) がプラネタリギヤ(22)に外側から噛み合うように構成されている。また、上記サンギヤ(21)は、モータ軸(42)にスプライン結合しており、上記リングギヤ(23)との間に位置するプラネタリギヤ(22)に対して内側から噛み合うようになっている。上記プラネタリキャリア(24)は、上述したように出力軸(5) と一体に形成されている。このプラネタリキャリア(24)には、円周方向に等間隔で複数のピン(24a) が配設されており、各ピン(24a) にプラネタリギヤ(22)がニードル軸受け(24b) を介して回転自在に支持されている。
【００５０】
次に、ＨＳＴ(2) のピストンポンプ(30)の構造について具体的に説明する。このピストンポンプ(30)は、入力軸(4) のポンプ軸部(4b)にスプライン結合したシリンダバレル(33)と、このシリンダバレル(33)に保持されたピストン(34)とを有している。シリンダバレル(33)の内部には、詳細は図示していないが、ポンプ軸(32)の軸心を中心とする円周上に所定間隔で配置された複数のシリンダ室(33a) が設けられている。各シリンダ室(33a) の図の左側には、シリンダバレル(33)の中間プレート(45)側の端面に開口するように個別にポート(33b) が形成されている。一方、各シリンダ室(33a) は、図の右側が開口しており、上記ピストン(34)を入力軸(4) の軸心と平行な方向へ進退可能に保持している。
【００５１】
上記ケーシング(10)内には、シリンダバレル(33)の右側の端面に対向して、ピストン(34)の往復動ストロークを調節する可変斜板(35)が配設されている。可変斜板(35)は、スリッパ(36a) とスリッパ押さえ(36b) を介して各ピストン(34)と連結されている。この可変斜板(35)は、その斜板角度が零になる中立位置を挟んで、図１に示すように斜板角度が最大になる正転側の最大傾斜位置と、図示しない逆転側の最大傾斜位置との間で傾動可能に構成されている。可変斜板(35)は、図示していないが、油圧シリンダやＤＣモータ等のアクチュエータにより傾動されて、傾斜角度を調整するように構成されている。
【００５２】
上記入力軸(4) がエンジンからの入力により回転駆動されるのに伴って、ポンプ軸部(4b)及びシリンダバレル(33)が回転すると、各ピストン(34)が軸心の周りを公転しながら可変斜板(35)の傾斜角度に対応するストロークで往復動することにより、各シリンダ室(33a) への作動油の給排が行われる。すなわち、作動油の吐出行程にあるシリンダ室(33a) では、可変斜板(35)の傾斜に沿ってピストン(34)がシリンダ室(33a) に押し込まれ、これにより、該シリンダ室(33a) 内の作動油がポート(33b) を介してシリンダバレル(33)から吐出される。一方、吸入行程にあるシリンダ室(33a) では、ピストン(34)はポート(33b) を介してシリンダ室(33a) に流入する作動油の圧力（チャージ圧）を受けて、可変斜板(35)の傾斜に沿って徐々に該シリンダ室(33a) から押し出される。
【００５３】
各シリンダ室(33a) への作動油の給排は、シリンダバレル(33)のポート(33b) 側の端面に摺接するようにシリンダバレル(33)と中間プレート(45)との間に設けられたバルブプレート(37)を介して行われる。このバルブプレート(37)は、ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)との間で上記閉回路(60)を構成するように中間プレート(45)に形成された一対の油通路(60a,60a) に対して、各シリンダ室(33a) の連通状態を切り換えるものである。このバルブプレート(37)はコイルバネ(38)により中間プレート(45)側に付勢され、該中間プレート(45)に圧接している。バルブプレート(37)は、詳細は図示していないが、シリンダバレル(33)の円周方向に長い２つの円弧状断面の孔部が設けられたものである。そして、吐出行程にあるシリンダ室(33a) から吐出された作動油はバルブプレート(37)の一方の孔部を介して一方の油通路(60a) に流通する一方、他方の油通路(60a) から還流する作動油は他方の孔部を介して吸入行程にあるシリンダ室(33a) に供給される。
【００５４】
上記ＨＳＴ(2) の入力側のピストンポンプ(30)が以上のように構成されているのに対して、出力側のピストンモータ(40)は、斜板(43)の傾斜角度が固定されていることを除いてピストンポンプ(30)とほぼ同様に構成されている。このピストンモータ(40)は、中間プレート(45)を挟んでピストンポンプ(30)とほぼ対象に構成され、入力軸(4) のポンプ軸部(4b)の代わりにモータ軸(42)が設けられている。このピストンモータ(40)については、ピストンポンプ(30)と同様の部材には同じ符号を付し、その説明は省略することとする。
【００５５】
