JPS6159059A - 流体機械式変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 木発明は、効率の高い無段変速機として各種の産業分野
で広く利用回部な流体機械式変速機に関するものである
。

［従来の技術］ 流体ポンプ／モータを用いた無段変速機として、いわゆ
る流体圧伝動装置（）（ＳＴ）が知られている。しかし
ながら、このものは、無段変速性に優れてはいるが、効
率が必ずしも良くなく、速度範囲も満足でない。そのた
め、かかるＨＳＴと差動歯車機構とを併用し５動力の伝
達をＨＳＴと差動歯車機構とに分押させることにより、
前記Ｈ３Ｔの無段変速性と、歯車伝動の高効率性とを共
に発揮させ得るようにした流体機械式変速機（ＨＭＴ）
が開発され公表されている（参考文献、油圧工学（石原
智男編　朝倉書房）、ピストンポンプモータの理論と実
ＶＡ（石原貞男著　コ　ロ　す社））。また、木発明の
発明者らによって、第３図に示すようなシンプルなＨＭ
Ｔの開発も進められている。しかして、このＨＭＴや１
１０述の公知なＨＭＴは、流体ポンプ／モータの容量を
変化させるだけでなく、低速モートと高速モードとの切
換えにより、広範囲な速度域で高効率化を図り得るよう
に工夫されているが、このようなものでは。

後述するように、高速モードにおける効率の低下が問題
となる。

［発明が解決しようとする間厘点コ 本発明の目的とするところは、このようなモード切換機
構を備えた流体機械式変速機の有している問題、つまり
、高速モードにおいて効率が低下するという問題を簡屯
な構成により確実に解消す　。

ることにある。

また、本発明の他の目的は、高速モートにおいて流体ポ
ンプ／モータに不要な高′ａ＠転が弾要されて機器の寿
命の低下および発熱、騒音という問題を解消することに
ある。

［問題を解消するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、第１、第２、
第３の入出力端を有しその第１の入出力端と第２の入出
力端との間を通過する低速側の機械式伝動系または第１
の入出力端と第３の入出力端との間を通過する高速側の
機械式伝動系を形成する差動機構と、この差動機構の第
２の入出力端に一方の流体ポンプ／モータの入出力軸を
接続するとともに前記第３の入出力端に他方の流体ポン
プ／モータの入出力軸を接続しこれら両ポンプ／モータ
によって可変速の流体式伝動系を形成する流体伝動機構
と、　ｒ？ｉ？記低速側の機械式伝動系を介して入力側
と出力側とが連結される低速モードまたは前記高速側の
機械式伝動系を介して入力側と出力側とが１！！結され
る高速モードのいずれかをｄ４択するモード切換機構と
、前記高速モードにおける所定の高速側領域で低速で作
動している流体ポンプ／モータの入出力軸を強制的に口
・ンクするための口、りは構とを具備してなるものにし
たことを特徴とするものである。

また、前述の他の目的をも達成するために、前記各構成
に、さらに、ロック機構を働いている際に高速で作動し
ている側の流体ポンプ／モータの入出力軸を前記差りＪ
機構から切り離すためのクラッチ機構なる要件を付加し
たものである。

［作用］ 低速モードでは、差動機構の第１の入出力端と第２の入
出力端との間を通過する低速側の機械式伝動系を介して
入力側と出力側とが連結され、入力される動力の一部が
この機械式伝動系を通して出力される。また、残りの動
力は、流体伝動機構により形成される流体式伝動系を通
して出力側へ導かれるが、この場合、−刃側の流体ポン
プ／モータがモータとして（動くとともに、他方側の流
体ポンプ／モータがポンプとしての機能を発揮する。

また、高速モードでは、差動機構の第１の入出力端と第
３の入出力端との間を通過する高速側の機械式伝動系を
介して入力側と出力側とが連結され、人力される動力の
一部がこの機械式伝動系を通して出力される。また、残
りの動力（±、流体伝動機構により形成される流体式伝
動系を通して出力側へ導かれるが、この場合、１１１記
各流体ポンプ／モータのポンプおよびモータとしての役
割が。

先程とは入れ替わる。そして、この高速モードにおける
所定の高速側領域でロック機構を作動させ、ポンプとし
て作動している側の流体ポンプ／モータの入出力軸をロ
ックすると、入力される全ての動力がｔｉｎ記機械式伝
動系を通して出力されることになり、流体伝動機構はそ
の機能を完全に停止卜する。この場合に、クラ−２チ機
構を非伝動位置に切換えて高速で作動している側の流体
ポンプ／モータの入出力軸を前記差動機構から機械的に
切離せば、該流体ポンプ／モータが高速で空転するのも
防止される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参１１
にして説明する。

