(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（２０）からの動力を、一方は変速のみを行う遊星歯車機構（１０）に伝え、他方は正逆転の切換と変速を行う油圧式無段変速装置（２１）に伝え、該油圧式無段変速装置（２１）の出力部と、前記遊星歯車機構（１０）の間に切換クラッチ（１３・１４）を配置して、該切換クラッチ（１３・１４）の一方を選択することにより、両者を合成、または油圧式無段変速装置（２１）の一方から出力するようにした油圧−機械式変速装置において、該油圧式無段変速装置（２１）のモータ出力軸（２６）の出力回転数を検出する手段であるセンサ（８１）と、合成出力軸（２７）上の合成出力回転数を検出する手段であるセンサ（８２）を設け、該センサ（８１・８２）を制御部（９０）に接続し、該制御部（９０）は、該モータ出力軸（２６）のセンサ（８１）により、該モータ出力軸（２６）の出力回転数を検出し、該制御部（９０）は、前記エンジン（２０）の回転数より求められる入力軸（２５）の回転数が、前記遊星歯車機構（１０）により変速され、更に前記センサ（８１）により検出したモータ出力軸（２６）の出力回転数が、該遊星歯車機構（１０）に加算されるため、この加算を加味して、前記合成出力軸（２７）に伝達される合成出力回転数を演算により求め、該モータ出力軸（２６）の出力回転数に対応する合成出力回転数の演算値と、該合成出力軸（２７）上のセンサ（８２）による、合成出力回転数の検出値を比較して、前記ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換クラッチ（１３・１４）、及び遊星歯車機構（１０）が介在する伝達系の異常を検出する構成としたことを特徴とする変速装置の異常検出装置。
【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−機械式変速機に関するものであり、特に、ミッションケース内の軸、ギヤ、クラッチ等に異常が発生した場合の検出手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジン動力を、一方は遊星歯車機構に伝え、他方は油圧式無段変速装置を介して遊星歯車機構に伝えて合成する構成のミッション装置が油圧−機械式変速機（以下ＨＭＴとする。）として同一出願人により提案されており、特願平１０−３０６０８２号、特願平１０−３０６０８６号等より出願済みである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、切換クラッチの操作により油圧式無段変速を行うＨＳＴモードと、油圧−機械式無段変速を行うＨＭＴモードとを切換えるように構成されており、この切換操作により、遊星歯車機構においてポンプ入力軸による回転出力にＨＳＴ変速後のモータ出力軸の出力を合成するように構成していた。このため、遊星歯車機構はＨＭＴのミッション装置において、重要な役割を果たす装置であり、また、ＨＳＴ・ＨＭＴモードの切換により負荷が掛かる場合がある為、高い信頼性が要求される。このため、構造自体の強化を図ることは勿論であるが、異常が発生した場合には的確に異常を検出する必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に課題を解決するための手段を説明する。
