JPH05126233A - 機械油圧式変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法や重量が余り大きくなく、しかも変速範
囲の大きい機械油圧式変速機を提供すること。 【構成】 出力軸１０に変速範囲を拡大する変速機構７
０を連結すると共に、クラッチ２０,２３,２６を共に切
った状態で上記変速機構７０を切り換える変速機構制御
手段を設ける。変速機構７０は切り換え時に負荷がかか
らないので、小型軽量の常時かみ合い式変速機構や等速
かみ合い式変速機構あるいは摺動式変速機構を使用で
き、装置全体の寸法、重量をあまり大きくすることなく
変速範囲の拡大ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機械油圧式変速機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】変速機(トランスミッション)には動力を
静油圧により伝達するハイドロ・スタティック・トラン
スミッション(ＨＳＴ)があるが、一般に動力の伝達を静
油圧により行うよりは機械的に行う方が効率がよいた
め、ＨＳＴに機械的差動装置を加えて見掛けの油圧馬力
を小さくし効率を改善したハイドロ・メカニカル・トラ
ンスミッション(ＨＭＴ)が開発されている。しかし、こ
のＨＭＴは低速回転域で不安定であり動力伝達効率も悪
く、また、ゼロ回転付近の制御が困難であり、逆転は可
能であるが、不安定で、動力伝達効率は更に悪いといっ
た欠点がある。そこで、このようなＨＭＴの欠点を補う
ものとして、低速域はハイドロ・スタティック・モード
(ＨＳモード)により動力を伝達し、中高速域ではハイド
ロ・メカニカル・モード(ＨＭモード)により動力を伝達
するようにしたデュアル・モード・トランスミッション
(ＤＭＴ)が開発されている。

【０００３】このようなＤＭＴとしては、例えば、図２
に示すようなものがある。この機械油圧式変速機は、入
力軸１にギア２,３を介して連結されたＨＳＴ４と、こ
のＨＳＴ４にギア５,６、環状ギアアーム７を介して接
続されると共に、ギア８,９を介して出力軸１０を連結
した遊星歯車機構１１と、この遊星歯車機構１１に動力
を伝達する動力伝達軸１２と、上記ＨＳＴ４の可変ユニ
ット軸１５に嵌合したギア１６によってギア１７を介し
て上記入力軸１と同一回転方向に駆動されるクラッチア
ーム１８と、このクラッチアーム１８と動力伝達軸１２
を連結するクラッチ２０と、入力軸１によってギア２,
ギア２１を介して上記入力軸１と逆回転方向に駆動され
るクラッチ軸２２と、このクラッチ軸２２と動力伝達軸
１２を連結するクラッチ２３と、上記ギア６を上記遊星
歯車機構１１の太陽ギア軸２５に連結するクラッチ２６
を備えている。上記ＨＳＴ４は、可変油圧ユニット３１
と固定油圧ユニット３２とを備え、可変油圧ユニット３
１の斜板３３の角度を制御ハンドル３５で制御して、可
変油圧ユニット３１から固定油圧ユニット３２に出力さ
れる流体の流れの方向と流量を変えることにより、固定
油圧ユニット３２の回転方向及び回転速度を制御するよ
うになっている。すなわち、制御ハンドル３５を中立位
置から正転最大ストローク位置３６まで動かすことで固
定油圧ユニット３２の正転方向の回転速度を上げ、制御
ハンドル３５を中立位置から逆転最大ストローク位置３
７まで動かすことで固定油圧ユニット３２の逆方向の回
転速度を上げるようになっている。上記遊星歯車機構１
１は、環状ギアアーム７と連結した環状ギア４１と、こ
の環状ギア４１と歯合する遊星ギア４２と、上記動力伝
達軸１２に嵌合すると共に上記遊星ギア４２を回転自在
に支持する遊星キャリア４３と、上記遊星ギア４２に歯
合すると共に上記太陽ギア軸２５に嵌合した太陽ギア４
４を備えている。上記クラッチ２０、２３、２６は、上
記制御ハンドル３５がそれぞれ正転最大ストローク位置
３６,逆転最大ストローク位置３７においてリミットス
イッチ５１,５２を押すことによって制御される。すな
わち、図３に示すように、前後進切換スイッチ５０が前
進側５０ａに入った状態では、制御ハンドル３５が中立
位置からリミットスイッチ５１を押すまでの間は、ソレ
ノイド２０ｓは非励磁、ソレノイド２６ｓは励磁状態に
あり、クラッチ２０,２３が「切」、クラッチ２６が
「入」の状態にある。制御ハンドル３５がリミットスイ
ッチ５１を押すと、ソレノイド２０ｓは励磁され、ソレ
ノイド２６ｓは非励磁状態になり、クラッチ２０が
「入」、クラッチ２３,２６が「切」の状態となる。制
御ハンドル３５で再びリミットスイッチ５１を押すと、
ソレノイド２６ｓが再び励磁され、ソレノイド２０ｓが
非励磁状態になり、クラッチ２０が「切」、クラッチ２
６が「入」の状態となる。一方、前後進切換スイッチ５
０が後進側５０ｂに入った状態では、制御ハンドル３５
が中立状態からリミットスイッチ５２を押すまでの間
は、ソレノイド２３ｓは非励磁、ソレノイド２６ｓは励
磁状態にあり、クラッチ２０,２３が「切」、クラッチ
２６が「入」の状態にある。制御ハンドル３５がリミッ
トスイッチ５２を押すと、ソレノイド２３ｓは励磁さ
れ、ソレノイド２６ｓは非励磁状態になり、クラッチ２
３が「入」、クラッチ２０,２６が「切」の状態とな
る。制御ハンドル３５が再びリミットスイッチ５２を押
すと、ソレノイド２６ｓが再び励磁され、ソレノイド２
３ｓが非励磁状態になり、クラッチ２３が「切」、クラ
ッチ２６が「入」の状態となる。

