(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無段変速機の出力軸の基部と末端部との間に遊星歯車変速機が介在され、前記無段変速機の入力軸と前記遊星歯車変速機とが回転力伝達手段により連結され、前記回転力伝達手段による回転力伝達とその遮断とを切換可能な第１のクラッチ機構が設けられ、前記遊星歯車変速機の太陽歯車と遊星歯車との相対運動を規制可能な第２のクラッチ機構が設置され、
前記無段変速機は、前記入力軸に連動する入力側プーリと前記出力軸の基部に連動する出力側プーリとが動力伝達用のベルトで連結されたものであり、前記ベルトの断面は、その外面に近づくほど幅広く形成され、前記入力側プーリ及び前記出力側プーリは、前記ベルトの幅方向に並設されると共に、その対向面が互いに接離可能な第１枠及び第２枠から成り、前記第１枠及び第２枠の対向面間に、外周縁に近づくほど幅広いベルト係合溝がそれぞれ形成され、前記ベルト係合溝の幅を変更して、前記入力側プーリ及び前記出力側プーリに巻回される前記ベルトの半径を変えることにより、該無段変速機の変速比を変更するものであり、
前記各クラッチ機構を係脱操作することにより、前記入力軸の回転を前記回転伝達手段を介して前記遊星歯車変速機により変速すると共に、前記無段変速機の出力軸基部の回転を前記遊星歯車変速機により、前記回転伝達手段を介する回転方向と逆方向に変速して前記無段変速機の出力軸末端部の出力とする第１モードと、前記無段変速機の出力軸基部のみの回転を前記遊星歯車変速機により変速して前記無段変速機の出力軸末端部の出力とする第２モードと、前記無段変速機の出力軸基部の回転を前記無段変速機の出力軸末端部の出力とする第３モードとのいずれかに切り換える走行車両用変速装置において、
前記無段変速機の変速比を変更操作する操作装置が設置され、
前記操作装置は、前記入力軸及び前記出力軸と平行な変速操作軸と、前記変速操作軸と前記入力側プーリのブラケットとを連結する入力側操作アームと、前記変速操作軸と前記出力側プーリの第２枠とを連結する出力側操作アームと、前記変速操作軸に固定されたレバーとを有し、
前記変速操作軸の一端に前記入力側操作アームの基部が係合され、前記変速操作軸の他側に前記出力側操作アームの基部が係合され、
前記レバーを操作して前記変速操作軸を軸方向の一方に移動させることにより、前記入力側プーリの前記第１枠が第２枠へ接近して前記ベルト係合溝が幅狭くなると共に、前記出力側プーリの前記第２枠が第１枠から遠ざかって前記ベルト係合溝が幅広くなり、前記ベルトの半径が前記入力側プーリにおいて大きくなり、かつ前記出力側プーリにおいて小さくなる一方、
前記レバーを操作して前記変速操作軸を軸方向の他方に移動させることにより、前記入力側プーリの前記第１枠が第２枠から遠ざかって前記ベルト係合溝が幅広くなると共に、前記出力側プーリの前記第２枠が第１枠へ接近して前記ベルト係合溝が幅狭くなり、前記ベルトの半径が入力側プーリにおいて小さくなり、かつ前記出力側プーリにおいて大きくなる構成、
とされていることを特徴とする走行車両用変速装置。
【請求項２】
前記操作装置を操作する制御装置が設けられ、前記制御装置は、前記第１モードにおいて前記無段変速機が特定の変速比になったら、その出力軸末端部の出力が０になるよう設定されており、前記無段変速機の入力軸の回転数及び出力軸基部の回転数を常時検出すると共に、前記第１モードにおいて、前記入力軸の回転数と出力軸基部の回転数の比率である変速比が、前記設定された特定の変速比になるように前記操作装置の前記変速操作軸を移動して修正することを特徴とする請求項１に記載の走行車両用変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運搬車両、不整地走行車両等へ搭載するに好適な走行車両用変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、農業作業等に用いられる運搬車両、不整地走行車両などでは、エンジンと駆動シャフトとの間に、前進低速用ギヤ、前進高速用ギヤ及び逆転用ギヤを備えた変速機が介在され、操作レバーを手動操作することによって、前進低速、前進高速及び後進のいずれかにギヤチェンジできるようになっている。
しかし、同じギヤが入っている場合には、駆動源からの出力を変えなければ変速することはできず、微妙な変速操作を行うには面倒で高度な技術が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前進、停止、後進を簡単に切り換えることができると共に、低速運転時、高速運転時、後進時のいずれであっても無段階で変速でき、構造が簡単で操作性が良好であり、駆動系の効率が良い走行車両用変速装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の走行車両用変速装置は、無段変速機の出力軸の基部と末端部との間に遊星歯車変速機が介在され、前記無段変速機の入力軸と前記遊星歯車変速機とが回転力伝達手段により連結され、前記回転力伝達手段による回転力伝達とその遮断とを切換可能な第１のクラッチ機構が設けられ、前記遊星歯車変速機の太陽歯車と遊星歯車との相対運動を規制可能な第２のクラッチ機構が設置され、前記各クラッチ機構を係脱操作することにより、前記入力軸の回転を回転伝達手段を介して遊星歯車変速機により変速すると共に、無段変速機の出力軸基部の回転を遊星歯車変速機により、回転伝達手段を介する回転方向と逆方向へ変速して前記無段変速機の出力軸末端部の出力とする第１モードと、前記無段変速機の出力軸基部のみの回転を前記遊星歯車変速機により変速して前記無段変速機の出力軸末端部の出力とする第２モードと、前記無段変速機の出力軸基部の回転を前記無段変速機の出力軸末端部の出力とする第３モードとのいずれかに切り換える。