この実施形態では、ケーシング(10)の内部は作動油（潤滑油）により満たされてはおらず、ケーシング(10)の底部にＨＳＴ(2) の漏れ油や潤滑油を受けるドレンパン(17)が形成されている。また、上記中間軸(6) には、ケーシング(10)内のドレンパン(17)に溜まった油を吸い上げてケーシング(10)外のリザーブタンク(61)（図３参照）に送り込む吸い上げポンプ(50)と、ＨＳＴ(2) の閉回路(60)における漏れ油をリザーブタンク(61)から補給するためのチャージポンプ(52)とが取り付けられている。吸い上げポンプ(50)及びチャージポンプ(52)は、それぞれトロコイドポンプにより構成されている。上記リザーブタンク(61)は、ケーシング(10)に固定して該ケーシング(10)と一体化してもよいし、車体に固定してもよい。
【００５６】
また、中間軸(6) がケーシング(10)内において入力軸(4) 及び出力軸(5) の下方に位置しているため、チャージポンプ(52)はドレンパン(17)の近傍に位置している。このため、ドレンパン(17)から吸い上げポンプ(50)までの吸い上げ経路(62)の長さは、吸い上げポンプ(50)をケーシング(10)の上部に配置する場合と比較して短い長さになっている。
【００５７】
図３に示すように、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)への供給経路(63)にはフィルタ(64)とスクリーンメッシュ（気泡除去手段）(65)とが設けられている。フィルタ(64)はこの供給経路(63)中に設けられる一方、スクリーンメッシュ(65)はリザーブタンク(61)の開口部に設けられている。そして、ドレンパン(17)に溜まった作動油の汚れ成分を上記フィルタ(64)で捕捉して油から除去するとともに、油に混入したエアをスクリーンメッシュ(65)で除去してから、油をリザーブタンク(61)に供給するようになっている。
【００５８】
上記チャージポンプ(52)は、上記リザーブタンク(61)から作動油を汲み上げて、閉回路(60)を構成する一対の油通路(60a,60a) のうちの低圧側に、チェック弁(66)を介して作動油を供給するようになっている。このときに、低圧側の油通路(60a) へ供給される作動油の圧力が閉回路(60)におけるいわゆるチャージ圧である。
【００５９】
上記閉回路(60)には、一対の油通路(60a,60a) のうちの高圧側において作動油の圧力状態が所定以上に高くなったときに、この高圧側の油通路(60a) から低圧側の油通路(60a) に作動液圧を逃がすよう、一対のリリーフ弁(67)が配設されるとともに、これとは別に、所定の条件下で上記一対の油通路(60a,60a) 同士を連通させて、ＨＳＴ(2) における動力伝達を遮断するための電磁弁からなるバイパス弁（図示せず）が配設されている。このバイパス弁は、通常は上記一対の油通路(60a,60a) 同士を連通させない閉止位置とされる一方、図外のコントローラからの制御信号を受けて、該油通路(60a,60a) 同士を連通させる連通位置に切り替えられ、これにより、ＨＳＴ(2) 、ひいてはＨＭＴ(1) を、動力の伝達を行わない動力遮断状態に切り替えるクラッチの機能を有するものである。
【００６０】
上記閉回路(60)では、車両が前進するときに発生する圧力は常に同じ側のライン（図３の下側のライン）に作用する。したがって、車両の前進中にエンジンブレーキがかかったときには、逆側のライン（図の上側のライン）に高圧が発生する。そこで、この閉回路(60)では、そのときに高圧の作動油を低圧側へ逃がすことでＨＭＴ(1) の動作のショックを防止するために、片方のチェック弁(66)と並列にバイパス通路(68)を設け、このバイパス通路(68)にオリフィス(68a) を設けている。
【００６１】
この実施形態では、上述したようにケーシング(10)の内部に作動油を満たさずに、チャージポンプ(52)からＨＳＴ(2) へ作動油を供給するチャージライン(54)を潤滑ライン(56)にも利用するようにしている。このため、チャージポンプ(52)と潤滑ライン(56)とを潤滑油供給機構として用いている。したがって、チャージライン(54)を流れる作動油は、中間プレート(45)内で潤滑ライン(56)に分岐して入力軸(4) 及びポンプ軸(32)の中の給油通路(58)を流れ、この給油通路(58)からピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)の摺動部や遊星歯車機構(20)の軸受け(15b) などの摺動部へオリフィスを介して給油される。
【００６２】