【０００４】この変速機は以下のように動作する。すな
わち、入力軸１が原動機(図示せず)により定格速度で回
転され、制御ハンドル３５が中立位置にあり、前後進切
換スイッチ５０が前進側５０ａにある状態では、クラッ
チ２０,２３が「切」、クラッチ２６が「入」の状態に
あり、固定油圧ユニット３２は回転しないために、出力
軸１０は回転せず、車両は停止した状態にある。この状
態から制御ハンドル３５を正転最大ストローク位置３６
に向けて動かし始めると、固定油圧ユニット３２は正方
向に回転し、その回転はギア５,６、第３クラッチ２
６、太陽ギア軸２５、ギア８,９を介して出力軸１０に
伝達される。制御ハンドル３５をリミットスイッチ５１
を押す位置まで動かすと、ソレノイド２０ｓが励磁さ
れ、ソレノイド２６ｓが非励磁状態となって、クラッチ
２０が「入」、クラッチ２３,２６が「切」の状態とな
る。このＨＭモードにおいては、エンジン出力はクラッ
チ２０、動力伝達軸１２を介して遊星歯車機構１１の遊
星キャリア４３に機械的に伝達されると共に、ＨＳＴ４
を介して環状ギア４１に油圧的に伝達される。そして、
太陽ギア４４の回転速度は、遊星キャリア４３の回転速
度と、環状ギア４１の回転速度の合成された速度とな
る。この状態から制御ハンドル３５を中立位置の方向に
動かすと、可変油圧ユニット３１の容量が減少し、固定
油圧ユニット３２の速度が低下し、従って環状ギア４１
の回転速度が低下し、太陽ギア４４の回転速度が増加
し、出力軸１０の回転数が増加していく。制御ハンドル
３５が再び中立位置にくると、固定油圧ユニット３２の
速度はゼロとなり、原動機の動力は殆ど全て、クラッチ
２０から遊星歯車機構１１を経て機械的に出力軸に伝達
され、最高の効率が得られる。次に、制御ハンドル３５
を中立位置から逆転最大ストローク位置３７に向けて動
かすと、可変油圧ユニット３１のストロークが逆方向に
増加し、固定油圧ユニット３２が逆方向に回転して、出
力軸１０の回転速度は更に増加していくのである。固定
油圧ユニット３２の速度が逆方向に最大になったとき、
車両は最大速度に達する。