【０００５】
第１モードにおいて、無段変速機の変速比を変えるだけで、前進、停止、後進を切り換えると共に、前進及び後進時の変速が可能である。
第２モードでは、無段変速機の入力軸の回転を逆転して伝達する経路が遮断されるので、効率がよい。
第３モードでは、無段変速機の出力軸基部の回転がそのまま出力軸末端部の回転として出力されるので、高速運転が可能となる。
【０００６】
無段変速機は、前記入力軸に連動する入力側プーリと前記出力軸の基部に連動する出力側プーリとが動力伝達用のベルトで連結されたものとし、前記ベルトの断面を、その外面に近づくほど幅広く形成し、前記入力側プーリ及び出力側プーリを、前記ベルトの幅方向に並設されると共に、その対向面が互いに接離可能な第１枠及び第２枠で構成し、第１枠及び第２枠の対向面間に、外周縁に近づくほど幅広いベルト係合溝をそれぞれ形成し、前記ベルト係合溝の幅を変更して、前記入力側プーリ及び出力側プーリに巻回される前記ベルトの半径を変えることにより、当該無段変速機の変速比を変更する。
【０００７】
請求項１に係る走行車両用変速装置には、無段変速機の変速比を変更操作する操作装置が設置される。前記操作装置は、前記入力軸及び前記出力軸と平行な変速操作軸と、前記変速操作軸と前記入力側プーリのブラケットとを連結する入力側操作アームと、前記変速操作軸と前記出力側プーリの第２枠とを連結する出力側操作アームと、前記変速操作軸に固定されたレバーとを有する。前記変速操作軸は軸ボルトより成り、その中間部に中間ナットが装着されると共に、両端部に一側ナット及び他側ナットがそれぞれ取り付けられ、前記変速操作軸の前記中間ナットと前記一側ナットとの間に前記入力側操作アームの基部が軸方向へ移動可能に係合され、前記中間ナットと前記他側ナットとの間に、前記出力側操作アームの基部が摺動可能に係合される。前記一側ナットと前記入力側操作アームとの間、及び、前記出力側操作アームと前記他側ナットとの間に、前記入力側操作アーム及び前記出力側操作アームを前記中間ナットに押圧する押圧バネがそれぞれ介在される。
前記レバーを操作して前記変速操作軸を軸方向の一方に移動させることにより、前記入力側プーリの前記第１枠が第２枠へ接近して前記ベルト係合溝が幅狭くなると共に、前記出力側プーリの前記第２枠が第１枠から遠ざかって前記ベルト係合溝が幅広くなり、前記ベルトの半径が前記入力側プーリにおいて大きくなり、かつ前記出力側プーリにおいて小さくなる一方、前記レバーを操作して前記変速操作軸を軸方向の他方に移動させることにより、前記入力側プーリの前記第１枠が第２枠から遠ざかって前記ベルト係合溝が幅広くなると共に、前記出力側プーリの前記第２枠が第１枠へ接近して前記ベルト係合溝が幅狭くなり、前記ベルトの半径が入力側プーリにおいて小さくなり、かつ前記出力側プーリにおいて大きくなる。
出力側プーリのベルト係合溝を幅広くすると共に、出力側プーリのベルト係合溝を幅狭くすると、入力側プーリに巻回されたベルトの半径よりも出力側プーリに巻回されたベルトの半径が大となって、出力軸基部の回転数が減少し、出力側プーリのベルト係合溝を幅狭くすると共に、出力側プーリのベルト係合溝を幅広くすると、入力側プーリに巻回されたベルトの半径よりも出力側プーリに巻回されたベルトの半径が小となって、出力軸基部の回転数が増大するため、簡単に無段変速機の変速比を変えることができる。
【０００８】
請求項２に係る走行車両用変速装置には、請求項１に係る走行車両用変速装置において、前記操作装置を操作する制御装置が設けられる。前記制御装置は、前記第１モードにおいて前記無段変速機が特定の変速比になったら、その出力軸末端部の出力が０になるよう設定されており、前記無段変速機の入力軸の回転数及び出力軸基部の回転数を常時検出すると共に、前記第１モードにおいて、前記入力軸の回転数と出力軸基部の回転数の比率である変速比が、前記設定された特定の変速比になるように前記操作装置の前記変速操作軸を移動して修正する。これにより、入力軸と出力軸との距離の変化、動力伝達手段の伸縮等による誤差が発生しても、操作装置を特定の変速比に操作すると、制御装置が正しい変速比になるよう自動的に修正して、確実に停止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図７は、第１の実施形態を示す。