エンジン（２０）からの動力を、一方は変速のみを行う遊星歯車機構（１０）に伝え、他方は正逆転の切換と変速を行う油圧式無段変速装置（２１）に伝え、該油圧式無段変速装置（２１）の出力部と、前記遊星歯車機構（１０）の間に切換クラッチ（１３・１４）を配置して、該切換クラッチ（１３・１４）の一方を選択することにより、両者を合成、または油圧式無段変速装置（２１）の一方から出力するようにした油圧−機械式変速装置において、該油圧式無段変速装置（２１）のモータ出力軸（２６）の出力回転数を検出する手段であるセンサ（８１）と、合成出力軸（２７）上の合成出力回転数を検出する手段であるセンサ（８２）を設け、該センサ（８１・８２）を制御部（９０）に接続し、該制御部（９０）は、該モータ出力軸（２６）のセンサ（８１）により、該モータ出力軸（２６）の出力回転数を検出し、該制御部（９０）は、前記エンジン（２０）の回転数より求められる入力軸（２５）の回転数が、前記遊星歯車機構（１０）により変速され、更に前記センサ（８１）により検出したモータ出力軸（２６）の出力回転数が、該遊星歯車機構（１０）に加算されるため、この加算を加味して、前記合成出力軸（２７）に伝達される合成出力回転数を演算により求め、該モータ出力軸（２６）の出力回転数に対応する合成出力回転数の演算値と、該合成出力軸（２７）上のセンサ（８２）による、合成出力回転数の検出値を比較して、前記ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換クラッチ（１３・１４）、及び遊星歯車機構（１０）が介在する伝達系の異常を検出する構成としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について説明する。
【０００６】
図１は本発明にかかるＨＭＴのスケルトン図、図２はＨＳＴ及びミッション（前部）の断面展開図、図３はミッション（後部）の断面展開図である。
【０００７】
図１乃至図３において、油圧−機械式変速機（以下ＨＭＴとする）の構成について説明する。ＨＭＴはＨＳＴ（油圧式無段変速装置）２１および遊星歯車機構１０を備えるミッション３０により構成されている。図２に示すようにＨＳＴ２１はＨＳＴケース３１およびセンタセクション３２に内包される油圧ポンプ２２および油圧モータ２３を備えており、該センタセクション３２はミッション３０のケース３３に固設されている。
【０００８】
ＨＳＴ２１には駆動源であるエンジン２０からの動力を伝達する入力軸２５が挿嵌貫通されており、該入力軸２５には油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａおよびシリンダブロック２２ｂが挿嵌されている。該シリンダブロック２２ｂは入力軸２５に相対回動不能に挿嵌されており、入力軸２５とともにシリンダブロック２２ｂが駆動される構成になっている。該シリンダブロック２２ｂにはプランジャー２２ｃが複数摺動自在に配設されている。該プランジャー２２ｃの先端には前記可動斜板２２ａが当接しており、該可動斜板２２ａの傾斜角を調節することにより、油圧ポンプ２２の作動油の吐出量を調節可能に構成されている。油圧ポンプ２２により吐出された作動油はセンターセクション３２に設けられた油路を介して油圧モータ２３に送油される。そして、同様にシリンダブロック、プランジャ等より構成される油圧モータ２３を駆動させることによって、該油圧モータ２３のモータ出力軸２６の回転速度及び回転方向を制御する構成になっている。なお、本実施例では油圧ポンプを可変容量型としているが、油圧ポンプと油圧モータの両方を可変容量型とする構成でも本発明の実施は可能である。
【０００９】
次に、ミッション３０の構成について説明する。ミッション３０はミッションケース３３により被装されており、該ミッションケース３３には入力軸２５、モータ出力軸２６、合成出力軸２７、副変速軸２８、ＰＴＯ軸５３等が平行で前後方向に配設され、回動自在に支持されている。また、ミッションケース３３内には遊星歯車機構１０が設けられている。遊星歯車機構１０は後述するサンギヤ１、プラネタリーギヤ２、出力ギヤ３、キャリヤ４・５等より構成されている。
【００１０】
モータ出力軸２６には２つのギヤ１１・１２が遊嵌されており、該ギヤ１１・１２の間には油圧クラッチ１３・１４が介装されて、該油圧クラッチ１３・１４の何れか一方を接続させることにより、ギヤ１１・１２の何れか一方に動力が伝達される。前記入力軸２５はセンタセクション３２を貫通してミッションケース３３内に延設しており、該入力軸２５上に遊星歯車機構１０を有している。