【０００５】車両を後進させる場合は、前後進切換スイ
ッチ５０を後進側５０ｂに入れ、制御ハンドル３５を中
立位置から逆転最大ストローク位置３７に向けて動か
す。この状態では、クラッチ２０,２３が「切」、クラ
ッチ２６が「入」の状態にあるＨＳモードにあり、固定
油圧ユニット３２が逆方向に回転し、この固定油圧ユニ
ット３２の回転速度に比例した出力軸の回転速度が得ら
れる。制御ハンドル３５が逆転最大ストローク位置３７
に達してリミットスイッチを押すと、ソレノイド２３ｓ
が励磁、ソレノイド２０ｓ，２６ｓが非励磁の状態とな
って、クラッチ２３が「入」、クラッチ２０,２６が
「切」の状態のＨＭモードに切り替わる。この状態で制
御ハンドル３５を中立位置に向けて動かすと、可変油圧
ユニット３１のストロークが低下し、固定油圧ユニット
３２の回転速度が低下して、出力軸１０の回転速度が増
大し、車両の後進方向の速度が増大する。そして、制御
ハンドル３５を更に動かして、中立位置から正転最大ス
トローク位置に向けて動かすと、固定油圧ユニット３２
は正方向に回転し、出力軸１０の回転速度が更に増大す
る。固定油圧ユニット３２の速度が正方向に最大になっ
たときに、出力軸１０の逆方向に最大となり、車両は最
大後進速度に達する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
機械油圧式変速機は、可変油圧ユニット３１の斜板３３
の角度の変化だけで変速を行っているので変速範囲が小
さく、低速で高トルクが必要（すなわち大きな牽引力が
必要）でしかも最高速度の大きい車両には適していない
という問題があった。このような車両に適するようにす
るためには、ＨＳＴ部の容量を大きくするか、機械的伝
達系統を複数系統にしたマルチモードトランスミッショ
ンとする方法があるが、前者は油圧部分が大きくなって
効率が低下し、コストアップにもなるという欠点があ
り、後者は遊星歯車機構やクラッチ、ギア等が非常に多
数必要で、切換装置も複雑となり、コストアップにもな
るという欠点がある。そこで、従来、図４に示すよう
に、図２のＤＭＴと同じ小容量のＤＭＴの出力側に有段
の変速機構６０を設け、走行中にこの変速機構６０を切
り換えるようにすることにより、ＤＭＴの変速範囲を拡
大するようにしている。この変速機構６０は、出力軸６
１に固着された小径の歯車６２と歯合する大径の歯車６
３をＤＭＴの出力軸１０に連結する湿式多板クラッチ６
４と、出力軸６１に固着された大径の歯車６５と歯合す
る小径の歯車６６をＤＭＴの出力軸１０に連結する湿式
多板クラッチ６７を備えている。湿式多板クラッチ６
４,６７を用いたのは走行中における切り換え時のショ
ックをできるだけ少なくするためである。しかしなが
ら、ＤＭＴの出力軸１０を出てからのトルクは大きいた
めに大容量の湿式多板クラッチが必要となり、従って変
速機構６０が大形となり、変速機全体の寸法・重量が大
きくなるという欠点がある。そこで、この発明の目的
は、寸法や重量が余り大きくなく、しかも変速範囲の大
きいＤＭＴを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、入力軸１と出力軸１０を第１クラッチ
２０,２３と遊星歯車機構１１を介して連結すると共