本発明の走行車両用変速装置は、図示しない駆動原と駆動輪のシャフトとの間に設置され、図１に示すように、ベルト式の無段変速機１と、無段変速機１の出力軸２の基部２ａと末端部２ｂとの間に介在された遊星歯車変速機４と、無段変速機１の入力軸３と遊星歯車変速機４とを連結する歯車５より成る回転力伝達手段と、歯車５に対する回転力伝達とその遮断とを切換可能な第１のクラッチ機構６と、遊星歯車変速機４の太陽歯車７と遊星歯車８との相対運動を規制可能な第２のクラッチ機構１０とを備える。
【００１１】
無段変速機１は、入力軸３に取り付けられた入力側プーリ１１と、出力軸２の基部２ａに取り付けられた出力側プーリ１２と、入力側プーリ１１と出力側プーリ１２とを連結する動力伝達用のベルト１３と、無段変速機１の変速比を変更操作する操作装置１４とから構成される。
入力側プーリ１１及び出力側プーリ１２は、それぞれ入力軸３及び出力軸２の軸方向に並設され、その対向面１９，２２どうしが互いに接離可能な第１枠１５及び第２枠１６から成る。
【００１２】
第１枠１５は、その中心をそれぞれ入力軸３及び出力軸２の基部２ａが貫通する円盤状の部材であって、第１枠１５の第２枠１６に対する対向面１９は、外周に近づくほど第２枠１６から遠ざかるよう傾斜している。
また、対向面１９と逆側の面には入力軸３と同軸の円筒部２０が一体に張り出され、円筒部２０の内周面には、球形の従動部材２１が内側へ突出するよう嵌め込まれている。
第２枠１６は、その中心をそれぞれ入力軸３及び出力軸２の基部２ａが貫通する円盤状の部材であり、第２枠１６の第１枠１５に対する対向面２２は、外周に近づくほど第１枠１５から遠ざかるよう傾斜している。
そして、第２枠１６の対向面２２と第１枠１５の対向面１９との間に、外周縁に近づくほど幅広いベルト係合溝２３が形成される。
【００１３】
入力側プーリ１１の第１枠１５は、入力軸３に対して回転が規制されると共に、軸方向へ移動可能なブラケット１７へボルト１８で止着され、入力側プーリ１１の第２枠１６は、入力軸３に軸方向の移動及び回動を規制されて取り付けられている。
従って、入力側プーリ１１は入力軸３に連動して回動し、ブラケット１７を軸方向に移動することにより、対向面１９，２２どうしを接離させて、ベルト係合溝２３の幅を変更できるようになっている。
【００１４】
第１枠１５を止着したブラケット１７の内方において、入力側プーリ１１には第１枠１５の裏側へ延びる張り出し筒２４が取り付けられ、張り出し筒２４の先端にフランジ２５が形成される。
また、フランジ２５と第１枠１５との間に圧縮スプリング２６、捩りスプリング等より成る付勢手段が装着され、フランジ２５と第１枠１５とを互いに離れる方向に、即ち、第２枠１６の対向面２２と第１枠１５の対向面１９とが接近する方向に付勢している。
【００１５】
出力側プーリ１２の第１枠１５は、出力軸２の基部２ａに固定されたブラケット１７’に取り付けられ、軸方向の移動及び回動が規制されている。また、出力側プーリ１２の第２枠１６は、出力軸２の基部２ａに対する回動が規制されるが、軸方向へは移動可能に取り付けられている。
この結果、出力側プーリ１２は出力軸２の基部２ａに連動して回動し、第２枠１６を軸方向に移動することにより、対向面１９，２２どうしを接離させて、ベルト係合溝２３の幅を変えることができる。
【００１６】
出力側プーリ１２の第２枠１６の中心方向部分には、第１枠１５の円筒部２０の内側を通って第１枠１５の裏側へ延びる張り出し筒２４が形成され、張り出し筒２４に固定された連結筒２４ａの先端にフランジ２５が形成される。
また、フランジ２５と第１枠１５との間に圧縮スプリング２６、捩りスプリング等より成る付勢手段が装着され、フランジ２５と第１枠１５とを互いに離れる方向に、即ち、第２枠１６の対向面２２と第１枠１５の対向面１９とが接近する方向に付勢している。
【００１７】
入力側及び出力側において、張り出し筒２４の外周面には、第１枠１５の従動部材２１と係合する係合溝２７が形成される。この係合溝２７及び従動部材２１も、互いに協働して、第１枠１５と第２枠１６をその対向面１９，２２同士が接近する方向に付勢する付勢手段を構成する。
そして、第１枠１５及び第２枠１６の対向面１９，２２が接離すると、係合溝２７と従動部材２１とは、入力軸３及び出力軸２の軸方向へ相対的に移動するようになっている。
また、係合面２７は、展開して示す図６から明かなように、第１枠１５に近い端部が幅広く、フランジ２５に近づくほど狭くなる略三角形の平面形状を有し、その傾斜側面２７ａ，２７ｂのいずれかが従動部材２１と接触するようになっている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、ベルト１３は、外面に近づくほど幅広い台形断面を有し、その側面の傾斜角度は第１枠１５及び第２枠１６の対向面１９，２２の傾斜角度とほぼ等しく形成されている。
また、ベルト１３は環状に形成され、その両端部が入力側プーリ１１のベルト係合溝２３及び出力側プーリ１２の係合溝２３に巻回されている。
そして、ベルト係合溝２３に係合されたベルト１３は対向面１９，２２に摩擦係合し、入力軸３が回動して入力側プーリ１１が回転すると、その運動を出力側プーリ１２を介して出力軸２の基部２ａへ伝達する。
【００１９】
また、ベルト係合溝２３の幅が狭くなると、ベルト１３はより幅広い外周寄りに移動し、逆に、ベルト係合溝２３の幅が広くなると、ベルト１３は幅の狭い中心寄りに移動する。