【００１１】
入力軸２５の回転出力は、入力軸２５に対して相対回転不能に挿嵌されたサンギヤ１を回転駆動する。そして、サンギヤ１はプラネタリアギヤ２に刻設された２つのギヤの内の一方であるギヤ２ａに噛合し、さらに他方のギヤ２ｂは出力ギヤ３に噛合している。ここでプラネタリアギヤ２は、入力軸２５上に遊嵌されたキャリア４・５に挟まれるようにして回転自在に支持されるとともに、該キャリア４・５と一体となって回転する。また、キャリア５にはギヤ６が固設されており、前記モータ出力軸２６上のギヤ１１と噛合している。また、遊星歯車機構１０の出力ギヤ３は入力軸２５上に遊嵌されたパイプ軸７の前端部に形成されており、該パイプ軸７の後端にはギヤ８が相対回転不能に挿嵌されている。
【００１２】
以上の構成におけるＨＭＴの制御について説明する。まず、ＨＳＴモードの駆動系について説明する。ＨＳＴモードにおいては２つの油圧クラッチ１３・１４のうち、油圧クラッチ１４が接続される。これにより、モータ出力軸２６の回転出力はギヤ１１には伝達されずに、ギヤ１２のみを回転駆動する。
【００１３】
モータ出力軸２６とは平行に合成出力軸２７が配設されており、該合成出力軸２７上に固設されたギヤ１５が前記モータ出力軸２６のギヤ１２に噛合している。これにより、モータ出力軸２６の回転出力がギヤ１２・１５を介して合成出力軸２７に伝達される。合成出力軸２７はミッションケース３３内を後方に延設して、図３で示すように、合成出力軸２７の後部に２つのギヤ１７・１８を回転不能に挿嵌している。
【００１４】
また、合成出力軸２７には副変速軸２８が並設されており、該副変速軸２８にはギヤ６０・６１が遊嵌されており、該ギヤ６０・６１が前記ギヤ１７・１８に噛合して異なる回転数で駆動している。そして、副変速軸２８に設けられた副変速クラッチ６２を操作することにより、ギヤ６０・６１何れかの回転駆動力を副変速軸２８に伝達するのである。そして、該副変速軸２８の後端に刻設されたベベルギヤ６９を介して後輪ディファレンシャルに動力が伝達される。
【００１５】
また、副変速軸２８の前端部には２つのギヤ６３・６４が固設されており、該ギヤ６３・６４が前輪出力軸２９上に遊嵌されたギヤ６５・６６に噛合し、該ギヤ６５・６６を異なる回転数で駆動している。また、前輪出力軸２９上には２つの油圧クラッチ６７・６８が設けられており、該油圧クラッチ６７・６８のうち何れか一方を接続することにより、ギヤ６５・６６の何れか一方の回転駆動力を前輪出力軸２９に伝達するのである。
【００１６】
ＨＳＴモードにおいては、以上の駆動系により前輪及び後輪を駆動するものであるが、この駆動系においてはエンジン出力が前後輪にまで伝達されるまでの間に遊星歯車機構１０を経由しないモードとなっている。つまり、遊星歯車機構１０は空転しており、エンジン出力はＨＳＴ２１により変速された後、副変速されて前後輪に伝達されるのである。
【００１７】
次に、ＨＭＴモードの駆動系について説明する。ＨＭＴモードにおいては２つの油圧クラッチ１３・１４のうち、油圧クラッチ１３が接続される。これにより、モータ出力軸２６の回転出力はギヤ１２には伝達されずに、ギヤ１１のみを回転駆動する。そして、ギヤ１１は前記キャリア５に固設されたギヤ６に噛合しており、モータ出力軸２６の回転出力がキャリア５に伝達される。
【００１８】
また、入力軸２５の回転出力によりサンギヤ１が回転駆動しており、サンギヤ１の回転出力がプラネタリアギヤ２を介して出力ギヤ３を有するパイプ軸７を駆動する。つまり、プラネタリアギヤ２はサンギヤ１により回転駆動するとともに、キャリア５と一体となって回転するので、入力軸２５の回転出力と、ＨＳＴ２１による変速後のモータ出力軸２６の回転出力が合成されてパイプ軸７に伝達されるのである。
【００１９】