ピストンポンプ(30)やピストンモータ(40)を潤滑した油は、ポンプケース(31)及びモータケース(41)の開口部を通って滴下し、ケーシング(10)の底部のドレンパン(17)に戻る。また、遊星歯車機構(20)の軸受け(15b) などを潤滑した油は、プラネタリキャリア(24)の給油通路(58)を通って、プラネタリギヤ(22)の軸受け(24b) や、プラネタリギヤ(22)とサンギヤ(21)及びリングギヤ(23)の噛み合い部分にも供給された後、ケーシング(10)の底部のドレンパン(17)に戻る。ピストンポンプ(30)、ピストンモータ(40)、及び遊星歯車機構(20)を潤滑した油は、ケーシング(10)底部に戻る際に第１回転伝達機構(70)や第２回転伝達機構(75)におけるギヤの噛み合い部も潤滑する。
【００６３】
−運転動作−
次に、本実施形態に係るＨＭＴ(1) の運転動作を説明する。
【００６４】
まず、エンジンの運転を開始すると、エンジンのクランク軸に連結された入力軸(4) が回転し、その回転動力の一部がＭＴ(3) 側の経路（第２経路）において第１回転伝達機構(70)及び第２回転伝達機構(75)から遊星歯車機構(20)のリングギヤ(23)へ伝達される。
【００６５】
一方、上記回転動力の他の一部により、ＨＳＴ(2) 側の経路（第１経路）においてはピストンポンプ(30)のシリンダバレル(33)が回転する。このシリンダバレル(33)が回転すると、傾斜した可変斜板(35)に沿ってピストン(34)が往復動し、ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)との間で油通路(60a,60a) を通って作動油の給排が行われる。このことにより、上記回転力はピストンモータ(40)に伝達される。そして、上記ピストンモータ(40)のシリンダバレル(33)が上記閉回路(60)により供給される作動油を受けて回転し、該シリンダバレル(33)と一体のモータ軸(42)が回転することで、この回転力がモータ軸(42)上のサンギヤ(21)に伝達される。
【００６６】
遊星歯車機構(20)では、第１回転伝達機構(70)及び第２回転伝達機構(75)からリングギヤ(23)へ伝達された回転力と、ＨＳＴ(2) を介してサンギヤ(21)に伝達された回転力とが、複数のプラネタリギヤ(22)で合成され、該プラネタリギヤ(22)が自転しながらサンギヤ(21)上を公転する。この結果、プラネタリキャリア(24)が回転し、それと一体の出力軸(5) も回転する。そして、この出力軸(5) の回転が、車両の車輪に伝達される。
【００６７】
運転中にケーシング(10)内のドレンパン(17)に溜まる油は、吸い上げポンプ(50)により吸い上げられて、フィルタ(64)及びスクリーンメッシュ(65)を介してリザーブタンク(61)に送り込まれる。その際に、ドレンパン(17)の近傍に吸い上げポンプ(50)が配置されているため、ポンプが油を吸い上げる際の気泡の体積拡大が生じにくく、吸い上げは効率よく行われる。また、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(63)において、油の中の汚れ成分がフィルタ(64)で除去されるとともに、気泡がスクリーンメッシュ(65)で除去される。
【００６８】
その後、リザーブタンク(61)内の油が、チャージポンプ(52)によって、チャージライン(54)からＨＳＴ(2) の閉回路(60)へ補給用の作動油として供給されるとともに、潤滑ライン(56)からＨＳＴ(2) 、遊星歯車機構(20)、及び各軸受けなどの摺動部へ潤滑油として供給される。そして、ＨＳＴ(2) の閉回路(60)の漏れ油や各摺動部を潤滑した油は、ドレンパン(17)に戻る際に第１回転伝達機構(70)及び第２伝達機構のギヤの噛み合い部なども潤滑する。
【００６９】
−実施形態の効果−
この実施形態のＨＭＴ(1) によれば、入力軸(4) と出力軸(5) を同心上に配置するとともに、その中心線上にＨＳＴ(2) 及び遊星歯車機構(20)を配置し、その下方に中間軸(6) を配置しているので、遊星歯車機構(20)の上下あるいは左右にＨＳＴ(2) を配置する従来の構造と比較してケーシング(10)を小型化できる。また、リングギヤ(23)をモータケース(41)で回転可能に保持することで、モータケース(41)上でＨＳＴ(2) と遊星歯車機構(20)を軸方向にオーバーラップさせるようにしているので、この点でもケーシング(10)を小型化できるうえ、リングギヤ(23)の支持部の直径を大きくできるので動作が安定する。
【００７０】
さらに、吸い上げポンプ(50)とチャージポンプ(52)を中間軸(6) に設けているため、これらを駆動するために専用の駆動軸を設ける必要がなく、ケーシング(10)内のスペースを有効に利用できる。したがって、この点でもケーシング(10)を小型化できる。
【００７１】