さらに、ベルト１３の側面は、圧縮スプリング２６より成る付勢手段と、従動部材２１及び係合面２７から成る付勢手段とで、互いに接近する方向へ付勢されている第１枠１５の対向面１９及び第２枠１６の対向面２２により挟持され、入力側プーリ１１の回転が確実に出力側プーリ１２へ伝達されるようになっている。
【００２０】
例えば、入力軸３及び出力軸２から係合溝２７に回転が伝えられて、図６の実線で示すように、従動部材２１が一方の傾斜側面２７ａに接触すると、傾斜側面２７ａが従動部材２１を押圧し、その押圧力の分力が入力軸３及び出力軸２の軸方向へ働いて、従動部材２１が取り付けられている第１枠１５を第２枠１６に対して押すことになり、この結果、ベルト１３の側面が第１枠１５の対向面１９と第２枠１６の対向面２２により押圧される。
また、エンジンブレーキ時には、図６の破線で示すように、従動部材２１が他方の傾斜側面２７ｂを加圧するので、従動部材２１に反力が働いて、第１枠１５を第２枠１６に対して接近する方向へ押す軸方向の分力が発生し、ベルト１３の側面が第１枠１５の対向面１９及び第２枠１６の対向面２２で押圧される。
【００２１】
操作装置１４は、入力軸３及び出力軸２と平行な変速操作軸２８と、変速操作軸２８と入力側プーリ１１のブラケット１７とを連結する入力側操作アーム２９と、変速操作軸２８と出力側プーリ１２の第２枠１６とを連結する出力側操作アーム３０と、変速操作軸２８に固定されたレバー３１とを有する。
変速操作軸２８は軸ボルトより成り、その中間部には中間ナット３７が装着されると共に、両端部に左側ナット３８及び右側ナット３９がそれぞれ取り付けられている。
【００２２】
変速操作軸２８には、中間ナット３７と左側ナット３８との間に、入力側操作アーム２９の基部が軸方向へ移動可能に係合され、中間ナット３７と右側ナット３９との間において、出力側操作アーム３０の基部が摺動可能に係合される。
また、左側ナット３８と入力側操作アーム２９との間、及び、出力側操作アーム３０と右側ナット３９との間にはそれぞれ押圧バネ４０が介在されて、入力側操作アーム２９及び出力側操作アーム３０を中間ナット３７に押圧している。
【００２３】
従って、正規の状態では、入力側操作アーム２９と出力側操作アーム３０とは一定の距離を維持し、レバー３１を操作して変速操作軸２８を軸方向に移動させると、入力側プーリ１１の第１枠１５及び出力側プーリ１２の第２枠１６が同時に同方向へ移動する。
即ち、図の右方向へ変速操作軸２８を移動操作すると、図１及び図５の実線で示すように、入力側プーリ１１の第１枠１５が第２枠１６へ接近してベルト係合溝２３が幅狭くなると共に、出力側プーリ１２の第２枠１６が第１枠１５から遠ざかってベルト係合溝２３が幅広くなり、ベルト１３の半径は入力側プーリ１１において大きくなり、出力側プーリ１２において小さくなる。
【００２４】
一方、図の左方向へ変速操作軸２８を移動操作すると、図２及び図５の破線で示すように、入力側プーリ１１の第１枠１５が第２枠１６から遠ざかってベルト係合溝２３が幅広くなると共に、出力側プーリ１２の第２枠１６が第１枠１５へ接近してベルト係合溝２３が幅狭くなり、ベルト１３の半径は入力側プーリ１１において小さくなり、出力側プーリ１２において大きくなる。
なお、変速操作軸２８の移動は、レバー３１を手動操作して行うこともできるが、変速操作軸２８の一端に形成したラックをモータの出力軸に装着されたピニオンに噛み合わせ、このモータを正逆駆動することにより移動させることもできる。或いは、変速操作軸２８と同軸上にモータの出力軸を配置すると共に、ボール・ネジで結合して変速操作軸２８を移動させても良い。
【００２５】
図１に示すように、遊星歯車変速機４は、出力軸２の基部２ａに固定された太陽歯車７と、太陽歯車７に噛み合う複数の遊星歯車８と、内歯が遊星歯車８に噛み合うリング歯車９と、遊星歯車８を支持する遊星枠３２とを備え、リング歯車９の外歯へ入力軸３に遊嵌された歯車５が噛み合っている。
また、遊星枠３２には出力軸支持部４１が一体に形成され、この出力軸支持部４１に、出力軸２の基部２ａの延長上に配置された出力軸２の末端部２ｂが固定されている。
さらに、遊星歯車変速機４、歯車５，第１のクラッチ機構６及び第２のクラッチ機構１０はカバー３３で被覆され、入力軸３及び出力軸２がカバー３３を貫通している。
【００２６】
第１のクラッチ機構６は、入力軸３に連動して回転すると共に、入力軸３の軸方向へ移動可能な第１クラッチ３４と、カバー３３に回転不能に取り付けられて入力軸３の軸方向と平行に移動可能な第２クラッチ３５とから成る。
また、歯車５には、第１クラッチ３４及び第２クラッチ３５の係合突起のいずれかを係合できる係止穴３６が形成される。
さらに、第２のクラッチ機構１０は、出力軸２の基部２ａに連動して回転すると共に、その軸方向へ移動可能な単一のクラッチより成り、第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２とが着脱自在に係合されるようになっている。
【００２７】
従って、第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２の係合を外し、第１クラッチ３４を係止穴３６に係合した第１モードでは、歯車５が入力軸３と共に回転し、歯車５と噛み合うリング歯車９がこれと逆回転する。