そして、パイプ軸７後端のギヤ８が前記合成出力軸２７のギヤ１６に噛合しているので、合成された出力がパイプ軸７から合成出力軸２７に伝達される。以降は、ＨＳＴモードと同様に副変速軸２８を経て前輪及び後輪を駆動するのである。以上の伝達系によりＨＭＴモードによる前輪及び後輪の駆動が行われる。
【００２０】
また、前記入力軸２５の後端はＰＴＯクラッチ４０を介してＰＴＯ入力軸４１に伝達される。ＰＴＯ入力軸４１の後端には３つのギヤ４２・４３・４４が相対回転不能に挿嵌され、それぞれＰＴＯ副変速軸４５に遊嵌されたギヤ４６・４７４８に噛合している。そしてＰＴＯ副変速クラッチ４９の操作により３段階に変速された出力が、ギヤ５０・５２を介して回転軸５１に伝達され、さらにギヤ５２・５４を介してＰＴＯ軸５３に伝達され、作業機等に動力を伝達するよう構成している。
【００２１】
次に、ＨＭＴモードにおける駆動系の異常検出手段について説明する。上述の如く、ＨＭＴモードにおいては、エンジン２０の動力を一方は入力軸２５より遊星歯車機構１０に伝達し、他方はＨＳＴ２１を介してモータ出力軸２６より遊星歯車機構１０に伝達して合成するよう構成している。そして、合成された出力回転数は前記合成出力軸２７に伝達されるが、本発明においては、この合成出力軸２７より下流側で検出される合成出力回転数、及び、前記モータ出力軸２６の回転数を検出することにより異常検出を行う。
【００２２】
図２に示すように、前記モータ出力軸２６の後端には回転数検出用のギヤ９が固設されており、該ギヤ９の近傍にはモータ出力軸２６出力回転数を検出する手段であるセンサ８１が設けられている。また、前記合成出力軸２７に固設されたギヤ１５には、合成出力軸２７の出力回転数を検出する手段であるセンサ８２が設けらている。ここで、ＨＭＴモードにおいては、モータ出力軸２６の出力回転数と、入力軸２５の出力回転数が遊星歯車機構１０において合成された後、合成出力軸２７に伝達される構成であるので、前記センサ８２は合成出力回転数を検出する手段となるのである。そして、図１に示すように該センサ８１・８２は、それぞれ制御部９０に接続されている。
【００２３】
そして、制御部９０はセンサ８１よりモータ出力軸２６の出力回転数を検出するとともに、この検出結果より合成出力回転数を演算するのである。つまり、エンジン回転数より求められる入力軸２５の回転数は、サンギヤ１、プラネタリアギヤ２、出力ギヤ３のギヤ比により変速されてパイプ軸７に伝達される。さらに、検出したモータ出力軸２６の出力回転数がギヤ１１・６のギヤ比により変速されてキャリア５に加算されるため、この加算を加味したパイプ軸７の回転数が求められるのである。そして、ギヤ８・１６のギヤ比より合成出力軸２７に伝達される合成出力回転数が演算により求められるのである。
【００２４】
また、前述の如く、合成出力軸２７にもセンサ８２が設けられているので、このセンサ８２により検出した合成出力回転数と、上記演算より求めた合成出力回転数とを比較するのである。そして、この比較によりそれぞれの合成出力回転数が異なる場合には、ＨＭＴ変速装置に異常が発生していることとなる。異常原因としては、前記クラッチ１３・１４の断接が正常に行われていない場合や、キャリア４・５が正常に駆動していない場合等が挙げられる。
【００２５】
本発明によれば、演算結果と検出結果の比較により、上述した何らかの異常原因により僅かな回転数にずれが生じた場合にも確実に異常判断を行うことができるのである。つまり、ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換を行うクラッチ１３・１４及び遊星歯車機構１０が介在する伝達系に発生した異常を検出可能に構成しているので、ＨＭＴ変速装置を構成する中核部分の異常を的確に検出することにより、変速装置の信頼性の向上を実現しているのである。
【００２６】