本発明に係る流体機械式変速機は、第１図に概略的に示
すように、第１．第２．第３の入出力端１．２．３を有
しその第１の入出力端１と第２の入出力端２どの間を通
過する低速側の機械式伝動系ａまたは第１の入出力端ｌ
と第３の入出力端３との間を通過する高速側の機械式伝
動系すを形成する差動機構４と、この差動機構４の第２
の入出力端２に固定容量形の流体ポンプ／モータ５の入
出力軸５ａを接続するとともに前記第３の入出力端３に
可変容量形の流体ポンプ／モータ７の入出力＠７ａを接
続しこれら両ポンプ／モータ５．７によって可変速の流
体式伝動系Ａ、Ｂを形成する流体伝動機構８と、前記低
速側の機械式伝動系ａを介して入力端と出力側とが連結
される低速モードまたは前記高速側の機械式伝動系すを
介して入力側と出力側とが連結される高速モードのいず
れかを選択するモード切換機構９と、一方の流体ポンプ
／モータ５の入出力軸５ａを強制的にロックするための
ロック機構１１と、このロック機構１１を働いている際
に他方の流体ポンプ／モータ７の入出力軸７ａを前記差
動機構４から切り雑すためのクラッチ機構１２とを具備
してなる。

差動機構４は１円周方向に等配に設けた複数のプラネタ
リギヤ４ａの内側にサンギヤ４ｂを配設するとともに、
外側にリングギヤ４ｃを噛合させてなる遊♀山車式のも
のである。そして、前記各プラネタリギヤ４ａを！ｈ承
するギヤリテーナ４ｄの中心部を＋ｉｉＪ記第１記入１
力端ｌとし、この入出力端１に入力軸１３を設けている
。また、前記サンギヤ４ｂの支−ｋｌ　４６を前記ｆｆ
ｒ、　２の入出力端２とし、この入出力端２にギヤ１４
を固着している。

さらに、前記リングギヤ４ｃのボス部４ｆを前記：ｆｒ
Ｊ３の入出力端３とし、この入出力端３にギヤ１５を設
けている。

また、前記流体伝動機構８は、前記固定容量形の流体ポ
ンプ／モータ５と、可変容量形の流体ポンプ／モータ７
とを通常のＨ５Ｔと同様に液圧回路１６を介して直列に
接続したものであり、前記流体ポンプ／モータ５の入出
力軸５ａを前記サンギヤ４ｂの支軸４ｅに連結するとと
もに、前記流体ポンプ／モータ７の入出力軸７ａをギヤ
１７を介して前記リングギヤ４ｃに津結している。

また、前記モード切換機構９は、前記第２の入出力端２
のギヤ１４に噛合する低速ギヤ１８と出力軸１９との間
に低速クラッチ２１を介設するとともに、前記第３の入
出力端３のギヤ１５に噛合する高速ギヤ２２と前記出力
軸１９との間に高速クラッチ２３を介設したものである
。

また、前記ロック機構１１は、後述するように、前記高
速モードにおける所定の高速側領域で極低速で作動して
いる流体ポンプ／モータ５の入出力軸５ａを強制的にロ
ックするためのもので、前記入出力軸５ａと固定部材２
４とを係脱させ得るようにした構成、つまり１通常のい
わゆるブレーキ機構と同様な構成をなしている。

さらに、前記クラ−７千機構１２は、常時は前記流体ポ
ンプ／モータ７の入出力＠ｈ７ａとギヤ１７とを接続し
ておくように設定されており、切換指令を受けた場合に
だけ前記入出力軸７ａと前記ギヤ１７とを切り離すよう
になっている。

そして、この実施例では、前記差動機構４の第１の入出
力端ｌに設けた入力軸１３にエンジン等からの回転動力
が入力されるとともに、前記モード切換機構９を介して
前記差動ＪｊＪｔ構４のｆｊＳ２または第３の入出力端
２．３に接続される出力軸１３から回転動力が出力され
車両の駆動輪等に伝達されるようになっている。

次いで、この実施例の作動を説明する。

低速クラッチ２１をつなぎ高速クラッチ２３を解除した
低速モードでは、前記差動機構４の第１の入出力端ｌと
第２の入出力端２との間を通過する低速側の機械式伝動
系ａを介して入力側と出力側とが連結され、入力された
動力の一部がこの機械式伝動系ａを通して出力軸１９に
直接に伝達される。このとき、前記可変容量形の流体ポ
ンプ／モータ７はポンプとして機能し、前記固定容量形
の流体ポンプ／モータ５はモータとして働く、すなわち
、前記差動機構４の第３の入出力端３の回転力が前記可
変容量形波体ポンプ／モータ７と前記固定容着膨流体ポ
ンプ／モータ５との間に形成される流体式伝動系Ａを通
して前記出力軸１９に伝えられる。そして、この低速モ
ードにおいては、前記可変容量形波体ポンプ／モータ７
の容量を増加させていくことによって前記入力軸１３の
回転速度に対する前記出力軸１９の回転速度が増大して
いくことになる。換言すれば、前記可変容量形の流体ポ
ンプ／モータ７の容量が零の場合には、差動機構４の第
３の入出力端３が略空転状態になるため、該差動機構４
の第２の入出力端２に接続した出力軸１９は略停止ヒし
ている。そして、前記流体ポンプ／モータ７の容量を増
大させていくのに伴なって、前記第３の入出力端３の回
転速度が相対的に減少し、第２の入出力端２の回転速度
が相対的に増大していくことになる。