この結果、リング歯車９の内歯と噛み合う遊星歯車８がリング歯車９と同方向へ、即ち、入力軸３と逆方向へ公転し、遊星歯車８を支持する遊星枠３２及び遊星枠３２と一体に形成された出力軸２の末端部２ｂを入力軸３と逆回転させようとする。
【００２８】
一方、入力軸３の回転に伴って入力側プーリ１１が回転すると、この回転がベルト１３で出力側プーリ１２に伝達され、出力側プーリ１２に連動する出力軸２の基部２ａが入力軸３と同方向へ回転する。
すると、基部２ａに固定された太陽歯車７も同方向へ回転して、太陽歯車７と噛み合う遊星歯車８が太陽歯車７と逆方向へ自転しながら太陽歯車７と同方向へ公転し、遊星枠３２及び遊星枠３２と一体に形成された出力軸２の末端部２ｂを入力軸３と同じ方向へ回転させようとする。
【００２９】
従って、第１モードでは、無段変速機１の入力軸３の回転を、歯車５を介して遊星歯車変速機４に伝え、遊星歯車変速機４により逆転して変速すると共に、無段変速機１によって変速された出力軸２の基部２ａの回転を遊星歯車変速機４でさらに変速して、出力軸２の末端部２ｂに伝え、両系統から伝達された回転数の総和を出力軸２の末端部２ｂの出力とする。
第１モードでは、操作装置１４を操作して変速操作軸２８を、図３のＮで示すニュートラルの位置にした時、入力軸３の回転数と出力軸２の基部２ａの回転数との比率である無段変速機１の変速比が予め設定された値になって、歯車５を介して遊星歯車変速機４に伝達されて逆転変速された回転数と、無段変速機１を介して遊星歯車変速機４に伝達されて変速された回転数とが同じくなり、出力軸２の末端部２ｂの回転が０となって、走行車両は停止する。
【００３０】
第１モードにおいて、変速操作軸２８をニュートラルの位置から右方へ移動させて図３のＦで示す前進位置にすると、図１に示すように、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅を狭く、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅を広くすると、図５の実線で示すように、入力側プーリ１１に巻回されたベルト１３の径が大きくなると共に、出力側プーリ１２に巻回されたベルト１３の径が小さくなって出力軸２の基部２ａの回転数が増大し、出力軸２の末端部２ｂが入力軸３と同方向へ回転して、走行車両は前進する。
そして、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅が最も狭まると共に、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅が最も広がった時に、第１モードにおける前進最高速となる。
【００３１】
変速操作軸２８をニュートラルの位置から左方へ移動させて図３のＲで示す後退位置にすると、図２に示すように、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅を広く、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅を狭くすると、入力側プーリ１１に巻回されたベルト１３の径が小さくなると共に、出力側プーリ１２に巻回されたベルト１３の径が大きくなって出力軸２の基部２ａの回転数がニュートラル状態よりも減少し、出力軸２の末端部２ｂが入力軸３と逆方向へ回転して、走行車両は後退する。
そして、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅が最も広がると共に、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅が最も狭まった時に、後退最高速となる。
【００３２】
無段変速機１の変速比は、入力側プーリ１１に巻回されたベルト１３の半径Ｒ１と、出力側プーリ１２に巻回されたベルト１３の半径Ｒ２との比率ｉｂ＝Ｒ２／Ｒ１により決定される。
（リング歯車９の外歯の数）／（歯車５の歯数）をｉｇとし、様々なｉｇ値の遊星歯車変速機４を有する走行車両用変速機について、ｉｂの値を操作装置１４で変化させながら、第１モードにおける出力軸２の末端部２ｂの回転数を調べ、その結果を図７及び図８に示す。
図７及び図８において、横軸はｉｂの値、縦軸は出力軸２の末端部２ｂの回転数である。
【００３３】
図７には、リング歯車９の内歯数を６０、太陽歯車７の歯数を２０とし、入力軸３を１０００ｒｐｍで回転させたとき、ｉｇ＝−２．５，ｉｇ＝−２．７５，ｉｇ＝−３．０，ｉｇ＝−３．２５，ｉｇ＝−３．５，ｉｇ＝−３．７５について調べた結果を示す。なお、入力軸３の回転方向と逆の回転方向を−で表す。
図７によれば、ｉｇ＝−３．０の場合、ｉｂ＝１．０にすると、出力軸２の末端部２ｂの回転数が０となって走行車両が停止する。また、ｉｂ＝２．０で後退最高速となり、出力軸２の末端部２ｂの回転数は−１２５ｒｐｍであり、ｉｂ＝０．５で第１モードにおける前進最高速となり、出力軸２の末端部２ｂの回転数は２５０ｒｐｍである。