上述した実施例においては合成出力回転数の検出手段としてセンサ８２を合成出力軸２７に設ける構成としているが、このセンサ８２を前記前輪駆動軸２９に遊嵌されたギヤ６６等に設けることにより、前記副変速軸２８における合成出力回転数を検出する構成としてもよい。つまり、合成出力回転数の検出手段は合成出力軸２７より下流側に位置する何れかの軸に設ければよく、前記センサ８１の検出結果より演算で求めた合成出力回転数と、合成出力軸２７より下流側で検出される合成出力回転数とを比較すればよいのである。ただし、センサ８１の検出結果より行う演算においては、センサ８２をギヤ６６等に設けた場合には、副変速装置の変速比を加味する必要がある。
【００２７】
このようにセンサ８２を合成出力軸２７より下流側に設けることにより、ＨＭＴ変速装置に発生した異常を検出することが可能であり、また、前記副変速クラッチ６２等の異常も併せて検出することが可能である。さらに、後輪及び前輪の回転軸に、より近い位置で合成出力回転数を検出する構成となるので、車速の検出センサとして機能し、速度計としての利用が可能となるのである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、以下のような効果を奏するものである。
エンジン（２０）からの動力を、一方は変速のみを行う遊星歯車機構（１０）に伝え、他方は正逆転の切換と変速を行う油圧式無段変速装置（２１）に伝え、該油圧式無段変速装置（２１）の出力部と、前記遊星歯車機構（１０）の間に切換クラッチ（１３・１４）を配置して、該切換クラッチ（１３・１４）の一方を選択することにより、両者を合成、または油圧式無段変速装置（２１）の一方から出力するようにした油圧−機械式変速装置において、該油圧式無段変速装置（２１）のモータ出力軸（２６）の出力回転数を検出する手段であるセンサ（８１）と、合成出力軸（２７）上の合成出力回転数を検出する手段であるセンサ（８２）を設け、該センサ（８１・８２）を制御部（９０）に接続し、該制御部（９０）は、該モータ出力軸（２６）のセンサ（８１）により、該モータ出力軸（２６）の出力回転数を検出し、該制御部（９０）は、前記エンジン（２０）の回転数より求められる入力軸（２５）の回転数が、前記遊星歯車機構（１０）により変速され、更に前記センサ（８１）により検出したモータ出力軸（２６）の出力回転数が、該遊星歯車機構（１０）に加算されるため、この加算を加味して、前記合成出力軸（２７）に伝達される合成出力回転数を演算により求め、該モータ出力軸（２６）の出力回転数に対応する合成出力回転数の演算値と、該合成出力軸（２７）上のセンサ（８２）による、合成出力回転数の検出値を比較して、前記ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換クラッチ（１３・１４）、及び遊星歯車機構（１０）が介在する伝達系の異常を検出する構成としたので、演算結果と、検出結果の比較により僅かな回転数にずれが生じた場合にも確実に異常判断を行うことができるのである。
また、ＨＳＴモードとＨＭＴモードの切換クラッチ及び遊星歯車機構が介在する伝達系の異常を検出するよう構成され、ＨＭＴ変速装置を構成する中核部分の異常を的確に検出することにより、変速装置の信頼性の向上を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるＨＭＴのスケルトン図である。
【図２】  ＨＳＴ及びミッション（前部）の断面展開図である。
【図３】  ミッション（後部）の断面展開図である。
【符号の説明】
１０  遊星歯車機構
１３  油圧クラッチ
１４  油圧クラッチ
２１  ＨＳＴ
２５  入力軸
２６  モータ出力軸
２７  合成出力軸
８１  センサ
８２  センサ
９０  制御部
【図１】
0004347963.tif 000002
【図２】
0004347963.tif 000003
【図３】
0004347963.tif 000004