そして、前記第２の入出力端２と前記第３の入出力端と
の回転速度が等しくなった時点で前記モード切換機構９
のクラフチ２１．２３を切換える。つまり、前記低速ク
ラッチ２１を解除するとともに高速クラッチ２３を接続
状態にして高速モードに切換える。

この高速モードでは、前記差Ｒｈ槻機構の第１の入出力
端ｌと第３の入出力端３との間を通過する機械式伝動系
すが形成され、入力された動力の一部がこの機械式伝動
系すを通して出力軸１９に直接に伝達される。このとき
、前記可変容量形の流体ポンプ／モータ７はモータとし
て機能し、前記固定容量形の流体ポンプ／モータ５はポ
ンプとして働く、すなわち、前記差動機構４の第２の入
出力端２の回転力が前記固定容着膨流体ポンプ／モータ
５と前記可変容量形波体ポンプ／モータ７との間に形成
される流体式伝動系Ｂを通して前記出力軸１９に伝えら
れる。そして、この高速モードにおいては、前記可変容
量形波体ポンプ／モータ７の容量を、減少させていくこ
とによって前記入力軸１３の回転速度に対する前記出力
軸１９の回転速度が増大していくことになる。換言すれ
ば、モータとして作動している前記流体ポンプ／モータ
７の容量を減少させていくことによって、第３の入出力
３の回転速度が相対的に増大し、第２の入出力端２の回
転速度が相対的に減少することになる。

以−ヒの作動は、ｆ５３図に示すもの（第１図に示すも
のと同一の部分には同一の記号を付して説明を省略しで
ある）についても同様にあてはまるわけであるが、第３
図に示すものでは、前述したように高速モードにおける
効率の低下が問題となる。すなわち、高速モードにおい
て、前記流体ポンプ／モータ７の容量を減少させていく
と、前述のように入力軸１３の回転速度に対する前記出
力軸１９の回転速度が高くなっていくが、それが限界に
近づく高速側の領域においては、ポンプとして作動する
固定容量形の流体ポンプ／モータ５の吐出量が非常に減
少し、モータとして働く可変容量形の流体ポンプ／モー
タ７は低容量で高速運転されることになる。このとき、
前記流体ポンプ／モータ７によるモータ出力は殆ど実出
力を負担しないばかりか、この流体伝動機構８部分の作
動がエネルギロスを発生させる原因となる。そのため、
その分だけシステム全体の効率が低下することになる。

それに対して、第１図に示す本発明装置は、高速モード
における前述した高速側の領域で前記ロック機構１１を
作動させ、前記固定容量形の流体ポンプ／モータ５の入
出力！８１１５　ａをロックするとともに、＋ｉｉｊ記
クラツクラッチ機構１２替えて前記可変容量形の流体ポ
ンプ／モータ７の入出力軸７ａを差動機構４から切り殖
すように作動する。

そのため、前記差動機構４の第２の入出力端２（サンギ
ヤ４ｂ）が完全に停止ヒした状態に維持されることにな
り、　＋ｉｉｊ記入力軸１３に入力された動力の全てが
第１の入出力端１と第３の入出力端３との間に形成され
る前述した機械式伝動系すを通して出力軸１９に導かれ
る。すなわち、この際には、前記流体ポンプ／モータ５
，７よりなる流体伝動機構８が＋ｊｆｆ記差動４２構４
から完全に切離された形となり、機械的なギヤ４ａ、４
ｃ、１５．２２のみによる伝動状態が実現する。したが
って、高速域においても非常に効率の高い運転が可能と
なる。

しかして、前記モード切換機構９．前記ロック機構１１
およびクラッチ機構１２等の切換操作は１例えば、運転
状態を検知して所要の指令を出すマイクロコンピュータ
等の制御装置と、この制御装ｊσからの指令を受けて作
動するアクチュエータ等を用いて行われる。

ところで、前記ロック機構１１を前述した運転域以外で
も別途作動させることができるようにしておけば、この
ロック機構１１をパーキングブレーキとして用いること
も可能となる。