図８には、リング歯車９の内歯数を６４、太陽歯車７の歯数を３２とし、入力軸３を１０００ｒｐｍで回転させたとき、ｉｇ＝−１．５，ｉｇ＝−１．７５，ｉｇ＝−２．０，ｉｇ＝−２．２５，ｉｇ＝−２．５，ｉｇ＝−２．７５について調べた結果を示す。
【００３４】
なお、変速操作軸２８をモータで移動させる場合は、このモータに連結されると共に、入力側プーリ１１の回転数（入力軸３の回転数）及び出力側プーリ１２の回転数（出力軸２の基部２ａの回転数）を常時検出するセンサを有する制御装置を設置すると良い。
この制御装置は、操作装置１４の変速操作軸２８をニュートラルの位置にした時、ベルト１３の伸縮等により無段変速機１の変速比が予め設定された値からずれたら、モータを駆動して変速操作軸２８を移動させ、入力側プーリ１１及び出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅を変えて、無段変速機１の変速比を、出力軸２の末端部２ｂの出力が０になる正しい設定値に自動修正する。
【００３５】
また、第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２の係合を外し、第２クラッチ３５を係止穴３６に係合した第２モードでは、歯車５及びリング歯車９が固定されて、歯車５から遊星歯車変速機４へ入力軸３の回転が伝達させることはなく、遊星歯車変速機４は単純な遊星型変速機として機能する。
従って、入力軸３の回転は、無段変速機１で変速されて出力軸２の基部２ａへ伝達され、基部２ａの回転は遊星歯車変速機４の太陽歯車７及び遊星歯車８により変速されて、出力軸２の末端部２ｂへ伝達される。
この結果、出力軸２の末端部２ｂは入力軸３と同方向へ回転して、走行車両は前進し、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅が狭まると共に、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅が広がると、その速度が増す。
【００３６】
第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２とを係合し、第１クラッチ３４及び第２クラッチ３５をいずれも係止穴３６から抜いた第３モードでは、出力軸２の基部２ａと連動する第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２とが一体化されて回転し、出力軸２の基部２ａの回転がそのまま末端部２ｂの出力となる。
そして、出力軸２の末端部２ｂは入力軸３と同方向へ回転して、走行車両が前進し、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅が狭まると共に、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅が広がると速度が増す。
このように第２モード及び第３モードでは、入力軸３の回転方向と逆の回転が出力軸２の末端部２ｂへ伝達されないので、効率が良く、高速運転できる。
【００３７】
なお、通常の場合には、変速操作軸２８をニュートラルにして、第１のクラッチ機構６及び第２のクラッチ機構１０を切った状態でのみ、エンジンを始動させることができるようにしておく。この状態でエンジンを起動すると、遊星歯車変速機４は作動せずに、無段変速機１のみが回転するので、理論的に出力軸２の末端部２ｂの回転が０となるプーリ比に自動制御されるようにして待機し、そこで第１クラッチ３４を係止穴３６に係合して第１モードにすると、真のニュートラル状態が得られることになる。
【００３８】
また、最高速で走行中にエンジン停止状態になると、いったん無段変速機１の変速比をニュートラルにして、エンジンを再起動しなければならないが、ベルト１３が停止しているので、変速操作軸２８を移動させても、ベルト１３がつかえて幅広い側のベルト係合溝２３を狭めることができない。
例えば、図４に示すように後退最高速でエンジン停止状態になった時は、変速操作軸２８を図４の（イ）で示す後退位置から図４の（ロ）に示すニュートラル位置に移動させても、入力側プーリ１１の第１枠１５及び入力側操作アーム２９は移動できない。
【００３９】
しかし、入力側操作アーム２９と左側ナット３８との間に設けられた押圧バネ４０が圧縮されて、左側ナット３８と共に変速操作軸２８は移動可能であり、この結果、出力側操作アーム３０がニュートラル位置に移動して、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３が広がる。
この状態で、ベルト１３を入力側プーリ１１方向へ引っ張ると、押圧バネ４０の力で入力側操作アーム２９及び入力側プーリ１１の第１枠１５がニュートラル位置まで移動し、無段変速機１の変速比を停止時に戻すことができる。
前進最高速でエンジン停止状態になった時は、変速操作軸２８を上記と逆方向へ移動させて無段変速機１の変速比を変えればよい。
【００４０】
図９乃至図１１は、本発明の第２の実施形態を示す。
図９に示すように、遊星歯車変速機４は、出力軸２の基部２ａに固定された太陽歯車７と、太陽歯車７に噛み合う複数の遊星歯車８と、内歯が遊星歯車８に噛み合うリング歯車９と、遊星歯車８を支持する遊星枠３２とを備える。