に、上記入力軸１によって回転駆動される可変油圧ユニ
ット３１と、上記可変油圧ユニット３１の吐出流によっ
て回転駆動される固定油圧ユニット３２を設け、更に、
上記固定油圧ユニット３２によって駆動されると共に上
記遊星歯車機構１１の環状歯車４１と連結した制御歯車
６と、上記制御歯車６と上記出力軸１０を連結する第２
クラッチ２６を設けてなる機械油圧式変速機であって、
上記出力軸１０に変速範囲を拡大する変速機構７０を連
結すると共に、上記第１クラッチ２０,２３と第２クラ
ッチ２６を共に切った状態で上記変速機構７０を切り換
える変速機構制御手段を設けたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記構成において、通常の変速動作は、第１ク
ラッチ２０,２３または第２クラッチ２６のいずれか一
方を入れた状態で、可変油圧ユニット３１の吐出流量を
制御することによって行う。可変油圧ユニット３１の制
御による変速範囲を越えて変速する場合は、第１クラッ
チ２０,２３と第２クラッチ２６を共に切った状態で、
変速機構制御手段により変速機構７０を切り換え、その
後、第１クラッチ２０,２３または第２クラッチ２６を
入れる。このように、第１クラッチ２０,２３と第２ク
ラッチ２６を共に切った状態で変速機構７０を切り換え
るので、変速機構７０には切り換え時に負荷がかからな
いため、変速機構７０として、常時かみ合い式変速機構
や等速かみ合い式変速機構あるいは摺動式変速機構など
の、湿式多板クラッチを用いたものに比べて小型、軽量
のものを用いることができ、装置全体を小型、軽量にす
ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１はこの発明の一実施例の構成図である。
図１において、図２と同一構成部は説明を省略し、異な
る部分を以下に説明する。このＤＭＴは図２のＤＭＴと
同じ小容量のＤＭＴの出力側に２段の常時かみ合い式変
速機構７０を設け、この変速機構７０を切り換えること
により、ＤＭＴの変速範囲を拡大するようにしている。
この変速機構７０は、出力軸７１に固着された小径の歯
車７２と歯合する大径の歯車７３と、出力軸７１に固着
された大径の歯車７４と歯合する小径の歯車７５を、ド
グ・クラッチ７６によりＤＭＴの出力軸１０に切換連結
するようになっている。このドグ・クラッチ７６の制御
装置(図示せず)は、クラッチ２０,２３,２６の制御装置
(図示せず)からの信号をうけて、クラッチ２０,２３,２
６がすべて「切」の状態にあるときのみドグ・クラッチ
７６を切り換えることができるようになっている。図１
は低速で高トルクが必要（大きな牽引力が必要）な場合
を図示し、ドグ・クラッチ７６を歯車７５側に入れた状
態にし、上述したように、前進低速あるいは後進低速の
場合はクラッチ２０,２３を「切」、クラッチ２６を
「入」に、前進高速の場合はクラッチ２３,２６を
「切」、クラッチ２０を「入」に、後進高速の場合はク
ラッチ２０,２６を「切」、クラッチ２３を「入」にそ
れぞれして、制御ハンドル３５を操作することにより行
う。そして、走行中に更に高速が必要な塲合は、クラッ
チ２０,２３,２６を切った後、ドグ・クラッチ７６を歯
車７３側に切り換え、そのあとでクラッチ２０,２３,２
６のいずれかを入れる。