なお、特許請求の範囲第１項記載の発明には、第１図に
示すものからクラッチ機構のみを取り除いた実施例が包
含される。そして、この場合でも、ロック機構を作動さ
せれば、差り機構の第２の入出力端が完全に固定される
ため、前述した図示実施例のものに準じた作用効果が得
られるものである。しかしながら、前記実施例のような
りラッチ機構１２を設け、このクラッチ機構１２をロッ
ク機構１１と同時に作動させて前記流体ポンプ／モータ
７を前記差動機構４から切離すようにすれば、前記流体
ポンプ／モータ７が不必要に空転させられることがなく
なる。そのため、空転時の粘性抵抗等によるエネルギロ
スをもなくすことができるとともに、高速で空転するこ
とによる前記流体ポンプ／モータ７の耐久性の低下や発
熱、騒音を有効に防市することが回部となる。また、こ
のようなりラッチ機構１２を、前述した運転域以外の領
域でも別途作動させることができるようにしておけば、
このクラッチ機構１２に入力側と出力側との伝動状態を
完全に断ち切るためのニュートラルクラッチとしての役
割をも担わせることが可能となる。

また、差動機構は、遊星歯車式のものに限られないが、
ｌｉ星歯車式のものにすれば、コンパクト化を図ること
が容易となる。

さらに、流体伝動機構も、前記のものに限られないのは
勿論であり５例えば、対をなす流体ポンプ／モータを共
に可変容量形のものにする等、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で種々変形が可能である。

また、前記実施例では、入力側に差動機構を配した人力
分割方式のものについて説明したが１本発明は必ずしも
このようなものに限定されるものではなく、例えば、出
力分割方式のものにも同様に適用が可能である。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成であるから、低速モードと
高速モードとの切換えが可能である上に、モード切換機
能を備えた従来のものに比較して高速モードにおける高
速域の効率が向上しまた耐久性、信頼性も向上し、騒音
も低下し、広範囲の速度域で効率の高い運転を行うこと
ができる優れた流体機械式変速機を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す糸路説明図、ｆｊＩＪ
２図は同実施例の作用説明図、第３図は従来の技術を説
明するための糸路説明図である。 １・・・第１の入出力端 ２・・・第２の入出力端 ３・・・第３の入出力端 ４・・・差動機構 ５・・・一方の流体ポンプ／モータ ５ａ・・・入出力軸 ７・・・他方の流体ポンプ／モータ ７ａ−Ｑ・入出力軸 ９・・・モートリＪ換機構 １１・・・ロング機構 １２・Φ争りラッチ機構 ａ・・・低速側の機械式伝動系 ｂ・・・高速側の機械式伝動系 Ａ、Ｂ・・・流体式伝動系

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１、第２、第３の入出力端を有しその第１の入
   出力端と第２の入出力端との間を通過する低速側の機械
   式伝動系または第１の入出力端と第３の入出力端との間
   を通過する高速側の機械式伝動系を形成する差動機構と
   、この差動機構の第２の入出力端に一方の流体ポンプ／
   モータの入出力軸を接続するとともに前記第３の入出力
   端に他方の流体ポンプ／モータの入出力軸を接続しこれ
   ら両ポンプ／モータによって可変速の流体式伝動系を形
   成する流体伝動機構と、前記低速側の機械式伝動系を介
   して入力側と出力側とが連結される低速モードまたは前
   記高速側の機械式伝動系を介して入力側と出力側とが連
   結される高速モードのいずれかを選択するモード切換機
   構と、前記高速モードにおける所定の高速側領域で低速
   で作動している流体ポンプ／モータの入出力軸を強制的
   にロックするためのロック機構とを具備してなることを
   特徴とする流体機械式変速機。
2. （２）第１、第２、第３の入出力端を有しその第１の入
   出力端と第２の入出力端との間を通過する低速側の機械
   式伝動系または第１の入出力端と第３の入出力端との間
   を通過する高速側の機械式伝動系を形成する差動機構と
   、この差動機構の第２の入出力端に一方の流体ポンプ／
   モータの入出力軸を接続するとともに前記第３の入出力
   端に他方の流体ポンプ／モータの入出力軸を接続しこれ
   ら両ポンプ／モータによって可変速の流体式伝動系を形
   成する流体伝動機構と、前記低速側の機械式伝動系を介
   して入力側と出力側とが連結される低速モードまたは前
   記高速側の機械式伝動系を介して入力側と出力側とが連
   結される高速モードのいずれかを選択するモード切換機
   構と、前記高速モードにおける所定の高速側領域でポン
   プとして作動している流体ポンプ／モータの入出力軸を
   強制的にロックするためのロック機構と、このロック機
   構を働らいている際に高速で作動している側の流体ポン
   プ／モータの入出力軸を前記差動機構から切り離すため
   のクラッチ機構とを具備してなることを特徴とする流体
   機械式変速機。