また、遊星枠３２の外周部には外歯４２が形成され、この外歯４２がカバー３３に回動自在に支持された中間歯車４３と噛み合い、中間歯車４３が入力軸３に遊嵌された歯車５と噛み合っている。中間歯車４３と歯車５とは、入力軸３の回転を遊星歯車変速機４へ伝達する回転伝達手段を構成する。
さらに、リング歯車９に出力軸支持部４１が固定され、出力軸支持部４１に出力軸２の末端部２ｂが固定されている。
【００４１】
第１のクラッチ機構６は、入力軸３に連動して回転すると共に、入力軸３の軸方向へ移動可能な単一のクラッチより成り、入力軸３に沿って移動することにより、歯車５と係脱するようになっている。
第２のクラッチ機構１０は、出力軸２の基部２ａに回転を規制されて、且つ、出力軸２の軸方向へ移動可能に取り付けられ、軸方向へ移動することによって、第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２とが着脱自在に係合されるようになっている。
【００４２】
第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２との係合を外し、第１のクラッチ機構６と歯車５とを係合させた第１モードでは、歯車５が入力軸３に連動して回転し、歯車５と噛み合う中間歯車４３が逆回転する。
すると、中間歯車４３と噛み合う外歯４２を有する遊星枠３２が入力軸３と同方向へ回転し、遊星枠３２に支持された遊星歯車８も入力軸３と同方向へ公転する。
この結果、リング歯車９を入力軸３と同方向へ回転させ、リング歯車９に固定された出力軸支持部４３及び出力軸２の末端部２ｂを入力軸３と同じ方向へ回転させようとする力が働く。
【００４３】
また、出力軸２の基部２ａは、無段変速機１で変速されて入力軸３と同方向へ回転し、太陽歯車７は出力軸２の基部２ａと共に回転する。
すると、太陽歯車７と噛み合う遊星歯車８が逆回転して、遊星歯車８と噛み合うリング歯車９を入力軸３と逆方向へ回転させようとする。
そして、リング歯車９に固定された出力軸支持部４３及び出力軸２の末端部２ｂを入力軸３と逆回りに回転させようとする力が働く。
【００４４】
第１モードでは、変速操作軸２８をニュートラル位置にすると、歯車５及び中間歯車４３を介して遊星歯車変速機４に伝達されて、入力軸３と同じ回転方向で変速された末端部２ｂの回転数と、無段変速機１及び出力軸２の基部２ａを介して遊星歯車変速機４に伝達されて、入力軸３と逆の回転方向で変速された末端部２ｂの回転数とがつりあい、走行車両が停止する。
第１モードにおいて、変速操作軸２８をニュートラルの位置から図の右方へ移動させて、図９に示すように、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅を狭く、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅を広くすると、入力側プーリ１１に巻回されたベルト１３の径が大きくなると共に、出力側プーリ１２に巻回されたベルト１３の径が小さくなって出力軸２の基部２ａの回転数が増大し、出力軸２の末端部２ｂが入力軸３と逆方向へ回転して、走行車両は後退する。
【００４５】
第１モードで、変速操作軸２８をニュートラルの位置から図の左方へ移動させ、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３の幅を広く、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３の幅を狭くすると、入力側プーリ１１に巻回されたベルト１３の径が小さくなると共に、出力側プーリ１２に巻回されたベルト１３の径が大きくなって出力軸２の基部２ａの回転数がニュートラル状態よりも減少し、出力軸２の末端部２ｂが入力軸３と同方向へ回転して、走行車両は前進する。
【００４６】
図１０及び図１１には、ｉｂの値を操作装置１４で変化させながら、第１モードにおける出力軸２の末端部２ｂの回転数を調べた結果を示す。
図１０は、リング歯車９の内歯数を６０、太陽歯車７の歯数を２０とし、入力軸３を１０００ｒｐｍで回転させたとき、ｉｇ＝１，ｉｇ＝２，ｉｇ＝３，ｉｇ＝４，ｉｇ＝５，ｉｇ＝６について調べた結果である。
この走行車両用変速装置では、ｉｇ＝３の場合、ｉｂ＝１．０にすると、出力軸２の末端部２ｂの回転数が０となり、ｉｂ＝０．５で後退最高速、ｉｂ＝２．０で第１モードにおける前進最高速となる。
また、図１１は、リング歯車９の内歯数を６４、太陽歯車７の歯数を３２とし、入力軸３を１０００ｒｐｍで回転させた場合の、ｉｇ＝１，ｉｇ＝２，ｉｇ＝３，ｉｇ＝４，ｉｇ＝５，ｉｇ＝６についての調査結果である。
【００４７】
第２のクラッチ機構１０と遊星枠３２とを係合し、第１のクラッチ機構６と歯車５の係合を外した第２モードでは、歯車５が入力軸３と共に回転しないので、入力軸３の回転が歯車５及び中間歯車４３を介して遊星歯車変速機４へ伝達させることはない。
一方、第２のクラッチ機構１０により出力軸２の基部２ａに対する回転が規制された遊星枠３２は、基部２ａと共に入力軸３と同方向へ回転し、遊星枠３２で支持された遊星歯車８も入力軸３と同じ方向へ公転する。