また、この実施形態では、ケーシング(10)内に油を溜めず、チャージライン(54)から分岐した潤滑ライン(56)を使ってＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)を潤滑するようにしているので、ケーシング(10)内に貯留した油にＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)を浸漬して潤滑を行う構造と違って、油の撹拌損失による動力の伝達ロスが生じない。また、チャージライン(54)から分岐した潤滑ライン(56)でＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)の潤滑を確実に行えるため、潤滑不良も生じない。
【００７２】
さらに、ドレンパン(17)に溜まった油を直接にＨＳＴ(2) に供給せずに、吸い上げポンプ(50)でいったんリザーブタンク(61)に貯留するようにしているので、ＨＳＴ(2) の閉回路(60)への気泡の混入を抑えられる。上記閉回路(60)への気泡の混入は、吸い上げポンプ(50)をドレンパン(17)の近傍に配置していることと、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)への供給経路(63)にスクリーンメッシュ(65)を配置していることによっても防止される。また、上記供給経路(63)の流路面積がフィルタ(64)の箇所で拡大されることでも気泡が油から効率よく分離される。
【００７３】
また、このフィルタ(64)では油の汚れ成分が除去されるので、ＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)の動作も安定する。
【００７４】
−その他の実施形態−
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００７５】
例えば、図１に仮想線で示すように、中間軸(6) は、一端（図の左側の端部）(6a)がケーシング(10)から突出するように構成してもよい。この場合、中間軸(6) の軸受け構造は図１のままで、ケーシング(10)に、油の漏れを防止するオイルシールだけを設けてもよいし、仕切板(11)の軸受け(16b) を設けずに、この部分に中間軸(6) の右側端部と同様に軸受けとオイルシールを設けてもよい。
【００７６】
このようにすると、中間軸(6) の回転をトラクタや農業車両における走行系以外の動力に用いることが可能となる。したがって、ＨＭＴ(1) を様々な用途に用いることが可能となる。
【００７７】
また、上記実施形態ではＨＳＴ(2) 及び遊星歯車機構(20)を入力軸(4) 及び出力軸(5) と同一の中心線上に配置し、その下方に中間軸(6) を配置する構造にしているが、入力軸(4) 、出力軸(5) 、ＨＳＴ(2) 及び遊星歯車機構(20)の上方に中間軸を配置する構造にしてもよい。その場合、潤滑構造は上記実施形態とは変更することになるが、ケーシング(10)をコンパクトにできる点では同様の効果を得ることができる。また、入力軸(4) 、出力軸(5) 、ＨＳＴ(2) 及び遊星歯車機構(20)の側方に中間軸を配置する構造にしてもケーシング(10)をコンパクトに構成することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したように、本発明は、ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)が同一中心線上に配置されたＨＳＴ(2) を備えたＨＭＴ(1) について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係るＨＭＴの断面構造図である。
【図２】図１のII−II線断面における部分拡大図である。
【図３】ＨＭＴを閉回路とともに示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
(1)   液圧機械式変速装置（ＨＭＴ）
(2)   静液圧式変速機（ＨＳＴ）
(3)   機械式変速機（ＭＴ）
(4)   入力軸
(5)   出力軸
(6)   中間軸
(10)  ケーシング
(17)  ドレンパン
(20)  差動歯車機構
(21)  サンギヤ（第１入力ギヤ）
(22)  プラネタリギヤ（出力ギヤ）
(23)  リングギヤ（第２入力ギヤ）
(24)  プラネタリキャリア（出力部材）
(30)  液圧ピストンポンプ
(32)  ポンプ軸
(40)  液圧ピストンモータ
(41)  モータケース
(42)  モータ軸
(50)  吸い上げポンプ
(52)  チャージポンプ（潤滑油供給機構）
(56)  潤滑ライン（潤滑油供給機構）
(60)  閉回路
(61)  リザーブタンク
(63)  供給経路
(64)  フィルタ
(65)  スクリーンメッシュ（気泡除去手段）
(70)  第１回転伝達機構
(75)  第２回転伝達機構
【図１】
2005172018.tif 000003
【図２】
2005172018.tif 000004
【図３】
2005172018.tif 000005