【００１０】このように、クラッチ２０,２３,２６を切
った状態で変速機構７０を切り換えるので、変速機構７
０には切り換え時に負荷がかからないため、変速機構７
０として、小型、軽量の常時かみ合い式変速機構を用い
ることができ、装置全体を小型、軽量にすることができ
るのである。また、クラッチ２０,２３,２６は湿式多板
クラッチが用いられており、また、図４のクラッチ６
４,６７に比べて、ショックの伝わる車輪からより遠い
位置にあるため、小さなショックで円滑に入り切りをす
ることができる。

【００１１】本実施例では、変速機構７０として常時か
み合い式変速機構を用いたが、より円滑な変速をするた
めに等速かみ合い式変速機構を用いることができる。こ
の等速かみ合い式変速機構も従来の湿式多板クラッチを
用いたものに比べればはるかに小型軽量でありコストも
安い。またより簡単な切り換えを行うために摺動式変速
機構を用いることができる。また、変速機構７０として
２段変速のものを用いたが３段変速以上のものについて
も同様の効果がある。また、本実施例は、クラッチ２０
および２３を設けて前後進共ＨＭモードにより動力伝達
を行うＤＭＴについて述べたが、クラッチ２３を設けず
に前進のみＨＭモードにより動力伝達を行うＤＭＴにつ
いても同様のことが言える。また、クラッチ２０または
２３を遊星歯車機構１１の入力側に設けたＤＭＴについ
て述べたが、これらを遊星歯車機構１１の出力側に設け
たＤＭＴについても同様のことがいえる。

【００１２】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の機
械油圧式変速機は、入力軸１と出力軸１０を第１クラッ
チ２３と遊星歯車機構１１を介して連結すると共に、上
記入力軸１によって回転駆動される可変油圧ユニット３
１と、上記可変油圧ユニット３１の吐出流によって回転
駆動される固定油圧ユニット３２を設け、更に、上記固
定油圧ユニット３２によって駆動されると共に上記遊星
歯車機構１１の遊星歯車４２と歯合する制御歯車６,４
１と、上記制御歯車６,４１と上記出力軸１０を連結す
る第２クラッチ２６を設けてなる機械油圧式変速機にお
いて、上記出力軸１０に変速範囲を拡大する変速機構７
０を連結すると共に、上記第１クラッチ２３と第２クラ
ッチ２６を共に切った状態で上記変速機構７０を切り換
える変速機構制御手段を設けるようにしているので、常
時かみ合い式変速機構や等速かみ合い式変速機構あるい
は摺動式変速機構などの小型、軽量の変速機構を用いて
変速範囲を拡大することができ、油圧ユニット部の容量
を大きくして変速範囲を拡大するようにしたものに比べ
て動力伝達効率がよく、しかも小型軽量にでき、また、
機械的伝達系統を複数にして変速範囲を拡大するように
したものに比べて、小型軽量で、しかも部品点数がすく
なく、従って摩耗部品がすくなく保守点検が容易とな
り、また、湿式多板クラッチを用いた変速機構を用いて
変速範囲を拡大するようにしたものに比べて小型軽量に
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】 従来の機械油圧式変速機の概略構成図であ
る。

【図３】 上記従来の機械油圧式変速機の前後進切換と
モード切換を行う回路図である。

【図４】 上記従来の機械油圧式変速機に湿式多板クラ
ッチを用いた変速機構を追加して変速範囲を拡大した変
速機の概略構成図である。

【符号の説明】

１…入力軸、６…制御ギア、１０…出力軸、１１…遊星
歯車機構、２０,２３,２６…クラッチ、３１…可変油圧
ユニット、３２…固定油圧ユニット、４１…環状ギア、
７０…変速機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸(１)と出力軸(１０)を第１クラッ
   チ(２０,２３)と遊星歯車機構(１１)を介して連結する
   と共に、上記入力軸(１)によって回転駆動される可変油
   圧ユニット(３１)と、上記可変油圧ユニット(３１)の吐
   出流によって回転駆動される固定油圧ユニット(３２)を
   設け、更に、上記固定油圧ユニット(３２)によって駆動
   されると共に上記遊星歯車機構(１１)の環状歯車(４１)
   と連結した制御歯車(６)と、上記制御歯車(６)と上記出
   力軸(１０)を連結する第２クラッチ(２６)を設けてなる
   機械油圧式変速機であって、 上記出力軸(１０)に変速範囲を拡大する変速機構(７０)
   を連結すると共に、上記第１クラッチ(２０,２３)と第
   ２クラッチ(２６)を共に切った状態で上記変速機構(７
   ０)の切り換えを行う変速機構制御手段を設けたことを
   特徴とする機械油圧式変速機。