【００４８】
これに伴って、遊星歯車８に噛み合うリング歯車９は、遊星歯車８と共に回転し、リング歯車９に固定された出力軸支持部４３及び出力軸２の末端部２ｂが入力軸３と同方向へ回転する。即ち、第２モードでは、入力軸３と同方向へ回転する出力軸２の基部２ａの回転が、そのまま末端部２ｂの回転となり、走行車両は前進する。
そして、第２モードでは、変速操作軸２８を図の右方へ移動させて、入力側プーリ１１のベルト係合溝２３を狭めると共に、出力側プーリ１２のベルト係合溝２３を広げると、前進速度が増す。
【００４９】
第２の実施形態の走行車両用変速装置を用いると、第１モードにおける前進最高速にしてから第２モードに移行し、引き続き変速操作軸２８を逆方向に移動して第２モードにおける前進高速運転を行うことができる。
その他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様なので、同一部分に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
なお、第１及び第２の実施形態において、入力軸３の回転を遊星歯車変速機４に伝える回転伝達手段として、動力伝達用ベルトを用いることもできる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２に係る発明によれば、第１モードにおいて、前進、停止、後進を簡単に切り換えることができると共に、入力軸の回転数を変えることなく、前進時及び後進時に無段変速が可能であり、操作性が良い。
また、その他のモードでは、入力軸の回転と逆回りの回転が出力軸の末端部に伝達されないので、高速運転を行うことができる。
請求項３に係る発明によれば、入力軸と出力軸との距離変化、動力伝達手段の伸縮等による誤差が発生しても、走行車両を停止させるべく操作装置を特定の変速比に操作すると、制御装置によって正しい変速比になるよう自動的に修正して、確実に停止できる。
【００５１】
請求項４に係る発明によれば、ベルト係合溝及びベルトの断面形状により、ベルト係合溝の幅を変えるだけで、簡単に無段変速機の変速比を変更することが可能で、いっそう操作性が良好となる。
請求項５に係る発明によれば、入力側プーリ及び出力側プーリがベルトを押圧する力が大きくなって、入力軸の回転を確実に出力軸へ伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す走行車両用変速装置の後退最高速状態の断面図
【図２】無段変速機の前進最高速状態の断面図
【図３】操作装置の側面図
【図４】後退最高速でエンストが発生した時の操作方法を説明する操作装置の側面図
【図５】前進最高速時及び後退最高速時におけるベルトの位置を示す図
【図６】係合溝と従動部材との関係を示す展開図
【図７】第１の実施形態において、第１モードで無段変速機の変速比を変えた時の出力軸末端部の回転数変化を示す図
【図８】異なる遊星歯車変速機を用いた第１の実施形態において、第１モードで無段変速機の変速比を変えた時の出力軸末端部の回転数変化を示す図
【図９】第２の実施形態を示す走行車両用変速装置の断面図
【図１０】第２の実施形態において、第１モードで無段変速機の変速比を変えた時の出力軸末端部の回転数変化を示す図
【図１１】異なる遊星歯車変速機を用いた第２の実施形態において、第１モードで無段変速機の変速比を変えた時の出力軸末端部の回転数変化を示す図
【符号の説明】
１  無段変速機
２  出力軸
２ａ  出力軸の基部
２ｂ  出力軸の末端部
３  入力軸
４  遊星歯車変速機
５  歯車（回転伝達手段）
６  第１のクラッチ機構
７  太陽歯車
８  遊星歯車
９  リング歯車
１０  第２のクラッチ機構
１１  入力側プーリ
１２  出力側プーリ
１３  ベルト
１４  操作装置
１５  第１枠
１６  第２枠
１７，１７’  ブラケット
１８  ボルト
１９  対向面
２０  円筒部
２１  従動部材
２２  対向面
２３  ベルト係合溝
２４  張り出し筒
２４ａ  連結筒
２５  フランジ
２６  圧縮スプリング
２７  係合溝
２７ａ，２７ｂ  傾斜側面
２８  変速操作軸
２９  入力側操作アーム
３０  出力側操作アーム
３１  レバー
３２  遊星枠
３３  カバー
３４  第１クラッチ
３５  第２クラッチ
３６  係止穴
３７  中間ナット
３８  左側ナット
３９  右側ナット
４０  押圧バネ
４１  出力軸支持部
４２  外歯
４３  中間歯車
【図１】
0004164266.tif 000002
【図２】
0004164266.tif 000003
【図３】
0004164266.tif 000004
【図４】
0004164266.tif 000005
【図５】
0004164266.tif 000006
【図６】
0004164266.tif 000007
【図７】
0004164266.tif 000008
【図８】
0004164266.tif 000009
【図９】
0004164266.tif 000010
【図１０】
0004164266.tif 000011
【図１１】
0004164266.tif 000012